CN109804014B - 聚烯烃系结构物 - Google Patents
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Abstract
一种聚烯烃系结构物,其包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和聚酰胺树脂(C)2~35质量%,在前述聚烯烃(A)中以层状分散有前述聚酰胺树脂(C),且该聚酰胺树脂(C)为聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)的熔融混炼物,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω‑直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃。
Description
技术领域
本发明涉及聚烯烃系结构物。
背景技术
作为用于保存烃类、各种药品、浴室用品、卫生用品、化妆品、饮料、膏状食物等的容器,例如可列举出:汽车、小型发动机的燃料箱、瓶、罐、管等。以往一直被用作其原材料的金属、玻璃中的大多数逐渐被塑料所代替。塑料与金属、玻璃相比具有轻量、不需要防锈处理、不易破裂、形状的自由度高等特点。
上述的用途中,用于各种药品、浴室用品、卫生用品、化妆品、饮料、膏状食物等的用途的容器大多数使用高密度聚乙烯(以下也称为“HDPE”)等聚烯烃类、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯类。其容器大多数机械强度、成型加工性、外观性和经济性优异。然而该容器具有如下缺点:在容器内物品包含挥发性成分时该成分通过容器壁并飞散至大气中而使该物品的功能受损,或氧气由容器壁外部进入使容器内物品氧化而使风味受损。特别是,近些年从环境污染的观点出发,针对汽油向树脂制汽油罐、其周边构件的透过量的限制正逐年严格,以往的塑料制的罐难以应对而强烈需要用于提高汽油阻隔性的技术。
作为阻隔性高的塑料容器,提出了通过对含有聚烯烃、改性聚烯烃和阻隔性树脂的树脂组合物进行吹塑成型等成型而得到的容器(例如参照专利文献1)。特别是,已知:使用含有间苯二甲基的聚酰胺作为阻隔性树脂,将其以层状分散在聚烯烃中而得到的容器对于汽油等燃料、有机溶剂和氧气等的阻隔性也优异。
然而,由于含有间苯二甲基的聚酰胺在结构上是非常硬的树脂,因此具有含有间苯二甲基的聚酰胺的聚烯烃系容器存在耐落下冲击性低这样的问题。另外,利用直接吹塑成型法制造的容器必然形成被称为夹断部的、通过模具断开型坯的部位。夹断部是型坯的内表面彼此粘接而形成的部位,根据成型条件、构成型坯的材料的种类,有时会出现夹断部的粘接性变得不充分、或结构物的强度不足这样的问题。另外还有出现阻隔性树脂未在夹断部以层状分散而使阻隔性降低这样的问题的担心。特别是对于如汽油罐那样要求高强度和阻隔性的容器,起因于夹断部的强度、阻隔性的降低成为问题。
作为解决这些问题的方法,例如专利文献2中公开了一种聚乙烯系结构物,其含有:聚乙烯60~90质量%、酸改性聚乙烯5~35质量%和含有间苯二甲基的聚酰胺5~35质量%,并且在聚乙烯中以层状分散有含有间苯二甲基的聚酰胺;在该聚乙烯系结构物中,各成分满足规定的条件时夹断部的拉伸强度得以提高,显示出优异的模拟汽油阻隔性、落下强度。
另外专利文献3中公开了一种直接吹塑容器,其含有:聚乙烯60~90质量%、酸改性聚乙烯5~35质量%和含有间苯二甲基的聚酰胺5~35质量%,并且在聚乙烯中以层状分散有含有间苯二甲基的聚酰胺;在该直接吹塑容器中,通过将夹断部的突起部的宽度设为规定的范围而使阻隔性和落下强度提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-177208号公报
专利文献2:国际公开第2012/121295号
专利文献3:日本特开2012-245742号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而即使利用上述方法,有时阻隔性、耐落下冲击性、特别是在0℃以下的低温下的耐落下冲击性也未必是充分的。尤其是在为了对容器赋予遮光性、隐蔽性而配混氧化钛等的情况下,存在容易使阻隔性、耐落下冲击性进一步降低这样的问题。另外,如专利文献3那样限定容器的夹断部的突起部的宽度的方法对容器形状产生制约。
本发明的课题在于提供对于汽油等燃料、有机溶剂和氧气等的阻隔性优异、且特别是在低温下的耐落下冲击性优异的聚烯烃系结构物。
用于解决问题的方案
本发明涉及以下的<1>~<13>。
<1>一种聚烯烃系结构物,其包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和聚酰胺树脂(C)2~35质量%,在前述聚烯烃(A)中以层状分散有前述聚酰胺树脂(C),且该聚酰胺树脂(C)为聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)的熔融混炼物,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃。
<2>根据上述<1>所述的聚烯烃系结构物,其还以超过0质量%且10质量%以下的范围含有遮光材料(D)。
<3>根据上述<1>或<2>所述的聚烯烃系结构物,其中,前述聚酰胺(X)中的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的碳数为4~20。
<4>根据上述<3>所述的聚烯烃系结构物,其中,前述聚酰胺(X)中的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元为己二酸单元。
<5>根据上述<1>~<4>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述聚酰胺(X)中的二羧酸单元总计包含70摩尔%以上的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元,α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元的摩尔比率为20:80~100:0。
<6>根据上述<1>~<5>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述脂肪族聚酰胺(Y)为选自由尼龙6、尼龙6,6和尼龙6,6/6组成的组中的1种以上。
<7>根据上述<1>~<6>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述酸改性聚烯烃(B)的熔体流动速率为0.1~10g/10分钟。
<8>根据上述<1>~<7>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述酸改性聚烯烃(B)的酸值为5~30mgKOH/g。
<9>根据上述<1>~<8>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述酸改性聚烯烃(B)的密度为0.910~0.970g/cm3。
<10>根据上述<2>~<9>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述遮光材料(D)为氧化钛。
<11>根据上述<1>~<10>中任一项所述的聚烯烃系结构物,其中,前述聚烯烃系结构物为容器。
<12>一种上述<1>~<11>中任一项所述的聚烯烃系结构物的制造方法,其具有下述工序(1)和工序(2),
工序(1):对聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)以聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度进行熔融混炼,得到聚酰胺树脂(C)的工序,其中,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,
工序(2):对包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和前述聚酰胺树脂(C)2~35质量%的树脂组合物进行成型,得到聚烯烃系结构物的工序。
<13>根据上述<12>所述的聚烯烃系结构物的制造方法,其中,前述工序(2)中的成型方法为直接吹塑成型法。
发明的效果
本发明的聚烯烃系结构物能够兼顾优异的阻隔性和在低温下的耐落下冲击性,例如,能有效地作为保存汽油、灯油、轻油等燃料、芳香族烃等有机溶剂、此外农药、清洗剂、食品、药品等物品的容器来使用。
具体实施方式
[聚烯烃系结构物]
本发明的聚烯烃系结构物的特征在于,其包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和聚酰胺树脂(C)2~35质量%,在聚烯烃(A)中以层状分散有聚酰胺树脂(C),且该聚酰胺树脂(C)为聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)的熔融混炼物,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃。为了赋予遮光性,本发明的聚烯烃系结构物还可以进一步含有遮光材料(D)。
以下对聚烯烃系结构物(以下也简称为“结构物”)中包含的各成分进行说明。
(聚烯烃(A))
聚烯烃(A)是成为构成聚烯烃系结构物的主要成分的材料。作为聚烯烃(A),可示例出以低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯等为代表的聚乙烯;以丙烯均聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯无规共聚物等为代表的聚丙烯;1-聚丁烯、1-聚甲基戊烯等碳数2以上的乙烯系烃的均聚物;碳数3~20的α-烯烃的均聚物;碳数3~20的α-烯烃的共聚物;碳数3~20的α-烯烃与环状烯烃的共聚物等。需要说明的是,聚烯烃(A)为未改性聚烯烃,即为未被酸改性的聚烯烃。
作为聚烯烃的熔融粘度和分子量的指标,代表性的是熔体流动速率(MFR)。本发明中使用的聚烯烃(A)例如熔体流动速率(MFR)为0.01~10(g/10分钟)。另外,聚烯烃(A)的MFR的最适宜的范围根据结构物的制造法而不同,例如,在结构物为利用直接吹塑法制造的中空容器的情况下,MFR优选为0.01~2.5(g/10分钟),更优选为0.02~1.5(g/10分钟),进一步优选为0.05~1(g/10分钟)。另外,在结构物为利用T模法制造的片成型体的情况下,MFR优选为0.01~10(g/10分钟),更优选为0.5~5(g/10分钟),进一步优选为1~3(g/10分钟)。结构物为利用直接吹塑成型法制造的中空容器时,通过将聚烯烃(A)的MFR设为2.5(g/10分钟)以下,从而能够抑制成型加工时的垂伸等的发生,使容器的厚度精度变得优异。另外,聚烯烃(A)的MFR为0.01(g/10分钟)以上时,熔融粘度为适于成型的粘度,而且使得到的容器内的聚酰胺树脂(C)的分散状态变得良好,其结果能制成阻隔性优异的容器。
