JPH0647872A - 高ガスバリヤー同時押出多層フィルム - Google Patents

高ガスバリヤー同時押出多層フィルム

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JPH0647872A
JPH0647872A JP10390193A JP10390193A JPH0647872A JP H0647872 A JPH0647872 A JP H0647872A JP 10390193 A JP10390193 A JP 10390193A JP 10390193 A JP10390193 A JP 10390193A JP H0647872 A JPH0647872 A JP H0647872A
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sheet
film
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structural
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JP10390193A
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Edward E Lafleur
エドワード・ユーアート・ラフレール
William J Work
ウイリアム・ジエイムズ・ワーク
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Original Assignee
Rohm and Haas Co
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 メタクリレート/不飽和酸及び(又は)ビニ
ルアミドの添加したポリ(ビニルアルコール)を溶融加
工し、そしてポリ(エチレンテレフタレート)のような
構造用ポリマーと同時押出をした成分の間の良好な接着
及び良好なバリヤー特性をもつ多層フィルム及び物体。 【効果】 これらのフィルム及び物体は、良好なバリヤ
ー特性の他にポリ(ビニルアルコール)/メタクリレー
トポリマーブレンドの水中溶解及び構造用ポリマーの回
収によって分離し、再使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は、アルキルメタクリレート
の、不飽和有機酸、例えばメタクリル酸及び(又は)ビ
ニルアミド、例えばN−ビニルピロリドンとのある種の
コポリマーと混和された高率のビニルアルコール単位を
含有するポリマーの溶融加工可能な熱可塑性ブレンドで
あって、次に構造用ポリマー、例えばポリ(エチレンテ
レフタレート)、ポリ(塩化ビニル)、ポリオレフィ
ン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリグルタルイミ
ド、メチルメタクリレートのポリマー及びコポリマー等
と同時押出されるブレンドに関する。前記の同時押出物
は、加工してバリヤー及び強度特性の有用なバランス、
例えば良好なガスの透過に対する抵抗性、低い水分吸収
度及び包装使用に適切な靭性/モジュラスバランスを示
す積層シート、フィルム又は他の成形物品を形成するこ
とができる。
【0002】本発明は更に、これらの多層複合物を形成
させるための同時押出法に関する。更にそれは、ポリ
(ビニルアルコール)//メタクリレートコポリマーブレ
ンドの水性溶解によるラミネートの容易な分離の後精製
された構造用ポリマーの再加工によってリサイクルされ
る形態に構造用ポリマーを置く方法に関する。
【0003】
【従来の技術】有用なガス透過特性、例えば酸素、炭酸
ガス、水等の通過に対する抵抗性をもつ材料と考えられ
ているすべての合成ポリマーのうち、構造
【化3】 の単位から構成され、酢酸ビニル又は関連ビニルエステ
ルのホモポリマーの全加水分解により一般に製造され、
出発ポリマーが構造
【化4】 (ただしRは、1〜8の炭素原子のアルキル、好ましく
はメチルである)から構成されているポリ(ビニルアル
コール)(PVOH)は、小さい分子の通過に最も不浸
透性であると位置づけられている。PVOHは、高い凝
集エネルギー密度及びヒドロキシル基の極性のためにこ
の特性を示す。ヒドロキシル基の網目構造の存在は、ポ
リマー(PVOH)をガスに対して不浸透性とするが、
水分に対して敏感であるという相伴なう効果を有してい
る。−OH官能基から招来される強い分子間相互作用
は、PVOHの分解温度付近に溶融温度を上昇させる。
その結果、溶融には分解が伴なう。分解はきわめてはげ
しいので、PVOHはそれ自身だけでは溶融押出又は射
出成形することができない。
【0004】低いモルパーセント、例えば約5〜約25
モル%のエチレンを有するコポリマーは、可塑剤の助け
なしには溶融加工することができないという点でポリ
(ビニルアルコール)に類似している。
【0005】米国特許出願07/781,715(19
91年10月22日出願、現在同じく1991年12月
4日出願の欧州特許出願91−311265)は、本出
願と同じ発明者若干及び同じ出願人のものであるが、ポ
リ(ビニルアルコール)材料の物理的及びバリヤー特性
を有意に変えることなしに上述したその溶融加工を可能
にする際有用な添加ポリマーが開示されている。これら
の添加ポリマーは、低級アルキルメタクリレートの、種
々の含窒素モノマー、特にアミド基を持つもの、最も特
定すればN−ビニルピロリドンとのコポリマーが開示さ
れている。更に、より有用な添加剤として低級アルキル
メタクリレート、同じ含窒素コモノマー及び共重合され
た不飽和カルボン酸、例えばメタクリル酸を含有するタ
ーポリマーが開示されている。これらの後者のターポリ
マーは、ポリ(ビニルアルコール)マトリックスポリマ
ーとブレンドするとセグメント型ポリマーを形成するこ
とが更に開示されている。
【0006】米国特許出願(1992年4月23日出
願)も、本出願と同じ発明者若干及び同じ出願人をも
ち、その中で低級アルキルメタクリレートと不飽和カル
