JPWO2018021213A1 - ポリオレフィン用接着剤および多層構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
このような多層構造を有するダイレクトブロー容器では、エチレン系樹脂層により柔軟性を確保すると同時に、プロピレン系樹脂層により適度な剛性を付与し、これにより優れたスクイズ性が発現し、高粘性流体の排出をより効果的に行うことができる。例えば、エチレン系樹脂層のみでは、容器胴部を押し込んで凹ませることは容易にできるが、剛性が乏しく、このため、凹んだ胴部が元の形態に復帰し難く、即ち、スクイズ性が低いものとなっている。一方、プロピレン系樹脂層のみでは、剛性が高いため、容器の胴部を押し込んだときの凹みが少なく、やはりスクイズ性が乏しい。従って、エチレン系樹脂層とプロピレン系樹脂層とを含む多層構造とすることにより、より高いスクイズ性を発現させているわけである。
このような接着剤としては、化学結合による接着を利用したものと、相溶性による物理的接着を利用したものとが知られている。化学結合による接着を利用した接着剤としては、例えばエチレン系樹脂やプロピレン系樹脂を無水マレイン酸等で酸変性した酸変性オレフィン系樹脂が代表的であり、特に、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのガスバリア層とオレフィン系樹脂層との接着に広く利用されている。一方、物理的接着を利用した接着剤は、接着すべき樹脂に対して相溶性の高い樹脂を用いるものであり、例えば、エチレン系樹脂用の接着剤としては、該エチレン系樹脂に対して相溶性の高い樹脂、具体的にはエチレンと他のα−オレフィンとの共重合体などが使用され、プロピレン系樹脂用の接着剤としては、該エチレン系樹脂に対して相溶性の高い樹脂、具体的にはプロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体などが使用される。
本発明の他の目的は、プロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層を含み、さらに、接着剤層として上記ポリオレフィン用接着剤の層を含む多層構造体を提供することにある。
(1)上記のオレフィン樹脂は、主鎖炭素数1000個当たり12〜200個の割合でメチル分岐を有していること、
(2)上記のオレフィン系樹脂が酸変性されていること、
が好ましい。
(3)前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層に隣接して設けられていること、
(4)前記ポリオレフィン用接着剤が酸変性されたものであり、さらに、ガスバリア層を中間層として有していること、
(5)前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層とガスバリア層の間、及び前記エチレン系樹脂層とガスバリア層との間に設けられていること、
という態様が好適であり、特に、
(6)ダイレクトブロー容器として使用されること、
が好適である。
従って、本発明のポリオレフィン用接着剤は、プロピレン系樹脂とエチレン系樹脂との接着に好適に使用され、例えば、プロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層との間に設けられる接着剤層として有効であり、これにより、プロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層との剥離を有効に防止することができる。
特に、無水マレイン酸等で酸変性されているものは、ガスバリア性樹脂に対する接着性も良好であり、特にプロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層との間の中間層としてガスバリア層とを備えた多層構造体において、ガスバリア層とプロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層との接着剤層として好適に使用することができる。
既に述べたように、本発明のポリオレフィン用接着剤は、オレフィン樹脂からなるものであり、このオレフィン樹脂は、エチレン主鎖にメチル分岐が、主鎖のC数1000個当たり10〜200個、好ましくは12〜200個、特に好ましくは10〜100個の割合で分布している分子構造を有するものである。このような分子構造によって、プロピレン系樹脂及びエチレン系樹脂の何れに対しても優れた接着性を示す。
