JP2011079892A

JP2011079892A - Ｐｅｔ樹脂含有組成物及びその調整方法並びにフィルム製造方法

Info

Publication number: JP2011079892A
Application number: JP2009231491A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Yamamoto; よしみ山本
Original assignee: OKURA PACKS KK
Current assignee: OKURA PACKS KK
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21

Abstract

【課題】回収ＰＥＴ樹脂フレーク又はペレットを使ったフィルムの製造の確実性を向上する。
【解決手段】(1)回収ＰＥＴ樹脂フレーク２７wt％；(2)メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂１０wt％；(3)汎用低密度ポリエチレン（LDPE)６０wt％；(4)相溶化剤（エチレン系コポリマー又はグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ））３wt％を二軸混練機4で混練する際に真空ベントして再生ペレットを作った。そして、この再生ペレットをインフレーションするときの樹脂溶融温度を１６５〜１８０℃に設定してフィルムを作った。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＥＴ樹脂含有組成物及びその調整方法並びにフィルム製造方法に関するものであり、回収ＰＥＴ樹脂の再利用に好適に適用される。

大量に消費されているＰＥＴボトルの回収が義務化されて久しい。回収したＰＥＴボトルは、ＰＥＴボトルからラベルを剥がして洗浄した後に粉砕したＰＥＴ樹脂フレークや、これを再溶融した結果物であるペレットの形態で入手可能である。回収ＰＥＴ樹脂フレークやペレットは、ボトルの粉砕工程で分子が切断されるため物性が低下する傾向にあり、このため、再生品は、絨毯、軍手、フリースなどの衣料品に限定されているのが実情である。

特許文献１は、回収したＰＥＴ樹脂を使って、スーパーなどで使用されるレジ袋などの包装用フィルムを作る提案を行っている。具体的に説明すると、特許文献１は、６０〜８０重量％のＰＥＴ樹脂と、１０〜３５重量％の低密度ポリエチレンと、１〜１０重量％の相溶化剤とからなるＰＥＴ樹脂含有組成物（ペレット）を提案している。

このＰＥＴ樹脂組成物（ペレット）は、ＰＥＴ樹脂に対して低密度ポリエチレン樹脂が相溶化剤によって均質に分散しているため、島が均一に且つ細かく分散した海島構造のフィルムを製造することができる。また、このＰＥＴ樹脂組成物は、耐衝撃性、剛性などの機械的強度がポリオレフィン樹脂などと同等であり、射出成形法、ブロー成形法、押出成形法などを使って、パレット、コンテナ、各種容器、シート、自動車などの内装品などを製造するための産業用原料として使用可能である。

特許文献１に開示の実施例１は、ＰＥＴ樹脂フレーク７５wt部と、相溶化剤２wt部と、相溶化助剤３wt部と、ＭＦＲ＝0.3ｇ/１０分の高圧法低密度ポリエチレン樹脂５wt部と、ＭＦＲ＝1.0ｇ/１０分のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂１５wt部とを二軸混練機を使って２７０℃で混練して造粒したＰＥＴ樹脂含有組成物である。ここに、相溶化剤として、エチレン６７wt％、メチルアクリレート２５wt％、グリメタクリレート８wt％を含む三元共重合体が挙げられている。また、相溶化助剤として、エチレン７０wt％、ブチルアクリレート３０wt％を含む二元共重合体が挙げられている。

また、実施例１は、上記のＰＥＴ樹脂組成物を使って包装用フィルム（スーパーなどで使用される使い捨てショッピングバッグであるレジ袋）を製造する方法を開示している。これを図示化したのが本願明細書に添付の図２である。この図２を参照して、二軸混練機１０で成形されたペレットを使用して、インフレーション機１２により包装用フィルムが製造される。ここに、インフレーション機１２での樹脂溶融温度は２７０℃である。なお、混練機１０での樹脂溶融温度も２７０℃である。

