JPH0538790A - 多層積層構造材 - Google Patents
多層積層構造材Info
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- JPH0538790A JPH0538790A JP19900591A JP19900591A JPH0538790A JP H0538790 A JPH0538790 A JP H0538790A JP 19900591 A JP19900591 A JP 19900591A JP 19900591 A JP19900591 A JP 19900591A JP H0538790 A JPH0538790 A JP H0538790A
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Abstract
で検知可能で、バリヤー性に優れた多層積層構造材を提
供すること。 【構成】 接着材層が、少なくとも不飽和カルボン酸及
び/又はその誘導体でグラフトした変性ポリエチレン系
樹脂 0.1重量%以上並びに未変性線状超低密度ポリエチ
レン系樹脂5.0〜40重量%を含有し、密度が 0.925
g/cm3 以上であり、グラフトしたモノマーの合計含
有率が 0.001〜5.0重量%である樹脂組成物から成
り、超音波を用いて測定した主材層と接着材層との音響
インピーダンスの差が 8.5×10-3g/cm2 ・μsec
以上であるポリエチレン系主材層/接着材層/エチレン
−酢酸ビニル共重合体のけん化物層の層構造を有する多
層積層構造材。
Description
して、ポリエチレン系樹脂を主成分とする主材層及びエ
チレン−酢酸ビニル共重合体けん化物層が積層されてな
る多層積層構造材に係り、とりわけ超音波反射法を用い
て非破壊状態で接着材層の存否について検知することが
でき、バヤリー性に優れ、品質管理あるいは工程管理上
極めて好適な特性を有する多層包装容器,産業資材,自
動車部品,電子・電気機器の部品材料として有用な多層
積層構造材に関する。
り広く知られているようにポリアミド樹脂(PA),ポ
リエステル樹脂,エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん
化物(エチレン−ビニルアルコール共重合体,EVO
H),ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)及びポリ塩化ビニ
リデン樹脂(PVDC)の如きハロゲン含有樹脂,ポリ
カーボネート樹脂(PC),ポリフェニレンオキサイド
樹脂とPAとのポリマーアロイなどの非ポリオレフィン
系樹脂,アルミニウム,鉄,銅,錫,ニッケルなどの金
属やこれらの金属を主成分とする合金(例えば、ステン
レス鋼)などの箔、アルミニウムやシリカなどを真空蒸
着した合成樹脂フィルムなどを積層した多層積層構造材
は、ガスや水蒸気に対するバリヤー性,表面光沢等の外
観向上,塗装性などの機能を有する各種材料、例えば各
種フィルム,包装容器,産業部材などに広く利用されて
いる。
として、経済性,成形加工性,シール性,耐湿耐水性な
どの点から、高圧法ポリエチレン樹脂(低密度ポリエチ
レン樹脂)、中低圧法ポリエチレン樹脂(線状低密度な
いし高密度ポリエチレン樹脂)、ポリプロピレン樹脂,
オレフィン系共重合樹脂及びこれらを主成分とし、必要
により各種充填剤(例えば、炭酸カルシウム,タルク,
マイカ,ガラス繊維,カーボン繊維,有機繊維)を配合
した組成物と組合わせた構成をとっている。
は、非極性の分子構造であることから、前記非ポリオレ
フィン系樹脂や金属材料などとの接着性,親和性及び相
溶性に乏しく、ポリオレフィン系樹脂を極性モノマー変
性(グラフト重合)したり、オレフィン(特に、エチレ
ン)と極性モノマーとの共重合体を使用したり、極性樹
脂を配合(ブレンド)したり、あるいは化合的、物理的
手段で処理することによって前記の特性を付与すること
が広く行なわれている。とりわけ共押出法で成形する場
合には、極性モノマーでグラフト変性した、いわゆる変
性ポリオレフィン性樹脂を接着材とし、前記の各種材料
との多層積層体を構成することはよく知られている〔例
えば、特公昭61−12782号及び同55−3944
8号公報並びに“ '87−2<包装材料レポート>共押
出多層フィルム・シートの市場動向と発展方向”(総合
包装出版株式会社 昭和62年2月27日発行)第28
5頁乃至第293頁〕。
つ製品あるいは商品の製造工程や流通過程において余り
強い衝撃を受けず、しかも層間接着強度などの性能で高
いレベルを要求されないワンウェイ容器などでは殆ど必
要性はないと考えられるが、長期耐久性,振動や各種の
衝撃に対する高い抵抗性を要求される容器や部材におい
ては、該接着材の接着性能や耐久性が極めて重要である
ばかりでなく、該構造材を構成する接着材層の存在の有
無の確認が更に重要であり、必要となってくる。
らかの原因で接着層が全部又は一部欠落した部位が存在
すると、機械的特性の低下を招く恐れがあるのみなら
ず、長期にわたる耐久性評価において、内容物として、
例えば液状物や気体状物の場合、さらに外気からの水
分,湿気などが該欠落部位に滞留し、多層積層構造材の
全体にわたって影響を及ぼすばかりでなく、外観を損
ね、結果として商品価値や性能を低下させてしまう。従
って、このような恐れがある場合、該多層積層構造材中
の接着材層が全般にわたって存在していることを確認す
ることが必要であるが、多層積層構造材を破壊すること
なく、該接着材層の存在を容易かつ経済的に検知しうる
方法は未だ知られていない。
ることを事前に確認する方法として、該積層構造材の一
部を切断し、その断面を種々の方法(例えば、拡大ルー
ペ,光学顕微鏡などを使用して観察)で観察し、確認す
る方法が一般的に実施されているが、この確認に供され
たサンプルはもはや構造材として用を足さなくなってし
まうとともに、あくまでこの結果をもって同様に製造さ
れた多層積層構造材中の接着材層が存在するという推定
をしているに過ぎず、十分に確実な方法とは云い難い。
材においては、光学的分析解析手段などを用い,接着材
層の存在を確認することができるが、この方法について
は比較的薄物に限定されたり、非ポリオレフィン系樹脂
材料の分子構造の影響を受けたりして信頼性に欠ける。
を用いて接着材層を着色し、これを目視又は色差計など
を使って該接着材層の存在を確認する方法も考えられる
が、商品外観に著しい制限を与えてしまったり、また、
外層が不透明であり、かつ層の厚さが大きい場合などに