需要说明的是,聚烯烃(A)和后述的酸改性聚烯烃(B)的MFR是依据JISK7210-1:2014测得的值,聚乙烯的情况是在190℃、2.16kgf的条件下测得的值,聚丙烯的情况是在230℃、2.16kgf的条件下测得的值。
聚烯烃(A)没有特别限定,例如其熔点(Am)为100~180℃,优选为125~170℃。需要说明的是,熔点可以使用示差扫描量热计来测定,具体而言可以利用实施例中记载的方法来测定。
聚烯烃(A)优选为上述的聚乙烯、聚丙烯,更优选使用高密度聚乙烯(HDPE)。
高密度聚乙烯(HDPE)是密度为0.930g/cm3以上的聚乙烯,优选其密度为0.970g/cm3以下、更优选为0.935~0.965g/cm3。聚乙烯通过提高密度而使结晶性变得充分,能够提高容器的强度、耐化学试剂性等。另外密度为0.970g/cm3以下时,聚烯烃(A)不会像玻璃那样脆,且作为HDPE的耐化学试剂性的指标的耐环境应力开裂性(ESCR)高,因此能够作为结构物发挥实用的强度。
上述的聚烯烃可以以构成聚烯烃系结构物的聚烯烃(A)的形式单独使用,还可以以2种以上的混合物的形式使用,但更优选为高密度聚乙烯单独。
(酸改性聚烯烃(B))
酸改性聚烯烃(B)是将聚烯烃用不饱和羧酸或其酸酐接枝改性而成的聚烯烃,通常被用作粘接性树脂。酸改性聚烯烃中的聚烯烃可以使用与上述聚烯烃(A)中例举的聚烯烃同样的,优选使用聚丙烯、聚乙烯,更优选使用聚乙烯。另外,酸改性聚烯烃(B)优选为将与所使用的聚烯烃(A)同种的聚烯烃改性而成的。即,聚烯烃(A)为聚乙烯时,酸改性聚烯烃(B)优选为将聚乙烯改性而成的;聚烯烃(A)为聚丙烯时,作为酸改性聚烯烃(B)可以使用将聚丙烯改性而成的。
作为不饱和羧酸或其酸酐的具体例子,可列举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、α-乙基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、四氢邻苯二甲酸、氯代马来酸、丁烯基琥珀酸、及它们的酸酐。其中,优选使用马来酸和马来酸酐。
作为使上述不饱和羧酸或其酸酐与聚烯烃接枝共聚来得到酸改性聚烯烃的方法,可以使用现有公知的各种方法。例如,可列举出:用挤出机等使聚烯烃熔融,添加接枝单体而使它们共聚的方法;或者将聚烯烃溶解于溶剂中,添加接枝单体而使它们共聚的方法;将聚烯烃制成水悬浮液之后,添加接枝单体而使它们共聚的方法等。
酸改性聚烯烃(B)通过使聚烯烃(A)与分散在该聚烯烃(A)中的聚酰胺树脂(C)粘接来保持作为聚烯烃系结构物的强度。此外,可认为:聚烯烃系结构物中,酸改性聚烯烃(B)的经酸改性的取代基与聚酰胺树脂(C)形成化学键合或发生静电相互作用。其结果,由于聚酰胺树脂(C)存在于酸改性聚烯烃(B)的附近,因而随着酸改性率的不同而使粘接力发生变化。
作为酸改性聚烯烃(B)的酸改性率的指标可列举出酸值,本发明中的酸值依据JISK0070-1992中记载的方法来测定。本发明中,酸改性聚烯烃(B)的酸值优选为5~30mgKOH/g。
酸改性聚烯烃(B)的酸值为5mgKOH/g以上时,结构物中的聚烯烃(A)与聚酰胺树脂(C)的粘接性变得良好,在两者的粘接界面不易出现空隙等。因此,聚烯烃系结构物的阻隔性、机械强度容易变得良好,在0℃以下的低温条件下也能够良好地保持耐落下冲击性。特别是,聚烯烃系结构物为容器且含有遮光材料(D)的情况,有容易使耐落下冲击性降低的倾向,但酸改性聚烯烃(B)的酸值为5mgKOH/g以上时不易发生落下时的容器破裂。
另外,通过使酸改性聚烯烃(B)的酸值为30mgKOH/g以下,而使酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺树脂(C)变得不易局部化。因此,例如本发明的聚烯烃系结构物为容器时,防止在容器的内表面产生凹凸或出现厚度不均,容易使阻隔性、机械强度变得良好。
从以上的观点出发,酸改性聚烯烃(B)的酸值更优选为8~28mgKOH/g、进一步优选为10~25mgKOH/g、更进一步优选为15~25mgKOH/g。
用于本发明的酸改性聚烯烃(B)的密度优选为0.910~0.970g/cm3,更优选为0.920~0.970g/cm3、进一步优选为0.935~0.970g/cm3、更进一步优选为0.950~0.970g/cm3。酸改性聚烯烃(B)的密度为0.910g/cm3以上时,使本发明的适合的聚烯烃(A)与酸改性聚烯烃(B)的相容性变得良好,使与聚酰胺树脂(C)的粘接性提高,且即使在结构物包含遮光材料(D)的情况下阻隔性、耐落下冲击性也优异。另外,酸改性聚烯烃(B)的密度为0.970g/cm3以下时,结构物不会变得过硬,能够抑制阻隔性、耐落下冲击性的降低。
另外,对于本发明中使用的酸改性聚烯烃(B)的熔体流动速率(MFR),从成型加工稳定性、结构物的强度保持的观点出发,优选使用熔融粘度高的物质,作为依据JIS K7210-1:2014中记载的方法测得的值,优选为0.1~10(g/10分钟)、更优选为0.1~8(g/10分钟)、进一步优选为0.2~3(g/10分钟)。
酸改性聚烯烃(B)的熔点(Bm)没有特别限定,例如为110~180℃,优选为115~170℃。
(聚酰胺树脂(C))
用于本发明的聚酰胺树脂(C)的特征在于,其为聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)的熔融混炼物,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃。
聚酰胺树脂(C)是按规定的比例将上述聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)混合并在加热条件下进行熔融共混(熔融混炼),使两者适度地相容而成的树脂。由于聚酰胺(X)包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元,为阻隔性优异且较硬的树脂,因此包含聚酰胺(X)的聚烯烃系结构物有尤其在低温下的耐落下冲击性降低的倾向。
另外聚烯烃系结构物含有遮光材料(D)的情况也容易使阻隔性、耐落下冲击性降低。其原因在于,本发明的聚烯烃系结构物含有遮光材料(D)时,由于遮光材料的颗粒进入酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺树脂(C)的界面而在该界面产生空隙,由此容易使阻隔性、耐落下强度降低。
然而将聚酰胺(X)与规定量的脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼并使其适度地相容而成的聚酰胺树脂(C)使聚酰胺(X)来源的优异的阻隔性得以维持或提高,进而,还具有脂肪族聚酰胺(Y)来源的柔软性。因此,包含聚酰胺树脂(C)的本发明的聚烯烃系结构物能够兼顾阻隔性和耐落下冲击性。特别是,即使在本发明的聚烯烃系结构物含有遮光材料(D)的情况下也发挥能够抑制阻隔性、耐落下强度的降低这样特别的效果。
“适度地相容”并不是指通过使聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼而达到完全相容的状态,而是指:作为其具体的指标,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃的范围。
即便将聚酰胺(X)与规定量的脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼并使其适度地相容,也不会降低聚酰胺(X)来源的优异的阻隔性,使阻隔性得以维持或提高。其理由尚不确定,但可考虑如下。
虽然聚酰胺(X)为阻隔性优异的树脂,但结晶性高、即使进行加热也不易熔融,而且若将加热温度过度升高则过度地熔融,在聚烯烃(A)中并非以层状而以微细的颗粒状分散。因此,为了使聚酰胺(X)以层状分散以显现出优异的阻隔性而需要严格地控制制造条件。然而,将聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼并使其适度地相容时,结晶性降低并成为在加热时也逐渐软化·熔融的树脂,因此可推测容易以良好的状态层状分散在聚烯烃(A)中。
将聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼时,两聚酰胺的末端基彼此反应或发生酰胺交换等而相容。此处,在通过使聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼而完全相容的聚酰胺树脂中,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺树脂的熔融峰仅为1个。
然而,两聚酰胺未完全相容的情况,对将两聚酰胺熔融混炼而得到的聚酰胺树脂进行示差扫描量热分析时,至少可观测到聚酰胺(X)来源的熔融峰和脂肪族聚酰胺(Y)来源的熔融峰。此处,将聚酰胺(X)来源的熔融峰的峰顶温度定义为“聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1”。另一方面,将通过示差扫描量热计观测到的、熔融混炼前的聚酰胺(X)单独的熔融峰的峰顶温度定义为“聚酰胺(X)的熔点Tm0”。
通过聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的熔融混炼及一部分相容化,而使聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1与熔融混炼前的熔点Tm0相比偏移至更接近脂肪族聚酰胺(Y)的熔点侧。该偏移量的绝对值为“通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差”。可认为:该差为0.1~2.5℃的范围时,使聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)适度地相容,因此使聚酰胺(X)来源的优异的阻隔性得以维持或提高,进而赋予脂肪族聚酰胺(Y)来源的柔软性,而使得到的结构物能够兼顾阻隔性和耐落下冲击性。
从得到上述效果的观点出发,熔点Tm0与熔点Tm1之差优选为0.2~2.2℃、更优选为0.4~2.0℃、进一步优选为0.6~1.8℃。各熔点利用示差扫描量热分析法来测定,具体而言可以利用实施例中记载的方法来测定。
