JPH0361586B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多層のヒートシール可能包装用フイル
ム、およびそれの形成方法に関するものである。 ある種類の食品、例えばクツキーおよびポテト
チツプのような密でない製品の包装においては、
層の中の一層が有効なヒートシール層であること
が知られている二層または二層より多くのポリマ
ー層をもつ多層のフイルムを用いるのが普通であ
る。この包装工程においては、このような多層フ
イルムの供給材料はいわゆる垂直型の充填機
(vertical from and fill machine)の中でチユ
ーブに形成され、その中で、ヒートシール層の縦
方向縁端領域が次に面同志で合わせて一緒にヒー
トシールされる。その後、包装機は自動的に水平
のヒートシールを形成しチユーブを横断して間隔
を置いて水平切断を行なう。製品は次にチユーブ
の切断された開放端の中へ入れ、その水平ヒート
シールによつて保持される。その後第二の水平シ
ールをチユーブの開放端を横断して行ない、同時
にもとのヒートシール下方で切断して、両端とそ
れらの両端と直角の一つの縫目に沿つてヒートシ
ールしたパウチの中に包装した製品が得られる。
食品または他の製品が包装の中に入れられる間
に、空気も包装の中に存在し、この空気は仕上げ
包装品のその後の出荷中に製品を保護にクツシヨ
ンを与えるのに役立つ。製品の出荷中、特に大き
い寸法の袋の場合には、袋はその端部シールにお
いて開裂または破裂する傾向をもつている。 上記用途をもつ種類の多層包装用フイルムは米
国特許第4214039号に記載されており、その場合、
フイルムは少くとも50重量%の塩化ビニリデンを
含むヒートシール性塩化ビニリデンポリマー層を
もつポリプロピレン基板から成つている。このポ
リプロピレンフイルムと塩化ビニリデンポリマー
との間にはプライマー塗膜があり、これは酸性化
アミノエチル化ビニルポリマーとエポキシ樹脂と
の反応生成物から成る。このプライマー塗膜はポ
リプロピレンとヒートシール性塩化ビニリデンポ
リマーとの間の結合強度を増す。この包装材料は
比較的少量の製品の包装に有効であるけれども、
比較的大量の製品の包装は使用するときにはその
シール強度を増す必要がある。特に、ポリプロピ
レン層とプライマー層の間でシール強度を増す必
要がある。 本発明によると、一つのヒートシール性多層構
造体が提供されるが、その構造体は () ポリオレフインフイルムから成る基体; () 0.5から6重量%のエチレンを含むエチレン
とプロピレンとのランダムコポリマーから成
る、()の少くとも一つの表面上の層; () この層()上のプライマー塗膜;および () この塗膜()上のヒートシール性層であ
つて(a)少量のアクリル酸、メタクリル酸、また
はそれらの混合物と、(b)(1)メチルアクリレート
またはエチルアクリレートおよび(2)メチルメタ
クリレートから成る主要量の中性モノマーエス
テルとの、共重合体から成るヒートシール性
層; から成り立つ。 一つの好ましい具体化においては、0.5から6
重量%のエチレンを含むエチレンとプロピレンと
のランダムコポリマーのもう一つの層()が基
板()のもう一方の表面上に施こされ;もう一
つのプライマー塗膜()がこのもう一つの層
()の上に施こされ;そして、少くとも50重量
%の塩化ビニリデンを含むビニリデンコポリマー
から成るもう一つのヒートシール性層()がも
う一つのプライマー塗膜()上に施こされる。 本発明のフイルム構造体の基板または芯材物質
として考えられるポリオレフインはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびそれら
のコポリマーおよび混合物を含む。特に好ましい
のは少くとも80重量%のアイソタクチツク ポリ
プロピレンを含むアイソタクチツク ポリプロピ
レンである。このポリプロピレンは4から8g/
10分のメルトフロー指数をもつことが好ましい。 本明細書において考えられるエチレンプロピレ
ン ランダムコポリマーはそれぞれのモノマーの
同時重合によつて形成されるのが便利である。エ
チレンとプロピレンとのランダムコポリマーの効
果的形成はエチレンが生成ポリマー中で0.5から
6重量%のエチレンを含むよう十分な量でポリプ
ロピレンと同時に存在するときに達成される。こ
の系はそのポリマー鎖に沿つてそれぞれのモノマ
ー単位が不規則に配置していることを特徴とす
る。このことはそれぞれのモノマーが順次に重合
されることによつて形成するエチレンとプロピレ
ンのブロツクポリマーと対照的である。ブロツク
コポリマーを形成させる際のモノマーの供給は、
順次的に行なう重合の一つの段階において使用す
るモノマーがその前の段階で使用したモノマーが
少くとも実質的に消費されてしまうまでは添加さ
れずそれによつてその前段階から残るモノマー濃
度が十分に低く過度の可溶性ランダムポリマーの
形成を妨げるように、制御される。 この多重構造体をつくる場合には、ポリプロピ
レンとエチレンプロピレンコポリマーとを同時に
押出し、そのエチレンプロピレンコポリマーがこ
れら二つの層の合計の厚さの2%から12%である
ことが好ましい。ある目的のためには、このコポ
リマーの一層をポリプロピレンの芯層の両面の上
へ施こすことができ、この場合、この二つのコポ
リマー層はこれら三層の合計の厚さの4から24%
に等しい。同時押出フイルムをつくる場合には、
ある量の押出しスクラツプをベースのホモポリマ
ーポリプロピレンへの循環して戻すことが有利で
かつ便利であるが見出された。このように、ホモ
ポリマーポリプロピレンは0から25%の再生材料
を相互混合することができる。この循環物質はそ
の中に0から15%のエチレンプロピレンコポリマ
ーを含むことができる。 本明細書において考えられるヒートシール層は
ポリオレフインフイルムに対しては、たとえその
フイルムが例えばコロナ放電、焔あるいは酸化剤
化学品による処理のような周知の予備処理操作に
かけたときでも、よく接着しないことが発見され
たのである。同じことは、ここで考えられるヒー
