CN117120528A - 树脂粒料组合物及其制造方法、以及微多孔膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性优异的树脂粒料组合物、其制造方法、以及使用该树脂粒料组合物的聚烯烃微多孔膜的制造方法。树脂粒料组合物包含:含有聚烯烃的第一粒料、以及0.1质量%以上且99.0质量%以下的液态成分。第一粒料为多孔体,在多孔体的一部分浸渗有液态成分的一部分。在其它实施方式中,树脂粒料组合物包含含有聚烯烃的第二粒料。第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由包含聚烯烃的树脂形成的部分和由液态成分形成的部分。并且,存在于第二粒料外表面的液态成分的质量相对于第二粒料整体的质量为20质量%以下。
Description
技术领域
本申请涉及树脂粒料组合物及其制造方法、以及微多孔膜的制造方法。
背景技术
聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂的成型品物性、成型加工性、耐候性等的平衡良好,被广泛用于包装薄膜、农业薄膜等产业用薄膜的制造、瓶容器等的吹塑成形用途、结构材料、大型模体等的注射成型用途、单丝等纤维用途。另外,最近被用于制造作为锂离子电池的分隔件的微多孔膜。
作为获得聚烯烃树脂组合物的粒料的一般方法,通常为专利文献1中记载的方法,即,利用挤出机对聚合的聚乙烯粉末进行加热混炼而制成粒料的方法。例如,可以将聚烯烃树脂挤出成形为直径10mm以下、通常为约1~5mm的股线状,并将挤出成形品在长度方向上切割成约2~5mm而得到粒料。
另一方面,也已知将树脂组合物暂且成形为薄膜状等,再将其制成粒料的方法。例如,专利文献2中记载了通过将所得树脂薄膜的一部分在未加热的状态下压缩,其后裁切成期望长度来获得树脂粒料的方法。
专利文献3也记载了能够由树脂薄膜获得的、包含聚乙烯作为主成分的树脂粒料。并记载了:关于该树脂粒料,作为第一实施方式,呈现折叠形态或可分离形态或层叠形态,作为第二实施方式,是平面状、纤维状、中空丝状或非织造布状的粒料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-101854号公报
专利文献2:日本特开2006-21519号公报
专利文献3:日本特开2019-142002号公报
专利文献4:日本特开2007-23171号公报
专利文献5:国际公开第2005/103127号
专利文献6:国际公开第2006/38532号
专利文献7:日本特公平6-15721号公报
专利文献8:日本特许第4623780号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了对成形品赋予期望的性质,树脂粒料有时与其它树脂粒料、粉末等粒径不同的材料(被混合物)混合使用。因此,要求树脂粒料即便与被混合物混合也不易分级(低分级性)。另外,在利用例如湿式法来制造微多孔膜时,树脂粒料有时与液态成分一同混炼。因此,要求树脂粒料在挤出机内与液态成分一同混炼时液态成分被更均匀地分散(混炼性)。进而,在成型品的制造过程中,树脂粒料借助空气输送线路等空气运输进行搬运的情况较多。因此,要求在空气运输时容易搬运而不发生配管堵塞(搬运性)。
然而,专利文献1~3中记载那样的现有粒料若与粒径不同的其它材料、尤其是树脂粉末混合则容易发生分级。另外,专利文献1中记载的具有一般形状的粒料若在挤出机内与液态成分一同混炼,则有时难以使液态成分均匀分散,有时损害所得微多孔膜等薄膜的品质。另外,专利文献2和3中记载那样的具有薄膜状结构的粒料因粒料的体积密度低而存在无法利用空气运输来顺利搬运或发生配管堵塞的担心。因此,专利文献1~3中记载那样的现有粒料在粒料的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性方面存在改善的余地。
本申请的目的在于,提供搬运性以及与液态成分的混炼性优异的树脂粒料组合物、其制造方法、以及使用该树脂粒料组合物的聚烯烃微多孔膜的制造方法。
用于解决问题的方案
以下,记载本申请的实施方式的例子。
[1]一种树脂粒料组合物,其包含:
含有聚烯烃的第一粒料;以及
0.1质量%以上且99.0质量%以下的液态成分,
上述第一粒料为多孔体,在上述多孔体的一部分浸渗有上述液态成分的一部分。
[2]根据项目1所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料的多孔体具有微多孔膜状的构成部分和/或由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的构成部分。
[3]根据项目2所述的树脂粒料组合物,其中,
上述第一粒料的多孔体包含微多孔膜状的构成部分,该构成部分的厚度为50μm以下,且该构成部分具有直径为1μm以下的原纤;和/或
上述第一粒料的多孔体包含由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的构成部分,该构成部分的纤维直径为500μm以下。
[4]根据项目1~3中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,以上述树脂粒料组合物的总质量为基准计,上述第一粒料中包含的上述液态成分的量为0.1质量%以上且50.0质量%以下。
[5]根据项目1~4中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,上述液态成分为增塑剂,
上述第一粒料中包含的上述聚烯烃的粘均分子量或构成上述第一粒料的树脂整体的粘均分子量为200000以上,
上述第一粒料为折叠形态或可分离形态或层叠形态。
[6]根据项目1~5中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料除了含有上述液态成分之外能够进一步含有5质量%以上的液态成分。
[7]根据项目1~6中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,存在于上述第一粒料的外表面的液态成分的质量相对于上述第一粒料整体的质量为20质量%以下,存在于上述外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。
采取上述第一粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹上述第一粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换上述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,测定第一粒料的质量,将擦拭操作前后的质量差作为存在于第一粒料外表面的液态成分的量。
[8]根据项目1~7中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,存在于上述第一粒料的内部的液态成分的质量相对于上述第一粒料整体的质量为0质量%以上且70质量%以下,存在于上述内部的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。
采取上述第一粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹上述第一粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换上述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,将利用溶剂从第一粒料提取去除液态成分时的提取前后的质量差作为存在于第一粒料内部的液态成分的质量。
[9]一种树脂粒料组合物,其包含含有聚烯烃的第二粒料,
上述第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由包含上述聚烯烃的树脂形成的部分和由上述液态成分形成的部分,
存在于上述第二粒料的外表面的液态成分的质量相对于上述第二粒料整体的质量为10质量%以下,存在于上述外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。
采取上述第二粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹上述第二粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换上述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,测定第二粒料的质量,将擦拭操作前后的质量差作为存在于第二粒料外表面的液态成分的量。
[10]根据项目9所述的树脂粒料组合物,其中,上述第二粒料的静止角小于60度。
[11]根据项目9或10所述的树脂粒料组合物,其中,存在于上述第二粒料的内部的液态成分的质量相对于上述第二粒料整体的质量为30质量%以上,存在于上述内部的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。
采取上述第二粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹上述第二粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换上述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,将利用溶剂从第一粒料提取去除液态成分时的提取前后的质量差作为存在于第一粒料内部的液态成分的质量。
[12]根据项目1~8中任一项所述的树脂粒料组合物,其还包含含有聚烯烃的第二粒料,
上述第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由包含上述聚烯烃的树脂形成的部分和由上述液态成分形成的部分。
[13]根据项目12所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料与上述第二粒料的质量比(第一粒料/第二粒料)为10/90~90/10。
[14]根据项目12或13所述的树脂粒料组合物,其中,从上述第一粒料提取上述液态成分后的孔隙率超过10%且为90%以下。
[15]根据项目12~14中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料和/或上述第二粒料包含粘均分子量为200000以上的聚乙烯。
[16]根据项目12~15中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料和/或上述第二粒料由再生树脂形成。
[17]根据项目12~16中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,以上述树脂粒料组合物的总质量为基准计,上述第二粒料中包含的上述液态成分的量为20质量%以上且90质量%以下。
[18]根据项目12~17中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,上述第一粒料和/或上述第二粒料的静止角小于60度。
[19]一种聚烯烃微多孔膜的制造方法,其包括:将项目1~18中任一项所述的树脂粒料组合物挤出并拉伸,利用溶剂提取上述液态成分而使其开孔。
[20]一种树脂粒料组合物的制造方法,其为制造项目12~18中任一项所述的树脂粒料组合物的方法,上述方法包括如下工序:
挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;以及
提取工序,其在提取溶剂的存在下,从上述微多孔膜原材提取上述液态成分,
所述方法还包括:在上述挤出工序后,由上述提取工序前的上述微多孔膜原材得到第二粒料原料,由上述提取工序后的上述微多孔膜原材得到第一粒料原料,并将上述第一粒料原料与上述第二粒料原料混合。
[21]一种树脂粒料组合物的制造方法,其为制造项目12~18中任一项所述的树脂粒料组合物的方法,上述方法包括第一粒料原料制造工序、第二粒料原料制造工序、以及将上述第一粒料原料与上述第二粒料原料混合的工序,
所述第一粒料原料制造工序包括:
第一挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;
提取工序,其在提取溶剂的存在下,从通过上述第一挤出工序而得到的上述微多孔膜原材提取上述液态成分;以及
由上述提取工序后的上述微多孔膜原材得到第一粒料原料,
所述第二粒料原料制造工序包括:
第二挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;以及
由通过上述第二挤出工序而得到的上述微多孔膜原材得到第二粒料原料。
发明的效果
根据本申请,可提供低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性优异的树脂粒料组合物。
附图说明
图1的(a)为层叠有平面状膜的树脂粒料的立体示意图,图1的(b)为图1的(a)的剖视示意图,图1的(c)为折叠有平面状膜的树脂粒料的示意剖视图,图1的(d)为卷曲或折叠有平面状膜的树脂粒料的剖视示意图。
图2的(a)为层叠有平面状膜且经压花加工的树脂粒料的立体示意图,并且,图2的(b)为图2的(a)的剖视示意图。
图3的(a)和(b)是表示树脂粒料的生产线的一例的示意图。
图4是表示第二粒料及其原料的形状的例子的示意图。
具体实施方式
《树脂粒料组合物》
〈第一粒料〉
本申请的树脂粒料组合物包含含有聚烯烃的第一粒料(也称为“多孔粒料”)、以及0.1质量%以上且99.0质量%以下的液态成分。第一粒料为多孔体,在其一部分浸渗有液态成分的一部分。通过使树脂粒料组合物预先含有液态成分,从而液态成分将树脂粒料组合物的材料彼此维系,发生分级的情况少。另外,在根据需要与粒径不同的其它材料、例如树脂粉末混合时,也因液态成分的存在而能够减少分级,且抑制由树脂粉末导致的粉尘产生。另外,通过在第一粒料的多孔体的一部分浸渗有液态成分的一部分,从而液态成分预先使树脂溶胀,在将其混炼时,能够使树脂粒料与液态成分更均匀地混炼。另外,即便树脂粒料组合物预先包含液态成分,作为多孔体的第一粒料也会吸收液态成分的一部分,因此,能够抑制树脂粒料组合物的发粘。进而,由于第一粒料为多孔体,因此,与非多孔体相比体积密度低,其结果,因多孔体的一部分吸收液态成分的一部分而适度变重,搬运性优异。多孔体是指具有多个空孔的材料。多孔体具有孔径为10nm~100nm的多个空孔,其孔隙率可以为20%~70%左右,穿刺强度可以为100gf~1000gf左右。多孔体可以为通过例如专利文献5、专利文献6中记载的方法而得到的微多孔膜,也可以为例如锂离子二次电池用分隔件中使用的微多孔膜。多孔体可以为将多个该微多孔膜重叠而得到的物体。非多孔体是指不是多孔体的材料。非多孔体可以是例如实质上不具有空孔的材料,或者,也可以为在空孔中浸渗其它材料、例如浸渗液态成分而整体呈现非多孔的材料。非多孔体只要整体为非多孔的材料,则也可以是在其一部分、例如其表面具有多孔部分。多孔体、非多孔体的区别可通过使用SEM进行观察等来判断。
第一粒料为含有聚烯烃的粒料,其是多孔体。第一粒料在其多孔体的一部分浸渗有树脂粒料组合物中包含的液态成分的一部分。
液态成分不会浸渗第一粒料的全部多孔体,第一粒料维持其多孔性的至少一部分。第一粒料只要维持其多孔性的至少一部分,则可以如后所述那样,多孔体的一部分进行压接、粘接或熔接而形成非多孔部分。
本说明书中,树脂粒料是指树脂的颗粒状的块,其具有对于供作以往的挤出成形加工的原料而言适当的尺寸。挤出成形加工例如为吹胀成形等薄膜成形、微多孔膜成形、中空丝成形、吹塑成形、注射成型、管成形、单丝成形等。
从树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性的观点出发,以树脂粒料组合物的总质量为基准计,树脂粒料组合物中的第一粒料的量优选为10质量%以上且95质量%以下、更优选为15质量%以上且80质量%以下、进一步优选为30质量%以上且70质量%以下。
以树脂粒料组合物的总质量为基准计,第一粒料中包含的液态成分的量优选超过0.1质量%且为50.0质量%以下、更优选为0.1质量%以上且30质量%以下、进一步优选为0.5质量%以上且10质量%以下、更进一步优选为0.5质量%以上且10质量%以下、更进一步优选为0.5质量%以上且5质量%以下、特别优选为1.0质量%以上且5质量%以下。若第一粒料中包含的液态成分的量在这些范围内,则存在树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高的倾向。
第一粒料中包含的液态成分的一部分可以存在于第一粒料的外表面。在树脂粒料组合物还包含第二粒料的情况下,第一粒料中包含的液态成分的一部分或全部可以存在于第一粒料的外表面。存在于第一粒料外表面的液态成分的质量上限相对于第一粒料整体的质量优选为20质量%以下、更优选为10质量%以下、进一步优选为5质量%以下、特别优选为2质量%以下。能够与这些上限加以组合的下限没有特别限定,可以优选设为0质量%以上、超过0质量%、0.1质量%以上、0.2质量%以上或1质量%以上。若存在于第一粒料外表面的液态成分的量在这些范围内,则树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,并且,也能够改善在挤出机的料斗内的架桥(bridge),进一步抑制挤出变动。
存在于上述第一粒料外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。首先,采取第一粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的长宽为1m见方、厚度为0.6mm的片擦拭存在于第一粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换片,反复进行多次该擦拭操作,直至液态成分不再渗入至片为止,即,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,测定第一粒料的质量,将擦拭操作前后的质量差作为存在于第一粒料外表面的液态成分的量。更详细的测定方法记载于实施例中。
第一粒料中包含的液态成分的一部分可以存在于第一粒料的内部。存在于第一粒料内部的液态成分的质量下限相对于第一粒料整体的质量可优选设为0质量%以上、超过0质量%、0.1质量%以上、0.5质量%以上、1质量%以上、2质量%以上、5质量%以上、10质量%以上、20质量%以上或50质量%以上。能够与这些下限加以组合的上限没有特别限定,可优选设为70质量%以下、65质量%以下、50质量%以下、40质量%以下、30质量%以下、25质量%以下、20质量%以下、10质量%以下或5质量%以下。若存在于第一粒料内部的液态成分的量在这些范围内,则树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,能够进一步抑制挤出变动。例如,在制造锂离子二次电池用分隔件中使用的微多孔膜时,存在于第一粒料内部的液态成分的质量优选为0质量%以上且5质量%以下。
存在于上述第一粒料内部的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。首先,采取第一粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的长宽为1m见方、厚度为0.6mm的片擦拭存在于第一粒料外表面的液态成分。若液态成分转移至上述片,则该部分的颜色变为半透明。更换片,反复进行多次该擦拭操作,直至液态成分不再渗入至片为止,即,直至确认不到上述片的颜色变化为止。其后,将利用溶剂从第一粒料提取去除液态成分时的提取前后的质量差作为存在于第一粒料内部的液态成分的质量。更详细的测定方法记载于实施例中。
第一粒料的静止角的上限值优选小于60度、更优选小于50度、进一步优选小于45度。能够与这些上限加以组合的下限没有特别限定,可优选设为20度以上、15度以上或10度以上。通过使第一粒料的静止角在上述范围内,从而树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,进一步抑制将本发明的粒料组合物与一般的其它粒料、例如聚丙烯粒料等进行干混时的分级,能够进一步抑制挤出变动。
第一粒料在提取液态成分后的孔隙率优选为5%以上且95%以下、更优选为10%以上且80%以下、进一步优选为20%以上且60%以下、更进一步优选为30%以上且50%以下。若第一粒料的提取液态成分后的孔隙率在这些范围内,则存在树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高的倾向。
关于第一粒料的尺寸,从利用空气输送线路等进行空气运输时不易堵塞、容易搬运的观点出发,第一粒料的最大长度优选为10mm以下,从进一步提高在挤出机内的运输性的观点出发,第一粒料的最大长度更优选为6mm以下、进一步优选为5mm以下。最大长度的下限优选为1mm以上、更优选为2mm以上。尤其是,为了在螺杆与料筒之间的间隙大的大型挤出机中良好地搬运树脂粒料组合物,第一粒料的最大长度优选为1mm以上。需要说明的是,关于粒料的“最大长度”,例如在椭圆球的情况下是指最大直径,在长方体的情况下是指最大对角长度,在纤维的情况下是指长度,在其它形状的情况下是指据此使用最大投影长度。
第一粒料优选为包含聚烯烃作为主成分的树脂粒料。在本申请说明书中,“主成分”是指:以第一粒料的全部树脂成分的总质量作为基准,以超过50质量%的比例加以包含。作为聚烯烃,可列举出聚乙烯、聚丙烯等,优选为聚乙烯。
第一粒料的主成分优选为经熔融混炼的聚乙烯。在本技术领域中,已知聚合物成形品的强度根据系带分子(tie molecule)间的互相缠绕点的数量而发生变化。虽不期望受到理论束缚,但可以认为:通过熔融混炼而使聚合物的微晶尺寸减少,且系带分子彼此的互相缠绕点增加,因此,树脂粒料和使用其的成形品的强度提高。聚乙烯的熔融混炼可利用熔融装置(melter)和/或混炼机(kneader)、一般的双螺杆挤出机、单螺杆挤出机来进行。
第一粒料中,除了包含聚乙烯之外,为了提高耐热性,可以包含聚丙烯、其它聚烯烃树脂。另外,第一粒料中,除了包含聚烯烃之外,在不损害本申请的树脂粒料组合物的性能的范围内,可以包含其它树脂、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙等非聚烯烃树脂。第一粒料为聚乙烯与除聚乙烯之外的树脂的混合物时,从分散性和/或保持强度的观点出发,除聚乙烯之外的树脂在粒料中的比例优选小于30质量%,从分散性的观点出发,更优选小于20质量%、进一步优选小于10质量%。下限没有特别限定,例如可以设为0质量%以上或超过0质量%。
