JP2002146183A - ポリアミド含有重合体組成物およびそこから製造したフィルム - Google Patents

ポリアミド含有重合体組成物およびそこから製造したフィルム

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JP2002146183A JP2001293335A JP2001293335A JP2002146183A JP 2002146183 A JP2002146183 A JP 2002146183A JP 2001293335 A JP2001293335 A JP 2001293335A JP 2001293335 A JP2001293335 A JP 2001293335A JP 2002146183 A JP2002146183 A JP 2002146183A
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ウルリッヒ、デリウス
Hans-Gerhard Fritz
ハンス‐ゲルハルト、フリッツ
Runsheng Lue
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソーセージ用の合成ケーシングとして特に適
当であるフィルムの提供。 【解決手段】 脂肪族および/または半芳香族(コ)ポ
リアミドから製造された凝集相、およびその中に分散し
た、分子内無水カルボン酸がグラフト化されたオレフィ
ンブロック共重合体から製造された相を有する重合体ブ
レンド。オレフィンブロック共重合体は、好ましくはP
PブロックおよびEPMブロックから構成され、必要に
応じて、EBMブロックも含む。この重合体ブレンドで
構成された、またはこの重合体ブレンドから製造された
少なくとも1層を含んでなる平らな、または管状のフィ
ルムも開示する。フィルムは好ましくは一または二軸延
伸し、必要に応じて、熱固定させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、脂肪族および/または半芳香族
(コ)ポリアミドから製造された凝集性(coherent)相、
およびその中に分散された、オレフィン系重合体から製
造された相を含む重合体混合物に関する。本発明は、そ
の重合体混合物から製造された、延伸された平らな、ま
たは管状のフィルムにも関する。これらのフィルムは、
食品または飲料用の包装に、特にソーセージ用の合成ケ
ーシングとして、特に適当である。
【0002】ポリアミド系のフィルムは食品または飲料
用の包装材料として広く使用されている。これらのフィ
ルムは高温で高度の機械的強度(引張強度および耐パン
ク性)および良好な寸法安定性を有し、包装物中の食品
または飲料を熱処理(例えば、調理または熱殺菌)する
ことができる。ポリアミド系のフィルムは、十分な水分
を吸収すると、高い機械的柔軟性を有し、従って、自動
的に充填および包装する設備で処理するのに適当であ
る。ポリアミド系フィルムは、内容物の表面に密に適合
し、酸素や香気に対して良好なバリヤーを与え、可塑剤
や他の添加剤の使用を必要とせず、従って、揮発性であ
るか、または移動し得る成分の使用を省くことができ
る。ポリアミド系フィルムは、様々な方法、例えばフィ
ルムキャスティングまたはフィルムのブロー成形、によ
り製造することができ、これらのフィルムのそれぞれを
一または二軸延伸することもできる。
【0003】現在、大量のポリアミド(PA)が延伸製
法により加工され、二軸延伸された管状フィルムが製造
されている。延伸によりフィルムの強度が向上し、その
回復性能が改良される。さらに、延伸されたフィルム
は、十分に熱固定されていない限り、熱にさらした時に
収縮する。この応用分野の例は、独国特許第DE−C−
2850182号および第2850181号、およびヨ
ーロッパ特許第EP−A325151号各明細書に記載
されている。いずれの場合も、脂肪族ポリアミド系の二
軸延伸されたソーセージケーシングが記載されている。
後の2件の明細書は、ポリアミドおよび少なくとも1種
の他の重合体から製造されたケーシングを記載してい
る。記載されている他の重合体はイオノマーおよび/ま
たは変成エチレン−ビニルアセテート共重合体であり、
後者の共重合体は好ましくは、エチレン、イソブチレ
ン、脂肪族的に不飽和化されたカルボン酸、およびそれ
らのエステルの単位を有する第4級共重合体(DE−A
2850181)、またはポリアルキレンテレフタレ
ートと半芳香族ポリアミドの組合せである(EP−A3
25151)。
【0004】脂肪族ポリアミドと1種またはそれより多
くの上記の重合体の組合せは、そこから製造されたフィ
ルムの特性に対して影響を及ぼすことがある。これらの
特性は、裂け目の広がりに対する耐性(これはソーセー
ジケーシングの巻き戻し能力も決定する)、弾性回復性
能、およびフィルムの酸素または水蒸気に対する透過性
を含む。
【0005】プラスチックの工業的加工では、定常状態
の、すなわち、連続的なフィルム延伸製法が材料の高度
の均質性を要求するので、この種の他の重合体を加える
比率は比較的小さい(約20重量%まで)。異質の重合
体は分子レベルではポリアミドと非相容性であり、従っ
て、これらの比率が高くなると、ポリアミド相中の異質
重合体の分散粒子も益々大きくなる。しかし、分散粒子
の直径がフィルムの厚さの大きさのオーダーに達する
と、粒子はフィルム全体を貫通し、その機械的応力に耐
える能力が弱くなる。ポリアミドと異質重合体の間の結
合は、物理的相互作用だけに限られる。従って、界面は
機械的に弱い区域になる。延伸工程は、まさにその性質
により、フィルムに高い機械的応力を引き起こし、従っ
て、材料の良好な機械的凝集性が必要になる。これが存
在しなければ、フィルムは引き裂かれる。
【0006】すべてのポリアミドに特徴的な特性は、そ
れらの機械的特性が湿分レベルに著しく依存することで
ある。例えば、無水ナイロン−6は弾性率が約3GPaで
ある。弾性率は湿った条件下では急速に低下し、100
