JP3864111B2 - 共射出延伸ブロー成形容器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア性、透明性および耐デラミ性の良好な共射出延伸ブロー成形容器に関する。
【0002】
【従来の技術】
延伸ブロー成形法による熱可塑性ポリエステル(以下、PESと略記することがある)容器は、透明性、力学的特性、フレーバーバリヤー性などの種々の性質に優れ、しかも成形品にした際に残留モノマーや有害添加物の溶出の心配が少なく、衛生性および安全性に優れていることから、幅広い分野で使用されている。しかし、ガスバリア性に関しては必ずしも十分でないために飲料、食品などの保存は比較的短期間に限られていた。
【0003】
この欠点を改善するため、熱可塑性ポリエステルにガスバリア性が良好なエチレン−ビニルアルコール共重合体(以下、EVOHと略記することがある)を組み合わせ、多層構造にする方法が種々提案されている。延伸ブローするに先立ちまずパリソンを形成するが、かかるパリソンを製造する手法としては共射出成形法、共押出し成形法、多段射出成形法等が採用される。これらの中で共射出成形法は装置が簡単であり、トリムなどのスクラップの発生も少なく、さらにEVOH層がPES層などで完全に覆われる構造とできることより、EVOH層とPES層などとの間に接着性樹脂(以下、Adと略記することがある)層がなくても大気圧による密着効果により外見上良好な多層容器になるなどの特長がある。
【0004】
しかしながら、容器に飲料、食品などを充填し落下させるなどの衝撃を与えると、PES層とEVOH層との間に剥離(デラミネーション;以下デラミと略することがある)が生じやすく、外観上大きな問題点であった。この問題を解決するために、いくつかの技術が開発されている。例えば、特開平11−348194号公報(EP0949056)には、熱可塑性ポリエステル層(a層)およびエチレン−ビニルアルコール共重合体層(b層)からなり、a層がb層の両面に直接接触するように配置されてなり、エチレン−ビニルアルコール共重合体の示差走査熱量計(DSC)での結晶融解ピークが単一ピークであり、かつ下記式(1)および(2)を満足する共射出延伸ブロー成形容器が開示されている。
25≦ETb≦48 (1)
92≦SDb≦99 (2)
但し、ETb;エチレン−ビニルアルコール共重合体のエチレン含有量(モル%)
SDb;エチレン−ビニルアルコール共重合体のケン化度(%)
【0005】
また、特開2001−277341号公報(EP1120223)には、熱可塑性ポリエステル層(a層)およびエチレン−ビニルアルコール共重合体層(b層)からなり、a層がb層の両面に直接接触するように配置されてなり、前記エチレン−ビニルアルコール共重合体が、2種類のエチレン−ビニルアルコール共重合体(b1、b2)の配合物からなり、その配合重量比(b1/b2)が50/50〜90/10であり、かつ下記式(3)〜(8)を満足する共射出延伸ブロー成形容器が記載されている。
25≦ETb1≦40 (3)
99≦SDb1 (4)
35≦ETb2≦48 (5)
92≦SDb2≦99 (6)
4≦ETb2−ETb1≦23 (7)
1≦SDb1−SDb2≦8 (8)
但し、
ETb1;エチレン−ビニルアルコール共重合体(b1)のエチレン含有量(モル%)
SDb1;エチレン−ビニルアルコール共重合体(b1)のケン化度(%)
ETb2;エチレン−ビニルアルコール共重合体(b2)のエチレン含有量(モル%)
SDb2;エチレン−ビニルアルコール共重合体(b2)のケン化度(%)
【0006】
以上に例示した技術により、EVOH層とPES層からなる共射出延伸ブロー成形容器の耐デラミ性は従来に比して大幅に改善された。しかしながら、現在では従来以上に前記ブロー成形容器の市場が拡大し、さまざまな用途に使用されるようになっている。かかる用途の拡大の結果、前記ブロー成形容器の、さらなる耐デラミ性の向上および容器の透明性の向上の要求が高まっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べた要求に応えるために、本発明は耐デラミ性に優れるだけでなく、透明性およびガスバリア性にも優れた共射出延伸ブロー成形容器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記に示した課題は、下記構造単位(I)を0.3〜40モル%含有する、エチレン含有量5〜55モル%の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)からなる層および前記(C)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する共射出延伸ブロー成形容器によって解決される。
【0009】
【化2】
Figure 0003864111
【0010】
(式中、R、R、RおよびRは、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜10の脂環式炭化水素基、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。R、R、RおよびRは同じ基でもよいし、異なっていてもよい。また、R3とR4とは結合していてもよい。また上記のR、R、RおよびRは水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子を有していてもよい。)
【0011】
好適な実施態様では、前記変性EVOH(C)が、前記RおよびRがともに水素原子である変性EVOH(C)である。
【0012】
好適な実施態様では、前記変性EVOH(C)が、エチレン含有量5〜55モル%のEVOH(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを反応させることにより得られる変性EVOHである。
【0013】
また、本発明の課題は、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを反応させることによって得られる変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)からなる層および前記(C)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する共射出延伸ブロー成形容器によっても解決される。
【0014】
好適な実施態様では、前記EVOH(A)が、エチレン含有量5〜55モル%、ケン化度90%以上のEVOHである。また、好適な実施態様では、前記EVOH(A)が、アルカリ金属塩の含有量が金属元素換算で50ppm以下のEVOHである。別の好適な実施態様では、前記EVOH(A)が、アルカリ土類金属塩の含有量が金属元素換算で20ppm以下のEVOHである。
【0015】
好適な実施態様では、分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)が、炭素数2〜8のエポキシ化合物である。
【0016】
好適な実施態様では、前記変性EVOH(C)が、EVOH(A)100重量部と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)1〜50重量部との反応によって得られる変性EVOHである。また、好適な実施態様では、前記変性EVOH(C)が、EVOH(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを、押出機内で反応させることにより得られる変性EVOHである。
【0017】
好適な実施態様では、本発明に用いられる変性EVOH(C)の20℃、65%RHにおける酸素透過速度が100cc・20μm/m・day・atm以下である。さらに、好適な実施態様では、本発明に用いられる変性EVOH(C)の20℃、65%RHにおける炭酸ガス透過速度が500cc・20μm/m・day・atm以下である。
【0018】
好適な実施態様では、本発明に用いられる変性EVOH(C)の23℃、50%RHにおける引張強伸度測定におけるヤング率が140kgf/mm以下である。また、好適な実施態様では、本発明に用いられる変性EVOH(C)の23℃、50%RHにおける引張強伸度測定における引張降伏点強度が0.5〜7kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が150%以上である。
【0019】
好適な実施態様では、本発明に用いられる熱可塑性樹脂(D)がポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種である。また、好適な実施態様では、本発明の共射出延伸ブロー成形容器は、熱可塑性樹脂(D)からなる層が、変性EVOH(C)からなる層の両面に直接接触するように配置されてなる共射出延伸ブロー成形容器である。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の共射出延伸ブロー成形容器は、下記構造単位(I)を0.3〜40モル%含有する、エチレン含有量5〜55モル%の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)からなる層および前記(C)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する共射出延伸ブロー成形容器である。
【0021】
【化3】
Figure 0003864111
【0022】
(式中、R、R、RおよびRは、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜10の脂環式炭化水素基、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。R、R、RおよびRは同じ基でもよいし、異なっていてもよい。また、R3とR4とは結合していてもよい。また上記のR、R、RおよびRは水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子を有していてもよい。)
【0023】
より好適な実施態様では、前記RおよびRがともに水素原子である。さらに好ましい実施態様では、前記RおよびRがともに水素原子であり、前記RおよびRのうち、一方が炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基であって、かつ他方が水素原子である。好適には、前記脂肪族炭化水素基がアルキル基またはアルケニル基である。本発明の共射出延伸ブロー成形容器のガスバリア性を特に重視する観点からは、前記RおよびRのうち、一方がメチル基またはエチル基であり、他方が水素原子であることがより好ましい。
【0024】
また、前記ブロー成形容器のガスバリア性の観点からは、前記RおよびRのうち、一方が(CHOHで表される置換基(ただし、i=1〜8の整数)であり、他方が水素原子であることも好ましい。前記ブロー成形容器のガスバリア性を特に重視する場合は、前記の(CHOHで表される置換基において、i=1〜4の整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。
【0025】
本発明に用いられる変性EVOH(C)に含まれる上述の構造単位(I)の量は0.3〜40モル%の範囲内であることが好ましい。構造単位(I)の量の下限は、0.5モル%以上であることが好ましく、1モル%以上であることがより好ましく、2モル%以上であることがさらに好ましい。一方、構造単位(I)の量の上限は、35モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、25モル%以下であることがさらに好ましい。本発明に用いられる変性EVOH(C)に含まれる構造単位(I)の量が上記の範囲内にあることで、ガスバリア性、透明性および耐デラミ性を兼ね備えた共射出延伸ブロー成形容器を得ることができる。
【0026】
本発明に用いられる変性EVOH(C)のエチレン含有量は5〜55モル%であることが必要である。本発明の共射出延伸ブロー成形容器が、良好な成形性を得る観点からは、変性EVOH(C)のエチレン含有量の下限はより好適には10モル%以上であり、さらに好適には20モル%以上であり、特に好適には25モル%以上であり、さらに好適には31モル%以上である。一方、本発明の本発明の共射出延伸ブロー成形容器のガスバリア性の観点からは、変性EVOH(C)のエチレン含有量の上限はより好適には50モル%以下であり、さらに好適には45モル%以下である。エチレン含有量が5モル%未満の場合は溶融成形性が悪化する虞があり、55モル%を超えるとガスバリア性が不足する虞がある。
【0027】
本発明に用いられる変性EVOH(C)を構成する、上記構造単位(I)およびエチレン単位以外の構成成分は、主としてビニルアルコール単位である。このビニルアルコール単位は、通常、原料のEVOH(A)に含まれるビニルアルコール単位のうち、一価エポキシ化合物(B)と反応しなかったビニルアルコール単位である。また、EVOH(A)に含まれることがある未ケン化の酢酸ビニル単位は、通常そのまま変性EVOH(C)に含有される。変性EVOH(C)は、これらの構成成分を含有するランダム共重合体であることが、NMRの測定や融点の測定結果からわかった。
さらに、本発明の目的を阻害しない範囲で、その他の構成成分を含むこともできる。
【0028】
本発明に用いられる変性EVOH(C)の好適なメルトフローレート(MFR)(190℃、2160g荷重下)は0.1〜30g/10分であり、より好適には0.3〜25g/10分、更に好適には0.5〜20g/10分である。但し、融点が190℃付近あるいは190℃を超えるものは2160g荷重下、融点以上の複数の温度で測定し、片対数グラフで絶対温度の逆数を横軸、MFRの対数を縦軸にプロットし、190℃に外挿した値で表す。
