JP7342440B2 - ポリエチレン樹脂組成物および積層体 - Google Patents
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Description
接着剤を使用した場合、積層体の層間の接着強度は保持されるものの、接着剤を多量に使用することによる製造コストの増大や、有機溶剤を使用することによる安全性の低下および環境面での問題、最終製品への匂いの残留などの問題がある。一方、接着剤を使用しない場合、積層体の層間の接着強度が弱くなるため、この積層体からなる包装体は破損しやすく、包材としての品質が安定しないという問題を有している。
接着性に優れる樹脂として、エチレンとメチルアクリレートとの共重合体(EMMA)、エチレンとアクリル酸との共重合体(EAA)、アイオノマー、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)などが使用されている例がある。しかしながら、これらの樹脂を使用した容器は、樹脂の分解による臭気、溶出成分が内容物に移行し、内容物の品質悪化を招くという欠点を有するばかりでなく、高価であるという問題も有している。
しかしながら、水溶性接着剤を用いた場合、一般的に接着剤自身が水溶性であるため耐水性に劣る。また、特許文献1、2、5、6に開示される方法では接着強度の向上が見られるが、接着剤を使用したときと比較すると不十分であった。さらに、特許文献3、4に開示される方法、すなわち従来の一般的な低密度ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物においては、実際には大量のエポキシ化植物油を配合しても、十分な接着性を発揮することが難しかった。
また、特に、ポリエチレンテレフタレート層と共にバリア性のある金属箔又は金属蒸着フィルムからなる層を有する複合フィルムが知られているが、ポリエチレンテレフタレート層に対する接着性と、金属に対する接着性が、双方とも優れている接着性の樹脂組成物を得ることは大変に難しかった。
(a-1)エチレンに由来する構成単位を主成分として80~98mol%、プロピレンに由来する構成単位を必須の副成分として2~20mol%含み、エチレン及びプロピレン以外の第3のα-オレフィンに由来する構成単位を副成分として5mol%以下含んでいてもよい
(ただし、前記第3のα-オレフィンに由来する構成単位を含む場合は、エチレンに由来する構成単位とプロピレンに由来する構成単位と第3のα-オレフィンに由来する構成単位の合計が100mol%を超えない。)
(a-2)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~100g/10分
(a-3)密度が0.88~0.94g/cm3
(a-4)エチレン・プロピレン共重合体中のビニル、ビニリデンの合計量が0.35(個/total 1000C)以上
(ただし、ビニル、ビニリデンの個数は、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。)
(c-1)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~20g/10分
(c-2)密度が0.915~0.930g/cm3
(a-5)エチレン・プロピレン共重合体中のコモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が下記式(1)の関係を満たす。
式(1):(Y)≧ -1157×(X)+1080
(ただし、Yは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。)
(a-6)エチレン・プロピレン共重合体中のコモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が下記式(2)の関係を満たす。
式(2):(Y)≧ -1157×(X)+1084
(ただし、Yは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。)
(d-1)MFR(190℃、21.18N荷重)が1~100g/10分
(d-2)密度が0.88~0.94g/cm3
以下、本発明において用いられる各成分および、それらを用いた積層体等について詳細に説明する。
本発明のポリエチレン樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)および当該樹脂組成物中の樹脂成分100重量部に対してエポキシ化植物油(B)0~0.5重量部を含み、好ましくは高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)を含有する樹脂組成物である。
本発明において用いられるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、下記(a-1)~(a-4)の特性を有する。
(a-1)エチレンに由来する構成単位を主成分として80~98mol%、プロピレンに由来する構成単位を必須の副成分として2~20mol%含み、エチレン及びプロピレン以外の第3のα-オレフィンに由来する構成単位を副成分として5mol%以下含んでいてもよい
