JP2006282833A - エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エチレン含量が20〜60モル%、けん化度が99.0モル%以上であり、極限粘度ηFとアルカリ処理後の極限粘度η0が下記式を満足することを特徴とするエチレン−ビニルアルコール共重合体。
0.5 < η0/ηF < 0.95 式1
【選択図】 なし
Description
0.5 < η0/ηF < 0.95 式1
[η]=(2×(ηSP−lnηr))0.5/C(L/g) 式2
ηSP=(t−t0)/t0 式3
ηr=t/t0 式4
C:EVOH濃度(g/L)
t0:ブランクの落下秒数(s)
t:EVOH溶液の落下秒数(s)
口径 10mmφ〜200mmφ
L/D 5〜75
スクリュー構成 フルフライト(単軸)
同方向噛合/異方向噛合(二軸)
ベント 無し、1個、2個いずれでも良い
圧縮比 2.0〜4.0
ローターの回転数 1〜1200rpm
混練時間 10〜18000秒
押出温度 Tm+10〜Tm+120(℃)
押出機内に酸素を挿入しないように押出機入口付近(ホッパー部)に窒素を5〜50L/minの速度で連続吹込みを行なう。
触媒;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メチル−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(2−シクロプロピルプロピオニトリル)等のアゾニトリル系開始剤およびイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエイト、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物系開始剤等を用いることができる。
温度;20〜90℃、好ましくは40℃〜70℃。
時間;2〜15時間、好ましくは3〜11時間。
重合率;仕込みビニルエステルに対して10〜90%、好ましくは30〜80%。
重合後の溶液中の樹脂分;5〜85%、好ましくは20〜70%。
共重合体中のエチレン含有率;20〜60モル%、さらに好適には22〜55モル%、最適には24〜50モル%。
該共重合体溶液濃度;10〜50%。
反応温度;30〜60℃。
触媒使用量;0.02〜0.6当量(酢酸ビニル成分当り)。
時間;1〜6時間。
ケン化反応後のケン化度は目的により異なるが好ましくは酢酸ビニル成分の80%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。ケン化度は条件によって任意に調整できる。
(1)多層構造体(シート又はフィルムなど)を一軸または二軸方向に延伸、又は二軸方向に延伸、熱処理することによる多層共延伸シート又はフィルム
(2)多層構造体(シート又はフィルムなど)を圧延することによる多層圧延シート又はフィルム
(3)多層構造体(シート又はフィルムなど)真空成形、圧空成形、真空圧空成形、等熱成形加工することによる多層トレーカップ状容器
(4)多層構造体(パイプなど)からのストレッチブロー成形等によるボトル、カップ状容器
(5)多層構造体(パリソンなど)からの二軸延伸ブロー成形等によるボトル状容器
このような二次加工法には特に制限はなく、上記以外の公知の二次加工法(ブロー成形など)も採用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。以下「%」、「部」とあるのは特に断わりのない限り重量基準である。尚、水はすべてイオン交換水を使用した。
試料とする乾燥EVOHペレット0.20gを精秤し、これを含水フェノール(水/フェノール=15/85重量%)40mLに60℃にて4時間加熱溶解させ、温度30℃にて、オストワルド型粘度計にて測定し(t0=90秒)、下式により極限粘度[η]を求めた。
[η]=(2×(ηSP−lnηr))0.5/C(L/g) 式2
ηSP=(t−t0)/t0 式3
ηr=t/t0 式4
C:EVOH濃度(g/L)
