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JP7256185B2 - 多層キャストフィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Description

本開示の実施形態は、概して、多層キャストフィルムに関し、より詳細には、メルトフロー特性が向上した多層キャストフィルムに関する。
多層延伸キャストフィルムは多くの場合、包装に使用され、草および干し草等の大量の農場資材から、肉および野菜等の小さい食料品店の品物等の様々な品物を包装し得る。現在、市場では、ユニット化の目的で高性能延伸フィルムを使用する傾向が高まっており、より高いユニット荷重の安定性、完全性、および安全性を確保している。これらの高性能延伸フィルムは、広いダイを使用するキャストフィルムラインで製造されることが多い。しかしながら、広いダイを使用すると、フィルムにおけるウェブの安定性およびゲージの変動性が低下し、また、メルトフロー特性が不十分な樹脂の使用が原因の一部と考えられる不十分なフィルム特性が生じる。
したがって、代替の多層キャストフィルムは、メルトフロー特性が改善された樹脂から形成されることが望ましい場合があり、これはまた、所望のフィルム靭性およびフィルム光学特性を維持する。
本明細書の実施形態において多層キャストフィルムを開示する。多層キャストフィルムは、粘着層および剥離層を含み、粘着層は、(i)エチレンと、任意選択で1つ以上のアルファオレフィンコモノマーとの反応生成物を含む第1のポリエチレン組成物であって、(a)5.0~12.0g/10分のメルトインデックスI、(b)0.905~0.920g/ccの密度、(c)6.0~7.6のメルトフロー比I10/I、および(d)2.6~3.5の分子量分布(Mw/Mn)の特性を有することを特徴とする、第1のポリエチレン組成物と、(ii)極低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、プロピレンベースエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択されるポリマーとを含み;剥離層は、エチレンと、任意選択で1つ以上のアルファオレフィンコモノマーとの反応生成物を含む第2のポリエチレン組成物を含み、第2のポリエチレン組成物は、(a)5.0~12.0g/10分のメルトインデックスI、(b)0.905~0.920g/ccの密度、(c)6.0~7.6のメルトフロー比I10/I、および(d)2.6~4.0の分子量分布(Mw/Mn)の特性を有することを特徴とする。
実施形態の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明らかになるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲を含む本明細書に記載の実施形態を実践することによって認識される。前述および以下の説明の両方が様々な実施形態を説明し、特許請求された主題の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図されることを理解されたい。
そのようなフィルムを作製するために使用される多層キャストフィルムおよび材料の実施形態を詳細に説明する。多層キャストフィルムは、延伸粘着用途で使用され得る。しかしながら、これは、本明細書に開示された実施形態の例示的な実行に過ぎないことに留意されたい。実施形態は、上述したものと同様の問題の影響を受けやすい他の技術にも適用可能である。例えば、本明細書に記載される多層キャストフィルムは、表面保護フィルム、サイレージラップ等の農業用フィルムとして、またはシュリンクフィルム、丈夫な輸送袋、ライナー、袋、スタンドアップパウチ、洗剤パウチ、小袋などの他の可撓性包装用途で使用され得、これらの全ては、本実施形態の範囲内である。
本明細書に記載される実施形態において、多層キャストフィルムは、粘着層および剥離層を備える。任意で、1つ以上のコア層は、粘着層と剥離層との間に位置され得る。粘着層は、多層キャストフィルムの粘着層が物品の表面または剥離層の表面などの表面と接触したとき剥離可能な結合を形成し得るような、十分なレベルの接着タックを有する多層キャストフィルムの外側層である。剥離層は、粘着層に対して低接着性を呈する多層キャストフィルムの外側層である。剥離層は、過度の力を加えることなく、またはフィルムを引き裂くことなく多層キャストフィルムがスプールから解かれ得るように、ロール上の粘着層/剥離層間の界面が分離することを可能にし得る。
粘着層および剥離層の厚さは、広い範囲にわたって異なり得る。いくつかの実施形態において、粘着層は、フィルムの全厚の5~50パーセント、フィルムの全厚の5~30パーセント、またはさらにはフィルムの全厚の10~30パーセントである厚さを有し得る。剥離層は、フィルムの全厚の5~50パーセント、フィルムの全厚の5~30パーセント、またはさらにはフィルムの全厚の10~30パーセントである厚さを有し得る。1つ以上のコア層が存在するいくつかの実施形態において、1つ以上のコア層は、フィルムの全厚の0~90パーセント、フィルムの全厚の10~90パーセント、フィルムの全厚の20~90パーセント、フィルムの全厚の30~90パーセント、フィルムの全厚の40~90パーセント、またはフィルムの全厚の40~80パーセントである厚さを有し得る。粘着層、剥離層、およびあらゆる任意のコア層の間の厚さの比率は、粘着、剥離等の所望の特性を提供する任意の比率であり得る。いくつかの実施形態において、多層キャストフィルムは、1:8:1~3:4:3の範囲の比率の粘着層厚さ、コア層厚さ、および剥離層厚さを有し得る。
粘着層
粘着層は、第1のポリエチレン組成物と、極低密度ポリエチレン(「ULDPE」)、超低密度ポリエチレン(「VLDPE」)、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、プロピレンベースエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択される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、第1のポリエチレン組成物およびプロピレンベースエラストマーを含む。他の実施形態において、粘着層は、第1のポリエチレン組成物およ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、第1のポリエチレン組成物および超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、第1のポリエチレン組成物およびエチレン/アルファ-オレフィンエラストマーを含む。さらなる実施形態において、粘着層は、第1のポリエチレン組成物と、プロピレンベースエラストマー、極低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、またはエチレン/アルファ-オレフィンエラストマーの2つ以上とを含む。
本明細書の実施形態において、粘着層は、50重量%~99重量%の第1のポリエチレン組成物を含む。50重量%~99重量%の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、粘着層は、粘着層の重量の65重量%~98重量%、70重量%~98重量%、または75重量%~98重量%の第1のポリエチレン組成物を含む。
本明細書の実施形態において、粘着層は、極低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、プロピレンベースエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択される2重量%~50重量%のポリマーを含む。5重量%~50重量%の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、粘着層は、粘着層の重量の2重量%~40重量%、2重量%~30重量%、または2重量%~25重量%のポリマーを含む。
剥離層
剥離層は、第2のポリエチレン組成物を含む。本明細書の実施形態において、剥離層は、60重量%~100重量%の第2のポリエチレン組成物を含む。60重量%~100重量%の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、剥離層は、剥離層の重量の65重量%~100重量%、70重量%~100重量%、または75重量%~100重量%の第2のポリエチレン組成物を含む。
剥離層は、任意選択の低密度ポリエチレン(LDPE)をさらに含んでもよい。本明細書の実施形態において、剥離層は、0重量%~40重量%のLDPEを含む。0重量%~40重量%の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、剥離層は、剥離層の重量の0重量%~35重量%、0重量%~30重量%、または0重量%~25重量%のLDPEを含む。LDPEは、0.910~0.930グラム/ccの範囲内の密度および0.5~4.0グラム/10分の範囲内のメルトインデックスを有し得る。
コア層
任意選択で、本明細書に記載される多層キャストフィルムは、粘着層と剥離層との間に位置付けられた1つ以上のコア層を含んでもよい。いくつかの実施形態において、多層キャストフィルムは、粘着層と剥離層との間に位置付けられた1つのコア層を備える。他の実施形態において、多層キャストフィルムは、粘着層の少なくとも一部分と剥離層との間に位置付けられ、かつそれらに接触している単一のコア層を備える。
