JP4187876B2 - 紙基材層を有する多層構造体 - Google Patents

紙基材層を有する多層構造体 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エチレン-ビニルアルコール系共重合体(以下EVOHと略すことがある)の分子量分布を特定の範囲に拡大する事により、熱安定性(ロングラン性)、高速製膜性を改善したEVOHに関する。
【0002】
【従来の技術】
EVOHは酸素遮蔽性、耐油性、非帯電性、機械強度等に優れた有用な高分子材料であり、フィルム、シート、容器等各種包装材料として広く用いられる。EVOHを各種包装材として用いた場合、使用目的に対する性能はもとより、外観上のわずかな着色や孔、フィッシュアイ、ストリーク、肌荒れおよび透明性が問題視される。
【0003】
しかしEVOHは、溶融成形を行うに際し、着色や孔、フィッシュアイ、ストリーク、肌荒れを発生しやすいという問題を有している。そこで従来、これらの問題点を抑制する方法として以下のような様々な手法が提案されている。
【0004】
EVOHは通常エチレン-酢酸ビニル系共重合体に苛性アルカリを加え、鹸化することにより得られるが、該鹸化物をそのまま溶融成形する場合は、熱分解しやすく、溶融粘度が著しく低下するとともに、激しく着色して使用できない。この改善について、従来多くの方策が講じられている。例えば、EVOHを十分水で洗浄したり、酸あるいは酸溶液に浸漬するなどの操作によって、ある程度は改善されることは、特公昭46−37664号、特開昭48−25048号、特開昭51−88544号、特開昭51−88545号、特公昭55−19242号などに記載されている。
【0005】
ある種の金属塩の熱安定化効果が著しいとして金属塩を添加し、溶融成形性を改善することも例えば特開昭52−954号、特開昭52−955号、特開昭56−41204号などに開示されている。
【0006】
オレフィン、ビニルシラン系化合物共重合ポリオレフィン等をブレンドすることにより、弾性効果でスジ状の流れムラが改善されることも、特開平3−197138号に開示されている。
【0007】
しかし、これらの処理方法を用いたEVOHは、通常の溶融押出(押出温度:融点+20℃)で製膜した場合、ある程度製膜性を改善できるが、EVOHにとって厳しい条件、すなわち使用するEVOHの融点より50℃以上の高温で製膜した場合、押出成形機内で激しく劣化し、フィルム膜面にフィッシュアイ、ストリークを生じ、フィルム外観不良となり、遂には使用に耐えうるフィルムが得られなくなる。
【0008】
また、エチレン含有量の異なる2種以上のEVOHでエチレン含有量の差が3モル%以上であると成形性が向上することが特開昭56−86949号に、また、DSCで測定した融点の差が10℃以上の2種のEVOHを溶融ブレンドすると成形性が向上することが特開昭60−173038号に開示されているが、これらのEVOHは高速製膜時にネックインを引き起こしやすく、改良の余地が残されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶融押出機内の熱劣化が小さく、熱安定性(ロングラン性)に優れ、且つ高速製膜性に優れたEVOHからなる層および紙基材層を有する多層構造体を提供することである。
【0010】
【問題点を解決するための手段】
本発明の目的は、メルトインデックスの差が3g/10min以上、エチレン含有量の差が3モル%より小さく、かつ示差走査熱量測定(DSC)における融解吸熱ピークの温度差が4.5℃以下である2種類のエチレン−ビニルアルコール共重合体からなり、それらの配合重量比が95/5〜5/95であるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物であって、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物の平均エチレン含有量が10〜60モル%、ケン化度が90%以上、メルトインデックスが0.5〜20g/minで、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したときの分子量分布曲線における量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である分散度(Mw/Mn)が2.5〜3.5であり、かつ示差走査熱量測定(DSC)における融解吸熱ピークが単一ピークであるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物からなる層および紙基材層を有する多層構造体を提供することによって達成される。
