JPWO2006106780A1 - 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体 - Google Patents

酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2006106780A1
JPWO2006106780A1 JP2007512821A JP2007512821A JPWO2006106780A1 JP WO2006106780 A1 JPWO2006106780 A1 JP WO2006106780A1 JP 2007512821 A JP2007512821 A JP 2007512821A JP 2007512821 A JP2007512821 A JP 2007512821A JP WO2006106780 A1 JPWO2006106780 A1 JP WO2006106780A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
resin composition
polymer
gas barrier
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007512821A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5087392B2 (ja
Inventor
山中 雅義
雅義 山中
美枝 金原
美枝 金原
太津彦 林原
太津彦 林原
知行 渡邊
知行 渡邊
岩崎 秀治
秀治 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2007512821A priority Critical patent/JP5087392B2/ja
Publication of JPWO2006106780A1 publication Critical patent/JPWO2006106780A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5087392B2 publication Critical patent/JP5087392B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/306Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl acetate or vinyl alcohol (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/125Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one oxygen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/24All layers being polymeric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10Inorganic particles
    • B32B2264/104Oxysalt, e.g. carbonate, sulfate, phosphate or nitrate particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/724Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242Non-permeable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/74Oxygen absorber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2437/00Clothing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00Containers; Receptacles
    • B32B2439/70Food packaging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00Containers; Receptacles
    • B32B2439/80Medical packaging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2535/00Medical equipment, e.g. bandage, prostheses, catheter
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098Metal salts of carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L45/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having no unsaturated aliphatic radicals in side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic or in a heterocyclic ring system; Compositions of derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

酸素吸収能に優れ、使用時(酸素吸収時)に不快な臭気の発生が抑制された酸素吸収性樹脂組成物を提供する。以下の式(I)で示される構成単位を有する高分子(A)と、酸素吸収促進剤(B)とを含む酸素吸収性樹脂組成物とする。
Figure 2006106780

上記式(I)において、Xは、置換基を有してもよい炭素数が1〜4のアルキレン基を示す。Zは、単結合、または、置換基を有してもよいメチレン基を示す。R1およびR2は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、または、置換基を有してもよいアリール基を示す。酸素原子に隣接する炭素原子は少なくとも1つの水素原子を有する。

Description

本発明は、酸素吸収能を有する酸素吸収性樹脂組成物と、それを用いた成形品および積層体とに関する。
従来、酸素および/または炭酸ガスのバリア性に優れ、かつ、溶融成形可能なガスバリア性樹脂が、耐湿性および機械的特性に優れる熱可塑性樹脂と組み合わされて、例えば多層のプラスチック包装材として、幅広く用いられている。上記ガスバリア性樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)などが、上記熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンやポリエステルなどが例として挙げられる。しかし、通常、上記ガスバリア性樹脂における気体の透過を完全に防ぐことは困難であり、無視できない量の気体が当該樹脂を透過する。このため、当該樹脂を透過する気体、特に、包装された内容物の品質に大きく影響する気体である酸素の透過量の低減を目的として、酸素吸収性を有する樹脂組成物が用いられることがある。酸素吸収性樹脂組成物は、また、内容物を包装した時点で既に包装の内部に存在する酸素の低減を目的としても用いられる。
酸素吸収性樹脂組成物として、特開平5-115776号公報(文献1)には、エチレン性不飽和炭化水素と遷移金属触媒とを含む組成物が開示されている。
特開2001-106866号公報(文献2)、特開2001-106920号公報(文献3)および特開2002-146217号公報(文献4)には、酸素吸収性樹脂組成物として、特定の炭素−炭素二重結合を側鎖に有する構成単位を含む熱可塑性樹脂が開示されており、当該樹脂は、好適にはEVOHと組み合わせて使用されることが示されている。当該樹脂は、EVOHとともに溶融成形が可能であり、各種包装材としての用途に好適である。
特開2003-113311号公報(文献5)には、ポリエーテル単位、具体的には、ポリアルキレンエーテル単位を主鎖あるいは分岐鎖の構成単位として含む酸素吸収性樹脂組成物が開示されている。
米国特許第6,746,622号明細書(文献6)には、エステル結合およびメチレン基を介して主鎖に結合されたテトラヒドロフラン(THF)由来の環状エーテルを側鎖に有する酸素吸収性樹脂組成物が開示されている。
しかし、文献1〜4に開示の樹脂組成物では、酸素を吸収するにつれて自らの分解が進み、低分子物質が生成して不快な臭気が発生することがある。このような臭気の発生は、特に、酸素吸収性樹脂組成物を包装材として用いる場合などには、できるだけ抑制されることが望ましい。
文献5、6に開示の酸素吸収性樹脂組成物では、酸素の吸収に伴ってエーテル結合が切断されると考えられ、特に文献5の組成物では、その主鎖あるいは分岐鎖が切断されるために低分子物質の生成が進みやすい。また、文献6の組成物では、酸素の吸収に伴う主鎖の切断は生じないものの、その熱安定性に劣り、例えば、溶融成形によるシートへの加工時に着色などが生じることがある。
本発明は、これら従来の組成物とは構成が異なり、酸素吸収能に優れ、使用時(酸素吸収時)に不快な臭気の発生が抑制された酸素吸収性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう)は、式(I)で示される構成単位を有する高分子(A)と、酸素吸収促進剤(B)とを含む。
Figure 2006106780
上記式(I)において、Xは、置換基を有してもよい炭素数が1〜4のアルキレン基を示す。Zは、単結合、または、置換基を有してもよいメチレン基を示す。R1およびR2は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、または、置換基を有してもよいアリール(aryl)基を示す。また上記式(I)において、酸素原子に隣接する炭素原子は、少なくとも1つの水素原子を有する。
このような樹脂組成物とすることにより、酸素吸収性(酸素掃去性)に優れ、使用時(酸素吸収時)に不快な臭気の発生が抑制された酸素吸収性樹脂組成物とすることができる。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物は、ガスバリア性樹脂(C)をさらに含んでいてもよい。
本発明の成形品は、上記本発明の酸素吸収性樹脂組成物からなる部分を含む。
本発明の積層体は、上記本発明の酸素吸収性樹脂組成物からなる層を含む。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物は様々な用途に用いることができ、特に、酸素による劣化が進みやすく、香りが重視される食品や化粧品などの物品を保存するための容器として好適である。当該容器は、少なくともその一部に、本発明の酸素吸収性樹脂組成物からなる部分および/または層を含めばよい。即ち、当該容器は、上記本発明の成形品あるいは上記本発明の積層体からなる。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物は、その優れた酸素吸収能および取り扱いの容易性から、脱酸素剤としても有用である。
本発明および比較例の酸素吸収性樹脂組成物の酸素吸収能を測定した結果の一例を示すグラフである。 本発明および比較例の酸素吸収性樹脂組成物の酸素吸収能を測定した結果の他の一例を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、特定の機能を発現する物質として具体的な物質を例示しているが、本発明はこれに限定されない。また、例示される物質は、特に説明がない限り、単独で用いてもよいし2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本明細書における「酸素の掃去」とは、酸素を吸収あるいは消費して、環境中の酸素量を減少させることをいう。
本発明の樹脂組成物は、以下の式(I)で示される構成単位を有する高分子(A)と酸素吸収促進剤(B)とを含む。
Figure 2006106780
上記式(I)において、Xは、置換基を有してもよい炭素数が1〜4のアルキレン基を示す。Zは、単結合、または、置換基を有してもよいメチレン基を示す。R1およびR2は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、または、置換基を有してもよいアリール基を示す。また、酸素原子に隣接する炭素原子は、少なくとも1個の水素原子を有する、即ち、少なくとも1個の水素原子と共有結合を形成している。
ここで「単結合」とは、上記式(I)において「Z」で示されている部分に炭素原子などの任意の原子が存在せず、酸素原子と、R2が結合した主鎖の炭素原子とが、直接一重結合していることをいう。即ち、Zが単結合である場合、式(I)は、以下の式(V)のように記すことができる。
Figure 2006106780
式(I)に示す構成単位では、酸素を吸収する際に反応するエーテル結合が、環状エーテルとして分子内に存在する。環状エーテルは酸素との反応速度が早いため、高分子(A)は酸素と効率よく反応でき、高い酸素吸収能を得ることができる。また、当該構成単位において環状エーテルを構成するエーテル結合が主鎖の外側に存在することも、酸素との反応速度を向上できる要因となる。例えば、ポリマーの主鎖内にエーテル結合を有する直鎖エーテルポリマーでは、高分子(A)のような高い反応速度を得ることは困難である。
高分子(A)では、また、酸素の吸収によりエーテル結合が開裂しても、直鎖エーテルポリマーのように主鎖の切断が生じないため、臭気の原因となる低分子量の分解物の生成や、分子量の低下を抑制できる。
文献5に開示の組成物のように、ポリマー主鎖からの分岐鎖として直鎖状のポリエーテル単位が存在する場合、酸素吸収能を比較的高くできるものの、酸素の吸収により分岐鎖のエーテル結合が開裂すると、臭気の原因となる低分子量の分解物が生成する。これに対して、高分子(A)では、エーテル結合が開裂した場合においても主鎖との結合が保持されるため、上記低分子量の分解物の生成を抑制できる。
文献6に開示の組成物のように、環状エーテルをエステル結合などを介して主鎖に接合させた場合、溶融加熱などの成形時に環状エーテルの一部が主鎖から分離し、組成物としての劣化が進む他、分離した環状エーテルが酸素を吸収して開裂し、低分子量の分解物が生成することがある。これに対して高分子(A)では、環状エーテルが主鎖に組み込まれているため、成形時における劣化を抑制でき、低分子量の分解物の生成を抑制できる。
式(I)におけるXは、置換基を有してもよい炭素数が1〜4のアルキレン基であり、Zは、単結合または置換基を有してもよいメチレン基である。このXおよびZが有してもよい置換基は、例えば、置換基を有してもよいアルキル基(X)、置換基を有してもよいアリール基(X)、置換基を有してもよいアルキルアリール基(X)、または、ハロゲン原子である。
アルキル基(X)の炭素原子数は好ましくは1〜5であり、アリール基(X)の炭素原子数は好ましくは6〜10であり、アルキルアリール基(X)の炭素原子数は好ましくは7〜11である。アルキル基(X)の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基およびブチル基が、アリール基(X)の例としてはフェニル基が、アルキルアリール基(X)の例としてはトリル基が、ハロゲン原子の例としては塩素原子が、それぞれ挙げられる。