は適用することができない。
着材の製品を成形する前後における使用量をチェック
し、該積層構造材における接着材層の厚みと表面積及び
密度から算出した計算値あいは推定値を相互に比較する
ことにより、接着材層の存在の管理に代替するという手
法を実施しているのが一般的である。更に多層押出成形
における特定層に鉄粉やガラスファイバーのごとき検出
媒体を混入し、それぞれ磁気センサーまたは超音波ヘッ
ドを用いた検出法も提案されているが(特開昭63−2
60417号公報)、これらの混入は、接着性,耐久
性,柔軟性,耐衝撃性等の低下の点で実用的であるとは
いい難い。
題点を解消するために超音波による検知法と多層積層構
造材におけるポリオレフィン系樹脂を主成分とする主材
層及び接着材層の組合せについて種々検索した結果、該
主材層と接着材層の音響特性の差をある一定以上に設け
ることにより、従来知られていなかった接着材層の非破
壊検知を超音波反射法によって行うことが可能となり、
接着材層が一部といえども欠落した部位が存在していな
い多層積層構造材を提供することを目的とするものであ
る。
この課題を解決すべく鋭意研究をした結果、主材層と特
殊な組成の接着材層との間の超音波による音響インピー
ダンスの差を考慮することにより、前記課題が解決でき
ることを見出し、本発明を完成した。即ち本発明の要旨
は、少くとも接着材層を介して、外側にポリエチレン系
樹脂を主成分とする主材層及び内側にエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体のけん化物層が積層されて成る層構造を有
する多層積層構造材であり、該接着材層が、(A)密度
が0.930g/cm3 以上、主鎖の炭素数1000個当
りの短鎖の分岐数が20個以下、メルトフローレートが
0.01g/10分以上である高密度ポリエチレン樹脂
、密度が0.910g/cm3 以上0.935g/cm3
未満、メルトフローレートが0.1〜50g/10分、示
差走査熱量計(以下、DSCという)による融点が11
5〜130℃、主鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分
岐数が5〜30個である線状低密度ポリエチレン樹脂
、前記高密度ポリエチレン樹脂に不飽和カルボン酸
及び/又はその誘導体をグラフトさせることによって得
られる変性高密度ポリエチレン樹脂および前記線状低
密度ポリエチレン樹脂に不飽和カルボン酸及び/又は
その誘導体をグラフトさせることによって得られる変性
線状低密度ポリエチレン樹脂からなる群から選ばれた
樹脂であって、変性高密度ポリエチレン樹脂及び/又
は変性線状低密度ポリエチレン樹脂0.1重量%以上を
含むポリエチレン樹脂60〜95重量%及び(B)密度
が0.890g/cm3 以上0.910g/cm3未満、主
鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数が18〜60
個、メルトフローレートが0.1〜30g/10分、DS
Cによる融点が110〜125℃である線状超低密度ポ
リエチレン樹脂40〜5重量%を含有し、密度が0.92
5g/cm3 以上であり、グラフトした不飽和カルボン
酸及び/又はその誘導体の割合が0.001〜5.0重量%
である樹脂組成物から成り、20〜25MHzの超音波
を用いて測定した主材層と接着材層との音響インピーダ
ンスの差が8.5×10-3g/cm2・μsec以上であ
ることを特徴とする多層積層構造材を提供するものであ
る。
説明する。本発明の多層積層構造材は、前記のように、
少くとも接着材層を介して、外側にポリエチレン系樹脂
を主成分とする主材層及び内側にエチレン−酢酸ビニル
共重合体のけん化物層が積層されて成る層構造を有する
ものである。
レン系樹脂としては、エチレン単独重合体及びエチレン
と他のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。ここ
でα−オレフィンは、一般には炭素数が3〜12個(好
ましくは3〜8個)のオレフィンである。代表的なα−
オレフィンとしては、プロピレン,ブテン−1,ヘキセ
ン−1,オクテン−1,4−メチルペンテン−1などが
挙げられる。
樹脂のみを用いてもよく、使用されるポリエチレン系樹
脂と均一に混合し得るエラストマーや他の合成樹脂を少
量(多くとも20重量%)配合してもよい。使用しうる
エラストマーとしては、ポリイソブチレン,エチレン−
プロピレン共重合ゴム(EPR),エチレン−プロピレ
ン−ジエン三元系共重合ゴム(EPDM),アクリロニ
トリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR),ブロック又
はランダムのスチレン−ブタジエン共重合ゴム(SB
R)などが挙げられる。また、他の合成樹脂としては、
エチレンと酢酸ビニル,アクリル酸若しくはメタクリル
酸のメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル
等との共重合体が挙げられる。さらに、主成分であるポ
リエチレン系樹脂の基本特性を大きく損なわない範囲で
PA(ポリアミド樹脂),ポリエステル樹脂,EVO
H,PVC等の異種ポリマーを配合しても良い。
系樹脂に一般に添加されている充填剤を多くとも30重
量%添加してもよい。充填剤としては、炭酸カルシウ
ム,タルク,マイカ,ガラス繊維,カーボン繊維,金属
繊維,その他の無機繊維及び有機高分子繊維(例えば、
ポリエステル繊維,ポリアミド繊維)が挙げられる。
にエラストマー、他の合成樹脂及び充填剤を配合する場
合、これらの配合量は、合計量として多くとも40重量
%とする。この合計配合量が40重量%を越えると、成
形加工性,耐衝撃性及び耐ガソリン性等の低下を招くと
いう不都合がある。
の主成分であるポリエチレン系樹脂のメルトフローレー
ト(JIS−K7210に従い、第1表の条件が4で測
定したもの、以下「MFR」という)は、特に制限する
ものではないが、成形加工性の点から、一般には0.00
5g/10分以上であり、0.01g/10分以上のもの
が好ましく、特に0.02g/10分以上のものが好適で
ある。
のは、密度が0.930g/cm3 以上(好適には、0.9
35g/cm3以上)のエチレン単独重合体及びエチレ
ンとα−オレフィンとの共重合体から選ばれるエチレン
系重合体である。さらに、これらのエチレン単独重合体
及びエチレンとα−オレフィンとの共重合体に密度が0.
