JP6405498B2 - 多層構造体及びその用途 - Google Patents
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Description
[1]エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)及び熱可塑性エラストマー(B)を含む樹脂組成物からなる層を有する多層構造体であって、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と熱可塑性エラストマー(B)との質量比(A/B)が65/35〜95/5であり、前記樹脂組成物からなる層の一方の面が、極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層と直接隣接されている多層構造体;
[2]熱可塑性エラストマー(B)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種である[1]の多層構造体;
[3]前記樹脂組成物において、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)のマトリックス中に熱可塑性エラストマー(B)の粒子が分散している、[1]又は[2]の多層構造体;
[4]熱可塑性エラストマー(B)の平均粒子径が4.5μm以下である[3]の多層構造体;
[5]エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と熱可塑性エラストマー(B)との屈折率差が0.05以下である[1]〜[4]のいずれかの多層構造体;
[6]前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との間におけるデラミ面積が80〜300cm2である[1]〜[5]のいずれかの多層構造体;
[7]前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との間における標準剥離強度が1〜12g/30mmである[1]〜[6]のいずれかの多層構造体;
[8]記樹脂組成物からなる層の、極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層と直接隣接していない他方の面が、接着性樹脂(D)からなる層を介してポリオレフィン(C2)からなる層と接着されている、[1]〜[7]のいずれかの多層構造体;
[9][1]〜[8]のいずれかの多層構造体からなる積層剥離容器;
を提供することにより達成される。
本樹脂組成物は、EVOH(A)及び熱可塑性エラストマー(B)を含むものであり、EVOH(A)と熱可塑性エラストマー(B)との質量比(A/B)が65/35〜95/5である。質量比(A/B)は、65/35以上であり、70/30以上が好ましく、75/25がより好ましい。質量比(A/B)が65/35未満の場合、十分なガスバリア性及び透明性が得られない傾向となる。特に、本発明の多層構造体を積層剥離容器として用いた場合、質量比(A/B)が65/35未満であると、ガスバリア性、透明性及び剥離性が不十分となる傾向となる。また、質量比(A/B)は95/5以下であり、90/10以下が好ましく、85/15以下がより好ましい。質量比(A/B)が95/5を超える場合、十分な柔軟性が得られない傾向となる。特に、本発明の多層構造体を積層剥離容器として用いた場合、質量比(A/B)が95/5を超えると、柔軟性が低下するため、使用途中で本樹脂組成物にピンホールが生じ易くなり、安定的なガスバリア性を維持できない傾向となる。
本樹脂組成物に含まれるEVOH(A)としては、特に限定されず、通常、エチレン−ビニルエステル共重合体をケン化することにより得ることができる。エチレンとビニルエステルとの共重合、及びエチレン−ビニルエステル共重合体のケン化は、公知の方法により行うことができる。ビニルエステルとしては酢酸ビニルが代表的であるが、その他のビニルエステル、例えば脂肪酸ビニルエステル(ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びバーサティック酸ビニル等)であってもよい。EVOH(A)は、単独で用いることも、2種以上を混合して用いることもできる。
本樹脂組成物に含まれる熱可塑性エラストマー(B)としては特に限定されず、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。これらは、一種又は二種以上を組み合わせても良い。中でも、剥離性を向上させる観点から、熱可塑性エラストマー(B)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー及びポリウレタン系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリスチレン系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであることがさらに好ましい。
(1)ポリエステル・ポリエーテル型TPEE