コア層は、LLDPE(直鎖低密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、および/またはエチレン酢酸ビニル(EVA)のうちの1つ以上を含み得る。いくつかの実施形態において、コア層は、コア層の25~100重量パーセント、30~100重量パーセント、40~100重量パーセント、50~100重量パーセント、60~100重量パーセント、65~100重量パーセント、70~100重量パーセント、75~100重量パーセントの量のLLDPEを含む。他の実施形態において、コア層は、LLDPEと、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、またはエチレン酢酸ビニルのうちの1つ以上と、を含む。エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、ポリプロピレンエラストマー、またはエチレン酢酸ビニルのうちの1つ以上は、コア層の1~30重量パーセント、1~25重量パーセント、1~20重量パーセント、または1~15重量パーセントの範囲の量で存在し得る。さらなる実施形態において、コア層は、LLDPEおよびLDPEを含み得る。LDPEは、コア層の1~50重量パーセント、1~35重量パーセント、1~25重量パーセント、または1~20重量パーセントの範囲の量で存在し得る。多層キャストフィルムのコア層で使用するための例示的LLDPEは、The Dow Chemical Companyから、ELITE(商標)、TUFLIN(商標)、およびDOWLEX(商標)の商品名で市販されている。
粘着層、剥離層、および任意選択の1つ以上のコア層は、1種以上の添加剤をさらに含むことができる。好適な添加剤の非限定的な例としては、酸化防止剤、顔料、着色剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、硬化剤、架橋助剤、増強溶剤および抑制剤、加工助剤、充填剤、カップリング剤、紫外線吸収剤または安定剤、帯電防止剤、核形成剤、スリップ剤、可塑剤、潤滑剤、粘度調整剤、粘着付与剤、粘着防止剤、界面活性剤、エキステンダー油、酸掃去剤、ならびに金属不活性化剤が挙げられる。添加剤は、各層中の組成物の重量に基づいて、約0.01重量%未満~約10重量%超の範囲の量で使用され得る。
第1および第2のポリエチレン組成物
第1および第2のポリエチレン組成物は、エチレンと、任意選択で1つ以上のアルファオレフィンコモノマーとの反応生成物を含む。第1および第2のポリエチレン組成物は、50重量%超のエチレン由来の単位、および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、第1および第2の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;および(b)任意選択で、30重量パーセント未満、例えば25重量パーセント未満、または20重量パーセント未満、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種以上のa-オレフィンコモノマー由来の単位を含む。コモノマー含有量は、核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術などの任意の適切な技術を使用して、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,498,282号に記載されるような13C NMR分析により測定されてもよい。
好適なコモノマーは、典型的には、20個以下の炭素原子を有するアルファ-オレフィンコモノマーを含んでもよい。1つ以上のアルファ-オレフィンは、C3-C20アセチレン性不飽和モノマーおよびC4-C18ジオレフィンからなる群から選択され得る。当業者は、選択されたモノマーが、従来のチーグラーナッタ触媒を破壊しないものであることが望ましいことを理解するであろう。例えば、アルファ-オレフィンコモノマーは、3~10個の炭素原子、または3~8個の炭素原子を有し得る。例示的なアルファ-オレフィンコモノマーには、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、および4-メチル-1-ペンテンが含まれるが、これらに限定されない。1つ以上のアルファ-オレフィンコモノマーは、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から選択されてもよいか、または代替的に、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から選択されてもよい。いくつかの実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、0重量%超かつ30重量%未満の、オクテン、ヘキセン、またはブテンコモノマーのうちの1つ以上に由来する単位を含む。
いくつかの実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、溶液重合を介して多元金属プロ触媒を含む触媒組成物の存在下で形成される。反応生成物の生成に使用される多元金属プロ触媒は、少なくとも3元金属であるが、3つを超える遷移金属もまた含み得るため、一実施形態において、より包括的に多元金属として定義され得る。これらの3つ以上の遷移金属は、触媒の生成前に選択される。特定の実施形態において、多元金属触媒は、1つの元素としてチタンを含む。
触媒組成物は、まず調整されたハロゲン化マグネシウム系支持体の調製から始めて、調製され得る。調整されたハロゲン化マグネシウム系支持体の調製は、有機マグネシウム化合物または有機マグネシウム化合物を含む複合体を選択することから始まる。そのような化合物または複合体は、望ましくは、不活性炭化水素希釈剤中に可溶性である。成分の濃度は、好ましくは、金属または非金属ハロゲン化物などの活性ハロゲン化物と、マグネシウム複合体とが組み合わせられるとき、結果として得られるスラリーが、マグネシウムに関して約0.005~約0.25モル(モル/リットル)であるような濃度である。好適な不活性有機希釈剤の例としては、液化エタン、プロパン、イソブタン、n-ブタン、n-ヘキサン、種々の異性体ヘキサン、イソオクタン、5~10個の炭素原子を有するアルカンのパラフィン混合物、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロヘキサン、ドデカン、飽和または芳香族炭化水素で構成される工業用溶媒、例えば灯油、ナフサ、およびそれらの組み合わせ、特にいかなるオレフィン化合物および他の不純物も含まない場合、特に約-50℃~約200℃の範囲内の沸点を有するものが挙げられる。エチルベンゼン、クメン、デカリン、およびそれらの組み合わせもまた、好適な不活性希釈剤として含まれる。
好適な有機マグネシウム化合物および複合体には、例えば、マグネシウムC2-C8アルキルおよびアリール、マグネシウムアルコキシドおよびアリールオキシド、カルボキシル化マグネシウムアルコキシド、ならびにカルボキシル化マグネシウムアリールオキシドが含まれ得る。マグネシウム部分の好ましい供給源には、マグネシウムC2-C8アルキルおよびC1-C4アルコキシドが含まれ得る。そのような有機マグネシウム化合物または複合体は、塩化物、臭化物、ヨウ化物、またはフッ化物などの金属または非金属ハロゲン化物源と反応させて、好適な条件下でハロゲン化マグネシウム化合物を作製し得る。そのような条件は、-25℃~100℃、代替として0℃~50℃の範囲の温度;1~12時間、代替として4~6時間の範囲の時間;またはその両方を含み得る。結果は、ハロゲン化マグネシウム系支持体である。
次いで、ハロゲン化マグネシウム支持体は、調節されたハロゲン化マグネシウム支持体を形成するために好適な条件下で、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、およびテルルからなる群から選択された元素を含有する選択された調節化合物と反応させられる。次いで、この化合物およびハロゲン化マグネシウム支持体を、調節されたハロゲン化マグネシウム支持体をもたらすのに十分な条件下で接触させられる。そのような条件は、0℃~50℃、または代替として25℃~35℃の範囲の温度;4~24時間、もしくは代替として6~12時間の範囲の時間;またはその両方を含み得る。調節化合物は、特異的なモル比構成を有し、望ましい触媒性能を確保する上で重要な特徴であると考えられる。具体的には、プロ触媒は、望ましくは、3:1~6:1の範囲である、マグネシウム対調節化合物のモル比を呈する。いかなる機構の理論によっても拘束されることを望むものではないが、このエイジングが、追加の金属の支持体上への吸着を促進または改良するための役割を果たすことが示唆されている。
調節された支持体が調製され、適切にエイジングされると、それは、個別にまたは「第2の金属」との混合物として添加され得るチタン化合物と接触させられる。ある特定の好ましい実施形態において、ハロゲン化チタンまたはアルコキシド、またはそれらの組み合わせが選択され得る。条件は、0℃~50℃、代替として25℃~35℃の範囲内の温度;3時間~24時間、代替として6時間~12時間の時間;またはその両方を含み得る。このステップの結果は、チタン化合物の少なくとも一部の、調節されたハロゲン化マグネシウム支持体上への吸着である。
最後に、本明細書では便宜上「第2の金属」および「第3の金属」と称される1つまたは2つの追加の金属もまた、マグネシウム系支持体上に吸着される。「第2の金属」および「第3の金属」は、独立して、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、およびタングステン(W)から選択される。これらの金属は、当業者に既知である様々な方法のいずれかで組み込まれ得るが、追加の金属を析出させて、ここで多元金属プロ触媒である「プロ触媒」と称され得るものを形成することを確保するためには、一般に、チタンを含む調節されたマグネシウム系ハロゲン化物支持体と、例えば、好適な炭化水素溶媒などの液相にある、選択された第2および第3の金属との間の接触が好適であるだろう。