XおよびZにおける置換基の位置は特に限定されないが、酸素との反応性を確保する観点から、式(I)に示す酸素原子に隣接する炭素原子が少なくとも1つの水素原子を有する必要があり、この条件を満たすように置換基が位置する必要がある。酸素との反応性をより向上できる、即ち、酸素吸収性樹脂組成物としての酸素吸収能および/または酸素吸収速度を向上できることから、式(I)において、酸素原子に隣接する炭素原子が置換基を有さない、換言すれば、当該炭素原子が2つの水素原子を有することが好ましい。
式(I)におけるR1およびR2は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、または、置換基を有してもよいアリール基である。このR1およびR2が有してもよい置換基は、上記XおよびZが有してもよい置換基と、好ましい置換基を含めて、同様である。
酸素との反応性をより向上できることから、式(I)に示す構成単位の環構造部に存在する置換基の炭素数が少ない方が好ましく、当該環構造部に存在する置換基自体の数も少ない方が好ましい。
より具体的には、式(I)において、Xが以下の式(II)、式(III)または式(IV)で示されるアルキレン基であり、Zが単結合であり、R1およびR2が水素であることが好ましい。この場合、酸素との反応性をより向上できる。このような構成単位は、以下の式(VI)、式(VII)、式(VIII)および式(IX)により示される。
Figure 2006106780
Figure 2006106780
Figure 2006106780
Figure 2006106780
Figure 2006106780
Figure 2006106780
Figure 2006106780
高分子(A)は、フラン誘導体の重合体であってもよく、なかでも以下の式(X)により示されるポリ(ジヒドロフラン)であることが好ましい。この場合、酸素との反応性をさらに向上できる。式(X)に示すポリ(ジヒドロフラン)は、上記式(VI)に示す構成単位を有する。
Figure 2006106780
高分子(A)は、ピラン誘導体の重合体であってもよく、なかでも、ポリジヒドロピラン、または、ポリ(4−メチルジヒドロピラン)が好ましい。この場合、酸素との反応性をさらに向上できる。
式(X)における「n」は、高分子(A)が共重合体でない場合、高分子(A)の分子量により決定される値である。
高分子(A)は、その主鎖に環状エーテル基を有するともいえ、高分子(A)が含む環状エーテル基の量は、0.001eq/g(等量/g)以上が好ましく、0.005eq/g以上がより好ましく、0.01eq/g以上がさらに好ましい。環状エーテル基の含有量が0.001eq/g未満である場合には、酸素との反応性が低くなり、酸素吸収性樹脂組成物として十分な酸素吸収能が得られないことがある。
高分子(A)の数平均分子量は、500〜500000が好ましく、1000〜250000がより好ましい。当該分子量が500未満、あるいは、500000を超える場合、樹脂組成物としての成形加工性やハンドリング性、あるいは、当該樹脂組成物を成形品としたときの強度や伸度などの機械的特性が低下することがある。また、高分子(A)と後述するガスバリア性樹脂(C)とを組み合わせて使用する場合に、高分子(A)の分散性が過度に低下し、得られた組成物におけるガスバリア性および酸素吸収能が低下することがある。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物は、2以上の種類の高分子(A)を含んでいてもよい。
高分子(A)は、上記式(I)に示される構成単位以外の構成単位を有していてもよく、例えば、エチレン、プロピレンなどのオレフィン由来の構成単位、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどのビニル化合物由来の構成単位、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル酸誘導体由来の構成単位などを有していてもよい。
高分子(A)の全構成単位に占める上記式(I)で示される構成単位の割合は、酸素吸収能が高い樹脂組成物とするためには、できるだけ大きい方が好ましく、通常、5モル%以上であればよく、50モル%以上が好ましく、80%以上がさらに好ましい。
高分子(A)は一般的な手法により形成すればよく、例えば、環内にエチレン性不飽和結合を有する環状エーテル(以下、単に「不飽和環状エーテル」ともいう)の重合により形成すればよい。重合の際には、必要に応じ、不飽和環状エーテル以外のモノマー(単量体)を共存させてもよい。
より具体的には、高分子(A)がポリ(ジヒドロフラン)である場合、例えば、不飽和環状エーテルとして2,3−ジヒドロフランを重合溶媒であるキシレンに溶解し、触媒として塩化鉄などのルイス酸触媒を加えて、定法に従いカチオン重合すればよい。
高分子(A)は、必要に応じ、他の物質、例えば酸化防止剤、と組み合わせてもよい。高分子(A)と酸化防止剤とを組み合わせた場合、高分子(A)の保存時あるいは溶融成形時などにおける高分子(A)と酸素との反応を抑制でき、樹脂組成物としての使用前における酸素吸収能の低下を抑制できる。
酸化防止剤は特に限定されないが、例えば、以下の化合物を用いてもよい:2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、4,4’−チオビス−(6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,4’−チオビス−(6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、2,6−ジ−(tert−ブチル)−4−メチルフェノール(BHT)、2,2−メチレンビス−(6−tert−ブチル−p−クレゾール)、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸トリス−(ノニルフェニル)、チオジプロピオン酸ジラウリル。
高分子(A)と組み合わせる酸化防止剤の量は、本発明の樹脂組成物における各成分の種類や含有量、あるいは、本発明の樹脂組成物の使用目的や保存条件などを考慮して、適宜決定すればよい。高分子(A)と酸化防止剤の重量の合計を基準とすると、酸化防止剤は、通常、0.01〜1重量%程度であればよく、0.02〜0.5重量%程度が好ましい。酸化防止剤の量が過度に多い場合、高分子(A)と酸素との反応を過度に抑制し、酸素吸収性樹脂組成物として十分な酸素吸収能が得られないことがある。一方、酸化防止剤の量が過度に少ない場合、高分子(A)の保存条件あるいは溶融成形条件によっては、酸素吸収樹脂組成物としての使用開始時に、既に酸素吸収能が低下していることがある。
例えば、高分子(A)を比較的低温の条件で、あるいは、不活性ガス雰囲気下で保存する場合には、高分子(A)と組み合わせる酸化防止剤の量を少なくしてもよい。高分子(A)を溶融成形する際に、窒素シールした状態で溶融混練する場合などにおいても同様である。本発明の樹脂組成物が、高分子(A)の酸化を促進するための酸化触媒を多く含む場合などには、高分子(A)と組み合わせる酸化防止剤の量を多くしても、良好な酸素吸収能を有する樹脂組成物を得ることができる。
本発明の樹脂組成物が含む酸素吸収促進剤(B)は、高分子(A)と酸素との反応を促進させ、樹脂組成物としての酸素吸収能を向上させる作用を有する。
酸素吸収促進剤(B)は、例えば、遷移金属塩(B−1)、ラジカル発生剤(B−2)および光触媒(B−3)から選ばれる少なくとも1種であればよい。
酸素吸収促進剤(B)が遷移金属塩(B−1)である場合、遷移金属塩(B−1)を構成する遷移金属は特に限定されないが、例えば、鉄、ニッケル、銅、マンガン、コバルト、ロジウム、チタン、クロム、バナジウムおよびルテニウムから選ばれる少なくとも1種であればよい。なかでも、上記反応を促進させる効果に優れることから、鉄、ニッケル、銅、マンガンおよびコバルトから選ばれる少なくとも1種が好ましく、マンガンおよびコバルトから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、コバルトがさらに好ましい。
換言すれば、遷移金属塩(B−1)は、鉄塩、ニッケル塩、銅塩、マンガン塩およびコバルト塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、マンガン塩およびコバルト塩から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、コバルト塩がさらに好ましい。
遷移金属塩(B−1)を構成する遷移金属の対イオンは特に限定されないが、例えば、有機酸由来のアニオンまたは塩化物由来のアニオンであればよい。有機酸としては、例えば、酢酸、ステアリン酸、アセチルアセトン、ジメチルジチオカルバミン酸、パルミチン酸、2−エチルへキサン酸、ネオデカン酸、リノール酸、トール酸、オレイン酸、樹脂酸、カプリン酸、ナフテン酸などが挙げられる。特に好ましい塩としては、例えば、2−エチルへキサン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、酢酸コバルトおよびステアリン酸コバルトが挙げられる。遷移金属塩(B−1)は、重合体性の対イオンを有する、いわゆる、アイオノマーであってもよい。
本発明の樹脂組成物における遷移金属塩(B−1)の含有量は、高分子(A)を基準として、金属元素換算で1〜50000ppm(重量比。以下同じ)が好ましい。当該含有量は、5〜10000ppmがより好ましく、10〜5000ppmがさらに好ましい。当該含有量が1ppmに満たない場合、高分子(A)と酸素との反応を促進させる効果が十分に得られないことがある。一方、当該含有量が50000ppmを超える場合、樹脂組成物としての熱安定性が低下して、溶融成形などの成形時に分解ガスが発生したり、ゲル、ブツの発生が著しくなったりすることがある。
酸素吸収促進剤(B)がラジカル発生剤(B−2)である場合、当該ラジカル発生剤(B−2)は特に限定されないが、例えば、N−ヒドロキシコハクイミド、N−ヒドロキシマレイミド、N,N’−ジヒドロキシシクロヘキサンテトラカルボン酸ジイミド、N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシテトラクロロフタルイミド、N−ヒドロキシテトラブロモフタルイミド、N−ヒドロキシヘキサヒドロフタルイミド、3−スルホニル−N−ヒドロキシフタルイミド、3−メトキシカルボニル−N−ヒドロキシフタルイミド、3−メチル−N−ヒドロキシフタルイミド、3−ヒドロキシ−N−ヒドロキシフタルイミド、4−ニトロ−N−ヒドロキシフタルイミド、4−クロロ−N−ヒドロキシフタルイミド、4−メトキシ−N−ヒドロキシフタルイミド、4−ジメチルアミノ−N−ヒドロキシフタルイミド、4−カルボキシ−N−ヒドロキシヘキサヒドロフタルイミド、4−メチル−N−ヒドロキシヘキサヒドロフタルイミド、N−ヒドロキシヘット酸イミド、N−ヒドロキシハイミック酸イミド、N−ヒドロキシトリメリット酸イミド、N,N−ジヒドロキシピロメリット酸ジイミドなどを用いればよい。なかでも、N−ヒドロキシコハクイミド、N−ヒドロキシマレイミド、N−ヒドロキシヘキサヒドロフタルイミド、N,N’−ジヒドロキシシクロヘキサンテトラカルボン酸ジイミド、N−ヒドロキシフタルイミド(NHPI)、N−ヒドロキシテトラブロモフタルイミド、N−ヒドロキシテトラクロロフタルイミドが好ましい。
酸素吸収促進剤(B)が光触媒(B−3)である場合、当該光触媒(B−3)は特に限定されないが、例えば、二酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウムなどを用いればよい。これらは、通常、粉末の形態で用いられる。なかでも、光触媒機能が高く、食品添加物として認証され、安全かつ安価であることから、二酸化チタンが好ましい。なかでも、高い光触媒作用を有することから、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましく、本発明の樹脂組成物が光触媒(B−3)として含む二酸化チタンにおけるアナターゼ型の割合が30重量%以上(より好ましくは50重量%以上)が好ましい。
本発明の樹脂組成物において、酸素吸収促進剤(B)は、高分子(A)の酸化反応を促進させて酸素吸収能を向上させる効果がある。例えば、酸素吸収促進剤(B)により、本発明の樹脂組成物を用いた包装材の内部に存在する酸素、および、包装材を透過しようとする酸素と高分子(A)との反応を促進させて、包装材としての酸素バリア性および酸素吸収能を向上できる。
本発明の樹脂組成物における酸素吸収速度は、高分子(A)および/または酸素吸収促進剤(B)の種類や含有量などを調整することにより、0.01ml/(g・day)以上とすることができ、0.05ml/(g・day)以上とすることも可能である。ここで、「酸素吸収速度」とは、樹脂組成物からなるフィルムを一定容積の空気中に放置した場合に、単位時間あたりに当該フィルムが吸収した酸素の重量を、当該フィルムの単位重量あたりに換算して求めた値である。酸素吸収速度の具体的な測定方法は、後述の実施例に示す。
本発明の樹脂組成物は、酸素吸収速度を重視する場合には、上述した高分子(A)および酸素吸収促進剤(B)からなることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、高分子(A)および酸素吸収促進剤(B)以外の他の物質、例えば高分子(A)以外の樹脂、を含んでもよく、より具体的にはガスバリア性樹脂(C)をさらに含んでもよい。ガスバリア性樹脂(C)を含む本発明の樹脂組成物は、酸素吸収能に優れるとともに高いガスバリア性を有する他、様々な形状への成形が可能であり、例えば、食品や化粧品の包装材としての使用に好適である。
ガスバリア性樹脂(C)の20℃、65%RH(相対湿度)における酸素透過速度は、500ml・20μm/(m2・day・atm)以下であることが好ましい。この値は、20℃、65%RHの環境下で測定したときに、1気圧の酸素の差圧がある状態で、面積1m2かつ厚さ20μmのフィルムを1日に透過する酸素の体積が、500ml以下であることを意味する。酸素透過速度が500ml・20μm/(m2・day・atm)を超える樹脂(C)の場合、得られる樹脂組成物のガスバリア性が不十分となるおそれがある。ガスバリア性樹脂(C)の酸素透過速度は、100ml・20μm/(m2・day・atm)以下が好ましく、20ml・20μm/(m2・day・atm)以下がより好ましく、5ml・20μm/(m2・day・atm)以下がさらに好ましい。このようなガスバリア性樹脂(C)と高分子(A)とを組み合わせることにより、酸素吸収能に優れるとともにガスバリア性にも優れる樹脂組成物とすることができ、結果として、極めて高いガスバリア性を有する樹脂組成物とすることができる。
ガスバリア性樹脂(C)は特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、および、ポリアクリロニトリル樹脂から選ばれる少なくとも1種を用いればよい。これらの樹脂は、通常、20℃、65%RHにおける酸素透過速度が、500ml・20μm/(m2・day・atm)以下である。
ポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、ビニルエステルの単独重合体、あるいは、ビニルエステルと他の単量体との共重合体を、アルカリ触媒などによりけん化して形成できる。例えば、ビニルエステルとエチレンとの共重合体をけん化すると、EVOHを形成できる。代表的なビニルエステルとして酢酸ビニルが挙げられるが、酢酸ビニル以外の脂肪酸ビニルエステル、例えば、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなど、を用いてもよい。
ポリビニルアルコール系樹脂におけるビニルエステル成分のけん化度は、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、96%以上がさらに好ましい。けん化度が90%未満の場合、得られた樹脂組成物における高湿度下でのガスバリア性が低下することがある。また、ポリビニルアルコール系樹脂がEVOHであり、そのけん化度が90%未満である場合、得られた樹脂組成物の熱安定性が不十分となり、当該樹脂組成物から成形品を成形する際にゲル、ブツなどが発生しやすくなることがある。
ポリビニルアルコール系樹脂が、けん化度の異なる2以上の種類のポリビニルアルコール系樹脂の混合物からなる場合には、混合重量比から算出されるけん化度の平均値を、その混合物のけん化度とすればよい。
ポリビニルアルコール系樹脂としては、溶融成形性に優れ、高湿度下におけるガスバリア性が良好であることから、EVOHが好ましい。
EVOHの全構成単位に占めるエチレン単位の割合は、5〜60モル%が好ましい。エチレン単位の割合が5モル%未満の場合、高湿度下におけるガスバリア性が低下して溶融成形性が悪化することがある。この観点からは、エチレン単位の割合は、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましく、20モル%以上がさらに好ましい。一方、エチレン単位の割合が60モル%を超えると十分なガスバリア性が得られないことがある。この観点からは、エチレン単位の割合は、55モル%以下が好ましく、50モル%以下がより好ましい。
ガスバリア性樹脂(C)としてより好ましいEVOHは、その全構成単位に占めるエチレン単位の割合が5〜60モル%、かつ、そのけん化度が90%以上のEVOHである。本発明の樹脂組成物からなる層を含む積層体を形成する場合で、当該積層体に耐衝撃剥離性が求められる場合には、全構成単位に占めるエチレン単位の割合が25〜55モル%であり、かつ、けん化度が90%以上99%未満のEVOHをガスバリア性樹脂(C)として用いることが好ましい。
EVOHが、上記エチレン単位の割合が異なる2以上の種類のEVOHの混合物からなる場合には、混合重量比から算出される平均値を、その混合物におけるエチレン単位の割合とすればよい。この場合、エチレン単位の割合が最も離れたEVOH間における、当該割合の差が30モル%以下であり、かつ、けん化度の差が10%以下であることが好ましい。これらの条件から外れる場合、樹脂組成物層としての透明性が損なわれることがある。上記割合の差は20モル%以下がより好ましく、15モル%以下がさらに好ましい。上記けん化度の差は7%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物からなる層を含む積層体を形成する場合で、耐衝撃剥離性およびガスバリア性がより高いレベルでバランスされた積層体を得るためには、エチレン単位の割合が25〜55モル%であり、かつ、けん化度が90%以上99%未満のEVOH(c1)と、エチレン単位の割合が25〜55モル%であり、かつ、けん化度が99%以上のEVOH(c2)とを、重量比c1/c2が5/95〜95/5の範囲となるように混合して、ガスバリア性樹脂(C)とすればよい。
EVOHにおけるエチレン単位の割合およびけん化度は、核磁気共鳴(NMR)法により求めることができる。
本発明の効果が得られる限り、EVOHは、エチレンおよびビニルアルコール以外の単量体を共重合成分として少量含んでもよい。このような単量体として、例えば、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン類が挙げられる。また当該単量体は、イタコン酸、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸、および、その塩、その部分エステル、その完全エステル、そのニトリル、そのアミド、その無水物などであってもよい。その他、当該単量体は、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ(β−メトキシ−エトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物であってもよく、不飽和スルホン酸またはその塩、アルキルチオール類、ビニルピロリドン類などであってもよい。
EVOHは、共重合成分としてビニルシラン化合物0.0002〜0.2モル%を含んでもよい。この場合、当該EVOHを含む本発明の樹脂組成物を、基材となるべき樹脂(例えば、熱可塑性ポリエステル樹脂:PES)とともに、共押出成形または共射出成形して積層体を形成する際に、本発明の樹脂組成物と基材樹脂との間の溶融粘性の整合性を改善でき、より均質な構造を有する積層体を形成できる。上記ビニルシラン化合物としては、ビニルトリメトキシシランやビニルトリエトキシシランが好適である。
EVOHへのホウ素化合物の添加によってもEVOHの溶融粘性を改善でき、より均質な構造を有する成形品を得ることができる。EVOHに添加するホウ素化合物としては、例えば、ホウ酸類、ホウ酸エステル、ホウ酸塩、水素化ホウ素類などが挙げられる。具体的には、ホウ酸類として、例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸などを用いればよく、ホウ酸エステルとして、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリメチルなどを用いればよく、ホウ酸塩として、上記ホウ酸類のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ホウ砂などを用いればよい。これらのホウ素化合物のなかでも、オルトホウ酸を用いることが好ましい。
EVOHにホウ素化合物を添加する場合、当該化合物を添加した後のEVOHにおけるホウ素化合物の含有量は、ホウ素元素換算で、20〜2000ppmが好ましく、50〜1000ppmがより好ましい。この場合、成形時における加熱溶融の際のトルク変動が抑制されたEVOHとすることができる。当該含有量が20ppm未満の場合、ホウ素化合物を添加する効果が不十分となることがある。一方、当該含有量が2000ppmを超える場合、添加後のEVOHがゲル化しやすくなり、樹脂組成物としての成形性が低下することがある。
層間接着性や相容性の改善のために、EVOHに、アルカリ金属塩を添加してもよい。当該金属塩を添加した後のEVOHにおけるアルカリ金属塩の含有量は、アルカリ金属元素換算で、5〜5000ppmが好ましく、20〜1000ppmがより好ましく、30〜500ppmがさらに好ましい。添加するアルカリ金属塩としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの、脂肪族カルボン酸塩、芳香族カルボン酸塩、リン酸塩、金属錯体などであればよい。具体的には、例えば、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸のナトリウム塩などであればよく、なかでも、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸ナトリウムが好ましい。
EVOHにリン酸化合物を添加してもよく、当該化合物を添加した後のEVOHにおけるリン酸化合物の含有量は、リン酸根換算で、20〜500ppmが好ましく、30〜300ppmがより好ましく、50〜200ppmがさらに好ましい。EVOHへのリン酸化合物の添加により、EVOHの熱安定性を改善でき、特に、樹脂組成物を長時間にわたって溶融成形する際に、着色や、ゲル、ブツなどの発生を抑制できる。
EVOHに添加するリン酸化合物は特に限定されず、例えば、リン酸、亜リン酸などの各種の酸やその塩などであればよい。リン酸塩は第1リン酸塩、第2リン酸塩、第3リン酸塩のいずれの形であってもよい。リン酸塩のカチオン種も特に限定されないが、カチオン種がアルカリ金属、アルカリ土類金属であることが好ましい。具体的には、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウムの形でリン酸化合物をEVOHに添加することが好ましい。
ガスバリア性樹脂(C)としてのEVOHのメルトフローレート(MFR)(210℃、2160g荷重下、JIS K7210に基づく)は、0.1〜100g/10分が好ましく、0.5〜50g/10分がより好ましく、1〜30g/10分がさらに好ましい。
ガスバリア性樹脂(C)として用いるポリアミド樹脂は特に限定されず、例えば、ポリカプロアミド(ナイロン−6)、ポリウンデカンアミド(ナイロン−11)、ポリラウロラクタム(ナイロン−12)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン−6,6)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン−6,10)などの脂肪族ポリアミド単独重合体;カプロラクタム/ラウロラクタム共重合体(ナイロン−6/12)、カプロラクタム/アミノウンデカン酸共重合体(ナイロン−6/11)、カプロラクタム/ω−アミノノナン酸共重合体(ナイロン−6/9)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド共重合体(ナイロン−6/6,6)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド/ヘキサメチレンセバカミド共重合体(ナイロン−6/6,6/6,10)などの脂肪族ポリアミド共重合体;ポリメタキシリレンアジパミド(MX−ナイロン)、ヘキサメチレンテレフタラミド/ヘキサメチレンイソフタラミド共重合体(ナイロン−6T/6I)などの芳香族ポリアミドを用いればよい。これらのポリアミド樹脂は単独で用いてもよいし、2以上の種類を混合して用いてもよい。なかでも、ポリカプロアミド(ナイロン−6)およびポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン−6,6)が、良好なガスバリア性が得られることから好ましい。
ガスバリア性樹脂(C)として用いるポリ塩化ビニル樹脂は特に限定されず、例えば、塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの単独重合体のほか、塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンと、酢酸ビニル、マレイン酸誘導体、高級アルキルビニルエーテルなどとの共重合体を用いればよい。
ガスバリア性樹脂(C)として用いるポリアクリロニトリル樹脂は特に限定されず、例えば、アクリロニトリルの単独重合体のほか、アクリロニトリルとアクリル酸エステルなどとの共重合体を用いればよい。
ガスバリア性樹脂(C)には、上述した各種の樹脂から選ばれる1種を用いてもよいし、2以上の種類を混合して用いてもよい。なかでも、ガスバリア性樹脂(C)として、ポリビニルアルコール系樹脂を用いることが好ましく、特に、EVOHを用いることが好ましい。EVOHとしては、上述したように、全構成単位に占めるエチレン単位の割合が5〜60モル%であり、けん化度が90%以上の共重合体が好ましい。
本発明の樹脂組成物がガスバリア性樹脂(C)をさらに含む場合、高分子(A)およびガスバリア性樹脂(C)の重量の合計に占める高分子(A)の重量の割合が、1〜30%であることが好ましい。即ち、当該合計に占めるガスバリア性樹脂(C)の割合が、70〜99%であることが好ましい。
当該合計に占めるガスバリア性樹脂(C)の割合が70%未満になると、樹脂組成物としてのガスバリア性が低下することがある。一方、99%を超えると、樹脂組成物としての酸素吸収能が低下することがある。当該合計に占めるガスバリア性樹脂(C)の割合は、80〜98%が好ましく、85〜97%がより好ましい。即ち、当該合計に占める高分子(A)の割合は、2〜20%が好ましく、3〜15%がより好ましい。
本発明の効果が得られる限り、ガスバリア性樹脂(C)および本発明の樹脂組成物は、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、フィラー、あるいは、ポリアミド、ポリオレフィンなどの樹脂を含んでもよい。
本発明の樹脂組成物がガスバリア性樹脂(C)をさらに含む場合、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の混和性を考慮することが好ましい。両者の混和性は、樹脂組成物および当該樹脂組成物を用いた成形品における透明性、清浄性、酸素吸収能、ガスバリア性、機械的性質、テキスチャーなどに影響を与える場合がある。本発明の樹脂組成物では、両者の混和性を改善するために、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の相容性を向上させる相容化剤(D)をさらに含んでもよい。
相容化剤(D)は、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の相容性を向上させ、得られる樹脂組成物の形態を安定させる化合物である。相容化剤(D)の種類は特に限定されず、高分子(A)およびガスバリア性樹脂(C)の組み合わせに応じて適宜選択すればよい。
ガスバリア性樹脂(C)がポリビニルアルコール系樹脂のように極性の高い樹脂である場合、相容化剤(D)としては、極性基を有する炭化水素系重合体、または、エチレン−ビニルアルコール共重合体が好ましい。例えば、極性基を有する炭化水素系重合体では、当該重合体のベースとなる炭化水素部により、相容化剤(D)と高分子(A)との親和性を良好にできるともに、当該重合体が有する極性基により、相容化剤(D)とガスバリア性樹脂(C)との親和性を良好にでき、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の相容性を向上できる。
上記炭化水素系重合体のベースとなる炭化水素部は、例えば、以下に示す単量体を含めばよい:エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、3−メチルペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン類:スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、モノフルオロスチレン、ジフルオロスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、メトキシスチレン、tert−ブトキシスチレンなどのスチレン類:1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどのビニルナフタレン類:インデン、アセナフチレンなどのビニレン基含有芳香族化合物:ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエンなどの共役ジエン化合物。
