JP6916780B2 - 多層フィルム及びその方法 - Google Patents
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Description
粘着層は、エチレン/アルファオレフィンエラストマーと、超低密度ポリエチレン、極低密度ポリエチレン、またはそれらの組み合わせから選択されるポリエチレンポリマーと、を含み得る。いくつかの実施形態において、粘着層は、エチレン/アルファオレフィンエラストマー及び超低密度ポリエチレンを含む。他の実施形態において、粘着層は、エチレン/アルファオレフィンエラストマー及び極低密度ポリエチレンを含む。さらなる実施形態において、粘着層は、エチレン/アルファオレフィンエラストマー、超低密度ポリエチレン、及び極低密度ポリエチレンを含む。
剥離層は、エチレンの反応生成物、及び任意で、1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むポリエチレン組成物を含む。ポリエチレン組成物は、50重量%超のエチレン由来の単位及び30重量%未満の1つ以上のアルファオレフィンコモノマー由来の単位を含む。いくつかの実施形態において、ポリエチレン組成物は、(a)55重量%以上、例えば、60重量%以上、65重量%以上、70重量%以上、75重量%以上、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以上、92重量%以上、95重量%以上、97重量%以上、98重量%以上、99重量%以上、99.5重量%以上、50重量%超〜99重量%、50重量%超〜97重量%、50重量%超〜94重量%、50重量%超〜90重量%、70重量%〜99.5重量%、70重量%〜99重量%、70重量%〜97重量%、70重量%〜94重量%、80重量%〜99.5重量%、80重量%〜99重量%、80重量%〜97重量%、80重量%〜94重量%、80重量%〜90重量%、85重量%〜99.5重量%、85重量%〜99重量%、85重量%〜97重量%、88重量%〜99.9重量%、88重量%〜99.7重量%、88重量%〜99.5重量%、88重量%〜99重量%、88重量%〜98重量%、88重量%〜97重量%、88重量%〜95重量%、88重量%〜94重量%、90重量%〜99.9重量%、90重量%〜99.5重量%、90重量%〜99重量%、90重量%〜97重量%、90重量%〜95重量%、93重量%〜99.9重量%、93重量%〜99.5重量%、93重量%〜99重量%、または93重量%〜97重量%のエチレン由来の単位と、(b)任意で、30パーセント未満、例えば、25パーセント未満、または20パーセント未満、18重量%未満、15重量%未満、12重量%未満、10重量%未満、8重量%未満、5重量%未満、4重量%未満、3重量%未満、2重量%未満、1重量%未満、0.1〜20重量%、0.1〜15重量%、0.1〜12重量%、0.1〜10重量%、0.1〜8重量%、0.1〜5重量%、0.1〜3重量%、0.1〜2重量%、0.5〜12重量%、0.5〜10重量%、0.5〜8重量%、0.5〜5重量%、0.5〜3重量%、0.5〜2.5重量%、1〜10重量%、1〜8重量%、1〜5重量%、1〜3重量%、2〜10重量%、2〜8重量%、2〜5重量%、3.5〜12重量%、3.5〜10重量%、3.5〜8重量%、3.5重量%〜7重量%、または4〜12重量%、4〜10重量%、4〜8重量%、または4〜7重量%の1つ以上のa−オレフィンコモノマー由来の単位と、を含む。コモノマー含有量は、核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技法等の任意の好適な技法を使用して、及び例えば、本明細書に参照により組み込まれる米国特許第7,498,282号で記載される13CNMR分析により測定され得る。
任意で、本明細書に記載される多層フィルムは、粘着層と剥離層との間に位置づけられた1つ以上のコア層を備え得る。いくつかの実施形態において、多層フィルムは、粘着層と剥離層との間に位置づけられた1つのコア層を備える。他の実施形態において、多層フィルムは、粘着層の少なくとも一部分と剥離層との間に位置づけられ、かつそれらに接触している単一のコア層を備える。
密度
密度は、ASTM D−792に従って測定され得る。
メルトインデックス(I2)は、ASTM D−1238、手順B(条件190℃/2.16kg)に従って測定され得る。メルトインデックス(I10)は、ASTM D−1238、手順B(条件190℃/10.0kg)に従って測定され得る。
