JPH01318957A - Oxygen sensor, its molding and laminate having oxygen sensor function - Google Patents

Oxygen sensor, its molding and laminate having oxygen sensor function

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JPH01318957A
JPH01318957A JP15116788A JP15116788A JPH01318957A JP H01318957 A JPH01318957 A JP H01318957A JP 15116788 A JP15116788 A JP 15116788A JP 15116788 A JP15116788 A JP 15116788A JP H01318957 A JPH01318957 A JP H01318957A
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oxygen
ionomer
oxygen sensor
film
molding
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Abstract

PURPOSE:To identify through which pinhole oxygen is intruded by constituting an oxygen sensor with bivalent manganese and ionomer wherein the complex ions of organic amine are cations. CONSTITUTION:A macromolecular compound has an acidic functional group such as a carboxylic acid group or sulfonic acid group as a side chain or an end group that is bonded to the main chain of hydrophobic hydrocarbon. Said macromolecular compound is partially or completely neutralized with complex ions of bivalent manganese and organic ions. This material is used as ionomer. In this way, an oxygen sensor is constituted. Said ionomer has the following property: the color is changed by the adsorption and desorption of oxygen. Therefore, it can identified through which pinhole the oxygen is intruded.

Description

【発明の詳細な説明】 の°1 シ この発明は2価マンガンと有機アミンとの錯イオンを陽
イオンとするアイオノマーからなる酸素センサー、該ア
イオノマーを成形して得られた酸素センサー機能を有す
る成形体および酸素センサー機能を有する酸素バリアー
性積層体に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor made of an ionomer whose cation is a complex ion of divalent manganese and an organic amine, and a molded product having an oxygen sensor function obtained by molding the ionomer. The present invention relates to an oxygen barrier laminate having body and oxygen sensor functions.

従迷J口支迷 食品包装分野においては酸素による食品の腐敗を防ぐこ
とを目的として、酸素を通しにくい透明な材料、例えば
ガラスやポリ塩化ビニリデンなどのガスバリアー性高分
子化合物による瓶や包装袋で食品を包装し、内部を真空
にしたり、窒素ガスで置換して酸素を遮断し、更に容器
内に脱酸素剤をいれて酸素を除去するなど酸素の進入を
防ぐことが広くおこなわれている。そしてこれらの包装
においては、包装容器や包装体内部に酸素か侵入した場
合に外部より容易に識別できるような酸素センサーが求
められている。
In the field of food packaging, bottles and packaging bags are made of transparent materials that do not allow oxygen to pass through, such as glass and gas barrier polymer compounds such as polyvinylidene chloride, in order to prevent food from spoiling due to oxygen. It is widely practiced to prevent oxygen from entering the container by packaging food in containers, creating a vacuum inside the container, replacing the container with nitrogen gas to block oxygen, and then removing oxygen by putting an oxygen absorber inside the container. . For these packages, there is a need for an oxygen sensor that can easily identify from the outside when oxygen has entered the inside of the packaging container or package.

また酸素と反応しやすい工業薬品等の貯蔵においても同
様に酸素を遮断する包装が行なわれ、この場合にも同様
に酸素の進入を検知できる方法が求められている。
In addition, packaging that blocks oxygen is similarly used to store industrial chemicals and the like that are likely to react with oxygen, and in this case as well, there is a need for a method that can detect the ingress of oxygen.

この目的のために酸素と接すると変色する染料を含む粉
末等を小袋にいれて食品と一緒に包装し、酸素の進入を
検知することが行なわれている。
For this purpose, a powder containing a dye that changes color when exposed to oxygen is placed in a pouch and packaged with the food to detect the ingress of oxygen.

例えばオキサジン骨格を分子内に有する化合物が酸素の
存在下と非存在下において色調を異にするという性質を
利用して、酸素の検知剤として用いることが提案されて
いる。(特開昭56−65072号公報) 一日が ゛ よ゛と るI 占 しかしこのような目的で酸素センサーとして用いられて
いる染料等は食品を汚染するおそれがある。またこれら
前記の用途においては、単に酸素の存在を検知するのみ
ならず、酸素の進入経路を検知することも重要であり、
そのような機能を持った酸素センサーが望まれている。
For example, it has been proposed that compounds having an oxazine skeleton in their molecules have different color tones in the presence and absence of oxygen to be used as oxygen detection agents. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-65072) However, the dyes used as oxygen sensors for this purpose may contaminate food. In addition, in these above-mentioned applications, it is important not only to detect the presence of oxygen, but also to detect the path of oxygen entry.
An oxygen sensor with such a function is desired.

例えば食品用包装フィルムで包装袋のピンホールによっ
て酸素が侵入することか多いが、どの部分のピンホール
から酸素が侵入したかを検知できるセンサーが期待され
ている。しかし染料などによる酸素センサーでは侵入経
路までも検知することは困難である。
For example, in food packaging films, oxygen often enters through pinholes in packaging bags, and there is hope for a sensor that can detect which pinholes oxygen has entered. However, it is difficult to detect even the entry route using dye-based oxygen sensors.