ボン酸とのコポリマー、例えばメチルメタクリレートと
メタクリル酸とのコポリマーも同じ目的のために有用で
あることが開示されている。
【0007】本発明において発見されたことは、少なく
とも1つの共重合された酸又はアミド、特に環状アミド
官能体を有する低級アルキルメタクリレートコポリマー
とポリ(ビニルアルコール)とのブレンドが、構造用ポ
リマーとの同時押出されるとき、すぐれた物理的、光学
的及びバリヤー特性をもつコ・ラミネートを生じ、これ
は離層を防止するために追加の接着剤を必要とせず、更
にフィルム又はシート(その完全な状態が保持されてい
る場合には)の直接再使用による、又は微粉砕された粉
末の再加工による、又は再重合して有用なポリマーにす
ることができる「モノマー」フラグメントへの構造用ポ
リマーの変換等の手段により、いつでもリサイクルする
ことができる精製された形態でラミネートの構造用ポリ
マーの回収に準備されている。
【0008】上記の出願においては、出願人は、少なく
とも50モル%の構造
【化5】 の単位及び場合によっては構造 −CH2−CHR− (ただしRはH又は−CH3である)の単位を含有する
第一ポリマー約50〜約90部、並びに約75〜約98
部の低級アルキルメタクリレートから誘導される単位及
び約25部の構造
【化6】 (ただしnは、2、3、4又は5である)の単位の環状
アミド基を含有するビニル又はビニリデンモノマーから
誘導される単位か、又は約25部までの不飽和カルボン
酸又は無水物から誘導される単位を含有するポリマー1
0〜約50重量部よりなるポリマーブレンドは、溶融加
工してシート、フィルム、繊維等の有用な物体にするこ
とができることを見出した。出願人は更に、溶融混合に
よる2種のポリマーの混和によって、この2種のポリマ
ーが化学的に合わされてグラフトコポリマーを形成する
セグメント型の溶融加工可能なポリマーが形成されるこ
とを見出した。更に出願人は、このブレンドポリマーを
他のフィルム形成性ポリマーと同時押出してコ・ラミネ
ートを形成させること、及び水と接触させることによっ
てこのラミネートを分離することができることを説明し
た。
【0009】
【問題を解決するための手段】本発明は、同時押出又は
ポリ(ビニルアルコール)を溶融加工してフィルム又は
シートにする他の方法によって多層複合構造物を形成さ
せるためのこれらのブレンドとある種の構造用ポリマー
との特定の組合せに関するものであり、この多層ラミネ
ートは、良好なバリヤー特性その他の加工及び包装に魅
力的な物理的特性を有し、又構造用ポリマーの種類によ
り、種々のリサイクル経路を選ぶことができる形態で構
造用ポリマーを容易に回収する方法に関する。プラスチ
ックの廃物をリサイクルすることができることは、廃物
処理の問題の解決にきわめて重要であるので、又包装用
材料に再加工するにせよ、又他のプラスチックの用途用
に加工するにせよ、又はポリマーを解重合させて有用な
小分子にするにせよ、リサイクル可能な廃物の流れの純
度はリサイクルにきわめて重要であるので、本発明は好
適な方法を提供し、この方法によって顕著なバリヤー特
性及び多層構造物における接着をもつポリマーであるポ
リ(ビニルアルコール)が更に使用される。
【0010】ビニルアルコールポリマー及び(メタ)ア
クリレート/不飽和酸及び(又は)ビニルアミドコ・又
はターポリマーのブレンドは、溶液からの流込み、粉末
ブレンドの圧縮成形、ラテックス及び水溶性ポリマーか
らのフィルム及びシートの形成、メルトブレンドの押出
等を含む多くの技術によって有用な物品に成形すること
ができる。本発明は、溶融加工及び構造用ポリマーと共
に同時押出をして容易にリサイクルすることができる多
層複合物にすることに関する。
【0011】溶融加工可能とは、ポリマー又はブレンド
が押出機その他の加熱/混合装置の中で固体形態、例え
ばペレット、粉末等から熱可塑性粘弾性メルトに変換す
ることができること、このメルトが熱分解に抵抗するに
足りる熱安定性であること、又メルトを押出、カレンダ
ー掛け、積層、成形等によって有用な物体に加工するこ
とができることを意味する。メルトは、押出機内に保持
することができないか、もしくは固体形態で押出機から
出ることができない程液状でもなく、装置に対する損傷
なしに押出機が加工することができない程粘稠でもな
く、分解がメルトから加工された物体の外観又は物理的
特性を駄目にする程粘稠でもない。更に、メルト及び得
られる押出物は外観が均一でなければならない。
【0012】ブレンドの第一ポリマーは、本発明者はP
VOHの意味に用いるが、「ビニルアルコール」及びビ
ニルエステルのホモポリマー又はコポリマーである。ビ
ニルアルコールはモノマーの形態では存在せず、この単
位を含有するポリマーは、必然的に他のモノマーから誘
導されるポリマーの化学的改変によって誘導されなけれ
ばならない。このポリマーを製造する最も普通の手段
は、ビニルエステル、例えば
【化7】 〔ただしRはH又は−(CH2)m−CH3(ただしmは0
〜7である)である〕の構造のギ酸ビニル、酢酸ビニル
等を重合させることである。特に好ましいのは酢酸ビニ
ルであり、この場合Rはメチルである。このようなポリ
マーは、ほとんど完全にけん化又は加水分解して99モ
ル%を超える「ビニルアルコール」のポリマーを形成さ
せることができる。少数の構造
【化8】 の反復単位が存在していてよい。加水分解又はけん化の
条件をコントロールすることにより、ビニルエステル及
びビニルアルコールのコポリマーを形成させることがで
きる。ある範囲のこのような組成物は市販されている。
約50モル%〜約100モル%の範囲のビニルアルコー
ルは本発明に包含されるが、少なくとも約80モル%の
ビニルアルコールを含有するポリマーがきわめて好まし
い。第一ポリマー中他のコモノマーが存在していてよい
が、低モルレベル、例えば約25モル%未満、好ましく
は約10モル%未満である。前記コモノマーは、(メ
タ)アクリル酸エステル、例えばアルキルエステル、例
えばエチルアクリレート、ブチルメタクリレート等、ヒ
ドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えばベータ
ヒドロキシエチルメタクリレート等、(メタ)アクリル
酸のアルキレンオキシエステル、オレフィン、例えばエ
チレン、プロピレン、ブテン−1等、ハロゲン化ビニ
ル、例えば塩化ビニル、N−ビニルラクタム、無水マレ
イン酸、ジアルキルマレエート、ジアルキルフマレート
等を包含することができる。比較的低いモル%のビニル
アルコール含量及び低下したバリヤー特性を有する、エ
チレンとビニルアルコールとの大部分の市販のコポリマ
ーは、本発明の目的に適していない。しかし、約5〜約
25モル%、好ましくは約5〜約15モル%のエチレン
のコポリマーは、ここに開示されている低級アルキル
(メタ)アクリレートのコポリマーとブレンドされると
き溶融加工することができる。
【0013】本発明中用いられる部分又は全加水分解さ
れたPVOHは、13,000、186,000の分子量
(重量平均)を有するが、それより高いか又は低い分子
量のポリマーを使用してよい。これらの2つの範囲の平
均分子量の粘度も溶液状態で測定することができ、3〜
50cPs(4%水溶液、20℃)、好ましくは22〜2
6cPsと変動する。比較的低いけん化度(50〜87モ
ル%)のPVOHが用いられる場合には、PVOHポリ
マーは比較的高い分子量のものであってよい。
【0014】第一ポリマーは又、アルキレンオキシ(メ
タ)アクリレート、例えば米国特許4,618,648
(参照によって本発明に組み入れる)に記載されている
ものから誘導される単位を含有していてもよい。前記の
アルキレンオキシ(メタ)アクリレートは、「アルコー
ル」部分として−CH2−CHY−O−単位(ただしY
は水素又はメチルである)のオリゴマーを有する(メ
タ)アクリル酸のエステルであり、エチレン及び(又
は)プロピレンオキサイドのオリゴマー化から誘導され
る。それらは、一端においてアルキル、アリール又はア
ルクアリール基、例えばC1〜C20アルキル、C6アリー
ル又はC7〜C20アルクアリール基末端であってよい。
【0015】溶融加工可能なブレンドの第二の成分は、
約75〜98部のアクリル酸又はメタクリル酸のC1
4アルキルエステル、好ましくはメタクリル酸のC1
ステル(メチルメタクリレートである)の、約30部ま
でのアミド単位、好ましくは環状アミド単位及び(又
は)1種又はそれ以上の不飽和の共重合可能なカルボン
酸とのコポリマーである。
【0016】環状アミド単位は、構造
【化9】 (ただしnは2、3又は4である)のモノマーに関係し
ている。このモノマーは、N−ビニルプロピオラクタ
ム、N−ビニルピロリドン(別にN−ビニルブチロラク
タムとして知られる)及びN−ビニルカプロラクタムを
包含する。好ましいのは、市販されているという理由で
n=3であるラクタムであり、これはN−ビニルピロリ
ドン(NVP)である。コポリマーに高い使用温度及び
PVOHと最良の相溶性のため高度の極性を付与するの
で、メチルメタクリレート(MMA)が好ましい。
【0017】ビニル環状アミドは、アミド基その他の構
造−NH−C(O)−を含有する他のビニル又はビニリ
デンモノマー、例えばビニルアセトアミド、N−メチル
(メタ)アクリルアミド、ウレイドエチルエチル(メ
タ)アクリレート等によって一部分か又は完全に置き換
えることができる。
【0018】第2コポリマーは、少なくとも1種の共重
合可能な不飽和酸から誘導される単位約1〜約20部、
好ましくは約2〜約10部を更に含有することが好まし
い。企図されているのは、カルボン酸、スルフォン酸、
フォスフォン酸の酸、例えばp−ビニルベンゼン−スル
フォン酸、ベータ−メタクリルオキシエチルフォスフォ
ン酸、メタクリル酸等のモノマーから組み入れられるも
のである。組み入れの容易さから好ましいのは、メタク
リル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル
酸、アシルオキシプロピオン酸等の酸である。無水物単
位、例えば無水マレイン酸からのものも存在することが
できる。
【0019】好ましい組成物は、 a) 約85モル%を超える「ビニルアルコール」構造
の単位及び約15モル%未満のエステル単位をもつ構造
の単位、例えば酢酸ビニルから誘導される残留単位を含
有する第1ポリマー約50〜約90部、更に好ましくは
約70〜約90部、 b) 約5〜約35部のビニルピロリドンから誘導され
る単位、約60〜約94部のメチルメタクリレートから
誘導される単位及び約2〜約5部の共重合可能な不飽和
酸(ただし酸は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン
酸、マレイン酸、フマル酸、アクリルオキシプロピオン
酸又はアルファ−メチレン−デルタ−メチルグルタル酸
である)を含有する第2ポリマー約10〜約50部未
満、更に好ましくは約10〜約30部 よりなる。これらの酸のうち、コスト及び組み入れの容
易さから特に好ましいのはメタクリル酸である。共重合
反応様式、ブレンドの加工又はブレンドの物理的特性に
悪影響を及ぼさないかぎり、第2コポリマーを構成する
上に列記したものと他のモノマーを共重合させてよい。
このモノマーは、約10部までのビニルエステル、例え
ば酢酸ビニル、ビニル芳香族化合物、例えばスチレン、
(メタ)アクリル酸の他のエステル、例えばグリシジル
メタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等、
(メタ)アクリロニトリル等を包含する。
【0020】溶融加工可能なブレンドのポリマー成分
は、周知の方法によって製造することができ、ポリ(ビ
ニルアルコール)の場合には、市販品を得ることができ
る。(メタ)アクリル系コポリマー及びターポリマーの
製造は、エマルジョン重合及び噴霧乾燥、凝固等による
エマルジョンからの単離によって最もよく行うことがで
きる。第2ポリマーの重量平均分子量は、約10,00
0から約500,000まで変動してよい;加工の容易
さ、熱安定性及びレオロジー特性から好ましいのは約1
