JP4230007B2 - エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる成形物 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、吸湿による形態安定性、防湿性、落下強度及び高湿時のガスバリア性を改善したエチレン-ビニルアルコール共重合体(以下「EVOH」という。)からなる成形物に関する。
【0002】
【従来の技術】
EVOHは、ガスバリア性に優れた熱可塑性合成樹脂として広く賞用されているが、EVOHは、吸湿による形態安定性、防湿性及び落下強度に劣り、また高湿時のガスバリア性も必ずしも充分ではないという技術的課題があり、その改善が望まれている。
而して、かかる課題を解決するために従来EVOHを延伸する方法、熱処理する方法或いはポリオレフィン等のEVOH以外の合成樹脂と複合する方法等が紹介されているが、その改善効果は不充分である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、長らくEVOHの技術的課題とされていた前記課題、即ち吸湿による形態安定性、防湿性、落下強度及び高湿時のガスバリア性を改善することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、EVOHの前記課題を抜本的に解決する方法について検討した結果、かかる課題はEVOHの結晶構造に関連するEVOH分子の格子内パッキング状態と密接な関係があることを認めた。
更にかかるパッキング状態は、EVOH分子中の水酸基に基づく水素結合間距離と密接な関係にあり、X線構造解析において、c軸を分子鎖軸方向とするとき、a軸方向の水素結合間距離を本発明で特定する範囲に設定することにより前記課題が、著しく改善されることを認めた。この場合において、更にb軸方向の水素結合間距離を本発明で特定する範囲内に設定することが、好ましい。
ここで、本発明における水素結合間距離とは、水酸基中の酸素原子間の距離のことをいう。また、c軸は分子鎖方向にとり、a軸及びb軸については、a軸長さをb軸長さより大きくなるようにとることとし、このときの単位格子の取り方は単純格子である。尚、a軸長さ(1)、b軸長さ(2)、a軸方向の水素結合(3)、b軸方向の水素結合(4)については図1に示すように定義されるものである。
【0005】
即ち、本発明の目的は、リン酸根を3〜300ppm含有し、エチレン含有量3〜60モル%、1,2−グリコール結合量0.2〜1.5モル%、ケン化度95%以上のエチレン−ビニルアルコール共重合体からなり、該エチレン−ビニルアルコール共重合体のX線構造解析によるa軸方向の水素結合間距離が3.00〜3.15Åである成形物によって達成される。
【0006】
このとき、b軸方向の水素結合間距離を2.50〜2.70Åとすることが好ましい。またEVOHがリン酸根を3〜300ppm含有し、更にEVOHが、ホウ素化合物をホウ素換算量で0.001〜0.1重量%含有することが好適である。このようなEVOHからなる成形物がフィルム又はシート若しくは当該フィルム又はシートからなる容器又は中空成形容器であることも本発明の好適な態様である。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるEVOHは、エチレン含有率3〜60モル%、好ましくは5〜58モル%、更に好ましくは10〜55モル%、最も好ましくは20〜50モル%で、且つケン化度95%以上好ましくは97%以上、更に好ましくは99%以上の範囲から選択するのが良い。エチレン含有率が前記範囲を下回る場合には、延伸効果の低下を来たし高湿時のガスバリア性の改善効果が少なく、防湿性及び落下強度に劣る。またエチレン含有率が前記範囲を上回るか、ケン化度が前記範囲を下回ると、低湿時及び高湿時のガスバリア性の悪化を生じる。
【0008】
本発明で用いられるEVOHは、本発明によって奏せられる効果を阻害しない範囲内で共重合可能な他のモノマーを共重合したものであっても良い。
またEVOHの極限粘度は0.3〜2.0dl/g、好ましくは0.5〜1.5dl/g、更に好ましくは0.6〜1.3dl/gの範囲から選択するのが良い。
極限粘度が前記範囲を下回ると溶融成形性に劣り溶融成形時厚さ斑を生じ易くなり、極限粘度が前記範囲を上回ると成形物の外観を悪化させ易い。
【0009】
