JP6743387B2 - エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物を含有する層を有する積層体、その二次成形品及び有底容器を製造する方法 - Google Patents
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Description
異なる樹脂を共押出成形する場合、各樹脂層の溶融状態の樹脂の流動性が異なるために、フィードブロック中の合流部(界面)で樹脂流れに乱れが生じやすい。エチレン含有率が異なる2種類以上のEVOH樹脂を含有する層内には、異なる溶融粘度を有する樹脂が混在した状態となっている。このため、エチレン含有率が大きく異なるEVOH樹脂を含有する組成物層を積層体の中間層として、接着樹脂層、他の熱可塑性樹脂層を共押出成形する場合、EVOH樹脂組成物層とその隣接する層との合流部(界面)では、異なる樹脂層との界面で発生する樹脂乱れに加えて、異なるEVOH樹脂と隣接する層の樹脂(接着樹脂)との合流が入り混じった状態となり、通常の界面で生じる乱れよりも微小な乱れも生じた状態になっていると考えられる。一方、真空圧空成形による有底容器の成形は、全体において均一に延伸処理されるフィルムの延伸処理と異なり、延伸時に加わる張力が部位によって異なる。微小な界面乱れが含まれている積層体を、このような真空圧空成形に適用すると、微小な界面乱れ部分が伸ばされて、スジとなって顕在化されたと考える。
本発明で用いるEVOH樹脂は、通常、エチレンとビニルエステル系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。重合法も公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、エマルジョン重合等を用いて行うことができるが、一般的にはメタノールを溶媒とする溶液重合が用いられる。得られたエチレン−ビニルエステル系共重合体のケン化も公知の方法、例えば、未反応ビニルエステル系モノマーを除去したエチレン−ビニルエステル系共重合体溶液に、アルカリ触媒を添加する方法で行い得る。
このようにして製造されるEVOH樹脂は、エチレン由来の構造単位(エチレン構造単位)とビニルアルコール構造単位を主とし、ケン化されずに残存した若干量のビニルエステル構造単位を含む。
本発明で用いられる接着樹脂について説明する。
接着樹脂としては、公知のものを使用すればよい。かかる接着樹脂は基材樹脂の種類によって異なるため、適宜選択すればよいが、代表的には不飽和カルボン酸またはその無水物をポリオレフィン系樹脂に付加反応やグラフト反応等により化学的に結合させて得られるカルボキシル基を含有する変性オレフィン系重合体を挙げることができる。中でも、接着樹脂として、無水マレイン酸変性ポリオレフィンが好ましく、基材樹脂としてポリオレフィン、特にポリプロピレンとの組み合わせが好ましい。
本発明で用いられる他の熱可塑性樹脂について説明する。本発明においては、上記他の熱可塑性樹脂は、EVOH樹脂以外の熱可塑性樹脂である。
<積層体>
本発明において、EVOH樹脂と接着樹脂のせん断速度0.1[1/s]におけるせん断粘度比(EVOH樹脂/接着樹脂)は、0.70〜1.50、好ましくは0.80〜1.45、特に好ましくは0.90〜1.40であり、さらに、EVOH樹脂と接着樹脂のせん断速度1.0[1/s]におけるせん断粘度比(EVOH樹脂/接着樹脂)は、0.90〜1.10、好ましくは0.95〜1.05、特に好ましくは0.99〜1.01である。
かかるせん断粘度比が大きくなると、かかる積層体を真空圧空成形した場合に、スジ等が発生し、外観不良が発生し易い傾向がある。
(測定条件)
雰囲気;窒素雰囲気下、温度;210[℃]、ひずみ;5[%]、測定冶具;φ25mmパラレル−パラレルプレート、予熱時間;10[min]
(1)EVOH樹脂のせん断粘度を調整する方法において
例えば、EVOH樹脂の分子量、エチレン含有率、ケン化度及びMFRのうちの少なくとも1つを変える、あるいは複数のEVOH樹脂を併用することで調整可能である。ただし、これらの方法だと成形性やガスバリア性など、他の特性も大きく変化するため、適用が難しい。
せん断粘度に及ぼす効果が大きい添加剤を微量用いて、他の特性に影響を与えない方法が好ましい。
かかる添加剤としては、例えば、(i)EVOH樹脂に対して反応系樹脂であるポリアミド系樹脂、(ii)EVOH樹脂に対して非反応系樹脂であるポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、それらの共重合体、(iii)フィラー、ガラスファイバー等の無機物、(iv)高級脂肪酸亜鉛塩等の高級脂肪酸金属塩等が挙げられる。
(2)接着樹脂のせん断粘度を調整する方法において
