CN111344337A - 聚乙烯系树脂膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
高效且稳定地制造热封性优异、并且外观和耐划伤性也优异的聚乙烯系树脂膜。一种聚乙烯系树脂膜的制造方法,其包括下述工序:对含有包含聚乙烯系树脂的粒子和聚乙烯系树脂的聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序;对聚乙烯树脂组合物进行熔融挤出而制成熔融聚乙烯树脂组合物片的工序;和对熔融聚乙烯树脂组合物片进行冷却固化的工序,在所述对聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序中,包括使用过滤精度100μm以下的过滤器进行过滤的工序。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯系树脂膜的制造方法。进一步详细而言,涉及稳定的耐粘连性或稳定的滑动性优异、并且外观和耐划伤性也优异的聚乙烯系树脂膜的制造方法。
背景技术
近年来,使用了膜的包装或容器由于便利性、节约资源、对环境的负荷降低等而已逐渐被用于广泛的领域。膜与以往的成型容器、成型物相比,有质量轻、容易废弃处理、成本低的优点。
例如,一般情况下,密封膜通常与低温热粘接性比密封膜差的双轴拉伸尼龙膜、双轴拉伸酯膜、双轴拉伸聚丙烯膜等基材膜层压而使用。在与这些基材膜进行层压加工后以卷状保管时,存在密封膜与基材膜之间发生粘连而在制袋加工前难以退卷层压膜的情况、或者存在制袋加工中的会成为袋的内表面的密封膜彼此发生粘连而难以填充食品的情况。
因此,已知下述对策:将淀粉等粉末撒在密封膜的表面,从而避免如上所述的密封膜与基材的粘连、密封膜彼此的粘连。
但是该对策会产生下述问题:不仅污染膜加工装置周边,而且使包装食品的外观显著恶化,或者密封膜上附着的粉末与食品一起直接混入包装体内,或热封强度下降。
因此报道了一种聚乙烯系树脂膜,其在聚乙烯系树脂中使用了二氧化硅等无机微粉末或无机微粒(例如,参照专利文献1。)。
但是该对策也具有以下问题:当包含添加到聚乙烯系膜中的氧化铝、二氧化硅等无机微粉末或无机粒子的膜面彼此摩擦时,容易产生伤痕,当密封膜或者与基材膜的层叠体穿过层压机、制袋加工机等时,在与机械的局部接触时无机微粉末或无机粒子容易脱落(例如,参照专利文献1。)。
还报道了一种使用了有机交联粒子的聚乙烯系树脂膜,所述有机交联粒子包含以丙烯酸系单体和苯乙烯系单体为主要成分的共聚物(例如,参照专利文献1。)。
但是,就对策而言,易损伤性虽然不像无机粒子那么差,但也难以说充分。另外,仍存在耐粘连、粒子脱落的问题。
另外,在对聚乙烯原料树脂组合物进行熔融混炼、挤出而制成片时,用过滤器过滤作为聚乙烯树脂分解、再结合的产物而生成的交联有机物、即所谓的凝胶,这对于品质管理而言是必不可少的。这时,若无机粒子、交联有机粒子聚集而堵塞过滤器的网眼,则必须更换过滤器,存在作业性下降、成本提高的问题。另外,若优先考虑挤出速度而使用过滤精度低的过滤器,则所谓的凝胶的除去不充分,存在凝胶缺陷经时增加、品质下降之类的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-86300号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,高效且稳定地制造热封性、外观和耐划伤性优异、并且粒子的脱落少的聚乙烯系树脂膜。
用于解决课题的方案
本发明人们鉴于所述现状进行了深入研究,结果发现,通过使用包含聚乙烯系树脂的粒子、并且使用过滤精度高的过滤器制造聚乙烯系树脂膜,可以解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明为聚乙烯系树脂膜的制造方法,其包括下述工序:对含有包含聚乙烯系树脂的粒子和聚乙烯系树脂的聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序;对聚乙烯树脂组合物进行熔融挤出而制成熔融聚乙烯树脂组合物片的工序;和对熔融聚乙烯树脂组合物片进行冷却固化的工序,在上述对聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序中,包括使用过滤精度100μm以下的膜进行过滤的工序。
这种情况下,优选上述包含聚乙烯系的粒子的粘均分子量为150万以上,并且利用DSC得到的熔点峰温度为150℃以下。
另外,这种情况下,优选上述过滤器的过滤精度为80μm以下。
发明效果
根据本发明,可以高效且稳定地制造热封性优异、并且外观和耐划伤性也优异的聚乙烯系树脂膜。
具体实施方式
(包含聚乙烯系树脂的粒子)
本发明中的包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量优选为150万以上,更优选为160万以上,进一步优选为170万以上。另外,优选为250万以下,更优选为240万以下,进一步优选为230万以下。
若为该范围的粘均分子量,则可以使所得到的膜的至少单侧表面层的最大峰高达到2μm以上且15μm以下。其原因尚不确定,但推测如下:由于包含聚乙烯系树脂的粒子与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂的分子量之差非常大,因此分子不会混在一起,即使在进行熔融混合、挤出而得的膜中也容易维持包含聚乙烯系树脂的粒子的形状,另外也不易发生粒子彼此因熔接、粘接等而导致的聚集,因此可以与无机粒子同样地在膜表面形成与粒径相应的突起。
