JP5197604B2 - 少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーの組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーの組成物、かかる組成物の製造方法、かかる組成物の使用を含む、物品、特にフィルムの製造方法ならびにまたかかる組成物を含むフィルムおよびこのフィルムから形成されたパッケージングまたはバッグに関する。
塩化ビニリデンポリマーは、ガスおよび臭気の透過性に関するそれらの優れた特性について知られている。それらは、食品および医療用パッケージング用に使用される、物品、特にフィルムを製造するために使用されることが多い。
塩化ビニリデンポリマーの1つの欠点は、それらが熱の作用下に分解する傾向を有することである。それ故、この欠点を回避するためにそれらの熱安定性を考慮することが必要である。それらの加工は、それらの潤滑が好適な添加剤の添加によって改善される場合にさらに容易にされる。ある種の添加剤がこれらのポリマーのバリア性に影響を及ぼし得る限りにおいて、添加剤添加後に、それらがガスおよび臭気の、特に酸素のおよび二酸化炭素の透過性について必要とされる特性を有することを確認することはなお重要である。
使用された添加剤がポリマーマトリックスを通ってまたは、1つの層がかかるフィルムを使用して製造されている多層フィルムの場合には、前記フィルムの層間を移行しないことを確認することもまた重要である。後者の場合、これらの化合物は不利なことにフィルムの表面に到達し、こうしてこのフィルムで包装された食品または薬物と接触し得る。かかる状況は衛生上の観点から望ましくないのみならず、食品および医薬品包装分野の規制のほとんどにおいても禁忌とされている。従って、上記により、塩化ビニリデンポリマー中へ組み込まれるべき添加剤を選択するのに困難が示され得ることが明らかである。
これらのうちで、ε−カプロラクトンポリマーは、塩化ビニリデンポリマーに対して可塑化効果を有することが知られている。米国特許第3,762,979号明細書はこのように、塩化ビニリデンポリマーの質量に対して、2〜6質量%の、11,400〜114,000g/モルと変わる分子量によって特徴付けられる、それ故室温で固体のε−カプロラクトンポリマーを含有する、塩化ビニリデンポリマーの組成物を開示している。これらの組成物は、それらが織または不織プラスチックス用の接着材料として使用されるときに向上した加工および接着強度によって特徴付けられる。組成物は、セバチン酸ジブチルなどの他の一般的な可塑剤を含んでもよい。これらはなお、公知のように、ポリマーマトリックス中へ移行するという大きな欠点を特徴とし、実際には推奨されない。この文献は、酸素および二酸化炭素バリアまたは熱安定性の観点から組成物の特性についてどこにも言及していない。
それ故、高い熱安定性によって特徴付けられ、そして酸素および二酸化炭素バリアの観点から必要とされる特性によって特徴付けられるフィルムが製造されることを可能にし、特に長期にわたるバリアのより良好な安定性によって特徴付けられ、そしてさらに添加剤が移行するという問題のない少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーの組成物を得ることが依然として必要とされている。
従って、本発明の一主題は、
(A)少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーと、
(B)その少なくとも1つが10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる、組成物の総質量に対して、1〜50質量%の少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーと、
(C)組成物の総質量に対して、0.1〜7質量%のエポキシ化大豆油と
を含む塩化ビニリデンポリマー組成物である。
表現「少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマー」は、組成物がそれらの1つ以上を含むことを意味すると理解される。好ましくは、少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーはそれらの1つのみを含む。
表現「塩化ビニリデンポリマー」は、塩化ビニリデンホモポリマーおよびまたコポリマーを意味すると理解される。本発明による塩化ビニリデンポリマーは、有利には塩化ビニリデンコポリマーである。
表現「塩化ビニリデンコポリマー」は、主モノマーである、塩化ビニリデンとそれが共重合可能である少なくとも1つのコモノマーとのコポリマーを意味すると理解される。
塩化ビニリデンと共重合可能であるコモノマーのうちで、非限定的に、塩化ビニル、例えば酢酸ビニルなどのビニルエステル、ビニルエーテル、アクリル酸、エステルおよびアミド、メタクリル酸、エステルおよびアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、スチレン誘導体、ブタジエン、例えばエチレンおよびプロピレンなどのオレフィン、イタコン酸ならびに無水マレイン酸、しかしまた、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)またはその塩の1つ、例えばナトリウム塩、2−スルホエチルメタクリル酸(2−SEM)またはその塩の1つ、例えばナトリウム塩、およびメタクリレート末端ポリプロピレングリコールのホスフェートエステル(ローディア(Rhodia)製の製品シポマー(SIPOMER)PAM−200などの)またはその塩、例えばナトリウム塩などの共重合可能な界面活性剤もまた言及されてもよい。
本発明による塩化ビニリデンポリマーは好ましくは、少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンと塩化ビニルおよび/または無水マレイン酸、イタコン酸および一般式:
CH2=CR12
