本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、2−ノルボルネンの開環重合体の水素添加物、または2−ノルボルネンと2−ノルボルネン以外のノルボルネン単量体(以下、「その他のノルボルネン単量体」ということがある)との開環共重合体の水素添加物である。
2−ノルボルネンとは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンの慣用名であり、置換基を持たない単量体である。その他のノルボルネン単量体は、化学構造式中にノルボルネン環を有する単量体であり、置換基を含有する2−ノルボルネン、置換基を持たない3環体以上の多環ノルボルネン単量体、及び置換基を有する3環体以上の多環ノルボルネン単量体からなる群より選ばれる少なくとも1種のノルボルネン単量体である。
ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、ノルボルネン単量体の開環重合体を水素添加して得られる水素化ポリマーである。例えば、2−ノルボルネンを開環重合すると、ノルボルネン環が開環して主鎖に炭素−炭素二重結合を有する開環重合体が得られる。水素化により、開環重合体の主鎖の炭素−炭素二重結合を水素化する。その他のノルボルネン単量体として、置換基または環内に炭素−炭素二重結合を持つノルボルネン単量体(例えば、ジシクロペンタジエン)を用いた場合、主鎖の炭素−炭素二重結合の水素添加時に、これらの炭素−炭素二重結合も水素化される。
水素添加率は、開環重合体中の炭素−炭素二重結合の通常80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。耐熱性や耐光性、耐候性などが特に優れたノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を得るには、水素添加率を99%以上、さらには99.5%以上とすることが好ましい。多くの場合、水素添加率を99.9%程度にまで高くすることによって、諸特性に優れたノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を得ることができる。
本発明において、「2−ノルボルネン由来の繰り返し単位」とは、2−ノルボルネンの開環重合と、それに続く水素添加を経た後の繰り返し単位を意味する。同様に、「2−ノルボルネン以外のノルボルネン単量体由来の繰り返し単位」とは、その他のノルボルネン単量体の開環重合と、それに続く水素添加を経た後の繰り返し単位を意味する。各繰り返し単位の割合は、重合転化率がほぼ100%の場合、開環重合に使用する各ノルボルネン単量体の使用割合とほぼ一致する。
ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の全繰り返し単位中、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位の割合は、90〜100重量%である。すなわち、本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、2−ノルボルネン単独の開環重合体水素添加物を含んでいる。
ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物が共重合体である場合には、その他のノルボルネン単量体に由来する繰り返し単位の割合は、全繰り返し単位に対して、0重量%超過10重量%以下、好ましくは1〜8重量%、より好ましくは1〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%である。したがって、共重合体中における2−ノルボルネン由来の繰り返し単位の割合は、90重量%以上100重量%未満、好ましくは92〜99重量%、より好ましくは95〜99重量%、特に好ましくは97〜99重量%である。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物における2−ノルボルネン由来の繰り返し単位の割合及びその他のノルボルネン単量体由来の繰り返し単位の割合が前記範囲内にあると、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の有機溶剤に対する溶解性が良好であるため、ポリマーの精製が容易となり、酸素吸収性多層構造体のノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層の触媒に由来する金属溶出量が極めて少なく、かつ、酸素吸収性多層構造体のノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層の水蒸気バリア性、透明性、機械的強度、耐熱性などが良好となる。
これに対して、その他のノルボルネン単量体由来の繰り返し単位の割合が大きすぎると、酸素吸収性多層構造体のノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層の耐熱性や水蒸気バリア性が悪化するおそれがある。また、その他のノルボルネン単量体由来の繰り返し単位が大きくなりすぎると、ノルボルネン単量体の種類によっては、結晶性が低下し、水蒸気バリア性や耐油性が低下するおそれが生じる。
本発明で用いる2−ノルボルネン以外のノルボルネン単量体(その他のノルボルネン単量体)は、分子内にノルボルネン骨格(ノルボルネン環)を有する2−ノルボルネン以外の化合物である。本発明で用いるその他のノルボルネン単量体には、置換基を有する2−ノルボルネンのほか、ノルボルネン環に縮合した環が存在する構造の3環体以上のノルボルネン単量体が含まれる。3環体以上のノルボルネン単量体は、置換基を有していてもよい。
一般に、有機化合物の水素原子を他の原子または原子団で置き換えると種々の誘導体を得ることができるが、それら置換した原子及び原子団を置換基という。本発明における置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルキレン基、ビニリデン基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン原子、酸素原子を含む極性基(アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基など)、窒素原子を含む極性基(シアノ基、アミノ基、アミド基、イミド基など)、ケイ素原子を含む極性基などが挙げられる。これらの中で、炭素と水素とからなる置換基(芳香環を除く)は、炭化水素基ということがある。アリール基及びアラルキル基は、芳香環を有する置換基ということがある。
その他のノルボルネン単量体のうち、置換基を有する2−ノルボルネン(「置換基を有する2−ノルボルネン誘導体」ともいう)としては、例えば、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシル−2−ノルボルネン、5−シクロペンチル−2−ノルボルネン等のアルキル基またはシクロアルキル基を有する2−ノルボルネン類;5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−プロペニルノルボルネン、5−シクロヘキセニルノルボルネン、5−シクロペンテニルノル−2−ボルネン等のビニリデン基またはアルケニル基を有する2−ノルボルネン類;5−フェニル−2−ノルボルネン等の芳香環を有するノルボルネン類;5−メトキシカルボニル−2−ノルボルネン、5−エトキシカルボニル−2−ノルボルネン、5−メチル−5−メトキシカルボニル−2−ノルボルネン、5−メチル−5−エトキシカルボニル−2−ノルボルネンなどのアルコキシカルボニル基を有する2−ノルボルネン類;ノルボルネニル−2−メチルプロピオネイト、ノルボルネニル−2−メチルオクタネイト、5−ヒドロキシメチル−2−ノルボルネン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)−2−ノルボルネン、5,5−ジ(ヒドロキシメチル)−2−ノルボルネン、5−ヒドロキシ−i−プロピル−2−ノルボルネン、5,6−ジカルボキシ−2−ノルボルネン、5−メトキシカルボニル−6−カルボキシ−2−ノルボルネン等の酸素原子を含む極性基を有する2−ノルボルネン類;5−シアノ−2−ノルボルネン等の窒素原子を含む極性基を有する2−ノルボルネン類;等が挙げられる。
その他のノルボルネン単量体のうち、3環体以上の多環ノルボルネン単量体とは、分子内にノルボルネン環(2環体)と、該ノルボルネン環と縮合している1つ以上の環とを有するノルボルネン単量体である。3環体以上のノルボルネン単量体としては、例えば、下記式(1)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、またはケイ素原子、酸素原子もしくは窒素原子を含む置換基を表し、これらは、互いに結合して環を形成していてもよい。R3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の二価の炭化水素基である。)
で表されるノルボルネン単量体、及び下記式(2)
(式中、R4〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、またはケイ素原子、酸素原子もしくは窒素原子を含む置換基を表し、R4とR6は互いに結合して環を形成していてもよい。mは、1または2である。)
で表されるノルボルネン単量体を挙げることができる。
前記式(1)で示されるノルボルネン単量体としては、例えば、ジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン等のジシクロペンタジエン誘導体;テトラシクロ[9.2.1.02,10.03,8]テトラデカ−3,5,7,12−テトラエン(「1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロ−9H−フルオレン」ともいう)、テトラシクロ[10.2.1.02,11.04,9]ペンタデカ−4,6,8,13−テトラエン(「1,4−メタノ−1,4,4a,9,9a,10−ヘキサヒドロアントラセン」ともいう)等の芳香環を有するノルボルネン誘導体;を挙げることができる。