本発明のEVOHからなる成形物のX線構造解析によるa軸方向の水素結合間距離は、3.00〜3.15Åであることが必要であり、好ましくは3.01〜3.14Å、更に好ましくは3.02〜3.13Åとするのが良い。
またb軸方向の水素結合間距離は2.50〜2.70Å、好ましくは2.55〜2.69Å、更に好ましくは2.60〜2.68Åとするのが良い。
a軸方向水素結合間距離が、前記値を下回る場合、又はa軸方向の水素結合間距離が前記値を上回る場合には、本発明の効果が充分奏せられない。またb軸方向の水素結合間距離を前記範囲にすることにより、本発明の効果が、一層顕著となる。
【0010】
本発明で特定する水素結合間距離を満足させるための技術的手段としては、EVOHのエチレン含有量及び1,2−グリコール結合量を本発明で特定する範囲に設定し、EVOH中のリン酸根の含有量を本発明で特定する範囲に設定した上で、当該EVOHを高度に配向、結晶化させる方法が推奨される。例えば前記EVOHに当該EVOHを可塑化する効果を有する化合物、即ち水又はエチレングリコールやグリセリン等の低分子ポリアルコール類などをEVOHの結晶化を実質的に阻害しない範囲内で適量含有せしめ、材料破壊が起こらない範囲内で可能な限り低温、高速、高剪断下において圧延乃至延伸後、当該EVOHの最適結晶化温度で長時間充分熱処理する方法等を例示することができる。
【0011】
本発明者等は、工業的に有利な方法について検討するため、前記水素結合間距離に影響を及ぼす諸因子について検討したところ、かかる水素結合間距離は、EVOHのエチレン含有量、EVOH分子内の1,2−グリコール結合量及びEVOHに含有せしめたリン酸根の含有量により影響を受けることを認めた。
【0012】
本発明者等の検討結果によれば、a軸方向の水素結合間距離は、EVOHのエチレン含有量の増大に応じて、エチレン含有率が40モル%付近まではやや短くなる傾向にあり、エチレン含有率が40モル%を超えて大きくなると長くなる傾向にある。一方b軸方向の水素結合間距離は、エチレン含有率の増大に応じて、エチレン含有率が30モル%付近までは短くなる傾向にあり、エチレン含有率が30モル%を超えて大きくなると長くなる傾向にある。またEVOH分子内の1,2−グリコール結合及びEVOH中のリン酸根は、極く少量で前記EVOHを可塑化する効果を有する化合物、例えば水又は低分子ポリアルコール類よりはるかに優れた配向、結晶化効果を奏することを認めた。
【0013】
即ち、EVOHのエチレン含有量及びEVOH分子内の1,2−グリコール結合量、更にEVOHに含まれるリン酸根含有量を適宜調節し、且つ配向、結晶化技術、例えば延伸、熱処理操作等を組み合わせることにより容易に本発明にかかるEVOHを得ることができることが分った。前記水及び低分子ポリアルコール類をEVOH中に配合した場合、容易に蒸発乃至ブリードアウトするので、工業的に使用するには制約があるのに対して、前記1,2−グリコール結合は、分子中に形成せしめるものであり、またリン酸根は、EVOHとの親和性が極めて良好であり、その添加量も極く少量で充分な効果が奏せられるので前記の蒸発乃至ブリードアウト等の問題を生ずることがなく工業的に有利である。
【0014】
EVOH分子内の1,2−グリコール結合量は、0.2〜1.5モル%、好ましくは0.3〜1.4モル%、更に好ましくは0.4〜1.3モル%、最も好ましくは0.5〜1.0モル%の範囲に設定するのが良い。1,2−グリコール結合量が前記範囲を下回る場合には、本発明の効果を奏するには過酷な延伸熱処理条件を必要とする。また1,2−グリコール含有量が前記範囲を上回る場合には、延伸操作自体は容易となるが、EVOHの結晶化をむしろ阻害する作用を奏し、本発明の効果を充分奏することが困難となる。
【0015】
前記方法によれば、吸湿による形態安定性、防湿性及び高湿時のガスバリアー性を改善した成形物が得られるが、高度に配向結晶化させた成形物には通常強度的特性において異方性があり、このことは包装用容器等として用いた場合、落下強度、特に低温時の落下強度において問題を生ずる場合があり、改善する必要があることが分かった。
【0016】
この点について検討した結果、かかる課題は、EVOHに適量のホウ素化合物を含有せしめることにより、解決できることが分った。
かかる適量のホウ素化合物は、EVOHの水酸基と適度な架橋結合を生じ、EVOH分子を架橋せしめ、実質的に分子量を増大せしめることにより、落下強度を改善するものと推定される。ホウ素化合物の過剰の添加は、EVOHの溶融成形性、延伸性及び成形物の外観を阻害し、悪影響を及ぼすが、適量の添加は、むしろ溶融成形性及び延伸性を改善する効果を奏し、好ましい。