(ただし、前記第3のα-オレフィンに由来する構成単位を含む場合は、エチレンに由来する構成単位とプロピレンに由来する構成単位と第3のα-オレフィンに由来する構成単位の合計が100mol%を超えない。)
(a-2)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~100g/10分
(a-3)密度が0.88~0.94g/cm3
(a-4)エチレン・プロピレン共重合体中のビニル、ビニリデンの合計量が0.35(個/total 1000C)以上
(ただし、ビニル、ビニリデンの個数は、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。)
また、プロピレン重合体において、製造過程でエチレン成分を若干量含むプロピレンエチレン共重合体も知られているが、これらもそのプロピレン含有量等の点で大きく異なり、物性等もまったく異なる重合体である。
また、いわゆる通常の直鎖状の分子構造を有するエチレン・α-オレフィン共重合体(LLDPE)は主にフィルム用途として開発されているために、通常、高強度の共重合体を得るためのC4やC6といったC4以上のα-オレフィンを主のコモノマー成分とするのが常であり、低強度となるC3コモノマーを主の副成分として用いたエチレンとプロピレンからなる共重合体であって、密度が0.88g/cm3以上の共重合体は、今まで殆ど注目されず、少なくとも本出願人からは市販等されていなかった。
今般、新たに、かかる密度領域の、C3コモノマーを主の副成分として用いてエチレン・プロピレン共重合体を試作すると共に、種々検討したところ、特に(a-1)~(a-4)といった新たな領域の物性を有するエチレン・プロピレン共重合体を用いたポリエチレン樹脂組成物を含む積層体において、本願発明の効果が得られることを見出した。
(a-1)モノマー構成
本発明に用いられるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、エチレンに由来する構成単位を主成分として80~98mol%、プロピレンに由来する構成単位を副成分として2~20mol%含むことを特徴とする、エチレン・プロピレン共重合体であり、具体例としては触媒重合法により重合してなる共重合体であって、実質的に直鎖状にランダムに重合してなる共重合体である。具体的には、エチレンとプロピレンのランダム共重合体である。好ましくは、エチレンに由来する構成単位が82~97mol%、プロピレンに由来する構成単位が3~18mol%、更に好ましくはエチレンに由来する構成単位が85~95mol%、プロピレンに由来する構成単位が5~15mol%である。ここで、エチレン含有量等のモノマー量は、13C-NMRにより、後述する実施例に記載の条件で測定し、算出した値である。
また、エチレン・プロピレン共重合体(A)は、(a-1)~(a-4)、更に好ましくは(a-5)、(a-6)を充足する範囲で、1種または2種以上の組み合わせでもよい。
本発明に用いるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、メルトフローレート(MFR:190℃、21.18N荷重)が0.1~100g/10分であり、好ましくは1~80g/10分であり、より好ましくは5~70g/10分である。MFRが0.1g/10分未満であると成形時の延展性が悪くなり、押出機内のモーター負荷が高くなるため好ましくない。一方、MFRが100g/10分を超えると成形時の溶融膜の状態が不安定になるので好ましくない。
ポリマーのMFRを調節するには、例えば、重合温度、コモノマー量などを適宜調節する方法がとられる。エチレン・プロピレン共重合体のMFRは、JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定する。
本発明に用いるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、密度が0.88~0.94g/cm3であり、好ましくは0.885~0.94g/cm3であり、より好ましくは0.89~0.93g/cm3である。密度が0.88g/cm3未満であると、ブロッキングが不良になるので好ましくない。一方、密度が0.94g/cm3を超えると、接着性が不良となるので好ましくない。
ポリマーの密度を調節するには、例えばコモノマー含有量、重合温度、触媒量など適宜調節する方法がとられる。なお、エチレン・プロピレン共重合体の密度は、JIS-K6922-2:1997附属書(低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定する(測定温度23℃)。
エチレンとα-オレフィンの1種以上を共重合してなる共重合体においては、積極的なジエンモノマーの添加を行わない場合でも、製造過程のメカニズムの違いに起因して、種々の二重結合(ビニル、ビニリデン、シスービニレン、トランス-ビニレン、三置換オレフィン)を生じる場合があり、その量や種類も様々である。
