JP3243797B2 - 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体およびその積層体 - Google Patents

変性エチレン−ビニルアルコール共重合体およびその積層体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素ガス遮断性(酸素
バリア性)に優れた変性エチレン−ビニルアルコール共
重合体に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレン−ビニルアルコール共重合体は
ポリビニルアルコールのガスバリア性、非帯電性、耐油
性、透明性、光沢などの優れた性能を受け継ぎながら、
ポリビニルアルコールの欠点となる透湿性、溶融成形
性、その他諸物性の温湿度依存性などをエチレンとの共
重合により、ある程度改良した樹脂であり、特にその乾
燥状態での優れたガスバリア性から、ガスバリア材料と
して、共押出フィルム、多層ラミネートフィルム、多層
ブロー成型容器などに成形され、ガスバリア性を有する
包装材料として、広範な用途に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、缶詰、
瓶詰などの用途に用いられている金属素材やガラスは酸
素などの気体透過性がほとんど零であるのに対して、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体は未だ無視できない
程度の量の気体を透過するという問題点を有する。
【0004】これらの問題点を解決する手段として以下
のような手法が考案されている。特開昭62−2073
38号公報にはエチレン−ビニルアルコール共重合体を
含む積層体の包装容器にイオン化放射線を照射し、酸素
バリア性を高める方法が報告されている。この方法は一
時的にはほとんど零に近いほど優れた酸素バリア性を示
すが、それは経時で低下し、最終的には通常のエチレン
−ビニルアルコール共重合体よりも性能が劣ってしま
う。
【0005】本発明の目的は従来のエチレン−ビニルア
ルコール共重合体の酸素バリア性を著しく高め、かつそ
れを長期に持続可能な変性エチレン−ビニルアルコール
共重合体を得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らはガスバリア
材料について、特にエチレン−ビニルアルコール共重合
体およびそれを用いたガスバリア材料の研究を続けてき
た。
【0007】その結果、ほう素化合物で変性したエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体を放射線照射することに
より得られる変性エチレン−ビニルアルコール共重合体
は、従来にない高い酸素バリア性を長期間持続すること
を見いだし、本発明を完成させるに至った。
【0008】すなわち本発明は、ほう素含有エチレン−
ビニルアルコール共重合体に放射線を照射することによ
り得られる変性エチレン−ビニルアルコール共重合体で
ある。
【0009】本発明で放射線照射に供するほう素含有エ
チレン−ビニルアルコール共重合体は、各種のほう素化
合物溶液にエチレン−ビニルアルコール共重合体を浸
漬、反応させることによって、容易に得ることができ
る。
【0010】ほう素化合物としては、ほう酸が最も好ま
しいが、ほう砂、トリクロロボロン、トリフェニルボロ
ン、トリメチルボロン、あるいはこれらとエーテル、ア
ミン類の配位物、またはほう素が酸素、窒素の結合を介
して数量体になったものも有効である。
【0011】ほう素化合物とエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体との反応条件については使用するほう素化合
物の種類によって適宜反応条件を選択することができ
る。ほう酸の場合を例にとれば、5〜10%水溶液で5
0〜80℃位の反応条件が好ましい。
【0012】このようにして得られたほう素含有エチレ
ン−ビニルアルコール共重合体中のほう素の状態は、赤
外線吸収スペクトル分析によれば、エチレン−ビニルア
ルコール共重合体由来の水酸基とほう酸エステル結合を
生じていると考えられる。例えば、15μm程度の厚み
のエチレン−ビニルアルコール共重合体であれば、7%
ほう酸水溶液に80℃で10秒〜数分間浸漬処理し、水
洗、風乾の操作を行なった後には、エチレン−ビニルア
ルコール共重合体由来の水酸基1モルあたり0.05〜
0.1モル程度のほう素原子がほう酸エステルの形で取
り込まれる。
【0013】ほう素含有エチレンービニルアルコール共
重合体中のほう素含有量は共重合体の水酸基1モルあた
りのほう素モル数が0.01以上1以下であることが好
ましい。0.01未満の場合には、酸素バリア性の持続
性が十分でなく、1より大きい場合には、該樹脂が著し
く脆くなり、いずれも好ましくない。
【0014】エチレン−ビニルアルコール共重合体の組
成としては、エチレン含有量が20モル%以上70モル
%以下、より好ましくは、30モル%以上50モル%以
下の範囲のものが用いられる。エチレン含有量が70モ
ル%よりも大であると酸素バリア性能が大きく低下し、
好ましくない。また、エチレン含有量が20モル%以下
であると成形加工性が悪化したり、吸湿性が大きくなり
すぎることで諸物性の環境湿度依存性が強くなり、好ま
しくない。エチレン−ビニルアルコール共重合体の分子
量は用途によっても異なり、フィルム成形可能な範囲で
