WO2011126029A1 - 容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料 - Google Patents

容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料 Download PDF

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邦彦 伊林
一平 加賀谷
知己 平本
圭一 吉本
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日本ポリエチレン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a polyethylene-based resin molding material for container lids, and more particularly to a polyethylene-based resin molding material suitable for a lid of a container for storing a liquid such as a soft drink, particularly a carbonated beverage. Excellent in moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, stress crack resistance, slipperiness, low odor, food safety, openability, closure performance, etc. and long-term durability even at high temperatures Further, the present invention relates to a polyethylene resin molding material for container lids.
  • Plastic containers are excellent in various physical properties, moldability, light weight, economy, etc., and are suitable for reusability in response to environmental issues. Recently, conventional containers made of metal or glass have been used. Overwhelming, it is widely used for daily necessities and industrial use.
  • PET bottles polyethylene terephthalate containers
  • PET bottles polyethylene terephthalate containers
  • small PET bottles have been heavily used by consumers as small containers for portable beverages, and the heat resistance and pressure resistance of PET bottles have been improved, so that they can be used for portable hot drinks for winter and long-term storage. It is also widely used as a container for high-temperature sterilized beverages.
  • lid members In addition, in PET containers for soft drinks such as carbonated drinks, conventionally, metal containers such as aluminum have been used for the container lids, but in recent years, environmental conservation viewpoints such as recycling and economic efficiency have been used. For example, polyolefins are often used. For containers for soft drinks, sealing and opening performance, food safety and durability are essential performance requirements, but lid members not only have these performances, but also moldability, rigidity, heat resistance, etc. From the viewpoint of various physical properties of the above, technical improvement studies have been continued on lid members made of polyolefin, particularly polyethylene resin, and a great number of improvements have been proposed.
  • a polyethylene resin composition that specifies the MFR (melt flow rate) and density of the polyethylene component in order to improve the pressure resistance and gas tightness of the cap for carbonated beverage containers is patented.
  • MFR melt flow rate
  • density of the polyethylene component in order to improve the pressure resistance and gas tightness of the cap for carbonated beverage containers is patented.
  • an injection molding comprising an MFR, a specific additive such as an ethylene / ⁇ -olefin copolymer and a glycerin fatty acid ester, which defines a density and a maximum melting peak temperature, is disclosed in Reference 1.
  • An ethylene-based resin composition for use is disclosed in Patent Document 2.
  • Patent Document 1 is insufficient in high-speed moldability due to a small amount of low molecular weight components, and the composition disclosed in Patent Document 2 has a specific addition for improving mold releasability.
  • the ingredients are contained and are not satisfactory in terms of food safety due to the elution of the ingredients.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose polyethylene resin materials that define MFR and FLR (flow ratio) of MFR in the resin itself or in the composition.
  • Patent Documents 5 and 6 propose resin materials that have dispersibility and the like and do not contain odors or off-flavors and have long-term storage stability. However, according to Patent Documents 5 and 6, low odor and low taste are achieved, but it cannot be said that many of the required physical properties for the container lid described above are satisfied.
  • the container lid has been made thinner along with the speeding up of the molding to increase the molding speed.
  • the container lid is deformed by the internal pressure of the container and the seal portion
  • higher rigidity is required.
  • containers containing beverages such as green tea have been heated and sold in a heater, and in this warming sale, the shape is maintained even at high temperatures, and cracking does not occur due to tightening of the container lid, There is a need for higher rigidity.
  • Patent Document 7 describes the density of the resin material and the MFR and MFR of the resin material, which can improve the re-capping property even at high temperatures, as well as various performance improvements such as moldability and stress crack resistance.
  • a material in which FLR is defined is disclosed
  • Patent Document 8 discloses a material in which the density and MFR of the composition are defined, which can improve dimensional stability during warm storage as well as various performances such as rigidity and impact resistance. Is disclosed.
  • stress is generated due to the large internal pressure, and the above materials may have insufficient stress crack resistance and cracks may occur, providing a sufficient balance between rigidity and stress crack resistance. There is a need for further improvements in the lids of carbonated beverage containers.
  • Patent Document 9 that presents a polyethylene-based resin material of Patent Document 4 and a material in which the density of the resin material, the MFR and MFR FLR, and the number of short chain branches are specified, the heat resistance, rigidity, and molding A material having various properties such as heat resistance and stress crack resistance can be realized, and a polyethylene-based resin material that can withstand the internal pressure of carbonated beverages is beginning to be used as a carbonated beverage container lid.
  • Patent Document 10 discloses a polyethylene resin material that defines the MFR and density and molecular weight monodispersibility of the resin material, which are considered to be excellent in long-term storage of the container contents.
  • the lid member of the container is formed by the polyethylene resin or the composition thereof, but there is also an attempt to improve the performance of the lid member by the laminated material of the polyethylene resin.
  • a laminated lid material in which a sheet obtained by laminating a polyolefin and oxygen absorbent composition on a polyolefin layer and a foamed layer is disclosed, aiming for a specific oxygen absorbability as well as a sealing property and flavor retention.
  • the conventional improved technology has been demanded as a lid member for a polyethylene resin material in a soft drink container, such as a large number of performances, that is, moldability, fluidity, rigidity, impact resistance, and the like.
  • Some improvements can be achieved in terms of sealing performance, opening performance, food safety, durability, stress crack resistance, heat resistance, etc., but these performances are well balanced. Improvement proposals to improve are not yet found.
  • a polyethylene-based resin composition that regulates density, MFR, bending strength, tear strength, volatile content, Vicat softening point, etc.
  • Patent Document 12 a polyethylene-based resin material (Patent Document 13) that defines the density, MFR, FLR, bending elastic modulus, constant strain ESCR, and the like of an injection molded sample is presented.
  • Patent Documents 14 and 15 disclose polyethylene resin compositions for container lids that can improve high rigidity and high fluidity, but these are containers for soft drinks having a low internal pressure such as tea-based beverages. It is suitable for lids and is difficult to use for carbonated drinks due to lack of stress crack resistance.
  • Patent Document 16 discloses a resin molding material that can be made thin and highly rigid while maintaining the stress crack resistance performance. However, if the fluidity is further increased, the stress crack resistance performance is lowered. Therefore, it is not necessarily sufficient for speeding up the molding.
  • Patent Document 17 discloses a polyethylene resin composition for an injection molded container lid, but is not necessarily suitable for continuous compression molding (CCM) for the purpose of high-speed molding.
  • CCM continuous compression molding
  • polyethylene-based resin materials for lid members in thermoplastic resin containers for soft drinks, etc. have high-speed moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, durability, heat resistance, slipperiness, low
  • CCM continuous compression molding
  • it also has good openability and sealability, as well as mechanical properties such as stress crack resistance, FNCT rupture performance and tensile yield strength due to carbonated beverage internal pressure when handling at high temperature.
  • mechanical properties such as stress crack resistance, FNCT rupture performance and tensile yield strength due to carbonated beverage internal pressure when handling at high temperature.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-103542 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-302084 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-159250 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-248125 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-249150 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-307002 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-123959 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-244557 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-60559 see abstract
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-180704 see abstract
  • the object of the present invention relates to a polyethylene-based resin molding material particularly suitable for a lid of a container that contains a carbonated beverage liquid, and relates to high-speed moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, stress crack resistance, slipperiness, low
  • An object of the present invention is to provide a polyethylene-based resin molding material suitable for a container lid, which is excellent in odor, food safety, openability, and closure properties and has good long-term durability even at high temperatures.
  • the present inventors have intensively studied the problems of the prior art in the polyethylene-based resin material for the container lid described above, and MFR and HLMFR of the polyethylene-based resin and their FLR. Investigate the relationship between these values and resin density, the correlation with various performances of the lid material by setting each numerical value, and the performance as a composition when combining each resin material.
  • the basic material as a resin material for a container lid member
  • Performances such as high-speed moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, durability, heat resistance, slipperiness, low odor, and food safety In addition, it has excellent opening performance and sealability.
  • the polyethylene polymer satisfies the condition of a specific number of short-chain branches, it is resistant to stress cracking due to the internal pressure of carbonated beverages when handled at high temperatures.
  • the present inventors have found that mechanical properties such as FNCT rupture performance and tensile yield strength can be improved, and the present invention has been completed.
  • the polyethylene-based resin molding material for container lids of the present invention (hereinafter also referred to as polyethylene-based resin molding material) is preferably used as a composition by combining two specific polyethylene-based polymers as a composition. It is suitable as a container lid member and can be used as a container body material for soft drinks.
  • a polyethylene-based resin molding material for a container lid which contains a polyethylene-based polymer as a main component that satisfies the following characteristics (1) to (3): Is done.
  • Characteristic (1) High load melt flow at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 kg at a melt flow rate (MFR) at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg of 0.8 g / 10 min to less than 5.0 g / 10 min.
  • the rate (HLMFR) is 180 g / 10 min or more and 400 g / 10 min or less and the HLMFR / MFR is 80 to 200
  • density is 0.955 g / cm 3 or more and 0.970 g / cm 3 or less certain characteristics
  • (3): the molecular weight of 10 5 or more ingredients, the value is 0.0 to of 13 C-NMR formula from the measured value of the spectrum (a) by the obtained CSD (comonomer, sequence distribution) 3.0 CSD 4 ⁇ [EE] [CC] / [EC] 2 formula (a) (In Formula (a), [EE] represents the number of ethylene / ethylene monomer chains, [CC] represents the number of comonomer / comonomer chains, and [EC] represents the number of ethylene / comonomer chains.)
  • the polyethylene-based polymer contains 20% by weight or more and 40% by weight or less of the following component (A), and the following component (B):
  • a polyethylene-based resin molding material for a container lid is provided, which is a composition containing 60% by weight or more and 80% by weight or less.
  • the polyethylene polymer has a value CSD a further CSD of components (a), the component (a) The short chain branching number SCB A (numbers / 1,000 C) of 1,000 to 20 carbon atoms per 1,000 carbon atoms of the main chain measured by 13 C-NMR spectrum of the above satisfies the following formula (b): Polyethylene for container lid A resin molding material is provided.
  • the polyethylene polymer further satisfies the following characteristics (4) and (5):
  • a molding material is provided.
  • the polyethylene polymer further satisfies the following characteristics (6) and (7):
  • a molding material is provided.
  • At least one of the component (A) and the component (B) of the polyethylene polymer is a polymerization of at least two groups in the presence of a polymerization catalyst.
  • the ethylene-based polymer polymerization catalyst has the general formula Mg (OR 2 ) m X 2 2-m (wherein R 2 is an alkyl group). And an aryl or cycloalkyl group, X 2 represents a halogen atom, and m is 1 or 2, and a compound represented by the general formula Ti (OR 3 ) n X 3 4-n (wherein R 3 Represents an alkyl, aryl, or cycloalkyl group, X 3 represents a halogen atom, and n is 1, 2 or 3, and a homogeneous hydrocarbon solution containing a compound represented by the general formula AlR 1 l X 1 An organic aluminum halide compound represented by 3-l (wherein R 1 represents an alkyl, aryl or cycloalkyl group, X 1 represents a halogen atom, and l represents a number of 1 ⁇ l ⁇ 2) Hydrocarbon insoluble solids obtained
  • the container lid is used for a container for storing carbonated beverages as contents, and the container lid polyethylene -Based resin molding material is provided.
  • the polyethylene-based resin molding material for a container lid according to any one of the first to eighth aspects, wherein the container lid is formed by continuous compression molding. Provided.
  • the basic properties of the resin material for container lid members are high-speed moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, durability, heat resistance, and slipperiness. It has excellent balance of performance such as low odor and food safety.
  • the opening and sealing properties are good, and the mechanical properties such as stress crack resistance, FNCT rupture performance and tensile yield strength due to carbonated beverage internal pressure during handling at high temperatures are also improved. Therefore, it is suitable for a lid of a container for storing a liquid such as a carbonated beverage.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention is characterized by containing as a main component a polyethylene polymer satisfying the following characteristics (1) to (3).
  • “comprising a polyethylene polymer as a main component” means that the polyethylene polymer is contained in an amount of 50% by weight or more based on the total weight of the resin molding material of the present invention, preferably It is 75% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and particularly preferably 95% by weight or more.
  • the upper limit is preferably 100% by weight.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention has a melt flow rate (MFR) at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 Kg of 0.8 g / 10 min or more and less than 5.0 g / 10 min, preferably 1.0 to It is 4.5 g / 10 minutes, more preferably 2.0 to 3.0 g / 10 minutes.
  • MFR melt flow rate
  • the MFR is less than 0.8 g / 10 minutes, the fluidity is insufficient and high-speed moldability cannot be expected, and when it is 5.0 g / 10 minutes or more, the stress crack resistance of the container lid is not always sufficient.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention has a high load melt flow rate (HLMFR) of 180 g / 10 min or more and 400 g / 10 min or less, preferably 180 to 350 g / 10 min, more preferably 200 to 300 g / min. 10 minutes.