従来、太陽電池封止材として良好な架橋特性を得るためには、エチレン・α-オレフィン共重合体に含まれる二重結合数が多いと架橋特性が良好であることは知られていたが、積層用樹脂組成物分野においては、二重結合の量や種類による違いについては検討されていなかった。
本発明では、エチレン・プロピレン共重合体に含まれる種々の二重結合のうち、特にビニルとビニリデンが接着強度において重要であることを見出し、かつ、ビニルとビニリデンの合計数が、通常のエチレン・α-オレフィン共重合体よりも多いエチレン・プロピレン共重合体を製造し、積層用樹脂組成物用のエチレン・プロピレン共重合体として用いることによって、本発明の効果を達成することを見出し、完成したものである。
ビニル、ビニリデンの合計数が上記範囲であると、接着強度に優れた樹脂組成物となり、0.35個未満であると、接着強度が十分なものとならない。ビニル、ビニリデンの合計数は、適当なメタロセン触媒の選択、重合温度、コモノマー種、コモノマー量を適宜調節することにより、上記範囲に制御することができる。
なお、これら二重結合の数は、主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数であり、1H-NMRスペクトルの特性ピークの積算強度を用いて算出した値であり、後述の実施例に記載の条件で測定し、算出した値である。
また、本発明においては、エチレン・プロピレン共重合体中のビニリデンの個数は、0.12(個/total 1000C)以上の範囲を満たすことが好ましい。
本発明で用いるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、コモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が、下記式(1)を満たすことが好ましい。
式(1):(Y)≧ -1157×(X)+1080
密度と分岐数が上記式(1)の関係を満たすと、コモノマーによる分岐数が十分に確保され、接着強度に優れた樹脂組成物となる。
ここで、コモノマーによる分岐数(Y)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)をNMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数(個/total 1000C)である。
また、密度(X)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)の密度であり、上記の通り測定される。
密度と分岐数の関係は、共重合するコモノマーの種類と比率、重合温度等の重合条件により調整することができる。
本発明で用いるエチレン・プロピレン共重合体(A)は、コモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が、下記式(2)を満たすことがより好ましい。
式(2):(Y)≧ -1157×(X)+1084
密度と分岐数が上記式(2)の関係を満たすと、コモノマーによる分岐数が十分に確保され、接着強度に優れた樹脂組成物となる。
ここで、コモノマーによる分岐数(Y)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)をNMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数(個/total 1000C)である。
本発明で使用されるエチレン・プロピレン共重合体(A)の製造に用いられる触媒としては、特に限定されないが、より好ましくはメタロセン触媒を用いる。
メタロセン触媒としては、特に限定されるわけではないが、シクロペンタジエニル骨格を有する基等が配位したジルコニウム化合物などのメタロセン化合物と助触媒とを触媒成分とする触媒が挙げられる。特に、シクロペンタジエニル骨格を有する基等が配位したジルコニウム化合物などのメタロセン化合物を使用するのが好ましい。
製造法としては、特に限定されず、高圧イオン重合法、気相法、溶液法、スラリー法等を用いることができるが、本発明に係る二重結合を調整したエチレン・プロピレン共重合体(A)を得るためには150~330℃の高温で重合を行うことが望ましいため、高圧イオン重合法を利用するのが好ましい(「ポリエチレン技術読本」第4章、松浦一雄・三上尚孝 編著、2001年)。
エポキシ化植物油とは、天然植物油の不飽和二重結合を、過酸などを用いてエポキシ化したものであり、例えばエポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化オリーブ油、エポキシ化サフラワー油、エポキシ化コーン油などを挙げることができる。これらのエポキシ化植物油は、例えば株式会社ADEKA製、O-130P(エポキシ化大豆油)、O-180A(エポキシ化亜麻仁油)等として市販されている。なお、植物油をエポキシ化する際に若干副生するエポキシ化されていない、またはエポキシ化が不十分な油分の存在は本発明における作用効果を何ら妨げるものではない。
本発明において用いられる高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)(以下、単に低密度ポリエチレン(C)ともいう)は、下記(c-1)~(c-2)の特性を有する高圧ラジカル重合法により得られた低密度ポリエチレン(LDPE)であり、好ましくは長鎖分岐状低密度ポリエチレンである。
