JP5836687B2 - 押出ラミネーション用フィルム積層体およびその製造方法 - Google Patents
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上記(2)の押出ラミネート法は、ヒートシール性樹脂フィルムを使用せず、原料樹脂を直接二軸延伸フィルムに押出すことによって、二軸延伸フィルム上にヒートシール性樹脂をフィルム状に積層することができるため、(1)のドライラミネート法に比べて低コストであり、採用されるケースが増えている。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
(1)二軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)および架橋剤(C)を含有する樹脂層が形成されたフィルム積層体であり、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部であることを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体。
(2)下記の方法により測定される接着強度で評価される耐内容物性が400g/15mm以上であることを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体。
耐内容物性を評価するための接着強度測定方法:
押出機を備えたラミネート装置を用いて、フィルム積層体の樹脂層表面にLDPE(住友化学社製L211)を300℃で溶融押出して、40μmのLDPE層からなるヒートシール層が形成されたラミネートフィルムを得る。
ラミネートフィルムを用いて作成した包装体(ピロー型、寸法:80mm×150mm)に、10%エタノール水溶液を30cc充填し、20℃、65%RHの環境下で14日保存後、10%エタノール水溶液が接していたラミネートフィルムから幅15mmの試験片を採取する。
島津製作所社製引張試験機AG−IS型を用い、180°剥離法により試験片の端部からヒートシール層とフィルム積層体層の界面を剥離して接着強度を測定する。測定は23℃、50%RHの雰囲気中、引張速度300mm/分で行う。
(3)架橋剤(C)としてさらにメラミン系架橋剤(C2)を含有することを特徴とする(1)または(2)記載の押出ラミネーション用フィルム積層体。
(4)酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の190℃、2160g荷重におけるメルトフローレート(MFR)が0.01〜100g/10分であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の押出ラミネーション用フィルム積層体。
(5)上記(1)記載の押出ラミネーション用フィルム積層体を製造するための方法であって、二軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)および水性媒体を含有し、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部である水性分散体を塗布することを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体の製造方法。
(6)上記(1)記載の押出ラミネーション用フィルム積層体を製造するための方法であって、未延伸フィルムまたは一軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)および水性媒体を含有し、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部である水性分散体を塗布したのち、延伸することを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体の製造方法。
本発明のフィルム積層体は、二軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)および架橋剤(C)を含有する樹脂層が形成されているフィルム積層体である。
以下、二軸延伸フィルムを「基材フィルム」と呼び、該二軸延伸フィルム上に形成された酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリウレタン樹脂(B)と架橋剤(C)を含有する層を、単に「樹脂層」と呼ぶことがある。
本発明において、二軸延伸フィルムを構成する樹脂としては、種々の熱可塑性樹脂が使用でき、中でもポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、およびこれらの混合物などのポリエステル系樹脂、あるいはポリカプロンアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリ−p−キシリレンアジパミド(MXD6ナイロン)、およびこれらの混合物などのポリアミド系樹脂が挙げられる。これらのポリエステルフィルム及びポリアミドフィルムは、成形性、加工性、力学特性、ガスバリア性などに優れ、包装材料として優れた性能を有している。また、基材フィルムとしては上記のポリエステルやポリアミドを含む積層体、あるいは他の熱可塑性樹脂からなるフィルムの積層体を用いてもよい。フィルムの厚みは特に限定されないが、5〜500μmの範囲が好ましい。