【0017】
ところで、EVOHは、一般的にエチレンと酢酸ビニル等のビニルエステルをラジカル重合触媒を用いて共重合した後、アルカリでケン化して得られるが、EVOH分子内の1,2−グリコール結合量を調節する方法としては、エチレンと酢酸ビニル等のビニルエステルを共重合するときの重合触媒及び重合溶媒を適宜選択した後、重合温度等の重合条件を調節する方法又はビニレンカーボネート等を共重合し、ケン化する方法等を例示することができ、それ自体任意の方法を選択することができるが、前者の方法が工業的には簡便で有利である。
【0018】
即ち、エチレンと酢酸ビニル等のビニルエステルを共重合するときの重合温度を高温にする程1,2−グリコール結合の含有量は増加し、逆に低温にする程1,2−グリコール結合の含有量は減少する傾向にあるので、1,2−グリコール結合の含有量自体は容易に調節することができる。但し、この場合ラジカル重合触媒及び重合溶媒の変更等によっても1,2−グリコール結合の生成量が変わるので、必要に応じてこれらの条件を適宜変更すれば良い。
【0019】
EVOH中のリン酸根含有量は、リン酸根(PO4)の重量換算で3〜300ppm、好ましくは5〜250ppm、更に好ましくは7〜200ppmの範囲に設定するのが良い。
前記範囲を下回る場合には、本発明の効果を奏するには比較的厳しい延伸熱処理条件を必要とする。また前記範囲を上回る場合には、EVOHの溶融成形成性を阻害し、成形物の外観を悪化させるので好ましくない。
【0020】
本発明でいうリン酸根は、それ自体公知のものであり、リン酸塩に基づくリン酸根が最も一般的である。かかるリン酸塩としては第一リン酸塩、第二リン酸塩、第三リン酸塩等を例示することができ、かかる塩を構成する陽イオンとしては、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン等を例示することができる。これらの中でも本発明の効果を充分奏する点では、第一リン酸塩、特に第一リン酸アルカリ金属塩が好ましい。
【0021】
EVOH中のホウ素化合物の含有量は、ホウ素換算量で、0.001〜0.1重量%、好ましくは0.002〜0.08重量%、更に好ましくは0.003〜0.06重量%、最も好ましくは0.005〜0.05重量%の範囲に設定するのが良い。
ホウ素化合物の含有量が、前記範囲を下回ると、落下強度の改善効果が不充分であり、ホウ素化合物の含有量が、前記範囲を上回ると、EVOHの溶融成形性、延伸性及び成形物の外観を阻害する。
ホウ素化合物としては、オルトホウ酸、メタホウ酸及び四ホウ酸等のホウ酸、ホウ酸のナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩等のホウ酸塩、アルキルホウ酸、アリールホウ酸等のホウ酸エステル、トリメチルホウ素、トリフェニルホウ素等のアルキル又はアリールホウ素、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化ホウ素塩、ホウ砂、ハロゲン化ホウ素、アルキルボラン及びアリールボラン等を例示することができる。
これらのホウ素化合物の内、ホウ酸、ホウ酸塩及びホウ砂の使用が本発明の効果を充分得る上で好ましい。
【0022】
かかるリン酸根及びホウ素化合物をEVOHに含有せしめる方法としては、EVOHに直接リン酸塩及びホウ素化合物を添加する方法、EVOHにリン酸塩及びホウ素化合物の溶液を噴霧する方法、押出機等でリン酸塩及びホウ素化合物とEVOHを混練し含有せしめる方法、EVOHの溶液にリン酸塩及びホウ素化合物等を添加して含有せしめる方法又はEVOHを不均一系にてリン酸塩及びホウ素化合物等を含む溶液で処理し含浸せしめる方法等を例示することができる。
【0023】
本発明においてEVOHを延伸する方法としては、成形物の形態に応じて種々の方法を選択することができるが、成形物がフィルム又はシートの場合、テンターで延伸する方法、ロールで延伸する方法、ロール間で圧延する方法又はダイリップ間隙を大きくし、第一ロールに接するまでの間にドローを利用して延伸する方法或いはこれらを併用する方法等を例示することができる。
また成形物が中空成形容器の場合、押出成形又は射出成形した溶融パリソンを延伸配向可能温度まで冷却するか、一旦冷却したパリソンを延伸配向可能温度まで加熱した後ブローして延伸する方法等を例示することができる。
