JP7841883B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
また、本発明において、「エチレン含有量20~60モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体」を「EVOH」と称する場合がある。
上記「バイオポリエチレン系樹脂」とは、再生可能なバイオマス資源を原料に、化学的または生物学的に合成することで得られるポリエチレン系樹脂を意味する。上記バイオポリエチレン系樹脂は、これを焼却処分した場合でも、バイオマスのもつカーボンニュートラル性から、大気中の二酸化炭素濃度を上昇させないという特徴がある。
かかるMFRが大きすぎる場合には、製膜性が不安定となる傾向があり、小さすぎる場合には粘度が高くなり過ぎて溶融押出しが困難となる傾向がある。
また、上記バイオエチレン系樹脂(A)は、単独でもしくは2種以上併せて用いてもよい。
上記EVOH(B)は、通常、エチレンとビニルエステル系モノマーとの共重合体であるエチレン-ビニルエステル系共重合体をケン化させることにより得られる樹脂であり、非水溶性の熱可塑性樹脂である。上記ビニルエステル系モノマーとしては、経済的な面から、一般的には酢酸ビニルが用いられる。
なお、かかるエチレン含有量は、ISO14663に基づいて測定することができる。
かかるEVOHのケン化度は、JIS K6726(ただし、EVOHは水/メタノール溶媒に均一に溶解した溶液として用いる)に基づいて測定することができる。
かかるMFRは、EVOHの重合度の指標となるものであり、エチレンとビニルエステル系モノマーを共重合する際の重合開始剤の量や、溶媒の量によって調整することができる。
上記コモノマーとしては、プロピレン、1-ブテン、イソブテン等のオレフィン類、3-ブテン-1-オール、3-ブテン-1,2-ジオール、4-ペンテン-1-オール、5-ヘキセン-1,2-ジオール等のヒドロキシ基含有α-オレフィン類やそのエステル化物、アシル化物等の誘導体;2-メチレンプロパン-1,3-ジオール、3-メチレンペンタン-1,5-ジオール等のヒドロキシアルキルビニリデン類;1,3-ジアセトキシ-2-メチレンプロパン、1,3-ジプロピオニルオキシ-2-メチレンプロパン、1,3-ジブチリルオキシ-2-メチレンプロパン等のヒドロキシアルキルビニリデンジアセテート類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、(無水)フタル酸、(無水)マレイン酸、(無水)イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩あるいはアルキル基の炭素数が1~18であるモノまたはジアルキルエステル類;アクリルアミド、アルキル基の炭素数が1~18であるN-アルキルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、2-アクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその4級塩等のアクリルアミド類;メタアクリルアミド、アルキル基の炭素数が1~18であるN-アルキルメタクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、2-メタクリルアミドプロパンスルホン酸あるいはその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンあるいはその酸塩あるいはその4級塩等のメタクリルアミド類;N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド等のN-ビニルアミド類;アクリルニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;アルキル基の炭素数が1~18であるアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、アルコキシアルキルビニルエーテル等のビニルエーテル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル化合物類;トリメトキシビニルシラン等のビニルシラン類;酢酸アリル、塩化アリル等のハロゲン化アリル化合物類;アリルアルコール、ジメトキシアリルアルコール等のアリルアルコール類;トリメチル-(3-アクリルアミド-3-ジメチルプロピル)-アンモニウムクロリド、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のコモノマーが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
特に、側鎖に1級水酸基を有するEVOHである場合、当該1級水酸基を有するモノマー由来の構造単位の含有量は、EVOHの通常0.1~20モル%、さらには0.5~15モル%、特には1~10モル%のものが好ましい。