t0:ブランクの落下秒数(s)
t:EVOH溶液の落下秒数(s)
乾燥EVOHペレットを凍結粉砕により粉砕した。得られた粉砕EVOHを、呼び寸法1mmのふるい(標準フルイ規格JIS Z−8801準拠)でふるい分けした。上記のふるいを通過したEVOH粉末5gを、100gのイオン交換水中に浸漬し、85℃で4時間撹拌した後、脱液して乾燥する操作を二回行った。得られた洗浄後の粉末EVOHを用いて、下記の測定条件でNMRの測定を行い、下記の解析方法でケン化度を求めた
装置名 :日本電子製 超伝導核磁気共鳴装置ラムダ(Lambda) 500
観測周波数 :500MHz
溶媒 :DMSO−d6
ポリマー濃度 :4重量%
測定温度 :40℃及び95℃
積算回数 :600回
パルス遅延時間:3.836秒
サンプル回転速度:10〜12Hz
パルス幅(90°パルス):6.75μsec
40℃での測定では、3.3ppm付近に水分子中の水素のピークが観測され、EVOHのビニルアルコール単位のメチン水素のピークのうちの、3.1〜3.7ppmの部分と重なった。一方、95℃での測定では、前記40℃で生じた重なりは解消するものの、4〜4.5ppm付近に存在するEVOHのビニルアルコール単位の水酸基の水素のピークが、EVOHのビニルアルコール単位のメチン水素のピークのうちの、3.7〜4ppmの部分と重なった。すなわち、EVOHのビニルアルコール単位のメチン水素(3.1〜4ppm)の定量については、水あるいは水酸基の水素のピークとの重複を避けるために、3.1〜3.7ppmの部分については、95℃の測定データを採用し、3.7〜4ppmの部分については40℃の測定データを採用し、これらの合計値として当該メチン水素の全量を定量した。なお、水あるいは水酸基の水素のピークは測定温度を上昇させることで高磁場側にシフトすることが知られている。
乾燥EVOHペレットを株式会社横河電機製イオンクロマトグラフィーIC7000を用いて下記条件にて定量分析を行い、アルカリ金属塩(A)の量を金属元素換算値で得た。
イオンクロマトグラフィー測定条件:
カラム :株式会社横河電機製のICS−C25
溶離液 :5.0mMの酒石酸と1.0mMの2,6−ピリジンジカルボン酸を含む水溶液
測定温度 :40℃
溶離液流速 :1mL/min.
サンプル打ち込み量:50μL
乾燥EVOH樹脂組成物の粉末1.0gを共栓付き三角フラスコに投入し、さらに濃硝酸15mlと濃酸4mlを加え、冷却コンデンサーを付け、200〜230℃で加熱分解した。硝酸が十分に揮発し、白煙を生じるまで加熱した後、冷却し、溶液を50mlメスフラスコにメスアップした。前記の溶液を株式会社パーキンエルマージャパン社製ICP発光分光分析装置 Optima 4300 DVを用いて観測波長214.914nmにて定量分析した。なお、定量に際しては和光純薬工業株式会社社製リン酸イオン標準液を希釈して作成した検量線を用いた。こうして得られたリン酸の量から、リン酸化合物(C)の量をリン元素換算値で得た。
メトラー社製HR73ハロゲン水分率分析装置を用いて、乾燥温度180℃、乾燥時間20分、サンプル量約10gの条件でEVOHペレットの含水率を測定した。
DANSENSOR製のISM−3を用いて標準条件にて、酸素濃度測定を行なった。
乾燥機内の酸素濃度測定方法としては、ISM−3の吸引ホース先端部分を乾燥機前面のパッキン部より挿入し、乾燥機内部の酸素濃度測定を実施した。
押出機内酸素濃度測定方法としては、ISM−3の吸引ホース先端部分をホッパーの中に挿入し、スクリューより約3cm上部の酸素濃度を測定した。
得られた乾燥EVOHペレットを株式会社東洋精機製作所製20mm押出機D2020(D(mm)=20、L/D=20、圧縮比=2.0、スクリュー:フルフライト)を用いて単層製膜を以下の条件で行い、単層フィルムを得た。
押出温度:C1/C2/C3/Die=175/200/220/220℃
スクリュー回転数:40rpm
吐出量 :1.3kg/hr
引取りロール温度:80℃
引取りロール速度:3.1m/min.