【0024】
更に成形物を熱処理する方法としては、成形物を構成するEVOHの結晶化温度に成形物を一定時間保持する方法が一般的である。
例えば冷却した成形物を緊張下に、結晶化温度まで加熱し一定時間保持する方法又は結晶化温度以上に加熱した成形物を緊張下に、結晶化温度まで冷却し一定時間保持する方法等を例示することができる。
【0025】
本発明にかかるEVOHには、各種の添加剤、例えばスリップ剤、帯電防止剤、着色剤、熱安定剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、ハイドロタルサイト、高級脂肪酸塩などの成形助剤等を配合することも良い。
【0026】
本発明にかかるEVOHには、片面又は両面に他の熱可塑性樹脂を積層することが本発明の効果を高める上で推奨される。
かかる熱可塑性樹脂としは、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂及びポリウレタン系樹脂等を例示することができる。
【0027】
これらの熱可塑性樹脂のうちで、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリスチレン系樹脂が、防湿性及び落下強度が優れる点で好ましい。
特に本発明にかかる特定のEVOHと、カルボン酸もしくはその誘導体で変性されたポリオレフィン、中でもカルボン酸もしくはその誘導体でグラフト変性されたポリオレフィンを加熱溶融して積層した場合には、充分な層間接着力を有し、苛酷な延伸条件において特に耐層間剥離性に優れるという効果を奏する。また本発明にかかる特定のEVOHとポリアミドも、同様に加熱溶融時充分な層間接着力を有し、苛酷な延伸条件において特に耐層間剥離性に優れるという効果を奏する。
【0028】
本発明において採用される延伸、熱処理操作は、EVOH単体に適用しても良いし、前記EVOH以外の熱可塑性樹脂を積層した積層体に適用しても良い。
【0029】
而して、本発明にかかる成形物、特にフィルム又はシートからなる容器あるいは中空成形容器は、食品、医薬品、油脂類、飲料水又は化粧品等の包装用のパウチ乃至容器として好適に使用される。
以下実施例により本発明を詳細に説明するが、特性値の測定方法及び評価方法は次の方法による。
【0030】
【実施例】
(1)特性値の測定方法
(1−1)水素結合間距離
マックサイエンス(株)製DIP1000型イメージングプレートX線回折装置を使用し、X線出力50KV、200mAでグラファイトモノクロメータを用いて単色化したMo-Kα線を用い、平板のイメージングプレートを、成形物から切り取ったEVOHの試料から90mmの位置にセットし、25℃、65%RHの室内にて測定した。測定にあたり実質的に一軸配向した試料の場合には、試料を切り出してそのまま測定し、試料に実質的に一軸配向以外のに異方性がある場合には、切り出した試料を回転台に取り付け試料を回転(無配向化)させて測定した。平版のイメージングプレートに記録されたデータについて偏光補正を行い、円筒座標系に変換した。補正、変換を行ったデータからX線反射位置、X線反射強度を読み取り、格子定数を求め、更に実測のX線反射強度と計算反射強度から常法に基づき最少二乗法により結晶構造を決定し、a軸方向及びb軸方向の水素結合間距離を求めた。
【0031】
(1−2)1,2−グリコール結合量
S.Amiya et al.,Analytical Science vol.1,91(1985)に記載された方法に準じて重水素化ジメチルスルフォキシドを溶媒として用い、核磁気共鳴法(NMR)にて定量した。
【0032】
(1−3)リン酸根含有量
EVOHの試料5gを0.01規定の塩酸水溶液25mlに投入し、95℃で6時間攪拌した。攪拌後の水溶液について、リン酸根の量をイオンクロマトグラフィーにて定量した。但し、カラムは、(株)横河電機製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。尚、定量に際しては、リン酸水溶液で作成した検量線を用いた。
【0033】
(1−4)ホウ素化合物のホウ素換算含有量
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定量し、ホウ素換算の量でホウ素化合物の含有量を得た。
【0034】
(1−5)極限粘度
EVOHの含水フェノール[水/フェノール=15部/85部(重量)]溶液についてオストワルド粘度計を用いて、30℃で測定した。