(式中、R1は水素およびメチル基から選択され、そしてR2は−CN基および−CO−R3基から選択され、ここで、R3は−OH基と1つ以上の−OH基を場合により有する1〜18個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基、2〜10個の炭素原子を含有するエポキシアルキル基および計2〜10個の炭素原子を含有するアルコキシアルキル基から選択されたR4の−O−R4基とから選択され、そして最終的にR4はまた、−NR56基から選択され、ここで、同じまたは異なるものである、R5およびR6は、水素および、1〜10個の炭素原子を含有する、場合により1つ以上の−OH基、前述の共重合可能な界面活性剤およびメタクリレート末端ポリプロピレングリコールのホスフェートエステルまたはその塩の1つ、例えばナトリウム塩を有する、アルキル基から選択される)
に相当する(メタ)アクリルモノマーから選択された少なくとも1つのモノマーから選択された少なくとも1つのコモノマーとからなるコポリマーである。
本発明による塩化ビニリデンポリマーは特に好ましくは、少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンと塩化ビニルおよび/または一般式:
CH2=CR12
(式中、R1は水素およびメチル基から選択され、そしてR2は−CO−R3基であり、ここで、R3は−OH基と1つ以上の−OH基を場合により有する1〜18個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基、2〜10個の炭素原子を含有するエポキシアルキル基および計2〜10個の炭素原子を含有するアルコキシアルキル基から選択されたR4の−O−R4基とから選択される)
に相当する(メタ)アクリルモノマーから選択された少なくとも1つのモノマーから選択された少なくとも1つのコモノマーとからなるコポリマーである。
本発明による塩化ビニリデンポリマーはより特に好ましくは、少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンと一般式:
CH2=CR12
(式中、R1は水素およびメチル基から選択され、そしてR2は−CO−R3基であり、ここで、R3は−OH基と1つ以上の−OH基を場合により有する1〜18個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基、2〜10個の炭素原子を含有するエポキシアルキル基および計2〜10個の炭素原子を含有するアルコキシアルキル基から選択されたR4の−O−R4基とから選択される)
に相当する(メタ)アクリルモノマーから選択された少なくとも1つのコモノマーとからなるコポリマーである。
一般式:
CH2=CR12
に相当するコモノマーのうちで、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸およびメタクリル酸が言及されてもよい。
本発明による塩化ビニリデンポリマーは最も特に好ましくは、少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンとアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルおよびメタクリル酸2−エチルヘキシルから選択された少なくとも1つのコモノマーとからなるコポリマーである。
非常に良好な結果を与える本発明による1つの塩化ビニリデンポリマーは、少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンとアクリル酸メチルとからなるコポリマーである。
有利には、塩化ビニリデンコポリマー中の塩化ビニリデンの量は50〜95質量%、好ましくは60〜95質量%、特に好ましくは70〜95質量%、より特に好ましくは80〜95質量%と変わる。
有利には、塩化ビニリデンコポリマー中の塩化ビニルの量は0.5〜50質量%、好ましくは5〜40質量%、特に好ましくは5〜30質量%、より特に好ましくは5〜20質量%と変わる。
有利には、塩化ビニリデンコポリマー中のアクリル酸メチルの量は5〜50質量%、好ましくは5〜40質量%、特に好ましくは5〜30質量%、より特に好ましくは5〜20質量%と変わる。
(A)、(B)および(C)に加えて、本発明による組成物は他の化合物を含んでもよい。これらのうちで、熱安定剤、着色剤、UV安定剤、無機充填剤、滑剤または加工助剤、酸化防止剤および一般的に使用される塩素または酸素捕捉剤が言及されてもよい。
好ましくは、本発明による塩化ビニリデンポリマー組成物は主として
(A)少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーと、
(B)その少なくとも1つが10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる、組成物の総質量に対して、1〜50質量%の少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーと、
(C)組成物の総質量に対して、0.1〜7質量%のエポキシ化大豆油と
からなる。
表現「主として〜からなる」は、主要な化合物(A)、(B)および(C)に加えて、本発明による組成物が微量に存在する、そして組成物の特性に影響を及ぼさない化合物を含むにすぎないことを意味すると理解される。
この場合には、(A)はまた好ましくは単一の塩化ビニリデンポリマーからなる。
表現「ε−カプロラクトンポリマー」は、ε−カプロラクトン(または2−オキセパノン)のホモポリマーおよびそれと少なくとも1つの他のコモノマーとのコポリマーの両方を意味すると理解される。
ε−カプロラクトンポリマーは互いに異なる構造を有してもよい。このように、それらは、例えば、それらの製造方法、特に使用される重合開始剤を考慮して線状または分岐構造を有してもよい。それらが分岐構造を有するとき、それらは特に、3または4もの分岐を有する構造の形態にあってもよい。それらの鎖端はヒドロキシル基あるいはカルボン酸基であってもよい。
それらの分子量に応じて、ε−カプロラクトンポリマーは室温で固体(粉末もしくは顆粒として)の形態に、粘稠な製品(ペースト、ワックスなど)の形態に、または液体の形態にあってもよい。
一般に、分子量が10,000g/モルより大きいε−カプロラクトンポリマーは室温で固体形態にあるが、分子量が10,000g/モル以下のものはその代わりに粘稠な製品または液体の形態にある。
表現「分子量」は、数平均分子量を意味すると理解される。
