低導電率のバルーンおよびその生産方法
本発明は、表面導電率が低く製品の寿命が長い非ラテックスバルーンおよびその生産方法に関する。好ましい実施形態では、露出金属被覆層（４）を有する複数層複合フィルム（１）が、バルーン製品の電気抵抗率を１．０8オーム／ｓｑを超えるように上昇させるエラストマーシーラント層（６）でコーティングされる。本発明は、非ラテックスバルーンを製造するのに要求される、必要な接着強度およびシール強度のバルーンおよびその生産方法に関する。本発明のバルーンは、従来のバルーンシステムよりもピンホールおよびストレスによるひび割れのような一般的な不具合に対して強いので、製品の寿命が長い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの金属被覆層がエラストマーフィルム層で封入された、低導電率の非ラテックスバルーン、およびこうしたバルーンを生産する方法に関する。バルーン構造を、エラストマーシーラント層とフィルム層との間に金属被覆層を挟んだ構造にすることによって、低導電率が実現される。あるいは、本発明は、エラストマーシーラント層と金属被覆層と間の粘着性を改善するプライマを組み込んでいる。これらの実施形態のバルーンは、非ラテックスバルーンを製造するのに求められるように、導電率が低く、浮遊期間が長く、すり傷に対する抵抗が改善されており、必要な接着強度およびシール強度を有する。
【０００２】
本発明では、導電率は、バルーンの表面が電荷の移動をどの程度良好に含むかを示す尺度である。電気抵抗率は導電率の逆数である。電気抵抗率は、バルーンの表面上の電流の流れに対する抵抗である。電気抵抗率の測定単位はオームである。抵抗率が低い材料は良好な導電体であり、抵抗率が高い材料は良好な絶縁体である。本発明では、抵抗率を導電率の指標として試験した。
【背景技術】
【０００３】
多くの場合に金属被覆バルーンと称される非ラテックスバルーンが、長年にわたって普及している。例えば、米国特許第４，０７７，５８８号、第４，２９０，７６３号、および第４，９１７，６４６号を参照されたい。それらの教示は参照により本明細書に援用される。典型的には１つまたは複数のシートの非ラテックスバルーンには、キャラクター、デザイン、メッセージ、またはそれらの組み合わせなど、カラフルな装飾が印刷されている。より最近では、バルーン同士の組み合わせ、またはバルーンと付属品など他の構造との組み合わせを含む玩具が開発されている。例えば、米国特許第５，３３８，２４３号、第４，７７８，４３１号、および第５，１０８，３３９号を参照されたい。それらの教示も本明細書に援用される。
【０００４】
複数の層から構築されるフィルムが、各フィルム層の特徴をフィルム構造全体に組み合わせるための実行可能な手法として当技術分野で知られている。例えば、ポリマーフィルムを金属被覆することで、水や、二酸化炭素、酸素などのガスに対して、またヘリウムなど、空気より軽いガスに対しても、フィルムのバリア特性が改善されることが当技術分野でよく知られている。ヘリウムの場合には、金属被覆ポリマーフィルムが、ヘリウムを充填したバルーンを生産するのに広く用いられている。例えば、金属被覆したポリアミド（例えば、ナイロン６）は、この用途で広く使われている。しかし、ナイロン層と金属被覆層との機械的特性の違いは、この用途では問題になる恐れがある。バルーンを膨らませるときに、金属被覆層はナイロンと同じ弾性特性を有しないので、ナイロン層が伸び、金属被覆層に微細なひび割れが生じる恐れがある。残念ながら、これは、フィルムのバリア特性、続いてバルーンの膨張期間を低減させる。こうした問題を軽減する手法の１つは、より高弾性の、より伸長抵抗性のあるポリマーフィルムを利用することである。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）が一例である。しかし、より伸長抵抗性の高いフィルムをヘリウムバルーン構造に利用するときに、これにより、多くの場合に、多くの事例で、継ぎ目の破損およびフィルムのひび割れが生じる。これは、フィルムによって拡散していた力がバルーンの他の領域にさらにひどく集中することになるからである。
【０００５】
シーラント層、フィルム層、および金属バリア層を含む、浮力のあるヘリウムバルーンを構築することも知られている。さらに、機能的で頑丈なバルーンを生産するのに必要な所望のレベルの粘着性をシール層とフィルム層との間に与えるために、プライマを使用することが当技術分野で知られている。金属層は、浮力のある金属被覆ヘリウムバルーンが送電線にからまり、やっかいな停電を引き起こすという、実証されてない主張の対象となっている。これらの事象の疑わしい原因は、こうしたタイプの金属被覆バルーンの外側金属層の高い導電率にあると考えられる。このような問題が実際に存在する限り、本発明は、完成したバルーンの導電率を少なくとも５桁（１０5）低下させるように絶縁エラストマーポリマーフィルム層の間に金属層を封入することによって、こうした課題を解消する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、ポリマーフィルムの一方の面に金属被覆層が貼付されたフィルムを組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品として要約することができる。完成したバルーン製品の表面電気抵抗率が１．０11オーム／ｓｑを超えるように、金属被覆層の露出面にエラストマーシーラント層を積層する。これは、非常に散逸的なフィルムを事実上非導電性と考えている。いくつかの例では、エラストマーシーラント層を貼付する前に、プライマを金属被覆層の露出面に塗布することが好ましい。
【０００７】
本発明はまた、第１および第２の面を有するポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムと、コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性層とを組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、コアポリエステル層の第２の面または非結晶性層に金属被覆層が貼付される、バルーン製品も包含している。プライマなしの、またはプライマでコーティングした、金属被覆層の露出面にエラストマーシーラント層が追加され、その結果、バルーン製品の表面電気抵抗率が１．０11オーム／ｓｑを超える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の非ラテックスバルーン製品である複数層フィルム複合材の一実施形態の概略側面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
言及したように、複数層フィルムは、各フィルム層の特徴をフィルム構造全体に組み合わせるための実行可能な手法として当技術分野で知られている。例えば、金属被覆ポリマーフィルムにより、水や、二酸化炭素、酸素などのガスに対して、またヘリウムに対しても、フィルムのバリア特性が改善されることが当技術分野でよく知られている。ヘリウムの場合には、金属被覆ポリマーフィルムが、ヘリウムなど、空気より軽いガスを充填したバルーンを生産するのに広く用いられている。しかし、ポリマーフィルム層と金属被覆層との機械的特性の違いは、この用途では問題になる恐れがある。バルーンを膨らませるときに、金属被覆層は同じ弾性特性を有しないので、フィルム層が伸び、金属被覆層に微細なひび割れが生じる恐れがある。これは、フィルムのバリア特性、続いてバルーンの膨張期間を低減させる。当技術分野では、より高弾性の、より伸長抵抗性のあるポリマーフィルムが使用されているが、これにより、多くの場合に、多くの事例で、継ぎ目の破損およびフィルムのひび割れが生じる。これは、フィルムによって拡散していた力がバルーンの継ぎ目および他のストレス領域に局在化することになるからである。複数層のポリエステル構造を使用すると、膨張の際のヘリウムに対するバリアを改善しながら、ひび割れに対する抵抗を高くすることができるが、これらの構造は、金属被覆層がバルーン構造の露出した外側にあることから、なお高い導電率を有する。本発明は、金属被覆層の上に直接エラストマーポリマー層を追加して、金属層をコーティングまたは封入する。このエラストマー層によりバルーン構造の導電率が非常に低くなる。現行の金属被覆バルーンと比較すると、内側の金属被覆層を組み込むことによって最大５桁（１０5）の導電率の低下が実現される。本発明のバルーンにより、金属の保全性も、接着強度およびシール強度も非常に良くなる。
【００１０】
バルーンの導電率は、ＡＳＴＭ Ｄ２５７またはＡＮＳＩ／ＥＳＤ ＳＴＭ１１．１２−２００７などの方法を利用して、バルーンの表面抵抗率および体積抵抗率を測定することによって判定することができる。
【００１１】
本発明のバルーン製品は、少なくともベースポリマーフィルム層、金属被覆層、およびエラストマーシーラント層を備える。この出願で使用するように、用語「エラストマーポリオレフィン」は特有の定義を有する。過去に、エラストマーを定義するために様々な定義が用いられてきた。一般に、エラストマーは、張力下で伸び、一般に引っ張り強さが高く、素早く縮み、一般に伸びた後で解放されると元の寸法に回復するようなゴムの特性を有する物質と定義されている。エラストマーは、典型的には、加工上はプラスチックタイプの特徴を、機能上はゴムタイプの特徴を有する。こうしたポリオレフィンは、様々な基体を形成する場合、付勢力が加えられるときは少なくとも１つの方向に伸長可能であり、付勢力が除去された後にはある程度元の寸法に戻る。エラストマー系合成物は、メルトブローウェブを形成するときは、常にではないが、一般に、元の弛緩したときの長さの少なくとも約２５％の伸び率まで伸び、伸ばす力をゆるめると、伸長のうちの少なくとも約４０％が回復することができ、すなわち、伸長が２５％の場合は、約１５％以下だけ伸長した状態に収縮する。（例えば、長さ４インチの材料は、少なくとも長さ約５インチに伸長でき、かつ伸ばす力をゆるめると、５インチに伸長したときに長さ約４．６インチ以下に収縮する場合は、エラストマーであると考えられる。）