(c-1)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~20g/10分
(c-2)密度が0.915~0.930g/cm3
(c-1)MFR
本発明に用いる低密度ポリエチレン(C)のメルトフローレート(MFR:190℃、21.18N荷重)は、0.1~20g/10分であり、好ましくは0.5~15g/10分であり、より好ましくは1~15g/10分である。MFRが0.1g/10分未満では延展性が不十分となり高速成形時に膜切れを生じる。一方、MFRが20g/10分を超えると溶融膜が不安定となる。
ここで、MFRは、JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定する値である。
本発明に用いる低密度ポリエチレン(C)の密度は、0.915~0.930g/cm3であり、好ましくは0.916~0.926g/cm3であり、より好ましくは0.917~0.925g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満ではベタツキが多くなる。一方、0.93g/cm3を超えると接着性が不良となる。
ここで、密度は、JIS-K6922-2:1997附属書(低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定する(測定温度23℃)。
本発明で使用する低密度ポリエチレン(C)の製造は、一般に槽型反応器または管型反応器を用いて、ラジカル発生剤の存在下、重合圧力1000~3000kg/cm2、重合温度150~300℃の条件下でエチレンを重合することによって行われる。分子量調節剤として水素やメタン、エタンなどの炭化水素を用いることによってMFRを調節することができる。
本発明のポリエチレン樹脂組成物(D)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)、そして任意に上述したエポキシ化植物油(B)および低密度ポリエチレン(C)、後述するその他の任意の樹脂成分や後述する添加剤を含有してなる。
本発明におけるエポキシ化植物油(B)の樹脂組成物への添加量(濃度割合)は、エチレン・プロピレン共重合体(A)および、必要に応じて配合される低密度ポリエチレン(C)や後述するその他の樹脂成分の量を合計した樹脂成分合計100重量部に対して、例えば0重量部~0.5重量部(樹脂組成物全体に対して0重量ppm~5000重量ppm)、好ましくは0重量部~0.3重量部(樹脂組成物全体に対して0重量ppm~3000重量ppm)、より好ましくは0重量部~0.2重量部(樹脂組成物全体に対して0重量ppm~2000重量ppm)である。樹脂成分合計100重量部に対するエポキシ化植物油(B)の含有量が0.5重量部を超えると積層体がベタツキによるブロッキングを起こす、臭いを発する等の問題が発生するおそれがあるので好ましくない。
本発明では、特定のエチレン・プロピレン共重合体(A)と併用することにより、ポリエチレン樹脂組成物(D)100重量部中のエポキシ化植物油(B)の含有量(割合)が、一般的な低密度ポリエチレンのみとエポキシ化合物とを併用する場合と比べて格段に少ない場合であっても、高い接着性を有することが特徴のひとつとして挙げられる。その場合のエポキシ化植物油(B)の含有量(割合)は、樹脂成分合計100重量部中において、好ましくは0.3重量部(樹脂組成物全体に対して3000重量ppm)以下、より好ましくは0.2重量部(樹脂組成物全体に対して2000重量ppm)以下、更に好ましくは0.13重量部(樹脂組成物全体に対して1300重量ppm)以下、一層好ましくは0.1重量部(樹脂組成物全体に対して1000重量ppm)以下、最も好ましくは0.08重量部(樹脂組成物全体に対して800重量ppm)以下と、格段に含有量(割合)が少ない場合であっても、非常に高い接着性を有することが特徴のひとつとして挙げられる。
特に、エチレン・プロピレン共重合体(A)と高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)との比率(A:C)が、50~95重量%:5~50重量%であると、より接着強度が高くなるため、好ましい。
(d-1)MFR
本発明において用いられるポリエチレン樹脂組成物(D)のメルトフローレート(MFR:190℃、21.18N荷重)は、1~100g/10分であり、好ましくは1~80g/10分であり、より好ましくは2~70g/10分である。MFRが1g/10分未満であると成形時の延展性が悪くなり、押出機内のモーター負荷が高くなるため好ましくない。一方、MFRが100g/10分を超えると成形時の溶融膜の状態が不安定になるので好ましくない。
ここで、MFRは、JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定する値である。