。        ゛     た  のこのような状
況に鑑み、本発明の発明者は、酸素センサー機能を有す
る高分子化合物であれば食品等への混入のおそれがなく
、かつ酸素の侵入経路がわかるような位置および形状で
使用できることに着目し、酸素検知能力を持つ高分子化
合物を探索する目的で鋭意研究した結果、特定の錯イオ
ンを陽イオンとするアイオノマー樹脂か酸素を選択的に
吸着して変色することを見い出し、本発明を完成するに
至った。さらに本発明のアイオノマー樹脂を酸素バリア
ー性ポリマーと積層することにより、酸素センサー機能
をもった酸素バリアー性積層体が得られることも見出さ
れた。
. In view of this situation, the inventors of the present invention determined that a polymer compound having an oxygen sensor function would not be likely to be mixed into foods, etc., and should be located in a position and shape that would allow the route of oxygen intrusion to be known. As a result of intense research aimed at searching for polymer compounds with oxygen sensing ability, we discovered that ionomer resins with specific complex ions as cations selectively adsorb oxygen and change color. , we have completed the present invention. Furthermore, it has been found that by laminating the ionomer resin of the present invention with an oxygen barrier polymer, an oxygen barrier laminate having an oxygen sensor function can be obtained.

高分子化合物系の酸素吸脱着剤としては対面型ジボルフ
ィリン金属銘体を埋め込んだ疎水高分子粒子を水系媒質
に分散させた分散液が知られている。(特公昭63−5
011)L/かしこのような酸素センサーにおいては、
金属錯体を高分子化合物に埋め込むために、溶媒への溶
解、分離、乾燥等の操作が必要であり、またこの発明に
おいては高分子化合物は水分散液として用いられ、成型
材料として用いることは全く示唆されていない。これに
対し本発明はそれ自体が酸素センサー機能を有し、任意
の形状に成型して使用できる特徴を有している。
As a polymer compound-based oxygen adsorbing/desorbing agent, a dispersion liquid in which hydrophobic polymer particles in which face-to-face divorphyrin metal plaques are embedded is dispersed in an aqueous medium is known. (Tokuko Showa 63-5
011) L/Kashi In such an oxygen sensor,
In order to embed the metal complex in a polymer compound, operations such as dissolving it in a solvent, separating it, and drying it are necessary.In addition, in this invention, the polymer compound is used as an aqueous dispersion, and it cannot be used as a molding material at all. Not suggested. In contrast, the present invention has an oxygen sensor function itself and has the feature that it can be molded into any shape and used.

すなわち本発明は2価マンガンと有機アミンとの錯イオ
ンを陽イオンとするアイオノマーからなる酸素センサー
、該アイオノマーを成形して得られた酸素センサー機能
を有する成形体および酸素センサー機能を有する酸素バ
リアー性積層体に関する。
That is, the present invention provides an oxygen sensor made of an ionomer whose cation is a complex ion of divalent manganese and an organic amine, a molded article having an oxygen sensor function obtained by molding the ionomer, and an oxygen barrier property having an oxygen sensor function. Regarding a laminate.

本発明で用いるアイオノマーは゛、疎水性の炭化水素主
鎖に側鎖および/または末端基としてカルボン酸基やス
ルホン酸基等の酸性官能基を有する高分子化合物か2価
マンガンと有機アミンとの錯イオンに牛中で部分的また
は完全に中和されているものである。 ここに上記錯イ
オンの部分的な中和物にあっては、上記錯イオンが存在
する限り、錯イオンで中和されていない酸性官能基が他
の金属イオンやアンモニウムイオンなどで部分的または
完全に中和されたものであってもよい。
The ionomer used in the present invention is a polymer compound having an acidic functional group such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group as a side chain and/or terminal group on a hydrophobic hydrocarbon main chain, or a complex of divalent manganese and an organic amine. ions that are partially or completely neutralized in cattle. In a partially neutralized product of the above complex ion, as long as the above complex ion exists, the acidic functional groups that are not neutralized by the complex ion can be partially or completely neutralized by other metal ions, ammonium ions, etc. It may be neutralized.

ベースとなる酸性高分子化合物としてはオレフィンと不
飽和カルボン酸、さらに必要に応じて他の不飽和単量体
との共重合体、スルフォン化オレフィン系重合体などが
用いられる。ここに共重合体はランダム共重合体、ブロ
ック共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体など、
いずれも使用できる。
As the base acidic polymer compound, an olefin and an unsaturated carboxylic acid, and if necessary, a copolymer with other unsaturated monomers, a sulfonated olefin polymer, etc. are used. Copolymers here include random copolymers, block copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, etc.
Either can be used.