この実施例１で製造された包装用フィルムは、ヒートシール温度が比較的低温である１３５℃で1.0 Kg/15mm幅以上のシール強度を有しており、このシール強度の数値はレジ袋として満足すべき値である。なお、ヒートシール温度に関し、特許文献１は、ヒートシール温度を１１０℃乃至１３０℃未満、好ましくは１１０〜１２０℃に制御することで、イージーピール性を付与することができるため、ポリエチレン容器やポリプロピレン容器などの蓋材として適切な材料になることを示唆している。

特開２００４−３４６０８６号公報

回収ＰＥＴ樹脂を使って再生品を製造するプロセスにおいて、フィルムの製造が最も難しい。そこで、本願発明者は、特許文献１に開示の組成物と実質的に同じ成分からなるペレットを作り、そして、このペレットを使ってインフレーション機でフィルムの製造を試みた。この試みによれば、試作レベルでは上手く行くことが確認できたが、量産レベルでは上手く行く時と、全くフィルムを製造できない又は不良品発生率が極端に高くなる時があることを知った。なお、特許文献１に開示の発明の実施品は今までのところ見られない。

本願発明者は、長期にわたって、その原因を探求した結果、ようやくブレークスルーする方策を見いだしたことから本発明を提案するものである。

本発明の目的は、ＰＥＴ樹脂フレーク又はペレットと低密度ポリエチレン系樹脂とを使ったフィルムの製造の確実性を向上することのできるＰＥＴ樹脂含有組成物及びその調整方法並びにフィルム製造方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、回収ＰＥＴ樹脂フレーク又はペレットを使ったフィルムの製造の確実性を向上することのできる再生ＰＥＴ樹脂ペレット及びその調製方法並びにフィルム製造方法を提供することにある。

本願発明者は、ＰＥＴ樹脂、ポリエチレン樹脂、相溶化剤を混練する工程で真空ベントし、そして、インフレーション工程での樹脂溶融温度を従来に比べて低温の１６５〜１８０℃に設定することでフィルム製造の確実性を向上できることを見出した。

上記の技術的課題は、本発明の一つ観点によれば、
２７〜７０wt％のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ）樹脂と、７０〜２５wt％のポリエチレン樹脂と、３〜５wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法を提供することにより達成される。

前記ポリエチレン樹脂はメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレンと汎用低密度ポリエチレンとを含んでいてもよく、更に、これに高密度ポリエチレンを含んでいてもよい。前記ＰＥＴ樹脂は、バージンＰＥＴ樹脂であってもよいが、ＰＥＴボトルを回収して、これを粉砕した回収ＰＥＴ樹脂フレークやペレットからなる回収ＰＥＴ樹脂であるのが良い。

上記の技術的課題は、本発明の別の観点によれば、
２７〜３５wt％のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ）樹脂と、７０〜６０wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、３〜５wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法を提供することにより達成される。

上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、
６０〜８０wt％のポリエチレンテレフタレート樹脂(ＰＥＴ樹脂)と、３５〜１０wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、５〜１０wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法を提供することにより達成される。

上記の技術的課題は、本発明の別の観点によれば、
７０wt％のポリエチレンテレフタレート樹脂(ＰＥＴ樹脂)と、２５〜２６wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、５〜４wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法を提供することにより達成される。

上記の技術的課題は、本発明の更に別の観点によれば、
上述したＰＥＴ樹脂含有組成物を使ってインフレーション機によってフィルムが製造され、そして、このインフレーション機に付設されている混練機の樹脂溶融温度が１６５〜１８０℃に設定されることを特徴とするフィルム製造方法を提供することにより達成される。

実施例のフィルム製造方法のフローを示す図である。特許文献１に開示のフィルム製造フローを示す図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は、回収ＰＥＴ樹脂フレークを使ったフィルム製造に関する一連のフローを示す図である。回収ＰＥＴ樹脂フレークの代わりに、回収ＰＥＴ樹脂ペレットであってもよいし、バージンＰＥＴ樹脂ペレットであってもよい。図１を参照して、回収ＰＥＴ樹脂フレークは、混合機２を使って、低密度ポリエチレン及び相溶化剤と混合される。そして、混合機２から出た混合材料は混練機４に導入され、この混練機４によって混練される。混練機４は、均質なコンパウンド加工を実現するのに二軸混練機であるのが好ましい。