トシール層を考えられているエチレンプロピレン
コポリマーの表面へ接着する場合にもあてはまる
ことが見出された。しかし、エチレンプロピレン
コポリマーとヒートシール層との中間にある種の
プライマーを使用することは予想外に高水準の接
着を提供することが発見された。その結果、すべ
ての層は予想外に強力に隣接層へ接着する。 多層包装材料形成のために考えられる系は選ば
れた基板層の表面へ順次に適用した三つの層の使
用を含む。例えば、基板層がポリプロピレン層で
あるときには、ポリプロピレンフイルムの片面ま
たは両面でその上へ次の各層をポリプロピレン表
面から外へ向けた順次で施用した:エチレンプロ
ピレンコポリマーの同時押出成形層、および適切
なプライマー物質(エチレンプロピレンコポリマ
ーと表面ヒートシールとの間に結合をつくり出す
ための)、およびヒートシール層自体。プライマ
ー物質の例は英国特許第1134876号に規定されて
いるものを含み、その特許は、モノアルデヒド
と、アクリルアミドまたはメタクリルアミドと少
くとも一つの他の不飽和モノマーとの共重合体と
を、縮合させることによつてつくられるプライマ
ーを開示しており;そしてまた米国特許第
1174328号に規定されるものも含み、その特許は
アミノアルデヒドをアクリルアミドまたはメタク
リルアミドと縮合させ次いでその縮合生成物を少
くとも一つの他の不飽和モノマーとC1−C6アル
カノールの存在下で共重合させることから生ずる
物質を開示している。このタイプの一つの好まし
いプライマー塗膜樹脂は90重量%までのスチレ
ン、80重量%までのアルキルアクリレート、15重
量%までのメタクリル酸、および、コポリマー中
の各アミド基について0.2から3当量のホルムア
ルデヒドを含むn−ブタノール中のホルムアルデ
ヒド溶液と縮合させた5から25重量%のアクリル
アミド、から成る。このタイプのもう一つのプラ
イマー樹脂は38.5部のスチレン、44部のエチルア
クリレート、2.5部のメタクリレート、およびn
−ブタノール中の5.2部のホルムアルデヒドと縮
合させた15部のアクリルアミドを含むコポリマー
樹脂の50%固形溶液である。 ここで考えられるアクリル型ヒートシール層に
ついて特に好ましいプライマー物質はポリ(エチ
レンイミン)であることが見出された。このイミ
ンプライマーはその後に適用されるヒートシール
組成物との完全で堅固な結合のための全体にわた
つて接着的に活用な表面を提供する。水性媒体あ
るいはエタノールのような有機媒体のいずれかか
ら施用されるポリ(エチレンイミン)の有効な塗
膜溶液濃度は0.1から6重量%のポリ(エチレン
イミン)から成る溶液である。このタイプの市販
の物質はBASF−ワイアンドツト社の製品である
ポリイミンMとして知られている。 もう一つの特に好ましいプライマー物質はエポ
キシ樹脂と酸化性アミノエチル化ビニルポリマー
との反応生成物である。考えられるエポキシ樹脂
はポリヒドロキシ化合物のグリシジルエーテルで
ある。使用してよい代表的ポリヒドロキシ化合物
はビスフエノールA;環置換ビスフエノールA;
エゾルシン;ハイドロキノン;フエノール・ホル
ムアルデヒド;ノボラツク樹脂;脂肪族ジオール
例えばエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサジ
オール;グリセリン;低級アルキルヒダントイ
ン;およびそれらの混合物を含む。好ましいエポ
キシ樹脂はエピクロロヒドリンとビスフエノール
Aとをグリシジル化によつてつくられるものであ
る。このタイプのエポキシ樹脂は通常はそれらの
エポキシ当量重量(EEW)によつて分類され、
これはエポキシ基の1グラム当量を含む樹脂重量
グラム数として定義される。EEWが170から280
の範囲の樹脂を用いてよいが、好ましい範囲は
180から210である。 エポキシ樹脂の特定的構造はここで用いるプラ
イマーに対して臨界的なものではないけれども、
エポキシ樹脂選択における重要な考慮はその物理
的状態に関してである。例えば、エポキシ樹脂は
あとで述べるように、液状でなければならず、そ
して第二の成分または硬化剤と一緒に容易に分散
または溶解し得るものでなければならない。エポ
キシ樹脂が低粘度のものである場合には、直接に
第二成分すなわち硬化剤の中へ撹拌してよいが、
エポキシ樹脂を水性エマルジヨンとして用いるこ
とが好ましい。 このエポキシプライマー組成物中の第二成分は
水溶性であるアミノ変成アクリルポリマーであ
る。この好ましい物質は米国特許第3719629号に
記載されており、一般にはアミノアルキレート側
基をもつ酸性化アミノエチル化共重合体と呼んで
よい。その物質はアクリレート、メタアクリレー
ト、スチレンまたは他の適当なモノマーを7.5か
ら12.5%の−COOH基を与えるよう十分なメタク
リル酸またはアクリル酸と重合させることによつ
てつくられる。このポリマーを次にエチレンイミ
ンモノマーと反応させ、塩酸で酸性化してポリマ
ーを水溶性にする。 一つの具体化において、液状エポキシ樹脂を迅
速撹拌によつて硬化剤の溶液中で乳化し、得られ
る分散体を水で以て塗布用に望ましい濃度、通常
は2%から25%の固形分まで希釈する。エポキシ
樹脂を硬化剤と混合するとき、一般には、エポキ
シ基とアミン基との化学量論的当量バランスを使
用することが好ましい。しかし、その化学量論比
は、3個のアミン基当たりのエポキシ基1個から
1個のアミン基あたり3個のエポキシ基にわた
る、広い範囲で変り得る。 ヒートシール性アクリル共重合体の組成は米国
特許第3753769号において規定されているもので
あり、2から15好ましくは2.5から6重量部のア
クリル酸、メタクリル酸またはそれらの混合物、
および85から98好ましくは94から97.5重量部の中
性モノマーエステル、の共重合体から本質的に成
り、この中性モノマーエステルは好ましくは(1)メ
チルアクリレートまたはエチルアクリレートと(2)
メチルメタクリレートとから成る。この共重合体
組成物はさらに、上記アルキルアクリレートがメ
チルアクリレートであるときに30から55重量%の
メチルメタアクリレート、上記アルキルアクリレ