%相対(周囲)湿度では約900 MPaに過ぎない。他の
ポリアミドも同様の性能である。従って、ポリアミドの
「剛性」または「柔軟性」は周囲の湿分に大きく依存す
る。
【0007】国際特許第WO93/00404号明細書
には、特性が含水量によりあまり影響されないポリアミ
ド系フィルムが開示されている。この結果は、ポリアミ
ドを変成ポリオレフィンと混合することにより達成され
る。変成ポリオレフィンは、2〜6個の炭素原子を含む
α−オレフィン単位から製造された、またはその様なα
−オレフィン単位を有する結晶性の、または結晶化し得
る単独重合体または共重合体を、不飽和化されたカルボ
ン酸と、またはそれらのカルボン酸の無水物と反応させ
ることにより製造される。適当なポリオレフィンの例
は、ポリエチレン(特にHDPE、LDPE、およびL
LDPE)、ポリプロピレン、およびポリブチレンであ
る。不飽和化されたカルボン酸またはそれらの無水物の
例は、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロト
ン酸、無水シトラコン酸、または無水イタコン酸であ
る。ここで変成ポリオレフィンの比率は、重合体混合物
の総重量に対して5〜50重量%である。変成ポリオレ
フィンは、上記のWO明細書の例2および3に記載され
ている様に、さらに(未変成)熱可塑性エラストマーと
混合しておくことができる。熱可塑性エラストマーの例
は、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブ
テン共重合体、ポリ(1−ブテン)、ポリブタジエン、
スチレン/ブタジエンブロック共重合体、ポリイソブテ
ン、およびポリブチレンである。ポリアミドと変成ポリ
オレフィンの混合物から製造されたフィルムは、純粋な
ポリアミドから製造されたフィルムよりも、柔らかく、
柔軟性が高い。しかし、この材料から製造された管状フ
ィルムは、ソーセージ用の合成ケーシングとして使用す
るには、弾性が不十分である。
【0008】含水食品または飲料を包装する場合、およ
び/または包装物を水(蒸気)中で加熱する用途には、
柔軟性が特に重要である。フィルムに充填する時は、フ
ィルムは高い柔軟性または低い弾性率を有するのが一般
的に望ましい。対照的に、その後の加熱では、フィルム
は寸法的に安定しているのが好ましい。その後に続く冷
却工程では、内容物が再び収縮するので、フィルムは
「応答する」、すなわちできるだけ完全に弾性回復する
のが望ましい。
【0009】回復力は、フィルムがさらなる「伸張」に
抵抗する力と本来同等である。乾燥した堅いフィルムに
生じた回復応力は、湿った、柔軟性のあるフィルムで生
じた回復応力よりも高い。
【0010】従って、製造したばかりの乾燥状態にある
ポリアミドフィルムは、上記の応用分野にはあまり適当
ではない。そのフィルムは充填/包装の際に柔軟性に欠
け、ほとんど弾性伸張できない。内容物により十分に湿
潤した後、フィルムは柔らかくなり、その回復能力は、
いずれの場合も弱いが、さらに低くなる。最終的な結果
は、「たるんだ」またはしわの寄った包装物になるか、
または外観が消費者にとってあまり魅力的ではない包装
製品になる。
【0011】ポリアミドフィルムを「湿った」用途でよ
り柔軟性にするために、フィルムは、ほとんど常に加工
の前に水中で軟化(調整)させる。しかし、この操作に
は多くの欠点がある。第一に、この軟化には衛生上の危
険性、すなわち、フィルム表面の汚染または微生物侵入
の危険性、が常につきまとう。第二に、実際には少なく
とも30分間かかる軟化工程の前提条件は、必要とされ
るフィルムの量を計画しなければならないことである。
フィルムを一度軟化させると、貯蔵中に微生物が著しく
成長するので、これらのフィルムは迅速に処理しなけれ
ばならない。
【0012】本発明の目的は、国際特許第WO93/0
0404号明細書を基礎とし、そこに記載されている重
合体材料を、理想的な弾性を有するフィルムの製造に使
用できるように改良することである。従来のポリアミド
と同様に、このフィルム材料は、問題なく二軸延伸フィ
ルムまたはチューブに加工でき、上記の欠点が全く無い
ことが必要である。乾燥時にも、予備湿潤(調整)した
ポリアミドの特性に適合する特性を有し、水が侵入した
後も、著しい変化を示さない必要がある。同様に、そこ
から製造された平らな、または管状のフィルムは、(ソ
ーセージ製造で通常見られる様な)「湿潤」用途で水を
前もって塗布することなく、使用できるべきである。加
熱および/または貯蔵の後でも、フィルム、特にソーセ
ージケーシング、は、内容物に密着しており、しわを全
く示さないことが必要がある。
【0013】この目的は、分子内ジ−またはポリカルボ
ン酸無水物がグラフト化され、その結果得られる官能化
により、(コ)ポリアミドマトリックス中に分散し得る
オレフィンブロック共重合体により達成することができ
る。マトリックスの特性は、分散相により所望の様式で
変えることができる。
【0014】そこで本発明は、脂肪族および/または半
芳香族(コ)ポリアミドから製造された凝集性相、およ
びその中に分散した、オレフィン系重合体から製造され
た相を含み、オレフィン系重合体が、分子内無水カルボ
ン酸がグラフト化されたオレフィンブロック共重合体で
ある重合体ブレンドを提供する。
【0015】ここで用語(コ)ポリアミドは、ポリアミ
ドおよび/またはコポリアミドを意味し、コポリアミド
は2種類以上の異なったモノマー単位を有することがで
きる。半芳香族コポリアミドは、好ましくは芳香族ジア
ミンから、または芳香族ジカルボン酸から製造された単
位を含むが、芳香族アミノカルボン酸から、またはこれ
らのラクタムから製造された単位も含むことができる。
【0016】凝集性ポリアミド相の比率は、それぞれの
場合に、重合体ブレンドの総重量に対して一般的に50
〜95重量%、好ましくは60〜90重量%、特に好ま
しくは65〜80重量%、である。
【0017】ポリアミド相中に分散された、グラフト化
されたオレフィンブロック共重合体の比率は、それぞれ
