JPH03103439A - バリヤ重合体 - Google Patents

バリヤ重合体

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JPH03103439A
JPH03103439A JP2202613A JP20261390A JPH03103439A JP H03103439 A JPH03103439 A JP H03103439A JP 2202613 A JP2202613 A JP 2202613A JP 20261390 A JP20261390 A JP 20261390A JP H03103439 A JPH03103439 A JP H03103439A
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JP
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diamine
acid
mol
dicarboxylic acid
gas barrier
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JP2202613A
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John Groves Dolden
ジョン グローブス ドルデン
Matthew Benjamin Studholme
マシュー ベンジャミン ステュードホーム
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BP Chemicals Ltd
Original Assignee
BP Chemicals Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、バリヤ重合体、特にアモルファスポリアミ
ドバリヤ重合体に関する.[従来の技術と課題] バリヤ重合体は、その内容物を製品の通常の保存寿命に
渡って環境から保護するために作成される包装容器に使
用される.食品を含む多くの製品は酸素に対して感受性
であり、これによりフレーバの変化や変色が起こり得る
.湿分の侵入により、許容される場合、乾燥可溶性粉末
がケーキのようになり、あるいは湿分の欠損により、水
を基材とする液体または半液体の粘度に逆行的な影響を
与え得る.炭酸飲料については、二酸化炭素の保持およ
び酸素からの保護の両方が重要である.容器によっては
、油に対して抵抗性があるか、または揮発性有機物のバ
リヤとして働くことが求められるものもある. ガラスや金属の容器との競合において、ポリオレフィン
やナイロンのような従来の重合体は、包装体として使用
されてきた.その軽い!!量、破損抵抗性(ガラスと対
抗する)、焼却による使い捨ての容易性、並びに(多く
の場合)低いコストは、これらが提供する利点である.
しかしながら、これらの従来の重合体は、湿分に対して
はかなり良好な抵抗性を与えるにも拘らず、酸素および
有機物蒸気に対して非常に透過性である.この欠点を克
服するためにバリヤ重合体が使用される.従来主として
使用されたバリヤ重合体には、エチレンービニルアルコ
ール共重合体( EVOH、典型的にはEVAL−Eま
たはF登録商標)、ビニリデンクロリド共重合体(VD
C,典型的にはサラン、登録商標)、ニトリル重合体(
MP、典型的にはバレックス、登録商標)並びにアモル
ファスポリアミド(AP、典型的にはセラール、登録商
標)がある. 芳香族ジカルボン酸および1以上のジアミンから製造さ
れたポリアミドは、時に望ましいバリヤ特性を有するポ
リアミドを与え得ることをこの度突き止めた. [課題を解決するための手段] よって本発明は、芳香族ジカルボン酸とジアミンとから
形成されるナイロン塩から誘導し得るアモルファスポリ
アミドの少くとも1つの層からなるガスバリヤであって
、 a)芳香族ジカルボン酸が、イソフタル酸と、テレフタ
ル酸、4,4゜−ジカルボキシビフェニル並びに2.6
−ナフタレンジカルボン酸がら選択される他の芳香族ジ
カルボン酸の少くとも1つとからなり、 b)ジアミンがメタ−キシレンジアミンからなり、ポリ
アミドが酸素および/または二酸化炭素に対してバリヤ
をなす ことを特徴とするガスバリヤに関する.ポリアミドを誘
導し得るナイロン塩は、50モル%までのイソフタル酸
および90モル%までの他の芳香族ジカルボン酸を含有
し得るが、ただしジアミン成分に対して総計の酸成分は