【0011】
また、上記エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる層を含む溶融多層体を基材上に共押出コーティングする多層構造体の製法を提供することによっても達成される。
【0012】
さらに、エチレン含有量が10〜60モル%、ケン化度が90%以上、メルトインデックスが0.5〜20g/minで、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したときの分子量分布曲線における量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である分散度(Mw/Mn)が2.5〜3.5であり、かつ示差走査熱量測定(DSC)における融解吸熱ピークが単一ピークであるエチレン−ビニルアルコール共重合体100重量部に対し、ホウ酸(HBO)換算で0.01〜0.5重量部のホウ素化合物を含んでなる樹脂組成物、特に押出コーティング用樹脂組成物を提供することによっても、本発明の目的は別に達成される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明のEVOHは、エチレン−脂肪酸ビニル共重合体をケン化して得られるものでエチレン含有量10〜60モル%、好適には20〜55モル%、より好適には20〜50モル%であり、かつ脂肪酸ビニル成分のケン化度が90モル%以上、好適には95モル%以上のEVOHである。エチレン含有量が10モル%より小さいと、成形物の耐水性、耐熱水性等の性能が低下するばかりでなくEVOH自身がゲル化しやすく、ストリーク、フィッシュアイの発生が顕著となり本発明の効果が発現しにくくなる。一方、エチレン60モル%を超えるか、あるいはケン化度90%未満ではガスバリアー性が低下し、EVOH本来の特性を保持しえなくなる。
【0015】
本発明のEVOHのメルトインデックスは0.5〜20g/minであり、好適範囲は3〜15g/min、より好適には6〜10g/minである。0.5g/min未満では成形性不良となり、20g/minを超えると成形品の機械的強度が不足する。
【0016】
また、本発明のEVOHの分子量分布をGPCで測定したときの量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である分散度(Mw/Mn)を2.5〜3.5とするのが良く、好適には2.6〜3.5とするのが良い。分散度が2.5未満である場合、高速製膜におけるドローダウン性が不足する。また、ロングラン性を評価する単層製膜試験において、ストリーク、フィッシュアイが発生し、外観不良となる。
【0017】
また、DSC測定における融解吸熱ピークが複数ピークである場合は、高速共押出コート試験で溶融斑が発生し、端部において耳ゆれが発生する。
【0018】
本発明にかかるEVOHを製造する方法は特に限定されるものではないが、たとえば2種類のEVOHを溶融ブレンドする際において、ブレンド樹脂A1とA2のメルトインデックスの差を3g/min以上とし、A1:A2の重量比を95:5〜5:95で溶融ブレンドする方法が挙げられる。このときのA1とA2のエチレン含有量の差は3モル%以下とし、融解吸熱ピーク温度差は4.5℃以下とするのが良い。
【0019】
さらに、メルトインデックスの異なる3種の樹脂A1,A2,A3を溶融ブレンドすることも好適である。このとき、それぞれのメルトインデックスをA1<A2<A3とした場合、A1とA3のメルトインデックスの差を10g/min以上とすることが好ましく、A1とA2、およびA2とA3のメルトインデックスの差をいずれも3g/min以上とすることが好ましい。A1,A2,A3の配合重量比は、いずれも5〜90重量%であることが好ましく、これら3種の樹脂を同時に溶融ブレンドしてもよいし、2種の樹脂を溶融ブレンドしてから残りの1種の樹脂と溶融ブレンドしてもよい。このときのA1、A2、A3のエチレン含有量の差の最大値を3モル%以下とし、融解吸熱ピーク温度差の最大値を4.5℃以下とするのが良い。
【0020】
また、メルトインデックス0.5〜20g/minのEVOHにホウ酸を添加し実質的に分子量分布を拡大し、本発明で特定する分子量分布を有するEVOHを得ることもできる。更にこれらの方法を併用しても良い。
【0021】
以下、本発明のEVOHの製造法について詳しく説明する。エチレンとビニルエステルの重合は溶液重合、懸濁重合、乳化重合、バルク重合のいずれであってもよく、また連続式、回分式のいずれであってもよいが、例えば、回分式の溶液重合の場合の重合条件は次の通りである。