  • HLMFR high load melt flow rate
  • the ratio of melt flow rate (MFR) to high load melt flow rate (HLMFR) is 80 to 200, preferably 80 to 180, more preferably 100 to 160.
  • the MFR and HLMFR of the polyethylene resin molding material are values measured according to JIS-K6922-2: 1997.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention has a density of 0.955 g / cm 3 or more and 0.970 g / cm 3 or less, preferably 0.956 to 0.968 g / cm 3 , more preferably 0.958 to 0. 965 g / cm 3 . If the density is less than 0.955 g / cm 3 , the rigidity of the container lid is lowered, the container lid cannot be thinned, and is easily deformed at a high temperature. Become. When the density exceeds 0.970 g / cm 3 , the stress crack resistance of the container lid is not always sufficient. In the present invention, the density of the polyethylene-based resin molding material is a value measured according to JIS-K6922-1, 2: 1997.
  • CSD complementary metal-oxide-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor-semiconductor chain number, and ethylene / comonomer chain number, the above formula ( a).
  • the CSD obtained here takes a value of 0 to ⁇ .
  • the CSD value is high, the comonomer is inserted in a block manner, and when the CSD value is low, the comonomer is inserted alternately (or randomly).
  • the CSD is in the range of the present invention, that is, 0.0 to 3.0, the balance between rigidity and stress crack resistance (ESCR) is excellent.
  • ESCR stress crack resistance
  • CSD is larger than 3.0, it indicates that the composition distribution is wide, and the balance between rigidity and ESCR is lowered. CSD is affected by both intermolecular composition distribution and intramolecular composition distribution.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention may be composed of a single ethylene polymer, or may be composed of a plurality of types of ethylene polymers as a composition. May be used. In the present invention, it is a plurality of types of ethylene polymer compositions, and the following component (A) is contained in an amount of 20% by weight to 40% by weight and the component (B) is contained in an amount of 60% by weight to 80% by weight. It is preferable that it is a polyethylene-type resin molding material for container lids which is a composition.
  • Ethylene polymer of component (A) The ethylene polymer of component (A) has an HLMFR of 0.1 to 5.0 g / 10 min, preferably 0.2 to 3.0 g / min. 10 minutes, more preferably 0.3 to 2.0 g / 10 minutes. If the HLMFR of the component (A) is less than 0.1 g / 10 minutes, the fluidity tends to be lowered and the moldability tends to be poor, and if it exceeds 5.0 g / 10 minutes, the stress crack resistance tends to be lowered.
  • the density of component (A) is 0.915 to 0.935 g / cm 3 , preferably 0.918 to 0.932 g / cm 3 , more preferably 0.920 to 0.930 g / cm 3 . If the density of the component (A) is less than 0.915 g / cm 3 , the rigidity becomes insufficient, and if it exceeds 0.935 g / cm 3 , the stress crack resistance tends to be lowered.
  • Ethylene polymer component (A) measured by 13 C-NMR spectrum, the value CSD A of Formula CSD obtained by (a) (comonomer, Sequence Distribution) is at 0.0 to 3.0 Yes, preferably 0.0 to 2.5, more preferably 0.0 to 2.2.
  • the CSD A of the component (A) is in the range of the present invention, that is, 0.0 to 3.0, the balance between rigidity and stress crack resistance (ESCR) is excellent.
  • CSD A is larger than 3.0, it indicates that the composition distribution is wide, and the balance between rigidity and ESCR tends to decrease.
  • it becomes uniform on entering and small enough short chain branching smaller the value of CSD, in molecular weight 105 or more components or components (A), does not meet the desired density (short chain branch number) It is considered that the effect of the invention becomes better because the components are reduced.
  • MFR, HLMFR, density, and CSD A are each measured by the said measuring method.
  • the ethylene polymer of component (A) may be a polymer of ethylene alone, but is preferably a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms, more preferably ethylene and 1-butene. Or a copolymer of ethylene and 1-hexene.
  • the copolymerization ratio of the ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is preferably 0.001 to 5.0 mol%.
  • the component (B) ethylene polymer has an MFR of 150 g / 10 min or more and less than 600 g / 10 min, preferably 180 to 500 g / 10 min, The amount is preferably 200 to 350 g / 10 minutes.
  • MFR of the component (B) is less than 150 g / 10 minutes, the fluidity tends to be lowered and the moldability tends to be poor, and when it is 600 g / 10 minutes or more, the stress crack resistance tends to be lowered.
  • the ethylene polymer of component (B) is preferably an ethylene homopolymer or a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms, more preferably an ethylene homopolymer, ethylene and 1-butene.
  • a copolymer or a copolymer of ethylene and 1-hexene is preferred.
  • the copolymerization ratio of the ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is preferably 0.001 to 5.0 mol%.
  • the blending amount of component (A) and component (B) is important.
  • the ratio of the component (A) to the component (B) is such that the component (A) is 20% by weight or more and 40% by weight or less, the component (B) is 60% by weight or more and 80% by weight or less, and preferably the component (A) is 20 to 35% by weight, component (B) is 65 to 80% by weight, more preferably component (A) is 20 to 30% by weight, and component (B) is 70 to 80% by weight.
  • the ethylene polymer may be composed only of the component (A) and the component (B), or may contain other arbitrary resin components.
  • the ethylene-based polymer of component (A) has a CSD (comonomer sequence distribution) determined by the formula (a) from the measured value by 13 C-NMR spectrum.
  • the value (CSD A ) and the number of short chain branches SCB A (numbers / 1,000 C) having 1 to 20 carbon atoms per 1,000 carbon atoms of the main chain, as measured by 13 C-NMR spectrum, are represented by the following formula ( Satisfying b) is preferred. More preferably, in the present invention, CSD A and SCB A satisfy the following formula (c). More preferably, the following formula (d) is satisfied.
  • the short chain branching number SCB A (pieces / 1,000 C) having 1 to 20 carbon atoms per 1,000 carbon atoms of the main chain of the ethylene polymer of component (A) is a polyethylene resin molding.
  • the 13 C-NMR spectrum measurement of the “component A” of the material is measured under the same conditions as the 13 C-NMR spectrum measurement used for the calculation of the CSD, and can be obtained based on the following literature. (1) In the case of ethylene / 1-butene copolymer: Macromolecules, 15, 353-360 (1982) (Eric T. Hsieh and James C.
  • the relational expression between CSD A and SCB A is an approximate expression using CSD A as a function of SCB A for the sake of convenience in order to distinguish the conventional polyethylene resin molding material from the polyethylene resin molding material of the present invention. It is obtained and a preferable range is set as a boundary. In the present invention, even if the relational expression is satisfied, the desired performance cannot be obtained unless the other characteristics of the present invention are satisfied.
  • FIG. 1 shows relational expressions between CSD A and SCB A, and data of examples and comparative examples.
  • control of comonomer insertion is important, and various methods can be mentioned.
  • the polymerization conditions and the polymerization catalyst system are one of the important factors, and known patent documents (Japanese Patent Laid-Open No. 56-61406, Japanese Patent Laid-Open No. 56-61). 141304, Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-166206, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-141407, Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-235813, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-246209. It is easily controllable by using a catalyst comprising a combination of a solid catalyst obtained from a specific magnesium compound, titanium compound or organic aluminum halide compound and an organic aluminum compound.
  • the polyethylene-based resin molding material of the present invention preferably has a flexural modulus of 900 to 1500 MPa, more preferably 950 to 1450 MPa.
  • the flexural modulus is less than 900 MPa, the rigidity is lowered, and the container lid is easily deformed by the internal pressure of the container, and particularly easily deformed at a high temperature.
  • the flexural modulus is a value measured in accordance with JIS-K6922-2: 1997, using a 4 ⁇ 10 ⁇ 80 mm plate body injection-molded at 210 ° C. as a test piece.
  • the polyethylene resin molding material of the present invention preferably has a melt viscosity at 190 ° C. and a shear rate of 400 sec ⁇ 1 of 200 to 500 Pa ⁇ s, more preferably 250 to 400 Pa ⁇ s. If the melt viscosity is less than 200 Pa ⁇ s, the high fluidity is excellent, but the stress crack resistance is lowered, and the fluidity and the stress crack resistance cannot be achieved at the same time. When the melt viscosity exceeds 500 Pa ⁇ s, the fluidity is lowered, so that the high-speed moldability is lowered.
  • the polyethylene-based resin molding material of the present invention preferably has a tensile yield strength of 25 MPa or more, preferably 26 MPa or more, and more preferably 27 MPa or more. If the tensile yield strength is less than 25 MPa, the brittleness of the bridge portion of the container lid is poor and the appropriate hardness is insufficient.
  • the upper limit of the tensile yield strength is not particularly limited, but is usually 50 MPa or less.
  • the tensile yield strength is a value measured according to JIS-K6922-2: 1997. The tensile yield strength correlates with the looseness of the container lid. If the tensile yield strength is low, the container lid tends to loosen, and the container lid is not sufficiently hard to close.
  • the polyethylene resin molding material preferably has a hydrocarbon volatile content of 80 ppm or less.
  • the hydrocarbon volatile content is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less.
  • the hydrocarbon referred to in the present invention refers to a compound containing at least carbon and hydrogen in the molecule, and is usually measured by gas chromatography. The effects of smell and flavor can be prevented.
  • the amount of volatile hydrocarbons is obtained by measuring 1 g of a polyethylene resin molding material in a 25 ml glass sealed container and measuring the air in the head space when heated at 130 ° C. for 60 minutes by gas chromatography.
  • the polyethylene resin molding material has a breaking time (FNCT) at 80 ° C. and 1.9 MPa by a full notch creep test of preferably 40 hours or more, more preferably 50 hours or more, and further preferably 60 hours or more. If the FNCT is less than 40 hours, there is a high possibility that breakage due to stress cracks will occur in the container lid during high temperature storage in summer.
  • FNCT is measured according to JIS-K6774: 1998 at a temperature of 80 ° C. using a 1% aqueous solution of EMAL manufactured by Kao Corporation.
  • the polyethylene-based resin molding material of the present invention preferably has a constant strain stress crack resistance (constant strain ESCR) of an injection molded sample of 200 to 1000 hours. When it is less than 200 hours, cracks occur when a liquid having a high internal pressure such as a carbonated beverage is stored. On the other hand, when it exceeds 1000 hours, the stress crack resistance is excellent, but the rigidity and fluidity are lowered, and the performance cannot be satisfied in all items.
  • the polyethylene-based resin molding material of the present invention preferably has a shrinkage ratio anisotropy (MD / TD) of 1.0 or more and less than 2.5. MD / TD is preferably 1.0 or more and less than 2.3, and more preferably 1.1 or more and less than 2.0.
  • This value was obtained by forming a 120 ⁇ 120 ⁇ 2 mm flat plate with a one-side film gate (gate thickness 0.2 mm) at a molding temperature of 190 ° C. and a mold temperature of 40 ° C., and leaving it at 23 ° C. for 48 hours. It is a numerical value obtained by measuring the shrinkage rate of the subsequent flow direction (MD) and the flow right angle method (TD) and dividing the MD value by the TD value.
  • MD shrinkage ratio anisotropy
  • TD flow right angle method
  • the polyethylene polymer contained in the polyethylene resin molding material of the present invention can be produced by homopolymerization of ethylene alone or copolymerization of ethylene and ⁇ -olefin.
  • the polyethylene-based polymer contained in the polyethylene-based resin molding material can be obtained by normal one-stage polymerization, but the polymerized components can be mixed under different conditions or manufactured as a composition by sequential multi-stage polymerization. You can also.
  • the polyethylene resin molding material is obtained by mixing the ethylene polymer of component (A) and the ethylene polymer of component (B). be able to. For reasons such as the uniformity of the resin, those obtained by sequentially and successively polymerizing the ethylene polymer of component (A) and the ethylene polymer of component (B) (sequential multistage polymerization method) are preferred. It can be obtained by successively polymerizing ethylene and ⁇ -olefin in a plurality of reactors connected in series.
  • an ethylene homopolymer is polymerized in one polymerization reactor, and a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is polymerized in the other polymerization reactor.
  • a copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms can be polymerized, and ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms can be further copolymerized in another polymerization reactor.
  • the former is preferred.
  • the component (A) or the component (B) of the polyethylene polymer is a multi-stage polymerization method (preferably a two-stage polymerization method) in which at least two polymerization reactors are combined in the presence of a polymerization catalyst. ), And an ethylene homopolymer is polymerized in at least one polymerization reactor, and an ethylene copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is polymerized in at least another polymerization reactor.
  • a multi-stage polymerization method preferably a two-stage polymerization method in which at least two polymerization reactors are combined in the presence of a polymerization catalyst.
  • an ethylene homopolymer is polymerized in at least one polymerization reactor
  • an ethylene copolymer of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms is polymerized in at least another polymerization reactor.
  • composition comprising the component (A) and the component (B) of the present invention may be a mixture obtained by polymerizing the component (A) and the component (B) separately.
  • each of the ethylene polymer of the component (A) and the component (B) can be constituted by a plurality of components.
