JP2005060494A - 酸素吸収性樹脂組成物及び酸素吸収性包装材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属鉄粉末とアルカリ(土類)金属ハロゲン化物粉末を不活性雰囲気下に混合調製した金属鉄粉末系酸素吸収性組成物に、該組成物を不活性雰囲気から取り出すことなくポリオレフィン樹脂粉末を加えて激しく均一混合することにより、粉末樹脂表面に金属鉄粉末系酸素吸収性組成物が固着されており、吸湿や凝集が大幅に低減された粉末状酸素吸収性樹脂組成物を得ることができる。該酸素吸収性樹脂組成物は、溶融混練押出し成形物を短時間水と接触させ、直ちに付着水を除去する方法で冷却した後切断することにより、酸素吸収性能が高い粒状の酸素吸収性樹脂組成物とすることができる。
【選択図】 なし
Description
磁鉄鉱粉を還元炎中で加熱還元して得られた粒状の還元鉄500kgを内容量900リッターの密閉式振動ボールミルに摩砕用ボール(鋼鉄球)550リッターと共に投入し、内容空間を窒素ガスで置換した後に150時間振動させて平均粒径10μmの微細還元鉄粉を得た。
微細還元鉄粉の一部335kgを引き抜き、引き抜いた微細還元鉄粉は窒素ガス気流下でコンテナー・バッグに充填・密封保管した。微細還元鉄粉の残部165kgに対し、開口部より無水塩化カルシウム粉末8.25kgと硫酸バリウム粉末1kgを投入し、内容空間を窒素ガスで置換した状態で0.5時間振動させて塩化カルシウムと硫酸バリウムからなる酸化促進剤組成物を鉄粉と均一に混合し、金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を得た。
該粉末状酸素吸収性樹脂組成物を引き抜いた振動ボールミルに、上記の引き抜いた微細還元鉄粉165kgを再度投入し、開口部より無水塩化カルシウム粉末8kgと硫酸バリウム粉末1kgを投入し、以降、ポリプロピレン樹脂粉末投入量を165kg,89kgとし、上記と同様の方法で339kg,263kgの粉末状酸素吸収性樹脂組成物を調製した〔粉末状酸素吸収性樹脂組成物2,3〕。
また、微細還元鉄粉100kg, 無水塩化カルシウム粉末5kg,硫酸バリウム粉末0.625kg,ポリプロピレン樹脂粉末200kgを上記と同様に処理して305.6kgの粉末状酸素吸収性樹脂組成物を調製した〔粉末状酸素吸収性樹脂組成物4〕。
実施例1にて調製した粉末状酸素吸収性樹脂組成物1を顕微鏡観察した。図1,図2に示すように、樹脂粉末は薄片状に押し潰され、その表面に金属鉄粉末系酸素吸収性組成物が固着している状態が観察された。また、遊離状態の金属鉄粉末系酸素吸収性組成物はほとんど観察されなかった。
実施例1にて調製した粉末状酸素吸収性樹脂組成物〔1〜4〕4種類(それぞれ、鉄粉100部あたり樹脂:60.6,100,53.9,200部)それぞれ10gを径5cmの金属皿に採取し、長さ3cmの都市ガス炎が粉末状酸素吸収性樹脂組成物の表面の1cmまで近付け、粉末状酸素吸収性樹脂組成物に着火を確認するまでの時間を10回繰り返して測定し、着火を確認するまでの時間の平均値を着火時間とした。一回の測定は20秒間を限度として実施した。着火時間を下記比較例1及び2記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物と比較して表1に示した。
着火時間が3秒以下の場合 易着火性
着火時間が3秒を超え10秒以下の場合 着火性
着火時間が10秒を超え又は有効な値が得られない場合 危険性なし
実施例1の粉末状酸素吸収性樹脂組成物4に代わって、微細還元鉄粉180kg、無水塩化カルシウム粉末9kg,硫酸バリウム粉末1.1kg及びポリプロピレン樹脂粉末60kgを振動ボールミルによる被覆混合時間を0.5時間とする以外は実施例1と同様に処理して247kgの粉末状酸素吸収性樹脂組成物を調製した〔粉末状酸素吸収性樹脂比較組成物1〕(鉄粉100部あたり樹脂33.3部)。
同じく、微細還元鉄粉170kg, 無水塩化カルシウム粉末8.5kg,硫酸バリウム粉末1.05kg,ポリプロピレン樹脂粉末30kgを振動ボールミルによる被覆混合時間を3時間とする以外は実施例1と同様に処理して209kgの粉末状酸素吸収性樹脂組成物を調製した〔粉末状酸素吸収性樹脂比較組成物2〕(鉄粉100部あたり樹脂17.6部)。実施例1と同様の方法で着火時間を測定して表1に示した。
