CN116368081A - 聚乙烯系树脂组合物、聚乙烯系树脂包装材料以及它们的制造方法 - Google Patents

聚乙烯系树脂组合物、聚乙烯系树脂包装材料以及它们的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供即使在添加了无机化合物的情况下成形性也很优异并且可得到制袋加工性和膜强度优异的膜的聚乙烯系树脂组合物、以及使用其的聚乙烯系树脂包装材料。在包含无机化合物和乙烯‑α‑烯烃共聚物的聚乙烯系树脂组合物中，将树脂成分的含量设为25质量％以上且小于90质量％，将树脂成分中的乙烯‑α‑烯烃共聚物的比例设为50质量％以上，将乙烯‑α‑烯烃共聚物中的利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯‑α‑烯烃共聚物A的比例设为10质量％以上。

Description

聚乙烯系树脂组合物、聚乙烯系树脂包装材料以及它们的制 造方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯系树脂组合物、聚乙烯系树脂包装材料以及它们的制造方法。
背景技术
聚乙烯系树脂包装材料除用于垃圾袋、购物袋、时装包等以外，还用于很多用途。近年来，随着全球变暖，强烈需求削减二氧化碳的产生量，抑制树脂用量十分重要。作为降低树脂用量的方法，已知在确保成形性的同时在树脂中添加无机化合物的方法。专利文献1、2公开了在树脂中添加碳酸钙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3366942号公报
专利文献2：日本特开2018-21121号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1的混配有碳酸钙的膜的基于热封的制袋加工性较差。而专利文献2的混配有碳酸钙的膜的膜强度较差。
本发明的目的在于提供即使在添加了无机化合物的情况下成形性也很优异并且可得到制袋加工性和膜强度优异的膜的聚乙烯系树脂组合物、使用了上述聚乙烯系树脂组合物的聚乙烯系树脂包装材料、以及它们的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明发现，通过在树脂组合物中以特定比率使用通过茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A，从而即使混配无机化合物也能够确保优异的成形性、制袋加工性，可得到膜强度优异的聚乙烯系树脂包装材料。
本发明具有以下的方式。
[1]一种聚乙烯系树脂组合物，为包含无机化合物和树脂成分的树脂组合物，其中，所述树脂成分的含量相对于所述树脂组合物的总质量为25质量％以上且小于90质量％，所述树脂成分包含相对于所述树脂成分的总质量为50质量％以上的乙烯-α-烯烃共聚物，所述乙烯-α-烯烃共聚物中的10质量％以上是利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A。
[2]根据[1]所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，所述乙烯-α-烯烃共聚物A中使用的α-烯烃的碳原子数为6以上且8以下。
[3]根据[1]或[2]所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，所述无机化合物为碳酸钙。
[4]一种聚乙烯系树脂包装材料，由[1]～[3]中任一项所述的聚乙烯系树脂组合物形成。
[5]根据[4]所述的聚乙烯系树脂包装材料，其为垃圾袋、购物袋、时装包、收纳袋或包装袋。
[6]一种聚乙烯系树脂组合物的制造方法，为包含无机化合物和树脂成分的树脂组合物的制造方法，其中，以所述树脂成分的含量相对于所述树脂组合物的总质量为25质量％以上且小于90质量％的方式混合所述树脂成分和无机化合物，所述树脂成分中相对于所述树脂成分的总质量包含50质量％以上的乙烯-α-烯烃共聚物，所述乙烯-α-烯烃共聚物中的10质量％以上是利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A。