前記式(2)で示される単量体としては、mが1であるテトラシクロドデセン類、mが2であるヘキサシクロヘプタデセン類が挙げられる。テトラシクロドデセン類の具体例としては、例えば、テトラシクロドデセン(すなわち、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン)、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチルテトラシクロドデセン、8−シクロヘキシルテトラシクロドデセン、8−シクロペンチルテトラシクロドデセン等の未置換またはアルキル基若しくはシクロアルキル基で置換したテトラシクロドデセン類;8−メチリデンテトラシクロドデセン、8−エチリデンテトラシクロドデセン、8−ビニルテトラシクロドデセン、8−プロペニルテトラシクロドデセン、8−シクロヘキセニルテトラシクロドデセン、8−シクロペンテニルテトラシクロドデセン等の環外にビニル基やビニリデン基などの二重結合を有するテトラシクロドデセン類;8−フェニルテトラシクロドデセン等の芳香環を有するテトラシクロドデセン類;8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−ヒドロキシメチルテトラシクロドデセン、8−カルボキシテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸無水物等のアルコキシカルボニル基または酸素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−シアノテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸イミド等の窒素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−クロロテトラシクロドデセン等のハロゲン原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−トリメトキシシリルテトラシクロドデセン等のケイ素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;等が挙げられる。
ヘキサシクロヘプタデセン類としては、例えば、ヘキサシクロヘプタデセン、12−メチルヘキサシクロヘプタデセン、12−エチルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロヘキシルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロペンチルヘキサシクロヘプタデセン等の未置換またはアルキル基若しくはシクロアルキル基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−メチリデンヘキサシクロヘプタデセン、12−エチリデンヘキサシクロヘプタデセン、12−ビニルヘキサシクロヘプタデセン、12−プロペニルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロヘキセニルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロペンテニルヘキサシクロヘプタデセン等の環外に二重結合を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−フェニルヘキサシクロヘプタデセン等の芳香環を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−メチル−12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−ヒドロキシメチルヘキサシクロヘプタデセン、12−カルボキシヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸無水物等のアルコキシカルボニル基や酸素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−シアノヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸イミド等の窒素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−クロロヘキサシクロヘプタデセン等のハロゲン原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−トリメトキシシリルヘキサシクロヘプタデセン等のケイ素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;等が挙げられる。
その他のノルボルネン単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、所望により、2−ノルボルネン及びその他のノルボルネン単量体と開環共重合可能なその他の単量体を組み合わせて用いることができる。その他の単量体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等のモノ環状オレフィン類とその置換誘導体;シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン等の環状ジエン及びその置換誘導体;等が挙げられる。
ノルボルネン単量体が、2−ノルボルネンとその他のノルボルネン単量体との混合物である場合には、ノルボルネン単量体の組成は、2−ノルボルネンの割合が、90重量%以上100重量%未満、好ましくは92〜99重量%、より好ましくは95〜99重量%、特に好ましくは97〜99重量%であり、その他のノルボルネン単量体の割合が、0重量%超過10重量%以下、好ましくは1〜8重量%、より好ましくは1〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%である。
2−ノルボルネンの開環重合または2−ノルボルネンとその他のノルボルネン単量体との開環共重合は、無溶媒または適当な溶媒中で、メタセシス重合触媒の存在下に実施することができる。メタセシス重合触媒としては、例えば、特公昭41−20111号公報、特開昭46−14910号公報、特公昭57−17883号公報、特公昭57−61044号公報、特開昭54−86600号公報、特開昭58−127728号公報、特開平1−240517号公報等に記載された、本質的に、遷移金属化合物触媒成分と金属化合物助触媒成分からなる一般のメタセシス重合触媒;シュロック型重合触媒(特開平7−179575号公報、Schrock et al.,J.Am.Chem.Soc.,1990年,第112巻,3875頁〜等);グラブス型重合触媒(Fu et al.,J.Am.Chem.Soc.,1993年,第115巻,9856頁〜;Nguyen et al.,J.Am.Chem.Soc.,1992年,第114巻,3974頁〜;Grubbs et al.,WO98/21214号パンフレット等)の如きリビング開環メタセシス触媒;等が挙げられる。これらの触媒の中でも、得られる開環重合体の分子量分布を好適な範囲に調節するには、遷移金属化合物触媒成分と金属化合物助触媒成分からなるメタセシス重合触媒が好ましい。
前記の遷移金属化合物触媒成分は、周期律表第3〜11族の遷移金属の化合物である。例えば、これらの遷移金属のハロゲン化物、オキシハロゲン化物、アルコキシハロゲン化物、アルコキシド、カルボン酸塩、(オキシ)アセチルアセトネート、カルボニル錯体、アセトニトリル錯体、ヒドリド錯体、これらの誘導体などが挙げられる。これらの遷移金属化合物は、P(C6H5)5等の錯化剤により錯化物としたものであってもよい。
遷移金属化合物触媒成分の具体例としては、TiCl4、TiBr4、VOCl3、WBr3、WCl6、WOCl4、MoCl5、MoOCl4、WO2、H2WO4等が挙げられる。これらの中でも、重合活性等の点から、W、Mo、TiまたはVの化合物が好ましく、特に、これらの遷移金属のハロゲン化物、オキシハロゲン化物、及びアルコキシハロゲン化物が好ましい。
前記の金属化合物助触媒成分は、周期律表第1〜2族、及び第12〜14族金属の化合物で、少なくとも一つの金属元素−炭素結合もしくは金属元素−水素結合を有するものである。金属化合物助触媒成分としては、例えば、Al、Sn、Li、Na、Mg、Zn、Cd、B等の金属の有機金属化合物が挙げられる。
金属化合物助触媒成分の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド等の有機アルミニウム化合物;テトラメチルスズ、ジエチルジメチルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニルスズ等の有機スズ化合物;n−ブチルリチウム等の有機リチウム化合物;n−ペンチルナトリウム等の有機ナトリウム化合物;メチルマグネシウムイオジド等の有機マグネシウム化合物;ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物;ジエチルカドミウム等の有機カドミウム化合物;トリメチルホウ素等の有機ホウ素化合物;等が挙げられる。これらの中でも、第13族金属の化合物が好ましく、特にAlの有機化合物が好ましい。
前記の遷移金属化合物触媒成分と金属化合物助触媒成分の他に、第三成分を加えてメタセシス重合活性を高めることができる。第三成分としては、例えば、脂肪族第三級アミン、芳香族第三級アミン、分子状酸素、アルコール、エーテル、過酸化物、カルボン酸、酸無水物、酸クロリド、エステル、ケトン、含窒素化合物、含ハロゲン化合物、その他のルイス酸等が挙げられる。
これらの成分の配合比は、遷移金族化合物触媒成分:金属化合物助触媒成分が金属元素のモル比で通常1:1〜1:100、好ましくは1:2〜1:10となる範囲である。遷移金族化合物触媒成分:第三成分の配合比は、モル比で通常1:0.005〜1:50、好ましくは1:1〜1:10の範囲である。
重合触媒の使用割合は、(重合触媒中の遷移金属):(全単量体)のモル比で、通常1:100〜1:2,000,000、好ましくは1:1,000〜1:20,000、より好ましくは1:5,000〜1:8,000の範囲である。触媒量が多すぎると、重合反応後の触媒除去が困難となり、また、分子量分布が広がるおそれがある。触媒量が少なすぎると、十分な重合活性が得られない。
開環(共)重合は、無溶媒で行うこともできるが、一般に、適当な溶媒中で行うことが好ましい。用いる有機溶媒としては、開環重合体及び開環重合体水素添加物が所定の条件で溶解または分散し、しかも開環重合及び水素添加反応に影響しないものであればよく、特に限定されないが、工業的に汎用されている溶媒が好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ビシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデンシクロヘキサン、シクロオクタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系芳香族炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル等の含窒素炭化水素;ジエチルエ−テル、テトラヒドロフラン等のエ−テル類;等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、工業的に汎用されている芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、及びエーテル類が好ましい。