多元金属プロ触媒は、特異的なモル比構成を有し、プロ触媒から作製される触媒に起因し得る望ましいポリマー特性を確保する上で重要な特徴であると考えられている。具体的には、プロ触媒は、望ましくは、多元金属プロ触媒を形成するのに十分な条件下で、30:1~5:1の範囲である、マグネシウム対チタンと第2および第3の金属との組み合わせのモル比を呈する。したがって、マグネシウム対チタンの全体的なモル比は、8:1~80:1の範囲である。
プロ触媒が形成されると、それは、アルミニウムのアルキルまたはハロアルキル、アルキルアルミニウムハロゲン化物、グリニャール試薬、アルカリ金属アルミニウム水素化物、アルカリ金属ホウ水素化物、アルカリ金属水素化物、またはアルカリ土類金属水素化物などの少なくとも1つの有機金属化合物からなる共触媒とを組み合わせることによって、最終触媒を形成するために使用され得る。プロ触媒と有機金属共触媒との反応からの最終触媒の形成は、その場で、または重合反応器に入る直前に実行され得る。したがって、共触媒とプロ触媒との組み合わせは、様々な条件下で起こり得る。そのような条件は、例えば、0℃~250℃、好ましくは15℃~200℃の範囲内の温度で、窒素、アルゴンまたは他の不活性ガス等の不活性雰囲気下でそれらを接触させることを含み得る。触媒反応生成物の調製において、炭化水素可溶性成分を炭化水素不溶性成分から分離することは必須ではない。プロ触媒と共触媒との間の接触の時間は、望ましくは、例えば、0~240秒、好ましくは5~120秒の範囲であり得る。これらの条件の様々な組み合わせが用いられてもよい。
本明細書に記載の実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、ポリエチレン組成物100万部当たり少なくとも3元金属残渣の合計重量で1部以上の金属触媒残渣を有してもよく、少なくとも3元金属残渣は、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、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、少なくとも3元金属残渣のそれぞれは、0.2ppm以上、例えば0.2~5ppmの範囲内で存在する。0.2ppm以上からの全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、本明細書において開示される。例えば、第1および第2のポリエチレン組成物はさらに、ポリエチレン組成物100万部当たり、多元金属重合触媒から残存する少なくとも3元金属残渣を合計重量で2部以上含むことができる。
いくつかの実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、少なくとも0.50ppmのV(バナジウム)を含む。少なくとも0.50ppmのVからの全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、ポリエチレン組成物中のVの下限は、0.50、0.55、0.60、0.75、1、1.1、1.2、1.3または1.4ppmであってもよく、ポリエチレン組成物中のVの上限は、5、4、3、2.5、2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、または1ppmであってもよい。第1および第2のポリエチレン組成物のバナジウム触媒金属残留濃度は、以下に記載される金属の中性子放射化法を用いて測定することができる。
いくつかの実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、少なくとも0.3ppmのZr(ジルコニウム)を含む。少なくとも0.3ppmのZrの全ての個々の値および部分範囲が含まれ、かつ本明細書に開示されており、例えば、ポリエチレン組成物中のZrの下限は、0.3、0.4、0.5、0.6、または0.7ppmであり得る。さらに別の実施形態において、ポリエチレン組成物中のZrの上限は、5、4、3、2、1、0.9、0.8、または0.7ppmであり得る。第1および第2のポリエチレン組成物のジルコニウム触媒金属残留濃度は、以下に記載される金属の中性子放射化法を用いて測定することができる。
本明細書に記載の実施形態において、第1および第2のポリエチレン組成物は、0.905g/cc~0.920g/ccの密度を有し得る。少なくとも0.905g/cc~0.920g/ccの全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、0.907~0.920g/cc、0.910~0.920g/cc、0.910~0.918g/cc、または0.912~0.918g/ccの密度を有する。密度は、ASTM D792に従って測定することができる。
密度に加えて、第1および第2のポリエチレン組成物は、5.0g/10分超~12.0g/10分のメルトインデックス、I2を有する。5.0g/10分超~12.0g/10分の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、5.1、5.2、5.5、6.0、6.5、6.8、または7.0g/10分の下限から12.0、10.0、8.0、7.5、7.0、6.5、6.0、または5.5g/10分の上限までの範囲のメルトインデックスIを有し得る。他の実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、5.0g/10分~10.0g/10分、5.2g/10分~10.0g/10分、または5.2g/10分~9.0g/10分のメルトインデックスI2を有してもよい。メルトインデックスI2は、ASTM D1238-13(190℃および2.16kg)に従って測定することができる。
密度およびメルトインデックス(I2)に加えて、第1および第2のポリエチレン組成物は、6.0~7.6のメルトフロー比I10/I2を有する。6.0~7.6の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、6.0~7.5、6.2~7.5、6.5~7.5、6.5~7.4、または6.5~7.3のメルトフロー比、I10/I2を有し得る。他の実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、6.2~7.5、6.3~7.4、6.4~7.3、または6.5~7.2のメルトフロー比I10/I2を有し得る。メルトインデックスI10は、ASTM D1238(190℃および10.0kg)に従って測定することができる。
密度、メルトインデックス(I2)、およびメルトフロー比(I10/I2)に加えて、第1のポリエチレン組成物は、2.6~3.5の分子量分布(Mw/Mn)を有し、第2のポリエチレン組成物は、2.6~4.0の分子量分布(Mw/Mn)を有する。全ての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれ、開示されている。例えば、第1のポリエチレン組成物は、2.6、2.7、2.9、もしくは3.0の下限から3.5、3.4、もしくは3.3の上限までのMw/Mn比を有してもよく、および/または第2のポリエチレン組成物は、2.6、2.7、2.9、もしくは3.0の下限から4.0、3.8、3.5、3.4、もしくは3.2の上限までのMw/Mn比を有してもよい。いくつかの実施形態において、第1のポリエチレン組成物は、2.6~3.4、2.7~3.4、もしくは2.8~3.3のMw/Mn比を有してもよく、および/または、第2のポリエチレン組成物は、2.7~3.9、2.8~3.9、または2.8~3.7のMw/Mn比を有してもよい。他の実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、2.7~3.5または2.8~3.4のMw/Mn比を有してもよい。分子量分布は、重量平均分子量(M)対数平均分子量(M)の比(すなわち、M/M)として記載され得、ゲル浸透クロマトグラフィー技術によって測定され得る。
密度、メルトインデックス(I2)、メルトフロー比(I10/I2)、および分子量分布に加えて、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、0.1rad/sおよび190℃で1,000 Pa・s~2,000 Pa・sの粘度を有してもよい。1,000Pa・s~2,000Pa・sの全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、0.1rad/sおよび190℃で1,000Pa・s~2,000Pa・sまたは1,100Pa・s~1,650Pa・sの粘度を有してもよい。
密度、メルトインデックス(I2)、メルトフロー比(I10/I2)、分子量分布、ならびに0.1rad/sおよび190℃での粘度に加えて、第1および/または第2ポリエチレン組成物は、1.5~2.2の粘度比(V0.1/V100)を有してもよく、V0.1は、0.1rad/sおよび190℃での粘度であり、V100は、100rad/sおよび190℃での粘度である。1.5~2.2の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、1.7~2.2の粘度比を有してもよい。他の実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、1.5~2.1または1.8~2.1の粘度比を有してもよい。
密度、メルトインデックス(I2)、メルトフロー比(I10/I2)、分子量分布、0.1rad/sおよび190°Cでの粘度、ならびに粘度比(V0.1/V100)に加えて、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、0.1rad/s(190℃)で45~150のtanΔを有し得る。45~150の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、0.1rad/s(190℃)で45~100、50~100、または50~85のtanΔを有し得る。