クロマトグラフィーシステムは、内部IR5検出器を備えたPolymerChar GPC−IR(Valencia,Spain)高温GPCクロマトグラフからなった。オートサンプラーオーブン区画を摂氏160度に設定し、カラム区画を摂氏150度に設定した。使用したカラムは、3つのAgilent「Mixed B」30cmの10マイクロメートル直線混合床カラム及び1つの10umプレカラムであった。使用したクロマトグラフィー溶媒は、1,2,4トリクロロベンゼンであり、200ppmのブチルヒドロキシトルエン(BHT)を含有した。該溶媒源は、窒素でスパージされたものであった。使用した注入量は、200マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分であった。
2組の2連の試料を、おおよそ3.5グラムのペレットをあらかじめ洗浄しておいた2ドラムポリエチレンバイアル内に移すことによって調製した。標準物を、試験した各金属について、標準物のNIST追跡可能標準溶液(SPEX製のCerti.pure)から2−ドラムポリエチレンバイアル内へ調製した。これらをmilli−Q純水を使用して希釈して6mlにし、バイアルをヒートシールした。次いで、試料及び標準物を、Mark I TRIGA核反応器を使用して、これらの元素について分析した。これらの元素について使用した反応及び実験条件を、以下の表に要約する。試料を、放射線非照射バイアルを移した後に、ガンマ分光法を行った。元素濃度をCANBERRAソフトウェア及び標準的な比較法を使用して算出した。表1は、金属判定の測定パラメータを提供する。
DSCを使用して、幅広い範囲の温度にわたって、ポリマーの溶融及び結晶化挙動を測定した。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)及びオートサンプラーを備えたTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を行った。試験中、50ml/分の窒素パージガス流を使用した。各試料を約175℃で溶融圧縮して薄いフィルムにし、次いで溶融した試料を室温(おおよそ25℃)に空気冷却した。フィルム試料を、175℃、1,500psiで30秒、「0.1〜0.2グラム」の試料を圧縮することによって形成して、「0.1〜0.2ミルの厚さ」のフィルムを形成した。3〜10mg、6mmの直径の試験片を、冷却したポリマーから抽出し、計量し、軽量アルミニウムパン(約50mg)内に置き、圧着して閉じた。次いで、その熱特性を決定するために分析を行った。
溶融強度を、30mmの長さ及び2.0mmの直径の平坦な入口角度(180度)を備えたGoettfert Rheotester2000細管レオメーターで溶融供給される、Goettfert Rheotens 71.97(Goettfert Inc.,Rock Hill,SC)を使用して、190℃で測定した。ペレット(20〜30グラムのペレット)を、バレル(長さ=300mm、直径=12mm)内に供給し、圧縮し、10分間溶解させた後に、所与のダイ直径で38.2s−1の壁剪断速度に相当する0.265mm/秒の一定のピストン速度で押出した。押出物を、ダイ出口の100mmに位置するRheotensのホイールを通過させ、2.4mm/s2の加速率で下向きのホイールで引っ張った。ホイール上に加えられる(cNでの)力を、(mm/秒での)ホイールの速度の関数として記録した。溶融強度を、ストランドが破断する前のプラトー力として報告する。
樹脂を、350°Fで5分間、1500psiの圧力下、空気中で圧縮成形して「3mmの厚さ×1インチ」の円形プラークにする。次いで、試料をプレスから取り出しカウンターの上において冷却した。
結晶化溶出分別(CEF)法は、Monrabal et al,Macromol.Symp.257,71−79(2007)に従って行った。CEF機は、IR−4またはIR−5検出器(例えば、PolymerChar,Spainから市販されているもの)及び2角度光散乱検出器モデル2040(例えば、Precision Detectorsから市販されているもの)を備える。50mm×4.6mmの10マイクロメートルガードカラム(例えば、PolymerLabsから市販されているもの)を、IR−4またはIR−5検出器の前に検出器オーブン中に取り付ける。オルトジクロロベンゼン(ODCB、99%の無水等級)及び2,5−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)(例えば、Sigma−Aldrichから市販されているもの)を入手した。シリカゲル40(粒径0.2〜0.5mm)(例えば、EMD Chemicalsから市販されているもの)も入手した。シリカゲルを、使用前に真空オーブンで、160℃で少なくとも2時間乾燥させる。