上記炭化水素部は、これらの単量体から選ばれる1種からなってもよいし、2以上の種類からなってもよい。
より具体的には、上記炭化水素系重合体のベースとなる炭化水素部は、例えば、以下に示す重合体からなる。以下に示す重合体は、上記単量体から形成できる:ポリエチレン(超低密度、低密度、直鎖状低密度、中密度、高密度を問わない)、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(メチルエステル、エチルエステルなど)共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などのオレフィン系重合体:ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ジエン系ブロック共重合体(スチレン−イソプレン−ブロック共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体など)、または、これらの水添物などのスチレン系重合体:ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系重合体:ポリ塩化ビニル、フッ化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル系重合体:ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの半芳香族ポリエステル:ポリバレロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートなどの脂肪族ポリエステル:など。なかでも、スチレン−ジエン系ブロック共重合体、または、その水添物などのスチレン系重合体が好ましい。
相容化剤(D)が有する極性基は特に限定されないが、当該極性基が酸素原子を有することが好ましい。具体的には、活性水素含有極性基(−SO3H、−SO2H、−SOH、−CONH2、−CONHR、−CONH−、−OHなど)、窒素を含有し活性水素を含有しない極性基(−NCO、−OCN、−NO、−NO2、−CONR2、−CONR−など)、エポキシ基、カルボニル基含有極性基(−CHO、−COOH、−COOR、−COR、>C=O、−CSOR、−CSOHなど)、リン含有極性基(−P(OR)2、−PO(OR)2、−PO(SR)2、−PS(OR)2、−PO(SR)(OR)、−PS(SR)(OR)など)、ホウ素含有極性基などであればよい。ここで、上記一般式における「R」は、アルキル基、フェニル基、または、アルコキシ基を示す。
極性基を有する炭化水素系重合体の製造方法は特に限定されない。例えば、以下の(1)〜(4)に示す方法により形成すればよい:
(1)ベースとなる炭化水素部を形成し得る単量体と、極性基(あるいは、当該極性基を形成し得る基)を有する単量体とを共重合する方法:
(2)ベースとなる炭化水素部を形成し得る単量体の重合の際に、極性基(あるいは、当該極性基を形成し得る基)を有する開始剤、または、連鎖移動剤を利用する方法:
(3)ベースとなる炭化水素部を形成し得る単量体をリビング重合し、その際、極性基(あるいは、当該極性基を形成し得る基)を有する単量体を停止剤(末端処理剤)として用いる方法:
(4)ベースとなる炭化水素部を形成し得る単量体を重合して重合体を形成し、形成した重合体における反応性を有する部分、例えば炭素−炭素二重結合部に、極性基(あるいは、当該極性基を形成し得る基)を有する単量体を、反応により導入する方法。
(1)の方法における共重合は、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などのいずれの重合方法であってもよい。
相容化剤(D)が極性基を有する炭化水素系重合体である場合、特に好ましい極性基として、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸塩基などのカルボキシル基類:ボロン酸基、ボロン酸エステル基、ボロン酸無水物基、ボロン酸塩基などのホウ素含有極性基:が挙げられる。
なかでも極性基がカルボキシル基である場合、高い熱安定性を有する樹脂組成物を形成できる。上述したように、樹脂組成物中に酸素吸収促進剤(B)として遷移金属塩(B−1)が過剰に含まれる場合、当該樹脂組成物の熱安定性が低下することがあるが、遷移金属塩(B−1)とともに、カルボキシル基を有する相容化剤(D)が含まれていると、当該樹脂組成物の熱安定性の低下を抑制できる。このような効果が得られる理由は明確ではないが、カルボキシル基を有する相容化剤(D)と遷移金属塩(B−1)との間に、何らかの相互作用が生じるためと考えられる。
また、極性基がホウ素含有極性基である場合、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の相容性をより大きくでき、より安定した形態を有する樹脂組成物を形成できる。
このような極性基を有する相容化剤(D)は、例えば、特開2002−146217号公報に詳細に開示されている。当該公報に開示されている相容化剤のなかでも、ボロン酸エステル基を有するスチレン−水添ジエン系ブロック共重合体を用いることが好ましい。
相容化剤(D)として、エチレン−ビニルアルコール共重合体を用いてもよい。特に、ガスバリア性樹脂(C)がEVOHである場合、相容化剤(D)がエチレン−ビニルアルコール系共重合体であることが好ましく、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)との間の相容性を向上させる作用がより大きくなる。なかでも、エチレン構成単位の含有量が70〜99モル%、かつ、けん化度が40%以上のエチレン−ビニルアルコール共重合体が、上記相容性をより向上させる観点から好ましい。当該共重合体におけるエチレン構成単位の含有量は、72〜96モル%がより好ましく、72〜94モル%がさらに好ましい。エチレン構成単位の含有量が70モル%に満たない場合、高分子(A)との親和性が低下することがある。一方、エチレン構成単位の含有量が99モル%を超える場合、ガスバリア性樹脂(C)であるEVOHとの親和性が低下することがある。また、当該共重合体におけるけん化度は、45%以上がより好ましい。けん化度の上限は特に限定されず、実質的にけん化度が100%であってもよい。けん化度が40%に満たない場合、ガスバリア性樹脂(C)であるEVOHとの親和性が低下することがある。
本発明の樹脂組成物では、相容化剤(D)を、1種類含んでもよいし、2以上の種類を含んでもよい。
本発明の樹脂組成物がガスバリア性樹脂(C)と相容化剤(D)とを含む場合、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)と相容化剤(D)との重量の合計に占めるそれぞれの重量の割合は、高分子(A)が1〜29.9%、ガスバリア性樹脂(C)が70〜98.9%、相容化剤(D)が0.1〜29%であってもよい。当該合計に占めるガスバリア性樹脂(C)の重量の割合が70%未満である場合、樹脂組成物としてのガスバリア性が低下することがあり、98.9%を超える場合、高分子(A)および相容化剤(D)の割合が過度に低下するため、樹脂組成物の酸素吸収能が低下したり、形態安定性が損なわれたりすることがある。ガスバリア性樹脂(C)に関する上記割合は、80〜97.5%がより好ましく、85〜96%がさらに好ましい。高分子(A)に関する上記割合は、2〜19.5%がより好ましく、3〜14%がさらに好ましい。相容化剤(D)に関する上記割合は、0.5〜18%がより好ましく、1〜12%がさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物が、ガスバリア性樹脂(C)と相容化剤(D)とを含み、かつ、酸素吸収促進剤(B)が遷移金属塩(B−1)である場合、遷移金属塩(B−1)の含有量は、高分子(A)とガスバリア性樹脂(C)と相容化剤(D)との重量の合計を基準として、金属元素換算で1〜50000ppmが好ましく、5〜10000ppmがより好ましく、10〜5000ppmがさらに好ましい。当該遷移金属塩(B−1)の含有量が1ppmに満たない場合、樹脂組成物の酸素吸収能が過度に低下することがあり、50000ppmを超える場合、樹脂組成物の熱安定性が低下し、溶融成形などの成形時に分解ガスが発生したり、ゲルやブツの発生が著しくなることがある。
本発明の効果が得られる限り、本発明の樹脂組成物は、高分子(A)、ガスバリア性樹脂(C)および相容化剤(D)以外の高分子(E)を含んでもよい。高分子(E)は、特に限定されず、例えば、ポリオレフィン樹脂(E)、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレンと他の単量体との共重合体、あるいは、プロピレンと他の単量体との共重合体であればよい。他の単量体としては、例えば、1−ブテン、イソブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン;イタコン酸、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸、その塩、その部分エステル、その完全エステル、そのニトリル、そのアミド、その無水物;ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルブチレート、ビニルオクタノエート、ビニルドデカノエート、ビニルステアレート、ビニルアラキドネートなどのカルボン酸ビニルエステル類;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物;不飽和スルホン酸およびその塩;アルキルチオール類;ビニルピロリドン類などが挙げられる。また、高分子(E)として、ポリ4−メチル−1−ペンテン、ポリ1−ブテンなどのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレートを用いてもよい。本発明の樹脂組成物が高分子(E)を含む場合、当該樹脂組成物はガスバリア性樹脂(C)および/または相容化剤(D)を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
本発明の樹脂組成物が、高分子(E)を含み、かつ、酸素吸収促進剤(B)が遷移金属塩(B−1)である場合、遷移金属塩(B−1)の含有量は、高分子(A)と高分子(E)との重量の合計を基準として、金属元素換算で1〜50000ppmが好ましく、5〜10000ppmがより好ましく、10〜5000ppmがさらに好ましい。
同様に本発明の樹脂組成物が、ガスバリア性樹脂(C)、相容化剤(D)および高分子(E)から選ばれる少なくとも1種の材料を含み、かつ、酸素吸収促進剤(B)が遷移金属塩(B−1)である場合、遷移金属塩(B−1)の含有量は、高分子(A)と上記少なくとも1種の材料との重量の合計を基準として、金属元素換算で1〜50000ppmが好ましく、5〜10000ppmがより好ましく、10〜5000ppmがさらに好ましい。
本発明の効果が得られる限り、本発明の樹脂組成物は、酸化防止剤を含んでもよい。酸化防止剤は、上述した、高分子(A)と組み合わせることができる酸化防止剤と同様であればよい。本発明の樹脂組成物における酸化防止剤の含有量は、0.001〜1重量%が好ましく、0.01〜0.5重量%がより好ましい。
本発明の効果が得られる限り、本発明の樹脂組成物は、各種の添加剤を含んでもよい。このような添加剤の例としては、可塑剤、熱安定剤(溶融安定剤)、光開始剤、脱臭剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤、フィラー、乾燥剤、充填剤、顔料、染料、加工助剤、難燃剤、防曇剤、他の高分子化合物などが挙げられ、例えば特開2002-146217号公報に詳細に開示されている。
本発明の樹脂組成物では、高分子(A)からなる粒子がガスバリア性樹脂(C)に分散した構造を有してもよい。ガスバリア性樹脂(C)のマトリクス中に高分子(A)の粒子が分散した樹脂組成物とすることにより、透明性、ガスバリア性および酸素吸収能が良好な成形品、積層体を形成できる。高分子(A)粒子の平均粒径は10μm以下が好ましい。当該平均粒径が10μmを超える場合、高分子(A)と他の成分(ガスバリア性樹脂(C)など)との間の界面の面積が過度に小さくなり、樹脂組成物のガスバリア性および酸素吸収能が低下することがある。高分子(A)粒子の平均粒径は5μm以下がより好ましく、2μm以下がさらに好ましい。
高分子(A)粒子の「平均粒径」は、以下の方法により求めればよい。最初に、樹脂組成物サンプルをミクロトームで丁寧に切断し、切断により露出した断面に、減圧雰囲気下で白金を蒸着する。次に、白金が蒸着された断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率10000倍程度で写真撮影する。得られた写真中に観察される粒子の最大径を測定し、その平均値を平均粒径とすればよい。なお、測定する粒子の数は、20個程度以上とすればよい。
本発明の樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)(210℃、2160g荷重下、JIS K7210に基づく)は、0.1〜100g/10分が好ましく、0.5〜50g/10分がより好ましく、1〜30g/10分がさらに好ましい。MFRが上記範囲から外れる場合、溶融成形などの成形時における加工性が悪化することがある。
本発明の樹脂組成物は、上述した各成分を混合して形成できる。各成分を混合する方法および順序は特に限定されない。例えば、高分子(A)、酸素吸収促進剤(B)、ガスバリア性樹脂(C)および相容化剤(D)を混合する場合、これらを同時に混合してもよいし、高分子(A)、酸素吸収促進剤(B)および相容化剤(D)を混合した後、ガスバリア性樹脂(C)と混合してもよい。また、高分子(A)および相容化剤(D)を混合した後、酸素吸収促進剤(B)およびガスバリア性樹脂(C)と混合してもよいし、酸素吸収促進剤(B)およびガスバリア性樹脂(C)を混合した後、高分子(A)および相容化剤(D)と混合してもよい。さらにまた、高分子(A)、ガスバリア性樹脂(C)および相容化剤(D)を混合した後、酸素吸収促進剤(B)と混合してもよいし、酸素吸収促進剤(B)および相容化剤(D)を混合した後、高分子(A)およびガスバリア性樹脂(C)と混合してもよい。高分子(A)、ガスバリア性樹脂(C)および相容化剤(D)を混合して得た混合物と、酸素吸収促進剤(B)およびガスバリア性樹脂(C)を混合して得た混合物とを混合してもよい。本発明の樹脂組成物が相容化剤(D)を含まない場合も、同様である。
混合の方法は特に限定されないが、溶融混練法が、工程の簡便さおよびコストの観点から好ましい。溶融混練法では、高い混練度を達成できる装置を使用し、各成分をできるだけ細かく均一に分散させることで、樹脂組成物の酸素吸収能および透明性を向上できる他、樹脂組成物へのゲル、ブツの混入を抑制できる。