ートがエチルアクリレートであるときに52.5から
69重量%のメチルメタクリレート、から成ること
を特徴とする。このターポリマーのモノマー成分
はアルキルメタクリレートモノマーがターポリマ
ー合計組成物と少くとも10重量%好ましくは20か
ら80重量%の量で存在し、アルキルアクリレート
モノマー成分が組成物全体の少くとも10重量%好
ましくは80から20重量%で存在するような比で用
いられる。 構造体の一つの表面は上述のアクリルヒートシ
ール物質であることができ、反対面は塩化ビニリ
デンポリマーヒートシール物質であり得ることが
ここでは意図されている。少くとも50%好ましく
は75%から92%の塩化ビニリデン含量を有する市
販の塩化ビニリデンラテツクスを用いてよい。他
のエチレン性不飽和コモノマーはアクリル酸およ
びメタクリル酸のようなアルフアー、ベーターエ
チレン性不飽和酸、おびメチルメタクリレート、
エチルアクリレートおよびブチルアクリレートの
ような上記の酸の1−18個の炭素原子を含むアル
キルエステルを含んでもよい。さらにアクリロニ
トリルおよびメタクリロニトリルのようなアルフ
アー、ベーターエチレン性不飽和ニトリル用いる
ことができる。さらに、スチレンのようなモノビ
ニル芳香族化合物および塩化ビニルを用いてもよ
い。 考えられる特定のビニリデンポリマーラテツク
スは、82重量%のビニリデン、14重量%のエチル
アクリレート、および4重量%のアクリル酸から
成る。さらにはまた、約80重量%の塩化ビニリデ
ン、約17重量%のメチルアクリレート、および3
重量%のメタクリル酸から成るポリマーラテツク
スは同様に用いることができる。さらに米国特許
第4058649号に記述されるヒートシール組成物を
用いることができる。 最終の多層構造体は広い範囲にわたる総体的厚
みをもつことができるが、好ましくは厚さは0.5
から1.75ミル(0.01から0.04mm)である。基板が
ホモポリマーポリプロピレンであるときには、約
1ミル(0.03mm)のフイルムの厚さをもつのが好
ましい。この場合には、エチレンとプロピレンと
の関連の押出成型コポリマーは0.02から0.12ミル
(0.0005から0.003mm)の厚さで存在することがで
きる。 エチレンプロピレン コポリマー層の表面へ施
用すべきプライマー分散体は0.1%から25%まで
の固形分濃度をもつことができる。プライマー分
散体は標準の塗布技法を用いてエチレンプロピレ
ン コポリマー層へ施用して、0.05から0.25g/
1000平方インチ(8×10-6から4×10-5g/cm2)
の乾燥塗膜重量が得られるようにすることができ
る。このように塗布したフイルムはその後熱空気
浴中を通過させて水および/または溶剤を完全に
除くことができる。その後、このプライマーを塗
布したフイルムはグラビア塗装およびロール塗装
のような標準の塗布技法をこの場合も使用して適
切なヒートシールポリマーラテツクスで以て塗布
することができる。このヒートシール塗膜系はそ
の後慣用の熱空気浴中に通すことによつて乾燥す
ることができる。 基板へ適用されるアクリルポリマーの量は最終
フイルム製品において望まれる特定の性質に応じ
て広い範囲にわたつて変り得る。しかし6g/
1000平方インチ(1.6×10-4から9.3×10-4g/cm2)
の塗膜重量を用いてよい。もし2面塗布フイルム
を望む場合には、エチレンプロピレンコポリマー
を塗布した基板の任意的ではあるが有利であるコ
ロナ処理、プライマー処理、おおび反対側のヒー
トシールポリマーの施用を、製造ライン内あるい
はライン外のいずれかにおいて繰返すことができ
る。 以下の実施例において、ベース・フイルムすな
わち、実施例1のホモポリマーポリプロピレン、
実施例2の同時押出系および実施例3のポリマー
ブレンド、はすべて慣用的手段によつて二軸延伸
されている。一般には、このことはベースフイル
ムをシート状で成形しそれを当業において慣用の
適当な温度において、異速度で作動する輸送ロー
ルを用いて、機械方向の延伸(MDO)または引
張りを行うことを含む。所望度のMDOの後、フ
イルムを例えば幅出装置において横方向に延伸
(TDO)してMDOと直角である延伸または引張
りを付与する。延伸程度は代表的にはMDOにつ
いてもとの寸法の3から10倍、TDOについて3
から10倍であつた。 実施例2のベースフイルムについては、エチレ
ンプロピレンランダムコポリマーをポリプロピレ
ンを機械方向に延伸したのちにプロプレンフイル
ムへ適用することができる。この場合には、この
コポリマーは横方向にだけ延伸され、一方、ポリ
プロピレンは二軸延伸されている。米国特許第
3620825号および第3671383号の技法をこの点にお
いて使用することができる。 以下の実施例において、ESMヒートシール試
験はフイルムが代表的な包装機械においてシール
される条件に近似するように設計したヒートシー
ル試験である。この試験には、二つの帯状フイル
ム片を、3×14インチ(7.6×35.6cm)で、長い
方向がこのフイルムの機械方向延伸にあるよう
に、切り取つた。この2枚の帯状フイルム片を塗
膜表面すわなちアクリル表面で以て接触させて重
ね、一つの可動性ヒートシール盤をもつヒートシ
ール機械の中に置く。作動時には、加熱盤が下が
り、ある制御された時間の間、このフイルム組成
物と接する。使用する圧力は約5psi(34.5kPa)で
設定した圧力シリンダーの力から得られる圧力で
あり、接触時間は2秒である。複数の別のシール
を同時に各々の帯状フイルム片の上でつくつた。
これらの帯状フイルム片を1インチ(2.54cm)の
幅で切断し、シール強度は、サツター(Sutter)
試験機のあごの中にフイルムの自由端を置きこれ
らのシールを20インチ(50.8cm)/分の速度で引
はがすことによつて測定する。グラムで示す最大
の力をヒートシール強度として記録する。 また、以下の実施例に関して、クリンプシール
試験を実施し、これは「垂直型の充填(vertical
formand fill)」包装機において出会う条件に近
似するように設計されている。このクリンプシー
ル試験においては、平目刻みをつけた表面をもつ