例えば、分子量の異なる接着樹脂や組成の異なる樹脂を配合する、酸変性の度合いを変更するなどが挙げられる。ただし、成形品の剥離強度を実用的なレベルに維持するためには、使用する接着樹脂に合わせたEVOH樹脂の調整で解決できることが望ましい。
理由は明らかではないが、高級脂肪酸亜鉛塩は、エチレン含有率が異なる2種類のEVOH樹脂の溶融時の混和性を高め、他の樹脂との共押出成形時に発生する微小な界面乱れを抑制すると思われる。このような抑制効果は、高級脂肪酸の他の金属塩、あるいは低級脂肪酸の亜鉛塩では見られない効果であり、驚くべきことである。
特に、高級脂肪酸亜鉛として、ステアリン酸亜鉛を用いた場合のEVOH樹脂に対する配合量は、EVOH樹脂に対して、450〜700ppmである。
本発明の積層体に用いられるEVOH樹脂組成物層には、本発明の趣旨を阻害しない範囲(例えば1重量%以下)において、上記成分以外に可塑剤、フィラー、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤等の公知の添加剤を適宜配合することができる。
本発明の積層体に用いられるEVOH樹脂に高級脂肪酸亜鉛塩を配合してEVOH樹脂組成物を調製する方法については、特に限定しない。EVOH樹脂、高級脂肪酸亜鉛塩を所定割合で配合して、溶融混練等により樹脂組成物を調製してもよいし、各成分を所定割合でドライブレンドするだけでもよい。ドライブレンドによる調製方法は、必要に応じてEVOH樹脂の組合せを適宜選択することができ、高級脂肪酸亜鉛塩を必要に応じて添加することで調製できるので、生産上有利である。また、ドライブレンドによる調製方法は、溶融状態のEVOH樹脂に対する高級脂肪酸亜鉛塩による分解抑制という観点から好ましい。すなわち、本発明の樹脂組成物の調製方法は、ドライブレンドによって、各EVOH樹脂表面に、高級脂肪酸亜鉛塩が付着して存在している状態が好ましい。
また、いずれか一方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩をドライブレンドしたものに、他方のEVOH樹脂を配合してもよいし、予め作成した一方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩とのコンパウンドに、他方のEVOH樹脂を配合してもよい。
さらに、一方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩とをドライブレンドしたものに、他方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩とをドライブレンドしたものを配合してもよいし、予め作成した一方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩とのコンパウンドに、予め作成した他方のEVOH樹脂と高級脂肪酸亜鉛塩とのコンパウンドを配合してもよい。
以上のような構成を有する積層体は、通常、加熱延伸処理を施して用いられる。本発明のEVOH樹脂組成物層がガスバリア層として優れたガスバリア性を有し、しかも積層界面における界面乱れが低減されていると考えられるので、公知の種々の加熱延伸処理を適用することができる。
本発明の積層体は、真空成型、圧空成形により二次成形品、特にカップやトレイ等の有底容器の製造に適している。本発明の積層体は、積層界面での微小な樹脂流れ乱れが少ないと考えられることから、外観に優れた二次成形品を得ることができる。
尚、例中「部」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。
・EVOH樹脂1:エチレン構造単位の含有率29モル%、ケン化度99.6モル%、MFR4.0g/10分(210℃、荷重2160g)
・EVOH樹脂2:エチレン構造単位の含有率44モル%、ケン化度98.5モル%、MFR4.0g/10分(210℃、荷重2160g)
・高級脂肪酸金属塩:ステアリン酸亜鉛
〔EVOH樹脂組成物の製造〕
上記に示す2種類のEVOH樹脂を用い、エチレン含有率が低い方のEVOH樹脂1を75部、高い方のEVOH樹脂2を25部配合し、さらに高級脂肪酸亜鉛塩を、EVOH1とEVOH2の合計量100重量部に対して500ppm配合し、ドライブレンドすることにより、EVOH樹脂組成物を調製した。
上記に示す2種類のEVOH樹脂を用い、EVOH樹脂1を25部、EVOH樹脂2を75部配合し、ドライブレンドすることにより、EVOH樹脂組成物を調製した。
上記に示す2種類のEVOH樹脂を用い、EVOH樹脂1を75部、EVOH樹脂2を25部配合し、ドライブレンドすることにより、EVOH樹脂組成物を調製した。
上記に示す2種類のEVOH樹脂を用い、EVOH樹脂1を50部、EVOH樹脂2を50部配合し、ドライブレンドすることにより、EVOH樹脂組成物を調製した。