より具体的には、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合
体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)
アクリル酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合
体、エチレン−無水マレイン酸−酢酸ビニル共重合体、
エチレン−マレイン酸モノエステル共重合体、エチレン
−マレイン酸モノエステル−(メタ)アクリル酸エステ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スルホ
ン化ポリエチレン、スルホン化ポリスチレン等をあげる
ことができる。これらの中ではフィルムなどへの熱成形
加工性の点からエチレン系の重合体、とりわけエチレン
ー不飽和カルボン酸共重合体やエチレンー不飽和カルボ
ン酸エステルー不飽和カルボン酸共重合体が好ましい。
More specifically, ethylene-(meth)acrylic acid copolymer, ethylene-(meth)acrylic acid ester-(meth)
Acrylic acid copolymer, ethylene-maleic anhydride copolymer, ethylene-maleic anhydride-vinyl acetate copolymer,
Examples include ethylene-maleic acid monoester copolymer, ethylene-maleic acid monoester-(meth)acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, sulfonated polyethylene, and sulfonated polystyrene. Among these, ethylene polymers, particularly ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymers and ethylene-unsaturated carboxylic acid ester-unsaturated carboxylic acid copolymers, are preferred from the viewpoint of thermoformability into films and the like.

またこれらエチレン系共重合体としてはエチレン含有量
が70〜99モル%、とくに90〜99モル%のものが
好ましい。
These ethylene copolymers preferably have an ethylene content of 70 to 99 mol%, particularly 90 to 99 mol%.

アイオノマーの陽イオンとしては2価マンガン(以下、
Mn (II)またはMn−とよぶことがある)と有機
アミンとの釦イオンが用いられる。この錯イオンを陽イ
オンとするアイオノマーは酸素の吸脱着によって色が変
化するという特異な性質を有し、酸素センサーとして利
用しうろことが見出された。有機アミンと錯イオンを形
成させない2価のマンガン単独を陽イオンとするアイオ
ノマーは酸素の存在下で変色するが、その速度は非常に
遅く、また変色の程度も小さい。
The ionomer cation is divalent manganese (hereinafter referred to as
A button ion of Mn(II) or Mn-) and an organic amine is used. Ionomers containing this complex ion as a cation have the unique property of changing color when adsorbing and desorbing oxygen, and it was discovered that they could be used as oxygen sensors. Ionomers whose cation is divalent manganese alone, which does not form complex ions with organic amines, change color in the presence of oxygen, but the rate of change is very slow and the extent of the change is small.

またマンガン以外にも有機アミンと錯イオンを形成する
金属陽イオンとして亜鉛(■)、コバル)(n)、ニッ
ケル(■)、銅(■)、等が知られているが、これらの
錯イオンを陽イオンとするアイオノマーには酸素を選択
的に吸脱着して変色する性質は見られなかった。
In addition to manganese, metal cations that form complex ions with organic amines include zinc (■), cobal (n), nickel (■), and copper (■), but these complex ions The ionomer with cation as a cation did not exhibit the property of selectively adsorbing and desorbing oxygen and causing discoloration.

2価マンガンとの錯イオンを形成させる有機アミンとし
ては1級アミノ基を1分子に2個以上有するポリアミン
が好適である。すなわち1級アミノ基を1分子に2個以
上有するポリアミンと2価マンガンとの錯イオンを陽イ
オンとするアイオノマーは、2級または3級のアミノ基
を有するポリアミンや、1級モノアミンと2何条ンガン
との錯イオンを陽イオンとするアイオノマーに比べて、
熱に対して比較的安定であり、熱成形加工時に分解した
り、アミンがアイオノマーより気化し、脱離するおそれ
が少ないので本発明の酸素センサーとして好適である。
As the organic amine that forms a complex ion with divalent manganese, a polyamine having two or more primary amino groups per molecule is suitable. In other words, an ionomer whose cation is a complex ion of a polyamine having two or more primary amino groups per molecule and divalent manganese is a polyamine having a secondary or tertiary amino group, or a primary monoamine having two or more molecules. Compared to ionomers whose cations are complex ions with cancer,
It is suitable as the oxygen sensor of the present invention because it is relatively stable against heat and there is little risk of it decomposing during thermoforming or that the amine is vaporized and desorbed from the ionomer.

好ましい有機アミンとしては1.3ビスアミノシクロヘ
キサン、メタキシレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、テトラエチレンペンタミンなどがある。またこれら
の有機アミンを2種以上混合して使用することも可能で
ある。
Preferred organic amines include 1.3bisaminocyclohexane, metaxylene diamine, hexamethylene diamine, and tetraethylenepentamine. It is also possible to use a mixture of two or more of these organic amines.

アイオノマー中におけるマンガン濃度は、ベースとなる
ポリマーの種類によっても異なるが、0.1〜10重量
%程度が好適である。
The manganese concentration in the ionomer varies depending on the type of base polymer, but is preferably about 0.1 to 10% by weight.

またアイオノマー中におけるアミンの量は、酸性官能基
(中和されたものを含む。)1モルに対して0.05〜
3.0モル程度とすることが好ましい。
The amount of amine in the ionomer is 0.05 to 1 mole of acidic functional groups (including neutralized ones).
It is preferable to set it to about 3.0 mol.

