JP4709983B2 - 潤滑性及び抗粘着性が改善されたポリアミドマスターバッチ及びその使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリアミドをベースとするマスターバッチ、及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック加工工業において、着色、帯電防止処置、抗ブロッキング機能、流動性促進等の望ましい特性を得るために、マスターバッチの使用が広く知られている。
【０００３】
純添加物に比べて、マスターバッチを使用することにより、清浄な取扱い、精確な計量、脱混合リスクの明らかな減少、各種添加物の簡単な組み合わせ、及び重合体化合物における添加物の迅速な均一分布など一連の利点が得られる。
【０００４】
通常、マスターバッチにおける添加物のキャリヤー材料、ポリアミドをベースとして考慮される基礎材料、又はこの基礎材料に対して適合性を有する材料として使用されている。
【０００５】
マスターバッチはポリアミドの加工においても広く使用され、部分的な問題に対して十分な解決が得られているが、これまでのところ、以下の問題解決及び単一マスターバッチ材料における市場要件を満たすポリアミドに基づくマスターバッチを調製することはできなかった。
【０００６】
ａ）キャリヤー材料と基礎材料が同一および適合性がある、
ｂ）抗粘着（ブロッキング）機能、
ｃ）製品のスリップ特性の増大（表面スリップの改善）、
ｄ）殺菌に対して耐性の添加物。
【０００７】
現在までのところ、ポリアミドマスターバッチは、抗粘着機能は得られるが、スリップ特性に関しては利点が得られない米国特許第５，１０９，０４９号（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ）が知られている。
【０００８】
欧州特許第０ ６６２ ５３４ Ａ１号において、Ｈｏｅｃｈｓｔ社により、芳香族ポリアミド繊維及び成形構造物を着色するために好適な特殊なポリアミドマスターバッチが開示されている。
【０００９】
現在までのところ、フィルムの製造に特に適し、単一製品において以下の特性を単一化する単一マスターバッチは市場で見出すことはできなかった。
【００１０】
−機械的強度、バイヤー効果、光学的性質などフィルムの最も重要な特性を害することのない基礎材料及び添加物とのきわめてすぐれた適合性、
−フィルムの均一の結晶性、
−フィルムの顕著なスリップ特性、
−確実な抗粘着特性、
−殺菌に対する耐性、
−食料品に対する許容性。
【００１１】
フィルムの改善されたスリップ特性に関して、特に肉やチーズを包装するための新しい自動包装機械には機械のサイクル数を増大するため、高度のスリップ特性を必要とする。こうした特性は市場においての要求が増大している。新しい自動包装機械（深絞りシステム）において、最大可能サイクル数はフィルムのランニング能力又はスライディング能力により予め決定される。
【００１２】
さらに、包装される肉及びチーズの部分はますます大きく重くなっており、包装用フィルムに対する要求が増大している。
【００１３】
市場では包装用フィルムのポリアミド層の測定値として、ＤＩＮ ５３３７５に従って０．２の動的摩擦係数（ＣＯＦ）が要求されている。
【００１４】
この低い摩擦係数のほか、市場では上述した特性のすべてが同様に単一マスターバッチにも含まれることが要求される。
【００１５】
要求される特性スペクトル全体が各種マスターバッチにより結合され、又は添加物とも組み合わせなければならない場合は、これはきわめて複雑となり、しばしば不可能となるが、対応して設計される生産システムの下部構造（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が必要であるため、コストの増大は明らかである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
包装工業及び特に包装用フィルムの製造にとって、ポリアミドフィルムの生産には以下の利点を有するフィルムが得られる単一マスターバッチがきわめて望ましい。
【００１７】
−すぐれたスリップ特性及び包装機械での短い包装サイクルによるフィルムの加工における明らかな利点、
−特に付着傾向のある共重合ポリアミドの場合おいて、フィルムをブロックする傾向がない、
−制御不能のブルーミングなしに殺菌における完全な信頼性、
−追加されるマスターバッチの品質に依存する所要フィルム性能の調節、
−食料品と信頼性のあるマスターバッチ調製液。
【００１８】
この点から、本発明の目的は、特に基礎材料とすぐれた適合性を有し、製品におけるスリップ特性の増大が得られる新しいマスターバッチを提供することである。さらに製品は抗粘着機能を有する。また、製品は殺菌に対して耐性があることも望ましい。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に記載の特徴によるマスターバッチ、及び請求項６及び７の特徴によるポリアミドに基づき達成される。従属クレームは有利なその他の展開を示す。
【００２０】
従って、本発明によるマスターバッチは、スリップ添加物として８０乃至８５重量％のポリアミドキャリヤー材料と、５乃至１０重量％のＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドと、１００重量％まで補充した割合の添加物材料と、を含む。
【００２１】
驚くべきことに、上述した調製物による最終生成物により、よくすべるフィルム、殺菌可能なフィルム及び抗粘着特性など望ましい特性が得られることが明らかとなっている。また、当業者により予測できなかった要素は、これらの特性のすべてが同時に実現されるということである。このため、本発明によるマスターバッチにより、各種特性に関して制御可能な方法で最終生成物に有利に影響を及ぼすことが初めて可能となる。
【００２２】
現在入手可能な種類のポリアミドはすべてそれ自体でポリアミドキャリヤー材料として使用することができる。ポリアミドキャリヤー材料として、共重合ポリアミドＰＡ６／１２、ポリアミド６、ポリアミド１２又はポリアミド６Ｉ／６Ｔなど無定形ポリアミドであることが好ましい。融点が１３０乃至１５０℃である共重合ポリアミドＰＡ６／１２をポリアミドキャリヤー材料として用いることが特に好ましいことがわかっている。この共重合ポリアミドＰＡ６／１２の決定的な利点は、これらの重合体において、融点は広範囲内のカプロラクタムとラウリンラクタムの関係により調節することができるため、全般的な適用が可能となる。
【００２３】
本願の主題における本質的要素は、上述した８０乃至８５重量％のポリアミドキャリヤー材料を、特別に選択した変性合成脂肪酸ろう（ワックス）、すなわち５乃至１０重量％のＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドと例外なしに組み合わせて用いることである。Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドは、Ｃ１８脂肪酸の割合が少なくとも６０％、好ましくはＣ１８脂肪酸の割合が少なくとも９０％であることが好ましい。このようにしてのみ、本発明によるマスターバッチにより得られるフィルムは顕著なスリップ特性を有することが可能である。
【００２４】
さらに、上述した本発明によるマスターバッチ調製物は、例えば核形成補助剤、抗粘着補助剤、酸化防止補助剤及び素練り補助剤など、１００重量％までの割合で補充される添加剤材料を含む。この場合、核形成補助剤として１．５乃至１０％のマイクロトーク、及び抗粘着剤として１．５乃至１０％の炭酸カルシウムを使用することが好ましい。
【００２５】
特に好ましいマスターバッチ調製物は、８０乃至８５重量％のＰＡ６／１２、５乃至１０重量％のＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミド、５重量％のマイクロトークと、５重量％の炭酸カルシウムで構成される。上述した調製物により、特に所要特性をすべて有する生成物が得られる。
【００２６】
これらのマスターバッチは、例えばヴェルナー アンド プライデラー（Ｗｅｒｎｅｒ ＆ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ）社（ドイツ）の市販の従来型ダブルシャフト押出機で生成された。融点が高いポリアミドよりも明らかに低い押出温度を必要とする低融点ＰＡ６／１２キャリヤー材料は、特に好ましいことがわかる。これにより混合添加物に対する熱応力が低くなるため、最大限に有効性が維持される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
マスターバッチの製造；
マスターバッチは市販のヴェルナー アンド プライデラー社製ダブルシャフト押出機（ＺＳＫ３０）で製造した。ポリアミドキャリヤー材料を直接取入れ口に挿入し、一方予め混合した添加物は「サイドフィーダ」を介して第３のゾーンにおいてのみ計量した。この段取りは添加物をできるだけ熱応力に曝さないために選択した。キャリヤー材料としての低融点共重合ポリアミド６／１２の使用は、１６０乃至１８０℃の相当に低い押出温度で処理することができるため、特に有利であることがわかった。
【００２８】
各種フィルムを製造するために使用したマスターバッチの正確な組成、及びその後の試験を表１に示す。フィルムの後のタイトルは使用したマスターバッチのタイトル対応する。
【００２９】
【表１】