分子量が10,000g/モルより大きいε−カプロラクトンポリマーは好ましくは、15,000g/モル以上、特に好ましくは20,000g/モル以上の分子量によって特徴付けられる。これらの同じポリマーは好ましくは、100,000g/モル以下、特に好ましくは80,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる。
本発明による組成物では、少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーは10,000g/モル以下、好ましくは9000g/モル以下、特に好ましくは8500g/モル以下、より特に好ましくは8000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる。このまたはこれらのポリマーは好ましくは、150g/モル以上、特に好ましくは200g/モル以上の分子量によって特徴付けられる。
分子量が10,000g/モル以下のε−カプロラクトンポリマーは好ましくは、60℃で9500以下、特に好ましくは8000以下、より特に好ましくは7000以下、最も特に好ましくは5000mPa・s以下の粘度によって特徴付けられる。
本発明による組成物に特に好適である幾つかのε−カプロラクトンポリマーは、商標カパ(CAPA)(登録商標)でソルベー・インテロックス社(Solvay Interox Limited)によって販売されるε−カプロラクトンポリマーである。
表現「そのうち少なくとも1つが10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる、少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマー」は、組成物が1つ以上のε−カプロラクトンポリマーを含んでもよいが、その少なくとも1つが10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられることを意味すると理解される。
このように、10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられるε−カプロラクトンポリマーに加えて、他のε−カプロラクトンポリマーは、10,000g/モル以下の分子量によってか、10,000g/モルより大きい分子量によってかのどちらかで特徴付けられ、本組成物中に存在してもよい。10,000g/モルより大きい分子量を有する少なくとも1つのポリマーが本組成物中に存在する場合には、それらの量は有利には、ε−カプロラクトンポリマーの総質量の50%を、好ましくは45%を超えない。
本発明による組成物中のε−カプロラクトンポリマーの総量は、組成物の総質量に対して1〜50質量%である。
ε−カプロラクトンポリマーの総量は、組成物の総質量に対して少なくとも1、好ましくは少なくとも2、特に好ましくは少なくとも3質量%である。
ε−カプロラクトンポリマーの総量は、組成物の総質量に対して50質量%以下、好ましくは30質量%以下、特に好ましくは20質量%以下、より特に好ましくは15質量%以下である。
組成物の総質量に対して3〜15質量%のε−カプロラクトンポリマーの総量が最も特に好ましい。
本発明による組成物中のエポキシ化大豆油の量は、組成物の総質量に対して0.1〜7質量%である。
エポキシ化大豆油の量は、組成物の総質量に対して少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、特に好ましくは少なくとも0.5、より特に好ましくは少なくとも1、最も特に好ましくは少なくとも1.5質量で%ある。
エポキシ化大豆油の量は、組成物の総質量に対して7質量%以下、好ましくは6質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、より特に好ましくは4質量%以下、最も特に好ましくは2.5質量%以下である。
組成物の総質量に対して1.5〜2.5質量%のエポキシ化大豆油の総量が最も特に好ましい。
本発明による組成物は任意の製造方法によって製造されてもよい。従って、それは、(A)の成分モノマーの重合による(A)の製造中に(B)および(C)を(A)中へ組み込むことによって製造されてもよい。このように、塩化ビニリデンとそれと共重合可能である少なくとも1つのコモノマーとの重合による塩化ビニリデンポリマーの製造中に、好ましくは塩化ビニリデン重合の媒体以外の媒体中で予め形成された、少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーが有利には加えられる。ε−カプロラクトンポリマーは、重合のために必要とされる原材料およびまた場合により少なくとも1つの添加剤と同時にか、少なくとも1つの添加剤を場合により添加して、残存モノマーが反応後に得られたスラリーから除去されたときにかのどちらかに導入されてもよい。特に有益な一添加剤はエポキシ化大豆油である。
好ましい一変形によれば、ε−カプロラクトンポリマーは、重合のために必要とされる原材料およびまた少なくとも1つの添加剤と同時に導入される。特に好ましくは、単一のε−カプロラクトンポリマーが原材料および少なくとも1つの添加剤と同時に導入される。
ε−カプロラクトンポリマー、原材料および添加剤は任意の順番で導入される。こうして、ε−カプロラクトンポリマーは、水、ラジカル発生剤、分散剤の後に、塩化ビニリデンおよびそれが共重合可能であるコモノマーの前に、そして添加剤の前に、後にまたはそれとの混合物として導入されてもよい。それらは、加えて、水の後に、ラジカル発生剤、分散剤ならびに塩化ビニリデンおよびそれが共重合可能であるコモノマーの前に、そして添加剤の前に、後にまたはそれとの混合物として導入されてもよい。それらは、加えて、ラジカル発生剤の後に、塩化ビニリデンおよびそれが共重合可能であるコモノマー、水ならびに分散剤の後に、そして添加剤の前に、後にまたはそれとの混合物として導入されてもよい。それらはまた、水、ラジカル発生剤、分散剤および場合により塩化ビニリデンと共重合可能なコモノマーの少なくとも幾らかの後に、そして添加剤、塩化ビニリデンの少なくとも幾らかおよび場合によりそれが共重合可能であるコモノマーの少なくとも幾らかとのプレミックスとして導入されてもよく、可能性がある残りの塩化ビニリデンが次にプレミックスの後に導入される。