100モル%までとする. 同様に、ジアミン成分中のメターキシレンジアミンの量
は少くとも25モル%とし、また100モル%までとす
ることができる.しかしながら、アミン成分の幾分かを
、ヘキサメチレンジアミンまたはパラーキシレンジアミ
ンのような他のアミンにより置換することができる. ナイロン塩を!!!造するのに使用するジカルボン酸と
ジアミンとの如何なる組合せであっても、結果的に溶融
加工性のアモルファスポリアミドを与えるものとすべき
である.「溶融加工性」とは、形成されたアモルファス
ポリアミドが、射出成形、吹込成形、押出、圧延または
吹込によるフィルム戒形を行い得るものであるべきこと
を意図する.この意味で、ポリアミドを製造する処方物
のメタ−キシレンジアミン含量の増加と共に、イソフタ
ル酸含量を増加させて形成されるポリアミドの溶融加工
性の維持を図ることは意味がない.本発明によりガスバ
リヤとして使用することのできるアモルファスポリアミ
ドの特定の例には、モル%で示した次の処方の1つを有
するナイロン塩から誘導し得るポリアミドがある二 a)イソフタル酸/テレフタル酸/メタキシレンジアミ
ン(50/50/100 )、b)イソフタル酸/テレ
フタルB/ヘキサメチレンジアミン/メタ−キシレンジ
アミン(50/ 50/ 50/ 50 )並びに C)イソフタル酸/テレフタル酸/ヘキサメチレンジア
ミン/メタキシレンジアミン(50/50/30/70
) , ナイロン塩は、例えば等モル比率の二酸およびジアミン
を水中で混合し、加熱して水溶液を形成させることによ
り調製することができる. 加熱の前に塩濃度を改変し、溶液1)Hの調製により等
モル量のそれぞれの戒分を与えることができる.このよ
うにして形成された溶液は、例えば活性化チャコールに
より脱色することができる.得られた精製溶液をその後
冷却してナイロン塩を沈澱させる. ナイロン塩は、塩を反応器に装填し、内容物を必要に応
じて触媒の存在下に加熱することにより、比較的大きい
分子量のポリアミドに重合させることができる. 重縮合の速度を増加させるため、触媒または触媒の混合
物をナイロン塩供給材料に添加した後、重縮合反応器に
供給することができる.典型的な触媒には、ポリリン酸
、次亜リン酸アンモニウム、金属次亜リン酸等が包含さ
れる.本プロセスでは、好適な触媒は、0.025〜1
.05重量%の量、好ましくは0.1重量%の量で塩に
配合した次亜リン酸アンモニウムである.必要に応じて
、第2の触媒を添加することができ、色の安定性に対し
て付加的な利点を与える.次亜リン酸アンモニウムに加
えて添加するこの第2の触媒は、好ましくは0.1〜1
.0重量%の量で、特に0.5%で添加する次亜リン酸
ナトリウムである.例えば200〜350℃とする昇温
下で重合が起こり、冷却に際して高分子量の所望のボア
ミドが形成される.反応混合物を冷却し、ポリアミドを
集めて更に加工に供する. 本発明のガスバリヤ材料として使用するボリアミドは、
適切には a)15,000〜40,000、好ましくは25,0
00〜35,000の範囲の数平均分子量、 b)1.0〜2.0 dlg−’の範囲の内部粘度、c
)120〜210’Cの範囲のガラス転移温度並びに d)0.1  x10−”  〜20xlO−l3cn
3(STP)  crIl/CE2SCI H(]の範
囲のioo%相対湿度(1111)における酸素ガス透
過性 を有する. このようにして形或したバリヤポリアミドを、包装した
製品の劣化を招く包装内への酸素の侵入がt!!ましく
ない可撓If!Lまたは剛性の包装の両方に使用するこ
とができる.酸素への露呈が望ましくない製品の例には
、食品および多くの化学物質が包含される.更に、ポリ
アミドは二酸化炭素の透過に対しても良好な抵抗性を有
し得るため、これらは二酸化炭素の保持および酸素侵入
からの保護の両方が重要な炭酸飲料の良好な包装材料と
なり得ることが期待される。
このポリアミドは多くの異なる形態に容易に成形するこ
とができ、これには瓶、ドラム、トレー、箱、フィルム
並びにパイプが包含される.生成物は、ナイロンまたは
ポリオレフィン樹脂の加工のために設計された従来の押
出および射出装置により製造することができる.使用す
ることのできるプロセスには、吹込フィルム、流延フィ
ルム、シートおよび吹込成形、射出成形並びに押出が包
含される.このポリアミドは、単層またはポリエチレン
テレフタレート(PET)/ポリアミド/(PET)タ
イプの多層′W4造(例えば゜9層まで)として使用す
ることができるが、例えばポリエチレン、ボリプロビレ