本発明のマンガンと有機アミンとの錯イオンを陽イオン
とするアイオノマーは単独で使用することもできるが、
酸素による変色反応に影響を与えないものであれば他の
陽イオンを有するアイオノマー、あるいはその他の熱可
塑性高分子化合物と混合使用することもできる。
The ionomer of the present invention whose cation is a complex ion of manganese and an organic amine can be used alone, but
It can also be used in combination with other cation-containing ionomers or other thermoplastic polymer compounds as long as they do not affect the color change reaction caused by oxygen.

本発明のアイオノマーは、−Mに実施されているアイオ
ノマーの製造方法と同様な方法で製造される。アイオノ
マーの製造方法は通常酸性高分子化合物の合成工程とそ
の後のアイオノマー化(中和)工程にわかれる。酸性高
分子化合物の合成は例えばエチレン−メタクリル酸共重
合体であれば、1000〜3000 K g / c 
m ”、150〜250℃の反応条件で、有機過酸化物
を開始剤とするラジカル重合法が用いられる。ポリオレ
フィン−アクリル酸グラフト共重合体では押出機等で1
00〜300℃の温度条件下でポリオレフィンとアクリ
ル酸モノマー、有機過酸化物を混練することによって得
られる。スルホン化ポリスチレン等のスルホン酸ポリマ
ーはポリスチレンを発煙硫酸洛中でスルホン化処理する
ことにより合成される。
The ionomer of the present invention is produced by a method similar to the method for producing the ionomer carried out in -M. A method for producing an ionomer is usually divided into a synthesis step of an acidic polymer compound and a subsequent ionomerization (neutralization) step. Synthesis of an acidic polymer compound, for example, in the case of ethylene-methacrylic acid copolymer, is 1000 to 3000 Kg/c.
A radical polymerization method using an organic peroxide as an initiator is used under reaction conditions of 150 to 250°C.For polyolefin-acrylic acid graft copolymers, 1
It is obtained by kneading a polyolefin, an acrylic acid monomer, and an organic peroxide at a temperature of 00 to 300°C. Sulfonic acid polymers such as sulfonated polystyrene are synthesized by sulfonating polystyrene in oleum.

アイオノマー化(中和)工程では100〜300°Cの
温度条件下で酸性高分子化合物に所望量の酢酸マンガン
等の2価マンガンの有機酸塩および有機アミンを添加混
合して反応することにより行なわれる。反応により副生
する水や有m酸は脱気処理等により除かれる。混線装置
としてはスクリュー押出機、バンバリーミキサ−、ロー
ルミキサー等が使用できるが、操作の容易性の点で押出
機が好ましい。アイオノマー工程においては、2価マン
ガンの有機酸塩と有機アミンの2成分を同一工程で酸性
高分子化合物と反応させることも、いずれか一方を先に
高分子化合物と反応させて錯イオン化することも可能で
ある。アイオノマー化工程としては、この他にも酸性高
分子化合物を有機溶剤に溶解した状態で2価マンガン塩
および有機アミンを反応させ、その後溶剤を除いてアイ
オノマーを得る方法も使用できる。
The ionomerization (neutralization) step is carried out by adding and mixing a desired amount of an organic acid salt of divalent manganese such as manganese acetate and an organic amine to an acidic polymer compound under a temperature condition of 100 to 300°C and reacting. It will be done. Water and molar acids produced as by-products of the reaction are removed by degassing or the like. As the mixing device, a screw extruder, a Banbury mixer, a roll mixer, etc. can be used, but an extruder is preferred from the viewpoint of ease of operation. In the ionomer process, two components, an organic acid salt of divalent manganese and an organic amine, can be reacted with an acidic polymer compound in the same process, or either one can be reacted with a polymer compound first to form a complex ion. It is possible. As the ionomerization step, a method can also be used in which a divalent manganese salt and an organic amine are reacted in a state in which an acidic polymer compound is dissolved in an organic solvent, and then the solvent is removed to obtain an ionomer.

本発明の酸素センサーはアイオノマーの製造時の形状で
あるベレットや粉末の状態のままで使用することもでき
、この場合でも染料などの酸素センサーと異なり、包装
材料および内容物を着色汚染しないという利点を有する
The oxygen sensor of the present invention can also be used in the form of pellet or powder, which is the form in which the ionomer is manufactured, and even in this case, unlike oxygen sensors such as dyes, it has the advantage of not coloring or contaminating packaging materials and contents. has.

しかし本発明の酸素センサー機能を有するアイオノマー
は成形の容易なポリマーであり、各種の成形体に成形し
て使用することによって、その特徴をより一層効果的に
利用することができる。特にシートまたはフィルム状の
成形体は広い面積を持った面状の酸素センサーとして酸
素の進入経路をも検知し得る特徴を有している。成形体
とじて使用する場合には、メルトフローレート(190
°C12160g荷重)が0.1〜1000g710分
程度のものを用いるのが好ましい。
However, the ionomer having an oxygen sensor function of the present invention is a polymer that can be easily molded, and its characteristics can be utilized more effectively by molding it into various molded bodies. In particular, a sheet or film-like molded article has the feature that it can also detect the entry route of oxygen as a planar oxygen sensor with a wide area. When using the molded product, the melt flow rate (190
It is preferable to use one with a load of 0.1 to 1000 g (710 minutes at 12160 °C) for about 710 minutes.