00,000〜約200,000である。しかし、第2ポ
リマーが不飽和酸から誘導される単位を含有するときに
は、そして第1ポリマーが比較的高い分子量、例えば
1,000,000のものであるときには、第2ポリマー
の好ましい分子量範囲は、約200、即ちオリゴマー〜
約100,000である。下記の実験操作に従うことに
より、当業者は、加工及び押出が困難になる程度までメ
ルト粘度を上げることなしに適当なメルト強度が達成さ
れたかどうか容易に決定することができる。
【0021】第2コポリマー中酸基が存在するときに
は、ポリ(ビニルアルコール)と混和加熱すると化学反
応が起こり、上述した構造のセグメント型コポリマーを
生じると考えられる。ポリマーブレンドの用語法は、種
々の熱処理工程の間に形成されるいずれのセグメント型
コポリマーも包含すると理解されるべきである。グラフ
ト形成の程度は、酸又は無水物基とアルコール基との間
のエステル化反応用の触媒、例えば酸、塩基、有機スズ
化合物、有機チタン触媒等の存在によって増強すること
ができる。エステル化反応は、グラフト形成反応の間に
生成する水の除去により、例えば押出機上真空排出孔等
の反応器への真空の適用によっても増強することができ
る。第1ポリマー約50〜約90部及び対応して第2ポ
リマー約10部〜約50部未満の組成範囲が企図されて
いる。一般に、溶融加工性を得るのに要する第2ポリマ
ーのレベルが低い程、望ましいPVOHの特性、例えば
酸素バリヤーがよく保たれる。第2ポリマー中不飽和の
共重合可能な酸から誘導される単位の存在は、第1ポリ
マーの加工及び特性において望まれる改善を達成する
際、有用である組成の範囲を広くする。
【0022】この2つのコポリマーの混和は、一軸又は
二軸押出機中溶融配合する前に細粒にしたポリマーを乾
燥混合することによって最も都合よく実施することがで
きる。乾燥混和の過程においては、ブレンドの物理的特
性を改善する目的で粒子状物の混合物に少量の添加剤を
添加することができる。添加剤の例は、1種又はそれ以
上の次の部類の化合物を包含することができる:抗酸化
剤、紫外線吸収剤、可塑剤、帯電防止剤、スリップ剤、
着色剤、充填剤その他の化合物。更に、一時的可塑剤、
例えば約3%の量の水を添加してブレンドを配合、加工
する際補助することができる。
【0023】ポリ(ビニルアルコール)と(メタ)アク
リル酸コポリマー又はターポリマーとのブレンドが製造
されると、それらを適当な構造用ポリマーと組み立てて
多層複合物にすることが残る。このブレンドの良好な接
着剤特性のために、フィルム又はシートを別々に製造
し、積み重ね、そしてラミネートとしてよいが、適当な
同時押出機槽を使用して多層のシート、フィルム、又は
成形物体、例えばびんを形成させることの方が経済的に
魅力的である。シートとは、厚さ>10ミル又は>0.
254mmのポリマーの単一の層を意味する。フィルムと
は、10ミルに等しいか又はそれ未満、そして0.5ミ
ル(0.0127mm)より厚い厚さの単一の層を意味す
る。
【0024】例えば、50/50混合物の形の3:1メ
チルメタクリレート/N−ビニルピロリドンコポリマー
とポリ(ビニルアルコール)とのブレンドは、ポリ(エ
チレンテレフタレート)(PET)等の構造用ポリマー
と、ポリ(メチルメタクリレート)と、ポリ(塩化ビニ
ル)と、又はポリカーボネートと同時押出をして層の間
に良好な接着をもつ連続積層フィルムを形成させること
ができる。良好な表面の靭性及び硬度を確実にする理由
から、構造用ポリマーは複合物の外側にあるが、勿論5
つ又はそれ以上の層の複合物中一つ又はそれ以上の内部
層であってよい。ブレンドからのフィルム又はシート
は、改善されたバリヤー特性を付与し、接着剤として作
用する。
【0025】PETその他の構造用ポリマーと同時押出
をされたフィルム又はシートは、離層することなく熱成
形して有用な物体にすることができる。ブレンドは、他
の組成比、例えば60//40又は80//20、並びにコ
ポリマー、ポリ(ビニルアルコール)及び構造用ポリマ
ーの他の組合せを通して変えることができる。
【0026】本発明の同時押出体複合物は、1軸性か又
は好ましくは2軸性に、配合することができる。ある種
の方法、例えば延伸配向型吹込成形において、又はシー
トの熱成形において、若干の配向が起こる。他の場合に
は、多層フィルム又はシートが同時押出をされて後、そ
して尚半溶融状態にある間に、2軸配向を施用すること
ができる。このような2軸配向のために適当な装置はフ
ィルム製造工業に周知である。
【0027】これらの多層複合物の大きな利点は、ポリ
(ビニルアルコール)のバリヤーフィルム又はシート
が、表面を水、特に温水と接触させる時溶解することが
できることである。(本発明中「溶解」とは、ポリ(ビ
ニルアルコール)成分が、グラフト形成したポリ(メタ
クリレート)鎖と共に、真に水溶液となり、一方遊離メ
タクリル系ポリマーは、溶解しないが構造の完全な状態
を有さず、水層中分散するという意味である。)ポリ
(ビニルアルコール)の溶解の後、残りの構造用ポリマ
ーはリサイクルのために純粋な形で回収することができ
る。
【0028】ポリ(ビニルアルコール)のリサイクル
も、洗浄水の蒸発によって行うことができ、蒸発によっ
てポリ(ビニルアルコール)及びアクリル系添加ポリマ
ーが共に更に溶融加工するためよく混合された状態で回
収されるべきである。
【0029】物品が尚もとのままであるときにポリマー
を分離することが可能であるが、より多くの表面を曝露
するので、物品を磨砕又は微粉砕して粉末にして後に水
と接触させることの方がよい。即ち、本発明は、次の工
程による多層複合物物品のリサイクル法を意図する: a) ポリマーブレンド層が本質的に溶解し、そして多
層複合物が分離して構造用ポリマー成分の単一の層にな
るまで物品を、場合によっては磨砕又は微粉砕された形
態で水と接触させ; b) 残留する構造用ポリマー成分を洗浄してポリマー
ブレンドの残留物を除去し; c) 溶融させそして構造用ポリマーフィルム又はシー