ン、ボリスチレン、ポリ塩化ビニル、エチレンー酢酸ビ
ニル共重合体、ポリブチレンテレフタレートまたはナイ
ロン−6およびナイロン−6,6のような従来の半結晶
ナイロンをも含む他の層も、本発明のポリアミドと組合
せて使用することができる.凝集多重層を形成するには
、接着または結束層が重合体層の間に必要である. 多層複合体を使用し、単層複合体を越える利点を得るこ
とができる.例えば、包装される製品を酸素に対して保
護するのに要求されるバリヤ樹脂の最少の厚さを計算す
ることができる.しかしながら、この計算された厚さは
、必要な機械的強度を容器に与えるには薄すぎ得る.よ
り安価な外側層を使用することにより、包装のコストを
低下させたまま必要な機械的強度を容器に付与すること
ができる.また、外(PI層は単層を越えて他の利点も
与えることができる.例えば、ポリエチレンを使用した
場合、水蒸気透過速度がより低くなることが実現され得
る. [発明の効果] 既存のバリヤ樹脂を越える本発明のバリヤポリアミドの
主要な利点は、湿度の増加と共に酸素透過に対する抵抗
性が改良される点であり、このため100%の相対湿度
(RH)に近付くにつれ、本ポリアミドは、全ゆる公知
既存の市販バリヤ樹脂より顕著に低い、また場合によっ
ては最も低い透過係数を有する.また本ポリアミドは、
そのアモルファス構造のために本来透明であり、優れた
光学特性を有する.高温に対する抵抗性および強靭性は
更なる利点である. [実施例] 以下の実施例を参照して本発明を更に説明する. 以下に示す全ての例では、以下に詳述する同様の調製技
術を利用した. 史旦旦亙直亙笠± IP八:イソフタノレ酸 TPA :テレフタル酸 HMD :ヘキサメチレンジアミン }4XD −訃キシレンジアミン ^HP:次亜リン酸アンモニウム(触媒)BA:安息香
酸(連鎖停止剤) IV  ・内部粘度 OTR:a素透過速度 IPA/MHOナイロン塩:ヘキサメチレンジアンモニ
ウムイソフタレート TP^/14HDナイロン塩:へキサメチレンジアンモ
ニウムテレフタレート IPA/HXDナイロン塩:rl−キシレンジアンモニ
ウムイソフタレート TPA/MXDナイロン塩=I1−キシレンジアンモニ
ウムテレフタレート 史旦旦L灰且1 イソフタル酸、例えばアモコ・ケミカルス、IPA−2
20等級テレフタル酸(重合等級)、例えばICI、 ヘキサメチレンジアミン(60%W/W水溶液)例えば
ICI−、 m−キシレンジアミン(99%)、例えばアクゾ・ケミ
ー、 八HP例えばユビケム社、 BA(ゴールドラベル)、例えばアルドリッチ・ケミカ
ルス、 活性炭素Sxプラス、例えばノリットUK社、全ての化
学物質は、受け取ったまま更に精製を行わずに使用した
. L工旦ヱ皇二男皇 二酸とジアミンとを等モル量にて95℃で蒸溜水に溶解
した.この温度における飽和溶液を全てのナイロン塩に
ついて調製したが、IPA/HHD オヨびIPA/H
XD 塩4:l:ツイテは例外であり、この場合は12
5%W/Wおよび30%w/wの濃度をそれぞれ使用し
た.溶液pHは化学量論pHに調製した.その後、Sx
−プラス活性化炭素を使用し、480 nn+で測定し
た溶液と蒸溜水との間の%透過の差が0.5%未満とな
るまで溶液を脱色した.この溶液をその後冷却して25
℃とし、プロパン−2−オール(99%、例えばBDH
社)を使用して塩を沈澱させた.その後塩をろ過し、新
しいプロパン−2−オールで洗浄し、真空下に65℃で
<0.5重量%湿分まで乾燥させた. 二貝上4L1毛厘 全ての重縮合は、500 mlの3つ口丸底フラスコ中
で行った.テクネSBL−1流動砂浴を使用して反応フ
ラスコを加熱し、反応装填物の温度をNiCr/NiA
I熱電対を使用して監視した.分画カラムを反応フラス
コに取り付け反応フラスコからの水の除去を可能とする
一方、ジアミンのロスを最少とした.オーバーヘッド機
械式攪拌装置を使用して反応混合物を振盪させた. まずナイロン塩(前記したようにして製造した)を他の
構成成分と共に反応フラスコに装填した.少量の過剰ジ
アミン(0.5モル%)を反応装填物に添加し、重合の
際に起こるジアミンのロスを補填して、化学量論を一貫
して維持した.最初に反応装填物を130″Cに加熟し
、その際に水を所定量除去した.温度を1時間130″
Cに維持した.その後反応温度を2時間に渡って275
℃に上げた.合計3時間275℃で重合を行った. 加熱の際および生戒物を25℃に冷却するまで、反応混
合物上には窒素ガスシール(ホワイトスポット)を維持
した. 最初に0. 15 gの重合体を100 mlの98.