密度、メルトインデックス(I2)、メルトフロー比(I10/I2)、分子量分布、0.1rad/sおよび190℃での粘度、粘度比(V0.1/V100)、ならびにtanΔに加えて、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、40%~60%の組成分布幅指数、CDBIを有してもよい。40%~60%の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、第1および/または第2のポリエチレン組成物は、40%~58%、40%~55%、または45%~55%のCDBIを有し得る。
CDBIは、中央値総モル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して定義され得る。コモノマーを含まない直鎖ポリエチレンのCDBIは、100%と定義されている。コポリマーのCDBIは、以下に記載されるように、結晶化溶出分別(「CEF」)から得られたデータから容易に計算される。特に明記しない限り、「コモノマー含量」、「平均コモノマー含量」などの用語は、示されたインターポリマーブレンド、ブレンド成分、またはモル基準の画分のバルクコモノマー含量を指す。
本明細書に記載の実施形態において、第1のポリエチレン組成物は、本明細書において前述されたメルトインデックス(I2)、メルトフロー比(I10/I2)、密度、Mw/Mn、0.1rad/sでの粘度、粘度比(V0.1/V100)、またはCDBIの特性の1つ以上において第2のポリエチレン組成物と同じでも異なってもよい。
ポリマー
上記のように、粘着層は、ULDPE(極低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマー、プロピレンベースエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択されるポリマーを含む。ポリマーは、粘着層中に存在する他の成分(例えば、第1のポリエチレン組成物)の量、フィルム中の所望のタック/粘着特性;コスト;製造、輸送、保管中のタック安定性、ならびに/または使用条件等の様々な要因に基づく量で粘着層中に組み込まれ得る。いくつかの実施形態において、ポリマーは、粘着層中に、粘着層の1重量パーセント~50重量パーセントの範囲内、粘着層の2重量パーセント~40重量パーセントの範囲内、粘着層の2~30重量パーセントの範囲内、またはさらには粘着層の2~15重量パーセントの範囲内の量で存在する。
ULDPEまたはVLDPEは、重合形態で、ULDPEまたはVLDPEの総重量に基づいて、大部分の重量パーセントのエチレン由来の単位を含む。ULDPEまたはVLDPEは、エチレンと、少なくとも1つのエチレン性不飽和コモノマーと、のインターポリマーであり得る。いくつかの実施形態において、コモノマーは、C3-C20アルファ-オレフィンである。他の実施形態において、コモノマーは、C3-C8アルファ-オレフィンである。さらなる実施形態において、C3-C8アルファ-オレフィンは、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、または1-オクテンから選択される。よりさらなる実施形態において、ULDPEまたはVLDPEは、エチレン/プロピレンコポリマー、エチレン/ブテンコポリマー、エチレン/ヘキセンコポリマー、またはエチレン/オクテンコポリマーであり得る。
ULDPEまたはVLDPEは、所望のレベルのパージ分率を生じさせるためにチーグラーナッタ触媒法を使用して作製され得る。チーグラーナッタ触媒は、米国特許公開第2008/0038571号(Klitzmillerら)および同第2008/0176981号(Biscoglioら)に記載され、これらの特許公開の全体は、本明細書に参照により組み込まれる。いくつかの実施形態において、チーグラーナッタ触媒で触媒されたULDPEまたはVLDPEは、エチレンと、C~C20α-オレフィン、ジエン、およびシクロアルケンからなる群から選択される3.5~10.5モルパーセントの少なくとも1つのコモノマーとのコポリマーを含む。「ULDPE」および「VLDPE」は、同義で使用され得る。例えば、全体が本明細書に参照により組み込まれる、米国特許公開第2008/0038571号(Klitzmillerら)を参照されたい。いくつかの実施形態において、VLDPEは、気相反応法によって製造されたULDPEまたはVLDPEを指し、ULDPEは、液相(溶液)反応法によって製造されたULDPEまたはVLDPEを指す。好適なULDPEとしては、The Dow Chemical Companyから入手可能なATTANE(商標)4404が挙げられる。好適なVLDPEとしては、The Dow Chemical Companyから入手可能なDFDB-9042 NT VLDPEが挙げられる。
ULDPE/VLDPEは、0.885から0.915g/ccの密度および0.1~30グラム/10分の範囲内のメルトインデックス(I)を有してもよい。0.885~0.915g/ccおよび0.1~30グラム/10分の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、ULDPE/VLDPEは、0.885~0.910g/cc、0.890~0.915g/cc、0.890~0.912g/cc、または0.895から0.905g/ccの密度、および0.1~25g/10分、0.1~20g/10分、0.1~15g/10分、0.1~10g/10分、または0.5~10グラム/10分のメルトインデックスを有する。密度は、ASTM D792に従って測定され得る。メルトインデックス(I)は、ASTM D1238、条件190℃/2.16kgに従って測定することができる。
粘着層に使用するための例示的なエチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、The Dow Chemical CompanyからのAFFINITY(商標)、The Dow Chemical CompanyからのENGAGE(商標)、The Dow Chemical CompanyからのINFUSE(商標)、ExxonMobil ChemicalからのEXACT、およびMitsui Chemicals,IncからのTAFMER(商標)という商標で市販されている。好適なエチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、米国特許第5,272,236号(Laiら)、米国特許第6,486,284号(Karandeら)、および米国特許第6,100,341号(Friedman)にさらに記載され、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
エチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、シングルサイト触媒を使用して生成され得る。シングルサイト触媒を使用してオレフィンポリマーを生成する方法は、米国特許第5,272,236号(Laiら)および同第6,486,284号(Karandeら)に記載され、これらの全体は、本明細書に参照により組み込まれる。シングルサイト触媒系には、メタロセン触媒およびポストメタロセン触媒が含まれ得る。例示的な実施形態において、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、メタロセン触媒またはポストメタロセン触媒によって生成され得る。
いくつかの実施形態において、エチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、1つ以上のオレフィンブロックコポリマーを含むことができる。オレフィンブロックコポリマーは、直鎖の様式で結合され得る2つ以上の化学的に異なる領域またはセグメント(「ブロック」と称される)を含むポリマー、すなわち、重合エチレン官能基に対してペンダントまたはグラフトの様式よりもむしろ末端と末端で結合された化学的に異なる単位を含むポリマーである。ブロックは、組み込まれたコモノマーの量もしくは種類、密度、結晶化度の量、そのような組成物のポリマーに起因し得る結晶子径、立体規則性の種類もしくは度合(アイソタクチックもしくはシンジオタクチック)、レジオ規則性もしくはレジオ不規則性、分枝の量(長鎖分枝もしくは超分枝を含む)、均質性、または任意の他の化学的もしくは物理的特性が異なり得る。好適なオレフィンブロックコポリマーは、米国特許第7,608,668号にさらに記載され、これは本明細書に参照により組み込まれる。
エチレン/アルファ-オレフィンエラストマーは、0.855~0.890グラム/ccの範囲内の密度、および0.1~30グラム/10分の範囲内のメルトインデックス(I)を有してもよい。0.855g/cc~0.890g/ccおよび0.1~30グラム/10分の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、いくつかの実施形態において、エチレン/アルファーオレフィンエラストマーは、0.860g/cc~0.890g/ccまたは0.865g/cc~0.890g/ccの密度を有し、0.1~25g/10分、0.1~20g/10分、0.1~15g/10分、0.1~10g/10分、または0.5~10グラム/10分のメルトインデックス(I)を有してもよい。密度は、ASTM D792に従って測定され得る。メルトインデックス(I)は、ASTM D1238、条件190℃/2.16kgに従って測定することができる。