然而,例如在未使聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼而仅进行干混的情况下,熔点Tm0与熔点Tm1之差为零,在此情况下无法得到本发明的效果。与单独使用聚酰胺(X)的情况相比,虽然可一定程度的赋予脂肪族聚酰胺(Y)来源的柔软性,但使阻隔性降低。
另外聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)相容化直至前述的熔点Tm0与熔点Tm1之差超过2.5℃的程度时,容易显现出聚酰胺(X)来源的优异的阻隔性。可认为其理由在于:聚酰胺(X)的自由体积小、且抑制了扩散系数而显现出阻隔性,但可认为使聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)过度地相容时,由于聚酰胺(X)来源的结构得以缓和而使自由体积增加。
以下对构成聚酰胺树脂(C)的各种聚酰胺进行说明。
<聚酰胺(X)>
聚酰胺(X)为含有包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元的聚酰胺。通过在聚酰胺树脂(C)中使用规定量的聚酰胺(X),从而使本发明的聚烯烃系结构物显现出优异的阻隔性。
从阻隔性的观点出发,构成聚酰胺(X)的二胺单元优选包含80摩尔%以上、更优选包含85摩尔%以上、进一步优选包含90摩尔%以上、更进一步优选包含100摩尔%的间苯二甲胺单元。
聚酰胺(X)中,作为除了间苯二甲胺单元以外的二胺单元,可示例出:对苯二甲胺单元等具有芳香环的二胺单元、1,3-双(氨基甲基)环己烷单元、1,4-双(氨基甲基)环己烷单元等具有脂环式结构的二胺单元、四亚甲基二胺单元、六亚甲基二胺单元、九亚甲基二胺单元、2-甲基-1,5-戊二胺单元、聚氧亚烷基胺单元、聚醚二胺单元等脂肪族二胺单元,但不限定于这些。上述二胺单元可以含有1种或2种以上。
从结晶性的观点出发,构成聚酰胺(X)的二羧酸单元优选包含50摩尔%以上、更优选包含60摩尔%以上、进一步优选包含70摩尔%以上、更进一步优选包含80摩尔%以上、更进一步优选包含85摩尔%以上、更进一步优选包含90摩尔%以上的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元。上限为100摩尔%。
从结晶性和阻隔性的观点出发,α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的碳数优选为4~20、更优选为5~16、进一步优选为5~12、更进一步优选为6~10。
作为碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元,可列举出:琥珀酸单元、戊二酸单元、己二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、壬二酸单元、1,8-辛烷二羧酸(sebacic acid)单元、癸二酸(decanedioic acid)单元、十一烷二酸单元、十二烷二酸单元等,从阻隔性和结晶性的观点出发,优选为选自由己二酸单元和1,8-辛烷二羧酸单元组成的组中的1种以上、更优选为己二酸单元。
作为除了α,ω-直链脂肪族二羧酸单元以外的二羧酸单元,可示例出:1,3-环己烷二羧酸单元、1,4-环己烷二羧酸单元等脂环式二羧酸单元、对苯二甲酸单元、间苯二甲酸单元、邻苯二甲酸单元、亚二甲苯基二羧酸单元、萘二羧酸单元等芳香族二羧酸单元等,但不限定于这些。
在可以构成这些二羧酸单元的化合物中,间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸在不抑制制造聚酰胺(X)时的缩聚反应的前提下能够容易地得到阻隔性优异的聚酰胺,故而优选。作为除了α,ω-直链脂肪族二羧酸单元以外的二羧酸单元,更优选为间苯二甲酸单元。
上述二羧酸单元可以含有1种或2种以上。
从聚烯烃系结构物中的聚酰胺树脂(C)的分散性和结构物的阻隔性的观点出发,聚酰胺(X)中的二羧酸单元总计包含70摩尔%以上的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元和间苯二甲酸单元,α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元的摩尔比率优选为20:80~100:0。二羧酸单元中的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元的总含量优选为80摩尔%以上、更优选为85摩尔%以上、进一步优选为90摩尔%以上、上限为100摩尔%。另外,α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元的摩尔比率更优选为30:70~100:0、进一步优选为50:50~100:0、更进一步优选为80:20~100:0、更进一步优选为90:10~100:0。
另外除了前述二胺单元和二羧酸单元以外,作为构成聚酰胺(X)的共聚物单元,在不损害本发明的效果的范围内可以使用ε-己内酰胺、十二内酰胺等内酰胺类、氨基己酸、氨基十一烷酸等脂肪族氨基羧酸类、对氨基甲基苯甲酸之类的芳香族氨基羧酸等化合物来源的单元。除了前述二胺单元和二羧酸单元以外的共聚物单元的比率优选为30摩尔%以下、更优选为20摩尔%以下、进一步优选为15摩尔%以下、更进一步优选为5摩尔%以下、更进一步优选为0摩尔%。
聚酰胺(X)可以利用熔融缩聚法(熔融聚合法)来制造。例如有如下方法:将包含二胺和二羧酸的尼龙盐在水的存在下、在加压下升温,一边去除所加入的水和缩合水一边在熔融状态下进行聚合。另外,也可以利用将二胺直接加入到熔融状态的二羧酸中进行缩聚的方法来制造。在此情况下,为了使反应体系保持为均匀的液态状态,可以将二胺连续地加入到二羧酸中,其间一边以反应温度不低于所生成的酰胺低聚物和聚酰胺的熔点的方式将反应体系升温一边进行缩聚。
为了在聚酰胺(X)的缩聚体系内获得促进酰胺化反应的效果、防止缩聚时的着色的效果,还可以添加含磷原子的化合物。
作为含磷原子的化合物,可列举出:二甲基次膦酸、苯基甲基次膦酸、次磷酸、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸锂、次磷酸钙、次磷酸乙酯、苯基亚膦酸、苯基亚膦酸钠、苯基亚膦酸钾、苯基亚膦酸锂、苯基亚膦酸乙酯、苯基膦酸、乙基膦酸、苯基膦酸钠、苯基膦酸钾、苯基膦酸锂、苯基膦酸二乙酯、乙基膦酸钠、乙基膦酸钾、亚磷酸、亚磷酸氢钠、亚磷酸钠、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、焦亚磷酸等。其中,尤其次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸锂、次磷酸钙等次磷酸金属盐促进酰胺化反应的效果高,并且防止着色效果也优异,故优选使用,尤其优选次磷酸钠,但本发明中可以使用的含磷原子的化合物不限于这些化合物。
含磷原子的化合物可以使用1种或2种以上。
从防止缩聚中的聚酰胺(X)的着色的观点出发,添加到聚酰胺(X)的缩聚体系内的含磷原子的化合物的添加量换算成聚酰胺(X)中的磷原子浓度,优选为1~500ppm、更优选为5~450ppm、进一步优选为10~400ppm。
优选在聚酰胺(X)的缩聚体系内,与含磷原子的化合物组合使用来添加碱金属化合物或碱土金属化合物。为了防止缩聚中的聚酰胺(X)的着色,需要具有足够量的含磷原子的化合物,而为了调节酰胺化反应速度,优选使碱金属化合物或碱土金属化合物共存。
例如,可列举出:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡等碱金属/碱土金属的氢氧化物;乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铷、乙酸铯、乙酸镁、乙酸钙、乙酸钡等碱金属/碱土金属的乙酸盐等,但可以不限于这些化合物来使用。上述化合物可以使用1种或2种以上。
在聚酰胺(X)的缩聚体系内添加碱金属化合物或碱土金属化合物的情况下,将该化合物的摩尔数除以含磷原子的化合物的摩尔数的值优选为0.5~2.0,更优选为0.6~1.8,进一步优选为0.7~1.5。通过使碱金属化合物或碱土金属化合物的添加量成为上述范围,能够得到含磷原子的化合物带来的酰胺化反应促进效果并且能够抑制凝胶的生成。
暂时取出熔融缩聚中得到的聚酰胺(X),使其粒料化。对得到的粒料可以进行干燥,或者为了进一步提高聚合度而进行固相聚合。作为干燥或固相聚合中使用的加热装置,可以适宜地使用连续式加热干燥装置、被称为转鼓式干燥机、锥形干燥机、旋转干燥机等的转鼓式加热装置以及被称为圆锥螺旋混合机的内部具备旋翼的圆锥型的加热装置,但不限于这些,可以使用公知的方法、装置。尤其,在进行聚酰胺的固相聚合的情况下,从能够使体系内密闭化并且在去除成为着色原因的氧气的状态下容易进行缩聚出发,上述装置中优选使用转鼓式的加热装置。
聚酰胺的聚合度的指标有若干个,但通常使用相对粘度。本发明中使用的聚酰胺(X)的相对粘度优选为1.5~4.5,更优选为2.0~4.2、进一步优选为2.3~4.0、更进一步优选为2.5~4.0。随着聚酰胺的相对粘度增高而变得不易微分散在聚烯烃(A)中,因此使用相对粘度高的聚酰胺(X)而得到的聚酰胺树脂(C)容易在聚烯烃(A)中形成层状分散状态。然而,若要提高聚酰胺(X)的相对粘度,则聚合时间变长,制造成本增加。通过将聚酰胺(X)的相对粘度设定为上述范围,从而能够使得到的聚酰胺树脂(C)层状分散,且使聚酰胺的制造成本抑制得较低。
需要说明的是,相对粘度是:将聚酰胺0.2g溶解于96质量%硫酸20mL中并且用坎农-芬斯克型粘度计在25℃下测定的落下时间(t)与同样地测定的96质量%硫酸其自身的落下时间(t0)之比,用下式表示。
相对粘度=t/t0
本发明中使用的聚酰胺(X)的熔点Tm0通常为165~250℃、优选为180~245℃、更优选为200~245℃、进一步优选为220~240℃。聚酰胺(X)通常其熔点Tm0高于聚烯烃(A)的熔点(Am)以及酸改性聚烯烃(B)的熔点(Bm)。
<脂肪族聚酰胺(Y)>
脂肪族聚酰胺(Y)只要是包含酰胺键且以在分子骨架中不包含芳香环的结构单元作为主要成分的聚酰胺就没有特别限制。此处“作为主要成分”是指:在脂肪族聚酰胺的结构单元中,不包含芳香环的结构单元占有超过50摩尔%、优选占有60~100摩尔%、更优选占有70~100摩尔%、进一步优选占有80~100摩尔%、更进一步优选占有100摩尔%。
通过在聚酰胺树脂(C)中使用规定量的脂肪族聚酰胺(Y),从而能对聚酰胺树脂(C)赋予柔软性,因此本发明的聚烯烃系结构物能够维持聚酰胺(X)来源的优异的阻隔性且能够在低温条件下也显现出优异的耐落下冲击性。
