JP2020189917A - エチレン−ビニルアルコール共重合体を含む樹脂組成物、成形体及び多層構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]エチレン単位含有量が20〜60モル%であるエチレン−ビニルアルコール共重合体(A)および無水マレイン酸変性度が0.0075〜0.015mmol/gである無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)を含み、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)との質量比(A)/(B)が65/35〜90/10である、樹脂組成物;
[2]エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)との屈折率差の絶対値が0.04以下である、[1]の樹脂組成物;
[3]無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)におけるスチレン系単位を主とする重合体ブロックの含有率が10質量%以上30質量%以下である、[1]または[2]の樹脂組成物;
[4]無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)が、無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、無水マレイン酸変性スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、無水マレイン酸変性スチレン−ブタジエン/イソプレン−スチレンブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種のブロック共重合体の水素添加体である、[1]〜[3]のいずれかの樹脂組成物;
[5][1]〜[4]のいずれかの樹脂組成物を含む成形体;
[6][1]〜[4]のいずれかの樹脂組成物からなる層を少なくとも1層含む多層構造体;
[7][6]の多層構造体を備えるバッグインボックス用内容器;を提供することで達成される。
本発明の樹脂組成物はEVOH(A)を含むことで、得られる成形体のガスバリア性を高めることができる。EVOH(A)は、通常、エチレン−ビニルエステル共重合体をケン化することで得られる。すなわちEVOH(A)は通常、エチレン−ビニルエステル共重合体のケン化物である。エチレンとビニルエステルとの共重合、及びエチレン−ビニルエステル共重合体のケン化は公知の方法で行うことができる。ビニルエステルとしては酢酸ビニルが代表的だが、他のビニルエステル、例えば脂肪酸ビニルエステル(ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びバーサティック酸ビニル等)であってもよい。
変性スチレン系ブロック共重合体(B)は、スチレン系単位を主とするハードセグメント(Hb)と、不飽和脂肪族炭化水素を重合してなるポリマーブロック及び/又はその水素添加ブロックからなるソフトセグメント(Sb)とを有し、無水マレイン酸変性されたブロック共重合体であり、無水マレイン酸変性度が0.0075〜0.015mmol/gである。本発明の樹脂組成物は、特定の無水マレイン酸変性度を有する変性スチレン系ブロック共重合体(B)を特定量有することで、溶融成形時の粘度安定性、樹脂組成物の透明性及びガスバリア性を良好に維持しつつ、耐屈曲性を高めることができる。また、理由は定かでは無いが、変性スチレン系ブロック共重合体(B)を用いた場合、変性スチレン系ブロック共重合体(B)以外の変性樹脂を用いる場合と比べ、本発明の成形体の耐屈曲性が優れる傾向となる。
本発明の樹脂組成物において、EVOH(A)と変性スチレン系ブロック共重合体(B)の質量比((A)/(B))の下限は65/35であり、70/30が好ましい。一方、かかる質量比((A)/(B))の上限は90/10であり、85/15が好ましく、80/20がより好ましい。EVOH(A)と変性スチレン系ブロック共重合体(B)の質量比((A)/(B))を上記範囲とすると、良好な透明性を維持しつつ、ガスバリア性及び耐屈曲性をバランス良く高めることができる。
本樹脂組成物において、EVOH(A)のマトリックス中に変性スチレン系ブロック共重合体(B)が分散していることが好ましい。すなわち、本樹脂組成物は海島構造を有し、海相がEVOH(A)を含み、島相が変性スチレン系ブロック共重合体(B)を含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、樹脂成分以外の金属塩、酸、ホウ素化合物、可塑剤、フィラー、ブロッキング防止剤、滑剤、耐熱安定剤、界面活性剤、色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、乾燥剤、架橋剤、充填材、各種繊維などの補強材等、他の成分を有していてもよい。中でも、熱安定性や他の樹脂との接着性の観点から、金属塩、酸およびホウ素化合物を含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物の製造方法は特に制限されないが、例えば、EVOH(A)と変性スチレン系ブロック共重合体(B)を溶融条件下で十分に混合又は混練して製造される。