【0035】
(2)評価方法
(2−1)形態安定性
成形物を30℃、80%RHの恒温高湿槽に30日間放置し、放置前後の成形物の変形の度合いから判定した。成形物がフィルム若しくはシート又はフィルム、シートから成形された容器の場合は、当該成形物の反り具合及び膜面の悪化状況乃至容器外観の悪化状況から、また成形物が中空成形容器の場合は、当該中空成形容器の口部及び胴部の真円性(真円からの乖離具合)の悪化状況及び容器外観変形の悪化状況から判定した。
【0036】
(2−2)防湿性
パウチ又は容器に乾燥皮剥きピーナッツを満杯となるまで充填し、乾燥窒素で充分パージ後、密封する。
30℃、80%RHの高温高湿槽に、60日間放置後、開封して7名のパネラーにて食し、その歯応えの良悪から防湿性を評価した。
【0037】
(2−3)落下強度
パウチの場合、内寸14cm×24cmの三方シール袋(シール幅15mm)に味噌1kgを充填、脱気後、シール幅15mmにて密封し、10℃、65%RHの環境下に2日間放置した後、1.5mの高さからコンクリート面に袋がコンクリート面と平行となるように落下し、その破袋の状況から評価した。
中空成形容器の場合には、容器に水450gを充填し、15℃、65%RHの環境下に2日間状態調節後、1.5mの高さからコンクリート面にピンチオフ部を下にして落下し、その破壊の状況から評価した。
【0038】
(2−3)ガスバリア性
MODERN CONTROLS,INC.製酸素透過率測定装置MOCONOX−TRAN 10/50型を用い、20℃、95%RHの条件でJIS K7126に準じて測定した。
【0039】
上記各項目の評価結果を表1および表2に示すが、評価結果は、次の表示により示す。
◎:極めて良好
◯:良好
△:やや不良
×:不良
【0040】
実施例1
エチレンと酢酸ビニルをメタノール中で、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート(NPP)を重合触媒として用い温度70℃で重合後、水酸化ナトリウムでケン化しEVOHを合成した。
次いで当該EVOHを充分水洗後、リン酸二水素ナトリウムの水溶液中に浸漬後乾燥してエチレン含有量30モル%、ケン化度99.7%、1,2−グリコール結合量0.85モル%、極限粘度1.05dl/g、リン酸根含有量105ppmのEVOH(以下「EVOH−1」という。)を合成した。
【0041】
かかるEVOHを押出機にて200℃のTダイから溶融押し出し後、95℃に加熱した第一ロール(クローム鍍金)で引き取りEVOHをドローにより配向させ、次いで90℃に加熱した第二ロール(クローム鍍金)にフィルムを導き第一ロールと第二ロールの回転速度差を利用してフィルムを5倍に延伸した。更に160℃に加熱した2本のテフロンロールに順次通して熱処理し、厚さ20μmの延伸EVOHフィルムを得た。この場合ダイリップギャップ(ダイリップの間隙)を1.5mmとし、またエアギャップ(ダイリップと第一ロール接触点までの距離)を30cmとし、いずれも通常のEVOHの製膜の場合よりは充分大きくして、Tダイから溶融押出ししたEVOHのドローによる配向を促進させた。
【0042】
得られた延伸EVOHフィルムのa軸方向の水素結合間距離は3.10Å、b軸方向の水素結合間距離は2.60Åであった。
かかる延伸フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価し、次いでかかる延伸フィルム2枚を対向させ、周囲をウレタン−イソシアネート系接着剤で接着したパウチについて、防湿性を評価した。
【0043】
実施例2
実施例1で用いた延伸EVOHフィルムに、厚さ50μmの線状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルムをウレタン−イソシアネート系接着剤を用いてドライラミネーション法により積層した積層フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価後、LLDPEをシール面としてヒートシールしたパウチについて防湿性及び落下強度の評価を実施した。
【0044】
参考例1
実施例1においてリン酸二水素ナトリウムの処理を省略し、リン酸根を含有しないEVOH(以下「EVOH−2」という。)を用いて実施例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。
【0045】
実施例4