【0022】
溶媒;アルコール類が好ましいが、その他エチレン、ビニルエステルおよびエチレン−ビニルエステル共重合体を溶解し得る有機溶剤(ジメチルスルホキシドなど)を用いることができる。アルコール類としてはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等を用いることができ、特にメチルアルコールが好ましい。
【0023】
触媒;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メチル−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(2−シクロプロピルプロピオニトリル)等のアゾニトリル系開始剤およびイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエイト、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物系開始剤等を用いることができる。
温度;20〜90℃、好ましくは40℃〜70℃。
時間;2〜15時間、好ましくは3〜11時間。
重合率;仕込みビニルエステルに対して10〜90%、好ましくは30〜80%。
重合後の溶液中の樹脂分;5〜85%、好ましくは20〜70%。
共重合体中のエチレン含有率;10〜60モル%、好ましくは20〜55モル%。
【0024】
なお、エチレンとビニルエステル以外にこれらと共重合し得る単量体、プロピレン、ブチレン、不飽和カルボン酸またはそのエステル{例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、ビニルピロリドン(例えばN−ビニルピロリドンなど)]を共重合成分として使用することもできる。
【0025】
所定時間の重合後、所定の重合率に達した後、必要に応じて重合禁止剤を添加し、未反応のエチレンガスを蒸発除去した後、未反応ビニルエステルを追い出す。エチレンを蒸発除去したエチレン−ビニルエステル共重合体から未反応のビニルエステルを追い出す方法としては、例えば、ラシヒリングを充填した塔の上部から該共重合体溶液を一定速度で連続的に供給し、塔下部よりメタノール等の有機溶剤蒸気を吹き込み塔頂部よりメタノール等の有機溶剤と未反応ビニルエステルの混合蒸気を流出させ、塔底部より未反応ビニルエステルを除去した該共重合体溶液を取り出す方法などが採用される。
【0026】
未反応ビニルエステルを除去した該共重合体溶液にアルカリ触媒を添加し、該共重合体中のビニルエステル成分をケン化する。ケン化方法は連続式、回分式いずれも可能である。アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルカリ金属アルコラートなどが用いられる。例えば、回分式の場合のケン化条件は次の通りである。
該共重合体溶液濃度;10〜50%。
反応温度;30〜60℃。
触媒使用量;0.02〜0.6当量(ビニルエステル成分当り)。
時間;1〜6時間。
ケン化反応後のケン化度は目的により異なるが通常ビニルエステル成分の90%以上であり、好ましくは95%以上である。ケン化度は条件によって任意に調整できる。
【0027】
反応後のEVOHはアルカリ触媒、副生塩類、その他不純物等を含有するため、これらを必要に応じて中和後、洗浄することにより除去する。
得られたEVOHにリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、酢酸等の酸または多塩基酸及びその塩を添加することも可能である。
【0028】
なかでも、本発明の効果をより顕著に発揮させるためには、EVOHを上記化合物の溶液に浸漬させる方法が望ましい。この処理は、バッチ方式、連続方式のいずれによる操作でも実施可能である。また、その際該ケン化物の形状は、粉末、粒状、球状、円柱形チップ状等の任意の形状であってよい。
【0029】
また、本発明の樹脂組成物がホウ素化合物を含有することが、熱安定性、特に高温下におけるロングラン性をさらに改善できることから好ましい。ホウ素化合物の含有量は、EVOH100重量部に対して、ホウ酸(HBO)換算で0.01〜0.5重量部、好ましくは0.05〜0.3重量部、最も好適には0.07〜0.2重量部である。尚、本発明においては、用いられるホウ素化合物がホウ酸以外の場合には、ホウ素含有量からホウ酸(HBO)含有量に換算した値をもってその含有量とした。
【0030】
