JP5311343B2 - 酸素吸収性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
SP(B)−SP(A)≦3.0
を満足することを特徴とする酸素吸収性樹脂組成物(P)の製造方法を提供することにより達成される。
本発明の酸素吸収性樹脂組成物(P)の製造方法は、(1)熱可塑性樹脂(A)と遷移金属塩(C)とを、予め溶融混練して樹脂組成物(M)を得る工程;および(2)該樹脂組成物(M)と熱可塑性樹脂(B)とを溶融混練する工程;を包含し、Fedorsの式により算出される該熱可塑性樹脂(A)の溶解度パラメーターをSP(A)とし、そして該熱可塑性樹脂(B)の溶解度パラメーターをSP(B)とした場合、これらの溶解性パラメーターの差が、
SP(B)−SP(A)≦3.0
を満足する。
SP(A)−SP(C)≦SP(B)−SP(C)
であれば、遷移金属塩(C)は熱可塑性樹脂(A)に留まり、遷移金属塩(C)は熱可塑性樹脂(B)に移行しないことが理論的に説明できる。これをFedorsの式により算出される溶解度パラメーターで表したとき、SP(A)とSP(B)との差が、
SP(B)−SP(A)≦3.0
であると、2段階での上述のようなブレンドが効果的であることが見出された。
本発明の製造方法に用いられる熱可塑性樹脂(A)は、実質的に主鎖のみに炭素−炭素二重結合を有する。「実質的に主鎖のみに炭素−炭素二重結合を有する」とは、熱可塑性樹脂(A)の主鎖に存在する炭素−炭素二重結合が、分子内の全炭素−炭素二重結合の90%以上であり、側鎖に存在する炭素−炭素二重結合が、分子内の全炭素−炭素二重結合の10%以下であることをいう。側鎖に存在する炭素−炭素二重結合の割合は、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下である。
遷移金属塩(C)は、熱可塑性樹脂(A)の酸化反応を促進することにより、得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)の酸素吸収性能を向上させる。
熱可塑性樹脂(B)は、マトリックス樹脂として使用するため、得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)の酸素吸収速度を高めるためには、ガスバリア性に乏しい熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
本発明の製造方法においては、酸素吸収性樹脂組成物中の樹脂組成物(M)と熱可塑性樹脂(B)との相容性を向上させ、得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)に安定したモルフォロジーを与える目的で、必要に応じて相容化剤(D)を用いてもよい。
本発明の製造方法によって得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)は、主として熱可塑性樹脂(B)、および熱可塑性樹脂(A)と遷移金属塩(C)とを混練して得られる樹脂組成物(M)からなる。酸素吸収性樹脂組成物(P)の全質量を基準として、熱可塑性樹脂(B)および樹脂組成物(M)の合計量が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。相容化剤(D)を含む場合は、酸素吸収性樹脂組成物(P)の全質量を基準として、熱可塑性樹脂(B)、樹脂組成物(M)、および相容化剤(D)の合計量が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
本発明の製造方法により得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)を用いて多層構造の成形体を得る場合、層構成において、上記酸素吸収性樹脂組成物(P)からなる層以外の樹脂からなる層は、成形体内部の酸素を吸収しやすくする観点から、成形体の内層を形成する樹脂として、比較的ガス透過性が高く疎水性の樹脂が好ましく、用途によってはヒートシール可能であることが好ましい。このような樹脂としては、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。一方、成形体の外層を形成する樹脂は、成形性および機械的物性に優れる樹脂が好ましい。このような樹脂としては、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、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。
熱可塑性樹脂(A)の分子構造は、重クロロホルムを溶媒とした1H−NMR(核磁気共鳴)測定(日本電子株式会社製「JNM−GX−500型」を使用)により、得られたスペクトルから決定した。
熱可塑性樹脂(A)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定を行い、ポリスチレン換算値として示した。測定の詳細な条件は、以下の通りである。
装置 :Shodex製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)SYSTEM−11
カラム:KF−806L(Shodex)
カラム温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン、流速1.0ml/分
検出器:RI
濾過 :0.45μmフィルター
濃度 :0.1%
(3−A)HS/SPME−GC/MS/Oによる臭気分析