ODCBを、使用前に乾燥窒素(N2)で1時間スパージする。乾燥窒素は、CaCO3及び5Å分子篩上に<90psigで窒素を通すことによって得る。ODCBを、5グラムの乾燥シリカを2リットルのODCBに添加することによって、または0.1ml/分〜1.0ml/分で、乾燥シリカを充填したカラム(単数または複数)を通してポンピングすることによって、さらに乾燥させる。N2等の不活性ガスを、試料バイアルをパージするのに使用しない場合、800ミリグラムのBHTを、2リットルのODCBに添加する。BHTを有するか有さないかに関わらず、乾燥ODCBは、本明細書においてこれより「ODCB−m」と称する。試料溶液を、オートサンプラーを使用して振動させながら、160℃で2時間、4mg/mlでODCB−m中にポリマー試料を溶解することによって調製する。300μLの試料溶液をカラム内に注入する。CEFの温度プロファイルは、次のとおりである:110℃から30℃に3℃/分で結晶化、30℃で5分間の熱平衡(2分に設定した可溶性画分溶出時間を含む)、及び30℃から140℃に3℃/分で溶出。結晶化の間の流量は、0.052ml/分である。溶出の間の流量は、0.50ml/分である。IR−4またはIR−5信号データを、1つのデータ点/秒で収集する。
CDBIを、CEFから得たデータからWO/93/03093に記載される方法を使用して算出する。CDBIは、平均総モル当たりのコモノマー含有量の50パーセント以内のコモノマー含有量を有するポリマー分子の重量パーセントと定義される。これは、ベルヌーイ分布を除いたコモノマー分布と、ポリマー中のコモノマー分布との比較を表す。
(延伸粘着性能の)パレット上での延伸粘着度は、Lantech SHS試験機器によって測定され得る。該試験は、10rpmの速度で動作するターンテーブルを用いて、8ポンドの一定力F2で、200%で6巻のフィルムを延伸することからなる。次いで、フィルムの終端を、ドラムからもぎ取るのに必要なグラムでの力量を測定するロードセルに取り付ける。
粘着層及びコア層で使用した樹脂を、表2に示す。表2の樹脂は、Dow Chemical Companyから入手可能である。
Z−N触媒を、以下の手順に従って調製した。エチルアルミニウムジクロリド(EADC)溶液(Isopar E(ExxonMobil Chemical Co.,Houston,Tex.から入手可能)に溶解した15重量%のEADC)を、塩化マグネシウム(MgCl2)スラリー(Isopar E中0.2M)を含有する攪拌した容器内に移し、使用前に6時間攪拌しながら熟成させた。チタンテトライソプロポキシド(Ti(OiPr)4)をMgCl2/EADCスラリー容器に移し、続いて少なくとも8時間熟成させることにより前駆触媒を得た。MgCl2:EADC:Ti(OiPr)4の比率は、前駆触媒中の金属比(Mg:Al:Ti)が40:12.5:3であるようなものであった。
溶液重合反応器システムを使用した。炭化水素溶媒及びモノマー(エチレン)を、液体として反応器内に注入した。コモノマー(1−オクテン)を該液体溶媒と混合した。供給流を20℃未満に冷却した後で、反応器システム内に注入した。反応器システムを10重量%超のポリマー濃度で動作させた。溶液の断熱温度上昇は、重合反応からの熱除去の主原因である。
剥離層は、以下の表12にさらにまとめるように、低密度ポリエチレン(LDPE)とポリエチレン組成物とのブレンドからなる。低密度ポリエチレンは、0.922g/ccの密度及び1.9g/10分のメルトインデックスI2を有し、高圧、フリーラジカルプロセス(LDPE 501I,Dow Chemical Company,Midland,MIから入手可能)で生成する。剥離層で使用した比較ポリエチレン組成物、エチレン/アルファオレフィン樹脂、及び追加の詳細を、以下の表3に示す。EXCEED(商標)1018は、ExxonMobil Corporationから入手可能である。DOWLEX(商標)2045G、TUFLIN(商標)7046、及びELITE(商標)5100は、Dow Chemical Companyから入手可能である。本発明の樹脂(本発明1、本発明2、本発明3)及び比較樹脂E(比較ポリエチレン)を、以下に記載するように調製した。本発明の及び比較樹脂に、表5〜10で以下に示すように、特徴付け試験を行った。
おおよそ6,718kgの0.20MMgCl2スラリーに、219kgのEADC溶液(ヘプタン中に15重量%)を添加し、続いて8時間攪拌した。次いでTiCl4/VOCl3(それぞれ239Kg及び155Kg)の6%の混合物、続いてIsopar E中のZr(TMHD)4の275Kgの6%溶液を添加した。これらの2つの添加は、互いに対して3時間以内に連続して行った。得られた触媒プレミックスを、使用前に追加の8時間、攪拌しながら熟成させた。