本発明で用いるホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ酸エステル、ホウ酸塩等のホウ酸誘導体が好ましく用いられる。ホウ酸としては、オルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸などが挙げられ、ホウ酸塩としてはメタホウ酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウム、五ホウ酸ナトリウム、ホウ砂、ホウ酸リチウム、ホウ酸カリウムなどが挙げられる。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る。このうちオルトホウ酸(単にホウ酸と表示)、ホウ砂およびこれらの誘導体の効果が大きく、しかも廉価であるので好ましい。
【0031】
樹脂組成物に、ホウ素化合物を含有させる方法は特に限定されない。例えば、ホウ素化合物が溶解している溶液に該ケン化物を浸漬させる方法、該ケン化物を溶融させてホウ素化合物を混合する方法、該ケン化物を適当な溶媒に溶解させてホウ素化合物を混合させる方法等がある。
【0032】
EVOHをホウ素化合物を含む溶液に浸漬する場合、上記溶液中のホウ素化合物の濃度は特に限定されるものではない。また溶液の溶媒も特に限定されないが、取扱い上の理由等から水溶液であることが好ましい。該ケン化物を浸漬する際の溶液の重量が、乾燥時の該ケン化物重量に対して3倍以上、好ましくは20倍以上であることが望ましい。浸漬時間はEVOHの形態によってその好適範囲は異なるが、1〜10mm程度のチップの場合には1時間以上、好ましくは2時間以上が望ましい。
【0033】
また、本発明のEVOHはリン化合物を含有することも好ましい。EVOH中のリン化合物濃度は、リン元素換算で2〜200ppm、好適には3〜150ppm、最適には5〜100ppmの範囲であることが好ましい。組成物中のリン濃度が2ppmより少ない場合や200ppmより多い場合には、製膜性や熱安定性に問題を生じることがある。特に、長時間にわたる製膜を行なう際のゲル状ブツの発生や着色の問題が発生しやすくなる。
【0034】
EVOH中に配合するリン化合物の種類は特に限定されるものではない。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良く、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、アルカリ土類金属塩であることが好ましい。中でも、リン酸2水素ナトリウム、リン酸2水素カリウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウムの形でリン化合物を添加することが好ましい。
【0035】
また、本発明のEVOHがアルカリ金属塩を含有することも好ましい。EVOH中のアルカリ金属の含有量はEVOH重量に対し、アルカリ金属塩をアルカリ金属元素換算で5〜5000ppmが好ましい。これにより、EVOHと隣接層との層間接着性が改善される。アルカリ金属塩のより好適な含有量はアルカリ金属元素換算で20〜1000ppm、さらには30〜500ppmである。
【0036】
ここでアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどがあげられ、アルカリ金属塩としては、一価金属の脂肪族カルボン酸塩、芳香族カルボン酸塩、燐酸塩、金属錯体等が挙げられる。例えば、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸ナトリウム、燐酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸のナトリウム塩等が挙げられる。中でも酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸ナトリウムが好適である。
【0037】
EVOHをホウ素化合物、リン化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等を含む溶液に浸漬する場合、上記溶液中のホウ素化合物、リン化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の濃度は、特に限定されるものではない。また溶液の溶媒も特に限定されないが、取扱い上の理由等から水溶液であることが好ましい。該ケン化物を浸漬する際の溶液の重量が、乾燥時の該ケン化物重量に対して3倍以上、好ましくは20倍以上であることが望ましい。浸漬時間はEVOHの形態によってその好適範囲は異なるが、1〜10mm程度のチップの場合には1時間以上、好ましくは2時間以上が望ましい。