若包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量小于150万,则当熔融混合时的温度高于熔点峰值时,会发生由热或剪切导致的分解,或者发生由熔接聚集、与基础树脂部分相容导致的粒径形状的变化,因此不能形成以往的无机粒子、有机交联聚合物珠那样的突起,不仅作为抗粘连剂的功能变得不充分,而且会对透明性等外观、膜的机械强度或热封性造成影响。
另外,若粘均分子量超过250万,则虽然在熔融混合、挤出而形成膜时容易维持粒子形状,但是,这种情况下有难以形成适宜的膜表面突起的倾向。
而且惊讶地获知,粘均分子量为150万以上的包含聚乙烯系树脂的粒子虽然具有不易聚集的性质,但却具有与无机粒子相比更不易从与其混合的其他聚乙烯树脂脱落的特征。
另外,若包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量为150万以上,则粒子本身具有滑动性,有助于耐粘连、滑动性的提高,并且认为,包含聚乙烯系树脂的粒子柔软,因此耐划伤性也提高。
本发明中使用的包含聚乙烯系树脂的粒子的平均粒径优选为2μm以上,更优选为3μm以上,进一步优选为5μm以上。另外,平均粒径优选为20μm以下,更优选为15μm以下,进一步优选为10μm以下。
此外,优选不含粒径为25μm以上的粒子。即使平均粒径为20μm以下,若含有1%以上的粒径为25μm以上的粒子,则膜表面的最大峰高容易超过15μm,如此当目视膜表面时会发生后述的闪烁。
另外,25μm以上的粒子会成为缺陷而导致品质下降,从该角度出发也不优选。
(聚乙烯系树脂)
本发明中,“包含聚乙烯系树脂的粒子”以外的聚乙烯系树脂是指:乙烯单体的均聚物、乙烯单体与α-烯烃的共聚物、和这些的混合物,作为α-烯烃,可列举丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯等。
本发明中,对包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂的密度范围没有特别限制,为了得到兼顾热封性和耐粘连性的聚乙烯系树脂膜,优选为900~940kg/m3,更优选为905~935kg/m3,进一步优选为910~930kg/m3,特别优选为915~925kg/m3。密度小于900kg/m3的聚乙烯系树脂的耐粘连容易下降。
密度大于940kg/m3的聚乙烯系树脂的热封起始温度高,制袋加工困难,透明性也差,在使用密度大于940kg/m3的聚乙烯系树脂的情况下,本发明对于在降低过滤器的更换频率的条件下制造包装较重物品等的强度优异的聚乙烯系树脂膜、或制造缺陷少的膜非常有效。
关于耐粘连性,将使膜的测定面彼此重叠而成的样品在热压机(TESTER产业公司制型号:SA-303)中进行大小7cm×7cm、温度50℃、压力440kgf/cm2、时间15分钟的加压处理。以棒和剥离面呈水平的方式,将通过该加压处理而粘连的样品和棒(直径6mm材质:铝)安装于自动绘图仪(岛津制作所制型号:UA-3122),对使用棒以速度(100m/分钟)剥离粘连部时的力进行4次测定,将其平均值作为指标,当使用密度大于0.940g/m3的聚乙烯系树脂时,不仅4次测定的各测定值容易变动,而且可见热封起始温度变高的倾向。4次测定的各测定值的变动优选为与使用无机粒子时同等的水平。
关于每个测定样品的测定值容易变动的原因,目前尚不确定,我们推测原因在于:若高密度的聚乙烯系树脂成为基础,则会因为包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量下降、与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂间的分子链缠绕等而产生粒径变化,其结果是所形成的表面的突起变得更不均匀。
作为本发明的包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂,从制膜性等角度出发,熔体流动速率(以下有时记作MFR。)优选为2.5~10g/分钟左右。这里,MFR可基于JISK7210来测定。另外,该聚乙烯系树脂可通过本身为已知的方法来合成。
本发明中,当使用包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂的MFR低至2.5g/10分钟以下之类的树脂时,与在密度中的说明同样地,则会因为包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量下降、与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂间的分子链缠绕等而容易引起粒径变化,因此需要留意挤出条件。当用大型制膜机进行高速制膜时,为了制膜性而特别优选MFR为3~4g/10分钟左右。
本发明中,作为包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂,从耐热性等角度出发,熔点优选为85℃以上,更优选为100℃以上,特别优选为110℃以上。
本发明中,包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂可以为单一体系,也可以将2种以上的处于上述密度范围内且密度不同的聚乙烯系树脂配合。当将2种以上的密度不同的聚乙烯系树脂配合时,可以通过GPC测定、密度测定来推测其平均密度、配合比。