0%硫酸( BDH社、英国、アナラR等級)に一夜溶
解し、25+/−0.01℃に調節した粘度計浴に漫潰
したBS/UASTl4D44SタイブD粘度計にて溶
液流れ時間を測定することにより内部粘度<IV)を測
定した.内部粘度は、 IV=(lOg. (t/t. )]/Cニより計算し
たく式中、C=jJd+−’による濃度、t・秒による
溶液流れ時間、並びにto”秒による溶液流れ時間であ
る).動力学エネルギおよび最終効果についての較正は
行わなかった. 示差走査熱量計(DSC)によりガラス転移温度(t(
1)を測定した.使用したDSCは、メトラの製品であ
り、TC10Aプロセッサ(同様に例えばメトラ)に接
続したモデルDSC30である.10℃分−1の加熱速
度を使用し、50ctn’分−1のDSCセルに渡る窒
素パージ速度を用いた.5rIlgのサンプルサイズを
使用した.艷監盈皇i土羞上 ボロン・コントロールス社、マサチューセッツ、アメリ
カにより製造された OX−TRAN1000酸素透過速度試験装置を使用し
て全ての酸素透過係数を測定した.測定は、ASTH試
験方法D−3985−81に従って行ったが、これは2
つの操作パラメータを除いてはOX−TRAM装置につ
いて設計されたものである.まずこの方法で規定された
23℃の代りに25℃の試験温度を使用した.またこの
試験方法で特定されたO%相対湿度での測定に加えて、
100%相対湿度に近い透過係数#J測定した.ガラス
ビーズおよび水を充填したバブル管を介して試験ゲート
をバブルすることにより、相対湿度を100%付近に維
持した.他の全ての操作パラメータおよび手順は、D−
3985−81( ASTH )に特定されたものとし
た.ジョージ・イー・モア・アンド・サン社により製造
された25トンの油圧プレスを使用し、270゜Cにお
ける圧縮成形により試験に供するペレット形態のポリア
ミドから全てのフィルムを調製した。鏡面仕上ニッケル
電気めっきスチールシ一トの間で、適切な離型剤、好ま
しくはフレコート700(例えばハイゾル、エー・アン
ド・IP・ディビジョン)を使用し、100〜300μ
mの厚さ範囲、また均一な厚さの場合はシートに渡り+
/−10μm内にペレットをプレスした. 添付する第1図に使用した試験装置の概略説明を示す.
 ASTH D−3982−81に詳述された試験手順
の簡単な説明は次の通りである. 10cn+x 10
cnの試験フィルムを所定の50cn+’拡散セルに取
り付けた.最初にフィルムの両側面を一酸素を含有しな
いキャリャガス、好ましくは2%の水素を含む98%の
窒素(ただし混合物の精度は重要ではない)を用いてパ
ージした.これはサンプルから残余の酸素を除去するた
めに行った.安定したゼロが確立された後、拡散セルの
上半分に酸素(99%純度)を導入した.キャリャガス
は引き続きセルの下半分を通過させて流し、フィルムを
介して電量検出器に拡散した全ゆる酸素を担持しないも
のとする.安定した平衡酸素透過速度値が得られるまで
試験を続けた.それぞれのサンプルは二連で試験した. 衷東盟ユ 単量体処方: IPA/TPA/HXD=50/50/
100モル% 反応装填物: IPA/HXDナイロン塩60.4gT
PA/HXDナ{oン[60.4g ^tlP  O.12g, 0.1重量%BA   O
.24g, 0.5モル%水100罹! 形成された生成物は無色透明であり、 IV= 1.346!(J −””C’アッタ,O%R
l1でのOTR  . 1.3xlO−” cm’ (STP) cn+/cn
+2scIIHg100%RHでのOTR  : 0.3x10−” clj(STP) cm/cIl2
scrg Hg艮曳皿ユ 単量体処方: IPA/TPA/HHD/14Xロ= 
50/ 50/ 5G/ 50モル%反応装填物: I
PA/HHDナイロン塩56.4gIPA/HXD ナ
イo ン塩60.4 g八HP   0.12g,  
0.1  重量%BA   0.24g, 0.5モル
%水  100   rgl to= 166℃、IV=1.64dlg−’を有すル
アモルファスな無色透明の重合体が生成した.0%RH
でのOTR  : 17  x1G−” cm’ (STP) cra/c
n+’ scrg Hg100%Rt{でのOTR  
: 5.5xlO−” cm’ (STP) cn+/cm
2scn Hg及旌廻ユ 単量体処方: IPA/TPA/H}4D/}4XD=
 50/ 50/ 30/ 70モル%反応装填物: 
TPA/880ナイロン塩33.84 gIPA/MX
D +イoン塩60.4  gTPA/HXDナイロン
塩24.16 g八〇P  0.12g、0.1ji量
%BA   0.24g, 0.5モル%水ioo n
+I 形成された生成物は無色透明でアモルファスであり、t
Q=178゜C, IV=1.29dlg−””C’ア
ッた. O%RtiでのOTR  : 3.1x 10−” cm″(STP) cn/crg
” scIllla100%Rl1での01R: 2.5xlO−” cn” (STP) cm/cm2
scn HaA エバルーF(旧BAR”  0.08
FILM、例えばダウ、 23%F) B  HXD−8  (NYREF ”   0.56
001、例えばSOLVAY) C  PVDC (SARAN ” XO5253.25 、例えば ダウ) D  ニトリルプラスチック          4.