第一粒料(多孔粒料)中包含的聚烯烃、或构成第一粒料的树脂整体的粘均分子量(Mv)优选为200000以上、更优选为300000以上、进一步优选为500000以上。若第一粒料中包含的聚乙烯或构成第一粒料的树脂整体的Mv为200000以上,则将树脂粒料混合至包含Mv小于200000的低分子量成分作为主成分的树脂时,混合物的成形品或薄膜的机械强度、例如撕裂强度和拉伸强度等显著提高,因此,尤其在要求微多孔膜等的机械强度的用途中是有利的。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为5000000以下、优选设为3000000以下、进一步优选设为2000000以下。
从成形品的拉伸强度的观点出发,第一粒料中包含的聚乙烯的Mv优选超过200000、更优选为300000以上(或超过300000)、进一步优选为500000以上(或超过500000)。从相同的观点出发,第一粒料的Mv优选为300000以上、更优选为500000以上。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为5000000以下、优选设为3000000以下、进一步优选设为2000000以下。
第一粒料中的聚乙烯可以包含具有互不相同的分子量的多种成分,例如可以为混合物。例如,Mv为100000的聚乙烯与Mv为700000的聚乙烯的混合物只要整体具有200000以上的Mv即可。
从生产率、环保等观点出发,第一粒料优选由再生树脂形成。在本申请说明书中,“再生树脂”是指:利用由薄膜、吹塑容器、注射成型品等制品或者至形成制品为止的中间体、不符合标准的制品等形成且历经了至少一次熔融、混炼和挤出工序的树脂成型物进行粒料化而得到的树脂。例如,如后所述那样,作为第一粒料的原料,更优选由提取工序后的聚烯烃微多孔膜原材形成。在第一粒料由再生树脂形成的情况下,从使用树脂粒料的成形品的强度的观点出发,该聚乙烯的粘均分子量(Mv)优选设为200000以上(或超过200000)、更优选设为300000以上(或超过300000)、进一步优选设为500000以上(或超过500000)。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为1000000以下。
作为聚乙烯,可列举出例如高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、线状低密度聚乙烯(LLDPE)、高压法低密度聚乙烯或它们的混合物等。另外,可以使用利用茂金属催化剂而得到的分子量分布狭窄的聚乙烯、通过多段聚合而得到的HDPE。在本申请说明书中,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量(Mv)为350000以上的聚乙烯。
在第一粒料包含聚乙烯的情况下,聚乙烯的比例以第一粒料的树脂成分的总质量为基准计优选为50质量%以上且100质量%以下、更优选为70质量%以上且100质量%以下、进一步优选为80质量%以上且100质量%以下。在第一粒料中包含UHMWPE的情况下,从成形品的光学性、强度和异物去除性的观点出发,UHMWPE的比例优选为5质量%以上且50质量%以下,从分散性的观点出发,以第一粒料的树脂成分的总质量为基准计,优选为9质量%以上且40质量%以下。
第一粒料优选为平面状、或者进行了折叠(折叠形态)、或者能够分离(可分离形态)、或者进行了层叠(层叠形态)。通过具有这些形态中的任一种以上,从而得到在形成薄膜时的强度和光学性优异且鱼眼、未熔融凝胶等异物的去除性优异的树脂粒料。其原因在于,粒料能够在挤出机内高效地传递剪切力,并以均匀延长粒料中包含的聚乙烯的分子链的方式进行混炼,因此能够减少鱼眼和未熔融凝胶等异物。第一粒料更优选为折叠形态、可分离形态或层叠形态。其原因在于,在减少上述异物的基础上,第一粒料容易保持液态成分,因此可得到搬运性、低分级性、与液态成分的混炼性更优异的树脂粒料组合物。
图1的(a)示出具有平面状膜的层叠形态的树脂粒料的立体示意图。层叠形态的树脂粒料的截面可以具有例如一个个平面(图1的(b))。关于折叠形态的树脂粒料的截面,例如,多个平面状的构成部分的一个端部彼此可以粘结(图1的(c))。另外,如图1的(d)所示那样,树脂粒料可以具有平面状的微多孔膜被卷取或折叠那样的截面形状。图1的(a)~(d)为示意图,因此,本申请的树脂粒料不限定于具有图1的(a)~(d)中示出的规则的层叠形态。
可分离形态的树脂粒料只要粒料的至少一部分在通过空气运输进行搬运时维持粒料的形状(不损害搬运性)、且以用手施加力时能够分离的程度进行连结即可。具体而言,可分离形态的树脂粒料可以具有非粘结部分,更详细而言,可以具有非压接部分、非粘接部分或非熔接部分。例如,如图2的(a)所示那样,通过对具有折叠形态或层叠形态的粒料进行压花加工,从而得到具备粘结部分和非粘结部分这两者的树脂粒料(图2的(b))。图2的(a)和(b)为示意图,因此,本申请的树脂粒料不限定于具有图2的(a)和(b)所示的规则的层叠形态和压花加工部。
第一粒料的多孔体优选包含微多孔膜状的构成部分、由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的构成部分、或者它们的组合。通过使多孔体包含这些之中的至少一种构成部分,从而多孔体的一部分容易吸收液态成分,因此,能够得到搬运性、低分级性、以及与液态成分的混炼性更优异的树脂粒料组合物。
在第一粒料的多孔体具有微多孔膜状的部分的情况下,1片微多孔膜状的部分的厚度优选为500μm以下、更优选为100μm以下、进一步优选为50μm以下、更进一步优选为30μm以下、特别优选为20μm以下。微多孔膜状的部分优选具有直径为10μm以下的原纤,更优选具有5μm以下、进一步优选为1μm以下的原纤。第一粒料的多孔体具有由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的部分时,纤维直径优选为500μm以下、更优选为100μm以下、进一步优选为50μm以下、更进一步优选为30μm以下、特别优选为20μm以下。通过使第一粒料具有这种部分,从而能够均匀地延长粒料中包含的聚烯烃的分子链,由粒料和其它材料形成微多孔膜时,能够确保强度和异物去除性。通过使膜厚或纤维直径为100μm以下,从而可以不用为了减少未熔融凝胶而降低挤出量。若膜厚或纤维直径为50μm以下,则树脂已经被分散至50μm以下,因此,即便在包含高分子量成分的情况下,通过目视也几乎或完全观察不到未熔融凝胶。可认为这是因为:由于尺寸小于一般的聚乙烯粉末,聚乙烯的结晶性区域也延长至50μm的水准,因此,即便与LLDPE进行熔融混炼,也能够得到良好的分散。膜厚或纤维直径越小则分散越良好。膜厚或纤维直径的下限没有限定,从操作性的观点出发,优选为1μm以上、3μm以上或4μm以上。
特别优选的是:第一粒料中包含的聚乙烯或构成第一粒料的树脂整体的粘均分子量(Mv)为200000以上,且具有上述那样的膜厚较薄的薄膜结构。以下,说明其技术背景和意义。近年来,微多孔膜和薄膜等成型加工制品从节约使用原料等观点出发逐渐推进薄膜化,但随着薄膜化而需要防止机械强度的降低。为了提高膜强度,以往提出了使用高分子量成分作为树脂原料的技术。例如,专利文献4中记载了分子量非常高的聚乙烯树脂组合物。
然而,其单独存在时粘度过高,因此,在一般的吹胀法等的挤出成形中,成形机的树脂压力或负载电流变得过高而无法制成薄膜。因而存在下述方法:将这种分子量非常高的聚乙烯树脂组合物以树脂粉末的形态混合在以往的线状低密度聚乙烯(LLDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)的树脂粒料中,并在挤出机内进行混炼。然而,容易发生混炼不充分而强度不会提高、高分子量成分以所谓的鱼眼或未熔融凝胶的形式残留于薄膜之类的、可推测是由高分子量成分的分散不良引起的现象。这些现象在使用分子量高的聚烯烃组合物、通常粘均分子量高于约200000的聚烯烃组合物时容易显著发生。可推测其原因在于,在挤出机内,低分子量成分先发生软化,未对软化慢的高分子量成分传递分散所需的充分剪切应力。即,由于这种高分子量成分的分子链非常长,因此,对于使结晶在一般的挤出机内部发生松解而言能够赋予的能量不足,分子链以未松解的状态残留。另外可以认为:高分子量成分的粉末通常粘度高、混炼耗费时间也是在挤出机内的分散不良的原因。与此相对,在本申请的优选实施方式中,通过使用具有膜厚较薄的薄膜等形状的第一粒料,从而使树脂成分在挤出机内有效地熔融,能够施加剪切力来充分地松解分子链。即便将粘均分子量(Mv)设为200000以上,发生分散不良的情况也少。因此,能够提高成形加工品的机械强度且减少以往的高分子量的树脂粉末的混合量或者不进行混合。因此,能够减少或避免由以往的高分子量树脂粉末导致的材料的分散不良和分级。
第一粒料优选除了已经含有的液态成分之外能够进一步含有5质量%以上的液态成分,更优选能够进一步含有10质量%以上的液态成分,特别优选能够进一步含有20质量%以上。是指上述第一粒料具备除了含有的液态成分之外还能够进一步吸收液态成分的性质,例如,可根据将粒料暴露于过量液态成分前后的质量变化来评价该性质。测定方法记载于实施例中。能够进一步含有的液态成分的量的上限没有特别限定,例如可以为65质量%以下,优选为60质量%以下,进一步优选为50质量%以下。若是能够以上述范围进一步含有液态成分的状态,则进一步抑制粒料的发粘,进一步提高搬运性、挤出性。
第一粒料在提取液态成分后按照日本粉体工业技术协会标准SAP01-79而测得的体积密度优选为0.1g/cm3~0.4g/cm3。通过使体积密度为该范围,从而得到在形成薄膜时的强度和光学性优异且鱼眼、未熔融凝胶等异物的去除性优异的树脂粒料组合物。从进一步提高使用第一粒料而得到的薄膜的强度、光学性或异物去除性的观点出发,第一粒料的体积密度优选小于0.35g/cm3、更优选为0.30g/cm3以下、进一步优选小于0.28g/cm3。
〈第二粒料〉
树脂粒料组合物优选还包含含有聚烯烃的第二粒料(也称为“非多孔粒料”),第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由含有聚烯烃的树脂形成的部分和由液态成分形成的部分。非多孔体只要整体为非多孔的材料,就也可以在其一部分、例如其表面具有多孔部分。非多孔体可以是例如将树脂与液态成分通常进行熔融混炼且未提取去除液态成分的混合物。通过使树脂粒料组合物在包含第一粒料的基础上还包含具有由液态成分形成的部分的第二粒料,从而能够进一步增加树脂粒料组合物整体中包含的液态成分的量。因此,能够大幅缩短在挤出时利用液态成分使树脂粒料组合物发生溶胀的时间,进一步改善与液态成分的混炼性。其结果,鱼眼、未熔融凝胶等的去除性优异。另外,即便树脂粒料组合物整体中包含的液态成分的量变多,作为多孔体的第一粒料也会吸收液态成分的一部分,因此,能够抑制树脂粒料组合物的发粘。进而,通过使第二粒料为非多孔体,从而能够进一步提高树脂粒料组合物整体的体积密度,进一步改善搬运性。第二粒料优选为含有聚烯烃的树脂与液态成分的熔融混炼物,若从第二粒料提取液态成分,则可以为多孔体。
从树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性的观点出发,树脂粒料组合物中的第二粒料的量以树脂粒料组合物的总质量为基准计优选为10质量%以上且90质量%以下。从树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性的观点出发,第一粒料与第二粒料的质量比(第一粒料/第二粒料)优选为10/90~90/10,更优选为20~80,进一步优选为30~60。
第二粒料中包含的液态成分的量以树脂粒料组合物的总质量为基准计,优选为10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、进一步优选为30质量%以上且80质量%以下、更进一步优选为40质量%以上且70质量%以下。若第二粒料中包含的液态成分的量在这些范围内,则存在树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高的倾向。