作为如上所述的密度为900~940kg/m3的除包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂,可根据其用途从下述中选择:透明、富有柔软性、撕裂强度和拉伸强度均衡优异的高压法低密度聚乙烯(LDPE);共聚有少量丁烯-1·己烯-1辛烯-1、分子链中具有较多的短分子链、密封性能和物理强度优异的直链状短链分支聚乙烯(LLDPE);显示非常尖锐的分子量分布、共聚单体的分布也均匀、断裂·拉伸·穿刺强度·耐针孔特性优异的茂金属催化直链状短链分支聚乙烯(LLDPE)。
作为本发明中的包含聚乙烯系树脂的粒子的添加量,相对于膜整体优选为0.1重量%以上,更优选为0.3重量%以上,进一步优选为0.4重量%以上。另外,优选为2重量%以下,更优选为1.5重量%以下,进一步优选为1.0重量%以下。若包含聚乙烯系树脂的粒子的添加量小于0.1重量%,则难以将得到的膜的至少单侧表面层的最大峰高在单位规定面积(0.2mm2)内设为2μm以上,难以得到抗粘连性、滑动性。另外,若包含聚乙烯系树脂的粒子的添加量多于2重量%,则表面的突起变多,透明性差,低温密封性也容易变差。
本发明的聚乙烯系树脂膜中,可以在不损害本发明的目的和效果的范围内组合使用公知的添加剂,例如抗氧化剂、中和剂、有机滑剂、防滴落剂、抗静电剂。关于这些添加剂的配合,可以在配合、混合聚乙烯系树脂组合物的各成分时适宜地进行配合。
本发明的聚乙烯系树脂膜中,优选添加有机系润滑剂。层叠膜的滑动性、防粘连效果提高,膜处理性变好。认为这是由于:有机滑剂渗出而存在于膜表面,表现出了润滑剂效果、脱模效果。另外,优选添加具有常温以上的熔点的有机系润滑剂。有机滑剂可列举脂肪酸酰胺、脂肪酸酯。具体为油酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺等。这些可以单独使用,但是通过将2种以上组合使用从而即使严苛环境中也可以维持滑动性、防粘连效果,因此是优选的。
本发明的膜或者含有包含聚乙烯系树脂的粒子的层中的、有机系润滑剂酰胺浓度的下限优选为200ppm,更优选为400ppm。若低于上述值,有时滑动性会恶化。有机滑剂酰胺浓度的上限优选为2500ppm,更优选为2000ppm。若超过上述值,则过度润滑,不优选。
另外,也可以在不损害本发明的目的和效果的范围内混合使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等。
本发明中的聚乙烯系树脂膜中,需要实质上不含无机粒子。实质上含有无机粒子时,不仅难以得到耐划伤性、粒子不会脱落之类的添加包含聚乙烯树脂的粒子的效果,而且在使用过滤精度高的过滤器时,会引起过滤器压力上升快、由更换过滤器导致的作业性下降。这里所称的无机粒子是指:二氧化硅、滑石、碳酸钙、硅藻土、沸石等通常作为抗粘连剂使用的无机物,实质上不含是指:本发明的聚乙烯系树脂膜整体中的无机粒子量的比例为0.2重量%以下。更优选为0.1重量%以下。
本发明中的聚乙烯系树脂膜中,需要实质上不含交联有机粒子。实质上含有交联有机粒子时,难以得到耐划伤性、粒子不会脱落之类的添加包含聚乙烯树脂的粒子的效果。这里所称的交联有机粒子是指:以聚甲基丙烯酸酯树脂等为代表的交联粒子,实质上不含是指:本发明的聚乙烯系树脂膜整体中的交联有机粒子量的比例为0.2重量%以下。更优选为0.1重量%以下。
(制膜方法)
作为本发明的聚乙烯系树脂膜的制造方法,例如,优选采用下述工序:将聚乙烯系树脂组合物熔融混炼的工序,该聚乙烯系树脂组合物含有包含聚乙烯系树脂的粒子、和包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂;对经熔融混炼的树脂组合物进行熔融挤出而制成熔融树脂组合物片的工序;对熔融树脂组合物片进行冷却固化的工序。
本发明中的聚乙烯系树脂膜可以为单层,也可以层叠。在层叠的情况下,可以设置其他层,所述其他层与含有包含聚乙烯系树脂的粒子且至少单侧表面层的最大峰高为2μm以上且15μm以下的层不同。
作为单层情况下的膜厚,优选为3μm以上,更优选为10μm以上,进一步优选为15μm以上,特别优选为20μm以上。另外,优选为200μm以下,更优选为150μm以下,特别优选为100μm以下。小于3μm则包含聚乙烯系树脂的粒子的效果下降,难以表现出耐粘连性、滑动性的效果。
作为层叠的情况下的、含有包含聚乙烯系树脂的粒子且至少单侧表面层的最大峰高为2μm以上且15μm以下的层的厚度,优选为3μm以上,更优选为10μm以上,进一步优选为15μm以上,特别优选为20μm以上。另外,优选为200μm以下,更优选为150μm以下,特别优选为100μm以下。小于3μm则包含聚乙烯系树脂的粒子的效果下降,难以表现出耐粘连性、滑动性的效果。
(原料混合工序)
在将包含聚乙烯系树脂的粒子、和包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂混合时,只要是使这些混合均匀的方法即可,如果是使用母料的情况,则可列举使用带式掺合器、亨舍尔混合机、转鼓混合机等进行混合的方法等。如果是直接添加,可以使包含聚乙烯系树脂的粒子附着于带有添附剂(日文:添着剤)的树脂,也可以通过侧进料等直接添加到挤出机中。
使少量母料、与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂混合而使用的方法,其分散性良好且简便,其中,母料是将包含聚乙烯系树脂的粒子以高浓度与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂混合而成的。但是,不使用母料而是将包含聚乙烯系树脂的粒子直接与直链状低密度聚乙烯、乙烯单体的均聚物、乙烯单体与α-烯烃的共聚物混合时,可得到高分散性,因此从成本方面出发优选基于侧进料方式等的直接添加。
(熔融混炼工序)