プロピレンベースエラストマーは、ランダムプロピレンホモポリマーもしくはコポリマー、プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマー、またはプロピレン/アルファ-オレフィンブロックコポリマーである。いくつかの実施形態において、プロピレンベースエラストマーは、プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーである。プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーは、プロピレン由来の単位および1つ以上のアルファ-オレフィンコモノマー由来のポリマー単位を含む。プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーの製造に利用される例示的なコモノマーは、C2およびC4~C10アルファ-オレフィン、例えば、C2、C4、C6、およびC8アルファ-オレフィンを含み得る。
プロピレンベースエラストマーは、メタロセン、拘束幾何形状触媒系、チーグラーナッタ触媒、またはビスフェニルフェノール触媒系の存在下での、溶液、スラリー、または気相重合プロセスを含むがこれらに限定されない任意の好適な重合方法に従って作製され得る。プロピレンベースエラストマーを作製する適切な方法は、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第6,960,635号および同第6,525,157号にさらに記載されている。プロピレンベースエラストマーは、The Dow Chemical CompanyからVERSIFY(商標)の商品名で、またはExxonMobil Chemical CompanyからVISTAMAXX(商標)の商品名で、またはMitsui Chemicals America,(Inc.)からNOTIO(商標)の商品名で市販されている。
プロピレンベースエラストマーは、実質的にアイソタクチックなプロピレン配列を有することを特徴とし得る。「実質的にアイソタクチックなプロピレン配列」とは、配列が、約0.75より大きい、代替例では約0.80より大きい、代替例では約0.85より大きい、代替例では約0.90より大きい、別の代替例では約0.92より大きい、別の代替例では約0.93より大きい、別の代替例ででは約0.95より大きい、または代替例では約0.97より大きい13C核磁気共鳴(「NMR」)で測定したアイソタクチックトライアド(mm)を有することを意味する。アイソタクチックトライアドは、当技術分野において周知であり、例えば、米国特許第5,504,172号および国際公開第WO00/01745号に記載されており、これは、13C NMRスペクトルによって決定されるコポリマー分子鎖中のトライアド単位に関するアイソタクチック配列を指す。
プロピレンベースエラストマーは、4または6の下限から8または10または12の上限までの範囲の立体規則性指数m/rを有するものとして特徴付けられ得る。本明細書で「m/r」として表される立体規則性指数は、13C NMRによって決定される。立体規則性指数m/rは、参照により本明細書に組み込まれるMACROMOLECULES、1984、Vol.17、pp.1950-1955においてH.N.Chengにより定義されるように計算される。「m」または「r」という表記は、隣接するプロピレン基のペアの立体化学を表し、「m」はメソ、「r」はラセミを指す。1.0のm/r比は、一般にシンジオタクチックポリマーを表し、2.0のm/r比は、アタクチック材料を表す。アイソタクチック材料は、理論的には無限大に近づく比を有する可能性があり、多くの副産物アタクチックポリマーは、50を超える比をもたらすのに十分なアイソタクチック含有量を有する。
プロピレンベースエラストマーは、ASTM D-1238(230℃/2.16kg)に従って測定して、0.1~35g/10分の範囲内のメルトフローレートを有してもよい。0.1~35g/10分の全ての個々の値および部分範囲が、本明細書に含まれ、開示されるが、例えば、プロピレンベースエラストマーは、0.1~30g/10分、0.1~25g/10分、0.1~20g/10分、または0.1~18g/10分、または0.1~15g/10分、または0.1~12g/10分、または0.1~10g/10分、または0.1~5g/10分の範囲内のメルトフローレートを有してもよい。
多層キャストフィルム
本明細書に記載される多層キャストフィルムは、キャストフィルム押出プロセスを使用して作製され得る。キャストフィルム押出プロセスでは、スリットを介して、冷却され、高度に研磨されたターニングロールに薄いフィルムが押し出され、片側から急冷される。ローラの速度は、ドロー比および最終フィルム厚を制御する。次いで、フィルムは、反対側で冷却するために第2のローラに送られる。最後に、ローラのシステムを通過し、ロールに巻き取られる。
ここで、多層フィルムの実施形態を以下の例示的実施例においてさらに説明する。
試験方法
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/メルトフローレート
メルトインデックス(I)は、ASTM D-1238、手順B(条件190℃/2.16kg)に従って測定される。メルトインデックス(I10)は、ASTM D-1238、手順B(条件190℃
/10.0kg)に従って測定される。メルトフローレート(MFR)は、ASTM D-1238、手順B(条件230℃/2.16kg)に従って測定される。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
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ていた。オートサンプラーオーブンコンパートメントを摂氏160度に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150度に設定した。使用したカラムは、3本のAgilent「Mixed B」30cm 10ミクロンの線形混合床カラムおよび10umの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のブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有していた。溶媒源は、窒素注入された。使用した注入体積は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。
GPCカラムセットの較正を、個々の分子量の間に少なくとも一桁の間隔を有する6つの「カクテル」混合物中に配置された、580~8,400,000g/molの範囲の分子量を有する21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準を用いて行った。標準は、Agilent Technologiesから購入した。ポリスチレン標準は、1,000,000g/mol以上の分子量について50ミリリットルの溶媒中0.025グラム、及び1,000,000g/mol未満の分子量について50ミリリットルの溶媒中0.05グラムで調製された。ポリスチレン標準を穏やかに撹拌しながら摂氏80度で30分間溶解させた。ポリスチレン標準のピーク分子量を、式1(Williams and Ward、J.Polym.Sci.,Polym.Let.、6、621(1968年)に記載されているように)を使用してポリエチレン分子量に変換した。
Figure 0007256185000001
式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい。
第5次多項式を使用して、それぞれのポリエチレン同等較正点にあてはめた。NIST標準NBS1475が52,000g/モル(Mw)で得られるように、カラム分解能およびバンドの広がり効果を補正するために、Aに対してわずかな調整(約0.415~0.44)を行った。
GPCカラムセットの総プレート計数を、(50ミリリットルのTCB(1,2,4-トリクロロベンゼン)中0.04gで調製し、穏やかに撹拌しながら20分間溶解した)エイコサンで行う。プレート計数(式2)および対称性(式3)を、以下の式に従って200マイクロリットル注入で測定した:
Figure 0007256185000002
式中、RVはミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅はミリリットルであり、ピーク最大値はピークの最大高さであり、1/2高さはピーク最大値の1/2の高さである。
Figure 0007256185000003
式中、RVはミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅はミリリットルであり、ピーク最大値はピークの最大位置であり、1/10の高さはピーク最大値の1/10の高さであり、後部ピークはピーク最大値より後の保持体積でのピークテールを表し、前部ピークはピーク最大値よりも早い保持体積でのピーク前部を表す。クロマトグラフシステムのプレートカウントは24,000超となるべきであり、対称性は0.98~1.22の間となるなるべきである。
試料はPolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いて半自動で調製された:2mg/mlを試料の標的重量とし、PolymerChar高温オートサンプラーを介して、予め窒素をスパージしたセプタキャップ付バイアルに溶媒(200ppmのBHT(ブチル化ヒドロキシトルエン)を含有)を添加した。試料を、「低速」振とうしながら摂氏160度で2時間溶解した。
Mn、Mw、およびMzの計算は、PolymerChar GPC-IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用し、式4~6に従い、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェア、それぞれの等間隔のデータ回収点(i)でベースラインを差し引いたIRクロマトグラム、および式1からの点(i)の狭い標準較正曲線から得られるポリエチレン等価分子量を使用したGPC結果に基づいた。