即ち、このポリオレフィン用接着剤がプロピレン系樹脂やエチレン系樹脂に対して示す優れた接着性は、物理的接着によるものであり、例えば、上記のメチル分岐の存在が、メチル分岐を多く含む分岐構造を有するプロピレン系樹脂に対する相溶性が高められている(プロピレン系樹脂の分子鎖と絡みやすい)。また、この接着剤は、メチル分岐の分布数が制限されているため、プロピレン系樹脂よりも分子の線形性が高く、このため、エチレン系樹脂に対しても高い相溶性を示し、優れた接着性を示すのである。
また、ポリエチレンに限定されるものではなく、例えば、C数が6以上のα−オレフィン(ヘキセン−1、ペンテン−1、オクテン−1、デセン−1など)の重合体であってもよい。
上述したメチル分岐を有するオレフィン系樹脂からなるポリオレフィン用接着剤は、プロピレン系樹脂及びエチレン系樹脂に対する接着性が優れているため、プロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層を備えた多層構造体の接着剤層として好適に使用されることは、繰り返し述べたとおりである。
例えば、その層構成として最もシンプルなものは、プロピレン系樹脂層をPP、エチレン系樹脂層をPE、及び本発明のポリオレフィン用接着剤からなる接着剤層をADで表したとき、下記の三層構成である。
PP/AD/PE
また、プロピレン系樹脂としては、ポリプロピレン、或いはポリプロピレンの特性を損なわない範囲でプロピレンに他のα−オレフィン(エチレン1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等)が少量共重合されたランダム或いはブロック共重合体が使用される。
尚、上記のエチレン系樹脂及びプロピレン系樹脂は、その成形法に応じて、押出グレードや射出グレードのMFRを有するものが使用される。
このような場合、上記の三層構成は、下記の二層構成に置き換えることができる。
PP/PE(AD)
い。
酸素吸収層は、特開2002−240813号等に記載されているように、酸化性重合体及び遷移金属系触媒を含む層であり、遷移金属系触媒の作用により酸化性重合体が酸素による酸化を受け、これにより、酸素を吸収して酸素の透過を遮断する。このような酸化性重合体及び遷移金属系触媒は、上記の特開2002−240813号等に詳細に説明されているので、その詳細は省略するが、酸化性重合体の代表的な例は、第3級炭素原子を有するオレフィン系樹脂(例えばポリプロピレンやポリブテン−1等、或いはこれらの共重合体)、熱可塑性ポリエステル若しくは脂肪族ポリアミド;キシリレン基含有ポリアミド樹脂;エチレン系不飽和基含有重合体(例えばブタジエン等のポリエンから誘導される重合体);などである。また、遷移金属系触媒としては、鉄、コバルト、ニッケル等の遷移金属の無機塩、有機酸塩或いは錯塩が代表的である。
PP/AD/GB/AD/PE
PP/AD/GB/AD/PP/AD/GB/AD/PE
PE/AD/GB/AD/PP/AD/GB/AD/PE
また、上記のような多層構造の構造体を成形する際に発生するバリ等のスクラップをエチレン系樹脂やプロピレン系樹脂のバージンの樹脂とブレンドとしたリグライド層を中間層として設けることも可能である。
勿論、必要に応じて、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルの層は、PP層やPE層と共に設けることもでき、この場合においても、本発明の酸変性ポリオレフィン用接着剤をポリエステル層の接着に用いることができる。
また、本発明では、上記のような多層構造において、プロピレン系樹脂層(PP)に隣接する接着剤層もエチレン系樹脂層(PE)に隣接する接着剤層も、同じ接着剤を用いて形成することができ、これは、コストダウンの点で大きな利点である。
本発明の多層構造体は、種々の形態を有することができるが、特に包装容器や蓋材、キャップなどの包装材の形態で好適に使用されるが、エチレン系樹脂層による柔軟性とプロピレン系樹脂層による剛性とを備え、これにより優れたスクイズ性を発揮するため、所謂ダイレクトブロー容器の形態で最も好適に使用される。
図1において、全体として10で示されるこの容器は、螺条を備えた首部11、肩部13を介して首部11に連なる胴部壁15及び胴部壁15の下端を閉じている底壁17を有しており、首部11の状態に形成されている口部は、内容物を充填した後、アルミ箔19等によってシールされ、さらにキャップ20が装着されて販売されるというものである。