実施例1のリン酸二水素ナトリウムの水溶液中にホウ酸を添加した以外は、実施例1と同様にしてEVOH(以下「EVOH−3」という。)を合成し、実施例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。
【0046】
実施例5
実施例4で用いた延伸EVOHフィルムに、厚さ50μmの線状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルムをウレタン−イソシアネート系接着剤を用いてドライラミネーション法により積層した積層フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価後、LLDPEをシール面としてヒートシールしたパウチについて防湿性及び落下強度の評価を実施した。
【0047】
参考例2
実施例4においてリン酸二水素ナトリウムの処理を省略し、リン酸根を含有しないEVOH(以下「EVOH−4」という。)を用いて実施例4と同様に延伸フィルムを作り評価した。
【0048】
実施例7
実施例1の重合触媒NPPに代えて2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を重合触媒に用い、重合温度65℃とした以外は実施例1と同様にしてエチレン含有量40モル%、ケン化度99.5%、1,2−グリコール結合量0.70モル%、極限粘度0.85dl/g、リン酸根含有量120ppmのEVOH(以下「EVOH−5」という。)を合成した。
【0049】
かかるEVOHをダイリップギャップ(ダイリップの間隙)を1.3mmとし、またエアギャップ(ダイリップと第一ロール接触点までの距離)を25cmとし、いずれも通常のEVOHの製膜の場合よりは充分大きくして、190℃のTダイから溶融押出しし、95℃に加熱した第一ロール(クローム鍍金)で引き取りドローにより配向を促進させたEVOHフィルムを製膜した。製膜したEVOHフィルムを直ちにテンターに導入し、95℃にて縦3.0倍、横4.0倍に同時二軸延伸し、次いでテンター内で150℃にて熱処理し、厚さ20μmの二軸延伸フィルムを作った。
【0050】
得られた延伸EVOHフィルムのa軸方向の水素結合間距離は3.12Å、b軸方向の水素結合間距離は2.53Åであった。
かかる延伸フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価し、次いでかかる延伸フィルム2枚を対向させ、周囲をウレタン−イソシアネート系接着剤で接着したパウチについて、防湿性及び落下強度を評価した。
【0051】
実施例8
実施例7で用いた延伸EVOHフィルムの片面に厚さ20μmの二軸延伸ポリプロピレンンフィルム(OPP)をウレタン−イソシアネート系接着剤を用いてドライラミネーション法により積層し、他方の面にウレタン−イソシアネート系接着剤を塗布後、低密度ポリエチレン(LDPE)を押出ラミネーション法により厚さ60μmで押出しOPP/延伸EVOH/LDPEからなる積層フィルムを作った。
かかる積層フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価後、LDPEをシール面としてヒートシールしたパウチについて防湿性及び落下強度の評価を実施した。
【0052】
実施例9
エチレンと酢酸ビニルをメタノール中で、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート(IPP)を重合触媒として用い温度50℃で重合後、水酸化ナトリウムでケン化してエチレン含有量10モル%、ケン化度99.0%、1,2−グリコール結合量0.95モル%、極限粘度0.60dl/gのEVOHを合成した。
次いで当該EVOHをメタノールで充分洗浄後、リン酸二水素ナトリウム及びホウ酸を含む水溶液中に投入し温度60℃にて溶解した。この水溶液の水分を蒸発させ、充分乾燥したEVOHについて、リン酸根及びホウ酸の含有量を測定したところ、リン酸根は90ppm、ホウ酸はホウ素換算量で0.012重量%であった。
【0053】
次に当該EVOH(以下「EVOH−6」という。)の15重量%水溶液を厚さ240μmの無延伸ポリアミド(NYLON−6)フィルムに塗布、乾燥後、半乾燥状態(EVOH/NYLON−6の複合フィルム全体の含水率7重量%)で、ロールにて温度90℃で縦4倍延伸、次いで、テンターにて温度100℃で横4.5倍に2段2軸延伸して積層延伸フィルムを作成、次いでテンターにて温度200℃で熱処理した。