上記エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、「EVA」と称することがある)は、エチレンと酢酸ビニルとを共重合した重合体である。また、EVAは、必要に応じて変性したものであってもよい。
上記酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体は、エチレン-α-オレフィン共重合体を構成するモノマーの一部を、α,β-不飽和カルボン酸またはその無水物に代えて共重合することにより、またはラジカル付加等のグラフト反応等により、エチレン-α-オレフィン共重合体の側鎖の一部にα,β-不飽和カルボン酸またはその無水物を導入すること等により得られるものである。ただし、上記酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体は、後述するエチレン-不飽和モノカルボン酸共重合体を除くものである。
また、上記無水マレイン酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体のMFR(230℃、荷重2160g)は、通常0.1~150g/10分であり、好ましくは0.5~100g/10分であり、より好ましくは1~50g/10分であり、さらに好ましくは5~35g/10分である。
MFRが上記範囲外であると、ベースポリマーとの相溶性が低下し、混合時に分散性が低下する傾向がある。
上記エチレン-不飽和モノカルボン酸共重合体は、エチレンと不飽和モノカルボン酸類とを含む共重合成分を共重合させたものである。
さらに、アイオノマーのメルトフローレート(MFR)(190℃、荷重2160g)は、通常0.05~100g/10分、好ましくは0.1~50g/10分、より好ましくは0.1~10g/10分である。
上記エチレン構造単位の含有量70~90モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体(以下、「EVAケン化物」と称することがある)とは、エチレン含有量70~90モル%のエチレン-酢酸ビニル系共重合体の酢酸ビニル成分をケン化することによって得られるものであり、ケン化という点において、前記EVAとは異なるものである。
上記ハイドロタルサイト類としては、例えば、下記一般式(1)で示される化合物が挙げられる。
MxAly(OH)2x+3y-2z(E)z・aH2O ……(1)
[式中、MはMg,CaまたはZn、EはCO3またはHPO4であり、x,y,zは0より大きい数であり、aは0または正数である。]
〔(M1 2+)y1(M2 2+)y2〕1-xMx 3+(OH)2An- x/n・mH2O ……(2)
[式中M1 2+は2価金属であって、Mg,Ca,SrおよびBaから選ばれる金属の少なくとも1種、M2 2+は、Zn,Cd,Pb,Snから選ばれる金属の少なくとも1種、Mx 3+は3価金属、An-はn価のアニオン、x,y1,y2,mはそれぞれ0<x≦0.5、0.5<y1<1、y1+y2=1、0≦m<2で示される正数である。]
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲において、前記(A)~(C)以外の熱可塑性樹脂(石油由来ポリエチレン等)や、一般に熱可塑性樹脂に添加する添加剤が含有されていてもよい。
上記添加剤としては、例えば、可塑剤(例えば、エチレングリコール、グリセリン、ヘキサンジオール等の脂肪族多価アルコール等)、酸素吸収剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、帯電防止剤、界面活性剤(ただし、滑剤として用いるものを除く)、抗菌剤、アンチブロッキング剤、充填材(例えば無機フィラー等)等が挙げられる。これらの添加剤は、単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、上記(A)~(C)を含むものであり、上記(A)~(C)と、必要に応じて上記他の成分、のみからなることが好ましい。上記バイオポリエチレン系樹脂(A)、EVOH(B)は、一度も成形に用いていない原料(未再生品)を使用することもできるが、バイオポリエチレン系樹脂(A)およびEVOH(B)を含有する層を有する多層構造体のスクラップ等の回収物を用いることが好ましい。
樹脂組成物の乾燥前重量(W1)を電子天秤にて秤量し、150℃の熱風乾燥機中で5時間乾燥させ、デシケーター中で30分間放冷後の重量(W2)を秤量し、下記式より算出する。
含水率(重量%)=[(W1-W2)/W1]×100
