WO2014103054A1 - ポリエチレン系構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polyethylene structure having excellent barrier properties and strength.
- Examples of containers for storing hydrocarbons and various chemicals or pipes for transferring include chemical bottles, fuel tanks for automobiles and small engines, and fuel pipes. Most of the metal and glass that have been used as the material are being replaced by plastic. Compared to metal and glass, plastic has features such as light weight, no need for rust prevention treatment, resistance to cracking, and high degree of freedom in shape.
- HDPE high-density polyethylene
- a method for improving the fuel barrier property of the HDPE container a method is known in which an inner surface of the HDPE container is subjected to Freon treatment or sulfone treatment (see, for example, Patent Document 1). Also known is a method of forming a multilayer structure by laminating a barrier resin such as ethylene-vinyl alcohol copolymer resin (hereinafter sometimes abbreviated as “EVOH”) as an intermediate layer on an HDPE container (for example, (See Patent Documents 2 and 3).
- EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer resin
- a method for improving the fuel barrier property of the HDPE container a method is known in which a polyamide resin such as nylon 6,66 or EVOH is blended with HDPE together with an adhesive resin, and a single layer container is manufactured from the composition (for example, see Patent Documents 4 and 5.) Also disclosed is a method of using polymetaxylylene adipamide (hereinafter sometimes abbreviated as “N-MXD6”), which has better barrier properties than nylon 6,66, in the above-mentioned blend single layer container. For example, see Patent Documents 6 and 7.)
- N-MXD6 polymetaxylylene adipamide
- Patent Document 1 the method disclosed in Patent Document 1 in which the inner surface of the HDPE container is treated with chlorofluorocarbon or sulfone has the merit that the production equipment for the HDPE container that has been produced in the past can be used as it is, but harmful gas during fluorine treatment.
- the multilayer containers disclosed in Patent Documents 2 and 3 formed from HDPE and EVOH can provide a barrier property superior to conventional HDPE containers, and the barrier of the container depends on the thickness of the laminated EVOH layer. Since the performance can be controlled, it is easy to produce a container having a desired barrier property.
- this container cannot be handled by HDPE single-layer container manufacturing equipment, and it is necessary to introduce a multi-layer blower equipped with at least three extruders to extrude HDPE, adhesive resin, and EVOH. Yes, economic problems remain.
- the container manufactured by the direct blow method always has a portion where the parison has been cut off by a mold called a pinch-off part, but the above-mentioned multilayer container has a mating surface of the inner layer HDPE in the cross section of the pinch-off part. Therefore, a site where the EVOH layer is cut is generated.
- the thickness of the inner layer HDPE mating surface of the cut-off portion will be very thin, and although there are practically few problems, the inner layer HDPE generally has a thickness of a container that requires high strength such as a fuel container. Since it is set to be thick, there is a drawback that the fuel easily permeates through the mating surface.
- nylon 6,66 is dispersed in HDPE in layers, and a single layer container is formed of a composite material. According to this method, facilities for producing conventional HDPE containers can be almost diverted, and barrier properties close to a multilayer structure can be imparted by layered dispersion of polyamide resin.
- the resin material that forms the scrap and purge waste generated when the container is manufactured is the same as the resin material that forms the container, the container is configured as a recycled material, unlike the fluorination treatment container. It can be reused as a material.
- the barrier performance of nylon 6, 66 itself used as a barrier resin is not so excellent, in recent years when the demand for barrier properties is becoming strict, the performance is often insufficient.
- An object of the present invention is to provide a polyethylene-based structure that can satisfy the strict requirements for barrier performance in recent years and is excellent in strength.
- the present invention provides the following polyethylene-based structures. That is, a polyethylene structure comprising a resin composition containing 60 to 90% by mass of polyethylene (A), 5 to 35% by mass of acid-modified polyethylene (B), and 5 to 35% by mass of a metaxylylene group-containing polyamide (C).
- the polyethylene-based structure of the present invention is excellent in the barrier performance of fuels and chemicals and the barrier performance of various gases such as oxygen, and further exhibits practical strength.
- Example 2 is a SEM photograph of a side wall cross section of a tank obtained in Example 1.
- 4 is a SEM photograph of a side wall cross section of a tank obtained in Comparative Example 2.
- the polyethylene structure according to the present invention is formed from a resin composition containing polyethylene (A), acid-modified polyethylene (B), and metaxylylene group-containing polyamide (C).
- A polyethylene
- B acid-modified polyethylene
- C metaxylylene group-containing polyamide
- the polyethylene (A) used in the present invention is a main material constituting the structure.
- the polyethylene (A) used in the present invention has the viewpoint of preventing drawdown that causes uneven thickness of the molded product, the viewpoint of increasing the strength of the structure itself, and the cracks and cracks when dropped or when an impact is applied. From the viewpoint of such problems, it is preferable that the melt viscosity, molecular weight, and crystallinity are specific.
- a density is mentioned as a parameter
- the density of the polyethylene (A) used in the present invention is preferably 0.94 to 0.97 g / cm 3 , more preferably 0.943 to 0.965 g / cm 3 , and particularly preferably 0.945 to 0. 96 g / cm 3 . If the density of the polyethylene (A) is 0.94 g / cm 3 or more, the crystallinity is sufficient, and it can be stored regardless of the type of contents stored in the structure. When the density is 0.97 g / cm 3 or less, the polyethylene (A) does not become brittle like glass and can exhibit practical strength as a structure.
- a typical melt viscosity and molecular weight index of polyethylene is melt flow rate (MFR).
- the MFR of polyethylene (A) used in the present invention is preferably 0.1 to 1 (g / 10 min, 190 ° C., 2.16 kgf) as a value measured according to the method described in JIS K7210. More preferably 0.1 to 0.6 (g / 10 min, 190 ° C., 2.16 kgf), and still more preferably 0.1 to 0.55 (g / 10 min, 190 ° C., 2.16 kgf). ), Most preferably 0.15 to 0.40 (g / 10 min, 190 ° C., 2.16 kgf).
- the metaxylylene group-containing polyamide has a density higher than that of polyethylene, the polyethylene blended with the metaxylylene group-containing polyamide tends to have a large drawdown at the time of molding as compared with one made only of polyethylene. Therefore, in this invention, by making MFR of polyethylene (A) 1 or less, generation
- polyethylene (A) includes an antioxidant, a matting agent, a heat stabilizer, a weather stabilizer, a UV absorber, a nucleating agent, a plasticizer, a flame retardant, and an antistatic agent as long as the effects of the present invention are not impaired. Additives such as anti-coloring agents and lubricants can be added, and various materials may be mixed without being limited to those shown above.
- polyethylene (A) is preferably composed of a high-density polyethylene alone, but other polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, and linear low-density polyethylene, as long as the effects of the present invention are not impaired. A colored masterbatch obtained by adding a pigment to polyethylene may also be included.
