JP2000355641A - 共押出用バインダーと、その多層構造物での使用と、得られた構造物 - Google Patents

共押出用バインダーと、その多層構造物での使用と、得られた構造物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規な共押出用バインダー。HDPE/バインダ
ー/EVOHまたはPA/バインダー/HDPE構造のガソリンタ
ンク等で利用される。 【解決手段】 (1)相対密度が0.910〜0.940のポリエ
チレン(A1)と、エラストマー、超低密度ポリエチレン
およびメタロセンポリエチレンから選択されるポリマー
(A2)との混合物からなり、この(A1)+(A2)混合物
に不飽和カルボン酸が共グラフト化されているポリマー
(A)、5〜30部と、(2)相対密度が0.910〜0.930のポリ
エチレン(B)、95〜70部とからなり、(A)+(B)の
混合物が下記特性i)〜iii)を有する共押出用バインダ
ー: i) 相対密度=0.910〜0.930、 ii) グラフトされた不飽和カルボン酸の含有率=30〜1
0,000ppm、 iii) MFI(メルトフローインデックス)(ASTM D 123
8、190℃/2.16kg)=0.1〜3g/10分。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、共押出用バインダ
ーと、その多層構造物での使用と、得られた構造物とに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ガソリンタンクは下記5層で構
成されている:(1)高密度ポリエチレン(HDPE)、
(2)バインダー、(3)ポリアミド(PA)またはエチレ
ン単位とビニルアルコール単位とを含むコポリマー(EV
OH)、(4)バインダー、(5)HDPE。
【0003】バインダー層とHDPE層との間に第6の層を
加えることが多い。この第6の層はタンク成形で生じた
スクラップや規格外タンクのスクラップで構成される。
これらのスクラップおよび規格外タンクは粉砕して顆粒
にし、得られた顆粒を再融解してタンクの共押出し設備
で直接押出し成形に使う。粉砕物を融解し、再使用前に
二軸スクリュー押出機等の押出機で再顆粒化することも
できる。
【0004】変形例では、再生材をタンクの2つの最外
側層のHDPEに混合する。例えば再生材の顆粒をこれら2
層用の新品のHDPEグラニュールに混合することもでき
る。再生品は任意に組合せて使用することができる。リ
サイクル材料の量はタンクの全重量の50%以下までにす
ることができる。この第6の層は多層構造物の全ての材
料すなわちHDPE、バインダー、PAまたはEVOHを含んでい
ることになる。
【0005】上記の多層ガソリンタンクは公知であり、
欧州特許第834,415号にはポリエチレン/バインダー/E
VOH/バインダー/ポリエチレンの構造物が記載されて
いる。このバインダーはMFIが0.1〜3で、相対密度が0.
920〜0.930の無水マレイン酸をグラフトしたポリエチレ
ンであり、90℃でn-デカンに不溶な材料を2〜40重量%
有している。この特許ではグラフト化ポリエチレンを14
0℃でn-デカンに溶解し、90℃に冷却し、この温度で沈
殿した生成物を濾過する。不溶含有率は沈殿率(重量
%)であり、これを90℃で濾過して回収すると記載され
ている。不溶含有率が2〜40%の場合にはこのバインダ
ーのガソリンに対する耐性は良い。
【0006】しかし、この特許には本発明のポリマーは
記載がない。事実、この特許ではバインダーは相対密度
が0.930〜0.980の2〜30部のグラフト化ポリエチレン
と、相対密度が0.910〜0.940の70〜98部のグラフト化さ
れていないポリエチレンとの混合物でなければならな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は上記特許の
記載に従ってバインダーと、対応する構造物とを製造し
た。その結果、上記バインダーは再生不可能であるとい
うことを見出した。すなわち相対密度による選択は指標