【００１２】
エラストマーの特性は、温度および伸長率の関数である。表１の例示のために、室温および通常のバルーンの膨張速度を使用した。本発明で使用するエラストマーシーラント層は、伸長の回復が、好ましくは４０から１００％、より好ましくは６０から１００％、最も好ましくは７５から１００％である。
【００１３】
【表１】
ここで、
「Ａ」は、低密度ポリエチレン、および直鎖状低密度ポリエチレンの混合物である。
「Ｂ」は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、およびエチレンアルファオレフィンの混合物である。
「Ｃ」は、４％ＥＶＡコポリマー樹脂の耐衝撃性かつ高透明性のＬＤＰＥである。
【００１４】
本発明で使用するために上記で定義した特有の「エラストマーポリオレフィン」とは対照的に、「非エラストマー」または「非エラストマーポリオレフィン」は、本発明では、メルトブローウェブを形成するときに、常にではないが、上記のエラストマーウェブの伸長の特徴を満たすことができないポリオレフィンであると定義する。バルーンの製造に使用される非エラストマーのポリマーフィルムの例が、米国特許第４，０７７，５８８号に開示されており、その文献には、金属フィルムをコーティングするためにこうした非エラストマーのポリマーフィルムのポリマーを使用できることが提案されている。以下の例で説明するように、金属被覆層をコーティングするのに‘５８８号特許で教示されるような非エラストマーポリオレフィンを使用すると、１気圧を超える気圧または約１気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張させることができなくなる。対照的に、本発明は、金属被覆層に貼付するエラストマーポリオレフィンシーラント、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレンの使用を必要とし、その結果、１気圧を超える気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張させることができる。
【００１５】
複数層バルーンフィルムの全厚は、好ましくは５から７０ミクロン、より好ましくは５から５０ミクロン、最も好ましくは５から３５ミクロンである。この複数層構造では、ベース複合材フィルム層の厚さは、好ましくは全厚の３０から９５％、より好ましくは全厚の４０から８０％、最も好ましくは層の全厚の５０から７５％である。この構造のエラストマーシーラント層は、好ましくは全厚の５から７５％、より好ましくは５から６０％、最も好ましくは全厚の５から４０％である。金属被覆層は、好ましくは全厚の０．０００１から１％、より好ましくは０．００１から０．１％、最も好ましくは全厚の０．００５から０．０５％である。続いて、この構造を熱溶着および型抜きして、バルーンを形成する。
【００１６】
図１に、本発明の非ラテックスバルーン製品を製造するのに使用される複数層のフィルム１の一実施形態の断面を概略的に示す。ヘリウムバルーンフィルムに一般に利用される任意の熱可塑性材料から、本発明のベースポリマーフィルム層を生産することができる。本発明のベースポリマーフィルム層に有用な熱可塑性材料の非限定的な例には、ポリアミド、ポリエステル、およびポリオレフィンが含まれる。好ましくは、ベースポリマーフィルム層は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）層３および非結晶性ポリエステル層２を含む。非結晶性ポリエステル層２は、好ましくは、コア層３と共押し出し成形され、コアポリエステル層３と非結晶性層２との接着が強化される。
【００１７】
このベースポリマーフィルムには金属被覆層４が、例えば、薄い金属フォイルの直接的な貼り合わせ、または気相成長法もしくはスパッタリングによって追加される。好ましい方法では、金属被覆層は、光学密度によって測定された厚さで露出ポリマー層に追加される。好ましい方法は真空蒸着であり、これは、約１．８から約３．２の光学密度の金属層を追加することができる。金属被覆バリア層４とポリマー層との間の粘着性もやはり重要な要素である。なぜなら、新規に生産したフィルムがどんなに良好なバリア特性を示していても、バルーン作製プロセス中の金属被覆層４の損傷および除去、ならびに最終消費者による予期しない扱いにより、フィルムのバリア特性が劣化するからである。特に本発明に関しては、ベース複合フィルムとシーラント層６との間に金属被覆層４を埋め込む必要があるので、構造中に層間剥離を生じないのに十分な強度で、金属被覆層４がベースポリマーフィルムに貼付された状態にする必要がある。ベースポリマーフィルムと金属被覆層４との間の乾式接着強度は、３００ｇ／ｉｎ超、好ましくは６００ｇ／ｉｎ超でよい。
【００１８】
特に、ラミネートおよびバルーンのラミネーション強度およびシール強度を強化するために、金属被覆層４が、任意の水ベースのプライマを金属被覆層４に塗布するような湿式プロセスを受けるときは、ベースポリマーフィルムと金属被覆層４との間の湿式状態の接着強度が重要になる。湿式状態のベースポリマーフィルムとガスバリア層４との接着強度は、好ましくは３０ｇ／ｉｎ超、より好ましくは１００ｇ／ｉｎ超、最も好ましくは６００ｇ／ｉｎ超である。
【００１９】
こうした接着強度値を実現するためには、ガスバリア層をポリエステルフィルム上に追加する前に、ポリエステルフィルムに対するプラズマ／コロナ処理などの電気的処理を使用することになる。より高い接着強度値を実現するためには、Ｃｕシーディング、Ｎｉシーディングなどの追加の蒸着固定層を、好ましくは、主金属バリア層を蒸着する前に追加する。こうした蒸着固定層の代わりに、またはそれに加えて、上記で言及した非結晶性層２および／またはベース複合フィルム上の追加のコーティング層が好ましいこともある。
【００２０】
金属被覆層４、ＰＥＴ層３、および非結晶性ポリエステル層２は、本発明のバルーン製品を製造するのに使用される、多くの好ましい複数層の開始フィルムのうちの１つを代表する。
【００２１】
以前に使用していたバルーンフィルムとは対照的に、好ましくは複数層バルーンフィルムを製造する当業者に知られた押し出しコーティングプロセスを用いて、金属被覆層４に直接エラストマーシーラント層６が加えられる。好ましい実施形態では、フィルムの金属被覆面が、任意選択のプライマ層５で最初にコーティングされる。プライマ層は、エラストマーシーラント層と露出金属被覆層との間の層間の粘着性を改善するために使用される。こうした材料の間の粘着性を改善するための多くのプライマが当技術分野で知られており、従来の溶融コーティング技法または溶液コーティング技法を使用して塗布することができる。この例では、本発明の好ましい実施形態は、何らかの等級のコポリエチレン、例えば、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、またはポリエチレンイミン、およびその誘導体、ならびにシランカップリング剤を利用する。シランカップリング剤は、一方はシランでありもう一方は樹脂との反応性を有する官能基である、２以上の官能基を含むいくつかの分子から選択される。シラン官能基は、それ自体ならびにポリマーおよびミネラルの酸化物表面に共有接着を形成することができ、他の官能基は、樹脂と反応するように選択される。アミノシランの場合は、アミノ基は、酸化シーラント層との化学接着を形成することができる。シーラントポリマーの様々な化学的性質によってシーラント樹脂と反応できる広範囲の他の官能基が利用可能である。シラン基との様々な官能基の化合物は、オルガノシランと称され、異なる材料間の粘着性を高める用途でカップリング剤およびプライマとしてよく知られている。アミノ官能基は、１つまたは複数がシラン官能基と化合すると、アミノシラン分子になるという利点を有し、アミノシラン分子は、好ましくは、アミノアルコキシシラン、アミノプロピルシラン（ＡＰＳ）、アミノトリエトキシシラン、またはそれらの組み合わせなどであり、簡単に希釈でき、急速にゲルが形成することのない非常に安定した希釈水溶性混合物を含む水から塗布することができる。本発明で有用な好ましいシランは、アルコキシシラン、官能アルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、およびビニルアルコキシシラン、またはそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
【００２２】