各実施例および比較例で得られた混練後の樹脂を粉砕し、60℃で1週間加熱し酸化劣化させた。酸化劣化させた樹脂5.0gを充填した20mlのバイアル瓶のヘッドスペース(HS)に、固相マイクロ抽出(Soild Phase MicroExtraction:SPME)用ファイバー(SPELCO社製:65μmPDMS−DVB)を挿入した。次いで、このバイアル瓶を60℃のオーブンに入れ2時間加熱し、樹脂から発生した揮発成分を、SPMEファイバーで捕集した。揮発成分を捕集したファイバーを、GCの注入口の温度で熱脱着し、GCカラム先端(GERSTEL社製:CTS2)を−150℃に冷却することで揮発成分を捕集し、GCカラムに導入した。カラムで分離した臭気成分を、分配器(GERSTEK社製:CROSSPIECE GRAPHPACK3D/2)を用いて質量検出器(Mass Spectrometry:MS)および嗅覚検出(Olfactometry:O)ポートに導いて、臭気成分の分析を行った。
ポータブルニオイモニターOD−85(理研計器株式会社製)を測定装置として用い臭気を分析した。この測定装置の測定原理は熱線型半導体式であり、ポンプによる自動吸引で容器内のガスを吸引し、臭気成分の強度を数値化する。校正はエアーで行い、校正時の数値は200となる。この数値を基準として、臭いの強度を測定した。すなわち、各実施例および比較例で得られた酸素吸収性樹脂組成物を用いて製膜した単層フィルム0.2gを濾紙で挟み、規格瓶に入れ蓋をし、60℃で14日間保管した。14日後、ポータブルニオイモニターの先端を規格瓶上部にあて、容器内のガスを吸引して臭気強度を測定した。
攪拌機および温度計を装着した3つ口フラスコ内を、乾燥した窒素で置換した後、cis−シクロオクテン110質量部およびcis−4−オクテン0.187質量部を溶解させたヘプタン624質量部を加えた。
有機層へのIrganox1076の添加量を8000ppmにしたこと以外は、合成例1と同様の手順でポリマー(ポリオクテニレン(a−2))を得た。
(酸素吸収性樹脂組成物の調製)
熱可塑性樹脂(A)として上記のポリオクテニレン(a−1)100質量部にステアリン酸コバルト(II)0.4242質量部(コバルト金属換算で400ppm)を添加し、25mmφ二軸押出機(株式会社東洋精機製LABO PLASTOMIL MODEL 15C300)(以下、単に二軸押出機(L)と記載する)を用い、80℃でスクリュー回転数100rpm、押出樹脂量5.1kg/時間の条件で押出してペレット化した。次いで、真空下で12時間乾燥を行い、酸素吸収性マスターバッチペレットMB−1(酸化防止剤含有量800ppm)を得た。
上記で得られたフィルムを、23℃、50%RH(相対湿度)の空気が充填された規格瓶(内部容量260ml)に入れた。規格瓶中の空気は、酸素:窒素が体積比で21:79であった。規格瓶の口を、アルミニウム層を含む多層シートを用いてエポキシ樹脂で封じてから、23℃で放置した。放置から1日後、6日後、13日後、および22日後に、規格瓶内部の空気をシリンジで採取し、この空気の酸素濃度を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した。サンプリング時に多層シートに生じた孔は、エポキシ樹脂を用いてサンプリング毎に封じた。測定によって得られた酸素と窒素との体積比から、酸素の減少量を計算し、23℃、50%RH雰囲気下におけるフィルムの酸素吸収量を求めた。結果を表1および図1に示す。
得られたフィルムを規格瓶(内部容量260ml)に入れ、60℃、100%RHで14日間放置した。次いで、規格瓶内の臭気を嗅ぎ、表2に示す臭気強度に基づいて6段階の官能評価で数値化したところ、強度指数は2(認知閾値)であった。さらに、ポータブルニオイモニターで、ニオイレベルを測定した。結果を表1に示す。
さらに、10質量部の酸素吸収性マスターバッチペレットMB−1と90質量部のLLDPEとをドライブレンドし、二軸押出機(L)を用いて、60℃でスクリュー回転数100rpm、押出樹脂量3kg/時間の条件で押出して、ペレットを得た。得られたペレットを粉砕し、5gをバイアル瓶に入れ60℃で1週間加熱した。このバイアル瓶からヘッドスペース(HS)の気体を捕集し、HS/SPME−GC/MS/Oによる臭気成分の分析を行なった。結果を表3に示す。
10質量部の酸素吸収性マスターバッチペレットMB−1および90質量部のホモポリプロピレン(NovatecFY6C(商品名)、日本ポリプロ株式会社製;以下、PPと記載する)をドライブレンドし、20mmφ一軸押出機に投入し、160℃でコートハンガーダイより溶融押出を行い、厚さ20μmのフィルム(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(フィルム中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で40ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。なお、ホモポリプロピレン(PP)の溶解度パラメーター(SP)は9.0である。
10質量部の上記の酸素吸収性マスターバッチペレットMB−1および90質量部ポリスチレン(HF−77(商品名)、PSジャパン株式会社製;以下、PSと記載する)をドライブレンドし、20mmφ一軸押出機に投入し、160℃でコートハンガーダイより溶融押出を行い、厚さ20μmのフィルム(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(フィルム中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で40ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。なお、ポリスチレン(PS)の溶解度パラメーター(SP)は8.5である。