実施例1で調製した粉砕鉄粉165kg,無水塩化カルシウム粉末8.25kg,硫酸バリウム粉末1kgからなり、0.5時間均一に混合した金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を振動ボールミル底部より摩砕用ボールと分離しつつ排出し、窒素ガス気流下でコンテナー・バッグに充填・密封した〔金属鉄粉末系酸素吸収性組成物〕。実施例1と同様の方法で着火時間を測定して表1に示した。
比較例1及び比較例2にて調製した粉末状酸素吸収性樹脂比較組成物1及び2を顕微鏡観察した。樹脂粉末の表面に金属鉄粉末系酸素吸収性組成物が一部固着している状態が観察されたが、ほとんどの金属鉄粉末系酸素吸収性組成物は微細な粒子状態もしくは凝集した遊離状態であることが認められた。
実施例1の粉末状酸素吸収性樹脂組成物1を充填・密封したコンテナー・バッグから取り出し、ベント付き2軸混練押出機によって260〜280℃まで加熱してベントから水分を蒸発・除去しつつ吐出口温度を180℃に設定して径3ミリの吐出口から平均線速15m/分の速さで混練押出した。酸素吸収性樹脂組成物1は径4ミリの紐状になり、吐出口から15cmの位置で延長約30cmの範囲にわたりスプレー・ノズルから水温25℃の冷却水を毎分500mlの水量で噴霧・冷却して固化した。固化した紐状酸素吸収性樹脂組成物1は金属メッシュのコンベア上に導かれ、吐出口から7mの位置に設置したカッターによって平均長さ4ミリに切断し圧送機でサイクロンを介して除湿と冷却を経て、径4ミリのペレットとしてカッター下部に設けられたアルミ内装したコンテナー・バッグ容器に集積して、無水塩化カルシウム100gを通気性袋に充填した乾燥剤3袋とともに密封し、酸素吸収性樹脂組成物マスターバッチ・ペレット1を調製した。
《酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレットの調製》
比較例2で調製した粉末状酸素吸収性樹脂比較組成物2(鉄粉100部あたり樹脂:17.6部)を実施例2記載の方法で押出しようとしたが実用的な速さで押出することができなかった。そこで、粉末状酸素吸収性樹脂比較組成物2に対し1.5倍量の市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕を混合しつつ混練押出し、実施例2記載の方法で酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレット1を調製した。
《酸素吸収性樹脂組成物マスターバッチ・ペレットの調製》
比較例2記載の金属鉄粉末系酸素吸収性組成物と330kgの市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕を大気中の水分吸収を極力避けつつ混合しながら実施例2記載の方法で混練押出し、酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレット2を調製した。
《酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレット3の比較調製方法》
実施例1の粉末状酸素吸収性樹脂組成物4を平均線速20m/分の速さで実施例2と同様に混練押出し、ステンレス網製のベルトコンベア上に導き室温25℃、湿度75%の環境で空冷しつつ5mの移動距離で冷却・固化を試みた。実施例2と同様にカッターによって平均長さ4ミリに切断しようとしたが、樹脂の固化が不十分なため、カッターは過負荷となり運転できなかった。ベルトコンベアを延長し、カッター位置を吐出口から10mの移動距離となるように設置し紐状酸素吸収性樹脂組成物の切断を試みたが運転開始5分後には、カッターは過負荷となり運転を停止し、満足な運転は実現できなかった。ベルトコンベアを更に延長し、カッター位置を吐出口から15mの移動距離となるように設置し紐状酸素吸収性樹脂組成物の切断を行い、実施例2と同様に集積・充填・密封したが、充填終了後にアルミ内装したコンテナー・バッグ容器の表面温度が60℃となり、倉庫保管場所に移動するために更に5時間の放置冷却が必要であった。該方法で得られたペレットを酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレット3とした。