として十分ではないことがわかった。さらに、上記の基
準がガソリンに耐えるバインダーとして十分ではないと
いうことも分かった。本発明はこれらの欠点のないバイ
ンダーを提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の提供する共押出
用バインダーは下記(1)〜(2): (1)相対密度が0.910〜0.940のポリエチレン(A1)
と、エラストマー、超低密度ポリエチレンおよびメタロ
センポリエチレンから選択されるポリマー(A2)との混
合物からなり、この(A1)+(A2)混合物に不飽和カル
ボン酸が共グラフト化されているポリマー(A)、5〜30部
と、(2)相対密度が0.910〜0.930のポリエチレン
(B)、95〜70部と、からなり、(A)+(B)の混合物
が下記特性i)〜iii)を有することを特徴とする: i) 相対密度=0.910〜0.930、 ii) グラフトされた不飽和カルボン酸の含有率=30〜1
0,000ppm、 iii) MFI(メルトフローインデックス)(ASTM D 123
8、190℃/2.16kg)=0.1〜3g/10分。
【0009】本発明はさらに、上記定義の共押出用バイ
ンダーを含む層と、この層に直接結合した窒素または酸
素を含む極性樹脂の層(E)、例えばポリアミド樹脂
層、脂肪族ポリケトン層、エチレン/酢酸ビニル鹸化コ
ポリマー層(EVOH)、ポリエステル樹脂層または金属層
とを含む多層構造物に関するものである。本発明のさら
に他の対象は、上記構造物と、この構造物のバインダー
側に直接結合されたポリオレフィン層(F)または上記
の層(E)の樹脂の中から選択される樹脂の層もしくは
金属層とを有する構造物にある。
【0010】本発明のさらに他の対象は、ポリオレフィ
ン層(F)、上記定義のバインダー層、ポリアミド樹脂
またはエチレン/酢酸ビニル鹸化コポリマー層(EVO
H)、上記定義のバインダー層、ポリオレフィン層(F)
とを有する構造物にある。本発明構造物は柔軟な包装材
料または剛性のある容器、例えばサッシェ、ボトルまた
はコンテナ等の製造で有用である。これらの包装材料お
よび容器は共押出し、積層または共押出ブロー成形で製
造することができる。本発明は特に共押出されたホース
またはパイプおよび自動車ガソリンタンクで有用であ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】ポリマー(A1)はポリエチレンの
ホモポリマーまたはエチレンと下記 (1)〜(3) から選択
されるコモノマーとのコポリマーである: (1) αオレフィン、好ましくは 3〜30個の炭素原子を
有するαオレフィン。このコモノマーとして使用可能な
3〜30個の炭素原子を有するαオレフィンの例としては
プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1- ブテ
ン、1-ヘキセン、4-メチル-1- ペンテン、3-メチル-1-
ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テト
ラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコ
セン、1-ドコセン、1-テトラコセン、1-ヘキサコセン、
1-オクタコセンおよび1-トリアコンテンが挙げられる。
これらのαオレフィンは単独または2種類以上の混合物
で使用することができる。
【0012】(2) 不飽和カルボン酸エステル、例えば
アルキル基が1〜24個の炭素原子を含むアルキル(メ
タ)アクリレート。使用可能なアルキルアクリレートま
たはメタクリレートの例としてはメチルメタクリレー
ト、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソ
ブチルアクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレー
トが挙げられる。 (3) 飽和カルボン酸ビニルエステル、例えば酢酸ビニ
ルまたはプロピオン酸ビニル等。(A1)の相対密度は0.