の場合に、重合体ブレンドの総重量に対して一般的に5
〜50重量%、好ましくは10〜40重量%、特に好ま
しくは20〜35重量%、である。
【0018】従って、凝集性のポリアミド相は脂肪族
(コ)ポリアミド、2種類またはそれより多い脂肪族
(コ)ポリアミドの混合物、または少なくとも1種の脂
肪族(コ)ポリアミドと少なくとも1種の半芳香族
(コ)ポリアミドの混合物でよい。
【0019】適当な脂肪族(コ)ポリアミドの例は、ナ
イロン−6(ε−カプロラクタムから製造されたポリア
ミド)、ナイロン−6/6,6(ε−カプロラクタム、
ヘキサメチレンジアミンおよびアジピン酸から製造され
たコポリアミド)、ナイロン−6/6,6(ε−カプロ
ラクタム、ヘキサメチレンジアミンおよびアゼライン酸
から製造されたコポリアミド)、またはナイロン−6/
12(ε−カプロラクタムおよびω−ラウロラクタムか
ら製造されたコポリアミド)である。これらの中で、ナ
イロン6/6.6が特に好ましい。
【0020】適当な半芳香族(コ)ポリアミドの例は、
ナイロン−6,l(ヘキサメチレンジアミンとイソフタ
ル酸から製造されたコポリアミド)、ナイロン−6,l
/6,T(ヘキサメチレンジアミン、イソフタル酸およ
びテレフタル酸から製造されたコポリアミド)、および
ナイロン−6/6,l(ε−カプロラクタム、ヘキサメ
チレンジアミンおよびイソフタル酸から製造されたコポ
リアミド)である。
【0021】脂肪族または半芳香族ポリアミドの分子量
(数平均M)は好ましくは約20000〜40000
g/モルである。
【0022】無水カルボン酸がグラフト化されたオレフ
ィンブロック共重合体は、一般的に「多モノマー多反応
器製法」により得られるが、そこでは少なくとも2種類
のモノマーが異なった反応系で重合される。典型的なモ
ノマーの組合せは、プロピレン、エチレン、および1−
ブテンで構成される。第一反応系で重合されるPPブロ
ックは、第二反応器で構築されるEPMブロックと、反
応器でブレンドされる。次いで、このPP/EPM反応
器ブレンドは、第三の反応器で予め重合(顆粒内重合)
されたEBMブロックと反応器ブレンドされる。このE
BMは最終的なブロック共重合体の70体積%までを構
成することができる。この重合技術は、Montell により
「Catalloy技術」として市場に導入された。この種のオ
レフィンブロック共重合体(他のα−オレフィン、特に
4〜8個の炭素原子を有するα−オレフィン、も含むこ
とができる)は、構造式(I)
【化1】 で表すことができ、式中、k、l、およびmは個々のブ
ロックの重合度であり、x、x、x、y
、およびyは各ブロック内のモノマー比を与え、
zはα−オレフィン中のメチレン基の数である。 PP=ポリプロピレン EPM=エチレン/プロピレン共重合体ブロック EBM=エチレン/α−オレフィン共重合体ブロック、
例えばエチレン/1−ブテン共重合体ブロックである。
【0023】 指数は下記の範囲内にある。 k=70〜1000 x=0〜0.3 y =0.7〜1.0 l=20〜300 x =0.3〜0.9 y =0.1〜0.7 m=0〜500 x=0.2〜0.9 y =0.1〜0.8 z =1〜5
【0024】グラフト化されたオレフィンブロック共重
合体の結晶化度は5〜20%であるのが有利である。結
晶化度は10〜20%が好ましい。この重合体の典型的
な弾性率は30〜300MPaの範囲内である。従っ
て、これらの重合体は非常に柔軟で、柔軟性があり、成
形が容易である。
【0025】酸無水物基(式中には示していない)は、
基礎重合体上の不規則な横方向グラフト化の結果であ
る。ポリアミドおよび純粋な、すなわち官能化されてい
ない、ポリオレフィンは相互作用がほとんど無く、従っ
て、それらの非常に異なった極性のために、分子レベル
では完全に非相容性であるので、酸無水物基はこの系の
不可欠な構成要素である。グラフト化に使用する化合物
は、一般的に不飽和化された脂肪族のジまたはポリカル
ボン酸の無水物、例えば無水マレイン酸、無水シトラコ
ン酸、または無水イタコン酸(=無水メチレンコハク
酸)、である。無水マレイン酸が特に好ましい。
【0026】グラフト化基の比率は、基礎重合体の重量
に対して、好ましくは0.3〜0.8重量%である。
【0027】この種のグラフト化率は、先行技術から公
知の製法を使用して達成するのは容易ではない。本発明
の別の構成要素は、グラフト化されたオレフィンブロッ
ク共重合体の製造方法である。
【0028】最後に、本発明の重合体ブレンドは、通常
および一般的に使用される量の添加剤も含んでなる。こ
れらの添加剤の例は、顔料、ポリアミド系またはポリオ
レフィン系のカラーマスターバッチ、熱安定剤および/
またはUV安定剤、鉱物充填材、および天然および/ま
たは変性(destructured)デンプンである。重合体ブレン
ドから製造されたフィルムの水蒸気、酸素、その他のガ
スに対する透過性は、デンプンの添加により適宜調節す
ることができる。
【0029】ポリアミドおよびオレフィン系重合体は市
販されている。オレフィン重合体をグラフト化するに
は、先ず過酸化物基を使用してオレフィン重合体を活性
化するのが適当である。連鎖フリーラジカルが発生する
と、副反応として(特にポリプロピレンブロックで)連
鎖開裂(β切断)も起こり得るが、このためにポリオレ
フィンの様々な特性プロファイルが損なわれる。必要な
過酸化物基は、有機過酸化物の破壊が熱的に誘発される
結果であり、その少量が酸無水物と共にオレフィンブロ
ック共重合体に付加される。
【0030】驚くべきことに、少量の(単量体状)スチ
レンが、ポリオレフィンの分解を抑え、また、上記の活
性化および官能化分子のグラフト化率を増加するのに適
していることがわかった。スチレンは、フリーラジカル
の寿命および選択性を増加させるので、より多くの酸無
水物が基礎重合体上にグラフト化され、同時に、鎖破
壊、従って、連鎖の分解が抑制される。
【0031】無水マレイン酸は強力な電子受容体であ
り、適当な電子供与体と共に電荷移動複合体を形成する
ことができる。無水マレイン酸二重結合のフリーラジカ