一般には、ハードセグメントとして芳香族系結晶性ポリエステルを、ソフトセグメントとしてポリエーテルを用いた熱可塑性エラストマーである。
(2)ポリエステル・ポリエステル型TPEE
ハードセグメントとして芳香族系結晶性ポリエステルを、ソフトセグメントとして脂肪族系ポリエステルを用いた熱可塑性エラストマーである。
(3)液晶性TPEE
ハードセグメントとして剛直な液晶分子を、ソフトセグメントとして脂肪族系ポリエステルを用いた熱可塑性エラストマーである。
本樹脂組成物において、EVOH(A)のマトリックス中に熱可塑性エラストマー(B)の粒子が分散していることが好ましい。すなわち、本樹脂組成物は、海島構造を有し、海相がEVOH(A)を含み、島相が熱可塑性エラストマー(B)の粒子を含むことが好ましい。本樹脂組成物が海島構造を有し、海相がEVOH(A)を含み、島相が熱可塑性エラストマー(B)の粒子を含む場合、EVOH(A)が海相を占める割合は80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であってもよい。また、熱可塑性エラストマー(B)の粒子が島相を占める割合は80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であってもよい。
本樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で種々の酸や金属塩等の化合物を含有していてもよい。前記酸としては、カルボン酸、リン酸化合物及びホウ素化合物等が用いられ、具体的な例としては次のようなものが挙げられる。
カルボン酸:シュウ酸、コハク酸、安息香酸、クエン酸、酢酸、乳酸等
リン酸化合物:リン酸、亜リン酸等の各種の酸やその塩等
ホウ素化合物:ホウ酸類、ホウ酸エステル、ホウ酸塩、水素化ホウ素類等
可塑剤:フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、ワックス、流動パラフィン、リン酸エステル等
紫外線吸収剤:エチレン−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等
帯電防止剤:ペンタエリスリトールモノステアレート、ソルビタンモノパルミテート、硫酸化ポリオレフィン類、ポリエチレンオキシド等
滑剤:エチレンビスステアロアミド、ブチルステアレート等
本発明の多層構造体は、本樹脂組成物からなる層の一方の面が、極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層と直接隣接されているものである。このような構成であることにより、本樹脂組成物からなる層と極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層との剥離性が良好となり、積層剥離容器として好適に用いることができる。
極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)とは、オレフィンの単独重合体又は共重合体であって、極性官能基を有さないものである。オレフィンの単独重合体又は共重合体としては、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン−プロピレン(ブロック又はランダム)共重合体、ポリプロピレン(PP)、プロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体、ポリブテン、ポリペンテン、ポリメチルペンテン等のオレフィンの単独重合体又は共重合体が好適に使用される。中でも、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン(PP)、高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン−プロピレン(ブロック又はランダム)共重合体からなる群から選択される少なくとも1種がより好適に使用される。
また、本発明の多層構造体は、前記樹脂組成物からなる層の他方が、接着性樹脂(D)からなる層を介してポリオレフィン(C2)からなる層と接着されてなることが好適な実施態様である。このような構成とすることで、本発明の多層構造体の柔軟性及び強度を高めることができるため好ましい。ポリオレフィン(C2)としては、上記極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)と同じものであっても構わないし、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィンであっても構わない。不飽和カルボン酸又はその誘導体としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステルなどが挙げられる。これらは1種類を単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
本発明の多層構造体の層構成としては、以下のようなものが挙げられる。Aは本樹脂組成物からなる層、C1は前記極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層、ADは前記接着性樹脂(D)からなる層、C2は前記ポリオレフィン(C2)からなる層をそれぞれ表す。