第二粒料中包含的液态成分的一部分可以存在于第二粒料的外表面。存在于第二粒料外表面的液态成分的质量上限相对于第二粒料整体的质量优选为10质量%以下、5质量%以下、3质量%以下或1质量%以下。能够与这些上限加以组合的下限没有特别限定,优选设为0质量%以上、超过0质量%、0.1质量%以上、0.3质量%以上或0.5质量%以上。若存在于第二粒料外表面的液态成分的量在这些范围内,则树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,并且,粒料彼此也不粘合,能够进一步抑制挤出变动。
存在于上述第二粒料外表面的液态成分的质量按照前述存在于第一粒料外表面的液态成分的质量的测定方法进行测定。更详细的测定方法记载于实施例中。
第二粒料中包含的液态成分的一部分或全部可以存在于第二粒料的内部。存在于第二粒料内部的液态成分的质量下限相对于第二粒料整体的质量优选为10质量%以上、20质量%以上、30质量%以上、40质量%以上或50质量%以上。能够与这些下限加以组合的上限没有特别限定,优选设为70质量%以下、65质量%以下或60质量%以下。若存在于第二粒料内部的液态成分的量在这些范围内,则树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,能够进一步抑制挤出变动。另外,在经时保管后也不会渗出。
存在于上述第二粒料内部的液态成分的质量根据前述存在于第一粒料内部的液态成分的质量的测定方法进行测定。更详细的测定方法记载于实施例中。
第二粒料的静止角的上限值优选小于60度、更优选小于50度、进一步优选小于45度。能够与这些上限加以组合的下限没有特别限定,优选设为10度以上、15度以上或20度以上。通过使第二粒料的静止角为上述范围内,则树脂粒料组合物的与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高,能够进一步抑制挤出变动。
从第二粒料提取液态成分时,在第二粒料为多孔体的情况下,提取液态成分后的孔隙率优选超过10%且为90%以下、更优选为20%以上且80%以下、进一步优选为30%以上且70%以下、更进一步优选为40%以上且60%以下。若提取第二粒料的液态成分后的孔隙率在这些范围内,则存在树脂粒料组合物的低分级性、与液态成分的混炼性和搬运性进一步提高的倾向。
关于第二粒料的尺寸,从利用空气输送线路等进行空气运输时不易堵塞、容易搬运的观点出发,第二粒料的最大长度优选为10mm以下,从进一步提高在挤出机内的运输性的观点出发,第二粒料的最大长度更优选为6mm以下、进一步优选为5mm以下。最大长度的下限优选为1mm以上、更优选为2mm以上。尤其是,为了在螺杆与料筒之间的间隙大的大型挤出机中良好地搬运树脂粒料组合物,第二粒料的最大长度优选为1mm以上。
第二粒料优选为包含聚烯烃作为主成分的树脂粒料。在本申请说明书中,“主成分”是指:以第二粒料的全部树脂成分的总质量为基准,以超过50质量%的比例包含。作为聚烯烃,可列举出聚乙烯、聚丙烯等,优选为聚乙烯。
第二粒料的主成分优选为经熔融混炼的聚乙烯。在本技术领域中,已知聚合物成形品的强度根据系带分子间的互相缠绕点的数量而发生变化。虽不期望受到理论束缚,但可以认为:通过熔融混炼而使聚合物的微晶尺寸减少,且系带分子彼此的互相缠绕点增加,因此,树脂粒料和使用其的成形品的强度提高。聚乙烯的熔融混炼可利用熔融装置(melter)和/或混炼机(kneader)来进行。
第二粒料中,除了包含聚乙烯之外,为了提高耐热性,可以包含聚丙烯、其它聚烯烃树脂。另外,第二粒料中,除了包含聚烯烃之外,在不损害本申请的树脂粒料组合物的性能的范围内,可以包含其它树脂、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙等非聚烯烃树脂。第二粒料为聚乙烯与除聚乙烯之外的树脂的混合物时,从分散性和/或保持强度的观点出发,除聚乙烯之外的树脂在粒料中的比例优选小于30质量%,从分散性的观点出发,更优选小于20质量%、进一步优选小于10质量%。下限没有特别限定,例如可以设为0质量%以上或超过1质量%。
第二粒料中包含的聚乙烯或构成第二粒料的树脂整体的粘均分子量(Mv)优选为200000以上。若第二粒料中包含的聚乙烯或构成第二粒料的树脂整体的Mv为200000以上,则将树脂粒料混合至包含Mv小于200000的低分子量成分作为主成分的树脂时,混合物的成形品或薄膜的机械强度、例如撕裂强度和拉伸强度等显著提高。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为5000000以下、优选设为3000000以下、进一步优选设为2000000以下。
从成形品的拉伸强度的观点出发,第二粒料中包含的聚乙烯的Mv优选超过200000、更优选为300000以上(或超过300000)、进一步优选为500000以上(或超过500000)。从相同的观点出发,第二粒料的Mv优选为300000以上、更优选为500000以上。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为5000000以下、优选设为3000000以下、进一步优选设为2000000以下。
第二粒料中的聚乙烯可以包含具有互不相同的分子量的多种成分,例如可以为混合物。例如,Mv为100000的聚乙烯与Mv为700000的聚乙烯的混合物只要整体具有200000以上的Mv即可。
第二粒料中,除了液态成分之外能够进一步含有的液态成分优选小于5质量%,能够进一步含有的液态成分更优选为2质量%以下,特别优选为1质量%以下。是指上述第二粒料除了已经含有的液态成分之外难以进一步吸收液态成分,例如,可根据将粒料暴露于过量的液态成分前后的质量变化来评价该性质。测定方法记载于实施例中。
从生产率、环保等观点出发,第二粒料优选由再生树脂形成,例如,如后所述那样,作为第二粒料的原料,更优选由提取工序前的微多孔膜原材形成。在第二粒料由再生树脂形成的情况下,从使用树脂粒料的成形品的强度的观点出发,该聚乙烯的粘均分子量(Mv)优选为200000以上(或超过200000)、更优选为300000以上(或超过300000)、进一步优选为500000以上(或超过500000)。该Mv的上限没有特别限定,例如可以设为5000000以下、优选设为3000000以下、进一步优选设为2000000以下。
作为聚乙烯,可列举出例如高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、线状低密度聚乙烯(LLDPE)、高压法低密度聚乙烯或它们的混合物等。另外,可以使用利用茂金属催化剂而得到的分子量分布狭窄的聚乙烯、通过多段聚合而得到的HDPE。在本申请说明书中,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指粘均分子量(Mv)为350000以上的聚乙烯。
在第二粒料包含聚乙烯的情况下,聚乙烯的比例以第二粒料的树脂成分的总质量为基准计优选为50质量%以上且100质量%以下、更优选为70质量%以上且100质量%以下、进一步优选为80质量%以上且100质量%以下。在第二粒料中包含UHMWPE的情况下,从成形品的光学性、强度和异物去除性的观点出发,UHMWPE的比例优选为5质量%以上且50质量%以下,从分散性的观点出发,以第二粒料的树脂成分的总质量为基准计,优选为9质量%以上且40质量%以下。
第二粒料的形状可以为例如椭圆球、纽扣型、多边形状(图4的(a)(b))、扁平球状(图4的(c))等。第二粒料可以为平面状、或者进行了折叠(折叠形态)、或者能够分离(可分离形态)、或者进行了层叠(层叠形态)。第二粒料优选为将包含液态成分的片切成最大长度为5mm左右的多边形状而得到的小片。包含液态成分的片可以为含有聚烯烃的树脂与液态成分的熔融混炼物。作为多边形状,可列举出例如图4的(a)中示意性记载的矩形和图4的(b)中示意性记载的三角形等。小片的厚度优选为0.5mm~3mm左右。通过具有这些形态中的任一种,从而得到在形成薄膜时的强度和光学性优异且鱼眼、未熔融凝胶等异物的去除性优异的树脂粒料。其原因在于,粒料能够在挤出机内高效地传递剪切力,以均匀延长粒料中包含的聚乙烯的分子链的方式进行混炼,因此,能够减少鱼眼和未熔融凝胶等异物。第二粒料更优选为折叠形态、可分离形态或层叠形态。其原因在于,在降低上述异物的基础上,第二粒料容易保持液态成分,因此,可得到搬运性、低分级性、与液态成分的混炼性更优异的树脂粒料组合物。
“第一粒料”一项中记载的图1的(a)~(d)的相关说明也适用于第二粒料。另外,“第一粒料”一项中记载的图2的(a)和(b)的相关说明也适用于第二粒料。
第二粒料在提取液态成分后按照日本粉体工业技术协会标准SAP01-79而测得的体积密度优选为0.1~0.9g/cm3。通过使体积密度为该范围,从而得到在形成薄膜时的强度和光学性优异且鱼眼、未熔融凝胶等异物的去除性优异的树脂粒料组合物。从进一步提高使用第二粒料而得到的薄膜的强度、光学性或异物去除性的观点出发,第二粒料的体积密度优选为0.2~0.8g/cm3、更优选为0.30~0.6g/cm3、进一步优选为0.4~0.55g/cm3。
〈液态成分〉
本申请的树脂粒料组合物中,以树脂粒料组合物的总质量为基准计,包含0.1质量%以上且99.0质量%以下的液态成分。从分级性、与液态成分的混炼性和搬运性的观点出发,液态成分的量优选为5质量%以上且80质量%以下、10质量%以上且60质量%以下、20质量%以上且50质量%以下。此处,液态成分的量是指:包括第一粒料和第二粒料中包含的液态成分在内的、树脂粒料组合物整体包含的液态成分的质量。
本申请说明书中,“液态成分”是指:在10℃~100℃的任意温度下,优选在25℃左右的常温下具有流动性的材料。作为液态成分,可列举出例如润滑油、增塑剂、防雾剂和抗静电剂,从低分级性、混炼性和搬运性的观点出发,优选为润滑油或增塑剂。作为增塑剂,可列举出例如链烷烃系烃和环烷烃系烃,在通过挤出成形来制造微多孔膜的情况下,优选为链烷烃系烃,更优选为液体石蜡。
〈异物去除性〉
作为去除树脂粒料组合物中的未熔融凝胶等异物的指标(异物去除性),使用以下的基准。首先,将树脂粒料组合物5质量%~60质量%与熔体指数(MI)为2且密度为0.940g/cm3的线状低密度聚乙烯(LLDPE)进行干混,制备聚烯烃系粒料。使用东洋精机公司制的LABO PLASTMIL,将所得聚烯烃系粒料以200℃和50rpm混炼10分钟,由此得到熔融树脂。将所得熔融树脂在加压板上以10MPa成型出厚度500μm的片后,利用双轴拉伸机拉伸至纵5倍×横5倍,由此制出厚度20μm的薄膜。此时,相对于所制出的薄膜100cm2,优选存在10个以下的未熔融凝胶,更优选存在5个以下的未熔融凝胶,进一步优选存在1个以下的未熔融凝胶,更进一步优选未熔融凝胶为0个。在该情况下,未熔融凝胶是指:由高分子量成分的分散不良引起的、利用放大镜等观察时直径超过0.3mm的凝胶。直径小于0.3mm的物质或除此之外的污染或异物不作为未熔融凝胶进行计数。
《树脂粒料组合物的制造方法》
本申请的树脂粒料组合物的制造方法包括:例如提供成为属于多孔体的第一粒料的原料的粒料(以下简称为“第一粒料原料”)和液态成分的工序;以及,将这些材料混合,使液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分。