- the acid-modified polyethylene (B) used in the present invention is obtained by graft-modifying polyethylene with an unsaturated carboxylic acid or an anhydride thereof, and is generally widely used as an adhesive resin.
- unsaturated carboxylic acid or its anhydride include acrylic acid, methacrylic acid, ⁇ -ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, tetrahydrophthalic acid, chloromaleic acid, butenyl succinic acid, and These acid anhydrides are mentioned. Of these, maleic acid and maleic anhydride are preferably used.
- a method for obtaining acid-modified polyethylene by graft copolymerization of the unsaturated carboxylic acid or its anhydride onto polyethylene various conventionally known methods can be used. For example, a method in which polyethylene is melted with an extruder and a graft monomer is added for copolymerization, or a method in which polyethylene is dissolved in a solvent and a graft monomer is added for copolymerization, after the polyethylene is made into an aqueous suspension Examples thereof include a method in which a graft monomer is added and copolymerized.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) is a relatively hard material, if an impact or the like is applied to the structure, cracks and peeling are likely to occur at the interface, which may impair the strength and barrier properties of the structure. For this reason, as the acid-modified polyethylene (B) used in the present invention, by using one having a relatively low density and relatively soft properties, the impact strength reduction caused by the metaxylylene group-containing polyamide (C) is alleviated. It is effective in maintaining the practical strength of the structure.
- the density of the acid-modified polyethylene (B) used in the present invention is preferably 0.90 to 0.96 g / cm 3 , more preferably 0.905 to 0.945 g / cm 3 , Particularly preferred is 0.91 to 0.93 g / cm 3 . If the density of the acid-modified polyethylene (B) is 0.90 g / cm 3 or more, the compatibility between the preferred polyethylene (A) of the present invention and the acid-modified polyethylene (B) will be good, and further a metaxylylene group will be contained. The adhesiveness of the polyamide (C) is improved, and the strength and barrier properties of the structure are excellent. Further, if the density of the acid-modified polyethylene (B) is 0.96 g / cm 3 or less, the acid-modified polyethylene (B) has an appropriate softness. It is possible to suppress the deterioration of sex.
- the acid-modified polyethylene (B) has a role of bonding the polyethylene (A) and the metaxylylene group-containing polyamide (C). And in the resin composition which comprises the structure of this invention, it is thought that a metaxylylene group containing polyamide (C) takes a chemical bond state with the acid-modified substituent of acid-modified polyethylene (B), and, as a result, metaxylylene.
- the group-containing polyamide (C) is present in the vicinity of the acid-modified polyethylene (B), and the difference in acid modification rate greatly contributes to the adhesive strength.
- the adhesive strength between the polyethylene (A) and the metaxylylene group-containing polyamide (C) can be greatly improved.
- the barrier properties of the resulting structure are greatly improved.
- the acid value in the present invention is measured according to the method described in JIS K0070.
- the acid value of the acid-modified polyethylene (B) is 5 to 30 mg / g.
- the adhesiveness between the polyethylene (A) and the metaxylylene group-containing polyamide (C) in the resin composition becomes insufficient, and thus the adhesion between the two. There are voids at the interface, and as a result, the resulting structure has a reduced barrier performance and may further deteriorate the strength of the structure.
- the acid value of the acid-modified polyethylene (B) is more preferably 10 to 30 mg / g, and particularly preferably 15 to 25 mg / g.
- the acid value of the acid-modified polyethylene (B) in the resin composition constituting the structure is the metaxylylene group in the resin composition.
- a value A represented by the following formula (1) obtained by converting the acid value per unit mass of the containing polyamide (C).
- the value A is further taken into consideration, it is more preferable because acidic groups can be blended according to the blending amount of the metaxylylene group-containing polyamide (C) to be bonded, and the adhesion performance can be easily made appropriate.
- A A (b) ⁇ P (b) / P (c) (1)
- a (b) is the acid value of acid-modified polyethylene (B)
- P (b) is the mass ratio of acid-modified polyethylene (B) in the resin composition constituting the polyethylene-based structure
- P (c ) Is the mass ratio of the metaxylylene group-containing polyamide (C) in the resin composition constituting the polyethylene structure.
- the value A was obtained by multiplying the acid value [A (b)] of the acid-modified polyethylene (B) by the mass ratio [P (b)] in the resin composition of the acid-modified polyethylene (B).
- the value is calculated by dividing the mass ratio [P (b)] in the resin composition of the metaxylylene group-containing polyamide (C).
- a preferable value of the value A is 5 to 40 mg / g, more preferably 10 to 40 mg / g, still more preferably 20 to 40 mg / g, and particularly preferably 25 to 40 mg / g.
- the MFR of the acid-modified polyethylene (B) used in the present invention is preferably one having a high melt viscosity from the viewpoint of molding process stability and maintaining the strength of the structure.
- the value measured according to the method described in JIS K7210 is preferably 0.1 to 5 (g / 10 min, 190 ° C., 2.16 kgf), more preferably 0.3 to 4 (G / 10 minutes, 190 ° C., 2.16 kgf), more preferably 0.5-3 (g / 10 minutes, 190 ° C., 2.16 kgf), particularly preferably 1.0-2 (g / 10 minutes, 190 ° C., 2.16 kgf).
- the acid-modified polyethylene (B) includes an antioxidant, a matting agent, a heat resistance stabilizer, a weather resistance stabilizer, an ultraviolet absorber, a nucleating agent, a plasticizer, a flame retardant, a charge as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Additives such as an inhibitor h, an anti-coloring agent, and a lubricant can be added, and various materials may be mixed without being limited to those shown above.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) used in the present invention is a material that imparts an effect of improving the barrier performance of the structure.
- the diamine unit constituting the metaxylylene group-containing polyamide preferably contains a metaxylylenediamine unit in an amount of 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and still more preferably 90 mol% or more, from the viewpoint of gas barrier properties.
- Diamines that can be used in addition to metaxylylenediamine include paraxylylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, and nonanemethylenediamine. , 2-methyl-1,5-pentanediamine and the like, but are not limited thereto.
- the dicarboxylic acid unit constituting the metaxylylene group-containing polyamide (C) is preferably ⁇ , ⁇ -aliphatic dicarboxylic acid in an amount of 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, still more preferably 70 mol. Including at least%.
- the ⁇ , ⁇ -aliphatic dicarboxylic acid include suberic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanoic acid. Adipic acid and sebacic acid are preferably used from the viewpoint of gas barrier properties and crystallinity.
- Dicarboxylic acid units other than ⁇ , ⁇ -aliphatic dicarboxylic acids include alicyclic dicarboxylic acids such as 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, xylylene diene Examples thereof include aromatic dicarboxylic acids such as carboxylic acid and naphthalenedicarboxylic acid, but are not limited thereto.
- isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid are preferable because a polyamide having excellent barrier properties can be easily obtained without inhibiting the polycondensation reaction during the production of the metaxylylene group-containing polyamide (C).
- the content of isophthalic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is preferably 30 mol% of dicarboxylic acid units from the viewpoint of dispersibility of the metaxylylene group-containing polyamide (C) in the polyethylene structure and the barrier property of the structure. Below, more preferably 20 mol% or less, and still more preferably 15 mol% or less.
- the units constituting the metaxylylene group-containing polyamide (C) are lactams such as ⁇ -caprolactam and laurolactam, aminocaproic acid, amino, and the like as long as the effects of the present invention are not impaired.
- lactams such as ⁇ -caprolactam and laurolactam
- aminocaproic acid amino, and the like as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Aliphatic aminocarboxylic acids such as undecanoic acid, aromatic aminocarboxylic acids such as p-aminomethylbenzoic acid, and the like can be used as copolymerized units.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) is produced by a melt polycondensation method (melt polymerization method).
- a melt polycondensation method for example, there is a method in which a nylon salt composed of a diamine and a dicarboxylic acid is heated in the presence of water under pressure and polymerized in a molten state while removing added water and condensed water.
- diamine is directly added to a molten dicarboxylic acid and polycondensed. In this case, in order to keep the reaction system in a uniform liquid state, diamine is continuously added to the dicarboxylic acid, while the reaction system is heated up so that the reaction temperature does not fall below the melting point of the generated oligoamide and polyamide. The polycondensation proceeds.
- a phosphorus atom-containing compound may be added in order to obtain an effect of promoting an amidation reaction and an effect of preventing coloring during polycondensation.
- phosphorus atom-containing compounds include dimethylphosphinic acid, phenylmethylphosphinic acid, hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, lithium hypophosphite, ethyl hypophosphite, phenylphosphonous acid, Sodium phenylphosphonite, potassium phenylphosphonite, lithium phenylphosphonite, ethyl phenylphosphonite, phenylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, sodium phenylphosphonate, potassium phenylphosphonate, lithium phenylphosphonate, phenylphosphonic acid Examples include diethyl, sodium ethylphosphonate, potassium ethylphosphonate, potassium ethylphosphon
- metal hypophosphite metal salts such as sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, lithium hypophosphite and the like are particularly preferable because they are highly effective in promoting amidation reaction and excellent in anti-coloring effect.
- sodium hypophosphite is particularly preferred, the phosphorus atom-containing compounds that can be used in the present invention are not limited to these compounds.
- the addition amount of the phosphorus atom-containing compound added to the polycondensation system of the metaxylylene group-containing polyamide (C) is from the viewpoint of preventing coloring of the metaxylylene group-containing polyamide (C) during polycondensation.
- the concentration is preferably 1 to 500 ppm, more preferably 5 to 450 ppm, and still more preferably 10 to 400 ppm in terms of phosphorus atom concentration.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) it is preferable to add an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound in combination with the phosphorus atom-containing compound.
- an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound in order to prevent coloring of the metaxylylene group-containing polyamide (C) during polycondensation, a sufficient amount of the phosphorus atom-containing compound needs to be present, but in order to adjust the amidation reaction rate, an alkali metal compound or an alkaline earth is required. It is preferable to coexist a similar metal compound.
- hydroxides of alkali metals / alkaline earth metals such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, and lithium acetate
- sodium acetate, potassium acetate, rubidium acetate, cesium acetate, magnesium acetate, calcium acetate, barium acetate, and other alkali metal / alkaline earth metal acetates, etc. are not limited to these compounds.
- a value obtained by dividing the number of moles of the compound by the number of moles of the phosphorus atom-containing compound is preferably 0.00. It is 5 to 2.0, more preferably 0.6 to 1.8, and still more preferably 0.7 to 1.5.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) obtained by melt polycondensation is once taken out, pelletized, and dried before use.
- solid phase polymerization may be performed.
- a heating device used in drying or solid-phase polymerization a continuous heating drying device, a rotary drum type heating device called a tumble dryer, a conical dryer, a rotary dryer or the like, and a rotary blade inside a nauta mixer are used.
- a conical heating apparatus provided with can be used suitably, a well-known method and apparatus can be used without being limited to these.
- the heating device of the rotating drum type in the above-mentioned apparatus can seal the inside of the system and facilitate polycondensation in a state in which oxygen causing coloring is removed.
- oxygen causing coloring is removed.
- the relative viscosity of the metaxylylene group-containing polyamide (C) used in the present invention is preferably 2.5 to 4.5, more preferably 3.0 to 4.3, and most preferably 3.5 to 4.2. is there.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) becomes less compatible with polyethylene (A) as the relative viscosity increases, and a layered dispersion state is easily formed.
- the relative viscosity of the metaxylylene group-containing polyamide (C) is to be increased, the polymerization time becomes longer and the production cost increases.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) used in the present invention is preferably a component having a number average molecular weight of 1000 or less, preferably 2% by mass or less, as measured by GPC, from the viewpoint of appearance and barrier properties of the structure. Preferably it is 1.5 mass% or less, More preferably, it is 1 mass% or less.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) includes an antioxidant, a matting agent, a heat-resistant stabilizer, a weather-resistant stabilizer, an ultraviolet absorber, a nucleating agent, a plasticizer, a flame retardant, and an antistatic agent as long as the effects of the present invention are not impaired. ; Additives such as stoppers, anti-coloring agents, lubricants, anti-gelling agents, clays such as layered silicates, nanofillers, and the like can be added.
- various polyamides such as nylon 6 and nylon 66, amorphous nylon using aromatic dicarboxylic acid as a monomer, and modified resins thereof, as necessary
- Polyolefin, a modified resin thereof, an elastomer having styrene in the skeleton can also be added.
- the blending ratio of each material constituting the structure of the present invention is 60 to 90% by mass for polyethylene (A), 5 to 35% by mass for acid-modified polyethylene (B), and 5 to 35 for polyamide (C) containing a metaxylylene group. % By mass.
- the polyethylene (A) is 65 to 90% by mass
- the acid-modified polyethylene (B) is 5 to 30% by mass
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) is 5 to 30% by mass
- acid-modified polyethylene (B) is 5 to 25% by mass
- metaxylylene group-containing polyamide (C) is 5 to 25% by mass.
- the structure of the present invention is preferably composed of three components of polyethylene (A), acid-modified polyethylene (B), and metaxylylene group-containing polyamide (C).
- the blending ratio of each material constituting the structure of the present invention is polyethylene ( It is particularly preferable that A) is 70 to 90% by mass, acid-modified polyethylene (B) is 5 to 20% by mass, and metaxylylene group-containing polyamide (C) is 5 to 20% by mass.