開環重合を有機溶媒中で行う場合には、溶液中の2−ノルボルネン及びその他のノルボルネン単量体からなる単量体混合物の濃度は、通常1〜50重量%、好ましくは2〜45重量%、より好ましくは3〜40重量%である。単量体混合物の濃度が低すぎると、生産性が低くなるおそれがあり、高すぎると、重合後の溶液粘度が高すぎて、その後の水素添加反応が困難となるおそれがある。
開環重合において、反応系に分子量調節剤を添加することができる。分子量調節剤を添加することにより、得られる開環重合体の分子量を所望の範囲内に調整することができる。分子量調節剤としては、特に限定されず、従来公知のものが使用できる。分子量調節剤の具体例としては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等のα−オレフィン類;スチレン、ビニルトルエン等のスチレン類;エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のエーテル類;アリルクロライド等のハロゲン含有ビニル化合物;グリシジルメタクリレート等酸素含有ビニル化合物;アクリルアミド等の窒素含有ビニル化合物;1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、2−メチル−1,4−ペンタジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン等の非共役ジエン;1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の共役ジエン;等を挙げることができる。これらの中でも、分子量調節を容易に行うことができる点で、α−オレフィン類が好ましい。
分子量調節剤の添加量は、所望の分子量を持つ開環重合体を得るに足る量であればよく、(分子量調節剤):(全単量体)のモル比で、通常1:50〜1:1,000,000、好ましくは1:100〜1:5,000、より好ましくは1:300〜1:3,000である。
重合反応温度は、特に限定されないが、通常−20℃から100℃、好ましくは10〜80℃である。重合反応温度が低すぎると反応速度が低下し、高すぎると副反応により、分子量分布が広がるおそれがある。重合時間は、1分間〜100時間で、特に制限はない。圧力条件も特に限定されないが、通常、0〜1MPaの加圧下で重合を行う。重合反応終了後、通常の後処理操作により目的とするノルボルネン単量体の開環重合体を回収することができる。
このようにして得られたノルボルネン単量体の開環重合体は、次の水素添加反応工程へ供される。開環重合を行った反応溶液に水素化触媒を添加して、開環重合体を単離することなく、連続的に水素添加反応を行うこともできる。
ノルボルネン単量体の開環重合体の水素添加反応(「水素化反応」ともいう)は、該開環重合体の主鎖に存在する炭素−炭素二重結合を水素添加して飽和とする反応である。側鎖や環内の炭素−炭素二重結合が存在する場合には、水素添加反応により、これらの炭素−炭素二重結合も水素添加して飽和させる。
水素添加反応は、開環重合体の不活性溶媒溶液に水素化触媒を添加し、反応系内に水素を供給して行う。水素化触媒としては、オレフィン化合物の水素化に際して一般に使用されているものであれば、均一系触媒、不均一系触媒のいずれも使用することができる。得られる重合体中の残留金属の除去等を考慮すると、不均一系触媒が好ましい。
水素化触媒のうち、均一系触媒としては、例えば、酢酸コバルト/トリエチルアルミニウム、ニッケルアセチルアセトナート/トリイソブチルアルミニウム、チタノセンジクロリド/n−ブチルリチウム、ジルコノセンジクロリド/sec−ブチルリチウム、テトラブトキシチタネート/ジメチルマグネシウム等の組み合わせ等の遷移金属化合物とアルカリ金属化合物の組み合わせからなる触媒系;ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の貴金属錯体触媒;等が挙げられる。
水素化触媒のうち、不均一触媒としては、例えば、ニッケル/シリカ、ニッケル/ケイソウ土、ニッケル/アルミナ、パラジウム/カーボン、パラジウム/シリカ、パラジウム/ケイソウ土、パラジウム/アルミナ等の、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、またはこれらの金属をカーボン、シリカ、ケイソウ土、アルミナ、酸化チタン等の担体に担持させた固体触媒系が挙げられる。
水素化触媒の使用量は、ノルボルネン単量体の開環(共)重合体100重量部に対して、通常0.05〜10重量部の範囲である。
水素化反応に用いる不活性有機溶媒としては、2−ノルボルネンまたは2−ノルボルネンとその他のノルボルネン単量体との開環(共)重合において用いることができる有機溶媒として前記に例示したものと同様の有機溶媒を用いることができ、それらの中でも、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン系芳香族炭化水素、含窒素炭化水素、エーテル類等が好ましい。
水素化反応の温度は、使用する水素化触媒系によって適する条件範囲が異なるが、通常、−20℃から300℃、好ましくは0〜250℃、より好ましくは100〜200℃である。水素化反応温度が低すぎると反応速度が遅くなるおそれがあり、高すぎると副反応が起こる可能性がある。
水素化反応における水素圧力は、通常0.01〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは1〜5MPaである。水素圧力が低すぎると水素化速度が遅くなり、高すぎると高耐圧反応装置が必要となる。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の水素添加率は、前記したとおり、通常80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。耐熱性や耐光性、耐候性などが特に優れたノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を得るには、水素添加率を99%以上、さらには99.5%以上とすることが好ましい。多くの場合、水素添加率を99.9%程度にまで高くすることによって、諸特性に優れたノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を得ることができる。水素添加率が高いほど、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物をフィルム成形した場合、樹脂焼けが起こり難くなる。
水素添加反応終了後は、反応溶液から水素添加触媒等を濾別し、濾別後の重合体溶液から溶媒等の揮発成分を除去することにより、目的とする開環重合体水素添加物を得ることができる。溶媒等の揮発成分を除去する方法としては、凝固法や直接乾燥法等公知の方法を採用することができる。
凝固法は、重合体溶液を重合体の貧溶媒と混合することにより、重合体を析出させる方法である。用いる貧溶媒としては、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;等の極性溶媒が挙げられる。凝固して得られた粒子状の成分は、例えば、真空中または窒素中もしくは空気中で加熱し乾燥させて粒子状にするか、さらに必要に応じて溶融押出機から押出してペレットにすることができる。
直接乾燥法は、重合体溶液を減圧下加熱して溶媒を除去する方法である。この方法には、遠心薄膜連続蒸発乾燥機、掻面熱交換型連続反応器型乾燥機、高粘度リアクタ装置等の公知の装置を用いて行うことができる。真空度や温度はその装置によって適宜選択され、限定されない。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、その重量平均分子量Mwが、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶離液とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による標準ポリスチレン換算で、通常、50,000〜200,000、好ましくは、70,000〜180,000、より好ましくは80,000〜150,000である。重量平均分子量Mwが前記範囲にあると、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の溶媒への溶解性が良好であるためポリマーの精製も容易となり、触媒金属に由来する金属溶出量が少なく、かつ、成膜も容易であり、フィルム(シートを含む)の機械強度や耐熱性が良好となる。一方、重量平均分子量Mwが大きすぎると、溶融流動性が低下して、成膜性が低下する。重量平均分子量Mwが小さすぎると、フィルムの機械的強度や耐熱性が低下するおそれが生じたり、該開環重合体水素添加物が結晶性であるため、溶液に溶解し難くなり、ポリマーの精製が困難になるおそれがある。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比で表される分子量分布Mw/Mnが、通常、1.5〜5.0である。耐油性や成形性の観点からは、分子量分布Mw/Mnは、好ましくは2.0〜4.0、より好ましくは2.5〜3.5である。分子量分布Mw/Mnが狭すぎると、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の温度変化に対する溶融粘度の変化が大きくなり、製膜性が悪化するおそれがある。分子量分布Mw/Mnが広すぎると、フィルムの耐油性が低下したり、成形性が低下したり、さらには、機械的強度や耐熱性が低下したりするおそれがある。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の融点は、110〜145℃、好ましくは120〜145℃、より好ましくは、130〜145℃である。多くの場合、この融点が134〜143℃の範囲にあるときに良好な結果を得ることができる。ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の融点が低すぎると、フィルムの耐熱性が低下する。特に、融点が130〜145℃の範囲の開環重合体水素添加物を用いると、医療用容器や食品用容器において行われるボイル滅菌やスチーム滅菌にも耐えうるフィルム及び多層構造体が得られるため好ましい。ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の融点が高すぎると、製膜性が低下することがある。
ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の重量平均分子量、分子量分布、異性化率、2−ノルボルネンとその他のノルボルネン単量体との共重合比率等を変化させることにより、所望の融点を有するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を得ることができる。
本発明で使用するノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の異性化率は、通常0〜40%、好ましくは0〜20%、より好ましくは1〜10%、さらに好ましくは3〜9%である。異性化率は、後記の実施例に記載された方法により測定することができる。本発明では、開環重合により、実質的にシス体の開環重合体を合成し、これを水素添加して開環重合体水素添加物とすることが好ましい。水素添加反応の際に、通常、トランス体への異性化が生じるが、この異性化を抑制して、トランス体の含有量を低く抑えることが好ましい。
ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の異性化率が高すぎると、耐熱性が低下するおそれがある。一方、異性化率が低すぎると、該開環重合体水素添加物の溶媒に対する溶解性が低下し、ポリマーの生産性が悪化したり、ポリマーの精製が困難になったりするそれがある。また、異性化率が低すぎると、フィルム成形性が低下することがある。そのため、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の異性化率は、0%であってもよいが、10%以下の範囲内である程度の異性化率を示すものであることが好ましい。
異性化率を上記範囲にするためには、ノルボルネン単量体開環(共)重合体の水素化反応において、反応温度を好ましくは120〜170℃、より好ましくは130〜160℃とし、かつ、使用する水素添加触媒の使用量を、ノルボルネン単量体開環(共)重合体100重量部に対し、好ましくは0.2〜5重量部、より好ましくは0.2〜1重量部とする。
本発明で用いるノルボルネン単量体開環重合体水素添加物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、合成樹脂に一般的に用いられている各種配合剤を添加してもよい。このような配合剤としては、例えば、酸化防止剤、ゴム質重合体、紫外線吸収剤、帯電防止剤、スリップ剤、防曇剤、染料、顔料、着色剤、天然油、合成油、可塑剤、有機または無機の充填剤などが挙げられる。
酸化防止剤としては、その分子量が700以上であるものが好ましい。酸化防止剤の分子量が低すぎると、成形品から酸化防止剤が溶出するおそれがある。酸化防止剤の具体例としては、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕等のフェノール系酸化防止剤;トリフェニルホスファイト、トリス(シクロヘキシルフェニル)ホスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン等リン系酸化防止剤;ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(β−ラウリル−チオプロピオネート)等のイオウ系酸化防止剤;等が挙げられる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
酸化防止剤の配合量は、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物100重量部に対して、通常0.001〜5重量部、好ましくは0.01〜1.0重量部である。酸化防止剤の配合量が少なすぎると、配合による効果が小さく、多すぎると、フィルムが白濁したり、酸化防止剤が溶出するおそれがある。
ゴム質重合体は、ガラス転移温度が40℃以下の重合体であり、ゴムや熱可塑性エラストマーが含まれる。ブロック共重合体の如くガラス転移温度が2点以上ある場合は、最も低いガラス転移温度が40℃以下であればゴム質重合体として用いることができる。ゴム質重合体のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常5〜300である。
ゴム質重合体としては、例えば、エチレン−α−オレフィン系ゴム;エチレン−α−オレフィン−ポリエン共重合体ゴム;エチレン−メチルメタクリレート、エチレン−ブチルアクリレート等のエチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体;エチレン−酢酸ビニル共重合体等のエチレンと脂肪酸ビニルとの共重合体;アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル等のアクリル酸アルキルエステルの重合体;ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレンとブタジエン又はイソプレンとのランダム共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブタジエン−(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体、ブタジエン−(メタ)アクリル酸アルキルエステル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−(メタ)アクリル酸アルキルエステル−アクリロニトリル−スチレン共重合体等のジエン系ゴム;ブチレン−イソプレン共重合体;スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、水素化スチレン−イソプレンブロック共重合体等の芳香族ビニル−共役ジエン系ブロック共重合体、低結晶性ポリブタジエン樹脂、エチレン−プロピレンエラストマー、スチレングラフトエチレン−プロピレンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、エチレン系アイオノマー樹脂等が挙げられる。
ゴム質重合体の配合量は、使用目的に応じて適宜選択される。耐衝撃性や柔軟性が要求される場合には、ゴム質重合体を配合する場合、その配合量は、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物100重量部に対して、通常0.01〜100重量部、好ましくは0.1〜70重量部、より好ましくは1〜50重量部の範囲である。
その他の樹脂としては、例えば、非晶性ノルボルネン単量体開環重合体、非晶性ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物、結晶性ノルボルネン単量体付加型重合体、非晶性ノルボルネン単量体付加型重合体、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、水素化ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等が挙げられる。その他の樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。その他の樹脂の配合割合は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択することができる。
紫外線吸収剤及び耐候安定剤としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロネート、4−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−1−{2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等のヒンダードアミン系化合物;2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物;2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベゾエート系化合物;等が挙げられる。
これらの紫外線吸収剤及び耐候安定剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。紫外線吸収剤及び耐候安定剤の配合量は、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物100重量部に対して、通常0.001〜5重量部、好ましくは0.01〜2重量部の範囲である。
帯電防止剤としては、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の長鎖アルキルアルコール;アルキルスルホン酸ナトリウム塩及び/またはアルキルスルホン酸ホスホニウム塩;ステアリン酸のグリセリンエステル等の脂肪酸エステル;ヒドロキシアミン系化合物;無定形炭素、酸化スズ粉、アンチモン含有酸化スズ粉等を例示することができる。帯電防止剤の配合量は、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物100重量部に対して、通常0〜5重量部の範囲である。
樹脂組成物を調製する方法としては、例えば、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物を、酸化防止剤及び必要に応じて他の配合剤と共に、例えば、二軸混練機等により、200〜400℃程度の温度にて溶融混練した後、ペレット、顆粒、粉末とする方法が挙げられる。
本発明で用いるノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、水蒸気バリア性に優れている。該ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物からなるフィルムを、JIS K 7129(A法)に基づいて水蒸気透過度を測定したところ、厚さ100μmに換算した値で 0.50(g/(m2・24h))以下となることが判明した。
該ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物のフィルムは、透明性に優れており、厚み300μmのフィルムのへイズを測定したところ、通常35%以下、好ましくは30%以下となる。へイズは、公知のへイズメータによって測定することができる。
本発明の酸素吸収性多層構造体は、(a)前記ノルボルネン単量体開環重合体水素化物の層、及び(b)酸素吸収層を含む。
本発明におけるノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層中のノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の割合は、通常、50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%、さらに好ましくは、90〜100重量%である。この範囲にあると、ノルボルネン系開環重合体水素化物が有する水蒸気バリア性などの特性が損なわれず好ましい。