フィルム厚み :20μm
上記方法で作製された単層フィルムをフィルム端面を十分に目視できる厚みになるまで紙管に巻き取り、フィルム端面の着色度を肉眼で以下のように判定した。
判定 : 基準
A:着色なし
B:やや黄変
C:黄変
単層製膜開始から72時間後のフィルムをサンプリングし、フィルム中のゲル状ブツ(肉眼で確認できる約100μm以上のもの)を数えた。
ブツの個数を、1.0m2あたりの個数に換算し、以下のように判定した。
判定 : 基準
A:20個未満
B:20個以上40個未満
C:40個以上60個未満
D:60個以上
上記作製した単層フィルムを23℃、50%RHの雰囲気下で7日間調湿したのち、15mm巾の短冊状の切片を作製した。該フィルムサンプルを用い、島津製作所製オートグラフAGS−H型にて、チャック間隔50mm、引張速度500mm/minの条件で引張降伏点強度の測定を行った。測定は各10サンプルについて行い、その平均値を求めた。
上記方法で作製された単層フィルムを紙管に巻き取り、フィルムのストリーク(フィルムの筋)を肉眼で以下のように判定した。
判定 : 基準
A:少ない
B:普通
C:多い
窒素雰囲気下で160℃にて48時間EVOHの熱処理を行い、EVOHを得た。その時、熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)内の酸素濃度をDANSENSOR製のISM−3で測定した結果10ppm以下であった。
D(mm)=40φ
L/D=26
ホッパー部に窒素を10L/minの速度で連続吹込み
押出し温度 :C1/C2/C3/AD/Die=200/250/250/250/250℃
スクリュー回転数:1.5rpm
滞留時間:10000秒
こうして得られた熱処理ペレットを実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
実施例1で用いた含水ペレットを酸処理した後脱液し、熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)に入れ、露点空気を30L/minの速度で3時間吹込み、イナートオーブン内の雰囲気を空気とした。その後、イナートオーブンを80℃に昇温し、16時間空気雰囲気で乾燥した後、空気雰囲気下で105℃にて16時間EVOHの熱処理を行い、EVOHを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
極限粘度が0.113l/gである含水ペレットを用いることを除いては、比較例1と同様にしてEVOHペレットを作製し、比較例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
極限粘度が0.060l/gである含水ペレットを用いることを除いては、比較例1と同様にしてEVOHペレットを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
エチレン含有量24モル%、極限粘度が0.113l/gである含水ペレットを用いることを除いては、比較例1と同様にしてEVOHペレットを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
エチレン含有量47モル%の極限粘度が0.085l/gである含水ペレットを用いることを除いては、比較例1と同様にしてEVOHペレットを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成を、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
極限粘度が0.040l/gである含水ペレットを用いることと、乾燥時間を変更することを除いては、実施例1と同様にして高粘度EVOHペレットを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。高粘度EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
酸処理した後脱液した含水ペレットを熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)に入れて熱処理を行なう時、吹込むガスを窒素と空気の混合ガスに変更し、熱処理時間を変更したことを除けば、実施例1と同様にして高粘度EVOHペレットを作製し、実施例1と同様にして評価を行った。高粘度EVOH樹脂組成物の組成、熱処理条件を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。熱処理時の熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)内の酸素濃度測定した結果1500ppmであった。
実施例1と同じ含水ペレットを酸処理した後脱液し、熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)に入れ、露点空気を30L/minの速度で3時間吹込み、熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)内の雰囲気を空気とした。その後、熱風乾燥機(ヤマト科学製DN6101)80℃に昇温し、16時間空気雰囲気で乾燥した。さらに、空気雰囲気下で105℃にて16時間EVOHの熱処理を行い、乾燥ペレットを作製した。得られた乾燥ペレットの含水率は、0.25%であった。
D(mm)=40φ
L/D=26
ホッパー部に窒素吹込み無し
押出し温度 :C1/C2/C3/AD/Die=200/250/250/250/250℃
スクリュー回転数:90rpm
滞留時間:180秒
こうして得られた熱処理ペレットを実施例1と同様にして評価を行った。EVOH樹脂組成物の組成を表1に、評価結果を表2にそれぞれ示す。
Claims (5)
- エチレン含量が20〜60モル%けん化度が99.0モル%以上であり、極限粘度ηFとアルカリ処理後の極限粘度η0が下記式を満足することを特徴とするエチレン−ビニルアルコール共重合体。
0.5 < η0/ηF < 0.95 - 請求項1に記載のエチレン−ビニルアルコール共重合体にアルカリ金属塩を該金属に換算して10〜1000ppm含有することを特徴とするエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物。
- 請求項1に記載のエチレン−ビニルアルコール共重合体にアルカリ金属塩を該金属に換算して10〜1000ppm、リン酸塩を5〜1000ppm含有することを特徴とするエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物。
- 酸素濃度が1000ppm以下の雰囲気下で、エチレン−ビニルアルコール共重合体の融点以下の温度で、1〜100時間熱処理を行なうことを特徴とする請求項1に記載のエチレン−ビニルアルコール共重合体の製造方法。
- 酸素濃度が1000ppm以下の雰囲気下で押出機内で熱処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のエチレン−ビニルアルコール共重合体の製造方法。
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