- A) is 70 to 90% by mass
- acid-modified polyethylene (B) is 5 to 20% by mass
- metaxylylene group-containing polyamide (C) is 5 to 20% by mass.
- the acid-modified polyethylene (B) having a high acid value can improve the adhesive performance with a small amount, the barrier performance can be remarkably improved even with a small amount, and a high-performance structure can be obtained at low cost. Obtainable.
- the resin composition includes polypropylenes typified by propylene homopolymer, ethylene-propylene block copolymer, ethylene-propylene random copolymer and the like; A homopolymer of an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms such as polymethylpentene; a copolymer of an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms; a copolymer of an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms and a cyclic olefin Polymers; ionomers; various modified polyethylenes such as ethylene-ethyl acrylate copolymers and ethylene-methyl acrylate copolymers; polystyrenes; various polyesters such as polyethylene terephthalate; various polyamides such as nylon 6 and nylon 66; styrene-butadiene copolymers And its hydrogenated products; various thermoplastics It can be added
- the ethylene-based structure of the present invention is a hollow molded body, more specifically, a bottle shape, a tank shape, a drum shape, a cup shape, a tray shape, a pipe shape, etc., preferably a tank, a pipe, a drum Or it is the shape of a bottle, and is shape
- the structure is a container having a bottle shape, a tank shape, a drum shape, or the like, the structure is preferably manufactured by a direct blow method.
- a polyethylene (A), an acid-modified polyethylene (with an extruder, an adapter, a cylindrical die, a clamping device, a mold, and a cooling device are used.
- the melt-kneaded material is extruded into a cylindrical shape (sometimes referred to as a parison) through an adapter and a cylindrical die, sandwiched between molds at the timing of being extruded to an appropriate length, and air is blown into the parison to inflate and cool
- a method in which the molded container is brought into close contact, and after cooling, the mold is opened and the molded container is taken out.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) is dispersed in layers in the structure, and the dispersed metaxylylene group-containing polyamide (C) may partially continuously form a continuous phase. It is preferable that the metaxylylene group-containing polyamide (C) dispersed in a layered state is in a dispersed state in which it alternately exists with other resin components in the thickness direction of the structure. In the structure, it is preferable that a large amount of the metaxylylene group-containing polyamide (C) is disposed outside the thickness center of the structure.
- the structure usually has a single layer structure formed from a resin composition containing the components (A) to (C).
- the thickness of the ethylene-based structure in the present invention is preferably 0.5 mm or more, more preferably greater than 1.5 mm, and most preferably greater than 2.5 mm. Further, the thickness is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less. In the present invention, even if the thickness unevenness occurs due to the use of the acid-modified polyethylene (B) having a high acid value, the barrier is caused by the thickness unevenness by making the thickness relatively thick as described above. Deterioration in performance, strength, and appearance are unlikely to occur. The thickness is obtained by cutting the container horizontally at a half height, measuring the thickness at four locations, front, rear, left and right, and calculating an average value.
- the extruder used for producing the structure of the present invention a known extruder can be applied, but it has a suitable kneadability and can be stably extruded even under a high resin pressure.
- An extruder is preferably used.
- the screw of a single screw extruder is usually a feed part for conveying the raw material to the tip of the extruder, a compression part for completely melting the softened resin by absorbing heat, and a metering part for controlling the discharge amount. Consists of two parts. In the present invention, a general screw can be used without limitation.
- a screw generally called full flight without a kneading site called dalmage or mudock of the metaxylylene group-containing polyamide (C). It is preferably used from the viewpoint of preventing excessive dispersion.
- a quick compression type screw having a relatively short compression portion is more preferably used.
- the rapid compression type full flight screw when the number of pitches of the entire screw (one flight is one pitch) is 100, the supply unit is 40-60, the compression unit is 5-20, and the weighing unit is 30-50.
- the pitch distance may be arbitrary.
- a double flight screw which made some flight number two can also be utilized.
- a breaker plate that is usually provided in the extruder head. There is a possibility that the metaxylylene group-containing polyamide (C) dispersed in a layer in the extruder is cut and finely dispersed by the pores formed in the breaker plate.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) needs to be dispersed in layers, and for this purpose, the resin pellets are stretched by shear stress in the above-described extruder. When it is in a layered state, it must be discharged from the tip of the extruder.
- a method for realizing this there are mainly a method of lowering the screw rotation speed and a method of optimizing the extruder temperature setting.
- the method of lowering the screw speed seems to be a simple method at first glance, there is a concern that the production efficiency may be lowered or the strength of the container may be lowered due to the parison being exposed to the atmosphere for a long time.
- the range of use may be limited.
- a method of controlling the resin temperature in the extruder is preferably used. Specifically, it is preferable to adjust the temperature of the extruder so that the resin temperature at the time of melt-kneading the material in the extruder is in the temperature range of the melting point of the metaxylylene group-containing polyamide (C) ⁇ 20 ° C. .
- the temperature range is more preferably a melting point ⁇ 15 ° C., and further preferably the melting point ⁇ 10 ° C.
- the resin temperature is preferably measured by measuring the actual temperature of the resin discharged from the tip of the extruder, but the number measured by the thermocouple provided at the tip of the extruder and the actual temperature of the resin If the difference between them is known to some extent, adjustment may be made with reference to the numerical value. Melting and kneading at a resin temperature of ⁇ 20 ° C. or higher of the melting point of the metaxylylene group-containing polyamide (C) sufficiently softens the metaxylylene group-containing polyamide (C) and mixes unmelted pellets with the molded product, The machine motor is prevented from being overloaded. In addition, by setting the resin temperature to a melting point + 20 ° C.
- the metaxylylene group-containing polyamide (C) is prevented from being excessively dispersed due to shear stress due to screw rotation without being completely melted. This dispersion state is maintained even in the structure, and the barrier property of the structure can be improved.
- the structure obtained by the method of the present invention can take various shapes such as bottles, cups, trays, tanks, drums and other containers, tubes, pipes, and the like.
- fuel such as gasoline, kerosene and light oil
- lubricating oil such as engine oil and brake oil
- various sanitary products such as bleach, detergent and shampoo
- various chemicals such as ethanol and oxidol, vegetable juice and Since it becomes possible to more effectively suppress the permeation of various beverages such as milk beverages, seasonings, etc., or components contained therein, it can be effectively used as a means to enhance the shelf life of the products. it can.
- Acid value (mg / g) of acid-modified polyethylene (B) Measurement was performed by neutralization titration in accordance with JIS K0070. 1 g of acid-modified polyethylene was precisely weighed and dissolved in 100 mL of xylene with stirring at about 120 ° C. After complete dissolution, a phenolphthalein solution was added, and neutralization titration was performed using a 0.1 mol / L potassium hydroxide ethanol solution whose precise concentration was determined in advance.
- PA-1 Product name: MX nylon S6121, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., relative viscosity 3.5, melting point 238 ° C.
