JP2013519377A - 食品梱包用途における自己集合性ポリマー膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の1つの観点によれば、ポリマー膜を用いて食品を梱包するための方法が提供され、ポリマーは、高分子的に自己集合性であるポリマー材料を含む。方法は、ポリマーをフィルムの状態にすること、及びポリマーフィルムにより雰囲気中の食品を梱包することを含み、ここでのフィルムは、食品が梱包される雰囲気を調節する。
1barrer=10―10cm3(STP)cm/(cm2s(cmHg))
である。
本発明に従って、食品保存可能期間を延長させるような食品梱包中の雰囲気を維持する方法が提供される。方法は、自己集合性ポリマー材料から構成されるポリマー膜中に食品を梱包することを含む。方法は、定常状態のO2、CO2、及び/または水蒸気輸送が食品につながる梱包雰囲気を維持するような膜により食品を梱包するステップを含む。
本明細書において使用されるようなMSA材料とは、化学官能基の物理的な分子間会合を介して、より大きな会合または集合オリゴマー及び/または高重合体を効果的に形成するオリゴマーまたはポリマーを意味する。理論に拘束されるつもりはないが、分子間会合は、分子量(Mn−数平均分子量)または自己集合性材料の鎖長を増加させず、且つ前記材料間での共有結合は、生じないと信じられている。この結合または集合は、より大きな会合または集合オリゴマー或いはポリマー構造を形成するための冷却等の引き金事象を自発的に起こす。他の引き金事象の例は、分子的に自己集合性である材料のせん断誘起結晶化、及び核形成剤を分子的に自己集合性である材料に接触させることである。したがって、好適な態様におけるMSAは、いくつかの高分子量の合成ポリマーと類似する機械的特性、及び非常に低い分子量の化合物のような粘性を示す。しかしながら、高分子量であり、且つ高粘性であり、そしてそれ自体は本発明の範囲内にあるような高分子自己集合性ポリマーを有することは可能である。MSA組織(自己集合)は、しばしば方向性の、個々の分子(すなわちオリゴマーまたはポリマー)の繰り返し単位上に位置する分子官能基または部位の間の非共有結合相互作用に起因する(例えば水素結合アレイ)。非共有結合相互作用としては、静電相互作用(イオン−イオン、イオン−双極子または双極子−双極子)、配位金属−リガンド結合、水素結合、π−π−構造スタッキング相互作用、供与体−受容体、及び/またはファン・デル・ワールス力が挙げられ、且つ分子内及び分子間で起こり、構造秩序を与え得る。
本発明の方法の多様な態様によれば、ポリマーが合成され、多孔質基体上の膜として設置され、その後に基体が農産物を梱包するために使用されるパッチ、フィルムまたはシートの状態にされ得る。さらなる態様では、合成されたポリマーは、他のプラスチックまたはボール紙、及び共射出に改良されたコンテナである基体上または基体間にラミネートされ得る。
調製1:50モルパーセントのエチレン−N,N’−ジヒドロキシヘキサンアミド(C2C)モノマーを含むポリエステルアミド(PEA)であるMSA材料の調製(MSA材料は、一般にPEA−C2C50%として示される)。
撹拌機及び冷却水ジャケットを備えた10リットル(L)のステンレススチール反応器にε−カプロラクトン(5.707キログラム(kg)、50モル)を添加し、そして窒素によりパージする。高速撹拌下で、エチレンジアミン(EDA;1.502kg、25モル)を一度に添加する。誘導期後に遅い発熱反応が始まる。反応器温度は、最大の冷却適用下で、徐々に90℃まで上昇する。白色の沈殿物が生じ、そして反応器内容物が固化する時点で撹拌を停止する。その後に反応器内容物を20℃まで冷却し、そしてその後に15時間そのままにしておく。その後に反応器内容物を140℃まで加熱し(この温度で固化した反応器内容物は溶ける)、そしてその後に継続した撹拌下で、少なくとも2時間160℃までさらに加熱する。その後に得られた液体産物を反応器から収集トレイに排出する。得られた産物の核磁気共鳴検討は、産物中のC2Cのモル濃度が80パーセントを超えることを示す。手順は、得られた5個の産物ロットにおいて4回を超えて繰り返す。産物の融点は、示差走査熱量測定(DSC)により、130〜140℃(主融点)であると決定される(ピーク最大)。固形材料を造粒し、そしてさらなる精製をしないで使用する。
成形に先立ち、全てのポリマー及び複合サンプルを、一晩(少なくとも16時間)、65℃で、約36cmHgで乾燥させた。TetrahedronMPT−14プレスを用いて、サンプルを10cm×10cm×0.05cm(4”×4”×0.02”)プラーク及び5cm×1.25cm×0.32cm(2”×0.5”×0.125”)barに圧縮成形した。材料に基づくPEA C2C−50%及びPEA C2C−18%の成形パラメーターをそれぞれ表1及び2に挙げる。
表1.PEA C2C−50%系複合体の圧縮成形パラメーター。
表3.23℃及び15psigの供給圧での純ガス透過性
ポリプロピレン不織布を採用し、且つそれをMSA PEA C2C−50%及び50%(重量による)ベントナイト化合物に含浸する圧縮成形によってサンプルを調製する(Elementis Specialities、Bentone(商標)105は、Polylab2軸押出機を用いて作られる。Lyssy80−5000は、TAPPI 523−OM(ASTM E96及びE372に相当)の基準により、90%の相対湿度及び38℃の環境条件で水蒸気透過率(WTVR)を評価するために使用する。OTRを測定するために使用される機材は、Mocon Co.モデル2/21であり、且つ標準は、75%の相対湿度及び23℃で、ASTM D3985である。
サンプル2A ベントナイトを有するPP不織布PEA C2C 50%
サンプル2B ベントナイトを有しないPP不織布PEA C2C 50%
サンプル2C HDPE HD40055E(高密度ポリエチレン)を有するPP不織布
サンプル2D HDPE HD40055E(高密度ポリエチレン)
表5.WVTR及びOTRデータ
Claims (20)
- ポリマーフィルムを用いて食品を梱包する方法であって、前記ポリマーが、高分子的に自己集合性であるポリマー材料を含み、前記方法が、
a.)前記ポリマー材料をポリマーフィルムの状態にするステップ;及び
b.)前記ポリマーフィルムにより雰囲気中の食品を梱包するステップ;
