CN117157353A

CN117157353A - 聚乙烯系树脂组合物和聚乙烯系树脂包装材料

Info

Publication number: CN117157353A
Application number: CN202180097181.2A
Authority: CN
Inventors: 堀笼良博; 大崎学; 中川康弘
Original assignee: Sanipak Corp Japan
Current assignee: Sanipak Corp Japan
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2023-12-01
Also published as: WO2022224333A1; JPWO2022224333A1; JP7402994B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种即使添加无机化合物也能够得到兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度的膜的聚乙烯系树脂组合物、以及聚乙烯系树脂包装材料。聚乙烯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A，由乙烯与碳原子数6～8的α‑烯烃共聚得到，且熔体流动速率为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下；和乙烯‑α‑烯烃共聚物B的一者或两者，乙烯‑α‑烯烃共聚物B由高密度聚乙烯和乙烯与碳原子数4的α‑烯烃共聚得到，无机化合物的含量相对于树脂组合物的总质量为30质量％以上且65质量％以下，乙烯‑α‑烯烃共聚物A的含量相对于树脂成分的总质量为50质量％以上且95质量％以下。

Description

聚乙烯系树脂组合物和聚乙烯系树脂包装材料

技术领域

本发明涉及聚乙烯系树脂组合物和聚乙烯系树脂包装材料。

背景技术

聚乙烯系树脂包装材料除了用于垃圾袋、塑料袋、时尚袋等以外，还用于很多用途。近年来，随着全球变暖，强烈要求削减二氧化碳的产生量，抑制树脂用量是重要的。作为降低树脂用量的方法，已知在确保成型性的同时在树脂中添加无机化合物的方法。专利文献1、2中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

[技术问题]

但是，如果像专利文献1和专利文献2那样配合碳酸钙，则难以得到兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度这样的包装材料所要求的性状的膜。

本发明的目的在于提供一种即使添加无机化合物也能够得到兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度的膜的聚乙烯系树脂组合物、以及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。

[技术方案]

本发明包括以下的[1]～[5]的方式。

[1]一种聚乙烯系树脂组合物，其包含无机化合物和树脂成分，所述树脂成分包含：乙烯-α-烯烃共聚物A，由乙烯与碳原子数6～8的α-烯烃共聚得到，且熔体流动速率为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下；高密度聚乙烯和乙烯-α-烯烃共聚物B中的一者或两者，所述乙烯-α-烯烃共聚物B由乙烯与碳原子数4的α-烯烃共聚得到，所述无机化合物的含量相对于所述树脂组合物的总质量为30质量％以上且65质量％以下，所述乙烯-α-烯烃共聚物A的含量相对于所述树脂成分的总质量为50质量％以上且95质量％以下。

[2]根据[1]所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，所述高密度聚乙烯的含量相对于所述树脂成分的总质量为5质量％以上且20质量％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、塑料袋、时尚袋、收纳袋或包装袋。

[技术效果]

根据本发明，能够提供即使添加无机化合物也可得到兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度的膜的聚乙烯系树脂组合物、以及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。

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(以下也记作“PE系树脂组合物”)是包含无机化合物和树脂成分的树脂组合物。

(无机化合物)

作为无机化合物，没有特别限定，例如可以例示碳酸钙、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的所谓重质碳酸钙，也可以是通过二氧化碳气化法得到的所谓沉降性碳酸钙。碳酸钙可以实施表面处理，也可以不实施表面处理。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。碳酸钙的平均粒径为上述范围的上限值以下时，能够确保优异的成型性，在膜成型时不易产生因凝集、颗粒自身的大小引起的孔、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。另外，碳酸钙的平均粒径通过空气透过法测定。

碳酸钙的顶切粒径优选为15μm以下，更优选为10μm以下。需要说明的是，顶切粒径通过X射线透射式粒度分布测定器来测定。

碳酸钙的45μm筛渣优选为0.01质量％以下。需要说明的是，45μm筛残渣通过JIS标准筛进行测定。

(树脂成分)

树脂成分包含：乙烯-α-烯烃共聚物A(以下也记作“共聚物A”)；高密度聚乙烯(以下也记作“HDPE”)和乙烯-α-烯烃共聚物B(以下也记作“共聚物B”)中的任一者或两者。