本発明の樹脂及び比較樹脂Eを以下の手順に従って作製した:不均質に分岐したエチレン/α−オレフィンコポリマーを、溶液相重合条件下、断熱した連続的攪拌槽型反応器CSTRでエチレンと1つ以上のα−オレフィンコモノマー、例えば1−オクテンまたは1−ヘキセンとを(共)重合するのに好適な上に記載される多成分触媒系を使用して調製する。より具体的には、この実施例に関して、該反応器は、溶液相重合条件下で動作する、直列に一緒に関連付けられた2つの断熱反応器からなる。すべての供給流を、機械的に攪拌されている断熱CSTRである第1の反応器内に導入する。
3層ブローフィルムを、Hosokawa Alpine7層ブローフィルムラインを使用して作製した。15%の層の比率を有する粘着層(バブルの外側)を押出機1から生成する。70%の層の比率を有するコア層を、押出機2、3、4、5及び6から生成する。15%の層の比率を有する剥離層(バブルの内側)を、押出機7から生成する。すべての押出機は、溝フィードであり、L/Dの比率は、50mmの直径で30である。すべての押出機の押出の溶融温度は、450〜480°Fの範囲にわたり、ダイ温度は、450°Fである。ダイ間隙は、78.7ミルである。ブローアップ比は2.5であり、フィルムゲージは、1ミルである。出力速度は、300ポンド/時間である。フィルム構造を、以下の表12にさらにまとめる。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項1.
粘着層及び剥離層を備える多層フィルムであって、
前記粘着層は、
(i)0.855〜0.890グラム/cm3の範囲の密度、及び0.1〜30グラム/10分の範囲のメルトインデックスI2を有するエチレン/アルファオレフィンエラストマーと、
(ii)超低密度ポリエチレン、極低密度ポリエチレン、またはそれらの組み合わせから選択されるポリエチレンポリマーであって、前記ポリエチレンポリマーは、0.885〜0.915グラム/cm3の範囲の密度、0.1〜30グラム/10分の範囲のメルトインデックスI2、及び結晶化溶出分別(CEF)試験法によって決定される、20パーセント超のパージ分率(purge fraction)を有する、ポリエチレンポリマーと、を含み、
前記剥離層は、エチレンの反応生成物、及び任意で、1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むポリエチレン組成物を含み、前記ポリエチレン組成物は、以下の特性:
(a)0.1〜2.0g/10分のメルトインデックスI2、
(b)0.910〜0.930g/ccの密度、
(c)6.0〜7.6のメルトフロー比I10/I2、及び
(d)2.5〜4.0の分子量分布(Mw/Mn)、
のうちの1つ以上を特徴とする、多層フィルム。
項2.
前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、溶液重合を介して、複合金属前駆触媒(multi-metallic procatalyst)を含む触媒組成物の存在下で形成される、項1に記載のフィルム。
項3.
前記剥離層は、20重量%〜80重量%の前記ポリエチレン組成物を含む、項1に記載のフィルム。
項4.
前記剥離層は、低密度ポリエチレンをさらに含む、項1に記載のフィルム。
項5.
前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、60%未満の組成分布幅指数(composition distribution breadth index)CDBIを特徴とする、項1に記載のフィルム。
項6.
前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、6.5〜7.6のメルトフロー比I10/I2を特徴とする、項1に記載のフィルム。
項7.
前記粘着層は、10重量%〜90重量%の前記エチレン/アルファオレフィンエラストマーを含む、項1に記載のフィルム。
項8.
前記フィルムは、前記粘着層と前記剥離層との間に位置づけられたコア層をさらに備える、項1に記載のフィルム。
項9.
前記粘着層は、前記フィルムの全厚の5〜30パーセントである厚さを有する、項1に記載のフィルム。
項10.
前記剥離層は、前記フィルムの全厚の5〜30パーセントである厚さを有する、項1に記載のフィルム。
項11.
前記フィルムは、以下の等式:
粘着力(g)=(0.97×前記剥離層中のポリエチレン組成物の重量%)+204
に従う粘着力を呈する、項1に記載のフィルム。
項12.
