JP2016006122A - スリップ剤および/又は抗ブロッキング剤あるいは離型剤としての利用法およびポリマー混合物 - Google Patents
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Abstract
Description
・ 飽和および不飽和いずれもの一般式R−CO−NH2(但し、Rは直鎖である。)の第一脂肪酸アミド。モノ不飽和第一脂肪酸アミドの例として、エルカ酸アミドおよびオレイン酸アミドによって例示される直鎖不飽和酸から導かれるアミドが挙げられる。オレイン酸アミドの使用は先ずデュポンにより1956年に米国特許第2770609号で特許された。これらのモノ不飽和直鎖第一脂肪酸アミドは、典型的にはポリオレフィンフィルムにおいて、0.5より大きい摩擦係数を持つ飽和直鎖第一脂肪酸アミドと比較して0.2未満の摩擦係数を持ち、摩擦係数の大きな低減を提供するので、なお広く好適に市販されている。
飽和第一脂肪酸アミドの例としては、ステアリン酸アミドおよびベヘン酸アミドによって例示される直鎖飽和酸から導かれるアミドが挙げられる。実際、ステアリン酸アミド自体は例えばスリップ剤としてのモノ不飽和第一脂肪酸アミドと組み合わせて抗ブロッキング剤として選択的に用いられ得る。米国特許公開第6846863号は直鎖飽和脂肪酸、特にベヘン酸アミドをびんのポリエチレンねじぶたにスリップ剤として使用することを開示している。
従って、本発明は、式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有し且つR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)
の分岐第一脂肪酸アミド混合物であって、前記分岐第一脂肪酸アミド混合物がゼオライト触媒を使用することを含む方法によって得られる分岐第一脂肪酸混合物から導かれる、前記脂肪酸アミド混合物を提供する。
好適には、R-CO-NH2分子の少なくとも70質量%、さらに好適には少なくとも75質量%、特に好適には少なくとも80質量%がモノアルキル分岐を有する。好適にはR-CO-NH2分子の20質量%未満、さらに好適には15質量%未満、そして特に好適には10質量%未満が多アルキル分岐を有する。好適には、前記モノアルキル基はアミド基から離れている炭化水素鎖に位置していて、より好適にはモノアルキル基は炭化水素鎖の中間に位置している。
前記モノアルキル分岐はメチル、エチル、プロピル又はそれらの混合物であり得る。好適には、前記モノアルキル分岐は少なくとも80%のメチル、さらに好適には少なくとも90%のメチルそして特に95%のメチルであり得る。
飽和分岐脂肪酸R2COOHへの他の手段として、対応するアルケンのヒドロホルミル化、それに続く、得られたアルデヒドの酸化が挙げられる。また、特にR2が17個の炭素原子の炭化水素鎖である場合、1つの商業的手段は対応するC9アルコールをイソステアリルアルコールに二量化することであり、イソステアリルアルコールは次いで対応するイソステアリン酸に酸化される。
好適には、精製された飽和分岐脂肪酸RCOOHはRが13〜23個の炭素原子、さらには15〜21個の炭素原子、特に17〜21個の炭素原子を有する。
例として、精製イソステアリン酸および精製イソベヘン酸が挙げられる。
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドの製造方法は、
a)RCOOHを形成するために式R2COOH(但し、R2は11〜23個の炭素原子を有する。)の飽和分岐脂肪酸を精製すること、続いて
b)触媒の存在下にRCOOHをアンモニアでアミド化すること、次いで
c)得られた式Iの分岐第一脂肪酸アミドを精製すること
を含む。
前記式Iの分岐第一脂肪酸アミドはポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤として有用であることが見出された。
それゆえ、さらなる態様において、本発明は、式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドのポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤としての利用法を提供する。
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドのポリマー中での離型剤としての利用法を提供する。
他の適したポリマーとしてPVCが挙げられる。製品の例として可塑化および非可塑化フィルム、シート、成形品および封止ガスケットが挙げられる。
好適なポリマーはオレフィンポリマー組成物である。さらに好適なポリマーはポリエチレンおよびポリプロピレンのホモポリマーおよびコポリマーである。
本発明に係る分岐第一脂肪酸アミドが離型剤として用いられる場合、離型剤が存在しないポリマーと比較して離型力低減がポリマー中で好適には少なくとも10%、さらに好適には少なくとも30%そして特に少なくとも50%である。
必要であれば、他の公知の添加剤、例えば公知のスリリップ剤、追加的な抗ブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、酸スカベンジャー、染料/顔料、充填材/補強材、紫外線吸収剤、光安定剤、防曇剤、核形成剤、非移動スリップ添加剤、例えば固体シリコーン又は架橋ポリメチルメタクリレート(PMM)がポリマー中に存在し得る。
追加的な抗ブロッキング剤の例として天然および合成シリカ、炭酸カルシウムが挙げられる。これらの抗ブロッキング剤は典型的にはポリマー中に500〜5000ppmの濃度で存在する。