ル活性は、その環境中の電子密度の増加により強化さ
れ、同時に電子供与体がβ切断によるポリオレフィン巨
大基の形成を抑制すると考えられる。単量体状スチレン
は、この種の電子供与体である。従って、スチレンを加
えることにより、グラフト化率は著しく増加するが、同
時に、鎖の分解も減少する。スチレンは開始剤の効率を
引き上げると同時に、酸無水物のグラフト化反応を促進
する。
【0032】添加する無水カルボン酸の量は0.1〜
3.0phr(phr=加えた樹脂の100分の1
部)、好ましくは0.2〜2.0phr、特に好ましく
は0.4〜1.0phrである。グラフト化されるのは
無水カルボン酸の全量より少ないので、最終的なグラフ
ト化率は、基礎重合体の重量に対して、0.3〜0.8
重量%の共有結合された酸無水物になる。この製法を工
業的に実行する場合、転化されなかった酸無水物および
取り込まれなかったスチレンは、溶融物の脱気工程を通
して除去される。
【0033】活性化のために加えた有機過酸化物は、多
くの段階が関与する分解反応で熱的に分解して過酸化物
基を形成し、次いでこの過酸化物基が鎖フリーラジカル
を形成する。特に適当な過酸化物は、過酸化ジクミル
(DCUP)および2,5−ジメチル−2,5−ビス
(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン(DHBP)
である。これらの物質は異なった分解速度および異なっ
た活性酸素(AO)含有量を有する(DCUPはAO=
5.6%、DHBPはAO=9.8%である)。無水マ
レイン酸と過酸化物の重量比は、好ましくは5〜20
(DCUPの場合)および10〜30(DHBPの場
合)である。この差はDHBPのAO含有量がより高い
ためである。
【0034】加えるべきスチレンの量は、酸無水物の量
と釣り合わせる必要がある。スチレンと無水マレイン酸
の好ましいモル比は0.4〜1.4である。約1の比が
特に好ましい。
【0035】オレフィンブロック共重合体上にグラフト
化された酸無水物基は、その後の処理の際に、「反応性
混合」の状況下でポリアミドのアミノ末端基と反応する
ことができる。酸無水物の相容性付与作用、およびオレ
フィンブロック共重合体とポリアミドの間に形成される
共有結合も、ブレンド構成員同士の間の相互作用のレベ
ルを著しく増加するので、形態学的に安定した2相材料
が形成される。
【0036】この種のブレンドでは、ブレンド工程中の
形態は、特性プロファイルを決定する上で非常に重要で
ある。本発明で望ましい形態は、ポリアミドから製造さ
れた連続相、およびオレフィンブロック共重合体から製
造された不連続の微小分散相が存在する形態である。ブ
レンド中のポリオレフィン粒子の直径dは、その後に
続くフィルムの押出および延伸工程で存続し、包装用途
に必要な強度レベルを達成できるためには、0.2〜
5.0μmであるべきである。
【0037】本発明の重合体ブレンドでは、構造と特性
の間に十分に確率した関係がある。従って、反応性ブレ
ンド加工工程を通して形成された形態の性質は、きわめ
て重要である。製造された形態は、下記の、混合規格パ
ラメータ、材料パラメータおよび処理パラメータを含む
無単位パラメータを使用して説明することができる。
【0038】毛管計数Ca Ca=ηPA(γ)・γ・R/σ12 (1) 式中、ηPA(γ)はコポリアミドの粘度関数であり、
γはせん断率であり、σ12は界面張力であり、Rは粒
子の半径である。
【0039】粘度比λ λ =ηPO(γ)/ηPA(γ) (2) 式中、ηPO(γ)はポリオレフィンブロック共重合体
の粘度関数である。
【0040】体積濃度比λ λ =φPO/φPA (3) 式中、φPOはポリオレフィンブロック共重合体の体積
濃度であり、φPAはコポリアミドの体積濃度である。
【0041】毛管計数Caは、ポリオレフィン粒子に作
用するせん断応力を、界面張力σ および粒子半径R
に相関させる。
【0042】等式(1)および(2)は、毛管計数Ca
および粘度比λが特定の速度場またはせん断率場内の
位置関数であることを示している。
【0043】毛管計数Caが臨界値Cacritを超え
る場合は常に、フロー過程の途中で、ブレンド成分(こ
の場合にはポリオレフィンブロック共重合体)が、非常
に小さな個別粒子になって分散する。 Ca>Cacrit (4a) ここでCacritはλおよびフローの種類の関数である。 Cacrit=f(λ、フローの種類) (4b)
【0044】二軸延伸フローに関しては、全体的な粘度
関係範囲により、単純なせん断フローよりも著しく小さ
なCacrit値になり、 0.1≦λ≦3.5 (5) の範囲内でのみ、ポリオレフィンブロック共重合体相の
十分な分散が起こる。
【0045】これらの状況から、効率的な粒子形成は、
特に、広い混練ブロックの側方が開いたくさび形状の隙
間で起こる延伸の種類によりもたらされる。
【0046】ほぼ一定の界面張力σ12が推定され、 λ/λ= φPO・ηPA(γ)/φPA・η
PO(γ) <1 (6) の基準が満たされれば、連続的な共重合体マトリックス
中に埋め込まれた微小分散相としてポリオレフィンブロ
ック共重合体を含んでなる2相材料が製造される。
【0047】ηPO(γ)/ηPA(γ)= φPO
φPA の基準が満たされれば、共連続相構造が形成される。こ
の種の共連続相構造は、本発明の重合体ブレンドには好
ましくない。
【0048】λ/λの比が値1に近づくにつれて、
製造されるポリオレフィン粒子の平均直径dは大きく
なり、ブレンド構造は粗くなる。構造が粗くなると、機
械的特性値が低下する、すなわち等級が低くなる。これ
らの状況を知ることにより、当業者は適当な混合比およ
び粒子径を設定することができる。
【0049】本発明の重合体ブレンドを製造する一つの
方法は、相互に緊密に噛みあい、共回転する2本スクリ
ューを備えた押出機を使用する反応性混合製法である。
この種の混合押出機では、胴およびスクリュー部品の両
方がモジュール式に設計されており、従って、用途に特
別に合わせて胴を配置し、スクリューを設計するとよ