作为脂肪族聚酰胺(Y)的结构单元,可列举出:内酰胺单元、脂肪族二胺单元、脂肪族二羧酸单元和氨基羧酸单元等。
作为构成脂肪族聚酰胺(Y)的内酰胺单元,具体而言可列举出:ε-己内酰胺单元、庚内酰胺单元、ω-十二内酰胺单元等。
作为构成脂肪族聚酰胺(Y)的脂肪族二胺单元,可列举出:链状脂肪族二胺单元和脂环式二胺单元,其中可优选列举出:乙二胺单元、丙二胺单元、四亚甲基二胺单元、五亚甲基二胺单元、六亚甲基二胺单元、八亚甲基二胺单元、癸二胺单元、十一烷二胺单元、十二烷二胺单元、十三烷二胺单元、九亚甲基二胺单元、2-甲基-1,8-辛二胺单元、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺单元、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺单元、5-甲基九亚甲基二胺单元、1,3-双(氨基甲基)环己烷单元、1,4-双(氨基甲基)环己烷单元等。
作为构成脂肪族聚酰胺(Y)的脂肪族二羧酸单元,可列举出:链状脂肪族二羧酸单元和脂环式二羧酸单元,可优选列举出:琥珀酸单元、戊二酸单元、己二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、壬二酸单元、1,8-辛烷二羧酸单元、β-甲基己二酸单元、癸烷二酸单元、十一烷二酸单元、十二烷二酸单元、1,13-十三烷二酸单元、1,3-环己烷二羧酸单元和1,4-环己烷二羧酸单元等。
另外,作为氨基羧酸单元,具体而言可列举出:7-氨基庚酸单元、8-氨基辛酸单元、9-氨基壬酸单元、10-氨基十二烷酸单元、11-氨基十一烷酸单元、12-氨基十二烷酸单元和13-氨基十三烷酸单元等。
构成脂肪族聚酰胺(Y)的上述单元可以包含1种或2种以上。
具有上述结构单元的脂肪族聚酰胺(Y)例如可以通过内酰胺类的开环聚合、二胺与二羧酸的缩聚、氨基羧酸的缩聚等而得到。
作为脂肪族聚酰胺(Y)的具体例,可以示例出:作为聚(己内酰胺)已知的聚(6-氨基己酸)(尼龙6)、聚(十二内酰胺)(尼龙12)、聚(六亚甲基己二酰二胺)(尼龙6,6)、聚(7-氨基庚酸)(尼龙7)、聚(8-氨基辛酸)(尼龙8)、聚(9-氨基壬酸)(尼龙9)、聚(10-氨基癸酸)(尼龙10)、聚(11-氨基十一烷酸)(尼龙11)、聚(六亚甲基癸二酰胺)(尼龙6,10)、聚(十亚甲基癸二酰胺)(尼龙10,10)、聚(六亚甲基壬二酰胺)(尼龙6,9)、聚(四亚甲基己二酰二胺)(尼龙4,6)、聚(四亚甲基癸二酰胺)(尼龙4,10)、聚(五亚甲基己二酰二胺)(尼龙5,6)、聚(五亚甲基癸二酰胺)(尼龙5,10)、六亚甲基己二酰二胺-己内酰胺共聚物(尼龙6,6/6)、聚[亚甲基双(2-甲基环己基)十二酰胺](尼龙MACM12)、聚[4,4’-亚甲基双(环己基)十二酰胺](尼龙PACM12)等脂肪族聚酰胺。它们可以单独使用1种,或还可以使用2种以上。
其中,从柔软性、阻隔性和加工性优异、能够廉价地获得方面考虑,优选选自由尼龙6、尼龙6,6和尼龙6,6/6组成的组中的1种以上,从对聚酰胺树脂(C)赋予柔软性的观点出发,更优选选自由尼龙6和尼龙6,6/6组成的组中的1种以上、进一步优选尼龙6。
脂肪族聚酰胺(Y)的相对粘度没有特别限定,从将得到的聚酰胺树脂(C)以层状分散的观点和制造成本的观点出发,优选为1.5~5.5、更优选为2.0~5.0。
脂肪族聚酰胺(Y)的熔点(Ym)没有特别限定,通常为150~245℃、优选为170~235℃、更优选为180~230℃、进一步优选为190~230℃的范围。
从使聚酰胺树脂(C)层状分散在聚烯烃(A)中来提高阻隔性的观点出发,用于聚酰胺树脂(C)的脂肪族聚酰胺(Y)的熔点优选高于聚烯烃(A)的熔点(Am)。其中,从容易控制聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的熔融共混时的相容程度的观点出发,脂肪族聚酰胺(Y)的熔点优选低于前述聚酰胺(X)的熔点。
聚酰胺(X)的熔点Tm0与脂肪族聚酰胺(Y)的熔点(Ym)之差(Tm0-Ym)优选为5.0~50℃、更优选为5.0~40℃、进一步优选为5.0~30℃、更进一步优选为7.0~25℃、更进一步优选为8.0~20℃、更进一步优选为10~20℃。(Tm0-Ym)为5.0℃以上时,能够对作为聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的熔融混炼物的聚酰胺树脂(C)赋予脂肪族聚酰胺(Y)来源的适度的柔软性。另外,(Tm0-Ym)为50℃以下时,聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的相容性良好,容易使两聚酰胺通过熔融混炼而一部分相容。
用于本发明的聚酰胺树脂(C)是聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的总计为100质量%)的熔融混炼物。聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的总计100质量%中,聚酰胺(X)低于30质量%时阻隔性降低,超过70质量%时耐落下冲击性降低。从上述观点出发,聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的总计100质量%中,聚酰胺(X)优选为35~65质量%、更优选为40~65质量%、进一步优选为40~60质量%、更进一步优选为50~60质量%、聚酰胺(Y)优选为35~65质量%、更优选为35~60质量%、进一步优选为40~60质量%、更进一步优选为40~50质量%。
聚酰胺树脂(C)例如可以通过如下方式得到:首先将聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)干混,然后投入单螺杆或双螺杆的挤出机中,优选以聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度进行熔融混炼,从而得到。通过以上述规定的温度将聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)熔融混炼,而使两聚酰胺适度地相容,能够得到在本发明的结构物中兼顾阻隔性和耐落下冲击性的聚酰胺树脂(C)。聚酰胺树脂(C)的制造方法的详细内容后述。
聚酰胺树脂(C)如前所述可利用示差扫描量热计观测多个熔融峰(至少聚酰胺(X)来源的熔融峰与脂肪族聚酰胺(Y)来源的熔融峰)。其中将存在于最高温侧的熔融峰的峰顶温度作为Tmch。该Tmch与聚烯烃(A)的熔点(Am)的熔点差(Tmch-Am)优选为20~150℃、更优选为50~120℃、进一步优选为75~120℃。通过将熔点差(Tmch-Am)设为上述范围,从而容易在聚烯烃(A)中以层状分散聚酰胺树脂(C),使阻隔性提高。进而,可以利用后述的制造方法适宜地制造在聚烯烃(A)中层状分散了聚酰胺树脂(C)的本发明的聚烯烃系结构物。
同样地,聚酰胺树脂(C)中的熔点Tmch通常高于酸改性聚烯烃(B)的熔点(Bm),其熔点差(Tmch-Bm)优选为20~150℃、更优选为50~120℃、进一步优选为75~120℃。
在本发明的结构物中,聚酰胺树脂(C)在聚烯烃(A)中以层状分散。该分散的聚酰胺树脂(C)可以一部分连续而形成连续相。以层状分散的聚酰胺树脂(C)优选处于在结构物的厚度方向上与其它树脂成分交替存在那样的分散状态。
本发明中作为将聚酰胺树脂(C)以层状分散在聚烯烃(A)中的方法,例如可列举出:选择聚烯烃(A)的熔点(Am)与聚酰胺树脂(C)的前述熔点Tmch之差(Tmch-Am)为前述优选的范围那样的材料;将构成结构物的各成分在聚烯烃(A)完全熔融但聚酰胺树脂(C)不完全熔融和流动的温度下进行成型等。更优选为:通过使用后述的聚烯烃系结构物的制造方法,从而能够容易地得到将聚酰胺树脂(C)以层状分散在聚烯烃(A)中的结构物。
(遮光材料(D))
为了赋予遮光性、隐蔽性,本发明的聚烯烃系结构物还可以进一步含有遮光材料(D)。例如本发明的结构物为中空容器时,通过含有规定量的遮光材料来赋予遮光性而遮蔽可见光、紫外光,能够防止保存在容器内的物品的光劣化。另外在以层状分散了聚酰胺的结构物中,由于聚酰胺的层状分散而有色调变得不均匀而使外观性差的情况。特别是层状分散了作为聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的熔融混炼物的聚酰胺树脂(C)的本发明的结构物的情况,外观性的降低是显著的。因此,通过在本发明的结构物中含有遮光材料(D),从而还能够遮盖由聚酰胺的层状分散导致的色调的不均匀性,提高结构物的外观性。
遮光材料(D)只要是能够降低紫外光、可见光线的透过率的物质就没有特别限定,例如可以使用公知的颜料。颜料的颜色可以根据用途进行适宜选择,但从遮光性方面考虑优选黑色或白色。作为黑色颜料,例如可列举出:苯胺黑、苝黑等有机黑色颜料;炭黑、钛黑、以及含有铜、铁、铬、锰、钴等的无机黑色颜料等。作为白色颜料,可列举出:氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝粉末、氧化镁、硫化锌等。上述颜料中,优选选自由炭黑、钛黑和氧化钛组成的组中的1种以上、更优选作为白色颜料的氧化钛。含有氧化钛时本发明的结构物被着色为白色,因此遮盖由前述的聚酰胺树脂(C)的层状分散引起的色调的不均匀性、提高外观性的效果优异。
作为氧化钛,只要是能对本发明的结构物赋予遮光性的物质就没有特别限定,优选为白色的二氧化钛。氧化钛的晶体结构也没有特别限定,可以使用金红石型、锐钛矿型中的任意种,但优选为金红石型结构。
从提高与构成本发明的结构物的各成分的亲和性、进行均匀地分散的观点出发,作为氧化钛,还可以使用通过硅烷偶联剂等实施了表面处理的物质。
从赋予遮光性的观点出发,遮光材料优选为颗粒形状,其平均粒径优选为0.01~10μm、更优选为0.1~8μm、进一步优选为0.3~5μm。
从均匀地分散在本发明的结构物中的观点出发,遮光材料(D)优选在包含遮光材料和热塑性树脂的母料的状态下与前述(A)~(C)成分混合而含有在结构物中。作为该热塑性树脂,只要是能够均匀地分散(D)成分且能够与(A)~(C)成分混合的树脂就没有特别限定,从与其它成分的相容性的观点出发,优选为聚烯烃系树脂。例如可列举出:低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯等所代表的聚乙烯、丙烯均聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯无规共聚物等所代表的聚丙烯、1-聚丁烯、1-聚甲基戊烯等碳数2以上的乙烯系烃的均聚物、碳数3~20的α-烯烃的均聚物、碳数3~20的α-烯烃的共聚物、碳数3~20的α-烯烃与环状烯烃的共聚物等。