915〜0.925であるのが好ましい。(A1)のMFIは0.1〜8
g/10分である。このポリマー(A1)はLLDPE(直鎖低密
度ポリエチレン)型のエチレン/αオレフィンコポリマ
ーであるのが好ましい。
【0013】(A2)のエラストマーの例としてはエチレ
ン/プロピレン(EPR)、エチレン/プロピレン/ジエ
ン、エチレン/1-ブテン、エチレン/1-ブテン/ジエ
ン、エチレン/プロピレン/1-ブテン/ジエンおよびエ
チレン/4-メチル-1- ペンテンコポリマー並びにこれら
のエラストマーの少なくとも2種類の混合物を挙げるこ
とができる。(A2)はスチレン/ブタジエン/スチレン
ブロックコポリマー(SBS)、スチレン/エチレン−ブ
チレン/スチレンブロックコポリマー(SEBS)またはス
チレン/イソプレン/スチレンブロックコポリマー(SI
S)でもよい。
【0014】(A2)はVLDPE(超低密度のポリエチレ
ン)でもよい。これは相対密度が0.860〜0.910のエチレ
ン/αオレフィンコポリマーである。
【0015】(A2)はメタロセンポリエチレンでもよ
い。『メタロセンポリエチレン』とは一般に金属(例え
ばジルコニウムまたはチタン)原子とこの金属に結合し
た2つの環状アルキル分子とで構成されるモノサイト触
媒の存在下でエチレンとαオレフィン(例えばプロピレ
ン、ブテン、ヘキセンまたはオクテン)とを共重合して
得られるポリマーを意味する。メタロセン触媒は一般に
金属に結合した2つのシクロペンタジエン環で構成され
る。この触媒は共触媒または活性剤としてのアルミノオ
キサン、好ましくはメチルアルミノオキサン(MAO)と
一緒に用いられることが多い。シクロペンタジエンが結
合する金属としてハフニウムを用いることもできる。他
のメタロセンにはIVA、VAおよびVIA族の遷移金属が含ま
れる。ランタニド系列の金属を用いることもできる。メ
タロセンポリエチレンはMw/Mn比<3、好ましくは<2
で特徴付けることもできる。
【0016】(A2)の密度は0.860〜0.880であるのが有
利である。すなわち、(A2)は熱可塑性樹脂からエラス
トマーまでの範囲のポリマーであるが、ポリマー(A2)
はエラストマーであるのが好ましく、エチレン/プロピ
レンおよびエチレン/オクテンおよびエチレン/ヘキセ
ンコポリマー、およびエチレン/1-ブテンコポリマーが
最も好ましい。エチレン/プロピレンコポリマーおよび
エチレン/1-ブテンコポリマーのメルトフローインデッ
クス(ASTM規格D 1238-65 Tに準じて温度 190℃で測
定)は0.1 〜20で、エチレン含有率は60〜90mol%であ
るのが好ましい。
【0017】(A2)の密度は(A)(=A1+A2)と(B)
との混合物の密度が0.910〜0.930、好ましくは0.915〜
0.920になるように選択しなければならない。(A2)のM
FIは0.1〜20が有利である。40〜10部の(A2)に対して6
0〜90部の(A1)を用いるのが有利である。本発明では
(A1)と(A2)との混合物に不飽和カルボン酸をグラフ
トさせる(すなわち(A1)+(A2)に共グラフトさせ
る)。この不飽和カルボン酸の官能性誘導体を用いても
本発明の範囲を逸脱するものではない。
【0018】不飽和カルボン酸の例としては2〜20個の
炭素原子を含む化合物、例えばアクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸がある。こ
れらの酸の官能性誘導体としては不飽和カルボン酸の無
水物、エステル誘導体、アミド誘導体、イミド誘導体お
よび金属塩(例えばアルカリ金属塩)等がある。特に好
ましいグラフト化モノマーは4〜10個の炭素原子を含む
不飽和ジカルボン酸およびその官能性誘導体、特にその
無水物である。
【0019】その他のグラフト化モノマーの例としては
不飽和カルボン酸のC1-C8アルキルエステルまたはグリ
シジルエステル誘導体、例えばメチルアクリレート、メ
チルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタ
クリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレー
ト、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、モノエチルマレエート、ジエチルマレエート、モノ
