JP6703753B2 - エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
具体的には、酢酸ビニルをエチレン加圧下で重合させた後、共役ポリエンを添加し、エチレンの除去後、ケン化することによりEVOH樹脂を製造し、EVOH樹脂粒子を大量の水で洗浄して、目的とするEVOH樹脂粒子を得ている(実施例1)。
こうして得られたEVOH樹脂粒子を用いて作製したフィルムは、着色が少なく、100μm以上のゲル状ブツの数は、100cm2あたり3〜10個であったことが示されている(表1参照)。
しかしながら、近年、包装フィルムに対する要求は益々厳しくなっている。特に、食品用包装フィルムでは、特許文献1の実施例で開示されている程度の改善では不十分とされ、さらなる改善が求められている。
従って、特許文献2では、共役ポリエンの残存量と成形時のフィッシュアイとの関係は検討されていない。
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。
尚、上記本発明の製造方法は、本発明に係るエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットを製造するための方法の一例であり、本発明に係るエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットは、上記本発明の製造方法以外の方法により製造してもよい。
また、前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物のペレットは、エチレン−ビニルエステル系共重合体のアルコール溶液をペレット化したものであることが好ましい。
前記処理液には、さらにホウ素化合物、酢酸、及び酢酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の組み合わせが含有されていてもよい。
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。
本発明の製造方法によれば、従来の製造設備を利用して、本発明のEVOH樹脂ペレット(共役ポリエン付着EVOH樹脂ペレット)を製造することができる。
ペレットを構成するEVOH樹脂は、通常、エチレンとビニルエステルモノマーとの共重合体(エチレン−ビニルエステル系共重合体)をケン化させることにより得られる樹脂であり、非水溶性の熱可塑性樹脂である。
その他のコモノマーとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のオレフィン類;3−ブテン−1−オール、3−ブテン−1,2−ジオール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1,2−ジオール等のヒドロキシ基含有α−オレフィン類やそのエステル化物、アシル化物などの誘導体;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、(無水)フタル酸、(無水)マレイン酸、(無水)イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩あるいは炭素数1〜18のモノまたはジアルキルエステル類;アクリルアミド、炭素数1〜18のN−アルキルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその4級塩等のアクリルアミド類;メタアクリルアミド、炭素数1〜18のN−アルキルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、2−メタクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその4級塩等のメタクリルアミド類;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニルアミド類;アクリルニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;炭素数1〜18のアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、アルコキシアルキルビニルエーテル等のビニルエーテル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル化合物類;トリメトキシビニルシラン等のビニルシラン類;酢酸アリル、塩化アリル等のハロゲン化アリル化合物類;アリルアルコール、ジメトキシアリルアルコール等のアリルアルコール類;トリメチル−(3−アクリルアミド−3−ジメチルプロピル)−アンモニウムクロリド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のコモノマーが挙げられる。
重合禁止剤として共役ポリエンを用いる場合、その添加量は、ビニルエステルモノマーの仕込み量に対して、約0.0001〜3重量%、好ましくは0.0005〜1重量%、さらに好ましくは0.001〜0.5重量%である。
エチレンを蒸発除去したエチレン−酢酸ビニル共重合体溶液から未反応のビニルエステルモノマーを追い出す方法としては、例えば、ラシヒリングを充填した塔の上部から該共重合体溶液を一定速度で連続的に供給し、塔下部よりメタノール等の有機溶剤蒸気を吹き込み塔頂部よりメタノール等の有機溶剤と未反応ビニルエステルモノマーとの混合蒸気を流出させ、塔底部より未反応ビニルエステルを除去したエチレン−ビニルエステル系共重合体溶液を取り出す方法などが採用される。