  • the ethylene polymer may be a polymer successively polymerized in a multistage polymerization reactor using one type of catalyst, and may be produced in a single stage or multistage polymerization reactor using a plurality of types of catalysts. Polymers obtained by polymerizing using one or more kinds of catalysts may be used.
  • the ethylene-based polymer can be produced by a production process such as a gas phase polymerization method, a solution polymerization method, or a slurry polymerization method, and a slurry polymerization method is preferred.
  • the polymerization temperature can be selected from the range of 0 to 300 ° C.
  • slurry polymerization polymerization is performed at a temperature lower than the melting point of the produced polymer.
  • the polymerization pressure can be selected from the range of atmospheric pressure to about 100 kg / cm 2 .
  • aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene
  • alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, etc. in a state where oxygen and moisture are substantially cut off.
  • It can be preferably produced by slurry polymerization of ethylene and ⁇ -olefin in the presence of an inert hydrocarbon solvent.
  • the hydrogen supplied to the polymerization vessel in the slurry polymerization is consumed as a chain transfer agent, determines the average molecular weight of the produced ethylene-based polymer, and partly dissolves in a solvent and is discharged from the polymerization vessel.
  • the solubility of hydrogen in the solvent is small, and the hydrogen concentration near the polymerization active point of the catalyst is low unless a large amount of gas phase is present in the polymerization vessel. Therefore, if the hydrogen supply amount is changed, the hydrogen concentration at the polymerization active point of the catalyst changes rapidly, and the molecular weight of the produced ethylene polymer changes following the hydrogen supply amount in a short time.
  • a slurry polymerization method as the polymerization method because a more homogeneous product can be produced by changing the hydrogen supply amount in a short cycle.
  • the aspect of change of the hydrogen supply amount may be changed continuously, the effect of widening the molecular weight distribution can be obtained by changing it discontinuously.
  • it is important to change the hydrogen supply amount during the polymerization of the ethylene-based polymer but other polymerization conditions such as polymerization temperature, catalyst supply amount, ethylene and other olefin supply amounts, 1-butene It is also important to change the supply amount of the comonomer and the like, the supply amount of the solvent, etc., simultaneously with the change of hydrogen or separately.
  • Sequential multi-stage polymerization A so-called sequential multi-stage polymerization method, in which polymerization is performed sequentially in a plurality of reactors connected in series, produces a high molecular weight component in the first polymerization zone (first-stage reactor), The obtained polymer may be transferred to the next reaction zone (second stage reactor) to produce a low molecular weight component in the second stage reactor, or the first polymerization zone (first stage reactor). The low molecular weight component is produced in the first reactor), the obtained polymer is transferred to the next reaction zone (second stage reactor), and the high molecular weight component is produced in the second stage reactor. Either method is acceptable.
  • a specific preferable polymerization method is the following method.
  • a Ziegler catalyst containing a titanium-based transition metal compound and an organoaluminum compound and at least two reactors are used, and ethylene and ⁇ -olefin are introduced into the first-stage reactor to reduce the weight of the low-density high molecular weight component.
  • a polymer is produced, and the polymer extracted from the first-stage reactor is transferred to the second-stage reactor, and ethylene and hydrogen are introduced into the second-stage reactor to achieve a high density and low molecular weight.
  • the amount of ethylene polymer produced in the second and subsequent polymerization zones and its properties are determined by determining the amount of polymer produced in each stage (which can be determined by unreacted gas analysis).
  • the physical properties of the polymer extracted after each step can be measured, and the physical properties of the polymer produced at each step can be determined based on the additivity.
  • polymerization catalyst As the polymerization catalyst for the ethylene-based polymer, various catalysts such as a Ziegler catalyst, a Phillips catalyst, and a metallocene catalyst are used. Any polymerization catalyst can be used as long as hydrogen exhibits a chain transfer action of olefin polymerization. Specifically, any catalyst that is composed of a solid catalyst component and an organometallic compound and that is suitable for slurry-based olefin polymerization such that hydrogen exhibits a chain transfer action of olefin polymerization can be used. Preferred is a heterogeneous catalyst in which polymerization active sites are localized.
  • the solid catalyst component is not particularly limited as long as it is used as a solid catalyst for olefin polymerization containing a transition metal compound.
  • a metal compound of Group IV to Group VIII, preferably Group IV to Group VI of the periodic table can be used. Specific examples include Ti, Zr, Hf, V, Examples of the compound include Cr and Mo. Examples of preferred catalysts include solid Ziegler catalysts comprising Ti and / or V compounds and organometallic compounds of Group I to Group III metals of the Periodic Table. Furthermore, a combination of a complex called a metallocene catalyst, which is a ligand having a cyclopentadiene skeleton coordinated to a transition metal, and a promoter is exemplified.
  • a metallocene catalyst which is a ligand having a cyclopentadiene skeleton coordinated to a transition metal, and a promoter is exemplified.
  • a complex catalyst in which a ligand having a cyclopentadiene skeleton such as methylcyclopentadiene, dimethylcyclopentadiene or indene is coordinated to a transition metal containing Ti, Zr, Hf, lanthanide series, etc. And organometallic compounds of Group I to Group III metals such as aluminoxane as cocatalysts, and supported types in which these complex catalysts are supported on a carrier such as silica. It is done.
  • Particularly preferred solid catalyst components for olefin polymerization include those containing at least titanium and / or vanadium and magnesium.
  • an organoaluminum compound particularly, a trialkylaluminum is preferable.
  • the amount of the organoaluminum compound used in the polymerization reaction is not particularly limited, but it is usually preferably in the range of 0.05 to 1,000 mol with respect to 1 mol of the titanium compound.
  • a Ziegler catalyst composed of a solid catalyst component and an organoaluminum compound is preferable, and can be preferably carried out by using a catalyst and a production method described in the following known literature. That is, Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-61406, Japanese Unexamined Patent Publication No.
  • the polymerization catalyst for the ethylene polymer has a general formula Mg (OR 2 ) m X 2 2-m (wherein R 2 represents an alkyl, aryl or cycloalkyl group, and X 2 represents a halogen atom).
  • M is 1 or 2
  • a general formula Ti (OR 3 ) n X 3 4-n (wherein R 3 represents an alkyl, aryl or cycloalkyl group, and X 3 represents a halogen atom)
  • a homogeneous hydrocarbon solution containing a compound represented by the formula: AlR 1 l X 1 3-l (wherein R 1 is alkyl, aryl or cycloalkyl)
  • a hydrocarbon-insoluble solid catalyst obtained by treating with an organic aluminum halide compound represented by the following formula: X 1 represents a halogen atom, and l represents a number of 1 ⁇ l ⁇ 2.
  • the ethylene polymer is an ethylene homopolymer or ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 12 carbon atoms such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4 It is obtained by copolymerization with -methyl-1-pentene, 1-octene, etc.
  • 1-butene and 1-hexene are preferred monomers.
  • copolymerization with a diene for the purpose of modification is possible. Examples of the diene compound used at this time include butadiene, 1,4-hexadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, and the like.
  • the comonomer content during the polymerization can be arbitrarily selected.
  • the ethylene / ⁇ -olefin copolymer contains The ⁇ -olefin content is from 0 to 40 mol%, preferably from 0 to 30 mol%.
  • raw material ethylene it can also superpose
  • MFR and HLMFR can be adjusted to a desired range by the temperature in the polymerization of the ethylene monomer, the use of a chain transfer agent, and the like. That is, by increasing the polymerization temperature of ethylene and ⁇ -olefin, the molecular weight can be decreased, and as a result, MFR and HLMFR can be increased. By decreasing the polymerization temperature, the molecular weight can be increased, and as a result, MFR and HLMFR can be decreased. can do.
  • the molecular weight can be lowered by increasing the amount of coexisting hydrogen (amount of chain transfer agent), and as a result, MFR and HLMFR can be increased.
  • amount of chain transfer agent amount of chain transfer agent
  • chain transfer agent amount amount of chain transfer agent
  • HLMFR / MFR flow ratio FLR
  • HLMFR / MFR correlates with the molecular weight monodispersity (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) by gel permeation chromatography, and HLMFR / MFR of 100 corresponds to about 18 of monodisperse Mw / Mn.
  • HLMFR / MFR or Mw / Mn can be adjusted by the type of catalyst, the type of promoter, the polymerization temperature, the residence time in the polymerization reactor, the number of polymerization reactors, etc.
  • the speed can be adjusted, and preferably can be increased or decreased by adjusting the mixing ratio of the high molecular weight component and the low molecular weight component.
  • the ethylene polymer HLMFR / MFR or Mw / Mn is easily affected by the type of catalyst, and generally has a broad molecular weight distribution according to the Phillips catalyst, a narrow molecular weight distribution according to the metallocene catalyst, and a Ziegler catalyst.
  • the polymer has an intermediate molecular weight distribution.
  • the density can be adjusted to a desired range by changing the kind and amount of the comonomer copolymerized with ethylene.
  • CSD In the polyethylene resin molding material of the present invention, when the CSD has a high value, the comonomer is inserted in a block manner, and when the CSD value is low, the comonomer is inserted alternately (or randomly).
  • technological innovation has been repeated in the field of polyolefin polymerization, and various techniques can be mentioned.
  • the polymerization catalyst system is one of the important factors.
  • Solid catalyst and organoaluminum compound obtained from specific magnesium compounds, titanium compounds, and organic aluminum halide compounds described in JP-A-60-23581 and JP-A-61-246209 Can be easily controlled by using a catalyst formed by combining (5) Number of short-chain branches having 1 to 20 carbon atoms per 1,000 carbon atoms in the main chain In the production of the polyethylene resin molding material of the present invention, the number of short-chain branches depends on the type of comonomer copolymerized with ethylene, By changing the amount, it can be adjusted to a desired range. Short chain branching number is correlated with density, for example, density 0.916 g / cm 3 at approximately 14 / 1,000C, is approximately four / 1,000C about a density 0.930 g / cm 3.
  • the flexural modulus can be adjusted by increasing or decreasing the molecular weight and density of polyethylene, and the flexural modulus can be increased by increasing the molecular weight or density.
  • the melt viscosity at 190 ° C. and a shear rate of 400 sec ⁇ 1 can be adjusted by increasing or decreasing the molecular weight and density of polyethylene, and the melt viscosity can be increased by increasing the molecular weight.
  • the tensile yield strength can be adjusted by increasing or decreasing the density, and can be increased by increasing the density.
  • the polymerized polyethylene polymer is subjected to volatile content removal operations such as steam stripping treatment, hot air deodorization treatment, vacuum treatment, nitrogen purge treatment, etc.
  • This control operation can be exhibited remarkably by performing the steam deodorizing treatment.
  • the conditions for the steam treatment are not particularly limited, but the ethylene polymer may be brought into contact with 100 ° C. steam for about 8 hours.
  • the breaking time (FNCT) at 80 ° C. and 1.9 MPa by the full notch creep test it can be achieved by adding a low density and high molecular weight component.
  • the constant strain ESCR can be achieved by adjusting the density, molecular weight and molecular weight distribution, and appropriately using the low density and high molecular weight component of the component (A) in the present invention.
  • Molding material The ethylene-based resin molding material containing the ethylene-based polymer produced by the above method is pelletized by mechanical melt mixing with a pelletizer or homogenizer according to a conventional method, and then molded by various molding machines. Can be made into a container lid.
  • antioxidants phenolic, phosphorus, Sulfur
  • UV absorbers light stabilizers
  • lubricants lubricants
  • antistatic agents antifogging agents
  • antiblocking agents processing aids, color pigments, crosslinking agents, foaming agents, inorganic or organic fillers, flame retardants, etc.
  • One or two or more additives can be appropriately blended.
  • calcium carbonate, talc, metal powder (aluminum, copper, iron, lead, etc.), silica, diatomaceous earth, alumina, gypsum, mica, clay, asbestos, graphite, carbon black, titanium oxide, etc. can be used.
  • calcium carbonate, talc and mica are preferably used.
  • the nucleating agent is not particularly limited, and a general organic or inorganic nucleating agent can be used. In any case, various additives may be blended with the polyethylene as necessary, and kneaded with a kneading extruder, a Banbury mixer, or the like to obtain a molding material.
  • a container lid member is manufactured by using the polyethylene-based resin molding material of the present invention as a raw material and molding it by an injection molding method or a compression molding method.
  • the container lid member is preferably manufactured by a continuous compression molding method. Since the polyethylene-based resin molding material of the present invention satisfies various characteristics, it is excellent in moldability, high fluidity, odor, impact resistance, food safety, rigidity, etc., and excellent in heat resistance. Therefore, it is suitable for uses such as containers and container lids that require such characteristics, and particularly suitable for soft drinks such as carbonated drinks having a high internal pressure.
  • the polyethylene-based resin molding material of the present invention exhibits an excellent effect when used for a container lid of a carbonated beverage liquid from the viewpoint of pressure resistance.
  • the container lid for carbonated beverages using the material of the present invention can be formed at high speed and can be formed into a one-piece shape, and is optimally used for containers such as PET bottles.