930g/cm3 未満の低密度ポリエチレン及びエチレ
ンとα−オレフィン以外のモノマーとの共重合体並びに
プロピレン単独重合体及びプロピレンとエチレン又は他
のα−オレフィンとの共重合体などを配合し、得られる
エチレン系重合体組成物の密度が0.930g/cm3 以
上(好適には、0.935g/cm3 以上)のものも好ん
で使用することができる。これらのエチレン系重合体の
うち、とりわけ密度が0.935g/cm3以上の中ない
し高密度ポリエチレンが好適である。
物層 使用しうるエチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物
(以下、EVOHと略記する)は、例えば、エチレン−
酢酸ビニル共重合体(EVA)をアルカリ等によりけん
化することによって製造することができる。EVA中の
エチレンの共重合割合は、通常20〜80モル%であ
り、特に25〜75モル%が好ましい。エチレンの共重
合割合が20モル%未満では成形加工性の点で劣り、一
方、80モル%を超えると、得られる多層積層構造材の
耐気体性や液体の透過に対するバリヤー性の点で不満足
である。また、けん化度は、特に規定する訳ではない
が、バリヤー性の点から通常90%以上であり、特に9
5%以上が好ましい。けん化度が90%未満では、同様
に得られる多層積層構造材のバリヤー性が充分ではな
い。なお、このEVOHの分子量は、特に制限はない
が、JIS−K7210の条件4(190℃,2160
g荷重)法に準拠して測定したメルトフローインデック
ス(MFI)が0.5〜20g/10分であり、1〜10
g/10分であるものが好ましい。また、EVOHは、
1種類で使用してもよく、また、2種類以上併用しても
よく、更に、EVOHと相溶性を有するポリアミド樹脂
又は熱可塑性ポリビニルアルコールを、バリヤー性を著
しく損なうことなく、かつ溶融成形が可能であればEV
OHにブレンドして使用することができ、特に後者の方
法は、より高い気液バリヤー性を得ることができる。
密度が0.930g/cm3 以上、主鎖の炭素数1000
個当りの短鎖の分岐数が20個以下、メルトフローレー
トが0.01g/10分以上である高密度ポリエチレン樹
脂、密度が0.910g/cm3 以上0.935g/cm
3 未満、メルトフローレートが0.1〜50g/10分、
DSCによる融点が115〜130℃、主鎖の炭素数1
000個当りの短鎖の分岐数が5〜30個である線状低
密度ポリエチレン樹脂、前記高密度ポリエチレン樹脂
に不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体をグラフト
させることによって得られる変性高密度ポリエチレン樹
脂および前記線状低密度ポリエチレン樹脂に不飽和
カルボン酸及び/又はその誘導体をグラフトさせること
によって得られる変性線状低密度ポリエチレン樹脂か
らなる群から選ばれた樹脂であって、変性高密度ポリエ
チレン樹脂及び/又は変性線状低密度ポリエチレン樹
脂0.1重量%以上を含むポリエチレン樹脂60〜95
重量%及び(B)密度が0.890g/cm3 以上0.91
0g/cm3 未満、主鎖の炭素数1000個当りの短鎖
の分岐数が18〜60個、メルトフローレートが0.1〜
30g/10分、DSCによる融点が110〜125℃
である線状超低密度ポリエチレン樹脂40〜5重量%を
含有し、密度が0.925g/cm3 以上であり、グラフ
トした不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体の割合が
0.001〜5.0重量%である樹脂組成物から成るもので
ある。
び/又はその誘導体がグラフトされているものを指し、
「未変性」とは、グラフトされていないものを指す。
リエチレン樹脂および変性高密度ポリエチレン樹脂
用高密度ポリエチレン樹脂は、密度が0.930g/cm
3 以上で、主鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数
が多くとも20個である。
933g/cm3 以上が好ましく、特に0.935g/c
m3 以上が好適である。高密度ポリエチレン樹脂を用い
ると、得られる製品の剛性,耐熱性,耐燃料油性,表面
硬度などが向上するなどの点ですぐれている。
あり、0.015g/10分以上が望ましく、とりわけ0.