【0038】
上記各種化合物の溶液への浸漬処理は、複数の溶液に分けて浸漬してもよく、一度に処理しても構わない。なかでも、ホウ素化合物、リン化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の全てを含む溶液で一度に処理することが、工程の簡素化の点から好ましい。
【0039】
本発明の樹脂組成物にはEVOH以外の熱可塑性樹脂を発明の効果を阻害しない範囲内で配合することも可能である。熱可塑性樹脂としては各種ポリオレフィン(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共重合体、エチレンと炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体、ポリオレフィンと無水マレイン酸との共重合体、エチレンビニルエステル共重合体、エチレンアクリル酸エステル共重合体、またはこれらのポリオレフィンに不飽和カルボン酸またはその誘導体でグラフト変性した変性ポリオレフィンなど)、各種ナイロン(ナイロン6、ナイロン66、ナイロン6/66共重合体など)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリアセタールおよび変性ポリビニルアルコール樹脂などが用いられる。また、重合度、エチレン含有率およびケン化度の異なるEVOHをブレンドし溶融成形することも可能である。
【0040】
また樹脂組成物には、各種可塑剤、安定剤、界面活性剤、色剤、紫外線吸収剤、スリップ剤、帯電防止剤、乾燥剤、架橋剤、金属塩、充填剤、各種繊維等の補強剤などを適量添加することも可能である。
【0041】
得られた樹脂組成物は溶融成形によりフィルム、シート、容器、パイプ、繊維等、各種の成形体に成形される。このとき、これらの成形物は再使用の目的で粉砕し再度成形することも可能である。また、フィルム、シート、繊維等を一軸または二軸延伸することも可能である。溶融成形法としては押出成形、インフレーション押出、ブロー成形、溶融紡糸、射出成形等を例示することができる。
【0042】
なかでも、本発明の樹脂組成物は押出コーティング用として使用されることが好ましい。かかる押出コーティング成形においては生産効率の向上の観点から高速度での製膜が望まれることが多く、そのためネックイン防止のために通常よりも高温度での溶融製膜が行われる。かかる場合に熱安定性と高速製膜性に優れた本発明の樹脂組成物を用いることが好ましいのである。
【0043】
また、押出コーティングのうちでも、樹脂組成物層を含む溶融多層体を基材上に共押出コーティングする方法が以下のような理由から好ましい。すなわちEVOH樹脂は一般にポリオレフィン等の汎用樹脂に比べて高コストであるので共押出コーティングにより本発明の樹脂組成物層を薄くすることができる。また基材との接着性を確保する接着性樹脂(以下ADと略すことがある)、特にカルボン酸変性ポリオレフィンからなる接着性樹脂層や樹脂組成物の吸湿を防止する疎水性樹脂層との積層構成を一度のコーティング操作で形成することもできる。さらにポリオレフィン等の押出成形の容易な樹脂と同時に押し出すことで、樹脂組成物単層でコーティングするよりも安定な製膜が可能になることも多いからである。
【0044】
EVOHとともに共押出コーティングされるカルボン酸変性ポリオレフィンとは、分子中にカルボキシル基を有するポリオレフィンのことをいい、ポリオレフィンをα,β−不飽和カルボン酸またはその無水物を用いてグラフト変性したものや、オレフィン単量体とα,β−不飽和カルボン酸またはその無水物とをランダム共重合させたものが例示される。
α,β−不飽和カルボン酸またはその無水物とは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられるが、無水マレイン酸が好適である。
【0045】
かかるカルボン酸変性ポリオレフィンとしては、密度が0.88〜0.94g/cm、好適には0.90〜0.93g/cm、より好適には0.905〜0.92g/cmのカルボン酸変性ポリエチレンが好ましい。かかるカルボン酸変性ポリエチレンの代表例としては、高圧法で製造される低密度ポリエチレンや低圧法でチーグラー型触媒を用いて製造される直鎖上低密度ポリエチレン(LLDPE)をベース樹脂としたものが挙げられるが、なかでもLLDPEをベース樹脂としたものが製膜性の観点から好ましい。
【0046】
