JP4963961B2 - 樹脂組成物およびそれを用いた積層体の製造方法 - Google Patents

樹脂組成物およびそれを用いた積層体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する積層体を回収して再度積層体を加工する際に添加することにより、加工の際に発生する諸問題点を改善することのできる樹脂組成物に関する。また、本発明は、該樹脂組成物を用いて積層体を製造する方法に関する。
ポリオレフィン、変性ポリオレフィン(接着樹脂)およびエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(以下、EVOHともいう)などからなる積層体は、回収後、再度加工して積層体の製造に利用することができる。しかし、ポリオレフィンに含まれる触媒の影響により、再加工時には、EVOHに由来する滞留劣化物が発生するなどの問題が生じていた。また、回収される積層体中に有機系または無機系の着色剤が含まれる場合には、着色剤の凝集が原因となるEVOHのゲル化が起こるという問題もあった。
このような問題を解決するために、従来より、再加工時に添加される専用の添加剤が考えられており、たとえば、特開昭60−199040号公報、特開昭62−11748号公報および特開平1−178543号公報には、ハイドロタルサイトやハイドロタルサイト固溶体を使用した添加剤が提案されている。しかし、これらの添加剤は、いずれもEVOHに由来する劣化物の発生を抑制するには有効であるが、そのほかの課題については改善不充分であり、たとえば着色剤を含まない積層体を回収して再加工する際には、透明性の維持が不充分という問題がある。反対に着色剤を含む積層体を回収して再加工する際には、さらなる着色剤の凝集防止性能が求められている。
また、このように再加工が行なわれる場合には、再加工により得られる積層体を用いてさらに容器などが作製されるが、このような場合、積層体中のEVOHが過度の熱に曝されるため、EVOHの熱分解により発生する臭気性分解ガスが、容器の内部や外部に移行しやすいという問題もあり、この点についても改善が求められている。このような臭気の移行防止に関しては、特開平8−104370号公報に、ゼオライトを分散させた調理食品包装容器が提案されている。しかし、特開平8−104370号公報は、容器から容器内部の食品への臭気の移行を防止するために、容器を形成する積層体の特定の層にゼオライトを分散させた容器を開示するものであり、積層体の回収・再加工を考慮して、積層体の任意の層にゼオライトを添加する技術については、これまで提案がなされていなかった。
本発明は、(A)ポリオレフィン、(B)炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩、(C)ゼオライト、および(D)エチレン含有量が70〜95モル%であり、かつ酢酸ビニル成分のケン化度が85〜100モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する樹脂組成物であって、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する回収される積層体に配合される樹脂組成物に関する。
(A)ポリオフィンが、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることが好ましい。
(A)ポリオレフィンのメルトフローレートが、0.1〜50g/10分であることが好ましい。
(B)高級脂肪酸金属塩の炭素数が14〜22であることが好ましい。
(B)高級脂肪酸金属塩が、ステアリン酸塩であることが好ましい。
(B)高級脂肪酸金属塩が、カルシウム塩、マグネシウム塩または亜鉛塩であることが好ましい。
(A)ポリオレフィンの含有量が、45〜95重量%であることが好ましい。
(B)高級脂肪酸金属塩の含有量が、0.5〜15重量%であることが好ましい。
ゼオライト(C)の含有量が5重量%以上50重量%未満であることが好ましい。
(D)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の210℃、荷重2160gにおけるメルトフローレートが、0.5〜200g/10分であることが好ましい。
(A)ポリオレフィンと(D)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物との重量比が95〜30:5〜70であることが好ましい。
また、本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する積層体に前記樹脂組成物を添加して再加工する工程を含む積層体の製造方法に関する。
エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物が、エチレン含有量が20〜65モル%であり、かつ酢酸ビニル成分のケン化度が90モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物であることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、ポリオレフィン(A)、炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩(B)ゼオライト(C)、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)を含有する樹脂組成物である。
