JP2014528984A - 二軸配向ポリエチレンフィルム - Google Patents

Abstract

本発明は、二軸配向フィルムを形成する方法を開示する。本方法は、９７を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総重量の９から３５重量パーセント有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を先ず選択するステップを含む。

Description

本発明は、二軸配向ポリエチレンフィルム、二軸配向ポリエチレンフィルムの製造方法、およびフレキシブルパッケージングのためのポリエチレン二軸配向フィルムの使用に関する。

ポリエチレンフィルムは、耐久型輸送袋、直立パウチ、洗剤パウチ、サシェ等のフレキシブルパッケージングに広範に使用されている。完全性および魅力度という点におけるパッケージへの要求事項を満たすために、いくつかの特性が提供されなければならない。これらの特性には、１）高光沢、高透明度および低ヘーズ等の優れた光学特性、２）高引張強度、高い刺し穴耐性および耐衝撃性等の十分な酷使耐性、３）低いシール開始温度、広いシーリング可能時間、高シール強度および高いホットタック性等の優れたシーリング特性が含まれる。

従来のブローまたは流延ポリエチレンフィルムは、単独のパッケージングまたは積層フィルムとして、フレキシブルパッケージングに広範に使用されている。持続可能性の方向への市場の傾向により、フレキシブルパッケージングは薄膜化を続けている。その結果、より高いフィルム剛性が、靭性とあいまって要求される。標準的なブローまたは流延ポリエチレン（もしくは「ＰＥ」）フィルムに対して、２％セカント引張弾性率は、好ましくは約１５０〜２５０ＭＰａである。中密度または高密度ＰＥを含むことによって、剛性を増強することができるが、これは靭性およびフィルム透明度を損なう。

二軸配向は、フィルム剛性および靭性を高めるために普及している製造方法の１つである。フィルムの透明度、剛性および靭性は、配向によって著しく改良することができる。しかし、収縮性も配向を介して得られる。大部分のフレキシブルパッケージングに対して、残留収縮率は望ましい特性ではない。なぜなら、高残留収縮率は、下流の積層または印刷プロセスにおいて、シールしわ、寸法不安定性または他の問題を引き起こすからである。ダブルバブル法のような、現在のほとんどのポリエチレン配向技術は、フレキシブルパッケージング用の積層フィルム等の寸法が安定なベースフィルムではなく、シュリンクフィルムを製造することを意図している。

米国特許第４，３５４，９９７号および同第４，４６３，１５３号には、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、または主要成分としてのエチレンとα−オレフィン系不飽和モノマーとのコポリマー等のエチレンポリマーから製造した非延伸管状フィルムを二軸延伸することによる、二軸配向ブローポリエチレンフィルムの製造方法が開示されている。非延伸管状フィルムは、特有の温度プロファイルにおける特定の条件下で、幅方向および縦方向で同時に、内部空気圧の手段によって膨張され伸長される。

欧州特許出願第０２４０７０５号は、（Ａ）９０から５０重量パーセントの、２５℃で０．９０から０．９３ｇ／ｃｍ^３の密度を有する線状エチレン／α−オレフィンコポリマーと、（Ｂ）１０から５０重量パーセントの、２５℃で０．８７から０．９１ｇ／ｃｍ^３の密度であり、コポリマー（Ａ）の密度より少なくとも０．０１４ｇ／ｃｍ^３だけ低い密度を有するエチレンポリマーとの混合物の管状熱収縮性二軸延伸ブローフィルムに関する。非延伸管状フィルムは、チューブ中の空気圧の手段によって、膨張延伸され、同時に幅方向および縦方向で同時に二軸配向される。

英国特許明細書第８６６，８２０号は、高圧または低圧のポリエチレン、ポリプロピレンまたはエチレン／プロピレンコポリマー製フィルムに関する。その製造の間に一軸または二軸延伸によって配向されたポリマー材料は、最初に高エネルギー電離照射にかけられる。次いで、材料を加熱し、一軸または二軸方向に配向させ、最後に冷却する。最初の二軸配向のための出発材料として、管状フィルムを使用する。照射のためにフィルムの高温引張強度が増加する。照射後の二軸配向は、バブルを形成するために空気もしくは他のガスまたは液体でフィルムを膨張させることによって実施される。このバブル技術により、幅方向および縦方向で同時に配向されたブローフィルムが製造される。

米国特許第４，６８０，２０７号は、１を超え３未満の延伸比で幅方向に、かつ６未満であるが幅方向の延伸比を超える延伸比で縦方向に延伸されている、二軸配向線状低密度ポリエチレンフィルムに関する。このフィルムは、以下の通り製造される：任意選択により低密度非線状ポリエチレン樹脂と混合された溶融線状低密度ポリエチレンを押し出し、フィルムにブロー成形し、特定の装置中で二軸配向させる。このフィルムは、管状袋および耐久型輸送袋を製造するのに有用である。

高光学透明度、優れた収縮性および優れた機械的特性を有する収縮性フィルムを製造するために、英国特許明細書第２，０９７，３２４号は、以下の均一なポリマー組成物：
（１）５から１００重量パーセントの、エチレンと少なくとも１種のＣ_８〜Ｃ_１８―α−オレフィンとの線状コポリマーであり、０．９００から０．９４０ｇ／ｃｍ^３の密度、および示差走査熱分析（ＤＳＣ）によって決定された、１２８℃未満の２つの異なるクリスタリット溶融領域（これらの領域の間の温度差は、少なくとも１５℃である）を有するポリマー、ならびに
（２）０から９５重量パーセントの、エチレンホモポリマーおよびエチレンとエチレン性不飽和コモノマーとのコポリマーからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーであり、１２８℃未満の１つのみのクリスタリットの融点を有するポリマー
から作製されたフィルムを延伸することによって製造されるフィルムを提案している。