本発明のアイオノマーの成形方法は通常の熱可塑性高分
子化合物の一般的な成形方法がそのまま適用できる。す
なわちスクリュー押出機を使用した押出成形によるフィ
ルム、押出ブロー成形によるボトル、射出成形による各
種形状の成形体、熱プレス成形によるシート、フィルム
、ロール成形によるシート等が成形できる。
As the method for molding the ionomer of the present invention, a general molding method for ordinary thermoplastic polymer compounds can be applied as is. That is, films can be formed by extrusion using a screw extruder, bottles by extrusion blow molding, molded bodies of various shapes by injection molding, sheets and films by hot press molding, sheets by roll molding, and the like.

これらの成形体はアイオノマー単独を用いて行なう以外
に各種熱可塑性高分子化合物との複合体として成形する
ことも可能である。特に酸素バリアー性のポリマーと本
発明アイオノマーとを積層して得られた複層体は面状の
酸素センサー層を含む包装体であり、酸素を通しにくい
包装体の一部にピンホールが生じ、酸素が侵入した場合
でも酸素の進入経路を進入部分の包装体の変色により検
知出来る。すなわちフィルムや中空体などとじて酸素の
進入経路の検知機能を有する酸素バリアー性積層体が得
られる。
These molded bodies can be molded not only using the ionomer alone, but also as a composite body with various thermoplastic polymer compounds. In particular, the multilayer body obtained by laminating the oxygen barrier polymer and the ionomer of the present invention is a package containing a planar oxygen sensor layer, and pinholes occur in a part of the package that is difficult to pass oxygen. Even if oxygen enters, the path of oxygen entry can be detected by the discoloration of the package at the entry area. In other words, an oxygen barrier laminate having a function of detecting an oxygen entry route can be obtained by combining a film or a hollow body.

酸素バリアー性ポリマーとしてはエチレン−ビニルアル
コール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリ
エステルなどを用いることができる。
As the oxygen barrier polymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, nylon, polyester, etc. can be used.

積層体の製造は共押出、熱溶融プレス、押出ラミネーシ
ョン、ドライラミネーション等通常の積層体の製造方法
か適用できる。また酸素バリアー性ポリマーの耐湿性が
低いなどの欠点を補うことを目的として、さらにポリオ
レフィンなどを積層することもできる。
The laminate can be manufactured by any conventional laminate manufacturing method such as coextrusion, hot melt pressing, extrusion lamination, or dry lamination. Further, in order to compensate for the drawbacks such as low moisture resistance of the oxygen barrier polymer, polyolefin or the like can be further laminated.

主玉諺と肱逮 本発明の酸素センサーは従来の電気伝導度の変化を利用
した酸素センサー等にくらべ、特別な装置を使用するこ
となく、色の変化により酸素を容易に、しかも選択的に
検知することができる。そのため食品包装用途等におい
て、内部への酸素の進入を包装品の流通段階や消費者の
ところで手軽にチエツクすることができる。
Compared to conventional oxygen sensors that utilize changes in electrical conductivity, the oxygen sensor of the present invention can easily and selectively detect oxygen by changing its color without using any special equipment. Can be detected. Therefore, in applications such as food packaging, it is possible to easily check the ingress of oxygen into the packaged product at the distribution stage or at the consumer.

また本発明の酸素センサーは高分子化合物であるため、
酸素の吸着による色の変化によって同様に酸素の進入を
検知する酸素センサー染料と異なり、包装物を汚染する
ことかないという利点を有している。
Furthermore, since the oxygen sensor of the present invention is a polymer compound,
Unlike oxygen sensor dyes, which similarly detect the ingress of oxygen by changing color due to oxygen adsorption, they have the advantage of not contaminating packages.

さらにまた、本発明のアイオノマー酸素センサーは熱可
塑性樹脂であり、フィルム、シートその他各種の成形体
に容易に成形することができ、得られた酸素センサー成
形体は酸素の進入経路を検知可能な形態で使用すること
ができる。アイオノマーと酸素バリアー性ポリマーとを
積層してなる積層体、特に積層フィルムは酸素センサー
機能を持った酸素バリアー性フィルムであり、酸素バリ
アー層の破損箇所のみが変色し、酸素の進入経路を検知
できるので、酸素を嫌う商品の包装袋としてきわめて有
用である。
Furthermore, the ionomer oxygen sensor of the present invention is a thermoplastic resin and can be easily molded into films, sheets, and various other molded bodies, and the resulting oxygen sensor molded body is in a form capable of detecting the path of oxygen entry. It can be used in A laminate made by laminating an ionomer and an oxygen barrier polymer, especially a laminated film, is an oxygen barrier film with an oxygen sensor function, and only the damaged parts of the oxygen barrier layer change color, allowing the path of oxygen entry to be detected. Therefore, it is extremely useful as a packaging bag for products that dislike oxygen.