本発明において用いるポリエチレン樹脂組成物(D)の密度は、0.88~0.94g/cm3であり、好ましくは0.885~0.94g/cm3であり、より好ましくは0.89~0.935g/cm3である。密度が0.88g/cm3未満であると、ブロッキングが不良になるので好ましくない。一方、密度が0.94g/cm3を超えると、接着性が不良となるので好ましくない。
ここで、密度は、JIS-K6922-2:1997附属書(低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定する(測定温度23℃)。
本発明において用いられるポリエチレン樹脂組成物(D)またはそれを含有する樹脂層(イ)には、必要に応じて、ポリエチレン系樹脂に通常使用されるフェノール系、リン系等の酸化防止剤、金属石鹸等の安定剤、アンチブロッキング剤、滑剤、分散剤、有機系または無機系の着色剤等顔料、不飽和脂肪酸エステル等の防曇剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤などの添加剤を配合しても良い。例えば、酸化防止剤の好ましい配合範囲としては、重量割合で、5000ppm以下であり、より好ましくは3000ppm以下であり、更に好ましくは1000ppm以下が挙げられる。
また、本発明のポリエチレン樹脂組成物(D)の特性を損ねない範囲で、LDPE、LLDPE(C4-LLDPE、HAO-LLDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン-メタアクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン-アクリル酸エステル共重合体(EEA、EMA、EMMA等)、高密度ポリエチレン(HDPE)等のポリエチレン系樹脂、エチレン-無水マレイン酸共重合体などの接着性樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン樹脂等、他の熱可塑性樹脂を配合しても構わない。
また、本発明のポリエチレン樹脂組成物(D)は架橋剤を含有しないことが好ましい。
本発明に用いる基材層(ロ)としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・ビニルアルコール共重合体等の単層フィルムまたはこれらの同種若しくは異種材料からなる積層フィルムが例示できる。前記フィルムは延伸フィルムであることが好ましい。また、クラフト紙などの紙等の積層基材が挙げられる。
好ましくは、ポリエチレン樹脂以外の基材、特に好ましくは、官能基を有する樹脂素材であるポリアミド樹脂やポリエステル樹脂を主成分とする基材層(ロ)、又は、紙を主成分とする基材層(ロ)とする場合に、本発明の優れた接着性を利用することができる。ここで、基材層(ロ)に含まれるポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂又は紙の量は、例えば50重量%~100重量%である。
本発明において用いられる特に好ましい基材層(ロ)としては、少なくとも本発明のポリエチレン樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)と接する面がポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分として必須とするフィルムであり、ポリエチレンテレフタレートの単層フィルムまたは、ポリエチレンテレフタレートと同種もしくは異種材料からなる積層フィルムが例示される。上記フィルムは延伸フィルムであることが好ましい。基材層(ロ)中に含まれるポリエチレンテレフタレート樹脂の量は、例えば50重量%~100重量%である。基材層(ロ)がポリエチレンテレフタレート樹脂以外の樹脂を含む場合、後述の他基材層の例として挙げた樹脂を使用することができる。
基材層には、印刷、蒸着、各種コーティング等が施されていてもよい。
本発明において用いられるバリア層(ハ)としては、アルミ、銅などの金属の箔、金属または無機物、有機物を蒸着したプラスチック製フィルム等の単層バリア層またはバリア性コーティングを施したプラスチック製フィルム等の積層バリア層が挙げられる。
好ましくは、金属箔、金属蒸着フィルム、透明蒸着フィルム、バリア性樹脂層を含むフィルム、またはバリアコーティング層を含むフィルムをバリア層(ハ)とする場合、より好ましくは、金属箔または金属蒸着フィルムをバリア層(ハ)とする場合に、本発明の優れた接着性を利用することができる。本発明における金属箔または金属蒸着フィルムとは、アルミニウム、金、銀、鉄、鋼、銅、ニッケル、これらを主成分とする合金等の金属箔;ポリエステル、ポリアミド等のフィルムの表面に、アルミニウム、ケイ素等の金属等を蒸着した蒸着フィルムのことである。また、透明蒸着フィルムとは、例えば酸化アルミニウム蒸着や酸化ケイ素蒸着等の金属酸化物蒸着により透明蒸着層が形成されたプラスチック製フィルムが挙げられる。バリア性樹脂層を含むフィルムとは、例えばアリルアルコール共重合体の層を含むフィルムが挙げられる。