在方法中,从制造效率的观点出发,更优选使用再生树脂。例如,能够由通过制造聚烯烃微多孔膜的工序而得到的提取工序后的微多孔膜原材来获得第一粒料原料。由提取工序后的微多孔膜原材得到的第一粒料原料中,实质上不含液态成分。因此,通过将其与液态成分进行混合,从而使液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分,其结果,能够得到包含第一粒料的本申请的树脂粒料组合物。
在本申请的树脂粒料组合物还包含第二粒料的情况下,其制造方法例如可列举出如下的方法,其包括:提供成为属于多孔体的第一粒料原料的粒料、成为属于非多孔体的第二粒料的原料的粒料(以下简称为“第二粒料原料”)和液态成分的工序,所述非多孔体具有液体成分部分和含有聚烯烃的树脂部分;以及将这些材料进行混合,使液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分。
混合顺序没有特别限定,例如,(1)可以将第一粒料原料与液态成分预先混合而使液态成分的一部分浸渗至多孔体的一部分后,再混合第二粒料原料;(2)可以在第二粒料原料中(或者在向第二粒料原料中预先混合期望量的液态成分而得到的混合物中)混合不含液态成分的第一粒料原料,使第二粒料原料中包含的或者第二粒料原料表面上附着的液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分。从制造效率的观点出发,优选为上述方法(2)。
上述方法(2)中,从制造效率的观点出发,更优选使用再生树脂。例如,可以将通过制造聚烯烃微多孔膜的工序而得到的微多孔膜原材的一部分用于制造第一粒料原料和第二粒料原料。更具体而言,制造聚烯烃微多孔膜的方法通常包括:挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;以及提取工序,其在提取溶剂的存在下,从微多孔膜原材提取液态成分。此处,在上述挤出工序后,可以由上述提取工序前的微多孔膜原材得到第二粒料原料,并由上述提取工序后的微多孔膜原材得到第一粒料原料。可以像这样由一系列的制造聚烯烃微多孔膜的工序获得第一粒料原料和第二粒料原料,但也可以由各种制造聚烯烃微多孔膜的工序中的一者获得第一粒料原料,并由另一者获得第二粒料原料。即,可以由利用第一挤出工序和提取工序而得到的微多孔膜原材来获得第一粒料原料,并由通过与第一挤出工序不同的第二挤出工序而得到的微多孔膜原材来获得第二粒料原料,所述第一挤出工序中,利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材。由提取工序后的微多孔膜原材得到的第一粒料原料实质上不含液态成分。因此,通过将其与上述第二粒料原料进行混合,从而使第二粒料原料中包含的或者第二粒料原料的表面上附着的液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分,其结果,能够得到本申请的树脂粒料组合物。
〈微多孔膜的制造方法〉
作为微多孔膜的制造方法,更具体而言,没有限定,可以使用例如通过国际公开第2005/103127号(专利文献5)或国际公开第2006/38532号(专利文献6)中记载的方法而制造的膜。例如,在该方法中,使用增塑剂作为液态成分。并且,在使用Mv为200000以上的聚乙烯的情况下,从使其分散的观点出发,可以通过所谓的湿式法来制造微多孔膜,所述湿式法为向原料聚乙烯中混合增塑剂并进行熔融挤出,利用流延装置等进行冷却时使两者发生相分离后进行拉伸,进而使用溶剂提取去除增塑剂而使其开孔的方法。根据湿式法,Mv为200000以上的聚乙烯的结晶会因该增塑剂而发生溶胀,因此,高分子量成分容易分散,在将树脂粒料与以往的LLDPE进行混合时能够得到膜品质良好的薄膜。
所得微多孔膜的孔隙率优选为10%以上且80%以下、更优选为20%以上且65%以下,透气度优选为10sec/100cc以上且5000sec/100cc以下、进一步优选为50sec/100cc以上且1000sec/100cc以下。
关于湿式法,可列举出例如国际公开第2006/38532号(专利文献6)中记载的方法。所制造的微多孔膜可以是孔径为0.05μm左右、该孔周围的树脂的主干也为0.1μm左右的粗度。在该情况下,构成主干的聚乙烯的高分子量成分也已经分散至0.1μm,若使用该微多孔膜来制造聚烯烃系树脂粒料,并将制造的树脂粒料与一般的LLDPE进行熔融混炼,则高分子量成分的分散极其良好,能够得到强度和膜品质均优异的薄膜。需要说明的是,该主干的粗度可通过利用扫描型电子显微镜等进行观察来确认。作为此处提及的强度,关于薄膜可列举出拉伸强度、撕裂强度等,在本说明书中,作为评价基准,可以使用薄膜的穿刺强度。另外,膜品质是指没有在薄膜表面产生的鱼眼或未熔融凝胶。膜品质可通过放大镜或目视观察切成100mm见方的薄膜中的鱼眼或未熔融凝胶的个数来判断。
作为由微多孔膜制造树脂粒料的方法,可以使用例如日本特开2006-21519号公报(专利文献2)中记载的方法。具体而言,通过将提取工序后的微多孔膜原材单独成束或者重叠多个或者折叠或者切分或者与其它树脂原料混合,其后任选通过压接、粘接或熔接等而使其粘结,然后裁切成期望尺寸,从而能够制造第一粒料原料。通过压接、粘接或熔接,多孔体的一部分可形成非多孔部分。
〈第二粒料原料的制造〉
第二粒料原料例如通过如下操作来制造:在双螺杆挤出机中,将聚乙烯等树脂原料与润滑油等增塑剂进行混炼,利用流延装置使从T模具挤出的原材冷却固化,并利用粉碎机等将该流延原材粉碎或切断。另外,对上述挤出机连接通常的股线模头,利用市售的股线切割机切断所制造的股线,由此进行制造。树脂原料与润滑油等液态成分的重量比优选为能够得到本申请的第二粒料的范围,液态成分会从第二粒料原料渗出而丧失一部分,因此,可以比期望量多5%左右。第二粒料原料与第一粒料原料同样地,通过将挤出工序后且提取工序前的微多孔膜原材单独成束或者重叠多个或者折叠或者切分或者与其它树脂原料混合,其后任选利用压接、粘接或熔接等而使其粘结,然后裁切成期望尺寸,从而也能够制造第二粒料原料。
(混炼/挤出)
例如,利用1台挤出机将配混有规定量的树脂原料(聚乙烯)和液态成分(液体石蜡)的原料组合物挤出,通过流延成形来制作微多孔膜原材,并将该原材粉碎、切断成期望大小,由此能够得到第二粒料原料。
作为对作为原料的树脂组合物进行混炼的方法,可列举出包括如下工序的方法:预先将原料树脂与根据情况的增塑剂利用亨舍尔混合器或转鼓搅拌器事先进行混炼的工序;将所得混炼物投入至挤出机中,边在挤出机中使其加热熔融,边根据需要以任意比率导入增塑剂,直至达到规定量为止,进而进行混炼的工序。该方法能够得到树脂组成的分散性良好的片。
作为熔融挤出机,可以使用例如双螺杆挤出机。由此,对树脂组合物施加强剪切力,因此,在原料为聚合粉末的情况下,分散性进一步提高。双螺杆挤出机的螺杆的L/D优选为20~70左右,更优选为30~60。需要说明的是,L表示螺杆长度,D表示螺杆直径。该螺杆可以利用配置有全螺线的部分和一般的捏合盘或转子等混炼部分的螺杆。另一方面,作为树脂原料,在已经将聚合粉末加工成粒料的情况下,也可以使用单螺杆的挤出机。
在挤出工序中,微多孔膜层中的增塑剂的含量是可任意选择,优选为40质量%以上、更优选为50质量%以上、进一步优选为60质量%以上。但是,若增塑剂过多,则在流延工序中的渗出量变大,在辊之间发生打滑等。增塑剂的含量优选为90质量%以下。
作为安装于挤出机前端的模头,没有特别限定,可以使用T模头等。在使用无机颗粒或无机填料的情况下,或者,在使用容易劣化的树脂组合物的情况下,适合使用实施了抑制由其导致的磨耗或附着的对策的模头,例如对流路或模唇进行了特氟隆(注册商标)加工、陶瓷加工、镍加工、钼加工、硬铬涂覆的模头。可以使用共挤出模头来制作复合原材。
(流延工序)
从模头挤出的熔融树脂可以导入至例如流延装置中,制成微多孔膜原材(微多孔膜堆叠体的前体)。原材的厚度是容易作为第二粒料原料进行处理的尺寸,最大长度优选为1mm以上且10mm以下、进一步优选为2mm以上且6mm以下。通过将所得片状的微多孔膜原材切断,从而能够得到第二粒料原料。
〈第一粒料原料的制造〉
为了获得第一粒料原料,可以对通过用于制造第二粒料原料的上述混炼/挤出工序、流延工序而得到的微多孔膜原材继续进行以下的工序,或者,也可以对历经与第二粒料原料的制造不同的混炼/挤出工序和流延工序而得到的微多孔膜原材进行以下的工序。
(拉伸工序)
对通过流延工序而得到的微多孔膜原材进行拉伸(拉伸工序)。此时的拉伸优选为双轴拉伸,更优选为同时双轴拉伸或逐次双轴拉伸。拉伸温度优选为100℃~155℃以下、更优选为110℃~140℃的范围内。从膜强度的观点出发,拉伸倍率以面积倍率计优选为3倍以上~200倍以下。拉伸工序可以为二轴拉伸,也可以为单轴拉伸,若无必要则可以省略。
(提取/多孔化工序)
通过将共拉伸前的微多孔膜原材浸渍于提取溶剂,并提取增塑剂(液态成分),从而进行多孔化(提取/多孔化工序),其后,使膜充分干燥。仅提取增塑剂时的提取溶剂优选相对于聚烯烃等为贫溶剂,且相对于增塑剂为良溶剂,沸点低于原料树脂的熔点。作为这种提取溶剂,可列举出例如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷等氯系溶剂;甲乙酮、丙酮等酮类;氢氟烃、氢氟醚、环状氢氟碳、全氟烃、全氟醚等卤素系有机溶剂;二乙基醚、四氢呋喃等醚类;正己烷、环己烷等烃类;甲醇、异丙醇等醇类。另外,这些提取溶剂也可以使用2种以上。上述之中,特别优选为二氯甲烷。多孔化工序可以在共拉伸工序之前,也可以在其之后。多孔化工序可通过基于多个提取槽的多段提取来进行。作为无机填料的提取溶剂,可列举出例如碱水等。其中,出于提高强度等目的,无机填料可以残留在微多孔膜或辅助层中,也可以在提取槽中去除。
(热固定工序)
在提取增塑剂后,为了调整膜厚、透气度等膜物性或防止薄膜的热收缩,根据需要可通过加热拉伸来进行热固定。作为提取后的拉伸,可列举出例如单轴拉伸、同时双轴拉伸、逐次双轴拉伸、横向单轴拉伸等。拉伸温度优选为100℃以上且155℃以下。拉伸倍率以面积倍率计优选超过1倍且为10倍以下。实施用于微多孔膜的尺寸稳定化的热处理时,为了降低高温气氛下的膜收缩,可以使用例如双轴拉伸机、单轴拉伸机或这两者,在100℃以上且150℃以下的温度下进行热处理。优选的是:在构成原材、目标层或辅助层的树脂的熔点以下的温度范围内,沿着宽度方向、长度方向或这两个方向,降低其倍率和/或松弛应力,由此进行热处理。热固定温度进一步优选为110℃以上且140℃以下、最优选为120℃以上且140℃以下。通过以上的工序来制造微多孔膜。
(造粒)
对如上那样制造的微多孔膜等进行造粒,制造第一粒料原料。作为制造方法,可以使用例如日本特开2006-21519号公报(专利文献2)中记载的方法。具体而言,通过将预先制作的聚乙烯原料、例如聚乙烯薄膜、上述微多孔膜单独成束或者重叠多个或者切分或者与其它树脂原料(薄膜等)进行编织等并进行混合,其后,利用夹送辊、压花夹送辊等的压力等而使其粘结,然后裁切成期望尺寸,由此能够制造第一粒料原料。构成第一粒料原料的单独的微多孔膜等各层的膜厚可以为500μm以下。从生产率、操作性、通用性等观点出发,第一粒料原料优选包含树脂组成互不相同的2种以上的树脂薄膜。
可以使用下述公知方法:在将预先卷取至纸管等的薄膜重叠多层的状态下,利用辊等沿着厚度方向压缩并切成纵横为6mm左右这一大小的方法;将通过日本特开2006-21519号公报(专利文献2)中记载的方法而制膜出的薄膜沿着宽度方向边进行成束边利用辊进行压缩,其后,沿着长度方向进行切割的方法等。
在第一粒料原料具有纤维状的构成部分的情况下,可以使用通过日本特公平6-15721号公报(专利文献7)中记载的超高分子量聚乙烯纤维或日本特许4623780号公报(专利文献8)中记载的方法而制作的纤维。关于为了形成纤维状的构成部分而使用的纤维,也与薄膜的膜厚同样地,纤维直径优选为500μm以下、更优选为50μm以下。