実施例2の酸素吸収性樹脂組成物マスターバッチ・ペレット1を27.4kg採取し、市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕138.5kgを混合しつつ実施例2と同条件で混練押出し、金属鉄粉末を10%含有する酸素吸収性樹脂組成物ペレット1を調製し、ペレット10gを熱プレス法によって面積100cm2、平均厚さ0.1ミリのほぼ円形の酸素吸収性樹脂組成物シート1に調製加工した。同様に、実施例2の酸素吸収性樹脂組成物マスターバッチ・ペレット4を30.6kg採取し、市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕70kgを混合しつつ実施例2と同条件で混練押出し、酸素吸収性樹脂組成物ペレット4を調製し、同様にして酸素酸素吸収性樹脂組成物シート4を調製した。さらに実施例1で調製した粉末状酸素吸収性樹脂組成物2を20kg充填・密封したコンテナー・バッグから採取し、市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕90kgを均一に混合しつつ実施例2と同条件で混練押出し、酸素吸収性樹脂組成物ペレット5を調製し、同様にして酸素吸収性樹脂組成物シート5を調製した。
《酸素吸収性樹脂比較組成物ペレットの調製及びシート作成》
更に、比較のために比較例4で調製した酸素吸収性樹脂組成物比較マスターバッチ・ペレット1を30.6kg採取し、市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕70kgを混合しつつ実施例3と同条件で混練押出し、酸素吸収性樹脂比較組成物ペレット1を調製し、酸素吸収性樹脂比較組成物シート1を調製した。また、比較例5記載の酸素吸収性樹脂組成物比較マスターバッチ・ペレット2を30.6kg採取し、市販ポリプロピレン樹脂ペレット〔サンアロマー(株)製サンアロマーPHA03A〕70kgを混合しつつ実施例2と同条件で混練押出し、酸素吸収性樹脂比較組成物ペレット2を調製し、同様にして酸素吸収性樹脂比較組成物シート2を調製した。
上記の酸素吸収性樹脂組成物シート1,酸素吸収性樹脂組成物シート4,酸素吸収性樹脂比較組成物シート1,及び酸素吸収性樹脂比較組成物シート2について実体顕微鏡を用いて分散状態を観察した。図3(酸素吸収性樹脂組成物シート1),図4(酸素吸収性樹脂組成物シート4)及び図5(酸素吸収性樹脂比較組成物シート1),図6(酸素吸収性樹脂組成物シート2)に顕微鏡像を示す。図3,4は図5,6と比較して金属鉄粉末系酸素吸収組成物の大きな凝集物がなく均一に分散しており、金属鉄粉末と反応促進剤とを不活性雰囲気下で混合した後に、該金属鉄粉末混合物を不活性雰囲気から取り出すことなしにポリオレフィン樹脂粉末を適量添加混合し、樹脂粉末表面に該金属鉄粉末混合物を固着せしめる工程を経ることによって、金属鉄粉末と反応促進剤からなる凝集性の高い酸素吸収性成分が効果的に樹脂に分散できることが明らかである。
実施例4で調製した酸素吸収性樹脂組成物シート1,酸素吸収性樹脂組成物シート4,酸素吸収性樹脂組成物シート5,比較例7で調製した酸素吸収性樹脂比較組成物シート1,及び酸素吸収性樹脂比較組成物シート2について、その酸素吸収性能をそのバラツキを含めて評価した。
評価にあたっては、表面側からPET(12μm)/Al箔(7μm)/CPP(60μm)の3層構成からなるレトルト食品用バリア袋に当該シート1枚,反応開始のための水2ml,及び空気100mlを封入・熱シール密封した後、80℃に温度調節したオーブン内に2時間加熱・放置した。正確に25℃に調温した水中での浮力をオーブン加熱・放置の前後について測定し、浮力減少分を酸素吸収量として測定した。比較シートを含めた4種類のシートにつきそれぞれ10枚を測定対象として酸素吸収量の平均値と標準偏差を求め、表2にまとめて示した。