(各成分的含量)
本发明的结构物中的各成分的含量:聚烯烃(A)为60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)为1~35质量%、聚酰胺树脂(C)为2~35质量%。优选:聚烯烃(A)为65~90质量%、酸改性聚烯烃(B)为5~30质量%、聚酰胺树脂(C)为5~30质量%、更优选:聚烯烃(A)为70~90质量%、酸改性聚烯烃(B)为5~25质量%、聚酰胺树脂(C)为5~25质量%、进一步优选:聚烯烃(A)为75~85质量%、酸改性聚烯烃(B)为7.5~12.5质量%、聚酰胺树脂(C)为7.5~12.5质量%。其中,(A)~(C)成分的总计不会超过100质量%。各成分的含量为上述范围时,能够兼顾结构物的阻隔性和耐落下冲击性。
另外,从兼顾阻隔性和耐落下冲击性的观点出发,本发明的结构物中的(A)~(C)成分的总含量优选为85质量%以上、更优选为90质量%以上、进一步优选为95质量%以上,上限为100质量%。
本发明的结构物包含遮光材料(D)时,其含量在本发明的结构物中优选为超过0质量%且10质量%以下的范围、更优选为0.1~5质量%、进一步优选为0.3~3质量%、更进一步优选为0.3~2质量%、更进一步优选为0.3~1质量%。遮光材料(D)的含量为10质量%以下时,能够对本发明的结构物赋予遮光性,且维持阻隔性和耐落下冲击性。其中,(A)~(D)成分的总计不会超过100质量%。
(其它成分)
此外,在不损害本发明的效果的范围内,本发明的结构物中可以添加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)等各种共聚聚烯烃;离聚物;聚苯乙烯;聚对苯二甲酸乙二醇酯等各种聚酯;苯乙烯-丁二烯共聚物、其加氢产物;各种热塑性弹性体等。
另外,在不损害本发明的效果的范围内,本发明的结构物中还可以添加抗氧化剂、消光剂、耐热稳定剂、耐候稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、抗静电剂、着色防止剂、润滑剂等添加剂等。需要说明的是,在制造聚烯烃系结构物时,这些添加剂通常可以在预先混合在(A)~(D)成分中的1种以上中的状态下供于成型。
(聚烯烃系结构物的形状)
本发明的聚烯烃系结构物通常是由包含上述(A)~(C)成分(优选为(A)~(D)成分)的树脂组合物构成的单层的结构物,是对该树脂组合物进行成型而成的物质。
本发明的聚烯烃系结构物的形状没有特别限定,优选为中空成型体、片成型体或者将片成型体利用热成型进行二次加工而成的热成型体。对聚烯烃系结构物的厚度没有特别限定,其厚度为0.5~5mm左右,优选为0.8~3mm。通过使结构物的厚度成为0.5mm以上,能够提高结构物的阻隔性、强度。另外,通过成为5mm以下,不仅可以谋求结构物的轻量化、低成本化,而且在本发明中容易发挥阻隔性提高效果。
本发明的聚烯烃系结构物更具体而言为瓶形、槽形、滚筒状、杯形、盘形、管形、片形等成型体,优选利用后述的制造方法来制造。其中,从兼顾阻隔性和耐落下冲击性这样的效果的观点出发,聚烯烃系结构物优选为容器,从利用直接吹塑成型法进行成型的观点出发,更优选为瓶形、槽形、滚筒形状等的容器。
聚烯烃系结构物为容器时,容器主体部分的厚度为0.5~5mm左右、优选为0.8~3mm。
[聚烯烃系结构物的制造方法]
本发明的聚烯烃系结构物的制造方法优选具有下述工序(1)和工序(2)。由此,能够容易地得到在聚烯烃(A)中以层状分散聚酰胺树脂(C)且兼顾了阻隔性和耐落下冲击性的聚烯烃系结构物。
工序(1):对聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%)以聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度进行熔融混炼,得到聚酰胺树脂(C)的工序,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元。
工序(2):对包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和前述聚酰胺树脂(C)2~35质量%的树脂组合物进行成型,得到聚烯烃系结构物的工序。
(工序(1))
工序(1)中,对聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%(其中,聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的总计为100质量%)以聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度进行熔融混炼,得到聚酰胺树脂(C),所述所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元。
工序(1)中使用的聚酰胺(X)、脂肪族聚酰胺(Y)、其配混比率、以及它们的优选方式如前所述。另外聚酰胺树脂(C)是上述规定量的聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的熔融混炼物,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差为0.1~2.5℃的范围。即工序(1)中,通过以上述规定范围的温度对聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)进行熔融混炼,从而能够容易地得到熔点Tm0与熔点Tm1之差为0.1~2.5℃的范围的聚酰胺树脂(C)。
工序(1)中例如,在室温下对聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)进行干混,然后投入挤出机中并以规定范围的温度进行熔融混炼。接着,将熔融混炼的聚酰胺挤出成线料状,冷却后通过造粒机进行粒料化,由此能够得到聚酰胺树脂(C)。挤出机可以是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机,但从挤出稳定性方面考虑优选双螺杆挤出机。在使用双螺杆挤出机的情况下,从相容化控制的观点出发,例如还可以通过以顶部进料供给脂肪族聚酰胺(Y),以侧向进料供给聚酰胺(X)而能够控制相容的同时提高挤出排出量。使用双螺杆挤出机的情况,想要提高挤出排出量时,有时会由于剪切放热而使树脂温度增高,使相容化过度地进行。采用以侧向进料供给聚酰胺(X)的方法时,容易控制聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的相容程度。
工序(1)中的熔融混炼温度优选为聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度。该熔融混炼温度为聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上时,容易进行聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)的相容,为Tm0+60℃以下时,能够避免聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)过度地相容而使阻隔性降低。
从上述观点出发,工序(1)中的熔融混炼温度更优选为聚酰胺(X)的熔点Tm0+15℃以上、进一步优选为Tm0+20℃以上、更进一步优选为Tm0+30℃以上、更进一步优选为Tm0+35℃以上。另外该熔融混炼温度更优选为Tm0+55℃以下、进一步优选为Tm0+50℃以下、更进一步优选为Tm0+47℃以下。
工序(1)中的熔融混炼温度是指在挤出机内对各聚酰胺进行熔融混炼时的温度(树脂温度),为了使该温度在上述范围内而优选对挤出机的温度进行调节。树脂温度优选采用测定从挤出机排出口排出的树脂的实际温度的值,在某种程度上判断出通过设置在挤出机排出口的红外辐射温度计、热电偶测量出的数字与树脂的实际温度之间的差异的情况下,还可以参考该数值来进行调整。
挤出机的温度只要设定为树脂温度在上述范围的温度即可,根据挤出机的种类、大小而异,但挤出机的设定温度优选为聚酰胺(X)的熔点Tm0以上、更优选为Tm0-10℃以上、进一步优选为Tm0-5℃以上、优选为Tm0+60℃以下、更优选为Tm0+40℃以下、进一步优选为Tm0+30℃以下的温度。
另外,工序(1)中的熔融混炼时间没有特别限制,从使聚酰胺(X)与脂肪族聚酰胺(Y)适度地相容化的观点出发,优选为5秒~1000秒、更优选为10秒~600秒的范围。
(工序(2))
工序(2)中,对包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和工序(1)中得到的聚酰胺树脂(C)2~35质量%的树脂组合物进行成型,从而得到聚烯烃系结构物。
上述树脂组合物还可以根据需要包含前述遮光材料(D)、以及其它成分。另外,工序(2)中使用的聚烯烃(A)、酸改性聚烯烃(B)、其它成分、各成分的配混比率、以及它们的优选方式如前所述。需要说明的是,各成分只要是粉体、粒料等固体就可以是任意的形状,但优选为粒料。
工序(2)中,对包含构成聚烯烃系结构物的各成分的树脂组合物进行成型,得到在聚烯烃(A)中以层状分散有聚酰胺树脂(C)的、阻隔性和耐落下冲击性优异的结构物。
工序(2)例如使用具备:具有螺杆和加热器的挤出机、模具、及从该挤出机将树脂组合物输送至模具的转接器的成型机来进行。首先,将上述各成分干混,投入挤出机内并进行熔融混合。接着,将得到的树脂组合物从挤出机排出口借助转接器输送至模具侧,从模具排出口挤出并成型,在以上一系列的工序中,在聚烯烃(A)中以层状分散了聚酰胺树脂(C)。本发明中,为了得到阻隔性优异的结构物,以层状分散聚酰胺树脂(C)是重要的。
在利用挤出机制备包含聚烯烃(A)、酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺树脂(C)的树脂组合物时,聚酰胺树脂(C)通过由挤出机的加热器赋予的热而软化,通过受到由螺杆旋转引起的剪切应力而拉伸成薄片状,接着将该薄片进一步剪切而切成小的薄片。进而将成为薄片状的聚酰胺树脂(C)通过利用螺杆旋转进行的混合而均匀地分散在整个树脂组合物中。由此,通过使聚酰胺树脂(C)以层状均匀地分散在树脂组合物中,而使对该树脂组合物进行成型而得到的结构物发挥优异的阻隔性。
然而,聚酰胺树脂(C)受到例如过度的剪切应力时,其分散不限定于薄片状,而是被切成微小的颗粒,其结果使阻隔性降低。因此,需要想办法使聚酰胺树脂(C)不过度地分散在树脂组合物中。