トに再押出するか、又は溶融させそして成形又は押出物
品に再加工するか、又は構造用ポリマーが、例えばポリ
(エチレンテレフタレート)もしくはポリ(メチルメタ
クリレート)であってポリ(塩化ビニル)でない場合の
ように、加水分解もしくは、きれいに熱分解することが
できるときには、さらに構造用ポリマーを加水分解及び
(又は)熱分解して重合反応において有用な低分子成分
にすることによって構造用ポリマーを更に再処理する。
【0030】さらに特定すると、本発明は構造用ポリマ
ーがポリエステルであってそして構造用ポリマーを加水
分解及び(又は)熱分解させてポリエステル化反応に有
用なグリコール、酸又はエステル成分を生成する方法を
企図する。
【0031】
【実施例】次の実施例は、ブレンド組成物の特性を例示
する。実施例において引用される組成はすべて、別示し
ないかぎり重量パーセント又は重量部の単位である。次
の実施例の組成物はすべて、乾式混和して微細な粒子の
均質な混合物を得た。各々の場合に白色微粉末の混合物
を一軸Killion押出機中204〜222℃の範囲の温度
及び80rpmのスクリュー速度において溶融配合した。
【0032】ベースポリマー及びブレンドのレオロジー
特性の評価の際に使用された試験法はASTM D38
35−79であり、これは実際の加工条件と試験条件と
の間の必要な相関を備えている。ベース樹脂、PVOH
のメルト粘度は、熱加工の適用、例えば押出吹込成形、
同時押出、熱成形等に不適切である。加工要件を適切に
満足するためには、非ニュートン応答、即ち高い剪断条
件、例えば押出の間に遭遇する条件下で低い粘度、そし
て吹込成形パリソン及び熱成形物品によって経験される
低い剪断条件下で高い粘度を有するべきである。即ち、
この試験法は、溶融したポリマーの熱、レオロジー及び
剪断安定性を評価する。ベースポリマー及びブレンドの
メルト粘度は、同じ温度及びピストン速度設定条件下で
評価された。剪断速度のある設定下では、ベースポリマ
ー、PVOHの粘度は合材(alloy)の粘度より低い。
【0033】実施例中使用された個々の材料は次のとお
りであった: a) PVOH−1(Air Productsから、商品名Airvol
R 107)は、分子量31,000〜50,000を有す
る完全に加水分解された(98〜99モル%)樹脂(製
造者のデータ)である。PVOH−2(Air Productsか
ら、商品名AirvolR 205)は、同様の分子量を有する
部分加水分解された(87〜89モル%)PVOH樹脂
である。
【0034】実施例及び表において、MMAはメチルメ
タクリレート、NVPはN−ビニルピロリドン、そして
MAAはメタクリル酸である。アクリル系コポリマー
(MMA−NVP又はMMA−NVP−MAA又はMM
A−MAA)は、市販のMMA、MAA及びNVPモノ
マーからエマルジョン重合によって製造され、凝固又は
凍結乾燥技術によって単離された。実施例中記載される
個々のコポリマーは、0〜25重量%のNVP及び0〜
25重量%のMAAを含有していてよく、残量はMMA
である。MAAの存在は、重合反応にあまり影響はな
い。
【0035】実施例1 この実施例は、メチルメタクリレートとN−ビニルピロ
リドンとのコポリマーの一般製法を教示する。NVP
25重量%及び残量MMAよりなるコポリマーをエマル
ジョン重合技術によって次のとおり製造した:メチルメ
タクリレート:N−ビニルピロリドン比75:25を有
するモノマー混合物(ミックスM)を調製した。この混
合物は、MMA 4237.5g、NVP 1412.5
g、N−ドデシルメルカプタン 16.95g、脱イオン
水 3333.74g及びドデシルベンゼンスルフォン酸
ナトリウム 10%水溶液 105.95gを含有してい
た。各モノマー混合物を次の操作に従って重合させた。
撹拌機、加熱器、還流凝縮器及び窒素スパージ管を備え
た適当なガラス容器に脱イオン水 7467.57g及び
炭酸ナトリウム 2.52gを添加した。この混合物に、
70℃に加熱しながら窒素を1時間スパージした。次に
スパージをスイープに変え、この混合物にドデシルベン
ゼンスルフォン酸ナトリウムの10%水溶液 317.8
1gを添加した。次に反応容器の温度を85℃に上げ
た。この温度において、過硫酸ナトリウム5.65g及
び脱イオン水 1618.86gよりなる開始剤混合物
(ミックスI)124.96mLを反応容器に添加した。
次にモノマー混合物(ミックスM)を3時間にわたって
反応容器中に供給した。
【0036】重合が進行するに従って、反応容器に開始
剤混合物を15分ごとに124.96mLの割合で添加し
た。開始剤混合物の添加の直前60分ごとに固形物の蓄
積を測定した。開始剤及びモノマーの添加の完了時、混
合物を1時間85℃に保った。次に混合物を冷却し、濾
過し、そして凍結乾燥によってポリマーを単離した。開
始剤は全反応にわたって段階的に添加してもよく、同等
な結果が得られる。
【0037】実施例2〜7 次の実施例(表1)は、異なったPVOH及びMMA/
NVPポリマーから製造されたブレンドを例示する。ポ
リエチレンバッグ中乾式混和によって混合物を調製しP
VOH対メチルメタクリレート−コ−N−ビニルピロリ
ドンコポリマーの80:20%重量比の混合物を得た。
この混合物を一軸Killion押出機のホッパー中に供給
し、そこで混合物を次の押出条件下に溶融配合、押出し
をしてペレットを得た:押出機バレル温度:ゾーン−
1:204℃、ゾーン−2:210℃、ゾーン−3:2
16℃;ダイ温度:ダイ−1:218℃、ダイ−2:2
21℃;スクリュー速度=80rpm。
【0038】実施例8 この実施例は、メチルメタクリレート、N−ビニルピロ
リドン及びメタクリル酸のターポリマーの一般製法を教
示する。NVP 25重量%、メタクリル酸(MAA)
1重量%及び残量はMMAよりなるターポリマーをエマ
ルジョン重合技術によって次のとおり製造した。メチル
メタクリレート:N−ビニルピロリドン:メタクリル酸
比74:25:1を有するモノマー混合物を調製した。
この混合物は、MMA 4181g、NVP 1412.