本発明の一実施形態に係る成形体は、本発明の樹脂組成物を含む。かかる成形体は、本発明の樹脂組成物のみからなる成形体であってもよい。当該成形体としては、フィルム、シート、チューブ、ボトル、パイプ、袋、容器等が挙げられる。
本発明の成形体が単層のフィルムである場合は、従来の単層フィルムと同様の方法により製造できる。中でも、本発明の樹脂組成物をキャスティングロール上に溶融押出するキャスト成形工程、及び/又は本発明の樹脂組成物から得られる無延伸フィルムを延伸する工程(一軸延伸工程、逐次二軸工程、同時二軸延伸工程、インフレーション成形工程)を備える方法が好ましい。
本発明の一実施形態に係る多層構造体は、本発明の樹脂組成物からなる層を少なくとも1層有する。本発明の多層構造体は、2層以上の多層であってもよく、通常、本発明の樹脂組成物から形成される層と、他の成分からなる層とを有する。本発明の多層構造体は、シート又はフィルムなどであってよく、その他の形状に成形されたものであってもよい。前記他の成分からなる層としては、例えば、EVOH(A)及び変性スチレン系ブロック共重合体(B)以外の他の熱可塑性樹脂、紙、織布、不織布、金属綿条、木質面、熱硬化性樹脂から形成される層が挙げられ、中でも他の熱可塑性樹脂層が好ましい。本発明の多層構造体の層構造は特に限定されず、本発明の樹脂組成物からなる層をE、接着層をAd、他の熱可塑性樹脂から得られる層をTで表わす場合、T/E/T、E/Ad/T、T/Ad/E/Ad/T等の構造が挙げられる。これらの各層は単層であっても多層であってもよい。
本発明のバックインボックス用内容器は、本発明の樹脂組成物からなる層を少なくとも1層含む多層構造体を備える。例えば、液体注入口が他の樹脂組成物から成形され、容器本体が上記多層構造体で形成されたバックインボックス用内容器が挙げられ、上記多層構造体のフィルムやシートをヒートシールし、更に液体注入口を通常のヒートシール条件でヒートシールすることにより作成できる。なお、バックインボックス用内容器全体が本発明の樹脂組成物から形成されていてもよい。バックインボックス用内容器は、通常、輸送時等に繰り返しの屈曲にさらされる。バックインボックス用内容器成形時には、屈曲箇所や密封栓の周囲の厚みを増すなどの加工を施してもよい。本発明のバックインボックス用内容器は、優れた耐屈曲性と透明性を有する本発明の樹脂組成物層からなる層を備えるため、耐久性と内容物可視性に優れる。
(1)無水マレイン酸変性度
実施例及び比較例で使用する変性スチレン系ブロック共重合体(B)について、JIS K 0070:1992に記載の中和滴定法に従って酸価を測定した。なお、測定する樹脂を溶解する溶媒をキシレンに変更し、得られた測定値を水酸化カリウムの物質量に換算した値を無水マレイン酸変性度とした。測定結果を表1に示す。
実施例及び比較例で用いるEVOH(A)および変性スチレン系ブロック共重合体(B)を用い、卓上用熱プレス装置(神藤金属工業所)を用いて、テフロン(登録商標)のシートの上に置いた厚さ2.0mmの鉄板スペーサーの円形の開口部に各樹脂を25g投入し、もう一枚のテフロン(登録商標)のシートで挟み、200℃で5分間熱プレスし厚さ2.0mmのシートを得た。得られたEVOH(A)及び変性スチレン系ブロック共重合体(B)の各単層シートについて、下記の装置を用いて屈折率を測定した。測定結果を表1に示す。
測定機器:プリズム カプラ Model 2010/M (アイリックス株式会社製)
波長:523nm
実施例及び比較例で得られる樹脂組成物ペレットについて、メルトインデクサーL244(宝工業株式会社製)を用いASTM D1238に準拠して、温度210℃、荷重2160gの条件下で流出速度(g/10分)を測定した。
実施例および比較例で得られる樹脂組成物ペレットを60g計量し230℃に設定したミキサー試験機(東洋精機製作所製R−60)に投入した。100rpmで90分間混練し、開始10分間後までの最大トルクに対して90分後までのトルク挙動の変化を観察した。
判定基準
A:90分間の混練中に、開始10分後までの最大トルクの60%未満のトルクを維持する
B:90分間の混練中に、開始10分後までの最大トルクの60%以上100%未満のトルクを維持する
C:90分以内に開始10分後までの最大トルクの100%以上のトルクを示す
実施例及び比較例で得られた単層フィルムから12インチ×8インチにカットしたフィルムを20℃、65%RHの条件下で調湿したのち、理学工業製のゲルボフレックステスターを使用し、装置内を5℃に維持して屈曲性の測定を行った。具体的には、まず、12インチ×8インチのフィルムを直径3.5インチの円筒状とした。この両端を把持し、初期把持間隔7インチ、最大屈曲時の把持間隔1インチ、ストロークの最初の3.5インチで角度440度のひねりを加え、その後2.5インチは直進水平運動である動作の繰り返しからなる往復運動を40回/分の早さで行い、最初のピンホールが発生するまでの屈曲回数について測定した。ピンホールの有無は、屈曲後のフィルムを白色紙上に置き、かかるフィルムの屈曲部にASTRAZON Brilliant Red 4G (東京化成株式会社製)の0.5%水溶液からなる赤インクを塗布し、インク塗布部を上部から押さえつけた場合に、インクがフィルムを通過し白色紙が着色するか否かで判定した。