ポリオクテニレン(a−1)10質量部、LLDPE90質量部、およびステアリン酸コバルト(II)0.4242質量部(金属換算量で400ppm)を二軸押出機(L)に一括投入し、160℃でスクリュー回転数100rpm、押出樹脂量3.2kg/時間の条件で、押出してペレット化した。次いで、真空下で12時間乾燥を行い、ペレット(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(ペレット中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で400ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。
ポリオクテニレン(a−1)10質量部、LLDPE90質量部、およびステアリン酸コバルト(II)0.04242質量部(コバルト金属換算で40ppm)を二軸押出機(L)に一括投入し、160℃でスクリュー回転数100rpm、押出樹脂量3.2kg/時間の条件で、押出してペレット化した。次いで、真空下で12時間乾燥を行い、ペレット(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(ペレット中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で40ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。
熱可塑性樹脂(A)として、実施例1で用いたポリオクテニレン(a−1)の代わりに、ポリオクテニレン(a−2)を用いたこと以外は、実施例1と同様の手順で、酸素吸収性マスターバッチペレットMB−2(酸化防止剤含有量8000ppm)を得た。
ポリオクテニレン(a−1)10質量部、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVAL-F171(商品名)、株式会社クラレ製;以下、EVOHと記載する)90質量部、およびステアリン酸コバルト(II)0.4242質量部(コバルト金属換算で400ppm)を二軸押出機(L)に一括投入し、210℃でスクリュー回転数100rpm、押出樹脂量3.5kg/時間の条件で、押出してペレット化した。次いで、真空下で12時間乾燥を行い、ペレット(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(ペレット中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で400ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。なお、EVOHの溶解度パラメーター(SP)は、12.3である。
10質量部の酸素吸収性マスターバッチペレットMB−1と90質量部のEVOHとをドライブレンドし、20mmφ一軸押出機に投入し、160℃でコートハンガーダイより溶融押出を行い、厚さ20μmのフィルム(酸素吸収性樹脂組成物)を得た(フィルム中に含まれる遷移金属量は、コバルト金属換算で40ppmであり、酸化防止剤量は80ppmである)。
Claims (9)
- (1)実質的に主鎖のみに炭素−炭素二重結合を有する熱可塑性樹脂(A)と遷移金属塩(C)とを、予め溶融混練して樹脂組成物(M)を得る工程;および
(2)該樹脂組成物(M)と熱可塑性樹脂(B)とを溶融混練する工程;を包含し、
Fedorsの式により算出される該熱可塑性樹脂(A)の溶解度パラメーターをSP(A)とし、そして該熱可塑性樹脂(B)の溶解度パラメーターをSP(B)とした場合、これらの溶解性パラメーターの差が、
SP(B)−SP(A)≦3.0
を満足することを特徴とする、酸素吸収性樹脂組成物(P)の製造方法。 - 前記工程(1)において、前記遷移金属塩(C)が、前記熱可塑性樹脂(A)100質量部に対して、金属換算量で0.001質量部〜0.5質量部(10ppm〜5000ppm)の範囲で配合され、
前記工程(2)において、該樹脂組成物(M)が0.2〜50質量部および前記熱可塑性樹脂(B)が50〜99.8質量部の割合で溶融混練され、そして
該熱可塑性樹脂(B)が、50ml・20μm/m2・day・atm(20℃、65%RH)以上の酸素透過速度を有する、請求項1に記載の製造方法。 - 得られる酸素吸収性樹脂組成物(P)において、前記樹脂組成物(M)を島成分とし、そして前記熱可塑性樹脂(B)を海成分とするマトリックスを形成していることを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が、ポリオクテニレンである、請求項1から3のいずれかの項に記載の製造方法。
- 前記遷移金属塩(C)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より選択される少なくとも1種の金属塩である、請求項1から4のいずれかの項に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂(B)が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリスチレンからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項1から5のいずれかの項に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が、酸化防止剤を100ppm〜5000ppmの範囲で含有し、かつ前記熱可塑性樹脂(B)に含まれる酸化防止剤の量が1000ppm以下である、請求項1から6のいずれかの項に記載の製造方法。
- 請求項1から7のいずれかの項に記載の製造方法により製造される、酸素吸収性樹脂組成物(P)。
- 請求項8に記載の酸素吸収性樹脂組成物(P)を含む、成形体。
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