本発明におけるノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層の厚みは、通常5〜200μm、好ましくは10〜100μm程度である。この範囲にあると、ノルボルネン系開環重合体水素化物が有する水蒸気バリア性などの特性が損なわれず好ましい。
本発明における酸素吸収層は、外部からの酸素を吸収する機能を有する層である。酸素吸収層としては、キャリア重合体層の中に各種酸素吸収剤を含有する酸素吸収層(例えば、特表平8−502306号公報、特表2001−507045号公報、特開2003−71992号公報、特表2003−504042号公報)が挙げられる。酸素吸収層中の酸素吸収剤の含有量は、通常1重量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは20重量%以上である。
特に好ましい酸素吸収層としては、酸素吸収剤として共役ジエン重合体環化物を含有する層である(例えば、特開2005−186060号公報、特開2006−181778号公報)。共役ジエン重合体環化物は、酸触媒の存在下に共役ジエン重合体を環化反応させて得られるものであって、分子中に共役ジエン単量体単位に由来する環構造を有するものである。
酸素吸剤中の共役ジエン重合体環化物の含有量は、通常50重量以上%、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上である。共役ジエン重合体環化物の含有量が少ないと、酸素吸収性が低下する。本発明で使用する酸素吸剤には、共役ジエン重合体環化物以外の公知の酸素吸収性成分を含有していてもよい。共役ジエン重合体環化物以外の酸素吸収性成分の量は、酸素吸収剤の全量(共役ジエン重合体環化物と共役ジエン重合体環化物以外の酸素吸収性成分との合計量)に対して、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。
共役ジエン重合体環化物は、酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤としては、樹脂材料またはゴム材料の分野において一般に使用されているものであれば特に制限されない。その具体例としては、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤等を挙げることができる。共役ジエン重合体環化物中の酸化防止剤の含有量は、酸化防止剤の種類にもよるが、通常3000ppm以下、好ましくは500ppm、より好ましくは300ppm以下である。酸化防止剤の含有量が多すぎると、この共役ジエン重合体環化物を用いて得られる酸素吸収層の酸素吸収性を低下させる傾向にある。酸化防止剤の含有量の下限は、通常10ppm、好ましくは20ppmである。
共役ジエン重合体環化物は、酸触媒の存在下に共役ジエン重合体を環化反応させて得られるものである。共役ジエン重合体は、共役ジエン単量体の単独重合体または共重合体、あるいは共役ジエン単量体とこれと共重合可能な他の単量体との共重合体である。
共役ジエン単量体は、特に限定されず、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン等が挙げられる。これらの単量体は、それぞれ単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、1,3−ブタジエン及びイソプレンが好ましく、イソプレンがより好ましい。
共役ジエン単量体と共重合可能な他の単量体は、特に限定されないが、その具体例としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、o−クロルスチレン、m−クロルスチレン、p−クロルスチレン、p−ブロモスチレン、2,4−ジブロモスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体;エチレン、プロピレン、1−ブテン等の鎖状オレフィン単量体;シクロペンテン、2−ノルボルネン等の環状オレフィン単量体;1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン等の非共役ジエン単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの単量体は、単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
共役ジエン重合体における共役ジエン単量体単位の含有量は、通常40モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは80モル%以上である。中でも、共役ジエン単量体単位のみからなる共重合ジエン重合体が特に好ましく使用できる。共役ジエン重合体中の共役ジエン単量体の繰り返し単位の含有量が少なすぎると、不飽和結合減少率を上げることが困難になり、酸素吸収性が劣る傾向にある。
共役ジエン重合体の具体例としては、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、イソプレン−イソブチレン共重合ゴム(IIR)、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム(BIR)等を挙げることができる。これらの中でも、ポリイソプレンゴム及びポリブタジエンゴムが好ましく、ポリイソプレンゴムがより好ましい。
共役ジエン重合体環化物の不飽和結合減少率は、通常10%以上、好ましくは40〜75%、より好ましくは55〜70%である。不飽和結合減少率が小さすぎると、酸素吸収後の酸素吸収層の機械的強度の低下が大きくなる傾向にあり、大きすぎると、その製造が困難になる上、酸素吸収性が低下する傾向にある。
ここで、不飽和結合減少率は、共役ジエン重合体環化物中の共役ジエン単量体単位部分において、不飽和結合が環化反応によって減少した程度を表す指標であり、以下のようにして求められる数値である。即ち、プロトンNMR分析により、共役ジエン重合体環化物中の共役ジエン単量体単位部分において、全プロトンのピーク面積に対する二重結合に直接結合したプロトンのピーク面積の比率を、環化反応前後について、それぞれ求め、その減少率を計算する。
共役ジエン重合体環化物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定される標準ポリスチレン換算値で、通常1,000〜1,000,000、好ましくは10,000〜700,000、より好ましくは30,000〜500,000である。共役ジエン重合体環化物の重量平均分子量が低すぎると、フィルム成形が困難であり、フィルムの機械的強度も低くなる傾向にある。共役ジエン重合体環化物の重量平均分子量が高すぎると、環化反応を行う際の溶液粘度が上昇して、取り扱い難くなることに加えて、押出成形時の加工性が低下する傾向にある。共役ジエン重合体環化物の重量平均分子量は、原料として用いる共役ジエン重合体の重量平均分子量を適宜制御することにより調節することができる。
共役ジエン重合体環化物のガラス転移温度Tgは、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択できるが、通常、−50℃から200℃、好ましくは0〜100℃、より好ましくは20〜90℃、特に好ましくは30〜70℃の範囲である。共役ジエン重合体環化物のTgが、これらの範囲を外れる場合は、取り扱い性に問題が生じる場合がある。
本発明の酸素吸収層として、特定量の炭素−炭素二重結合を有するエチレン系不飽和炭化水素のポリマー、例えば、ポリペンテナマー、1,2−ポリブタジエン、トランスポリイソプレン、及び、マンガン、コバルト等の2−エチルヘキサン酸塩やネオデカン酸塩等の遷移金属触媒からなる組成物も使用できる。
本発明の酸素吸収層として、ポリ(α−ピネン)、ポリ(β−ピネン)、ポリ(ジペンテン)等のポリテルペンと、オレイン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト等の遷移金属塩とからなる酸素掃去性組成物も使用できる。
本発明の酸素吸収層として、1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等のエチレン性不飽和炭化水素と、コバルト、マンガン等の遷移金属のステアリン酸塩、ネオデカン酸塩等とから構成される酸素スカベンジャーを熱可塑性ポリマーに混合したものも使用できる。
本発明の酸素吸収層として、エチレンと環状アルキレン(好ましくはシクロペンテン)との共重合体及び、コバルト、マンガン、鉄、ニッケル、銅等の2−エチルヘキサン酸塩、オレイン酸塩、ネオデカン酸塩等の遷移金属触媒との組成物をポリエチレン等の半結晶性ポリマーに配合したものも使用できる。
本発明で使用する酸素吸収層は、酸素吸収性成分以外のガスバリア性のある樹脂成分を含有することが好ましい。このような樹脂成分の具体例としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ナイロンMXD6、ナイロン6I/6Tなどのポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。なかでも、EVOHは特にガスバリア性に優れるため好ましい。EVOHは、エチレンと酢酸ビニルの共重合体中の酢酸ビニル単位を加水分解したものであれば任意のものを含むが、酢酸ビニル単位のケン化度が90〜99.8%のものが好ましい。
前記ガスバリア性のある樹脂成分の酸素吸収層中の割合は、通常、50〜99重量%、好ましくは、60〜90重量%、さらに好ましくは70〜80重量%である。この範囲にあると、特に酸素ガスバリア性に優れる。
酸素吸収層としては、共役ジエン重合体環化物の単層、共役ジエン重合体環化物と他の樹脂成分とを含有する重合体層(ブレンド層)、共役ジエン重合体環化物層と酸素ガスバリア性樹脂とを含有する重合体層(ブレンド層)などが好ましい。多層構造体が酸素ガスバリア性のある樹脂成分を含有する場合、層構成は、「ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層/酸素吸収剤と酸素ガスバリア性樹脂とを含む酸素吸収層」または「ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層/酸素ガスバリア性樹脂層/酸素吸収剤層」という層構成を含む。また、酸素ガスバリア性樹脂によっては水分と接することで、酸素ガスバリア性能が著しく低下することがある。そのため、ガスバリア性樹脂を含有する層を有する本発明の多層構造体からなる包装体において、包装体外部からの水分や酸素の透過を防止したい場合には、外部と接する側にノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層を設けることが好ましい。また、該包装体の内容物として水溶液など入れる際には、該多層体の内容物と接する側にノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層を設けることが好ましい。