首先,作为膜原料,以使包含聚乙烯系树脂的粒子、和包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂的水分率小于1000ppm的方式进行干燥或热风干燥。接着,称量各原料,进行混合,供给至挤出机,进行熔融混炼。
混合而得的聚乙烯系树脂组合物的熔融混合温度的下限优选为200℃,更优选为210℃,进一步优选为220℃。若低于上述温度,则有时吐出变得不稳定。树脂组合物的熔融温度的上限优选为260℃。若超过上述温度,则树脂组合物的分解会推进,再键合的结果是生成的交联有机物、所谓的凝胶等异物的量变多。
聚乙烯系树脂组合物含有上述抗氧化剂的情况下,虽然能够在更高温度下进行熔融挤出,但优选设为270℃以下。
本发明中使用的包含聚乙烯系树脂的粒子的熔点为150℃左右以下,虽然远远低于与包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂混合并熔融混炼时的温度,但是,令人惊讶的是,包含聚乙烯系树脂的粒子不是以分子水平分散在“包含聚乙烯系树脂的粒子”以外的聚乙烯系树脂中,而是以维持着添加到包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂之前的粒径和形状的状态存在于从T模挤出、经冷却工序而得到的聚乙烯系树脂膜中。
(过滤)
在熔融混炼工序中,为了除去熔融的聚乙烯系树脂组合物所含的异物,可以进行高精度过滤。熔融树脂的高精度过滤所使用的滤材没有特别限定,在不锈钢烧结体的滤材的情况下,除了所谓的凝胶等异物以外,来自催化剂等添加物的以Si、Ti、Sb、Ge、Cu为主要成分的聚集物的除去性能也优异,因此是优选的。另外,其过滤精度优选为100μm以下,进一步优选为80μm以下,特别优选为70μm以下。
本发明中的包含聚乙烯系树脂的粒子在熔融混炼中熔融,因此不仅可以用高精度滤材进行过滤,而且还由于粗大粒子少而具有与无机粒子相比由网眼堵塞导致的压力上升少的优点。而且具有下述优点:通过减小包含聚乙烯系树脂的粒子的平均粒径或收窄粒度分布,从而即使使用例如过滤精度60μm以下的高精度滤材进行工业化生产,网眼堵塞也少、可以除去异物,并且不损害通过包含聚乙烯系树脂的粒子而得到的耐粘连性。
这里所称的过滤精度为公称过滤精度,具有捕捉60%以上的大小为标识过滤精度以上的粒子(例如过滤精度为60μm时,指60μm以上的粒子)的性能。绝对过滤精度为捕捉99.9%以上的大小为标识过滤精度以上的粒子的性能,即使是公称过滤精度,也优选性能接近绝对过滤精度者。
(过滤器压力上升)
对聚乙烯系树脂组合物进行熔融混炼时的压力上升量优选为较小。关于压力上升量的测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(熔融挤出工序)
然后,将熔融的聚乙烯系树脂组合物片从例如T型模中熔融挤出,浇铸到冷却辊上,进行冷却固化而得到未拉伸片。作为实现此的具体方法,优选浇铸到冷却辊上。
本发明中使用的包含聚乙烯系树脂的粒子原本为疏水性树脂,因此即使经过熔融混炼、挤出工序,其粒子表面的疏水性也没有变化,极难产生在使用表面经疏水化处理的无机粒子时可观察到的T型模的模唇处的热劣化物、即所谓的模流涎(日文:目ヤニ)的堆积。
可列举将熔融的聚乙烯系树脂组合物片熔融挤出并将产物用T模法、吹塑法制成膜的方法等,从可以提高树脂组合物的熔融温度的角度出发,特别理想的是T模法。
(模唇污染)
在将聚乙烯系树脂组合物从T型模熔融挤出时,优选T型模的模唇口的污染少。关于模唇污染的测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(冷却固化工序)
例如,优选将从T型模熔融挤出的聚乙烯系树脂组合物的熔融片浇铸到冷却辊上进行冷却。冷却辊温度的下限优选为10℃。若低于上述温度,则不仅抑制结晶化的效果达到饱和,而且会发生结露等问题,不优选。冷却辊温度的上限优选为70℃以下。若超过上述温度,有时结晶度过度变高、外观变差。另外,在将冷却辊的温度设为上述范围时,优选预先降低冷却辊附近的环境湿度以防止结露。
浇铸中,表面会接触高温的树脂,因此冷却辊表面的温度上升。通常,使配管从冷却辊内部通过且流通冷却水而进行冷却,但需要确保充分的冷却水量、研究配管的配置、为避免配管上附着淤渣而进行维护等来减小冷却辊表面的宽度方向的温度差。此时,未拉伸片的厚度优选为3~200μm的范围。
(多层结构)
本发明中的聚乙烯系树脂膜可以为多层结构。在为多层时,除了上述的含有包含聚乙烯系树脂的粒子、并且至少单侧的表面层的最大峰高为2μm以上且15μm以下的层以外,还可以设置1层或2层以上的其他层。
作为如此多层化的具体方法,可以使用常规的多层化装置(多层供料头、静态混合机、多层多歧管(日文:多層マルチマニホールド)等)。
例如可以使用下述方法等:将利用两台以上挤出机由不同流路送出的热塑性树脂使用供料头、静态混合机、多歧管模等层叠为多层。另外,也可以仅使用一台挤出机,在挤出机至T型模的熔融管线(日文:メルトライン)上导入上述的多层化装置。
在3层结构时,可以设为下述结构:将含有包含聚乙烯系树脂的粒子、并且至少单侧的表面层的最大峰高为3μm以上且15μm以下的层设为密封层(A层),将其他层分别设为中间层(B层)、层压层(C层),并依次包含这些层。
最外层分别为A层、C层。
作为中间层(B层)、层压层(C层)所使用的聚乙烯系树脂,可列举例如:选自乙烯-α-烯烃共聚物、高压法聚乙烯中的1种或其中的2种以上的混合物。上述乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯与碳数4~18的α-烯烃的共聚物,作为α-烯烃,可列举1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯等。