- PA-2 Product name: MX nylon S7007, relative viscosity 2.6, melting point 229 ° C., manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.
- the obtained tank was subjected to pseudo gasoline permeability measurement and drop test.
- the results are shown in Table 1.
- the SEM image of a tank side wall cross section is shown in FIG. 1 (observation magnification 5000 times). In the figure, it is the metaxylylene group-containing polyamide (C) that obliquely crosses the center, and polyethylene (A) sandwiches it.
- Examples 2 to 10 In the same manner as in Example 1 except that the types and blending amounts of polyethylene (A), acid-modified polyethylene (B), and metaxylylene group-containing polyamide (C) were changed as shown in Table 1, Molding was performed. The obtained tank was subjected to pseudo gasoline permeability measurement and drop test. The results are shown in Table 1.
- Comparative Example 1 A tank with a screw cap was formed in the same manner as in Example 1 except that only polyethylene (A) was used. The obtained tank was subjected to simulated gasoline permeability measurement and drop test. The results are shown in Table 1.
- Comparative Examples 2 and 3 A tank with a screw cap was formed in the same manner as in Example 1 except that the types and blending amounts of polyethylene (A) and acid-modified polyethylene (B) were changed as shown in Table 1. The obtained tank was subjected to simulated gasoline permeability measurement and drop test. The results are shown in Table 1. Moreover, the SEM image of the tank side wall cross section obtained by the comparative example 2 is shown in FIG. 2 (observation magnification 5000 times). In the figure, it is the metaxylylene group-containing polyamide (C) that obliquely crosses the center, and polyethylene (A) sandwiches it.
- C metaxylylene group-containing polyamide
- the ethylene-based structure of the present invention exhibited excellent pseudo gasoline barrier properties in all examples.
- the resulting structure had excellent drop strength, and no container cracking occurred at room temperature.
- the cross section of the container side wall of the structure obtained in Example 1 was observed by SEM (FIG. 1).
- SEM SEM
- Comparative Example 1 consisting only of high-density polyethylene was inferior in pseudo gasoline barrier properties, although it had excellent drop strength.
- Comparative Example 2 having a low acid value, the result of SEM observation of the cross section of the container side wall of the obtained structure in the same manner as in Example 1 (FIG. 2), polyethylene (A) and metaxylylene group-containing polyamide (C) Interfacial delamination occurred due to poor adhesion, resulting in a decrease in the pseudo gasoline barrier property and, in addition, frequent container cracking during low temperature drops.
- the amount of acid-modified polyethylene (B) added was increased as compared with Comparative Example 2, so that the pseudo gasoline barrier property and the drop strength were improved as compared with Comparative Example 2, but compared with each Example. Then it was inferior.
- the polyethylene-based structure of the present invention is excellent in the barrier performance of fuels and chemicals and the barrier performance of various gases such as oxygen, and further exhibits practical strength.
- the ethylene-based structure of the present invention is used for working machines such as mowers and chainsaws, fuel tanks for motorcycles, outboard motors, automobiles, pipes for gasoline transfer and pipe-shaped parts attached to fuel tanks, pesticides, toiletries, and sanitary. It can be suitably used for detergents, containers for various chemicals, containers for foods and beverages, and the like.
Abstract
Description
HDPEとEVOHとから形成される特許文献2及び3に開示された多層容器は、従来のHDPE容器よりも優れたバリア性を付与することができ、かつ積層したEVOH層の厚みによってその容器のバリア性能を制御することができるため、所望のバリア性を有する容器をつくることが容易である。しかし、この容器はHDPE単層容器の製造設備では対応することができず、HDPE、接着性樹脂、EVOHそれぞれを押し出すために少なくとも3台以上の押出機を設けた多層ブロー装置を導入する必要があり、経済的に問題が残る。またダイレクトブロー法により製造された容器には必ずピンチオフ部と称される金型でパリソンを食い切った部位が残るが、上述の多層容器においてはそのピンチオフ部の断面に内層HDPEの合わせ面ができるため、EVOH層が切断されている部位が生じる。肉厚の薄い容器であれば食い切り部の内層HDPE合わせ面の厚みは非常に薄くなり、事実上問題は少ないものの、燃料容器のように高い強度を要求される容器においては一般に内層HDPEの厚みは厚めに設定されているため、その合わせ面を通じて燃料が容易に透過してしまう欠点がある。