5g、MAA 56.5g、N−ドデシルメルカプタン
67.8g、脱イオン水 3363.4g及びドデシルベ
ンゼンスルフォン酸ナトリウム 10%水溶液 105.
94gを含有していた。次の操作に従って各モノマー混
合物を重合させた:撹拌機、加熱器、還流凝縮器及び窒
素スパージ管を備えた適当なガラス容器に脱イオン水
7534.01g及び炭酸ナトリウム 2.52gを添加
した。この混合物に、70℃に加熱しながら窒素を1時
間スパージした。次にスパージ速度をスイープに変え、
この混合物にドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム
の10%水溶液 317.81gを添加した。次に反応容
器の温度を85℃に上げた。この温度において、過硫酸
ナトリウム5.65g及び脱イオン水 1633.27g
よりなる開始剤混合物 126.07mLを反応容器に添加
した。次に反応容器にモノマー混合物を3時間にわたっ
て供給した。
【0039】重合が進行するに従って、開始剤混合物を
15分ごとに126.07mLの割合で反応容器に添加し
た。開始剤混合物の添加の直前に30分ごとに固形物の
蓄積を測定した。開始剤及びモノマー添加の完了時混合
物を1時間85℃に保った。次に混合物を冷却し、濾過
し、酢酸マグネシウムの2%溶液を用いる凝固によって
ポリマーを単離した。このポリマーを真空オーブン中乾
燥した後混和実験を行なった。このポリマーの分子量は
約50,000であった。
【0040】同様にして、アルキル(メタ)アクリレー
ト、不飽和ラクタム又はアミド及び不飽和酸の多くのポ
リマーを製造することができる。
【0041】実施例9 この実施例は、本発明においてポリ(ビニルアルコー
ル)とのブレンドの成分として同じく有用であるメチル
メタクリレートとメタクリル酸とのコポリマーの一般製
法を教示する。15重量%のメタクリル酸(MAA)及
び残量メチルメタクリレート(MMA)よりなるコポリ
マーをエマルジョン重合技術によって次のとおり製造し
た:MMA 1122g、MAA 198g、N−ドデシ
ルメルカプタン 10.56g、脱イオン水 782.71
g及びドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウムの10
%水溶液 24.75gを含有するモノマー混合物を調製
した。撹拌機、加熱器、還流凝縮器及び窒素スパージ管
を備えた適当なガラス容器に脱イオン水 1753.26
g及び炭酸ナトリウム 0.59gを添加した。この混合
物に、70℃に加熱しながら窒素を1時間スパージし
た。次にスパージ速度をスイープに変え、混合物にドデ
シルベンゼンスルフォン酸ナトリウムの10%水溶液
74.25gを添加した。次に反応容器の温度を85℃
に上げた。
【0042】この温度において、過硫酸ナトリウム 1.
32g及び脱イオン水 380.08gよりなる開始剤混
合物を、リンス水 31.42mLと共に反応容器に添加し
た。次にモノマー混合物を3時間にわたって反応容器中
に供給した。
【0043】重合が進行するに従って、開始剤混合物を
15分ごとに29.34mLの割合で反応容器に添加し
た。反応剤混合物の添加の直前に30分ごとに固形物の
蓄積を測定した。開始剤及びモノマーの添加の完了時、
次いで各供給ラインを水 31.42mLでリンスし、混合
物を1時間85℃に保った。次に混合物を冷却し、濾過
し、凍結乾燥によってポリマーを単離した。このポリマ
ーを真空オーブン中乾燥した後混和実験を行なった。こ
のポリマーの分子量は約80,000であった。
【0044】同様にして、アルキル(メタ)アクリレー
ト、ビニルアミド及び不飽和酸のコントロールされた分
子量をもつ他のポリマー、例えば:MMA/NVP/メ
タクリル酸=94/5/1;MMA/NVP/メタクリ
ル酸=90/5/5;MMA/NVP/メタクリル酸=
90:9:1;MMA/NVP/メタクリル酸=79/
20/1;MMA/NVP/アクリル酸=94/5/
1;MMA/NVP/アクリルオキシプロピオン酸=9
0/5/5;MMA/ブチルアクリレート/ビニルアセ
トアミド/グリシジルメタクリレート=48/40/1
0/2;MMA/エチルアクリレート/アクリルアミド
/無水マレイン酸=20/74/5/1を製造し、単離
することができる。
【0045】実施例10 この実施例は、同時射出延伸吹込成形を説明する。これ
は次のとおり実施された:a)樹脂A(構造用ポリマ
ー)〔この混合ポリ(エチレンテレフタレート)(PE
T)〕を押出機から垂直に置かれた金型中に射出した;
b)次に樹脂B(バリヤー層)を金型キャビティ中に同
心かつ円形に射出した;c)このようにして形成された
パリソンをコンディショニングポット循環させ、そこで
230℃の温度において10秒間コンディショニングし
た;d)コンディショニングに続いてパリソンを同時延
伸及び吹込にかけ8オンス(236.6mL)のびんにし
た。
【0046】次の実施例においては、添加ポリマーはポ
リ(メチルメタクリレート)/N−ビニルピロリドン
75/25である;ポリ(ビニルアルコール)はAirvol
R 205、即ちポリ(酢酸ビニル)から部分加水分解さ
れた(87〜89%のビニルアルコール単位)ポリ(ビ
ニルアルコール)であって、分子量31,000〜50,
000を有する(製造者のデータ)。ブレンドはPVO
H 4//(添加材)1の比である。
【0047】
【表1】
【0048】同時射出吹込成形された多層8オンスびん
及び1つの一体型PET8オンスびんの壁セクションを
室温において厚い切片とし、複合物よりなる層の厚さの
均一性及び界面における接着の見掛けの強度について光
学顕微鏡(LM)及びSEMによって評価した。PET
//(PVOH/アクリル系添加材)ブレンド//PET複
合物の見掛けの面間接着は、メタ−キシレンジアミンポ
リアジポアミド及びエチレン/ビニルアルコール 32
/68等のバリヤー層との接着の場合よりすぐれてい
た。
【0049】
【表2】
【0050】実施例11 この実施例は、3元多層シート組成物の製造を例示す