3種5層共押出しTダイシート製膜装置に、上記で調製したEVOH樹脂組成物、ポリプロピレン(日本ポリプロ社製「EG47FT」)、接着樹脂(三井化学社製「Admer QF551」)を供給して、共押出成形により、ポリプロピレン層/接着樹脂層/EVOH樹脂組成物層/接着樹脂層/ポリプロピレン層の3種5層構造の積層体(フィルム)を得た。積層体の各層の厚み(μm)は、450/25/50/25/450である。
成形装置のダイ温度は、全て210℃に設定した。
上記で調製したEVOH樹脂組成物、及び接着樹脂のせん断粘度(Pa・s)を、回転型レオメーター(アントンパール社製、『MCR301』)を用い、下記条件にて測定した。
(測定条件)
雰囲気;窒素雰囲気下、温度;210[℃]、ひずみ;5[%]、測定冶具;φ25mmパラレル−パラレルプレート、予熱時間;10[min]
また、得られたせん断粘度(Pa・s)を用い、せん断速度:0.1[1/s]、及び1.0[1/s]におけるせん断粘度比(EVOH樹脂/接着樹脂)を算出した。結果を表1に示す。
真空圧空成形機(浅野研究所製プラグアシスト型真空圧空成形機)の金型温度を50℃、ヒーター温度を500℃に設定し、上記で得た3種5層の積層フィルム(縦×横=40mm×40mm、厚み1000μm、EVOH樹脂組成物層の厚み50μm)を用いて、開口部よりも底面の方が広がっている円錐形有底容器(上面径48mm、底面径80mm、深さ52mm、絞り比(成形品の深さ(mm)/成形品の最大直径(mm))が0.65)を作製した。
積層フィルムの加熱軟化のための加熱時間(ヒーター温度500℃)を、22秒間、24秒間又は26秒間として、各場合について成形品を得、下記基準に基づき二次成形性を評価した。
得られた成形品(カップ)の外観を目視観察して、スジの発生度合いを評価した。
A:スジがない、もしくは僅かにスジ(太さ200μm未満)がみられる程度である。
B:部分的に太さ200μm以上300μm未満のスジがある。
C:部分的に太さ300μm以上500μm以下のスジがある。
D:太さ300〜500μmのスジが成形品全体にわたって発生した。
Claims (5)
- エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物(EVOH樹脂)を含有する層の少なくとも一面に、接着樹脂を含有する層を介して、エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物以外の熱可塑性樹脂を含有する層が積層されている積層体であって、
該エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物は、エチレン構造単位の含有率が異なる2種類以上のエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物の混合物であり、エチレン含有率が20〜40モル%の低エチレンEVOH樹脂(A1)とエチレン含有率が40〜60%モルの高エチレンEVOH樹脂(A2)を有し、該低エチレンEVOH樹脂(A1)と該高エチレンEVOH樹脂(A2)の配合比率(A1/A2)が重量比で75/25〜70/30であり、
該エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物を含有する層が、エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物の含有量に対して、350〜800ppmの高級脂肪酸亜鉛塩を含有し、
該エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物と該接着樹脂のせん断粘度比(エチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物/接着樹脂)が、せん断速度0.1[1/s]において0.70〜1.50、かつせん断速度1.0[1/s]において0.90〜1.10である積層体。 - 2種類以上のエチレン−ビニルエステル系共重合体ケン化物の内、エチレン構造単位のエチレン含有率が最も高いものと最も低いものの含有量差(ΔEt)が10〜25モル%である請求項1記載の積層体。
- 熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンである請求項1又は2に記載の積層体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体を用いた二次成形品。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体のシート又はフィルムを加熱軟化させる工程;
真空吸引及び圧縮空気の少なくとも一方により、前記シート又はフィルムを成形型に密着させる工程;及び
冷却後、離型して、有底容器を得る工程
を含む有底容器を製造する方法。
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