[7]一种聚乙烯系树脂包装材料的制造方法，其利用[6]所述的聚乙烯系树脂组合物的制造方法制造聚乙烯系树脂组合物，并将所述聚乙烯系树脂组合物成形，得到聚乙烯系树脂包装材料。
发明效果
根据本发明，能够提供即使在添加了无机化合物的情况下成形性也很优异并且可得到制袋加工性和膜强度优异的膜的聚乙烯系树脂组合物、使用了上述聚乙烯系树脂组合物的聚乙烯系树脂包装材料、以及它们的制造方法。
具体实施方式
[聚乙烯系树脂组合物]
本发明的聚乙烯系树脂组合物(以下记作“PE系树脂组合物”)包含无机化合物和树脂成分。
树脂成分包含乙烯-α-烯烃共聚物。乙烯-α-烯烃共聚物是通过使用乙烯和α-烯烃进行共聚而得到的共聚物，优选为直链状低密度聚乙烯(LLDPE)。本发明的PE系树脂组合物中包含的乙烯-α-烯烃共聚物的至少一部分为利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A(以下记作“共聚物A”)。
从PE系树脂组合物的成形性优异、易于得到制袋加工性和膜强度优异的膜的观点出发，共聚物A中使用的α-烯烃的碳原子数优选为6以上且8以下。作为共聚物A中使用的α-烯烃，具体可例示1-己烯、1-辛烯。共聚物A中使用的α-烯烃可以为1种，也可以为2种以上。
共聚物A的MFR优选为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下，更优选为0.8g/10分钟以上且2.0g/10分钟以下，进一步优选为0.8g/10分钟以上且1.5g/10分钟以下，特别优选为0.8g/10分钟以上且1.2g/10分钟以下。若共聚物A的MFR为上述范围的下限值以上，则即使成形温度低也能够确保优异的成形性，因此易于抑制共聚物A的劣化。若共聚物A的MFR为上述范围的上限值以下，则熔融张力不会过低，因此膜成形变得容易。
需要说明的是，MFR是对加热至190℃的树脂(聚合物)施加2.16kg的荷重，测定从直径2.09mm的节流孔流出10分钟的树脂量而得的值。
共聚物A的熔点优选为90℃以上且130℃以下，更优选为100℃以上且125℃以下。若共聚物A的熔点为上述范围的下限值以上，则利用热封进行制袋时的密封形状变得良好。若共聚物A的熔点为上述范围的上限值以下，则能够缩短热封时间，制袋速度(生产速度)提高。
需要说明的是，熔点是利用差示扫描量热测定(DSC)法测定的熔融峰对应的温度。
除使用茂金属系催化剂作为聚合催化剂以外，能够用公知的方法制造共聚物A。聚合方法可无限制地采用公知的方法，其中优选气相聚合法。得到共聚物A的聚合可以为1步聚合，也可以为2步以上的多步聚合。
茂金属系催化剂是包含茂金属配合物的催化剂。作为茂金属系催化剂，可以使用公知的茂金属系催化剂，也可以使用将茂金属配合物和助催化剂组合而得的催化剂。
作为茂金属配合物的具体例，可例举在Ti、Zr、Hf等过渡金属中配位有具有甲基环戊二烯、二甲基环戊二烯、茚等环戊二烯骨架的配体的配合物。聚合中使用的茂金属配合物可以为1种，也可以为2种以上。
作为助催化剂，可例举铝氧烷等周期表第一族～第三族元素的有机金属化合物。聚合中使用的助催化剂可以为1种，也可以为2种以上。
作为茂金属系催化剂，可以使用担载于二氧化硅等载体的担载催化剂。
作为共聚物A，可例举利用茂金属系催化剂聚合成的α-烯烃的碳原子数为6的LLDPE(m-C6-LLDPE)、利用茂金属系催化剂聚合成的α-烯烃的碳原子数为8的LLDPE(m-C8-LLDPE)。
PE系树脂组合物中包含的共聚物A可以为1种，也可以为2种以上。
树脂成分可以包含除共聚物A以外的其他乙烯-α-烯烃共聚物B(以下记作“共聚物B”)。
作为共聚物B，可例举利用除茂金属系催化剂以外的其他催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物。作为除茂金属系催化剂以外的其他催化剂，可例举齐格勒型催化剂、菲利普型催化剂，优选齐格勒型催化剂。作为共聚物B的聚合方法，没有特别限定，可例举溶液聚合法、淤浆聚合法、气相聚合法、高压离子聚合法。
从PE系树脂组合物的成形性优异、易于得到制袋加工性和膜强度优异的膜的观点出发，共聚物B中使用的α-烯烃的碳原子数优选为4以上且8以下。作为α-烯烃的具体例，可例举与共聚物A中例举的例子相同的例子。共聚物B中使用的α-烯烃可以为1种，也可以为2种以上。