帯電防止剤の例としてグリセロールエステル、エトキシ化アミン、アルカンアミドおよびアルキルスルホン酸ナトリウムが挙げられる。これらの帯電防止剤は典型的にはポリマー中に0.05〜3質量%の濃度で存在する。
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドを含有するポリマー組成物からフィルムおよびシートを製造する工程を含む、単一層および共押し出しのいずれものポリオレフィンフィルムの滑りを増大させ且つブロッキングを低減させる方法を提供する。
(A)50〜99.98質量%のポリオレフィンポリマー、および
(B)0.02〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミド
を含有するポリマー組成物を提供する。
(A)50〜99.9質量%のポリスチレンポリマー、および
(B)0.1〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和分岐炭化水素鎖で、アミド分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてアミド分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミド
を含有するポリマー組成物を提供する。
酸分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそして酸分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有するイソステアリン酸を2段階包接化工程により調製
市販のイソステアリン酸(500g、Prisone 3505 前のクローダヨーロッパ社)と尿素顆粒(500g)とを、メタノール(2500mL)中で2時間還流させた。この溶液を冷却させ、次いで冷蔵庫(約4℃)中に一晩(約18時間)置いた。形成した尿素結晶をろ別しそして食塩水の入った三角フラスコ中に入れた。尿素結晶をオーブン(60℃)に置き、そして全ての尿素が溶解するまで時々攪拌した。得られた脂肪質物質を食塩水の最上部からピペットで取り、U1とラベル付けした。
尿素顆粒(500g)をろ液に加えそして冷却するまで再度2時間還流させ、そして一晩冷蔵庫に置いた。形成した尿素結晶を再度ろ別しそして尿素を前と同様に溶解させた。得られた脂肪質物質をU2とラベル付けした。
ろ液からメタノールを除き、そして得られた汚れを温食塩水で洗浄して残った尿素を除いた。得られた脂肪質物質をろ液とラベル付けした。3つの画分の全てを硫酸ナトリウム又は硫酸マグネシウムのいずれかを用いて乾燥させた。
以下の表1は各画分のおおよその質量と収率とを示す。
U2は酸分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそして酸分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する、本発明に係る精製分岐飽和モノカルボン酸混合物である。
アミド分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてアミド分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有するイソステアリン酸アミドの調製
わずかな窒素圧下、実施例1で得られたU2の88.0gをミニクレーブに入れ、攪拌下に170℃まで加熱した。窒素を放出し、過剰の300psiアンモニアを加えた。周期的にアンモニアを放出し、新しいアンモニアを4+1/2時間にわたって加えた。酸価を測定(10.7mgKOH)し、ミニクレーブを120℃に冷却した。次いで、ミニクレーブを窒素でパージし、試料を空けた。次いで、試料を2つの異なる方法で精製した。1つの部分はヘキサンで洗浄し室温で乾燥した。第2部分はヘプタンで冷蔵庫中で一晩再結晶させた。
生成物がヘキサン洗浄又はヘプタン再結晶ではなく薄膜蒸留により精製されたことを除いて実施例2と同様にして調製されたイソステアリン酸アミド(U2のアミド化物精製物)のスリップ特性を低密度ポリエチレン(LDPE)フィルムで測定
ハーク2軸押出機を用いて、ルポレン2420H LDPE中の2%イソステアリン酸アミドのマスターバッチを約180℃で操作して調製した。また、比較の2%ステアリン酸アミド(クロードアミド社、商標SRV)、2%エルカ酸アミド(クロードアミド社、商標ER)および2%天然シリカの各マスターバッチをLDPE中で調製した。500ppmのスリップ剤および500ppmの天然シリカを抗ブロッキング剤として含むものと含まないもののインフレーションフィルムを35μmの口径で調製した。
数週間にわたって、静および動摩擦係数(CoF)をASTM D1894により測定した。結果を以下の表3に示す。
精製法が薄膜蒸留であることを除いて実施例2と同様にして調製されたイソステアリン酸アミド(U2のアミド化物精製物)のスリップ特性をポリプロピレンホモポリマー(hPP)およびポリプロピレンコポリマー(cPP)で測定
ハーク2軸押出機を用いて、hPP(Borealis HD204)中および別にcPP(RD208)中の2%精製イソステアリン酸アミド(U2のアミド化物精製物:薄膜蒸留で精製した他は実施例2と同様にして調製)のマスターバッチを約180℃で操作して調製した。また、比較の2%ステアリン酸アミド(クロードアミド社、商標SRV)、2%エルカ酸アミド(クロードアミド社、商標ER)、および2%天然シリカの各マスターバッチをhPPおよびcPP中で調製した。抗ブロッキング剤としての1500ppmの天然シリカとともに1500ppmのスリップ剤を含有するキャスト膜を50μmの口径で調製した。