【0029】
上記の変性EVOH(C)を製造する方法は特に限定されない。本発明者らが推奨する方法は、エチレン含有量5〜55モル%のエチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを反応させることにより、変性EVOH(C)を得る方法である。
【0030】
本発明に用いられるEVOH(A)としては、エチレン−ビニルエステル共重合体をケン化して得られるものが好ましい。EVOHの製造時に用いるビニルエステルとしては酢酸ビニルが代表的なものとして挙げられるが、その他の脂肪酸ビニルエステル(プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなど)も使用できる。また、本発明の目的が阻害されない範囲であれば、他の共単量体、例えば、プロピレン、ブチレン、イソブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸またはそのエステル;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物;不飽和スルホン酸またはその塩;アルキルチオール類;N−ビニルピロリドンなどのビニルピロリドン等を共重合することも出来る。
【0031】
本発明に用いられるEVOH(A)のエチレン含有量は5〜55モル%であることが好ましい。本発明の共射出延伸ブロー成形容器が、良好な耐デラミ性および成形性を得る観点からは、EVOH(A)のエチレン含有量の下限はより好適には10モル%以上であり、さらに好適には20モル%以上であり、特にEVOH(A)のエチレン含有量は5〜55モル%であることが好ましい。本発明の変性EVOH(C)のガスバリア性の観点からは、EVOH(A)のエチレン含有量の上限はより好適には50モル%以下であり、さらに好適には45モル%以下である。エチレン含有量が5モル%未満の場合は溶融成形性が悪化する虞があり、55モル%を超えるとガスバリア性が不足する虞がある。
【0032】
なおここで、EVOHがエチレン含有量の異なる2種類以上のEVOHの配合物からなる場合には、配合重量比から算出される平均値をエチレン含有量とする。
【0033】
さらに、本発明に用いられるEVOH(A)のビニルエステル成分のケン化度は好ましくは90%以上である。ビニルエステル成分のケン化度は、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上であり、最適には99%以上である。ケン化度が90%未満では、ガスバリア性、特に高湿度時のガスバリア性が低下する虞があるだけでなく、熱安定性が不充分となり、成形物にゲル・ブツが発生しやすくなる虞がある。
【0034】
なおここで、EVOHがケン化度の異なる2種類以上のEVOHの配合物からなる場合には、配合重量比から算出される平均値をケン化度とする。
【0035】
なお、EVOHのエチレン含有量およびケン化度は、核磁気共鳴(NMR)法により求めることができる。
【0036】
さらに、EVOH(A)として、本発明の目的を阻外しない範囲内で、ホウ素化合物をブレンドしたEVOHを用いることもできる。ここでホウ素化合物としては、ホウ酸類、ホウ酸エステル、ホウ酸塩、水素化ホウ素類等が挙げられる。具体的には、ホウ酸類としては、オルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸などが挙げられ、ホウ酸エステルとしてはホウ酸トリエチル、ホウ酸トリメチルなどが挙げられ、ホウ酸塩としては上記の各種ホウ酸類のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ホウ砂などが挙げられる。これらの化合物のうちでもオルトホウ酸(以下、単にホウ酸と表示する場合がある)が好ましい。
【0037】
EVOH(A)として、ホウ素化合物をブレンドしたEVOHを用いる場合、ホウ素化合物の含有量は好ましくはホウ素元素換算で20〜2000ppm、より好ましくは50〜1000ppmである。この範囲内でホウ素化合物をブレンドすることで加熱溶融時のトルク変動が抑制されたEVOHを得ることができる。20ppm未満ではそのような効果が小さく、2000ppmを超えるとゲル化しやすく、成形性不良となる場合がある。
【0038】
また、EVOH(A)として、リン酸化合物を配合したEVOH(A)を用いてもよい。これにより樹脂の品質(着色等)を安定させることができる。本発明に用いられるリン酸化合物としては特に限定されず、リン酸、亜リン酸等の各種の酸やその塩等を用いることができる。リン酸塩としては第1リン酸塩、第2リン酸塩、第3リン酸塩のいずれの形で含まれていてもよいが、第1リン酸塩が好ましい。そのカチオン種も特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩であることが好ましい。これらの中でもリン酸2水素ナトリウムおよびリン酸2水素カリウムが好ましい。
【0039】
本発明に用いられるEVOH(A)の、リン酸化合物の含有量は、好適にはリン酸根換算で200ppm以下であり、より好適には5〜100ppmであり、最適には5〜50ppmである。
【0040】
また、後述する通り、本発明に用いられる変性EVOH(C)は、好適にはEVOH(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)との反応を、押出機内で行わせることによって得られるが、その際に、EVOH(A)は加熱条件下に晒される。この時に、EVOH(A)が過剰にアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩を含有していると、得られる変性EVOH(C)に着色が生じる虞がある。また、変性EVOH(C)の粘度低下等の問題が生じ、成形性が低下する虞がある。
【0041】
上記の問題を回避するためには、EVOH(A)が含有するアルカリ金属塩が金属元素換算値で50ppm以下であることが好ましい。より好ましい実施態様では、EVOH(A)が含有するアルカリ金属塩が金属元素換算値で30ppm以下であり、さらに好ましくは20ppm以下である。また、同様な観点から、EVOH(A)が含有するアルカリ土類金属塩が金属元素換算値で20ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましく、5ppm以下であることがさらに好ましく、EVOH(A)にアルカリ土類金属塩が実質的に含まれていないことが最も好ましい。
【0042】
また、本発明の目的を阻外しない範囲内であれば、EVOH(A)として、熱安定剤、酸化防止剤を配合したものを用いることもできる。
【0043】
本発明に用いられるEVOH(A)の固有粘度は0.06L/g以上であることが好ましい。EVOH(A)の固有粘度はより好ましくは0.07〜0.2L/gの範囲内であり、さらに好ましくは0.075〜0.15L/gであり、特に好ましくは0.080〜0.12L/gである。EVOH(A)の固有粘度が0.06L/g未満の場合、本発明の共射出延伸ブロー成形容器の成形性が低下する虞がある。また、EVOH(A)の固有粘度が0.2L/gを越える場合、本発明の共射出延伸ブロー成形容器の変性EVOH(C)からなる層においてゲル・ブツが発生しやすくなる虞がある。
【0044】
本発明に用いられるEVOH(A)の好適なメルトフローレート(MFR)(190℃、2160g荷重下)は0.1〜30g/10分であり、より好適には0.3〜25g/10分、更に好適には0.5〜20g/10分である。但し、融点が190℃付近あるいは190℃を超えるものは2160g荷重下、融点以上の複数の温度で測定し、片対数グラフで絶対温度の逆数を横軸、MFRの対数を縦軸にプロットし、190℃に外挿した値で表す。これらのEVOH樹脂は、それぞれ単独で用いることもできるし、2種以上を混合して用いることもできる。
【0045】
本発明に用いられる分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)は、一価のエポキシ化合物であることが必須である。すなわち、分子内にエポキシ基を一つだけ有するエポキシ化合物でなければならない。二価またはそれ以上の、多価のエポキシ化合物を用いた場合は、本発明の効果を奏することができない。ただし、一価エポキシ化合物の製造工程において、ごく微量に多価エポキシ化合物が含まれることがある。しかしながら、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ごく微量の多価エポキシ化合物が含まれる一価のエポキシ化合物を、本発明における分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)として使用することも可能である。
【0046】
本発明に用いられる分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)は特に限定されない。具体的には、下記式(III)〜(IX)で示される化合物が、好適に用いられる。
【0047】
【化4】
Figure 0003864111
【0048】
【化5】
Figure 0003864111
【0051】
【化8】
Figure 0003864111
【0052】
【化9】
Figure 0003864111
【0053】
【化10】
Figure 0003864111
【0054】
(式中、R5 6 、R 8 およびR9は、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基(アルキル基またはアルケニル基など)、炭素数3〜10の脂環式炭化水素基(シクロアルキル基、シクロアルケニル基など)、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基(フェニル基など)を表す。また、i、lおよびmは、1〜8の整数を表し、R 7 は水素原子を表す。
【0055】
上記式(III)で表される分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、エポキシエタン(エチレンオキサイド)、エポキシプロパン、1,2−エポキシブタン、2,3−エポキシブタン、3−メチル−1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシペンタン、2,3−エポキシペンタン、3−メチル−1,2−エポキシペンタン、4−メチル−1,2−エポキシペンタン、4−メチル−2,3−エポキシペンタン、3−エチル−1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシヘキサン、2,3−エポキシヘキサン、3,4−エポキシヘキサン、3−メチル−1,2−エポキシヘキサン、4−メチル−1,2−エポキシヘキサン、5−メチル−1,2−エポキシヘキサン、3−エチル−1,2−エポキシヘキサン、3−プロピル−1,2−エポキシヘキサン、4−エチル−1,2−エポキシヘキサン、5−メチル−1,2−エポキシヘキサン、4−メチル−2,3−エポキシヘキサン、4−エチル−2,3−エポキシヘキサン、2−メチル−3,4−エポキシヘキサン、2,5−ジメチル−3,4−エポキシヘキサン、3−メチル−1,2−エポキシへプタン、4−メチル−1,2−エポキシへプタン、5−メチル−1,2−エポキシへプタン、6−メチル−1,2−エポキシへプタン、3−エチル−1,2−エポキシへプタン、3−プロピル−1,2−エポキシへプタン、3−ブチル−1,2−エポキシへプタン、4−エチル−1,2−エポキシへプタン、4−プロピル−1,2−エポキシへプタン、5−エチル−1,2−エポキシへプタン、4−メチル−2,3−エポキシへプタン、4−エチル−2,3−エポキシへプタン、4−プロピル−2,3−エポキシへプタン、2−メチル−3,4−エポキシへプタン、5−メチル−3,4−エポキシへプタン、5−エチル−3,4−エポキシへプタン、2,5−ジメチル−3,4−エポキシへプタン、2−メチル−5−エチル−3,4−エポキシへプタン、1,2−エポキシヘプタン、2,3−エポキシヘプタン、3,4−エポキシヘプタン、1,2−エポキシオクタン、2,3−エポキシオクタン、3,4−エポキシオクタン、4,5−エポキシオクタン、1,2−エポキシノナン、2,3−エポキシノナン、3,4−エポキシノナン、4,5−エポキシノナン、1,2−エポキシデカン、2,3−エポキシデカン、3,4−エポキシデカン、4,5−エポキシデカン、5,6−エポキシデカン、1,2−エポキシウンデカン、2,3−エポキシウンデカン、3,4−エポキシウンデカン、4,5−エポキシウンデカン、5,6−エポキシウンデカン、1,2−エポキシドデカン、2,3−エポキシドデカン、3,4−エポキシドデカン、4,5−エポキシドデカン、5,6−エポキシドデカン、6,7−エポキシドデカン、エポキシエチルベンゼン、1−フェニル−1,2−エポキシプロパン、3−フェニル−1,2−エポキシプロパン、1−フェニル−1,2−エポキシブタン、3−フェニル−1,2−エポキシブタン、4−フェニル−1,2−エポキシブタン、1−フェニル−1,2−エポキシペンタン、3−フェニル−1,2−エポキシペンタン、4−フェニル−1,2−エポキシペンタン、5−フェニル−1,2−エポキシペンタン、1−フェニル−1,2−エポキシヘキサン、3−フェニル−1,2−エポキシヘキサン、4−フェニル−1,2−エポキシヘキサン、5−フェニル−1,2−エポキシヘキサン、6−フェニル−1,2−エポキシヘキサン等が挙げられる。