る。単純供給ブロック設計(simple feed block desig
n)の補助装置を用いて同時押出を実施した。この設計
においては、中心押出機から出る溶融したポリマーが第
2押出機からのメルトによってカプセルになるように、
主又は中心押出機に垂直に置かれている押出機から第2
のメルト流が導入される。基材(PET)及びコア層P
(MMA−NVP−MAA)/PVOH合材の熱及びレ
オロジー特性に著しい差異があるので、それぞれの押出
機スクリューの選定に注意が払われた。選ばれたスクリ
ューの設計は次のとおりであった:1)押出機1は一段
計量型スクリューを備え、計量セクションはスクリュー
の全長の30%であった;2)押出機2は二段混合及び
可塑化スクリューを備えていた。後者のスクリューは、
部分結晶性PET樹脂の溶融及び均質化を容易にするた
めに選ばれた。前者のスクリューの立体構造は、P(M
MA−NVP−MAA)/PVOH合材が加工のためは
げしい分解を起こすことなしに必要なメルトコンシステ
ンシーを得ることを可能にした。
【0051】同時押出条件は次のとおりであった: 押出機−1: バレル温度:ゾーン−1=177℃ ゾーン−2=193℃ ゾーン−3=193℃ ダイ温度:ダイ−1=214℃ ダイブロック=205℃ 押出機−2: バレル温度:ゾーン−1=204℃ ゾーン−2=219℃ ゾーン−3=224℃ ダイ温度:ダイ−1=232℃ ダイブロック=216℃
【0052】外部環境温度、圧力並びに0及び80%の
相対湿度(RH)における系PVOH/P(MMA−N
VP−MAA)中2元ブレンドのガス透過度を評価する
ために、実施例1に記載されている完全加水分解(98
〜98.8%、分子量31,000〜50,000、製造
者の規格)(AirvolR 107)及び部分加水分解(Airv
olR 205)PVOHと、化学組成P(MMA−NVP
−MAA)の種々のアクリル系ターポリマーとのメルト
ブレンドから試料を調製した。溶融配合から誘導された
合材を押出して3〜5ミル(0.08〜0.13mm)の厚
さのシートにした。又いくつかの試料をPETと同時押
出しにかけて次の形態の複合物を形成させた:PET//
(PVOH/P(MMA−NVP−MAA))//PET。
データを下に示す。
【0053】このシート押出実験は、シートダイ並びに
合材の混合及び均質化のための二段スクリューを備えた
一軸Killion押出機上で実施した。モジュール供給ブロ
ック設計(modular feed block design)装置を用いる
同時押出によって多層複合物を製造した。この設計にお
いては、中心押出機から出る溶融したポリマーが第2押
出機からのメルトによってカプセルになるように、主又
は中心押出機に垂直に置かれている押出機から第2のメ
ルト流が導入された。基材(PET)及びコア層P(M
MA−NVP−MAA)/PVOH合材の熱及びレオロ
ジー特性に著しい差異があるので、それぞれの押出機ス
クリューを選ぶ際注意が払われた。選ばれたスクリュー
の設計は次のとおりであった:1)押出機1は一段計量
型スクリューを備え、計量セクションはスクリューの全
長の30%であった;2)押出機2は二段混合及び可塑
化スクリューを備えていた。後者のスクリューは、部分
結晶性PET樹脂の溶融及び均質化を容易にするために
選ばれた。前者のスクリューの立体構造は、(MMA−
NVP−MAA)/PVOH合材が剪断加熱のためはげ
しい分解を起こすことなしに必要なメルトコンシステン
シーを得ることを可能にした。
【0054】PETホモポリマー及び「バリヤー」合材
は共に、不当な粘度の低下及び有利な物理的特性の同時
に起こる損失を防止するために、それぞれの押出機のホ
ッパー中に供給される前に完全に乾燥された。PET
は、真空オーブン中120℃において乾燥された。合材
も真空オーブン中80℃において乾燥された。コア層の
厚さは、1.5〜5ミル(0.04〜0.13mm)と変動
し、一方基材又はスキン層は、厚さが3〜14ミル
(0.08〜0.36cm)と変動した。
【0055】表中PET基材層及びそれぞれの多層複合
物のO2ガス透過度を列記する。予期されるとおりPE
T基材層のガス透過度は、複合物より有意に高かった。
【0056】PET及びPVOH/アクリル系ポリマー
合材よりなる複合物は、相対湿度パーセントが増大して
もO2ガス透過度の無視しうる変化を示す。PETその
他のポリエステルは、高い相対湿度条件に曝露される時
2透過度のあまり大きくない改善を示すことがよく知
られている。その故にRH%に伴なうO2透過度の小さ
い変化は、水分の有害な作用からPVOH/アクリル系
コ−/ターポリマーを単離し遮へいする際のPET基材
の効果の直接の結果であろう。これら及び同様の多層複
合物のO2透過度の追加の測定を種々の相対湿度条件に
おいて実施して、複合物のO2バリヤー特性に対する水
分の効果を評価した。変化は次のとおり定義される。
【0057】
【数1】
【0058】
【表3】
【0059】
【表4】
【0060】上に挙げた加工条件を次の多層複合物の製
作の際使用した:PMMA/(Airvol−205:P(M
MA−NVP=75/25)=1:1)/PMMA;P
MMA/(Airvol−205):P(MMA−NVP=7
5/25)=3:2)/PMMA。複合物はすべて外観
が透明であった。PMMA/EVAL E/PMMA
(ただしEVAL Eは市販の約32モル%のエチレン
含量のエチレン−ビニルアルコールコポリマーである)
は、面間接着が不良であるしるしを示したが、PMMA
/(AirvolR 205:P(MMA−NVP=75:2
5)/PMMA複合物は、顕著な面間ポリマー−ポリマ
ー接着及び透明度のしるしを示した。
【0061】種々の厚さの9つの同時押出多層複合物の
試料を、外部環境条件において、又90%のRHにおけ
るコンディショニングの後O2透過度について分析し
た。これらの条件下のO2透過度の観察値を比較のため
下に列記する。外部環境条件においては、複合体PMM
A//P(MMA−NVP=75/25:AirvolR 20