02g/10分以上が好適である。MFRが0.01g/
10分未満では、成形加工性に劣る。また、上限は、特
に限定する訳ではないが、通常50g/10分であり、
特に35g/10分以下が好ましい。
ると、グラフト変性条件にもよるが、得られるグラフト
された高密度ポリエチレン樹脂のMFRは、一般にはグ
ラフトに使った高密度ポリエチレン樹脂のMFRよりも
さらに低くなり、成形加工性が低下すると共にグラフト
されていない高密度ポリエチレン樹脂と混合物を製造す
る際の相溶性が著しく低下し、均一な組成物を得ること
ができない。従って、変性ポリエチレン樹脂のMFRと
しては、一般には0.05g/10分以上が望ましい。と
りわけ0.1g/10以上が好適である。
レン単独又はエチレンと炭素数が3〜12個(好ましく
は、3〜8個)のα−オレフィンとをいわゆるフィリッ
プス系触媒又はチーグラー触媒の存在下で単独重合ある
いは共重合させることによって得られるものであり、一
般には常圧乃至100kg/cm2の圧力で製造(中な
いし低圧法重合)されるものである。該α−オレフィン
の好ましいものとしては、プロピレン,ブテン−1,ヘ
キセン−1,4−メチルペンテン−1及びオクテン−1
が挙げられる。その共重合割合は、6.5重量%以下であ
り、とりわけ6.0重量%以下が望ましい。高密度ポリエ
チレン樹脂はそれぞれ単独で使用してもよく、二種以上
を併用してもよい。
される線状低密度ポリエチレン樹脂は、工業的に製造
され、とりわけ耐環境応力亀裂性,透明性,ヒートシー
ル性,耐脆性,低温特性などが優れているために多方面
にわたって利用されているものである(例えば、フィル
ムなどの包装材料,パルプなどの工業材料)。この線状
低密度ポリエチレン樹脂は、いわゆるチーグラー触媒を
用いてエチレンと前記α−オレフィンとを気相法,溶液
法及びスラリー法のいずれかの方法で共重合させること
によって製造されているものである。
910g/cm3 以上0.935g/cm3 未満であり、
0.912g/cm3 以上0.935g/cm3 未満が好ま
しく、特に0.913g/cm3 以上0.935g/cm3
未満が好適である。また、MFRは0.1〜50g/10
分であり、0.2〜40g/10分が望ましく、とりわけ
0.2〜30g/10分が好適である。線状低密度ポリエ
チレン樹脂のMFRが0.1g/10分未満では、成形加
工性がよくない。一方、50kg/10分を超えると、
得られる組成物の機械的強度がよくない。
SCによる融点は115〜130℃であり、118〜1
30℃が好ましく、特に118〜125℃のものが好適
である。DSC法による融点が115℃よりも低いと、
高温における長期耐溶剤性がよくない。一方、130℃
を超えると、密度が前記の範囲の上限を超える。
の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数は5〜30個で
あり、とりわけ5〜25個が好適である。主鎖の炭素数
1000個当りの短鎖の分岐数が下限未満でも、上限を
超えても、いずれも本発明の組成物の均一性が不十分と
なって好ましくない。すなわち、主鎖の炭素数1000
個当りの該分岐の数が、上記の範囲をはずれる線状低密
度ポリエチレン樹脂を使った組成物を用いた場合、特に
長期耐溶剤性(例えば、耐燃料油性)を評価する際、引
張伸度の低下が大きいばかりでなく、これに耐熱性(具
体的には、100℃以上の雰囲気下における耐久性テス
ト)が加味された条件では、さらに物性の低下が起こっ
てくるが、いずれも組成物の不均一性によると考えられ
る。
る変性ポリエチレン系樹脂(すなわち、変性高密度ポリ
エチレン樹脂および変性線状低密度ポリエチレン樹脂
)は、前記の高密度ポリエチレン樹脂及び/又は線状
低密度ポリエチレン樹脂に後記の不飽和カルボン酸及び
/又はその誘導体をグラフトさせることによって得られ
るものである。このグラフト反応は、ラジカル開始剤の
存在で行われ、その際、グラフトされる高密度ポリエチ
レン樹脂及び線状低密度ポリエチレン樹脂とそれぞれ親
和性のある後記の合成樹脂やエストラマー(ゴム)を存
在させてもよい。
不飽和カルボン酸及びその誘導体としては、一塩基性不
飽和カルボン酸及び二塩基性不飽和カルボン酸並びにこ
れらの金属塩,アミド,イミド,エステル及び無水物が
挙げられる。これらのうち、一塩基性不飽和カルボン酸
及びその誘導体としては、一般的には炭素数20個以下
のものが好ましく、炭素数15個以下のものがより好ま
しい。さらに、二塩基性不飽和カルボン酸及びその誘導
体としては、一般的には炭素数30個以下のものが好ま
しく、炭素数25個以下のものがより一層好ましい。こ
れらの不飽和カルボン酸及びその誘導体の代表例は、特
開昭62−10107号公報に記載されている。これら
の不飽和カルボン酸及びその誘導体のなかでも、アクリ
ル酸,メタクリル酸,マレイン酸及びその無水物、5−
ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸及びその無水物並
びにメタクリル酸グリシジルが好ましく、特に無水物マ
レイン酸及び5−ノルボルネン酸無水物が好適である。
びその誘導体の合計量は、グラフトされるポリエチレン
樹脂100重量部に対して、一般には0.01〜5.0重量
部であり、0.01〜3.0重量部が好ましく、特に0.02
〜2.0重量部が好適である。不飽和カルボン酸及びその
誘導体の割合がそれらの合計量として0.01重量部未満
では、グラフト変性が不十分となり、本発明の目的とす
る親和性又は接着性の点において問題がある。一方、5.