  • ethylene / ethylene chain number, comonomer / comonomer chain number, and ethylene / comonomer chain number were measured using JEOL-GSX400 nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by JEOL Ltd. ).
  • CSD 4 ⁇ [EE] [CC] / [EC] 2 formulas (a) Specifically, the measurement was performed under the following conditions.
  • Fracture time at 1.9 MPa (FNCT) by full-notch creep test Measured according to JIS-K6774: 1998 at a temperature of 80 ° C. using a 1% aqueous solution of detergent Emar manufactured by Kao Corporation.
  • Flexural modulus measured in accordance with JIS-K6922-2: 1997, using a 4 ⁇ 10 ⁇ 80 mm plate-like body injection-molded at 210 ° C. as a test piece.
  • Tensile yield strength measured in accordance with JIS-K6922-2: 1997.
  • Viscosity at melting When measured at 190 ° C.
  • Top surface crack test In the above-mentioned sustained pressure test, the case where no crack was generated on the top surface was indicated as ⁇ , and the case where a crack occurred was indicated as ⁇ .
  • Constant strain ESCR A predetermined test piece was cut out from a 120 ⁇ 120 ⁇ 2 mm injection-molded plate as a test piece and measured according to ASTM D1693-01: 2001.
  • Example 1 Manufacture of catalyst
  • 115 g of magnesium ethoxide, 151 g of tri-n-butoxymonochloro titanium and 37 g of n-butanol were mixed at 150 ° C. for 6 hours to homogenize.
  • the temperature was lowered to 60 ° C. and n-hexane was added to obtain a homogeneous solution.
  • 457 g of ethylaluminum sesquichloride was dropped at a predetermined temperature and stirred for 1 hour.
  • the produced precipitate was washed with n-hexane to obtain 210 g of a catalyst component.
  • the obtained solid was dried to obtain a powder.
  • the powder contained 11.0% by weight of Mg and 10.5% by weight of Ti.
  • (Manufacture of polymer) Supply the solid catalyst component 1.5g / hr obtained in the above (Manufacture of catalyst) from the catalyst supply line and the organometallic compound triethylaluminum from the catalyst supply line to the first stage polymerizer with an internal volume of 200 liters as the first stage reactor.
  • a polymerization solvent (n-hexane) 70 (l / hr), hydrogen 78 (mg / hr), ethylene 13.8 was supplied at 70 ° C. while supplying 40 mmol / hr from the line and discharging the polymerization contents at a required rate.
  • the slurry polymerization product produced in the first stage reactor was introduced into the second stage reactor having an internal volume of 400 liters as it was through a continuous tube having an inner diameter of 50 mm, and the contents of the polymerizer were discharged at the required speed.
  • Polymerization solvent (n-hexane) 100 (l / hr), hydrogen 31.9 (g / hr), ethylene 43.8 (kg / hr) were fed at 82 ° C., total pressure 1.1 MPa, average
  • the second-stage polymerization was continuously performed under the condition of a residence time of 1.8 hours.
  • the polymerization product discharged from the second stage reactor was introduced into a flushing tank, the polymerization product was continuously withdrawn, and unreacted gas was removed from the degassing line.
  • the obtained polymer was subjected to steam stripping treatment, granulated with a pelletizer, and then evaluated for physical properties. The results are shown in Table 2.
  • the physical properties of the “low molecular weight component (B)” produced in the second stage reactor are the physical properties of the polyethylene composition as the final product and the component (A) obtained in the first stage reactor. It was calculated from the physical properties by calculation based on the additivity rule.
  • the material obtained by the above method had high tensile yield strength, excellent mechanical properties such as flexural modulus, and excellent suitability for container lids that required durability.
  • Examples 2 to 7 An ethylene polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except for the conditions shown in Table 1.
  • the “component (A)” and “component (B)” polymerized by the above method were blended in the proportions shown in Table 2 to produce the polyethylene-based resin molding material of the present invention.
  • the evaluation results of the obtained materials are shown in Table 2.
  • the obtained material had high tensile yield strength, excellent mechanical properties such as flexural modulus, and excellent container lid suitability requiring durability.
  • the polyethylene-based resin molding material for container lids of the present invention is the basic performance of the resin material for container lid members, which is high-speed moldability, high fluidity, rigidity, impact resistance, durability, heat resistance, slipperiness, low Various performances such as odor and food safety are well balanced and excellent in opening and sealing. Furthermore, stress crack resistance, FNCT fracture performance and tensile yield due to carbonated beverage internal pressure when handling at high temperature. Since mechanical properties such as strength are also improved, it can be preferably used for forming a lid of a container that contains a liquid such as carbonated beverages.

Abstract

高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐久性、耐熱性、滑り性、低臭気性、食品安全性がおしなべて優れ、開栓性や密封性も良好であり、高温取扱い時における耐ストレスクラック性やFNCT破断性能も向上された、下記の特性(1)~(3)を満たすポリエチレン系重合体を主成分として含む、炭酸飲料用などの容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。 特性(1):温度190℃・荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が0.8g/10分以上5.0g/10分未満で、温度190℃・荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が180g/10分以上400g/10分以下であり、且つHLMFR/MFRが80~200 特性(2):密度が0.955g/cm以上0.970g/cm以下 特性(3):分子量10以上の成分の、13C-NMRスペクトルによる測定値から求めたCSDの値が0.0~3.0

Description

容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料
 本発明は、容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料に関し、より詳しくは、清涼飲料などの液体、特に炭酸飲料の液体を収容する容器の蓋に適したポリエチレン系樹脂成形材料に関するものであり、とりわけ高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐ストレスクラック性、滑り性、低臭気性、食品安全性、開栓性、閉栓性などにおしなべて優れ、且つ高温時においても長期耐久性が良好な、容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料に関するものである。
 プラスチック容器は、各種の物性や成形性及び軽量性や経済性などに優れ、更には環境問題対応の再利用性などに適しているので、最近では、従来の金属製やガラス製などの容器を凌いで、日用品や産業用として汎用されている。プラスチック容器のなかでも、いわゆるPETボトル(ポリエチレンテレフタレート製の容器)は、優れた機械的強度や透明性或いは高いガス遮蔽性や無公害性などにより、飲食品用の容器として認可されてから、清涼飲料などの容器として非常に需要が高くなっている。特に、最近では小型のPETボトルが携帯用の飲料用小型容器として消費者に重用されており、また、PETボトルの耐熱性と耐圧性が改良され、冬季用の携帯高温飲料や長期保存用の高温殺菌処理飲料の容器としても汎用されている。
 また、炭酸飲料などの清涼飲料用のPET製の容器においては、従来では、その容器蓋にアルミニウムなど金属製のものが用いられていたが、近年では、リサイクルなどの環境保全の観点や経済性などから、ポリオレフィン製のものが多用されるようになっている。
 清涼飲料用などの容器では、密封性や開栓性及び飲食品安全性や耐久性が必須の要求性能であるが、蓋部材でも、これらの性能だけでなく、成形性及び剛性や耐熱性などの各種の物性の観点から、ポリオレフィン製、特にポリエチレン系樹脂製の蓋部材で技術的な改良検討が継続されており、非常に多数の改良が提案されている。
 これらのうち代表的な改良提案としては、炭酸飲料容器用キャップに関して、耐圧性やガス密封性を向上させるために、ポリエチレン成分のMFR(メルトフローレート)や密度を規定したポリエチレン樹脂組成物が特許文献1に開示され、柔軟性や耐熱性を向上するために、MFRと密度及び最高融解ピーク温度を規定したエチレン・α-オレフィン共重合体とグリセリン脂肪酸エステルなどの特定の添加剤からなる射出成形用エチレン系樹脂組成物が特許文献2に開示されている。しかし、特許文献1に開示された組成物は低分子量成分が少ないため高速成形性が不充分であり、特許文献2に開示された組成物は金型離型性を改良するために特定の添加剤成分が含まれており、成分溶出による食品安全性の点で満足できるものではない。
 また、シール性や剛性などの各種の性能向上と共に、容器蓋の成形サイクルを短縮し生産効率を上げるために、高流動性のポリオレフィン樹脂を使用して射出成形及び圧縮成形を行う試みもなされており、樹脂自体又は組成物における、MFR及びMFRのFLR(フローレシオ)を規定したポリエチレン系樹脂材料が特許文献3、4に開示されている。しかし、特許文献3に開示された樹脂材料は、MFRが高いため耐衝撃性が不充分であり、特許文献4に開示された樹脂材料は、夏場の高温における倉庫保管時のクラック発生及び引張降伏応力不足によるキャップ緩みなどの問題点を内在している。
 一方で、内容液を容器に充填する方法の観点から、容器を加熱殺菌して加熱したままの状態の容器に内容液を充填する方法が採られているが、最近では予め洗浄した容器を用い、クリーンルーム内にて容器に内容液を充填する方法(無菌充填方法)が採用されるようになっており、このような容器の蓋に用いるポリエチレン樹脂として、樹脂材料のMFRと密度及び分子量の単分散性などを規定した、臭いや異味成分を含まず香味長期保存性を有するとされる樹脂材料が特許文献5、6に提示されている。しかし、特許文献5、6によれば低臭性や低味性は達成されるものの、前記した容器蓋に対する多くの要求物性を満足するものとは言えない。