しかしながら、バリア性樹脂として利用されているナイロン6,66そのもののバリア性能がそれほど優れたものではないために、バリア性に対する要求が厳しくなりつつある近年では性能不足となる場合が多くなっている。また良好なバリア性能を発現できるように、ナイロン6,66の分散状態を理想的なものに近づけるためには、成形加工条件を厳密に制御しなければならず、容器形状が多様化している近年では適用できないことも多くあった。
しかしながら、バリア性能に対する要求は年々厳しくなっており、バリア性能に対する厳しい要求を満足させつつ、優れた強度を有する容器を提供できない場合が生じ始めてきている。
すなわち、ポリエチレン(A)60~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)5~35質量%、及びメタキシリレン基含有ポリアミド(C)5~35質量%を含有する樹脂組成物からなるポリエチレン系構造体であって、該構造体中において前記メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が層状に分散しており、酸変性ポリエチレン(B)の酸価が5~30mg/gであることを特徴とするポリエチレン系構造体である。
(樹脂組成物)
本発明に係るポリエチレン系構造体は、ポリエチレン(A)、酸変性ポリエチレン(B)、及びメタキシリレン基含有ポリアミド(C)を含有する樹脂組成物から形成されたものである。以下、樹脂組成物に含有されるこれら各成分について詳細に説明する。
本発明で用いられるポリエチレン(A)は、構造体を構成する主材料となるものである。本発明で使用されるポリエチレン(A)は、成形品の偏肉原因となるドローダウンを防止する観点、構造体自体の強度を高める観点、さらには落下時や衝撃が加わった際の割れやひび等の問題の観点から、その溶融粘度、分子量、結晶性を特定のものとすることが好ましい。
一般に、メタキシリレン基含有ポリアミドはポリエチレンよりも密度が大きいため、メタキシリレン基含有ポリアミドが配合されたポリエチレンは、ポリエチレンのみからなるものと比較して、成形加工時のドローダウンが大きくなる傾向がある。そのため、本発明では、ポリエチレン(A)のMFRを1以下とすることで、成形加工時のドローダウンの発生を抑制することができ、さらに得られた構造体の厚み精度が優れたものとなる。また、ポリエチレン(A)のMFRが0.1以上であれば、溶融粘度は成形時に適した粘度となるうえに、得られた構造体を構成する樹脂組成物中でメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の分散状態が良好なものとなる結果、バリア性能に優れた成形体を得ることができる。
本発明で用いられる酸変性ポリエチレン(B)は、ポリエチレンを不飽和カルボン酸又はその無水物でグラフト変性したもので、一般に接着性樹脂として広く用いられているものである。
不飽和カルボン酸又はその無水物の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸、クロロマレイン酸、ブテニルコハク酸、及びこれらの酸無水物が挙げられる。中でも、マレイン酸及び無水マレイン酸が好ましく用いられる。上記不飽和カルボン酸又はその無水物をポリエチレンにグラフト共重合して酸変性ポリエチレンを得る方法としては、従来公知の種々の方法を用いることができる。例えば、ポリエチレンを押出機等で溶融させ、グラフトモノマーを添加して共重合させる方法、あるいはポリエチレンを溶媒に溶解させてグラフトモノマーを添加して共重合させる方法、ポリエチレンを水懸濁液とした後グラフトモノマーを添加して共重合させる方法等を挙げることができる。
このような観点から、本発明に用いられる酸変性ポリエチレン(B)の密度は、好ましくは0.90~0.96g/cm3であり、より好ましくは0.905~0.945g/cm3、特に好ましくは0.91~0.93g/cm3である。酸変性ポリエチレン(B)の密度が0.90g/cm3以上であれば、本発明の好適なポリエチレン(A)と酸変性ポリエチレン(B)との相溶性が良好なものとなり、さらにメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の接着性が向上して構造体の強度やバリア性が優れたものとなる。また、酸変性ポリエチレン(B)の密度が0.96g/cm3以下であれば、酸変性ポリエチレン(B)が適度な柔らかさを有するため、構造体に衝撃等が加わった場合でも強度やバリア性の低下を招くことを抑制できる。
本発明において、酸変性ポリエチレン(B)の酸価が5mg/g未満であると、樹脂組成物中のポリエチレン(A)とメタキシリレン基含有ポリアミド(C)との接着性が不十分となり両者の接着界面に空隙が生じ、その結果得られた構造体はバリア性能が低下し、さらに構造体の強度が悪化するおそれがある。また、酸変性ポリエチレン(B)の酸価が30mg/gを超えると、成形加工時のドローダウンが大きくなり、構造体の厚み精度やバリア性の悪化を招くことがある。
酸変性ポリエチレン(B)の酸価は、より好ましくは10~30mg/g、特に好ましくは15~25mg/gである。酸価をこのような範囲とすることで、ドローダウンを生じさせることなく、少ない量の酸変性ポリエチレン(B)によりバリア性能や構造体の強度、特に低温での構造体の強度を高めることができる。
A=A(b)×P(b)/P(c) (1)
(上記式中、A(b)は酸変性ポリエチレン(B)の酸価、P(b)はポリエチレン系構造体を構成する樹脂組成物中の酸変性ポリエチレン(B)の質量割合、P(c)はポリエチレン系構造体を構成する樹脂組成物中のメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の質量割合である。)
すなわち、値Aは、酸変性ポリエチレン(B)の酸価[A(b)]に、酸変性ポリエチレン(B)の樹脂組成物中の質量割合[P(b)]を乗じて、得られた値にメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の樹脂組成物中の質量割合[P(b)]を除することで算出される。
本発明において、値Aの好ましい数値は、5~40mg/gであり、より好ましくは10~40mg/g、さらに好ましくは20~40mg/g、特に好ましくは25~40mg/gである。上記値Aを5mg/g以上とすることで、樹脂組成物中のポリエチレン(A)とメタキシリレン基含有ポリアミド(C)との接着性が向上し、それに伴って構造体強度およびバリア性能が向上する。また、値Aを40mg/g以下とすることで、成形加工時のドローダウンがより生じにくくなる。また、15~40mg/gとすることで、接着不足やドローダウンをより低減しやすくなる。
本発明に用いられるメタキシリレン基含有ポリアミド(C)は、構造体のバリア性能を高める効果を付与する材料である。メタキシリレン基含有ポリアミドを構成するジアミン単位は、ガスバリア性の観点から、メタキシリレンジアミン単位を好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上含む。
メタキシリレンジアミン以外に使用できるジアミンとしては、パラキシリレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンメチレンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
α,ω-脂肪族ジカルボン酸としてはスベリン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン酸等が挙げられるが、ガスバリア性及び結晶性の観点から、アジピン酸やセバシン酸が好ましく用いられる。
α,ω-脂肪族ジカルボン酸以外のジカルボン酸単位としては、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸や1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、キシリレンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
これらの中でも、イソフタル酸や2,6-ナフタレンジカルボン酸は、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)の製造時における重縮合反応を阻害することなく、バリア性に優れるポリアミドを容易に得ることができるので好ましい。イソフタル酸や2,6-ナフタレンジカルボン酸の含有量は、ポリエチレン系構造体中のメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の分散性及び構造体のバリア性の観点から、ジカルボン酸単位の好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは15モル%以下である。