ポリオレフィン(A)としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリプロピレン(PP)などを用いることができる。これらの中でも、樹脂自身の熱安定性の点より、とくにPEまたはPPが好ましい。
ポリオレフィン(A)のメルトフローレート(JIS K 6922−1に準拠、以下、MFRと略記する)は、好ましくは0.1〜50g/10分(PE系樹脂の場合は190℃、PP系樹脂の場合は230℃、荷重2160g)、より好ましくは0.5〜30g/10分、さらに好ましくは1〜15g/10分である。MFRが小さすぎると配合時に押出し負荷が高くなり、生産性が低下する傾向があり、逆に大きすぎると配合不良を起こしやすく、製品の均一性が低下し、安定した効果が得られない傾向がある。
本発明の樹脂組成物中、ポリオレフィン(A)の配合量は、好ましくは45〜95重量%、より好ましくは70〜90重量%である。配合量が少なすぎると樹脂組成物が添加剤として形状を保てなくなる傾向があり、多すぎると本発明の目的とする改善効果が不充分となる傾向がある。
炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩(B)は、滑剤として配合される。炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩(B)としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ヘプタデシル酸、ベヘン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレイン酸、リシノール酸、ヒドロキシステアリン酸、モンタン酸、イソステアリン酸、エポキシステアリン酸などと、アルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属などからなる金属塩を用いることができる。
高級脂肪酸金属塩(B)の炭素数は、12〜30であり、好ましくは14〜22、より好ましくは16〜20である。脂肪酸の炭素数が小さい場合には臭気移行防止性能が不充分となる傾向があり、炭素数が大きい場合にはゲル化抑制効果が不充分となる傾向がある。これらの金属塩の中では、汎用性や加工性の点より、とくにカルシウム、マグネシウムまたは亜鉛のステアリン酸塩やヒドロキシステアリン酸塩などを用いることが好ましい。本発明の樹脂組成物中、炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩(B)の配合量は、好ましくは0.5〜15重量%、より好ましくは1〜10重量%である。配合量が少なすぎるとゲル化抑制効果が不充分となる傾向があり、配合量が多すぎると押出機への供給性が不安定になるなど加工性に影響が出る傾向がある。
ゼオライト(C)は、一般的にはSiO2、Al23、Fe23、MgO、CaO、P25、Na2O、K2Oなどから構成される。本発明においては、天然ゼオライト、合成ゼオライトを問わず使用可能である。本発明の樹脂組成物中、ゼオライト(C)の配合量は、好ましくは5重量%以上50重量%未満、より好ましくは7重量%以上20重量%未満である。配合量が少なすぎるとゲル化防止効果および臭気移行防止性能が不充分となる傾向があり、配合量が多すぎると樹脂組成物が添加剤として形状を保てなくなる傾向がある。
本発明の樹脂組成物において、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)を含有させることが、ゲル化抑制効果の向上の点より好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)のエチレン含有量は、好ましくは70〜95モル%、より好ましくは75〜92モル%、さらに好ましくは80〜90モル%である。エチレン含有量が少なすぎるとゲル化防止効果および臭気移行防止性能が不充分となる傾向があり、多すぎるとゲル化抑制効果が不充分となる傾向がある。またエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)の酢酸ビニル成分のケン化度は、好ましくは85〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%、さらに好ましくは95〜100モル%である。酢酸ビニル成分のケン化度が小さすぎるとゲル化防止効果および臭気移行防止性能が不充分となる傾向がある。さらに、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)の190℃、荷重2160gにおけるMFRは、好ましくは0.5〜200g/10分、より好ましくは1〜100g/10分、さらに好ましくは3〜50g/10分である。MFRが小さすぎるとゲル化抑制効果が不充分となる傾向があり、大きすぎると樹脂組成物を添加して製造される成形物の外観性が低下する傾向がある。
また、本発明の樹脂組成物において、ポリオレフィン(A)とエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)との重量比は、95〜30:5〜70であることが好ましく、90〜50:10〜50であることがより好ましい。ポリオレフィン(A)の含有量が多すぎる場合には、ゲル化抑制効果が不充分となる傾向があり、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)の含有量が多すぎる場合には、樹脂組成物を添加して製造される成形物の外観性が低下する傾向がある。