また、カルボン酸変性ポリオレフィンのメルトインデックス(190℃、2160g荷重下)は0.5〜20g/10分である。好適には15g/10分以下、より好適には10g/10分以下である。また好適には3g/10分以上、より好適には6g/10分以上である。同時に共押出されるEVOHとメルトインデックスの差がない方が、界面のムラが発生しにくく、外観良好な成形品が得られるからである。
【0047】
本発明の樹脂組成物の溶融成形温度は該共重合体の融点や成形方法等により異なり、特に限定されるものではないが、本発明の効果、すなわち高温成形での長時間の安定性をより発揮できるという点からは、ダイス温度が240℃以上であることが好ましい。より好ましくは250℃以上であり、さらに好ましくは260℃以上である。また、押出コーティングする際の引き取り速度は200m/分以上であることが、高速製膜安定性という本発明の効果を効率的に奏することができるという点から好ましい。より好適には250m/分であり、さらに好適には300m/分である。
【0048】
本発明の樹脂組成物を用いて製造される多層構造体の構成は特に限定されるものではないが、紙、プラスチックフィルム、金属箔等の基材にコーティングされ、積層されてなる構成が好ましい。特に紙基材は、それ自体を溶融成形することができないものであり、またガスバリア性を有しない基材であることから、本発明の樹脂組成物を押出コーティング成形する有用性が最も大きいものである。
コーティングされる紙基材は、紙基材の上に低密度ポリエチレン(以下LDPEと略すことがある)等の樹脂がその両面にまたは片面に既にコーティングされてなるものであっても構わない。
【0049】
こうして得られる、EVOH層およびそれに隣接するカルボン酸変性ポリオレフィン層からなる溶融多層体を基材上に共押出コーティングしてなる多層構造体の層構成は特に限定されるものではないが、以下のような構成が好ましいものとして挙げられる。ここで、カルボン酸変性ポリオレフィン層はAD、熱可塑性樹脂層はTRと示した。
【0050】
内層:AD/EVOH/AD/基材:外層
内層:TR/AD/EVOH/AD/TR/基材/TR:外層
内層:TR/AD/EVOH/AD/TR/TR/基材/TR:外層
内層:EVOH/AD/TR/基材/TR:外層
内層:TR/AD/EVOH/基材/TR:外層
内層:EVOH/AD/TR/AD/EVOH/AD/TR/基材/TR:外層
内層:TR/AD/EVOH/AD/基材/TR:外層
内層:AD/EVOH/AD/基材/TR:外層
【0051】
なお上記例示においてTRで表されている熱可塑性樹脂は特に限定されるものではなく、異なる種類のものを一つの多層構造体の中で用いても良い。最も代表的な熱可塑性樹脂はポリオレフィンであり、中でもポリエチレン、特に密度が0.88〜0.94g/cm、好適には0.90〜0.93g/cm、より好適には0.905〜0.92g/cmのポリエチレンが本発明においては重要である。かかるポリエチレンは、耐湿性、ヒートシール性、柔軟性、低価格といった面から有用である。かかるポリエチレンの代表例としては、高圧法で製造される低密度ポリエチレンと、低圧法でチーグラー型触媒を用いて製造される直鎖上低密度ポリエチレン(LLDPE)が挙げられるが、なかでもLLDPEが製膜性の観点から好ましい。
【0052】
また、本発明の多層構造体におけるEVOH層の厚みは通常2〜30μmである。2μm未満では、高速製膜条件下においてピンホールの発生を防止することが困難になる。より好適には3μm以上である。逆に30μmを超えると材料コストが上昇するとともに、成形品表面の外観が悪化する。より好適には15μm以下であり、さらに好適には8μm以下である。
【0053】
こうして得られた、紙基材を含む多層構造体は、カートンあるいはカップ等の形状に加工され、各種紙容器として用いられる。かかる紙容器は、各種飲料等を長期に保存することが可能である。
【0054】
【実施例】
次に実例をあげて本発明の組成物をさらに具体的に説明する。以下「%」、「部」とあるのは特に断わりのない限り重量基準である。尚、水はすべてイオン交換水を使用した。
【0055】
・ホウ素化合物の定量
試料とする乾燥チップ100gを磁性ルツボに入れ、電気炉内で灰化させた。得られた灰分を0.01規定の硝酸水溶液200mLに溶解し、原子吸光分析によってホウ素の量を定量し、かかるホウ素の量からホウ素化合物の含有量をホウ酸(HBO)量に換算した。
【0056】
・押出製膜試験
試料とする乾燥チップをダイス温度240℃でカートン紙(厚み500μm、坪量40g/m)に押出コートした。成形開始から8時間連続製膜し、フィッシュアイ、ストリークを目視にて判定した。
押出機の仕様は以下の通り。
形式 単軸押出機(ノンベントタイプ)
L/D 26