本発明の多層構造体は、その他の樹脂層や遮光層などを付加的に配置したものであってもよい。その他の樹脂層を形成する樹脂としては、例えば、低密度ポチエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、アイオノマーなどのポリエチレン類;ポリプロピレン、ポリプロピレン共重合体などのポリプロピレン類;ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル(Co−PET)、ポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性ポリエステル樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン6・66、ナイロン6・12などの脂肪族ポリアミド類;酸変性エチレン−アクリル酸共重合体、酸変性エチレン−アクリル酸メチル共重合体、酸変性アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、熱可塑性ポリウレタンエラストマーなどの接着剤;などを挙げることができる。遮光層としては、アルミニウム箔等の金属箔、アルミニウム蒸着フィルム、金属箔と合成樹脂フィルムとのラミネートフィルム、顔料を練り込んだ合成樹脂フィルムなどを挙げることができる。その他の樹脂層及び遮光層は、内層、外層、中間層などに配置することができる。
本発明のノルボルネン単量体開環重合体水素添加物は、溶融成形加工性に優れている。フィルムを製造するには、例えば、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物のペレットを、Tダイ式フィルム溶融押出成形機を使用してTダイからフィルム状に溶融押出し、冷却固化することにより未延伸のフィルムを作製することができる。フィルムの膜厚変動は、通常10μm以下、好ましくは7μm以下である。連続製膜時にダイラインが長時間発生することが無く、ダイラインが発生するまでの時問は通常10時間以上、多くの場合15時間以上である。ダイラインとは、ダイの特定の位置に対応する成形物の位置に樹脂の押出方向に沿って連続的に発生する肉眼で観察可能な縞を意味する。
フィルムの成形方法としては、格別の制限はなく、溶融成形法、溶液流延法などを用いることができる。溶融成形法は、成形用材料を重合体の融点以上熱分解温度未満の温度に加熱して流動状態にし、フィルム(シートを含む)に成形する方法である。溶融成形法には、押出成形法、カレンダー成形法、圧縮成形法、インフレーション成形法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法等がある。押出成形法、力レンダー成形法、インフレーション成形法等により製膜した後に、延伸成形を行ってもよい。
溶融成形法における加熱及び加圧条件としては、成形機や樹脂の特性等により適宜選択すればよく、加熱温度は、通常、融点Tm〜(Tm+100℃)、好ましくは(Tm+20℃)〜(Tm+50℃)である。成形時の圧力は、通常、0.5〜100MPa、好ましくは1〜50MPaである。加圧時間は、通常数秒から数十分程度である。
溶液流延法は、成形用材料を有機溶媒に溶解して、得られた溶液を平面支持体上またはロール上にキャスティングし、次いで、溶媒を加熱により除去してフィルムを成形する方法である。用いる溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン系芳香族炭化水素、含窒素炭化水素、エーテル類等が挙げられる。溶液流延法は、溶媒を揮散する温度が成形温度となり、その温度は、使用する溶媒の種類によって適宜設定される。
フィルム成形後に、結晶性をより強く現出するために、アニール処理してもよい。機械的強度や水蒸気バリア性を増大すべく、結晶化度を高めるために延伸を施してもよい。
多層構造体は、2層以上の層構成を有するものであり、必要に応じて、3層以上の多層構造体とすることができる。例えば、多層構造体にヒートシール性を付与するために、ポリオレフィン樹脂の如きヒートシール層を内層または外層に積層することができる。耐熱性や耐アビューズ性、耐摩耗性、突き刺し強度、落体強度などを向上させるために、熱可塑性ポリエステル樹脂層やポリアミド樹脂層などを外層に配置することができる。その他、保護として作用させる樹脂層、層間接着性を得るための接着剤層などを適宜配置することができる。
多層構造体の製造方法としては、各層間に接着剤層を配置して貼り合わせる方法(ドライラミネート)、単層または複数層のフィルムを熱もしくは高周波により融点以上の温度に加熱して熱融着させる方法、フィルムの表面に、樹脂を分散もしくは溶解させた有機溶媒溶液を塗布して乾燥させる方法(コーティング)、多層構造体の全層または一部の複数層を共押出する方法、これらの方法を組み合わせた方法などが挙げられる。
本発明の多層構造体は、通常、多層フィルムの形態として製造することができるが、その全体の厚みは、必要に応じて適宜設計することができる。全層厚みの上限は、1000μm(1mm)程度が好ましい。多層フィルムを薄いフィルムとする場合には、全層厚みは、通常250μm未満、好ましくは30〜150μmである。全体の厚みを薄くすることによって、透明性に優れた多層フィルムとすることができる。
多層フィルムにおける酸素吸収層の厚みは、通常1〜100μm、好ましくは5〜50μm程度である。
所望により、酸素吸収層及びノルボルネン単量体開環重合体水素添加物層を各々複数層に配置することができる。
多層フィルムの各層厚みが薄すぎると、厚みが不均一となったり、靭性や機械的強度が不足したりするおそれがある。ヒートシール性樹脂層を配置する場合には、厚すぎても薄すぎてもヒートシール性が発揮されないおそれがある。
本発明の多層構造体は、袋(バッグ)、トレー、カップ、ボトル、チューブなどの容器の形状に二次成形することができる。袋やチューブに成形する場合には、ホットメルト接着剤を用いたり、最内層にヒートシール性樹脂層を配置して、周辺部をシールする。トレーやカップなどの立体構造を有する容器は、多層フィルムをシート成形(熱成形、真空成形、圧空成形など)することにより製造することができる。
本発明の酸素吸収性多層構造体は、食品分野、医療分野、ディスプレイ分野、エネルギー分野、光学分野、電気電子分野、通信分野、自動車分野、民生分野、士木建築分野等の多岐の用途で、多層フィルムとして、あるいは各種容器として利用することができる。
これらの中でも、本発明の酸素吸収性多層構造体は、食品分野、医療分野、エネルギー分野、ディスプレイ分野等の用途に適している。食品分野としては、ハム、ソーセージ、レトルト食品、冷凍食品等の加工食品、乾燥食品、特定保険食品、米飯、菓子、食肉、ラップフィルム、シュリンクフィルム等の食品包装袋、ブリスター・パッケージ用フィルム等として使用できる。医療分野では、薬栓、輸液用バッグ、点滴用バッグ、プレス・スルー・パッケージ (PTP)用フィルム、ブリスター・パッケージ用フィルム等で使用できる。エネルギー分野では太陽光発電システム周辺部材、燃料電池周辺部材、アルコール含有燃料系統部材及びそれらの包装フィルム等として使用できる。ディスプレイ分野では、バリアフィルム、位相差フィルム、偏光フィルム、光拡散シ一ト、集光シート等として使用できる。
以下、本発明について、製造例、実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明する。本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。以下の製造例、実施例及び比較例において、部及び%は、特に断りがない限り、重量基準である。以下において、各種物性の測定法は次のとおりである。
(1)ノルボルネン単量体開環重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、トルエンを溶離液とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による標準ポリスチレン換算値として測定した。
測定装置としては、東ソー社製GPC−8020シリーズ(DP8020、SD8022、AS8020、CO8020、RI8020)を用いた。
標準ポリスチレンとしては、東ソー社製標準ポリスチレン、Mw=500、2630、10200、37900、96400、427000、1090000、5480000の計8点を用いた。
サンプル調整としては、サンプル濃度1mg/mlになるように、測定試料をトルエンに溶解後、カートリッジフィルター(PTFE0.5μm)でろ過して調整した。
測定条件としては、カラムに東ソー社製TSKgel GMHHR・Hを2本直列に繋いで、流速1.0ml/min、サンプル注入量100μml、カラム温度40℃の条件で測定した。
(2)ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶離液とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による標準ポリスチレン換算値として140℃において測定した。
測定装置としては、東ソー社製HLC8121GPC/HTを用いた。
標準ポリスチレンとしては、東ソー社製標準ポリスチレン、Mw=988、2580、5910、9010、18000、37700、95900、186000、351000、889000、1050000、2770000、5110000、7790000、20000000の計16点を用いた。
サンプル調整としては、サンプル濃度1mg/mlになるように、140℃にて測定試料を1,2,4−トリクロロベンゼンに加熱溶解させて調整した。
測定条件としては、カラムに東ソー社製TSKgel GMHHR・H(20)HTを3本直列に繋いで用い、流速1.0ml/min、サンプル注入量300μml、カラム温度140℃の条件で測定した。
(3)ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の水素添加率は、溶媒に重クロロホルムを用い、1H−NMRにより測定した。