ε−カプロラクトンポリマーはそれ故、独立してかまたは添加剤の1つ以上との混合物として、また添加剤の1つ以上ならびにモノマー(塩化ビニリデンおよび/またはそれが共重合可能であるコモノマー)の少なくとも幾らかとの混合物として導入されてもよい。後者の場合が特に有利である。
本発明による組成物はまた、予混合により(A)、(B)および(C)を混合することによってか、または予混合により(C)を含有する(A)と、(B)とを混合することによって製造されてもよい。それはまた、予混合により(A)を(B)の幾らか、および(C)と混合し、次に(B)の残りを加えることによって製造されてもよい。
本発明の別の主題は、それ故予混合による(A)、(B)および(C)の混合を含むことを特徴とする本発明による組成物の製造方法である。
本発明の別の主題は、予混合による(C)を含有する(A)と(B)との混合を含むことを特徴とする本発明による組成物の製造方法である。(C)は従って有利には予混合により(B)がそれらに加えられる前に(A)と混合される。(C)は好ましくは、塩化ビニリデンとそれが共重合可能であるコモノマーとの重合による(A)の製造中に(A)と混合される。
本発明の別の主題は、予混合による(A)と(B)の幾らか、および(C)との混合、次に(B)の残りの添加を含むことを特徴とする本発明による組成物の製造方法である。(B)の幾らか、および(C)はこうして有利にも、(B)の残りがそれらに加えられる前に予混合により(A)と混合される。(B)の幾らか、および(C)は好ましくは、前に説明されたように、塩化ビニリデンとそれが共重合可能であるコモノマーとの重合による(A)の製造中に(A)と混合される。
予混合による(C)を含有する(A)と、(B)との混合を含むことを特徴とする本発明による組成物の製造方法、ならびに予混合による(A)と(B)の幾らかとの、および(C)との混合、そして次に(B)の残りの添加を含むことを特徴とする本方法が好ましい。予混合による(C)を含有する(A)と、(B)との混合を含むことを特徴とする本発明による組成物の製造方法が特に好ましい。
用語「予混合」は、ミキサーの使用を含み、かつ、本発明による組成物の様々な成分の混合を実施することを可能にする任意の方法を意味すると理解される。
第1の好ましい方法は、ダブルチャンバー高速ミキサーを用いる。こうして、(1)(A)の全ておよび場合により固体添加剤の幾らかが有利には第1の加熱および撹拌チャンバーへ導入される。(2)補助溜めで温度調整された、液体添加剤および/またはε−カプロラクトンポリマーが次に有利には、ホットチャンバー中の温度が目標値に達したときに導入される。固体添加剤もまた、この工程中に導入されてもよい。(3)目標温度に達してから、混合物は次に有利には、同様に撹拌されている、かつ、低温水が循環する外套を有する、第2のコールドチャンバーへ移される。(4)混合物は有利には、設定温度まで撹拌され続ける。この段階の間、固体添加剤および/またはε−カプロラクトンポリマーの1つもしくは幾つがまた、好ましくは工程(4)の初めに加えられてもよい。(5)チャンバーの内容物が冷却されたら、チャンバーは空にされる。
第2の方法は有利には、蒸気が注入されてもよい、低速回転を有し、場合により減圧下にある、単一の外套付きチャンバーからなる、パタスン・コナフォーム(Patterson CONAFORM)(登録商標)タイプの低速ミキサーを用いる。その工程は第1の方法の工程とかなり類似しており、(A)および場合により固体添加剤の幾つかを、チャンバーを加熱する前に導入して、予熱された液体添加剤を、一定温度に達したときにそして規定温度でおよび一定期間の均質化後に添加して、そして最後に、1つもしくは幾つかの固体添加剤を導入することが依然として可能である冷却段階を開始するものである。
塩化ビニリデンとそれが共重合可能であるコモノマーとの重合による(A)の製造中に(A)と好ましくは混合された、(C)を含有する(A)と、(B)との予混合による混合を含む、本発明による塩化ビニリデンポリマー組成物の好ましい製造方法の好ましい一変形は好ましくは、
(1)(C)を含有する(A)の全てを第1の加熱および撹拌チャンバーへ導入する工程と、
(2)補助溜めで温度調整された、(B)を構成する10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられるε−カプロラクトンポリマーを、ホットチャンバー中の温度が目標値に達したときに導入する工程と、
(3)目標温度に達してから、混合物を、撹拌されている、かつ、低温水が循環する外套を有する第2のコールドチャンバーに移す工程と、
(4)(B)を構成する他のε−カプロラクトンポリマーを場合により導入し、そして混合物を設定温度まで撹拌し続ける工程と、
(5)チャンバーの内容物が冷却されたら、それらを排出させる工程と
にある。
本発明の別の主題は、本発明による組成物の使用を含む物品の製造方法である。
物品はフィルム、フォイル、シート、単層もしくは多層フィルムまたは成形物体であってもよい。好ましくは、物品は単層もしくは多層フィルムである。これらは伸縮自在であってもなくてもよい。
本発明の別の主題は、本発明による組成物を含む単層もしくは多層フィルムである。
単層もしくは多層フィルムは好ましくは、本発明による組成物を含むバリア層を含む。
本発明によるフィルムは、キャストフィルムまたはブロー成形フィルムであってもよい。それは伸縮自在であってもなくてもよい。
最後に、本発明の主題は、本発明によるフィルムから形成されたパッケージングまたはバッグである。
パッケージングまたはバッグは、任意の使用向けであってもよい。好ましくは、それは食品包装または医療用途向けである。
それが食品包装向けであるとき、それは好ましくは、チーズまたは他の食品の包装向けである。
それが医療用途向けであるとき、それは好ましくはオストミーパウチの製造向けである。
特に好ましくは、それは食品包装向けである。より特に好ましくは、それはチーズ包装向けである。
本発明による塩化ビニリデンポリマー組成物は、熱安定性について必要とされる特性によって特徴付けられるという、酸素および二酸化炭素バリアについて必要とされる特性によって特徴付けられる、特に二酸化炭素バリアと酸素バリアとの良好なバランスおよびまた長期にわたる酸素バリアのより良好な安定性によって特徴付けられるフィルムの形成を生み出すという利点を有する。