本発明のエラストマーシーラント層６は、頑丈なバルーン継ぎ目として働くように熱溶着および型抜きされるときに、それに対して適切な粘着性を有するように選択される。本発明の好ましいエラストマーシーラント層６は、シール強度が２０００ｇ／ｉｎを超えるポリオレフィンである。より具体的には、好ましい実施形態は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）をシール強度が３５００ｇ／ｉｎを超えるシーラント層として利用し、それにより、１気圧を超える気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張できる。エラストマーシーラント層の厚さは、好ましくは５から５０ミクロン、より好ましくは５から３０ミクロン、最も好ましくは５から２５ミクロンである。本発明の金属被覆層にシーラント層を押し出しコーティングすると、当技術分野で知られているバルーンに見られる一般的な不具合（例えば、ピンホール、ひび割れ）に強い、バルーンの用途について優れた構造になることが分かっている。好ましい実施形態では、シーラント層と金属被覆層と間の接着強度は、２００ｇ／ｉｎ超であり、より好ましくは３５０ｇ／ｉｎ超であり、最も好ましくは５００ｇ／ｉｎ超である。シーラント層は、最終の複数層フィルムまたは完成したバルーン製品の導電率が、外側金属被覆層を有するバルーンと比べて低くなるような量で追加される。好ましくは、表面電気抵抗率は、１×１０8オーム／ｓｑ超、より好ましくは１×１０9オーム／ｓｑ超、最も好ましくは１×１０10オーム／ｓｑ超である。この抵抗率は、抵抗率が１×１０3オーム未満の外側金属被覆面を有する現行のバルーンとは対照的である。
【００２３】
本発明のエラストマーシーラント材料は、溶融加工可能になるように選択される。溶融加工は、典型的には、１２０℃から３３０℃の温度で行われるが、最適な動作温度は、選択したシーラント層の融点、溶融粘度、および耐熱性に応じて選択される。押し出し成形機など、異なるタイプの溶融加工装置を使用して、本発明の溶融加工可能な合成物を加工することができる。本発明で使用するのに適切な押し出し成形機は、例えば、Ｒａｕｗｅｎｄａａｌ、Ｃ．、「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ」、Ｈａｎｓｅｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、２３〜４８頁、１９８６年に記載されている。
【００２４】
金属被覆層をシーラント層でコーティングする際に、フィルム構造は、所望の形状およびサイズに熱型抜きおよび溶着をする前に位置合わせされる。型抜き加工および溶着加工のための温度および圧力を注意深く選択することは、頑丈な継ぎ目を有するバルーンを形成するのに常に重要である。機械式ヒートシールおよび型抜きは、加える圧力の調整が簡単なので、液圧式型抜き加工よりも加える圧力を正確に制御でき、機械式ヒートシール加工および型抜き加工は本発明のフィルムに好ましい。継ぎ目構造が厚い（１／３２インチから１／２インチ）ことにより、本発明の非ラテックスバルーンフィルム複合材に関する不具合に対してさらに強くなることも分かっている。液圧式型抜きを使用するか、機械式型抜きを使用するかに関わらず、適切なバルーン形状を用意するために複数層フィルムに型抜きを利用することがよく知られている。実際には、ポリマーフィルム構造が可撓性なので、バルーンの形状は、円形、正方形、三角形、湾曲形など、任意の所望の形状にすることができる。形状は、恐竜など、有名なノベルティキャラクタや、スポーツチームの記章などでよい。フィルム複合材の所望の形状を位置合わせした後で、それらは、その材料を後で膨張できるように開口部を残すように互いに接合または貼付される。切断した形状の粘着または接合は、当技術分野でよく知られた手段で実現することができる。必要であれば、開口部にバルブを挿入し、取り付けたバルブに層を当接して、完成した構造を形成することができる。バルブの使用は任意選択と考えられる。バルーンとして使用する場合は、空気より軽いガスを開口部に入れることによって、継ぎ目のあるフィルム複合材を膨張させ、材料が完全に膨張した後に、または存在する場合はバルブを通って膨張した後に、開口部をシールする。実際には、本発明の材料は、空気より軽いガス、好ましくはヘリウムを、少なくとも７日間、より好ましくは１４日超、最も好ましくは１か月超、可能なら１年間保持することができる。その結果、生じる材料は、高品質のバルーンの優れた候補であると考えられる。
【００２５】
試験方法
Ｓｅｎｔｉｎｅｌのヒートシール機で金属表面にＤｏｗ社のＰＲＩＭＡＣＯＲ３３００フィルムをヒートシールすることによって、ポリマーフィルム基体に対する金属被覆層の乾式接着強度を測定した。フィルムの裏面には、試験中にフィルムが損傷しないように粘着テープ（３Ｍ ６１０）を貼付する。ヒートシール条件は、温度２２０°Ｆ、ドウェル時間２０秒、ジョー圧力４０ｐｓｉ、片面加熱ジョーである。剥離前に、各ウェブを引っ張り試験機の別個のジョーで把持することができるようにシールした材料を切断し、シールした材料のうちの断面１平方インチを剥離することができる。剥離は手で開始し、次いで、２つのウェブを、ＰＲＩＭＡＣＯＲフィルムに向かって１８０度の構成でＩｎｓｔｒｏｎ引っ張り試験機で剥離させる。金属が基体から離れ、ＰＲＩＭＡＣＯＲフィルムに貼付されたままである場合は、平均の剥離力を金属の接着強度として申告する。
【００２６】
剥離させているときにシール領域の境界面に水を加えるために水に浸した綿棒を用いたことを除いて、金属被覆層の湿式接着強度を、乾式接着強度と同じ手順で測定した。
【００２７】
エラストマーコーティングのシール強度を以下に準拠して測定した。１５インチ×３／８インチのジョーを有するＰａｃｋ Ｒｉｔｅヒートシール機を用いて、シール層がそれ自体にシールされる。ヒートシール条件は、温度４０５°Ｆ、ドウェル時間２秒、ジョー圧力９０ｐｓｉ、片面加熱ジョーである。剥離する前に、各ウェブを引っ張り試験機の別個のジョーで把持することができるようにシールした材料を切断し、そのシールした材料を剥離することができる。２つのウェブを、Ｔピールとして知られている、支持していない９０度構成でＩｎｓｔｒｏｎ引っ張り試験機で剥離させる。破損を示す、負荷の２０％の低下まで、剥離速度６インチ／分、ジョーの分離４インチが使用される。破損前に記録された最大負荷をシール強度として申告する。
【００２８】
金属被覆面に対するエラストマーコーティングの接着強度の試験には、押し出しプロセス中に押し出す物を追加する前に、フィルムウェブ上に落とした別個のシートを使用する必要がある。続いて、そのシートは、押し出しコーティングによるシートをフィルムから遮蔽し、したがって、押し出した物を押し出しフィルムから分離する手段を提供する。押し出した物とフィルムとの間の層間の接着強度を、試験サンプルの支持していない９０度の剥離試験中に測定する。試験サンプルは、試験サンプルの支持されていない部分が押し出しフィルムであり、試験サンプルの剥離部分が未コーティングのフィルムおよび押し出しシートであるように構成される。剥離速度６インチ／分、ジョーの分離１と１／４インチを使用し、１／２インチの距離の中で記録された最大負荷を接着強度として申告する。
【００２９】
ＡＮＳＩ／ＥＳＤ ＳＴＭ１１．１１−２００６試験方法に従って、同心のリング電極を有するＡＣＬ Ｓｔａｔｉｃｉｄｅ Ｍｏｄｅｌ ８００ Ｍｅｇｏｈｍｍｅｔｅｒを使用してフィルムの表面抵抗率を測定した。
【００３０】
バルーンの浮遊時間は、バルーンをヘリウムガスで膨張させ、バルーンが完全に膨張したままである日数を測定することによって判定される。バルーンは、Ｃｏｎｗｉｎ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｌｕｓバルーン膨張調整機およびノズルなど、「フォイル」バルーン用に設計された圧力調整ノズルを用いてヘリウム源から充填される。圧力は、自動停止で水柱圧力１６インチに調整しなければならない。バルーンは、バルーンの内側の圧力が１６インチ水柱に達し、調整器が停止するまで、温度約７０°Ｆの周囲条件でヘリウムを充填しなければならない。バルーンは、バルブの変形または損傷を避けるためにバルーンのバルブアクセス孔の下につながなければならず、したがって、バルブを通してヘリウムガスがゆっくりと漏出する。試験中は、バルーンを、提示した周囲条件に近い安定した環境に維持しなければならない。変動が大きければ試験を無効にできるよう、温度および気圧の変化は、浮遊時間の結果を解釈するために記録しなければならない。バルーンは、充填の外観の試験期間中にわたって観察される。使用する判断基準のうちの１つは、ヒートシール継ぎ目領域を走るしわが深く長くなって、バルーンの表側に延び、完全に膨張したバルーンを特徴付ける円形とは対照的に継ぎ目の断面がＶ字形になるようにバルーンの外観が変化するときである。このとき、バルーンは、まだ物理的に浮遊しているが、もはや美的に満足な外観を有してない。最初の膨張から上記で説明した美的な外観の損失までの日数を、バルーンの浮遊時間として申告する。
【実施例】
【００３１】
いくつかの試験を行って、本発明の方法およびフィルムを用いて作製したバルーンを評価した。第１の試験は、対照標準バルーン製品を本発明のフィルムで作製したバルーン製品と比較する比較実験を含む。以下のバルーン構成を試験した。
１）対照標準−金属被覆層／ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／プライマ層／押し出しコーティングしたシーラント層を備えるフィルム。
２）Ｈｕｒｓｔの‘５８８号特許−非エラストマーシーラント層／金属被覆層／非エラストマーポリエステル層を備えるフィルム（第６欄、第３４〜４５行）。
３）本発明−ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／金属被覆層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