(4)ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の異性化率は、溶媒として重クロロホルムを用い、13C−NMRにより測定した31.8ppm及び33.0ppmのピーク値から、式〔(33.0ppmピーク積分値)/(31.8ppmピーク積分値+33.0ppmピーク積分値)〕×100により算出した。31.8ppmピークは、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物中の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位のシス体由来のもの、33.0ppmピークは、ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位のトランス体由来のものである。
(5)ノルボルネン単量体開環重合体水素添加物の融点は、示差走査熱量分析計(DSC6220SII、ナノテクノロジー社製)を用いて、JIS K 7121に基づき、試料を融点より30℃以上に加熱した後、冷却速度−10℃/分で室温まで冷却し、その後、昇温速度10℃/分で昇温する過程で測定した。
(6)フィルムの厚みは、マイクロゲージを用いて測定した。
(7)水蒸気透過度は、JIS K 7129(A法)に基づいて、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下の水蒸気透過度を、水蒸気透過度テスター(L80−5000型、LYSSY社製)を用いて測定した。水蒸気透過度(g/(m2・24h))が小さいほど、水蒸気バリア性が良好であることを示す。
(8)酸素ガスバリア性は、JIS K 7126(B法)に基づいて、温度23℃、相対湿度90%RHの条件下の酸素透過度を、酸素透過度テスター(LYSSY社製:OPT−5000型)で測定した。酸素透過度(cm3/m2・24h・atm)が小さいほど、酸素ガスバリア性が良好であることを示す。
(9)多層フィルムのヘイズは、ヘイズメータ(NDH2000、日本電色工業社製)を用いて測定した。ヘイズ(%)が小さいほど、透明性が良好であることを示す。
(10)酸素濃度は、酸素濃度計(米国セラマッテク社製、「フードチェッカー HS−750」)を用いて測定した。単位は容積%である。
[製造例1]
(開環重合)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン500重量部に、1−ヘキセン0.55重量部、ジイソプロピルエーテル0.30重量部、トリイソブチルアルミニウム0.20重量部、イソブチルアルコール0.075重量部を室温で反応器に入れ混合した後、55℃に保ちながら、2−ノルボルネン(以降「2−NB」と略すことがある。)250重量部及び六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液15重量部を2時間かけて連続的に添加して、開環重合を行った。得られた開環重合体の重量平均分子量(Mw)は、83,000で、分子量分布(Mw/Mn)は、1.8であった。
(水素添加反応)
上記で得られた2−ノルボルネン開環重合体を含む重合反応液を耐圧の水素化反応器に移送し、珪藻土担持ニッケル触媒(日産ズードヘミー社製;T8400、ニッケル担持率58重量%)0.5重量部を加え、160℃、水素圧4.5MPaで6時間反応させた。得られた溶液を、珪藻土をろ過助剤としてステンレス製金網を備えたろ過器によりろ過し、触媒を除去した。
得られた反応溶液を3000重量部のイソプロピルアルコール中に撹拌下に注いで水素添加物を沈殿させ、沈殿物をろ別して回収した。さらに、沈殿物をアセトン500重量部で洗浄した後、0.13×103Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環重合体水素添加物(A1)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環重合体水素添加物(A1)の水素添加率は99.9%、重量平均分子量Mwは82,200、分子量分布Mw/Mnは2.9、異性化率は5%、融点は140℃であった。
(樹脂組成物の調製)
開環重合体水素添加物(A1)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製;イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン-3-(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機(TEM35、東芝機械社製)で混練し、ペレット化した。
(フィルム成形)
このペレットを、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス製)を使用し、以下の条件でTダイ成形を行い、厚み30μmの単層フィルム(A2)を得た。
ダイリップ:0.8mm、
溶融樹脂温度:180℃、
Tダイの幅:300mm、
冷却ロール温度:120℃、
キャストロール温度:130℃。
得られた単層フィルム(A2)の水蒸気透過度は、厚さ100μmに換算した値で、0.23(g/(m2・24h))であった(温度40℃、相対湿度90%の環境下)。
[製造例2]
(開環共重合・水素添加反応)
製造例1において、モノマーを2−ノルボルネン240重量部、ジシクロペンタジエン(以降「DCP」と略すことがある。)10重量部とし、1−ヘキセン0.55重量部、ジイソプロピルエーテル0.40重量部、トリイソブチルアルミニウム0.27重量部、イソブチルアルコール0.10重量部、六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液20重量部とした以外は製造例1と同様にして、開環共重合を行った。得られた開環共重合体の重量平均分子量Mwは、83,000で、分子量分布Mw/Mnは、2.7であった。その後、製造例1と同様にして、水素添加反応を行い、開環重合体水素添加物(B1)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素添加物(B1)の水素添加率は99.9%、重量平均分子量Mwは81,300、分子量分布Mw/Mnは3.8、異性化率は9%、融点は134℃であった。
(樹脂組成物の調製)
開環共重合体水素添加物(B1)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製;イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機(TEM35、東芝機械社製)で混練し、ペレット化した。
(フィルム成形)
このペレットを、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス製)を使用し、以下の条件でTダイ成形を行い、厚み30μmの単層フィルム(B2)を得た。
ダイリップ:0.8mm、
溶融樹脂温度:180℃、
Tダイの幅:300mm、
冷却ロール温度:120℃、
キャストロール温度:130℃。
得られた単層フィルム(B2)の水蒸気透過度は、厚さ100μmに換算した値で、0.30(g/(m2・24h))であった(温度40℃、相対湿度90%の環境下)。
[製造例3]
(開環共重合)
製造例1において、モノマーを、2−ノルボルネン245重量部、メチルノルボルネン(以降「MNB」と略すことがある。)5重量部とし、1−ヘキセン0.40重量部、ジイソプロピルエーテル0.31重量部、トリイソブチルアルミニウム0.20重量部、イソブチルアルコール0.08重量部、六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液15重量部とした以外は製造例1と同様にして、開環共重合を行った。重合転化率は、ほぼ100%であった。得られた開環共重合体(C)の重量平均分子量(Mw)は、103,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.9であった。
(水素添加反応)
上記で得た開環共重合体(C)を含む重合反応液を耐圧の水素化反応器に移送し、珪藻土担持ニッケル触媒(日産ズードヘミー社製;T8400、ニッケル担持率58重量%)0.5重量部を加え、160℃、水素圧4.5MPaで6時間反応させた。この溶液を、珪藻土をろ過助剤としてステンレス製金網をそなえたろ過器によりろ過し、触媒を除去した。得られた反応溶液を3000重量部のイソプロピルアルコール中に撹拌下に注いで水素化物を沈殿させ、ろ別して回収した。さらに、アセトン500重量部で洗浄した後、0.13×103Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環共重合体水素添加物(C1)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素添加物(C1)の水素添加率は99.9%、重量平均分子量(Mw)は、100,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.9、異性化率は8%、融点は136℃であった。
(樹脂組成物の調製)
開環共重合体水素添加物(C1)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製;イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機(TEM35、東芝機械社製)で混練し、ペレット化した。
(フィルム成形)
このペレットを、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス製)を使用し、以下の条件でTダイ成形を行い、厚み30μmの単層フィルム(C2)を得た。
ダイリップ:0.8mm、
溶融樹脂温度:180℃、
Tダイの幅:300mm、
冷却ロール温度:120℃、
キャストロール温度:130℃。
得られた単層フィルム(C2)の水蒸気透過度は、厚さ100μmに換算した値で、0.23(g/(m2・24h))であった(温度40℃、相対湿度90%の環境下)。
[製造例4]
(開環共重合・水素添加反応)
製造例1において、2−ノルボルネンの代わりに、メチルテトラシクロドデセン(以降「MTD」と略すことがある。)200重量部及びジシクロペンタジエン50重量部を用い、1−ヘキセン0.40重量部とした以外は製造例1と同様にして、開環共重合を行った。得られた開環共重合体の重量平均分子量Mwは、56,000、分子量分布Mw/Mnは、3.7であった。その後、珪藻土担持ニッケル触媒を3重量部とした以外は製造例1と同様にして、水素添加反応を行い、開環共重合体水素添加物(D1)を得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素添加物(D1)の水素添加率は99.9%、重量平均分子量Mwは55,000、分子量分布Mw/Mnは2.9、ガラス転移温度は140℃であり、融点は観察されなかった。
(樹脂組成物の調製)