数週間にわたって、静および動摩擦係数(CoF)をASTM D1894の修正版により測定した。結果を以下の表4および5に示す。
PETボトルへのGD4744HDPE(前のLyondelBasellから購入)閉包に対してトルクの適用とトルクの放出を測定
ボトルをUCPトルク試験器に設置した。トルク適用のために、試験器がしっかりつかみ始めるまで閉包を手動でボトルに適用した。次いで、RS575−633トルクねじりを用いて5lb(ポンド) in(インチ)のトルクをすばやく適用した。次いで、90°時計回りのトルクを一定の適用速度で適用し、そして10秒間保持した。次いで、閉包に適用された最大トルクの読み取りを行った。
次いで、7日後に、あたかも手で除かれるようにトルクねじりを用いて、閉包の除去によるトルクの放出を測定した。UCPトルク試験器で読む最大トルクを書き留めた。
結果を以下の表6に示す。各々の結果は10個の値の平均から得られている。
酸化安定性試験
酸化誘導時間の測定
実施例2で調製したイソステアリン酸アミドの12個の5g試料を溶融させ、そしてシャーレー中に置いた。10個の試料を120℃に設定されたサーモスタット制御のファンオーブン中に置いた。他の2個の試料を制御しながら室温に置いた。2個の試料を、それぞれ20、30、40、50および60時間後にオーブンから取り出した。各試料を95mLのエタノールに溶解しそしてUV/VIS分光光度計で420nmの吸光度を測定した(A1)。次いで、エタノール自体の420nmでの吸光度を記録した(A2)。各試料の吸光度はA1−A2として計算した。各試料対の平均吸光度を時間に対してプロットし、そして420nmでの吸光度が測定された時点で酸化誘導時間が顕著に増加することが示された。
次いで、2種類の市販のオレイン酸アミド製品である、クロードアミドERとクロードアミドVRXの12個の試料を用いて実験を繰り返した。
結果を表7に示す。
酸分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそして酸分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有するイソステアリン酸を1段階包接工程により調製
市販のイソステアリン酸(300g)と尿素顆粒(500g)とを、工業用変性アルコール(770g、水との95/5質量比混合物)中で1時間還流させた。この溶液を20℃に冷却させた。形成した結晶をろ別しそして2%食塩水の入った三角フラスコ中に入れた。水性層を排水し、そして工程を食塩水を加えて繰り返し、そして水性層を排水した。得られた精製脂肪質酸はモノアルキル分岐を有する69.3質量%の酸分子を有していることが分った。
実施例7の精製脂肪酸を、実施例2の方法を用いて相当する精製脂肪酸アミドに変化させた。
LDPE中の、750ppmの異なるモノメチル分岐濃度%を有するさまざまなアミドに対して、3000時間の範囲にわたって動摩擦係数を測定した。
得られた結果を表8に示す。モノメチル分岐濃度%が増加すると動摩擦係数が顕著に低減することが明確に示されている。
異なる濃度%のモノメチル分岐を有するさまざまなアミドの色彩安定性を以下のようにして測定した。各アミドの試料をLICO管中に入れ、そして120℃のオーブンに設置した。80時間までさまざまな時間にて管をオーブンから取り出し、そしてその色彩をLICO比色計を用いて測定した。得られた結果を表9に示す。
100g当たりのヨウ素gであるヨウ素価を、さまざまな精製脂肪酸に対して測定した。結果を表10に示す。
従って、本発明は、式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有し且つR-CO-NH2分子の0質量%より多く25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)
の分岐、飽和、第一脂肪酸アミド混合物のポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤としての利用法を提供する。
また、本発明は、前記第一脂肪酸アミド混合物のポリマー中での離型剤としての利用法を提供する。
また、本発明は、単層および共押出しのポリオレフィンフィルムのスリップ性を増大させそしてブロッキングを低減させる方法であって、前記第一脂肪酸アミド混合物を含有するポリマー組成物から前記フィルムおよびシートを製造する工程を含む、前記方法を提供する。
また、本発明は、ポリマー組成物であって、(A)50〜99.98質量%のポリオレフィンポリマー、および(B)0.02〜3質量%の前記第一脂肪酸アミド混合物を含有する、前記組成物を提供する。
また、本発明は、ポリマー組成物であって、(A)50〜99.9質量%のポリスチレンポリマー、および(B)0.1〜3質量%の前記第一脂肪酸アミド混合物を含有する、前記組成物を提供する。
前記式Iの分岐第一脂肪酸アミド混合物はポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤として有用であることが見出された。
それゆえ、さらなる態様において、本発明は、式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミド混合物のポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤としての利用法を提供する。
