JP6410213B2 - 酸素吸収剤組成物 - Google Patents
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Description
<1> 下記一般式(1)〜(4)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1つのテトラリン環を有する構成単位を含有するポリエステルオリゴマーと、
遷移金属触媒と、
を少なくとも含有する、酸素吸収剤組成物。
<2> 前記ポリエステルオリゴマーが、一価の脂肪族アルコール又は脂肪族有機酸を含む末端停止剤を反応させて得られるポリエステルオリゴマーである、上記<1>に記載の酸素吸収剤組成物。
<3> 前記ポリエステルオリゴマーが、500〜10000の数平均分子量を有する、上記<1>又は<2>に記載の酸素吸収剤組成物。
<4> 前記遷移金属触媒が、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅からなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属を含む触媒である、上記<1>〜<3>のいずれかに記載の酸素吸収剤組成物。
<5> 前記遷移金属触媒が、前記ポリエステルオリゴマー100質量部に対し、遷移金属量として0.001〜10質量部含まれる、上記<1>〜<4>のいずれかに記載の酸素吸収剤組成物。
<6> 前記一般式(1)で表される構成単位が、下記式(5)〜(7)で表される構成単位;
<7> さらに熱可塑性樹脂を含有する、上記<1>〜<6>のいずれかに記載の酸素吸収剤組成物。
<8> 上記<7>に記載の酸素吸収剤組成物を含む成形体。
本実施形態の酸素吸収剤組成物は、上記一般式(1)〜(4)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1種のテトラリン環を有する構成単位を含有するポリエステルオリゴマー(以下、単に「テトラリン環含有ポリエステルオリゴマー」ともいう。)と遷移金属触媒とを少なくとも含有する。
本実施形態の酸素吸収剤組成物において用いられるテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーは、上記一般式(1)〜(4)で表される構成単位のうち、少なくとも1種を含有する。また、上記一般式(1)で表される構成単位は、上記式(5)〜(7)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。このような構成単位とすることにより、原料コストの削減が可能となる傾向にある。ここで、「構成単位を含有する」とは、化合物中に当該構成単位を1以上有することを意味する。かかる構成単位は、テトラリン環含有ポリエステルオリゴマー中に繰り返し単位として含まれていることが好ましい。
また、上記のテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーは、1種を単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような共重合成分の含有割合は、本実施形態の効果を過度に損なわない範囲であれば特に限定されないが、例えば、テトラリン環含有ポリエステルオリゴマー100mol%に対して、0.001〜3mol%であることが好ましく、0.003〜1mol%であることがより好ましく、0.005〜0.5mol%であることがさらに好ましい。
テトラリン環含有ポリエステルオリゴマーは、例えば、末端停止剤と反応させることで、分子量を制御することが出来る。前述したテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーの製造時に末端停止剤を添加することで、ポリエステルオリゴマーの末端を停止することができる。
本実施形態の酸素吸収剤組成物において用いられる遷移金属触媒としては、上記のテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーの酸化反応の触媒として機能し得る触媒であれば、公知の触媒から適宜選択して用いることができ、特に限定されない。
本実施形態の酸素吸収剤組成物は、必要に応じて、さらに熱可塑性樹脂を含有していてもよい(以下、この態様を、「酸素吸収性樹脂組成物」ともいう。)。このとき、酸素吸収剤組成物中におけるテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーと遷移金属触媒の含有形態は、特に限定されない。例えば、テトラリン環含有ポリエステルオリゴマー及び遷移金属触媒が熱可塑性樹脂中にそのまま含有されていても、テトラリン環含有ポリエステルオリゴマー及び遷移金属触媒が上述した担体物質に担持された状態で熱可塑性樹脂中に含有されていてもよい。