フィルムの延伸は、コポリマー（１）の２つのクリスタリットの融点によって定義された温度範囲内で実施しなければならない。ポリマー（２）は、従来のエチレンホモポリマーまたはコポリマーである。英国特許明細書第２，０９７，３２４号によれば、「従来のエチレンホモポリマーまたはコポリマー」は、高圧または低圧で作製された高密度または低密度ポリエチレンである。英国特許明細書第２，０９７，３２４号によれば、１２８℃未満のただ１つのみのクリスタリットの融点を有するような従来のエチレンポリマーは、シュリンクフィルムの製造には有用ではなく、エチレンおよび１−オクテンまたは別のα−オレフィンの線状コポリマーであって、α−オレフィンコモノマーが、第２のＤＳＣピークが観察されないほど少量で存在するコモノマーもまた、シュリンクフィルムを製造するのに適していない。このフィルムは、フィルムの押出と配向とを組み合わせた管状フィルム製造ラインで製造される。英国特許第２，０９７，３２４号は、米国特許第３，１４１，９１２号を参照することによって、管状フィルムが、膨張および長軸方向の延伸の組合せによって配向されることを教示している。フィルムは、２つの相互に垂直な方向に連続的に二軸配向される。

米国特許第４，３５４，９９７号、同第４，４６３，１５３号および同第４，６８０，２０７号、欧州特許出願第０２４０７０５号、ならびに英国特許明細書第８６６，８２０号および同第２，０９７，３２４号に開示されているエチレンポリマーおよびポリマー組成物は、縦方向および幅方向で同時に二軸配向されるフィルムを製造するのに有用である。しかし、前記刊行物の教示によれば、ブロー管状フィルムのみが二軸配向される。二軸配向方法のために、特定の処理ラインが必要である。処理ラインは、管状フィルムの内側で恒久的なガス圧を維持することが可能でなければならない。上記刊行物の教示は、流延フィルムまたは他のフラットな、即ち非管状フィルムを二軸配向するのには有用でない。

流延フィルム等のフラットフィルムは、通常、少なくとも２つのステップ、先ず１つの方向に、次いで他の方向に二軸配向される。流延フィルム製造ラインに関する二軸配向しようとする先行する試み、即ち、英国特許明細書第２，０９７，３２４号に開示されているポリマーから製造されたフラットフィルムは、米国特許第５，５８９，５６１号に報告されているように成功しなかった。

欧州特許出願第０２１２７３１号は、９４０ｋｇ／ｍ^３未満の密度を有するエチレンホモまたはコポリマーをベースとした一軸配向流延フィルムの調製を示唆している。このエチレンポリマーを、高密度ポリエチレンもしくはポリプロピレンおよび／または低密度を有する様々なタイプのエチレンホモもしくはコポリマーとブレンドしてもよい。一軸配向フィルムを調製するために、任意選択により少量の他のエチレンポリマーと混合された低密度エチレンホモポリマーの使用が例示されている。

しかし、ポリエチレン（ＰＥ）の配向は、ＰＥの狭い配向可能時間により、フラット流延テンタフレームおよびブローダブルバブル法の両方において非常に困難であることが観察されている。ダブルバブル法に関して、フィルム変換機は、通常、ＰＥをポリプロピレン（ＰＰ）または架橋ＰＥと共に共押出しをして、第２のバブル安定性を促進する。テンタフレーム法に関して、ＰＰは広範に使用されており、パッケージング工業で二軸配向ＰＰ（ＢＯＰＰ）フィルムとして知られており、一方、ＰＥは、その狭い配向可能時間のために、この方法によって商業的には製造されていない。

温度および延伸比等の処理条件を比較的広範囲内で選択することができ、二軸配向フィルムの品質を実質的に損失することなくプロセスパラメーターを延伸プロセスの間にある程度変化してもよい、テンタフレーム法を用いることによる等の少なくとも２つの逐次配向ステップが関与する方法から製造することができる、エチレンポリマーベースの新規な二軸配向フィルムを提供することが望ましい。

したがって、一態様において、本発明は、結晶化溶出分別（（ＣＥＦ）機器から（９７．０℃を超える温度で）溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のコモノマー分布比（ＣＤＲ）および０．１５から０．４５の分子量比（Ｍｗ比）を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を先ず選択するステップを含む、二軸配向フィルムを形成する方法である。次に、第１のステップで選択されたポリオレフィン樹脂からフィルムが形成される。最後に、フィルムが、好ましくは縦方向で３から５倍および幅方向で３から７倍の範囲で配向され、それによって、得られたフィルムは、ａ）幅方向（ＣＤ）に比較して少なくとも１．５倍より大きな縦方向（ＭＤ）での極限伸び、ｂ）ＭＤに比較して最小の１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率、およびｃ）９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満、より好ましくはＭＤおよびＣＤの両方で５％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とする。