利用这些聚乙烯系树脂得到的膜具有优异的热封强度、热粘性、杂质密封性、耐冲击性,该聚乙烯系树脂可以在不阻碍这些特性的范围内混合使用其他树脂,例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等。
此时,中间层(B层)、层压层(C层)所使用的聚乙烯系树脂可以相同,也可以不同。另外,可以添加包含聚乙烯系树脂的粒子,也可以不添加。但是,实质上不含无机粒子和有机交联粒子。实质上不含是指:本发明的聚乙烯系树脂膜整体中的交联有机粒子量的比例为0.2重量%以下。更优选为0.1重量%以下。
这种情况下,上述膜的各层的聚乙烯系树脂的平均密度优选为密封层(A层)≦中间层(B层)≦层压层(C层)。所配合的有机滑剂难以向密度高的层移动,因此对于维持层压后的滑动性有效。
此时,中间层(B层)和层压层(C层)的密度的下限优选为900kg/m3,更优选为920kg/m3,进一步优选为930kg/m3。若低于上述数值,则硬挺度差,有时难以加工。
中间层(B层)和层压层(C层)的密度的上限优选为960kg/m3,更优选为940kg/m3,进一步优选为935kg/m3。
本发明中的聚乙烯系树脂膜的中间层(B层)中可以使用上述有机滑剂,有机滑剂的下限优选为200ppm,更优选为400ppm。若低于上述数值,则滑动性有时会恶化。
中间层(B层)的芥酸酰胺浓度的上限优选为2000ppm,更优选为1500ppm。若超过上述数值,则有时过度润滑而成为卷绕偏移的原因。
本发明中的聚乙烯系树脂膜的中间层(B层)中可以配合10~30质量%的回收树脂。
本发明中,优选对以上记载的聚乙烯系树脂膜的层压层(C层)表面进行电晕处理等活性射线处理。层压强度因该对应而提高。
在为2层时,可以将含有包含聚乙烯系树脂的粒子、且至少单侧表面层的最大峰高为3μm以上且15μm以下的层设为密封层(A层),将其他层设为层压层(C层)。
(最大突起高度)
本发明聚乙烯系树脂膜的至少单侧表面层的最大峰高需要为2μm以上且15μm以下。当最大峰高Rz超过15μm时,会产生外观不良,因此不优选。关于测定方法,通过实施例中记载的方法来进行。
(15μ以上的突起的个数)
关于本发明中的聚乙烯系树脂膜,上述表面的最大峰高为2μm以上且15μm以下的表面层中的超过15μm的突起的个数(个/0.2mm2)优选为0以下。该个数越少则闪烁感、雾度之类的外观越差。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(热封起始温度)
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜的热封起始温度的上限优选为130℃,更优选为120℃。若超过上述温度,则有时难以进行密封加工。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(最高热封强度)
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜的120℃下的最高热封强度的下限优选为30N/15mm,更优选为35N/15mm。若低于上述数值,则制袋之后,有时袋容易破裂。
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜的120℃下的最高热封强度的上限优选为70N/15mm,更优选为65N/15mm。若超过上述数值,则制袋之后,有时袋不易打开。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(粘连强度)
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜的粘连强度的下限优选为0mN/20mm,更优选为10mN/20mm,进一步优选为15mN/20mm。
粘连强度的上限优选为150mN/20mm,更优选为50mN/20mm,进一步优选为40mN/20mm。若超过上述数值,则有时刚退卷后的滑动性恶化。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(摩擦强度)
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜的层压后的静摩擦系数的下限优选为0.05,更优选为0.08。若低于上述数值,则在卷取时有时膜过度润滑而成为卷绕偏移的原因。
层压后的静摩擦系数的上限优选为0.50,更优选为0.4。若超过上述数值,则有时制袋后的开口性差、加工时的损耗增加。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(雾度)
本发明的聚乙烯系树脂膜的雾度的下限优选为3%,更优选为4%,进一步优选为5%。若低于上述数值,则有抗粘连剂少之虞,有时成为粘连的原因。
雾度的上限优选为15%,更优选为12%,进一步优选为10%。若超过上述数值,则有时难以分辨内容物。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
(闪烁感)
本发明的聚乙烯系树脂膜优选几乎感觉不到闪烁,或者虽有细小的闪烁但均匀而不易引起特别注意。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
就以往的即使不在膜表面撒淀粉等粉末也具有耐粘连性的、所谓的无粉末类型而言,以往有添加了平均粒径为10μm左右的无机粒子的类型,但是有时闪烁感差。
(耐划伤性)