リン原子含有化合物としては、ジメチルホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸エチル、フェニル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸ナトリウム、フェニル亜ホスホン酸カリウム、フェニル亜ホスホン酸リチウム、フェニル亜ホスホン酸エチル、フェニルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸カリウム、フェニルホスホン酸リチウム、フェニルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸ナトリウム、エチルホスホン酸カリウム、亜リン酸、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、ピロ亜リン酸等が挙げられる。これらの中でも特に次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム等の次亜リン酸金属塩がアミド化反応を促進する効果が高く、かつ着色防止効果にも優れるため好ましく用いられ、特に次亜リン酸ナトリウムが好ましいが、本発明で使用できるリン原子含有化合物はこれらの化合物に限定されない。
例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ金属/アルカリ土類金属の水酸化物や、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウム等のアルカリ金属/アルカリ土類金属の酢酸塩等が挙げられるが、これらの化合物に限定されることなく用いることができる。
メタキシリレン基含有ポリアミド(C)の重縮合系内にアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を添加する場合、該化合物のモル数をリン原子含有化合物のモル数で除した値が、好ましくは0.5~2.0、より好ましくは0.6~1.8、さらに好ましくは0.7~1.5である。アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の添加量を上述の範囲とすることでリン原子含有化合物によるアミド化反応促進効果を得つつゲルの生成を抑制することが可能となる。
なお、ここで言う相対粘度は、ポリアミド1gを96%硫酸100mLに溶解し、キャノンフェンスケ型粘度計にて25℃で測定した落下時間(t)と、同様に測定した96%硫酸そのものの落下時間(t0)の比であり、次式で示される。
相対粘度=t/t0 ・・・(2)
本発明の構造体を構成する各材料の配合比率は、ポリエチレン(A)が60~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)が5~35質量%、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が5~35質量%である。好ましくはポリエチレン(A)が65~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)が5~30質量%、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が5~30質量%であり、より好ましくはポリエチレン(A)が70~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)が5~25質量%、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が5~25質量%である。ただし、(A)~(C)の3成分の合計が100質量%を超えることはない。上述の範囲に各材料の配合比率を設定することによって、構造体のバリア性能を効率的に高めることができ、かつ構造体の強度低下を最小限にすることができる。本発明の構造体は、ポリエチレン(A)、酸変性ポリエチレン(B)、及びメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の3成分からなることが好ましい。
また、より高い酸価(10~30mg/g又は15~25mg/g)の酸変性ポリエチレン(B)を使用する場合には、本発明の構造体を構成する各材料の配合比率は、ポリエチレン(A)が70~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)が5~20質量%、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が5~20質量%であることが特に好ましい。高酸価の酸変性ポリエチレン(B)はドローダウンが比較的起こりやすいが、配合量を少なくすることでドローダウンが生じにくくなる。また、高酸価の酸変性ポリエチレン(B)は、少ない量で高い接着性能の改善効果が得られるので、少量でもバリア性能を顕著に向上させることができ、低コストで高性能の構造体を得ることができる。
その他、樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で上述の材料以外にも、プロピレンホモポリマー、エチレン-プロピレンブロックコポリマー、エチレン-プロピレンランダムコポリマー等に代表されるポリプロピレン類;ポリブテン-1、ポリメチルペンテン等の炭素数3~20のα-オレフィンの単独重合体;炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体;炭素数3~20のα-オレフィンと環状オレフィンとの共重合体;アイオノマー;エチレン-エチルアクリレート共重合体やエチレン-メチルアクリレート共重合体等の各種変性ポリエチレン;ポリスチレン;ポリエチレンテレフタレート等の各種ポリエステル;ナイロン6やナイロン66等の各種ポリアミド;スチレン-ブタジエン共重合体やその水添化物;各種熱可塑性エラストマー等を添加することができ、これらに限定されることなく様々な材料を配合することができる。
本発明のエチレン系構造体は、中空成形体であって、より具体的には、ボトル形状、タンク形状、ドラム形状、カップ形状、トレイ形状、パイプ形状等であり、好ましくはタンク、パイプ、ドラム又はボトルの形状であり、ブロー法等の公知の成形方法で成形されるものである。また、該構造体がボトル形状、タンク形状、ドラム形状等の容器である場合、該構造体は、ダイレクトブロー法により製造されることが好ましい。
ダイレクトブロー法では、例えば、構造体が単層容器の場合、押出機、アダプター、円筒ダイ、型締め装置、金型、冷却装置を備えた成形装置を用い、ポリエチレン(A)、酸変性ポリエチレン(B)、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)、場合によっては成形品を粉砕して得た粉砕物をドライブレンドした混合材料を押出機へ投入して溶融混練する。溶融混練されたものはアダプター、円筒ダイを通して筒状(パリソンと言うことがある)に押し出され、適当な長さに押し出されたタイミングで金型で挟み、空気をパリソン内に送り込んで膨らませて冷却された金型内に密着させ、冷却後、金型を開いて成形された容器を取り出す方法が挙げられる。
本発明では、高酸価の酸変性ポリエチレン(B)を使用することに起因して厚みむらが生じても、厚みを上記したように比較的厚肉とすることにより、厚みむらに起因するバリア性能の低下、強度の低下、外観不良等が生じにくくなる。なお、厚さは、容器を半分の高さで水平に切断し、前後左右4箇所の厚みを測定し平均値を算出したものである。
またスクリューの剪断力で層状に分散したメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の状態を保つためにも、押出機ヘッド内に通常設けられるブレーカープレートは設置しないことが好ましい。ブレーカープレートに空けられた細孔により押出機内で層状に分散したメタキシリレン基含有ポリアミド(C)が切断され、微分散化する可能性がある。
本発明の構造体では、バリア性能を効果的に高めるため、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が層状に分散している必要があり、そのためには上述の押出機内で樹脂ペレットが剪断応力により引き延ばされて層状の状態にある時に押出機先端から吐出される必要がある。それを実現するための方法としては、主にスクリュー回転数を下げる方法と押出機温度設定を最適化する方法が挙げられる。スクリュー回転数を下げる方法は一見簡便な方法に見えるが、生産効率の低下を招いたり、パリソンが長時間大気に曝されることに起因する容器強度の低下を招いたりする懸念があるため、その利用範囲は限定されることがある。そのような場合は、押出機内での樹脂温度を制御する方法が好ましく用いられる。具体的には、押出機内で材料を溶融混練する際の樹脂温度がメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の融点±20℃の温度範囲になるように、押出機の温度を調節することが好ましく行われる。より好ましくは融点±15℃の温度範囲であり、さらに好ましくは融点±10℃である。樹脂温度は実際に押出機先端から吐出される樹脂の実温度を測定したものを採用することが好ましいが、押出機先端部に設けられた熱電対によって計測される数字と樹脂の実温度との間の差がある程度判明している場合はその数値を参考に調整してもよい。メタキシリレン基含有ポリアミド(C)の融点-20℃以上の樹脂温度で溶融混練を行うことで、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が十分に軟化し、未溶融のペレットが成形品に混入したり、押出機モーターに過度の負荷がかかったりすることが防止される。また、融点+20℃以下の樹脂温度とすることで、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が完全に融解されずスクリュー回転による剪断応力で過度に分散されることが防止され、樹脂組成物中での層状の分散状態が構造体中でも保たれ、構造体のバリア性を良好にすることができる。