本発明の樹脂組成物は、EVOHを含有する積層体(多層構造体)を回収し、再度加工して積層体を製造する際に、添加剤として配合される。EVOHを含有する積層体を再度加工する際には、EVOHに由来する滞留劣化物が発生する、またはEVOHが分解劣化して発生する臭気性ガス(アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、アセトンなど)が積層体外部へ移行する、などの問題が生じるが、本発明の樹脂組成物を再加工の際に添加することにより、これらを抑制することが可能となる。また、回収される積層体に、無機系または有機系着色剤が含有されている場合、再加工時にこれらの着色剤の凝集が原因となるEVOHのゲル化が生じるが、本発明の樹脂組成物を添加することにより、このようなゲル化を抑制することもできる。
本発明の樹脂組成物は、どのような形状で添加剤として配合してもよく、たとえば、ポリオレフィン(A)、炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩(B)およびゼオライト(C)を二軸押出機により混練してペレットを製造し、得られるペレットを添加剤として用いることができる。
EVOHを含有する積層体としては、回収して再度加工することが可能なものであれば、とくに限定されず、EVOH層や熱可塑性樹脂層からなる多層シートや、そのような多層シートから得られる種々の製品などを用いることができる。本発明の樹脂組成物を配合する際には、回収されたときの形状のままであってもよく、粉砕しておいてもよく、また、再成形してペレットにしておいてもよい。
回収される積層体中に含有されるEVOHとしては、エチレン含有量20〜65モル%、酢酸ビニル成分のケン化度90モル%以上のものを用いることができ、一般に入手可能なエチレン含有量26〜48モル%、酢酸ビニル成分のケン化度90モル%以上のEVOHを用いることができる。
EVOHを含有する回収される積層体に、本発明の樹脂組成物を配合する際には、必要に応じて、熱可塑性樹脂や顔料などを併せて添加することもできる。得られるブレンド物は、再度、熱可塑性樹脂や接着性樹脂などとともに、積層体の製造に用いられ、積層体の少なくとも1層以上を形成することになる。回収される積層体に添加される本発明の樹脂組成物の量は、とくに限定されないが、回収される積層体の粉砕物または再成形されたペレット100重量部に対して、0.5〜10重量部とすることが好ましく、1〜5重量部とすることがより好ましい。添加量が少なすぎるとゲル化防止効果および臭気移行防止性能が不充分となる傾向があり、多すぎると樹脂組成物を添加して製造される成形物の外観性が低下する傾向がある。
本発明の樹脂組成物を配合して製造される積層体を回収して、本発明の樹脂組成物を配合し、再度積層体を製造することもできる。したがって、本発明の樹脂組成物を用いることにより、EVOHを含有する積層体の回収および再加工を、得られる積層体の物性を低下させることなく、繰り返し行なうことが可能となる。
本発明の樹脂組成物を配合して製造される積層体は、プラスチックカップや、そのほか、食品、医薬品、農薬品、工業薬品の包装用材料などとして有用である。
実施例1
LDPE(A)[日本ポリエチレン(株)製、LF440HB、MFR:2.8g/10分(190℃、荷重2160g)、密度:0.925g/cm3]、カルシウムステアレートS(B)[日本油脂(株)製]、天然モルデナイト系ゼオライト(C)[日東粉化工業(株)製、SP#2300]およびエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)[東ソー(株)製、メルセンH6051、エチレン含有量:89モル%、ケン化度:100モル%、MFR:5.5g/10分(190℃、荷重2160g)]からなり、重量比が(A)/(B)/(C)/(D)=70/5/10/15((A)/(D)=82/18)の樹脂組成物を、30mmφ二軸押出機を用いて混練し、改質用ペレットを作製した。
別に、EVOH[エチレン含有量:32モル%、ケン化度:99.6モル%、MFR:3.5g/10分(190℃、荷重2160g)、ホウ酸をホウ素換算で0.03%含有]、熱可塑性樹脂(ポリプロピレン)[BP AMOCO社製、AMOCO3143、MFR:2.8g/10分(230℃、荷重2160g)]および接着性樹脂(無水マレイン酸変性LLDPE)[ロームアンドハース社製、Tymor1203]を、共押出多層シート成形機(グンゼ産業(株)製)に供給して、(内側)熱可塑性樹脂層/接着性樹脂層/EVOH層/接着性樹脂層/熱可塑性樹脂層(外側)の構成の多層シートを押出した。このとき、Standridge Color社製のTiO2系白色顔料のマスターバッチ(WHITE PP 315PART#444883)をポリプロピレンに4部添加して加工した。得られた多層シートの各層厚みは、(内側)熱可塑性樹脂層/接着性樹脂層/EVOH層/接着性樹脂層/熱可塑性樹脂層(外側)=400/25/50/25/500(μm)であった。
続いて、得られた多層シートを粉砕機(径8mmφメッシュ)で粉砕して、積層体の粉砕物(見かけ密度:0.42g/cc)を得た。なお、粉砕物中のEVOHの含有量は6.1重量%であった。