エチルフマレート、ジメチルフマレート、モノメチルイ
タコネート、ジエチルイタコネート、不飽和カルボン酸
アミド誘導体、例えばアクリルアミド、メタクリルアミ
ド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、マレ
イン酸N-モノエチルアミド、マレイン酸N,N-ジエチルア
ミド、マレイン酸N-モノブチルアミド、マレイン酸N,N-
ジブチルアミド、フマル酸モノアミド、フマル酸ジアミ
ド、フマル酸N-モノエチルアミド、フマル酸N,N-ジエチ
ルアミド、フマル酸N-モノブチルアミド、フマル酸N,N-
ジブチルアミド、不飽和カルボン酸のイミド誘導体、例
えばマレイミド、N-ブチルマレイミドおよびN-フェニル
マレイミド、不飽和カルボン酸金属塩、例えばソジウム
アクリレート、ソジウムメタクリレート、ポタシウムア
クリレートおよびポタシウムメタクリレートが挙げられ
る。無水マレイン酸が好ましい。
【0020】(A1)と(A2)の混合物へのグラフト化モ
ノマーのグラフト化は公知の種々の方法を用いて行うこ
とができる。この混合物は一般にポリオレフィンの加工
に用いられる添加剤、例えば置換フェノール分子等をベ
ースとする抗酸化剤、紫外線防止剤、脂肪酸アミド、ス
テアリン酸およびステアリン酸の塩等の加工助剤、押出
欠陥防止剤として知られるフッ素化ポリマー、アミンベ
ースの防曇剤、シリカまたはタルク等の粘着防止剤、カ
ラーマスターバッチ、核剤等を10ppm〜5%の量で含む
ことができる。
【0021】このグラフト化は例えば溶媒の存在下また
は非存在下で、ラジカル開始剤を用いるか、用いずに、
ポリマー(A1)と(A2)とを高温すなわち約150 ℃〜30
0 ℃に加熱することで実施できる。この反応に適当な溶
媒はベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、
クメン等である。使用可能な適当なラジカル開始剤はte
rt -ブチルハイドロペルオキシド、クメンハイドロペル
オキシド、ジイソプロピルベンゼンハイドロペルオキシ
ド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、tert-ブチルクミ
ルペルオキシ、ジクミルペルオキシド、1,3-ビス(tert
-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、アセチル
ペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、イソブチリル
ペルオキシド、ビス(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)
ペルオキシドおよびメチルエチルケトンペルオキシドで
ある。
【0022】こうして得られたグラフト変性された(A
1)と(A2)の混合物中のグラフト化モノマーの量は適
当に選択できるが、好ましくはグラフト化後の(A1)+
(A2)に対して0.01〜10重量%、好ましくは600ppm 〜
6%にする。グラフト化モノマーの量はFTIR分光分析法
でコハク酸基を定量することによって求める。共グラフ
ト化された(A)(すなわち(A1)+(A2))のMFIは0.
1〜10である。ポリエチレン(B)はポリエチレンのホモ
ポリマーまたはエチレンとαオレフィン、不飽和カルボ
ン酸エステルまたは飽和カルボン酸ビニルエステルから
選択されるモノマーとのコポリマーである。これらのモ
ノマーは(A1)と(A2)の定義のところで既に記載した
ものである。
【0023】(B)はLLDPEまたはエチレン/α−オレフ
ィンコポリマーであるのが好ましい。(B)のMFIは0.1
〜3が有利である。
【0024】本発明の有利な1実施例では、バインダー
は5〜20部の(A)と95〜80部の(B)からなる。本発明
の有利な1実施例では、(A1)のコモノマーは(B)のコ
モノマーと同じであり、1-ヘキセン、1-オクテンおよび
1-ブテンから選択するのが好ましい。本発明の1実施例
では、ポリマー(A)すなわち共グラフト化された(A
1)+(A2)は下記で構成される: (A1):少なくとも75mol%のエチレンを含み、MFI2
[η]≡8.77比(絶対値)は15以上、 (A2):少なくとも50mol%のエチレンを含み、MFI2