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミド混合物のポリマー中での離型剤としての利用法を提供する。
本発明に係る分岐第一脂肪酸アミド混合物が離型剤として用いられる場合、離型剤が存在しないポリマーと比較して離型力低減がポリマー中で好適には少なくとも10%、さらに好適には少なくとも30%そして特に少なくとも50%である。
必要であれば、他の公知の添加剤、例えば公知のスリリップ剤、追加的な抗ブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、酸スカベンジャー、染料/顔料、充填材/補強材、紫外線吸収剤、光安定剤、防曇剤、核形成剤、非移動スリップ添加剤、例えば固体シリコーン又は架橋ポリメチルメタクリレート(PMM)がポリマー中に存在し得る。
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の0質量%より多く25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐、飽和、第一脂肪酸アミド混合物を含有するポリマー組成物からフィルムおよびシートを製造する工程を含む、単一層および共押し出しのいずれものポリオレフィンフィルムの滑りを増大させ且つブロッキングを低減させる方法を提供する。
(A)50〜99.98質量%のポリオレフィンポリマー、および
(B)0.02〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の0質量%より多く25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐、飽和、第一脂肪酸アミド混合物
を含有するポリマー組成物を提供する。
(A)50〜99.9質量%のポリスチレンポリマー、および
(B)0.1〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和分岐炭化水素鎖で、アミド分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてアミド分子の0質量%より多く25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐、飽和、第一脂肪酸アミド混合物
を含有するポリマー組成物を提供する。
Claims (12)
- 式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有し且つR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)
の分岐第一脂肪酸アミド混合物であって、前記分岐第一脂肪酸アミド混合物がゼオライト触媒を使用することを含む方法によって得られる分岐第一脂肪酸混合物から導かれる、前記脂肪酸アミド混合物。 - 前記R-CO-NH2分子の少なくとも70質量%がモノアルキル分岐を有する請求項1に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- 前記R-CO-NH2分子の20質量%未満が多アルキル分岐を有する請求項1又は2に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- Rが13〜23個の炭素原子を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- 前記モノアルキル分岐が、メチル、エチル、プロピル又はそれらの混合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- 前記モノアルキル分岐が、少なくとも80%がメチルである請求項5に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- 100g当たり2.8gヨウ素以下のヨウ素価を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の分岐第一脂肪酸アミド。
- 式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドのポリマー中でのスリップ剤および/又は抗ブロッキング剤としての利用法。 - 式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミドのポリマー中での離型剤としての利用法。 - 単層および共押出しのポリオレフィンフィルムのスリップ性を増大させそしてブロッキングを低減させる方法であって、式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミを含有するポリマー組成物から前記フィルムおよびシートを製造する工程を含む、前記方法。 - ポリマー組成物であって、
(A)50〜99.98質量%のポリオレフィンポリマー、および
(B)0.02〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)の分岐第一脂肪酸アミド
を含有する、前記組成物。 - ポリマー組成物であって、
(A)50〜99.9質量%のポリスチレンポリマー、および
(B)0.1〜3質量%の式I:
R-CO-NH2
(但し、Rは11〜23個の炭素原子を有する飽和、分岐炭化水素鎖で、R-CO-NH2分子の少なくとも60質量%がモノアルキル分岐を有しそしてR-CO-NH2分子の25質量%未満が多アルキル分岐を有する。)
の分岐第一脂肪酸アミド
を含有する、前記組成物。
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