C1/A
C1/A/AD/C2
C1/A/AD/C2/AD/A
C1/A/AD/C2/AD/C2
C1/A/AD/C2/AD/A/AD/C2
C1/A/AD/C2/AD/C2/AD/C2
本発明の多層構造体において、本樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との間におけるデラミ面積は80cm2以上が好ましく、150cm2以上がより好ましく、200cm2以上がさらに好ましく、220cm2以上が特に好ましい。デラミ面積が80cm2未満の場合、剥離が不十分となる傾向となる。また、デラミ面積は300cm2以下が好ましく、280cm2以下がより好ましく、260cm2以下がさらに好ましい。デラミ面積が300cm2を超える場合、剥離性が高すぎるため、多層構造体成形時又は積層剥離容器成形時に層間乱れが生じ、生産性が低下する傾向となる。ここで、デラミ面積は、多層構造体を300mm(幅)×350mm(長さ)に切り出し、中心部における前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との層間に剥離口を作製して、前記剥離口にチューブを50mm差し込み圧力0.2MPaのエアーを吹き込んで剥離させた際の剥離部分の重量から面積換算することで求めることができる。
本発明の多層構造体の用途としては特に限定されないが、前記ポリオレフィン(C1)からなる層を外層とする積層剥離容器であることが好適な実施態様である。本発明の多層構造体は、前述のように前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との剥離性が良好であるとともに、優れたガスバリア性と透明性を維持しつつ、柔軟性も良好である。したがって、内容物の香り、色などの劣化を防止することのできる食品用の積層剥離容器として好適に用いることができる。なお、本発明の多層構造体を積層剥離容器として用いる際、口頭部が他の部分と比べて厚みを有していることが、口頭部の剥離を抑制する観点から好ましい。
A−1:エバール(登録商標)L171B(株式会社クラレ製、ケン化度99.9mol%以上、エチレン単位含有量27mol%)
A−2:エバール(登録商標)E171B(株式会社クラレ製、ケン化度99.9mol%以上、エチレン単位含有量44mol%)
B−1:PRIMALLOY(登録商標)GQ131(三菱ケミカル株式会社製、不飽和カルボン酸変性ポリエステル系エラストマー樹脂)
B−2:PRIMALLOY(登録商標)GQ430(三菱ケミカル株式会社製、不飽和カルボン酸変性ポリエステル系エラストマー樹脂)
B−3:タフテック(登録商標)H1041(旭化成株式会社製、スチレン系エラストマー樹脂)
B−4:タフテック(登録商標)M1911(旭化成株式会社製、カルボン酸含有スチレン系エラストマー樹脂)
B−5:ESTANE(登録商標)58300(Lubrizol製、TPU樹脂)
[比較例3の添加樹脂]
ノバテック(商標)PP EA7AD(日本ポリプロ株式会社製、PP樹脂)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物ペレット、ノバテック(登録商標)LJ400(日本ポリエチレン株式会社製、低密度ポリエチレン(LDPE))を用いて、以下の方法及び条件にて2種3層の多層フィルム(LDPE/樹脂組成物/LDPE=厚み100μm/30μm/100μm)を多層フィルム押出機によって連続的に作製し、外層のLDPE層を剥離して単層の樹脂組成物のフィルムを作製した。
[押出機]
樹脂組成物用:20mmφ押出機 ラボ機ME型CO−EXT(株式会社東洋精機製)
LDPE用:32mmφ押出機 GT−32−A(株式会社プラスチック工学研究所製)
[樹脂組成物の押出温度]
供給部/圧縮部/計量部/ダイ=170/210/220/220℃
[LDPE押出温度]
供給部/圧縮部/計量部/ダイ=170/210/220/220℃
[ダイ]
300mm幅コートハンガーダイ(株式会社プラスチック工学研究所製)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物ペレット、ノバテック(登録商標)LJ400(日本ポリエチレン株式会社製、低密度ポリエチレン(LDPE))及びモディック(登録商標)L553(三菱化学株式会社製、ポリオレフィン系接着性樹脂、以下Adともいう。)を用いて、以下の方法及び条件にて3種4層の多層フィルム(LDPE/樹脂組成物/Ad/LDPE=厚み110μm/20μm/10μm/100μm)を多層フィルム押出機によって連続的に作製した。
[押出機]
樹脂組成物用:20mmφ押出機 ラボ機ME型CO−EXT(株式会社東洋精機製)
Ad用:20mmφ押出機 SZW20GT−20MG−STD(株式会社テクノベル製)
LDPE用:32mmφ押出機 GT−32−A(株式会社プラスチック工学研究所製)
[樹脂組成物の押出温度]
供給部/圧縮部/計量部/ダイ=180/210/220/220℃