ここで、本実施形態の酸素吸収剤組成物は、上述した各成分以外に、本実施形態の効果を過度に損なわない範囲で、当業界で公知の各種添加剤を含有していてもよい。かかる任意成分としては、例えば、乾燥剤、酸化チタン等の顔料、染料、酸化防止剤、スリップ剤、帯電防止剤、安定剤等の添加剤、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、シリカ等の充填剤、消臭剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。このような添加剤の割合は、特に限定されないが、例えば、0.001〜50質量%であることが好ましく、0.005〜30質量%であることがより好ましく、0.01〜20質量%であることがさらに好ましい。
本実施形態の酸素吸収剤組成物は、公知の造粒方法或いは押出成形などの公知の成形方法等を適用することができ、例えば粉体状、顆粒状、ペレット状、フィルム状或いはシート状又はその他の小片状に成形加工することができる。そして、このようにして得られた酸素吸収剤成形体をそのまま酸素吸収剤として用いることができ、或いは、得られた酸素吸収剤成形体を通気性包装材料に充填することで、小袋状の酸素吸収剤包装体として使用することもできる。
本実施形態の酸素吸収性樹脂組成物は、フィルム状或いはシート状に成形し、ラベル、カード、パッキング等の形態で使用することもできる。なお、ここでは、厚みが0.1〜500μmのものをフィルム、厚みが500μmを超えるものシートと区分する。
本実施形態の酸素吸収剤組成物、酸素吸収性樹脂組成物及びこれを用いた積層体等の各種成形品を使用するにあたり、エネルギー線を照射して、酸素吸収反応の開始を促進したり、酸素吸収速度を高めたりすることができる。エネルギー線としては、例えば、可視光線、紫外線、X線、電子線、γ線等を利用可能である。照射エネルギー量は、用いるエネルギー線の種類に応じて、適宜選択することができる。
本実施形態の酸素吸収剤組成物、酸素吸収性樹脂組成物及びこれを用いた積層体や容器等の各種成形品は、酸素吸収に水分を必須としない、換言すれば被保存物の水分の有無によらず酸素吸収することができるため、被保存物の種類を問わず幅広い用途で使用することができる。とりわけ、酸素吸収後の臭気の発生が抑制されるので、例えば、食品、調理食品、飲料、健康食品、医薬品等において特に好適に用いることができる。すなわち、本実施形態の酸素吸収剤組成物、酸素吸収性樹脂組成物及びこれを用いた積層体等の各種成形品は、低湿度から高湿度までの広範な湿度条件下(相対湿度0%〜100%)での酸素吸収性能に優れ、かつ内容物の風味保持性に優れるため、種々の物品の包装に適している。しかも、本実施形態の酸素吸収剤組成物は、従来の鉄粉を使用した酸素吸収剤組成物と異なり、鉄粉の含有を必須としない。そのため、鉄粉を含まない態様とした場合、金属探知機に感応しない酸素吸収剤組成物となり、この鉄粉非含有酸素吸収剤組成物は、鉄の存在のため保存できない被保存物(例えばアルコール飲料や炭酸飲料等)に好適に用いることができる。
なお、水分活性とは、物品中の自由水含有量を示す尺度であって、0〜1の数字で示されるものであり、水分のない物品は0、純水は1となる。すなわち、ある物品の水分活性Awは、その物品を密封し平衡状態に到達した後の空間内の水蒸気圧をP、純水の水蒸気圧をP0、同空間内の相対湿度をRH(%)、とした場合、
Aw=P/P0=RH/100
と定義される。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ−低角度レーザー光散乱検出器(GPC−LALLS)にて測定した。測定装置は東ソー株式会社製「HLC−8320GPC」を使用した。
示差熱・熱重量同時測定装置にて、測定開始温度:20℃、昇温速度:10℃/min、目標温度:500℃にて得られたポリエステルオリゴマーの重量減少率が3%となった温度(3%重量減少温度)を測定した。測定装置は株式会社島津製作所製「DTG―60」を使用した。
(合成例1)テトラリン−2,6−ジカルボン酸ジメチル