Figure 0007256185000004
Figure 0007256185000005
Figure 0007256185000006
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC-IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して各試料に流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカーは、試料中のそれぞれのデカンピークを狭い標準較正内のデカンピークと整合することによって各試料の流量を直線的に較正するために使用された。こうして、デカンマーカーピークの時間におけるいかなる変化も、流量およびクロマトグラフィー勾配の両方における線形シフトに関連すると推測される。流量マーカーピークのRV測定の最高精度を促進するために、最小二乗フィッティングルーチンを使用して、流量マーカー濃度クロマトグラムのピークを二次方程式に適合させる。次に、二次方程式の一次導関数を使用して、真のピーク位置を求める。流量マーカーのピークに基づいてシステムを較正した後、(較正スロープの測定値としての)有効流量は式7のように計算される。流量マーカーピークの処理は、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアにより行われた。
Figure 0007256185000007
金属の中性子放射化法
約3.5グラムのペレットを予め洗浄した2ドラムポリエチレンバイアルに移すことによって、2組の複製試料を調製した。試験された各金属に対して、NIST追跡可能標準溶液(SPEXからのCerti.pure)から2ドラムポリエチレンバイアル内で標準を調製した。milli-Q純水を使用して、それらを6mlに希釈し、バイアルを熱封止した。次に、Mark I TRIGA原子炉を使用して、これらの元素について試料および標準を分析した。これらの元素に使用された反応および実験条件を、以下の表に要約する。ガンマ分光法を行う前に、試料を非照射バイアルに移した。元素濃度は、CANBERRAソフトウェアおよび標準的比較技術を使用して計算した。表1は、決定のための測定パラメータを示す。
Figure 0007256185000008
Figure 0007256185000009
動的機械的分光法(DMS)
樹脂を空気中1500psiの圧力下で5分間、350°Fで「3mm厚×1インチ」の円形プラークに圧縮成形した。次に、試料を圧縮機から取り出し、計数器上に配置して、冷却した。
窒素パージ下、25mm(直径)の平行プレートを備えたTA Instrumentsの「Advanced Rheometric Expansion System(ARES)」を使用して、一定温度周波数掃引を実行した。試料を、プレート上に配置し、190℃で5分間溶融させることを可能にした。その後、プレートを2mmの間隔まで閉じ、試料をトリミングし(「直径25mm」のプレートの円周を越えて延在する余分な試料を除去し)、その後、試験を開始した。この方法は、温度平衡を可能にするために、さらに5分間の遅延を組み込んでいた。実験は、0.1~100rad/sの周波数範囲にわたって、190℃で実行した。歪み振幅は10%で一定であった。複素粘度η*、tan(δ)またはtanΔ、0.1rad/sでの粘度(V0.1)、100rad/sでの粘度(V100)、および粘度比(V0.1/V100)は、これらのデータから計算される。
結晶化溶出分別(CEF)法
結晶化溶出分別(CEF)技術は、Monrabal et al,Macromol.Symp.257,71-79(2007)に従って実行される。CEF機器には、IR-4またはIR-5検出器(PolymerChar(Spain)から市販されているものなど)および二角光散乱検出器モデル2040(Precision Detectorsから市販されているものなど)が装備される。検出器オーブンのIR-4またはIR-5検出器の前に、50mm×4.6mmの10ミクロンのガードカラム(PolymerLabsから市販されているものなど)を取り付ける。オルト-ジクロロベンゼン(ODCB、99%無水グレード)および2,5-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)(Sigma-Aldrichから市販されているものなど)が、得られる。シリカゲル40(粒子サイズ0.2~0.5mm)(EMD Chemicalsから市販されているものなど)もまた、得られる。シリカゲルは、使用前に少なくとも2時間、160℃の真空オーブンで乾燥させる。ODCBを、使用前に1時間、乾燥窒素(N)でパージする。乾燥窒素は、CaCOおよび5Å分子篩に90psig未満の窒素を通過させることによって得られる。ODCBは、5グラムの乾燥シリカを2リットルのODCBに加えることにより、または乾燥シリカが充填されたカラムに0.1ml/分~1.0ml/分でポンプ輸送することによりさらに乾燥させる。試料バイアルのパージにNなどの不活性ガスを使用しない場合、800ミリグラムのBHTを2リットルのODCBに添加する。BHTを使用または使用せずに乾燥させたODCBは、以下「ODCB-m」と称される。試料溶液は、オートサンプラーを使用して、160℃で2時間振とうしながらポリマー試料をODCB-mに4mg/mlで溶解することによって調製される。300μLの試料溶液を、カラムに注入する。CEFの温度プロファイルは、3℃/分で110℃から30℃までの結晶化、30℃で5分間の熱平衡(2分間に設定された可溶性画分溶出時間を含む)、および3℃/分で30℃から140℃までの溶出である。結晶化中の流量は、0.052ml/分である。溶出中の流量は、0.50ml/分である。IR-4またはIR-5信号データを、1データ点/秒で収集する。
CEFカラムに米国特許第8,372,931号に従って1/8インチのステンレス管で、125μm±6%でガラスビーズ(例えば、酸洗浄剤と共にMO-SCI Specialty Productsから市販されているもの)を充填する。CEFカラムの内部液体体積は、2.1ml~2.3mlである。温度較正を、ODCB-m中のNIST標準参照材料である直鎖状ポリエチレン1475a(1.0mg/ml)とエイコサン(2mg/ml)の混合物を使用して行う。較正は、4つのステップからなる:(1)測定されたエイコサンのピーク溶出温度から30.00℃を差し引いた温度オフセットとして定義される遅延体積を計算するステップ、(2)溶出温度の温度オフセットをCEF生温度データから差し引くステップ(この温度オフセットは、溶出温度、溶出流量等の実験条件の関数であることに留意されたい)、(3)NIST直鎖状ポリエチレン1475aが101.00℃のピーク温度を有し、エイコサンが30.00℃のピーク温度を有するように、30.00℃~140.00℃の範囲にわたって溶出温度を変換する、較正直線を作製すること、(4)30℃の等温で測定された可溶性画分について、3℃/分の溶出加熱速度を使用することによって溶出温度を直線的に外挿することからなる。報告される溶出ピーク温度を、観察されるコモノマー含有量較正曲線が、米国特許第8,372,931号において以前に報告されたものと一致するように得る。
コモノマー分布幅指数(CDBI)
CDBIは、コモノマー総含有量の中央値の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して定義される(参照により本明細書に組み込まれるWO93/03093に報告されている)。ポリオレフィンのCDBIは、例えば、全て参照により本明細書に組み込まれる、Wildら、Journal of Polymer Science、Poly.Phys.Ed.、Vol.20、441(1982);L.D.Cady、「The Role of Comonomer Type and Distribution in LLDPE Product Performance」、SPE Regional Technical Conference、Quaker Square Hilton、Akron、OH、107-119(Oct.1-2、1985);または米国特許第4,798,081号(Hazlittら)および米国特許第5,008,204号(Stehling)によって説明されているように、例えば、昇温溶出分別(「TREF」)等の当技術分野で公知の技術から得られた短鎖分岐分布(SCBD)データから都合よく計算され得る。
本明細書では、CDBIは、CEF(結晶化溶出分別)によって測定されるSCBD(短鎖分岐分布)を用いて、次のステップに従って計算される。
(A)20.0℃から119.0℃までの各温度(T)での重量分率(wT(T))を、以下の式に従ってCEFから0.200℃の温度ステップ増加で取得する。
Figure 0007256185000010
(B)可溶性画分を含む累積重量画分0.500(50%)における温度中央値(T中央値)を計算する。溶出温度範囲全体(一般的に20.0~120.0℃の間)の累積重量画分は、1.00として正規化される。
(C)溶出温度に対するコモノマー含有量の較正を使用して温度中央値(T中央値)におけるモル%での対応する全コモノマー含有率の中央値(C中央値)を計算する。