い。
【0050】本発明の重合体ブレンドの製造に推奨でき
る装置は、高処理長の、すなわち長さと直径の比が高い
2本スクリュー押出機である。好ましいL/D比は40
〜56の範囲内である。モジュール構造の胴は、それぞ
れ長さ4Dの加熱/冷却区域に小分割されている。
【0051】特に適当な装置の例は、スクリュー直径が
40mm、L/D比が56、スクリュー回転速度250
rpmであり、14個の加熱/冷却区域を有する2本ス
クリュー押出機である。この押出機内部の温度設定は、
第一区域における180℃から、1区域毎に10℃ず
つ、第10区域における270℃まで上昇する。前処理
したオレフィンブロック共重合体を2本スクリュー押出
機の第一区域に、好ましくは重力計量供給機構を使用し
て供給するのが適当である。ポリアミドペレット(混合
物)を第8区域のあたりに、例えば2本シャフト補助流
動供給装置を使用して供給する。スクリューによる充填
が一部しか行われていない非加圧区域で吸引することに
より、揮発性の成分を重合体溶融物から除去する。揮発
性成分は、結合されていないスチレン、有機過酸化物の
分解、転化されなかった無水カルボン酸(これは低温ト
ラップにより脱気流から分離される)、または(コ)ポ
リアミド(十分に予備乾燥せず、尚残留する水を含んで
なる場合)から生じることがある。
【0052】すべての化学反応が完了した後、このよう
に処理した重合体ブレンドを押出ダイの中に導入する。
押出物は冷却浴を通過し、次いで粉砕されてペレットを
形成する。ペレットは、その後のフィルム押出および二
軸延伸工程の出発材料となる。
【0053】上流混合工程では特定の組成を有する液体
混合物を無水カルボン酸、有機過酸化物、およびスチレ
ンから製造する。この混合物を、ジャイロミキサーの容
器中で、規定重量のオレフィンブロック共重合体に加え
る。次いで、容器を閉鎖し、混合工程を開始する。ポリ
オレフィンの結晶化度が低いために、液体混合物はペレ
ットに自然に吸収される。この技術により、準分子レベ
ルで、反応混合物の優れた予備配分を行うことができ
る。この様にして処理したポリオレフィンペレットを、
重力計量供給機構を使用して2本スクリュー押出機に導
入する。第一混練ブロックを配分混合区域と組み合わせ
ることにより、これらのペレットの可塑化を確実に促進
することができる。下流区域では、過酸化物が熱的に分
解し、上記の水素分離および鎖のフリーラジカル位置に
おける酸無水物のグラフト化が開始する。混練ブロック
と混合区域の組合せにより、グラフト化反応および存在
する過酸化物の完全分解を確実に迅速に完了させること
ができる。グラフト化反応が完了した後、ポリアミドペ
レット(混合物)は、補助流動供給装置を使用して混合
押出機に供給される。胴の温度を270℃に上げること
により、ポリアミドが融解し、アミノ末端基と酸無水物
基の間のカップリングが開始する。系全体が均質に混合
された後、溶融物を脱気する。2本スクリュー押出機の
最終スクリュー区域は、押出ヘッドにより発生する流動
抵抗に打ち勝つのに必要な圧力を蓄積する。
【0054】押出ヘッドのすぐ上流にイン−ラインまた
はオン−ラインセンサーを設置し、化学反応が予想した
ように進行しているか、否かを確認するのが有利である
ことが分かっている。有効であることが立証されている
センサーシステムは、オン−ラインレオメーター(動的
または静止測定方法を使用する)およびオン−ラインF
TIR分光計である。
【0055】本発明は、本発明の重合体ブレンドで構成
された、またはそこから製造された少なくとも1層を含
む、平らな、または管状のフィルムも提供する。フィル
ムは好ましくは一または二軸延伸する。
【0056】二軸延伸された平らな、または管状のフィ
ルムを製造するための適当な方法は押出製法であるが、
そこでは熱可塑性フィルムを先ず製造し、次いで、それ
らの熱可塑性領域内で後延伸する。その様な製法は、そ
れ自体、当業者には公知である。
【0057】平らなフィルムを製造するには、上記の重
合体ブレンドを押出機、好ましくは2本スクリュー押出
機、中で再び融解させる。押出機中の温度はポリアミド
成分の融点によって異なり、移行区域および計量区域
は、一般的に最高溶融成分の融点より30〜50℃高い
温度に加熱する。押出機は、スロットダイを通して溶融
物を送り出す。排出された溶融物フィルムは、冷却ロー
ル上で固化させる。重合体の早過ぎる結晶化を阻止する
ために、急速冷却が好ましい。得られた一次フィルムを
引き取り、次いで、熱風またはIR放射線を使用し、ポ
リアミドのガラス転移点よりも高い温度(典型的には7
0〜95℃)に再度加熱する。この場合、直接下流に配
置した連続運転延伸フレームでフィルムを縦方向および
横方向に延伸するのが特に有利である。適当な延伸フレ
ームは公知であり、多くの製造業者から市販されてい
る。これらのフレームは、その構造様式に応じて、準同
時延伸(縦方向延伸がある程度横方向延伸に先行する)
または完全同時延伸する。幾何学的延伸ファクターは、
2〜4.5(縦方向および横方向)の範囲内にすべきで
ある。縦方向2.5〜3.5、横方向3.2〜4の値が
好ましい。
【0058】延伸区域から出た後、必要に応じて、フィ
ルムを別の熱処理(熱固定)にかけることができる。こ
れによって、加熱によりフィルムが収縮(熱収縮)する
傾向が少なくなるか、または完全に無くなる。この工程
中、フィルムは通常100〜180℃の温度に加熱す
る。適当な熱源は上記の媒体または加熱したローラーで
ある。
【0059】最後に、フィルムは冷却および研磨ローラ
ーを通り、次いで巻き取られ、さらに処理される。
【0060】延伸管状フィルムの製造は、同じ基本的な
原理に基づいている。しかし、溶融物は、輪状のダイを
通して押し出され、次いで冷却され、一様な一次チュー
ブを形成する。一次チューブを成形するための例は、空
気または適当な液体をチューブの内側に導入するか、ま
たはキャリブレーターを使用し、その中にチューブを通
す方法である。キャリブレーターは好ましい工業的な方
法である。