共聚物A是乙烯与碳原子数6～8的α-烯烃共聚得到且熔体流动速率为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下的乙烯-α-烯烃共聚物。HDPE是密度为0.942以上且0.970以下的聚乙烯。共聚物B是乙烯与碳原子数4的α-烯烃共聚得到的乙烯-α-烯烃共聚物。作为选自共聚物A、HDPE和共聚物B中的组合，可以是共聚物A与HDPE的组合，也可以是共聚物A与共聚物B的组合，还可以是共聚物A、HDPE与共聚物B的组合。

共聚物A是通过使用乙烯与碳原子数6以上且8以下的α-烯烃进行共聚得到的共聚物，优选密度为0.910以上且0.925以下的直链状低密度聚乙烯(LLDPE)。作为共聚物A中使用的α-烯烃，具体而言，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为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下。共聚物A的MFR为上述下限值以上时，即使成型温度低也能够确保优异的成型性，因此能够抑制共聚物A的劣化。共聚物A的MFR为上述上限值以下时，熔融张力不会变得过低，因此薄膜成型变得容易。共聚物A的MFR的下限优选为0.9g/10分钟以上，更优选为1.0g/10分钟以上。共聚物A的MFR的上限优选为2.5g/10分钟以下，更优选为2.0g/10分钟以下，进一步优选为1.5g/10分钟以下。

需要说明的是，MFR是对加热至190℃的树脂(聚合物)施加载荷2.16kg的载荷，测定从直径2.09mm的孔流出10分钟的树脂的量而得到的值。

共聚物A的熔点优选为90℃以上且140℃以下，更优选为100℃以上且125℃以下。共聚物A的熔点为上述范围的下限值以上时，利用热封进行制袋时的密封形状变得良好。共聚物A的熔点为上述范围的上限值以下时，能够缩短热封时间，制袋速度(生产速度)提高。

需要说明的是，熔点是与通过差示扫描量热测定(DSC)法测定的熔融峰对应的温度。

作为共聚物A，例如可以例示α-烯烃的碳原子数为6的LLDPE(C6-LLDPE)、α-烯烃的碳原子数为8的LLDPE(C8-LLDPE)中MFR满足上述范围的共聚物。

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。

共聚物A的制造方法没有特别限定，例如可以例示：使用以钛等过渡金属为主体的齐格勒型催化剂的聚合、使用以铬系催化剂为主体的菲利浦型催化剂的聚合、使用以茂金属系催化剂为主体的卡明斯基型催化剂的聚合。作为聚合方法，可以是溶液聚合法、淤浆聚合法、气相聚合法、高压离子聚合法中的任一种。另外，可以为1段聚合，也可以为2段以上的多段聚合。

共聚物B是通过使用乙烯和碳原子数4的α-烯烃进行共聚而得到的共聚物，优选为密度为0.910以上且0.925以下的直链状低密度聚乙烯(LLDPE)。作为共聚物B中使用的α-烯烃，具体而言，可例示1-丁烯。

共聚物B的制造方法没有特别限定，例如可以例示与作为共聚物B的制造方法例示的方法相同的方法。

本发明的PE系树脂组合物中所含的树脂成分可以是仅由共聚物A和HDPE构成的成分，也可以是仅由共聚物A和共聚物B构成的成分，也可以是仅由共聚物A、HDPE和共聚物B构成的成分。树脂成分只要在不损害本发明的效果的范围内，也可以含有共聚物A、HDPE和共聚物B以外的其他树脂成分。作为其他树脂成分，没有特别限定，例如可以例示共聚物A、HDPE和共聚物B以外的聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯树脂(EVA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯-丙烯共聚物。PE系树脂组合物中所含的其他树脂成分可以为1种，也可以为2种以上。

(添加剂)

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，例如可以例示抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、分散剂、颜料、抗静电剂、动物等的驱避剂。添加剂可以为1种，也可以为2种以上。

(组成)

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为30质量％以上且65质量％以下。无机化合物的含量为上述下限值以上时，能够充分得到抑制树脂使用量的效果。无机化合物的含量为上述上限值以下时，可得到充分的膜强度。上述无机化合物的含量的下限优选为40质量％以上。上述无机化合物的含量的上限优选为55质量％以下。