[η]≡8.77比(絶対値)が15以上、 (A2)のエチレン含有率は少なくとも70mol%、MFI10
MFI2比は5〜20である。 MFI2はASTM規格D1238に準じて測定した温度 190℃、荷
重2.16kgでのメルトフローインデックスであり、MFI10
はASTM規格D1238に準じて測定した温度190℃、荷重10kg
でのメルトフローインデックスであり、固有粘度[η]は
温度135 ℃のデカリン溶液中で測定したポリマーの粘度
指数(dl/g)を意味する)。
【0025】本発明の多層構造物は上記バインダーの層
と、酸素または窒素を含む極性樹脂層(E)または金属層
とで構成される。バインダー層以外の層に適した極性樹
脂の例はポリアミド樹脂、脂肪族ポリケトン、エチレン
/酢酸ビニル鹸化コポリマーおよびポリエステル等であ
る。特に、主鎖中にアミド基の構造単位を有する長鎖の
合成ポリアミド、例えばPA-6、PA-6,6、PA-6,10、PA-1
1、PA-6/6,6およびPA-12や、エチレン含有率が約15〜60
mol%のエチレン/酢酸ビニルコポリマーを鹸化して得
られる鹸化度が約90〜100 mol%のエチレン/酢酸ビニ
ル鹸化コポリマー、ポリエステル、例えばポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポ
リエチレンナフテナートおよびこれら樹脂の混合物、ま
たは芳香族ポリエステル例えば液晶ポリマー等が挙げら
れる。
【0026】金属層は、例えばアルミニウム、鉄、銅、
錫およびニッケル等の金属もしくは上記金属の少なくと
も一種を主成分として含む合金の板、フィルムまたは箔
である。フィルムまたは箔の厚さは適当に選択され、例
えば約0.01〜0.2 mmである。一般に、金属層の上に本発
明のバインダーを積層する前に金属層を脱脂する。酸素
または窒素を含む極性樹脂(E)の層も公知の添加剤を通
常の量で含むことができる。本発明のさらに他の対象
は、ポリオレフィン層(F)、本発明バインダー層および
窒素または酸素を含む極性樹脂層または金属層を含む構
造物にある。
【0027】本発明の一つの構造物はHDPE層と、本発明
バインダー層と、EVOH層またはEVOH合金層と、本発明バ
インダー層と、HDPE層とからなる構造である。この構造
物は容量が 0.1〜200リットルの硬質中空体(ボトル)の
形をしているのが好ましい。全厚さは0.2〜20mmで、こ
の厚さの0.5〜15%はEVOHで、0.2〜10%は各バインダー
層で、残余は2つのHDPE層である。HDPEのMFIは190℃/
2.16kgで3〜17g/10分であるのが好ましい。EVOHのMFI
は190℃/2.16kgで1〜10g/10分であるのが好ましい。
【0028】外側HDPE層は新品のHDPE(必要に応じて着
色された)の外側層と、スクラップや中空体の押出しブ
ロー成形で生じた裁断屑を再生した再生材から成る別の
層との2層に代えることができる。外側HDPE層とリサイ
クル層の合計の厚さは単一層として用いた場合のHDPE層
の厚さにほぼ等しくする。これらの構造物はガソリンタ
ンクまたはガソリンタンクへの充填用管材料に有用であ
る。本発明構造物の各層は添加物、例えば充填剤、安定
化剤、滑剤、帯電防止剤および難燃剤をさらに含むこと
ができる。本発明構造物は熱可塑性分野で知られる共押
出および押出しブロー成形法で製造することができる。
【0029】
【実施例】この実施例は下記条件下で押出しブロー成形
法で製造したボトルの5層構造物に対応する。ボトルの構造 : 3成分、5層(HDPE/バインダー/EVOH/バインダー/
HDPE) 厚さ:1.2/0.1/0.15/0.1/1.2mm HDPE:相対密度=0.945〜0.950、MFI=5〜6g/10分(1
90℃/2.16kg) EVOH:エチレン含有率=29%、MFI=1.7g/10分(190℃
/2.16kg)ボトルの形 :2つの平面を有する円筒形(φ=70mm)、
0.7リットル、高さ=270mm、重量=170g。
【0030】
【0031】層間剥離強度の測定 ボトルの平面部分から15×150mmの試験片を切出し、23
℃、50%RHで少なくとも24時間調整した後、バインダー
/EVOHの界面の1つをカッターで切り出し、50mm/分の