作为共聚物B，可例举：利用除茂金属系催化剂以外的催化剂聚合成的α-烯烃的碳原子数为4的LLDPE(C4-LLDPE)、利用除茂金属系催化剂以外的催化剂聚合成的α-烯烃的碳原子数为6的LLDPE(C6-LLDPE)、利用除茂金属系催化剂以外的催化剂聚合成的α-烯烃的碳原子数为8的LLDPE(C8-LLDPE)。
PE系树脂组合物中包含的共聚物B可以为1种，也可以为2种以上。作为共聚物B，可以使用再生品。
在不损害本发明的效果的范围内，树脂成分中除共聚物A以外，还可以包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯树脂(EVA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯-丙烯共聚物等。作为这些其他聚合物，可使用再生品。
作为本发明的PE系树脂组合物中包含的树脂成分，优选为：仅共聚物A、共聚物A与共聚物B的组合、共聚物A与HDPE的组合、共聚物A与共聚物B与HDPE的组合。
相对于树脂成分的总质量，树脂成分中的乙烯-α-烯烃共聚物的比例为50质量％以上，优选为50质量％以上且100质量％以下，更优选为55质量％以上且100质量％以下。若乙烯-α-烯烃共聚物的比例为上述范围的下限值以上，则可得到膜强度优异的膜。若乙烯-α-烯烃共聚物的比例为上述范围的上限值以下，则可得到膜成形性、制袋性优异的膜。
相对于乙烯-α-烯烃共聚物的总质量，乙烯-α-烯烃共聚物中的共聚物A的比例为10质量％以上，优选为10质量％以上且100质量％以下，更优选为13质量％以上且100质量％以下。若共聚物A的比例为上述范围的下限值以上，则可得到膜强度优异的膜。若共聚物A的比例为上述范围的上限值以下，则可得到膜成形性、制袋性优异的膜。
在本发明的PE系树脂组合物包含共聚物B的情况下，相对于乙烯-α-烯烃共聚物的总质量，乙烯-α-烯烃共聚物中的共聚物B的比例优选为15质量％以上且90质量％以下，更优选为20质量％以上且90质量％以下。若共聚物B的比例为上述范围的下限值以上，则可得到稳定的成形性。若共聚物B的比例为上述范围的上限值以下，则可得到充分的膜强度。
在本发明的PE系树脂组合物包含HDPE的情况下，相对于树脂成分的总质量，树脂成分中的HDPE的比例优选为5质量％以上且50质量％以下，更优选为8质量％以上且45质量％以下。若HDPE的比例为上述范围的下限值以上，则膜的制袋性稳定。若HDPE的比例为上述范围的上限值以下，则可得到充分的膜强度。
相对于PE系树脂组合物的总质量，PE系树脂组合物中的树脂成分的含量为25质量％以上且小于90质量％，更优选为25质量％以上且85质量％以下，进一步优选为25质量％以上且80质量％以下。若树脂成分的含量为上述范围的下限值以上，则成形性优异，且易于得到充分的膜强度。若树脂成分的含量为上述范围的上限值以下，则可充分获得抑制树脂用量的效果。
作为PE系树脂组合物中包含的无机化合物，没有特别限定，可例举：碳酸钙、氧化钛、二氧化硅、粘土、滑石、高岭土、氢氧化铝。其中优选碳酸钙。作为无机化合物，可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
作为碳酸钙，可以是将石灰石机械粉碎而得的所谓重质碳酸钙，也可以是利用碳化法得到的所谓沉降性碳酸钙。碳酸钙可以是实施了表面处理的碳酸钙，也可以是未实施表面处理的碳酸钙。作为碳酸钙，可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
碳酸钙的平均粒径优选为5.0μm以下，更优选为3.0μm以下。若碳酸钙的平均粒径为上述范围的上限值以下，则能够确保优异的成形性，在膜成形时不易因凝集、粒子自身大小而产生孔、外观不良等缺陷。碳酸钙的平均粒径的下限优选为0.1μm。碳酸钙的平均粒径优选为0.1μm以上且5.0μm以下。需要说明的是，碳酸钙的平均粒径利用空气透过法测定。
碳酸钙的顶切(topcut)粒径优选为15μm以下，更优选为10μm以下。需要说明的是，顶切粒径利用X射线透过式粒度分布测定器进行测定。
碳酸钙的45μm筛残渣优选为0.01质量％以下。需要说明的是，45μm筛残渣利用JIS标准筛进行测定。