为了形成第一粒料原料的构成部分,上述说明的薄膜、微多孔膜、纤维等可以单独使用或组合使用。例如,可以将包含聚乙烯作为主成分的微多孔膜与包含聚丙烯作为主成分的无孔薄膜加以组合。
第一粒料原料可以包含酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂等公知的抗氧化剂。第一粒料原料中的抗氧化剂的含量可根据树脂粒料组合物的用途来调整,通常在100PPM~1质量%的范围内。
第一粒料原料(和第一粒料)可以包含用于对第一粒料进行改性的添加剂。添加剂例如为甘油酯等防雾材料;芥酸、硬脂酸、油酸等脂肪酸酰胺所代表的滑动材料;抗静电剂;二氧化硅、氧化铝等无机填料;液体石蜡;以及润滑油或者作为内部润滑剂的硬脂酸钙等。
从生产率、环保、操作性等观点出发,粒料原料(和第一粒料)可以为再生树脂粒料。
图3是表示第一粒料原料和第二粒料原料的生产线的一例的示意图。在图3的(a)中,可以使从两个辊(1、2)拉出的两片微多孔膜成束,利用压花辊或压缩辊(3)进行压接后,利用装置内部包含的切割机(4)沿着MD方向切断而制成粒料状,并回收至粒料的容器(5)中。在该工序中,优选不利用加热器等外部热源进行加热。辊(3)优选利用压花辊进行点压接。在图3的(a)中记载了从两个辊(1、2)拉出的两片微多孔膜,但也可以仅从一个辊(1)拉出构成部分,并通过折叠或压缩等,将一个微多孔膜中的多个区域接合(未图示)。通过调整它们的成束、重叠、切分、与其它树脂原料的混合、以及压接等的条件,从而能够得到具有折叠形态或可分离形态或层叠形态的各种结构的第一粒料原料和第二粒料原料。图3的(b)是表示具有树脂粒料(d)那样的截面形状的第一粒料原料和第二粒料原料的生产线的一例的示意图。通过将从辊(1)拉出的微多孔膜以卷取或折叠的方式进行成束,并利用切割机(4)沿着MD方向切断而制成粒料状,从而能够得到平面状膜被卷取或折叠的树脂粒料(d)。
在树脂粒料的现有制造方法中,例如在高密度聚乙烯(HDPE)的情况下,利用挤出机将在聚乙烯制造设备中进行了聚合的树脂粉末熔融混炼,对挤出成带状的熔融树脂进行切断,得到最大长度为2mm~5mm左右的粒料,与此相对,在使用上述微多孔膜原材(薄膜)的方法中,能够得到优选层叠有多个薄膜、更优选层叠有数百层薄膜的层叠体。
〈第一粒料原料与第二粒料原料的混合〉
第一粒料原料与第二粒料原料的混合可以使用公知的共混法,例如亨舍尔混合器、转鼓搅拌器、快速混合机(ACO公司)等。混合比可以是任意的。在混合后,第二粒料原料的液态成分过量而发粘时,若在混合结束后静置1分钟~60分钟左右的时间,则过量的液态成分被第一粒料原料吸收,不再发粘,故而更优选。通过该混合,第二粒料原料中包含的液态成分的一部分转移至第一粒料原料,液态成分的一部分浸渗至第一粒料原料的多孔体的一部分,得到本申请的树脂粒料组合物。
在本申请中,作为获得具有优选的“存在于外表面的液态成分的质量”、“存在于内部的液态成分的质量”、“静止角”或它们的组合的第二粒料的方法,可列举出将通过上述“第二粒料原料的制造”而得到的第二粒料原料中包含的液态成分的一部分去除。去除方法没有特别限定,可列举出例如使第二粒料原料接触能够吸收液态成分的多孔材料等,并使液态成分的一部分转移至多孔材料的方法。可更优选地列举出:如上那样地将第一粒料原料与第二粒料原料混合,并使第二粒料原料中包含的液态成分的一部分转移至第一粒料原料的方法。由此,也能够同时获得具有本申请中优选的“存在于外表面的液态成分的质量”、“存在于内部的液态成分的质量”、“静止角”、或者它们的组合的第一粒料。所得第一粒料与第二粒料的混合物可以在混合的状态下用作本申请的树脂粒料组合物,也可以分离成第一粒料和第二粒料,并分别用作本申请的树脂粒料组合物。
《树脂粒料组合物的使用方式》
本申请的树脂粒料组合物可以将其自身用于制造期望的成型品。优选的是:将本申请的树脂粒料组合物与其它树脂粒料和添加物等其它材料(以下也称为“被混合物”)混合而得到混合树脂组合物,并将其用于制造期望的成型品。例如,本申请的树脂粒料组合物可通过干式混合法或湿式混合法等而混合和/或添加至包含HDPE、LDPE、LLDPE等作为主成分的粒料、粉末(粉体)、颗粒、浆料、涂料等被混合物中,得到混合树脂组合物,并将其用于制造成型品。作为干式混合法,可以使用通过通常的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合的方法或者日本特开2006-21519号公报(专利文献2)中记载的方法。所得混合树脂组合物的搬运性优异,不易分级,与液态成分的混炼性优异,因此,若将其用于制造例如薄膜,则能够得到会阻碍光学性的未熔融凝胶得以减少的品质优异的薄膜。另外,在含有高分子量成分的情况下,尽管含有高分子量成分,但仍然能够抑制或消除挤出时的未熔融凝胶的产生,能够大幅改善所得薄膜的强度。作为薄膜,可列举出例如通过吹胀成形等挤出成形而制作的薄膜和通过湿式法而制造的微多孔膜等,优选为微多孔膜。
在制造薄膜的情况下,作为被混合物,从薄膜的强度、光学性或异物去除性的观点出发,优选为LDPE或LLDPE,特别优选为以茂金属催化剂作为原料的LLDPE。作为一例,将本申请的树脂粒料组合物干混至以往的LDPE、LLDPE等分子量较低的聚乙烯而得到的混合树脂组合物的搬运性、低分级性、以及与液态成分的混炼性优异。因此,若使用其来制造薄膜,则能够得到会阻碍光学性的未熔融凝胶得以减少的品质优异的薄膜。在含有高分子量成分的情况下,抑制未熔融凝胶的产生且强度大幅提高。
在被混合物包含LLDPE的情况下,LLDPE的密度优选为900~945kg/m3、更优选为910~940kg/m3、进一步优选为915~940kg/m3的范围内。另外,LLDPE的熔体流动速率(MFR)优选为0.1~50、更优选为0.1~10的范围内、进一步优选为0.3~4.0的范围内。
为了将混合树脂组合物用于制造薄膜而提高薄膜强度,作为被混合物,优选为通过使用茂金属催化剂且使用己烯或辛烯作为共聚单体成分而进行了聚合的LLDPE,其分子量分布优选为3以上且小于15、更优选为5以上且小于10。
从成形品的强度和未熔融凝胶去除性的观点出发,本申请的树脂粒料组合物在LLDPE或LDPE等分子量较低的聚乙烯中的添加量优选为5质量%以上且60%质量以下,若还考虑到成形品的光学性,则更优选为10质量%以上且40质量%以下。若还考虑到混合树脂组合物的挤出性,则进一步优选为10质量%以上且30质量%以下。
为了提高所得薄膜的耐热性,可以向混合树脂组合物中混合聚丙烯。在该情况下,从去除鱼眼的观点出发,聚丙烯的粘均分子量(Mv)优选为13000000以下、更优选为700000以下、进一步优选为600000以下。从包含聚乙烯和聚丙烯的成形品的强度的观点出发,聚丙烯的Mv优选为100000以上、更优选为200000以上。从相同的观点出发,优选将利用茂金属催化剂等使立构规整性降低的聚丙烯用作被混合物、或者将对全同立构聚丙烯(IPP)共混0.5~30质量%的嵌段聚丙烯(BPP)或无规聚丙烯(RPP)而得到的树脂组合物用作被混合物。
混合树脂组合物中,在包含本申请的树脂粒料组合物的基础上,可以还包含选自由其它树脂成分、无机填料、有机填料、抗氧化剂、分散助剂、抗静电剂、加工稳定剂、结晶成核剂和内部润滑剂等组成的组中的至少一种添加剂。作为这些添加剂在混合树脂组合物中所占的比例,分别优选为5质量%以下,更优选为2质量%以下,实质上可以为0质量%。
树脂成分可以为例如聚苯醚等工程塑料树脂;尼龙6、尼龙6-12、芳族聚酰胺树脂等聚酰胺树脂;聚酰亚胺系树脂;PET、PBT等聚酯系树脂;聚碳酸酯系树脂;聚偏二氟乙烯(PVDF)等氟系树脂;选自乙烯与乙烯醇的共聚物、C2~C12的α-烯烃与一氧化碳的共聚物及其氢化物、苯乙烯系聚合物的氢化物、苯乙烯与α-烯烃的共聚物及其氢化物、苯乙烯与脂肪族单不饱和脂肪酸的共聚物、丙烯酸和/或其衍生物的聚合物、苯乙烯与共轭二烯系不饱和单体的共聚物和它们的氢化物中的热塑性树脂;聚酮等;以及聚丁烯-1、聚甲基戊烯-1等。
作为无机填料,可列举出例如氧化铝(例如α-氧化铝等)、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、二氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铁等氧化物系陶瓷;氮化硅、氮化钛、氮化硼等氮化物系陶瓷;碳化硅、碳酸钙、硫酸铝、氢氧化铝、钛酸钾、滑石、高岭土粘土、高岭石、多水高岭土、叶蜡石、蒙脱石、绢云母、云母、镁绿泥石、皂土、石棉、沸石、硅酸钙、硅酸镁、硅藻土、硅砂等陶瓷;玻璃纤维等,它们可以单独使用,也可以混合使用多种。
作为抗氧化剂,可列举出例如“Irganox 1010”、“Irganox 1076”、“BHT”(均为商标、Ciba Specialty Chemicals公司制)等酚系抗氧化剂、磷系或硫系的二次抗氧化剂、或者受阻胺系的耐候剂等,它们可以单独使用或混合多种。
从由混合树脂组合物得到的成形品的强度、光学性和异物去除性的观点出发,优选为酚系抗氧化剂与磷系抗氧化剂的组合。具体而言,为季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基羟基苄基)苯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基亚磷酸酯、6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二噁磷杂庚英等。
抗氧化剂的配混量相对于使用混合树脂组合物而形成的微多孔膜的全部树脂固体成分优选为100ppm~10000ppm。在组合使用酚系抗氧化剂和磷系抗氧化剂的情况下,酚系/磷系的比值优选为1/3~3/1。
作为聚丙烯与聚乙烯的分散助剂,可以使用例如氢化的苯乙烯-丁二烯系弹性体、共聚有乙烯和丙烯的弹性体等。分散助剂的配混量相对于聚丙烯与聚乙烯的总量100质量份优选为1~10质量份。
作为抗静电剂,可列举出烷基二乙醇胺、羟基烷基乙醇胺等胺类;硬脂基二乙醇胺单脂肪酸酯等胺酯类;月桂酸二乙醇酰胺、硬脂酸二乙醇酰胺等烷醇酰胺类;甘油、二甘油等单脂肪酸酯类;烷基苯磺酸等阴离子系抗静电剂;聚氧乙烯烷基醚类等,它们可以单独使用,也可以组合使用多种。抗静电剂的配混量相对于使用混合树脂组合物而形成的微多孔膜的全部树脂固体成分优选为500ppm~10000ppm。
另外,混合树脂组合物中,作为内部润滑剂,可以包含硬脂酸钙、硬脂酸镁或它们的水合物、例如12-羟基硬脂酸钠等,在该情况下,内部润滑剂的优选含量在50ppm以上且5000ppm的范围内。
本申请的树脂粒料组合物可用于制造成形品。例如,可以进行挤出成形、注射成形、吹塑成形、模塑成形等各种成形。所制造的成形品的光学性、强度和异物去除性优异,因此,优选为包装用薄膜或农业用薄膜。
实施例
《物性值的测定方法》
〈各层的厚度和总厚度(μm)〉
通过基于一般的扫描型电子显微镜(株式会社日立制作所制S4100)的截面观察来测定层的厚度。
〈粘均分子量(Mv)〉
根据ASTM-D4020,求出十氢萘溶剂中的135℃下的特性粘度[η]。聚乙烯和聚丙烯的Mv通过下式来计算。
聚乙烯:[η]=6.77×10-4Mv0.67
聚丙烯:[η]=1.10×10-4Mv0.80
〈微多孔膜的孔隙率(%)〉
根据100mm见方的微多孔膜的样品质量来计算单位面积重量W(g/cm2)和构成微多孔膜的成分(树脂和添加剂)的平均密度ρ(g/cm3)。微多孔膜的孔隙率根据微多孔膜的厚度d(cm)并利用下述式进行计算。
全部层孔隙率(%)=(100-W/(d×ρ))×100