得られた積層延伸フィルムのEVOH層のa軸方向の水素結合間距離は3.10Å、b軸方向の水素結合間距離は2.65Åであった。
かかる延伸フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価し、次いでかかる延伸フィルム2枚を対向させ、周囲をウレタン−イソシアネート系接着剤で接着したパウチについて、防湿性及び落下強度を評価した。
【0054】
実施例10
実施例9で用いたNYLON−6/EVOH延伸フィルムのEVOH面に、厚さ60μmの線状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルムをウレタン−イソシアネート系接着剤を用いてドライラミネーション法により積層した積層フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価後、LLDPEをシール面としてヒートシールしたパウチについて防湿性及び落下強度を評価した。
【0055】
実施例11
実施例1で用いたEVOH−1を中間層とし、内外層をポリプロピレン(PP)とし、中間層と内層及び外層の間に無水マレイン酸変性ポリプロピレン(M−PP)を接着層として、3種5層の積層パリソンを溶融押出法により成形した。当該パリソンの成形にあたり、パリソンの冷却が徐冷条件となり、パリソンのドローダウンによるEVOHの配向が促進するように、押出された溶融パリソンの周囲に熱板ヒーターを設け保温した。次いでかかる溶融パリソンの外表面温度が150℃の延伸温度になるまで冷却し、ブロー金型内で5Kg/cm2の加圧エアーにて延伸ブロー後、金型内にて容器内部を加圧下に保持したまま、温度160℃で30秒間熱処理し、容量500mlの円筒状中空成形容器を得た。得られた積層中空成形容器の胴部の構成は、内側からPP(475μm)/M−PP(25μm)/EVOH(25μm)/M−PP(25μm)/PP(450μm)であった。
【0056】
尚、EVOHの水素結合間距離を測定する目的で、前記積層中空成形容器の成形の場合に用いた無水マレイン酸変性ポリプロピレン(M−PP)を、未変性ポリプロピレン(PP)に代えて同様にして成形後、得られた容器からEVOH層を剥離して水素結合間距離を測定しところ、a軸方向の水素結合間距離は3.10Å、b軸方向の水素結合間距離は2.62Åであった。
【0057】
実施例12
実施例4のEVOH−3を用いて実施例11と同様に中空成形容器を作り評価した。
【0058】
参考例3
実施例7においてリン酸根を含有しないEVOH(以下「EVOH−7」という。)において実施例7と同様に延伸フィルムを作り、評価した。
【0059】
実施例14
実施例7において重合温度を20℃に下げ、EVOHの1,2−グリコール結合の含有量を低減した以外は、参考例1と同様にEVOH(以下「EVOH−8」という。)を合成し、参考例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。
【0060】
実施例15
エチレンと酢酸ビニルをメタノール中で、ジ−n−ブチルパーオキシジカーボネート(NBP)を重合触媒として用い温度55℃で重合後、水酸化ナトリウムでケン化してエチレン含有量7モル%、ケン化度99.0%、1,2−グリコール結合量1.45モル%、極限粘度0.55dl/gのEVOH(以下「EVOH−9」という。)を合成した。
次いで当該EVOHをメタノールで充分洗浄後、リン酸二水素ナトリウム及びホウ酸を含む水溶液中に投入し温度50℃にて溶解した。この水溶液の水分を蒸発させ、充分乾燥したEVOHについて、リン酸根及びホウ酸の含有量を測定したところ、リン酸根は150ppm、ホウ酸はホウ素換算量で0.015重量%であった。
【0061】
次に当該EVOHの20重量%水溶液をウレタン−イソシアネート系アンカー剤を塗布した厚さ145μmの縦方向に3倍に1軸無延伸したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに塗布、乾燥後、テンターにて温度100℃で横4倍に延伸して積層延伸フィルムを作成、次いでテンターにて温度200℃で熱処理した。
得られた積層延伸フィルムのEVOH層のa軸方向の水素結合間距離は3.05Å、b軸方向の水素結合間距離は2.68Åであった。