別の態様において、本発明は、ＣＥＦにおいて９７．０℃を超える温度で溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を含むフィルムであって、ａ）ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの極限伸び、ｂ）ＭＤに比較して少なくとも１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率、ならびにｃ）９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満、より好ましくはＭＤおよびＣＤの両方で５％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とするフィルムである。

実施例１〜２についての、シーリング温度の関数としての極限シール強度を示すグラフである。 実施例１〜２についての、シーリング温度の関数としてのホットタック性を示すグラフである。

試験方法
別段示されない限り、以下の特性は、本明細書全体にわたり、示した試験方法で決定された。

密度は、ＡＳＴＭ Ｄ−７９２に従って決定された。

エチレンポリマー（即ち、少なくとも５０重量％のエチレンモノマー由来の単位を含むポリマー）に対するメルトインデックスまたはＩ_２は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、２．１６ｋｇに従って決定された。

引張強度、極限伸びおよび２％セカント弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２によるＺＷＩＣＫ汎用テスタを用いて測定された。

ダート落下衝撃は、ＡＳＴＭ Ｄ１７０９によるＣｅａｓｔダート落下衝撃テスタを用いて試験された。

ホットタック性は、幅２５ｍｍの試料、シーリング時間０．５秒、およびシール圧０．２７５Ｎ／ｍｍ^２で、Ｊ＆Ｂホットタック性テスタ４００で実施された。シールした試験片は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）テープで裏打ちした。剥離速度は２００ｍｍ／秒であった。遅延時間は０．１秒であった。

シール強度試検に関しては、ヒートシールをＪ＆Ｂホットタック性テスタ４００で実施した。試料幅、シールパラメーターおよび裏打ちは、ホットタック性試験と同じであった。シール強度を、２４時間のコンディショニング後、５００ｍｍ／秒の剥離速度によりＺＷＩＣＫ汎用テスタで試験した。

自由残留収縮率を以下により決定した。
収縮パーセント＝（Ｌ_１−Ｌ_２）／Ｌ_１×１００
式中、Ｌ_１は熱処理前の試料長さであり、Ｌ_２は、指定温度で平衡化されたオーブン中で１０分間後の試料長さである。２つの異なるオーブン温度を使用した（７０℃および９０℃）。熱処理前の試験片サイズは６ｃｍ×６ｃｍであった（Ｌ_１＝６ｃｍ）。

表面張力は、ＡＳＴＭ Ｄ２５７８−０９に従って測定することができる。

ＣＥＦ
結晶化溶出分別（ＣＥＦ）は、Monrabal et al,Macromol.Symp.257,71-79(2007)に記載されている。機器にＩＲ−４検出器（ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ、スペインによって市販されているもの等）および２角度光散乱検出器Ｍｏｄｅｌ ２０４０（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓから市販されているもの等）を装備した。ＩＲ−４検出器は、２種のフィルター：Ｃ００６およびＢ０５７を用いた組成モードで作動する。５０×４．６ｍｍの１０ミクロンガードカラム（ＰｏｌｙｍｅｒＬａｂｓから市販されているもの等）を、検出器オーブン中のＩＲ−４検出器の前に取り付ける。オルト−ジクロロベンゼン（ＯＤＣＢ、９９％無水等級）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等）を入手する。シリカゲル４０（粒径０．２〜０．５ｍｍ）（ＥＭＤ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているもの等）も入手する。シリカゲルを使用前に、１６０℃の真空オーブン中で約２時間乾燥させる。８００ミリグラムのＢＨＴおよび５グラムのシリカゲルを、２リットルのＯＤＣＢに添加する。ここで、ＢＨＴおよびシリカゲルを含むＯＤＣＢを「ＯＤＣＢ」と呼ぶ。ＯＤＢＣを使用前に、乾燥窒素（Ｎ_２）で１時間スパージングする。乾燥窒素は、窒素を９０ｐｓｉｇ未満でＣａＣＯ_３および５Åモレキュラーシーブ上を通過させることによって得られる。試料の調製をオートサンプラーにより、１６０℃で２時間の振とう下、４ｍｇ／ｍｌで実施する。注入体積は３００μｌである。ＣＥＦの温度プロファイルは以下の通りである：１１０℃から３０℃までの３℃／分での結晶化、３０℃で５分間の熱平衡（２分間として設定されている可溶性画分溶出時間を含める）、および３０℃から１４０℃までの３℃／分での溶出。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。データを１データポイント／秒で収集する。

米国特許公開第２０１１／００１５３４６Ａ１号に従って、１／８インチステンレス管を備えたＣＥＦカラムを、１２５μｍ±６％のガラスビーズ（ＭＯ−ＳＣＩ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから市販されているもの等）で充填した。ＣＥＦカラムの内部液体容量は２．１から２．３ｍＬの間である。温度較正は、ＮＩＳＴ規格標準物質線状ポリエチレン１４７５ａ（１．０ｍｇ／ｍｌ）とエイコサン（２ｍｇ／ｍｌ）のＯＤＣＢ中混合物を用いて実施する。較正は４ステップから構成されている：^（１）エイコサンの測定されたピーク溶出温度マイナス３０．００℃の間の温度補正として定義される遅延容量を計算する；^（２）生のＣＥＦ温度データから溶出温度の温度補正を減算する。この温度補正は、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線状ポリエチレン１４７５ａがピーク温度を１０１．００℃に有し、エイコサンがピーク温度を３０．００℃に有するような、３０．００℃から１４０．００℃の範囲の全域で溶出温度を変換する線形の較正線を作る。^（４）３０℃において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用いることによって、溶出温度を直線的に外挿する。報告された溶出ピーク温度は、実測されたコモノマー含量較正曲線が米国特許公開第２０１１／００１５３４６Ａ１号で以前に報告されたものと一致するように得られた。