二つの加熱盤を帯状フイルム片の両側に20ポン
ド/平方インチ(138kPa)の空気圧によつて3/4
秒間接触させ、次いで離す。これらのシールの試
験を上述の通り実施する。 実施例 1 厚さ約1.25ミル(0.04mm)の二軸延伸したホモ
ポリマーのアイソタクチツク ポリプロピレンフ
イルムを慣用のポリ(エチレンイミン)プライマ
ーで以て塗布した。このプライマー物質の乾燥塗
膜光学濃度は約0.15光学濃度に等しかつた。この
プライマー表面へ、約51重量%のメチルメタクリ
レート、約45重量%のメチルアクリレート、およ
び約4重量%のメタクリル酸の重合から生ずるタ
ーポリマーから成る水性溶液からヒートシール層
を施用した。この水性溶液はまたこのアクリルタ
ーポリマーの100部あたり4部の量で微粉砕カル
ナウバワツクスを含んでいた。さらに微細タルク
がアクリルターポリマー100部あたり0.5部の量で
溶液中に含まれていた。この塗膜を乾燥してフイ
ルム1000平方インチあたり約0.60g(9×10-5
g/cm2)の塗膜重量が得られた。 実施例 2 実施例1を繰返したが、ただし、プライマー組
成物とヒートシールポリマー組成物は、実施例1
と同じポリプロピレンとエチレンプロピレンラン
ダムコポリマーとの同時押出しの二軸延伸複合体
フイルムのエチレンプロピレンコポリマー表面の
上へ沈着させた。このエチレンプロピレンコポリ
マーは約3.5重量%のエチレンを含み、メルトフ
ローは約7であつた。同時押出フイルムの組合せ
た厚さは約1.25ミル(0.04mm)であり、エチレン
プロピレンコポリマーは全厚みの約6%に等しか
つた。 実施例 3 この実施例のために、実施例2の同時押出のベ
ースフイルムを形成させる際に用いたエチレンプ
ロピレン ランダムコポリマーの約6重量%をホ
モポリマーポリプロピレンの中へ熔融混合するこ
とによつて、ベース材料をつくつた。このように
して、本実施例のベースフイルムは約94重量%の
ホモポリマーポリプロピレンと6重量%のエチレ
ンプロピレン ランダムコポリマーを含んでい
た。実施例1のプライマーをこのベースフイルム
の表面へ直接に実施例1と同量で施用し、実施例
1のアクリルターポリマーを実施例1と同じくこ
のプライマーへ施用した。 実施例1、2および3の構造体の帯状片のター
ポリマー表面を面と面を向い合わせて置くことに
より、上述の方式でクリンプシールとESMシー
ルを形成させた。第表と第表は各実施の物質
を用いて得られたシール強度を比較している。 【表】 第表EMSシール5psi(34.5kPa);保圧、2秒;g/イ
ンチ(g/cm) 平均250−290〓(121−143℃) 実施例1 295(116) 実施例2 544(214) 実施例3 280(110) 上記に示したことによつて、実施例2のフイル
ム構造体のヒートシール強度が実施例1または実
施例3のいずれよりも著しく大きいことは明らか
である。 実施例 4 実施例1、2および3を繰返したが、ただし、
プライマー組成物を次のように変えた:実施例
1、2および3のフイルムを酸性化アミノエチル
化ビニルポリマーと前述米国特許第4214039号の
実施例5のエポキシ樹脂とのプライマー反応生成
物で以て塗布した。このプライマー物質の乾燥塗
膜光学濃度は約0.25光学濃度に等しかつた。この
乾燥プライマー表面へ実施例1に述べたのと同じ
水性溶液からヒートシール層を施用した。ESM
シールとクリンプシールを上記の通り形成させ
た。結果を第表と第表に示す。 【表】 第表ESMシール5psi(34.5kPa);保圧、2秒;g/イ
ンチ(g/cm) 平均250−290〓(121−143℃) 実施例1a 318(125) 実施例2a 554(218) 実施例3a 321(126) ここでも、実施例2aの物質のヒートシール強
度が実施例1aまたは実施例3aのいずれか物質の
ヒートシール強度より著しく大きいことが認めら
れる。 主題の多層フイルム構造体の開発中において、
プライマー層とヒートシール層とを施用後所望の
高いヒートシール結合を得るためにはある熟成時
間と温度が観察されるべきであることが決定され
た。ヒートシールを多層フイルム構造体の形成後
間もなく実施する場合には、熟成時に得られる強
度より著しく低い結合強度が生ずる。最適の熟成
は32〓から150〓(0℃から66℃)の範囲の温度
に保持した物質の場合、約24時間から約21日の範
囲の期間にわたつて達成することができる。熟成
温度が高いほど時間の長さを一般にはそれに応じ
て短かくさせることは理解されるべきである。
ム、およびそれの形成方法に関するものである。 ある種類の食品、例えばクツキーおよびポテト
チツプのような密でない製品の包装においては、
層の中の一層が有効なヒートシール層であること
が知られている二層または二層より多くのポリマ
ー層をもつ多層のフイルムを用いるのが普通であ
る。この包装工程においては、このような多層フ
イルムの供給材料はいわゆる垂直型の充填機
(vertical from and fill machine)の中でチユ
ーブに形成され、その中で、ヒートシール層の縦
方向縁端領域が次に面同志で合わせて一緒にヒー
トシールされる。その後、包装機は自動的に水平
のヒートシールを形成しチユーブを横断して間隔
を置いて水平切断を行なう。製品は次にチユーブ
の切断された開放端の中へ入れ、その水平ヒート
シールによつて保持される。その後第二の水平シ
ールをチユーブの開放端を横断して行ない、同時
にもとのヒートシール下方で切断して、両端とそ
れらの両端と直角の一つの縫目に沿つてヒートシ
ールしたパウチの中に包装した製品が得られる。
食品または他の製品が包装の中に入れられる間
に、空気も包装の中に存在し、この空気は仕上げ
包装品のその後の出荷中に製品を保護にクツシヨ
ンを与えるのに役立つ。製品の出荷中、特に大き
い寸法の袋の場合には、袋はその端部シールにお
いて開裂または破裂する傾向をもつている。 上記用途をもつ種類の多層包装用フイルムは米
国特許第4214039号に記載されており、その場合、
フイルムは少くとも50重量%の塩化ビニリデンを