〈微多孔膜的透气度(秒/100cc)〉
微多孔膜的透气度按照JIS P-8117,并利用葛利式透气度计“G-B2”(东洋精机制作所制、商标)进行测定。需要说明的是,表1中的值是根据将总厚度作为基准的比例计算而算出的20μm换算的透气度。
〈穿刺强度(gf)〉
使用手持式压缩试验器“KES-G5”(KATOTECH公司制、商标),在针前端的曲率半径为0.5mm、穿刺速度为2mm/sec的条件下进行穿刺试验,由此求出穿刺强度(gf)。需要说明的是,表3中的值是根据将总厚度作为基准的比例计算而算出的20μm换算的穿刺强度。
〈微多孔膜的孔径(μm)〉
根据通过基于一般的扫描型电子显微镜(株式会社日立制作所制S4100)的表面观察而拍摄出的表面照片来进行判定。
〈能够(进一步)追加含有的液态成分的量(质量%)〉
在测定第一粒料和/或第二粒料的质量后,将粒料浸渍于过量的液态成分(过量暴露),在常温下放置12小时。其后,取出10个粒料,从上下用餐巾纸夹持,简单地擦拭表面的液态成分(1分钟左右)。确认表面的液态成分已经被去除,并测定质量。根据在液态成分中浸渍前后的粒料的质量变化,计算能够含有的液态成分的量。
〈提取液态成分后的第二粒料的孔隙率(%)〉
提取液态成分后的第二粒料的孔隙率(%)根据第二粒料的提取去除液态成分前后的重量进行计算。首先,计量第二粒料10g。接着,将其浸渍于过量(1000g左右)的液态成分的提取溶剂,以必要时间进行提取去除。例如,在液态成分为液体石蜡的情况下,可以使用二氯甲烷作为提取溶剂,只要提取24小时左右即可。测定其后的粒料的重量W1。若将所提取的液态成分的量记作W2,则W1+W2=10g。如果将第二粒料的液态成分的密度记作PL,且将树脂成分的密度记作PR,则孔隙率根据下述进行计算。
孔隙率(%)=100*(W2/PL)/(W1/PR+W2/PL)
〈提取液态成分后的第一粒料的孔隙率(%)〉
将第一粒料浸渗至明显过量的液态成分,在常温下静置12小时以上。在粒料漂浮的情况下,用盖子等进行按压而使其下沉等,使液态成分浸渗至第一粒料的微多孔,完全置换空气。将静置后第一粒料取出,利用别的清洁的微多孔膜、餐巾纸等擦拭表面的液态成分。像这样,制作内部含浸有液态成分的第一粒料,利用与上述第二粒料的孔隙率相同的方法来计算孔隙率。例如,在第一粒料包含微多孔膜作为其构成成分的情况下,第一粒料的孔隙率原则上接近微多孔膜的孔隙率,在微多孔膜进行了局部压接的情况下,压接部分的孔有时被堵塞,存在比微多孔膜的孔隙率更低的倾向。
〈提取液态成分后的粒料的体积密度(g/cm3)〉
利用上述方法从粒料提取液态成分后,按照日本粉体工业技术协会标准SAP01-79来测定粒料的体积密度。
〈存在于粒料外表面的液态成分的质量〉
存在于第一粒料和第二粒料的外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定。首先,采取测定对象粒料20g。利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的纵横1m见方的正方形、厚度为0.6mm的片包裹上述测定对象粒料20g。用手从片的外侧揉搓,擦拭存在于粒料外表面的液态成分。通过该擦拭操作,液态成分浸渗转移至聚乙烯微多孔膜的一部分而充满微多孔膜的孔内,由此,该部分的颜色从白色变为半透明。更换片,并反复进行多次该擦拭操作,直至液态成分不再浸入至片为止,即,直至通过目视确认不到聚乙烯微多孔膜的颜色变化为止。测定擦拭操作结束后的粒料质量。计算擦拭操作前后的粒料的质量差作为存在于粒料外表面的液态成分的量。需要说明的是,在擦拭前后测定质量差,因此,充分注意在测定中不使粒料洒出,定量回收至粒料的非常小的颗粒为止。
〈存在于粒料内部的液态成分的质量〉
通过与存在于上述粒料外表面的液态成分的质量测定相同的操作,测定将外表面的液态成分去除后的粒料质量。接着,利用溶剂从粒料提取去除液态成分,测定提取液态成分后的粒料的质量。溶剂只要能够从粒料提取去除液态成分就没有限定,例如,在液态成分为液体石蜡的情况下,可以使用二氯甲烷作为提取溶剂。计算提取去除前后的粒料的质量差来作为存在于粒料内部的液态成分的质量。
〈静止角〉
第一粒料和第二粒料的静止角利用基于JIS R9301-2-2:1999的下述方法进行测定。即下述方法:使粒料试样从一定高度的漏斗下落至水平的基板上,根据所生成的圆锥状堆积物的直径和高度来计算底角,将该底角作为静止角。将漏斗的喷嘴内径设为20mm,将喷嘴的前端调整至距离基板面为200mm的高度并固定。将200g试样采取至玻璃烧杯中,边注意不使漏斗振动边倾斜烧杯,从距离漏斗的上缘为约100mm的高度以60秒左右供给粒料200g。此时,将落下速度保持恒定。此时,不使其向漏斗中心下落,而是以沿着漏斗器壁面圆周画圆的方式供给。如此操作,在基板上形成圆锥状的粒料山(圆锥状堆积物)。从侧面观察该圆锥,将圆锥斜面相对于水平面的倾斜角度作为静止角。
〈低分级性(体积密度的偏差)〉
利用基于JIS-Z2504的下述方法进行测定。向原料料斗中投入树脂粒料组合物20kg,所述原料料斗呈现高度为600mm、上部直径为400mm、下部直径为250mm的圆台状,在下部呈现半球状的穹面且具有用于从该穹面的最下端取出原料的开口。在刚刚投入后利用200cc的杯从该原料的上表面取出5次树脂,根据其平均重量求出第一体积密度。接着,从料斗下部的开口取出原料15kg,其后,利用相同的方法求出第二体积密度。此时,将体积密度比(第一体积密度/第二体积密度)作为体积密度的偏差。如下那样地进行评价,以A为合格。
A体积密度比在0.95以上且1.05以下的范围内。
B体积密度比小于0.95或超过1.05。
D无法制膜。
〈配管运输性〉
准备作为测定对象的微多孔膜用树脂原料组合物5kg,利用连接有长度5m的聚氯乙烯制软管的空气运输自动送料机运输至高度2m为止。与前述低分级性的测定方法同样地,测定运输前后的体积密度比(运输前/运输后)。以A为合格。
A体积密度比在0.95以上且1.05以下的范围内。
B体积密度比小于0.95或超过1.05。
D无法制膜。
〈挤出变动〉
在挤出工序中,测定1分钟的挤出机出口的树脂压力变动,测定其最大值与最小值的压差(△P),以A、B为合格。
A△P小于0.5MPA。
B△P为0.5MPA以上且小于1MPA。
D△P为1MPA以上或无法制膜。
〈未熔融凝胶〉
作为去除树脂粒料组合物中的未熔融凝胶等异物的指标(未熔融凝胶或未分散凝胶),使用以下的基准。首先,向树脂粒料组合物中添加液体石蜡。添加后的液体石蜡的量与树脂粒料组合物中预先包含的量合计为65质量%。将其在160℃和50rpm的条件下混炼2分钟,由此得到熔融树脂。将所得熔融树脂在加压板上以10MPa成型为厚度500μm的片后,利用双轴拉伸机拉伸至纵5倍×横5倍,由此制成厚度20μm的薄膜。此时,根据所制成的薄膜的每100cm2中存在的未熔融凝胶的个数,按照以下的基准进行评价。
A未熔融凝胶为0个。
B存在1个~5个未熔融凝胶。
D存在6个以上的未熔融凝胶或无法制膜。
在该情况下,未熔融凝胶是指:由高分子量成分的分散不良引起的、利用放大镜等观察时直径超过0.3mm的凝胶。直径小于0.3mm的物质或除此之外的污染或异物不作为未熔融凝胶进行计数。
《树脂粒料组合物的制造例》
〈实施例1〉
(1)第二粒料原料的制造
第二粒料原料的制法如下所示那样,作为构成部分,使用包含高分子量的聚乙烯作为主体的微多孔膜。首先,将粉末状的粘均分子量为400000的聚乙烯(HDPE1)90质量%和粘均分子量为700000的聚丙烯(PP1)10质量%作为原料树脂,相对于该原料树脂100质量份,混合作为抗氧化剂的四[亚甲基-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷0.3质量份。将这些原料用亨舍尔混合器进行搅拌,制备原料。
接着,将该原料投入至双螺杆挤出机(口径=41mm、L/D=49)中。在挤出机的料筒中途,注入200质量份液体石蜡(LQ1、38℃下的运动粘度:75.9cSt、密度:868kg/m3)。需要说明的是,在挤出机与模头之间配置有150目的丝网和定量用齿轮泵。将模头和挤出机设定至200℃。作为模头,使用T模具。利用流延辊使从模头挤出的熔融薄膜原材冷却固化,成形出厚度0.8mm的流延原材片。利用片粉碎机将该流延原材片在常温下粉碎,得到最大长度为5mm的粒料原料。将其作为第二粒料原料。
如此操作而得到的第二粒料原料的表面因渗出的过量液态成分而发粘,彼此粘连,无法利用空气等进行配管运输。
(2)第一粒料原料的制造
利用双轴拉伸机在120℃的条件下将上述流延原材片以100的面积倍率进行拉伸,并浸渍于二氯甲烷,在提取去除液体石蜡后进行干燥。进而,利用加热炉在130℃的条件下进行热处理,由此得到厚度约为6μm的微多孔膜。在制造该微多孔膜时发生挤出变动,进而,残留有大量的未分散凝胶。可推测这是因为:原料中的粉末部分与粒料部分发生了分级。
将该微多孔膜裁切成350mm宽,并卷取至纸管。微多孔膜的长度为300m。在该微多孔膜中观察到若干的未熔融凝胶等。该微多孔膜的平均孔径为0.05μm,整面均匀开孔。
将该微多孔膜沿着MD卷取成长带状,将由此得到的绳用压花状的夹送辊进行压接后,利用市售的股线切割机进行切断,得到最大长度为6mm的微小片状且白色的第一粒料原料。
取出第一粒料原料中的一粒置于手上,用手揉开时,其一部分发生分离而能够取出原有的微多孔膜,但粘结的部分也多。也存在被分解成多个部分的颗粒状的构成部分,但不分解成多个部分的颗粒也多。若向第一粒料原料滴加液体石蜡,则第一粒料原料的大部分从白色变为半透明。这启示出:液体石蜡的一部分被第一粒料原料吸收。
(3)第一粒料原料与第二粒料原料的混合
以合计量10kg称量50质量%的上述第一粒料原料和以整体计为50质量%的包含液体石蜡的第二粒料原料(其中,包含第二粒料原料的树脂成分35质量%、液体石蜡65质量%),并投入至80升的转鼓搅拌器中。以30rpm搅拌5分钟,直接静置30分钟。如此操作而得到本申请的树脂粒料组合物。即,该混合物以整体计包含32.5质量%的液体石蜡。表2和表3中示出在静置30分钟后得到的树脂粒料组合物(R)中的第一粒料和第二粒料的含量、以及分别含有的液体石蜡的量。第一粒料浸渍有第二粒料中包含的液体石蜡的一部分。
(4)评价用微多孔膜的制造
使用通过上述(1)~(3)的方法而得到的树脂粒料组合物作为原料树脂,以成为整体的70质量%的方式向挤出机中追加添加液体石蜡,利用与上述(1)相同的方法,得到流延原材片。将所得流延原材片利用双轴拉伸机在120℃的条件下以45倍的面积倍率进行拉伸,并浸渍于二氯甲烷,在提取去除液体石蜡后进行干燥。进而,利用加热炉在130℃的条件下进行热处理,由此得到厚度6μm的微多孔膜。将该微多孔膜裁切成30cm宽,并卷取至纸管。微多孔膜的长度为300m。
关于实施例1中的由树脂粒料组合物制造的微多孔膜的性能,低分级性、未熔融凝胶、挤出变动和配管运输性均良好。关于该微多孔膜的物性,表面状态极其良好,完全观察不到高分子量成分的未熔融凝胶等。因此强度也高。该微多孔膜的平均孔径为0.05μm,整面均匀开孔。另外,从树脂粒料组合物中取出的第一粒料能够进一步含有以其质量为基准计为1质量%以上的液态成分。
〈实施例2~7、9和10〉
如表2那样地变更制造条件、组成,利用与实施例1的(1)~(3)相同的方法,制造树脂粒料组合物,利用与(4)相同的方法制造微多孔膜。评价结果均良好。另外,从树脂粒料组合物中取出的第一粒料能够进一步含有以其质量为基准计为1质量%以上的液态成分。
〈实施例8〉