0重量部を超えると、得られるグラフト変性ポリエチレ
ン樹脂ポリエチレン樹脂がゲル化したり、着色や劣化な
どを招く恐れがあり、本発明の目的の性能の向上が認め
られなくなる。
の1分半減期の分解温度が100℃以上のものを使用す
ることができ、103℃以上のものが望ましく、とりわ
け105℃以上のものが好適である。好適なラジカル開
始剤としては、過酸化ジクミル;過酸化ベンゾイル;過
酸化ジ−第三級−ブチル;2,5−ジメチル−2,5−
ジ(第三級−ブチルペルオキシ)ヘキサン;2,5−ジ
メチル−2,5−ジ(第三級−ブチルペルオキシ)ヘキ
サン−3;過酸化ラウロイル;第三級−ブチルペルオキ
シベンゾエートなどの有機過酸化物が挙げられる。ラジ
カル開始剤の割合は、グラフトされるポリエチレン樹脂
100重量部に対して、通常0.001〜1.0重量部であ
り、0.005〜1.0重量部が望ましく、とりわけ0.00
5〜0.5重量部が好適である。ラジカル開始剤の割合が
0.001重量部未満では、グラフト変性の効果の発揮が
乏しく、グラフト変性を完全に行うために長時間を要す
るばかりでなく、未反応物が混在する結果となる。一
方、1.0重量部を超えると、過度の分解又は架橋反応を
起こすために好ましくない。
レフィン系樹脂としては、高圧法低密度ポリエチレン樹
脂,エチレン−酢酸ビニル共重合体,エチレン−アクリ
ル酸共重合体,エチレン−メタクリル酸共重合体,エチ
レン−メチルアクリレート共重合体,エチレン−エチル
アクリレート共重合体,エチレン−ブチルアクリレート
共重合体,エチレン−メチルメタクリレート共重合体な
どのエチレンと他のビニルモノマーとの共重合体が挙げ
られる。また、エラストマーとしては、エチレン−プロ
ピレン共重合ゴム,エチレン−プロピレン−ジエン三元
共重合ゴム,エチレン−ブテン−1共重合ゴムなどのエ
チレン−α−オレフィン系共重合ゴム,ポリイソブチレ
ンゴム,ポリウレタンゴム,スチレン−ブタジエン共重
合ゴム,ポリブタジエンゴムなどの合成ゴム及び天然ゴ
ムが挙げられる。これらは、グラフトされるポリエチレ
ン樹脂中に、一般には10重量%以下、特に5.0重量%
以下の量で用いられるのが好ましい。高密度ポリエチレ
ン樹脂及び/又は線状低密度ポリエチレン樹脂の合計量
中に占めるオレフィン系樹脂及び/又はエラストマーの
割合が合計量として10重量%を超えると、高密度ポリ
エチレン樹脂及び/又は線状低密度ポリエチレン樹脂の
基本的特性を損なうことがある。
る変性ポリエチレン系樹脂(すなわち、変性高密度ポリ
エチレン樹脂および変性線状低密度ポリエチレン樹脂
)は、前記の高密度ポリエチレン樹脂及び/又は線状
低密度ポリエチレン樹脂に後記の不飽和カルボン酸及び
/又はその誘導体をグラフトさせることによって得られ
るものである。このグラフト反応は、ラジカル開始剤の
存在で行われ、その際、グラフトされる高密度ポリエチ
レン樹脂及び線状低密度ポリエチレン樹脂とそれぞれ親
和性のある後記の合成樹脂やエストラマー(ゴム)を存
在させてもよい。この反応は、公知の方法、例えば、特
開昭62−10107号公報及び同61−132345
号公報などに記載されている方法で行うことができる。
ーダーなどを用いて処理される高密度ポリエチレン樹脂
などを溶融状態で混練する方法、適当な溶媒に高密度ポ
リエチレン樹脂,線状低密度ポリエチレン樹脂などのポ
リマーを溶解して行なう溶液法、高密度ポリエチレン樹
脂などのポリマーの粒子を懸濁状態で行なうスラリー
法、あるいは気相グラフト法が挙げられる。
脂,線状低密度ポリエチレン樹脂などのポリマーの劣
化、不飽和カルボン酸やその誘導体の分解、使用するラ
ジカル開始剤の分解温度などを考慮して適宜選択される
が、前記の溶融状態で混練する方法を例にとると、通常
100〜350℃であり、150〜300℃が望まし
い。とりわけ180〜300℃が好適である。
密度ポリエチレン樹脂及び変性線状低密度ポリエチレン
樹脂をそれぞれ製造するが、その性能を向上する目的
で、特開昭62−10107号公報に記載の方法のごと
くすでに公知の処理方法、例えばグラフト変性時あるい
はグラフト変性後にエポキシ化合物又はアミノ基もしく
は水酸基などを含む多官能性化合物で処理する方法、さ
らに加熱や洗浄などによって未反応モノマー(不飽和カ
ルボン酸やその誘導体)や副生する諸成分などを除去す
る方法を採用することができる。
層は、さらに(B)成分として線状超低密度ポリエチレ
ン樹脂を含むことを必要とする。この線状超低密度ポリ
エチレン樹脂の製造方法は、広く知られているものであ
り、近年スラリー重合法の改良、あるいは気相重合法な
どによって工業的に製造され、広く利用されているもの
である。
系を用いて重合することによって得られる結晶化度が数
%乃至約30%の低結晶化度のエチレン−α−オレフィ
ンランダム共重合体(密度0.86〜0.91g/cm3)
とは異なり、例えば特開昭57−68306号,同59
−23011号,同61−109805号各公報に記載
さているような立体規則性触媒(いわゆるチーグラー触
媒)を用いてスラリー法又は気相法で製造される線状超
低密度ポリエチレン樹脂である。
脂は、密度が0.890g/cm3 以上、0.910g/c
m3 未満であり、かつMFRが0.1〜30g/10分で
あり、かつDSCによる融点が110〜125℃であ
り、しかも主鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数
が18〜60個である線状超低密度ポリエチレン樹脂で
ある。
g/cm3未満では、得られる組成物の耐燃料油性の点
で問題がある。一方、0.910g/cm3 を超えると、
得られる組成物の耐衝撃性の点で不十分である。これら
のことから密度が0.892〜0.910g/cm3 のもの
が好ましい。また、該樹脂のMFRが0.1g/10分未
満では、成形性及び加工性の点で好ましくなく、30g
/10分を超えると、耐衝撃性の点で問題がある。これ