【0056】
上記式(IV)で表される分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、グリシドール、3,4−エポキシ−1−ブタノール、4,5−エポキシ−1−ペンタノール、5,6−エポキシ−1−ヘキサノール、6,7−エポキシ−1−へプタノール、7,8−エポキシ−1−オクタノール、8,9−エポキシ−1−ノナノール、9,10−エポキシ−1−デカノール、10,11−エポキシ−1−ウンデカノール等が挙げられる。
【0059】
上記式(VII)で表される分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、3,4−エポキシ−2−ブタノール、2,3−エポキシ−1−ブタノール、3,4−エポキシ−2−ペンタノール、2,3−エポキシ−1−ペンタノール、1,2−エポキシ−3−ペンタノール、2,3−エポキシ−4−メチル−1−ペンタノール、2,3−エポキシ−4,4−ジメチル−1−ペンタノール、2,3−エポキシ−1−ヘキサノール、3,4−エポキシ−2−ヘキサノール、4,5−エポキシ−3−ヘキサノール、1,2−エポキシ−3−ヘキサノール、2,3−エポキシ−4−メチル−1−ヘキサノール、2,3−エポキシ−4−エチル−1−ヘキサノール、2,3−エポキシ−4,4−ジメチル−1−ヘキサノール、2,3−エポキシ−4,4−ジエチル−1−ヘキサノール、2,3−エポキシ−4−メチル−4−エチル−1−ヘキサノール、3,4−エポキシ−5−メチル−2−ヘキサノール、3,4−エポキシ−5,5−ジメチル−2−ヘキサノール、3,4−エポキシ−2−ヘプタノール、2,3−エポキシ−1−ヘプタノール、4,5−エポキシ−3−ヘプタノール、2,3−エポキシ−4−ヘプタノール、1,2−エポキシ−3−ヘプタノール、2,3−エポキシ−1−オクタノール、3,4−エポキシ−2−オクタノール、4,5−エポキシ−3−オクタノール、5,6−エポキシ−4−オクタノール、2,3−エポキシ−4−オクタノール、1,2−エポキシ−3−オクタノール、2,3−エポキシ−1−ノナノール、3,4−エポキシ−2−ノナノール、4,5−エポキシ−3−ノナノール、5,6−エポキシ−4−ノナノール、3,4−エポキシ−5−ノナノール、2,3−エポキシ−4−ノナノール、1,2−エポキシ−3−ノナノール、2,3−エポキシ−1−デカノール、3,4−エポキシ−2−デカノール、4,5−エポキシ−3−デカノール、5,6−エポキシ−4−デカノール、6,7−エポキシ−5−デカノール、3,4−エポキシ−5−デカノール、2,3−エポキシ−4−デカノール、1,2−エポキシ−3−デカノール等が挙げられる。
【0060】
上記式(VIII)で表される分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、1,2−エポキシシクロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシシクロヘプタン、1,2−エポキシシクロオクタン、1,2−エポキシシクロノナン、1,2−エポキシシクロデカン、1,2−エポキシシクロウンデカン、1,2−エポキシシクロドデカン等が挙げられる。
【0061】
上記式(IX)で表される分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、3,4−エポキシシクロペンテン、3,4−エポキシシクロヘキセン、3,4−エポキシシクロヘプテン、3,4−エポキシシクロオクテン、3,4−エポキシシクロノネン、1,2−エポキシシクロデセン、1,2−エポキシシクロウンデセン、1,2−エポキシシクロドデセン等が挙げられる。
【0062】
本発明に用いられる分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、炭素数が2〜8のエポキシ化合物が特に好ましい。また、一価エポキシ化合物(B)が、上記式(III)または(IV)で表される化合物であることが好ましい。EVOH(A)との反応性、および得られる変性EVOH(C)のガスバリア性の観点からは、1,2−エポキシブタン、2,3−エポキシブタン、エポキシプロパン、エポキシエタンおよびグリシドールが特に好ましく、中でもエポキシプロパンおよびグリシドールが好ましい。食品包装用途、飲料包装用途、医薬品包装用途などの、衛生性を要求される用途では、エポキシ化合物(B)として1,2−エポキシブタン、2,3−エポキシブタン、エポキシプロパンおよびエポキシエタンを用いることが好ましく、特にエポキシプロパンを用いることが好ましい。
【0063】
上記EVOH(A)と上記一価エポキシ化合物(B)とを反応させることにより、変性EVOH(C)が得られる。このときの、EVOH(A)および一価エポキシ化合物(B)の好適な混合比は、(A)100重量部に対して(B)1〜50重量部であり、さらに好適には(A)100重量部に対して(B)2〜40重量部であり、特に好適には(A)100重量部に対して(B)5〜35重量部である。
【0064】
EVOH(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを反応させることにより、変性EVOH(C)を製造する方法は特に限定されないが、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)とを溶液で反応させる製造法、およびEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)とを押出機内で反応させる製造法などが好適な方法として挙げられる。
【0065】
溶液反応による製造法では、EVOH(A)の溶液に酸触媒あるいはアルカリ触媒存在下で一価エポキシ化合物(B)を反応させることによって変性EVOH(C)が得られる。また、EVOH(A)および一価エポキシ化合物(B)を反応溶媒に溶解させ、加熱処理を行うことによっても変性EVOH(C)を製造することができる。反応溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドおよびN−メチルピロリドン等のEVOH(A)の良溶媒である極性非プロトン性溶媒が好ましい。
【0066】
反応触媒としては、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸および3弗化ホウ素等の酸触媒や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ナトリウムメトキサイド等のアルカリ触媒が挙げられる。これらの内、酸触媒を用いることが好ましい。触媒量としては、EVOH(A)100重量部に対し、0.0001〜10重量部程度が適当である。反応温度としては室温から150℃の範囲が適当である。
【0067】
EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)とを押出機内で反応させる製造法では、使用する押出機としては特に制限はないが、一軸押出機、二軸押出機または二軸以上の多軸押出機を使用し、200℃〜300℃程度の温度でEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)とを反応させることが好ましい。二軸押出機または二軸以上の多軸押出機を用いた場合、スクリュー構成の変更により、反応部の圧力を高めることが容易であり、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応を効率的に行えるようになる。一軸押出機では2台以上の押出機を連結し、その間の樹脂流路にバルブを配置することにより、反応部の圧力を高めることが可能である。また同様に二軸押出機または二軸以上の多軸押出機を2台以上連結して製造してもよい。
【0068】
押出機内で反応させる製造法と、溶液反応による製造法を比較した場合、溶液反応の場合は、EVOHを溶解させる溶媒が必要であり、反応終了後に該溶媒を反応系から回収・除去する必要があり、工程が煩雑なものとなる。また、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応性を高めるためには、反応系を加熱および/または加圧条件下に維持することが好ましいが、溶液反応の場合と比較して、押出機内での反応ではかかる反応系の加熱および/または加圧条件の維持が容易であり、その観点からも押出機内での反応のメリットは大きい。
【0069】
さらに、溶液反応によってEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応を行った場合、反応の制御が必ずしも容易ではなく、過剰に反応が進行してしまう虞がある。すなわち、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応の結果、上述の構造単位(I)を有する変性EVOH(C)が得られるが、前記構造単位(I)に含まれる水酸基に、さらに一価エポキシ化合物(B)が反応することにより、本発明で特定する構造単位とは異なるものが得られる虞があった。
【0070】
具体的には、一価エポキシ化合物(B)がエチレンオキサイドである場合、上述した過剰な反応の進行により、下記に示す構造単位(II)を含有するEVOHが生じることになる。
【0071】
【化11】
Figure 0003864111
【0072】
(式中、nは1以上の自然数を表す。)
【0073】
本発明者らが検討を行った結果、本発明で特定する構造単位(I)とは異なる、上記に示した構造単位(II)を含有する割合が多くなることにより、得られる変性EVOH(C)のガスバリア性が低下することが明らかになった。さらに、押出機内でEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応を行った場合は、このような副反応の発生を効果的に抑制可能であることを見出した。かかる観点からも、押出機内でEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応を行うことにより、変性EVOH(C)を製造する方法が好ましい。
【0074】
また、本発明で用いられる分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)は、必ずしも沸点の高いものばかりではないため、溶液反応による製造法では、反応系を加熱した場合、系外に一価エポキシ化合物(B)が揮散する虞がある。しかしながら、押出機内でEVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)とを反応させることにより、一価エポキシ化合物(B)の系外への揮散を抑制することが可能である。特に、押出機内に一価エポキシ化合物(B)を添加する際に、加圧下で圧入することにより、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との反応性を高め、かつ一価エポキシ化合物(B)の系外への揮散を顕著に抑制することが可能である。
【0075】
押出機内での反応の際の、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)の混合方法は特に限定されず、押出機にフィードする前のEVOH(A)に一価エポキシ化合物(B)をスプレー等を行う方法や、押出機にEVOH(A)をフィードし、押出機内で一価エポキシ化合物(B)と接触させる方法などが好適なものとして例示される。この中でも、一価エポキシ化合物(B)の系外への揮散を抑制できる観点から、押出機にEVOH(A)をフィードした後、押出機内で一価エポキシ化合物(B)と接触させる方法が好ましい。また、押出機内への一価エポキシ化合物(B)の添加位置も任意であるが、EVOH(A)とエポキシ化合物(B)との反応性の観点からは、溶融したEVOH(A)に対して一価エポキシ化合物(B)を添加することが好ましい。
【0076】
本発明者が推奨する、EVOH(A)と一価エポキシ化合物(B)との、押出機内での反応による製造法は、(1)EVOH(A)の溶融工程、(2)一価エポキシ化合物(B)の添加工程および(3)ベント等による、未反応の一価エポキシ化合物(B)の除去工程、からなる。反応を円滑に行う観点からは、系内から水分および酸素を除去することが好適である。このため、押出機内へ一価エポキシ化合物(B)を添加するより前に、ベント等を用いて水分および酸素を除去してもよい。
【0077】
また、前述の通り、一価エポキシ化合物(B)の添加工程においては、一価エポキシ化合物(B)を加圧下で圧入することが好ましい。この際に、この圧力が不十分な場合、反応率が下がり、吐出量が変動する等の問題が発生する。必要な圧力は一価エポキシ化合物(B)の沸点や押出温度によって大きく異なるが、通常0.5〜30MPaの範囲が好ましく、1〜20MPaの範囲がより好ましい。
【0078】