【0061】冷却された一次チューブは、一対のピンチ
ローラー、次いで加熱区域、さらに別の一対のピンチロ
ーラーを通る。ローラー間に取り囲まれた空気の体積が
縦方向および横方向に強制的に同時延伸する。縦方向延
伸は、第二のローラー対の速度が増加する程度により、
さらに調整される。延伸ファクターは、平らなフィルム
に関する上記の値に近似している。
【0062】管状フィルムも続いて熱固定することがで
きる。チューブは別の加熱区域を通り、そこで、つぶれ
た状態で、または再膨脹させた後に加熱することができ
る。使用可能な熱源は、やはり熱風またはIR放射線、
あるいはつぶれたチューブの場合は、加熱ローラーでよ
い。所望の残留熱収縮に応じて、チューブの温度は10
0〜170℃でよい。
【0063】製造された、つぶれたチューブを冷却し、
巻き取り、その後の加工まで貯蔵する。
【0064】チューブ製造に関して記載した製法は、当
業者には、「ダブル−バブル」製法としても知られてい
る。
【0065】特殊な用途には、例えば水蒸気バリヤーを
強化したフィルムが望ましい場合、2層以上の構造を有
し、少なくとも1層が本発明の重合体ブレンドで構成さ
れているのが有利である。別の層はポリオレフィン(例
えばPEまたはPP)、(コ)ポリアミド、エチレン性
不飽和化されたモノマー(例えば酢酸ビニル、ビニルア
ルコール、または(メタ)アクリル酸)との(共)重合
体、塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸共重合体、イ
オノマー樹脂、または上記共重合体の混合物で構成する
ことができる。PEまたはコポリアミドから製造された
層が好ましい。
【0066】どの2層構造でも、追加層は、包装された
製品または内容物の方を向くことになる側(チューブの
場合は内側)にあるのが好ましい。3層以上がある場
合、これらの層は様々な配置を有することができる。
【0067】層間を接着する場合、一般的に追加の接着
促進材料を構造中に導入する必要がある。適当な材料
は、共押出で使用できる通常の接着促進重合体である。
これらの中で、酸無水物がグラフト化されたポリオレフ
ィンが好ましい。接着促進剤は追加層の1つ以上と混合
された材料でも、あるいは1つ以上の個別層の形態でも
よい。
【0068】2つ以上の層を有する本発明のフィルム
は、通常、5つ以下の層を含む。
【0069】2つ以上の層を有するフィルムは、一般的
に共押出ダイを使用して製造される。この種のダイは、
スロットダイまたは輪状溝ダイの形状を有する。ダイに
本発明の重合体ブレンドを1基以上の押出機を経由し
て、および他の重合体を他の押出機により供給する。そ
の場合、放出された溶融物フィルムは相互に重ね合わせ
た層から構成される。次いで、固化、延伸、および適当
であれば、熱固定を上記の様に行う。
【0070】下記の諸例は本発明を説明するためのもの
である。ここで用語「phr」は樹脂の100分の1部
(最初に装填した重合体の量に対する重量百分率)を意
味する。他に指示がない限り、百分率は重量で表示す
る。(C)は比較または比較実験を意味する。
【0071】下記の化合物を例で使用した。 1.PPブロックおよびEPMブロックを基材とするブ
ロック共重合体(密度0.88〜0.90g/cm
、融点(示差走査熱量測定、DSCにより測定)1
44℃、230℃、荷重2.16kgで測定したメルト
フローインデックス(MFI)0.6g/10分、およ
び弾性率121MPaを有する)、Montell Polyolefin
sからHifax CA 10A(商品名)として市販(以下、PP
とも略記する)。 2.ナイロン−6/6,6コポリアミド、融点T19
6℃(DSCで測定)、相対粘度3.2dl/g(96
%濃度の硫酸中で測定)、BASF Aktiengesellschaftか
らUltramid C 35(商品名)として市販(以下、PAと
も略記する)。 3.無水マレイン酸(MAH)、 4.過酸化ジクミル(DCUP)、 5.2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサン(DHBP)、および 6.スチレン(St)
【0072】生成物は下記の特性により解析した。 1.機械的特性 a)引裂き強度σ[N/mm] b)破断点伸びε[%] c)5%ひずみにおける応力σ[N/mm] d)15%ひずみにおける応力σ15[N/mm] 適切な試験データは、DIN 53455に従う引張試
験機を使用して測定した(前進速度50mm/分)。 e)ブロー膨脹させた管状フィルムに対するひずみ試験 この試験には、チューブの長さ約1mの部分をその一端
で堅く密封し、他端から加圧空気を規定の最終圧力に達
するまで導入した。次いで、加圧したチューブの周囲長
を測定した。ひずみ値εは等式 ε = {(U−U)/U}・100[%] で表され、式中、U はブロー膨脹圧p下での周囲長
であり、U は初期周囲長(フィルム幅の2倍)であ
る。
【0073】ブロー膨脹下でのひずみは、ソーセージケ
ーシングとして使用した時のフィルムの挙動を示す。ソ
ーセージエマルジョンを充填する際に到達する内圧は、
通常20〜25kPaである。
【0074】2.他の特性 f)水蒸気透過性(水蒸気透過速度、WTR) これはDIN53122により測定する。 g)熱収縮 この試験は、水中、80℃で15分間エージングした後
の、フィルム試料の長さまたは幅の減少程度を測定す
る。
【0075】製造例1 Hifax CA 10A(商品名)PPペレット100phrをジ
ャイロミキサーに入れた。次いで、下記の物質を,それ
ぞれPP成分に対して下記の量で加えた。 0.5phrの無水マレイン酸 0.033phrの過酸化ジクミル(→MAH/DCU
P=15)、および0.48phrのスチレン(St) 次いで、これらの成分を堅く密封したミキサー中で30
分間混合した。次いで、これらの成分を加えたペレット
を、重力計量供給機構を使用し、上記の2本スクリュー
押出機ZSK 40(L/D比が56で、14個の加熱/冷却
区域を有する)の供給開口部の中に供給した。スクリュ