本発明で用いられる酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、ポリオレフィンを不飽和カルボン酸成分により酸変性してなるものである。酸変性ポリオレフィン樹脂(A)としては、不飽和カルボン酸またはその無水物(A1)、オレフィン化合物(A2)、アクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステル(A3)の3成分からなる樹脂が最も好ましい。
本発明で用いるポリウレタン樹脂(B)とは、主鎖中にウレタン結合を含有する高分子であり、例えばポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との反応で得られるものである。本発明においては、ポリウレタン樹脂の構造は特に限定されないが、耐ボイル性の点から、ガラス転移温度が0℃以上であることが好ましく、さらに耐ブロッキング性の点から、30℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上が特に好ましい。
オキサゾリン系架橋剤(C1)は、分子中にオキサゾリン基を2つ以上有しているものであれば、特に限定されるものではない。例えば、2,2′−ビス(2−オキサゾリン)、2,2′−エチレン−ビス(4,4′−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2′−p−フェニレン−ビス(2−オキサゾリン)、ビス(2−オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィドなどのオキサゾリン基を有する架橋剤や、オキサゾリン基含有ポリマーが挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、取り扱いやすさからオキサゾリン基含有ポリマーが好ましい。オキサゾリン基含有ポリマーは、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン等の付加重合性オキサゾリンを重合させることにより得られる。必要に応じて他の単量体が共重合されていてもよい。オキサゾリン基含有ポリマーの重合方法は、特に限定されず、公知の種々の重合方法を採用することができる。
この架橋剤(C1)はポリエステルとの密着性が良いという特徴を持つ。また、水系材料への応用に適したものである。ポリエステルやポリアミド二軸延伸フィルム上に塗布する場合には、水溶液中の固形分100重量部に対して、オキサゾリン系架橋剤(C1)を1質量部以上添加することが好ましい。
本発明で用いられるメラミン系架橋剤(C2)とは、トリアジン環の3つの炭素原子にアミノ基がそれぞれ結合した、いわゆるメラミン[1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン]のアミノ基に種々の変性を施した化合物の総称であり、トリアジン環が複数縮合したものも含む。変性の種類としては、3つのアミノ基の水素原子のいくつかがアルキル化もしくはメチロール化されたものである。一般にアルキル化されたものよりもメチロール化もしくは置換されていない水素原子の方が反応性が高く、用途に応じて適正な種類のメラミン化合物を選定することができる。この中で好ましいのは、トリアジン環の縮合数が平均3以下で、少なくとも1つ以上のアミノ基がメチロール置換されたものであり、これらは水性媒体への分散性と樹脂との反応性の点で優れている。ポリエステルやポリアミド二軸延伸フィルム上に塗布する場合には、水溶液中の固形分100重量部に対して、メラミン系架橋剤(C2)を1質量部以上添加することが好ましい。
二軸延伸フィルムに積層される樹脂層の組成は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリウレタン樹脂(B)の質量比率((A)/(B))については、60/40〜97/3であることが必要であり、70/30〜85/15であることが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の量が60質量%未満の場合は、目的とするポリオレフィン系のヒートシール性樹脂に対する接着性が十分得られず、また、97質量%を超える場合は、二軸延伸フィルムとの密着性が不十分であり、望ましいラミネート強力が得られない。
本発明において、樹脂層は、さらにメラミン系架橋剤(C2)を含有してもよい。架橋剤(C)として、オキサゾリン系架橋剤(C1)に加えてメラミン系架橋剤(C2)を含有することにより、ヒートシール性樹脂に対する接着性がさらに向上する。
本発明において、二軸延伸フィルム上に樹脂層を形成する方法として、酸変性オレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)、水性媒体を含有する水性分散体(以下、「樹脂層形成用水性分散体」と呼ぶことがある。)をフィルムに塗布後乾燥する方法が挙げられる。本発明で用いる樹脂層形成用水性分散体は、各成分が混合された塗布液の形態で、実用上十分な安定性を有していることが好ましい。実用上十分な安定性とは、塗布液を室温または所定の温度で貯蔵したとき6時間以上、好ましくは24時間以上、より好ましくは数日以上にわたって、均一性や、粘度、性能などが変化しないことを言う。なお、本発明でいう水性分散体は、樹脂が水性媒体に分散もしくは溶解されているものであり、水性媒体とは、水を主成分とし、必要により後述する水溶性の有機溶剤や塩基性化合物を含有する液体を指す。