あれば特に制限はないが、重量平均分子量で1万以上2
00万以下が好ましく用いられる。
【0015】放射線照射に供するほう素含有エチレン−
ビニルアルコール共重合体の形状にも特に制限はなく、
ボトル、チュ−ブ、タンク、フィルムなど様々な形状の
ものが用いられる。均一照射が容易なシート状態、特に
厚み1μm以上2mm以下のシートが好ましく用いられ
る。また、それらのシートは1軸延伸、2軸延伸などの
後加工が成されていてもよい。
【0016】本発明で用いられる放射線の種類としては
特に制限はないが、ガンマー線、アルファー線、電子線
などが好ましく用いられる。特に、生産速度の向上、安
全性の高さなど工業的に有利な放射線としては電子線が
あげられる。
【0017】電子線源としては、加速電圧が100kV
以上3000kV以下の電子線加速機が好ましく用いら
れる。加速電圧が100kVより小さいと電子線の透過
深さが十分でなく、3000kVより大きいと装置的に
大がかりなものになりすぎてしまう。電子線照射装置の
例としては、バンデグラーフ型などの電子線走差型装置
やエレクトロンカーテン型などの電子線固定・コンベア
移動型装置などがあげられる。
【0018】本発明で用いられる放射線の線量は、吸収
線量で0.1Mrad以上100Mrad以下、より好
ましくは0.5Mrad以上30Mrad以下である。
吸収線量が0.1Mradより小さい場合には酸素バリ
ア性の向上が十分でなく、100Mradよりも大きい
場合には機械的物性の低下などが見られ、好ましくな
い。 本発明で用いられる放射線の照射条件は特に制限
はなく、種々の条件が可能である。照射雰囲気は窒素下
など不活性ガス雰囲気が好ましいが、空気中でも特に問
題はない。また、照射速度・時間も所定の吸収線量が照
射されておれば、特に制限はない。
【0019】本発明においては、ほう素含有エチレン−
ビニルアルコール共重合体に放射線を照射することによ
り得られる変性エチレン−ビニルアルコール共重合体か
らなる樹脂層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を
積層してなる積層体としてもよい。ほう素含有エチレン
−ビニルアルコール共重合体からなる層の少なくとも一
方の面に熱可塑性樹脂を積層してなる積層体を放射線照
射するか、または、ほう素含有エチレン−ビニルアルコ
ール共重合体からなる層に放射線照射したのち積層する
ことにより、酸素バリア性の持続性に優れた変性エチレ
ン−ビニルアルコール共重合体含有積層体とすることが
できる。
【0020】ほう素含有エチレン−ビニルアルコール共
重合体からなる少なくとも一方の面に積層する熱可塑性
樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−
1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、エチレ
ン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレ
ンランダム共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、
エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチ
ル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−オクテン共
重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、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、アイオノマー樹脂、などのオレフィン系重合
体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートなどのポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブ
タジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体などのニトリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデンなどを例示することができる。
【0021】本発明に用いられる積層体の製造方法とし
ては、特に限定されないが、共押し出し成形法、多層ラ
ミネート成形法、カレンダー成形法、キャスト成形法、
ブロー成形法などが好ましく用いられる。
【0022】本発明の変性エチレン−ビニルアルコール
共重合体は、本発明の目的を損なわない範囲で、紫外線
吸収剤や滑剤、充填剤、難燃剤、顔料、および他の熱可
塑性樹脂、例えば前述のオレフィン系重合体、ポリエス
テル樹脂、ポリアミド樹脂、ニトリル系樹脂、などを成
分として含むことができる。
【0023】上述した各成分の配合方法は特に限定され
ず、バンバリーミキサー、ミキシングロール、押出機な
どの一般的な方法で配合することができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。なお実施例中の試験法は
次の通りである。
【0025】酸素透過度試験 (株)モダンコントロール製OXTRAN100を用
い、測定温度30℃、窒素ガス(1%水素含む)流量1
0mL/分、酸素ガス流量10mL/分、窒素・酸素ガ
スは10℃の恒温水中を通過させたものを用い、サンプ
ルをセットして12時間安定後に測定した。値は単位時