(D)既知量のコモノマー含有量を有する一連の参照物質(エチレン-オクテンコポリマー)、すなわち、コモノマー含有量が0.0モル%~7.0モル%の範囲で、CEF実験項で指定される同じ実験条件でCEFで分析される、狭いコモノマー分布(35.0~119.0℃のCEFの単峰性コモノマー分布)を有し、35,000~115,000(従来のGPCで測定)の重量平均Mw(従来のGPCによる)を有する11の参照物質を使用することによって、コモノマー含有量検量曲線を作成する。参照材料のコモノマー含有量は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,292,845号(Kawasakiら)、およびJ.C.RandallによるRev.Macromol.Chem.Phys.,C29,201-317に記載されている技術に従って、13C NMR分析を使用して判定される。
(E)各参照物質のピーク温度(T)とそのコモノマー含有量を使用して、コモノマー含有量較正を作成する。コモノマー含有量較正対溶出温度の較正は以下に示される。ここで、Rは、相関定数であり、T(℃)は、CEFによって測定されたSCBDの溶出温度である。
Figure 0007256185000011
Figure 0007256185000012
(F)CDBIを、0.5*C中央値~1.5*C中央値の範囲のコモノマー含有量での総重量パーセンテージとして計算する。ポリマーの密度が0.94を超える場合、CDBIは、したがって100%と定義される(参照により本明細書に組み込まれるWO1993/003093(A1)を参照されたい)。
極限延伸
最大延伸をHighlight Industries製のHighlight Film Test Systemで試験する。フィルムロールを機械の巻き出し部分に置き、フィルムを一組のローラに通す。次いで、フィルムを、それがその最大延伸点に達するまで、力を増しながら巻き出す。加えられた力の量をロードセルによって測定し、フィルムに存在する延伸の量をパーセントで測定するために計算を行う。
パレット上の穿刺(OPP)
この試験は、ブルセトン階段法(Bruceton staircase method)を用いて、フィルムが3回巻き付け用の試験プローブ上を失敗なく通過することができる最大負荷力を決定する。試験プローブを所望の突出距離で試験台に挿入する。試験プローブがフィルムの中心と整列するようにフィルムを配置する。フィルムを試験台に取り付け、ラッパーを始動する。ラッパーが250%の予備延伸に達すると、フィルムは、最大3回巻き付け用のプローブを通過することが可能になる。巻き付けのいずれかの間にフィルムが破損した場合、その力での負荷設定が失敗であると見なされる。負荷設定でのフィルムの性能(すなわち通過または失敗)に応じて、負荷をかける力を上下に調整し、新たな負荷設定で試験を繰り返す。これは、不合格とならない最大の力を見つけるまで続ける。表2は、この方法で使用される機器および設定を示す。
Figure 0007256185000013
パレット上の引裂き(OPT)
この試験は、ブルセトン階段法を用いて、フィルムが、穿刺を開始するためにブレードに固定された試験プローブを通過することができる最大負荷力を決定する。試験プローブを所望の突出距離で試験台に挿入する。試験プローブがフィルムの中心と整列するようにフィルムを配置する。フィルムを試験台に取り付け、ラッパーを始動する。ラッパーが250%の予備延伸に達すると、フィルムをプローブに通過させ、この試験ではフィルムの単一層が試験される。フィルム張力(F2力)は、フィルムがクロス(CD)または横方向(TD)全体で完全に引き裂かれるまで、0.5lbの増分で約7lbの初期の低い値から増加される。パレット上の引裂き値は、最初の穿刺がフィルムの幅全体に伝播して破損をもたらさない最大のF2力として記録される。表3は、この方法で使用される機器および設定を示す。
Figure 0007256185000014
パレット上の負荷(OPL)
この試験では、Highlight Portable Film Force Systemが使用される。このツールは、パレットに印加された圧縮力を測定することによって負荷を制御するフィルムの能力を理解するために、タンデムまたは個別に使用され得る一連のポータブルロードセルを利用する。この試験では、単一のロードセルが延伸ラッパーに取り付けられている。ラッパーは、250%の予備延伸に設定されている。フィルム張力(F2)は、フィルムが壊れるまで増加し、1lbだけ下に調節される。このF2で、フィルムはHighlightポータブルフィルム力ロードセルの周囲に適用され、合計3回ラップされる。3回目のラップ後に延伸キャリッジからフィルムが切断され、次いでHighlightが提供する統合データ収集システムがロードセルに印加された力を測定する。初期値またはピーク負荷(T0)が取得され、次いで選択された間隔で試験が継続され、最終負荷データポイントが収集される。この試験では、30分の最終負荷時間(T30)が使用される。表4は、この方法で使用される機器および設定を示す。
Figure 0007256185000015
延伸力(SF)および巻き出し力(UF)
延伸力および巻き出し力の両方が、Highlight IndustriesのHighlight Stretch Film Test Standを使用して測定される。品質試験は、試験方法メニューから選択する。フィルムは所定の予備延伸前レベルに延伸され、この試験では200%が使用される。試験するフィルムの長さが入力され、この試験では200フィートのフィルムが試験される。Highlight試験スタンドがフィルムを200%まで延伸し、フィルムを定常状態に到達させる。フィルムが一定の200%延伸になると、データ収集が開始する。フィルムデータは、200フィートのフィルム上のHighlight試験スタンドの一連のロードセルから収集される。システムの最初のロードセルは、フィルムをフィルムロールから引き離すのに必要な力を測定するが、この測定は「巻き出し力」と呼ばれる。次のロードセルは、ターゲットの予備延伸をフィルムに適用している2つのローラの間にある。このロードセルは、フィルムを目標レベルまで延伸するのに必要な力を測定する。この測定は「延伸力」と呼ばれる。試験されたフッテージの最後にグラフが生成され、巻き出し力、延伸力、およびその他の測定値の平均値、ならびに試験されたフィルムの長さにわたって収集された各測定値の標準偏差が報告される。平均値は、200%延伸での延伸力および巻き出し力として報告される。
多層キャストフィルムに使用した樹脂を表5A~5Dに示す。
Figure 0007256185000016
Figure 0007256185000017
Figure 0007256185000018
Figure 0007256185000019
樹脂1~5
樹脂1~5は、以下のように調製する:多元金属触媒を調製する(触媒1)。次いで、触媒1を用いて、溶液重合でPE樹脂1~5を調製する。
触媒1の調製
約109kgの0.20M MgClスラリーに7.76kgのEADC溶液(ヘプタン中15重量%)を添加し、続いて8時間撹拌した。次いで、TiCl/VOClの混合物(それぞれ、85mLおよび146mL)を添加し、続いて、Zr(TMHD)の溶液(Isopar E中0.30Mの溶液の0.320kg)を添加した。これらの2つの添加は、互いに1時間以内に連続して実行された。得られた触媒プレミックスを、使用前にさらに8時間撹拌しながら熟成させた。
樹脂1~4の生成
反応環境に導入する前に、全ての原材料(モノマーおよびコモノマー)ならびにプロセス溶媒(狭い沸点範囲の高純度イソパラフィン溶媒、Isopar-E)をモレキュラーシーブで精製する。水素は、高純度グレードとして加圧されて供給され、それ以上精製されない。反応器モノマー供給流は、機械的圧縮機を介して反応圧力以上に加圧される。溶媒およびコモノマーの供給は、ポンプを介して反応圧力以上に加圧される。個々の触媒成分は、精製された溶媒で、手動でバッチ希釈され、反応圧力以上に加圧される。全ての反応供給流は、質量流量計を用いて測定し、コンピュータにより自動化された弁制御システムによって独立して制御される。
単一の反応器システムが、使用される。連続溶液重合反応器は、熱除去を伴う連続撹拌槽反応器(CSTR)と同様の液体充填非断熱式等温循環ループ反応器からなる。全ての新鮮な溶媒、モノマー、コモノマー、水素、および触媒成分供給物の独立した制御が、可能である。反応器への全新鮮供給流(溶媒、モノマー、および水素)は、供給流を熱交換器に通すことによって温度制御される。重合反応器への全新鮮供給物は、各注入場所の間でほぼ等しい反応器体積で、2つの場所で反応器に注入される。新鮮供給物を制御し、各注入器は、全新鮮供給物質量流量の半分を受容する。触媒成分は、注入針を通して重合反応器に注入される。一次触媒成分の供給は、特定の標的で反応器モノマー変換を維持するようにコンピュータ制御される。共触媒成分は、計算された特定のモル比に基づいて、一次触媒成分に供給される。各々の反応器供給注入場所の直後に、供給流を循環重合反応器の内容物と静的混合要素を用いて混合する。反応器の内容物は、反応熱の大部分を除去する役割を果たす熱交換器を通して、特定温度で等温反応環境を維持する役割を果たす冷却剤側の温度で連続的に循環させる。反応器ループを回る循環は、ポンプによってもたらされる。
反応器流出物は、好適な試薬(水)の添加および反応により不活性化される区域に入り、酸中和成分(ステアリン酸カルシウム)も添加される。この同じ反応器出口の場所で、他の添加剤がポリマー安定化のために添加される(押出および製造中の安定化に適した典型的な酸化防止剤には、IRGANOX(商標)1067、IRGAFOS(商標)168、およびIRGANOX(商標)1010が含まれる)。
触媒の不活性化および添加剤の添加に続いて、反応器流出液は、ポリマーが非ポリマー流から除去される脱揮発システムに入る。単離されたポリマー溶融物を、ペレット化して収集する。非ポリマー流は、システムから除去されるエチレンの大部分を分離する様々な機器を通過する。溶媒および未反応モノマーの大部分は、精製システムを通過した後、反応器に再循環される。少量の溶媒およびモノマーを、プロセスからパージする。データは、溶媒再循環システムの複雑さが考慮され、反応システムが貫流フローダイアグラムとしてより簡単に処理できるように表示される。樹脂1~2のプロセス条件を表6Aに、樹脂3~4のプロセス条件を表6Bに、樹脂5のプロセス条件を表7に示す。