本発明の積層体は、上述したポリエチレン樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)と樹脂層(イ)の一方の面と接する基材層(ロ)の少なくとも2層を有し、好ましくは更に樹脂層(イ)のもう一方の面と接するバリア層(ハ)の少なくとも合計3層[基材層(ロ)/樹脂層(イ)/バリア層(ハ)]を有する積層体である。基材層(ロ)の少なくとも一方の面には、ポリエチレン樹脂組成物(D)を含有する樹脂層(イ)が直接接着することにより形成されている。樹脂層(イ)が、基材層(ロ)と接していない側の表面にバリア層(ハ)と直接接することがより好ましい。
積層体の構成についての制約はないが、例えば下記のような構成を含む積層体が例示される。
基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)、樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)、樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)、樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/他基材層、他樹脂層/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)、他樹脂層/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)、他基材層/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)、他基材層/基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/他樹脂層、基材層(ロ)/樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)/バリア層(ハ)/他樹脂層
ここで、他基材層としては、基材層(ロ)およびバリア層(ハ)とは異なる基材層であり、例としてポリプロピレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体鹸化物、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムまたはシート、上記フィルムまたはシートの延伸物、印刷物、金属等の蒸着物等の二次加工したフィルムまたはシート、アルミニウム、鉄、銅、これらを主成分とする合金等の金属箔または金属板、セロファン、紙、織布、不織布等が挙げられる。
また、他樹脂層としては、例としてLDPE、LLDPE(C4-LLDPE、HAO-LLDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン-メタアクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン-アクリル酸エステル共重合体(EEA、EMA、EMMA等)、高密度ポリエチレン(HDPE)等のポリエチレン系樹脂、エチレン-無水マレイン酸共重合体などの接着性樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン樹脂等、他の熱可塑性樹脂が挙げられる。
(1)メルトフローレート(MFR)
前述の通り、エチレン・プロピレン共重合体、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレンまたはポリエチレン樹脂組成物のMFRは、JIS-K6922-2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定した。
(2)密度
前述の通り、エチレン・プロピレン共重合体、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレンまたはポリエチレン樹脂組成物の密度は、JIS-K6922-2:1997附属書(23℃、低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定した。
コモノマー量およびコモノマーによる分岐数(Y)は、13C-NMRにより、二重結合数(ビニル、ビニリデン)は、1H-NMRにより、次の条件で測定し、主鎖および側鎖の合計1000個の炭素あたりの個数で求めた。
装置:ブルカー・バイオスピン(株)AVANCE III cryo-400MHz
溶媒:o-ジクロロベンゼン/重化ブロモベンゼン=8/2混合溶液
<試料量>
460mg/2.3ml
<13C-NMR>
・1Hデカップル、NOEあり
・積算回数:256scan
・フリップ角:90°
・パルス間隔20秒・AQ(取り込み時間)=5.45s D1(待ち時間)=14.55s
<1H-NMR>
・積算回数:1400scan
・フリップ角:1.03°
・AQ(取り込み時間)=1.8s D1(待ち時間)=0.01s
押出機90mmφ、Tダイス560mm幅、リップ幅0.8mm、エアーギャップ120mm、成形温度325℃、引取速度100m/minにて溶融膜の安定性を目視にて観察した。溶融膜が安定して、加工できる場合を「○」とし、溶融膜が不安定で、均一な厚みに加工できない場合を「×」とした。
(5-1)基材層(ロ)