1(BAREX ” 210 、例えば 5.1 0.9 0.68 4.4 BPアメリカ) E ポリアミド     54 (TROGAMID” T 、例えば ゲミッシェ・ワルゲ・ ヒュルス・AG) F ポリアミド(SELAR ” 18.7PA342
6、例えば デュポン) 20 6.1 AST}l D−3985−81を使用して全ての樹脂
を測定した.
【図面の簡単な説明】
第1図は、試験装置の概略説明を示す図である. 1   1PA/TPA/}IXD        1
.3     0.3( 50/50/100モル%) 2   IPA/TPA/8140/14XD    
 17     5.5( 50/50/So/50モ
ル%) 3   1PA/TPA/H}10/HXD     
3.1     2.5( 50/50/30/70モ
ル%) ゜登録商標 単位: 10−” cn+’ (STP) crM/c
ra” scn+ Hgテキスト中に記載のように改変
試験 梱面の浄書(内容に変更なし) 手 続 ネ市 f[ 書〈方式〉 1.・j?イ′1の表示 平成 2ク「  待f′I哨l 第202613罵2.
介明の名称 バリV1′J′!合体 3,補正をする者 事イ′1との関係  特訂出願人 名 称  ビービー ケミカルズ リミ7ツド代五省 
 リヂV−ド ディビッド クラック(国 籍)(英国
) d.代}11!人

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)芳香族ジカルボン酸とジアミンとから形成される
    ナイロン塩から誘導し得るアモルファスポリアミドの少
    くとも1つの層からなるガスバリヤであって、 a)芳香族ジカルボン酸が、イソフタル酸と、テレフタ
    ル酸、4,4′ジカルボキシビフェニル並びに2,6−
    ナフタレンジカルボン酸から選択される他の芳香族ジカ
    ルボン酸の少くとも1つとからなり、 b)ジアミンがメタ−キシレンジアミンからなり、ポリ
    アミドが、酸素および/または二酸化炭素の全ゆる実質
    的な通過拡散に対してバリヤをなす ことを特徴とするガスバリヤ。
  2. (2)a)ジカルボン酸が、50モル%までのイソフタ
    ル酸および90モル%までの少くとも1つの他の芳香族
    ジカルボン酸からなり(ただし、全酸成分はジアミン成
    分に対して100モル%までとする)、 b)ジアミンが、少くとも25モル%で100モル%ま
    でのメタキシレンジアミンからなり、幾分かのアミンを
    、ヘキサメチレンジアミンおよびパラ−キシレンジアミ
    ンから選択されるジアミンにより必要に応じて置換する ことを特徴とする請求項1記載のガスバリヤ。
  3. (3)ポリアミドが、モル%で次の処方の1つを有する
    ナイロン塩から誘導し得るものである請求項1または2
    記載のガスバリヤ: a)イソフタル酸/テレフタル酸/メタキシレンジアミ
    ン(50/50/100)、 b)イソフタル酸/テレフタル酸/ヘキサメチレンジア
    ミン/メタ−キシレンジアミン(50/50/50/5
    0)並びに c)イソフタル酸/テレフタル酸/ヘキサメチレンジア
    ミン/メタキシレンジアミン(50/50/30/70
    )。
  4. (4)アモルファスポリアミドが、 a)15,000〜40,000の数平均分子量、b)
    1.0〜2.0dl/gの範囲の内部粘度、c)120
    〜210℃の範囲のガラス転移温度並びに d)0.1×10^−^1^3〜20×10^−^1^
    3cm^3(STP)cm/cm^2scmHgの範囲
    の100%相対湿度における酸素透過性 を有することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記
    載のガスバリヤ。
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