ＣＤＲ方法
Ｔ１（℃）とＴ２（℃）との間の溶出温度範囲において溶出する物質の重量パーセントは、式１から式５に示すように［式中、Ｔは（上で論じた較正からの）溶出温度である］、２５．５から１１８．０℃の総積分で除算された、Ｔ１からＴ２の溶出温度範囲におけるＩＲ−４クロマトグラム（ベースラインを減算した測定チャネル）の積分として定義される。コモノマー分布比（ＣＤＲ）は式６に示すように計算される。

直線のベースラインは、２つのデータポイントを選択することによって計算される：１つは、ポリマーが溶出する前、通常２６℃の温度においてであり、別の１つは、ポリマーが溶出した後、通常１１８℃においてである。各データポイントについて、検出器シグナルは、積分の前にベースラインから減算される。

Ｍｗ比
ポリマー分子量は、Ｒａｙｌｅｉｇｈ−Ｇａｎｓ−Ｄｅｂｙｓ近似式（A.M.Striegel and W.W.Yau,Modern Size-Exclusion Liquid Chromatography,2^nd Edition,Page 242 and Page 263,2009）に従って、形状係数は１ですべてのビリアル係数は０に等しいと仮定することにより、光散乱（ＬＳ）および濃度検出器から直接決定することができる。ＬＳ（９０度）およびＩＲ−４（測定チャネル）クロマトグラムからベースラインを減算する。すべての樹脂に対して、積分可能時間は、２５．５から１１８．０℃の範囲の溶出温度（温度較正は上記に明示されている）におけるすべてのクロマトグラムが包含されるように設定される。分子量比（Ｍｗ比）には、以下のステップが含まれる：
（１）検出器間補正の測定。補正は、ＬＳとＩＲ−４検出器の間の幾何学的容量補正として定義される。補正は、ＩＲ−４クロマトグラムとＬＳクロマトグラムの間のポリマーピークの溶出容量（ｍＬ）の差異として計算される。溶出熱速度および溶出流量を用いて、これを温度補正に変換する。高密度ポリエチレン（コモノマーを有さない；Ｉ_２は１．０；多分散度または分子量分布Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎは、従来のゲル浸透クロマトグラフィーによって約２．６）が使用される。以下のパラメーター：１４０℃から１３７℃までの１０℃／分での結晶化、１３７℃における可溶性画分溶出時間として１分間の熱平衡、および１３７℃から１４２℃までの１℃／分での溶出以外は、上記ＣＥＦ法と同じ実験条件を使用する。結晶化の間の流量は０．１０ｍｌ／分である。溶出の間の流量は０．８０ｍｌ／分である。試料濃度は１．０ｍｇ／ｍｌである。
（２）ＬＳクロマトグラムの各データポイントは、積分の前に検出器間補正のための補正に変換される。
（３）ベースラインを減算したＬＳおよびＩＲ−４クロマトグラムを、２５．５から１１８．０℃の溶出温度範囲において、９７．０から１１８．０℃の溶出温度範囲に対して積分する。
（４）分子量比（Ｍｗ比）は、式７に従って計算される。

ポリマーを溶出する前に、ＬＳ検出器（９０度）のホワイトノイズレベルをＬＳクロマトグラムから計算する。ＬＳクロマトグラムは、ベースラインを減算したシグナルを得るために、ベースライン補正に対して先ず補正する。ＬＳのホワイトノイズは、ポリマーを溶出する前に少なくとも１００個のデータポイントを用いて、ベースラインを減算したＬＳシグナルの標準偏差として計算される。ＬＳに対する典型的なホワイトノイズは０．２０から０．３５ｍＶであり、一方、全体のポリマーは、検出器間補正測定に使用されたコモノマーを有さずＩ_２が１．０で約２．６の多分散度Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎを有する高密度ポリエチレンについての典型的には約１７０ｍＶのピーク高さが減算されたベースラインを有する。高密度ポリエチレンに対して、少なくとも４５０のシグナル対ノイズ比（ホワイトノイズに対する全体のポリマーのピーク高さ）を示すように注意し続けるべきである。

融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて決定される。ポリマーの試料を３５０°Ｆで薄膜に圧縮した（１，５００ｐｓｉで１０秒間圧縮）。約５から８ｍｇの試料を秤量して分け、ＤＳＣパン中に入れた。密閉した雰囲気を確保するために、ふたをパン上にクリンプ加工した。試料パンをＤＳＣ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＤＳＣ Ｑ１０００）セル中に入れ、次いで約１００℃／分の高速度でポリマーの溶融温度の少なくとも３０℃を超えるまで、または１８０℃まで加熱した。試料をこの温度に約５分間保持した。次いで、試料をｌ０℃／分の速度で結晶化温度の最小の５０℃より低く、または−４０℃まで冷却し、その温度において５分間等温に維持した。次いで、試料を１０℃／分の速度で溶融が完了するまで加熱した。冷却および第２の加熱曲線を記録した。冷却曲線を結晶化の開始から−２０℃までにベースラインの終点を設定することによって解析した。加熱曲線を−２０℃から溶融の終点までにベースラインの終点を設定することによって解析した。決定された値は、ピーク溶融温度（Ｔ_ｍ）、ピーク結晶化温度（Ｔ_ｃ）、融解熱（Ｈ_ｆ）（Ｊ／ｇ単位）、および式８