ケン化用触媒であるアルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルカリ金属アルコラートなどが用いられる。
エチレン−ビニルエステル系共重合体溶液中のエチレン−ビニルエステル系共重合体の含有率は、10〜50重量%程度とすることが好ましい。
ケン化反応温度は通常30〜60℃、ケン化用触媒の使用量は通常0.001〜0.6当量(ビニルエステル基当り)が好ましい。ケン化時間は、ケン化条件、目的とするケン化度に依存するが、通常1〜6時間から選択される。
EVOH樹脂におけるエチレン構造単位の含有量は、ISO14663に基づいて測定した値で、通常20〜60モル%、好ましくは25〜50モル%である。かかる含有量が低すぎる場合は、高湿下のガスバリア性、溶融成形性が低下する傾向があり、逆に高すぎる場合は、ガスバリア性が低下する傾向がある。
以上のようにして製造されるEVOH樹脂(溶液)からペレットを製造する方法としては、公知の方法を採用でき、a)EVOH樹脂溶液を吐出口から押出し、EVOH樹脂の溶融状態でカットした後、冷却固化してペレットを作製するホットカット方式;b)EVOH樹脂溶液又はスラリーを凝固浴中に押出し、冷却固化により得られたEVOH樹脂ストランドを適当な長さにカットするストランドカット方式が挙げられる。
本発明で用いられる共役ポリエンとは、炭素−炭素二重結合と炭素−炭素単結合が交互に繋がってなる構造であって、炭素−炭素二重結合の数が2個以上である、いわゆる共役二重結合を有する化合物である。共役ポリエンは、2個の炭素−炭素二重結合と1個の炭素−炭素単結合が交互に繋がってなる構造である共役ジエン、3個の炭素−炭素二重結合と2個の炭素−炭素単結合が交互に繋がってなる構造である共役トリエン、あるいはそれ以上の数の炭素−炭素二重結合と炭素−炭素単結合が交互に繋がってなる構造である共役ポリエンであってもよい。ただし、共役する炭素−炭素二重結合の数が8個以上になると共役ポリエン自身の色により成形物が着色する懸念があるので、共役する炭素−炭素二重結合の数が7個以下であるポリエンであることが好ましい。また、2個以上の炭素−炭素二重結合からなる上記共役二重結合が互いに共役せずに1分子中に複数組あってもよい。例えば、桐油のように共役トリエンが同一分子内に3個ある化合物も共役ポリエンに含まれる。
また、得られた定量用検液中の共役ポリエンの定量方法は、特に限定しないが、例えば、LC−UV法により定量することができる。
本発明のEVOH樹脂ペレットには、必要に応じて、一般にEVOH樹脂に配合する配合剤、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、滑剤、可塑剤、光安定剤、界面活性剤、抗菌剤、乾燥剤、アンチブロッキング剤、難燃剤、架橋剤、硬化剤、発泡剤、結晶核剤、防曇剤、生分解用添加剤、シランカップリング剤、酸素吸収剤、充填剤、各種繊維等の補強材などが含有されていてもよい。特に、リン酸、ピロ燐酸、亜燐酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、燐酸二水素ナトリウム、燐酸二水素カリウム、酢酸等の酸または多塩基酸の部分塩を含有してもよい。
EVOH樹脂ペレット表層部の共役ポリエン量を30ppb以上とする方法、すなわち本発明のEVOH樹脂ペレットの製造方法は、上記で作製されるEVOH樹脂のペレット(処理前)を、共役ポリエンを含有する処理液と接触させる工程を含むことを特徴とする。
しかしながら、かかる方法で製造されるEVOH樹脂ペレットの場合、ペレット全体に共役ポリエンがほぼ均等に含有されるため、表層部における共役ポリエンの含有量(SC)が低くなる傾向にある。重合禁止剤として添加する共役ポリエン量を増大させると、ペレットの着色の原因ともなるため、ペレット製造後に水洗が必要となる場合もある。このため、ペレット製造段階で共役ポリエンを配合する方法のみにより、ペレット表層部の共役ポリエン量(SC)を、フィッシュアイの発生抑制に効果的な量にまで増大することは一般に困難である。
EVOH樹脂ペレット(処理前)を共役ポリエン含有処理液と接触させることによる、共役ポリエン付着処理は、表層部の共役ポリエン含有量を効率よく増大させることができるという以外に、さらに以下のような有利な点がある。すなわち、処理液の共役ポリエン濃度を調節することで、ペレット表層部の含有量(SC)を高精度に調節することが可能である。
本発明のEVOH樹脂ペレットは、溶融成形法により、例えばフィルム、シート、カップやボトルなどに成形することができる。かかる溶融成形方法としては、押出成形法(T−ダイ押出、インフレーション押出、ブロー成形、溶融紡糸、異型押出等)、射出成形法等が挙げられる。溶融成形温度は、通常150〜300℃の範囲から選ぶことが多い。また、フィルム、シート、繊維等を一軸または二軸延伸することも可能である。
尚、例中「部」とあるのは、重量基準を意味する。
(1)ペレット中の共役ポリエン含有総量(TC)定量用検液の調製