 昨今では、経済性を高める理由から、成形速度を速くする成形高速化と共に、容器蓋の薄肉化が進められているが、容器蓋の薄肉化においては、容器内圧によって容器蓋が変形しシール部から内容物が漏れないようにするために、一段と高い剛性が求められている。特に最近では、緑茶などの飲料入り容器が加温器にて加温し販売されており、この加温販売において高温時でも形状が保持され、しかも容器蓋の締め付けによって割れが発生しないように、更なる高剛性化が求められている。しかして、特許文献7には、成形性や耐ストレスクラック性などの各種の性能向上と共に、高温時においても樹脂の伸びが小さく再閉栓性も改良しうる、樹脂材料の密度及びMFRとMFRのFLRが規定された材料が開示され、特許文献8には、剛性や耐衝撃性などの各種性能と共に加温保管時の寸法安定性を向上しうる、組成物の密度とMFRが規定された材料が開示されている。しかし、炭酸飲料用容器蓋においては、その内圧が大きいためにストレスが発生し、上記の材料では耐ストレスクラック性が不足し割れが発生することがあり、剛性と耐ストレスクラック性のバランスが充分にとれた炭酸飲料用容器蓋の更なる改良が求められている。
 ところで、特許文献4のポリエチレン系樹脂材料、並びに、樹脂材料の密度及びMFRとMFRのFLR、更に短鎖分岐数が規定された材料を提示する特許文献9などにより、耐熱性や剛性、及び成形性や耐ストレスクラック性などの各種の性能を兼ね備えた材料が実現可能となり、炭酸飲料の内圧に耐え得るポリエチレン系樹脂材料が炭酸飲料容器蓋として使用され始めている。また、特許文献10には容器内容物の長期保存性に優れるとされる、樹脂材料のMFRと密度及び分子量の単分散性などを規定した、ポリエチレン樹脂材料が開示されている。しかし、いずれにおいても、夏場の高温における倉庫保管時のクラック発生を阻止するために、炭酸飲料内圧による耐ストレスクラック性の更なる改良が必要とされている。
 更に、容器蓋材料としてのポリエチレン系樹脂材料においては、従来求められている各種の特性に加えて、FNCT性能(フルノッチクリープ試験による破断時間)の改善も求められており、殊に、引張降伏応力不足によりキャップが緩くなる問題に関連して、引張降伏強度の向上も要望されている。引張降伏強さは、容器蓋の緩みと密接な相関があり、引張降伏強さが低ければ容器蓋が緩み易く、容器蓋の適度な硬さの閉栓性が不足する。容器蓋の耐ストレスクラック性を向上させるには、ポリエチレン系材料の密度を下げる必要があるので、これまで、耐ストレスクラック性を向上させながら、引張降伏強さを向上させることは困難であった。
 以上の従来技術では、ポリエチレン系樹脂又はその組成物により容器の蓋部材を形成しているが、ポリエチレン系樹脂の積層材料により蓋部材の性能を向上させる試みもあり、例えば、特許文献11には、ポリオレフィンと酸素吸収剤の組成物をポリオレフィン層に積層したシートと、発泡層とを重ねた積層蓋材が開示され、密封性や香味保持性と共に、特異な酸素吸収性を目指すものである。
 しかして、従来の改良技術は、清涼飲料用の容器におけるポリエチレン系樹脂材料の蓋部材として要望されている、多数の性能、即ち、成形性や流動性及び剛性や耐衝撃性など、更に容器の密封性や開栓性及び飲食品安全性や耐久性、また、耐ストレスクラック性や耐熱性などの性能について、一部の改良を達成しうるものではあるが、これらの諸性能をおしなべてバランス良く向上させる改良提案は、未だ見出せない現況である。
 なお、最近になり、これらの諸性能をおしなべてバランス良く向上させることを目指して、密度とMFR及び耐折強度や引裂き強度、更に揮発分やビカット軟化点などを規定するポリエチレン系樹脂組成物(特許文献12)、密度とMFRとFLR及び射出成形試料の曲げ弾性率や定ひずみESCRなどを規定するポリエチレン系樹脂材料(特許文献13)が提示されている。
 また、特許文献14、15には、高剛性、高流動性を改良しうる容器蓋用のポリエチレン樹脂組成物が開示されているが、これらはお茶系飲料などの内圧が低い清涼飲料用の容器蓋に適したものであり、炭酸飲料用としては耐ストレスクラック性能が不足する等の理由で使用が難しい。特許文献16には、耐ストレスクラック性能を維持しながら、薄肉化、高剛性化が可能となる樹脂成形材料が開示されているが、更に流動性を上げると耐ストレスクラック性能が低下する問題点を抱えており、成形高速化には必ずしも十分と言えない。特許文献17には、射出成形容器蓋用のポリエチレン樹脂組成物が開示されているが、高速成形を目的とした連続圧縮成形(CCM)には必ずしも適していない。
 このような状況下、清涼飲料用などの熱可塑性樹脂容器における蓋部材用のポリエチレン系樹脂材料では、高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐久性、耐熱性、滑り性、低臭気性、食品安全性をはじめ、開栓性や密封性も良好であり、更に、高温での取扱い時における炭酸飲料内圧による耐ストレスクラック性やFNCT破断性能及び引張降伏強度などの機械的特性にも優れるなど多数の諸性能を併せおしなべてバランス良く向上させる改良技術が要望されている。
日本国特開昭58-103542号公報(要約参照) 日本国特開平8-302084号公報(要約参照) 日本国特開2000-159250号公報(要約参照) 日本国特開2000-248125号公報(要約参照) 日本国特開2002-249150号公報(要約参照) 日本国特開2005-307002号公報(要約参照) 日本国特開2004-123995号公報(要約参照) 日本国特開2004-244557号公報(要約参照) 日本国特開2002-60559号公報(要約参照) 日本国特開2001-180704号公報(要約参照) 日本国特開2000-264360号公報(要約参照) 日本国特開2005-60517号公報(要約参照) 日本国特開2005-320526号公報(要約参照) 日本国特開2004-300357号公報(要約参照) 日本国特開2007-284667号公報(要約参照) 日本国特開2008-019404号公報(要約参照) 日本国特開2009-018868号公報(要約参照)
 本発明の目的は、特に炭酸飲料の液体を収容する容器の蓋に適したポリエチレン系樹脂成形材料に関し、高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐ストレスクラック性、滑り性、低臭気性、食品安全性、開栓性、閉栓性などにおしなべて優れ、且つ高温時においても長期耐久性が良好な、容器蓋に好適であるポリエチレン系樹脂成形材料を提供することにある。
 本発明者らは、かかる従来技術の課題の解決を図るべく、上記した容器蓋用のポリエチレン系樹脂材料における従来技術の問題点を鋭意検討して、ポリエチレン系樹脂のMFRやHLMFR及びそれらのFLR、それらの数値と樹脂密度との関連、各数値設定による蓋材料の諸性能との相関、更には各樹脂材料を組み合わせた場合の組成物としての性能などを考察し、多くの実験を積み重ねて、特定のMFRやHLMFR、樹脂密度、CSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)と、好ましくは特定の短鎖分岐数を満たすポリエチレン系重合体を用いることで、容器蓋部材用の樹脂材料としての基本性能である、高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐久性、耐熱性、滑り性、低臭気性、食品安全性などの諸性能がバランス良くおしなべて優れ、開栓性や密封性も良好であり、更に、ポリエチレン系重合体が特定の短鎖分岐数の条件を満たすことで、高温での取扱い時における炭酸飲料内圧による耐ストレスクラック性やFNCT破断性能及び引張降伏強度などの機械的特性も向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料(以下、ポリエチレン系樹脂成形材料ともいう)は、好ましくは特定のポリエチレン系重合体を二種類組み合わせて組成物として用いることにより、清涼飲料用容器などの容器蓋部材用として好適であり、清涼飲料用などの容器本体材料としても使用され得るものである。
 すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記の特性(1)~(3)を満たす、ポリエチレン系重合体を主成分として含むことを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 特性(1):温度190℃・荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が0.8g/10分以上5.0g/10分未満で、温度190℃・荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が180g/10分以上400g/10分以下であり、且つHLMFR/MFRが80~200である
特性(2):密度が0.955g/cm以上0.970g/cm以下である
特性(3):分子量10以上の成分の、13C-NMRスペクトルの測定値から下記式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値が0.0~3.0である
  CSD=4×[EE][CC]/[EC]   式(a)
(式(a)中、[EE]はエチレン・エチレン連鎖数、[CC]はコモノマー・コモノマー連鎖数、[EC]はエチレン・コモノマー連鎖数を表す。)
 また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記ポリエチレン系重合体は、下記の成分(A)を20重量%以上40重量%以下、及び下記の成分(B)を60重量%以上80重量%以下含有する組成物であることを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 成分(A):HLMFRが0.1~5.0g/10分、密度が0.915~0.935g/cm、かつ13C-NMRスペクトルの測定値から式(a)により求めたCSDの値(CSD)が0.0~3.0のエチレン系重合体
成分(B):MFRが150g/10分以上600g/10分未満、密度が0.960g/cm以上0.980g/cm未満のエチレン系重合体
 また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、前記ポリエチレン系重合体は、さらに成分(A)のCSDの値CSDAと、成分(A)の13C-NMRスペクトルにより測定した主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数SCB(個/1,000C)が、下記式(b)を満たすことを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
  CSDA  < -0.1273 × SCBA+3.3   式(b)
 また、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、前記ポリエチレン系重合体は、さらに下記の特性(4)及び(5)を満たすことを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 特性(4):曲げ弾性率が900~1500MPaである
特性(5):190℃、せん断速度400sec-1での溶融時粘度が200~500Pa・sである
 また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、前記ポリエチレン系重合体は、さらに下記の特性(6)及び(7)を満たすことを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 特性(6):フルノッチクリープ試験による80℃、1.9MPaにおける破断時間(FNCT)が40時間以上である
特性(7):射出成形試料の耐定ひずみストレスクラック性が200~1000時間である
 また、本発明の第6の発明によれば、第2の発明において、前記ポリエチレン系重合体の成分(A)及び成分(B)の少なくとも一方が、重合触媒の存在下、少なくとも二基の重合反応器を組み合わせた多段重合法によって重合され、少なくとも一方の重合反応器でエチレン単独重合体を重合し、少なくとも他の重合反応器でエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンとのエチレン共重合体を重合して得られることを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 また、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、前記エチレン系重合体の重合触媒は、一般式Mg(OR 2-m(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは1又は2である)で表される化合物及び一般式Ti(OR 4-n(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、nは1、2又は3である)で表される化合物を含む均一な炭化水素溶液を、一般式AlR 3-l(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、lは1≦l≦2の数を示す)で表される有機ハロゲン化アルミニウム化合物で処理して得られる炭化水素不溶性固体触媒と有機アルミニウム化合物とを含む触媒であることを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 また、本発明の第8の発明によれば、第1~7のいずれかの発明において、前記容器蓋は、内容物として炭酸飲料を収納する容器に用いられることを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 また、本発明の第9の発明によれば、第1~8のいずれかの発明において、前記容器蓋は、連続圧縮成形により成形されることを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料が提供される。
 本発明の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料によれば、容器蓋部材用の樹脂材料の基本性能である、高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐久性、耐熱性、滑り性、低臭気性、食品安全性などの諸性能がバランス良くおしなべて優れている。また、開栓性や密封性も良好であり、更に、高温での取扱い時における炭酸飲料内圧による耐ストレスクラック性やFNCT破断性能及び引張降伏強度などの機械的特性も向上される。したがって、炭酸飲料などの液体を収容するための容器の蓋に好適である。
実施例におけるCSDとSCBとの関係を示したグラフを示す図である。
 以下、本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の特徴を具体的に詳しく記述する。本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、下記の特性(1)~(3)を満たすポリエチレン系重合体を主成分として含むことを特徴とする。
 なお、本発明において、「ポリエチレン系重合体を主成分として含む」は、ポリエチレン系重合体を、本発明の樹脂成形材料の全重量に対して、50重量%以上含むことを意味し、好ましくは75重量%以上、より好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上である。上限としては、100重量%が好ましい。
 1.ポリエチレン系樹脂成形材料
(1)材料としての要件
特性(1)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、温度190℃・荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が、0.8g/10分以上5.0g/10分未満であり、好ましくは1.0~4.5g/10分、更に好ましくは2.0~3.0g/10分である。MFRが0.8g/10分未満では流動性が不足し、高速成形性を望めず、5.0g/10分以上では容器蓋の耐ストレスクラック性が必ずしも十分でない。
 また、本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、ハイロードメルトフローレート(HLMFR)が180g/10分以上400g/10分以下であり、好ましくは180~350g/10分、更に好ましくは200~300g/10分である。HLMFRが180g/10分未満では流動性が不足し、高速成形性を望めず、400g/10分を超えると容器蓋の耐ストレスクラック性が必ずしも十分でない。
 そして、メルトフローレート(MFR)とハイロードメルトフローレート(HLMFR)の比、すなわちHLMFR/MFRは80~200であり、好ましくは80~180、更に好ましくは100~160である。HLMFR/MFRが80未満では所定のせん断速度において粘度低下が無いために、流動性が不足し、高速成形性が低下し、200を超えると収縮率異方性が発生しやすくなる。
 本発明において、ポリエチレン系樹脂成形材料のMFRおよびHLMFRは、JIS-K6922-2:1997に準じて測定される値である。
特性(2)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、密度が0.955g/cm以上0.970g/cm以下であり、好ましくは0.956~0.968g/cm、更に好ましくは0.958~0.965g/cmである。密度が0.955g/cm未満では、容器蓋の剛性が低下し、容器蓋の薄肉化が見込めず、また高温時に変形し易くなり、容器内圧の影響により容器蓋が変形し漏れの原因となる。密度が0.970g/cmを超えると容器蓋の耐ストレスクラック性が必ずしも十分でない。