利用与实施例1的(1)和(2)相同的方法,制造第一粒料原料和第二粒料原料。接着,在实施例1的(3)中,在混合第一粒料原料和第二粒料原料的基础上,还混合其它树脂原料(C),制造树脂粒料组合物。并且,利用与(4)相同的方法制造微多孔膜。评价结果均良好。另外,从树脂粒料组合物中取出的第一粒料能够进一步含有以其质量为基准计为1质量%以上的液态成分。
〈实施例11〉
从实施例1的将第一粒料原料与第二粒料原料混合后经过30分钟以上后的树脂粒料组合物中取出第二粒料。仅将该第二粒料作为实施例10的树脂粒料组合物。评价结果均良好。
〈实施例12〉
从实施例1的将第一粒料原料与第二粒料原料混合后经过30分钟以上后的树脂粒料组合物中取出第一粒料。仅将该第一粒料作为实施例11的树脂粒料组合物。评价结果均良好。
〈比较例1〉
仅使用实施例1的第二粒料原料而不使其与第一粒料原料混合,尝试利用上述(1)~(4)的方法来制造微多孔膜。第二粒料原料的表面因液态成分而发粘,无法进行配管运输,且附着于挤出机的料斗内部等,无法向挤出机中定量供给,发生熔裂、未熔融凝胶,无法制膜。
〈比较例2〉
仅使用实施例1的第一粒料原料而不与第二粒料原料混合,利用上述(1)~(4)的方法来制造微多孔膜。挤出变动不合格,未熔融凝胶也不合格。启示出其在挤出机中的分散均不太好。可推测这是因为第一粒料原料中包含的孔隙部分的影响。
〈比较例3〉
尝试按照表3中记载的组成并利用上述(1)~(4)的方法来制造微多孔膜。第二粒料原料的表面因液态成分而发粘,无法进行配管运输,且附着于挤出机的料斗内部等,无法定量供给至挤出机中,发生熔裂、未熔融凝胶,无法制膜。
〈比较例4〉
按照表3中记载的组成,并利用上述(1)~(4)的方法来制造微多孔膜。未熔融凝胶多,不合格。
〈比较例5〉
使用粒料状的高密度聚乙烯(HDPE3)和聚丙烯粒料(PP1),利用上述(1)~(4)相同的方法来制造微多孔膜。未熔融凝胶多,不合格。
〈参考例〉
使用粉末状的高密度聚乙烯(HDPE1)和聚丙烯粒料(PP1),利用与上述(1)~(4)相同的方法来制造微多孔膜。其与实施例1的第一粒料原料的制造方法中示出的微多孔膜相同。为了进行粒料与粉末的分级,本实施例中使用的挤出机的构成中,未熔融凝胶非常多,作为制品是不合格的。
[表1]
表1.
材料 | 说明 |
HDPE1 | 高密度聚乙烯粉末(粒径180μm,Mv=400,000) |
HDPE2 | 高密度聚乙烯粉末(粒径2D0μm,间v=1,000,000) |
PP1 | 聚丙烯粒料(粒径4mm,MFR=0.4(230℃,2.16kg载荷)) |
LQ1 | 液体石蜡(运动粘度:75.9cSt,密度:868kg/m3at38℃) |
HDPE3 | 高密度聚乙烯粒料(粒径5mm,Mv=100,000) |
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
产业上的可利用性
本申请的树脂粒料组合物可用于微多孔膜等的成型加工。另外,可以将本申请的树脂粒料组合物与其它树脂粒料等被混合材料混合而得到混合树脂组合物,并将其用于微多孔膜等的成型加工。
附图标记说明
1 构成部分1
2 构成部分2
3 压花辊或压缩辊
4 切割机(包含在内部)
5 粒料的容器
Claims (21)
1.一种树脂粒料组合物,其包含:
含有聚烯烃的第一粒料;以及
0.1质量%以上且99.0质量%以下的液态成分,
所述第一粒料为多孔体,在所述多孔体的一部分浸渗有所述液态成分的一部分。
2.根据权利要求1所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料的多孔体具有微多孔膜状的构成部分和/或由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的构成部分。
3.根据权利要求2所述的树脂粒料组合物,其中,
所述第一粒料的多孔体包含微多孔膜状的构成部分,该构成部分的厚度为50μm以下,且该构成部分具有直径为1μm以下的原纤;和/或
所述第一粒料的多孔体包含由纤维或中空丝形成的束、针织物、机织物或非织造布状的构成部分,该构成部分的纤维直径为500μm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,以所述树脂粒料组合物的总质量为基准计,所述第一粒料中包含的所述液态成分的量为0.1质量%以上且50.0质量%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,所述液态成分为增塑剂,
所述第一粒料中包含的所述聚烯烃的粘均分子量或构成所述第一粒料的树脂整体的粘均分子量为200000以上,
所述第一粒料为折叠形态或可分离形态或层叠形态。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料除了含有所述液态成分之外能够进一步含有5质量%以上的液态成分。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,存在于所述第一粒料的外表面的液态成分的质量相对于所述第一粒料整体的质量为20质量%以下,存在于所述外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定:
采取所述第一粒料20g,利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹所述第一粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分,若液态成分转移至所述片,则该部分的颜色变为半透明,更换所述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到所述片的颜色变化为止,其后,测定第一粒料的质量,将擦拭操作前后的质量差作为存在于第一粒料外表面的液态成分的量。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,存在于所述第一粒料的内部的液态成分的质量相对于所述第一粒料整体的质量为0质量%以上且70质量%以下,存在于所述内部的液态成分的质量利用以下的方法进行测定:
采取所述第一粒料20g,利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹所述第一粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分,若液态成分转移至所述片,则该部分的颜色变为半透明,更换所述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到所述片的颜色变化为止,其后,将利用溶剂从第一粒料提取去除液态成分时的提取前后的质量差作为存在于第一粒料内部的液态成分的质量。
9.一种树脂粒料组合物,其包含含有聚烯烃的第二粒料,
所述第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由包含所述聚烯烃的树脂形成的部分和由所述液态成分形成的部分,
存在于所述第二粒料的外表面的液态成分的质量相对于所述第二粒料整体的质量为10质量%以下,存在于所述外表面的液态成分的质量利用以下的方法进行测定:
采取所述第二粒料20g,利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹所述第二粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分,若液态成分转移至所述片,则该部分的颜色变为半透明,更换所述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到所述片的颜色变化为止,其后,测定第二粒料的质量,将擦拭操作前后的质量差作为存在于第二粒料外表面的液态成分的量。
10.根据权利要求9所述的树脂粒料组合物,其中,所述第二粒料的静止角小于60度。
11.根据权利要求9或10所述的树脂粒料组合物,其中,存在于所述第二粒料的内部的液态成分的质量相对于所述第二粒料整体的质量为30质量%以上,存在于所述内部的液态成分的质量利用以下的方法进行测定:
采取所述第二粒料20g,利用将多片孔隙率为38%、穿刺强度为280gf、孔径为0.06μm、厚度为6μm的聚乙烯微多孔膜重叠而得到的1边为1m见方、厚度为0.6mm的正方形状的片包裹所述第二粒料20g并擦拭存在于粒料外表面的液态成分,若液态成分转移至所述片,则该部分的颜色变为半透明,更换所述片,反复进行多次擦拭操作,直至确认不到所述片的颜色变化为止,其后,将利用溶剂从第一粒料提取去除液态成分时的提取前后的质量差作为存在于第一粒料内部的液态成分的质量。
12.根据权利要求1~8中任一项所述的树脂粒料组合物,其还包含含有聚烯烃的第二粒料,
所述第二粒料为非多孔体,所述非多孔体具有由包含所述聚烯烃的树脂形成的部分和由所述液态成分形成的部分。
13.根据权利要求12所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料与所述第二粒料的质量比(第一粒料/第二粒料)为10/90~90/10。
14.根据权利要求12或13所述的树脂粒料组合物,其中,从所述第一粒料提取所述液态成分后的孔隙率超过10%且为90%以下。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料和/或所述第二粒料包含粘均分子量为200000以上的聚乙烯。
16.根据权利要求12~15中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料和/或所述第二粒料由再生树脂形成。
17.根据权利要求12~16中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,以所述树脂粒料组合物的总质量为基准计,所述第二粒料中包含的所述液态成分的量为20质量%以上且90质量%以下。
18.根据权利要求12~17中任一项所述的树脂粒料组合物,其中,所述第一粒料和/或所述第二粒料的静止角小于60度。
19.一种聚烯烃微多孔膜的制造方法,其包括:将权利要求1~18中任一项所述的树脂粒料组合物挤出并拉伸,利用溶剂提取所述液态成分而使其开孔。
20.一种树脂粒料组合物的制造方法,其为制造权利要求12~18中任一项所述的树脂粒料组合物的方法,所述方法包括如下工序:
挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;以及
提取工序,其在提取溶剂的存在下,从所述微多孔膜原材提取所述液态成分,
所述方法还包括:在所述挤出工序后,由所述提取工序前的所述微多孔膜原材得到第二粒料原料,由所述提取工序后的所述微多孔膜原材得到第一粒料原料,并将所述第一粒料原料与所述第二粒料原料混合。
21.一种树脂粒料组合物的制造方法,其为制造权利要求12~18中任一项所述的树脂粒料组合物的方法,所述方法包括第一粒料原料制造工序、第二粒料原料制造工序;以及将所述第一粒料原料与所述第二粒料原料混合的工序,
所述第一粒料原料制造工序包括:
第一挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;
提取工序,其在提取溶剂的存在下,从通过所述第一挤出工序而得到的所述微多孔膜原材提取所述液态成分;以及
由所述提取工序后的所述微多孔膜原材得到第一粒料原料,
所述第二粒料原料制造工序包括:
第二挤出工序,其利用挤出机将包含液态成分和含有聚烯烃的树脂的组合物挤出,形成微多孔膜原材;以及
由通过所述第二挤出工序而得到的所述微多孔膜原材得到第二粒料原料。
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