层压有双轴拉伸尼龙膜(15μm)的聚乙烯系树脂膜优选的是,以其密封面彼此重叠的方式用手指捏住并揉搓10次后也几乎不带有损伤,或者虽然带有细条状的损伤但不会白化。关于测定方法,通过实施例记载的方法来进行。
就以往的即使不在膜表面撒淀粉等粉末也具有耐粘连性的、所谓的无粉末类型而言,以往有添加了平均粒径为10μm左右的无机粒子的类型,但耐划伤性差。
(杨氏模量)
本发明的聚乙烯系树脂膜的杨氏模量(MD)的下限优选为100MPa,更优选为200MPa。若低于上述数值,则硬挺度过低,有时难以加工。杨氏模量(MD)的上限优选为800MPa,更优选为600MPa。
本发明的聚乙烯系膜的杨氏模量(TD)的下限优选为100MPa,更优选为200MPa。若低于上述数值,则硬挺度过低,有时难以加工。杨氏模量(TD)的上限优选为1000MPa,更优选为600MPa。
实施例
以下,通过实施例和比较例进一步详细地说明本发明,但是本发明不受以下实施例的特别限定。需要说明的是,本发明的详细的说明和实施例中的各项目的测定值通过下述方法来测定。
以下详细说明本发明的实施方式。
(1)包含聚乙烯系树脂的粒子的测定方法
对于包含聚乙烯系树脂的粒子而言,测定加工前的原料树脂的各物性。
需要说明的是,即使在进行了膜成型后,也可以通过下述方法等分离包含聚乙烯系树脂的粒子并进行测定,所述方法为:将癸烷作为溶剂,在包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯完全溶解的温度下使膜溶解,用过滤器的过滤精度为2μm的过滤器过滤残留物;或者,在使粒子在癸烷中完全熔融后,用GPC等分离分子量高的部分。
(2)包含聚乙烯系树脂的粒子的粘均分子量
基于ASTM-D4020来测定。
(3)包含聚乙烯系树脂的粒子的平均粒径
如下所述地测定使用前的包含聚乙烯树脂的粒子的平均粒径。
使粒子分散于用高速搅拌机以规定的转速(约5000rpm)搅拌后的离子交换水中,将该分散液加入到ISOTON(生理盐水)中,用超声波分散机进一步分散后,通过库尔特计数法求出粒度分布,计算体积平均粒径。
(4)包含聚乙烯系树脂的粒子的粒度分布
由通过库尔特计数法求出的粒度分布,计算使用前的包含聚乙烯树脂的粒子中的粒径为25μm以上的粒子的比例。
(5)包含聚乙烯系树脂的粒子的熔点
使用SII制差示扫描型量热计(DSC),在样品量10mg、升温速度10℃/分钟的条件下测定使用前的包含聚乙烯树脂的粒子的熔点。这里,将检测到的熔解吸热峰值温度作为熔点。
(6)包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂的密度、MFR、熔点
分别通过下述方法对膜成型前的原料进行测定。
需要说明的是,对于形成含有包含聚乙烯系树脂的粒子的层的、包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯系树脂而言,在为单层时用电子显微镜等对整个层进行确认,在为层叠时用电子显微镜等对层构成进行确认,然后,以小于表面层的厚度削取表面,可以与从上述(1)中得到的滤液中除去溶剂而得的物质同样地测定。在从层叠结构中削取时,通过层压于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等、然后用剃须刀等削取,从而可以比较容易地进行。
(密度)
基于JIS-K7112通过密度梯度管法来测定。
(熔体流动速率:MFR)(g/10分钟)
基于JIS-K7210,在温度190℃下测定。
(熔点)
使用SII制差示扫描型量热计(DSC),在样品量10mg、升温速度10℃/分钟的条件下进行测定。这里,将检测到的熔解吸热峰值温度作为熔点。
(7)无机粒子在膜中的含量(重量%)
由加工前的原料树脂组合物中的添加量,来计算无机粒子在膜中的含量。
需要说明的是,即使在进行了膜成型后,也可以通过下述方法等分离无机粒子并进行测定,所述方法为:将癸烷作为溶剂,在包含聚乙烯系树脂的粒子以外的聚乙烯完全溶解的温度下使膜溶解,用过滤器的过滤精度为2μm的过滤器过滤残留物。
(8)过滤器压力上升(制膜加工性)
在230℃的树脂温度下,使用Trouton试验机,使密封层所用的树脂组合物在过滤面积81π平方毫米、1kg/小时的吐出量的条件下,向过滤精度60μm的Naslon烧结过滤器放出5小时,以这种情况下的压力上升量(ΔMPa)作为基准(△),分别按照下述的◎、○、△、×分类。
◎:压力上升量为比较例1的85%以下。
○:压力上升量为比较例1的90%以下。
△:压力上升量与比较例1同等。
×:压力上升量高于比较例1。
(9)模唇污染(制膜加工性)
将密封层所用的树脂组合物用挤出机且利用线料模在230℃下进行5小时的挤出,目视观察此时模唇的污染,将其作为基准(△),按照下述的◎、○、△、×分类。
◎:几乎确认不到模唇污染。
○:稍微可见模唇污染。
△:可明显确认到模唇污染。
×:模唇污染生长,线料产生了条状凹陷。
(10)最大突起高度
关于三维表面粗糙度SRa,使用接触式表面粗糙度计(小坂研究所制型号ET4000A),由3cm×3cm的正方形膜片,任意对测定面1mm×0.2mm的部位的表面粗糙度进行测定,求出最大峰高Rz。以n=3来测定用上述方法测得的Rz,求出平均值。
(11)15μm以上的突起个数(个/0.2mm2)
关于15μm以上的突起个数,使用接触式表面粗糙度计(小坂研究所制型号ET4000A),由3cm×3cm的正方形膜片,任意对测定面1mm×0.2mm的部位的密封层的表面粗糙度进行测定,标记出最大峰高Rz为15μm以上的突起而求出。计数相当于Rz为15μm以上的突起数,由n=3测定值的平均值来求出。
(12)热封起始温度(℃)
