JP7031592B2 - 溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物、ペレットおよび多層構造体 - Google Patents
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Description
以下に各成分について説明する。
本発明で用いるEVOH樹脂(A)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であるエチレン-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。上記ビニルエステル系モノマーとしては、経済的な面から、一般的には酢酸ビニルが用いられる。
なお、かかるエチレン構造単位の含有量は、ISO14663に基づいて測定することができる。
かかるEVOH樹脂(A)のケン化度は、JIS K6726(ただし、EVOH樹脂は水/メタノール溶媒に均一に溶解した溶液として用いる)に基づいて測定することができる。
かかるMFRは、EVOH樹脂の重合度の指標となるものであり、エチレンとビニルエステル系モノマーを共重合する際の重合開始剤の量や、溶媒の量によって調整することができる。
上記コモノマーとしては、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、アシル化物等の誘導体;2-メチレンプロパン-1,3-ジオール、3-メチレンペンタン-1,5-ジオール等のヒドロキシアルキルビニリデン類;1,3-ジアセトキシ-2-メチレンプロパン、1,3-ジプロピオニルオキシ-2-メチレンプロパン、1,3-ジブチリルオキシ-2-メチレンプロパン等のヒドロキシアルキルビニリデンジアセテート類;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あげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
特に、側鎖に1級水酸基を有するEVOH樹脂である場合、当該1級水酸基を有するモノマー由来の構造単位の含有量は、EVOH樹脂の通常0.1~20モル%、さらには0.5~15モル%、特には1~10モル%が好ましい。
本発明のEVOH樹脂組成物は、アルカリ土類金属化合物(B)を含有する樹脂組成物であり、EVOH樹脂組成物全体に対し、アルカリ土類金属化合物(B)が重量基準で通常1~1000ppm含有されている。上記アルカリ土類金属化合物(B)の含有量は、好ましくは10~800ppm、特に好ましくは50~500ppmである。
また、アルカリ土類金属化合物(B)の金属重量換算での含有量は、EVOH樹脂組成物全体に対し、通常0.1~500ppm、好ましくは0.5~300ppm、より好ましくは1~200ppm、特に好ましくは2~150ppmである。
上記含有量が多すぎる場合は熱安定性が低下する傾向があり、少なすぎる場合はEVOH樹脂組成物の成形性が低下する傾向がある。
本発明に用いるアルカリ土類金属化合物(B)は、経済性や分散性の点から、モンモリロナイト等の層状無機化合物や、ハイドロタルサイト等の複塩を除くことが好ましい。
かかるカルボン酸塩のアニオンの炭素数は通常2~25であり、生産性の点で好ましくは2~22であり、特に好ましくは6~20である。
また、複数種のアルカリ土類金属化合物(B)を用いた時のアルカリ土類金属化合物の含有量は、全アルカリ土類金属化合物(B)を合計した含有量である。
本発明のEVOH樹脂組成物は、EVOH樹脂(A)、アルカリ土類金属化合物(B)および鉄化合物(C)を含有し、かつ鉄化合物(C)の配合量が特定微量であることが特徴である。かかる構成を採用することにより、EVOH樹脂組成物の加熱後の着色が抑制されることを見出した。
また、本発明では予想外にも、アルカリ土類金属化合物(B)と鉄化合物(C)とを併用することで加熱時の経時的な減粘効果が増強されることを見出した。
上記鉄化合物(C)の含有量が少なすぎると加熱後の着色抑制効果が低下する傾向があり、逆に多すぎると成形物が着色する傾向がある。
<鉄化合物(C)の分析>
EVOH樹脂組成物ペレットの粉砕物0.5gを赤外線加熱炉、酸素気流中で650℃にて1時間灰化処理し、灰分を酸溶解して純水で定容したものを試料溶液とする。この溶液を、Agilent Technologies社製 ICP質量分析装置 7500ce型にて、ICP-MS標準添加法で測定する。
また、上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、前記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、通常0.005~50000であり、好ましくは1~30000であり、特に好ましくは10~10000であり、殊に好ましくは30~5000である。
上記の値が大きすぎる場合、熱安定性を妨げるという傾向があり、小さすぎる場合成形物が着色する傾向がある。
本発明に用いるEVOH樹脂組成物には、EVOH樹脂(A)以外の熱可塑性樹脂を、本発明の効果を阻害しない範囲(例えば、EVOH樹脂組成物の通常30重量%以下、好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下)にて含有することができる。
他の熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、具体的には、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリル系樹脂、アイオノマー、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸エステル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ビニルエステル系樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