相对于树脂组合物的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的树脂成分的含量优选为35质量％以上且70质量％以下。树脂成分的含量为上述下限值以上时，容易得到充分的膜强度。树脂成分的含量为上述上限值以下时，可充分获得抑制树脂使用量的效果。上述树脂成分的含量的下限优选为45质量％以上。上述树脂成分的含量的上限优选为60质量％以下。

相对于树脂成分的总质量，PE系树脂组合物中的共聚物A的含量为50质量％以上且95质量％以下。共聚物A的含量为上述下限值以上时，可得到充分的膜强度。共聚物A的含量为上述上限值以下时，HDPE和共聚物B的总量相对变高，因此拉伸强度优异。共聚物A的含量的下限优选为55质量％以上，更优选为60质量％以上。共聚物A的含量的上限优选为92质量％以下。在PE系树脂组合物包含共聚物B的情况下，共聚物A的含量的上限更优选为90质量％以下，进一步优选为80质量％以下。

相对于树脂成分的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的HDPE的含量优选为5质量％以上且20质量％以下。HDPE的含量为上述下限值以上时，膜的制袋性稳定。HDPE的含量为上述上限值以下时，可得到充分的膜强度。上述HDPE的含量的下限更优选为8质量％以上。上述HDPE的含量的上限更优选为15质量％以下，进一步优选为12质量％以下。

相对于树脂成分的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的共聚物B的含量优选为10质量％以上且40质量％以下。共聚物B的含量为上述下限值以上时，可得到稳定的成型性。共聚物B的含量为上述上限值以下时，可得到充分的膜强度。上述共聚物B的含量的下限更优选为20质量％以上。上述共聚物B的含量的上限更优选为30质量％以下。

另外，共聚物A、HDPE和共聚物B的含量相对于树脂成分的总质量的合计不超过100质量％。

相对于树脂成分的总质量，本发明的PE系树脂组合物中的所有LLDPE的总含量优选为80质量％以上且100质量％以下。LLDPE的合计含量为上述下限值以上时，膜强度整体优异。LLDPE的总含量为上述上限值以下时，开口性优异。上述LLDPE的总含量的下限更优选为85质量％以上。上述LLDPE的总含量的上限优选为95质量％以下，更优选为93质量％以下。

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，可以例示利用单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏合机等将各成分混合的方法。可以将共聚物A、以及根据需要使用的共聚物A以外的树脂成分的一部分与无机化合物、添加剂预先混合来制作母料，将上述母料与树脂成分的剩余部分混合。

PE系树脂组合物的制造时的混合温度可以适当调整，例如可以设为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。除了使用本发明的PE系树脂组合物以外，本发明的PE系树脂包装材料的方式可以采用公知的方式。

作为PE系树脂包装材料的用途，没有特别限定，例如可例示垃圾袋、塑料袋、时尚袋、收纳袋、包装袋。

本发明的PE系树脂包装材料的制造方法除了使用本发明的PE系树脂组合物以外，可以采用公知的方法。例如，可以例示将本发明的PE系树脂组合物成型为膜状并通过热封进行制袋的方法。成型为膜状的方法例如可以例示吹胀成型、T模挤出成型等。

成型温度(挤出温度)可以适当调整，例如可以设为150℃以上且190℃以下。

膜的厚度根据用途适当设定即可，例如可以设为10μm以上且70μm以下。

如上所述，本发明中的PE系树脂组合物含有特定比率的共聚物A以及HDPE和共聚物B中的至少一者作为树脂成分。由此，即使含有无机化合物，也可得到兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度的膜。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，通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于以下的记载。

[简称]

以下简称表示以下意思。

(共聚物A)

A-1：C6-LLDPE，商品名“D139FK”，CP-Chem公司制，MFR：1.0g/10分钟，熔点：90℃。

(HDPE)

HDPE-1：高密度聚乙烯、商品名“F0554”、SCA公司制。

(共聚物B)

B-1：C4-LLDPE，商品名“FS153S”，SCA公司制。

(碳酸钙母料)

MB-1：商品名“Granic 422(772)”、平均粒径1.0μm、碳酸钙：80质量％、C8-LLDPE：20质量％、GCR公司制。

[实施例1]