以下の実施例は、本発明を例示するものであり、その範囲を限定するものではない。
ε−カプロラクトンポリマーの量の測定
塩化ビニリデンポリマーの組成物中のε−カプロラクトンポリマーの量は、物質収支によってか、またはトリクロロベンゼンに溶解した組成物の、およびオクタメチルシクロテトラシロキサンを内部標準として用いるプロトンNMRスペクトルの積分によって測定した。
エポキシ化大豆油の量の測定
塩化ビニリデンポリマーの組成物中のエポキシ化大豆油の量は、物質収支によってか、またエポキシ化大豆油標準を用いる薄層クロマトグラフィーによって測定した。クロマトグラフィーにかけるサンプルは、塩化ビニリデンポリマーの組成物のテトラヒドロフランへの溶解、引き続くメタノール中での沈澱操作によって得た。沈澱した部分を次に濾過し、テトラヒドロフランの溶液へ戻した後2回目の沈澱にかけた。2つの可溶性画分を次に一緒にし、エバポレーターを用いて蒸発させた。得られた濃縮物を薄層クロマトグラフィーにかけた。移行後に、顕色剤を使用し、デンシトメトリー測定を実施した。
塩化ビニリデンポリマー組成物の熱安定性の測定
熱安定性測定の原理は、応力下でのその挙動を分析するために混合チャンバーで塩化ビニリデンポリマー組成物を処理すること、および押出機で使用できるその能力について判断することにある。
測定のために用いた機械は、ブラベンダー(Brabender)PL2100プラスチ−コーダー(Plasti−Corder)機であった。
測定を実施するために、機械の混合チャンバーの上方に置かれたホッパーを95gのサンプルで満たした。サンプルの全体が混合チャンバーへ導入されるように、ゲージを用いてホッパー一面に圧力をかけた。力スケールでのトルク(Nm)の特定を実施してゲージで圧力を止めることができた。ゲージおよびホッパーを次に取り外した。混合チャンバーへのサンプルの導入は、試験のおよび時間カウントダウンの自動開始点を構成した。トルクおよび材料温度(設定点に関して±5℃)の変動を、試験の継続期間の全体にわたって監視した。
サンプルを、6分後におよびその後試験の継続期間の全体にわたって3分毎に取り出し、これをトルク勾配の変化後の5〜10分まで行った。取り出した材料を次にボール状にし、プレス中に1分間入れた。こうして得たペレットを次に、口径パンチ(calibre punch)を用いて直径に沿って特別な目的のためにカットし、試験加工シートに接合した。分解段階は、ペレットの暗褐色着色によるか、トルク曲線の勾配の変化によるかのどちらかで視覚化された。5〜10分間の試験続行は、分解点および対応する温度のより容易なおよびより正確な測定を可能にした。測定されるような熱安定性はそれ故、分解点に対応する、分単位で表される時間である。
塩化ビニリデンポリマー組成物からのフィルムの製造
フィルムを、以下の例によって該当する塩化ビニリデンポリマー組成物から製造した。
このために、3層フィルムA/B/A(A=エクソン・モービル(Exxon Mobil)製のエチレン/酢酸ビニルポリマー・エスコレン(ESCORENE)(登録商標)UL2020、B=塩化ビニリデンポリマー組成物である)を、2つの押出機、4つの温度ゾーンのフィードブロックおよび200×0.6mmシートダイを用いる共押出によって製造した。ダイを出るとすぐに、フィルムを冷却し、3−ロールカレンダーによって縦方向に、程度の差はあるが延伸した。
試験する各塩化ビニリデンポリマー組成物について、10〜60μmと変わる厚さの7つのフィルムを、フィルムの延伸率を変えることによって製造した。
これらの7つのフィルムのそれぞれの半分を冷蔵庫中10℃未満で保管し(本明細書では以下フレッシュフィルムと呼ぶ)、他の半分をオーブン中40℃で2日間処理し、次に23℃および50%相対湿度で保管した(本明細書では以下エージングしたフィルムと呼ぶ)。
フィルム中のフィッシュアイのレベルの測定
本方法の原理は、様々なレベルのフィッシュアイ、すなわち1(フィッシュアイなし)〜5(非常に多くのフィッシュアイ)を有するフィルムの内部スケールに関連してフィルムを分類することにある。
そのために、オペレーターが各フィルムを検査し、それを5つの基準フィルムと比較した。各フィルムはこうして1〜5の格付けを与えられた。
フィルムの酸素透過速度の測定
本方法の原理は、規定の温度および相対湿度について、単位時間および単位面積当たり、塩化ビニリデンポリマー組成物のフィルムを通過する酸素の量を測定することにある。
このために、フィルムをセルに、それがこのセルを2つに分けるように置いた。第1部分に酸素を供給し、第2部分を窒素でフラッシュした。フィルムを通過した酸素を、窒素によって電量検出器に運んだ。こうして電量検出器により単位時間当たりの酸素の量を測定した。セルの表面積を求めてから、1日当たりおよび1m2当たりのcm3単位での酸素の量が求められた。
用いた機械は、25℃および85%相対湿度に調整された、オックス−トラン(OX−TRAN)1000−Hヒュミディコン(H HUMIDICON)(モコン(Mocon))機械であった。
フレッシュフィルムを冷蔵庫から取り出し、機械の様々な測定セルに入れる前に23℃および50%相対湿度で24時間置いた。
23℃および50%相対湿度で保管した、エージングしたフィルムに関する測定をフレッシュフィルムと同様に実施した。
フィルムの層Bの厚さを、酸素透過速度の測定を実施する前に測定した。
酸素透過速度を、各塩化ビニリデンポリマー組成物について製造した、異なる厚さの7つのフィルムについて測定し、こうして7つの酸素透過性測定値を与えた。
厚さに応じた透過速度の対数回帰を次に、10μmの層Bの標準厚さについての透過速度を計算するために実施した。
フレッシュフィルムについての酸素透過速度の値(PO2フレッシュ)およびエージングしたフィルムについての酸素透過速度の値(PO240°,2日)をこのように測定した。酸素透過速度はそれ故、25℃で10μmの厚さについてcm3/m2・日・気圧の単位で表される。
比[(PO2フレッシュ−PO240°,2日)/PO2フレッシュ]×100(%単位)(デルタPO2と呼ばれる)もまた求めた。
レオロジー的押出
本方法の原理は、20×2mmの規定のフローエリアの前後で材料の圧力を測定するために、押出機によって予め溶融したPVDCをレオロジーダイに通すことにある。これらの圧力およびまたトルクを、設定した温度およびスクリュー速度についてこうして測定することができる。材料押出量はそれ自体秤量によって測定する。これらのデータに基づいて、溶融粘度を所与の剪断速度勾配について計算することができる。