４）本発明−ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／金属被覆層／プライマ層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
５）本発明−非結晶性ＰＥＴ層／ＰＥＴ層／金属被覆層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
６）本発明−非結晶性ＰＥＴ層／ＰＥＴ層／金属被覆層／プライマ層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
【００３２】
次いで、これらのフィルムを機械式に型抜きして、標準的なサイズおよび形状の複数のバルーン製品を形成した。各例の複数のバルーンを、同じ量のヘリウムで充填し、バルーンを固定支持体につなぐことによって同じ外気条件で浮力を比較試験した。表面導電率および体積導電率に関してバルーンをそれぞれ測定した。結果を以下の表に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
これは、本発明に従って作製したバルーンに関して導電率が８桁（１０8）下がったことを示している。
【００３５】
それらのバルーンを、ヘリウムの損失を直接示す充填の外観に関しても毎日モニタリングした。対照標準バルーンの浮遊期間は平均１２日であり、Ｈｕｒｓｔの‘５８８号特許に従って作製したバルーンは、大気圧を超えて膨張させることができなかったか、または２時間以内に落下した。本発明に従って作製したバルーンの浮遊期間は平均２４日であり、したがって、バルーン寿命は２倍長いことが示された。
【００３６】
本発明の概略的原理の上記の開示、および記載した様々な実施形態から、本発明が受ける様々な修正を、当業者なら簡単に理解するであろう。本発明の真の範囲および精神から逸脱することなく、このように本発明を変更および修正することができる。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの金属被覆層がエラストマーフィルム層で封入された、低導電率の非ラテックスバルーン、およびこうしたバルーンを生産する方法に関する。バルーン構造を、エラストマーシーラント層とフィルム層との間に金属被覆層を挟んだ構造にすることによって、低導電率が実現される。あるいは、本発明は、エラストマーシーラント層と金属被覆層と間の粘着性を改善するプライマを組み込んでいる。これらの実施形態のバルーンは、非ラテックスバルーンを製造するのに求められるように、導電率が低く、浮遊期間が長く、すり傷に対する抵抗が改善されており、必要な接着強度およびシール強度を有する。
【０００２】
本発明では、導電率は、バルーンの表面が電荷の移動をどの程度良好に含むかを示す尺度である。電気抵抗率は導電率の逆数である。電気抵抗率は、バルーンの表面上の電流の流れに対する抵抗である。電気抵抗率の測定単位はオームである。抵抗率が低い材料は良好な導電体であり、抵抗率が高い材料は良好な絶縁体である。本発明では、抵抗率を導電率の指標として試験した。
【背景技術】
【０００３】
多くの場合に金属被覆バルーンと称される非ラテックスバルーンが、長年にわたって普及している。例えば、米国特許第４，０７７，５８８号、第４，２９０，７６３号、および第４，９１７，６４６号を参照されたい。それらの教示は参照により本明細書に援用される。典型的には１つまたは複数のシートの非ラテックスバルーンには、キャラクター、デザイン、メッセージ、またはそれらの組み合わせなど、カラフルな装飾が印刷されている。より最近では、バルーン同士の組み合わせ、またはバルーンと付属品など他の構造との組み合わせを含む玩具が開発されている。例えば、米国特許第５，３３８，２４３号、第４，７７８，４３１号、および第５，１０８，３３９号を参照されたい。それらの教示も本明細書に援用される。
【０００４】
複数の層から構築されるフィルムが、各フィルム層の特徴をフィルム構造全体に組み合わせるための実行可能な手法として当技術分野で知られている。例えば、ポリマーフィルムを金属被覆することで、水や、二酸化炭素、酸素などのガスに対して、またヘリウムなど、空気より軽いガスに対しても、フィルムのバリア特性が改善されることが当技術分野でよく知られている。ヘリウムの場合には、金属被覆ポリマーフィルムが、ヘリウムを充填したバルーンを生産するのに広く用いられている。例えば、金属被覆したポリアミド（例えば、ナイロン６）は、この用途で広く使われている。しかし、ナイロン層と金属被覆層との機械的特性の違いは、この用途では問題になる恐れがある。バルーンを膨らませるときに、金属被覆層はナイロンと同じ弾性特性を有しないので、ナイロン層が伸び、金属被覆層に微細なひび割れが生じる恐れがある。残念ながら、これは、フィルムのバリア特性、続いてバルーンの膨張期間を低減させる。こうした問題を軽減する手法の１つは、より高弾性の、より伸長抵抗性のあるポリマーフィルムを利用することである。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）が一例である。しかし、より伸長抵抗性の高いフィルムをヘリウムバルーン構造に利用するときに、これにより、多くの場合に、多くの事例で、継ぎ目の破損およびフィルムのひび割れが生じる。これは、フィルムによって拡散していた力がバルーンの他の領域にさらにひどく集中することになるからである。
【０００５】
シーラント層、フィルム層、および金属バリア層を含む、浮力のあるヘリウムバルーンを構築することも知られている。さらに、機能的で頑丈なバルーンを生産するのに必要な所望のレベルの粘着性をシール層とフィルム層との間に与えるために、プライマを使用することが当技術分野で知られている。金属層は、浮力のある金属被覆ヘリウムバルーンが送電線にからまり、やっかいな停電を引き起こすという、実証されてない主張の対象となっている。これらの事象の疑わしい原因は、こうしたタイプの金属被覆バルーンの外側金属層の高い導電率にあると考えられる。このような問題が実際に存在する限り、本発明は、完成したバルーンの導電率を少なくとも５桁（１０5）低下させるように絶縁エラストマーポリマーフィルム層の間に金属層を封入することによって、こうした課題を解消する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、ポリマーフィルムの一方の面に金属被覆層が貼付されたフィルムを組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品として要約することができる。完成したバルーン製品の表面電気抵抗率が１．０11オーム／ｓｑを超えるように、金属被覆層の露出面にエラストマーシーラント層を積層する。これは、非常に散逸的なフィルムを事実上非導電性と考えている。いくつかの例では、エラストマーシーラント層を貼付する前に、プライマを金属被覆層の露出面に塗布することが好ましい。
【０００７】
本発明はまた、第１および第２の面を有するポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムと、コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性層とを組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、コアポリエステル層の第２の面または非結晶性層に金属被覆層が貼付される、バルーン製品も包含している。プライマなしの、またはプライマでコーティングした、金属被覆層の露出面にエラストマーシーラント層が追加され、その結果、バルーン製品の表面電気抵抗率が１．０11オーム／ｓｑを超える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の非ラテックスバルーン製品である複数層フィルム複合材の一実施形態の概略側面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
言及したように、複数層フィルムは、各フィルム層の特徴をフィルム構造全体に組み合わせるための実行可能な手法として当技術分野で知られている。例えば、金属被覆ポリマーフィルムにより、水や、二酸化炭素、酸素などのガスに対して、またヘリウムに対しても、フィルムのバリア特性が改善されることが当技術分野でよく知られている。ヘリウムの場合には、金属被覆ポリマーフィルムが、ヘリウムなど、空気より軽いガスを充填したバルーンを生産するのに広く用いられている。しかし、ポリマーフィルム層と金属被覆層との機械的特性の違いは、この用途では問題になる恐れがある。バルーンを膨らませるときに、金属被覆層は同じ弾性特性を有しないので、フィルム層が伸び、金属被覆層に微細なひび割れが生じる恐れがある。これは、フィルムのバリア特性、続いてバルーンの膨張期間を低減させる。当技術分野では、より高弾性の、より伸長抵抗性のあるポリマーフィルムが使用されているが、これにより、多くの場合に、多くの事例で、継ぎ目の破損およびフィルムのひび割れが生じる。これは、フィルムによって拡散していた力がバルーンの継ぎ目および他のストレス領域に局在化することになるからである。複数層のポリエステル構造を使用すると、膨張の際のヘリウムに対するバリアを改善しながら、ひび割れに対する抵抗を高くすることができるが、これらの構造は、金属被覆層がバルーン構造の露出した外側にあることから、なお高い導電率を有する。本発明は、金属被覆層の上に直接エラストマーポリマー層を追加して、金属層をコーティングまたは封入する。このエラストマー層によりバルーン構造の導電率が非常に低くなる。現行の金属被覆バルーンと比較すると、内側の金属被覆層を組み込むことによって最大５桁（１０5）の導電率の低下が実現される。本発明のバルーンにより、金属の保全性も、接着強度およびシール強度も非常に良くなる。