口径 40mmφ
スクリュー 一条フルフライトタイプ、表面窒化鋼
回転数 40rpm
モーター容量 DC7.5KW(定格45A)
ヒーター 4分割タイプ
ダイス幅 300mm
ダイス内樹脂温度 240℃
引取り速度 10m/min
フィッシュアイ、ストリーク発生状況は以下のように判定した。
A;大変良好 B;良好 C;やや不良 D;不良
【0057】
・共押出コート試験
基材としてカートン紙(厚み500μm、坪量40g/m)を用いて、3種5層の共押出コートを行った。
共押出の構成は低密度ポリエチレン/接着層/EVOH/接着層/低密度ポリエチレンであり、厚み構成は20/5/5/5/20μmである。低密度ポリエチレン用押出機、EVOH用押出機、接着層用押出機とそれぞれの押出機から供給される樹脂を合流、分配するフィードブロックとT型ダイスを使用した。低密度ポリエチレンとしては線状低密度ポリエチレン(三井石油化学工業製「ウルトゼックス2022L」)を、また、接着層としては無水マレイン酸で変性されたポリプロピレン(三井石油化学工業製「アドマーQF−500」)を使用した。このときのフィードブロック、T型ダイスの温度条件を250℃、引取速度は300m/minとした。フィルム外観は、目視にて観察した。
A;大変良好 B;良好 C;やや不良 D;不良
【0058】
・分散度(Mw/Mn)測定法
GPC測定法を以下に示す。
装置 WATERS社製GPC−150C
カラム HFIP−806M(Shodex)
移動相 ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)+20mMトリフルオロ酢酸ナトリウム
流量 1.0ml/min
温度 40℃
サンプル濃度 0.05%
注入量 200μl
ろ過 0.45μフィルター
検出器 RI
標品 ポリマーラボラトリー社製ポリメタクリル酸メチル(PMMA)
解析ソフト WATERS社製ミレニアム2010J Ver.2.00
分散度(Mw/Mn)は量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比をとることで求める。
【0059】
・メルトインデックス(MI)
ASTM−D1238に準じ、メルトインデクサーを使用し、温度190℃、荷重2160gの条件にて測定した。本発明においては、融点が190℃付近より高いEVOHについては190℃以上の数点の温度で荷重2160gにて測定し、温度190℃に外挿した値を用いる。
【0060】
・融解吸熱ピーク
DSC測定はJIS K−7121に準じて行った。セイコー電子工業(株)製SSC5200熱分析システムを用い、試料4〜6mgで測定した。試料の熱履歴の影響を除去する為に、まず10℃/min.の昇温速度で230℃まで加熱し、10℃/min.でマイナス50℃まで冷却した後、10℃/min.で昇温したときのEVOHの融解に伴う吸熱ピーク曲線を測定値として採用した。このとき、シングルピークとは極大値が一つであることを示す。また、溶融ブレンドにより分子量分布を拡大する場合は、ブレンド物A1とブレンド物A2をそれぞれ単独で測定したときの融点の差が4.5℃以下であることを示す。
【0061】
実施例1
<EVOH A1の合成>
耐圧100kg/cmの重合槽に酢酸ビニル19600部、メタノール2180部、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)7.5部を仕込み、撹拌しながら窒素置換後、昇温、昇圧し内温60℃、エチレン圧力35.5kg/cmに調整した。3.5時間その温度、圧力を保持し重合させた後、ハイドロキノン5部を添加し、重合槽を常圧に戻し、エチレンを蒸発除去した。引き続き、このメタノール溶液をラシヒリングを充填した追い出し塔の塔上部より連続的に流下させ、一方、塔底部よりメタノール蒸気を吹き込んで未反応酢酸ビニル単量体をメタノール蒸気とともに塔頂部より放出させコンデンサーを通して除去することにより、未反応酢酸ビニル0.01%以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体の45%メタノール溶液を得た。この時の重合率は仕込み酢酸ビニルに対して47%、エチレン含有率は32モル%であった。
【0062】
次に、エチレン−酢酸ビニル共重合体のメタノール溶液をケン化反応器に仕込み、苛性ソーダ/メタノール溶液(80g/L)を共重合体中の酢酸ビニル成分に対し、0.4当量となるように添加し、メタノールを添加して共重合体濃度が20%になるように調整した。60℃に昇温し反応器内に窒素ガスを吹き込みながら約4時間反応させた。4時間後、酢酸で中和し反応を停止させ、円形の開口部を有する金板から水中に押し出して析出させ、切断することで直径約3mm、長さ約5mmのチップを得た。得られたチップは遠心分離機で脱液しさらに大量の水を加え脱液する操作を繰り返し、精製した。