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムを用いて、フィルムの流れに垂直な方向(TD方向)へ幅15mm、フィルムの流れ方向へ長さ120mm(MD方向)の短冊状の試験片を作製し、23℃、50%RHの条件下で恒温室内に1週間放置した後、株式会社島津製作所製オートグラフ(AG−A500型)を用いて、JIS K 7127に準じ、チャック間隔50mm、引張速度50mm/分の条件で、23℃、50%RHにおけるS−Sカーブ(応力−歪み曲線)を測定し、S−Sカーブの初期傾きからヤング率(MPa)を求めた。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムを用いて、JIS K 7375に準じて、ポイック積分球式光線透過率・全光線反射率計(村上色彩技術研究所製「HR−100型」)を使用し内部ヘイズを測定した。内部ヘイズとは、厚み20μmのフィルム両面に水を塗布し、スライドグラスで挟んで測定したヘイズ値(曇り度)である。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムを20℃、65%RHの条件下で調湿したのち、酸素透過度測定装置(ModernControlの「OX−Tran2/20」)を使用し、JIS K 7162−2に準じて20℃、65%RHの条件下で酸素透過度(OTR)を測定した。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムを流れ方向と直角の方向にミクロトームで切断し、120℃に熱したキシレンで洗浄することで断面に露出した変性スチレン系ブロック共重合体(B)を溶出させた。乾燥後、露出した断面に減圧雰囲気下で白金を蒸着した。白金が蒸着された断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍で測定し、変性スチレン系ブロック共重合体(B)の溶出痕20個程度を含む領域を任意に選択し、該領域中に存在する各々の溶出痕の粒径(長径(最も長い部分))の平均値を平均分散粒子径とした。
平均分散粒子径の評価は以下の通りとした。
A:1.2μm未満
B:1.2μm以上2.5μm未満
C:2.5μm以上5μm未満
D:5μm以上
・EVOH(A)
A1:エバール(登録商標)F104B(株式会社クラレ製、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン単位含有量32モル%、融点183℃)
A2:エバール(登録商標)L104B(株式会社クラレ製、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン単位含有量27モル%、融点186℃)
A3:エバール(登録商標)E105B(株式会社クラレ製、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン単位含有量44モル%、融点165℃)
・変性スチレン系ブロック共重合体(B)
B1:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.0087mmol/g、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B2:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.0076mmol/g、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B3:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.014mmol/g、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B4:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.0039mmol/g、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B5:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.018mmol/g、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B6:無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.011mmol/g、ビニル化度5モル%、スチレン系単位含有量18質量%
B7:無水マレイン酸変性スチレン−エチレン/イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.011mmol/g、ビニル化度5モル%、スチレン系単位含有量20質量%
B8:Tuftec(登録商標)M1911(旭化成株式会社製、無水マレイン酸変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体水素添加物、マレイン酸変性量0.019mmol/g、スチレン系単位含有量30質量%)
