JP2020158643A - 樹脂組成物並びにこれを用いた成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
ある)は、高分子側鎖に存在する水酸基同士の水素結合のため、非常に強い分子間力を有する。それゆえに、結晶性が高く、非晶部分においても分子間力が高いため、気体分子等はEVOH樹脂フィルムを通過することができない。このようなことから、EVOH樹脂を用いたフィルムは優れたガスバリア性を示し、水、飲食料品の容器・包装用フィルム、包装容器素材として利用されている。一方、EVOH樹脂成形品は、その高結晶性故に、柔軟性に欠けるという短所がある。
また、本発明は、上記第1の要旨のEVOH樹脂組成物からなる成形品を第2の要旨とするものである。
の内容に特定されるものではない。
はじめに本発明のEVOH樹脂組成物について説明する。
本発明の樹脂組成物は、EVOH(A)、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)、層状無機化合物(C)を含有する樹脂組成物であって、前記層状無機化合物(C)が1:1型層状粘土鉱物である樹脂組成物である。
以下、各成分について、順に説明する。
本発明のEVOH樹脂(A)は、非水溶性の樹脂であり、エチレンとビニルエステル系モノマーとの共重合体をケン化することによって得られる公知の樹脂である。かかるビニルエステル系モノマーは、代表的には酢酸ビニルである。エチレン−ビニルエステル共重合体は、公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、エマルジョン重合などにより製造され、エチレン−ビニルエステル共重合体のケン化も公知の方法で行い得る。
また、本発明に用いられるEVOH樹脂としては、共重合体中に、以下に示すコモノマーが、更に少量含まれたものであってもよい。前記コモノマーとしては、プロピレン、イソブテン、α−オクテン、α−ドデセン、α−オクタデセン等のα−オレフィン、3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、3−ブテン−1、2−ジオール等のヒドロキシ基含有α−オレフィン類やそのエステル化物、アシル化物などのヒドロキシ基含有α−オレフィン誘導体、不飽和カルボン酸又はその塩・部分アルキルエステル・完全アルキルエステル・ニトリル・アミド・無水物、不飽和スルホン酸又はその塩、ビニルシラン化合物、塩化ビニル、スチレン等のコモノマーが挙げられる。さらに、ウレタン化、アセタール化、シアノエチル化、オキシアルキレン化等「後変性」されていても差し支えない。
このような変性物の中でも、特にヒドロキシ基含有α−オレフィン類を共重合したEVOH樹脂は、延伸加工や真空・圧空成形などの二次成形性が良好になる点で好ましく、中でも1,2−ジオールを側鎖に有するEVOH樹脂が好ましい。
本発明の効果をより顕著に得るためには、添加物の分散性に優れるi)、ii)の方法、有機酸およびその塩を含有させる場合はiv)の方法が好ましい。
本発明にいう、B成分たるオレフィン系ポリマーとは、炭素−炭素二重結合を含有する脂肪族炭化水素モノマーであるオレフィンを主モノマーとし、通常、数平均分子量1万以上の高分子で、主鎖が炭素結合のみで構成される親油性ポリマーをいう。具体的には、ポリオレフィン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、脂肪族系ゴム、オレフィン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アイオノマーが挙げられる。
本発明にいう、B成分たるイソブチレン系共重合体は、芳香族ビニル系化合物に由来する構成単位を主体とする重合体ブロック(a1)とイソブチレンに由来する構成単位を主体とする重合体ブロック(a2)を有するものである。
本発明のEVOH樹脂組成物は、相溶性の観点から、カルボン酸変性オレフィン系ポリマー(b1)を含有してもよい。特に、B成分としてオレフィン系ポリマーを含有する場合は、カルボン酸変性オレフィン系ポリマー(b1)を含有するのが好ましい。
かかるカルボン酸変性オレフィン系ポリマーは、オレフィン系ポリマーをカルボン酸変性したものである。カルボン酸変性されるオレフィン系ポリマーとしては、(B)成分で記載したようなオレフィン系ポリマー、すなわち、ポリオレフィン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、脂肪族系ゴム、オレフィン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー等の通常、数平均分子量1万以上の高分子で、主鎖が炭素結合のみで構成される親油性ポリマーを用いることができる。樹脂組成物において、カルボン酸変性オレフィン系ポリマーに用いられているオレフィン系ポリマーとオレフィン系ポリマー(B)とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