本発明に用いられる変性EVOH(C)には、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、カルボン酸およびリン酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を、EVOH(A)とエポキシ化合物(B)との反応によって変性EVOH(C)が得られた後に添加することもできる。一般に、接着性の改善や着色の抑制など、EVOHの各種物性を改善するために、EVOHには必要に応じてアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、カルボン酸およびリン酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種が添加されることが多い。しかしながら、上記に示した各種化合物の添加は、前述の通り、押出機によるEVOH(A)とエポキシ化合物(B)との反応の際に、着色や粘度低下等の原因となる虞がある。このため、EVOH(A)とエポキシ化合物(B)との反応後に、残存するエポキシ化合物(B)をベントで除去した後、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、カルボン酸およびリン酸化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を、得られた変性EVOH(C)に添加することが好ましい。この添加方法を採用することにより、着色や粘度低下等の問題を生じることなく、本発明に用いられる変性EVOH(C)が得られる。
【0079】
本発明に用いられる変性EVOH(C)には、必要に応じて各種の添加剤を配合することもできる。このような添加剤の例としては、酸化防止剤、可塑剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤、フィラー、あるいは他の高分子化合物を挙げることができ、これらを本発明の作用効果が阻害されない範囲でブレンドすることができる。添加剤の具体的な例としては次のようなものが挙げられる。
【0080】
酸化防止剤:2,5−ジ−t−ブチルハイドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、4,4’−チオビス−(6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,4’−チオビス−(6−t−ブチルフェノール)等。
【0081】
紫外線吸収剤:エチレン−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等。
【0082】
可塑剤:フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、ワックス、流動パラフィン、リン酸エステル等。
帯電防止剤:ペンタエリスリットモノステアレート、ソルビタンモノパルミテート、硫酸化ポリオレフィン類、ポリエチレンオキシド、カーボワックス等。
滑剤:エチレンビスステアロアミド、ブチルステアレート等。
着色剤:カーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン、インドリン、アゾ系顔料、ベンガラ等。
充填剤:グラスファイバー、アスベスト、バラストナイト、ケイ酸カルシウム等。
【0083】
また、他の多くの高分子化合物を本発明の作用効果が阻害されない程度にブレンドすることもできる。
【0084】
また、本発明に用いられる変性EVOH(C)には、溶融安定性等を改善するために、本発明の作用効果が阻害されない程度に、ハイドロタルサイト化合物、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系熱安定剤、高級脂肪族カルボン酸の金属塩(たとえば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等)の一種または二種以上を変性EVOH(C)に対し本発明の作用効果が阻害されない程度(0.01〜1重量%)添加することもできる。
【0085】
本発明に用いられる変性EVOH(C)は、20℃、65%RHにおける酸素透過速度が100cc・20μm/m・day・atm以下であることが好ましい。酸素透過速度の上限は、50cc・20μm/m・day・atm以下であることがより好ましく、20cc・20μm/m・day・atm以下であることがさらに好ましく、10cc・20μm/m・day・atm以下であることが特に好ましい。
【0086】
また、本発明に用いられる変性EVOH(C)は、20℃、65%RHにおける炭酸ガス透過速度が500cc・20μm/m・day・atm以下であることが好ましい。炭酸ガス透過速度の上限は、200cc・20μm/m・day・atm以下であることがより好ましく、100cc・20μm/m・day・atm以下であることがさらに好ましく、50cc・20μm/m・day・atm以下であることが特に好ましい。前記の変性EVOH(C)からなる共射出延伸ブロー成形容器は、特に、食品包装用の容器として用いることが好ましく、炭酸飲料の容器として用いることが特に好ましい。
【0087】
本発明に用いられる変性EVOH(C)は、23℃、50%RHにおける引張強伸度測定におけるヤング率が140kgf/mm以下であることが好ましい。本発明に用いられる変性EVOH(C)としては、前記ヤング率の上限が120kgf/mm以下であることがより好ましく、100kgf/mm以下であることがさらに好ましい。また、本発明に用いられる変性EVOH(C)は、23℃、50%RHにおける引張強伸度測定におけるヤング率が1kgf/mm以上であることが好ましい。ヤング率が140kgf/mm以下である変性EVOH(C)は、変性EVOH(C)が含む構造単位(I)の量を0.3〜40モル%とすることにより得られる。より好ましくは、変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量が1〜35モル%であり、さらに好ましくは2〜30モル%であり、特に好ましくは4〜30モル%である。
【0088】
本発明に用いられる変性EVOH(C)は23℃、50%RHでの引張強伸度測定における引張降伏点強度が0.5〜7.0kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が150%以上であることが好ましい。本発明に用いられる変性EVOH(C)としては、引張降伏点強度が1.0〜6.5kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が200%以上であるものがより好ましく、引張降伏点強度が1.5〜6.0kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が250%以上であるものがさらに好ましい。また、本発明の変性EVOH(C)は23℃、50%RHでの引張強伸度測定における引張降伏点強度が0.5〜7.0kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が1000%以下であることが好ましい。23℃、50%RHでの引張降伏点強度が0.5〜7.0kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が150%以上である変性EVOH(C)は、変性EVOH(C)が含む構造単位(I)の量を0.3〜40モル%とすることにより得られる。より好ましくは、変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量が1〜35モル%であり、さらに好ましくは2〜30モル%であり、特に好ましくは4〜30モル%である。
【0089】
変性EVOHに含まれる構造単位(I)が0.3〜40モル%であることによって、耐デラミ性が大きく改善される。すなわち、共射出延伸ブロー成形容器が衝撃等を受けた場合においても、変性EVOH(C)からなる層と、変性EVOH(C)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層との層間剥離の発生を効果的に抑制できる。
【0090】
また、変性EVOH(C)を使用することによって成形性も改善される。なお、成形性は有底パリソンの外観の着色、ゲル、スジの発生状況及び容器口部の変性EVOH(C)層の端部(以降リーディングエッジと称することがある)の状態から判断できる。図1に良好なリーディングエッジを有する有低パリソンの一部を示す概略図を、図2に不良なリーディングエッジを有する有低パリソンの一部を示す概略図をそれぞれ示す。容器口部1において、PES/EVOH多層部分2とPES単層部分3との境界がリーディングエッジ4である。リーディングエッジの好ましい状態とは、有底パリソンの底の部分を下にしたときに、リーディングエッジのラインがほぼ水平になっている状態である。
【0091】
本発明の共射出延伸ブロー成形容器は、変性EVOH(C)からなる層と、前記(D)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する多層容器である。本発明に用いられる熱可塑性樹脂(D)としては特に限定されないが、熱可塑性樹脂(D)がポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレンを用いることがより好ましい。
【0092】
本発明の効果を阻害しない範囲であれば、熱可塑性樹脂(D)からなる層は複層構成であってもよく、また、熱可塑性樹脂(D)と変性EVOH(C)をブレンドしてなる樹脂組成物層(回収層等)を含んでいてもよいが、変性EVOH(C)からなる層と熱可塑性樹脂(D)からなる層とのみからなる層構成が好ましく、変性EVOH(C)からなる層の両側に熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する層構成がより好ましい。具体的には、変性EVOH(C)からなる層をC、熱可塑性樹脂(D)からなる層をDと表したとき、(外)D/C/D(内)、(外)D/C/D/C/D(内)等が好適な層構成として例示される。なお、ここで(内)は内層側、すなわち内容物と接触する側の層を示す。
【0093】
上記熱可塑性樹脂(D)として用いられるポリエステル(以下、PESと略記することがある)としては、芳香族ジカルボン酸またはそれらのアルキルエステルと、ジオールとを主成分とする縮合重合体が用いられる。特に本発明の目的を達成するには、エチレンテレフタレート成分を主とするPESが好ましい。具体的には、テレフタル酸単位とエチレングリコール単位との合計割合(モル%)が、PESを構成する全構造単位の合計モル数に対して、70モル%以上であることが好ましく、90モル%以上がより好ましい。テレフタル酸単位とエチレングリコール単位の合計割合が70モル%未満であると、得られるPESが非晶性となり、機械的強度が不足する上に、延伸して容器とした後に内容物を加熱充填(ホットフィル)すると、熱収縮が大きく使用に耐えない虞がある。また、樹脂内に含有されるオリゴマーを低減するために固相重合を行うと、樹脂の軟化による膠着が生じやすく、生産が困難になる虞がある。
【0094】
上記PESは、必要に応じてテレフタル酸単位およびエチレングリコール単位以外の二官能化合物単位を、上記の問題が発生しない範囲において含有することができる。その割合(モル%)としては、PESを構成する全構造単位の合計モル数に対して、30モル%以下であることが好ましく、20モル%以下がより好ましく、10モル%以下がさらに好ましい。このような二官能化合物単位としては、ジカルボン酸単位、ジオール単位、ヒドロキシカルボン酸単位等が挙げられ、脂肪族、脂環式、芳香族のいずれでもよい。具体的には、ネオペンチルグリコール単位、シクロヘキサンジメタノール単位、シクロヘキサンジカルボン酸単位、イソフタル酸単位、ナフタレンジカルボン酸単位等が挙げられる。
【0095】
これらの中でも、イソフタル酸単位は、得られたPESを用いた場合、良好な成形物を得ることのできる製造条件が広く、成形性に優れるため、不良品率が低いという利点を有する。結晶化速度の抑制により、成形品の白化を防止できる点からも好ましい。また、1,4−シクロヘキサンジメタノール単位または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位は、得られる成形物の落下時の強度が一層優れるという点から好ましい。さらに、ナフタレンジカルボン酸単位は、得られるPESのガラス転移温度が上昇し、耐熱性が向上する上に、紫外線を吸収する能力が付与されるので好ましく、内容物が紫外線による劣化を生じやすい場合に特に有用である。例えば、ビールのように内容物が酸化によっても、紫外線によっても劣化しやすいものである場合に特に有用である。
【0096】
PESの製造に際して重縮合触媒を使用する場合は、PESの製造に通常用いられている触媒を使用することができる。例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物;二酸化ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラ−n−ブトキシド等のゲルマニウム化合物;テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のチタン化合物;ジ−n−ブチル錫ジラウレート、ジ−n−ブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート等の錫化合物等を使用することができる。これらの触媒は単独で使用しても、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。重縮合触媒の使用量としては、ジカルボン酸成分の重量に基いて0.002〜0.8重量%の範囲が好ましい。
【0097】
これらの中でも、触媒コストの面からはアンチモン化合物が好ましく、三酸化アンチモンが特に好ましい。一方、得られるPESの色調が良好となるという面からはゲルマニウム化合物が好ましく、二酸化ゲルマニウムが特に好ましい。また、成形性の観点からは、ゲルマニウム化合物がアンチモン化合物よりも好ましい。アンチモン化合物を触媒とした重合反応により得られるPESは、ゲルマニウム化合物を触媒として重合したPESよりも結晶化速度が速く、射出成形時またはブロー成形時に、加熱による結晶化が進行しやすく、結果として得られたボトルに白化が生じて透明性が損なわれる場合がある。また、延伸配向性が低下して、賦形性が悪化する場合もある。このように、良好な成形物を得ることのできる製造条件の範囲が狭くなり、不良品率が上昇しやすくなる傾向にある。