内容積18Lのオートクレーブに、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチル2.20kg、2−プロパノール11.0kg、及び5重量%パラジウムを活性炭に担持させた触媒350g(50重量%含水品)を仕込んだ。次いで、オートクレーブ内の空気を窒素と置換し、さらに窒素を水素と置換した後、オートクレーブ内の圧力が0.8MPaとなるまでオートクレーブ内に水素を供給した。次に、オートクレーブに設置された撹拌機を起動し、該撹拌機の回転速度を500rpmに調整した。オートクレーブ内の混合物を撹拌しながら、30分かけて内温を100℃まで上げた後、さらにオートクレーブ内に水素を供給し圧力をオートクレーブ内の1MPaとした。その後、反応の進行による圧力低下に応じ、1MPaを維持するようオートクレーブ内への水素の供給を続けた。7時間後にオートクレーブ内の圧力低下が無くなったので、オートクレーブを冷却し、未反応の残存水素を放出した後、オートクレーブから反応液を取り出した。反応液を濾過し、触媒を除去した後、分離濾液から2−プロパノールをエバポレーターで蒸発させて粗生成物を得た。得られた粗生成物に、2−プロパノールを4.40kg加え、再結晶により精製し、テトラリン−2,6−ジカルボン酸ジメチルを80%の収率で得た。なお、NMRの分析結果は下記の通りであった。1H‐NMR(400MHz CDCl3)δ7.76-7.96(2H m)、7.15(1H d)、3.89(3H s)、3.70(3H s)、2.70-3.09(5H m)、2.20-2.25(1H m)、1.80-1.95(1H m)。
内容積18Lオートクレーブに、1,8−ナフタル酸無水物1.80kg、5重量%パラジウムを活性炭に担持させた触媒(乾燥品)300g、及び酢酸エチル7.50kgを仕込んだ。室温で、オートクレーブ内を窒素1MPaで2回置換し、次いで水素1MPaで2回置換した。その後、オートクレーブ内を常圧まで落圧した後、内温80℃に昇温し、水素で5MPaまで加圧し、同温度、同圧力で500rpmでオートクレーブ内の混合物を2時間攪拌して反応を行った。反応後、オートクレーブ内を室温まで冷却し、オートクレーブ内から水素を放出し、オートクレーブ内を窒素1MPaで2回置換した。その後、オートクレーブ内の混合物から触媒を濾別し、該触媒をアセトン1.0kgで3回洗浄して母液を得た。得られた母液から溶媒をエバポレーターにより減圧除去して、粗生成物を得た。得られた粗生成物を再結晶することでテトラリン−1,8−ジカルボン酸無水物を80%の収率で得た。なお、NMRの分析結果は下記の通りであった。1H‐NMR(400MHz CDCl3)δ7.98(1H d)、7.47(1H d)、7.38(1H dd)、3.93(1H t)、2.80-3.00(2H m)、2.55-2.64(1H m)、2.14-2.24(1H m)、1.77-1.94(2H m)。
内容積5Lの四ツ口セパラブルフラスコに、テトラリン−1,8−ジカルボン酸無水物300g、メタノール3.00kgを仕込み、得られた混合物を撹拌しながら濃硫酸150gを徐々に添加した。フラスコ内を窒素雰囲気下で65℃まで昇温してメタノールを加熱還流させながら脱水縮合反応を行った。1H‐NMRにより反応が99%以上進行したことを確認後、メタノールを1.50g留去し、反応液を濃縮させた。続いて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で反応液を中和し、吸引濾過により粗生成物を得た。得られた粗生成物を2−プロパノールを用いて再結晶することでテトラリン−1,8−ジカルボン酸ジメチルを90%の収率で得た。なお、NMRの分析結果は下記の通りであった。1H‐NMR(400MHz CDCl3)δ7.79(1H d)、7.30(1H d)、7.24(1H t)、4.47(1H t)、3.84(3H s)、3.69(3H s)、2.79-2.93(2H m)、2.24-2.28(1H m)、1.92-1.99(1H m)、1.75-1.83(2H m)。
(製造例1)
充填塔式精留等、分縮器、全縮器、コールドトラップ、撹拌機、加熱装置及び窒素導入管を備えたポリエステル樹脂製造装置に、合成例1で得たテトラリン−2,6−ジカルボン酸ジメチル453g、1,4−ブタンジオール115g、1−オクタノール95g、及びテトラブチルチタネート0.040gを仕込み、装置内の混合物を窒素雰囲気下で220℃まで昇温してエステル交換反応を行った。ジカルボン酸成分の反応転化率を85%以上とした後、温度を220℃に保持したまま400Pa(3Torr)まで徐々に減圧を行い、低沸点化合物を系外に留去することでテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーA(以下「ポリエステルオリゴマーA」とも記す。)を得た。
1,4−ブタンジオールに代えて1,6−ヘキサンジオール137gを用いたこと以外は、製造例1と同様にしてテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーB(以下「ポリエステルオリゴマーB」とも記す。)を合成した。ポリエステルオリゴマーBは、重量平均分子量が3.3×103、数平均分子量が2.7×103、3%重量減少温度が301℃であった。