混練機としては、例えば、連続式インテンシブミキサー、ニーディングタイプ二軸押出機(同方向または異方向)、ミキシングロール、コニーダーなどの連続型混練機:高速ミキサー、バンバリーミキサー、インテンシブミキサー、加圧ニーダーなどのバッチ型混練機:株式会社KCK製のKCK混練押出機など、石臼のような摩砕機構を有する回転円板を使用した装置:一軸押出機に混練部(ダルメージ、CTMなど)を設けた装置:リボンブレンダー、ブラベンダーミキサーなどの簡易型の混練機などを用いればよい。なかでも、連続型混練機が好ましい。市販されている連続式インテンシブミキサーとしては、Farrel社製FCM、株式会社日本製鋼所製CIM、株式会社神戸製鋼所製KCM、LCM、ACMなどが挙げられる。これらの混練機の下に一軸押出機を設置し、混練と押出ペレット化とを同時に実施する装置を採用することが好ましい。ニーディングディスクまたは混練用ロータを有する二軸混練押出機としては、例えば、株式会社日本製鋼所製TEX、Werner&Pfleiderer社製ZSK、東芝機械株式会社製TEM、池貝鉄工株式会社製PCM等がなどが挙げられる。混練機は1機で用いてもよいし、2機以上を連結して用いてもよい。
混練温度は、通常、50〜300℃とすればよい。高分子(A)の酸化を抑制するためには、ホッパー口を窒素シールし、低温で押出すことが好ましい。混練時間は長い方が好ましいが、高分子(A)の酸化を抑制し、生産効率を向上させる観点から、通常、10〜600秒程度であり、15〜200秒程度が好ましく、15〜150秒程度がより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、成型方法を選択することで、種々の成形品、例えば、フィルムやシート、容器などの包装材に成形できる。本発明の樹脂組成物からなる部分を含む成形品は、酸素吸収能に優れるとともに、使用時(酸素吸収時)における不快な臭気の発生を抑制できる。当該成形品は、その全体が本発明の樹脂組成物からなってもよい。
ガスバリア性樹脂(C)を含む本発明の樹脂組成物も、同様に、種々の成形品に成形でき、当該樹脂組成物からなる部分を含む成形品は、高いガスバリア性をさらに有する。
本発明の樹脂組成物を成形する際には、一度ペレットとした後に成形してもよいし、樹脂組成物を構成する各成分をドライブレンドして、直接成形してもよい。
本発明の樹脂組成物は、例えば、溶融押出成形によってフィルム、シート、パイプなどの成形品に成形でき、射出成形によって容器に成形でき、中空成形によってボトルなどの中空容器に成形できる。中空成形の好ましい一例は、押出成形によってパリソンを成形し、これをブローして成形を行う押出中空成形である。中空成形の好ましい他の一例は、射出成形によりプリフォームを成形し、これをブローして成形を行う射出中空成形である。
本発明の樹脂組成物から、当該樹脂組成物からなる層を含む積層体を形成してもよい。本発明の樹脂組成物からなる層とともに積層体を構成する層を適宜選択することにより、様々な特性、例えば、機械的特性、水蒸気バリア性、さらなる酸素バリア性などの特性を有する積層体とすることができる。
積層体の層構成は特に限定されない。本発明の樹脂組成物以外の材料からなる層をx層、本発明の樹脂組成物からなる層をy層、接着性樹脂層をz層とすると、例えば、x/y、x/y/x、x/z/y、x/z/y/z/x、x/y/x/y/x、x/z/y/z/x/z/y/z/xで示される層構成であればよい。積層体が複数のx層を有する場合、x層の種類は同一であっても異なっていてもよい。また、成形時に発生するトリムなどのスクラップからなる回収樹脂を用いた層をさらに形成してもよいし、他の樹脂からなる層に回収樹脂をブレンドしてもよい。積層体における各層の厚さは特に限定されないが、成形性およびコストなどの観点から、全体の厚さに占めるy層の厚さは、2〜20%程度が好ましい。
x層に用いる材料は、加工性の観点から熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、以下に示す樹脂を用いてもよい:ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレンまたはプロピレンを構成単位として有する共重合体、ポリ4−メチル−1−ペンテン、ポリ1−ブテンなどのポリオレフィン:ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル:ポリε−カプロラクタム、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリメタキシリレンアジパミドなどのポリアミド:ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリアクリレート。ここで、エチレンまたはプロピレンを構成単位として有する共重合体におけるエチレンまたはプロピレン以外の構成単位としては、例えば、1−ブテン、イソブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンなどのα−オレフィン:イタコン酸、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸、その塩、その部分エステル、その完全エステル、そのニトリル、そのアミド、その無水物:ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルブチレート、ビニルオクタノエート、ビニルドデカノエート、ビニルステアレート、ビニルアラキドネートなどのカルボン酸ビニルエステル類:ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物:不飽和スルホン酸、その塩:アルキルチオール類:ビニルピロリドン類などであればよい。
ポリオレフィンからなるx層は、耐湿性、機械的特性、経済性、ヒートシール性などに優れる。ポリエステルからなるx層は、機械的特性、耐熱性などに優れる。
高分子からなるx層は、無延伸であってもよいし、一軸または二軸延伸されていても、圧延されていてもよい。
z層に用いられる接着性樹脂は、積層体を構成する各層同士を接着できる限り特に限定されない。例えば、ポリウレタン系またはポリエステル系の一液型または二液型硬化性接着剤、カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂、あるいは、ボロン酸基、ボロン酸エステル基、ボロン酸無水物基、ボロン酸塩基などのホウ素含有極性基を有する炭化水素系重合体などを用いればよい。カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸またはその無水物(無水マレイン酸など)を共重合成分として含むオレフィン系重合体または共重合体や、不飽和カルボン酸またはその無水物をオレフィン系重合体または共重合体にグラフトさせて得られるグラフト共重合体である。
なかでも、カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂からなるz層が好ましい。特に、x層がポリオレフィン樹脂である場合、z層をカルボン酸変性ポリオレフィン樹脂層とすることで、x層とy層との接着性を良好にできる。カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂の例としては、ポリエチレン(低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)を含む)、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(メチルエステルまたはエチルエステル)共重合体などをカルボン酸変性した樹脂が挙げられる。
積層体を形成する方法は特に限定されず、例えば、押出ラミネート法、ドライラミネート法、共射出成形法、共押出成形法などを用いればよい。共押出成形法としては、例えば、共押出ラミネート法、共押出シート成形法、共押出インフレーション成形法、共押出ブロー成形法などを用いればよい。
これらの方法により形成した積層体のシート、フィルム、パリソンなどを、積層体を構成する各材料の融点以下の温度で再加熱し、絞り成形などの熱成形法、ロール延伸法、パンタグラフ式延伸法、インフレーション延伸法、ブロー成形法などにより一軸または二軸延伸すれば、延伸された積層体を形成できる。
これら積層体を用いた成形品は各種の用途(例えば多層容器)に用いられる。本発明の樹脂組成物からなる層の両側または高湿度側に、水蒸気バリア性の高い層を配置した積層体は、酸素吸収能の持続期間を長くできるため、高いガスバリア性が長時間要求される用途に好適である。本発明の樹脂組成物からなる層を最内層に有する積層体は、速やかな酸素吸収能が要求される用途、例えば、容器内の酸素を速やかに吸収することが求められる用途に好適である。
本発明の樹脂組成物は、適切なガスバリア性樹脂(C)を選択することで、その透明性を向上できる。このような樹脂組成物は、内容物を視認しやすい包装容器としての用途に好適である。
包装容器のなかでも透明性に対する要求が厳しく、本発明の樹脂組成物を用いた場合の効果が大きい形態として、以下の2つの形態が挙げられる。第1の形態は、本発明の樹脂組成物からなる層を含む積層体(例えば、多層フィルム)からなる容器である。当該容器の全層厚さは、好ましくは300μm以下である。第2の形態は、本発明の樹脂組成物からなる層、および、熱可塑性ポリエステル(PES)層を、それぞれ少なくとも1層含む容器である。以下、第1および第2の形態について詳細を説明する。
第1の容器は、全体の厚さが比較的薄い積層体からなるフレキシブルな多層容器であり、通常パウチなどの形態に加工されている。この容器はガスバリア性に優れ、さらには持続的な酸素吸収能を有し、かつ、製造が簡便であるため、酸素に対し感受性が高く劣化しやすい製品の包装に極めて有用である。また、本発明の樹脂組成物では、使用時における不快な臭気の発生が抑制されるため、当該容器は、香りなどが重視される製品の包装に極めて有用である。
第1の容器の肉厚(積層体の全層厚さ)は特に限定されないが、透明性および柔軟性を確保するために、300μm以下が好ましく、250μm以下がより好ましく、200μm以下がさらに好ましい。一方、容器としての機械的特性を考慮すると、積層体の厚さは、10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、30μm以上がさらに好ましい。
上述したように本発明の樹脂組成物は、成分の適切な選択により高い透明性の発現が可能である。このため、透明性が要求される場合が多い、上記第1の容器に好適に使用できる。
第1の容器の製造方法は特に限定されないが、例えば、ドライラミネート法で形成する場合、熱可塑性樹脂層には、無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルム、圧延フィルムなどを使用できる。なかでも、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリε−カプロラクタムフィルムが、機械的強度の観点から好ましい。また、防湿性の観点からは、二軸延伸ポリプロピレンフィルムが好ましい。熱可塑性樹脂層に無延伸フィルムまたは一軸延伸フィルムを使用する場合、積層体を構成する各層を積層した後に全体を再加熱し、絞り成形などの熱成形法、ロール延伸法、パンタグラフ式延伸法、インフレーション延伸法などにより、一軸または二軸延伸してもよい。この場合、延伸された積層体を得ることができる。
袋状の第1の容器を形成する場合、容器の内部を密封するために、積層体の製造段階において、少なくとも一方の最外層の表面に、ヒートシール可能な樹脂からなる層を配置してもよい。ヒートシール可能な樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンを挙げることができる。積層体を袋状に加工することによって、内容物を充填するための包装容器が得られ、当該包装容器は、ガスバリア性および酸素掃去性に優れ、不快な臭気の発生も抑制されるため、酸素の存在により劣化しやすい内容物、特に、食品などの包装に極めて有用である。
第2の容器は、ガスバリア性および酸素吸収能に優れるとともに、使用時における不快な臭気の発生が少ない。また、本発明の樹脂組成物の成分を適切に選択することにより、高い透明性を有する容器とすることもできる。第2の容器は、袋状容器、カップ状容器、中空成形容器などの種々の形態で使用される。なかでも、中空成形容器、特にボトルが重要である。具体的には、酸素の存在により劣化しやすい内容物、例えば、食品、医薬品などの容器として有用であり、食品としては、ビールなどの飲料容器として有用である。
第2の容器に用いられるPES(熱可塑性ポリエステル)としては、芳香族ジカルボン酸またはそれらのアルキルエステルと、ジオールとを主成分とする縮合重合体を用いればよい。なかでも、エチレンテレフタレート成分を主成分とするPESが好ましい。具体的には、PESを構成する全構成単位に占める、テレフタル酸単位とエチレングリコール単位との合計割合(モル%)が、70モル%以上が好ましく、90モル%以上がより好ましい。上記割合を70モル%以上とすることによって、容器の機械的強度の低下、熱収縮の増大、および生産性の低下を抑制できる。なお、本発明の効果が得られる限り、上記PESは、必要に応じてテレフタル酸単位およびエチレングリコール単位以外の二官能化合物単位、たとえば、ネオペンチルグリコール単位、シクロヘキサンジメタノール単位、シクロヘキサンジカルボン酸単位、イソフタル酸単位、ナフタレンジカルボン酸単位を含んでもよい。このようなPESの製造方法に制限はなく、たとえば、公知の方法を適用できる。
第2の容器の製造方法は特に限定されないが、例えば、共射出ブロー成形を用いればよい。共射出ブロー成形は、生産性などの観点から好適である。共射出ブロー成形では、共射出成形によって得られた容器前駆体(パリソン)を延伸ブロー成形することによって容器を製造できる。
共射出成形においては、通常、積層体の各層を構成すべき樹脂を、2台以上の射出シリンダーから同心円状のノズル内に導き、同時またはタイミングをずらして交互に、単一の金型内に射出し、1回の型締め操作を行うことによって成形が行われる。共射出成形の具体的な方法は特に限定されず、公知の方法を用いればよいが、例えば、
(1)最初に内層用および外層用のPESを射出し、次いで、中間層となる本発明の樹脂組成物を射出して、「PES/樹脂組成物/PES」の3層構成の成形容器を得る方法
(2)最初に内層用および外層用のPESを射出し、次いで本発明の樹脂組成物を射出して、それと同時にまたはその後にPESを再度射出し、「PES/樹脂組成物/PES/樹脂組成物/PES」の5層構成の成形容器を得る方法
などを用いればよい。このとき、樹脂組成物層とPES層との間に、接着性樹脂層を配置してもよい。
PESの射出温度は、通常、250〜330℃であり、270〜320℃が好ましく、280〜310℃がより好ましい。PESの射出温度が250℃未満の場合、PESが十分に溶融せず、成形物に未溶融物(フィッシュアイ)が混入し外観不良を生じる他、得られた成形物の機械的強度が低下することがある。また、極端な場合には、スクリュートルクが過大となり、成形機の故障を引き起こすことがある。一方、PESの射出温度が330℃を超える場合、PESの分解が著しくなり、分子量低下による成形物の機械的強度の低下が引き起こされることがある。また、分解時に生じるアセトアルデヒドなどのガスにより、成形物の特性が損なわれる他、分解時に生じるオリゴマーにより、成形機の金型の汚れが激しくなって成形物の外観が損なわれることがある。
本発明の樹脂組成物の射出温度は、通常、170〜250℃であり、180〜240℃がより好ましく、190〜230℃がさらに好ましい。射出温度が過度に低いと、PESの場合と同様の問題が生じることがある。射出温度が過度に高い場合、高分子(A)の酸化が過度に促進され、樹脂組成物のガスバリア性および酸素吸収能が低下することがある他、着色やゲルの生成による外観の不良が生じたり、樹脂組成物層が一部欠落したりすることがある。また、極端な場合には、射出成形そのものができなくなる。溶融時における樹脂組成物の酸化が過度に進むのを抑制するため、樹脂組成物の供給ホッパーを窒素でシールしてもよい。