[Ad押出温度]
供給部/圧縮部/計量部/ダイ=170/210/220/220℃
[LDPE押出温度]
供給部/圧縮部/計量部/ダイ=170/210/220/220℃
[ダイ]
300mm幅コートハンガーダイ(株式会社プラスチック工学研究所製)
実施例及び比較例で得られた多層フィルムについて、300mm(幅)×350mm(長さ)を切り出し、中心部におけるLDPEと樹脂組成物の層間(LDPE//樹脂組成物/Ad/LDPE。なお、ここでは「//」は層間を意味する。)に剥離口を作製した。エアー吹き込みチューブを、剥離口に50mm差し込み、圧力0.2MPaのエアーを吹き込み、剥離させた。フィルム全体から、剥離面のみ切り取り、重量法で面積換算し、デラミ面積とした。
測定すべき樹脂を用いて、押出温度210℃にてフィルム押出成形を行い、厚み20μmの無延伸フィルムを得た。得られたフィルムについて、アッベの屈折率計(株式会社アタゴ製4T型、株式会社東芝製SL−Na−1ランプ)を用いて屈折率を測定した。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムについて、15mm(幅)×50mm(高さ)の短冊を切り出し、ASTM D−638に準じて、オートグラフ(株式会社島津製作所製「AGS−H」)により、試験速度5mm/minの条件でMD方向のヤング率測定を行い、柔軟性の指標とした。測定は各5サンプルについて行い、その平均値を求めた。ヤング率が低い程、柔軟性に優れる。
実施例及び比較例で得られた単層フィルムについて、ASTM F392−74に準じて、テスター産業株式会社製「BE1006恒温槽付ゲルボフレックステスター」を使用し、5℃の環境下、屈曲を100回繰り返した。屈曲後のピンホールの数をA4サイズ(210mm×297mm)範囲内で測定した。測定は各3サンプルについて行い、その平均値を求めた。屈曲後のピンホール数が少ない程、柔軟性(耐屈曲性)に優れる。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を用いて、日精樹脂工業株式会社製の80トン射出成形機を使用して、シリンダー温度220℃及び金型温度50℃の条件下で、ISO規格の試験片を作製した。得られた射出成形試験片を用い、ISO178に準じて測定をした。
実施例及び比較例で得られた多層フィルムについて、離着性強度試験機(新東科学株式会社製、HEIDON−17型)を用い、T型剥離強度を測定した。具体的には、作製したフィルム中心部から30mm(幅)×150mm(長さ)の短冊を切り出し、短冊がT字状になるように外層と内層を試験速度200mm/minで40〜50mm剥離させた。初期立ち上がり強度を無視した平均強度を「標準剥離強度」とした。
得られた単層フィルムを用いて、ASTM D1003−61に準じて、ポイック積分球式光線透過率・全光線反射率計(株式会社村上色彩技術研究所製HR−100型)を使用し、内部ヘイズ値を測定した。
熱可塑性エラストマー(B)の平均粒子径は、単層フィルムのTD断面の粒子を透過型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、H−800NA型等)で写真を撮り、その写真の単位視野内に観察される粒子の粒子径を、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(Macview(株式会社マウンテック))を用いて測定することにより求めた。このとき、粒子径は、その粒子と同一の面積をもつ円の直径である円相当径として求められ、粒子の数とその粒子径より、平均一次粒子径が算出される。また、粒子径の標準偏差値(SD値)も求めた。SD値が小さい程、粒子径のバラツキが小さく、好ましい。
実施例及び比較例で得られた厚さ20μmの単層フィルムについて、MOCON INC.製の酸素透過率測定装置「OX−TRAN2/20型」(検出限界値0.01ml・20μm/m2・day・atm)を用いて温度20℃、湿度65%RHの条件下でJIS K 7126(等圧法)に記載の方法に準じて測定した。
[樹脂組成物ペレットの作製]
EVOH(A)として(A−1)80重量部と、熱可塑性エラストマー(B)として(B−1)20重量部とをドライブレンドし、30mmφ二軸押出機(株式会社日本製鋼所製TEX−30SS−30CRW−2V)を用い、220℃でスクリュー回転数200rpm、押出樹脂量25kg/時間の条件で押出し、ペレット化した後、30℃、16時間減圧下で乾燥を行い、樹脂組成物ペレットを得た。
得られた樹脂組成物ペレットを用いて、上記方法により単層フィルムと多層フィルムを作製し、各特性評価を行った。得られた結果を表1にまとめて示す。
EVOH(A)及び熱可塑性エラストマー(B)の種類及び配合量、並びにスクリュー回転数を表1に示した様に変更した以外は、実施例1と同様の方法で樹脂組成物ペレット、単層フィルム、及び多層フィルムを作製し、各特性評価を行った。得られた結果を表1にまとめて示す。なお、比較例3では、熱可塑性エラストマー(B)の代わりに熱可塑性エラストマーではないポリオレフィンを使用した。