開環共重合体水素添加物(D1)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製;イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機(TEM35、東芝機械製)で混練し、ペレット化した。
(フィルム成形)
このペレットを、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス製)を使用し、以下の条件でTダイ成形を行い、厚み30μmの単層フィルム(D2)を得た。
ダイリップ:0.8mm、
溶融樹脂温度:250℃、
Tダイの幅:300mm、
冷却ロール温度:125℃、
キャストロール温度:135℃。
得られた単層フィルム(D2)の水蒸気透過度は、厚さ100μmに換算した値で、0.98(g/(m2・24h))であった(温度40℃、相対湿度90%の環境下)。
[製造例5]
(開環共重合)
窒素雰囲気下、攪拌機付きオートクレーブに、70重量%の2−ノルボルネンのトルエン溶液33.4重量部、ジシクロペンタジエン2.86重量部と1−ヘキセン0.020重量部、シクロヘキサン49.3部を加えて攪拌した。続いてビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリジンルテニウム(IV)ジクロリド0.023重量部を8.6重量部のトルエンに溶解した溶液を加えて、60℃にて30分間反応させた。重合転化率は、ほぼ100%であった。得られた開環共重合体の重量平均分子量Mwは、81,000で、分子量分布Mw/Mnは、3.6であった。
(水素添加反応)
上記で得た重合溶液にエチルビニルエーテル0.020重量部を加えて攪拌した後、水素圧力1.0MPa、150℃で20時間水素添加反応を行なった。その後、室温まで冷却させ、活性炭粉末0.5重量部をシクロヘキサン10重量部に懸濁させた溶液を添加し、水素圧力1.0MPa、150℃で2時間反応させた。次いで、反応液を孔径0.2μmのフィルターでろ過し、活性炭粉末を除去した。反応溶液を大量のイソプロパノールに注いでポリマーを完全に析出させ、ろ別して回収した。さらに、アセトンで洗浄した後、0.13×103Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環共重合体水素添加物(E1)を得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素化物(E1)の水素添加率は99.9%、重量平均分子量Mwは85,000、分子量分布Mw/Mnは3.9、異性化率は0%、融点は101℃であった。
(樹脂組成物の調製)
開環共重合体水素添加物(E1)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製;イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機で混練し、ペレット化し、樹脂組成物を得た。
(フィルム成形)
このペレットを、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス製)を使用し、以下の条件でTダイ成形を行い、厚み30μmの単層フィルム(E2)を得た。
ダイリップ:0.8mm、
溶融樹脂温度:180℃、
Tダイの幅:300mm、
冷却ロール温度:120℃、
キャストロール温度:130℃。
得られた単層フィルム(E2)の水蒸気透過度は、厚さ100μmに換算した値で、0.81(g/(m2・24h))であった(温度40℃、相対湿度90%の環境下)。
製造例1〜5で得られた開環重合体水素添加物(A1)〜(E1)の物性を表1に示す。
[製造例6]
(共役ジエン重合体環化物の製造)
攪拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を備えた耐圧反応器に、10mm角に裁断したポリイソプレン(シス−1,4−結合単位含有量73%、トランス−1,4結合単位含有量22%、3,4−結合単位含有量5%、重量平均分子量174,000)300部を、トルエン700部とともに仕込んだ。反応器内を窒素置換した後、85℃に加温して攪拌下でポリイソプレンをトルエンに完全に溶解した後、p−トルエンスルホン酸(トルエン中で、水分量が150ppm以下になるように、還流脱水したもの。以下、「無水パラトルエンスルホン酸」という。)2.4部を投入し、85℃で環化反応を行った。
4時間反応させた後、炭酸ナトリウム0.83部を含む25%炭酸ナトリウム水溶液を投入して反応を停止した。85℃で、イオン交換水300部を用いた洗浄を3回繰り返して、系中の触媒残渣を除去した。
得られた重合体環化物の溶液に、重合体環化物に対して、300ppmに相当する量のホスファイト系酸化防止剤〔2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト(アデカスタブHP−10:旭電化工業社製)〕を添加した後、溶液中のトルエンの一部を留去し、さらに真空乾燥を行って、トルエンを除去して、固形状の共役ジエン重合体環化物を得た。共役ジエン重合体環化物のゲルパーミエーションクロマトグラフィにより測定したポリスチレン換算による重量平均分子量は130,500であった。また、1H−NMRにより測定した不飽和結合減少率は64%であった。
共役ジエン重合体環化物とエチレン32%のエチレン−ビニルアルコール共重合体(エバールF、クラレ社製)とを30/70の割合でヘンシェルミキサーを用いて混合後、220℃に設定された2軸押出機によって溶融混練して、ペレット化したポリマー混合物を作製した。
このペレットを180℃の電熱ロールでシート状に成形し、次いで、180℃で圧縮成形して、厚みが15μmの共役ジエン重合体環化物/エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム(フィルム状の酸素吸収剤)を作製した。
[実施例1]
製造例6で作製したフィルム状の酸素吸収層の片面に、ウレタン系接着剤(タケネート/タケラック、三井武田ケミカル社製)を介して、製造例1で作製した単層フィルム(A2)を貼り付け、温度70℃において接着させて多層フィルム(総厚み50μm)を作製した。
前記の得られた多層フィルムを200mm×200mmの大きさに裁断し、アルミパウチ(桜物産社製、「ハイレトルトアルミ ALH−9」)にいれ、内部の空気を完全に除去した後、100ccの酸素濃度20.7%の空気を封入して、40℃で30日間保存した後のパウチ内の酸素濃度を測定した。その結果を表2に示す。
また、前記多層フィルムをA4サイズに2枚カットし、フィルム状の酸素吸収層側同士を向い合せに重ね、ホットメルト接着剤(アロンメルトPPET、東亞合成社製)を接着層としてヒートシールテスター(TP−701−B、テスター産業社製)を用いて、190℃、0.2MPa、2秒の条件で四辺をヒートシールして袋を作成した。得られた袋を沸騰したお湯で30分ボイルした後、中央部の15cm角をカットし、ボイルフィルムを得た。
多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度を評価した。結果を表2に示す。
[実施例2]
単層フィルム(A2)の代わりに、製造例2で作製した単層フィルム(B2)を用いた以外は、実施例1と同様にして多層フィルム、袋、及びボイルフィルムを得た。多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度、並びに実施例1と同様にして、多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度を評価した。結果を表2に示す。
[実施例3]
単層フィルム(A2)の代わりに、製造例3で作製した単層フィルム(C2)を用いた以外は、実施例1と同様にして多層フィルム、袋、及びボイルフィルムを得た。多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度、並びに実施例1と同様にして、多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度を評価した。結果を表2に示す。
[比較例1]
単層フィルム(A2)の代わりに、製造例4で作製した単層フィルム(D2)を用いた以外は、実施例1と同様にして多層フィルム、袋、及びボイルフィルムを得た。多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度、並びに実施例1と同様にして、多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度を評価した。結果を表2に示す。
[比較例2]
単層フィルム(A2)の代わりに、製造例5で作製した単層フィルム(E2)を用いた以外は、実施例1と同様にして多層フィルム、袋、及びボイルフィルムを得た。多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度、並びに実施例1と同様にして、多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度を評価した。結果を表2に示す。
[比較例3]
単層フィルム(A2)の代わりに二軸延伸ポリプロピレンフィルム(以降「OPP」と略すことがある。)(パイレンフィルムOT、東洋紡社製、厚み30μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして多層フィルム、袋、及びボイルフィルムを得た。多層フィルムの水蒸気バリア性、ボイル処理前後である多層フィルムとボイルフィルムの酸素透過度、並びに実施例1と同様にして、多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度を評価した。結果を表2に示す。
[考察]
実施例1〜3の多層フィルムの水蒸気透過度は、1.0(g/(m2・24h))未満であり、水蒸気バリア性に優れていた。これに対して、比較例1及び2の多層フィルムの水蒸気透過度は、1.0(g/(m2・24h))以上であり、水蒸気バリア性に劣っていた。
実施例1〜3の多層フィルムの酸素透過度は、ボイル処理前後でほとんど変化しておらず、酸素ガスバリア性に優れていた。これに対して、比較例1及び2の多層フィルムの酸素透過度は、ボイル処理前後で変化しており、酸素ガスバリア性に劣っていた。
実施例1〜3の多層フィルムのヘイズは10%以下であり、透明性に優れていた。これに対して、比較例2及び3の多層フィルムのヘイズは、10〜20%であり、透明性が十分ではなかった。
実施例1〜3、及び比較例1〜3の多層フィルムを入れたアルミパウチ内の酸素濃度はいずれも2容積%以下であり、実施例1〜3、及び比較例1〜3の多層フィルムは酸素吸収性を有していた。