実施例4で調製した酸素吸収性樹脂組成物ペレット1を予めドライラミネート法によって外側からPET(12μm)//Al箔(9μm)//ONy(15μm)//CPP(25μm)構成に積層したフィルムの内側にCPP(25μm)を繰り出しながらその中間に厚さ25μmになるようTダイから押出しラミネート加工を施し、耐熱性の酸素吸収性包装材料を調製した。内側にCPP面を配し、該酸素吸収性包装材料の周囲3方向を熱シールして、13cm×18cmの酸素吸収性袋体1を作成した。該酸素吸収性袋体に水2mlと空気100mlを封入・開口部を熱シール密封して、前記酸素吸収性樹脂組成物シート等に対する酸素吸収性能評価法と同様に酸素吸収性能を測定した。測定結果は表3に示した。
比較例7記載の酸素吸収性樹脂比較組成物ペレット1を用いる以外は実施例5と全く同様にして比較酸素吸収性袋体を作成した。前記酸素吸収性樹脂組成物シート等に対する酸素吸収性能評価法と同様に酸素吸収性能を測定した。測定結果は表3に示した。
比較例7記載の酸素吸収性樹脂比較組成物ペレット2を用いる以外は実施例5と全く同様にして押出しラミネート加工を施そうと試みたが、Tダイから押し出された酸素吸収性樹脂層の膜が安定せず部分的にスダレ状に破れてしまうため、目的とする耐熱性の酸素吸収性包装材料を調製することはできなかった。
実施例6記載の酸素吸収性樹脂組成物マスターバッチ・ペレット4の代わりに比較例6記載の酸素吸収性樹脂比較組成物マスターバッチ・ペレット3を用いる以外は実施例6と全く同様にして押出しラミネート加工を施そうと試みたが、Tダイから押し出された酸素吸収性樹脂層の膜が安定せず部分的にスダレ状に破れてしまうため、目的とする耐熱性の酸素吸収性包装材料を調製することはできなかった。
実施例5,実施例6で作成した酸素吸収性袋体1,2及び比較例8記載の比較酸素吸収性袋体について次のように酸素吸収性能評価を行った。まず、各酸素吸収性袋体に水2mlと空気100mlを封入・開口部を熱シールした後、80℃に温度調節したオーブン内に2時間加熱放置した。正確に25℃に調温した水中での浮力をオーブン加熱・放置の前後について測定し、浮力減少分を酸素吸収量として測定した。各袋体につきそれぞれ10袋を測定対象として酸素吸収量の平均値と標準偏差を求め、表3にまとめて示した。
Claims (16)
- 少なくとも酸素吸収剤主剤としての金属鉄粉末と反応促進剤としてのアルカリ金属ハロゲン化物及び/又はアルカリ土類金属ハロゲン化物の粉末を不活性雰囲気下に均一混合して調製されている金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を、不活性雰囲気下にポリオレフィン樹脂粉末表面に固着してなる粉末状酸素吸収性樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィン樹脂粉末の平均粒径が70〜2000μmであって、その配合量は、前記金属鉄粉末系酸素吸収性組成物中の金属鉄粉末100質量部に対し50〜300質量部である請求項1記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィン樹脂粉末は、ポリエチレン樹脂粉末、ポリプロピレン樹脂粉末、エチレン含量が70%以上であるポリエチレン共重合体樹脂粉末、プロピレン含量が70%以上であるポリプロピレン共重合体樹脂粉末から選ばれる樹脂粉末である請求項1又は請求項2に記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物。
- 少なくとも酸素吸収剤主剤としての金属鉄粉末と反応促進剤としてのアルカリ金属ハロゲン化物及び/又はアルカリ土類金属ハロゲン化物の粉末を不活性雰囲気下に均一混合して金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を調製する工程、該不活性雰囲気下の該金属鉄粉末系酸素吸収性組成物に、該組成物中の金属鉄粉末100質量部に対して、平均粒径が70〜2000μmのポリオレフィン樹脂粉末50〜300質量部を加えて不活性雰囲気を維持しつつ混合して該樹脂粉末表面に該金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を固着させる工程よりなる粉末状酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリオレフィン樹脂粉末がポリエチレン樹脂粉末、ポリプロピレン樹脂粉末、エチレン含量が70%以上であるポリエチレン共重合体樹脂粉末、プロピレン含量が70%以上であるポリプロピレン共重合体樹脂粉末から選ばれる樹脂粉末である請求項4記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記不活性雰囲気下に金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を調製する工程、及び該不活性雰囲気下にポリオレフィン樹脂粉末表面に該金属鉄粉末系酸素吸収性組成物を固着させる工程が、窒素ガスで内部雰囲気を置換した振動ボールミルを用いて、原料粉末混合物に激しい衝撃力と圧力を加えつつ均一混合する工程である請求項4又は請求項5に記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載された粉末状酸素吸収性樹脂組成物を紐状に溶融混練押出成形し、急冷し、切断してなる酸素吸収性樹脂粒状混練組成物。
- 前記請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載された粉末状酸素吸収性樹脂組成物又は前記請求項7に記載された酸素吸収性樹脂粒状混練組成物を、該組成物中の樹脂成分と相溶性のあるポリオレフィン樹脂との均一希釈混合物として紐状に溶融混練押出成形し、急冷し、切断してなる酸素吸収性樹脂粒状混練組成物。
- 前記粉末状酸素吸収性樹脂組成物又は酸素吸収性樹脂粒状混練組成物中のポリオレフィン樹脂成分と相溶性のあるポリオレフィン樹脂がポリエチレン樹脂粉末、ポリプロピレン樹脂粉末、エチレン含量が70%以上であるポリエチレン共重合体樹脂粉末、プロピレン含量が70%以上であるポリプロピレン共重合体樹脂粉末から選ばれる樹脂である請求項8記載の酸素吸収性樹脂粒状混練組成物。
- 前記請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の粉末状酸素吸収性樹脂組成物を製造する工程、該粉末状酸素吸収性樹脂組成物を加熱溶融し、口径1〜5mmの吐出口から混練押出して得られる紐状の押出成形物を直接冷却水と短時間接触させて冷却する工程、冷却された紐状の押出成形物を水から分離し、紐状押出成形物の蓄熱によって表面付着水分を除去する工程、該表面付着水分を除去した紐状の押出成形物を切断して粒状物を調製する工程を有する酸素吸収性樹脂粒状混練組成物の製造方法。
- 前記粉末状酸素吸収性樹脂組成物を加熱溶融し、口径1〜5mmの吐出口から混練押出して得られる紐状の押出成形物を直接冷却水と短時間接触させて冷却する工程が、前記粉末状酸素吸収性樹脂組成物とその組成物中の樹脂成分と相溶性のあるポリオレフィン樹脂を均一希釈混合しつつ加熱溶融し、口径1〜5mmの吐出口から混練押出して得られる紐状の押出成形物を直接冷却水と短時間接触させて冷却する工程である、請求項10記載の酸素吸収性樹脂粒状混練組成物の製造方法。
- 前記請求項10記載の酸素吸収性樹脂粒状混練組成物を製造する工程、該酸素吸収性樹脂粒状混練組成物とその組成物中の樹脂成分と相溶性のあるポリオレフィン樹脂を均一希釈混合しつつ加熱溶融し、口径1〜5mmの吐出口から混練押出して得られる紐状の押出成形物を直接冷却水と短時間接触させて冷却する工程、冷却された紐状の押出成形物を水から分離し、紐状押出成形物の蓄熱によって表面付着水分を除去する工程、該表面付着水分を除去した紐状の押出成形物を切断して粒状物を調製する工程を有する酸素吸収性樹脂粒状混練組成物の製造方法。
- 前記紐状の押出成形物を直接冷却水と短時間接触させる時間が0.1〜10秒の範囲である請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の酸素吸収性樹脂粒状混練組成物の製造方法。
- 前記請求項10〜13項に記載の製造方法によって製造されている酸素吸収性樹脂粒状混練組成物をそのまま、あるいは前記酸素吸収性樹脂粒状混練組成物に使用されているポリオレフィン樹脂と相溶性を有するポリオレフィン樹脂を均一希釈混合し、酸素バリア性外層基材の内側面に溶融押出ラミネートすることよりなる酸素吸収性包装材料の製造方法。
- 前記請求項14に記載の製造方法により製造されている酸素吸収性包装材料。
- 前記請求項15に記載の酸素吸収性包装材料より形成されている酸素吸収性包装容器。
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