らのことから、MFRが0.1〜10g/10分が望まし
く、とりわけ0.2〜8.0g/10分が好適である。
量し、これをDSC測定装置にセットし、200℃まで
室温より10℃/分の昇温速度で昇温した後、その温度
で5分間保持し、次いで10℃/分の降温速度で室温ま
で降温させ、さらに昇温速度で昇温した時の最大吸熱領
域のピークの温度をもって融点とする)で示される融点
は110〜125℃を有するものである。特に112〜
125℃のものが好ましい。融点が110℃よりも低い
と、得られる組成物の耐熱性の点で不十分であり、12
5℃よりも高いと、耐衝撃性の改良効果が乏しい。
りの短鎖の分岐数は18〜60個であり、18〜50個
が望ましく、とりわけ20〜50個が好適である。主鎖
の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数が18個未満で
は、得られる多層積層構造材の耐衝撃性の点において問
題があり、60個を超えると、耐燃料油性が大幅に劣
る。ここで、短鎖とは、実質的に炭素数が1〜10個
(好ましくは、1〜6個)のアルキル基からなるもので
ある。
ポリエチレン樹脂の初期の引張弾性率が2×103 kg
f/cm2 以下(好ましくは、1.5×103 kgf/c
m2 以下)のものが好ましい。このようなポリエチレン
樹脂は、チーグラー系触媒を使ってエチレンと前記α−
オレフィンとを共重合させることによって得られるもの
である。
成物は、前記の(A)成分中、変性高密度ポリエチレン
樹脂及び/又は変性線状低密度ポリエチレン樹脂を0.1
重量%以上含むことを必要とする。この全変性ポリエチ
レン樹脂の含有量が、0.1重量%未満では、本発明の目
的とする前記樹脂材料や金属材料などとの親和性又は接
着性を満足する接着材を得ることができない。変性ポリ
エチレン樹脂の含有量は、1.0重量%以上であることが
好ましく、特に2.5重量%が好適である。
成物は、前記の(B)成分である線状超低密度ポリエチ
レン樹脂を5.0〜40重量%含むことが必要である。組
成物中の線状超低密度ポリエチレン樹脂の割合が5.0重
量%未満では、得られる積層構造材の耐衝撃性の点で劣
り、40重量%を超えると、耐燃料油性(とりわけ、4
0℃における耐燃料油性)の点で著しく低下するために
好ましくない。線状超低密度ポリエチレン樹脂の含有量
は、5.0〜38重量%が望ましく、とりわけ7.0〜38
重量%が好適である。
成物は、前記の(A)及び(B)成分の他に、未変性高
密度ポリエチレン系樹脂及び/又は未変性線状低密度ポ
リエチレン系樹脂を含んでいてもよい。すなわち、一般
に、ポリマー(本発明の場合では、高密度ポリエチレン
樹脂又は線状低密度ポリエチレン樹脂)にモノマー(本
発明き場合では、不飽和カルボン酸やその誘導体)をグ
ラフト変性する際、すべてのポリマーがグラフトするこ
とは難しく、グラフトしていないポリマーが一部分存在
する。本発明においては、グラフトしていない高密度ポ
リエチレン樹脂又は線状低密度ポリエチレン樹脂を分離
することなく、そのまま使用してもよい。また、グラフ
ト処理していない未変性の高密度ポリエチレン樹脂及び
/又は線状低密度ポリエチレン樹脂を配合してもよい。
する場合には、その使用量は(A)成分中2.5〜75重
量%が好ましく、特に5.0〜60重量%が好適である。
未変性線状低密度ポリエチレン樹脂の組成割合が2.5重
量%未満では、全組成物における組成物の均一性が劣
る。一方、75重量%を超えると、耐熱性及び高温にお
ける長期的耐燃料油性が劣る。
場合、その使用量は(A)成分中99.9重量%以下が好
ましく、特に99.0重量%以下が好適である。未変性高
密度ポリエチレン樹脂の組成割合が99.9重量%を超え
ると接着性が不十分となる。
成物は、全組成成分のうち、一部を予め混合し、残りの
組成成分を混合してもよく、全組成成分を同時に混合し
てもよい。いずれの場合でも、本発明における接着材中
に占めるグラフトしたモノマー(不飽和カルボン酸及び
/又はその誘導体)の割合は、それらの合計量として0.
001〜5.0重量%であり、0.01〜2.0重量%が望ま
しく、とりわけ0.02〜1.0重量%が好適である。接着
材中に占めるグラフトしたモノマーの割合がそれらの合
計量として0.001重量%未満では、本発明の種々の効
果を十分に発揮することができない。一方、5.0重量%
を超えたとしても、本発明の効果をさらに向上すること
ができない。
成物の組成は、上記の諸条件を満足するとともに、接着
材の密度が0.925g/cm3 以上となり、かつ20〜
25MHzの超音波を用いて測定した主材層と接着材層
との音響インタピーダンスの差が8.5×10-3g/cm
2 ・μsec以上となるように選定することが必要であ
る。接着材の密度は0.925g/cm3 以上が必要であ
り、特に0.926g/cm3 以上が望ましい。接着材の
密度が0.925g/cm3 未満では、長期耐溶剤性がよ
くない。
下、「Z1 」という〕は、1.980×10-1g/cm2
・μsec以上であり、1.982×10-1g/cm2 ・
μsec以上が望ましく、とりわけ1.984×10-1g
/cm2 ・μsec以上が好適である。Z1 が1.980
×10-1g/cm2 ・μsec未満では、耐燃料油性及
び耐熱性などの点で不十分である。
(Z0 )は、約2.00×10-1g/cm2 ・μsec以
上が好ましく、2.10×10-1g/cm2 ・μsec以
上が望ましく、とりわけ2.20×10-1g/cm2 ・μ
sec以上が好適である。
を検知することができるためには、主材層と接着材層と
の音響インピーダンスの差|Z0 −Z1 |は、8.5×1
0-3g/cm2 ・μsec以上であり、9.0×10-3g
/cm2 ・μsec以上が望ましく、とりわけ9.5×1
0-3g/cm2 ・μsec以上が好適である。すなわ
ち、例えば、Z0 が2.20×10-1g/cm2 ・μse
cの場合は、Z1 は2.115×10-1g/cm2・μs