かかる粉砕物100重量部に対し、改質用ペレット5重量部を添加して、さらに前述のポリプロピレン100重量部および白色顔料マスターバッチ2重量部を配合し、タンブラーにてドライブレンドしてブレンド物を得た。ブレンド物中のEVOHの含有量は、8.4重量%であった。得られたブレンド物を共押出多層シート成形機の内外層用押出機に供給し、前記多層シートと同様にして、(内側)リグラインド(ブレンド物)層/接着性樹脂層/EVOH層/接着性樹脂層/リグラインド(ブレンド物)層(外側)=400/25/50/25/500(μm)の構成の多層シート(多層構造体)を作製した。
得られた多層シートを同様に粉砕して改質ペレット5部とポリプロピレン100部、白色顔料マスターバッチ2部を添加して、同様に多層シートを製造する操作を20回繰り返したのち、以下のようにして、ロングラン成形性を評価した結果を表1に示す。
なお、ブレンド物中のEVOHの含有量は、1回目において8.4重量%、20回目において9.8重量%であり、1〜20回のすべての回において、EVOHの含有量は6.1〜9.8重量%の範囲内であった。
(1)表面平滑性
操作を20回繰り返したのちの多層シートの外観を目視で観察し、下記の基準で評価する。
○・・・スジ・波状の模様がほとんど認められない。
△・・・スジ・波状の模様が若干認められる。
×・・・スジ・波状の模様が著しく認められる。
(2)フィッシュアイ
操作を20回繰り返したのち、多層シートのリグラインド層中の100cm2あたりの直径が0.4mm以上のフィッシュアイの個数を測定し、下記の基準で評価する。
○・・・2個未満
△・・・2〜4個
×・・・5個以上
(3)顔料分散性
操作を20回繰り返したのち、多層シートのリグラインド層中の100cm2あたりの目視で確認できる大きさ(平均直径0.1mm以上)の顔料凝集物の個数を測定し、下記の基準で評価する。
○・・・2個未満
△・・・2〜4個
×・・・5個以上
(4)相分離異物(目ヤニ)の抑制
20回の成形操作中における、リグラインド層中への目ヤニの混入の頻度を観察し、下記の基準で評価する。
○・・・目ヤニの混入が2回未満
△・・・目ヤニの混入が2〜10回
×・・・目ヤニの混入が10回をこえる
参考例1
エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)を配合せず、重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)=85/5/10とした以外は、実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
LDPE(A)に代えて、ポリプロピレン[日本ポリケム(株)製、FY6C、MFR:2.4g/10分(230℃、荷重2160g)、密度:0.90g/cm3 ]を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
カルシウムステアレート(B)に代えて、ステアリン酸亜鉛[栄伸化成(株)製、EZ−104]を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=40/5/40/15((A)/(D)=73/27)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=30/6/5/59((A)/(D)=34/66)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=78/5/2/15((A)/(D)=84/16)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=25/5/55/15((A)/(D)=63/37)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=87/6/5/2((A)/(D)=98/2)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
実施例
重量比をLDPE(A)/カルシウムステアレート(B)/ゼオライト(C)/エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物(D)=25/6/5/64((A)/(D)=28/72)とした以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
比較例1
改質用ペレットを配合しない以外は実施例1と同様にして評価を行なった結果を表1に示す。
Figure 0004963961
実施例10〜19
白色顔料マスターバッチを用いない以外は、それぞれ実施例1〜と同様にして多層シートを作製し、得られた多層シートについて、表面平滑性、フィッシュアイの個数を同様に測定した結果を表2に示す。また、透明性、ガスバリア性および臭気を、以下のようにして評価した。
得られた多層シートを用いて、プラグアシスト型真空圧空成形機[(株)浅野研究所製]にて、ヒーター温度が500℃、シート表面温度が130℃の条件で加熱延伸成形加工を行なって、カップ(上面65mmφ、底面60mmφ、深さ55mm)を作製し、得られたカップの透明性、ガスバリア性および臭気を評価した。なお、シート表面温度はヒーターの加熱時間を調整することにより行なった。
(5)透明性
得られたカップを、濁度計で測定して下記の基準により評価する。
○・・・ヘイズが10未満
△・・・ヘイズが10以上15未満
×・・・ヘイズが15以上
(6)ガスバリア性