为了防止聚酰胺树脂(C)过度地分散在树脂组合物中,可列举出:在聚酰胺树脂(C)软化但不完全熔融和流动的温度下进行分散、或者降低螺杆转速的方法。然而,通常降低螺杆转速时聚烯烃系结构物的生产率也降低,因此,优选采用前者的方法。
关于前者的方法,分散聚酰胺树脂时的温度过高时,聚酰胺树脂(C)完全熔融并由于螺杆旋转所引起的剪切应力而过度地分散,不以层状分散而以微细的颗粒状分散致使阻隔性降低。然而,只要在使聚酰胺树脂(C)软化但不完全熔融和流动的温度下,就能够避免这样的不良情况,且以层状分散聚酰胺树脂(C)。
另一方面,分散聚酰胺树脂时的温度过低时,则有可能出现如下不良情况:以聚酰胺树脂(C)为代表的各成分未充分软化而使未熔融的粒料混入成型品中;或对挤出机的马达施加过度的负荷等。另外,从将聚酰胺树脂(C)分散在聚烯烃(A)中的观点出发,工序(2)中,优选在前述的聚烯烃(A)完全熔融的温度下混合各成分。
作为对聚酰胺树脂(C)的分散状态产生影响的其它因素,有设置于挤出机内的螺杆的结构。为了使直接吹塑成型用的挤出机能应对较大的树脂压力,通常使用单螺杆挤出机。用于单螺杆挤出机的螺杆通常从向挤出机中投入各成分的料斗侧起、朝向挤出机的排出部依次由用于将各成分输送至挤出机排出口的供给部、用于吸收热并使软化的树脂组合物完全熔融的压缩部、用于控制排出量的测量部这3个部位构成。
本发明中只要是通常的螺杆就可以没有限制地使用,但为了防止聚酰胺树脂(C)的过度分散,通常优选使用被称为Dulmage、Murdoch的不具有混合部位的所谓全螺纹型的螺杆。另外为了即使使用全螺纹螺杆也尽可能地抑制分散·分配效果,更优选使用压缩部相对较短的快速压缩类型的螺杆。作为快速压缩类型的全螺纹螺杆,将整个螺杆的间距数(螺纹旋转1次量为1间距)设为100时,优选选择供给部为40~60、压缩部为5~20、测量部为30~50,更优选供给部为45~55、压缩部为10~15、供给部为35~45。需要说明的是,间距间距离可以是任意的。另外,可以使用压缩部的螺纹数为2条的双螺纹式螺杆,还可以使用混炼度小于Dulmage的带有销的螺杆。
工序(2)中的成型方法没有特别限定,可采用直接吹塑成型法、T模法等公知的方法。
制造的聚烯烃系结构物为容器时,该容器优选利用直接吹塑成型法被成型。即,在此情况下,上述工序(2)中的成型为直接吹塑成型。
模头也可以由T型模、平模、直角模头中的任意者构成,优选直接吹塑成型法中的模头由直角模头构成。
直接吹塑成型法可以使用现有公知的方法。例如可列举出如下方法:使用由挤出机、适配器、具备圆筒模的直角模头、模具、冷却装置、合模机等构成的成型机,将包含聚烯烃(A)、酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺树脂(C)的树脂组合物从挤出机排出口经由转接器供给至圆筒模,从圆筒模排出口挤出中空的型坯,挤出一定量后通过合模机夹持型坯,然后边吹入空气边进行冷却来对容器进行成型。成型机可以使用蓄电池,还可以通过使用型坯控制器来挤出控制了壁厚的型坯来制造壁厚分布均匀性优异的结构物。
作为圆筒模,可列举出如下者,其具备在内部具有中空部的圆筒状的模体、及在该中空部以与该模体之间形成圆筒状的间隙的方式设置的芯棒。作为芯棒,没有特别限制,例如可以使用在其上侧的侧面形成了螺旋槽的芯棒。螺旋槽可以是单螺旋或双螺旋。从挤出机排出口供给至圆筒模的上侧的树脂组合物依次通过该螺旋槽和间隙而被成型为筒状,从圆筒模排出口排出。另外,还可以使用心型、蜘蛛型的芯棒。
通过使前述树脂组合物在通过宽度较窄的间隙时受到剪切应力,也使该树脂组合物中的聚酰胺树脂(C)被薄层化,能够以层状分散在聚烯烃(A)中。因此,从显现出更优异的阻隔性的观点出发,直接吹塑成型法为优选的成型方法。
需要说明的是,使用本发明中的聚酰胺树脂(C)时,与使用了聚酰胺(X)与(Y)的干混物等的情况相比,即使不严格地控制工序(2)中的成型条件也容易得到具有优异的阻隔性的结构物。因此,包含聚酰胺树脂(C)的本发明的结构物还具有制造余地大这样的优点。
此处,工序(2)中使用单螺杆挤出机来进行直接吹塑成型时,更详细而言,优选通过在满足以下的式(I)~(IV)的条件下挤出树脂组合物而得到聚烯烃系结构物。
Am+10℃≤T1 (I)
Tmch-30℃≤T2≤Tmch+30℃ (II)
Tmch-10℃≤T3≤Tmch+50℃ (III)
Tmch-30℃≤T4≤Tmch+40℃ (IV)
上述式(I)~(IV)中,T1是对应于单螺杆挤出机的前述供给部和压缩部的部分的料筒温度(℃)。另外,T2是单螺杆挤出机中对应于前述测量部的部分的料筒温度(℃)。另外,T3是连通挤出机和模具的转接器的温度(℃),T4是模具的温度(℃)。
另外,Am是聚烯烃(A)的熔点,Tmch是通过示差扫描量热计观测到的存在于聚酰胺树脂(C)的最高温侧的熔融峰的峰顶温度。
<T1>
关于式(I),首先,将温度T1控制在(Am+10℃)以上时,从挤出机的料斗投入的原料中,聚烯烃(A)在对应于料筒内部的前述供给部和压缩部的区域成为熔融的状态。为了使聚烯烃(A)在对应于供给部和压缩部的区域充分地熔融,更优选为Am+20℃≤T1。
另一方面,温度T1的上限只要是聚酰胺树脂(C)不完全熔融、流动的温度就没有特别限制。其原因在于:在制造包含聚酰胺树脂(C)的聚烯烃系结构物时,只要为在对应于供给部、压缩部的区域聚酰胺树脂(C)不完全熔融和流动、且满足前述式(II)~(IV)的条件,就能使聚酰胺树脂(C)良好地分散在树脂组合物中而得到具有优异的阻隔性的结构物。从在前述供给部和压缩部不使聚酰胺树脂(C)完全熔融、流动这样的的观点出发,优选为T1≤Tmch+20℃、更优选为T1≤Tmch+15℃、进一步优选为T1≤Tmch。
另外,为了使酸改性聚烯烃(B)也与聚烯烃(A)一起熔融,温度T1优选高于酸改性聚烯烃(B)的熔点Bm,更优选为(Bm+5℃)以上,进一步优选为(Bm+10℃)以上。
需要说明的是,对应于供给部和压缩部的部分的料筒温度还可以是彼此相同的温度,或者为不同的温度。需要说明的是,在互不相同的情况下,优选对应于压缩部的部分的料筒温度高于对应于供给部的部分的料筒温度。
<T2>
接着,如上述那样控制料筒温度T2时,聚酰胺树脂(C)在对应于料筒内部的测量部的区域使软化状态进行。然而,聚酰胺树脂(C)在对应于测量部的区域不会被软化至必要以上的程度,与供给部和压缩部同样地优选为未被充分地微分散的状态。因此,从单螺杆挤出机挤出的树脂组合物成为在熔融的聚烯烃(A)与酸改性聚烯烃(B)的混合物中散布有未被充分地微分散的固态的聚烯烃树脂(C)的状态。其中,由于料筒温度T2为(Tmch-30℃)以上,聚酰胺树脂(C)被充分加热,因此聚酰胺树脂(C)如后所述能在转接器部分充分地软化。
需要说明的是,料筒温度T2通常高于料筒温度T1。另外,料筒温度T2优选与Tmch为相同程度或低于Tmch,更优选为Tmch-20℃≤T2≤Tmch+10℃、进一步优选为Tmch-20℃≤T2<Tmch。由此,通过将料筒温度T2控制在上述温度范围,从而能够防止聚酰胺树脂(C)在对应于测量部的区域熔融、微分散,使其适度地软化。
<T3>
转接器的温度T3优选设定为Tmch-10℃以上的温度。因此,聚酰胺树脂(C)在转接器内部成为充分软化的状态。此处,优选聚酰胺树脂(C)在未充分地微分散在熔融的成分(A)和(B)中的状态下从单螺杆挤出机被供给。因此,聚酰胺树脂(C)在转接器内部以未充分微分散的状态直接被软化,并在该状态下输送至模具。
为了不对各原料施加多余的热历程,另外为了使成分(C)不会分散至必要以上的程度,更优选为(Tmch-10℃)≤T3≤(Tmch+40℃)。需要说明的是,温度T3优选为(温度T2)-5℃以上、更优选高于温度T2。
<T4>
接着,在转接器内部中在未被充分地微分散的状态下经软化的聚酰胺树脂(C)通过宽度比导入转接器内部和连接部还窄的模具,由此被施加剪切而薄层化,以层状分散在聚烯烃(A)中。
模具的温度T4为(Tmch-30℃)以上时,聚酰胺树脂(C)不会在模具内部固化等,因此不会发生挤出不良等。另外,模具温度T4为(Tmch+40℃)以下时,不会对各原料施加必要以上的热历程,还可防止得到的结构物的品质恶化、或防止各原料的熔融粘度降低而发生垂伸。
从不对混合原料施加多余的热历程,而且使挤出适应性、成型加工性更良好的观点出发,模具的温度T4更优选为Tmch-20℃≤T4≤Tmch+40℃、进一步优选为Tmch≤T4≤Tmch+40℃。
工序(2)中使用单螺杆挤出机来进行直接吹塑成型时,工序(2)的成型条件优选进一步满足以下的条件(P)或条件(Q)。
条件(P):Tmch-30℃≤T4且Tmch-10℃≤T1、T2、T3
条件(Q):T1<Tmch-20℃≤T2<Tmch≤T4≤T3
条件(P)中,将从挤出机的料筒至转接器的温度(T1~T3)均设为Tmch-10℃以上,这些区域中使聚酰胺树脂(C)充分地软化并层状分散。并且,在聚酰胺树脂(C)不发生固化的范围内将模具温度T4设定为与T1~T3同等或者同等以下的温度来抑制垂伸。
另一方面,条件(Q)中,将挤出机的料筒温度(T1、T2)设为低于Tmch的温度,这些区域中不使聚酰胺树脂(C)充分地软化和微分散。此外,设为T1<T2而在挤出机的螺杆测量部提高温度,将转接器温度T3和模具温度T4设为Tmch以上的温度,利用树脂组合物在模具内部流动时的剪切而使聚酰胺树脂(C)以层状分散在树脂组合物中。
由于包含聚酰胺树脂(C)的本发明的结构物的制造余地大,因此在条件(P)和条件(Q)的任意成型条件下均能够得到阻隔性优异的结构物,从得到更优异的阻隔性的观点出发,工序(2)的成型条件更优选满足条件(Q)。
另外,从模具的排出口挤出的树脂温度T5(出口树脂温度T5)优选满足以下的式(5)。
Tmch-30℃≤T5≤Tmch+30℃ (5)
出口树脂温度为以上的温度范围时,聚酰胺树脂(C)容易以层状分散,另外,容易在非熔融的软化状态下拉伸成层状,因此容易提高得到的结构物的阻隔性。从该观点出发,更优选为T5≤Tmch。
利用直接吹塑成型法将容器成型时,可以使用相对于1台挤出机具有2个以上的模具的所谓多头式的成型机。由于能够在具有2个以上的模具的成型机中一次性制造多个容器,因此能够提供生产率。
需要说明的是,以上的说明是使用直角模头并利用直接吹塑成型法将容器成型的例子,但本发明的聚烯烃系结构物的制造方法不限定于该方法,还可以利用T模具等其它模具、成型方法。例如,使用T模具时,由转接器输送至T模具的树脂组合物通过由模唇间隙构成的间隙从排出口被挤出,成型为片状。片状的成型体之后还可以通过真空成型、压空成型等热成型而二次成型为容器。
本发明的聚烯烃系结构物除了瓶形、槽形、滚筒状等的容器之外可以采用管等各种各样的形状。