【００１０】
バルーンの導電率は、ＡＳＴＭ Ｄ２５７またはＡＮＳＩ／ＥＳＤ ＳＴＭ１１．１２−２００７などの方法を利用して、バルーンの表面抵抗率および体積抵抗率を測定することによって判定することができる。
【００１１】
本発明のバルーン製品は、少なくともベースポリマーフィルム層、金属被覆層、およびエラストマーシーラント層を備える。この出願で使用するように、用語「エラストマーポリオレフィン」は特有の定義を有する。過去に、エラストマーを定義するために様々な定義が用いられてきた。一般に、エラストマーは、張力下で伸び、一般に引っ張り強さが高く、素早く縮み、一般に伸びた後で解放されると元の寸法に回復するようなゴムの特性を有する物質と定義されている。エラストマーは、典型的には、加工上はプラスチックタイプの特徴を、機能上はゴムタイプの特徴を有する。こうしたポリオレフィンは、様々な基体を形成する場合、付勢力が加えられるときは少なくとも１つの方向に伸長可能であり、付勢力が除去された後にはある程度元の寸法に戻る。エラストマー系合成物は、メルトブローウェブを形成するときは、常にではないが、一般に、元の弛緩したときの長さの少なくとも約２５％の伸び率まで伸び、伸ばす力をゆるめると、伸長のうちの少なくとも約４０％が回復することができ、すなわち、伸長が２５％の場合は、約１５％以下だけ伸長した状態に収縮する。（例えば、長さ４インチの材料は、少なくとも長さ約５インチに伸長でき、かつ伸ばす力をゆるめると、５インチに伸長したときに長さ約４．６インチ以下に収縮する場合は、エラストマーであると考えられる。）
【００１２】
エラストマーの特性は、温度および伸長率の関数である。表１の例示のために、室温および通常のバルーンの膨張速度を使用した。本発明で使用するエラストマーシーラント層は、伸長の回復が、好ましくは４０から１００％、より好ましくは６０から１００％、最も好ましくは７５から１００％である。
【００１３】
【表１】
ここで、
「Ａ」は、低密度ポリエチレン、および直鎖状低密度ポリエチレンの混合物である。
「Ｂ」は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、およびエチレンアルファオレフィンの混合物である。
「Ｃ」は、４％ＥＶＡコポリマー樹脂の耐衝撃性かつ高透明性のＬＤＰＥである。
【００１４】
本発明で使用するために上記で定義した特有の「エラストマーポリオレフィン」とは対照的に、「非エラストマー」または「非エラストマーポリオレフィン」は、本発明では、メルトブローウェブを形成するときに、常にではないが、上記のエラストマーウェブの伸長の特徴を満たすことができないポリオレフィンであると定義する。バルーンの製造に使用される非エラストマーのポリマーフィルムの例が、米国特許第４，０７７，５８８号に開示されており、その文献には、金属フィルムをコーティングするためにこうした非エラストマーのポリマーフィルムのポリマーを使用できることが提案されている。以下の例で説明するように、金属被覆層をコーティングするのに‘５８８号特許で教示されるような非エラストマーポリオレフィンを使用すると、１気圧を超える気圧または約１気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張させることができなくなる。対照的に、本発明は、金属被覆層に貼付するエラストマーポリオレフィンシーラント、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレンの使用を必要とし、その結果、１気圧を超える気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張させることができる。
【００１５】
複数層バルーンフィルムの全厚は、好ましくは５から７０ミクロン、より好ましくは５から５０ミクロン、最も好ましくは５から３５ミクロンである。この複数層構造では、ベース複合材フィルム層の厚さは、好ましくは全厚の３０から９５％、より好ましくは全厚の４０から８０％、最も好ましくは層の全厚の５０から７５％である。この構造のエラストマーシーラント層は、好ましくは全厚の５から７５％、より好ましくは５から６０％、最も好ましくは全厚の５から４０％である。金属被覆層は、好ましくは全厚の０．０００１から１％、より好ましくは０．００１から０．１％、最も好ましくは全厚の０．００５から０．０５％である。続いて、この構造を熱溶着および型抜きして、バルーンを形成する。
【００１６】
図１に、本発明の非ラテックスバルーン製品を製造するのに使用される複数層のフィルム１の一実施形態の断面を概略的に示す。ヘリウムバルーンフィルムに一般に利用される任意の熱可塑性材料から、本発明のベースポリマーフィルム層を生産することができる。本発明のベースポリマーフィルム層に有用な熱可塑性材料の非限定的な例には、ポリアミド、ポリエステル、およびポリオレフィンが含まれる。好ましくは、ベースポリマーフィルム層は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）層３および非結晶性ポリエステル層２を含む。非結晶性ポリエステル層２は、好ましくは、コア層３と共押し出し成形され、コアポリエステル層３と非結晶性層２との接着が強化される。
【００１７】
このベースポリマーフィルムには金属被覆層４が、例えば、薄い金属フォイルの直接的な貼り合わせ、または気相成長法もしくはスパッタリングによって追加される。好ましい方法では、金属被覆層は、光学密度によって測定された厚さで露出ポリマー層に追加される。好ましい方法は真空蒸着であり、これは、約１．８から約３．２の光学密度の金属層を追加することができる。金属被覆バリア層４とポリマー層との間の粘着性もやはり重要な要素である。なぜなら、新規に生産したフィルムがどんなに良好なバリア特性を示していても、バルーン作製プロセス中の金属被覆層４の損傷および除去、ならびに最終消費者による予期しない扱いにより、フィルムのバリア特性が劣化するからである。特に本発明に関しては、ベース複合フィルムとシーラント層６との間に金属被覆層４を埋め込む必要があるので、構造中に層間剥離を生じないのに十分な強度で、金属被覆層４がベースポリマーフィルムに貼付された状態にする必要がある。ベースポリマーフィルムと金属被覆層４との間の乾式接着強度は、３００ｇ／ｉｎ超、好ましくは６００ｇ／ｉｎ超でよい。
【００１８】
特に、ラミネートおよびバルーンのラミネーション強度およびシール強度を強化するために、金属被覆層４が、任意の水ベースのプライマを金属被覆層４に塗布するような湿式プロセスを受けるときは、ベースポリマーフィルムと金属被覆層４との間の湿式状態の接着強度が重要になる。湿式状態のベースポリマーフィルムとガスバリア層４との接着強度は、好ましくは３０ｇ／ｉｎ超、より好ましくは１００ｇ／ｉｎ超、最も好ましくは６００ｇ／ｉｎ超である。
【００１９】
こうした接着強度値を実現するためには、ガスバリア層をポリエステルフィルム上に追加する前に、ポリエステルフィルムに対するプラズマ／コロナ処理などの電気的処理を使用することになる。より高い接着強度値を実現するためには、Ｃｕシーディング、Ｎｉシーディングなどの追加の蒸着固定層を、好ましくは、主金属バリア層を蒸着する前に追加する。こうした蒸着固定層の代わりに、またはそれに加えて、上記で言及した非結晶性層２および／またはベース複合フィルム上の追加のコーティング層が好ましいこともある。
【００２０】
金属被覆層４、ＰＥＴ層３、および非結晶性ポリエステル層２は、本発明のバルーン製品を製造するのに使用される、多くの好ましい複数層の開始フィルムのうちの１つを代表する。
【００２１】
以前に使用していたバルーンフィルムとは対照的に、好ましくは複数層バルーンフィルムを製造する当業者に知られた押し出しコーティングプロセスを用いて、金属被覆層４に直接エラストマーシーラント層６が加えられる。好ましい実施形態では、フィルムの金属被覆面が、任意選択のプライマ層５で最初にコーティングされる。プライマ層は、エラストマーシーラント層と露出金属被覆層との間の層間の粘着性を改善するために使用される。こうした材料の間の粘着性を改善するための多くのプライマが当技術分野で知られており、従来の溶融コーティング技法または溶液コーティング技法を使用して塗布することができる。この例では、本発明の好ましい実施形態は、何らかの等級のコポリエチレン、例えば、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、またはポリエチレンイミン、およびその誘導体、ならびにシランカップリング剤を利用する。シランカップリング剤は、一方はシランでありもう一方は樹脂との反応性を有する官能基である、２以上の官能基を含むいくつかの分子から選択される。シラン官能基は、それ自体ならびにポリマーおよびミネラルの酸化物表面に共有接着を形成することができ、他の官能基は、樹脂と反応するように選択される。アミノシランの場合は、アミノ基は、酸化シーラント層との化学接着を形成することができる。シーラントポリマーの様々な化学的性質によってシーラント樹脂と反応できる広範囲の他の官能基が利用可能である。シラン基との様々な官能基の化合物は、オルガノシランと称され、異なる材料間の粘着性を高める用途でカップリング剤およびプライマとしてよく知られている。アミノ官能基は、１つまたは複数がシラン官能基と化合すると、アミノシラン分子になるという利点を有し、アミノシラン分子は、好ましくは、アミノアルコキシシラン、アミノプロピルシラン（ＡＰＳ）、アミノトリエトキシシラン、またはそれらの組み合わせなどであり、簡単に希釈でき、急速にゲルが形成することのない非常に安定した希釈水溶性混合物を含む水から塗布することができる。本発明で有用な好ましいシランは、アルコキシシラン、官能アルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、およびビニルアルコキシシラン、またはそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