なお酸素との接触により変色した酸素センサーは、高温
で一定時間保つことにより変色前の状態に戻すことが可
能であり、繰り返し使用することができる。
Note that an oxygen sensor that has changed color due to contact with oxygen can be returned to the state before the change of color by keeping it at high temperature for a certain period of time, and can be used repeatedly.

以下本発明を実施例によって説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

ア オノマーのム ベントロを1か所備えた1軸押出機(スクリュー径65
mm、L/D=33)にエチレンメタクリル酸共重合体
(メタクリル酸含量15重量%、MFR60dg/m1
n)のベレットおよび酢酸マンガン(n)とエチレンメ
タクリル酸共重合体(メタクリル酸含量10重量%、M
FR500d g / m 1 n )とをあらかじめ
45wt%と55wt%の混合比で溶融混合してペレッ
ト化したものとを供給し、押出機の樹脂温度を2200
Cとして押出てアイオノマーを合成した。中和べ応によ
りて発生する酢酸な押出機途中のベントロより真空によ
り脱気除去し、反応副生物を含まない2価マンガンを陽
イオンとするアイオノマーを押出機より溶融ストランド
状で取りだし、水で冷却後、カッターで切断してベレッ
ト状のアイオノマーを得た。
A single-screw extruder (screw diameter 65
mm, L/D=33) and ethylene methacrylic acid copolymer (methacrylic acid content 15% by weight, MFR60dg/m1
n) pellets and manganese acetate (n) and ethylene methacrylic acid copolymer (methacrylic acid content 10% by weight, M
FR500d g/m 1 n) was melt-mixed in advance at a mixing ratio of 45 wt% and 55 wt% and pelletized, and the resin temperature of the extruder was set to 2200 ml.
An ionomer was synthesized by extrusion as C. The acetic acid generated during neutralization is removed by vacuum from the vent hole in the middle of the extruder, and the ionomer containing divalent manganese as a cation, which does not contain any reaction by-products, is taken out from the extruder in the form of a molten strand, and then mixed with water. After cooling, it was cut with a cutter to obtain a pellet-shaped ionomer.

アイオノマーのイオン化度(中和度)は押出機に添加す
るエチレンメタクリル酸共重合体と酢酸マンガンの比率
を変えることにより調整し、イオン化度60%、40%
、および20%のマンガン(n)アイオノマーを得た。
The ionization degree (neutralization degree) of the ionomer was adjusted by changing the ratio of ethylene methacrylic acid copolymer and manganese acetate added to the extruder, and the ionization degree was 60% and 40%.
, and 20% manganese(n) ionomer were obtained.

アイオノマーは透明で非常に薄い黄色を帯びたポリマー
であった。
The ionomer was a clear, very pale yellowish polymer.

得られたマンガン(n)アイオノマーのベレットを再び
同じ押出機の供給口より供給し、押出機の途中より有機
アミン(1,3ビスアミノシクロヘキサン)を高圧ポン
プを用いて押出機に注入し、マンガン(II)と有機ア
ミンとの錯イオンを陽イオンとするアイオノマーを合成
した。押出機より生成物を溶融ストランド状で取りたし
、ストランドを水冷後カッターで切断し゛(!i1イオ
ンアイオノマーのベレットを得た。押出機での樹脂温度
は200℃に保たれ、押出機のベントロは300  T
orrに保たれたがベントロから発生するガスは認めら
れなかった。アイオノマーは透明で薄く赤味を帯びてい
た。有機アミンの添加量は注入ポンプより押出機への注
入量でコントロールした。
The obtained pellet of manganese (n) ionomer is again fed from the same feed port of the extruder, and an organic amine (1,3 bisaminocyclohexane) is injected into the extruder using a high-pressure pump from the middle of the extruder. An ionomer containing a complex ion of (II) and an organic amine as a cation was synthesized. The product was taken in the form of a molten strand from the extruder, and the strand was cooled with water and then cut with a cutter to obtain a pellet of i1 ion ionomer. is 300T
ORR was maintained, but no gas was observed coming from the vent. The ionomer was transparent with a slight reddish tinge. The amount of organic amine added was controlled by the amount injected into the extruder from an injection pump.

上記の方法により表1に示すマンガン(II)アイオノ
マーおよびマンガン(II)−1,3ビスアミノメチル
シクロヘキサン錯イオンアイオノマーが得られた。
The manganese (II) ionomer and manganese (II)-1,3-bisaminomethylcyclohexane complex ion ionomer shown in Table 1 were obtained by the above method.

BAC;ビスアミノメチルシフ四ヘキサンア オノマー
フ ルムの ! 得られたアイオノマーサンプルを、ポリエステルフィル
ムを離型フィルムとして熱プレス法にて100kg/a
m” 、140〜180°Cで4〜8分間加圧し、つい
で水冷プレスで100kg/cm”、20℃で5分間加
圧して0.5mm厚さのプレスフィルムを得た。プレス
フィルムは作成直後は薄い赤色の透明フィルムであった
BAC; bisaminomethylschifftetrahexaneonomer flume! The obtained ionomer sample was heated to 100 kg/a using a polyester film as a release film using a hot press method.
m'' and 140 to 180° C. for 4 to 8 minutes, and then a water-cooled press at 100 kg/cm” and 20° C. for 5 minutes to obtain a pressed film with a thickness of 0.5 mm. Immediately after the press film was created, it was a transparent thin red film.