また、本発明のEVOH樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲において、一般にEVOH樹脂に配合する配合剤が含有されていてもよい。例えば、可塑剤(例えばエチレングリコール、グリセリン、ヘキサンジオール等の脂肪族多価アルコール等)、酸素吸収剤[例えば、アルミニウム粉、亜硫酸カリウム、光触媒酸化チタン等の無機系酸素吸収剤;アスコルビン酸、さらにその脂肪酸エステルやアルカリ土類金属以外の金属塩等、ハイドロキノン、没食子酸、水酸基含有フェノールアルデヒド樹脂等の多価フェノール類、ビス-サリチルアルデヒド-イミンコバルト、テトラエチレンペンタミンコバルト、コバルト-シッフ塩基錯体、ポルフィリン類、大環状ポリアミン錯体、ポリエチレンイミン-コバルト錯体等の含窒素化合物と鉄以外の遷移金属との配位結合体、テルペン化合物、アミノ酸類とヒドロキシル基含有還元性物質の反応物、トリフェニルメチル化合物等の有機化合物系酸素吸収剤;窒素含有樹脂と鉄以外の遷移金属との配位結合体(例えば、メチルキシリレンジアミン(MXD)ナイロンとコバルトの組合せ)、三級水素含有樹脂と鉄以外の遷移金属とのブレンド物(例えばポリプロピレンとコバルトの組合せ)、炭素-炭素不飽和結合含有樹脂と鉄以外の遷移金属とのブレンド物(例えばポリブタジエンとコバルトの組合せ)、光酸化崩壊性樹脂(例えばポリケトン)、アントラキノン重合体(例えばポリビニルアントラキノン)等や、さらにこれらの配合物に光開始剤(ベンゾフェノン等)や過酸化物捕捉剤(市販の酸化防止剤等)や消臭剤(活性炭等)を添加したもの等の高分子系酸素吸収剤]、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、帯電防止剤、界面活性剤(ただし、滑剤として用いるものを除く)、抗菌剤、アンチブロッキング剤、充填材(例えば無機フィラー等)等を配合してもよい。これらの化合物は、単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
本発明のEVOH樹脂組成物を製造する方法としては、例えば、ドライブレンド法、溶融混合法、溶液混合法、含浸法等の公知の方法があげられ、これらを任意に組み合わせることも可能である。
かかるEVOH樹脂組成物ペレットは公知の手法にて固液分離し、公知の乾燥方法にて乾燥する。かかる乾燥方法として、種々の乾燥方法を採用することが可能であり、静置乾燥、流動乾燥のいずれでもよい。また、これらを組み合わせて行うこともできる。
EVOH樹脂組成物の乾燥前重量(W1)を電子天秤にて秤量し、150℃の熱風乾燥機中で5時間乾燥させ、デシケーター中で30分間放冷後の重量(W2)を秤量し、下記式より算出する。
含水率(重量%)=[(W1-W2)/W1]×100
本発明の溶融成形用EVOH樹脂組成物を用いて得られる多層構造体は、上記EVOH樹脂組成物からなる層を有するものである。本発明の溶融成形用EVOH樹脂組成物を用いて得られるEVOH樹脂組成物を含む層(以下、単に「EVOH樹脂組成物層」という。)は、本発明のEVOH樹脂組成物以外の熱可塑性樹脂を主成分とする他の基材(以下、基材に用いられる樹脂を「基材樹脂」と略記することがある。)と積層することで、さらに強度を付与したり、EVOH樹脂組成物層を水分等の影響から保護したり、他の機能を付与することができる。
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(A):エチレン構造単位の含有量29モル%、ケン化度99.6モル%、MFR3.9g/10分(210℃、荷重2160g)のエチレン-ビニルアルコール共重合体
上記EVOH樹脂(A)のペレットを粉砕したサンプル0.5gを赤外線加熱炉で灰化処理(酸素気流中650℃、1時間)し、灰分を酸溶解して純水で定容したものを試料溶液とした。この溶液を下記のICP-MS(Agilent Technologies社製 ICP質量分析装置 7500ce型)を用いて標準添加法で測定した。その結果、鉄化合物(C)の含有量は、金属換算にて0ppmであった。
上記EVOH樹脂(A)のペレット100部、アルカリ土類金属化合物(B)としてステアリン酸マグネシウム(堺化学工業社製、SM-PG)0.01部、鉄化合物(C)としてリン酸鉄(III)n水和物(和光純薬工業社製、230乾燥減量20.9重量%)0.000034部をプラストグラフ(ブラベンダー社製)にて、230において5分間予熱したのち5分間溶融混練し、EVOH樹脂組成物を得た。得られたEVOH樹脂組成物を、粉砕機(ソメタニ産業社製、SKR16-240)にて650rpmにて粉砕して粉砕物を得た。かかる粉砕物は、1~5mm角の小片であった。
かかるEVOH樹脂組成物におけるアルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量は、マグネシウム換算で、4ppmである。また、鉄化合物(C)の金属換算含有量は、0.1ppmである。上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、40である。
実施例1においてリン酸鉄(III)n水和物の配合量を0.00034部に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2のEVOH樹脂組成物およびその粉砕物を得た。
かかるEVOH樹脂組成物におけるアルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量は、マグネシウム換算で、4ppmである。また、鉄化合物(C)の金属換算含有量は、1ppmである。上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、4である。