EVOH樹脂(A)の溶融粘度とカルボン酸変性オレフィン系ポリマーとの溶融粘度が近いほど、溶融混練が容易になり、耐屈曲性、透明性に優れた樹脂組成物が得られやすい。具体的には、210℃、荷重2160g条件下で測定したMFR比(EVOH樹脂(A)/カルボン酸変性オレフィン系ポリマー)が、通常0.1〜10、好ましくは0.5〜7.5である。
マーの市販品としては、例えば、「アドマー」、「タフマー」Mシリーズ(三井化学社製)、「バイネル」、「フサボンド」(デュポン社製)、「オレヴァック」(アルケマ社製)、「プレクサー」(イクイスター社製)、「モディックAP」(三菱化学社製)などが挙げられる。
また、本発明で用いられるカルボン酸変性オレフィン系ポリマーとしては、本発明の効果を阻害しない範囲において、カルボン酸変性オレフィン系ポリマーに含有されるカルボン酸成分を部分的に他の化合物(例えば、ポリアミド6、ポリアミド6/12などのポリアミド樹脂)によって後変性した変性重合体であっても差し支えない。
本発明の層状無機化合物(C)は、1:1型粘土鉱物である。1:1型粘土鉱物としては、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、ディッカイト、ナクライト、リザーダイト、アンチゴライト、クリソタイルなどが挙げられる。かかる層状無機化合物は、天然品であっても合成品であってもよい。
EVOH(A)、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)、層状無機化合物(C)を含有する樹脂組成物において、層状無機化合物の中でも、1:1型層状粘土鉱物を用いることが本発明の効果を奏する上で必要であり、特にはカオリナイトを用いることが好ましい。これは、カオリナイトの特徴的な構造に由来するもので、水酸基が層表面に露出しているため、EVOHとの間で相互作用が働き、EVOHの分子運動性を変化させ、ガスバリア性上昇に寄与する為だと考えられる。
また、本発明で用いるカオリナイトの表面積(B.E.T.m2/g)は、特に限定されないが、通常1(B.E.T.m2/g)以上、好ましくは3(B.E.T.m2/g)以上、特に好ましくは5(B.E.T.m2/g)以上である。かかる表面積が小さいと、水分散液における分散安定性が悪化する傾向がある。
本発明の樹脂組成物において、上記(A)〜(C)成分は特定割合で配合されることが
好ましい。具体的には、EVOH樹脂(A)とオレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)との重量比率(A/B)が通常60/40〜99/1、好ましくは65/35〜99/1、より好ましくは70/30〜99/1である。EVOH樹脂(A)を主成分とし、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)の1.5倍以上の比率で配合することにより、EVOH樹脂(A)がマトリックスとして存在するとともに、EVOH樹脂(A)が本来有するガスバリア性を保持することができる。
一方、重量比率(b1成分/B成分)が高くなりすぎると、相対的にEVOH樹脂のOH基と反応可能なカルボキシル基が増えることになるため、溶融混練中に、EVOH樹脂とカルボン酸変性オレフィン系ポリマーとが反応して、高重合度化物が発生しやすくなる。その結果、樹脂組成物のMFRが低下して溶融成形加工性が低下し、フィッシュアイが発生しやすくなる。また、高重合度化物の発生は、樹脂組成物内での粘度の偏りの原因となり、成形により得られるフィルムにスジが発生しやすくなり、結果として耐屈曲性改善効果を損なう傾向がある。さらに、樹脂組成物が黄色に着色しやすくなる原因ともなる。
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲(例えば樹脂組成物の5重量%以下)にて、上記EVOH樹脂(A)、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)、層状無機化合物(C)の他に、必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、帯電防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、界面活性剤、抗菌剤、乾燥剤、アンチブロッキング剤、難燃剤、架橋剤、硬化剤、発泡剤、結晶核剤、防曇剤、生分解用添加剤、シランカップリング剤、酸素吸収剤等の添加剤を適宜含有してもよい。
本発明の樹脂組成物は、以上のような成分を混合することによって調製できる。かかる混合方法としては、溶融混合法、溶液混合法等が挙げられる。生産性の点からは溶融混合法が好ましい。
溶融混合方法としては、各成分をドライブレンドした後に溶融して混合する方法や、例えば、ニーダールーダー、押出機、ミキシングロール、バンバリーミキサー、プラストミルなどの公知の混練装置を使用して行うことができるが、通常は単軸又は二軸の押出機を用いることが工業上好ましく、また、必要に応じて、ベント吸引装置、ギヤポンプ装置、スクリーン装置等を設けることも好ましい。