−1〜6およ゛   1〜3 押出機から取り出されたアイオノマーベレット(約3m
m径円筒状)の酸素による着色状況を観察した。結果を
表2に示す。
-1 to 6 and 1 to 3 Ionomer pellets taken out from the extruder (approximately 3 m
The state of coloring due to oxygen in the m-diameter cylindrical shape was observed. The results are shown in Table 2.

以下余白 表2 上記実施例はMn (II)−1,3BAC錯イオンア
イオノマーが酸素と接触することにより変色することを
示している。
Margin Table 2 Below The above example shows that the Mn (II)-1,3BAC complex ion ionomer changes color when it comes into contact with oxygen.

次に実施例5で黒紫色に変色した60%Mn++−10
.3.wt%BACアイオノマーペレットを30mm1
軸押出機(L/D=32)を用い、200°Cの樹脂温
度で毎時40回転のスクリュー押出、押出機中の滞留時
間約3分で再押出しな。
Next, in Example 5, 60% Mn++-10 that changed color to black-purple
.. 3. 30mm of wt% BAC ionomer pellets
Extrude using a screw extruder (L/D=32) at 40 revolutions per hour at a resin temperature of 200°C, and re-extrude with a residence time in the extruder of about 3 minutes.

押出機よりでたアイオノマーのストランドは変色前の淡
茶色透明の外観に戻った。
The ionomer strands that came out of the extruder returned to their pale brown, transparent appearance before the discoloration.

え胤■ユ 第1表、NO19のMn (II)錯イオンアイオノマ
ーの0.6mm厚さフィルムを180℃、100kg/
cm”6分間の加熱条件にて作成し、淡クリーム色透明
なフィルムを得た。このフィルムからポリエステルの離
型フィルムを除き室温で空気と接触させて一週間放置し
たところ、フィルムは赤紫色で半透明に変色した。この
変色したフィルムを空気中で20°Cから0.4°C/
分の昇温速度で昇温させ、可視光線スペクトルの変化を
30〜140°Cの範囲で測定した。次に140℃まで
加熱したサンプルを30°Cまですばやく冷却し、30
℃で可視光線スペクトルを測定し、冷却前の30’Cで
の加熱サンプルのそれと比較した。
Table 1: A 0.6 mm thick film of NO19 Mn (II) complex ion ionomer was heated at 180°C, 100 kg/
cm" under heating conditions for 6 minutes to obtain a pale cream-colored transparent film. When the polyester release film was removed from this film and left in contact with air at room temperature for one week, the film turned reddish-purple. The color changed to translucent.This discolored film was heated at 20°C to 0.4°C in the air.
The temperature was raised at a temperature increase rate of 10 minutes, and changes in the visible light spectrum were measured in the range of 30 to 140°C. Next, the sample heated to 140°C was quickly cooled to 30°C, and the sample was heated to 30°C.
The visible light spectra were measured at °C and compared with that of the sample heated at 30'C before cooling.

加熱前サンプルおよび70°Cまでの加熱サンプルはい
ずれも赤紫色半透明で、可視光線スペクトルは469n
mに吸収極大ピークを持ち、可視部全体(400〜80
0 nm)でも高い吸収を示した。300Cにおける可
視光線スペクトルを第1図に示す。また温度と469n
mにおける吸光度の関係を第2図に示す。加熱温度が8
0°Cを越えるとフィルムの色が薄くなり、それととも
に469nmの吸収ピークが低下し始めた。
Both the sample before heating and the sample heated to 70°C are reddish-purple translucent, and the visible light spectrum is 469 nm.
It has an absorption maximum peak at m, and the entire visible region (400-80
0 nm) showed high absorption. The visible light spectrum at 300C is shown in FIG. Also temperature and 469n
Figure 2 shows the relationship between absorbance at m. Heating temperature is 8
When the temperature exceeded 0°C, the color of the film became lighter and the absorption peak at 469 nm began to decrease.

100’C以上の加熱サンプルは透明度が高く、フィル
ムの褪色が著しかった。140°C加熱サンプルは淡黄
色透明となり、アイオノマーの合成直後の色と同じにな
った。140°C加熱後30°Cに冷却した直後のサン
プルの可視光線スペクトルは140°Cでの可視光線ス
ペクトルとほぼ同じであり、淡黄色透明であった。
Samples heated at 100'C or higher had high transparency, and the film showed significant fading. The sample heated at 140°C became pale yellow and transparent, the same color as the ionomer immediately after synthesis. The visible light spectrum of the sample immediately after heating to 140°C and cooling to 30°C was almost the same as the visible light spectrum at 140°C, and was pale yellow and transparent.