実施例1においてリン酸鉄(III)n水和物の配合量を0.0034部に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例3のEVOH樹脂組成物およびその粉砕物を得た。
かかるEVOH樹脂組成物におけるアルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量は、マグネシウム換算で、4ppmである。また、鉄化合物(C)の金属換算含有量は、10ppmである。上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、0.4である。
実施例1においてアルカリ土類金属(B)として酸化マグネシウム(協和化学工業社製、キョーワマグ30)を0.01部用いた以外は、実施例1と同様にして実施例4のEVOH樹脂組成物およびその粉砕物を得た。
かかるEVOH樹脂組成物におけるアルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量は、マグネシウム換算で、60ppmである。また、鉄化合物(C)の金属換算含有量は、0.1ppmである。上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、600である。
実施例1においてステアリン酸マグネシウムの配合量を0.03部に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例5のEVOH樹脂組成物およびその粉砕物を得た。
かかるEVOH樹脂組成物におけるアルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量は、マグネシウム換算で、12ppmである。また、鉄化合物(C)の金属換算含有量は、0.1ppmである。上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比は、120である。
実施例1において、リン酸鉄(III)n水和物を配合しなかった以外は同様にして比較例1のEVOH樹脂組成物およびその粉砕物を得た。
上記のEVOH樹脂組成物の粉砕物をサンプルとし、日本電色工業社製 分光色差計 SE6000にて加熱前のYI値を測定した。このとき、内径32mm、高さ30mmの円筒にサンプルを充填し擦りきった状態で測定に供した。また、かかるサンプルを空気雰囲気下のオーブン内で150℃、5時間加熱処理した後、同様にして加熱後のYI値を測定した。かかる加熱前のYI値に対する加熱後のYI値の比を算出した。かかる値が大きいほど、樹脂組成物が加熱後に黄色く着色していることを意味する。
上記のEVOH樹脂組成物の粉砕物をプラストグラフ(ブラベンダー社製)にて、230℃50rpmの条件下で5分間予熱したのち120分間溶融混合した。測定開始から5分目のトルクを測定開始時(0分目)のトルクで除した数値にて評価した。かかる値が低いほど、加熱時粘度上昇が抑制されていることを意味する。また、測定開始時(0分目)のトルクを測定終了時(120分目)時点でのトルクで除した数値にて評価した。かかる値が高いほど、経時的な粘度上昇が抑制されており、動的粘度挙動が優れていることを意味する。
さらに、本発明の溶融成形用EVOH樹脂組成物を用いた実施例1~5では、鉄化合物(C)を含有しない比較例1よりも動的粘度挙動(5分/0分)が低下し、動的粘度挙動(0分/120分)が上昇した。これは、加熱により経時的にEVOH樹脂組成物が粘度低下することを意味しており、ロングラン成形性が良好であることがわかる。
Claims (7)
- エチレン-ビニルアルコール系共重合体(A)、アルカリ土類金属化合物(B)および鉄化合物(C)を含有するエチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物であって、鉄化合物(C)の含有量がエチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物の重量あたり、金属換算にて0.01~20ppmであることを特徴とする溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物。
- 上記エチレン-ビニルアルコール系共重合体(A)のエチレン構造単位の含有量が、20~60モル%であることを特徴とする請求項1記載のエチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物。
- 上記アルカリ土類金属化合物(B)の含有量がエチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物の重量あたり金属換算で0.1~500ppmであることを特徴とする請求項1または2記載の溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物。
- 上記鉄化合物(C)の金属換算含有量に対する、上記アルカリ土類金属化合物(B)の金属換算含有量の重量比が、0.005~50000であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物。
- 上記アルカリ土類金属化合物(B)がカルボン酸塩であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物からなるペレット。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の溶融成形用エチレン-ビニルアルコール系共重合体組成物からなる層を備えることを特徴とする多層構造体。
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