を用いてポリエチレン試料に対して計算された結晶化度％である。

融解熱（Ｈ_ｆ）およびピーク溶融温度を第２の加熱曲線から報告した。ピーク結晶化温度を冷却曲線から決定した。

ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＤＳＣ Ｑ１０００のベースライン較正は、ソフトウエア中の較正ウィザードを用いて実施された。先ず、アルミニウムＤＳＣパン中に何も試料を入れずに、−８０℃から２８０℃までセルを加熱することによって、ベースラインが得られた。その後、ウィザードの指示に従ってサファイア標準物質を使用した。次いで、約１〜２ｍｇの新たなインジウム試料を、試料を１８０℃まで加熱し、１０℃／分の冷却速度で試料を１２０℃まで冷却し、続いて、試料を１２０℃で１分間等温に維持し、続いて、試料を１２０℃から１８０℃まで１０℃／分の加熱速度で加熱することによって分析した。インジウム試料の融解熱および溶融の開始を決定し、溶融の開始に対して０．５℃から１５６．６℃の範囲内であり、融解熱に対して０．５Ｊ／ｇから２８．７１Ｊ／ｇの範囲内であることを確認した。次いで、脱イオン水を、新たな試料の少量の液滴をＤＳＣパン中で１０℃／分の冷却速度で２５℃から−３０℃まで冷却することによって分析した。試料を−３０℃で２分間等温に維持し、１０℃／分の加熱速度で３０℃まで加熱した。溶融の開始を決定し、０．５℃から０℃の範囲内であることを確認した。

いくつかのケースでは、２種の樹脂のブレンドをＣＥＦおよびＤＳＣ試験に使用した。このブレンドは、５０ｇボウルを備えたＨａａｋｅ Ｒｈｅｏｍｉｘで、所望の重量パーセント比で総計５０グラムの成分を添加することによって作製した。Ｈａａｋｅの３つの温度ゾーン設定は１７５℃であった。試料を５０ＲＰＭ（毎分回転数）で総計１０分間混合し、このとき、ピークトルクに達するのに５分間を用い、試料を混合するのに５分間を用いた。

本発明の一態様は、ａ）９７．０℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を選択するステップと、ｂ）ステップ（ａ）で選択されたポリオレフィン樹脂からフィルムを形成するステップと、ｃ）ステップ（ｂ）で形成されたフィルムを、好ましくは、縦方向で３から５倍および幅方向で４から７倍の範囲で配向するステップとを含む二軸配向フィルムを形成する方法であって、ａ）ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの極限伸び、ｂ）ＭＤに比較して少なくとも１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率、ならびにｃ）９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満、より好ましくはＭＤおよびＣＤの両方で５％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とするフィルムを形成する方法である。フィルムが７０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで５％未満およびＣＤで５％未満の自由残留収縮率を有することが好ましい。

本発明で使用されるポリオレフィン樹脂は、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）樹脂を含む。ＬＬＤＰＥには、チーグラーナッタ触媒線状低密度ポリエチレン、シングルサイト触媒（メタロセンを含む）線状低密度ポリエチレン（ｍ−ＬＬＤＰＥ）、および中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）（ＭＤＰＥが０．９４０ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する限り）、ならびに２種以上の前述のものの組合せが含まれる。これらのポリエチレン樹脂は、一般に当技術分野で知られている。本出願で使用するのに最も適しているＬＬＤＰＥ樹脂は、以下の３つのパラメーターによって特徴付けられ得る。

本発明で使用するためのＬＬＤＰＥに対する第１のパラメーターは、９７℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を、総重量の９から３５重量パーセント有することである。好ましくは、９７℃を超える温度で２５％以下が溶出する。

本発明で使用するためのＬＬＤＰＥに対する第２のパラメーターは、３３から８０のＣＤＲを有することである。

本発明で使用するためのＬＬＤＰＥに対する第３のパラメーターは、０．１５から０．４５のＭｗ比を有することである。好ましくは、Ｍｗ比は０．３５以下である。

ＬＬＤＰＥは、好ましくは１２０℃以上の最高融点を有する。

ＬＬＤＰＥは、好ましくは１から３０ｇ／１０分間、好ましくは２から１５ｇ／１０分間の範囲のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する。

ＬＬＤＰＥは、好ましくは０．９０から０．９４ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．９１から０．９３５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する。

本発明で使用されるポリエチレン樹脂は、好ましくは単一の樹脂であるが、上記物質と他の樹脂とのブレンドを使用してもよく、他の樹脂としては、他のポリエチレン樹脂、ならびにより高級なアルファオレフィン（即ち、２個を超える炭素を有するモノマーから誘導されるオレフィン）のポリオレフィン樹脂およびコポリマーが挙げられる。好ましい実施形態において、フィルムはポリエチレン樹脂のみを含むが、ポリプロピレンも、ブレンドするまたはフィルム構造物に共押し出しすることができる。いくつかの実施形態において、ポリオレフィン樹脂は、好ましくは１重量％未満のポリプロピレンを含む。