【００２２】
本発明のエラストマーシーラント層６は、頑丈なバルーン継ぎ目として働くように熱溶着および型抜きされるときに、それに対して適切な粘着性を有するように選択される。本発明の好ましいエラストマーシーラント層６は、シール強度が２０００ｇ／ｉｎを超えるポリオレフィンである。より具体的には、好ましい実施形態は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）をシール強度が３５００ｇ／ｉｎを超えるシーラント層として利用し、それにより、１気圧を超える気圧で空気または空気より軽いガスによってバルーンを膨張できる。エラストマーシーラント層の厚さは、好ましくは５から５０ミクロン、より好ましくは５から３０ミクロン、最も好ましくは５から２５ミクロンである。本発明の金属被覆層にシーラント層を押し出しコーティングすると、当技術分野で知られているバルーンに見られる一般的な不具合（例えば、ピンホール、ひび割れ）に強い、バルーンの用途について優れた構造になることが分かっている。好ましい実施形態では、シーラント層と金属被覆層と間の接着強度は、２００ｇ／ｉｎ超であり、より好ましくは３５０ｇ／ｉｎ超であり、最も好ましくは５００ｇ／ｉｎ超である。シーラント層は、最終の複数層フィルムまたは完成したバルーン製品の導電率が、外側金属被覆層を有するバルーンと比べて低くなるような量で追加される。好ましくは、表面電気抵抗率は、１×１０8オーム／ｓｑ超、より好ましくは１×１０9オーム／ｓｑ超、最も好ましくは１×１０10オーム／ｓｑ超である。この抵抗率は、抵抗率が１×１０3オーム未満の外側金属被覆面を有する現行のバルーンとは対照的である。
【００２３】
本発明のエラストマーシーラント材料は、溶融加工可能になるように選択される。溶融加工は、典型的には、１２０℃から３３０℃の温度で行われるが、最適な動作温度は、選択したシーラント層の融点、溶融粘度、および耐熱性に応じて選択される。押し出し成形機など、異なるタイプの溶融加工装置を使用して、本発明の溶融加工可能な合成物を加工することができる。本発明で使用するのに適切な押し出し成形機は、例えば、Ｒａｕｗｅｎｄａａｌ、Ｃ．、「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ」、Ｈａｎｓｅｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、２３〜４８頁、１９８６年に記載されている。
【００２４】
金属被覆層をシーラント層でコーティングする際に、フィルム構造は、所望の形状およびサイズに熱型抜きおよび溶着をする前に位置合わせされる。型抜き加工および溶着加工のための温度および圧力を注意深く選択することは、頑丈な継ぎ目を有するバルーンを形成するのに常に重要である。機械式ヒートシールおよび型抜きは、加える圧力の調整が簡単なので、液圧式型抜き加工よりも加える圧力を正確に制御でき、機械式ヒートシール加工および型抜き加工は本発明のフィルムに好ましい。継ぎ目構造が厚い（１／３２インチから１／２インチ）ことにより、本発明の非ラテックスバルーンフィルム複合材に関する不具合に対してさらに強くなることも分かっている。液圧式型抜きを使用するか、機械式型抜きを使用するかに関わらず、適切なバルーン形状を用意するために複数層フィルムに型抜きを利用することがよく知られている。実際には、ポリマーフィルム構造が可撓性なので、バルーンの形状は、円形、正方形、三角形、湾曲形など、任意の所望の形状にすることができる。形状は、恐竜など、有名なノベルティキャラクタや、スポーツチームの記章などでよい。フィルム複合材の所望の形状を位置合わせした後で、それらは、その材料を後で膨張できるように開口部を残すように互いに接合または貼付される。切断した形状の粘着または接合は、当技術分野でよく知られた手段で実現することができる。必要であれば、開口部にバルブを挿入し、取り付けたバルブに層を当接して、完成した構造を形成することができる。バルブの使用は任意選択と考えられる。バルーンとして使用する場合は、空気より軽いガスを開口部に入れることによって、継ぎ目のあるフィルム複合材を膨張させ、材料が完全に膨張した後に、または存在する場合はバルブを通って膨張した後に、開口部をシールする。実際には、本発明の材料は、空気より軽いガス、好ましくはヘリウムを、少なくとも７日間、より好ましくは１４日超、最も好ましくは１か月超、可能なら１年間保持することができる。その結果、生じる材料は、高品質のバルーンの優れた候補であると考えられる。
【００２５】
試験方法
Ｓｅｎｔｉｎｅｌのヒートシール機で金属表面にＤｏｗ社のＰＲＩＭＡＣＯＲ３３００フィルムをヒートシールすることによって、ポリマーフィルム基体に対する金属被覆層の乾式接着強度を測定した。フィルムの裏面には、試験中にフィルムが損傷しないように粘着テープ（３Ｍ ６１０）を貼付する。ヒートシール条件は、温度２２０°Ｆ、ドウェル時間２０秒、ジョー圧力４０ｐｓｉ、片面加熱ジョーである。剥離前に、各ウェブを引っ張り試験機の別個のジョーで把持することができるようにシールした材料を切断し、シールした材料のうちの断面１平方インチを剥離することができる。剥離は手で開始し、次いで、２つのウェブを、ＰＲＩＭＡＣＯＲフィルムに向かって１８０度の構成でＩｎｓｔｒｏｎ引っ張り試験機で剥離させる。金属が基体から離れ、ＰＲＩＭＡＣＯＲフィルムに貼付されたままである場合は、平均の剥離力を金属の接着強度として申告する。
【００２６】
剥離させているときにシール領域の境界面に水を加えるために水に浸した綿棒を用いたことを除いて、金属被覆層の湿式接着強度を、乾式接着強度と同じ手順で測定した。
【００２７】
エラストマーコーティングのシール強度を以下に準拠して測定した。１５インチ×３／８インチのジョーを有するＰａｃｋ Ｒｉｔｅヒートシール機を用いて、シール層がそれ自体にシールされる。ヒートシール条件は、温度４０５°Ｆ、ドウェル時間２秒、ジョー圧力９０ｐｓｉ、片面加熱ジョーである。剥離する前に、各ウェブを引っ張り試験機の別個のジョーで把持することができるようにシールした材料を切断し、そのシールした材料を剥離することができる。２つのウェブを、Ｔピールとして知られている、支持していない９０度構成でＩｎｓｔｒｏｎ引っ張り試験機で剥離させる。破損を示す、負荷の２０％の低下まで、剥離速度６インチ／分、ジョーの分離４インチが使用される。破損前に記録された最大負荷をシール強度として申告する。
【００２８】
金属被覆面に対するエラストマーコーティングの接着強度の試験には、押し出しプロセス中に押し出す物を追加する前に、フィルムウェブ上に落とした別個のシートを使用する必要がある。続いて、そのシートは、押し出しコーティングによるシートをフィルムから遮蔽し、したがって、押し出した物を押し出しフィルムから分離する手段を提供する。押し出した物とフィルムとの間の層間の接着強度を、試験サンプルの支持していない９０度の剥離試験中に測定する。試験サンプルは、試験サンプルの支持されていない部分が押し出しフィルムであり、試験サンプルの剥離部分が未コーティングのフィルムおよび押し出しシートであるように構成される。剥離速度６インチ／分、ジョーの分離１と１／４インチを使用し、１／２インチの距離の中で記録された最大負荷を接着強度として申告する。
【００２９】
ＡＮＳＩ／ＥＳＤ ＳＴＭ１１．１１−２００６試験方法に従って、同心のリング電極を有するＡＣＬ Ｓｔａｔｉｃｉｄｅ Ｍｏｄｅｌ ８００ Ｍｅｇｏｈｍｍｅｔｅｒを使用してフィルムの表面抵抗率を測定した。
【００３０】
バルーンの浮遊時間は、バルーンをヘリウムガスで膨張させ、バルーンが完全に膨張したままである日数を測定することによって判定される。バルーンは、Ｃｏｎｗｉｎ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｌｕｓバルーン膨張調整機およびノズルなど、「フォイル」バルーン用に設計された圧力調整ノズルを用いてヘリウム源から充填される。圧力は、自動停止で水柱圧力１６インチに調整しなければならない。バルーンは、バルーンの内側の圧力が１６インチ水柱に達し、調整器が停止するまで、温度約７０°Ｆの周囲条件でヘリウムを充填しなければならない。バルーンは、バルブの変形または損傷を避けるためにバルーンのバルブアクセス孔の下につながなければならず、したがって、バルブを通してヘリウムガスがゆっくりと漏出する。試験中は、バルーンを、提示した周囲条件に近い安定した環境に維持しなければならない。変動が大きければ試験を無効にできるよう、温度および気圧の変化は、浮遊時間の結果を解釈するために記録しなければならない。バルーンは、充填の外観の試験期間中にわたって観察される。使用する判断基準のうちの１つは、ヒートシール継ぎ目領域を走るしわが深く長くなって、バルーンの表側に延び、完全に膨張したバルーンを特徴付ける円形とは対照的に継ぎ目の断面がＶ字形になるようにバルーンの外観が変化するときである。このとき、バルーンは、まだ物理的に浮遊しているが、もはや美的に満足な外観を有してない。最初の膨張から上記で説明した美的な外観の損失までの日数を、バルーンの浮遊時間として申告する。