用いた装置は、ブラベンダー(Brabender)PL2100プラスチ−コーダー(Plasti−Corder)機、PVDCに好適な単軸スクリュー・プロフィールおよびブラベンダー20×2mmレオロジーダイのD30/L20単軸スクリュー押出機であった。
測定条件は次の通りであった:
・押出機バレルの温度プロフィール:148−149−155℃、
・押出機とダイとの間に置かれたアダプターの温度プロフィール:151℃、
・ダイの温度プロフィール:152℃、
・押出機のスクリューの端での材料の温度:165℃、および
・押出機のスクリュー速度:55rpm。
Nm単位で表されるトルク、g/分単位で表される材料押出量、ダイに入る材料の圧力、およびダイを出る材料の圧力をこのように記録し、測定した。
-1単位で表される、ダイ中の剪断速度勾配は、式:押出量(g/分)×0.74(0.74は製造業者によって提供されたダイファクターである)を適用することによって計算することができた。
Pa・s単位で表される、溶融粘度はまた、式:[(ダイに入る材料の圧力−ダイを出る材料の圧力)×100]/押出量を適用することによって計算することができた。
ε−カプロラクトンポリマー
使用したε−カプロラクトンポリマーは、
−室温でワックスの形態にあり(それがわずかに加熱されたときに無色透明になり)、そして線状構造、1000g/モルの分子量、60℃で150mPa・sの粘度および30〜40℃の融点によって特徴付けられるカパ(登録商標)PL1000ポリマー、
−室温でワックスの形態にあり、そして線状構造、4000g/モルの分子量、60℃で1670mPa・sの粘度および55〜60℃の融点によって特徴付けられるカパ(登録商標)2403ポリマー。塩化ビニリデンの重合中のその組み込みを容易にするために、ポリマー・カパ(登録商標)2403を、約3mmの小片へカットしてしまった後に、かつ、その粒子が100〜700μm(平均約500μm)の平均直径によって特徴付けられる粉末を得るために回転ミル(固定子/回転子)中へ次に注入する前に、先ずそれを液体窒素中に浸漬することによって、予め低温で粉砕した(カパ(登録商標)2403Dポリマー)。
−室温でワックスの形態にあり、そして(4分岐)星形構造、8000g/モルの分子量、60℃で4700mPa・sの粘度および40〜50℃の融点によって特徴付けられるカパ(登録商標)4801ポリマー、ならびに
−室温で粉末状固体の形態にあり、そして線状構造、50,000g/モルの分子量、58〜60℃の融点および300μm未満の平均粒径によって特徴付けられるカパ(登録商標)6503ポリマー
であった。
実施例1〜2(本発明による)
重合によるその製造中にエポキシ化大豆油を予め添加剤添加した、塩化ビニリデンポリマーを、下記の方法でカパ(登録商標)PL1000ポリマーとプレミックスすることによって混合した。エポキシ化大豆油およびカパ(登録商標)PL1000ポリマーの異なる量によって特徴付けられる組成物をこうして製造した。
そのために、塩化ビニリデンポリマーを室温でのチャンバーに入れ、600rpmで撹拌した。チャンバーの温度を次に35℃に上げた。35℃の温度に達したとき、55℃に予熱したカパ(登録商標)PL1000ポリマーをチャンバーへ導入した。温度を次に50℃に上げた。この温度に達したとき、チャンバーの内容物を、170rpmで撹拌され、そしてチャンバーの内容物を冷却させる水が循環する外套を備えた別のチャンバーに排出した。組成物の温度をこうしてそれ故、30℃未満になるまで低下させた。組成物を次に回収した。
幾つかのフィルムを次に、上記の方法で、実施例1〜2で得られたこれらの塩化ビニリデンポリマー組成物のそれぞれから製造した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表1および2に示す。表1はまた、実施例1〜2で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定した熱安定性データも示す。
表2はそれ自体、上記の方法でフィルムに関して測定した、フィッシュアイのレベル、酸素透過速度PO2フレッシュ、酸素透過速度PO240°,2日および比率[(PO2フレッシュ−PO240°,2日)/PO2フレッシュ]×100(デルタPO2と呼ばれる)を示す。
実施例3(本発明による)
重合によるその製造中にエポキシ化大豆油を予め添加剤添加した、塩化ビニリデンポリマーを、下記の方法でカパ(登録商標)PL1000ポリマーおよびカパ(登録商標)6503ポリマーとプレミックスすることによって混合した。組成物をこうして製造した。
塩化ビニリデンポリマーを室温でのチャンバーに入れ、600rpmで撹拌した。チャンバーの温度を次に35℃に上げた。35℃の温度に達したとき、55℃に予熱したカパ(登録商標)PL1000ポリマーをチャンバーへ導入した。温度を次に50℃に上げた。この温度に達したとき、チャンバーの内容物を、170rpmで撹拌され、そしてチャンバーの内容物を冷却させる水が循環する外套を備えた別のチャンバーに排出した。組成物の温度はこうしてそれ故、30℃未満になるまで低下した。そのとき、カパ(登録商標)6503ポリマーを次に加えた。およそ数分間撹拌した後、組成物を次に回収した。
幾つかのフィルムを次に、上記の方法で、実施例3で得られた塩化ビニリデンポリマー組成物から製造した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表1および2に示す。表1はまた、実施例3で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定した熱安定性データも示す。
表2はそれ自体、上記の方法でフィルムに関して測定した、フィッシュアイのレベル、酸素透過速度PO2フレッシュ、酸素透過速度PO240°,2日および比率[(PO2フレッシュ−PO240°,2日)/PO2フレッシュ]×100(デルタPO2と呼ばれる)を示す。
実施例4(比較)