本発明で使用されるポリオレフィン樹脂は、当技術分野で一般に知られている１種または複数種の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤には、ＩＲＧＡＮＯＸ １０１０およびＩＲＧＡＦＯＳ １６８（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ；Ｇｌａｔｔｂｒｕｇｇ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）等の酸化防止剤、紫外光吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核形成剤、充填剤、滑剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、煙抑制剤、粘度調整剤、表面改質剤、ならびにブロッキング防止剤が含まれる。ポリオレフィン樹脂組成物は、有利には、例えば、ポリオレフィンポリマーの重量に対して、組み合わせた重量で１０パーセント未満の１種または複数種の添加剤を含んでいてもよい。

本発明の第１の実施形態の方法における第２のステップは、第１のステップで選択されたポリオレフィン樹脂からフィルムウェブを形成することである。フィルムは、当技術分野で知られている任意の方法により作製してもよい。流延フィルムは、当技術分野で使用されている一般的な方法である。

フィルムウェブが形成された後、それをテンタフレーム法にかけ、この場合、フィルムは好ましくは、先ず縦方向（ＭＤ）に配向され、続いて幅方向（ＣＤ）で配向される。配向比は、縦方向で３から５倍、および幅方向で３から７倍の範囲である。配向は、テンタフレーム法によって実現することができる。

本発明の別の態様は、９７．０℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総重量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を含む二軸配向フィルムであって、９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満、より好ましくはＭＤおよびＣＤの両方で５％以下の自由残留収縮率によって特徴付けられるフィルムである。本発明の方法によって製造されたフィルムは、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍（より好ましくは少なくとも１．７５倍またはさらには２倍）より大きなＭＤでの伸びを有することによってさらに特徴付けられ得る。さらに、このフィルムは、ＭＤに比較して少なくとも１．２５倍より大きな、より好ましくは少なくとも１．５倍、またはさらには１．７５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とし得る。

別の態様において、本発明のフィルムは、当技術分野で一般に知られているコロナ処理または火炎処理等によって、３８ｄｙｎｅ／ｃｍを超える表面張力まで表面処理され得る。表面処理は、下流の印刷および積層プロセスを可能にするのに有益である。

本発明のフィルムは、全体的なフィルム構造が特許請求の範囲の制約を満たす、単層フィルムまたは多層フィルムであることができる。多層フィルムに関して、フィルムは、１つまたは複数のコア層および２つの被膜層を含み、少なくとも１つのコア層が、少なくとも１つの被膜層より高い密度を有することが好ましい。

別の態様において、本発明のフィルムは、他の基体と積層して、積層構造物を形成することができる。適した基体には、限定するものではないが、二軸配向ポリプロピレンフィルム、配向ＰＥＴ、フィルム、配向ポリアミドフィルム、ブローおよび流延ＰＥフィルム、アルミニウムフォイルおよび紙が含まれる。

実験
本発明の有効性を実証するために、一連の配向フィルムを作製する。フィルムは、表１の以下の樹脂を使用する。ＣＥＦの結果を表２に要約し、ＤＳＣの結果を表３に要約する。ＤＳＣの結果に関して、結果をすべての融点（Ｔ_ｍ１〜Ｔ_ｍ３）およびすべての結晶化点（Ｔ_ｃ１〜Ｔ_ｃ３）について示す。ＣＥＦおよびＤＳＣの両方に関して、データを、表４に示されたフィルム実施例２のコア層にあるブレンド（２５％Ａ／７５％Ｂ）および表４のフィルム実施例２に使用された樹脂の総百分率（５３％Ａ／４７％Ｂ）について示す。

３層フィルムを注文作製のテンタフレーム二軸配向ラインで、表４に従って製造する。

テンタフレームラインは、３層共押出ラインを有する。３つの押出機の産出比は１：５：２である。フラットダイから押し出した後、フィルムを冷却ロールで冷却し、室温水を満たした水浴中に浸漬する。次いで、この流延フィルムを、ＭＤ延伸をするために異なる回転速度を有する一連のローラーを通過させる。製造ラインのＭＤ延伸区域には３対のローラーが存在し、すべてが油で加熱されている。第１のローラー対を予備加熱する。第２の対は延伸ローラーである。最後のローラー対は、緩和およびアニーリングのためである。各ローラー対の温度は、個別に制御される。ＭＤ延伸後、ＣＤ延伸を実施するために、フィルムウェブを７つの加熱ゾーンを含むテンタフレーム熱風オーブン中を通過させる。最初の３ゾーンは予備加熱のためであり、次の２ゾーンは延伸のためである。最後の２ゾーンはアニーリングのためである。各ゾーンの温度は、個別に制御される。ＭＤ延伸のための各ローラーおよびＣＤ延伸のための各加熱ゾーンのすべての温度を、表５の「ＭＤ延伸温度」および「ＣＤ延伸温度」の欄に列挙する。この注文作製のテンタフレームラインのＣＤ配向比を５．５倍に固定する。ＭＤ延伸比を４倍に維持する。詳細な処理情報を表５に列挙する。

このようなフィルムに対する処理の結果は、以下の通りである。実施例１に関して、フィルムの製造は、製造の間にフィルムの破断はなく、１時間を超えて円滑に動作した。実施例２に関して、フィルムの製造は、製造の間にフィルムの破断はなく、４０分間円滑に動作した。実施例３（比較例）に関して、ＣＤ延伸の間にフィルムウェブは１〜２分毎に切断した。実施例４（比較例）に関して、ＣＤ延伸の間にフィルムウェブは２〜３分毎に切断した。実施例５（比較例）に関して、フィルムウェブはＣＤ延伸の間に絶えず切断し、連続するフィルムは回収されなかった。表６は、回収されたフィルムの平均厚さおよび厚さの標準偏差を示す。