ec以下となる。主材層と接着材層との音響インピーダ
ンスの差が8.5×10-3g/cm2 ・μsec未満であ
ると、接着材層の存否を非破壊状態で超音波検知するこ
とが不可能となる。
組成物の効果を実質的に損なわない範囲でポリオレフィ
ン系樹脂の分野において一般に使用されている酸化防止
剤,熱安定剤,紫外線吸収剤,滑剤,帯電防止剤,顔料
(着色剤)などの添加剤を配合することができる。
は、合成樹脂の分野において一般に行なわれている各種
の混合方法、すなわちタンブラーやヘンシェルミキサー
のごとき混合機を使ってドライブレンドする方法,押出
機,ニーダー,バンバリーミキサー及びロールの如き混
練機を用いて溶融混練する方法のいずれの方法を採用す
ることができる。この際、これらの混合方法のうち、二
つ以上を実施することによって一層均一な組成物を得る
ことができる(例えば、予めドライブレンドし、得られ
る混合物をさらに溶融混練する方法)。
成樹脂の分野において一般に行なわれている方法で積層
させることによって本発明の多層積層構造材を製造する
ことできる。積層は、主材,接着材及びEVOHを三台
以上の押出機を使用して共押出する方法(例えば、多層
ブロー,共押出インフレーション,T−ダイフィルム成
形)、EVOHを基材とし、これに主材及び接着材を同
時に共押し、被覆(コーティング又はラミネーション)
する方法、加熱圧着する方法で行うことができる。さら
に、それぞれを別々にフィルム乃至シートに成形し、こ
れらを加熱圧着する方法がある。
主材層をA、接着材層をB、EVOHをCとすると、A
/B/C,A/B/C/B,A/B/C/B/Aあるい
はこれらの構成の繰返しの構成や、さらにバリヤ層をD
すると、A層とB層との間にD層を介在してもよい。
又、製品成形時に発生するバリを有効利用する為、一般
にはこれを微細に粉砕し、必要により押出機等で組成を
均一化する為、溶融再練りし、主として主材層にリサイ
クルするか、又は新たにリサイクル層Eを設け、例えば
A/E/B/C,E/A/B/Cの如く、A層の外側や
A層とB層の間に入れた層構成をとる。
場合でも、また多層積層構造材を製造するために積層す
る場合でも、いずれも各種ポリエチレン系樹脂,合成樹
脂,エラストマー及びEVOHが溶融する温度で実施す
る必要がある。しかし、高い温度で実施すると、これら
が熱分解することがある。以上の理由により、一般には
170〜280℃(好ましくは、190〜250℃)で
実施すればよい。
に具体的に説明する。なお、実施例及び比較例で接着材
成分として用いた各種変性ポリエチレン樹脂は、次の様
にして作成した。また、ポリエチレン樹脂は、PEと略
記する。
粉末状HDPE(a)に、ラジカル開始剤として、2,
5−ジメチル−2,5−t−ブチルペルオキシヘキサン
を0.012重量部添加し、ヘンシェルミキサーで2分間
ドライブレンド後、これに無水マレイン酸(以下、MA
Hと略記する)を0.375重量部加えて更に2分間ヘン
シェルミキサーでドライブレンドをし、257℃の樹脂
温度で溶融混練し、ペレット化した。このもののグラフ
トMAH量は、赤外線スペクトル法により0.33重量%
であった。
粉末状HDPE(b)に、ラジカル開始剤として、2,
5−ジメチル−2,5−t−ブチルペルオキシヘキサン
を0.012重量部添加し、ヘンシェルミキサーで2分間
ドライブレンド後、これにMAHを0.375重量部加え
て更に2分間ヘンシェルミキサーでドライブレンドを
し、260℃の樹脂温度で溶融混練し、ペレット化し
た。このもののグラフトMAH量は、赤外線スペクトル
法により0.32重量%であった。
融点=120.5℃,分岐数9.5/1000Cの線状低密
度PE(以下、LLDPEと略記する)(c)に、ラジ
カル開始剤として、2,5−ジメチル−2,5−t−ブ
チルペルオキシヘキサンを0.012重量部添加し、ヘン
シェルミキサーで2分間ドライブレンド後、これにMA
Hを0.375重量部加えて更に2分間ヘンシェルミキサ
ーでドライブレンドをし、255℃の樹脂温度で溶融混
練し、ペレット化した。このもののグラフトMAH量
は、赤外線スペクトル法により0.30重量%であった。
m3 ,融点=98℃,分岐数72個/1000CのLL
DPE(d)に、ラジカル開始剤として、2,5−ジメ
チル−2,5−t−ブチルペルオキシヘキサンを0.01
2重量部添加し、ヘンシェルミキサーで2分間ドライブ
レンド後、これにMAHを0.375重量部加えて更に2
分間ヘンシェルミキサーでドライブレンドをし、232
℃の樹脂温度で溶融混練し、ペレット化した。このもの
のグラフトMAH量は、赤外線スペクトル法により0.2
6重量%であった。
PE(以下、L−ULDPEと略記する)の特性は次の
とおりである。 L−ULDPE(a) スラリー重合法で製造した密度0.904g/cm3 ,M
FR=1.0g/10分,融点=120℃,分岐数28個
/1000Cのもの。
FR=0.7g/10分,融点=115℃,分岐数47個
/1000Cのもの。
FR=6.5g/10分,融点=121℃,分岐数21個
/1000Cのもの。
LDPE(c)及び(d)並びに変性L−ULDPE
(a),(b),(c)及び(d)を表1及び表2に示
す割合で混合し、径50mmの単軸押出機を用いて20
0〜220℃の温度で溶融混練し、表1及び表2に示す
接着材(I)〜(XVI)を作成した。
7112法により、また、音響インピーダンス(Z)
は、ピエゾ素子を振動板とした垂直探触子を装備した日
本パナメトリックス社製超音波厚さ計を用い、厚さ2m
mのプレス板(30mm×30mm)に20MHzの周
波数の超音波を厚さ方向に入射した際の音速cを求め、
次式により算出した。 Z=ρ×c 〔g/cm2 ・μsec〕
(I)〜(XVI)を用い、主材としてHLMFR=4.8g
/10分,密度=0.945g/cm3 ,音響インピーダ
ンス(Zo)=2.23×10-1g/cm2 ・μsecの
HDPE(イ)又はMFR=0.3g/10分,密度=0.