東洋精機製作所製メルトインデクサーを使用し、JIS K7210に準拠して、190℃、2.16kgfの条件にて測定を行った。
押出機、Tダイ、冷却ロール、引き取り機等からなるシート成形装置を用い、厚さが約1mmの単層シートを成形した。次いでシートから縦50mm×横50mmの試験片を切削して真比重計により真比重を求めた。
JIS K0070に準拠して、中和滴定により測定を行った。酸変性ポリエチレン1gを精秤し、キシレン100mLに約120℃で撹拌溶解した。完全に溶解した後、フェノールフタレイン溶液を加え、予め正確な濃度を求めた0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液を用いて中和滴定を行った。滴下量(T)、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液のファクター(f)、水酸化カリウムの式量56.11の1/10(5.611)、酸変性ポリエチレンの質量(S)から式(3)により酸価を算出した。
酸価=T×f×5.611/S ・・・(3)
メタキシリレン基含有ポリアミド1gを精秤し、96%硫酸100mLに20~30℃で撹拌溶解した。完全に溶解した後、速やかにキャノンフェンスケ型粘度計に溶液5mlを取り、25℃の恒温層中で10分間放置後、落下時間(t)を測定した。また同様の条件で96%硫酸そのものの落下時間(t0)を測定した。t及びt0から式(2)により相対粘度を算出した。
相対粘度=t/t0 ・・・(2)
実施例及び比較例で作製した容器に、擬似ガソリン(トルエン/イソオクタン/エタノール=45/45/10vol%)400mlを入れた後、口栓開口部をアルミ箔でシールし、更にキャップをつけて総質量を測定、記録した。次いで、擬似ガソリンを封入した容器を40℃に調温した防爆型恒温槽に保管して、24時間毎に総質量を記録した。質量減少速度が安定した場合は容器内の擬似ガソリンを抜き、直ちに再度改めて擬似ガソリンを封入し、同様に測定を継続した。重量減少量分が透過した模擬ガソリン量にあたる。模擬ガソリン透過量を容器の表面積0.0429m2で除して擬似ガソリン透過率(g/m2・day)を求めた。
実施例及び比較例で作製した容器に、水400mlを充填してキャップを閉め、23℃の恒温室で4時間調温した後、容器の底面を下にして、2mの高さからコンクリート上に30回連続して落下させ、5個の容器のうち、試験中に割れた容器数をカウントした。
実施例及び比較例で作製した容器に、不凍液400mlを充填してキャップを閉め、-20℃の恒温室で4時間調温した後、容器の底面を下にして、2mの高さからコンクリート上に30回連続して落下させ、5個の容器のうち、試験中に割れた容器数をカウントした。
成形したタンクを切断し、断面をミクロトーム(REICHERT-JUNG LIMITED製、商品名:ULTRACUT E)を用いて平滑にした後、希ヨードチンキ(月島薬品株式会社製)を断面に塗布してメタキシリレン基含有ポリアミド部分を染色した。これに蒸着装置(日立製作所(株)製、商品名:E102)を用いてPt-Pdを蒸着させた後、SEM(日立製作所(株)製、商品名:S-4800)により樹脂組成物中のポリエチレン(A)とメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の界面の状態を観察した。
HDPE-1:
日本ポリエチレン(株)製、商品名:ノバテックHD HB420R、MFR=0.2、密度=0.956g/cm3
HDPE-2:
日本ポリエチレン(株)製、商品名:ノバテックHD HB439R、MFR=0.55、密度=0.96g/cm3
AD-1:
三井化学(株)製、商品名:アドマー AT2490、MFR=0.3、密度=0.923g/cm3、酸価19.0mg/g
AD-2:
日本ポリエチレン(株)製、商品名:アドテックス L6100M、MFR=1.1、密度=0.92g/cm3、酸価9.8mg/g
AD-3:
三井化学(株)製、商品名:アドマー NB550、MFR=0.9、密度=0.92g/cm3、酸価3.2mg/g
PA-1:
三菱ガス化学(株)製、商品名:MXナイロン S6121、相対粘度3.5、融点238℃
PA-2:
三菱ガス化学(株)製、商品名:MXナイロン S7007、相対粘度2.6、融点229℃
50mm単軸押出機、アダプター、パリソンコントローラー付き円筒ダイ、金型、型締め機、冷却器等を備えた単層ダイレクトブロー容器成形装置を使用し、押出機ホッパー内へ、HDPE-1/AD-1/PA-1=80/10/10(質量%)の割合でドライブレンドした混合ペレットを投入し、押出機シリンダー温度を210~235℃、アダプター温度を235℃、ダイ温度を230℃に設定、スクリュー回転数を30rpmとしてパリソンを押し出し、ダイレクトブロー法によって内容積450ml、平均肉厚3mmのネジ口栓付きタンクの成形を行った。
得られたタンクについて、擬似ガソリンの透過率測定及び落下試験を実施した。結果を表1に示す。また、タンク側壁断面のSEM画像を図1に示す(観察倍率5000倍)。図中、中央を斜めに横断しているのがメタキシリレン基含有ポリアミド(C)であり、それを挟んでいるのがポリエチレン(A)である。
ポリエチレン(A)、酸変性ポリエチレン(B)、メタキシリレン基含有ポリアミド(C)の種類、配合量を表1に示したように変更したこと以外は実施例1と同様にしてネジ口栓付きタンクの成形を行った。
得られたタンクについて、擬似ガソリンの透過率測定及び落下試験を実施した。結果を表1に示す。
ポリエチレン(A)のみを使用したこと以外は実施例1と同様にしてネジ口栓付きタンクの成形を行った。
得られたタンクについて、擬似ガソリンの透過率測及び落下試験を実施した。結果を表1に示す。
ポリエチレン(A)、酸変性ポリエチレン(B)の種類、配合量を表1に示したように変更したこと以外は実施例1と同様にしてネジ口栓付きタンクの成形を行った。
得られたタンクについて、擬似ガソリンの透過率測及び落下試験を実施した。結果を表1に示す。また、比較例2で得られたタンク側壁断面のSEM画像を図2に示す(観察倍率5000倍)。図中、中央を斜めに横断しているのがメタキシリレン基含有ポリアミド(C)であり、それを挟んでいるのがポリエチレン(A)である。
次に、酸価が低い比較例2では、得られた構造体の容器側壁の断面について実施例1と同様にSEM観察した結果(図2)、ポリエチレン(A)とメタキシリレン基含有ポリアミド(C)の接着性が悪いため界面剥離が発生しており、これに起因して擬似ガソリンバリア性が低下し、加えて低温落下時の容器割れが頻発した。また、比較例3では、酸変性ポリエチレン(B)の添加量を比較例2よりも増やしたため、擬似ガソリンバリア性および落下強度が、比較例2に比べて改善されるものの、各実施例と比較すると劣るものであった。
2 樹脂組成物
Claims (7)
- ポリエチレン(A)60~90質量%、酸変性ポリエチレン(B)5~35質量%、及びメタキシリレン基含有ポリアミド(C)5~35質量%を含有する樹脂組成物からなるポリエチレン系構造体であって、該構造体中において前記メタキシリレン基含有ポリアミド(C)が層状に分散しており、酸変性ポリエチレン(B)の酸価が5~30mg/gであることを特徴とするポリエチレン系構造体。
- 前記酸価が、10~30mg/gであることを特徴とする請求項1に記載のポリエチレン系構造体。
- 前記ポリエチレン(A)の密度が0.94~0.97g/cm3であり、かつ、前記ポリエチレン(A)のメルトフローレートが0.1~1(g/10分、190℃、2.16kgf)であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリエチレン系構造体。
- 前記酸変性ポリエチレン(B)の密度が0.90~0.96g/cm3であり、かつ、前記酸変性ポリエチレン(B)のメルトフローレートが0.1~5(g/10分、190℃、2.16kgf)であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のポリエチレン系構造体。
- 前記メタキシリレン基含有ポリアミド(C)の相対粘度が2.5~4.5であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のポリエチレン系構造体。
- 中空成形体であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のポリエチレン系構造体。
- 前記中空成形体が、タンク、パイプ、ドラム又はボトルの形状を有する、請求項6に記載のポリエチレン系構造体。
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