上述のように、本発明のフィルム積層体を製造する方法としては、酸変性オレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)を含有する樹脂層形成用水性分散体を二軸延伸フィルム上に塗布する方法が例示される。この水性分散体は、前述の酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の水性分散体と、他の成分とを、適当な容器中、所定量混合して調製することができる。容器に仕込む順番はいずれが先でもよくまた同時に仕込んでもよい。
基材フィルムに樹脂層形成用水性分散体を塗布する場合、二軸延伸されたフィルムに塗布後、乾燥、熱処理してもよく、また、配向が完了する以前の未延伸フィルム、あるいは一軸延伸の終了したフィルムに該水性分散体を塗布し、乾燥後あるいは乾燥と同時に延伸し配向を完了させてもよい。本発明のフィルム積層体は耐ブロッキング性に優れるので、未延伸フィルムや一軸延伸フィルム上に水性分散体を塗布して樹脂層を形成し、次いでフィルムを延伸するインライン法を適用して製造することができる。
(A−1)アルケマ社製 ボンダインHX−8290(エチレン/アクリル酸エチル/無水マレイン酸=80/18/2(質量%)、MFR:65g/10分、融点81℃)
(A−2)アルケマ社製 ボンダインTX−8030(エチレン/アクリル酸エチル/無水マレイン酸=85/12/3(質量%)、MFR:3g/10分、融点95℃)
(A−3)アルケマ社製 ボンダインHX−8140(エチレン/アクリル酸エチル/無水マレイン酸=78/19/3(質量%)、MFR:20g/10分、融点80℃)
(B−1)DIC社製 ハイドランWLA−404
(C1−1)日本触媒社製 エポクロスWS−700
(C2−1)日本サイテックインダストリーズ社製 サイメル325
(C3−1)日清紡ケミカル社製 カルボジライトV−02
(酸変性ポリオレフィン水性分散体E−1の作製)
ヒーター付の密閉できる耐圧1リットル容ガラス容器を備えた攪拌機を用いて、60.0gの酸変性ポリオレフィン樹脂(アルケマ社製 ボンダインHX−8290)、90.0gのイソプロピルアルコール(和光純薬社製、以下、IPAと略称する場合がある)、3.0gのN,N−ジメチルエタノールアミン(和光純薬社製、以下、DMEAと略称する場合がある)および147.0gの蒸留水をガラス容器に仕込んだ。そして、撹拌翼の回転速度を300rpmとし、系内温度を140〜145℃に保って、30分間撹拌した。その後、水浴につけて、回転速度300rpmのまま撹拌しつつ室温(約25℃)まで冷却し、酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体とした。さらに、酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体と180gの蒸留水を二口丸底フラスコに仕込み、メカニカルスターラーとリービッヒ型冷却器を設置した上で、フラスコをオイルバスで加熱していき、水性媒体を留去した。約180gの、水とIPAを留去したところで、加熱を終了し、室温まで冷却した。冷却後、フラスコ内の液状成分を300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)することで、乳白色の酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1を得た。
(酸変性ポリオレフィン水性分散体E−2の作製)
酸変性ポリオレフィン樹脂として、「アルケマ社製 ボンダインTX−8030」を用いた以外は、参考例1と同様の操作を行って、酸変性ポリオレフィン水性分散体E−2を得た。
酸変性ポリオレフィン樹脂として、「アルケマ社製 ボンダインHX−8140」を用いた以外は、参考例1と同様の操作を行って、酸変性ポリオレフィン水性分散体E−3を得た。
(1)耐溶剤性
樹脂層形成用水性分散体をハンドコート法により二軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製エンブレット、厚み12μm)に塗布した。塗布後、140℃、30秒の条件で乾燥した。その後、エタノールをしみこませた16枚重ねのガーゼをハンマー(907g(2ポンド))の頭部に固定し、これで塗膜面上を5往復こすり、状態を観察した。なお、この時、ハンマーの自重のみを負荷にするように垂直方向へ力を加えないようにした。
○:変化なし。
△:白化。
×:コートはがれ。
押出機を備えたラミネート装置を用いて、フィルム積層体の樹脂層表面にLDPE(住友化学社製L211)を300℃で溶融押出して、40μmのLDPE層からなるヒートシール層が形成されたラミネートフィルムを得た。このラミネートフィルムから幅15mmの試験片を採取し、島津製作所社製引張試験機AG−IS型を用い、180°剥離法により試験片の端部からヒートシール層とフィルム積層体層の界面を剥離して接着強度を測定した。測定は23℃、50%RHの雰囲気中、引張速度300mm/分で行った。実用上、接着強度は400g/15mm以上が好ましい。
上記(2)に記載のラミネートフィルムを用いて作成した包装体(ピロー型、寸法:80mm×150mm)に、10%エタノール水溶液を30cc充填し、20℃、65%RHの環境下で14日保存後、10%エタノール水溶液が接していたラミネートフィルムから幅15mmの試験片を採取し、(2)に記載の方法により接着強度を測定し、耐内容物性を評価した。
表1に示す配合比になるように、各成分を混合し、樹脂層形成用水性分散体を調製した。固形分濃度については11.7質量%になるように純水で調整した。