比較として、重合によるその製造中にエポキシ化大豆油を予め添加剤添加した、しかしε−カプロラクトンポリマーを全く加えなかった塩化ビニリデンポリマーのフィルムを上記の方法で製造した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量を表1および2に示す。表1はまた、実施例4で得られた組成物に関して測定し、上記に記載したように測定した熱安定性データも示す。
表2はそれ自体、上記の方法でフィルムに関して測定した、フィッシュアイのレベル、酸素透過速度PO2フレッシュ、酸素透過速度PO240°,2日および比率[(PO2フレッシュ−PO240°,2日)/PO2フレッシュ]×100(デルタPO2と呼ばれる)を示す。
実施例5(比較)
比較として、実施例4で得られた塩化ビニリデンポリマー組成物に、その総量が組成物の総質量に対して8質量%であるような量のエポキシ化大豆油を添加剤添加した。この添加剤添加は予混合によって実施した。
そのために、組成物を、室温でのチャンバーに入れ、600rpmで撹拌した。チャンバーの温度を次に35℃に上げた。35℃の温度に達したときに、55℃に予熱した、エポキシ化大豆油をチャンバーへ導入した。温度を次に70℃に上げた。この温度に達したとき、チャンバーの内容物を、170rpmで撹拌され、そしてチャンバーの内容物を冷却させる水が循環する外套を備えた別のチャンバーに排出した。組成物の温度をこうしてそれ故、30℃未満になるまで低下させた。得られた組成物を次に回収した。
幾つかのフィルムを次に、上記の方法で、実施例5で得られた塩化ビニリデンポリマー組成物を使用して製造した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量を表1および2に示す。表1はまた、実施例5で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定した熱安定性データも示す。
表2はそれ自体、フィッシュアイのレベルを示す。上記の方法でフィルムに関して測定した、酸素透過速度PO2フレッシュ、酸素透過速度PO240°,2日、および比率[(PO2フレッシュ−PO240°,2日)/PO2フレッシュ]×100(デルタPO2と呼ばれる)を示す。
Figure 0005197604
本発明による実施例1および2で得られた組成物に関して測定した熱安定性が比較例5で得られた組成物について測定したものより大きいが、実施例1および2からのESO+PCLの量が比較例5からのESOのそれと同等であることを観察することができる。比較例4および5の比較は、ESOの量の増加がPCLを含む組成物について測定した値に達することはないが、得られた組成物の熱安定性を向上させることを可能にすることを明らかにする。
Figure 0005197604
従って、本発明による実施例により得られたフィルムが25%未満のデルタPO2によって特徴付けられるが、比較例により得られたフィルムがこの値より上のデルタPO2によって特徴付けられることを観察することができる。それらはそれ故、いかなるε−カプロラクトンポリマーも含有しない組成物からの比較例により得られたフィルムより長期にわたる酸素バリアのより良好な安定性によって特徴付けられる。
実施例6(本発明による)
重合によるその製造中にエポキシ化大豆油を予め添加剤添加した、塩化ビニリデンポリマーを、カパ(登録商標)4801ポリマーのみが95℃に予熱されたけれども、塩化ビニリデンポリマーがカパ(登録商標)PL1000ポリマーと混合される実施例1と同じ方法でカパ(登録商標)4801ポリマーとプレミックスすることによって混合した。組成物をこのように製造した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表3に示す。表3はまた、実施例6で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定したレオロジーデータも示す。
実施例7(比較)
塩化ビニリデンポリマーを、下記の方法でエポキシ化大豆油とおよびカパ(登録商標)6503ポリマーとプレミックスすることによって混合した。組成物をこのように製造した。
塩化ビニリデンポリマーを室温でのチャンバーに入れ、600rpmで撹拌した。チャンバーの温度を次に35℃に上げた。35℃の温度に達したとき、55℃に予熱したエポキシ化大豆油をチャンバーへ導入した。温度を次に70℃に上げた。この温度に達したとき、チャンバーの内容物を、170rpmで撹拌され、そしてチャンバーの内容物を冷却させる水が循環する外套を備えた別のチャンバーに排出した。組成物の温度はこうしてそれ故、30℃未満になるまで低下した。同時に、カパ(登録商標)6503ポリマーを次に加えた。およそ数分間撹拌した後、組成物を次に回収した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表3に示す。表3はまた、実施例7で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定したレオロジーデータも示す。
表3はさらに、実施例1および4で得られた組成物について測定したレオロジーデータも示す。
Figure 0005197604
(1) PCL カパ(R)4801
(2) PCL カパ(R)6503
(3) PCL カパ(R)PL1000
従って、10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーを含む本発明による組成物(実施例1〜6)が10,000g/モルより大きい分子量によって特徴付けられるε−カプロラクトンポリマーを含む先行技術による組成物(実施例7)またはε−カプロラクトンポリマーを含まない組成物(実施例4)よりかなり低いトルクおよび溶融粘度によって特徴付けられることを観察することができる。
実施例8(本発明による)
カーボイへ、9600gの塩化ビニリデン、320gのエポキシ化大豆油ドラペックス392および1232gのカパ(登録商標)2403Dポリマーを導入した。このプレミックスを次に撹拌し、室温で約1時間30分間放置してエポキシ化大豆油およびカパ(登録商標)2403Dポリマーを完全に溶解させた。完全な溶解は、そのとき無色透明な外観によって特徴付けられる、粒子をもはや混合物の分散系中に全く見ることができないときに達成された。