948,Zo=2.26×10-1g/cm 2 ・μsecの
HDPE(ロ)を用い、さらに、EVOHとして、エチ
レン含量29モル%,DSC法による融点189℃,2
30℃に於けるMFR=4g/10分,密度1.20g/
cm3 のEVOHを用いて、3種5層の多層シート成形
(成形温度210℃,厚み構成,各主材層1.5mm,各
接着材層0.10mm,EVOH層0.08mm)を行い、
3種5層多層積層構成体(シート)を作成した。
0mmの多層切片を作成し、接着材層とEVOH層間の
初期接着強度P0 をT型剥離法にてテンション型引張試
験機を用いて剥離速度50mm/分の条件で測定し、結
果を表3及び表4に示す。
ーブン中に96時間静置後、40℃の市販レギュラーガ
ソリン90容量%とメタノール10容量%から成る混合
液に1000時間浸漬後、23℃,50%RHの雰囲気
下で50時間以上状態調節をしたのち、同様の条件で接
着強度P1 を求め、先のP0 との比較により長期耐熱耐
燃料油性の評価として、接着強度保持率(P0 を100
とした時のP1 の値)を求め、評価を表3及び表4に示
す。
法で行う。すなわち、前記の音響インピーダンスの測定
に用いた装置を使用し、超音波(周波数20MHz)を
各多層積層構造材に入射し、それぞれの界面で反射する
パルス波の記録用ポラロイドカメラを設置した波形観察
用オシロスコープで出力し、該カメラでパルス波形を記
録した。この記録のモデルを図1に示す。図1は3種5
層の多層積層構成体(シート)の一方の主材層側より超
音波を入射し、各界面での反射パルスを観察用オシロス
コープにて出力したパルス波形を示す。より具体的に説
明すると、縦軸は反射波の強度、横軸は多層積層構成体
の一方の表面からの厚み方向の距離を示す。図1の左側
から入力したパルスは、主材層表面で「イ」で示す反射
波強度ピークを示し、次にパルスの一部は積層構成材壁
の中に入り、ピーク「イ」とピーク「ロ」との間の距離
に相当する主材層厚みを通過し、接着材層表面(主材層
との界面)でピーク「ロ」を示す反射をする。本例
(図)の場合、ピーク「イ」と「ロ」が逆方向を示して
いるのは主材層の音響インピーダンス(Z0 )に対し接
着材層のそれ(Z1 )の値が低い(Z0 >Z1 )ことを
示すもので、当然、Z1 >Z0 であれば同方向のピーク
を示す。次に、パルスの更に一部は接着材層の厚み(ピ
ーク「ロ」とピーク「ハ」との間の距離)を通過後、接
着材層とEVOH層との界面でピーク「ハ」を示す反射
をする。EVOH層(ピーク「ハ」とピーク「ニ」との
距離)を通過後ピーク「ニ」なる反射をする。この測定
方法をとる場合、主材層の反射波強度ピークと接着材層
の反射波強度ピークとの差をh1、主材層のピークとE
VOH層のピークとの差をh2 とし、h1 /h2 が0.0
8未満では、「検知性なし」とし、h1 /h2 が0.09
5以上で、「検知性あり」と判定した。その理由は、h
1 /h2 が0.095未満では、主材層と接着材層との界
面のピークとノイズによる波形の乱れの区別(識別)が
極めて困難となることにある。
数値の後に示す記号は、下記の判定基準で評価した検知
性である。 ◎ 検知性極めて良好 ○ 検知性良好 △ 検知性あり × 検知困難
に優れると共に、その接着材層の非破壊検知を超音波反
射法によって容易に行うことができるという品質管理あ
るいは工程管理上極めて好適な特性を有する。したがっ
て、本発明の多層積層構造材は、多層包装容器,産業資
材,自動車部品,電子・電気機器の部品材料などに広範
に利用することができる。
より超音波を入射し、入射側3層の各界面での反射パル
スを波形観察用オシロスコープにて出力したパルス波形
を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 少くとも接着材層を介して、外側にポリ
エチレン系樹脂を主成分とする主材層及び内側にエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体のけん化物層が積層されて成る
層構造を有する多層積層構造材であり、該接着材層が、 (A)密度が0.930g/cm3 以上、主鎖の炭素数1
000個当りの短鎖の分岐数が20個以下、メルトフロ
ーレートが0.01g/10分以上である高密度ポリエチ
レン樹脂、密度が0.910g/cm3 以上0.935g
/cm3 未満、メルトフローレートが0.1〜50g/1
0分、示差走査熱量計による融点が115〜130℃、
主鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数が5〜30
個である線状低密度ポリエチレン樹脂、前記高密度ポ
リエチレン樹脂に不飽和カルボン酸及び/又はその誘
導体をグラフトさせることによって得られる変性高密度
ポリエチレン樹脂および前記線状低密度ポリエチレン
樹脂に不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体をグラ
フトさせることによって得られる変性線状低密度ポリエ
チレン樹脂からなる群から選ばれた樹脂であって、変
性高密度ポリエチレン樹脂及び/又は変性線状低密度
ポリエチレン樹脂0.1重量%以上を含むポリエチレン
樹脂60〜95重量%及び (B)密度が0.890g/cm3 以上0.910g/cm
3 未満、主鎖の炭素数1000個当りの短鎖の分岐数が
18〜60個、メルトフローレートが0.1〜30g/1
0分、示差走査熱量計法による融点が110〜125℃
である線状超低密度ポリエチレン樹脂40〜5重量%を
含有し、密度が0.925g/cm3 以上であり、グラフ
トした不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体の割合が
0.001〜5.0重量%である樹脂組成物から成り、20
〜25MHzの超音波を用いて測定した主材層と接着材
層との音響インピーダンスの差が8.5×10-3g/cm
2 ・μsec以上であることを特徴とする多層積層構造
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3199005A JP2518564B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 多層積層構造材 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0538790A true JPH0538790A (ja) | 1993-02-19 |
JP2518564B2 JP2518564B2 (ja) | 1996-07-24 |
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ID=16400524
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---|---|---|---|
JP3199005A Expired - Fee Related JP2518564B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 多層積層構造材 |
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---|---|
JP (1) | JP2518564B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002361806A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The | 燃料用容器 |
JP2010052178A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Dainippon Printing Co Ltd | プロテクトフィルム |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP3199005A patent/JP2518564B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002361806A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The | 燃料用容器 |
JP2010052178A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Dainippon Printing Co Ltd | プロテクトフィルム |
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