製造例1で用いたポリエステル樹脂製造装置に、合成例3で得たテトラリン−1,8−ジカルボン酸ジメチル453g、1,4−ブタンジオール131g、1−オクタノール95g、テトラブチルチタネート0.040gを仕込み、装置内の混合物を窒素雰囲気下で220℃まで昇温してエステル交換反応を行った。ジカルボン酸成分の反応転化率を85%以上とした後、温度を220℃に保持したまま400Pa(3Torr)まで徐々に減圧を行い、低沸点物を系外に留去することでテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーC(以下「ポリエステルオリゴマーC」とも記す。)を得た。ポリエステルオリゴマーCは、ポリスチレン換算の重量平均分子量が2.9×103、数平均分子量が2.4×103、3%重量減少温度が271℃であった。
1,4−ブタンジオールに代えて1,6−ヘキサンジオール156gを用いたこと以外は、製造例3と同様にしてテトラリン環含有ポリエステルオリゴマーD(以下「ポリエステルオリゴマーD」とも記す。)を合成した。ポリエステルオリゴマーDは、重量平均分子量が3.6×103、数平均分子量が2.6×103、3%重量減少温度が272℃であった。
ポリエステルオリゴマーA100質量部に、シリカゾル(日産化学工業株式会社製、商品名「MEK−ST 40D」、メチルエチルケトン60質量%含有)750質量部及び2−エチルヘキサン酸コバルトをコバルト量が0.4質量部となるようを加え、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下、65℃で1時間撹拌した。その後、前記混合物からメチルエチルケトンを減圧留去して、得られた固形物を、粉末化し、粒状物(組成物)を作製した。
保管前後の臭気については、テスター5人が以下の評価基準に基づき官能評価を行った。
(官能評価基準)
2点:組成物自体に臭気がなく、保管前後ともに臭気なし。
1点:組成物自体に若干臭気があるものの、保管前後で臭気の変化なし。
0点:保管後に臭気が増大した。
上記官能評価結果に基づき、以下基準のとおり臭気について評価した。これらの測定結果を表1に示す。
(臭気評価基準)
◎:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が2点の場合
○:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が1点の場合
×:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が0点の場合
ポリエステルオリゴマーAの代わりにポリエステルオリゴマーBを用いたこと以外は、実施例1と同様に、粒状物(組成物)を作製し、酸素吸収量の測定及び保管前後の臭気の官能評価を行った。これらの結果を表1に示す。
ポリエステルオリゴマーAの代わりにポリエステルオリゴマーCを用いたこと以外は、実施例1と同様に、粒状物(組成物)を作製し、酸素吸収量の測定及び保管前後の臭気の官能評価を行った。これらの結果を表1に示す。
ポリエステルオリゴマーAの代わりにポリエステルオリゴマーDを用いたこと以外は、実施例1と同様に、粒状物(組成物)を作製し、酸素吸収量の測定及び保管前後の臭気の官能評価を行った。これらの結果を表1に示す。
ポリエチレンテレフタレート(日本ユニペット株式会社製、商品名「ユニペット BK−2180」、以下「PET」とも表記する。)90質量部に、ポリエステルオリゴマーA10質量部を混合し、この混合物100質量部に対してステアリン酸コバルト(II)をコバルト量換算で0.05質量部となるように混合した後、270℃で溶融混練して、酸素吸収性樹脂組成物を調製した。次いで、得られた酸素吸収性樹脂組成物を加熱真空プレスして、厚さ100μmの単層フィルムを作製した。
保管前後の臭気については、テスター5人が以下の評価基準に基づき官能評価を行った。
(官能評価基準)
2点:組成物自体に臭気がなく、保管前後ともに臭気なし。
1点:組成物自体に若干臭気があるものの、保管前後で臭気の変化なし。
0点:保管後に臭気が増大した。
上記官能評価結果に基づき、以下基準のとおり臭気について評価した。
(臭気評価基準)
◎:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が2点の場合
○:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が1点の場合
×:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が0点の場合
更に、1ヶ月間保管後のフィルムの形状を調査した。