90mmφ押出機のラミネーターにて、繰出し機から基材層(ロ)を繰出して基材とし、樹脂層(イ)と接する予定の面にコロナ処理20W・min/m2をかけながら、サンド側から厚み30μmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルム(フタムラ化学社製 LL-XMTN)を繰出し、ポリエチレン樹脂組成物(D)を引取速度100m/min、厚み15μmの条件にて押出サンドラミネート加工を実施した。基材層(ロ)、樹脂層(イ)、LLDPE層30μmの積層体を得た。
得られた積層体を、流れ方向に15mm幅の短冊状に切出し、樹脂層(イ)と基材層(ロ)との層間の界面で剥離し、被検体数5、剥離速度300mm/分、T剥離試験での剥離強度をもって接着強度とした。基材層(ロ)に対して樹脂層(イ)を引っ張って剥離しながらこの層が切れた場合にはチャートの最高点の数値をもって接着強度とした。
(5-2)バリア層(ハ)
90mmφ押出機のラミネーターにて、繰出し機から基材層(ロ)を繰出して基材とし、樹脂層(イ)と接する予定の面にコロナ処理20W・min/m2をかけながら、サンド側からバリア層(ハ)を繰出し、ポリエチレン樹脂組成物(D)を引取速度100m/min、厚み15μmの条件にて押出サンドラミネート加工を実施した。バリア層(ハ)における樹脂層(イ)側の反対面へアンカーコート処理を実施し、日本ポリエチレン社製 ノバテックLC600Aを引取速度100m/min、厚み20μmにて押出ラミネート加工を行い、基材層(ロ)、樹脂層(イ)、バリア層(ハ)、LC600A層の積層体を得た。アンカーコート剤は、三井化学社製 タケラックA3210、三井化学社製 タケネートA3075、東洋インキ社製 NC401溶剤Cを3:1:28の比率で混合したものを用いた。
得られた積層体を、流れ方向に15mm幅の短冊状に切出し、樹脂層(イ)とバリア層(ハ)との層間の界面で剥離し、被検体数5、剥離速度50mm/分、T剥離試験での剥離強度をもって接着強度とした。バリア層(ハ)に対して樹脂層(イ)を引っ張って剥離しながらこの層が切れた場合にはチャートの最高点の数値をもって接着強度とした。
(1)基材層(ロ)
少なくとも樹脂層(イ)と接する面がポリエチレンテレフタレート樹脂を主成分とするフィルムとして、東洋紡社製 東洋紡エステルフィルムE5102(厚さ25μm)を用いた。
少なくとも樹脂層(イ)と接する面が金属箔の基材として、東洋アルミニウム社製 アルミニウム箔(厚さ7μm)を用いた。
下記製造方法により得られた(PE-1)をエチレン・プロピレン共重合体(A)として用いた。その物性値を表1に示す。
(i)触媒の調製
特開平10-218921号公報に記載された方法で調製した錯体「rac-ジメチルシリレンビスインデニルハフニウムジメチル」0.05molに、等molの「N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート」を加え、トルエンで50Lに希釈して触媒溶液を調製した。
内容積5.0Lの撹拌式オートクレーブ型連続反応器を用い、反応器内の圧力を80MPaに保ち、エチレン、プロピレン、1-ヘキセンを適宜調整しながら、55kg/時の割合で原料ガスを連続的に供給した。また、上記「(i)触媒の調整」の項に記載の触媒溶液を連続的に供給し、重合温度は200~250℃の範囲内で適宜調整することで(PE-1)のエチレン・プロピレン共重合体を得た。
表1に示す物性値を有する高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(PE-2)~(PE-3)を用いた。
ADEKA社製 エポキシ化大豆油 アデカサイザーO-130P(分子量1000、分子中にエポキシ基を2個以上有する)を用いた。
フェノール系酸化防止剤として、BASF社製 Irganox1076、リン酸系酸化防止剤として、BASF社製 Irgafos168を1:1の比率で混合したものを用いた。
エチレン・プロピレン共重合体(PE-1)78重量%と、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(PE-2)22重量%を配合した。これを十分に混合し、40mmφ単軸押出機を用いてポリエチレン樹脂組成物(D)のペレットを得た。
上記で得られたペレットを用い、上述の(4)溶融膜安定性、(5-1)接着強度 基材層(ロ)、(5-2)接着強度 バリア層(ハ)を評価するための特定の基材層、バリア層および押出ラミネート方法を用いて、積層体を得て、各評価を行った。積層体の評価結果を表1及び図1に示す。
実施例1において、エポキシ化植物油を300重量ppm添加した以外は、実施例1と同様に積層体を製造した。評価結果を表1及び図1に示す。
実施例1において、酸化防止剤を340重量ppm添加した以外は、実施例1と同様に積層体を製造した。評価結果を表1及び図1に示す。
実施例1において、酸化防止剤を510重量ppm添加した以外は、実施例1と同様に積層体を製造した。評価結果を表1及び図1に示す。
実施例1において、エチレン・プロピレン共重合体(A)を用いず、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)である(PE-3)を使用した以外は、実施例1と同様に積層体を製造した。評価結果を表1及び図1に示す。