かかるダイレクトブロー容器は、前述した多層構造を有するものであるが、前述した多層構成において、特にエチレン系樹脂層(PE)が内面側に存在している構成が好適である。即ち、エチレン系樹脂層は柔軟性が高く、変形し易いため、係る層を容器の内面に存在させることにより、スクイズしたときの変形により、内容物を速やかに排出することができるからである。
尚、以下の実施例等で行った各種の特性、物性等の測定方法及び多層構造体(ボトル)の成形に用いた樹脂等は次の通りである。
後述の方法で成形した多層ボトルの底から50mmの位置での胴部水平断面における層構成を偏光顕微鏡にて観察し、ボトルの胴部層構成を求めた。断面に対し、0°、90°、180°、270°の位置での層構成を観察し、4方向での平均値をボトルの層構成とした。
接着剤層形成用樹脂0.06gに対し、ベンゼン/オルトジクロロベンゼン=1/3重水素体の混合溶媒を0.6ml加えて溶封し、13C−NMR(EX−270:日本電子(株))測定(温度:120℃、積算回数:10000回)を行った。得られたスペクトルより接着剤層形成用樹脂の主鎖骨格に含まれる側鎖の種類とその分岐数を求めた。分岐数は主鎖骨格中の炭素原子1000個中の個数として算出した。
後述の方法で成形した多層ボトルの口部をリーマーにて切削して断面の観察を行った。ピンセットを用いて断面をひっかき、層界面で剥離がおきているものを×、剥離がおきないものを○とした。剥離しているものについてはいずれの層で剥離しているか光学顕微鏡(LSM5 Pascal:Carl Zeiss)を用いて確認した。
各種層を形成する樹脂ならびに内面に液膜を形成するための液体として、以下のものを用意した。
内層形成用樹脂;
高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)
MFR:0.3g/10min (190℃、2.16kg)
密度:0.922g/cm3
環状オレフィン系樹脂(COC);エチレン−テトラシクロドデセン共
重合体
MFR:30g/10min (260℃、2.16kg)
密度:1.02g/cm3
Tg:80℃
気相法リニア低密度ポリエチレン(LLDPE)
MFR:7.0g/10min (190℃、2.16kg)
密度:0.922g/cm3
外層、メイン層形成用樹脂;
エチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂(PP)
MFR:1.3〜1.9g/10min
密度:0.90g/cm3
接着剤層形成用樹脂;
無水マレイン酸変性ポリエチレンA(樹脂A)
前述の方法で測定した樹脂Aの分岐鎖構造は下記の通りである。
メチル基:20.3
エチル基:0
ブチル基:4.5
ペンチル基:2.0
ガスバリア層形成用樹脂;
エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)
密度:1.19g/cm3
Tg:69℃
液膜形成用液体;
中鎖脂肪酸トリグリセライド(MCT)
表面張力(23℃):28.8mN/m、
粘度(23℃):33.8mPa・s
沸点:210℃以上
引火点:242℃(参考値)
尚、液体の表面張力は固液界面解析システムDropMaster700(協和界面科学(株)製)を用いて23℃にて測定した値を用いた。なお、液体の表面張力測定に必要な液体の密度は、密度比重計DA−130(京都電子工業(株)製)を用いて23℃で測定した値を用いた。また、潤滑液の粘度は音叉型振動式粘度計SV−10((株)エー・アンド・デイ製)を用いて23℃にて測定した値を示した。
作製したボトルを用い、前述のボトル構成測定、接着性評価を行った。結果をまとめて表1、表2に示す。
内層形成用樹脂に高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)のみを使用した以外は実施例1と同様に多層ボトルを成形した。
作製したボトルを用い、前述のボトル構成測定、接着性評価を行った。結果をまとめて表1、表2に示す。
接着剤層形成用樹脂として、無水マレイン酸変性ポリエチレンB(樹脂B)を用意した。
前述の方法で測定した樹脂Bの分岐鎖構造は下記の通りである。
メチル基:11.1
エチル基:0
ブチル基:4.1
ペンチル基:2