在尼龙膜(东洋纺制双轴拉伸尼龙膜:N1100、15μm)的电晕面上,以固体成分达到3g/m2的方式涂布东洋MORTON制干式层压用粘接剂(TM569、CAT-10L),在80℃的烘箱中挥发除去溶剂后,将聚乙烯系树脂膜的电晕面和粘接剂的涂布面在60℃的调温辊上夹持并进行层压。将经层压的层叠膜在40℃下老化2天。对于制作的层叠样品,在密封压力0.1MPa、密封时间0.5秒、密封温度90~160℃且间隔10℃的条件下,进行10mm宽度的热封。
将热封后的样品以热封宽度为15mm的方式切成长条状,安装于自动绘图仪(岛津制作所制型号:UA-3122),以n=3测定以200mm/分钟的速度对密封面进行剥离时的强度的最大值,标绘出各温度下的热封强度和热封温度。由以直线连接各标绘点而成的图中,读取达到4.9N/15mm的热封温度,作为热封起始温度。
(13)最高热封强度(N/15mm)
在尼龙膜(东洋纺制双轴拉伸尼龙膜:N1100、15μm)的电晕面上,以固体成分达到3g/m2的方式涂布东洋MORTON制干式层压用粘接剂(TM569、CAT-10L),在80℃的烘箱中挥发除去溶剂后,将聚乙烯系树脂膜的电晕面和粘接剂的涂布面在60℃的调温辊上夹持并进行层压。将经层压的层叠膜在40℃下老化2天。对于制作的层叠样品,在密封压力0.1MPa、密封时间0.5秒、密封温度120~190℃且间隔10℃的条件下,进行10mm宽度的热封。
将热封后的样品以热封宽度为15mm的方式切成长条状,安装于自动绘图仪(岛津制作所制型号:UA-3122),以n=3测定以200mm/分钟的速度对密封面进行剥离时的强度的最大值,将平均值最高的热封强度作为最高密封强度。
(14)粘连强度
如下所述地制作与尼龙膜(东洋纺制双轴拉伸尼龙膜:N1100、15μm)的层叠膜。
在尼龙膜的电晕面,以固体成分达到3g/m2的方式涂布东洋MORTON制干式层压用粘接剂(TM569、CAT-10L),在80℃的烘箱中挥发除去溶剂后,将聚乙烯系树脂膜的电晕面和粘接剂的涂布面在60℃的调温辊上夹持并进行层压。将经层压的层叠膜在40℃下老化2天。
以使大小为7cm×7cm的铝板(2mm厚)的端部在样品宽度(10cm)的中央对准长度方向(15cm)的内侧1cm的位置的方式,将使测定面彼此重叠而成的样品(10cm×15cm)置于热压机(TESTER产业公司制、型号:SA-303)中,进行温度50℃、压力440kgf/cm2、时间15分钟的加压处理。
将该通过加压处理而粘连的样品和棒(直径6mm,材质:铝)设置于自动绘图仪(岛津制作所制型号:UA-3122),对棒以速度(100m/分钟)将粘连部剥离时的力进行测定。
此时,前提为棒和剥离为水平。对于同一样品进行4次测定,以平均值表示。
(15)静摩擦系数
如下所述地制作与尼龙膜(东洋纺制双轴拉伸尼龙膜:N1100、15μm)的层叠膜。
在尼龙膜的电晕面,以固体成分达到3g/m2的方式涂布东洋MORTON制干式层压用粘接剂(TM569、CAT-10L),在80℃的烘箱中挥发除去溶剂后,将聚乙烯系树脂膜的电晕面和粘接剂的涂布面在60℃的调温辊上夹持并进行层压。将经层压的层叠膜在40℃下老化2天。基于JIS-K7125,在23℃、65%RH环境下测定制作的层叠膜的聚乙烯系树脂膜面彼此的静摩擦系数。
(16)雾度
使用(株)东洋精机制作所公司制的直读式雾度计,基于JIS-K7105对聚乙烯系树脂膜本身进行测定。
雾度(%)=〔Td(扩散透射率%)/Tt(总透光率%)〕×100
(17)闪烁感
目视观察聚乙烯系树脂膜本身,将闪烁感按照下述◎、○、△、×分类。
◎:几乎感觉不到亮点。
○:虽然有细小的亮点,但均匀、不特别惹人注意。
△:局部有亮点,感觉到异物感。
×:整面有亮点,透明性受损。
(18)经时外观
更换成整个层的过滤精度为60μm的过滤器后开始制膜,通过实施例记载的制膜方法,以A4尺寸且以n=3目视观察7天后的聚乙烯系树脂膜本身,将换算为每1000cm2的异物数的平均值按照下述◎、○、△、×分类。
◎:0.2mmφ以上且1mm以下的凝胶状异物少于1个/1000cm2
○:0.2mmφ以上且1mm以下的凝胶异物少于2个/1000cm2
△:0.2mmφ以上且1mm以下的凝胶异物为2个以上且少于4个/1000cm2
×:0.2mmφ以上且1mm以下的凝胶异物为4个/1000cm2以上
(19)耐划伤性
如下所述地制作与尼龙膜(东洋纺制双轴拉伸尼龙膜:N1100、15μm)的层叠膜。
在尼龙膜的电晕面,以固体成分达到3g/m2的方式涂布东洋MORTON制干式层压用粘接剂(TM569、CAT-10L),在80℃的烘箱中挥发除去溶剂后,将聚乙烯系树脂膜的电晕面和粘接剂的涂布面在60℃的调温辊上夹持并进行层压。将经层压的层叠膜在40℃下老化2天。以制作的层叠膜的聚乙烯系树脂膜面彼此重叠的方式用手指捏住并揉搓10次,目视观察,将受损伤的容易程度按照下述◎、○、△、×分类。
◎:几乎不带有损伤。
○:虽然带有细条状的损伤,但不白化。
△:可见密集的细条状,局部可见白化。
×:揉搓的位置几乎都白化。
然后,通过实施例和比较例进一步详细说明本发明,但本发明不受以下例子限定。
实施例和比较例中使用了下述原料。
(聚乙烯系树脂)
(1)0540F(茂金属系直链状低密度聚乙烯、宇部丸善聚乙烯(株)公司制、密度904kg/m3、MFR4.0、熔点111℃)
(2)FV402(茂金属系直链状低密度聚乙烯、住友化学(株)公司制、密度913kg/m3、MFR3.8g/10min、熔点115℃)
(3)FV405(茂金属系直链状低密度聚乙烯、住友化学(株)公司制、密度923kg/m3、MFR3.8g/10min、熔点118℃)
(4)FV407(茂金属系直链状低密度聚乙烯、住友化学(株)公司制、密度930kg/m3、MFR3.2g/10min、熔点124℃)