フィルム処理およびフィルム厚さの変動の知見から、本発明のフィルム実施例１および実施例２は、商業的に実行することができ、比較例３〜５は、頻繁なフィルムの切断および大きなフィルム厚さの変動のために、商業的に製造することはできないと結論付けることができる。許容される物理的特性（例えば、残留収縮率、シール強度、およびヒートシール開始温度）を有し、一方、同時に、フィルムを商業的に製造することができるような許容される処理適正を有するフィルムを製造することが可能であることが本発明の目標である。

大部分のフレキシブルなパッケージング用途のためには、残留収縮率は望ましくない特性である。これはなぜなら、高い残留収縮率は、下流の積層または印刷プロセスにおいて、シールしわまたは寸法不安定性を引き起こし得るからである。残留収縮率は、商業的生産においてアニーリング条件を微調整することによってさらに低下させ得るが、実施例２のフィルムは最小の残留収縮率を示し、実施例１は、１０％未満の商業的に許容される残留収縮率を実証した。比較例３および４は、本発明の実施例１より低い残留収縮率を有するが、比較例３および４のフィルムは、上述したように、配向プロセス中の頻繁なフィルム切断のために商業的に許容されないことに留意するべきである。残留収縮率の結果を表７に示す。

次いで、本発明のフィルムを、図１および２ならびに表８および９に示すように、様々なシーリング温度における極限ヒートシール強度およびホットタック性強度を決定するために評価した。比較例フィルムについてのデータは、これらのフィルムが商業的な条件下では実行することができないため提示されていない。

実施例１および実施例２の引張特性およびダート落下耐衝撃性データを表１０に列挙する。配向後の引張強度、弾性率および耐衝撃性の改良を比較するために、１００％の樹脂Ａおよび１００％の樹脂Ｂから作製された２０および２５ミクロンの流延フィルムの一般特性も含める。樹脂Ａおよび樹脂Ｂの両方の単層流延フィルムを５層流延ラインで、同じ溶融温度（２７３〜２７４℃）および冷却ロール温度（２１℃）で、しかし異なるライン速度（樹脂Ａのフィルムに対して１２２ｍ／分；樹脂Ｂのフィルムに対して１８３ｍ／分）で製造した。本発明のフィルムの物理的特性は、配向によって有意に改良された。

表１０のフィルムはパイロット製造ラインで作製され、このラインは表面処理デバイスを付属していない。しかし、下流の印刷または積層のために、コロナ処理等の表面処理が商業的生産には好ましい。フレキシブルパッケージングのための積層構造物を形成するために、本発明のフィルムをＰＥＴ、二軸配向ポリアミド（ＢＯＰＡ）、および／または二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）フィルム等の基体に積層することができる。

以下の実施形態は、本発明の範囲内にあると考えられ、出願者らは、現在の特許請求の範囲の列挙においてはまだ明確に示されていないこれらの実施形態のいずれかを特定して請求する、特許請求の範囲の補正または１つもしくは複数の追加出願のための権利を保有する。さらに、以下の列挙に記載される限定は、論理的に一貫性のある任意の順序で組み合わせてもよいことが明確に企図される。

１．
ａ．９７．０℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を選択するステップと、
ｂ．ステップ（ａ）で選択されたポリオレフィン樹脂からフィルムを形成するステップと、
ｃ．ステップ（ｂ）で形成されたフィルムを配向するステップと
を含む二軸配向フィルムを形成する方法であって、
フィルムは、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの伸び、およびＭＤに比較して最小の１．２５倍より大きなＣＤでの弾性率を有することを特徴とし、
フィルムは、９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とする、方法。

２．ステップ（ｂ）で形成されたフィルムが、縦方向で３から５倍、幅方向で３から７倍の範囲で配向される、実施形態１に記載の方法。

３．フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも１．７５倍より大きなＭＤでの伸びを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

４．フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも２倍より大きなＭＤでの伸びを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

５．フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

６．フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも１．７５倍より大きなＭＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

７．９０℃における自由残留収縮率が、ＭＤまたはＣＤの少なくとも１つで５％未満である、実施形態１に記載の方法。

８．ポリオレフィン樹脂が、１２０℃以上の最高融点を有する、実施形態１に記載の方法。

９．ポリオレフィン樹脂が、１から３０ｇ／１０分間の範囲のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する、実施形態１に記載の方法。

１０．ポリオレフィン樹脂が、２から１５ｇ／１０分間の範囲のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する、実施形態１に記載の方法。

１１．ポリオレフィン樹脂が、０．９０から０．９４ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する、実施形態１に記載の方法。

１２．ポリオレフィン樹脂が、０．９１から０．９３５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する、実施形態１に記載の方法。

１３．ポリオレフィン樹脂が、１重量％未満のポリプロピレンを含む、実施形態１に記載の方法。

１４．ポリオレフィン樹脂が、線状低密度ポリエチレン、および滑剤、ブロッキング防止剤、ポリマー加工助剤または着色顔料からなる群から選択される１種または複数種の添加剤から実質的になる、実施形態１に記載の方法。