ＰＡ−６をキャリヤー材料として用いる場合、２５０乃至２７０℃の従来の処理温度を用いた。
【００３０】
単フラットフィルムの製造；
本発明により製造されるマスターバッチを、濃度１乃至８％のＰＡ６（グリロンＦ３４、ＥＭＳ−ＣＨＥＭＩＥ ＡＧ）が添加され、ＰＡ６とマスターバッチでつねに１００％に補充される。
【００３１】
好ましい組成は９８％のＰＡ基礎材料及び２％のマスターバッチとなった。
【００３２】
これらの混合物をフラットフィルム押出機（コリン（Ｃｏｌｌｉｎ）社製３０−フラット押出機、Ｄ＝３０ｍｍ：Ｌ／Ｄ＝２５）で処理し、以下の処理パラメータが確認された。
【００３３】
−シリンダー温度： ２６０乃至２７０℃
−回転速度 ： ４０乃至６０ｒｐｍ
−質量圧力 ： ５０ｂａｒ
−曲線引き速度 ： ５乃至１０ｍ／分
−チルロール温度： ９５℃
以下のＰＡ６フィルムを製造して測定値を比較した。
【００３４】
Ａ：２％ リードスペクトルホルデン社（ＭＡ−０１５２０−１８４９、米国）の市販のマスターバッチ「リードスペクトル」、
Ｂ：２％ 本発明による、マスターバッチ処方Ｂによるマスターバッチ、
Ｃ：２％ 本発明による、マスターバッチ処方Ｃによるマスターバッチ、
Ｄ：２％ マスターバッチ処方Ｄによるマスターバッチ、
Ｅ：２％ 本発明による、マスターバッチ処方Ｅによるマスターバッチ、
Ｆ： 追加のマスターバッチなし。
【００３５】
全フィルムを同一の条件下に製造した。
【００３６】
結果：
スリップ特性：
スリップ特性はＤＩＮ ５３ ３７５に従って測定した。この規則に従い、１００ｍｍ×１００ｍｍのフィルム部分を固定速度１００ｍｍ／分での比粗滑度により鋼板上に引き伸ばした。５０μｍのフラットフィルムを測定した。チルロール温度９５℃、温度設定２６０乃至２７０℃。次に所要引張り力を無次元関連摩擦係数に変換した。
【００３７】
測定結果を図１に示す。
【００３８】
測定結果によれば、自動包装機械工業により要求される約０．２というフィルムの低い摩擦係数が、本発明による２％のマスターバッチにより製造されるフィルムＢによってのみ製造できることが明らかに示されている。また、測定結果によりマスターバッチにおけるＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−ステアリン酸アミドが摩擦係数に影響を及ぼすこともわかる。マスターバッチにおけるＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−ステアリン酸アミドの量を減少させることにより、摩擦係数も相応じて影響を受ける。
【００３９】
殺菌に対する耐性：
本発明により使用したスリップ剤、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−ステアリン酸アミドの融点は約１４０℃である。従来の殺菌条件である３０分間１２１℃の蒸気中で殺菌を行った。
【００４０】
本発明により製造される殺菌フィルムのうちブルーミングを示すものはなかった。
【００４１】
抗粘着機能：
抗粘着機能を試験するため、コリンフラットフィルムシステム及びアルパイン（Ａｌｐｉｎｅ）社の三層ブローフィルムシステムを用いて本発明によるマスターバッチＢ型で各種ポリアミド及び共ポリアミドを製造した。
【００４２】
表２は、製造が困難なく実施できるような、各種ポリアミドフィルムに必要なマスターバッチの濃度を示す。
【００４３】
【表２】