実施例7の結果は室温においてアイオノマーに吸着され
た酸素が高温において脱着しそれによってアイオノマー
が褪色する、すなわち本発明の酸素センサーの変色が可
逆的であることを示している。
The results of Example 7 show that oxygen adsorbed on the ionomer at room temperature is desorbed at elevated temperatures, thereby causing the ionomer to discolor, ie, the discoloration of the oxygen sensor of the present invention is reversible.

去」1烈」。``1 retsu''.

ポリエステルフィルムと積層した表I No、9のMn
”−BAC1Mイオンアイオノマーの厚さ0.6mmの
フィルムからポリエステルフィルムを剥離し、室温(2
3°C)にて酸素、窒素、および水蒸気の4種の気体と
接触させ、490nmでの吸光度の経時変化を測定した
。その結果を第3図に示す。
Table I No. 9 Mn laminated with polyester film
” - Peel the polyester film from a 0.6 mm thick film of BAC1M ionomer and leave it at room temperature (2
It was brought into contact with four types of gases: oxygen, nitrogen, and water vapor at 3°C), and the change in absorbance at 490 nm over time was measured. The results are shown in FIG.

その結果490nmにおける吸光度は酸素中では急激に
増大し、増色その他の気体ではほとんど吸光度の変化は
なかった。このことから本発明のアイオノマーは酸素を
選択的に吸着して変色することがわかる。
As a result, the absorbance at 490 nm increased rapidly in oxygen, and there was almost no change in absorbance in other gases. This shows that the ionomer of the present invention selectively adsorbs oxygen and changes color.

K胤■ユ 低密度ポリエチレン          15μm無水
マレイン酸変性低密度ポリエチレン 10μmガスバリ
アー製ナイロン(デュポン社 製、登録商標°°シーラー”PA)   ・ 20μm
60%Mn (n ) −10,3wt%BACアイオ
ノ?−15μmNaイオンアイオノマー(三井・デュポ
ンポリケミカル社製登録商標°゛ハイミランパ1601
 )                 40μIの5
層からなる積層フィルムな共押出法により作成した。
Low-density polyethylene 15μm Maleic anhydride-modified low-density polyethylene 10μm Gas barrier nylon (manufactured by DuPont, registered trademark “°°Sealer” PA) ・20μm
60%Mn (n) -10,3wt%BAC iono? -15 μm Na ion ionomer (registered trademark manufactured by Mitsui-DuPont Polychemical Company °゛Himirampa 1601
) 5 of 40μI
A laminated film consisting of layers was created using a coextrusion method.

得られた透明フィルムを、Naイオンアイオノマーを内
側にして折畳んで2枚重ね合わせ、内部を真空にし、周
囲をヒートシールして酸素バリアー性積層フィルムを作
成した。この積層フィルムを下記の条件で空気中に1週
間保存し、色の変化を観察した。
Two of the resulting transparent films were folded with the Na ion ionomer on the inside, stacked on top of each other, the inside was evacuated, and the periphery was heat-sealed to create an oxygen barrier laminate film. This laminated film was stored in air for one week under the following conditions, and changes in color were observed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は20℃で空気に接触させた本発明の酸素センサ
ーフィルムの30°Cにおける可視光線スペクトルを示
したものである。 第2図は酸素により変色した本発明の酸素センサーを加
熱した際の温度と469nmの吸光度との関係を示した
ものである。 第3図は本発明の酸素センサーを各種の気体と接触させ
た場合の490nmの吸光度の経時変化を示したもので
ある。    − 2層gl長 (nm1 30 40 506070 80 90  too 1
10 120130温湛 (’C)
FIG. 1 shows the visible light spectrum at 30°C of the oxygen sensor film of the present invention brought into contact with air at 20°C. FIG. 2 shows the relationship between the temperature and the absorbance at 469 nm when the oxygen sensor of the present invention, which has been discolored by oxygen, is heated. FIG. 3 shows the change in absorbance over time at 490 nm when the oxygen sensor of the present invention is brought into contact with various gases. - 2 layer GL length (nm1 30 40 506070 80 90 too 1
10 120130 warm ('C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、2価マンガンと有機アミンとの錯イオンを陽イオン
とするアイオノマーからなる酸素センサー。 2、2価マンガンと有機アミンとの錯イオンを陽イオン
とするアイオノマーを成形して得られた酸素センサー機
能を有する成形体。 3、成形体がフィルム状またはシート状であることを特
徴とする請求項2記載の酸素センサー機能を有する成形
体。 4、2価マンガンと有機アミンとの錯イオンを陽イオン
とするアイオノマーと酸素バリアー性ポリマーとを積層
してなる酸素センサー機能を有する酸素バリアー性積層
体。
[Claims] An oxygen sensor made of an ionomer whose cation is a complex ion of mono- and divalent manganese and an organic amine. A molded article having an oxygen sensor function obtained by molding an ionomer whose cation is a complex ion of divalent manganese and an organic amine. 3. The molded article having an oxygen sensor function according to claim 2, wherein the molded article is in the form of a film or a sheet. 4. An oxygen barrier laminate having an oxygen sensor function, which is formed by laminating an ionomer whose cation is a complex ion of divalent manganese and an organic amine and an oxygen barrier polymer.
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