間、単位面積当りの酸素ガス透過量を示し、値が小さい
ほど酸素バリア性が優れていることを示す。
【0026】ほう素元素分析 ICP発光分析法により行った。
【0027】実施例1 80℃、12時間真空乾燥した(株)クラレ製エバール
EF−XL(エチレン−ビニルアルコール共重合体、エ
チレン含有率32モル%、フィルム厚み15μm)を8
0℃、7%ほう酸水溶液中で2分間経時させたのち、水
洗後、室温で12時間風乾したフィルムを日新ハイボル
テージ(株)製電子線照射装置キュアトロンEBC−2
00−20−15を用い、加速電圧200kV、電子流
5mV、コンベア速度6m/分、窒素下の条件で電子線
照射した(吸収線量10Mrad)。照射後オートデシ
ケータ中で乾燥し、酸素透過度試験(100℃、空気下
エージング時の酸素透過度の経時変化)、ほう素元素分
析をそれぞれ行った。結果は表1に示した通り、非常に
優れた酸素バリア性を示した。
【0028】実施例2〜3 ほう酸水溶液処理時間を表1に示した通りにした以外
は、実施例1と同様にして、酸素透過度試験、ほう素元
素分析をそれぞれ行った。結果は表1に示した通り、非
常に優れた酸素バリア性を示した。
【0029】比較例1 ほう酸水溶液処理、電子線照射をしなかった以外は実施
例1と同様にして、表1に示したサンプルについて、酸
素透過度試験を行った。結果は表1に示した通り、酸素
バリア性の劣ったものであった。
【0030】比較例2 電子線照射をしなかった以外は実施例1と同様にして、
表1に示したサンプルについて、酸素透過度試験、ほう
素元素分析を行った。結果は表1に示した通り、酸素バ
リア性の劣ったものであった。
【0031】比較例3 ほう酸水溶液処理をしなかった以外は実施例1と同様に
して、表1に示したサンプルについて、酸素透過度試験
を行った。結果は表1に示した通り、酸素バリア性の持
続性の劣ったものであった。
【0032】実施例4 実施例1で用いたほう酸処理した(株)クラレ製エバー
ルEF−XL(エチレン−ビニルアルコール共重合体、
エチレン含有量32モル% 厚さ15μm)を中間層
に、出光興産(株)製ユニラックスLS700C(線状
低密度ポリエチレン、厚さ50μm)を内層および外層
に、層間の接着剤として東洋モートン(株)製アドコー
トAD308B(ウレタン系接着剤、接着剤層5g/m
2)を用い、康井精機(株)製テストコーターにて積層
体を作成した。この積層体を日新ハイボルテージ(株)
製電子線照射装置キュアトロンEBC−200−20−
15を用い、加速電圧200kV、電子流5mV、コン
ベア速度6m/分、窒素下の条件で電子線照射した(吸
収線量10Mrad)。照射後、酸素透過度試験を行っ
た。結果は表1に示した通り、非常に優れた酸素バリア
性の持続を示した。
【0033】比較例4 比較例3に用いたフィルムを中間層に用いた以外は実施
例4と同様にして、表1に示したサンプルについて、酸
素透過度試験を行った。結果は表1に示した通り、酸素
バリア性の持続性の劣ったものであった。
【0034】
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、ほう素含有エチレン−
ビニルアルコール共重合体に放射線を照射することによ
り得られる変性エチレン−ビニルアルコール共重合体は
著しく優れた酸素バリア性を長期に持続することができ
る。本発明の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体
および積層体は単層フィルム、多層フィルム、袋、絞り
容器、ボトル、チューブ、タンクなど種々の材形に成形
して種々の用途の酸素バリア性包装材料として有用に用
いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 29/04 C08L 29/04 S // C08L 23:26 23:26 (56)参考文献 特開 平4−139220(JP,A) 特開 昭62−207338(JP,A) 特開 平2−47144(JP,A) 特開 昭64−84203(JP,A) 特開 昭62−180303(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 7/00 B32B 27/00 C08F 8/42 C08J 3/28 C08L 23/26 C08L 29/04 G02B 5/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸基1モルあたりのほう素モル数が0.
    01以上1以下であり、エチレン含有量が20モル%以
    上70モル%以下であるほう素含有エチレン−ビニルア
    ルコール共重合体に放射線を照射することにより得られ
    る変性エチレン−ビニルアルコール共重合体。
  2. 【請求項2】水酸基1モルあたりのほう素モル数が0.
    01以上1以下であり、エチレン含有量が20モル%以
    上70モル%以下であるほう素含有エチレン−ビニルア
    ルコール共重合体に放射線を照射することにより得られ
    る変性エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる樹
    脂層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層して
    なる積層体。
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