EVOH樹脂ペレットを凍結粉砕して得られた粉末1gを、抽出溶媒(蒸留水:メタノール=1:1、体積比)8mLとともに、10mLのメスフラスコに入れて、60分間、超音波洗浄器による抽出処理を行った。抽出終了後、メスフラスコに、さらに抽出溶媒を加えて定容し、ポアサイズ0.45μmのフィルターでろ過した。得られたろ液を定量用検液として使用した。
EVOH樹脂ペレット20gを、抽出溶媒(蒸留水:メタノール=1:1、体積比)30mL中で10分間室温下で撹拌して抽出を実施した。得られた抽出液を2mLにまで濃縮した後、ポアサイズ0.45μmのフィルターでろ過した。得られたろ液を定量用検液として使用した。
調製した共役ポリエン定量用検液を、下記に示す条件に設定したLC−UV法による分析に供し、検出されたピーク面積値と下記方法で作成した標準液の検量線とから、共役ポリエン(ソルビン酸又はソルビン酸ナトリウム)量を算出した。
ソルビン酸ナトリウム(50mg)を50mLメスフラスコに秤量し、メタノール:超純水=50:50の混合液に溶解して50mL溶液とした(標準原液;1000μg/mL)。この標準原液をメタノール:超純水=50:50の混合液で段階的に希釈することにより、複数濃度の標準溶液を準備し、これについてLC−UV分析を行い、検量線を作成した。
尚、共役ポリエンとしてソルビン酸を用いた場合においても、ここで作成した検量線を利用したが、ソルビン酸ナトリウムとソルビン酸の1分子あたりの検出信号の強度は同一であることから、ソルビン酸の分子量をソルビン酸のナトリウムの分子量で除した値を乗ずることで、ソルビン酸量に換算することができる。
LCシステム:Agilent 1260/1290(Agilent社製)
紫外分光検出器:Agilent1260 Infinity ダイオードアレイ検出器(Agilent社製)
カラム充填剤:Cadenza CD−C18 3μm(Imtact社製)
カラム管:内径3mm、長さ100mm
カラム温度:40℃
移動相:A ギ酸(0.05vol%)含有アセトニトリル(5vol%)水溶液
B ギ酸(0.05vol%)含有アセトニトリル(95vol%)水溶液
タイムプログラム:0.0→5.0min、B%=30%
5.0→8.0min、B%=30%→50%
8.0→10.0min、B%=50%
10.0→13.0min、B%=50%→30%
13.0→15.0min、B%=30%
流量:0.2mL/min
UV/Vis検出波長:190〜400nm
定量波長:262nm
得られたEVOH樹脂ペレットを用いて、バレル、アダプター、及びダイスの温度を210℃に設定した40mmφ単軸押出機にて製膜を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムについて、フィッシュアイの評価を行った。
フィルム検査装置を用いて、フィルム100cm2中に含まれる200μm以上の大きさのフィッシュアイ、直径100〜190μmのフィッシュアイ、直径100μm未満のフィッシュアイ(No.1,2は評価せず)を計数した。フィルム50mの長さの範囲において10箇所で、上記方法によりフィッシュアイを計数し、その平均値を採用した。
なお、フィルム検査装置として、No.1では“FSA−100”(OCS社)、No.2では“DT−300F”(Disctech inspection technology社)、No.3−6では“LINE SENSOR CAMERA”(EXCEL TEC EYE社)を用いたが、いずれも所定の大きさのフィッシュアイの検査においては同等であることを確認している。
No1:
冷却コイルを持つ重合缶に酢酸ビニルを500部、メタノール100部、アセチルパーオキシド0.0585部(対酢酸ビニル)、クエン酸0.015部(対酢酸ビニル)を仕込み、重合缶内を、窒素ガスで一旦置換した後、次いでエチレンで置換して、エチレン圧が40kg/cm2となるまで圧入した。エチレン加圧下、攪拌しながら、67℃まで昇温することにより重合を開始した。重合開始から6時間後、重合率が60重量%に達した時点で、ソルビン酸0.0525部(対酢酸ビニル〔仕込量ベース〕)を添加した。これにより、エチレン含有率32.5モル%のエチレン−酢酸ビニル共重合体を得た。次いで、エチレン−酢酸ビニル共重合体を含有する反応液を蒸留塔に供給し、塔下部からメタノール蒸気を導入することで未反応酢酸ビニルを除去し、エチレン−酢酸ビニル共重合のメタノール溶液を得た。該エチレン−酢酸ビニル共重合体のメタノール溶液に、該共重合体中の残存酢酸基に対して、0.007当量の水酸化ナトリウムを含むメタノール溶液を供給することによりケン化を行い、EVOH樹脂のメタノール溶液(EVOH樹脂30重量%、メタノール70重量%)を得た。かかるEVOH樹脂のケン化度は99.7モル%であった。
この多孔質ペレット100部に対し酢酸ナトリウム0.1部/酢酸0.1部/ホウ酸0.003部(ホウ素換算)/ソルビン酸0.0008部を含有する洗浄用処理水300部(処理液中のソルビン酸濃度2.7ppmに該当)にて、当該多孔質ペレットを1時間洗浄した。当該洗浄処理を合計5回行った。次いで、得られた多孔質ペレットを、酸素濃度0.5vol%以下の窒素気流下で110℃で8時間乾燥を行い、EVOH樹脂100部に対し揮発分0.15部/ナトリウム分0.06部/ホウ酸0.015部(ホウ素換算)を含有するEVOH樹脂ペレットを得た。当該ペレットのMFRは3.8g/10分(210℃、荷重2160g)であった。得られたEVOH樹脂ペレット(共役ポリエン付着EVOH樹脂ペレット)について、上記評価方法に基づいて、共役ポリエン量(ペレット全体の含有総量(TC)、表層部含有量(SC))、フィッシュアイを評価した。結果を表1に示す。