作为吹胀成型机，使用了料筒的内径为55mm、螺杆的L/D为32的挤出机(placo公司制)和模头直径、模唇3mm的环状模头。

以MB-1成为65质量％、聚合物A-1成为30质量％、HDPE-1成为5质量％的方式，一边对它们进行计量一边投入挤出机而制备PE系树脂组合物，并且利用吹胀成形而成形出厚度18μm、折弯宽度460mm的管状的膜。挤出温度为170℃，吹胀比约为3.0。接着，利用制袋机(野崎工业制)在长度方向上以600mm间隔进行热封后切割，制作袋状的PE系树脂包装材料。热封温度设为160℃～180℃。

包装材料(树脂组合物)中的碳酸钙的含量为52.0质量％，共聚物A相对于树脂成分的比例为89.6质量％，HDPE的比例为10.4质量％。

[实施例2～6]

如表1所示变更PE系树脂组合物的组成，除此以外与实施例1同样地进行，制作袋状的PE系树脂包装材料。

[比较例1～7]

如表2所示变更PE系树脂组合物的组成，除此以外，与实施例1同样地进行，制作袋状的PE系树脂包装材料。

[拉伸强度]

对于各例的膜，使用岛津制作所公司制万能试验机EZ-500NXL，按照JISZ 1702测定拉伸强度，按照以下的基准进行判定。试验片为宽度10mm、长度120mm的长条状，将拉伸速度设为500mm/分钟进行测定。

“〇”(优良)：膜强度为11.8MPa以上。

“×”(不良)：膜强度小于11.8MPa。

[伸长率]

对于各例的膜，使用岛津制作所公司制万能试验机EZ-500NXL，按照JISZ 1702测定伸长率，按照以下的基准进行判定。试验片为宽度10mm、长度120mm的长条状，将拉伸速度设为500mm/分钟进行测定。

“〇”(优良)：膜的伸长率为150％以上。

“×”(不良)：膜的伸长率小于150％。

[密封强度]

从各例的袋的热封部分切出宽15mm的试验片，使用岛津制作所公司制强度试验机EZ-500NXL，按照JISZ 1711以试验速度500mm/分钟测定密封强度，按照以下的基准进行判定。

“〇”(优良)：膜的密封强度为3.14N以上。

“×”(不良)：膜的密封强度小于3.14N。

[冲击强度]

对于各例的膜，使用东洋精机制作所公司制造的Dert冲击测试仪No.613，按照JISZ 1702实施冲击试验，按照以下的基准进行判定。

“〇”(优良)：符合标准。

“×”(不良)：不符合基准。

[综合评价]

按照以下的基准进行各例的膜的综合评价。

“〇”：拉伸强度、伸长率、密封强度和冲击强度的评价结果均为“〇”(优良)。

“△”：拉伸强度、伸长率、密封强度和冲击强度的评价结果的2个以下为“×”(不良)。

“×”：拉伸强度、伸长率、密封强度和冲击强度的评价结果的3个以上为“×”(不良)。

各例的PE系树脂组合物的组成和评价结果示于表1和表2。

[表1]

[表2]

如表1和表2所示，将特定比率的共聚物A与HDPE和共聚物B中的至少一者组合的实施例1～6的包装材料(膜)即使含有无机化合物，也兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度。另一方面，树脂组合物的组成不满足本发明的条件的比较例1～7中，不兼具膜强度、伸长率、密封强度、冲击强度。

Claims

1.一种聚乙烯系树脂组合物，其包含无机化合物和树脂成分，

所述树脂成分包含：

乙烯-α-烯烃共聚物A，由乙烯与碳原子数6～8的α-烯烃共聚得到，且熔体流动速率为0.8g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下；和

高密度聚乙烯和乙烯-α-烯烃共聚物B中的一者或两者，所述乙烯-α-烯烃共聚物B由乙烯与碳原子数4的α-烯烃共聚得到，

所述无机化合物的含量相对于所述树脂组合物的总质量为30质量％以上且65质量％以下，

所述乙烯-α-烯烃共聚物A的含量相对于所述树脂成分的总质量为50质量％以上且95质量％以下。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯系树脂组合物，其中，所述高密度聚乙烯的含量相对于所述树脂成分的总质量为5质量％以上且20质量％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、塑料袋、时尚袋、收纳袋或包装袋。