 本発明において、ポリエチレン系樹脂成形材料の密度は、JIS-K6922-1,2:1997に準じて測定される値である。
 特性(3)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、分子量10以上の成分の、13C-NMRスペクトルによる測定値から下記式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値が、0.0~3.0である。本発明において、CSDは0.0~2.5が好ましい。
  CSD=4×[EE][CC]/[EC]   式(a)
(式(a)中、[EE]はエチレン・エチレン連鎖数、[CC]はコモノマー・コモノマー連鎖数、[EC]はエチレン・コモノマー連鎖数を表す。)
 本発明において、ポリエチレン系樹脂成形材料のCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)は、J.C.Randall著、JMS-REV.MACROMOL.CHEM.PHYS.,C29(2&3),201-317頁(1989)の記載に基づき、ポリエチレン系樹脂成形材料を13C-NMRスペクトルにより測定される。具体的には日本電子社製JEOL-GSX400核磁気共鳴装置を用いて以下の条件で測定し、エチレン・エチレン連鎖数、コモノマー・コモノマー連鎖数、エチレン・コモノマー連鎖数の値から、上記の式(a)により求めることができる。
 装置:日本電子社製JEOL-GSX400、パルス幅 :8.0μsec(フリップ角=40°)、パルス繰り返し時間:5秒、積算回数:5000回以上、溶媒および内部標準:1,2,4-トリクロロベンゼン/ベンゼン-d6/ヘキサメチルジシロキサン(混合比:30/10/1)、測定温度:120℃、試料濃度:0.3g/ml その後、測定で得られたスペクトルを下記の文献に基づき求めることができる。
(1)エチレン・1-ブテン共重合体の場合: Macromolecules,15,353-360(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)、
(2)エチレン・1-ヘキセン共重合体の場合: Macromolecules,15,1402-1406(1982)Eric T.Hsieh and James C.Randall)
 ここで求められたCSDは0~∞の値をとるが、CSDの数値が高いと、よりブロック的にコモノマーが挿入され、CSDの数値が低いとより交互(またはランダム)にコモノマーが挿入されていることを示す。CSDが小さいほど組成分布が良好であると言える。CSDが本発明の範囲、すなわち0.0~3.0であると、剛性と耐ストレスクラック性(ESCR)とのバランスに優れる。
 一方、CSDが3.0より大きい場合は、組成分布が広いことを示しており、剛性とESCRのバランスが低下する。CSDは、分子間組成分布および分子内組成分布の両方の影響を受け、チーグラー・ナッタ系触媒では分子間組成分布の影響が支配的であり、CSDが小さな値であるほど分子間におけるコモノマー共重合量のばらつきが少なく、狭い組成分布であることが示唆されるものである。
 本発明において、CSDの値が小さければ小さいほど短鎖分岐の入り方が均一になり、分子量10以上の成分又は成分(A)の中で、所望の密度(短鎖分岐数)を満たさない成分が少なくなるため、発明の効果がより良好になると考えられる。
(2)組成物としての構成
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、単一のエチレン系重合体で構成されるものであってもよいし、複数種類のエチレン系重合体から組成物として構成されるものでもよい。本発明においては、複数種類のエチレン系重合体組成物であって、下記の成分(A)が20重量%以上40重量%以下、及び成分(B)が60重量%以上80重量%以下含有される組成物である容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料であることが好ましい。
 成分(A):HLMFRが0.1~5.0g/10分、密度が0.915~0.935g/cm、かつ13C-NMRスペクトルによる測定値から式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値CSDAが0.0~3.0のエチレン系重合体
成分(B):温度190℃・荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が150g/10分以上600g/10分未満、密度が0.960g/cm以上0.980g/cm未満のエチレン系重合体
(2-1)成分(A)のエチレン系重合体
 成分(A)のエチレン系重合体は、HLMFRが0.1~5.0g/10分であり、好ましくは0.2~3.0g/10分であり、更に好ましくは0.3~2.0g/10分である。成分(A)のHLMFRが0.1g/10分未満では流動性が低下し成形性が不良となる傾向があり、5.0g/10分を超えると耐ストレスクラック性が低下する傾向がある。
 成分(A)の密度は、0.915~0.935g/cmであり、好ましくは0.918~0.932g/cm、更に好ましくは0.920~0.930g/cmである。成分(A)の密度が0.915g/cm未満では剛性が不充分となり、0.935g/cmを超えると耐ストレスクラック性が低下する傾向がある。
 成分(A)のエチレン系重合体は、13C-NMRスペクトルにより測定し、式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値CSDAが、0.0~3.0であり、好ましくは0.0~2.5、更に好ましくは0.0~2.2である。成分(A)のCSDAが本発明の範囲、すなわち0.0~3.0であると、剛性と耐ストレスクラック性(ESCR)とのバランスに優れる。一方、CSDAが3.0より大きい場合は、組成分布が広いことを示しており、剛性とESCRのバランスが低下する傾向がある。
 本発明において、CSDの値が小さければ小さいほど短鎖分岐の入り方が均一になり、分子量10以上の成分又は成分(A)の中で、所望の密度(短鎖分岐数)を満たさない成分が少なくなるため、発明の効果がより良好になると考えられる。
 なお、MFR、HLMFR、密度及びCSDAは各々、前記測定方法により測定される。
 成分(A)のエチレン系重合体は、エチレン単独の重合体であってもよいが、エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体が好ましく、更にはエチレンと1-ブテンとの共重合体、又はエチレンと1-ヘキセンとの共重合体が好ましい。炭素数3~20のα-オレフィンの共重合割合は、0.001~5.0モル%が好ましい。
(2-2)成分(B)のエチレン系重合体
 成分(B)のエチレン系重合体は、MFRが150g/10分以上600g/10分未満であり、好ましくは180~500g/10分、更に好ましくは200~350g/10分である。成分(B)のMFRが150g/10分未満では流動性が低下し成形性が不良となる傾向があり、600g/10分以上であると耐ストレスクラック性が低下する傾向がある。
 成分(B)の密度は、0.960g/cm以上0.980g/cm未満、好ましくは0.965~0.975g/cm、更に好ましくは0.965~0.970g/cmである。成分(B)の密度が0.960g/cm未満の場合は剛性が低下するおそれがあり、0.980g/cm以上であると製造が難しい。
 成分(B)のエチレン系重合体は、エチレンの単独重合体又はエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体が好ましく、更にはエチレン単独重合体、エチレンと1-ブテンとの共重合体、又はエチレンと1-ヘキセンとの共重合体が好ましい。エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体の場合、炭素数3~20のα-オレフィンの共重合割合は、0.001~5.0モル%が好ましい。
 流動性、剛性及び耐ストレスクラック性能の全てをより高く達成するには、成分(A)と成分(B)の配合量が重要である。成分(A)と成分(B)の割合は、成分(A)が20重量%以上40重量%以下、成分(B)が60重量%以上80重量%以下であり、好ましくは成分(A)が20~35重量%、成分(B)が65~80重量%で、更に好ましくは成分(A)が20~30重量%、成分(B)が70~80重量%である。
 成分(A)が20重量%未満では耐ストレスクラック性が低下し、40重量%を超えると成形性が低下する傾向にあり、成分(B)が60重量%未満では成形性が低下し、80重量%を超えると耐ストレスクラック性が低下する傾向にある。この範囲から外れた場合には流動性、剛性、耐ストレスクラック性のいずれか一つ以上が本要求を達成できなくなる傾向となる。
 なお、本発明においてエチレン系重合体は、成分(A)と成分(B)のみで構成してもよく、他の任意の樹脂成分などを含有してもよい。
(3)組成物としてのその他の要件
 本発明において成分(A)のエチレン系重合体は、13C-NMRスペクトルによる測定値から式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値(CSDA)と、13C-NMRスペクトルにより測定した、主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数SCB(個/1,000C)が、下記式(b)を満たすことは好ましい。より好ましくは、本発明において、CSDとSCBが、下記式(c)を満たす。更に好ましくは下記式(d)を満たす。
  CSD  < -0.1273 × SCB+3.30  式(b)
  CSD  < -0.1273 × SCB+3.10  式(c)
  CSD  < -0.1273 × SCB+2.00  式(d)
エチレン系重合体では、CSDの数値は短鎖分岐数に影響され、短鎖分岐数が少ないほどエチレン・エチレン連鎖数が相対的に多くなり、式(a)中における[EE]の[CC]と[EC]に対する割合が高くなるため、CSDの数値は高くなる。そのため、同じCSDの数値であっても、短鎖分岐数が少ないものほど組成分布が良好であると言える。
 本発明において、成分(A)のエチレン系重合体の、主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数SCB(個/1,000C)は、ポリエチレン系樹脂成形材料の『A成分』の13C-NMRスペクトル測定を、上記CSDの算出に用いた13C-NMRスペクトル測定と同一条件で測定し、下記の文献に基づき求めることができる。(1)エチレン・1-ブテン共重合体の場合: Macromolecules,15,353-360(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)、
(2)エチレン・1-ヘキセン共重合体の場合: Macromolecules,15,1402-1406(1982)Eric T.Hsieh and James C.Randall)
ここで、CSDとSCBが本発明の範囲、すなわち式(b)を満たすと、剛性と耐ストレスクラック性(ESCR)とのバランスに優れ、一方、式(b)を満たさない場合は、組成分布が広いことを示しており、剛性とESCRのバランスが低下する傾向にある。
本発明におけるCSDとSCBとの関係式は、従来のポリエチレン系樹脂成形材料と本発明のポリエチレン系樹脂成形材料とを区別するため、便宜的にCSDをSCBの関数として近似式を求め、境界として好ましい範囲を設定したものである。なお、本発明においては、当該関係式を満足しても、本発明の他の特性を満たさないと所望の性能を得ることができない。
なお、参考のために、図1に、CSDとSCBとの関係式、実施例及び比較例のデータを示す。
本発明において、CSDとSCBとの関係式を満足するエチレン系重合体を得るためには、コモノマーの挿入の制御が重要であり、様々な手法が挙げられる。例えば、本発明の重合体については、重合条件や重合の触媒系が重要な要素の一つであり、公知の特許文献(日本国特開昭56-61406号公報、日本国特開昭56-141304号公報、日本国特開昭56-166206号公報、日本国特開昭57-141407号公報、日本国特開昭60-235813号公報、日本国特開昭61-246209号公報)に記載の特定のマグネシウム化合物、チタン化合物、有機ハロゲン化アルミニウム化合物から得られる固体触媒と有機アルミニウム化合物とを組み合わせてなる触媒を用いることにより容易に制御可能である。
特性(4)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、曲げ弾性率が好ましくは900~1500MPaであり、より好ましくは950~1450MPaである。曲げ弾性率が900MPa未満では剛性が低下し、容器の内圧により容器蓋が変形し易く、特に高温時に変形し易くなる。ここで、曲げ弾性率は、試験片として210℃で射出成形した4×10×80mmの板状体を用い、JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定される値である。
特性(5)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、190℃、せん断速度400sec-1での溶融時粘度が好ましくは200~500Pa・s、より好ましくは250~400Pa・sである。溶融粘度が200Pa・s未満では、高流動性に優れるが耐ストレスクラック性能が低下し、流動性と耐ストレスクラック性の両立が出来ない。溶融粘度が500Pa・sを超えると、流動性が低下するため、高速成形性が低下する。
 また、本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、引張降伏強さが好ましくは25MPa以上であり、好ましくは26MPa以上、更に好ましくは27MPa以上である。引張降伏強さが25MPa未満では容器蓋のブリッジ部分の切れ感が悪く、適度な硬さが不足する。引張降伏強さの上限値は特に限定されないが、通常は50MPa以下である。ここで、引張降伏強さは、JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定される値である。
 引張降伏強さは、容器蓋の緩みと相関があり、引張降伏強さが低ければ容器蓋が緩み易くなり、容器蓋の適度な硬さの閉栓性が不足する。容器蓋の耐ストレスクラック性を向上させるにはポリエチレン系材料の密度を下げる必要があり、そのため耐ストレスクラック性を向上させながら引張降伏強さを向上させることは困難であった。しかしながら、本発明によれば容器蓋の緩み性及び耐ストレスクラック性の双方を改善することが可能である。
 ポリエチレン系樹脂成形材料は、炭化水素揮発分が80ppm以下であることが望ましい。炭化水素揮発分は、好ましくは50ppm以下、更に好ましくは30ppm以下である。本発明にいう炭化水素とは、分子中に少なくとも炭素及び水素を含む化合物を称し、通常はガスクロマトグラフィーにて測定されるもので、所定の数値以下とすることにより、容器収納内容物への臭いや風味の影響を防ぐことができる。ここで、炭化水素揮発分量は、ポリエチレン系樹脂成形材料1gを25mlのガラス密閉容器に入れ、130℃で60分加熱した際のへッドスペース中の空気をガスクロマトグラフィーにて測定して得られる。
特性(6)
 ポリエチレン系樹脂成形材料は、フルノッチクリープ試験による80℃、1.9MPaにおける破断時間(FNCT)が好ましくは40時間以上であり、より好ましくは50時間以上、更に好ましくは60時間以上である。FNCTが40時間未満では、夏場の高温の保管時にストレスクラックによる破壊が容器蓋に発生する可能性が大きくなる。ここで、FNCTは、JIS-K6774:1998年に準拠し、温度80℃で、使用液として花王株式会社製エマール1%水溶液を用いて測定されるものである。
特性(7)
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、射出成形試料の耐定ひずみストレスクラック性(定ひずみESCR)が好ましくは200~1000時間である。200時間未満であると、炭酸飲料のような内圧の高い液体を収納するとクラックが発生する。一方、1000時間を超える場合には、耐ストレスクラック性能は優れるが、剛性および流動性が低下し、全ての項目において性能を満たすことができない。
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、収縮率異方性(MD/TD)が1.0以上2.5未満であることが好ましい。MD/TDは、1.0以上2.3未満が好ましく、更には1.1以上2.0未満であることが好ましい。この値は、成形温度190℃、金型温度40℃にて、1辺フィルムゲート(ゲート厚み0.2mm)の120×120×2mmの平板成形を行い、成形後、23℃にて48時間放置後の流れ方向(MD)および流れ直角方法(TD)の収縮率を測定し、MD値をTD値で割った数値である。収縮率異方性(MD/TD)が2.5以上では、成形品が割れやすく、一方、1.0未満では製品が変形しやすくなる。収縮率異方性(MD/TD)は、分子量分布にて調整することが可能である。
 2.ポリエチレン系樹脂成形材料の製造