ー回転速度は250rpmであった。メルトフローレー
トは10.5kg/hの予め決められた値mに固定し
た。最初の8区域でPPを融解させ、過酸化物を分解
し、PP鎖を過酸化物基で活性化し、無水マレイン酸を
マクロラジカル上にグラフト化した。第8区域で、同様
に材料を重力制御下で供給する2本シャフト補助流動供
給装置を使用し、C35コポリアミドを導入した(メル
トフローレートm)。下流には混練ブロックがあり、
配分混合部分が設置されており、そこで、PPおよびナ
イロン−6/6,6コポリアミドが、グラフト化された
無水マレイン酸分子を介して共有結合される2相系が形
成される。特に過酸化物の熱分解により形成される揮発
性生成物は、上記のように吸引し、液体窒素冷却した低
温トラップに集める。19.5kg/hのポリアミドメ
ルトフローレートmで、総処理量m(=m
)は30kg/hであった。均質化された重合体溶
融物は最後に丸められた押出物の形態で押し出され、冷
却浴中で冷却され、次いで粉砕されてペレットになる。
従って、生成物中のPA:PPの重量比は65:35で
ある。重合体ブレンドは連続的なポリアミド相を有し、
その中にPPが微小分散している。
【0076】製造例2 フリーラジカル開始剤として、過酸化ジクミルではな
く、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサンを使用した以外は、例1を繰り
返した。活性酸素含有量がより高いので、無水マレイン
酸と2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサンに関して選択した比は20であ
り、0.025phrの過酸化物に相当する。さらに、
メルトフローレートmおよびmを変えた(m
9.0kg/hに下げ、mを21.0kg/hに上
げ、総処理量は変えなかった)。従って、PA:PP比
は70:30であった。
【0077】製造例3を12.0kg/hに上げ、mを18.0kg/
hに下げただけで、例2を繰り返した。従って、PA:
PP比は60:40であった。
【0078】製造例4〜6 グラフト化に使用する化合物の比率を変えた以外は、例
1を繰り返した。しかし、重合体およびそれらの重量比
(PA:PP=65:35)は例1と同じである。
【0079】表1 例 比率(phr) 番号 Hifax CA 10 MAH DCUP スチレン 4 100 0.25 0.0166 0.24 5 100 0.50 0.033 0.48 6 100 1.50 0.100 1.44
【0080】製造例7(比較) 例1と同様に、PPおよびPAからブレンドを製造した
が、無水マレイン酸、過酸化ジクミルおよびスチレンを
全く添加しなかった。
【0081】加工例 例1〜7で製造したブレンドをブロー成形し、フィルム
を製造した。これは、Collin実験室用ブロー成形フィル
ムプラントを使用して行った。ブロー−アップ比D
は3.0であり、縦方向延伸E/Eは約6であ
った。得られたフィルムの引張強度および破断点伸び
は、引取方向(機械方向)に対して直角に測定し、測定
値を以下に示す。
【0082】表2 例番号 1 2 3 4 5 6 7 σ [N/mm 2 ] 72 79 69 48 72 53 25 ε [%] 553 562 535 462 553 457 320
【0083】表中の値は、本発明の重合体ブレンドから
製造されたブロー加工フィルムは、著しく高い応力レベ
ルまで破断に耐えることを示している。破断点伸びも比
較例よりも改良されている。
【0084】例8 例1に記載したペレットを、温度プロファイルが供給区
域における160℃からダイヘッドにおける240℃ま
でである1本スクリュー押出機で再度溶融させ、輪状ダ
イを通して押し出した。キャリブレーターを使用して重
合体溶融物を固化させ、直径21mmの一次チューブを
形成した。次いで、この一次チューブを、周速度間の比
が1:2.2である2対のピンチローラーに通し、縦方
向の張力を作用させた。ピンチローラー同士の間でチュ
ーブをIR放射線により約75℃に加熱した。加熱され
た管状フィルムが横方向にも延伸されるように、チュー
ブの内側にある量の空気を導入した。横方向延伸後のチ
ューブの直径は70mmであった。
【0085】次いで、チューブに再度空気を充填し、約
130℃で熱固定したが、これによって管状フィルムの
直径は約6%減少した。次いで管状フィルムを、ローラ
ー対の両方が同じ周速度を有する別のピンチローラー対
に通した。最後に、チューブを冷却し、巻き取った。管
状フィルムの最終的な直径66mm、全体的な横方向延
伸比1:3.14、全体的な縦方向延伸比1:2.2、
全体的な二次元的延伸比1:6.91であった。
【0086】加工例9 例2における様に製造した重合体ブレンドを例8と同様
に加工し、延伸し、熱固定した、最終的な直径66mm
の管状フィルムを製造した。
【0087】加工例10 例3に記載した重合体ブレンドを例8と同様に加工し、
延伸し、熱固定した管状フィルムを製造した。しかし、
2対のローラーの周速度の比は1:2.0であった。
【0088】加工例11(比較) 純粋なナイロン−6/6,6(Ultramid C35(商品
名))を例8と同様に加工し、直径66mmの管状フィ
ルムを製造した。
【0089】加工例12(比較) DE−C2850181における、直径60mmの単層
ソーセージケーシング(Naturin GmbHから市販のBetan
(商品名))を比較目的に試験した。表3は、二軸延伸
したフィルムの機械的特性を示す。フィルムはすべて2
0℃、60%相対湿度で調整し、次いで、それ以上湿ら
せずに試験した。
【0090】表3 例 フィルム σ σ15 ブロー膨脹試験 熱収縮 水蒸気 厚さ 横方向 縦方向 における歪(%) 横方向 透過性番号 μm N/mm 2 N/mm 2 25kPaで 50kPaで % % 8 42 20.2 46.1 7.2 13.9 6 7.6 9 41 22.2 48.6 6.3 12.3 6 7.0 10 43 17.5 41.0 8.8 16.1 5 6.6 11(C) 41 36.0 62.0 2.2 4.1 8 27.0 12(C) 39 55.0 82.0 2.6 5.3 10 13.0