【0098】
特に、本発明に使用されるPESとして、副生するジエチレングリコール単位以外の共重合成分を含まないポリエチレンテレフタレートを使用する場合には、該PESを製造する際に、結晶化速度を抑えるためにゲルマニウム化合物を触媒として用いることが好ましい。
【0099】
上記変性EVOH(C)からなる層およびPES層をそれぞれ少なくとも1層含む、本発明の多層容器の製造方法は特に限定されるものではないが、共射出ブロー成形を用いることが生産性等の観点から好適である。共射出ブロー成形においては、共射出成形によって得られた容器前駆体(パリソン)を延伸ブロー成形することにより容器が製造される。
【0100】
共射出成形においては、通常、多層構造体の各層を構成すべき樹脂を2台またはそれ以上の射出シリンダーより同心円状のノズル内に導き、同時にまたはタイミングをずらして交互に、単一の金型内に射出し、1回の型締め操作を行うことにより成形が行われる。例えば(1)先に内外層用のPES層を射出し、次いで、中間層となる変性EVOH(C)を射出して、PES/変性EVOH(C)/PESの3層構成の成形容器を得る方法、(2)先に内外層用のPES層を射出し、次いで変性EVOH(C)を射出して、それと同時にまたはその後にPES層を再度射出し、PES/変性EVOH(C)/PES/変性EVOH(C)/PESの5層構成の成形容器を得る方法等によりパリソンが製造されるが、これらの製造方法に限定されるものではない。また、上記層構成において、変性EVOH(C)からなる層とPES層との間に、必要に応じて接着性樹脂層を配置してもよい。
【0101】
本発明の好適な実施態様の一つである、変性EVOH(C)からなる層およびPES層をそれぞれ少なくとも1層含む多層容器は、高い透明性を得ることが可能であり、内容物の品質の保持性能が極めて優れているので、食品包装用途等に最適である。多層容器の層構成としては、上述の通り変性EVOH(C)からなる層とPES層との間に接着性樹脂層を配置してもよいが、PES層が変性EVOH(C)からなる層の両面に直接接触するように配置されてなる多層容器は、より高い透明性を得ることが可能であり、かつ変性EVOH(C)からなる層とPES層との間の耐衝撃剥離性に優れるという本発明の効果を充分に奏し得る観点から、特に好ましい。
【0102】
射出成形の条件としては、PESは250〜330℃の温度範囲で射出することが好ましく、270〜320℃がより好ましく、280〜310℃がさらに好ましい。PESの射出温度が250℃未満である場合、PESが十分に溶融せず、成形物に未溶融物(フィッシュアイ)が混入し外観不良を生じ、同時に成形物の機械的強度の低下の原因となる虞がある。また、極端な場合はスクリュートルクが上昇し、成形機の故障を引き起こす虞がある。一方、PESの射出温度が330℃を超える場合、PESの分解が著しくなり、分子量低下による成形物の機械的強度の低下を引き起こす虞がある。また、分解時に生じるアセトアルデヒド等のガスにより成形物に充填する物質の性質を損なうだけでなく、分解時に生じるオリゴマーにより金型の汚れが激しくなり成形物の外観を損なう虞がある。
【0103】
変性EVOH(C)は160〜240℃の温度範囲で射出することが好ましく、175〜230℃がより好ましく、185〜225℃がさらに好ましい。変性EVOH(C)の射出温度が160℃未満である場合、変性EVOH(C)が十分に溶融せず、成形物に未溶融物(フィッシュアイ)が混入し外観不良を生じる虞がある。また、極端な場合はスクリュートルクが上昇し、成形機の故障を引き起こす虞がある。一方、変性EVOH(C)の射出温度が250℃を超える場合、着色やゲル化物による成形物の外観不良が生じ、あるいは分解ガスやゲル化物により流動性が不均一となりもしくは阻害されて、変性EVOH(C)からなる層の欠落部分を生じることもある。極端な場合には、ゲル化物の発生により、射出成形が不可能となる。溶融時の酸化の進行を抑制するためには、原料供給ホッパーを窒素でシールすることも好ましい。
【0104】
PESおよび変性EVOH(C)が流入するホットランナー部分の温度は220〜300℃の範囲が好ましく、240〜280℃がより好ましく、250〜270℃がさらに好ましい。ホットランナー部分の温度が220℃未満である場合、PESが結晶化してホットランナー部分で固化するため、成形が困難となる場合がある。一方、ホットランナー部分の温度が300℃を超える場合、着色やゲル化物による成形物の外観不良が生じ、あるいは分解ガスやゲル化物により流動性が不均一となりもしくは阻害されて、変性EVOH(C)からなる層の欠落部分を生じることもある。極端な場合には、ゲル化物の発生により、射出成形が不可能となる。
【0105】
金型温度としては、0〜70℃の範囲が好ましく、5〜50℃がより好ましく、10〜30℃がさらに好ましい。これにより、パリソンのPESおよび変性EVOH(C)の結晶化が抑制され、均一な延伸性が確保されて、得られる多層容器の耐層間剥離性および透明性が向上し、形状の安定した成形物を得ることができる。金型温度が0℃未満である場合、金型の結露によりパリソンの外観が損なわれ、良好な成形物が得られない虞がある。また、金型温度が70℃を超える場合、パリソンを構成するPESおよび変性EVOH(C)の結晶化が抑制されず、延伸性が不均一となり、得られる成形物の耐層間剥離性および透明性が低下する上、意図した形に賦形された成形物を得ることが困難となる。
【0106】
こうして得られたパリソンにおいては、総厚みが2〜5mm、変性EVOH(C)からなる層の厚みが合計で10〜500μmであることが好ましい。
【0107】
上記のパリソンは、高温の状態で直接、またはブロックヒーター、赤外線ヒーター等の発熱体を用いて再加熱された後、延伸ブロー工程に送られる。加熱されたパリソンを、延伸ブロー工程において縦方向に1〜5倍に延伸した後、圧縮空気等で1〜4倍に延伸ブロー成形することにより、本発明の多層射出ブロー成形容器を製造することができる。パリソンの温度は、75〜150℃が好ましく、85〜140℃がより好ましく、90〜130℃がさらにより好ましく、95〜120℃が最も好ましい。パリソンの温度が150℃を超えると、PESが結晶化しやすくなり、得られる容器が白化して外観が損なわれたり、容器の層間剥離が増加する場合がある。一方、パリソンの温度が75℃未満であると、PESにクレーズが生じ、パール調になって透明性が損なわれる場合がある。
【0108】
こうして得られる多層容器の胴部の総厚みは、一般的には100〜2000μm、好適には150〜1000μmであり、用途に応じて使い分けられる。このときの変性EVOH(C)からなる層の合計厚みは、2〜200μmの範囲であることが好ましく、5〜100μmがより好ましい。
【0109】
以上のようにして本発明の好適な実施態様の一つである、変性EVOH(C)からなる層およびPES層からなる多層容器が得られる。この容器は高い透明性を得ることが可能であり、かつガスバリア性に極めて優れる。従って、酸素の存在により劣化しやすい内容物、例えば、食品、医薬品等の容器として有用である。特にビール等の飲料の容器として極めて有用である。
【0110】
また、本発明の別の好適な実施態様の一つは、変性EVOH(C)からなる層およびポリピロピレン層をそれぞれ少なくとも1層含む多層容器である。本発明に用いられるポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレンの他に、エチレン等の他のオレフィン化合物とのランダムまたはブロック共重合体等が使用できる。これらの中でも、成形品の透明性、外観という観点からはエチレン系との共重合体が好ましい。また、ポリプロピレンのメルトインデックスは0.1〜100g/10分(230℃、2160g荷重下)が好ましく、0.2〜50g/10分がより好ましく、0.5〜20g/10分がさらにより好ましい。
【0111】
射出成形の条件としては、ポリプロピレンの溶融時の流動性、得られる容器の外観および強度の観点から、ポリプロピレンの成形温度は180〜250℃の範囲内であることが好ましく、200〜250℃であることがより好ましい。上記ポリプロピレンからなる層および変性EVOH(C)からなる層を有する多層パリソンを製造する製造条件、および当該多層パリソンを延伸ブロー成形する際の製造条件は、上述の、PESからなる層および変性EVOH(C)からなる層を有する共射出成形ブロー成形容器を製造する場合と同様である。
【0112】
上記のようにして得られる、ポリプロピレンからなる層および変性EVOH(C)からなる層を有する本発明の共射出延伸ブロー成形容器は、保香性、耐有機溶剤性および耐デラミ性に優れる。かかる多層容器は各種内容物を長期間にわたって保存するのに適しており、ホット充填が行われる紅茶等の各種飲料、食品、化粧品、血液サンプル等を保存する容器等として有用である。
【0113】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、これにより何ら限定されるものではない。本発明における各種試験方法は以下の方法にしたがって行った。
【0114】
<EVOH(A)の特性値の測定>
(1)EVOH(A)のエチレン含有量およびケン化度:
重水素化ジメチルスルホキシドを溶媒としたH−NMR(核磁気共鳴)測定(日本電子社製「JNM−GX−500型」を使用)により得られたスペクトルから算出した。
【0115】
(2)固有粘度:
試料とする乾燥EVOH(A)からなる乾燥ペレット0.20gを精秤し、これを含水フェノール(水/フェノール=15/85:重量比)40mLに60℃にて3〜4時間加熱溶解させ、温度30℃にて、オストワルド型粘度計にて測定し(t0=90秒)、下式により固有粘度[η]を求めた。
[η]=(2×(ηsp−lnηrel))1/2/C (L/g)
ηsp= t/ t0−1 (specific viscosity)
ηrel= t/ t0 (relative viscosity)
C :EVOH濃度(g/l)
t0:ブランク(含水フェノール)が粘度計を通過する時間
t :サンプルを溶解させた含水フェノール溶液が粘度計を通過する時間
【0116】
(3)アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の含有量の定量(イオンクロマトグラフィー):
アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオン含有量の測定は、以下の方法で行った。試料とする乾燥済みEVOH(A)からなる乾燥ペレット10gを0.01規定の塩酸水溶液に50mLに投入し、95℃で6時間撹拌した。撹拌後の水溶液をイオンクロマトグラフィーを用いて定量分析し、アルカリ金属イオンあるいはアルカリ土類金属イオン含有量を得た。カラムは、(株)横川電機製のICS−C25を使用し、溶離液は5.0mMの酒石酸水溶液と1.0mMの2,6−ピリジンジカルボン酸水溶液の混合液とした。なお、定量に際しては各種金属の塩酸塩水溶液(例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液および塩化カルシウム水溶液)で作製した検量線を用いた。こうして得られたアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの量から、乾燥ペレット中のアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の量を金属元素換算の値で得た。
【0117】
(4)酢酸の含有量の定量:
試料とするEVOH(A)からなる乾燥ペレット20gをイオン交換水100mLに投入し、95℃で6時間加熱抽出した。抽出液をフェノールフタレインを指示薬として、1/50規定のNaOHで中和滴定し、酢酸の含有量を定量した。
【0118】
(5)リン酸化合物の定量:
試料とするEVOH(A)からなる乾燥ペレット10gを0.01規定の塩酸水溶液50mLに投入し、95℃で6時間撹拌した。撹拌後の水溶液をイオンクロマトグラフィーを用いて定量分析し、リン酸イオンの量を定量した。カラムは、(株)横河電機製のICS−A23を使用し、溶離液は2.5mMの炭酸ナトリウムと1.0mMの炭酸水素ナトリウムを含む水溶液とした。なお、定量に際してはリン酸二水素ナトリウム水溶液で作成した検量線を用いた。こうして得られたリン酸イオンの量から、リン酸化合物の含有量をリン酸根換算で得た。
【0119】
合成例1
エチレン含有量32モル%、ケン化度99.6%、固有粘度0.0882L/gのエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる含水ペレット(含水率:130%(ドライベース))100重量部を、酢酸0.1g/L、リン酸二水素カリウム0.044g/Lを含有する水溶液370重量部に、25℃で6時間浸漬・攪拌した。得られたペレットを105℃で20時間乾燥し、乾燥EVOHペレットを得た。前記乾燥EVOHペレットのカリウム含有量は8ppm(金属元素換算)、酢酸含有量は53ppm、リン酸化合物含有量は20ppm(リン酸根換算値)であり、アルカリ土類金属塩含有量は0ppmであった。また、前記乾燥ぺレットのMFRは8g/10分(190℃、2160g荷重下)であった。このようにして得られたEVOHを、EVOH(A)として用いた。また、分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としては、1,2−エポキシブタンを使用した。