１５．フィルムが、テンタフレームを用いて配向される、実施形態１に記載の方法。

１６．ポリオレフィン樹脂が架橋されていない、実施形態１に記載の方法。

１７．フィルムが、幅方向での配向に先立って、ＭＤで配向される、実施形態１に記載の方法。

１８．
９７．０℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総重量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を含む二軸配向フィルムであって、
３８ｄｙｎｅ／ｃｍ表面張力以上の表面張力を示すように表面処理され、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの極限伸び、およびＭＤに比較して最小の１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とし、
９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とする、フィルム。

１９．１０〜１００ミクロンの厚さを有する、実施形態１８によって製造されたフィルム。

２０．２０から５０ミクロンの厚さを有する、実施形態１９に記載のフィルム。

２１．単層フィルムである、実施形態１８に記載のフィルム。

２２．多層フィルムである、実施形態１８に記載に記載のフィルム。

２３．１つまたは複数のコア層および２つの被膜層を含み、少なくとも１つのコア層が、少なくとも１つの被膜層より高い密度を有する、実施形態２２に記載のフィルム。

２４．実施形態１８に記載のフィルムが積層された基体を含む、積層フィルム構造物。

２５．基体が１種または複数種の以下のもの、即ち、二軸配向ポリプロピレンフィルム、配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、配向ポリアミドフィルム、ブローまたは流延ＰＥフィルム、アルミニウムフォイル、および紙からなる群から選択される、実施形態２４に記載の積層フィルム構造物。

２６．ポリオレフィン樹脂が、１３７Ｊ／ｇを超える融解熱を有する、実施形態１に記載の方法。

本発明を前述の説明および実施例を通じて非常に詳細に説明してきたが、この詳述は例示を目的とするものであり、添付した特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲を限定するものと解釈するべきではない。法律または規制によって認可される限り、上記に特定されたすべての米国特許、公開特許出願および許可された特許出願を、参照により本明細書に援用する。

Claims (20)

1. ａ．９７．０℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を選択するステップと、
   ｂ．ステップ（ａ）で選択されたポリオレフィン樹脂からフィルムを形成するステップと、
   ｃ．ステップ（ｂ）で形成されたフィルムを配向するステップと
   を含む、二軸配向フィルムを形成する方法であって、
   フィルムは、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの極限伸び、およびＭＤに比較して最小の１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とし、
   フィルムは、９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とする、方法。
2. ステップ（ｂ）で形成されたフィルムが、縦方向で３から５倍、幅方向で３から７倍の範囲で配向される、請求項１に記載の方法。
3. フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも２倍より大きなＭＤでの伸びを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. フィルムが、ＣＤに比較して少なくとも１．７５倍より大きなＭＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 自由残留収縮率が、ＭＤまたはＣＤの少なくとも１つで５％未満である、請求項１に記載の方法。
6. ポリオレフィン樹脂が、１２０℃以上の最高融点および１３７Ｊ／ｇを超える融解熱を有する、請求項１に記載の方法。
7. ポリオレフィン樹脂が、２から１５ｇ／１０分間の範囲のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する、請求項１に記載の方法。
8. ポリオレフィン樹脂が、０．９１から０．９３５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する、請求項１に記載の方法。
9. ポリオレフィン樹脂が、１重量％未満のポリプロピレンを含む、請求項１に記載の方法。
10. ポリオレフィン樹脂が、線状低密度ポリエチレン、および滑剤、ブロッキング防止剤、ポリマー加工助剤または着色顔料からなる群から選択される１種または複数種の添加剤から実質的になる、請求項１に記載の方法。
11. フィルムが、テンタフレームを用いて配向される、請求項１に記載の方法。
12. ポリオレフィン樹脂が架橋されていない、請求項１に記載の方法。
13. フィルムが、幅方向での配向に先立って、ＭＤで配向される、請求項１に記載の方法。
14. ９７℃を超える温度でＣＥＦから溶出する線状低密度ポリエチレン樹脂を総重量の９から３５重量パーセント有することを特徴とし、さらに３３から８０のＣＤＲおよび０．１５から０．４５のＭｗ比を有することを特徴とする線状低密度ポリエチレン樹脂を、含むポリオレフィン樹脂を含む二軸配向フィルムであって、
    ３８ｄｙｎｅ／ｃｍ表面張力以上の表面張力を示すように表面処理され、ＣＤに比較して少なくとも１．５倍より大きなＭＤでの極限伸び、およびＭＤに比較して少なくとも１．２５倍より大きなＣＤでの２％セカント弾性率を有することを特徴とし、
    ９０℃の温度に１０分間曝露された場合、ＭＤで１０％未満およびＣＤで１０％未満の自由残留収縮率を有することを特徴とする、フィルム。
15. ２０から５０ミクロンの厚さを有する、請求項１４に記載のフィルム。
16. 単層フィルムである、請求項１４に記載のフィルム。
17. 多層フィルムである、請求項１４に記載のフィルム。
18. １つまたは複数のコア層および２つの被膜層を含み、少なくとも１つのコア層が、少なくとも１つの被膜層より高い密度を有する、請求項１７に記載のフィルム。
19. 請求項１８に記載のフィルムが積層された基体を含む、積層フィルム構造物。
20. 基体が１種または複数種の以下のもの、即ち、二軸配向ポリプロピレンフィルム、配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、配向ポリアミドフィルム、ブローまたは流延ＰＥフィルム、アルミニウムフォイル、および紙からなる群から選択される、請求項１９に記載の積層フィルム構造物。

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