160rpmでの機械撹拌付きおよび温度が15℃に設定された外套を備えた40リットルのオートクレーブへ、21,760gの脱塩水を導入した。次に、160gのジラウロイルペルオキシドおよび2080cm3のメチルヒドロキシプロピルセルロース溶液を導入した。オートクレーブを次に脱気した。1339gのアクリル酸メチルを次に、引き続き塩化ビニリデン/エポキシ化大豆油/カパ(登録商標)2403Dポリマー・プレミックスを、最後に5061gの塩化ビニリデンをオートクレーブへ導入した。
モノマーを導入した後、オートクレーブを72℃に加熱した。重合反応を、オートクレーブでの圧力降下によって示唆されるように、所望の程度の転化率に達するまで続行した。
反応器を開ける前に、残存モノマーを、形成したスラリーのストリッピングによって除去した。ここで、ストリッピングは、減圧(−0.8バール)下に75℃の温度で5時間実施した。オートクレーブを次に冷却し、排出させた。
残存モノマーを除いたスラリーを回収し、それを次に濾過した。得られたケーキを次に水を吹き付けることによって洗浄し、最後に流動床下に乾燥させて塩化ビニリデンポリマーを得た。収率は99.7質量%であった。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表4に示す。表4はまた、実施例8で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定した熱安定性データも示す。
実施例9(比較)
重合によるその製造中にエポキシ化大豆油を予め添加剤添加した、塩化ビニリデンポリマーを、下記の方法でカパ(登録商標)6503ポリマーとプレミックスすることによって混合した。組成物をこうして製造した。
そのために、塩化ビニリデンポリマーを、170rpmで撹拌され、そしてチャンバーの内容物を30℃未満に冷却させる水が循環する外套を備えた室温でのチャンバーに入れた。カパ(登録商標)6503ポリマーを次に加えた。およそ数分間撹拌した後、組成物を次に回収した。
組成物の総質量に対して質量%単位で表され、そして上に説明されたように測定した、組成物中のエポキシ化大豆油(ESO)の量およびε−カプロラクトンポリマー(PCL)の量を表4に示す。表4はまた、実施例9で得られた組成物に関して測定し、上記のように測定した熱安定性データも示す。
Figure 0005197604
(4) PCL カパ(R)2403D
(2) PCL カパ(R)6503
従って、10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられる少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーを含む本発明による組成物(実施例8)が10,000g/モルより大きい分子量によって特徴付けられるε−カプロラクトンポリマーを含む先行技術による組成物(実施例9)より良好な熱安定性によって特徴付けられることを観察することができる。

Claims (14)

  1. (A)少なくとも1つの塩化ビニリデンポリマーと、
    (B)組成物の総質量に対して、1〜50質量%の少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーであって、その少なくとも1つが10,000g/モル以下の分子量によって特徴付けられ、かつその少なくとも1つが10,000g/モルより大きい分子量によって特徴付けられる、ε−カプロラクトンポリマーと、
    (C)組成物の総質量に対して、0.1〜7質量%のエポキシ化大豆油と
    を含むことを特徴とする塩化ビニリデンポリマー組成物。
  2. 塩化ビニリデンポリマーが少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンと、一般式:
    CH2=CR12
    (式中、R1は水素およびメチル基から選択され、そしてR2は−CO−R3基であり、ここで、R3は−OH基と1つ以上の−OH基を場合により有する1〜18個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基、2〜10個の炭素原子を含有するエポキシアルキル基および計2〜10個の炭素原子を含有するアルコキシアルキル基から選択されたR4の−O−R4基とから選択される)
    に相当する(メタ)アクリルモノマーから選択された少なくとも1つのコモノマーとからなるコポリマーであることを特徴とする請求項に記載の組成物。
  3. 塩化ビニリデンポリマーが少なくとも50質量%の量の塩化ビニリデンとアクリル酸メチルとからなるコポリマーであることを特徴とする請求項に記載の組成物。
  4. 少なくとも1つのε−カプロラクトンポリマーが8500g/モル以下の分子量によって特徴付けられることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物。
  5. ε−カプロラクトンポリマーの総量が組成物の総質量に対して3〜15質量%であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 予混合による(A)と、(B)と(C)との混合物を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物の製造方法。
  7. 予混合による(C)を含有する(A)と、(B)との混合物を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物の製造方法。
  8. 請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物の使用を含む物品の製造方法。
  9. 物品が単層または多層フィルムであることを特徴とする請求項に記載の方法。
  10. 請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物を含む単層または多層フィルム。
  11. 請求項1〜のいずれか一項に記載の組成物を含むバリア層を含む請求項10に記載のフィルム。
  12. 請求項10または11に記載のフィルムから形成されたパッケージングまたはバッグ。
  13. 食品包装または医療用途向けの請求項12に記載のパッケージングまたはバッグ。
  14. チーズ包装向けの請求項13に記載のパッケージングまたはバッグ。
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