作为能收纳于容器中的物品,可列举出:汽油、灯油、轻油等燃料;发动机润滑油、刹车油等润滑油;漂白剂、洗涤剂、洗发剂等各种卫生用品;乙醇、双氧水、芳香族烃等有机溶剂;农药;清洗剂;蔬菜汁、乳饮料等各种饮料;调味料等各种各样的物品。本发明的聚烯烃系结构物能够有效地作为提高所收纳袋物品的保存性的容器来使用。
实施例
以下利用实施例对本发明进行进一步详细地说明。本实施例中,%没有特别声明时是指“质量%”。实施例中的各种分析和评价利用下述的方法进行。
(1)聚烯烃(A)与酸改性聚烯烃(B)的MFR(g/10分钟)
使用东洋精机制作所株式会社制熔体指数仪,依据JIS K7210-1:2014,在190℃、2.16kgf的条件下进行测定。
(2)聚烯烃(A)与酸改性聚烯烃(B)的密度(g/cm3)
使用包括挤出机、T型模、冷却辊、牵引机等的片材成型装置,成型为厚度约1mm的单层片材。接着,从片材切削出长度50mm×宽度50mm的试验片并利用真比重计(ALFAMIRAGE制“ED-120T”)求出真比重。
(3)酸改性聚烯烃(B)的酸值(mgKOH/g)
根据JIS K0070-1992,通过中和滴定进行测定。精确称量酸改性聚烯烃1g,在约120℃下搅拌溶解于二甲苯100mL中。完全溶解之后,加入酚酞溶液,使用预先求出准确浓度的0.1mol/L氢氧化钾乙醇溶液进行中和滴定。根据下式,由滴加量(T)(单位:mL)、0.1mol/L氢氧化钾乙醇溶液的因数(f)、氢氧化钾的式量56.11的1/10(5.611)、酸改性聚烯烃的质量(S)(单位:g)算出酸值。
酸值=T×f×5.611/S
(4)聚酰胺的相对粘度
精确称量聚酰胺0.2g,在20~30℃下搅拌溶解于96质量%硫酸20mL。完全溶解之后,迅速地取溶液5ml于坎农-芬斯克型粘度计中,在25℃的恒温槽中放置10分钟后,测定落下时间(t)。另外,在同样的条件下测定96质量%硫酸其自身的落下时间(t0)。根据下式由t和t0算出相对粘度。
相对粘度=t/t0
(5)聚烯烃(A)、酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺的熔点
使用示差扫描量热计(岛津制作所株式会社制,“DSC-60”),在氮气气流下,从室温以10℃/分钟的速度升温至280℃来进行测定。接着,从得到的图读取熔融峰顶的温度。
(6)甲苯透过率
在各例中制作的瓶中填充了甲苯200ml之后,用铝蒸镀薄膜将口栓开口部热封,再安上盖子,测定总质量。接着,将装入有甲苯的瓶保管于40℃的恒温槽中,每24小时测定总质量,持续测定直至质量减少量稳定。将此时的每1天的质量减少量作为甲苯透过率(g/瓶·天)。
(7)模拟汽油(CE10)透过率
在各例中制作的瓶中填充由异辛烷/甲苯/乙醇=45/45/10vol%构成的模拟汽油(CE10)200mL之后,用铝蒸镀薄膜将口栓开口部热封,再安上盖子,测定总质量。接着,将封入了CE10的瓶保管于40℃的恒温槽中,每24小时测定总质量,持续测定直至质量减少量变得稳定。将此时的每1天的质量减少量作为CE10透过率(g/瓶·天)。
(8)透氧率
对于各例中制作的瓶的透氧率(mL/0.21atm·瓶·天),使用透氧率测定装置(MOCON公司制、型号:OX-TRAN2/61),依据ASTM D3985,在23℃、外部的相对湿度50%、内部的相对湿度100%的气氛下进行测定。
(9)落下试验(-25℃)
在各例中制作的瓶中填充乙二醇200mL,关上盖子,在-25℃的恒温室中调节温度4小时。接着,在-25℃的恒温室中,使瓶的底面朝下,从1.2m的高度连续3次落下到混凝土上,计数5个或10个瓶中的在试验中破裂的瓶个数。
(10)分散状态
沿横向(Transverse Direction)将瓶切断,用刀片使截面平滑之后,将稀碘酊(月岛药品株式会社制)涂布于截面而将聚酰胺部分染色之后,在10倍的倍率下利用显微镜观察聚酰胺树脂的分散状态。对于实施例1~7和比较例1~7和9中得到的瓶,聚酰胺树脂均以层状分散。
制造例1(间苯二甲胺与己二酸和间苯二甲酸的共聚聚酰胺(N-MXD6I)的制造)
在具备搅拌机、分凝器、全凝器、压力调节器、温度计、滴加槽、泵、吸液器、氮气导入管、底排阀和线料模具的内容积50L的耐压熔融聚合釜中加入精称的己二酸(AA)12120g(82.94mol)、间苯二甲酸(IPA)880g(5.29mol)、次磷酸钠10.96g(0.10mol)和乙酸钠5.68g(0.07mol),进行充分地氮气置换后,将熔融聚合釜内密闭,边将熔融聚合釜内保持在0.4MPaG边在搅拌下升温至170℃。
达到170℃后,对熔融聚合釜内的熔融的原料开始滴加存储于滴加槽中的间苯二甲胺(MXDA)11962g(87.83mol)(二胺成分/二羧酸成分的投入摩尔(MXDA/(AA+IPA))=0.9955),将熔融聚合釜内的压力保持在0.4MPaG,边向体系外去除生成的缩合水,边将熔融聚合釜内连续升温至260℃。
间苯二甲胺的滴加结束后,将熔融聚合釜内缓慢恢复至常压,接着使用吸液器将熔融聚合釜内减压至80kPaG并去除缩合水。在减压过程中观察搅拌机的搅拌转矩,在达到规定的转矩时间点停止搅拌,用氮气将熔融聚合釜内加压,打开底排阀,进行粒料化而得到粒料状的共聚聚酰胺N-MXD6I(以下称为“MXD6I”)的熔融聚合产物(相对粘度2.1)。
将作为上述熔融聚合产物的MXD6I粒料投入不锈钢制的旋转滚筒式的加热装置中,以5rpm使其旋转。进行充分地氮气置换,进而在少量的氮气气流下将反应体系内从室温升温至140℃。在反应系内温度达到140℃的时间点进行减压直至1torr以下,进而将体系内温度用130分钟升温至190℃。在体系内温度达到190℃的时间点起、以相同温度继续进行60分钟固相聚合反应。
反应结束后,停止减压并在氮气气流下将体系内温度降低,在达到60℃的时间点取出粒料,得到MXD6I的固相聚合产物。本实施例使用作为该固相聚合产物的MXD6I。
MXD6I固相聚合产物的二羧酸单元中的间苯二甲酸单元的比率为6.0摩尔%、相对粘度为2.8、熔点(Tm0)为229.0℃。
制造例2(聚酰胺树脂PA-1的制造)
以质量比60/40将聚间二甲苯己二酰胺(三菱瓦斯化学株式会社制“MX尼龙S6121”、相对粘度=3.6、熔点(Tm0)=237.9℃、以下称为“MXD6”)的粒料和作为脂肪族聚酰胺的尼龙6(宇部兴产株式会社制“UBE尼龙1030B”、相对粘度=4.4、熔点=221.0℃、以下称为“PA6”)的粒料干混,投入双螺杆混炼挤出机(东芝机械株式会社制“TEM-37BS”(螺杆径=37mm、L/D=42))的料斗中,以挤出机的设定温度260℃(树脂温度为280℃)、螺杆转速150rpm进行熔融混炼,然后挤出成线料状,水冷后通过造粒机进行粒料化而制造了聚酰胺树脂PA-1的粒料。PA-1中的MXD6来源的熔点Tm1为236.1℃,MXD6的熔点Tm0与熔点Tm1之差为1.8℃。需要说明的是,上述熔融混炼温度是利用设置于挤出机排出口的红外辐射温度计测量的树脂温度。
制造例3(聚酰胺树脂PA-2的制造)
将MXD6与PA6的质量比变更为40/60,除此以外利用与制造例2同样的方法制造了聚酰胺树脂PA-2的粒料。PA-2中的MXD6来源的熔点Tm1为237.1℃,MXD6的熔点Tm0与熔点Tm1之差为0.8℃。
制造例4(聚酰胺树脂PA-3的制造)
代替MXD6使用制造例1中得到的MXD6I,将挤出机的设定温度变更为250℃(树脂温度为270℃),除此以外利用与制造例2同样的方法制造了聚酰胺树脂PA-3的粒料。PA-3中的MXD6I来源的熔点Tm1为228.3℃,MXD6I的熔点Tm0与熔点Tm1之差为0.7℃。
制造例5(聚酰胺树脂PA-4的制造)
代替PA6使用作为脂肪族聚酰胺的尼龙6,6/6(DMS制“Novamid N-X138”、相对粘度=4.1、熔点=199.0℃、以下称为“PA666”),除此以外利用与制造例2同样的方法制造了聚酰胺树脂PA-4的粒料。PA-4中的MXD6来源的熔点Tm1为236.3℃,MXD6的熔点Tm0与熔点Tm1之差为1.6℃。
制造例6(聚酰胺树脂PA-7的制造)
以质量比60/40在25℃下将MXD6的粒料和PA6的粒料干混。使用得到的混合粒料作为聚酰胺树脂PA-7。
制造例7(聚酰胺树脂PA-8的制造)
以质量比40/60在25℃下将MXD6的粒料和PA6的粒料干混。使用得到的混合粒料作为聚酰胺树脂PA-8。
制造例8(聚酰胺树脂PA-9的制造)
将挤出机的设定温度变更为300℃(树脂温度为315℃),除此以外利用与制造例2同样的方法制造了聚酰胺树脂PA-9的粒料。PA-9中的MXD6来源的熔点Tm1为234.8℃,MXD6的熔点Tm0与熔点Tm1之差为3.1℃。
制造例9(聚酰胺树脂PA-10的制造)
将挤出机的设定温度变更为300℃(树脂温度为315℃),除此以外利用与制造例3同样的方法制造了聚酰胺树脂PA-10的粒料。PA-10中的MXD6来源的熔点Tm1为234.1℃,MXD6的熔点Tm0与熔点Tm1之差为3.8℃。
实施例1
使用具备50mm单螺杆挤出机、转接器、带型坯调节器的圆筒模、模具、合模机和冷却器的、双头式(具有2个圆筒模)的单层直接吹塑成型装置成型了内容积400mL、主体部分壁厚1mm的带有螺纹口栓的瓶。作为圆筒模,使用如下模具,其具备:具有圆筒状的中空部的模体、及具有设置于该中空部的单螺旋的芯棒。
瓶的材料使用:作为聚烯烃(A)的高密度聚乙烯(Keiyo Polyethylene Co.,Ltd.制“B5803”、以下称为“HDPE-1”)、作为酸改性聚烯烃(B)的马来酸改性聚乙烯(三井化学株式会社制“ADMER HE810”、以下称为“AD-1”)、作为聚酰胺树脂(C)的制造例2中得到的聚酰胺树脂PA-1和作为氧化钛母料的POLYCOL兴业株式会社制“EPH-W-6365”(氧化钛40%母料、以下称为“MB-1”),使用以表2中记载的质量%将它们干混而成的混合粒料。
将上述混合粒料投入挤出机的料斗中,将成型温度(挤出机料筒温度、转接器温度和模具温度)设定为表1中记载的温度,将螺杆转速设为32rpm来进行熔融混合。表1中,C1~C4为挤出机的螺杆供给部~压缩部的料筒温度(T1),C4~C5为挤出机的螺杆测量部的料筒温度(T2),AD为转接器温度(T3),D1~D3为对应于模具温度(T4)的温度,对应于D1(模具上部)、D2(模具中部)、D3(模具下部)。接着,将树脂组合物从挤出机的排出口排出,借助转接器供给至圆筒模的上侧入口,从圆筒模排出口挤出型坯,通过直接吹塑成型而得到带有螺纹口栓的瓶。需要说明的是,通过设置于挤出机的排出口的红外辐射温度计测量的树脂温度为236℃。接着对于得到的瓶,利用前述方法进行甲苯透过率、模拟汽油CE10的透过率、透氧率和落下破裂的评价。将结果示于表2。
实施例2和实施例4