速度で「T」剥離試験を行う。剥離強度(N/cmで表記)
は最初のピークを除く剥離力の平坦値で示される。結果
は〔表1〕に示してある。この表で『MA』とは無水マレ
イン酸を意味し、共グラフト化混合物の重量%はA+B混
合物中のAの比率を表してある。
【0032】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B65D 1/09 B65D 1/00 B (C08L 23/04 51:06) (72)発明者 グザヴィエ マリカル フランス国 27410 ボーメスニル ルゥ ト オ デ ボワ 13 (72)発明者 ジェローム パスカル フランス国 27800 サン シル ドゥ サレルヌ ラ マロ ジフ(番地なし)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記(1)〜(2): (1)相対密度が0.910〜0.940のポリエチレン(A1)
    と、エラストマー、超低密度ポリエチレンおよびメタロ
    センポリエチレンから選択されるポリマー(A2)との混
    合物からなり、この(A1)+(A2)混合物に不飽和カル
    ボン酸が共グラフト化されているポリマー(A)、5〜30部
    と、(2)相対密度が0.910〜0.930のポリエチレン
    (B)、95〜70部と、からなり、(A)+(B)の混合物
    が下記特性i)〜iii)を有する共押出用バインダー: i) 相対密度=0.910〜0.930、 ii) グラフトされた不飽和カルボン酸の含有率=30〜1
    0,000ppm、 iii) MFI(メルトフローインデックス)(ASTM D 123
    8、190℃/2.16kg)=0.1〜3g/10分。
  2. 【請求項2】 相対密度が0.915〜0.920である請求項1
    に記載のバインダー。
  3. 【請求項3】 (A1)のコモノマーが(B)のコモノマ
    ーと同じである請求項1または2に記載のバインダー。
  4. 【請求項4】 (A)すなわち共グラフトした(A1)+
    (A2)混合物が下記特徴を有する請求項1〜3のいずれ
    か一項に記載のバインダー: (A1)は少なくとも75mol%のエチレンを含み、そのMFI
    2/[η]≡8.77比(絶対値)は15以上であり、 (A2)は少なくとも50mol%のエチレンを含み、 (A2)のMFI2/[η]≡8.77比(絶対値)は15以上であ
    り、 (A2)のエチレン含有率は70mol%以下であり、 MFI10/MFI2比は5〜20である(ただし、MFI2はASTM規
    格D1238に準じて測定した温度190℃、荷重2.16kgでのメ
    ルトフローインデックスであり、MFI10はASTM規格D1238
    に準じて測定した温度190℃、荷重10kgでのメルトフロ
    ーインデックスであり、固有粘度[η]は温度135℃でデ
    カリン溶液中で測定したポリマーの粘度指数(dl/g)を
    意味する)
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載のバ
    インダーを含む層と、この層に直接結合した窒素または
    酸素を含む極性樹脂の層(E)、例えばポリアミド樹脂
    層、脂肪族ポリケトン層、エチレン/酢酸ビニル鹸化コ
    ポリマー層(EVOH)またはポリエステル樹脂層もしくは
    金属層とを含む多層構造物。
  6. 【請求項6】 ポリオレフィン層(F)または上記の層
    (E)を構成する樹脂の中から選択される樹脂の層もし
    くは金属層がバインダー側に直接結合されている請求項
    5に記載の構造物。
  7. 【請求項7】 HDPE層、本発明バインダー層、EVOH層ま
    たはEVOH合金層、本発明バインダー層およびHDPE層を含
    む請求項6に記載の構造物。
  8. 【請求項8】 請求項5〜7のいずれか一項に記載の構
    造物からなる硬質中空体。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載の構造物を有するガソリ
    ンタンク。
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