を含み、前記フィルムが、前記食品を梱包した雰囲気を調節する方法。 - 前記ポリマーフィルムが、ラミネート加工によってもたらされる、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、基体材料と共射出される、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、共射出によって2つの基体間にもたらされる、請求項1に記載の方法。
- 前記基体が、金属または金属合金、ポリマー材料、セルロース、或いはその組み合わせから成る群から選択される、請求項3または4に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、前記食品雰囲気中の二酸化炭素を調節する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、前記食品雰囲気中のO2を調節する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、前記食品雰囲気中の水及び水蒸気を調節する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、4.5超のCO2/O2選択性を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムが、10超の水蒸気/O2選択性を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記分子的に自己集合性である材料が、ポリエステル−アミド、ポリエーテル−アミド、ポリエステル−ウレタン、ポリエーテル−ウレタン、ポリエーテル−尿素、ポリエステル−尿素、またはその混合物から成る群から選択される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基体が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、金属、紙、ボール紙及びその組み合わせから成る群から選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記分子的に自己集合性である材料が、多重水素結合アレイを含む自己集合性単位を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記多重水素結合アレイが、103M-1超の会合定数K(assoc)を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記多重H−結合アレイが、自己集合性単位ごとに、少なくとも供与体−受容体水素結合部位を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記多重H−結合アレイが、自己集合性単位ごとに、平均で2〜8個の供与体−受容体水素結合部位を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記分子的に自己集合性である材料が、式I:
式中Rは、それぞれの出現で、独立して1モルあたり約100グラムから1モルあたり約15000グラムの基分子量を有するC2〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基、C2〜C20非芳香族ヘテロヒドロカルビレン基、またはポリアルキレンオキシド基であり;
それぞれの出現でR1は、独立して結合またはC1〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり;
それぞれの出現でR2は、独立してC1〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり;
RNは、−N(R3)−Ra−N(R3)−であり、式中それぞれの出現でR3は、独立してHまたはC1〜C6アルキレンであり、且つRaは、C2〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり、またはRNは、2個の窒素原子を含むC2〜C20ヘテロシクロアルキル基であり、式中それぞれの窒素原子は、上記の式(III )に伴うカルボニル基に結合し;
nは、少なくとも1であり、且つ2未満の平均値を有し;並びに
wは、式Iのエステルモル分率を表し、且つx、y及びzは、それぞれ式II、III 、及びIVのアミドまたはウレタンモル分率を表し、ここでw+x+y+z=1であり、且つ0<w<1であり、且つx、y、及びzの少なくとも1つは、ゼロを超えるが、1未満である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。 - 前記MSA材料が式IIまたはIII :
式中Rは、それぞれの出現で、独立して1モルあたり約100グラムから1モルあたり約15000グラムの基分子量を有するC2〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基、C2〜C20非芳香族ヘテロヒドロカルビレン基、またはポリアルキレンオキシド基であり;
それぞれの出現でR1は、独立して結合またはC1〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり;
それぞれの出現でR2は、独立してC1〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり;
RNは、−N(R3)−Ra−N(R3)−であり、式中それぞれの出現でR3は、独立してHまたはC1〜C6アルキレンであり、且つRaは、C2〜C20非芳香族ヒドロカルビレン基であり、またはRNは、2個の窒素原子を含むC2〜C20ヘテロシクロアルキル基であり、式中それぞれの窒素原子は、上記の式(III)に伴うカルボニル基に結合し;
nは、少なくとも1であり、且つ2未満の平均値を有し;並びに
x及びyは、モル分率を表し、ここでx+y=1であり、且つ0<x<1、及び0<y<1である、 請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。 - 前記分子的に自己集合性である材料の数平均分子量(Mn)が、1モルあたり約1000グラム(g/mol)から約100,000g/molの間である、請求項10に記載の方法。
- 前記分子的に自己集合性である材料のMnが、5,000g/mol未満である、請求項16に記載の方法。
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