かかる延伸フィルムについて形態安定性及びガスバリア性を評価し、次いでかかる延伸フィルム2枚を対向させ、周囲をウレタン−イソシアネート系接着剤で接着したパウチについて、防湿性及び落下強度を評価した。
【0062】
比較例1
ポリビニルアルコール(PVA、ケン化度99.0%、重合度1700)を含水させ、乾式製膜後、含水状態で実施例1の場合と同様にしてロールにて、延伸熱処理して延伸フィルムを作り評価した。
【0063】
比較例2
実施例1においてEVOHのエチレン含有量を65モル%にした以外は、実施例1と同様にEVOH(以下「EVOH−10」という。)を合成し、実施例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。尚、このとき、EVOH中の水酸基濃度が低いためか、解析可能な回折像を得ることができなかったので、水素結合間距離の測定は不可能であった。
【0064】
比較例3
実施例1においてをEVOHのケン化度を90%にした以外は、実施例1と同様にEVOH(以下「EVOH−11」という。)を合成し、実施例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。尚、このとき、EVOHの結晶化度が低いためか、解析可能な回折像を得ることができなかったので、水素結合間距離の測定は不可能であった。
【0065】
比較例4
実施例1において重合温度を95℃にし、EVOHの1,2−グリコール結合の含有量を、1.7モル%にした以外は、実施例1と同様にEVOH(以下「EVOH−12」という。)を合成し、実施例1と同様に延伸フィルムを作り評価した。
【0066】
比較例5
実施例4のEVOH−3をリップギャップ(ダイリップの間隙)を0.3mmとした水冷下向きインフレーションダイより溶融押出しして急冷し、円筒状EVOHフィルムを製膜した。次いで当該円筒状EVOHフィルムの内部に加熱空気を導入し、100℃にて縦3.0倍、横3.0倍に同時二軸インフレーション延伸後、円筒状フィルムを流れ方向に切り開き、テンターにて150℃で熱処理し、厚さ20μmの二軸延伸フィルムを作り、評価した。
【0067】
比較例6
参考例1のEVOH−2を用いて比較例5と同様にして二軸延伸フィルムを作り、評価した。
【0068】
比較例7
実施例7のEVOH−5を用いて比較例5と同様にして二軸延伸フィルムを作り、評価した。
【0069】
【表1】
【0070】
【表2】
【0071】
【発明の効果】
本発明によれば、吸湿による形態安定性、防湿性、落下強度及び高湿時のガスバリア性の改善されたエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる成形物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】EVOHの結晶中の水素結合の定義図である。
【符号の説明】
1・・・a軸長さ
2・・・b軸長さ
3・・・a軸方向の水素結合
4・・・b軸方向の水素結合
Claims (8)
- リン酸根を3〜300ppm含有し、エチレン含有量3〜60モル%、1,2−グリコール結合量0.2〜1.5モル%、ケン化度95%以上のエチレン−ビニルアルコール共重合体からなり、該エチレン−ビニルアルコール共重合体のX線構造解析によるa軸方向の水素結合間距離が3.00〜3.15Åである成形物。
- エチレン−ビニルアルコール共重合体のX線構造解析によるb軸方向の水素結合間距離が2.50〜2.70Åである請求項1に記載の成形物。
- エチレン−ビニルアルコール共重合体がホウ素化合物をホウ素換算量で0.001〜0.1重量%含有する請求項1または2に記載の成形物。
- カルボン酸もしくはその誘導体で変性されたポリオレフィン系樹脂又はポリアミド系樹脂と積層された請求項1〜3のいずれか一項に記載の成形物。
- ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂及びポリスチレン系樹脂の群から選択された少なくとも一種の熱可塑性樹脂と積層された請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形物。
- 成形物がフィルム又はシートである請求項1〜5のいずれか一項に記載の成形物。
- 請求項6に記載のフィルム又はシートからなる容器。
- 成形物が中空成形容器である請求項1〜5のいずれか一項に記載の成形物。
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