[積層剥離容器の作製]
本体部及び口頭部を有する積層剥離容器を以下に示す条件でブロー成形により作製した。
(容器形状)
本体部:φ47mm、高さ110mm
口頭部:φ30mm、高さ16mm
(層構成)
外層:未変性ポリプロピレン(ノーブレン(登録商標)FSX16E9、住友化学株式会社製)
内層:外層側から順に最外層/接着層/内面層の三層構成
最外層:実施例1で使用した樹脂組成物
接着層:変性ポリオレフィン(モディック(登録商標)L522、三菱ケミカル株式会社製)とLLDPE(ハーモレックス(登録商標)F325N、日本ポリエチレン株式会社製)の1:1ブレンド
内面層:LLDPE(ハーモレックス(登録商標)F325N、日本ポリエチレン株式会社製)
(ブロー成形条件)
上記層構成になるよう各溶融した樹脂を共押出することにより、溶融状態の積層パリソンを作製した。積層パリソン作製時にリップ幅を調整して口頭部の厚みが厚くなるように調整を行った。かかる積層パリソンをブロー成形金型にセットし、ブロー成形法によって所望の容器形状に成形した。ブロー成形の際、口頭部の厚みが本体部の厚みより十分厚くなるように調整を行った。共押出の条件は、口頭部を除く外層と内層の厚さがどちらも70〜130μmの範囲内であり且つ外層/内層の厚さの比が0.8〜1.3となるように調節した。ブロー成形の条件は、ブロー圧:0.4MPa、金型温度:25℃、ブロー時間:15秒とした。
得られた積層剥離容器の口頭部をミクロトームで切り出し切片を作製し、かかる切片をスライドガラスにのせて、光学顕微鏡にて口頭部の厚みを測定した。口頭部の厚みは0.5mmであった。
上記条件で作製した積層剥離容器の本体部の外層に空気導入孔を形成し、この空気導入
孔から外層と内層との間に空気を注入することによって予備剥離を行った。空気は、圧力0.3MPaで1.0秒注入した。予備剥離を行った後、空気導入孔を閉鎖した状態で、容器を約30kgの力で潰して、外層と内層との間の空気に圧力をかけたときに、口頭部における外層と内層との界面から空気が漏れるかどうか確認した。評価結果を表2に示す。
A:口頭部界面からの空気漏れなし
B:口頭部界面からの空気漏れあり
リップ幅を調整せずに積層パリソンを作製し、ブロー成形時にも口頭部と本体部の厚みの調整を行わずに成形した以外は参考例1と同様の方法で積層剥離容器を作製し、評価を行った。評価結果を表2に示す。
Claims (8)
- エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)及び熱可塑性エラストマー(B)を含む樹脂組成物(ただし、アイオノマーを含有する場合を除く)からなる層を有する多層構造体からなる積層剥離容器であって、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と熱可塑性エラストマー(B)との質量比(A/B)が65/35〜95/5であり、前記樹脂組成物からなる層の一方の面が、極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層と直接隣接されている多層構造体からなる積層剥離容器。
- 熱可塑性エラストマー(B)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- 前記樹脂組成物において、エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)のマトリックス中に熱可塑性エラストマー(B)の粒子が分散している、請求項1又は2に記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- 熱可塑性エラストマー(B)の平均粒子径が4.5μm以下である請求項3に記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- エチレン−ビニルアルコール共重合体(A)と熱可塑性エラストマー(B)との屈折率差が0.05以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- 前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との間におけるデラミ面積が80〜300cm2である、請求項1〜5のいずれかに記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- 前記樹脂組成物からなる層と前記ポリオレフィン(C1)からなる層との間における標準剥離強度が1〜12g/30mmである、請求項1〜6のいずれかに記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
- 前記樹脂組成物からなる層の、極性官能基を有さないポリオレフィン(C1)からなる層と直接隣接されていない他方の面が、接着性樹脂(D)からなる層を介してポリオレフィン(C2)からなる層と接着されている、請求項1〜7のいずれかに記載の多層構造体からなる積層剥離容器。
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