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料に含まれるポリエチレン系重合体は、エチレンのみの単独重合、あるいはエチレンとα-オレフィンとの共重合により製造することができる。ポリエチレン系樹脂成形材料に含まれるポリエチレン系重合体は、通常の一段重合で重合して得ることもできるが、条件を変えて重合した成分を混合したり、逐次多段重合による組成物として製造することもできる。
(1)混合又は逐次多段重合による組成物の製造
 本発明において、ポリエチレン系樹脂成形材料は、前記成分(A)のエチレン系重合体と成分(B)のエチレン系重合体とを混合して得ることができる。
 樹脂の均一性などの理由から、成分(A)のエチレン系重合体と成分(B)のエチレン系重合体を順次連続的に重合(逐次多段重合法)して得られたものが好ましく、例えば直列に接続した複数の反応器でエチレン及びα-オレフィンを順次連続的に重合して得ることができる。
 この場合、一方の重合反応器でエチレン単独重合体を重合し、他の重合反応器でエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンとの共重合体を重合すること、一方の重合反応器でエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンとの共重合体を重合し、他の重合反応器でさらにエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンを共重合体することができるが、前者が好ましい。
 すなわち、本発明において、前記ポリエチレン系重合体の成分(A)又は成分(B)は、重合触媒の存在下、少なくとも二基の重合反応器を組み合わせた多段重合法(好ましくは、二段重合法)によって重合され、少なくとも一方の重合反応器でエチレン単独重合体を重合し、少なくとも他の重合反応器でエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンとのエチレン共重合体を重合して得られるものが好ましい。
 また、本発明の成分(A)と成分(B)とからなる組成物は、成分(A)及び成分(B)を別々に重合した後に混合したものでもよい。更に、成分(A)及び成分(B)のエチレン系重合体のそれぞれは複数の成分により構成することが可能である。該エチレン系重合体は、1種類の触媒を用いて多段重合反応器にて順次連続的に重合された重合体でもよく、複数種類の触媒を用いて単段又は多段重合反応器にて製造された重合体でもよいし、1種類又は複数種類の触媒を用いて重合された重合体を混合したものでもよい。
(2)重合方法
 本発明において、エチレン系重合体は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの製造プロセスにより製造することができ、スラリー重合法が好ましい。エチレン系重合体の重合条件のうち重合温度は、0~300℃の範囲から選択することができる。スラリー重合においては、生成ポリマーの融点より低い温度で重合を行う。重合圧力は、大気圧~約100kg/cmの範囲から選択することができる。実質的に酸素と水分などを断った状態で、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素などから選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下で、エチレン及びα-オレフィンのスラリー重合を行うことにより好ましく製造することができる。
 スラリー重合において重合器に供給される水素は、連鎖移動剤として消費され、生成するエチレン系重合体の平均分子量を決定するほか、一部は溶媒に溶解して重合器から排出される。溶媒中への水素の溶解度は小さく、重合器内に大量の気相部が存在しない限り、触媒の重合活性点付近の水素濃度は低い。そのため、水素供給量を変化させれば、触媒の重合活性点における水素濃度が速やかに変化し、生成するエチレン系重合体の分子量は短時間の間に水素供給量に追随して変化する。従って、短い周期で水素供給量を変化させれば、より均質な製品を製造することができるから、重合法としてスラリー重合法を採用することが好ましい。また、水素供給量の変化の態様は、連続的に変化させてもよいが、不連続的に変化させる方が分子量分布を広げる効果が得られる。
 本発明においては、エチレン系重合体の重合時に水素供給量を変化させることが重要であるが、その他の重合条件、例えば重合温度、触媒の供給量、エチレンなどのオレフィンの供給量、1-ブテンなどのコモノマーの供給量、溶媒の供給量などを、適宜に水素の変化と同時に又は別個に変化させることも重要である。
(3)逐次多段重合
 直列に接続した複数の反応器で順次連続して重合する、いわゆる逐次多段重合方法は、最初の重合域(第一段目の反応器)において高分子量成分を製造し、得られた重合体を次の反応域(第二段目の反応器)に移送し、第二段目の反応器において低分子量成分を製造する方法でもよいし、最初の重合域(第一段目の反応器)において低分子量成分を製造し、得られた重合体を次の反応域(第二段目の反応器)に移送し、第二段目の反応器において高分子量成分を製造する方法のどちらでもよい。
 具体的な好ましい重合方法は以下の方法である。即ち、チタン系遷移金属化合物及び有機アルミニウム化合物を含むチーグラー触媒及び少なくとも二器の反応器を使用し、第一段目の反応器にエチレン及びα-オレフィンを導入し低密度の高分子量成分の重合体を製造し、第一段目の反応器から抜き出された重合体を第二段目の反応器に移送し、第二段目の反応器にエチレン及び水素を導入し高密度の低分子量成分の重合体を製造する方法である。
 なお、多段重合の場合、第二段目以降の重合域で生成するエチレン系重合体の量とその性状については、各段における重合体生成量(未反応ガス分析により把握できる)を求め、各段の後でそれぞれ抜出した重合体の物性を測定し、加成性に基づいて各段で生成した重合体の物性を求めることができる。
(4)重合触媒
 エチレン系重合体の重合触媒は、チーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒などの各種の触媒が用いられる。重合触媒は、水素がオレフィン重合の連鎖移動作用を示すような触媒であればいずれも使用することができる。具体的には、固体触媒成分と有機金属化合物とからなり、水素がオレフィン重合の連鎖移動作用を示すようなスラリー法オレフィン重合に適する触媒であればいずれも使用することができる。好ましくは重合活性点が局在している不均一系触媒である。上記固体触媒成分としては、遷移金属化合物を含有するオレフィン重合用の固体触媒として用いられるものであれば特に制限はない。
 遷移金属化合物としては、周期律表第IV族~第VIII族、好ましくは第IV族~第VI族の金属の化合物を使用することができ、具体例としては、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Moなどの化合物が挙げられる。好ましい触媒の例としては、Ti及び/又はVの化合物と周期律表第I族~第III族金属の有機金属化合物からなる固体チーグラー触媒がある。さらに、メタロセン触媒と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hf、ランタニド系列などを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデンなどのシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒としてのアルミノキサンなどの周期律表第I族~第III族金属の有機金属化合物とを組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカなどの担体に担持させた担持型のものが挙げられる。特に好ましいオレフィン重合用の固体触媒成分としては、少なくともチタン及び/又はバナジウム並びにマグネシウムを含有するものが挙げられる。
 上記の少なくともチタン及び/又はバナジウム並びにマグネシウムを含有する固体触媒成分と共に用いることのできる有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物、中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましい。重合反応中における有機アルミニウム化合物の使用量は特に制限されないが、通常チタン化合物1モルに対して0.05~1,000モルの範囲が好ましい。
 更に具体的には、固体触媒成分と有機アルミニウム化合物からなるチーグラー触媒が好ましく、特に以下の公知文献記載の触媒および製造法を用いることにより好適に実施することができる。即ち、日本国特開昭56-61406号公報、日本国特開昭56-141304号公報、日本国特開昭56-166206号公報、日本国特開昭57-141407号公報、日本国特開昭60-235813号公報、日本国特開昭61-246209号公報に記載の触媒系を用いてオレフィンを重合することが好ましい。
 本発明において、エチレン系重合体の重合触媒は、一般式Mg(OR 2-m(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは1又は2である)で表される化合物及び一般式Ti(OR 4-n(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、nは1、2又は3である)で表される化合物を含む均一な炭化水素溶液を、一般式AlR 3-l(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、lは1≦l≦2の数を示す)で表される有機ハロゲン化アルミニウム化合物で処理して得られる炭化水素不溶性固体触媒と有機アルミニウム化合物とを含む触媒系が好ましい。
(5)重合モノマー
 本発明において、エチレン系重合体は、エチレンの単独重合、又はエチレンと炭素数3~12のα-オレフィン、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテンなどとの共重合により得られ、共重合の場合、1-ブテンや1-ヘキセンが好ましいモノマーとして挙げられる。
 また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4-ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどを挙げることができる。
 なお、重合の際のコモノマー含有率は任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3~12のα-オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α-オレフィン共重合体中のα-オレフィン含有量は0~40モル%、好ましくは0~30モル%である。
 原料エチレンとしては、植物由来のエチレンを用いて重合することもでき、該エチレンを使用したエチレン系重合体としても差し支えない。
 3.ポリエチレン系樹脂成形材料における特性値の制御法
(1)MFR及びHLMFR
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の製造において、MFRとHLMFRは、エチレン系モノマーの重合における温度や連鎖移動剤の使用などにより、所望の範囲に調整することができる。即ち、エチレンとα-オレフィンとの重合温度を上げることにより分子量を下げて、結果としてMFR及びHLMFRを大きくすることができ、重合温度を下げることにより分子量を上げて、結果としてMFR及びHLMFRを小さくすることができる。また、エチレンとα-オレフィンとの共重合反応において、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を増加させることにより分子量を下げて、結果としてMFR及びHLMFRを大きくすることができ、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を減少させることにより分子量を上げて、結果としてMFR及びHLMFRを小さくすることができる。
(2)HLMFR/MFR
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の製造において、HLMFR/MFR(フローレシオFLR)は、分子量分布を調整することにより増減させることができる。このHLMFR/MFRは、ゲルパーミネーションクロマトグラフィーによる分子量の単分散性(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)と相関があり、HLMFR/MFRの100は単分散性Mw/Mnの約18に相当する。HLMFR/MFR又はMw/Mnは、触媒の種類、助触媒の種類、重合温度、重合反応器内の滞留時間、重合反応器の数などで調整でき、また、押出機の温度、圧力、剪段速度などにより調整可能であり、好ましくは高分子量成分と低分子量成分の混合割合を調整することにより増減することができる。
 エチレン系重合体のHLMFR/MFR又はMw/Mnは、触媒の種類の影響を受け易く、一般にフィリプス触媒によれば分子量分布が広く、メタロセン触媒によれば分子量分布が狭く、チーグラー触媒によればその中間的な分子量分布を有する重合体となる。
(3)密度
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の製造において、密度は、エチレンと共重合させるコモノマーの種類や量を変化させることにより、所望の範囲に調整することができる。
(4)CSD
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料において、CSDは、この数値が高いと、よりブロック的にコモノマーが挿入され、CSDの数値が低いとより交互(またはランダム)にコモノマーが挿入されている。コモノマーの挿入の制御は、ポリオレフィン重合分野においては技術革新が重ねられており、様々な手法が挙げられるが、本発明の重合体については、重合の触媒系が重要な要素の一つであり、先に記載した公知の特許文献(日本国特開昭56-61406号公報、日本国特開昭56-141304号公報、日本国特開昭56-166206号公報、日本国特開昭57-141407号公報、日本国特開昭60-235813号公報、日本国特開昭61-246209号公報)に記載の特定のマグネシウム化合物、チタン化合物、有機ハロゲン化アルミニウム化合物から得られる固体触媒と有機アルミニウム化合物とを組み合わせてなる触媒を用いることにより容易に制御可能である。
(5)主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の製造において、短鎖分岐数は、エチレンと共重合させるコモノマーの種類や量を変化させることにより、所望の範囲に調整することができる。短鎖分岐数は密度と相関があり、例えば密度0.916g/cmでおよそ14個/1,000C、密度0.930g/cmでおよそ4個/1,000C程度となる。
(6)その他の特性値の制御 
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料の製造において、曲げ弾性率は、ポリエチレンの分子量及び密度を増減させることにより調節することができ、分子量又は密度を増加させると、曲げ弾性率を上げることができる。
 190℃、せん断速度400sec-1での溶融時粘度は、ポリエチレンの分子量及び密度を増減させることにより調節することができ、分子量を増加させると溶融時粘度を上げることができる。
 また、引張降伏強さは、密度を増減させることにより調節することができ、密度を高くすると大きくすることができる。
 炭化水素揮発分を所定の値以下にするためには、重合したポリエチレン系重合体に揮発分除去操作、例えばスチームストリッピング処理、温風脱臭処理、真空処理、窒素パージ処理などを実施することにより達成することができ、特にスチーム脱臭処理を行うことにより、この制御操作を顕著に発揮することができる。スチーム処理の条件は特に限定されるものではないが、エチレン系重合体を100℃のスチームに8時間程度接触させるとよい。
 さらに、フルノッチクリープ試験による80℃、1.9MPaにおける破断時間(FNCT)を大きくするためには、低密度かつ高分子量成分を添加することにより達成可能である。
 定ひずみESCRは、密度、分子量及び分子量分布にて調整し、本発明における成分(A)の低密度かつ高分子量成分を適宜使用することにより達成可能である。
 4.成形用の材料
 上記の方法により製造されたエチレン系重合体を含むエチレン系樹脂成形材料は、常法に従い、ペレタイザーやホモジナイザーなどによる機械的な溶融混合によりペレット化した後、各種成形機により成形を行って、容器蓋とすることができる。
 エチレン系樹脂成形材料には、各種の物性をより高め又は他の物性を付加するために、常法に従い、他のオレフィン系重合体やゴムなどのほか、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系)、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、着色顔料、架橋剤、発泡剤、無機又は有機充填剤、難燃剤などの通常の添加剤を1種又は2種以上適宜配合することができる。