この表1及び図1の結果から明らかなように、本発明の実施例による積層体は、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、金属箔等との接着強度に優れた積層体である。
一方、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレンのみを用いた場合(比較例1)では、接着強度が小さくなった。
Claims (8)
- 基材層(ロ)とバリア層(ハ)との間に存する樹脂層(イ)であって、基材層(ロ)とバリア層(ハ)とを接着するための樹脂層(イ)を形成するための包装用積層体用樹脂組成物であって、下記(a-1)~(a-4)の特性を有するエチレン・プロピレン共重合体(A)と、下記(c-1)~(c-2)の特性を有する高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)とを含有し、架橋剤を含有しないポリエチレン樹脂組成物(D)であり、かつ、当該ポリエチレン樹脂組成物中の樹脂成分100重量部に対して、エポキシ化植物油(B)0~0.5重量部を含有し、前記ポリエチレン樹脂組成物(D)中の、前記エチレン・プロピレン共重合体(A)と前記高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン(C)の含有割合(重量比A:C)が95~5:5~95であることを特徴とするポリエチレン樹脂組成物(D)。
(a-1)直鎖状にランダムに重合してなる共重合体であり、エチレンに由来する構成単位を主成分として80~98mol%、プロピレンに由来する構成単位を必須の副成分として2~20mol%含み、エチレン及びプロピレン以外の第3のα-オレフィンに由来する構成単位を副成分として5mol%以下含んでいてもよい
(ただし、前記第3のα-オレフィンに由来する構成単位を含む場合は、エチレンに由来する構成単位とプロピレンに由来する構成単位と第3のα-オレフィンに由来する構成単位の合計が100mol%を超えない。)
(a-2)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~100g/10分
(a-3)密度が0.88~0.94g/cm3
(a-4)エチレン・プロピレン共重合体中のビニル、ビニリデンの合計量が0.35(個/total 1000C)以上
(ただし、ビニル、ビニリデンの個数は、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。)
(c-1)MFR(190℃、21.18N荷重)が0.1~20g/10分
(c-2)密度が0.915~0.930g/cm 3 - 前記エチレン・プロピレン共重合体(A)が、さらに下記特性(a-5)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載のポリエチレン樹脂組成物(D)。
(a-5)エチレン・プロピレン共重合体中のコモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が下記式(1)の関係を満たす。
式(1):(Y)≧ -1157×(X)+1080
(ただし、Yは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。) - 前記エチレン・プロピレン共重合体(A)が、さらに下記特性(a-6)を満たすことを特徴とする、請求項1~2のいずれか一項に記載のポリエチレン樹脂組成物(D)。
(a-6)エチレン・プロピレン共重合体中のコモノマーによる分岐数(Y)と密度(X)が下記式(2)の関係を満たす。
式(2):(Y)≧ -1157×(X)+1084
(ただし、Yは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの数である。) - 前記ポリエチレン樹脂組成物(D)が、さらに下記特性(d-1)~(d-2)を満たすことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリエチレン樹脂組成物(D)。
(d-1)MFR(190℃、21.18N荷重)が1~100g/10分
(d-2)密度が0.88~0.94g/cm3 - 請求項1~4のいずれかに記載のポリエチレン樹脂組成物(D)を含む樹脂層(イ)と、樹脂層(イ)の一方の面と接する基材層(ロ)と、樹脂層(イ)のもう一方の面と接するバリア層(ハ)の少なくとも3層を有することを特徴とする包装用積層体。
- 基材層(ロ)がポリエステル樹脂またはポリアミド樹脂または紙を主成分とする基材層であることを特徴とする、請求項5に記載の包装用積層体
- バリア層(ハ)が金属箔、金属蒸着フィルム、透明蒸着フィルム、バリア性樹脂層を含むフィルム、またはバリアコーティング層を含むフィルムであることを特徴とする、請求項5ないし6に記載の包装用積層体。
- 前記積層体を、押出コーティング法により形成してなることを特徴とする請求項5~7のいずれか一項に記載の包装用積層体の製造方法。
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