JP6440098B2 - 滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物、滅菌済み酸素吸収性多層容器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
<1>
テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物に放射線を照射する滅菌工程と、
前記滅菌工程の後に、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性樹脂組成物を加熱する工程と、
を少なくとも行うことにより得られる、滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<2>
前記加熱を行う時間が1〜120分である、<1>に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<3>
前記熱可塑性樹脂(a)が、下記一般式(1)〜(4)
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化合物である、<1>又は<2>に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<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ものである、<1>〜<3>のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<5>
前記遷移金属触媒が、前記熱可塑性樹脂(a)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、<1>〜<4>のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<6>
前記一般式(1)で表される構成単位が、下記式(5)〜(7)からなる群より選択される少なくとも1つである、<1>〜<5>のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
前記放射線が、ガンマ線、X線及び電子線からなる群より選択される少なくとも1種である、<1>〜<6>のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物。
<8>
テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物を含有する酸素吸収層(層A)と、前記酸素吸収層(層A)の上に形成された熱可塑性樹脂(b)を含有する層(層B)と、を少なくとも備える酸素吸収性多層体を含む酸素吸収性多層容器に、放射線を照射する滅菌工程と、
前記滅菌工程の後に、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性多層容器を加熱する工程と、
を少なくとも行うことにより得られる、滅菌済み酸素吸収性多層容器。
<9>
前記酸素吸収性多層容器が、
前記酸素吸収層(層A)と、
前記酸素吸収層(層A)の一方の上に形成された熱可塑性樹脂(b1)を含有する層(層B1)と、
前記酸素吸収層(層A)のもう一方の上に形成された熱可塑性樹脂(b2)を含有する層(層B2)と、を少なくとも備える3層以上を有する酸素吸収性多層体を含み、
前記加熱する工程の加熱温度が、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上であり、かつ、前記熱可塑性樹脂(b1)のガラス転移温度と前記熱可塑性樹脂(b2)のガラス転移温度のいずれかの温度以下である、
請求項8に記載の滅菌済み酸素吸収性多層容器。
<10>
テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物を含有する酸素吸収層(層A)と、前記酸素吸収層(層A)の上に形成された熱可塑性樹脂(b)を含有する層(層B)と、を少なくとも備える酸素吸収性多層体を含む酸素吸収性多層容器に、放射線を照射する滅菌工程と、
前記滅菌工程の後に、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性多層容器を加熱する工程と、
を有する、滅菌済み酸素吸収性多層容器の製造方法。
本実施形態の酸素吸収樹脂組成物は、テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含むものであれば何ら限定されず、公知の物を用いることができる。例えば、国際公開第2013/077436号、国際公開第2013/089268号、国際公開第2013/118882号等に記載されたような、テトラリン環を有するポリマー等を用いることもできる。
酸素吸収性能の観点から、熱可塑性樹脂(a)としては、テトラリン環を構成単位として有するポリエステル化合物であることが好ましく、下記一般式(1)〜(4)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化合物(a)がより好ましい。なお、以下、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化合物を、テトラリン環含有ポリエステル化合物という場合がある。
本実施形態の酸素吸収性樹脂組成物において使用される遷移金属触媒としては、テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)の酸化反応の触媒として機能し得るものであれば、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。