前記ポリエチレン組成物は、ポリエチレンポリマー100万部当たり、1以上の、少なくとも3種の金属残渣の合わせた重量部の金属触媒残留物を有し、前記少なくとも3種の金属残渣は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記少なくとも3種の金属残渣の各々は、0.2ppm以上で存在する、項1に記載のフィルム。
項13.
前記ポリエチレン組成物は、少なくとも0.75ppmのバナジウムを有する、項1に記載のフィルム。
項14.
前記ポリエチレンは、少なくとも0.3ppmのジルコニウムを含む、項1に記載のフィルム。
項15.
項1〜14のいずれか一項に記載の多層フィルムを作製する方法であって、
押出機で前記剥離層組成物と共に前記粘着層組成物を共押出して、粘着層及び剥離層を有する管を形成することと、
前記管を冷却して、多層ブロー延伸フィルムを形成することと、を含む、方法。
Claims (15)
- 粘着層及び剥離層を備える多層フィルムであって、
前記粘着層は、
(i)0.855〜0.890グラム/cm3の範囲の密度、及び0.1〜30グラム/10分の範囲のメルトインデックスI2を有するエチレン/アルファオレフィンエラストマーと、
(ii)超低密度ポリエチレン、極低密度ポリエチレン、またはそれらの組み合わせから選択されるポリエチレンポリマーであって、当該ポリエチレンポリマーは前記(i)のエチレン/アルファオレフィンエラストマーとは異なり、前記ポリエチレンポリマーは、0.885〜0.915グラム/cm3の範囲の密度、0.1〜30グラム/10分の範囲のメルトインデックスI2、及び結晶化溶出分別(CEF)試験法によって決定される、20パーセント超のパージ分率(purge fraction)を有する、ポリエチレンポリマーと、を含み、
前記剥離層は、エチレンの反応生成物、及び任意で、1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むポリエチレン組成物を含み、前記ポリエチレン組成物は以下の特性を特徴とし、
(a)0.1〜2.0g/10分のメルトインデックスI2、
(b)0.910〜0.930g/ccの密度、
(c)6.0〜7.6のメルトフロー比I10/I2、及び
(d)2.5〜4.0の分子量分布(Mw/Mn)、
前記密度は、ASTM D−792に従って測定され、
前記I 2 は、ASTM D−1238、手順B(条件190℃/2.16kg)に従って測定され、
前記I 10 は、ASTM D−1238、手順B(条件190℃/10.0kg)に従って測定される、多層フィルム。 - 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、溶液重合を介して、複合金属前駆触媒(multi-metallic procatalyst)を含む触媒組成物の存在下で形成される、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層は、20重量%〜80重量%の前記ポリエチレン組成物を含む、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層は、低密度ポリエチレンをさらに含む、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、60%未満のコモノマー分布幅指数CDBIを特徴とする、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、6.5〜7.6のメルトフロー比I10/I2を特徴とする、請求項1に記載のフィルム。
- 前記粘着層は、10重量%〜90重量%の前記エチレン/アルファオレフィンエラストマーを含む、請求項1に記載のフィルム。
- 前記フィルムは、前記粘着層と前記剥離層との間に位置づけられたコア層をさらに備える、請求項1に記載のフィルム。
- 前記粘着層は、前記フィルムの全厚の5〜30パーセントである厚さを有する、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層は、前記フィルムの全厚の5〜30パーセントである厚さを有する、請求項1に記載のフィルム。
- 前記フィルムは、以下の等式:
粘着力(g)=(0.97×前記剥離層中のポリエチレン組成物の重量%)+204
に従う粘着力を呈する、請求項1に記載のフィルム。 - 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、ポリエチレンポリマー100万部当たり、1以上の、少なくとも3種の金属残渣の合わせた重量部の金属触媒残留物を有し、前記少なくとも3種の金属残渣は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記少なくとも3種の金属残渣の各々は、0.2ppm以上で存在する、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、少なくとも0.75ppmのバナジウムを有する、請求項1に記載のフィルム。
- 前記剥離層の前記ポリエチレン組成物は、少なくとも0.3ppmのジルコニウムを含む、請求項1に記載のフィルム。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の多層フィルムを作製する方法であって、
押出機で前記剥離層組成物と共に前記粘着層組成物を共押出して、粘着層及び剥離層を有する管を形成することと、
前記管を冷却して、多層ブロー延伸フィルムを形成することと、を含む、方法。
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