【0120】
東芝機械社製TEM−35BS押出機(37mmφ、L/D=52.5)を使用し、図3に示すようにスクリュー構成およびベントおよび圧入口1を設置した。バレルC1を水冷し、バレルC2〜C3を200℃、バレルC4〜C15を240℃に設定し、スクリュー回転数400rpmで運転した。C1の樹脂フィード口から上記EVOH(A)を11kg/hrの割合でフィードし、溶融した後、ベント1から水および酸素を除去し、C9の液圧入口から1,2−エポキシブタンを2.5kg/hrの割合でフィードした(フィード時の圧力:6MPa)。その後、ベント2から未反応の1,2−エポキシブタンを除去し、変性EVOH(C)を得た。得られた変性EVOH(C)のMFRは、2.5g/10分(190℃、2160g荷重下)であった。
【0121】
こうして得られた、1,2−エポキシブタンで変性された変性EVOH(C)の化学構造については、以下の手順に従って変性EVOH(C)をトリフルオロアセチル化した後にNMR測定を行うことによって求めた。このとき、下記のモデル化合物を合成し、それらモデル化合物のNMR測定チャートと対比することによって、変性EVOH(C)のNMR測定チャート中のピークを帰属した。
【0122】
変性EVOH(C)のトリフルオロアセチル化およびNMR測定:
上記作製した変性EVOH(C)を粒子径0.2mm以下に粉砕後、この粉末1gを100mlナスフラスコに入れ、塩化メチレン20gおよび無水トリフルオロ酢酸10gを添加し、室温で攪拌した。攪拌開始から1時間後、ポリマーは完全に溶解した。ポリマーが完全に溶解してからさらに1時間攪拌した後、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。得られたトリフルオロアセチル化された変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)を2g/Lの濃度で重クロロホルムと無水トリフルオロ酢酸の混合溶媒(重クロロホルム/無水トリフルオロ酢酸=2/1(重量比))に溶解し、テトラメチルシランを内部標準として500MHzH-NMRを測定した。得られたNMRチャートを図4に示す。
【0123】
<モデル化合物の合成(1)>
1−イソプロポキシ−2−ブタノールおよび1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−ブタノールの合成:
攪拌機および冷却器を備えた1Lセパラブルフラスコにイソプロパノール180gおよびエポキシブタン216g仕込み、窒素置換後、ナトリウム1.6gを添加し、16時間還流を行なった。これにリン酸5gを添加後、減圧蒸留により、1−イソプロポキシ−2−ブタノール(沸点:100℃/120mmHg)および1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−ブタノール(沸点:105℃/50mmHg)を分留して得た。こうして得られた1−イソプロポキシ−2−ブタノールは、EVOHの水酸基に1,2−エポキシブタンが1分子反応したときのモデル化合物であり、1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−ブタノールは、EVOHの水酸基に1,2−エポキシブタンが2分子反応したときのモデル化合物である。
【0124】
<モデル化合物の合成(2)>
1−イソプロポキシ−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンの合成およびNMR測定:
上記作製した1−イソプロポキシ−2−ブタノール530mgおよび塩化メチレン5gを20mlナスフラスコに仕込んだ後、無水トリフルオロ酢酸1.7gを添加した。室温で1時間攪拌後、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。得られた1−イソプロポキシ−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンについて重クロロホルムと無水トリフルオロ酢酸の混合溶媒(重クロロホルム/無水トリフルオロ酢酸=2/1(重量比))を溶媒とし、500MHzH-NMRを測定した。得られたNMRチャートを図5に示す。
【0125】
<モデル化合物の合成(3)>
1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンの合成およびNMR測定:
上記作製した1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−ブタノール820mgおよび塩化メチレン5gを20mLナスフラスコに仕込んだ後、無水トリフルオロ酢酸1.7gを添加した。室温で1時間攪拌後、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。得られた、1−イソプロポキシ−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンについて重クロロホルムと無水トリフルオロ酢酸の混合溶媒(重クロロホルム/無水トリフルオロ酢酸=2/1(重量比))を溶媒とし、500MHzH-NMRを測定した。得られたNMRチャートを図6に示す。
【0126】
<NMR測定チャートの解析>
図5から明らかなように、1−イソプロポキシ−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンのH-NMRでは、δ0.8〜1.1ppmにメチルプロトンに由来するシグナルが1つ存在していた。そして、図6から明らかなように、1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンのH-NMRでは、δ0.8〜1.1ppmにメチルプロトンに由来するシグナルが2つ存在していた。一方、図4に示すように、合成例1で作製された変性EVOH(C)は、δ0.8〜1.1ppmにメチルプロトンに由来するシグナルが1つ存在しており、上記合成例1で得られた変性EVOH(C)は、下記構造単位(X)を有していることが明らかであった。
【0127】
【化12】
Figure 0003864111
【0128】
<変性EVOH(C)のエチレン含有量および構造単位(I)の含有量の定量(1)>
変性EVOH(C)のエチレン含有量:w(モル%)
変性EVOH(C)の未変性のビニルアルコールの含有量:x(モル%)
変性EVOH(C)に含まれる上記式(X)で表される構造単位:y(モル%)
変性EVOH(C)に含まれる下記式(XI)で表される構造単位:z(モル%)
とした。
【0129】
【化13】
Figure 0003864111
【0130】
上記w〜zの間で、下記式(1)〜(4)で示される関係が成り立つ。
Figure 0003864111
ただし、
A:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ1.1〜2.4ppmのシグナルの積分値
B:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ3.1〜3.8ppmのシグナルの積分値
C:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ4.1〜4.5ppmのシグナルの積分値
D:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ4.8〜5.5ppmのシグナルの積分値
を示す。
【0131】
上記式(1)〜(4)から、変性EVOH(C)のエチレン含有量が以下のように求められる。
変性EVOH(C)のエチレン含有量(モル%)
={w/(w+x+y+z)}×100
={(3A−2B−4C−6D)/(3A−2B+2C+6D)}×100
【0132】
同様に、変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量が以下のように求められる。
変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量(モル%)
={(y+z)/(w+x+y+z)}×100
={(4B+2C)/(3A−2B+2C+6D)}×100
【0133】
合成例1で作製した変性EVOH(C)のエチレン含有量は32モル%であり、構造単位(I)の含有量は4.8モル%であった。
【0134】
<変性EVOH(C)の特性値の測定>
(6)変性EVOH(C)の融点:
変性EVOH(C)の融点は、セイコ−電子工業(株)製示差走査熱量計(DSC)RDC220/SSC5200H型を用い、JIS K7121に基づいて測定した。但し、温度の校正にはインジウムと鉛を用いた。上記合成例1で作製された変性EVOH(C)の融点は141℃だった。
【0135】
上記の合成例1で得られた変性EVOH(C)を用いて、40φ押出機(プラスチック工学研究所製PLABOR GT−40−A)とTダイからなる製膜機を用いて、下記押出条件で製膜し、厚み25μmの単層フィルムを得た。
形式 単軸押出機(ノンベントタイプ)
L/D 24
口径 40mmφ
スクリュ− 一条フルフライトタイプ、表面窒化鋼
スクリュ−回転数 40rpm
ダイス 550mm幅コ−トハンガ−ダイ
リップ間隙 0.3mm
シリンダ−、ダイ温度設定
C1/C2/C3/アダプタ−/ダイ=180/200/210/210/210(℃)
【0136】
上記作成した単層フィルムを用いて、以下に示す方法に従って、酸素透過速度、炭酸ガス透過速度、ヤング率、引張降伏点強度、引張破断伸度およびヘイズを測定した。
【0137】
(7)酸素透過速度の測定:
上記作製した単層フィルムを、20℃−65%RHで5日間調湿した。前記の調湿済みの単層フィルムのサンプルを2枚使用して、モダンコントロ−ル社製 MOCON OX−TRAN2/20型を用い、20℃−65%RH条件下でJIS K7126(等圧法)に記載の方法に準じて、酸素透過速度を測定し、その平均値を求めた。酸素透過速度は2.5cc・20μm/m・day・atmであり、良好なガスバリア性を示した。
【0138】
(8)炭酸ガス透過速度の測定:
上記作製した単層フィルムを、20℃−65%RHで5日間調湿した。上記の調湿済みの2枚のサンプルを使用して、モダンコントロ−ル社製 MOCON PERMA−TRAN C−IV型を用い、20℃−65%RH条件下でJISK7126(等圧法)に記載の方法に準じて、炭酸ガス透過速度を測定し、その平均値を求めた。炭酸ガス透過速度は11cc・20μm/m・day・atmであり、良好なガスバリア性を示した。
【0139】
(9)ヤング率の測定:
上記作製した単層フィルムを23℃、50%RHの雰囲気下で7日間調湿したのち、15mm巾の短冊状の切片を作成した。該フィルムサンプルを用い、島津製作所製オ−トグラフAGS−H型にて、チャック間隔50mm、引張速度5mm/minの条件でヤング率の測定を行った。測定は各10サンプルについて行い、その平均値を求めた。ヤング率は46kgf/mmであった。
【0140】
(10)引張降伏点強度および引張破断伸度の測定:
上記作製した単層フィルムを23℃、50%RHの雰囲気下で7日間調湿したのち、15mm巾の短冊状の切片を作成した。該フィルムサンプルを用い、島津製作所製オ−トグラフAGS−H型にて、チャック間隔50mm、引張速度500mm/minの条件で引張降伏点強度および引張破断伸度の測定を行った。測定は各10サンプルについて行い、その平均値を求めた。引張降伏点強度および引張破断伸度はそれぞれ、5.3kgf/mmおよび278%であった。
【0141】
合成例2
合成例1において、C1の樹脂フィ−ド口からのEVOH(A)のフィ−ド量を16kg/hrとし、C9の液圧入口からの1,2−エポキシブタンのフィ−ド量を1.2kg/hrにした以外は、合成例1と同様な条件で押出を行い、MFR=3g/10分(190℃、2160g荷重下)、構造単位(I)の含有量が3モル%の変性EVOH(C)を得た。得られた変性EVOH(C)を用いて、合成例1と同様にして単層フィルムを製造し、酸素透過速度、炭酸ガス透過速度、ヤング率、引張降伏点強度および引張破断伸度を測定した。評価結果を表1に示す。
【0142】
合成例3
合成例1において、C1の樹脂フィ−ド口からのEVOH(A)のフィ−ド量を16kg/hrとし、C9の液圧入口から1,2−エポキシブタンの替わりに分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としてエポキシプロパンを2.4kg/hrの割合でフィ−ドした以外は合成例1と同様な条件で押出を行い、MFR=2.8g/10分(190℃、2160g荷重下)、構造単位(I)の含有量が5モル%の変性EVOH(C)を得た。得られた変性EVOH(C)を用いて、合成例1と同様にして単層フィルムを製造し、酸素透過速度、炭酸ガス透過速度、ヤング率、引張降伏点強度および引張破断伸度を測定した。評価結果を表1に示す。
【0143】
合成例4
合成例1において、C1の樹脂フィ−ド口からのEVOH(A)のフィ−ド量を15kg/hrとし、C9の液圧入口から1,2−エポキシブタンの替わりに分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)としてグリシド−ルを2.5kg/hrの割合でフィ−ドした以外は合成例1と同様な条件で押出を行い、MFR=1.8g/10分(190℃、2160g荷重下)の変性EVOH(C)を得た。
【0144】