上記した滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物を用いて、滅菌済み酸素吸収性多層容器とすることができる。その製造方法の好適な態様としては、テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物を含有する酸素吸収層(層A)と、酸素吸収層(層A)の上に形成された熱可塑性樹脂(b)を含有する層(層B)と、を少なくとも備える酸素吸収性多層体を含む酸素吸収性多層容器(加熱前)に、放射線を照射する滅菌工程と、滅菌工程の後に、熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性多層容器を加熱する工程と、を有する滅菌済み酸素吸収性多層容器の製造方法が挙げられる。この製造方法によれば、放射線照射によって酸素吸収性多層容器が着色しても、熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下という特定の温度で加熱することによって、着色を短時間で退色させることができる。すなわち、十分な滅菌処理を施すことができるとともに、容器の着色を効果的に抑制できる。加えて、層A(酸素吸収層)に層Bを積層させることにより、加熱による塑性変形等を効果的に抑制できるので、成形性を一層向上させることができる。なお、熱可塑性樹脂(b)の詳細は後述するが、成形性の観点から、熱可塑性樹脂(b)のTg(b)は、層AのTg(a)よりも高い温度であることが好ましい(Tg(a)<Tg(b))。
本実施形態の酸素吸収層(層A)は、テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物を含有する。
本実施形態の層Bは、熱可塑性樹脂(b)を含有する層である。なお、特に断りがない限り、上記した層B1、層B2も含めて「層B」と総称する。同様に、熱可塑性樹脂(b1)、(b2)も含めて「熱可塑性樹脂(b)」と総称する。熱可塑性樹脂(b)は熱可塑性樹脂(a)以外の熱可塑性樹脂である。層B中の熱可塑性樹脂(b)の含有量は、特に限定されないが、70〜100質量%であることが好ましく、80〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%が更に好ましい。なお、層B1、B2のように、熱可塑性樹脂の層が複数層ある態様の場合、ここでいう層B中の熱可塑性樹脂(b)の含有量とは、各層における熱可塑性樹脂の含有量をいう。
本実施形態の放射線滅菌処理は、電磁波に分類されるガンマ線やX線;及び粒子線に分類される電子線より選ばれる少なくとも1種を照射して行う。上記のガンマ線照射において、用いることができるガンマ線としては、一般的にCoの放射性同位体であるCo60線源より放出されるガンマ線が挙げられるが、これに限定したものではない。また、上記のX線照射において、用いることができるX線としては、一般にCu、Mo、W等を対陰極として用い、X線管やクルックス管内で加速させた電子ビームを当てることにより発生するX線が挙げられるが、これらに限定したものではない。また、上記の電子線照射において用いることができる電子線としては、一般的にコッククロフト−ワトソン型、バンデグラーフ型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、線形加速器、静電加速器、ダイナミトロン型、高周波サイクロトロン等の各種電子線加速器から放出される150〜10000KeVのエネルギーをもつ電子線が挙げられるが、これらに限定したものではない。
本実施形態の加熱処理を行うことで、放射線滅菌処理によって発生した酸素吸収性樹脂組成物、多層容器の着色を退色させることができる。加熱時の雰囲気は窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス中、空気中、真空中、水中等が挙げられるが、これらに限定するものではない。加熱処理に用いる装置は何ら限定されず公知の物を用いることができ、例えば熱風乾燥器等が挙げられる。加熱温度は、熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度(Tg)以上200℃以下であれば何ら限定されないが、180℃以下とすることが好ましく、150℃以下とすることがより好ましく、120℃以下とすることが更に好ましい。加熱温度が、熱可塑性樹脂(a)のTg未満であると放射線照射による着色の退色が遅い。また、加熱温度が200℃よりも高い場合、酸素吸収性樹脂組成物や多層容器の熱による劣化が顕著になる為に好ましくない。また、加熱温度を上記好ましい値以下とすることで、酸素吸収性樹脂組成物や多層容器の熱による劣化を抑制することができる。
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、5%パラジウムを活性炭に担持させた触媒350g(50wt%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に置換し、さらに窒素を水素に置換した後、オートクレーブ内の圧力が0.8MPaとなるまで水素を供給した。次に、撹拌機を起動し、回転速度を500rpmに調整し、30分かけて内温を100℃まで上げた後、さらに水素を供給し圧力を1MPaとした。その後、反応の進行による圧力低下に応じ、1MPaを維持するよう水素の供給を続けた。7時間後に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(ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチルに対する収率)で得た。なお、NMRの分析結果は下記の通りである。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)、1.80−1.95(1H m)。
充填塔式精留塔、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、モノマー合成例で得たテトラリン−2,6−ジカルボン酸ジメチル543g、エチレングリコール217g、テトラブチルチタネート0.171gを仕込み、窒素雰囲気で230℃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、テトラブチルチタネート0.171gを添加し、昇温と減圧を徐々に行い、245℃、133Pa以下で重縮合を行い、下記式(5)で表される構造を有するポリエステル化合物(1)を得た。