二軸混練機４には水冷の押出機が一体に組み込まれており、この混練押出機４によって再生ＰＥＴペレットが調製される。調製した再生ＰＥＴペレットは気密性の袋に収容され、この袋は、所定量の再生ＰＥＴペレットを入れたところで密封される。

再生ＰＥＴペレットは、クリアファイル、パレット、コンテナ、各種容器、シート、自動車などの内装品などを製造するための産業用原料として使用可能である。再生ＰＥＴペレットは、最も製造が困難なフィルムの製造にも適用可能であり、混練機を備えた汎用のインフレーション機６を使ってフィルムを製造することができる。

なお、任意であるが、回収ＰＥＴ樹脂フレークを除湿機８を使って含有水分を調整した後に混合機２に投入するようにしてもよい（図１）。

回収ＰＥＴ樹脂フレークを使ったフィルム製造に関し、以下に具体例で説明する。
（１）回収ＰＥＴ樹脂フレーク２７wt％；
（２）メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂１０wt％；
（３）汎用低密度ポリエチレン（LDPE)６０wt％；
（４）相溶化剤（エチレン系コポリマー又はグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ））３wt％。
この第１実施例の（１）〜（４）の組成成分の一覧を次の表１に示す。

上記（１）〜（４）の成分材料を混合機２で混合した後に二軸混練機４を使って再生ＰＥＴペレット（ＰＥＴ樹脂含有組成物）を調製した。再生ＰＥＴペレットのＭＦＲは、0.85ｇ/10分〜１g/10分であった。二軸混練機４は真空ベント機構４ａを有しており、この真空ベント機構４ａを使って真空ベントを行いながら樹脂溶融温度２７０℃で混練した。混練機４のスクリューが一軸の場合には長さ(Ｌ)/直径(Ｄ)が大きな混練機を選択するのがよい。インフレーション機６は汎用機を使用した。インフレーション機６の樹脂溶融温度は１６５℃〜１８０℃に設定したところ、安定的に所望のフィルムを製造することができた。

混練機押出機４が真空ベント機能を有し、また、インフレーション機６での樹脂溶融温度が２７０℃よりも低い温度である１６５℃〜１８０℃に設定されている点に注目すべきである。この２つの組み合わせを見い出すことによって初めて安定したフィルムの大量生産が可能になった。

ＰＥＴ樹脂含有組成物を使ったフィルム製造では、インフレーション機６に付設されている混練機の樹脂溶融温度を２７０℃近傍に設定するのが当業者の常識であり、これよりも低い温度に設定すると樹脂の不十分な溶融が原因で混練機が損傷してしまうと考えられている。再生ＰＥＴペレット（ＰＥＴ樹脂含有組成物）の製造の際に真空ベントを行いながら混練し、更に、インフレーション機６に付設された混練機の樹脂溶融温度を１６５℃〜１８０℃という比較的低温に設定することで初めて安定してフィルムを製造できることを見い出した。もちろん、混練機の損傷も見られなかったことから、この温度で十分に再生ＰＥＴペレットが溶融していると考えられる。再生ＰＥＴペレットの溶融温度特性が比較的低温になる理由は定かでないが、混練機４で混練する工程で真空ベントを行うことで、成分樹脂間で好ましい反応が発生したとも考えられる。

製造したフィルムをヒートシールしてゴミ袋を作り、シール強度を確認したところ、特許文献１と同様に比較的低温である約１３０℃のヒートシール温度で十分なシール強度を確保できることが確認できた。

他の組成成分でも同様の手法でシール性を備えたフィルムを製造できることを確認するために実施した例が次の一覧表２であり、そのいずれもフィルムを製造できることが確認できた。

上記の実施例は、一つの観点によれば、回収ＰＥＴ樹脂フレーク２７〜７０wt％、ポリエチレン樹脂７０〜２５wt％、相溶化剤３〜５wt%を混練して造粒した再生ペレットであって、ポリエチレン樹脂は、混合材料の重量比で０〜１０wt％を含む高密度ポリエチレン樹脂で構成される再生ペレット（ＰＥＴ樹脂含有組成物）である。また、低密度ポリエチレン樹脂は、混合材料の重量比で１０〜７０wt%のメタロセン系直鎖状ポリエチレンで構成されてもよい。