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1分别使用聚酰胺树脂PA-2或PA-4,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
实施例3
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用聚酰胺树脂PA-3,以及如表1所示变更了成型条件,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
实施例5
作为酸改性聚烯烃(B),代替AD-1使用后述的AD-2,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
实施例6
如表1所示变更了成型条件,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
实施例7
作为聚烯烃(A),代替HDPE-1使用HDPE-2,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例1
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用MXD6(聚酰胺树脂PA-5)的粒料,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例2
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用PA6(聚酰胺树脂PA-6)的粒料使用,以及如表1所示变更了成型条件,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例3
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用聚酰胺树脂PA-7(干混)的粒料,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例4
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用聚酰胺树脂PA-8(干混)的粒料,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例5
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用聚酰胺树脂PA-9(熔点Tm0与熔点Tm1之差为3.1℃)的粒料,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例6
作为聚酰胺树脂(C),代替聚酰胺树脂PA-1使用聚酰胺树脂PA-10(熔点Tm0与熔点Tm1之差为3.8℃)的粒料,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例7
如表1所示变更了成型条件,除此以外与比较例3同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例8
未使用酸改性聚烯烃(B)与聚酰胺树脂(C),仅使用作为聚烯烃(A)的HDPE-1,使用表1所示的成型条件,除此以外与实施例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例9
作为聚烯烃(A),代替HDPE-1使用HDPE-2,除此以外与比较例1同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
比较例10
作为聚烯烃(A),代替HDPE-1使用HDPE-2,除此以外与比较例8同样地成型为带有螺纹口栓的瓶,进行了前述评价。将结果示于表2。
[表1]
表1
[表2]
<使用的聚烯烃(A)>
HDPE-1:
Keiyo Polyethylene Co.,Ltd.制、高密度聚乙烯、商品名:“KeiyoポリエチB5803”、MFR=0.3g/10分钟(190℃、2.16kgf)、密度=0.957g/cm3、熔点=133℃、耐环境应力开裂性(ESCR):100h(ASTM D1693:恒应变法)
HDPE-2:
日本聚乙烯株式会社制、高密度聚乙烯、商品名:“NOVATEC HD HB120R”、MFR=0.2g/10分钟(190℃、2.16kgf)、密度=0.938g/cm3、熔点=127℃、耐环境应力开裂性(ESCR):1000h(ASTM D1693:恒应变法)
<使用的酸改性聚烯烃(B)>
AD-1:
三井化学株式会社制、马来酸改性聚乙烯、商品名:“ADMER HE810”、MFR=1.7g/10分钟(190℃、2.16kgf)、密度=0.960g/cm3、酸值=19.0mgKOH/g、熔点=130.2℃
AD-2:
三井化学株式会社制、马来酸改性聚乙烯、商品名:“ADMER AT1000”、MFR=1.8g/10分钟(190℃、2.16kgf)、密度=0.927g/cm3、酸值=9.5mgKOH/g、熔点=123.1℃
<使用的聚酰胺(X)>
MXD6:
三菱瓦斯化学株式会社制、聚间二甲苯己二酰胺、商品名:“MX Nylon S6121”、相对粘度=3.6、熔点(Tm0)=237.9℃
MXD6I:
制造例1中得到的聚酰胺(间苯二甲胺与己二酸和间苯二甲酸的共聚聚酰胺)、二羧酸单元中的间苯二甲酸单元=6.0摩尔%、相对粘度=2.8、熔点(Tm0)=229.0℃
<使用的脂肪族聚酰胺(Y)>
PA6:
宇部兴产株式会社制、尼龙6、商品名:“UBE Nylon 1030B”、相对粘度=4.4、熔点=221.0℃
PA666:
DSM制、尼龙6,6/6、商品名:“Novamid N-X138”、相对粘度=4.1、熔点=199.0℃
<使用的遮光材料(D)(氧化钛)的母料>
MB-1:
POLYCOL兴业株式会社制、氧化钛40%母料、商品名:“EPH-W-6365”
作为本发明的聚烯烃系结构物的实施例的瓶的阻隔性和在低温条件下的耐落下冲击性均优异。另外,作为(B)成分使用了AD-1的瓶尤其显示出高的阻隔性。
相对于此,比较例的瓶均无法兼顾阻隔性和耐落下冲击性。
进而由比较例1和9的对比可知:使用MXD6单独作为聚酰胺成分的情况,使用HDPE-1作为(A)成分的瓶与使用耐环境应力开裂性高的HDPE-2的瓶相比阻隔性高,但有耐落下冲击性降低的倾向。然而由实施例1和7的对比可知:使用了本申请中规定的聚酰胺树脂(C)的瓶不依赖于(A)成分的种类地能够实现高的耐落下冲击性,阻隔性也良好。
产业上的可利用性
本发明的聚烯烃系结构物能够兼顾优异的阻隔性和在低温下的耐落下冲击性,例如能够有效地作为保存汽油、灯油、轻油等燃料、芳香族烃等有机溶剂、此外农药、清洗剂、食品、药品等物品的容器来使用。
Claims (12)
1.一种聚烯烃系结构物,其包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和聚酰胺树脂(C)2~35质量%,
在所述聚烯烃(A)中以层状分散有所述聚酰胺树脂(C),且该聚酰胺树脂(C)为聚酰胺(X)30~70质量%与脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%的熔融混炼物,其中,聚酰胺(X)与聚酰胺(Y)的总计为100质量%,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,通过示差扫描量热计观测到的聚酰胺(X)的熔点Tm0与聚酰胺树脂(C)中的聚酰胺(X)来源的熔点Tm1之差Δ(Tm0-Tm1)为0.1~2.5℃,所述脂肪族聚酰胺(Y)为选自由尼龙6、尼龙6,6和尼龙6,6/6组成的组中的1种以上。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃系结构物,其还以超过0质量%且10质量%以下的范围含有遮光材料(D)。
3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述聚酰胺(X)中的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的碳数为4~20。
4.根据权利要求3所述的聚烯烃系结构物,其中,所述聚酰胺(X)中的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元为己二酸单元。
5.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述聚酰胺(X)中的二羧酸单元总计包含70摩尔%以上的α,ω-直链脂肪族二羧酸单元和间苯二甲酸单元,α,ω-直链脂肪族二羧酸单元与间苯二甲酸单元的摩尔比率为20:80~100:0。
6.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述酸改性聚烯烃(B)的熔体流动速率为0.1~10g/10分钟。
7.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述酸改性聚烯烃(B)的酸值为5~30mgKOH/g。
8.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述酸改性聚烯烃(B)的密度为0.910~0.970g/cm3。
9.根据权利要求2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述遮光材料(D)为氧化钛。
10.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系结构物,其中,所述聚烯烃系结构物为容器。
11.一种权利要求1~10中任一项所述的聚烯烃系结构物的制造方法,其具有下述工序(1)和工序(2),
工序(1):对聚酰胺(X)30~70质量%和脂肪族聚酰胺(Y)30~70质量%以聚酰胺(X)的熔点Tm0+10℃以上且Tm0+60℃以下的温度进行熔融混炼,得到聚酰胺树脂(C)的工序,其中,聚酰胺(X)和聚酰胺(Y)的总计为100质量%,所述聚酰胺(X)含有:包含70摩尔%以上间苯二甲胺单元的二胺单元和包含α,ω-直链脂肪族二羧酸单元的二羧酸单元,
工序(2):对包含聚烯烃(A)60~97质量%、酸改性聚烯烃(B)1~35质量%和所述聚酰胺树脂(C)2~35质量%的树脂组合物进行成型,得到聚烯烃系结构物的工序。
12.根据权利要求11所述的聚烯烃系结构物的制造方法,其中,所述工序(2)中的成型方法为直接吹塑成型法。
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