測定装置:東ソー社製「HLC−8320GPC EcoSEC」
使用カラム:東ソー社製「TSKgel SuperH2000」、「TSKgel SuperHM−L」、「TSKgel SuperH5000」
移動相の溶媒:クロロホルム
温度:40℃
流量:0.6mL/min
示差走査熱量計(DSC)を用いてガラス転移温度と融点を測定した結果、ガラス転移温度は67℃、融点は非晶性のため認められなかった。なお、DSCの測定条件は、以下の通りであった。
測定装置:島津製作所社製「DSC−60」
測定開始温度:25℃
昇温速度:10℃/min
到達温度:220℃
降温速度:5℃/min
ポリエステル化合物(1)100質量部に対し、ステアリン酸コバルト(II)をコバルト量が0.02質量部となるようドライブレンドして得られた酸素吸収性樹脂組成物を、直径20mmのスクリューを2本有する2軸押出機を用いて、押出温度220℃、スクリュー回転数60rpm、フィードスクリュー回転数16rpm、引き取り速度1.3m/minの条件で製膜することにより、幅130mm、厚み245〜255μmの酸素吸収性フィルムを作製した。次に、得られた酸素吸収性フィルムの試験片(長さ100mm×幅100mm)に、Co60線源より放出されるガンマ線を室温、空気中で50kGy照射(照射時間:5時間)した。
次いで、ガンマ線照射した試験片を定温乾燥器(ヤマト科学社製、型式:DS400)に入れて、空気中で80℃、15分間の加熱処理を行った。その後、室温まで冷却した後にフィルムの黄色度(Yellow Index:YI)を測定した。また、ガンマ線照射・加熱処理の後に23℃・50%RHにて1週間保存したフィルムのYI測定を実施した。YI測定は、色差・濁度測定器(日本電色工業社製、型式:COH−400)を使用した。これらの結果を表1に示す。
ガンマ線照射線量、加熱温度及び加熱時間を表1に示した通りに変更したこと以外は、実施例1−1と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
実施例1−1と同様に作製した酸素吸収性フィルムの試験片(長さ100mm×幅100mm)に、静電加速器を用いた電子線発生装置より放出される電子線を室温、空気中で50kGy照射(照射時間:5時間)した。
次いで、電子線照射した試験片を定温乾燥器(ヤマト科学社製、型式:DS400)に入れて、空気中で80℃、15分間の加熱処理を行った。その後、室温まで冷却した後にフィルムのYIを測定した。また、電子線照射及び加熱処理の後に23℃・50%RHにて1週間保存したフィルムのYI測定を実施した。これらの結果を表1に示す。
電子線照射線量、加熱温度及び加熱時間を表1に示した通りに変更したこと以外は、実施例1−13と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
加熱処理を行わなかったこと以外は実施例1−1と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
線量を25kGyとしたこと以外は、比較例1−1と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
加熱処理を行わなかったこと以外は実施例1−13と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYI測定を実施した。これらの結果を表1に示す。
線量を25kGyとしたこと以外は、比較例1−3と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
加熱温度を50℃としたこと以外は、実施例1−1と同様に行って、酸素吸収性フィルムのYIを測定した。これらの結果を表1に示す。
下記の条件により、層Bを構成する材料を射出シリンダーから射出し、次いで層Aを構成する材料を別の射出シリンダーから、層Bを構成する樹脂と同時に射出し、次に層Aを構成する樹脂を必要量射出して射出金型内キャビティーを満たすことにより、B/A/Bの3層構成の射出成形体を得た後、射出成形体を所定の温度まで冷却し、ブロー金型へ移行した後にブロー成形を行うことでバイアル(ボトル部)を製造した。バイアルの総質量を24gとし、層Aの割合(含有量)をバイアルの総質量の30質量%とした。層Bを構成する樹脂としてはシクロオレフィンポリマー(COP、日本ゼオン社製、商品名「ZEONEX 690R」、ガラス転移温度(Tg)136℃、全光線透過率(ASTM D1003、3mm厚)92%)を使用した。
全長89mm、外径40mmφ、肉厚1.8mmとした。なお、バイアルの製造には、射出ブロー一体型成形機(UNILOY製、型式:IBS 85、4個取り)を使用した。
(バイアルの成形条件)
層A用の射出シリンダー温度:260℃
層B用の射出シリンダー温度:280℃
射出金型内樹脂流路温度:280℃
ブロー温度:150℃
ブロー金型冷却水温度:15℃
実施例及び比較例で得られたバイアルの酸素透過率について、以下の方法で測定し評価した。
・バイアルの酸素透過率(OTR)
23℃、成形体外部の相対湿度50%、成形体内部の相対湿度100%の雰囲気下にて保存し、実験開始から30日目の酸素透過率を測定した。測定は、酸素透過率測定装置(MOCON社製、商品名「OX−TRAN 2−21 ML」)を使用した。測定値が低いほど酸素バリア性が良好であることを示す。なお測定の検出下限界は酸素透過率5×10−5mL/(0.21atm・day・package)である。