ポリエチレンテレフタレート樹脂(日本エステル社製、固有粘度0.6)をTダイを備えた押出機(75mm径、L/Dが45の緩圧縮タイプ単軸スクリュー)を用いて、シンリンダー温度260℃、Tダイ温度280℃でシート状に押出し、表面温度25℃に調節された冷却ロール上に密着させて急冷し、厚み120μmの未延伸フィルムとした。
続いて、90℃で縦方向に3.4倍延伸させた後、グラビアロール式コーターに導き、メイヤーバー法と組み合わせることにより、上記樹脂層形成用水性分散体を、乾燥後の樹脂層厚みが0.2μmになるように塗布し、次に、温度90℃で2秒間予熱した後、横方向に3.5倍の倍率で延伸した。なお、横方向弛緩率は2%であった。得られたフィルム積層体におけるポリエチレンテレフタレート層の厚みは12μmであった。
得られたフィルム積層体の評価結果を表1に示した。
樹脂層形成用水性分散体における各成分の配合比を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、フィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の評価結果を表1に示した。
これに対して、比較例1、2では、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリウレタン樹脂(B)の質量比率が、本発明で規定する範囲外であるため、接着強度に劣るものであった。また、比較例3、4では、架橋剤の含有量が本発明で規定する範囲外であるため、耐溶剤性に劣るもしくは接着力が劣るものであった。比較例5では、本発明で規定するオキサゾリン系架橋剤(C1)以外の架橋剤を使用したものであるため、耐溶剤性に劣るものであった。比較例6では、架橋剤としてメラミン系架橋剤(C2)のみを使用したため、接着力および耐溶剤性は十分であったが、オキサゾリン系架橋剤(C1)を使用しているものと比較すると耐内容物性に劣るものであった。また、比較例7は、架橋剤を使用していないため、耐溶剤性および耐内容物性に劣るものであった。
Claims (6)
- 二軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)および架橋剤(C)を含有する樹脂層が形成されたフィルム積層体であり、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部であることを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体。
- 下記の方法により測定される接着強度で評価される耐内容物性が400g/15mm以上であることを特徴とする請求項1記載の押出ラミネーション用フィルム積層体。
耐内容物性を評価するための接着強度測定方法:
押出機を備えたラミネート装置を用いて、フィルム積層体の樹脂層表面にLDPE(住友化学社製L211)を300℃で溶融押出して、40μmのLDPE層からなるヒートシール層が形成されたラミネートフィルムを得る。
ラミネートフィルムを用いて作成した包装体(ピロー型、寸法:80mm×150mm)に、10%エタノール水溶液を30cc充填し、20℃、65%RHの環境下で14日保存後、10%エタノール水溶液が接していたラミネートフィルムから幅15mmの試験片を採取する。
島津製作所社製引張試験機AG−IS型を用い、180°剥離法により試験片の端部からヒートシール層とフィルム積層体層の界面を剥離して接着強度を測定する。測定は23℃、50%RHの雰囲気中、引張速度300mm/分で行う。 - 架橋剤(C)としてさらにメラミン系架橋剤(C2)を含有することを特徴とする請求項1または2記載の押出ラミネーション用フィルム積層体。
- 酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の190℃、2160g荷重におけるメルトフローレート(MFR)が0.01〜100g/10分であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の押出ラミネーション用フィルム積層体。
- 請求項1記載の押出ラミネーション用フィルム積層体を製造するための方法であって、二軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)および水性媒体を含有し、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部である水性分散体を塗布することを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体の製造方法。
- 請求項1記載の押出ラミネーション用フィルム積層体を製造するための方法であって、未延伸フィルムまたは一軸延伸フィルムの少なくとも片面に、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、架橋剤(C)および水性媒体を含有し、架橋剤(C)がオキサゾリン系架橋剤(C1)を含有し、(A)と(B)の質量比率((A)/(B))が、60/40〜97/3であり、(A)と(B)の合計100質量部に対して、(C)が1〜20質量部である水性分散体を塗布したのち、延伸することを特徴とする押出ラミネーション用フィルム積層体の製造方法。
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