・その他樹脂
C1:未変性スチレン−イソプレン−スチレン共重合体水素添加物、ビニル化度55モル%、スチレン系単位含有量20質量%
C2:Tuftec(登録商標)H1041(旭化成株式会社製、未変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体水素添加物、スチレン系単位含有量20質量%)
EVOH(A)としてA1を90重量部、無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)としてB1を10重量部ドライブレンドし、二軸押出機供給し、下記の条件で溶融押出した。押出したストランドを冷却槽で冷却固化した後に切断し、樹脂組成物ペレットを得た。
装置 :26mmφ二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製「15C300」)
L/D :25
スクリュー :同方向完全噛合型
ダイスホール:2ホール(3mmφ)
押出温度(℃):C1=200、C2〜C5=230、Die=230
回転数 :100rpm
吐出量 :約3.5kg/hr
ダイ :300mmコートハンガーダイ
押出温度(℃) :C1=180、C2〜C3=220、Die=220
スクリーンメッシュ :50/100/50
スクリュー回転数 :45rpm
冷却ロール温度 :80℃
引取り速度(平均値) :3.0m/分
EVOH(A)、変性スチレン系エラストマー(B)及びその他樹脂(C)の種類及び配合量を変更した以外は、実施例1と同様に樹脂組成物ペレット及び単層フィルムを作製し評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例10で得られた樹脂組成物、LLDPE(「ウルトゼックス2022L」株式会社プライムポリマー製、直鎖状低密度ポリエチレン)及び接着性樹脂(「アドマーNF500」三井化学株式会社製、無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン)を用いて、フィードブロック型3種5層フィルム共押出成形機にて、LLDPE層/接着性樹脂層/樹脂組成物層/接着性樹脂層/LLDPE層=36μm/6μm/6μm/6μm/36μmの多層フィルムを作製した。
(多層フィルムの製造条件)
ダイ温度 :220℃
冷却ロール温度 :60℃
引取り速度 :5.0m/min
(LLDPE層押出機の条件)
押出機 :32φ単軸押出機(株式会社プラスチック工学研究所製)
回転数 :57rpm
押出温度 :供給部/圧縮部/計量部=150℃/200℃/220℃
(接着性樹脂層押出機の条件)
押出機 :20φ単軸押出機(株式会社テクノベル製)
回転数 :25rpm
押出温度 :供給部/圧縮部/計量部=150℃/200℃/220℃
(樹脂組成物層押出機の条件)
押出機 :20φ単軸押出機(株式会社東洋精機製作所製)
回転数 :12.5rpm
押出温度 :供給部/圧縮部/計量部=180℃/220℃/220℃
周波数:10〜25Hz
掃引時間:120秒
掃引回数:30回
Claims (7)
- エチレン単位含有量が20〜60モル%であるエチレン−ビニルアルコール共重合体(A)および無水マレイン酸変性度が0.0075〜0.015mmol/gである無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)を含み、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)との質量比(A)/(B)が65/35〜90/10である、樹脂組成物。
- エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)との屈折率差の絶対値が0.04以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)におけるスチレン系単位を主とする重合体ブロックの含有率が10質量%以上30質量%以下である、請求項1または請求項2に記載の樹脂組成物。
- 無水マレイン酸変性スチレン系ブロック共重合体(B)が、無水マレイン酸変性スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、無水マレイン酸変性スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、無水マレイン酸変性スチレン−ブタジエン/イソプレン−スチレンブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種のブロック共重合体の水素添加体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む成形体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる層を少なくとも1層含む多層構造体。
- 請求項6に記載の多層構造体を備えるバッグインボックス用内容器。
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