含むヒートシール性塩化ビニリデンポリマー層を
もつポリプロピレン基板から成つている。このポ
リプロピレンフイルムと塩化ビニリデンポリマー
との間にはプライマー塗膜があり、これは酸性化
アミノエチル化ビニルポリマーとエポキシ樹脂と
の反応生成物から成る。このプライマー塗膜はポ
リプロピレンとヒートシール性塩化ビニリデンポ
リマーとの間の結合強度を増す。この包装材料は
比較的少量の製品の包装に有効であるけれども、
比較的大量の製品の包装は使用するときにはその
シール強度を増す必要がある。特に、ポリプロピ
レン層とプライマー層の間でシール強度を増す必
要がある。 本発明によると、一つのヒートシール性多層構
造体が提供されるが、その構造体は () ポリオレフインフイルムから成る基体; () 0.5から6重量%のエチレンを含むエチレン
とプロピレンとのランダムコポリマーから成
る、()の少くとも一つの表面上の層; () この層()上のプライマー塗膜;および () この塗膜()上のヒートシール性層であ
つて(a)少量のアクリル酸、メタクリル酸、また
はそれらの混合物と、(b)(1)メチルアクリレート
またはエチルアクリレートおよび(2)メチルメタ
クリレートから成る主要量の中性モノマーエス
テルとの、共重合体から成るヒートシール性
層; から成り立つ。 一つの好ましい具体化においては、0.5から6
重量%のエチレンを含むエチレンとプロピレンと
のランダムコポリマーのもう一つの層()が基
板()のもう一方の表面上に施こされ;もう一
つのプライマー塗膜()がこのもう一つの層
()の上に施こされ;そして、少くとも50重量
%の塩化ビニリデンを含むビニリデンコポリマー
から成るもう一つのヒートシール性層()がも
う一つのプライマー塗膜()上に施こされる。 本発明のフイルム構造体の基板または芯材物質
として考えられるポリオレフインはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびそれら
のコポリマーおよび混合物を含む。特に好ましい
のは少くとも80重量%のアイソタクチツク ポリ
プロピレンを含むアイソタクチツク ポリプロピ
レンである。このポリプロピレンは4から8g/
10分のメルトフロー指数をもつことが好ましい。 本明細書において考えられるエチレンプロピレ
ン ランダムコポリマーはそれぞれのモノマーの
同時重合によつて形成されるのが便利である。エ
チレンとプロピレンとのランダムコポリマーの効
果的形成はエチレンが生成ポリマー中で0.5から
6重量%のエチレンを含むよう十分な量でポリプ
ロピレンと同時に存在するときに達成される。こ
の系はそのポリマー鎖に沿つてそれぞれのモノマ
ー単位が不規則に配置していることを特徴とす
る。このことはそれぞれのモノマーが順次に重合
されることによつて形成するエチレンとプロピレ
ンのブロツクポリマーと対照的である。ブロツク
コポリマーを形成させる際のモノマーの供給は、
順次的に行なう重合の一つの段階において使用す
るモノマーがその前の段階で使用したモノマーが
少くとも実質的に消費されてしまうまでは添加さ
れずそれによつてその前段階から残るモノマー濃
度が十分に低く過度の可溶性ランダムポリマーの
形成を妨げるように、制御される。 この多重構造体をつくる場合には、ポリプロピ
レンとエチレンプロピレンコポリマーとを同時に
押出し、そのエチレンプロピレンコポリマーがこ
れら二つの層の合計の厚さの2%から12%である
ことが好ましい。ある目的のためには、このコポ
リマーの一層をポリプロピレンの芯層の両面の上
へ施こすことができ、この場合、この二つのコポ
リマー層はこれら三層の合計の厚さの4から24%
に等しい。同時押出フイルムをつくる場合には、
ある量の押出しスクラツプをベースのホモポリマ
ーポリプロピレンへの循環して戻すことが有利で
かつ便利であるが見出された。このように、ホモ
ポリマーポリプロピレンは0から25%の再生材料
を相互混合することができる。この循環物質はそ
の中に0から15%のエチレンプロピレンコポリマ
ーを含むことができる。 本明細書において考えられるヒートシール層は
ポリオレフインフイルムに対しては、たとえその
フイルムが例えばコロナ放電、焔あるいは酸化剤
化学品による処理のような周知の予備処理操作に
かけたときでも、よく接着しないことが発見され
たのである。同じことは、ここで考えられるヒー
トシール層を考えられているエチレンプロピレン
コポリマーの表面へ接着する場合にもあてはまる
ことが見出された。しかし、エチレンプロピレン
コポリマーとヒートシール層との中間にある種の
プライマーを使用することは予想外に高水準の接
着を提供することが発見された。その結果、すべ
ての層は予想外に強力に隣接層へ接着する。 多層包装材料形成のために考えられる系は選ば
れた基板層の表面へ順次に適用した三つの層の使
用を含む。例えば、基板層がポリプロピレン層で
あるときには、ポリプロピレンフイルムの片面ま
たは両面でその上へ次の各層をポリプロピレン表
面から外へ向けた順次で施用した:エチレンプロ
ピレンコポリマーの同時押出成形層、および適切
なプライマー物質(エチレンプロピレンコポリマ
ーと表面ヒートシールとの間に結合をつくり出す
ための)、およびヒートシール層自体。プライマ
ー物質の例は英国特許第1134876号に規定されて
いるものを含み、その特許は、モノアルデヒド
と、アクリルアミドまたはメタクリルアミドと少
くとも一つの他の不飽和モノマーとの共重合体と
を、縮合させることによつてつくられるプライマ
ーを開示しており;そしてまた米国特許第
1174328号に規定されるものも含み、その特許は
アミノアルデヒドをアクリルアミドまたはメタク
リルアミドと縮合させ次いでその縮合生成物を少
くとも一つの他の不飽和モノマーとC1−C6アル
カノールの存在下で共重合させることから生ずる
物質を開示している。このタイプの一つの好まし
いプライマー塗膜樹脂は90重量%までのスチレ
ン、80重量%までのアルキルアクリレート、15重
量%までのメタクリル酸、および、コポリマー中
の各アミド基について0.2から3当量のホルムア
ルデヒドを含むn−ブタノール中のホルムアルデ