また、他の観点によれば、回収ＰＥＴ樹脂フレークが２７〜３５wt％、ポリエチレン樹脂７０〜６２wt％、相溶化剤３wt%からなる再生ペレットであって、ポリエチレン樹脂は、混合材料の重量比で０〜１０wt％を含む高密度ポリエチレン樹脂で構成される再生ペレット（ＰＥＴ樹脂含有組成物）である。また、低密度ポリエチレン樹脂は、混合材料の重量比で１０〜７０wt%のメタロセン系直鎖状ポリエチレンで構成されてもよい。勿論、混合材料の重量比で相溶化剤は３〜５wt％であってもよく、この相溶化剤の混合比率を３wt％よりも高めたときには、その分を回収ＰＥＴフレーク及び/又はポリエチレン樹脂の混合比率で調整すればよい。したがって、回収ＰＥＴ樹脂フレークが２７〜３５wt％、ポリエチレン樹脂７０〜６０wt％、相溶化剤３〜５wt%からなる再生ペレットであってもよい。

また、別の観点によれば、回収ＰＥＴ樹脂フレークが７０wt％、低密度ポリエチレン樹脂２５〜２６wt％、相溶化剤５〜４wt%からなる再生ペレットである。また、この低密度ポリエチレン樹脂はメタロセン系直鎖状ポリエチレンで構成されるのがよい。

また、実際に実験を行っていないが、特許文献１の実施例１に開示のように、回収ＰＥＴ樹脂フレークが７５wt％、低密度ポリエチレン樹脂２０wt％、相溶化剤５wt%からなる再生ペレットであっても、フィルム製造の大量生産に適していると考えられる。したがって、特許文献１の混合材料に関する開示内容を全てここに援用する。具体的には、ＰＥＴ樹脂材料６０〜８０wt％、低密度ポリエチレン樹脂３５〜１０wt％、相溶化剤５〜１０wt％である。低密度ポリエチレン樹脂は、汎用ポリエチレン樹脂だけで構成するのではなくメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレンを含むのがよい。勿論、ＰＥＴ樹脂材料は回収ＰＥＴ樹脂フレークやペレットに限定されず、バージンＰＥＴ樹脂ペレットであってもよい。

以上の再生ペレットにおいて、この再生ペレットの調製工程であるコンパウンド加工の混練の際に真空ベントが実施される。また、インフレーション機６を使ったフィルムの製造工程における樹脂溶融温度は１６５〜１８０℃であり、この温度は当業者の常識（２７０℃）から逸脱した相当に低い温度である。

回収したＰＥＴ樹脂を使ってフィルムを製造するのに好適に適用される。

４混練機
６インフレーション機

Claims

２７〜７０wt％のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ）樹脂と、７０〜２５wt％のポリエチレン樹脂と、３〜５wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
前記ポリエチレン樹脂が、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂と汎用低密度ポリエチレン樹脂を含む、請求項１に記載のＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
２７〜３５wt％のポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ）樹脂と、７０〜６０wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、３〜５wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
６０〜８０wt％のポリエチレンテレフタレート樹脂(ＰＥＴ樹脂)と、３５〜１０wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、５〜１０wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
７０wt％のポリエチレンテレフタレート樹脂(ＰＥＴ樹脂)と、２５〜２６wt％の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂と、５〜４wt％の相溶化剤とを含み、これらの成分を混練しながら真空ベントすることを特徴とするＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
前記低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂が、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を含む、請求項３〜４のいずれか一項に記載のＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＰＥＴ樹脂含有組成物の調製方法により調製したＰＥＴ樹脂含有ペレット。
請求項７に記載のＰＥＴ樹脂含有ペレットを使ってインフレーション機によりフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
前記インフレーション機に付設された混練機の樹脂溶融温度を１６５〜１８０℃に設定したことを特徴とするフィルム製造方法。