表２における結果は、所要マスターバッチ添加物の量が製造されるポリアミドフィルムの種類に左右されることを示す。マスターバッチの高い添加は、ホモポリアミド６よりも共重合ポリアミドフィルムを用いて製造した場合であった。
【００４４】
適合性：
適合性を試験するため、フィルムＢ、Ｅ及びＦを用いて機械的特性及び酸素ガス浸透値について比較測定を行った。表３の結果からわかるように、本発明によるマスターバッチ添加物の結果として、それぞれの特性に対していかなる場合にもマイナスの影響は確認されなかった。
【００４５】
フィルムの透明性及び酸素バリヤーの値に関して、実際に改善が確認された。透明性の改善は、さらに一様の結晶性により説明することができる。
【００４６】
【表３】

試験基準：
引裂き時の強度及び伸びは、ＩＳＯ １１８４に従って測定した。酸素浸透性は、ＡＳＴＭ Ｄ ３９８５で測定した。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によるマスターバッチにより製造されるポリアミドフィルムは、食料品包装の分野においてサイクル数を増大させるための自動包装機械での使用に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＤＩＮ ５３３７５に従って測定した摩擦係数の結果を示す図である。

Claims (7)

1. スリップ添加物のほか核生成補助剤、抗粘着補助剤を含むポリアミドを基礎とするマスターバッチにおいて、
   ８０乃至８５重量％のポリアミドキャリヤー材料と、前記スリップ添加物として５乃至１０重量％のＣ１８脂肪酸の割合が少なくとも６０％であるＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドと、前記核生成補助剤として１．５乃至１０重量％のマイクロトークと、前記抗粘着補助剤として１．５乃至１０重量％の炭酸カルシウムと、を含むことを特徴とするマスターバッチ。
2. ポリアミドキャリヤー材料は、少なくとも共重合ポリアミドＰＡ６／１２、ポリアミド６、ポリアミド１２又はポリアミド６Ｉ／６Ｔのような無定形ポリアミドであることを特徴とする請求項１に記載のマスターバッチ。
3. 共重合ポリアミドＰＡ６／１２の融点は１３０乃至１５０℃であることを特徴とする請求項２に記載のマスターバッチ。
4. スリップ添加物は、Ｃ１８脂肪酸の割合が少なくとも９０％であるＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマスターバッチ。
5. ８０乃至８５重量％のＰＡ６／１２と、５乃至１０重量％のＮ，Ｎ’−エチレン−ビス−脂肪酸アミドと、５重量％のマイクロトークと、５重量％の炭酸カルシウムと、を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマスターバッチ。
6. フラットフィルム、ブローンフィルム、チューブ、ブロー成形物及び射出成形物を製造するために使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマスターバッチの使用方法。
7. 単フィルム及び多層フィルムを製造するために使用される請求項１乃至５のいずれかに記載のマスターバッチの使用方法。

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