Figure 0007256185000020
Figure 0007256185000021
樹脂5
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-オクタンまたは1-ヘキセンとを液相重合条件下での断熱連続撹拌槽型反応器CSTRにおいて(共)重合するのに好適な、上記のような多成分触媒系を使用して、不均一分岐エチレン/α-オレフィンコポリマーを調製する。より具体的には、この実施例では、反応器は、直列に連結された2つの断熱反応器からなり、液相重合条件下で動作させる。全ての供給流は、機械的に撹拌された断熱CSTRである第1の反応器に導入される。第1の反応器からの流出物は、機械的に攪拌されないこと、および第2の反応器が第1の反応器からの流出物以外の供給を受け入れないことを除いて、第1の反応器と同じである第2の反応器に供給される。
溶媒、例えばIsopar E、エチレンモノマー、および1-オクテンまたは1-ヘキセンコモノマー反応器供給流は、反応環境に導入する前にモレキュラーシーブを使用して精製される。溶媒、エチレンモノマー、および1-オクテンまたは1-ヘキセンコモノマーは、反応環境への導入前に単一の供給流に合流し、温度制御される。水素はまた、反応環境に導入する前に合流した単一の供給流に添加される。
触媒系は、単一の供給流とは別に反応環境に供給される。触媒-プレミックス(触媒1)をトリエチルアルミニウム、TEAの希薄流と反応器にインラインに合わせる。TEA流は、触媒プレミックスとのAl対Tiの特定モル比を達成するように制御される。触媒-プレミックスは、反応環境における反応の程度を制御するために流量制御される。具体的な目標はデータ表7に含まれている。
第1の反応器温度および全エチレン転化率は、触媒-プレミックス流および反応環境に導入される全溶媒流を調節することによって制御される。全ポリマーのメルトインデックスは、反応環境への水素供給量を調節することによって制御される。全ポリマーの密度は、反応環境へのコモノマー供給量を調節することによって制御される。制御パラメータの値は、データ表5に含まれている。
反応環境を離れた後、活性触媒の添加、およびその目的のために特別設計された流体、典型的には水との反応によって反応を停止させる。ポリマーは、溶媒および未反応モノマー、コモノマー、および水素から分離され、次いで、単離されたポリマー溶融物をペレット化して、包装する。溶媒、モノマー、コモノマー、および水素を含有する分離された流れは、パージ流の除去後に再循環される。
Figure 0007256185000022
多層キャストフィルム
多層キャストフィルムは、以下の表8で概説されているように、以下のように調製した:この試験において生成されたフィルムはすべて、5層Egan Davis Standard共押出キャストフィルムラインで製造した。キャストラインは、空冷された3つの2-1/2”および2つの2”の30:1L/D Egan Davis標準MAC押出機で構成される。全ての押出機は、適度な作業用のDSB(Davis Standard Barrier)型スクリューを有する。マイクロプロセッサが操作を監視および制御する。押出プロセスは、ブレーカープレートの前後に配置された圧力トランスデューサと、アダプタおよびブロックにそれぞれ1つ、およびダイに2つのゾーンの、各バレルの4つのヒーターゾーンとよって監視される。マイクロプロセッサはまた、押出機のRPM(1分あたりの回転数)、%FLA(全負荷電流)、HP(馬力)、速度、ライン速度、延伸%、一次および二次冷却ロール温度、ゲージ偏差、層比、速度/RPM、ならびに各押出機の溶融温度も追跡する。
機器の仕様には、Cloeren 5層デュアルプレーンフィードブロックおよびCloeren 36インチEpoch III自動ゲージ5.1ダイが含まれる。一次冷却ロールはつや消し仕上げで、40インチOD(外径)×長さ40インチであり、改善された剥離特性のために30~40RMS(二乗平均平方根)の表面仕上げを有する。二次冷却ロールは、外径20インチ×長さ40インチであり、改善されたウェブトラッキングのために2~4RMSの表面を有する。一次冷却ロールおよび二次冷却ロールの両方に冷却水が循環し、急冷する。ScantechからのX線ゲージセンサがあり、ゲージ厚および必要に応じて自動ゲージ制御が行われる。速度は、重量制御のために各ホッパーにロードセルを備えた5つのBarron計量ホッパーによって測定される。試料は、中央ワインド自動ロールチェンジオーバーおよびスリッタステーションを備える3インチIDコア上の2ポジション単一タレットHorizonワインダーで終了する。ラインの最大スループット速度は毎時600ポンドであり、最大ライン速度は毎分1200フィートである。表8は、生成された多層キャストフィルム配合物を示す。
Figure 0007256185000023
Figure 0007256185000024
表9に示すように、本発明のフィルムは、望ましいフィルム特性のより良い全体的な組み合わせを示し、例えばパレット上穿刺に改善が見られ、一方他のフィルム特性、例えば最終伸張は悪影響を受けない。さらに、本発明のフィルムは、表5Cに示されるように、より大きなダイ等のためのより良好な流動特性を示す粘着層および剥離層に樹脂を使用する。
本明細書に開示される寸法および値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されると理解されるべきではない。代わりに、他に特定されない限り、そのような各寸法は、記述された値およびその値を取り巻く機能的に同等の範囲の両方を意味することが意図されている。例えば、「40mm」として開示される寸法は、「約40mm」を意味することを意図する。
存在する場合、あらゆる相互参照されるか、または関連する特許または出願、および本出願が優先権または利益を主張するあらゆる特許出願または特許を含む、本明細書に挙げられる全ての文献は、明示的に除外されるかまたはさもなければ限定されない限り、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。任意の文書の引用は、本明細書に開示または特許請求された任意の発明に関する先行技術であること、またはそれ単独で、もしくは任意の他の参考文献との任意の組み合わせで、そのような発明を教示、示唆、または開示していることを認めるものではない。さらに、本文書内の用語の任意の意味または定義が、参照により組み込まれた文書内の同じ用語の任意の意味または定義と矛盾する範囲で、本文書内でその用語に割り当てられた意味または定義が適用されるべきである。
本発明の特定の実施形態が図示され、説明されたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な他の変更および修正が行われ得ることが当業者には明らかであろう。そのため、添付の特許請求の範囲において、本発明の範囲内にあるそのような変更および修正を全て網羅することが意図されている。

Claims (6)

  1. 粘着層および剥離層を含む多層キャストフィルムであって、
    前記粘着層が、
    (i)エチレンと、1つ以上のアルファオレフィンコモノマーとの反応生成物を含む第1のポリエチレン組成物であって、
    (a)5.0g/10分を超え12.0g/10分以下のメルトインデックスI
    (b)0.905~0.920g/ccの密度、
    (c)6.0~7.6のメルトフロー比I10/I、および
    (d)2.6~3.5の分子量分布(Mw/Mn)の特性を有することを特徴とする、前記第1のポリエチレン組成物と、
    (ii)プロピレンベースエラストマーを含み、
    前記剥離層が、エチレンと、1つ以上のアルファオレフィンコモノマーとの前記反応生成物を含む第2のポリエチレン組成物を含み、前記第2のポリエチレン組成物は、
    (a)5.0g/10分を超え12.0g/10分以下のメルトインデックスI
    (b)0.905~0.920g/ccの密度、
    (c)6.0~7.6のメルトフロー比I10/I、および
    (d)2.6~4.0の分子量分布(Mw/Mn)の特性を有しており、
    前記第1のポリエチレン組成物および前記第2のポリエチレン組成物が、0.1rad/sおよび190℃で1,000Pa・s~2,000Pa・sの粘度を有する、多層キャストフィルム。
  2. 前記剥離層が、0.910~0.930g/ccおよび0.5~4.0g/10分のメルトインデックスを有する低密度ポリエチレンをさらに含む、請求項1に記載の多層キャストフィルム。
  3. 前記第1のポリエチレン組成物および前記第2のポリエチレン組成物が、40%~60%の組成分布幅指数、CDBIを有する、請求項1または2に記載の多層キャストフィルム。
  4. 前記第1のポリエチレン組成物および前記第2のポリエチレン組成物が、1.5~2.2の粘度比(V0.1/V100)を有し、V0.1は、0.1rad/sおよび190℃での粘度であり、V100は、100rad/sおよび190℃での粘度である、請求項1~のいずれか一項に記載の多層キャストフィルム。
  5. 前記粘着層が、50重量%~99重量%の前記第1のポリエチレン組成物を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の多層キャストフィルム。
  6. 前記剥離層が、60重量%~100重量%の前記第2のポリエチレン組成物を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の多層キャストフィルム。
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