モダンコントロール社製のOXTRAN10/50を用い、得られたカップの上面をアルミ金属板で密封して、カップ内側:23℃、100%RH、カップ外側:23℃、50%RHの条件下で酸素透過度を測定する。
(7)臭気評価
得られたカップの一片(約25mg)をサンプル管に入れ、ヘリウムガス気流下、熱抽出装置(TDS)を用いて250℃で2時間加熱し、発生するガスを−150℃の凝縮装置(CIS:冷却濃縮導入装置)にて捕集し、2時間の濃縮を行なう。そののち、凝縮装置を急速に250℃まで加熱し、凝縮した成分を気化して分析用カラムに導入し、GC/MSにて分析を行なう。
○・・・アセトアルデヒド+クロトンアルデヒド+アセトンが150ppm未満
△・・・150ppm以上、500ppm未満
×・・・500ppm以上
比較例2
白色顔料マスターバッチを用いない以外は、比較例1と同様にして多層シートを作製し、実施例10〜19と同様に評価した結果を表2に示す。
比較例3
ゼオライト(C)に代えてハイドロタルサイト[協和化学(株)製、DHT−4A]を用いた以外は実施例10と同様にして評価を行なった結果を表2に示す。なお、白色顔料マスターバッチを用いて、実施例1と同様に表面平滑性、フィッシュアイの個数、顔料分散性および相分離異物の抑制について評価した結果は、いずれも○であった。
Figure 0004963961
産業上の利用可能性
EVOHを含有する積層体に、本発明の樹脂組成物を配合して製造される積層体は、良好な加工性を示すとともに、EVOH由来の滞留劣化物の発生、EVOHのゲル化およびEVOHの熱分解により発生する臭気性分解ガスの外部への移行が抑制されたものである。したがって、得られる積層体を用いることにより、優れた外観を有し、安全でかつ安価な成形物を製造することが可能となる。このように、本発明の樹脂組成物を用いた再生技術は、多層容器などの生産性向上に大きく寄与するものである。

Claims (13)

  1. (A)ポリオレフィン、(B)炭素数12〜30の高級脂肪酸金属塩、(C)ゼオライト、および(D)エチレン含有量が70〜95モル%であり、かつ酢酸ビニル成分のケン化度が85〜100モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する樹脂組成物であって、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する回収される積層体に配合される樹脂組成物。
  2. (A)ポリオフィンが、ポリエチレンまたはポリプロピレンである請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  3. (A)ポリオレフィンのメルトフローレートが、0.1〜50g/10分である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  4. (B)高級脂肪酸金属塩の炭素数が14〜22である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  5. (B)高級脂肪酸金属塩が、ステアリン酸塩である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  6. (B)高級脂肪酸金属塩が、カルシウム塩、マグネシウム塩または亜鉛塩である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  7. (A)ポリオレフィンの含有量が、45〜95重量%である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  8. (B)高級脂肪酸金属塩の含有量が、0.5〜15重量%である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  9. ゼオライト(C)の含有量が5重量%以上50重量%未満である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  10. (D)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物の210℃、荷重2160gにおけるメルトフローレートが、0.5〜200g/10分である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  11. (A)ポリオレフィンと(D)エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物との重量比が95〜30:5〜70である請求の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  12. エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物を含有する積層体に請求の範囲第1項記載の樹脂組成物を添加して再加工する工程を含む積層体の製造方法。
  13. エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物が、エチレン含有量が20〜65モル%であり、かつ酢酸ビニル成分のケン化度が90モル%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物である請求の範囲第12項記載の積層体の製造方法。
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