【実施例】
【００３１】
いくつかの試験を行って、本発明の方法およびフィルムを用いて作製したバルーンを評価した。第１の試験は、対照標準バルーン製品を本発明のフィルムで作製したバルーン製品と比較する比較実験を含む。以下のバルーン構成を試験した。
１）対照標準−金属被覆層／ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／プライマ層／押し出しコーティングしたシーラント層を備えるフィルム。
２）Ｈｕｒｓｔの‘５８８号特許−非エラストマーシーラント層／金属被覆層／非エラストマーポリエステル層を備えるフィルム（第６欄、第３４〜４５行）。
３）本発明−ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／金属被覆層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
４）本発明−ＰＥＴ層／非結晶性ＰＥＴ層／金属被覆層／プライマ層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
５）本発明−非結晶性ＰＥＴ層／ＰＥＴ層／金属被覆層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
６）本発明−非結晶性ＰＥＴ層／ＰＥＴ層／金属被覆層／プライマ層／押し出しコーティングしたエラストマーシーラント層を備えるフィルム。
【００３２】
次いで、これらのフィルムを機械式に型抜きして、標準的なサイズおよび形状の複数のバルーン製品を形成した。各例の複数のバルーンを、同じ量のヘリウムで充填し、バルーンを固定支持体につなぐことによって同じ外気条件で浮力を比較試験した。表面導電率および体積導電率に関してバルーンをそれぞれ測定した。結果を以下の表に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
これは、本発明に従って作製したバルーンに関して導電率が８桁（１０8）下がったことを示している。
【００３５】
それらのバルーンを、ヘリウムの損失を直接示す充填の外観に関しても毎日モニタリングした。対照標準バルーンの浮遊期間は平均１２日であり、Ｈｕｒｓｔの‘５８８号特許に従って作製したバルーンは、大気圧を超えて膨張させることができなかったか、または２時間以内に落下した。本発明に従って作製したバルーンの浮遊期間は平均２４日であり、したがって、バルーン寿命は２倍長いことが示された。
【００３６】
本発明の概略的原理の上記の開示、および記載した様々な実施形態から、本発明が受ける様々な修正を、当業者なら簡単に理解するであろう。本発明の真の範囲および精神から逸脱することなく、このように本発明を変更および修正することができる。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．ポリマーフィルム層と、
ｂ．前記ポリマーフィルムの一方の面に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｃ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項２】
前記ポリマーフィルムがポリエステルを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項３】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項４】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項５】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項３に記載のバルーン製品。
【請求項６】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項３に記載のバルーン製品。
【請求項７】
前記エラストマーシーラント層が、前記金属被覆層の露出面に直接押し出しコーティングされる、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項８】
前記エラストマーシーラント層と前記金属被覆層の露出面との間にプライマ層がある、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項９】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされるシランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項８に記載のバルーン製品。
【請求項１０】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記コアポリエステル層の第２の面に貼付される、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項１１】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層フィルムと、
ｂ．前記コアポリエステル層フィルムの第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記コアポリエステル層フィルムの第２の面に貼付される、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面をコーティングするプライマ層と、
ｅ．前記プライマでコーティングした前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項１２】
前記コアポリエステル層がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含むことを特徴とする、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１３】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１４】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１５】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項１３に記載のバルーン製品。
【請求項１６】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項１３に記載のバルーン製品。
【請求項１７】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされる、シランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項１１に記載のバルーン製品。
【請求項１８】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記非結晶性ポリエステル層に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超えるバルーン製品。
【請求項１９】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記非結晶性ポリエステル層上に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面をコーティングするプライマ層と、
ｅ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項２０】
前記コアポリエステル層がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含むことを特徴とする、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２１】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２２】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２３】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項２１に記載のバルーン製品。
【請求項２４】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項２１に記載のバルーン製品。
【請求項２５】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされる、シランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項１９に記載のバルーン製品。
【請求項２６】
ａ．第１および第２の面を有するポリマーフィルムを用意するステップと、
ｂ．前記ポリマーフィルムの第２の面に重ねられる、露出面を有する金属被覆層を追加するステップと、
ｃ．前記金属被覆層の露出面上にエラストマーシーラント層を押し出しコーティングして、ラミネートを形成するステップと、