ヒド溶液と縮合させた5から25重量%のアクリル
アミド、から成る。このタイプのもう一つのプラ
イマー樹脂は38.5部のスチレン、44部のエチルア
クリレート、2.5部のメタクリレート、およびn
−ブタノール中の5.2部のホルムアルデヒドと縮
合させた15部のアクリルアミドを含むコポリマー
樹脂の50%固形溶液である。 ここで考えられるアクリル型ヒートシール層に
ついて特に好ましいプライマー物質はポリ(エチ
レンイミン)であることが見出された。このイミ
ンプライマーはその後に適用されるヒートシール
組成物との完全で堅固な結合のための全体にわた
つて接着的に活用な表面を提供する。水性媒体あ
るいはエタノールのような有機媒体のいずれかか
ら施用されるポリ(エチレンイミン)の有効な塗
膜溶液濃度は0.1から6重量%のポリ(エチレン
イミン)から成る溶液である。このタイプの市販
の物質はBASF−ワイアンドツト社の製品である
ポリイミンMとして知られている。 もう一つの特に好ましいプライマー物質はエポ
キシ樹脂と酸化性アミノエチル化ビニルポリマー
との反応生成物である。考えられるエポキシ樹脂
はポリヒドロキシ化合物のグリシジルエーテルで
ある。使用してよい代表的ポリヒドロキシ化合物
はビスフエノールA;環置換ビスフエノールA;
エゾルシン;ハイドロキノン;フエノール・ホル
ムアルデヒド;ノボラツク樹脂;脂肪族ジオール
例えばエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサジ
オール;グリセリン;低級アルキルヒダントイ
ン;およびそれらの混合物を含む。好ましいエポ
キシ樹脂はエピクロロヒドリンとビスフエノール
Aとをグリシジル化によつてつくられるものであ
る。このタイプのエポキシ樹脂は通常はそれらの
エポキシ当量重量(EEW)によつて分類され、
これはエポキシ基の1グラム当量を含む樹脂重量
グラム数として定義される。EEWが170から280
の範囲の樹脂を用いてよいが、好ましい範囲は
180から210である。 エポキシ樹脂の特定的構造はここで用いるプラ
イマーに対して臨界的なものではないけれども、
エポキシ樹脂選択における重要な考慮はその物理
的状態に関してである。例えば、エポキシ樹脂は
あとで述べるように、液状でなければならず、そ
して第二の成分または硬化剤と一緒に容易に分散
または溶解し得るものでなければならない。エポ
キシ樹脂が低粘度のものである場合には、直接に
第二成分すなわち硬化剤の中へ撹拌してよいが、
エポキシ樹脂を水性エマルジヨンとして用いるこ
とが好ましい。 このエポキシプライマー組成物中の第二成分は
水溶性であるアミノ変成アクリルポリマーであ
る。この好ましい物質は米国特許第3719629号に
記載されており、一般にはアミノアルキレート側
基をもつ酸性化アミノエチル化共重合体と呼んで
よい。その物質はアクリレート、メタアクリレー
ト、スチレンまたは他の適当なモノマーを7.5か
ら12.5%の−COOH基を与えるよう十分なメタク
リル酸またはアクリル酸と重合させることによつ
てつくられる。このポリマーを次にエチレンイミ
ンモノマーと反応させ、塩酸で酸性化してポリマ
ーを水溶性にする。 一つの具体化において、液状エポキシ樹脂を迅
速撹拌によつて硬化剤の溶液中で乳化し、得られ
る分散体を水で以て塗布用に望ましい濃度、通常
は2%から25%の固形分まで希釈する。エポキシ
樹脂を硬化剤と混合するとき、一般には、エポキ
シ基とアミン基との化学量論的当量バランスを使
用することが好ましい。しかし、その化学量論比
は、3個のアミン基当たりのエポキシ基1個から
1個のアミン基あたり3個のエポキシ基にわた
る、広い範囲で変り得る。 ヒートシール性アクリル共重合体の組成は米国
特許第3753769号において規定されているもので
あり、2から15好ましくは2.5から6重量部のア
クリル酸、メタクリル酸またはそれらの混合物、
および85から98好ましくは94から97.5重量部の中
性モノマーエステル、の共重合体から本質的に成
り、この中性モノマーエステルは好ましくは(1)メ
チルアクリレートまたはエチルアクリレートと(2)
メチルメタクリレートとから成る。この共重合体
組成物はさらに、上記アルキルアクリレートがメ
チルアクリレートであるときに30から55重量%の
メチルメタアクリレート、上記アルキルアクリレ
ートがエチルアクリレートであるときに52.5から
69重量%のメチルメタクリレート、から成ること
を特徴とする。このターポリマーのモノマー成分
はアルキルメタクリレートモノマーがターポリマ
ー合計組成物と少くとも10重量%好ましくは20か
ら80重量%の量で存在し、アルキルアクリレート
モノマー成分が組成物全体の少くとも10重量%好
ましくは80から20重量%で存在するような比で用
いられる。 構造体の一つの表面は上述のアクリルヒートシ
ール物質であることができ、反対面は塩化ビニリ
デンポリマーヒートシール物質であり得ることが
ここでは意図されている。少くとも50%好ましく
は75%から92%の塩化ビニリデン含量を有する市
販の塩化ビニリデンラテツクスを用いてよい。他
のエチレン性不飽和コモノマーはアクリル酸およ
びメタクリル酸のようなアルフアー、ベーターエ
チレン性不飽和酸、おびメチルメタクリレート、
エチルアクリレートおよびブチルアクリレートの
ような上記の酸の1−18個の炭素原子を含むアル
キルエステルを含んでもよい。さらにアクリロニ
トリルおよびメタクリロニトリルのようなアルフ
アー、ベーターエチレン性不飽和ニトリル用いる
ことができる。さらに、スチレンのようなモノビ
ニル芳香族化合物および塩化ビニルを用いてもよ
い。 考えられる特定のビニリデンポリマーラテツク
スは、82重量%のビニリデン、14重量%のエチル
アクリレート、および4重量%のアクリル酸から
成る。さらにはまた、約80重量%の塩化ビニリデ
ン、約17重量%のメチルアクリレート、および3
重量%のメタクリル酸から成るポリマーラテツク
スは同様に用いることができる。さらに米国特許
第4058649号に記述されるヒートシール組成物を