相对于树脂组合物的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的无机化合物的含量优选为超过10质量％且为75质量％以下，更优选为15质量％以上且75质量％以下。若无机化合物的含量为上述范围的下限值以上，则可充分得到抑制树脂用量的效果。若无机化合物的含量为上述范围的上限值以下，则可得到充分的膜强度。
本发明的PE系树脂组合物可以根据需要含有添加剂。作为添加剂，可例举：抗氧化剂、光稳定剂、滑剂、分散剂、颜料、抗静电剂、干燥剂、动物等的驱避剂。添加剂可以为1种，也可以为2种以上。
相对于PE系树脂组合物的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的添加剂的含量优选为3质量％以下，更优选为1质量％以下。
本发明的PE系树脂组合物的制造方法没有特别限定，可例举利用单轴挤出机、多轴挤出机、班伯里混炼机、捏合机等将各成分混合以满足上述组成的方法。也可以预先将树脂成分的一部分与无机化合物、添加剂混合而制作母料，将上述母料与树脂成分的其余部分混合。
PE系树脂组合物的制造时的混合温度可以适当调整，例如可设为150℃以上且190℃以下。
[聚乙烯系树脂包装材料]
本发明的聚乙烯系树脂包装材料(以下记作“PE系树脂包装材料”)是由本发明的PE系树脂组合物形成的包装材料。本发明的PE系树脂包装材料的方式除使用本发明的PE系树脂组合物以外，可采用公知的方式。
作为PE系树脂包装材料的用途，没有特别限定，可例举垃圾袋、购物袋、时装包、收纳袋、包装袋。
本发明的PE系树脂包装材料的制造方法除使用本发明的PE系树脂组合物以外，可采用公知的方法。例如，可例举将本发明的PE系树脂组合物成形为膜状并通过热封进行制袋的方法。成形为膜状的方法可例举吹胀成形、T型模挤出成形等。
成形温度(挤出温度)可适当调整，例如可设为150℃以上且190℃以下。
膜的厚度根据用途适当设定即可，例如可设为10μm以上且70μm以下。
如以上说明所示，在本发明中，PE系树脂组合物中以特定比率含有利用茂金属系催化剂聚合成的共聚物A。由此，即使无机化合物的含量多也能够确保优异的成形性，并且可得到制袋加工性、膜强度优异的膜。另外，使用本发明的PE系树脂组合物得到的PE系树脂包装材料能够以高生产率制造，能够耐受重物的包装运输。
以下，通过实施例详细说明本发明，但本发明不限于以下记载。
[缩写]
以下缩写表示以下含义。
EO共聚物：乙烯-α-烯烃共聚物。
(共聚物A)
A-1：m-C6-LLDPE，商品名“D139FK”，Chevron Phillips Chemical公司制造，MFR为1.0g/10分钟，熔点90℃。
A-2：m-C6-LLDPE，商品名“EVOLUE(注册商标)2320”，Prime Polymers公司制造，MFR为1.8g/10分钟，熔点118℃。
(共聚物B)
B-1：C4-LLDPE，商品名“FS153S”，Sumitomo Chemical Asia公司制造。
B-2：C8-LLDPE，商品名“0138NK”，Prime Polymers公司制造。
B-3：将共聚物B-1成形得到的膜粉碎后，用挤出机挤出成股线状并切断成颗粒状(假定为再生品)。
(其他聚合物C)
C-1：HDPE，商品名“FJ00952”，Saudi Basic Industries Corporation制造。
C-2：将共聚物C-1成形得到的膜粉碎后，用挤出机挤出成股线状并切断成颗粒状(假定为再生品)。
(母料)
MB-3：母料，商品名“GRANIC422”，碳酸钙含量80质量％，C8-LLDPE含量20质量％，GCR公司制造。
[制造例1]
将碳酸钙(LIGHTON BS-0，平均粒径1.0μm，备北粉化工业公司制造)80质量％及共聚物B-2(C8-LLDPE)颗粒20质量％用高速混合器混合5分钟后，利用2轴挤出机挤出成股线状，切断成颗粒状，得到母料(MB-1)。
[制造例2]
使用共聚物A-2(m-C6-LLDPE)代替共聚物B-2，除此以外与制造例1同样进行，得到母料(MB-2)。
[实施例1]
作为吹胀成形机，使用筒体内径为55mm、螺杆的L/D为32的挤出机(PLACO公司制造)以及模头径为
Figure BDA0004206504190000081
模唇为3mm的环状模头。