(5)3540F(茂金属系直链状低密度聚乙烯、宇部丸善聚乙烯(株)公司制、密度931kg/m3、MFR4.0g/10min、熔点123℃)
(6)4540F(茂金属系直链状低密度聚乙烯、宇部丸善聚乙烯(株)公司制、密度944kg/m3、MFR4.0g/10min、熔点128℃)
(7)LUBMER LS3000(高分子量聚乙烯、三井化学(株)公司制、密度969kg/m3、MFR14g/10min、热变形温度(4.6Kg/cm2)80℃)
(包含聚乙烯系树脂的粒子)
(1)MIPELON XM220(超高分子量聚乙烯粒子、三井化学(株)公司制、密度940kg/m3、熔点136℃、粘均分子量200万、肖氏硬度65D、体积平均粒径30μm、粒径超过30μm的重量比例55%)
(2)MIPELON PM220改良品(超高分子量聚乙烯粒子、三井化学(株)公司制、密度940kg/m3、熔点135℃、粘均分子量180万、肖氏硬度65D、体积平均粒径10μm、粒径超过25μm的重量比例1%以下)
(无机粒子)
(1)KMP-130-10(球状二氧化硅粒子、信越SILICONE公司制、平均粒径10μm)
(2)DICALITE WF(硅藻土、Grefco.Inc.,制、用针磨粉碎机加工成平均粒径5μm后使用)
(有机滑剂)
(1)乙撑双油酸酰胺(使用住友化学制的含2%的乙撑双油酸酰胺的母料EMB11)
(2)芥酸酰胺(使用住友化学制的含4%的芥酸酰胺的母料EMB10)
(实施例1~6)
使用表1所示的树脂、添加剂作为密封层、层压层、中间层用的原料,分别使用3台挤出机,分别于240℃下熔融,用过滤精度60μm的烧结过滤器过滤后,从T模头共挤出为片状,以密封层、中间层、层压层的厚度比率为1:3:1的方式熔融挤出,用30℃的冷却辊冷却固化后,对得到的片的层压层表面实施电晕放电处理,然后以速度150m/分钟卷取成卷状,得到厚50μm、层压层表面的润湿张力为45N/m的聚乙烯系树脂膜。
实施例1~5中得到的聚乙烯系树脂膜的热封性优异,耐粘连性和摩擦系数的测定值在测定样品间的变动小,具有稳定的耐粘连性和滑动性,并且外观和耐划伤性也优异。并且,制膜加工性也优异。
就实施例6中得到的聚乙烯系树脂膜的耐粘连性和摩擦系数而言,在测定样品间有测定值的变动,但适合于重袋等,外观和耐划伤性也优异。并且制膜加工性也优异。
(比较例1~5)
使用表2所示的树脂、添加剂作为密封层、层压层、中间层用的原料,分别用3台挤出机,分别于240℃下熔融,用过滤精度60μm的烧结过滤器过滤后,从T模头共挤出成片状,以密封层、中间层、层压层的厚度比率为1:3:1的方式熔融挤出,用30℃的冷却辊冷却固化后,对得到的片的层压层表面实施电晕放电处理,然后以速度150m/分钟卷取成卷状,得到厚50μm、层压层表面的润湿张力为45N/m的聚乙烯系树脂膜。
比较例1中得到的膜的耐粘连性和滑动性优异,但有少许闪烁感,不仅耐划伤性差,而且过滤器压力上升显著,制膜加工性差。
比较例2中得到的膜的耐粘连性和滑动性优异,但有闪烁感,外观差。
比较例3中得到的膜的耐粘连性和透明性优异,但闪烁感严重,外观显著差。
比较例4中得到的膜的表面产生熔融不均,也有闪烁感,外观显著差。另外,耐粘连性、滑动性、耐划伤性也差。
比较例5中得到的膜的耐粘连性优异,但有闪烁感,外观差。另外,耐划伤性、制膜加工性差。
(比较例6、7)
使用表2所示的树脂、添加剂作为密封层、层压层、中间层用的原料,分别使用3台挤出机,分别于240℃下熔融,用过滤精度200μm以及120μm的烧结过滤器过滤后,从T模头共挤出为片状,以密封层、中间层、层压层的厚度比率为1:3:1的方式熔融挤出,用30℃的冷却辊冷却固化后,对得到的片的层压层表面实施电晕放电处理,然后以速度150m/分钟卷取成卷状,得到厚50μm、层压层表面的润湿张力为45N/m的聚乙烯系树脂膜。
比较例6、7中得到的聚乙烯系树脂膜的热封性优异,耐粘连性和摩擦系数的测定值在测定样品间的变动小,具有稳定的耐粘连性和滑动性。并且耐划伤性也优异,制膜加工性也优异。但是,外观凝胶状物的存在经时地增加,比实施例1~6差。
将结果示于表1、表2。
以上基于多个实施例对本发明的聚乙烯系树脂膜的制造方法进行了说明,但是本发明不受上述实施例中记载的构成所限定,可以在不脱离其主旨的范围内适宜变更其构成,例如将各实施例记载的构成适宜组合等。
产业上的可利用性
本发明中记载的聚乙烯系树脂膜的制造方法可以高效且稳定地制造特性优异的聚乙烯系树脂膜,因此可以适宜用作食品包装用途等广泛用途的膜。
Claims (3)
1.一种聚乙烯系树脂膜的制造方法,其包括下述工序:对含有包含聚乙烯系树脂的粒子和聚乙烯系树脂的聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序;对聚乙烯树脂组合物进行熔融挤出而制成熔融聚乙烯树脂组合物片的工序;和对熔融聚乙烯树脂组合物片进行冷却固化的工序,在所述对聚乙烯树脂组合物进行熔融混炼的工序中,包括使用过滤精度100μm以下的过滤器进行过滤的工序。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯系树脂膜的制造方法,其中,所述包含聚乙烯系的粒子的粘均分子量为150万以上,并且利用DSC得到的熔点峰温度为150℃以下。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯系树脂膜的制造方法,其中,所述过滤器的过滤精度为80μm以下。
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