なお、樹脂組成物は、当該組成物を構成する各成分を溶融して配合したペレットの形態で成形機に供給してもよいし、各成分をドライブレンドして成形機に供給してもよい。
このようにして得たパリソンは、例えば、全体の厚さが2〜5mmであり、本発明の樹脂組成物層の合計の厚さが10〜500μmである。
上記パリソンは、高温の状態で延伸ブロー工程に送られるか、または、ブロックヒーターや赤外線ヒーターなどで再加熱された後、延伸ブロー工程に送られる。加熱されたパリソンを、延伸ブロー工程において縦方向に1〜5倍に延伸した後、圧縮空気などで1〜4倍に延伸ブロー成形することにより、多層容器を製造できる。パリソンの温度は、通常、75〜150℃であり、例えば、85〜140℃、または90〜130℃、または95〜120℃である。パリソンの温度が150℃を超えると、PESが結晶化しやすくなり、得られた容器が白化してその外観が損なわれたり、容器を構成する各層間の剥離が増大する場合がある。一方、パリソンの温度が75℃未満であると、PESにクレーズが生じ、パール調になって透明性が損なわれる場合がある。
第2の容器の胴部の厚さは、一般的には100〜2000μm、好適には150〜1000μmであるが、用途に応じて調整すればよい。このとき、本発明の樹脂組成物層の合計厚さは、2〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましい。
その他、本発明の樹脂組成物からなる部分を含む成形品として、例えば、ボトルなどの容器の蓋(キャップ)が挙げられる。具体的には、キャップのガスケットが本発明の樹脂組成物からなってもよい。このようなキャップは、ガスバリア性および酸素掃去性に優れ、使用時の不快な臭気の発生が少ないため、酸素の感受性が高く劣化しやすい製品、特に、食品や化粧品の容器への使用に極めて有用である。
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。以下の実施例における分析および評価は次のようにして行った。
(1)高分子(A)の分子構造
高分子(A)の分子構造は、高分子(A)の1H−NMR(核磁気共鳴)測定(日本電子社製「JNM−GX−500型」を使用)を重クロロホルムを溶媒として行い、当該測定により得られたスペクトルから評価した。
(2)高分子(A)の数平均分子量
高分子(A)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算値として求めた。
(3)ガスバリア性樹脂(C)であるEVOHのエチレン単位含有量およびけん化度
ガスバリア性樹脂(C)として用いたEVOHのエチレン単位含有量(EVOHの全構成単位に占めるエチレン単位の割合)およびけん化度は、EVOHに対する1H−NMR測定(日本電子社製「JNM−GX−500型」を使用)を重水素化ジメチルスルホキシドを溶媒として行い、当該測定により得られたスペクトルから評価した。
(高分子(A)および比較例1に用いる高分子の合成)
以下の実施例および比較例1に用いる高分子は、次のように合成した。
(合成例1)
サンプル1(ポリ(ジヒドロフラン))の合成
2,3−ジヒドロフラン70g(1モル)および塩化メチレン100gを、還流管、温度計およびメカニカルスターラを装着した3口フラスコ(300ml)に収容し、系内を窒素置換した。次に、当該フラスコ内に触媒として無水塩化鉄1.62g(10ミリモル)を加え、40℃で3時間攪拌した。次に、攪拌後の反応液に1Nの塩酸200gを加え、さらに攪拌した後にフラスコ内の上層を除去した。この塩酸添加、攪拌および上層除去の操作を2回繰り返した後に、フラスコ内に水200gを加え、さらに攪拌した後に上層を除去し、フラスコ内に有機層を得た。得られた有機層から、エバポレーションにより溶媒を除去し、サンプル1として以下の式(X)に示すポリ(ジヒドロフラン)64gを得た。得られたポリ(ジヒドロフラン)の数平均分子量をGPCにより評価したところ、約22000であった。
Figure 2006106780
(合成例2)
サンプル2(ポリ(ジヒドロピラン))の合成
2,3−ジヒドロフラン70gに代えて2,3−ジヒドロ−4H−ピラン84gを使用した以外は合成例1と同様にして、サンプル2として以下の式(XI)に示すポリ(ジヒドロピラン)81gを得た。得られたポリ(ジヒドロピラン)の数平均分子量を合成例1と同様に評価したところ、約23000であった。
Figure 2006106780
(合成例3)
サンプル3(ポリ(4−メチルジヒドロピラン))の合成
2,3−ジヒドロフラン70gに代えて、4−メチル−2,3−ジヒドロ−4H−ピラン98gを使用した以外は合成例1と同様にして、サンプル3として以下の式(XII)に示すポリ(4−メチルジヒドロピラン)91gを得た。得られたポリ(4−メチルジヒドロピラン)の数平均分子量を合成例1と同様に評価したところ、約21000であった。
Figure 2006106780
(合成例4)
比較例サンプルA(スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体)の合成
乾燥窒素で内部を置換した攪拌式オートクレーブ内に、シクロヘキサン600体積部、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.16体積部、および、開始剤としてn−ブチルリチウム0.094体積部を投入した。次に、オートクレー部内の温度を50℃にし、上記各材料の混合物にスチレンモノマーを4.25体積部加えて1.5時間重合させた。次に、当該温度を30℃に下げ、イソプレンを120体積部さらに加えて2.5時間重合させた。次に、当該温度を再び50℃にし、スチレンモノマーを4.25体積部さらに加えて1.5時間重合させた。上記重合により得られた反応液に、酸化防止剤として2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレートおよびペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)を、スチレンおよびイソプレンの合計量100重量部に対して、それぞれ0.15重量部ずつ加えた。次に、酸化防止剤を加えた反応液をメタノールに注いで生成物を沈殿させ、これを分離、乾燥して、酸化防止剤が添加されたスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(比較例サンプルA)を得た。
GPCにより評価したところ、比較例サンプルAにおける、数平均分子量は85000、スチレンブロックの分子量は8500、スチレン構成単位の含有量は14モル%、全炭素−炭素二重結合に占める側鎖中の炭素−炭素二重結合の割合は55%であった。また、サンプルAにおける炭素−炭素二重結合の含有量は0.014eq/gであり、サンプルAのMFR(210℃、2160g荷重)は7.7g/10分であった。サンプルAには、酸化防止剤である上記2種の化合物が、それぞれ0.12重量%ずつ含まれていた。
(ガスバリア性樹脂(C))
以下の実施例および比較例では、実施例4〜8を除き、ガスバリア性樹脂(C)として、次の組成および物性を有するEVOHを使用した。
エチレン構成単位含有量 : 32モル%
けん化度 : 99.6%
MFR : 3.1g/10分(210℃、2160g荷重)
リン酸化合物含有量 : 100ppm(リン酸根換算)
ナトリウム塩含有量 : 65ppm(ナトリウム換算)
融点 : 183℃
酸素透過速度(20℃、65%RH):0.4ml・20μm/(m2・day・atm)
(実施例1)
高分子(A)として合成例1で合成したサンプル1(ポリ(ジヒドロフラン))7g、遷移金属塩(B−1)としてステアリン酸コバルト0.59g(ポリ(ジヒドロフラン)とガスバリア性樹脂(C)として加えるEVOHとの合計に対するCoの重量比が約800ppmに相当)、および、ガスバリア性樹脂(C)としてEVOH63gをドライブレンドし、ローラミキサ((株)東洋製機製LABO PLASTOMIL MODEL R100)により、当該ミキサのチャンバ内を窒素パージしながら、200℃、スクリュー回転速度60rpmの条件で5分間溶融混練した。次に、溶融混練により得られた塊状物をペレット状に成形して、樹脂組成物(樹脂組成物1)を形成した。
(酸素吸収能の評価)
形成した樹脂組成物1を、圧縮成形機(神藤金属工業所製)により押出温度200℃にてシート状に成形し、厚さ100μmのシート(単層シート1)を形成した。このシートの断面を透過型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、EVOHのマトリクス中に、ポリ(ジヒドロフラン)からなる粒子(粒径が1〜2μm程度)が良好に分散した構造を有していた。
SEMによる観察とは別に、単層シート1の一部(0.1g)を切り出し、シート状に成形してから5時間経過した後にロール状に巻回して、23℃、50%RHの空気(体積比でN2:O2=79:21)を満たした規格瓶(内容量260ml)に収容した。次に、当該瓶に水を5ml加えた後、その開口部を、アルミニウム層を有する多層シートおよびエポキシ樹脂により封じ、60℃および23℃の環境下にそれぞれ放置した。瓶の内部の雰囲気は、それぞれ、60℃かつ100%RH、および、23℃かつ100%RHであると推定できる。
開口部を封じた後、瓶の内部の気体を経時的にシリンジによりサンプリングし、サンプリングした気体の酸素濃度をガスクロマトグラフィー(GC)により測定した。なお、サンプリング時に多層シートに形成された細孔は、その都度、エポキシ樹脂により封じた。次に、測定により得られた酸素濃度から、瓶の開口部を封じた後の酸素の減少量を算出して、単層シート1(樹脂組成物1)の酸素吸収量を求めた。開口部を封じてから経過した日数に対する酸素吸収量の変化を図1および図2に示す。なお、図1は、60℃、100%RHの雰囲気下における結果(開口部を封じてから、2日経過、7日経過および14日経過の点が示されている)であり、図2は、23℃、100%RHの雰囲気下における結果(開口部を封じてから3日経過、7日経過、14日経過、21日経過および28日経過の点が示されている)である。
また、得られた結果から、60℃、100%RHの雰囲気下における2日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、1.0ml/(g・day)であった。同様に、23℃、100%RHの雰囲気下における3日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、0.5ml/(g・day)であった。
(積層体における酸素透過量の評価)
上記のようにして形成した単層シート1の両面に、延伸ポリプロピレン(PP)フィルム(東セロ株式会社製OP−#20 U−1:厚さ20μm)を積層し、各層を、ウレタン系接着剤(東洋モートン社製、AD335A)および硬化剤(東洋モートン社製、Cat−10)のトルエン/メチルエチルケトン(重量比1:1)溶液により接着して、「延伸PP層/接着剤層/単層シート1/接着剤層/延伸PP層」の層構成を有する積層シート(積層シート1)を形成した。
次に、上記のようにして形成した積層シート1を2枚用い、ヒートシールにより、サイズ30cm×30cmの多層容器であるパウチ(パウチ1)を形成した。形成したパウチにおける、形成してから10日後および1ヶ月経過した後の酸素透過量を、非破壊酸素濃度計(PreSense社製、Fibox3)により評価したところ、パウチ全体における酸素透過量は、どちらの時点においても0.00cc/day・atmであった。
(臭気評価)
上記のように形成した単層シート1の一部(1g)を切り出し、シート状に成形してから5時間経過した後にロール状に巻回して、23℃、50%RHの空気を満たした規格瓶(内容量85ml)に収容した。次に、当該瓶に水を1ml加えた後、その開口部を、アルミニウム層を有する多層シートおよびエポキシ樹脂により封じ、60℃の環境下に2週間放置した。瓶の内部の雰囲気は、60℃かつ100%RHであると推定できる。
開口部を封じてから2週間経過した後、被験者5人が瓶の内部の臭気を評価したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(溶出評価)
上記のように形成したパウチ1の内部に水(3cc)を収容した後に、ヒートシールによりパウチ1を密封して、30℃、80%RHの環境下において60日間保存した。60日経過した後に、パウチ1内部の水への溶出物をガスクロマトグラフ質量分析法(GC−MS)で分析したが、溶出物は確認されなかった。
(実施例2)
サンプル1に代えて、合成例2で合成したサンプル2(ポリ(ジヒドロピラン))を用いた以外は実施例1と同様にして、厚さ100μmのシート(単層シート2)を形成した。このシートの断面をSEMにより観察したところ、EVOHのマトリクス中に、ポリ(ジヒドロピラン)からなる粒子(粒径が1〜2μm程度)が良好に分散した構造を有していた。
(積層体における酸素透過量の評価)
上記のように形成した単層シート2を用い、実施例1と同様にして、単層シート2が1対の延伸PPフィルムにより狭持された構造を有する積層シート(積層シート2)を形成した。次に、積層シート2を2枚用い、実施例1と同様にして、パウチ(パウチ2)を形成した。形成したパウチにおける、形成してから10日後および1ヶ月経過した後の酸素透過量を実施例1と同様に評価したところ、パウチ全体における酸素透過量は、どちらの時点においても0.00cc/day・atmであった。
(臭気評価および溶出評価)
上記のように形成した単層シート2およびパウチ2を用い、実施例1と同様にして臭気評価および溶出評価を行ったところ、ほとんど臭気は感じられず、また、溶出物も確認されなかった。
(実施例3)
サンプル1に代えて、合成例3で合成したサンプル3(ポリ(4−メチルジヒドロピラン))を用いた以外は実施例1と同様にして、厚さ100μmのシート(単層シート3)を形成した。このシートの断面をSEMにより観察したところ、EVOHのマトリクス中に、ポリ(4−メチルジヒドロピラン)からなる粒子(粒径が1〜2μm程度)が良好に分散した構造を有していた。
(積層体における酸素透過量の評価)
上記のように形成した単層シート3を用い、実施例1と同様にして、単層シート3が1対の延伸PPフィルムにより狭持された構造を有する積層シート(積層シート3)を形成した。次に、積層シート3を2枚用い、実施例1と同様にして、パウチ(パウチ3)を形成した。形成したパウチにおける、形成してから10日後および1ヶ月経過した後の酸素透過量を実施例1と同様に評価したところ、パウチ全体における酸素透過量は、どちらの時点においても0.00cc/day・atmであった。
(臭気評価および溶出評価)
上記のように形成した単層シート3およびパウチ3を用い、実施例1と同様にして臭気評価および溶出評価を行ったところ、ほとんど臭気は感じられず、また、溶出物も確認されなかった。
(実施例4)