溶液混合方法としては、例えば各成分を良溶媒に溶解して混合し、貧溶媒中で析出させる方法等が挙げられる。
本発明の成形品は、上記本発明の樹脂組成物からなる層(以下、単に「樹脂組成物層」という)を少なくとも1層有する多層構造体であってもよい。
本発明の多層構造体を構成する樹脂組成物層以外の層を構成する樹脂としては、特に限定しないが、EVOH樹脂以外の熱可塑性樹脂が挙げられる。例えば具体的には、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン(炭素数4〜20のα−オレフィン)共重合体、ポリブテン、ポリペンテン等のオレフィンの単独又は共重合体、環状ポリオレフィン、或いはこれらのオレフィンの単独又は共重合体を不飽和カルボン酸又はそのエステルでグラフト変性したもの等の広義のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル、ポリアミド、共重合ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂で構成される層が挙げられる。これらの樹脂の他に、紙、金属箔、1軸又は2軸延伸プラスチックフイルム又はシート、織布、不織布、金属綿条、木質面、アルミやシリカ蒸着と組み合わせた多層構造体であってもよい。中でも機械的強度や溶融成形加工性の点で、好ましくはポリオレフィン系樹脂であり、特に好ましくはポリエチレン、ポリプロピレンである。
具体的には、例えば、本発明の樹脂組成物の成形品(例えばフィルムやシート)に熱可塑性樹脂を溶融押出する方法、熱可塑性樹脂等の基材に樹脂組成物層を溶融押出する方法、樹脂組成物層と熱可塑性樹脂層とを共押出する方法が挙げられ、詳細にはT−ダイ押出、チューブラー押出、ブロー成形、異型押出等が採用される。
さらには、本発明の樹脂組成物フィルムと熱可塑性樹脂フィルム等の基材とを、有機チタン化合物、イソシアネート化合物、ポリエチレンイミン系化合物、ポリエステル系化合物、ポリウレタン系化合物等の公知の接着剤を用いてドライラミネートする方法、接着性樹脂層を介層させてラミネートする方法等が採用される。
また、場合によっては共射出法も採用可能である。
また、該多層構造体を製造する過程で発生する端部や不良品等を再溶融成形して得られる、樹脂組成物とEVOH以外の熱可塑性樹脂の混合物を含むリサイクル層をRとするとき、b/a/R、R/b/a、b/R/a/b、b/R/a/R/b、b/a/R/a/b、b/R/a/R/a/R/b等とすることも可能である。
さらに上記した多層構造体の層間には公知の接着性樹脂を用いても良い。
尚、実施例中「部」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。
A−1:エチレン構造単位の含有量29モル%、ケン化度100モル%、MFR3.2g/10分(210℃、荷重2160g)のエチレン−ビニルアルコール共重合体
B−1:エチレン−ブテンランダム共重合体(三井化学製「タフマーDF710」)密度 0.87g/cm3、MFR(230℃、荷重2160g) 2.2g/10分
B−2:スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体
(カネカ社製「SIBSTAR062T」、スチレン含有量23%、MFR10g/10分〔JIS K 7210(230℃、荷重2160g)〕、溶融粘度1650poise〔JIS K 7199(200℃、せん断速度1220sec−1)〕
B−3:スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体
(三井化学製「タフテックH1041」、スチレン含有量30%、MFR5g/10分〔JIS K 7210(230℃、荷重2160g)〕)
b−1:酸変性エチレン−ブテンランダム共重合体
(三井化学製「タフマーMH7010」、密度 0.87g/cm3、MFR(230℃、荷重2160g)1.8g/10分)
b−2:酸変性スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック
共重合体(三井化学製「タフテックM1911」、スチレン含有量30%、MFR4.5g/10分〔JIS K 7210(230℃、荷重2160g)〕)
C−1:カオリナイト水分散液
(カオリナイト濃度73%、カオリナイト粒子径2μm以下80%以上、比重1.8g/cm3)
C−2:ハイドロタルサイト
(協和化学工業社製 「ZHT−4A」)
(1)耐屈曲性
単軸押出製膜で得られた厚み30μmフィルムを用いて、ゲルボフレックステスター(理学工業社製)にて、23℃、50%RH条件下で捻じり試験を行った。25インチ水平に進んだ後に、3.5インチで440°の捻じりを500回(40サイクル/分)加えた後、該フィルムの中央部28cm×17cmあたりのピンホール発生数を数えた。