用いることができる。 最終の多層構造体は広い範囲にわたる総体的厚
みをもつことができるが、好ましくは厚さは0.5
から1.75ミル(0.01から0.04mm)である。基板が
ホモポリマーポリプロピレンであるときには、約
1ミル(0.03mm)のフイルムの厚さをもつのが好
ましい。この場合には、エチレンとプロピレンと
の関連の押出成型コポリマーは0.02から0.12ミル
(0.0005から0.003mm)の厚さで存在することがで
きる。 エチレンプロピレン コポリマー層の表面へ施
用すべきプライマー分散体は0.1%から25%まで
の固形分濃度をもつことができる。プライマー分
散体は標準の塗布技法を用いてエチレンプロピレ
ン コポリマー層へ施用して、0.05から0.25g/
1000平方インチ(8×10-6から4×10-5g/cm2)
の乾燥塗膜重量が得られるようにすることができ
る。このように塗布したフイルムはその後熱空気
浴中を通過させて水および/または溶剤を完全に
除くことができる。その後、このプライマーを塗
布したフイルムはグラビア塗装およびロール塗装
のような標準の塗布技法をこの場合も使用して適
切なヒートシールポリマーラテツクスで以て塗布
することができる。このヒートシール塗膜系はそ
の後慣用の熱空気浴中に通すことによつて乾燥す
ることができる。 基板へ適用されるアクリルポリマーの量は最終
フイルム製品において望まれる特定の性質に応じ
て広い範囲にわたつて変り得る。しかし6g/
1000平方インチ(1.6×10-4から9.3×10-4g/cm2)
の塗膜重量を用いてよい。もし2面塗布フイルム
を望む場合には、エチレンプロピレンコポリマー
を塗布した基板の任意的ではあるが有利であるコ
ロナ処理、プライマー処理、おおび反対側のヒー
トシールポリマーの施用を、製造ライン内あるい
はライン外のいずれかにおいて繰返すことができ
る。 以下の実施例において、ベース・フイルムすな
わち、実施例1のホモポリマーポリプロピレン、
実施例2の同時押出系および実施例3のポリマー
ブレンド、はすべて慣用的手段によつて二軸延伸
されている。一般には、このことはベースフイル
ムをシート状で成形しそれを当業において慣用の
適当な温度において、異速度で作動する輸送ロー
ルを用いて、機械方向の延伸(MDO)または引
張りを行うことを含む。所望度のMDOの後、フ
イルムを例えば幅出装置において横方向に延伸
(TDO)してMDOと直角である延伸または引張
りを付与する。延伸程度は代表的にはMDOにつ
いてもとの寸法の3から10倍、TDOについて3
から10倍であつた。 実施例2のベースフイルムについては、エチレ
ンプロピレンランダムコポリマーをポリプロピレ
ンを機械方向に延伸したのちにプロプレンフイル
ムへ適用することができる。この場合には、この
コポリマーは横方向にだけ延伸され、一方、ポリ
プロピレンは二軸延伸されている。米国特許第
3620825号および第3671383号の技法をこの点にお
いて使用することができる。 以下の実施例において、ESMヒートシール試
験はフイルムが代表的な包装機械においてシール
される条件に近似するように設計したヒートシー
ル試験である。この試験には、二つの帯状フイル
ム片を、3×14インチ(7.6×35.6cm)で、長い
方向がこのフイルムの機械方向延伸にあるよう
に、切り取つた。この2枚の帯状フイルム片を塗
膜表面すわなちアクリル表面で以て接触させて重
ね、一つの可動性ヒートシール盤をもつヒートシ
ール機械の中に置く。作動時には、加熱盤が下が
り、ある制御された時間の間、このフイルム組成
物と接する。使用する圧力は約5psi(34.5kPa)で
設定した圧力シリンダーの力から得られる圧力で
あり、接触時間は2秒である。複数の別のシール
を同時に各々の帯状フイルム片の上でつくつた。
これらの帯状フイルム片を1インチ(2.54cm)の
幅で切断し、シール強度は、サツター(Sutter)
試験機のあごの中にフイルムの自由端を置きこれ
らのシールを20インチ(50.8cm)/分の速度で引
はがすことによつて測定する。グラムで示す最大
の力をヒートシール強度として記録する。 また、以下の実施例に関して、クリンプシール
試験を実施し、これは「垂直型の充填(vertical
formand fill)」包装機において出会う条件に近
似するように設計されている。このクリンプシー
ル試験においては、平目刻みをつけた表面をもつ
二つの加熱盤を帯状フイルム片の両側に20ポン
ド/平方インチ(138kPa)の空気圧によつて3/4
秒間接触させ、次いで離す。これらのシールの試
験を上述の通り実施する。 実施例 1 厚さ約1.25ミル(0.04mm)の二軸延伸したホモ
ポリマーのアイソタクチツク ポリプロピレンフ
イルムを慣用のポリ(エチレンイミン)プライマ
ーで以て塗布した。このプライマー物質の乾燥塗
膜光学濃度は約0.15光学濃度に等しかつた。この
プライマー表面へ、約51重量%のメチルメタクリ
レート、約45重量%のメチルアクリレート、およ
び約4重量%のメタクリル酸の重合から生ずるタ
ーポリマーから成る水性溶液からヒートシール層
を施用した。この水性溶液はまたこのアクリルタ
ーポリマーの100部あたり4部の量で微粉砕カル
ナウバワツクスを含んでいた。さらに微細タルク
がアクリルターポリマー100部あたり0.5部の量で
溶液中に含まれていた。この塗膜を乾燥してフイ
ルム1000平方インチあたり約0.60g(9×10-5
g/cm2)の塗膜重量が得られた。 実施例 2 実施例1を繰返したが、ただし、プライマー組
成物とヒートシールポリマー組成物は、実施例1
と同じポリプロピレンとエチレンプロピレンラン
ダムコポリマーとの同時押出しの二軸延伸複合体
フイルムのエチレンプロピレンコポリマー表面の
上へ沈着させた。このエチレンプロピレンコポリ
マーは約3.5重量%のエチレンを含み、メルトフ
ローは約7であつた。同時押出フイルムの組合せ
た厚さは約1.25ミル(0.04mm)であり、エチレン
プロピレンコポリマーは全厚みの約6%に等しか
つた。 実施例 3 この実施例のために、実施例2の同時押出のベ
ースフイルムを形成させる際に用いたエチレンプ