高分子(A)として合成例1で合成したポリ(ジヒドロフラン)40gと、遷移金属塩(B−1)としてステアリン酸コバルト0.34g(ポリ(ジヒドロフラン)に対するCoの重量比が約800ppmに相当)とをドライブレンドした後に、150℃で溶融ブレンド(窒素パージ雰囲気下)して、固形物を形成した。次に、形成した固形物をミキサーにより粉砕し、60〜80メッシュの篩にかけて、粉末状の樹脂組成物(樹脂組成物4)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した樹脂組成物4を、23℃、50%RHの空気(体積比でN2:O2=79:21)を満たした規格瓶(内容量260ml)に収容した。次に、当該瓶に水を5ml加えた後、その開口部を、アルミニウム層を有する多層シートおよびエポキシ樹脂により封じ、60℃および23℃の環境下にそれぞれ放置した。瓶の内部の雰囲気は、それぞれ、60℃かつ100%RH、および、23℃かつ100%RHであると推定できる。
開口部を封じた後、瓶の内部の気体を経時的にシリンジによりサンプリングし、サンプリングした気体の酸素濃度をGCにより測定したところ、当該気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、樹脂組成物4の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
上記のように形成した樹脂組成物の一部(1g)を秤量し、23℃、50%RHの空気を満たした規格瓶(内容量85ml)に収容した。次に、当該瓶に水を1ml加えた後、その開口部を、アルミニウム層を有する多層シートおよびエポキシ樹脂により封じ、60℃の環境下に2週間放置した。瓶の内部の雰囲気は、60℃かつ100%RHであると推定できる。
開口部を封じてから2週間経過した後、被験者5人が瓶の内部の臭気を評価したところ、わずかに臭気が感じられた。
(実施例5)
ガスバリア性樹脂(C)として、EVOHの代わりにポリカプロアミド(ナイロン−6、宇部興産株式会社製1030B)63gを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物5)、および、樹脂組成物5からなる厚さ100μmのシート(単層シート5)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した単層シート5の一部(0.1g)を切り出し、シート状に成形してから5時間経過した後にロール状に巻回して、23℃、50%RHの空気(体積比でN2:O2=79:21)を満たした規格瓶(内容量260ml)に収容した。次に、当該瓶に水を5ml加えた後、その開口部を、アルミニウム層を有する多層シートおよびエポキシ樹脂により封じ、60℃および23℃の環境下にそれぞれ放置した。瓶の内部の雰囲気は、それぞれ、60℃かつ100%RH、および、23℃かつ100%RHであると推定できる。
開口部を封じた後、瓶の内部の気体を経時的にシリンジによりサンプリングし、サンプリングした気体の酸素濃度をGCにより測定したところ、当該気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シート5の酸素吸収能が確認できた
(臭気評価)
単層シート5に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(実施例6)
ガスバリア性樹脂(C)として、EVOHの代わりにポリアクリロニトリル(三井化学株式会社製バレックス1000)63gを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物6)、および、樹脂組成物6からなる厚さ100μmのシート(単層シート6)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した単層シート6に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シート6の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
単層シート6に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(実施例7)
ガスバリア性樹脂(C)として、EVOHの代わりにポリ塩化ビニル(積水化学工業株式会社製エスメディカV6142E)63gを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物7)、および、樹脂組成物7からなる厚さ100μmのシート(単層シート7)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した単層シート7に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シート7の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
単層シート7に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(実施例8)
ガスバリア性樹脂(C)であるEVOHの代わりに、高分子(E)(ポリオレフィン樹脂(E))として低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン株式会社製、ノバテックLA320)63gを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物8)、および、樹脂組成物8からなる厚さ100μmのシート(単層シート8)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した単層シート8に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シート8の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
単層シート8に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気がわずかに感じられた。
(実施例9)
酸素吸収促進剤(B)として、遷移金属塩(B−1)であるステアリン酸コバルトの代わりに、光触媒(B−3)である二酸化チタン粉末(日本アエロジル株式会社製P−25:アナターゼ型73.5重量%およびルチル型26.5重量%からなる)0.70gを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物9)、および、樹脂組成物9からなる厚さ100μmのシート(単層シート9)を得た。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成した単層シート9に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シート9の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
単層シート9に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(実施例10)
水/メタノール(重量比にして30/70)混合溶液40.5gと、EVOH4.5gとをビーカーに採取し、全体をよく攪拌しながら80℃まで加熱して、濃度10重量%のEVOH溶液を形成した。次に、形成したEVOH溶液に、高分子(A)として合成例1で合成したポリ(ジヒドロフラン)0.5gと、ラジカル発生剤(B−2)としてN−ヒドロキシフタル酸イミド(NHPI)0.05gとを加え、窒素雰囲気下の室温にて全体を均一に溶解して混合溶液を形成した。次に、形成した混合溶液を、表面をコロナ処理した市販のPETフィルム上にバーコートを用いて塗布した後、真空乾燥機にて溶媒を除去した。このようにして、厚さ約10μmの被膜が形成されたフィルム(フィルム10)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成したフィルム10に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、フィルム10の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
フィルム10に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(実施例11)
水/メタノール(重量比にして30/70)混合溶液40.5gと、EVOH4.5gとをビーカーに採取し、全体をよく攪拌しながら80℃まで加熱して、濃度10重量%のEVOH溶液を形成した。次に、形成したEVOH溶液に、合成例1で合成したポリ(ジヒドロフラン)0.5gと、遷移金属塩(B−1)として市販の酢酸コバルト溶液とを、EVOHおよびポリ(ジヒドロフラン)の重量の合計に対するCoの重量比が約400ppmとなるように加え、窒素雰囲気下の室温にて全体を均一に溶解して混合溶液を形成した。次に、形成した混合溶液を、表面をコロナ処理した市販のPETフィルム上にバーコートを用いて塗布した後、真空乾燥機にて溶媒を除去した。このようにして、厚さ約10μmの被膜が形成されたフィルム(フィルム11)を形成した。
(酸素吸収能の確認)
上記のように形成したフィルム11に対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、フィルム11の酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
フィルム11に対して実施例1と同様にして臭気評価を実施したところ、臭気はほとんど感じられなかった。
(比較例1)
高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)の代わりに、合成例4で合成した比較例サンプルAを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物からなる単層シート(単層シートA)を形成した。このシートの断面をSEMにより観察したところ、EVOHのマトリクス中に、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体からなる粒子(粒径が1〜2μm程度)が分散した構造を有していた。
(酸素吸収能の評価)
上記のようにして形成した単層シートAに対し、実施例1と同様にして酸素吸収能の評価を行った。評価結果を図1、2に示す。
また、得られた結果から60℃、100%RHの雰囲気下における2日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、0.6ml/(g・day)であった。同様に、23℃、100%RHの雰囲気下における3日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、0.9ml/(g・day)であった。
(積層体における酸素透過量の評価)
上記のようにして形成した単層シートAを用い、実施例1と同様にして、単層シートAが1対の延伸PPフィルムにより狭持された構造を有する積層シート(積層シートA)を形成した。次に、積層シートAを2枚用い、実施例1と同様にして、パウチ(パウチA)を形成した。形成したパウチにおける、形成してから10日後および1ヶ月経過した後の酸素の透過量を実施例1と同様に評価したところ、パウチ全体における酸素透過量は、どちらの時点においても0.00cc/day・atmであった。
(臭気評価)
上記のように形成した単層シートAを用い、実施例1と同様にして臭気評価を行ったところ、臭気(こげ臭)が感じられ、その臭気の強さは実施例4および8に比べて、明らかに強かった。
(比較例2)
高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)の代わりに、リノレン酸(比較例サンプルB)を用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物からなる単層シート(単層シートB)を得た。このシートの断面をSEMにより観察したところ、EVOHのマトリクス中に5μm以上の粒径を有するリノレン酸が分散しており、その分散性は良好とはいえなかった。
(酸素吸収能の評価)
上記のようにして形成した単層シートBに対し、実施例1と同様にして酸素吸収能の評価を行った。評価結果を図1、2に示す。
また、得られた結果から60℃、100%RHの雰囲気下における2日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、0.4ml/(g・day)であった。同様に、23℃、100%RHの雰囲気下における3日経過から7日経過までの期間における酸素吸収速度を評価したところ、0.2ml/(g・day)であった。
(積層体における酸素透過量の評価)
上記のようにして形成した単層シートBを用い、実施例1と同様にして、単層シートBが1対の延伸PPフィルムにより狭持された構造を有する積層シート(積層シートB)を形成した。次に、積層シートBを2枚用い、実施例1と同様にして、パウチ(パウチB)を形成した。形成したパウチにおける、形成してから10日後および1ヶ月経過した後の酸素の透過量を実施例1と同様に評価したところ、パウチ全体における酸素透過量は、どちらの時点においても0.00cc/day・atmであった。
(臭気評価および溶出評価)
上記のように形成した単層シートBを用い、実施例1と同様にして臭気評価を行ったところ、臭気(こげ臭)が感じられ、その臭気の強さは実施例4および8に比べて、明らかに強かった。
また、上記のように形成したパウチBを用い、実施例1と同様にして溶出評価を行ったところ、リノレン酸の溶出が確認された。
(比較例3)
比較例3では、高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)の代わりに、特開2003-113311号公報(文献5)の実施例に記載されているポリエステルポリエーテルブロック共重合体(比較例サンプルC)を用いた。比較例サンプルCは、ポリブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、数平均分子量1000のポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとする共重合体である。比較例サンプルCにおけるポリテトラメチレングリコールの含有量は60重量%である。
(酸素吸収能の確認)
高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)の代わりに比較例サンプルCを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物からなる単層シート(単層シートC)を形成した。
形成した単層シートCに対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シートCの酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
上記のように形成した単層シートCを用い、実施例1と同様にして臭気評価を行ったところ、臭気が感じられ、その臭気の強さは実施例4および8に比べて、明らかに強かった。
(比較例4)
比較例4では、高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)の代わりに、米国特許第6,746,622号(文献6)の実施例1に記載のポリメタクリル酸テトラヒドロフルフリル(比較例サンプルD)を用いた。