【0091】乾燥チューブの一部に、それぞれの場合に
400gの微粒の湯通ししたエマルジョンソーセージ組
成物を手作業で充填し、それらの末端を金属クリップで
密封した。次いで、ソーセージを湯通し室中、78℃、
100%相対湿度で60分間調理した。ソーセージが7
℃に冷却してから、外観およびコンシステンシーを評価
した(表4参照)。
【0092】表4 例 充填による 最終評価 横方向ひずみ 番号 % 適合 特徴 8 6.3 しわ無し、堅い 9 5.9 しわ無し、堅い 10 6.8 しわ無し、非常に堅い 11(C) 2.0 クリップ区域に長いしわ、 肉汁散逸 フィルムがゆるく付着 (ゼリー付着) 12(C) 1.8 ソーセージ全体にしわ、 著しい肉汁散逸 フィルムがゆるく付着 (ゼリー付着)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 51:06) C08L 51:06) (72)発明者 ハンス‐ゲルハルト、フリッツ ドイツ連邦共和国ウーインゲン、ゴーテン ベーク、10 (72)発明者 ルンシェンク、ルーエ ドイツ連邦共和国シュツットガルト、アル マントリング、3エフ Fターム(参考) 4B042 AD03 AW06 4F071 AA15 AA15X AA20 AA20X AA21 AA21X AA22X AA36X AA54 AA75 AA77 AA78 AA81 AF45 AH04 BA01 BB06 BB07 BB09 BB13 BC01 4J002 BB212 BN212 BP022 CL011 CL031 CL051 GG01 GG02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂肪族および/または半芳香族(コ)ポリ
    アミドから製造された凝集性相、およびその中に分散し
    た、オレフィン系重合体から製造された相を含み、オレ
    フィン系重合体が、分子内無水カルボン酸がグラフト化
    されたオレフィンブロック共重合体であることを特徴と
    する重合体ブレンド。
  2. 【請求項2】凝集性ポリアミド相の比率が、それぞれの
    場合に、重合体ブレンドの総重量に対して50〜95重
    量%、好ましくは60〜90重量%、特に好ましくは6
    5〜80重量%、である、請求項1に記載の重合体ブレ
    ンド。
  3. 【請求項3】凝集性ポリアミド相が脂肪族(コ)ポリア
    ミド、2種類またはそれより多い脂肪族(コ)ポリアミ
    ドの混合物、または少なくとも1種の脂肪族(コ)ポリ
    アミドと少なくとも1種の半芳香族(コ)ポリアミドの
    混合物を含む、請求項1または2に記載の重合体ブレン
    ド。
  4. 【請求項4】脂肪族または半芳香族ポリアミドの分子量
    が約20000〜40000g/モルである 、請
    求項1〜3のいずれか一項に記載の重合体ブレンド。
  5. 【請求項5】オレフィンブロック共重合体がPPブロッ
    クおよびEPMブロックで構成されている 、請求項1
    〜4のいずれか一項に記載の重合体ブレンド。
  6. 【請求項6】オレフィンブロック共重合体がPPブロッ
    ク、EPMブロック、およびEBMブロックで構成され
    ている 、請求項1〜4のいずれか一項に記載の重合体
    ブレンド。
  7. 【請求項7】グラフト基の比率が、オレフィンブロック
    共重合体の重量に対して0.3〜0.8重量%である、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合体ブレンド。
  8. 【請求項8】オレフィンブロック共重合体が、不飽和化
    された脂肪族のジまたはポリカルボン酸の無水物でグラ
    フト化されている 、請求項1〜7のいずれか一項に記
    載の重合体ブレンド。
  9. 【請求項9】不飽和化された脂肪族のジまたはポリカル
    ボン酸の無水物が、無水マレイン酸、無水シトラコン
    酸、または無水イタコン酸である、請求項8に記載の重
    合体ブレンド。
  10. 【請求項10】オレフィンブロック共重合体に無水マレ
    イン酸が、単量体状スチレンおよび有機過酸化物の存在
    下でグラフト化されている、請求項9に記載の重合体ブ
    レンド。
  11. 【請求項11】単量体状スチレンと無水マレイン酸のモ
    ル比が0.4〜1.4である、請求項10に記載の重合
    体ブレンド。
  12. 【請求項12】脂肪族および/または半芳香族(コ)ポ
    リアミド、および分子内無水カルボン酸がグラフト化さ
    れたオレフィンブロック共重合体が相互に反応し、共有
    結合を形成する、請求項1〜11のいずれか一項に記載
    の重合体ブレンド。
  13. 【請求項13】分散した相が、直径dが0.2〜5.
    0μmである粒子で構成されている、請求項1〜12の
    いずれか一項に記載の重合体ブレンド。
  14. 【請求項14】請求項1〜13のいずれか一項に記載の
    重合体ブレンドで構成された1つまたはそれより多い層
    を有するか、または請求項1〜13のいずれか一項に記
    載の重合体ブレンドから製造された少なくとも1つの層
    を含むことを特徴とする、平らな、または管状のフィル
    ム。
  15. 【請求項15】一または二軸延伸されている、請求項1
    4に記載のフィルム。
  16. 【請求項16】熱固定されている、請求項14または1
    5に記載のフィルム。
  17. 【請求項17】請求項14〜16のいずれか一項に記載
    の管状フィルムの、ソーセージ用合成ケーシングとして
    の使用。
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