以MB-1为65质量％、共聚物B-1(C4-LLDPE)为25质量％、共聚物A-1(m-C6-LLDPE)为10质量％的方式，一边对它们进行计量一边投入至挤出机，制备PE系树脂组合物，并通过吹胀成形而成形出厚度25μm、折叠宽度460mm的管状的膜。挤出温度设为170℃，吹胀比设为约3.0。接着，利用制袋机(野崎工业制造)在长度方向上以600mm间隔进行热封后进行切割而制作袋体。热封温度为160℃～180℃。
膜(PE系树脂组合物)中的碳酸钙的含量为52质量％，树脂成分的含量为48质量％，树脂成分中的乙烯-α-烯烃共聚物的比例为100质量％，乙烯-α-烯烃共聚物中的共聚物A的比例为21质量％。
[实施例2～12]
将PE系树脂组合物的组成如表1所示进行了变更，除此以外与实施例1同样进行，制作袋体。
[比较例1～6]
将PE系树脂组合物的组成如表2所示进行了变更，除此以外与实施例1同样进行，制作袋体。
[膜成形性]
确认各例的膜成形时的管的稳定性，按照以下基准评价成形性。
“1”：比通常树脂(不含无机化合物)稳定。
“2”：与通常树脂同样稳定。
“3”：与通常树脂相比稍微不稳定，但能够连续成形。
“4”：不稳定且无法成形。
[制袋加工性]
确认制袋时的生产速度和密封部的成品形状，按照以下基准评价成形性。
“1”：与没有无机物的情况相比，生产速度和密封部的成品效果提高。
“2”：与没有无机物的情况相同。
“3”：与没有无机物的情况相比，密封形状的成品效果差。
“4”：与没有无机物的情况相比，生产速度非常差。
[膜强度]
用拇指对各例中成形的膜进行穿刺，确认对穿刺的孔施加力时破裂的扩张，按照以下的基准评价膜强度。
(评价基准)
“1”：不易穿刺。
“2”：破裂未从穿刺的孔扩张。
“3”：破裂从穿刺的孔扩张。
“4”：手指容易穿刺。
各例的PE系树脂组合物的组成、膜的厚度和评价结果示于表1和表2。
需要说明的是，表1和表2中，“碳酸钙含量”是指PE系树脂组合物(膜)中的碳酸钙的含量。“树脂成分的含量”是指PE系树脂组合物(膜)中的树脂成分的含量。
[表1]
Figure BDA0004206504190000111
[表2]
Figure BDA0004206504190000121
如表1和表2所示，以特定比率包含共聚物A的实施例1～12中，即使包含大量碳酸钙，膜成形性、制袋加工性和膜强度也均优异。
另一方面，PE系树脂组合物不包含共聚物A的比较例1、2以及树脂成分中的乙烯-α-烯烃共聚物的比例低的比较例3中，膜强度差。树脂成分的含量低的比较例4中，膜成形性差，膜强度也差。PE系树脂组合物中的树脂成分的比例多的比较例5中，膜成形性和制袋加工性差。乙烯-α-烯烃共聚物中的共聚物A的比例低的比较例6中，膜强度差。

Claims (7)

1.一种聚乙烯系树脂组合物，为包含无机化合物和树脂成分的树脂组合物，其中，
所述树脂成分的含量相对于所述树脂组合物的总质量为25质量％以上且小于90质量％，
所述树脂成分包含相对于所述树脂成分的总质量为50质量％以上的乙烯-α-烯烃共聚物，
所述乙烯-α-烯烃共聚物中的10质量％以上是利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，
所述乙烯-α-烯烃共聚物A中使用的α-烯烃的碳原子数为6以上且8以下。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，所述无机化合物为碳酸钙。
4.一种聚乙烯系树脂包装材料，由权利要求1～3中任一项所述的聚乙烯系树脂组合物形成。
5.根据权利要求4所述的聚乙烯系树脂包装材料，其为垃圾袋、购物袋、时装包、收纳袋或包装袋。
6.一种聚乙烯系树脂组合物的制造方法，为包含无机化合物和树脂成分的树脂组合物的制造方法，其中，
以所述树脂成分的含量相对于所述树脂组合物的总质量为25质量％以上且小于90质量％的方式混合所述树脂成分和无机化合物，
所述树脂成分中相对于所述树脂成分的总质量包含50质量％以上的乙烯-α-烯烃共聚物，
所述乙烯-α-烯烃共聚物中的10质量％以上是利用茂金属系催化剂聚合成的乙烯-α-烯烃共聚物A。
7.一种聚乙烯系树脂包装材料的制造方法，其利用权利要求6所述的聚乙烯系树脂组合物的制造方法制造聚乙烯系树脂组合物，并将所述聚乙烯系树脂组合物成形，得到聚乙烯系树脂包装材料。
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