これらの結果を表2に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーBを用いたこと以外は、実施例5と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表2に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーCを用いたこと以外は、実施例5と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表2に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーDを用いたこと以外は、実施例5と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表2に示す。
ポリエステルオリゴマーAを用いなかったこと以外は、実施例5と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表2に示す。
ポリアミド(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ノバミッド X21 F07」)95質量部に、ポリエステルオリゴマーA5質量部を混合し、この混合物100質量部に対してステアリン酸コバルト(II)をコバルト量換算で0.05質量部となるように混合した後、250℃で溶融混練して、酸素吸収性樹脂組成物を調製した。次いで、得られた酸素吸収性樹脂組成物を加熱真空プレスして、厚さ100μmの単層フィルムを作製した。
保管前後の臭気については、テスター5人が以下の評価基準に基づき官能評価を行った。
(官能評価基準)
2点:組成物自体に臭気がなく、保管前後ともに臭気なし。
1点:組成物自体に若干臭気があるものの、保管前後で臭気の変化なし。
0点:保管後に臭気が増大した。
上記官能評価結果に基づき、以下基準のとおり臭気について評価した。
(臭気評価基準)
◎:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が2点の場合
○:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が1点の場合
×:テスター5人の官能評価結果の平均値の小数第一位を四捨五入した値が0点の場合
更に、1ヶ月間保管後のフィルムの形状を調査した。
これらの結果を表3に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーBを用いたこと以外は、実施例9と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表3に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーCを用いたこと以外は、実施例9と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表3に示す。
ポリエステルオリゴマーAに代えてポリエステルオリゴマーDを用いたこと以外は、実施例9と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表3に示す。
ポリエステルオリゴマーAを用いなかったこと以外は、実施例9と同様に行って、単層フィルムを作製し、酸素吸収量の測定、フィルムの形状調査及び保管前後の臭気の官能評価を行った。この結果を表3に示す。
Claims (7)
- 下記一般式(1)〜(4)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1つのテトラリン環を有する構成単位を含有するポリエステルオリゴマーと、
遷移金属触媒と、
を少なくとも含有する、酸素吸収剤組成物。 - 前記ポリエステルオリゴマーが、500〜10000の数平均分子量を有する、
請求項1に記載の酸素吸収剤組成物。 - 前記遷移金属触媒が、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅からなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属を含む触媒である、
請求項1又は2に記載の酸素吸収剤組成物。 - 前記遷移金属触媒が、前記ポリエステルオリゴマー100質量部に対し、遷移金属量として0.001〜10質量部含まれる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸素吸収剤組成物。 - さらに熱可塑性樹脂を含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸素吸収剤組成物。
- 請求項6に記載の酸素吸収剤組成物を含む成形体。
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