接着剤層形成用樹脂を、上記の樹脂に変更した以外は実施例1と同様に多層ボトルを成形した。
作製したボトルを用い、前述のボトル構成測定、接着性評価を行った。結果をまとめて表1、表2に示す。
接着剤層形成用樹脂として、無水マレイン酸変性ポリエチレンC(樹脂C)を用意した。
前述の方法で測定した樹脂Cの分岐鎖構造は下記の通りである。
メチル基:0
エチル基:0
ブチル基:0.1
ペンチル基:1.5
接着剤層形成用樹脂を、上記の樹脂に変更した以外は実施例1と同様に多層ボトルを成形した。
作製したボトルを用い、前述のボトル構成測定、接着性評価を行った。結果をまとめて表1、表2に示す。
接着剤層形成用樹脂として、無水マレイン酸変性ポリエチレンD(樹脂D)を用意した。
前述の方法で測定した樹脂Dの分岐鎖構造は下記の通りである。
メチル基:216.5
エチル基:5.2
ブチル基:8.9
ペンチル基:0
接着剤層形成用樹脂を、上記の樹脂に変更した以外は実験例1と同様に多層ボトルを成形した。
作製したボトルを用い、前述のボトル構成測定、接着性評価を行った。結果をまとめて表1、表2に示す。
外層:150μm
接着剤層:10μm
ガスバリア層:20μm
接着剤層:10μm
メイン層:450μm
接着剤層:10μm
ガスバリア層:20μm
接着剤層:10μm
内層:80μm
このことからメチル基分岐数が10〜200個/1000Cの範囲にある接着剤を用いることで、PPとLDPEの異種材料を接着可能であることがわかる。
11:首部
13:肩部
15:胴部壁
17:底壁
(1)上記のオレフィン樹脂は、主鎖炭素数1000個当たり12〜200個の割合でメチル分岐を有していること、
が好ましい。
前記ポリオレフィン用接着剤が、酸変性されたオレフィン樹脂又は酸変性されていないオレフィン樹脂からなり、該オレフィン樹脂は、主鎖炭素数1000個当たり10〜200個の割合でメチル分岐を有していることを特徴とする多層構造体が提供される。
(2)前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層に隣接して設けられていること、
(3)前記ポリオレフィン用接着剤が、前記酸変性されたオレフィン樹脂からなり、ガスバリア層を中間層として有していること、
(4)前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層とガスバリア層の間、及び前記エチレン系樹脂層とガスバリア層との間に設けられていること、
という態様が好適であり、特に、
(5)ダイレクトブロー容器として使用されること、
が好適である。
Claims (8)
- 少なくともプロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層を有する押出成形多層構造体に用いられる接着剤であって、オレフィン樹脂からなり、該オレフィン樹脂は、主鎖炭素数1000個当たり10〜200個の割合でメチル分岐を有していることを特徴とするポリオレフィン用接着剤。
- 前記オレフィン樹脂は、主鎖炭素数1000個当たり12〜200個の割合でメチル分岐を有している請求項1に記載のポリオレフィン用接着剤。
- 前記オレフィン系樹脂が酸変性されている請求項1に記載のポリオレフィン用接着剤。
- プロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層とを含む多層構造体において、
請求項1に記載のポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層とエチレン系樹脂層との間に設けられていることを特徴とする多層構造体。 - 前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層及びエチレン系樹脂層に隣接して設けられている請求項4に記載の多層構造体。
- 前記ポリオレフィン用接着剤が酸変性されたものであり、さらに、ガスバリア層を中間層として有している請求項4に記載の多層構造体。
- 前記ポリオレフィン用接着剤からなる中間層が、前記プロピレン系樹脂層とガスバリア層の間、及び前記エチレン系樹脂層とガスバリア層との間に設けられている請求項4に記載の多層構造体。
- ダイレクトブロー容器として使用される請求項4に記載の多層構造体。
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