ロピレン ランダムコポリマーの約6重量%をホ
モポリマーポリプロピレンの中へ熔融混合するこ
とによつて、ベース材料をつくつた。このように
して、本実施例のベースフイルムは約94重量%の
ホモポリマーポリプロピレンと6重量%のエチレ
ンプロピレン ランダムコポリマーを含んでい
た。実施例1のプライマーをこのベースフイルム
の表面へ直接に実施例1と同量で施用し、実施例
1のアクリルターポリマーを実施例1と同じくこ
のプライマーへ施用した。 実施例1、2および3の構造体の帯状片のター
ポリマー表面を面と面を向い合わせて置くことに
より、上述の方式でクリンプシールとESMシー
ルを形成させた。第表と第表は各実施の物質
を用いて得られたシール強度を比較している。 【表】 第表EMSシール5psi(34.5kPa);保圧、2秒;g/イ
ンチ(g/cm) 平均250−290〓(121−143℃) 実施例1 295(116) 実施例2 544(214) 実施例3 280(110) 上記に示したことによつて、実施例2のフイル
ム構造体のヒートシール強度が実施例1または実
施例3のいずれよりも著しく大きいことは明らか
である。 実施例 4 実施例1、2および3を繰返したが、ただし、
プライマー組成物を次のように変えた:実施例
1、2および3のフイルムを酸性化アミノエチル
化ビニルポリマーと前述米国特許第4214039号の
実施例5のエポキシ樹脂とのプライマー反応生成
物で以て塗布した。このプライマー物質の乾燥塗
膜光学濃度は約0.25光学濃度に等しかつた。この
乾燥プライマー表面へ実施例1に述べたのと同じ
水性溶液からヒートシール層を施用した。ESM
シールとクリンプシールを上記の通り形成させ
た。結果を第表と第表に示す。 【表】 第表ESMシール5psi(34.5kPa);保圧、2秒;g/イ
ンチ(g/cm) 平均250−290〓(121−143℃) 実施例1a 318(125) 実施例2a 554(218) 実施例3a 321(126) ここでも、実施例2aの物質のヒートシール強
度が実施例1aまたは実施例3aのいずれか物質の
ヒートシール強度より著しく大きいことが認めら
れる。 主題の多層フイルム構造体の開発中において、
プライマー層とヒートシール層とを施用後所望の
高いヒートシール結合を得るためにはある熟成時
間と温度が観察されるべきであることが決定され
た。ヒートシールを多層フイルム構造体の形成後
間もなく実施する場合には、熟成時に得られる強
度より著しく低い結合強度が生ずる。最適の熟成
は32〓から150〓(0℃から66℃)の範囲の温度
に保持した物質の場合、約24時間から約21日の範
囲の期間にわたつて達成することができる。熟成
温度が高いほど時間の長さを一般にはそれに応じ
て短かくさせることは理解されるべきである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ヒートシール性多層構造体であつて; () ポリオレフインフイルムから成る基体; () 0.5ないし6重量%のエチレンを含むエチレ
ンとプロピレンとのランダムコポリマーから成
る、()の少くとも一つの表面上の層; () 上記の層()上のプライマー塗膜;およ
び () 上記塗膜()上のヒートシール性層であ
つて、(a)少重量のアクリル酸、メタクリル酸ま
たはそれらの混合物、および(b)(1)メチルアクリ
レートまたはエチルアクリレートと(2)メチルメ
タクリレートとから成る主要量の中性モノマー
エステル、の共重合体から成る、ヒートシール
層; から成る構造体。 2 上記ポリオレフインフイルムが延伸されてお
り、かつ、0ないし15重量部の上記ランダムコポ
リマーと相互混合したホモポリマーポリプロピレ
ンから成る、特許請求の範囲第1項に記載の構造
体。 3 上記のランダムコポリマー層を上記基体上
で同時押出する、特許請求の範囲第1項または第
2項に記載の構造体。 4 上記の基体が二軸延伸されており、上記ラン
ダムコポリマーが一軸延伸されている、特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の構
造体。 5 0.5ないし6重量%のエチレンを含むエチレ
ンとプロピレンとのランダムコポリマーのもう一
つの層()が、基体()のもう一方の表面の
上に与えられ;もう一つのプライマー塗膜()
がこのもう一つの層()上に与えらえ;そして
少くとも50重量%の塩化ビニリデンを含む塩化ビ
ニリデンコポリマーから成るもう一つのヒートシ
ール性層()がこのもう一つのプライマー塗膜
()上に与えられる;特許請求の範囲第1項な
いし第4項のいずれかに記載の構造体。 6 そのプライマー塗膜あるいは各々のプライマ
ー塗膜が、ポリ(エチレンイミン);酸性化アミ
ノエチル化ビニルポリマーとエポキシ樹脂との反
応生成物;モノアルデヒドと、アクリルアミドま
たはメタクリルアミドと少くとも一つの他の不飽
和モノマーとの共重合体との、縮合生成物;ある
いは、アミノアルデヒドと、C1−C6アルカノー
ルの存在下において少くとも一つの他の不飽和モ
ノマーと共重合させたアクリルアミドまたはメタ
クリルアミドとの、縮合生成物;から成る、特許
請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載
の構造体。 7 上記層()が2.5ないし6重量部の(a)と
97.5ないし94重量部の(b)とから成る、特許請求の
範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の構造
体。 8 上記の共重合体が、上記アルキルアクリレー
トがメチルアクリレートであるときの30−55重量
%のメチルメタクリレートと、上記アルキルアク
リレートがエチルアクリレートであるときの52.5
−67重量%のメチルメタクリレートと、から成
る、特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれ
かに記載の構造体。
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