ｄ．機械駆動のプロセスを使用して前記ラミネートを熱型抜きおよび溶着して、バルーン製品を形成するステップと
を組み合わせて含むバルーン製品を製造する方法であって、
前記バルーン製品の表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、方法。
【請求項２７】
前記エラストマーシーラント層の押し出しコーティングの前に前記金属被覆層の露出面にプライマのコーティングを貼付する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記エラストマーシーラント層を押し出しコーティングする前にプライマを塗布した前記金属被覆層を乾燥させる、請求項２７に記載の方法。
【請求項１】
ａ．ポリマーフィルム層と、
ｂ．前記ポリマーフィルムの一方の面に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｃ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項２】
前記ポリマーフィルムがポリエステルを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項３】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項４】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項５】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項３に記載のバルーン製品。
【請求項６】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項３に記載のバルーン製品。
【請求項７】
前記エラストマーシーラント層が、前記金属被覆層の露出面に直接押し出しコーティングされる、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項８】
前記エラストマーシーラント層と前記金属被覆層の露出面との間にプライマ層がある、請求項１に記載のバルーン製品。
【請求項９】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされるシランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項８に記載のバルーン製品。
【請求項１０】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記コアポリエステル層の第２の面に貼付される、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項１１】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層フィルムと、
ｂ．前記コアポリエステル層フィルムの第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記コアポリエステル層フィルムの第２の面に貼付される、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面をコーティングするプライマ層と、
ｅ．前記プライマでコーティングした前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項１２】
前記コアポリエステル層がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含むことを特徴とする、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１３】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１４】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１０または１１に記載のバルーン製品。
【請求項１５】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項１３に記載のバルーン製品。
【請求項１６】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項１３に記載のバルーン製品。
【請求項１７】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされる、シランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項１１に記載のバルーン製品。
【請求項１８】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記非結晶性ポリエステル層に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超えるバルーン製品。
【請求項１９】
ａ．第１および第２の面を有するコアポリエステル層と、
ｂ．前記コアポリエステル層の第１の面に貼付される非結晶性ポリエステル層と、
ｃ．前記非結晶性ポリエステル層上に重ねられる、露出面を有する金属被覆層と、
ｄ．前記金属被覆層の露出面をコーティングするプライマ層と、
ｅ．前記金属被覆層の露出面に重ねられるエラストマーシーラント層と
を組み合わせて備える非ラテックスバルーン製品であって、
表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、バルーン製品。
【請求項２０】
前記コアポリエステル層がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含むことを特徴とする、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２１】
前記エラストマーシーラント層が溶融加工可能なポリオレフィンを含む、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２２】
前記ベースポリマーフィルムと前記金属被覆層との間の乾式接着強度が３００ｇ／ｉｎを超える、請求項１８または１９に記載のバルーン製品。
【請求項２３】
前記ポリオレフィンが、それ自体に対するシール強度が２０００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項２１に記載のバルーン製品。
【請求項２４】
前記ポリオレフィンが、前記金属被覆層に対する接着強度が２００ｇ／ｉｎを超える溶融加工可能なポリオレフィンである、請求項２１に記載のバルーン製品。
【請求項２５】
前記プライマ層が、前記エラストマーシーラント層を追加する前に前記金属被覆層の露出面に直接溶液コーティングされる、シランまたはポリエチレンイミンをベースとするプライマである、請求項１９に記載のバルーン製品。
【請求項２６】
ａ．第１および第２の面を有するポリマーフィルムを用意するステップと、
ｂ．前記ポリマーフィルムの第２の面に重ねられる、露出面を有する金属被覆層を追加するステップと、
ｃ．前記金属被覆層の露出面上にエラストマーシーラント層を押し出しコーティングして、ラミネートを形成するステップと、
ｄ．機械駆動のプロセスを使用して前記ラミネートを熱型抜きおよび溶着して、バルーン製品を形成するステップと
を組み合わせて含むバルーン製品を製造する方法であって、
前記バルーン製品の表面電気抵抗率が１．０8オーム／ｓｑを超える、方法。
【請求項２７】
前記エラストマーシーラント層の押し出しコーティングの前に前記金属被覆層の露出面にプライマのコーティングを貼付する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記エラストマーシーラント層を押し出しコーティングする前にプライマを塗布した前記金属被覆層を乾燥させる、請求項２７に記載の方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１２−５１３３１７（Ｐ２０１２−５１３３１７Ａ）
【公表日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４２３０８（Ｐ２０１１−５４２３０８）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６７８８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７５０３４
【国際公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５１１１５１３０７）アナグラム インターナショナル，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６７８８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７５０３４
【国際公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５１１１５１３０７）アナグラム インターナショナル，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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