ポリエステル化合物(1)100質量部に対し、ステアリン酸コバルト(II)をコバルト量が0.02質量部となるようドライブレンドし、直径37mmのスクリューを2本有する2軸押出機に30kg/hの速度で上記材料を供給し、シリンダー温度220℃の条件にて溶融混練を行い、押出機ヘッドからストランドを押し出し、冷却後、ペレタイジングし、酸素吸収性樹脂組成物を得た。層Aを構成する樹脂として酸素吸収樹脂組成物を用い、バイアルを製造した。次に、得られた酸素吸収性多層バイアルに、Co60線源より放出されるガンマ線を室温・空気中で50kGy照射(照射時間:約5時間)した。次いで、ガンマ線照射したバイアルを定温乾燥器(ヤマト科学社製、型式:DS400)に入れて、空気中で80℃、15分間の加熱処理を行った。その後、室温まで冷却した後にバイアルのYIと酸素透過率を、実施例1−1と同様にして測定した。また、ガンマ線照射及び加熱処理の後に、23℃、50%RHにて1週間保存した多層バイアルのYI測定を実施した。これらの結果を表2に示す。
ガンマ線照射線量、加熱温度及び加熱時間を表2に示した通りに変更したこと以外は、実施例2−1と同様に行って、酸素吸収性多層バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
実施例2−1と同様に作製した酸素吸収性多層バイアルに、静電加速器を用いた電子線発生装置より放出される電子線を室温・空気中で50kGy照射(照射時間:5時間)した。次いで、電子線照射したバイアルを定温乾燥器(ヤマト科学社製、型式:DS400)に入れて、空気中で80℃、15分間の加熱処理を行った。その後、室温まで冷却した後にバイアルのYIと酸素透過率を測定した。また、電子線照射及び加熱処理の後に23℃、50%RHにて1週間保存した多層バイアルのYI測定を実施した。これらの結果を表2に示す。
電子線照射線量、加熱温度及び加熱時間を表2に示した通りに変更したこと以外は、実施例2−13と同様に行って、酸素吸収性多層バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
加熱処理を行わなかったこと以外は実施例2−1と同様に行って、バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
線量を25kGyとしたこと以外は、比較例2−1と同様に行って、酸素吸収性多層バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
加熱処理を行わなかったこと以外は実施例2−13と同様に行って、バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
線量を25kGyとしたこと以外は、比較例2−3と同様に行って、酸素吸収性多層バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
加熱温度を50℃としたこと以外は、実施例2−1と同様に行って、酸素吸収性多層バイアルのYIと酸素透過率を測定した。これらの結果を表2に示す。
Claims (9)
- テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物に放射線を照射する滅菌工程と、
前記滅菌工程の後に、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性樹脂組成物を加熱する工程と、
を有する、滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。 - 前記加熱を行う時間が1〜120分である、請求項1に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂(a)が、下記一般式(1)〜(4)
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化合物である、請求項1又は2に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。 - 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ものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記遷移金属触媒が、前記熱可塑性樹脂(a)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1〜4のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記放射線が、ガンマ線、X線及び電子線からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の滅菌済み酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- テトラリン環を構成単位として有する熱可塑性樹脂(a)及び遷移金属触媒を含む酸素吸収性樹脂組成物を含有する酸素吸収層(層A)と、前記酸素吸収層(層A)の上に形成された熱可塑性樹脂(b)を含有する層(層B)と、を少なくとも備える酸素吸収性多層体を含む酸素吸収性多層容器に、放射線を照射する滅菌工程と、
前記滅菌工程の後に、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上200℃以下で、前記酸素吸収性多層容器を加熱する工程と、
を有する、滅菌済み酸素吸収性多層容器の製造方法。 - 前記酸素吸収性多層容器が、
前記酸素吸収層(層A)と、
前記酸素吸収層(層A)の一方の上に形成された熱可塑性樹脂(b1)を含有する層(層B1)と、
前記酸素吸収層(層A)のもう一方の上に形成された熱可塑性樹脂(b2)を含有する層(層B2)と、を少なくとも備える、3層以上を有する酸素吸収性多層体を含み、
前記加熱する工程の加熱温度が、前記熱可塑性樹脂(a)のガラス転移温度以上であり、かつ、前記熱可塑性樹脂(b1)のガラス転移温度と前記熱可塑性樹脂(b2)のガラス転移温度のいずれかの温度以下である、
請求項8に記載の滅菌済み酸素吸収性多層容器の製造方法。
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