【0063】
精製したペレット状物300gを水0.5Lに分散させ、ホウ酸0.4g/L、酢酸0.1g/L、リン酸二水素カリウム0.3g/Lを添加し、4時間攪拌した。その後、得られたペレットを取り出し、遠心脱液後、105℃で熱風乾燥した。
乾燥後、このペレットに含まれるホウ酸は0.11重量%、MIが4g/10min、融解吸熱ピーク温度は183℃であった。
【0064】
<EVOH A2 の合成>
EVOH A1に準じた方法でエチレン含有量32mol%、MIが14g/10minの精製したペレット状物300gを水0.5Lに分散させ、酢酸0.1g/L、リン酸二水素カリウム0.3g/Lを添加し、4時間攪拌した。その後、得られたペレットを取り出し、遠心脱液後、105℃で熱風乾燥した。
乾燥後、MIが14g/10min、融解吸熱ピーク温度は183℃であった。
【0065】
A1/A2を45/55(重量比)で溶融ブレンド後、カットし、ペレット状物を得た。得られたペレットのメルトインデックスが8g/minであり、分散度(Mw/Mn)は2.8であった。また、DSC測定の融解吸熱ピークはシングルピークであった。
【0066】
単層製膜試験において、耳ゆれなどもなく、フィルム外観は大変良好であった。共押出コートを行った結果、ネックインは小さく良好であった。
【0067】
実施例2
表1に示す樹脂を用いて、実施例1に準じてエチレン含有量32モル%、MIが2g/min、融解吸熱ピーク温度は183℃のA1とエチレン含有量32モル%、MIが14g/min、融解吸熱ピーク温度は183℃のA2を30/70(重量比)で溶融ブレンドした。得られたEVOHはMI 8g/minであり、GPC測定法における分散度(Mw/Mn)は2.6であり、融解吸熱ピークはシングルピークであった。
連続製膜試験において、ストリークがわずかに発生したが、フィルム外観は良好であった。また、共押出コート試験において、ネックインは小さく、良好であった。評価結果を表2に示す。
【0068】
実施例3、比較例1〜5
実施例3はA1、A2、A3の三者ブレンドを用いた系、比較例1、2、4、5はGPC測定法における分散度(Mw/Mn)が2.5未満の系、比較例3はDSCのピークがダブルピークの系を例示した。試験は実施例1に準じて行い、表1に示すEVOHを得た。その結果を表2に示す。
【0069】
【表1】
Figure 0004187876
【0070】
【表2】
Figure 0004187876
【0071】
【発明の効果】
エチレン-ビニルアルコール共重合体を押出しコーティングするに際し、熱安定性(ロングラン性)、高速製膜性を改善することができ、外観良好な多層構造体を得ることができる。

Claims (2)

  1. メルトインデックスの差が3g/10min以上、エチレン含有量の差が3モル%より小さく、かつ示差走査熱量測定(DSC)における融解吸熱ピークの温度差が4.5℃以下である2種類のエチレン−ビニルアルコール共重合体からなり、それらの配合重量比が95/5〜5/95であるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物であって、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物の平均エチレン含有量が10〜60モル%、ケン化度が90%以上、メルトインデックスが0.5〜20g/minで、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したときの分子量分布曲線における量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である分散度(Mw/Mn)が2.5〜3.5であり、かつ示差走査熱量測定(DSC)における融解吸熱ピークが単一ピークであるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物からなる層および紙基材層を有する多層構造体。
  2. エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物からなる層を含む溶融多層体を基材上に共押出コーティングする請求項1記載の多層構造体の製法。
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