こうして得られた、グリシドールで変性された変性EVOH(C)の化学構造については、以下の手順に従って変性EVOH(C)をトリフルオロアセチル化した後にNMR測定を行うことによって求めた。このとき、下記のモデル化合物を合成し、そのモデル化合物のNMR測定チャートと対比することによって、変性EVOH(C)中のNMR測定チャート中のピークを帰属した。
【0145】
変性EVOH(C)のトリフルオロアセチル化およびNMR測定
上記作製した変性EVOH(C)を粒子径0.2mm以下に粉砕後、この粉末1gを100mlナスフラスコに入れ、塩化メチレン20gおよび無水トリフルオロ酢酸10gを添加し、室温で攪拌した。攪拌開始から1時間後、ポリマーは完全に溶解した。ポリマーが完全に溶解してからさらに1時間攪拌した後、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。得られたトリフルオロアセチル化された変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)を2g/Lの濃度で重クロロホルムと無水トリフルオロ酢酸の混合溶媒(重クロロホルム/無水トリフルオロ酢酸=2/1(重量比))に溶解し、テトラメチルシランを内部標準として500MHzH-NMRを測定した。得られたNMRチャートを図7に示す。
【0146】
<モデル化合物の合成(4)>
3−イソプロポキシ−1,2−プロパンジオールの合成:
攪拌機および冷却器付き3Lセパラブルにイソプロパノール1200gを仕込み、ナトリウム4.6gを添加し、80℃に加熱して溶解させた。ナトリウムを完全に溶解させた後、80℃でグリシドール300gを1時間かけて滴下した。滴下が終了してから、3時間攪拌を行った後、攪拌を止め室温に冷却した。この際、上層と下層に分離した。上層を分離し、エバポレーターにより濃縮した。さらに、減圧蒸留により3−イソプロポキシ−1,2−プロパンジオールを得た(沸点60℃/2mmHg)。こうして得られた3−イソプロポキシ−1,2−プロパンジオールは、EVOHの水酸基にグリシドールが1分子反応したときのモデル化合物である。
【0147】
<モデル化合物の合成(5)>
1−イソプロポキシ−2,3−ジトリフルオロアセトキシ−プロパンの合成およびNMR測定:
上記作製した3−イソプロポキシ−1,2−プロパンジオール270mgおよび塩化メチレン5gを20mlナスフラスコに仕込んだ後、無水トリフルオロ酢酸1.7gを添加した。室温で1時間攪拌後、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。得られた、1−イソプロポキシ−2,3−ジトリフルオロアセトキシ−プロパンについて重クロロホルムと無水トリフルオロ酢酸の混合溶媒(重クロロホルム/無水トリフルオロ酢酸=2/1(重量比))を溶媒とし、500MHzH-NMRを測定した。得られたNMRチャートを図8に示す。
【0148】
<NMR測定チャートの解析>
図7および図8を対比すれば明らかなように、モデル化合物である1−イソプロポキシ−2,3−ジトリフルオロアセトキシ−プロパンと、合成例4で作製した変性EVOH(C)のH-NMRは、いずれもδ3.5〜3.9ppm、4.5〜4.8ppmおよび5.3〜5.5ppmに共通する特徴的なシグナルを有していた。また、δ3.5〜3.9ppmのシグナルの積分値と、δ4.5〜4.8ppmのシグナルの積分値との比は、モデル化合物である1−イソプロポキシ−2,3−ジトリフルオロアセトキシ−プロパンと、合成例4で作製した変性EVOH(C)とを比較した場合、いずれも約3:2であり、極めてよい一致を示した。以上のことから、上記合成例1で得られた変性EVOH(C)は、下記構造単位(XII)を有していることが明らかであった。
【0149】
【化14】
Figure 0003864111
【0150】
<変性EVOH(C)のエチレン含有量および構造単位(I)の含有量の定量(2)>
変性EVOH(C)のエチレン含有量:w(モル%)
変性EVOH(C)の未変性のビニルアルコールの含有量:x(モル%)
変性EVOH(C)に含まれる上記式(XII)で表される構造単位:y(モル%)
変性EVOH(C)に含まれる下記式(XIII)で表される構造単位:z(モル%)
とした。
【0151】
【化15】
Figure 0003864111
【0152】
上記w〜zの間で、下記式(5)〜(8)で示される関係が成り立つ。
Figure 0003864111
ただし、
A:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ1.1〜2.4ppmのシグナルの積分値
B:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ4.2〜4.5ppmのシグナルの積分値
C:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ4.5〜4.8ppmのシグナルの積分値
D:変性EVOH(C)のH-NMR測定におけるδ4.8〜5.6ppmのシグナルの積分値
を示す。
【0153】
上記式(5)〜(8)から、変性EVOH(C)のエチレン含有量が以下のように求められる。
変性EVOH(C)のエチレン含有量(モル%)
={w/(w+x+y+z)}×100
={(2A−B−4D)/(2A+B+4D)}×100
【0154】
同様に、変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量が以下のように求められる。
変性EVOH(C)の構造単位(I)の含有量(モル%)
={(y+z)/(w+x+y+z)}×100
={(2B+4C)/(2A+B+4D)}×100
【0155】
合成例4で作製した変性EVOH(C)のエチレン含有量は32モル%であり、構造単位(I)の含有量は5モル%であった。得られた変性EVOH(C)を用いて、合成例1と同様にして単層フィルムを製造し、酸素透過速度、炭酸ガス透過速度、ヤング率、引張降伏点強度および引張破断伸度を測定した。評価結果を表1に示す。
【0156】
合成例5
エチレン含有量44モル%、ケン化度99.6%、固有粘度0.0855L/gのエチレン−ビニルアルコ−ル共重合体からなる含水ペレット(含水率:130%(ドライベ−ス))100重量部を、酢酸0.12g/L、リン酸二水素カリウム0.044g/Lを含有する水溶液370重量部に、25℃で6時間浸漬・攪拌した。得られたペレットを105℃で20時間乾燥し、乾燥EVOHペレットを得た。前記乾燥EVOHペレットのカリウム含有量は8ppm(金属元素換算)、酢酸含有量は62ppm、リン酸化合物含有量は20ppm(リン酸根換算値)であり、アルカリ土類金属塩含有量は0ppmであった。また、前記乾燥ぺレットのMFRは12g/10分(190℃、2160g荷重下)であった。このようにして得られたEVOHを、EVOH(A)として用いた。
【0157】
一方、エポキシ化合物(B)としてグリシド−ルを用いた。東芝機械社製TEM−35BS押出機(37mmφ、L/D=52.5)を使用し、図3に示すようにスクリュ−構成およびベントおよび圧入口1を設置した。バレルC1を水冷し、バレルC2〜C3を200℃、バレルC4〜C15を240℃に設定し、スクリュ−回転数400rpmで運転した。C1の樹脂フィ−ド口から上記EVOH(A)を15kg/hrの割合でフィ−ドし、溶融した後、ベント1から水および酸素を除去し、C9の液圧入口からグリシド−ルを2.5kg/hrの割合でフィ−ドした(フィ−ド時の圧力:7MPa)。その後、ベント2から未反応のグリシド−ルを除去し、MFR=1.6g/10分(190℃、2160g荷重下)、構造単位(I)の含有量が6モル%の変性EVOH(C)を得た。得られた変性EVOH(C)を用いて、合成例1と同様にして単層フィルムを製造し、酸素透過速度、炭酸ガス透過速度、ヤング率、引張降伏点強度および引張破断伸度を測定した。評価結果を表1に示す。
【0158】
合成例6
以下の方法にしたがって、熱可塑性ポリエステル樹脂を製造した。
テレフタル酸100.000重量部およびエチレングリコール44.830重量部とからなるスラリーをつくり、これに二酸化ゲルマニウム0.010重量部、亜リン酸0.010重量部およびテトラエチルアンモニウムヒドロキシド0.010重量部を加えた。このスラリーを加圧下(絶対圧2.5Kg/cm)で250℃の温度に加熱して 、エステル化率が95%になるまでエステル化反応を行って低重合体を製造した。続いて、得られた低重合体を、1mmHgの減圧下に、270℃の温度で前記の低重合体を溶融重縮合させて、極限粘度0.50dl/gのポリエステルを生成させた。得られたポリエステルをノズルからストランド状に押出し、水冷した後、切断し、円柱状ペレット(直径約2.5mm、長さ 約2.5mm)にした。 次いで、得られたポリエステルのペレットを160℃で5時間予備乾燥を行なって結晶化し、ポリエステルプレポリマーを得た。
【0159】
得られたポリエステルプレポリマーの各構造単位の含有率をNMRで測定したところ、ポリエステルにおけるテレフタル酸単位、エチレングリコール単位、および副生したジエチレングリコール単位の含有率はそれぞれ50.0モル%、48.9モル%、1.1モル%であった。また、末端カルボキシル基濃度および融点を上記方法で測定したところ、それぞれ38μ当量/gおよび253℃であった。次いで、得られたポリエステルプレポリマーを160℃で5時間予備乾燥を行なって結晶化した。
【0160】
結晶化したポリエステルプレポリマーを、転動式真空固相重合装置を用い、0.1mmHgの減圧下に、220℃で固相重合を10時間行って、高分子量化された熱可塑性ポリエステル樹脂を得た。
【0161】
<熱可塑性ポリエステル樹脂の特性値の測定>
【0162】
(11)ポリエステルにおける各構造単位の含有率:
ポリエステルにおける各構造単位の含有率は、重水素化トリフルオロ酢酸を溶媒としたポリエステルのH−NMR(核磁気共鳴)スペクトル(日本電子社製「JNM−GX−500型」により測定)により測定した。
【0163】
(12)ポリエステルの極限粘度(IVa):
多層容器胴部のポリエステル層からサンプルを切り出し、フェノールとテトラクロルエタンの等重量混合溶媒中、30℃で、ウベローデ型粘度計(林製作所製「HRK−3型」)を用いて測定した。
【0164】
(13)ポリエステルのガラス転移温度(TGa)および融点(TMa):
多層容器胴部のポリエステル層からサンプルを切り出し、JIS K7121に準じて、示差熱分析法(DSC)により、セイコー電子工業(株)製示差走査熱量計(DSC)RDC220/SSC5200H型を用いて、280℃の温度に試料を5分間保持した後、降温速度100℃/分の条件で30℃の温度にし、さらに5分間保持した後、昇温速度10℃/分の条件で測定した。但し、温度の校正にはインジウムと鉛を用いた。また、本発明でいうガラス転移温度は、前記JISでいう中間点ガラス転移温度(Tmg)をいい、さらに、本発明でいう融点は、前記JISでいう融解ピーク温度(Tpm)をいう。
【0165】
上記合成例6で得られた熱可塑性ポリエステル樹脂におけるテレフタル酸単位、エチレングリコール単位、およびジエチレングリコール単位の含有率はそれぞれ50.0モル%、48.9モル%、1.1モル%であった。また、極限粘度、融点、ガラス転移温度TGaはそれぞれ0.83dl/g、252℃、80℃であった。
【0166】
実施例1
合成例1で作製した変性EVOH(C)および合成例6で作製した熱可塑性ポリエステル(PES)を用いてKORTEC/HUSKY製共射出成形機(SL160型4個取り)を使用し、PES側射出機温度280℃、変性EVOH(C)側射出機温度210℃、PESと変性EVOH(C)とが合流するホットランナーブロック部270℃、射出金型コア温度10℃、射出金型キャビティー温度10℃で共射出成形を行い、PES/変性EVOH(C)/PESの2種3層のパリソンを成形した。
【0167】
パリソンを目視で観察したところ、ストリークは認められず、パリソン口部における変性EVOH(C)層のリーディングエッジは良好な状態であった。
【0168】
その後、CRUPP CORPOPLAST MASCHINENBAU製延伸ブロー成形機(LB01型530mL1個取り)を使用して、パリソンの表面温度を105℃に加熱し、延伸ブロー成形を行い、2種3層の多層共射出ブロー成形容器を得た。該ブロー成形容器を目視で観察したところ、ストリーク、気泡あるいはゲル物が認められず、良好な外観を有していた。得られた多層ブロー成形容器を用いて、容器のデラミ発生率、容器胴部のヘイズおよび容器の酸素透過速度を以下の方法に従って測定した。
【0169】
(14)多層容器のデラミ発生率:
成形で得られたボトル100本を、各々1本ごとに内容物として水を充填し、常圧下で密栓した後、60cmの高さからボトル胴部を水平にし、90°の角度を持った長さ20cm三角形の台の上に、台の角部がボトル胴部の中央に当たるように一回のみ自然落下させた。デラミを生じたボトルの本数から、下記式にしたがってデラミ発生率を算出した。
デラミ発生率=[(デラミを生じたボトルの本数)/100]×100 (%)
【0170】
(15)多層容器のヘイズ(曇価):
得られたボトル胴部中央を円周上に4分割した4箇所について、ASTM D1003−61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」)を用いて各箇所における内部ヘイズを測定し、その平均値を採ってボトルのヘイズ(曇価)とした。
【0171】
(16)多層容器の酸素透過速度:
得られたボトルの形態のままで、20℃−65%RHに温湿度調整した後、酸素透過速度測定装置(モダンコントロール社製、OX−TRAN−10/50A)にて、容器1個当たりの酸素透過速度(cc/container・day・atm)を測定した。
【0172】
本パリソンを延伸ブロー成形して作成した容器について外観を観察したところ、ストリーク、気泡あるいはゲル物が認められず、良好な外観を有していた。
【0173】
実施例2
実施例1において、変性EVOH(C)として合成例2で作製した変性EVOH(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった。評価結果を表2に示す。
【0174】
実施例3
実施例1において、変性EVOH(C)として合成例3で作製した変性EVOH(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった。評価結果を表2に示す。
【0175】
実施例4
実施例1において、変性EVOH(C)として合成例4で作製した変性EVOH(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった。評価結果を表2に示す。
【0176】
実施例5
実施例1において、変性EVOH(C)として合成例5で作製した変性EVOH(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった。評価結果を表2に示す。
【0177】
比較例1
実施例1において、変性EVOH(C)の代わりに未変性のエチレン含有量32モル%、ケン化度99.6%、固有粘度0.0959L/g、MFR=4.5g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOHを用いた以外は、実施例1と同様にしてパリソンの成形性、容器のデラミ発生率、容器胴部のヘイズおよび容器の酸素透過速度の評価を行なった。評価結果を表2に示す。なお該EVOHのリン酸根含有量及びNa、Mgイオン含有量を測定したところ、それぞれ120ppm、110ppm、55ppmであった。
【0178】
比較例2
実施例1において、変性EVOH(C)の代わりに未変性のエチレン含有量44モル%、ケン化度99.6%、固有粘度0.0948L/g、MFR=5.5g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOHを用いた以外は、比較例1と同様にして評価を行った。評価結果を表2に示す。なお該EVOHのリン酸根含有量及びNa、Mgイオン含有量を測定したところ、それぞれ35ppm、105ppm、5ppmであった。
【0179】
比較例3
実施例1において、変性EVOH(C)の代わりに未変性のエチレン含有量32モル%、ケン化度99.8%、MFR=1.2g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOH100重量部、およびエチレン含有量32モル%、ケン化度97.0%、MFR=1.2g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOH100重量部をドライブレンドし20mmφ二軸押出機で200℃でペレット化した後、80℃16時間減圧下で乾燥を行ったEVOH組成物を使用した以外は、比較例1と同様にして評価を行った。評価結果を表2に示す。なお該EVOH組成物のリン酸根含有量及びNa、Mgイオン含有量を測定したところ、それぞれ90ppm、75ppm、45ppmであった。
【0180】
比較例4
実施例1において、変性EVOH(C)の代わりに未変性のエチレン含有量32モル%、ケン化度99.7%、MFR=4.0g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOH70重量部、およびエチレン含有量44モル%、ケン化度96.5%、MFR=5.1g/10分(190℃、2160g荷重下)のEVOH30重量部およびハイドルタルサイト化合物(共和化学工業製「DHT−4A」)0.016重量部ををドライブレンドし20mmφ二軸押出機で200℃でペレット化した後、80℃16時間減圧下で乾燥を行ったEVOH組成物を使用した以外は、比較例1と同様にして評価を行った。評価結果を表2に示す。なお該EVOH組成物のリン酸根含有量及びNa、Mgイオン含有量を測定したところ、それぞれ90ppm、50ppm、20ppmであった。
【0181】
上述の実施例1〜5で使用した変性EVOH(C)および比較例1〜2で使用した未変性EVOHの各種物性値を表1に示す。
【0182】
【表1】
Figure 0003864111
【0183】
【表2】
Figure 0003864111
【0184】
実施例1〜5に示されるように、本発明の変性EVOH(C)を使用した共射出延伸ブロー成形容器は、パリソンの成形性、耐デラミ性、透明性および酸素ガスバリア性に優れている。これに対し、未変性のEVOHを使用した比較例1および2では、パリソンの成形性および耐デラミ性が大きく劣る。また、低ケン化度のEVOHを配合した比較例3では、デラミ発生率および酸素透過速度が増加する。さらに、低ケン化度のEVOHとハイドロタルサイトを配合した比較例4では、デラミ発生率、ヘイズおよび酸素透過速度が増加する。
【0185】
【発明の効果】
本発明の共射出延伸ブロー成形容器は、接着性樹脂層を有せずとも、衝撃による層間のデラミを防止することができ、透明性、ガスバリア性に優れたものである。かかる容器は各種内容物を長期間にわたって保存するのに適しており、炭酸飲料、ビール、ワイン等の各種飲料、食品、化粧品等の容器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 良好なリーディングエッジを有する有底パリソンの一部を表す概略図である。
【図2】 不良なリーディングエッジを有する有底パリソンの一部を表す概略図である。
【図3】 本発明で用いられる押出機の、好適なスクリュ−構成の実施態様の一つを示す図である。
【図4】 本合成例1で得られた変性EVOH(C)の、H−NMRチャ−トを示す図である。
【図5】 モデル化合物の一つである、1−イソプロポキシ−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンのH−NMRチャ−トを示す図である。
【図6】 モデル化合物の一つである、1−(1−イソプロポキシ−2−ブトキシ)−2−トリフルオロアセトキシ−ブタンのH−NMRチャ−トを示す図である。
【図7】 本合成例4で得られた変性EVOH(C)の、H−NMRチャ−トを示す図である。
【図8】 モデル化合物の一つである、1−イソプロポキシ−2,3−ジトリフルオロアセトキシ−プロパンのH−NMRチャ−トを示す図である。
【符号の説明】
1 容器口部
2 PES/EVOH多層部分
3 PES単層部分
4 リーディングエッジ

Claims (15)

  1. 下記構造単位(I)を0.3〜40モル%含有する、エチレン含有量5〜55モル%の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)からなる層および前記(C)以外の熱可塑性樹脂(D)からなる層を有する共射出延伸ブロー成形容器。
    Figure 0003864111
    (式中、R、R、RおよびRは、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜10の脂環式炭化水素基、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。R、R、RおよびRは同じ基でもよいし、異なっていてもよい。また、RとRとは結合していてもよい。また上記のR、R、RおよびRは水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子を有していてもよい。)
  2. 前記RおよびRがともに水素原子である請求項1に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  3. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを反応させることによって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、請求項1または2に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  4. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)100重量部と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)1〜50重量部との反応によって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請求項3に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  5. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)とを、押出機内で反応させて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請求項3または4に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  6. エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)が、エチレン含有量5〜55モル%、ケン化度90%以上のエチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項3〜のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  7. エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)が、アルカリ金属塩の含有量が金属元素換算で50ppm以下であるエチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項3〜のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  8. エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)が、アルカリ土類金属塩の含有量が金属元素換算で20ppm以下であるエチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項3〜のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  9. 分子量500以下の一価エポキシ化合物(B)が、炭素数2〜8のエポキシ化合物である、請求項3〜のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  10. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、20℃、65%RHにおける酸素透過速度が100cc・20μm/m・day・atm以下の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項1〜のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  11. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、20℃、65%RHにおける炭酸ガス透過速度が500cc・20μm/m・day・atm以下の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項1〜10のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  12. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、23℃、50%RHにおける引張強伸度測定におけるヤング率が140kgf/mm以下の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項1〜11のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  13. 変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)が、23℃、50%RHにおける引張強伸度測定における引張降伏点強度が0.5〜7kgf/mmであり、かつ引張破断伸度が150%以上の変性エチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項1〜12のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  14. 熱可塑性樹脂(D)がポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜13のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
  15. 熱可塑性樹脂(D)からなる層が、変性エチレン−ビニルアルコール共重合体(C)からなる層の両面に直接接触するように配置されてなる請求項1〜14のいずれか1項に記載の共射出延伸ブロー成形容器。
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