No.1と同様の方法でEVOH樹脂の多孔質ペレットを得た。得られたEVOH樹脂の多孔質ペレットの洗浄に使用した洗浄用処理水の組成を変えた以外は、No.1と同様にした。すなわち、使用した洗浄用処理水の組成は、多孔質ペレット100部に対し酢酸ナトリウム0.1部/酢酸0.1部/ホウ酸0.003部(ホウ素換算)である。
得られたEVOH樹脂ペレットについて、上記評価方法に基づいて、共役ポリエン量(含有総量(TC)、表層部含有量(SC))、フィッシュアイを評価した。結果を表1に示す。
No.1で得られたEVOH樹脂ペレットの表面に、さらに表1に示す濃度を有するソルビン酸ナトリウム水溶液を噴霧することにより、共役ポリエン量を増大させたEVOH樹脂ペレットを製造した。得られたEVOH樹脂ペレットは、それぞれ表1に示すような共役ポリエン量(含有総量(TC)、表層部含有量(SC))を有していた。得られた各EVOH樹脂ペレットについて、上記評価方法に基づいて、フィッシュアイを評価した。結果を表1に示す。
Claims (9)
- エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物のペレットの、下記方法で測定される共役ポリエンの量(SC)が30ppb以上であり、前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットに含有される共役ポリエンの総量(TC)に対する前記共役ポリエンの量(SC)の割合(SC/TC)が0.015重量%以上であることを特徴とするエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット:
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。 - 前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットに含有される共役ポリエンの総量は、0.1〜10000ppmであることを特徴とする請求項1に記載のエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット。
- 前記共役ポリエンが、ソルビン酸、ソルビン酸エステル、及びソルビン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット。
- エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物のペレットを、共役ポリエンを含有する処理液と接触させる工程を含み、これにより下記方法で測定される共役ポリエンの量が30ppb以上であるエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットを得るエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットの製造方法:
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。 - 前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物のペレットは、多孔質ペレットであることを特徴とする請求項4に記載の製造方法。
- 前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物のペレットは、エチレン−ビニルエステル系共重合体のアルコール溶液をペレット化したものである請求項4又は5に記載の製造方法。
- エチレン−ビニルエステル系共重合体の製造工程において、重合禁止剤として共役ポリエンを添加する工程を含むことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記処理液には、さらにホウ素化合物、酢酸、及び酢酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の組み合わせが含有されていることを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物の溶融成形品のフィッシュアイ低減方法であって、
前記溶融成形品の原料として、下記方法で測定される共役ポリエンの量(SC)が30ppb以上であり、含有される共役ポリエンの総量(TC)に対する前記共役ポリエンの量(SC)の割合(SC/TC)が0.015重量%以上であるエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット、又は当該エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレットに所望により他の熱可塑性樹脂ペレットを混合したペレット混合物を用いることを特徴とする方法:
前記エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物ペレット20gを、蒸留水:メタノール=1:1(体積比)の混合液30mL中で10分間室温下で撹拌することにより抽出される共役ポリエン量。
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