 充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタンなどが使用可能であり、なかでも炭酸カルシウム、タルク及びマイカなどを用いるのが好ましい。
 本発明において、結晶化速度を促進するために造核剤を用いることも有効な手法である。該造核剤としては、特に限定されるものでなく、一般的な有機系又は無機系の造核剤を用いることができる。いずれの場合でも、上記ポリエチレンに必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサーなどにて混練し、成形用材料とすることができる。
 5.容器蓋部材としての利用
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料を原料として用い、射出成形法や圧縮成形法などにより成形することで、容器蓋部材が製造される。容器蓋部材は、連続圧縮成形法により製造されることが好ましい。
 本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、各種特性を満足するので、成形性、高流動性、臭い、耐衝撃性、食品安全性、剛性などに優れ、なおかつ耐熱性に優れる。したがって、このような特性を必要とする、容器や容器蓋などの用途に適し、特に、内圧が高い炭酸飲料などの清涼飲料用の用途に好適である。
 その他、食用油、わさびなどの香辛料、調味料、アルコール飲料などの食品及び飲料における容器や容器蓋、化粧品やヘアクリームなどの容器及び容器蓋の用途にも使用でき、主として射出成形法で成形される。
 特に、本発明のポリエチレン系樹脂成形材料は、耐圧性能の観点からして、炭酸飲料の液体の容器蓋に用いたとき優れた効果を発揮する。本発明の材料を用いた炭酸飲料用容器蓋は、高速成形化、ワンピース形状化が可能であり、PETボトルなどの容器用にも最適に用いられる。
 以下、本発明をより具体的にかつ明確に示すために、実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明は、これら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例で用いた測定方法、評価方法は以下の通りである。
(1)温度190℃・荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR):JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定した。
(2)温度190℃・荷重21.6kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR):JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定した。
(3)密度:JIS-K6922-1,2:1997年に準じて測定した。
(4)コモノマー・シークエンス・ディストリビューション(CSD):J.C.Randall著、JMS-REV.MACROMOL.CHEM.PHYS.,C29(2&3),201-317頁(1989)の記載に基づき、ポリエチレン系樹脂成形材料を13C-NMRスペクトルにより測定した。具体的には日本電子社製JEOL-GSX400核磁気共鳴装置を用いて、エチレン・エチレン連鎖数、コモノマー・コモノマー連鎖数、エチレン・コモノマー連鎖数を測定し、これらの値から、CSDを式(a)により求めた。
  CSD=4×[EE][CC]/[EC]   式(a)
 なお、具体的には、以下の条件で測定した。
装置:日本電子社製JEOL-GSX400、パルス幅 :8.0μsec(フリップ角=40°)、パルス繰り返し時間:5秒、積算回数:5000回以上、溶媒および内部標準:1,2,4-トリクロロベンゼン/ベンゼン-d6/ヘキサメチルジシロキサン(混合比:30/10/1)、測定温度:120℃、試料濃度:0.3g/ml。また、測定で得られたスペクトルを下記文献に基づき求めた。
(i)エチレン・1-ブテン共重合体の場合: Macromolecules,15,353-360(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)、
(ii)エチレン・1-ヘキセン共重合体の場合: Macromolecules,15,1402-1406(1982)Eric T.Hsieh and James C.Randall)
(5)主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数SCB:ポリエチレン系樹脂成形材料の『A成分』の13C-NMRスペクトル測定を、上記CSDの算出に用いた13C-NMRスペクトル測定と同一条件で測定し、下記の文献に基づき求めた。
(1)エチレン・1-ブテン共重合体の場合: Macromolecules,15,353-360(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)、
(2)エチレン・1-ヘキセン共重合体の場合: Macromolecules,15,1402-1406(1982)Eric T.Hsieh and James C.Randall)
(6)フルノッチクリープ試験による1.9MPaにおける破断時間(FNCT):JIS-K6774:1998年に準拠し、温度80℃で、使用液として花王株式会社製洗剤エマール1%水溶液を用いて測定した。
(7)曲げ弾性率:試験片として210℃で射出成形した4×10×80mmの板状体を用い、JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定した。
(8)引張降伏強さ:JIS-K6922-2:1997年に準拠して測定した。
(9)溶融時粘度:インテスコ社製キャピラリーレオメータを用い、190℃測定時、直径1mm、L/D:35のキャピラリーを用いて、せん断速度400sec-1の溶融粘度を測定した。
(10)高速成形性:30φで高さ20mmの円柱容器蓋状の金型と、東芝機械製IS-80射出成形機を用い、成形温度190℃・金型温度40℃にて成形を行い、評価した。冷却時間6秒以内となるものを○とし、6秒以内では柔らかく、又は金型との滑り性が悪いため、金型に食いつき離型できない物を×とした。
(11)持続耐圧試験:500ml用のPETボトルに、二酸化炭素濃度が500mlに対して2,250mlとなる炭酸水を5℃の条件で500ml充填し、上記(10)の成形で得られた容器蓋で密栓し、50℃及び60℃にて、1ヶ月間加温した状態に保管し容器蓋の状況を観察した。容器蓋天面が変形しないものを○、変形によって、液漏れ、ガス漏れの発生するものを×とした。
(12)天面クラック試験:上記持続耐圧試験にて、天面にクラックの発生しないものを○、クラックが発生したものを×とした。
(13)定ひずみESCR:試験片として120×120×2mmの射出成形板より、所定の試験片を切り出し、ASTM D1693-01:2001に準拠して測定した。
(14)収縮率異方性(MD/TD):ファナック社製ロボショット200i-100B射出成形機を用いて、成形温度190℃、金型温度40℃にて、1辺フィルムゲート(ゲート厚み0.2mm)の120×120×2mmの平板成形を行い、成形後、23℃にて48時間放置後の流れ方向(MD)および流れ直角方法(TD)の収縮率を測定した。その測定値より、MD/TDを算出した。
[実施例1]
(触媒の製造)
 マグネシウムエトキシド115gとトリn-ブトキシモノクロルチタン151gとn-ブタノール37gとを150℃で6時間混合して均一化した。次に60℃まで下げてn-ヘキサンを加え均一溶液とした。次いで所定温度にてエチルアルミニウムセスキクロライドを457g滴下し1時間攪拌した。生成した沈殿をn-ヘキサンで洗浄することによって触媒成分が210g得られた。得られた固体を乾燥し粉末とした。この粉末中にMgが11.0重量%、Tiが10.5重量%含まれていた。
(重合体の製造)
 第一段反応器として内容積200リットルの第一段重合器に、触媒供給ラインから上記(触媒の製造)で得られた固体触媒成分1.5g/hrを、またトリエチルアルミニウムを有機金属化合物供給ラインから40mmol/hrを供給して、重合内容物を所要速度で排出しながら、70℃において重合溶媒(n-ヘキサン)70(l/hr)、水素78(mg/hr)、エチレン13.8(kg/hr)、1-ブテン0.35(kg/hr)の速度で供給し、全圧1.3MPa、平均滞留時間2.4hrの条件下で連続的に第一段共重合を行った。
 第一段反応器の重合生成物を一部採取し、重合物を回収して物性を測定した結果を、「高分子量成分(A)」とした。
 第一段反応器で生成したスラリー状重合生成物をそのまま内容積400リットルの第二段反応器へ全量、内径50mmの連続管を通して導入し、重合器内容物を所要速度にて排出しながら、82℃にて重合溶媒(n-ヘキサン)100(l/hr)、水素31.9(g/hr)、エチレン43.8(kg/hr)の速度で供給し、全圧1.1MPa、平均滞留時間1.8hrの条件下で連続的に第二段重合を行った。
 第二段反応器から排出される重合生成物をフラッシング槽へ導入し、重合生成物を連続的に抜き出し、脱気ラインから未反応ガスを除去した。得られた重合体のスチームストリッピング処理を施した後、ペレタイザーで造粒した後、その物性を評価した。結果を表2に示した。なお、表2において、第二段反応器で生成した「低分子量成分(B)」の物性は、最終製品であるポリエチレン組成物の物性と第一段反応器で得られた成分(A)の物性とから加成則に基づく計算により求めた。
 上記の方法で得られた材料は、引張降伏強度が大きく、曲げ弾性率などの機械物性に優れ、耐久性などを必要とする容器蓋の適性に優れていた。
[実施例2~7]
 表1に示す条件以外は実施例1と同様に行って、エチレン系重合体を得た。上記の方法で重合された「成分(A)」と「成分(B)」を表2に示した割合で配合し、本発明のポリエチレン系樹脂成形材料を製造した。得られた材料の評価結果を表2に示した。得られた材料は、引張降伏強度が大きく、曲げ弾性率などの機械物性に優れ、耐久性などを必要とする容器蓋適性に優れていた。
[比較例1~3]
 表1に示す条件以外は実施例1と同様に行って、エチレン系重合体を得た。上記の方法で重合された「成分(A)」と「成分(B)」を表2に示した割合で配合し、比較用のポリエチレン系樹脂成形材料を製造した。得られた材料の評価結果を表2に示した。表2のとおり、比較例1は、密度が低いため、剛性が不足し、なおかつCSDが低いためFNCT等耐ストレスクラック性能が低下し、容器蓋性能が十分でなかった。また、比較例2はHLMFRが低く、高速成形に耐えられるものではなかった。比較例3は、成分(A)のMFRが高い影響により、FNCT等、耐ストレスクラック性能が低く、容器蓋の適性が十分ではなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 [実施例と比較例の結果の対比]
 以上のように、実施例1~7のポリエチレン系樹脂成形材料は、本発明の各種の特性要件を満たすために、炭酸飲料などの容器の蓋材料に使用すると、高速成形性や耐圧性及び耐久性などが優れている。一方、比較例1~3のポリエチレン系樹脂材料は、密度、CSDが低いか、HLMFRが低いか、成分(A)のMFRが高く、本発明の各種の特性要件を満たさないために、炭酸飲料などの容器の蓋材料に使用することができない。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本願は、2010年4月6日に出願された日本特許出願(特願2010-087809号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料は、容器蓋部材用の樹脂材料の基本性能である、高速成形性、高流動性、剛性、耐衝撃性、耐久性、耐熱性、滑り性、低臭気性、食品安全性などの諸性能がバランス良くおしなべて優れ、開栓性や密封性も良好であり、更に、高温での取扱い時における炭酸飲料内圧による耐ストレスクラック性やFNCT破断性能及び引張降伏強度などの機械的特性も向上されるので、炭酸飲料などの液体を収容する容器の蓋を成形するのに好ましく利用できる。
 

Claims (9)

  1.  下記の特性(1)~(3)を満たすポリエチレン系重合体を主成分として含むことを特徴とする容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
     特性(1):温度190℃・荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が0.8g/10分以上5.0g/10分未満で、温度190℃・荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が180g/10分以上400g/10分以下であり、且つHLMFR/MFRが80~200である
    特性(2):密度が0.955g/cm以上0.970g/cm以下である
    特性(3):分子量10以上の成分の、13C-NMRスペクトルの測定値から下記式(a)により求めたCSD(コモノマー・シークエンス・ディストリビューション)の値が0.0~3.0である
      CSD=4×[EE][CC]/[EC]   式(a)
    (式(a)中、[EE]はエチレン・エチレン連鎖数、[CC]はコモノマー・コモノマー連鎖数、[EC]はエチレン・コモノマー連鎖数を表す。)
  2.  前記ポリエチレン系重合体は、下記の成分(A)を20重量%以上40重量%以下、及び成分(B)を60重量%以上80重量%以下含有する組成物であることを特徴とする請求項1に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
     成分(A):HLMFRが0.1~5.0g/10分、密度が0.915~0.935g/cmであり、かつ13C-NMRスペクトルの測定値から式(a)により求めたCSDの値(CSDA)が0.0~3.0のエチレン系重合体
     成分(B):MFRが150g/10分以上600g/10分未満、密度が0.960g/cm以上0.980g/cm未満のエチレン系重合体
  3.  前記ポリエチレン系重合体は、さらに成分(A)のCSDの値CSDと、成分(A)の13C-NMRスペクトルにより測定した主鎖の炭素原子1,000あたりの炭素数1~20の短鎖分岐数SCB(個/1,000C)が、下記の式(b)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
      CSD  < -0.1273 × SCB+3.3  式(b)
  4.  前記ポリエチレン系重合体は、さらに下記の特性(4)及び(5)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
     特性(4):曲げ弾性率が900~1500MPaである
     特性(5):190℃、せん断速度400sec-1での溶融時粘度が200~500Pa・sである
  5.  前記ポリエチレン系重合体は、さらに下記の特性(6)及び(7)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
     特性(6):フルノッチクリープ試験による80℃、1.9MPaにおける破断時間(FNCT)が40時間以上である
     特性(7):射出成形試料の耐定ひずみストレスクラック性が200~1000時間である
  6.  前記ポリエチレン系重合体の成分(A)及び成分(B)の少なくとも一方が、重合触媒の存在下、少なくとも二基の重合反応器を組み合わせた多段重合法によって重合され、少なくとも一方の重合反応器でエチレン単独重合体を重合し、少なくとも他の重合反応器でエチレンと炭素数が3~20のα-オレフィンとのエチレン共重合体を重合して得られることを特徴とする請求項2に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
  7.  前記ポリエチレン系重合体の重合触媒は、一般式Mg(OR 2-m(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは1又は2である)で表される化合物及び一般式Ti(OR 4-n(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、nは1、2又は3である)で表される化合物を含む均一な炭化水素溶液を、一般式AlR 3-l(式中、Rはアルキル、アリール又はシクロアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、lは1≦l≦2の数を示す)で表される有機ハロゲン化アルミニウム化合物で処理して得られる炭化水素不溶性固体触媒と有機アルミニウム化合物とを含む触媒であることを特徴とする請求項6に記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
  8.  前記容器蓋は、内容物として炭酸飲料を収納する容器に用いられることを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
  9.  前記容器蓋は、連続圧縮成形により成形されることを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載の容器蓋用ポリエチレン系樹脂成形材料。
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