5)//PMMA(PMMAは分子量約90,000のホ
モポリマーである)バリヤー合材の固有の低いO2透過
速度を反映する。しかし、高い相対湿度(RH)(90
%のRH)においては、P(MMA−NVP=75/2
5):AirvolR 205合材のガスバリヤー特性は、3元
複合物の内部層が経験する高い水分含量によって悪影響
を受ける。
【0062】
【表5】
【0063】実施例12 実施例10の複合物を造粒してフレークとし、複合物1
部あたり水8部で処理した。15分経過後、室温におい
てさえ顆粒を完全に離層された。PET 7.9gを回収
した。水洗後、チップは明るく透明であった。抽出を撹
拌付及び撹拌なしで、室温と65℃において実施した;
同様の結果が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 29/04 LGT 6904−4J 67/02 8933−4J // B29K 33:00 67:00 B29L 7:00 4F 9:00 4F C08L 33:12 7921−4J 67:02 8933−4J (72)発明者 ウイリアム・ジエイムズ・ワーク アメリカ合衆国ペンシルベニア州19006. ハンテイングトンバレー.バーネツトロー ド1288

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 構造用ポリマーのフィルム又は
    シート; (b)(i) 少なくとも50モル%の構造 【化1】 の単位を含有するポリマー50〜90重量部; (ii) 少なくとも約75部の低級アルキルメタクリレー
    トから誘導される単位、並びに約25部までのアミド基
    を含有するビニル又はビニリデンモノマーから誘導され
    る単位か又は約25部までの不飽和カルボン酸又は無水
    物から誘導される単位のうち少なくとも1種を含有する
    ポリマー10〜30重量部未満のポリマーブレンドのフ
    ィルム又はシートの交互の層よりなり、(a)部分のフ
    ィルム又はシートは外層である多層複合物。
  2. 【請求項2】 (a) 構造用ポリマーのフィルム又は
    シート (b)(i) 少なくとも50モル%の構造 【化2】 の単位を含有するポリマー70〜90重量部 (ii) 少なくとも約75部の低級アルキルメタクリレー
    トから誘導される単位、並びに約25部までのアミド基
    を含有するビニル又はビニリデンモノマーから誘導され
    る単位か又は約25部までの不飽和カルボン酸又は無水
    物から誘導される単位のうち少なくとも1種を含有する
    ポリマー10〜30重量部のポリマーブレンドのフィル
    ム又はシートの交互の層よりなり、(a)部分のフィル
    ム又はシートが外層である多層複合物。
  3. 【請求項3】 構造用ポリマーがポリ(塩化ビニル)、
    ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリグルタルイミ
    ド、メチルメタクリレートのポリマー、ポリアミド、又
    はポリエステルであり、アルキルメタクリレートがメチ
    ルメタクリレートであり、そしてアミド基を含有するモ
    ノマーがN−ビニルピロリドンである請求項1又は2記
    載の多層複合物。
  4. 【請求項4】 複合物が2軸配向されている請求項1又
    は2記載の多層複合物。
  5. 【請求項5】 ポリエステルがエチレングリコール及び
    テレフタル酸から誘導される単位を含有する請求項3記
    載の多層複合物。
  6. 【請求項6】 ポリエステルが更にシクロヘキサンジメ
    タノールから誘導される単位を含有する請求項5記載の
    多層複合物。
  7. 【請求項7】 (a) 多ダイ押出機の適当な供給口に
    構造用ポリマー(a)及びポリマーブレンド(b)によ
    って記述されているそれぞれの成分を仕込み; (b) 適当なダイを通してポリマー及びポリマーブレ
    ンドを押し出して多層複合体を形成させ; (c) この多層複合体を成形して包装用フィルム、容
    器又はシートである物品にすることよりなる請求項1又
    は2記載の組成のリサイクル可能な多層複合物品の製
    法。
  8. 【請求項8】 多層複合物が2軸配向されている請求項
    7記載の方法。
  9. 【請求項9】 (a) ポリマーブレンド層が本質的に
    溶解し、そして多層複合物が分離して構造用ポリマー成
    分の単一の層になるまで物品を、場合によっては磨砕又
    は微粉砕された形態で水と接触させ; (b) 残留する構造用ポリマー成分を洗浄してポリマ
    ーブレンドの残留物を除去し; (c)(i) 溶融させそして構造用ポリマーフィルム
    又はシートに再押出するか、又は(ii) 溶融させそして
    成形又は押出物品に再加工することによって構造用ポリ
    マーを更に再加工することよりなる請求項1記載の多層
    複合物品のリサイクル法。
  10. 【請求項10】 (a) ポリマーブレンド層が本質的
    に溶解し、そして多層複合物が分離して構造用ポリマー
    成分の単一の層になるまで物品を、場合によっては磨砕
    又は微粉砕された形態で水と接触させ; (b) 残留する構造用ポリマー成分を洗浄してポリマ
    ーブレンドの残留物を除去し; (c) 構造用ポリマーを加水分解及び(又は)熱分解
    して重合反応において有用な低分子成分にすることによ
    って構造用ポリマーを更に再処理することよりなる請求
    項1記載の多層複合物品のリサイクル法。
  11. 【請求項11】 構造用ポリマーがポリエステルであ
    り、そして構造用ポリマーを加水分解及び(又は)熱分
    解するとポリエステル化反応において有用なグリコー
    ル、酸又はエステル成分を生じる請求項10記載の方
    法。
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