高分子(A)として、ポリ(ジヒドロフラン)(サンプル1)の代わりに、4gの比較例サンプルDを用いた以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(樹脂組成物D)、および、樹脂組成物Dからなる単層シート(単層シートD)を得た。しかし、比較例サンプルDの熱安定性に劣るためか、樹脂組成物Dが溶融成形時に劣化し、茶色く変色した単層シートDが形成された。
(酸素吸収能の確認)
形成した単層シートDに対し、実施例5と同様にして酸素吸収能を確認したところ、サンプリングした気体中の酸素濃度は経時的に減少しており、単層シートDの酸素吸収能が確認できた。
(臭気評価)
上記のように形成した単層シートDを用い、実施例1と同様にして臭気評価を行ったところ、臭気が感じられ、その臭気の強さは実施例4および8に比べて、明らかに強かった。
(製造時における揮散テスト)
実施例1と同様に、高分子(A)としてサンプル1〜3および比較例サンプルBのそれぞれと、遷移金属塩(B−1)としてステアリン酸コバルトと、ガスバリア性樹脂(C)としてEVOHとをドライブレンドした後、200℃で5分間溶融ブレンドした。溶融ブレンドするにあたっては、不純物の除去のために、ブレンド装置のベント部から真空ポンプによる脱気を行い、装置の内部が266Pa(2mmHg)となるように減圧した。このようにして形成した樹脂組成物から単層フィルムを作製し、実施例1と同様にしてその酸素吸収能を評価した。評価の結果、リノレン酸を用いた比較例サンプル2は、溶融ブレンド時にベント部からリノレン酸が揮散したため、十分な酸素吸収能が得られなかった。一方、サンプル1〜3ではそのような揮散が見られず、窒素パージを併用しながら溶融ブレンドして形成した樹脂組成物(単層シート)と同等の酸素吸収能を示した。
(評価結果のまとめ)
上記実施例1〜11および比較例1〜4において用いた各成分の一覧を以下の表1に示す。なお、比較例1〜4における高分子(A)の欄には、高分子(A)の代わりに用いた各成分(比較例サンプルA〜D)を示す。また、実施例8におけるガスバリア性樹脂(C)の欄には、高分子(E)(ポリオレフィン樹脂(E))である低密度ポリエチレンを示す。
Figure 2006106780
各実施例および比較例における酸素吸収能、臭気、および、溶出の評価結果を以下の表2に示す。表2では、各実施例および比較例において評価を行わなかった項目については「−」を示す。なお、表2の臭気評価において、臭気がほとんど感じられなかった場合を「A」で、臭気がある程度感じられた場合を「B」で、臭気がはっきりと感じられた場合を「C」で示す。また、製造時における揮散テストの結果を、評価に用いた各サンプルに対応する実施例(比較例)の欄に示す。
Figure 2006106780
表2に示すように、比較例1〜4に比べて実施例1〜11では、使用時における臭気の発生を抑制できた。
実施例1、比較例1および比較例2における酸素吸収能(酸素吸収量、酸素吸収速度)の評価結果(図1、2に対応)を、以下の表3および表4に示す。表3は、雰囲気60℃、100%RHにおける評価結果、表4は、雰囲気23℃、100%RHにおける評価結果である。
Figure 2006106780
Figure 2006106780
本発明は、その意図および本質的な特徴から逸脱しない限り、他の実施形態に適用しうる。この明細書に開示されている実施形態は、あらゆる点で説明的なものであってこれに限定されない。本発明の範囲は、上記説明ではなく添付したクレームによって示されており、クレームと均等な意味および範囲にあるすべての変更はそれに含まれる。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物は、酸素吸収材、あるいは、包装材など、幅広い用途に適用できる。特に、酸素による劣化の影響が大きい物品、例えば、食品、医薬、医療器材、機械部品、衣料などの包装材として好適に用いられる。また、本発明の酸素吸収性樹脂組成物では使用時における不快な臭気の発生を抑制できるため、本発明の酸素吸収性組成物は、香りが重視される物品の包装材として好ましい。

Claims (21)

  1. 式(I)で示される構成単位を有する高分子(A)と、酸素吸収促進剤(B)とを含む酸素吸収性樹脂組成物。
    Figure 2006106780
    前記式(I)において、
    Xは、置換基を有してもよい炭素数が1〜4のアルキレン基を示す。
    Zは、単結合、または、置換基を有してもよいメチレン基を示す。
    1およびR2は、水素、置換基を有してもよいアルキル基、または、置換基を有してもよいアリール基を示す。
    酸素原子に隣接する炭素原子は、少なくとも1つの水素原子を有する。
  2. 前記Xが、式(II)、式(III)、または、式(IV)で示されるアルキレン基であり、
    前記Zが、単結合であり、
    前記R1およびR2が、水素である請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
    Figure 2006106780
    Figure 2006106780
    Figure 2006106780
  3. 前記高分子(A)が、フラン誘導体の重合体である請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  4. 前記高分子(A)が、ポリ(ジヒドロフラン)である請求項3に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  5. 前記高分子(A)が、ピラン誘導体の重合体である請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  6. 前記高分子(A)が、ポリ(ジヒドロピラン)である請求項5に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  7. 前記高分子(A)が、ポリ(4−メチルジヒドロピラン)である請求項5に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  8. 前記酸素吸収促進剤(B)が、遷移金属塩(B−1)、ラジカル発生剤(B−2)および光触媒(B−3)から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  9. 前記酸素吸収促進剤(B)が遷移金属塩(B−1)であり、
    前記遷移金属塩(B−1)が、鉄塩、ニッケル塩、銅塩、マンガン塩、および、コバルト塩からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  10. ガスバリア性樹脂(C)をさらに含む請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  11. 前記ガスバリア性樹脂(C)の20℃、65%RHにおける酸素透過速度が、500ml・20μm/(m2・day・atm)以下である請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  12. 前記ガスバリア性樹脂(C)が、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、および、ポリアクリロニトリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  13. 前記ガスバリア性樹脂(C)が、全構成単位に占めるエチレン単位の割合が5〜60モル%、かつ、けん化度が90%以上のエチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  14. 前記高分子(A)および前記ガスバリア性樹脂(C)の重量の合計に占める前記高分子(A)の重量の割合が、1〜30%である請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  15. 前記高分子(A)と前記ガスバリア性樹脂(C)との間の相容性を向上させる相容化剤(D)をさらに含む請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  16. 前記高分子(A)、前記ガスバリア性樹脂(C)および前記相容化剤(D)の重量の合計に占める、前記高分子(A)の重量の割合が1〜29.9%であり、前記ガスバリア性樹脂(C)の重量の割合が70〜98.9%であり、前記相容化剤(D)の重量の割合が0.1〜29%である請求項15に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  17. 前記高分子(A)からなる粒子が、前記ガスバリア性樹脂(C)に分散した構造を有する請求項10に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  18. ポリオレフィン樹脂(E)をさらに含む請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物。
  19. 請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物からなる部分を含む成形品。
  20. 請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物からなる層を含む積層体。
  21. 熱可塑性ポリエステル層をさらに含む請求項20に記載の積層体。
JP2007512821A 2005-03-31 2006-03-29 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体 Active JP5087392B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007512821A JP5087392B2 (ja) 2005-03-31 2006-03-29 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005101472 2005-03-31
JP2005101472 2005-03-31
PCT/JP2006/306566 WO2006106780A1 (ja) 2005-03-31 2006-03-29 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体
JP2007512821A JP5087392B2 (ja) 2005-03-31 2006-03-29 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2006106780A1 true JPWO2006106780A1 (ja) 2008-09-11
JP5087392B2 JP5087392B2 (ja) 2012-12-05

Family

ID=37073338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007512821A Active JP5087392B2 (ja) 2005-03-31 2006-03-29 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5087392B2 (ja)
TW (1) TW200706544A (ja)
WO (1) WO2006106780A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5362238B2 (ja) * 2008-03-10 2013-12-11 株式会社クラレ 酸素吸収性樹脂組成物
JP6255745B2 (ja) * 2013-06-28 2018-01-10 東洋製罐グループホールディングス株式会社 酸素吸収剤
CN114806165B (zh) * 2022-05-30 2023-06-23 南京京锦元科技实业有限公司 一种食品包装用吸氧母粒及其制备装置和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03128227A (ja) * 1989-10-14 1991-05-31 Kuraray Co Ltd フイルムまたはシート
JPH03146509A (ja) * 1989-10-31 1991-06-21 Kuraray Co Ltd 容器
JP2766537B2 (ja) * 1989-12-21 1998-06-18 株式会社クラレ 樹脂組成物
JP3329500B2 (ja) * 1993-01-25 2002-09-30 萩原工業株式会社 生分解性樹脂組成物
EP0963386A1 (en) * 1997-02-25 1999-12-15 Eastman Chemical Company Polymers containing functionalized olefin monomers
JP5385494B2 (ja) * 2000-09-01 2014-01-08 株式会社クラレ 樹脂組成物および多層容器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006106780A1 (ja) 2006-10-12
JP5087392B2 (ja) 2012-12-05
TW200706544A (en) 2007-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5457030B2 (ja) 酸素吸収性樹脂組成物
JP4503768B2 (ja) ガスバリア性樹脂組成物
US7608341B2 (en) Oxygen absorption resin composition
KR101400702B1 (ko) 산소 흡수성 수지 조성물
EP1314761B1 (en) Resin composition and multilayered container
JP5133094B2 (ja) 酸素吸収性樹脂組成物
JP5385494B2 (ja) 樹脂組成物および多層容器
KR100490710B1 (ko) 산소 흡수성 수지 조성물
JP4304147B2 (ja) 酸素吸収性樹脂組成物
JP2008201432A (ja) レトルト用包装材および包装体
JP2001106866A (ja) 酸素吸収性樹脂組成物
JP2008213840A (ja) 酸素吸収性包装材および包装体
JP4889891B2 (ja) 樹脂組成物および多層容器
JP5143322B2 (ja) ガスバリア性に優れた樹脂組成物
JP5087392B2 (ja) 酸素吸収性樹脂組成物とそれを用いた成形品および積層体
JP5405021B2 (ja) 酸素吸収性組成物およびそれを用いた容器
JP5143321B2 (ja) ガスバリア性を有する樹脂組成物
JP2006335809A (ja) 酸素吸収性樹脂組成物、成形体および酸素吸収法
JP2003012940A (ja) 樹脂組成物
JP2002069263A (ja) 酸素吸収性樹脂組成物
JP2002067231A (ja) 多層構造体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120605

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5087392

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3