単軸押出製膜で得られた厚み30μmフィルムを用いて、酸素透過率測定装置(MOCON社製“Ox−Tran”)を用いて、内外湿度80%、温度20℃でフィルムの酸素透過度( c c / m 2 ・d a y ・a t m )を測定した。
〔樹脂組成物ペレットの作製〕
EVOH樹脂(A)としてエチレン−ビニルアルコール共重合体(A−1)を用い、層状無機化合物(C)としてカオリナイト水分散液(C−1)を用い、上記EVOH樹脂(A−1)90部を、シリンダに分散液圧入部、スクリュー式サイドフィーダー、真空ベントを付属した二軸押出機〔L/D=58.4、48mmφ〕の原料供給部より投入し、温度230℃にてEVOH樹脂を溶融状態にした後、カオリナイト水分散液(C−1)を固形分として11部となるように分散液圧入部より連続的に圧入し、混練した。混練後のEVOH樹脂組成物をストランド状に水槽中に押出し、ペレタイザーで切断することによって、EVOH樹脂組成物ペレットを作製した。その後、上記で得られたペレットと、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)としてエチレン−ブテンランダム共重合体(B−1)8部、さらに酸変性エチレン−ブテンランダム共重合体(b−1)2部を二軸押出機〔L/D=56、32mmφ〕で溶融混練した。混練後のEVOH樹脂組成物をストランド状に水槽中に押出し、ペレタイザーで切断することによって、EVOH樹脂組成物ペレットを作製した。
得られた樹脂組成物を以下の条件で製膜し、厚み30μmの単層フィルムを得た。当該単層フィルムの酸素透過度、屈曲性を上記方法により評価した結果をあわせて表1に示す。また、製膜条件を以下に示す。
<単軸押出機による製膜条件>
スクリュー内径 40mm
L / D 28
スクリュー形状 フルフライトタイプ
スクリュー圧縮比 3.4
スクリュー回転数 40rpm
T ダイ コートハンガータイプ
ダイ巾 450mm
C1/C2/C3/C4/H/AD/D1/D2/D3=180/200/220/220/220/220/220/220/220℃
冷却ロール温度 80 ℃
EVOH樹脂(A)、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)、層状無機化合物(C)の種類や添加量を表1に示すとおりに変更したこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物を作製した。また、得られた樹脂組成物を用いて実施例1と同様にして単層フィルムを作製、評価した。各評価結果をあわせて表1に示す。
EVOH樹脂(A)としてエチレン−ビニルアルコール共重合体(A−1)90部、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)としてスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(B−3)8部、さらに酸変性スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(b−2)2部を、二軸押出機〔L/D=56、32mmφ〕で溶融混練した。混練後のEVOH樹脂組成物をストランド状に水槽中に押出し、ペレタイザーで切断することによって、EVOH樹脂組成物ペレットを作製した。
EVOH(A)としてエチレン−ビニルアルコール共重合体(A−1)90部、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)としてとしてスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(B−2)10部、無機層状化合物(C)としてハイドロタルサイト(C−2)11部を、二軸押出機〔L/D=56、32mmφ〕で溶融混練した。混練後のEVOH樹脂組成物をストランド状に水槽中に押出し、ペレタイザーで切断することによって、EVOH樹脂組成物ペレットを作製した。
Claims (5)
- エチレン−ビニルアルコール系共重合体(A)、オレフィン系ポリマーまたはイソブチレン系共重合体から選ばれる少なくとも1つ(B)、層状無機化合物(C)を含有する樹脂組成物であって、前記層状無機化合物(C)が1:1型層状粘土鉱物であることを特徴とする樹脂組成物。
- 前記オレフィン系ポリマーは、低結晶性ポリオレフィンであることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記イソブチレン系共重合体が、ビニル芳香族モノマー単位からなる重合体ブロック(a1)と、イソブチレン単位からなる重合体ブロック(a2)とを有するブロック共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記層状無機化合物(C)がカオリナイトであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物からなることを特徴とする成形品。
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