上記多層構造体は、上記本発明の樹脂組成物からなる層を備えるものである。本発明の樹脂組成物からなる層(以下、「樹脂組成物層」と称する。)は、本発明の樹脂組成物以外の熱可塑性樹脂を主成分とする他の基材(以下、「基材樹脂」と称する。)と積層することで、さらに強度を付与したり、他の機能を付与することができる。
(A-1):植物由来直鎖状低密度ポリエチレン〔SLH118(Braskem社製 Green PE)、MFR1.0g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(A-2):植物由来高密度ポリエチレン〔SGM9450F(Braskem社製 Green PE)、MFR0.33g/10分(190℃、荷重5000g)〕
(B-1):エチレンビニルアルコール共重合体〔エチレン含有量29モル%、MFR4g/10分(210℃、荷重2160g)〕
〔EVA〕
(C-1):EVA-1〔ウルトラセン 3B53A(東ソー社製)、酢酸ビニル含有量25モル%、MFR5.3g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(C-2):EVA-2〔Evaflex V5961(三井・ダウポリケミカル社製)、酢酸ビニル含有量9モル%、MFR1.7g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(C-3):EVA-3〔Evaflex EV170(三井・ダウポリケミカル社製)、酢酸ビニル含有量33モル%、MFR1g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(C-4):無水マレイン酸変性エチレン-α-オレフィンコポリマー〔酸変性タフマー MA8510(三井化学社製)、MFR:5.0g/10分(230℃、荷重2160g)〕
(C-5):エチレン-メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)〔ニュクレル N0903HC(三井・ダウポリケミカル社製)、メタクリル酸メチル含有量9%、MFR3g/10分(190℃、荷重2160g)、酸価59mgKOH/g〕
(C-6):エチレン-メタクリル酸メチル共重合体のアイオノマー〔ハイミラン 1707(三井・ダウポリケミカル社製)、メタクリル酸メチル含有量9%、MFR3g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(C-7):エチレン-ビニルアルコール系共重合体〔メルセンH0051K(東ソー社製)、エチレン含有量89モル%、ケン化度99モル%、MFR6.5g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(C-8):ハイドロタルサイト〔ZHT4A(協和化学社製)〕
(α-1):石油由来ポリエチレン〔Novatec UF240(日本ポリエチレン社製)、MFR2.1g/10分(190℃、荷重2160g)〕
(α-2):ステアリン酸カルシウム(日東化成工業社製)
(α-3):ヒンダードフェノール系酸化防止剤〔Irganox1010(BASF社製)〕
(α-4):ポリエチレンテレフタラート〔BK-6180C(三菱ケミカル社製)〕
(α-5):ポリブチレンサクシネート〔BioPBS FZ91PM(三菱ケミカル社製)〕
(α-6):ポリスチレン〔G9401(PSジャパン社製)〕
[混練条件]
・2軸押出機:直径32mm、L/D=56(日本製鋼所社製)
・押出機設定温度:C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8/C9/C10/C11/C12/C13/C14/C15/C16/D=90/90/110/150/220/220/220/220/220/220/220/220/220/220/220/220℃
・スクリュー回転数:270ppm
・吐出量:20kg/時間
・ストランドの冷却:水冷距離 30cm
・引き取り速度:25m/分
・ダイス:4穴
上記の樹脂組成物を、2軸混練機にフィードを行った際に5kgの吐出時に発生する、目やにの発生量をサンプリングし、重量を測定した。また、各実施例のベースポリマー〔(A)+(B)〕に対応する比較例の目やに発生量を100とした場合の、各実施例の目やにの改善率を下記の式から求めた。
改善率(%)=〔(MC-ME)/MC〕×100
上記MCは実施例のベースポリマー〔(A)+(B)〕に対応する比較例の目やに発生量、MEは実施例の目やに発生量を意味する。
得られたペレットのYI(ASTMD1925)をコニカミノルタ社製分光測色計「CM-3500d」を用いて測定した(光源:D65、CM-A120白色校正板、CM-A126シャーレセット使用、正反射測定SCE、測定径φ30mm)。シャーレに試料約5gを充填し、均一に敷き詰め、この状態で測定を行いYIを算出した。このYIの値が大きいほど、樹脂組成物が黄色く着色していることを意味する。
得られたペレットを容積100ccの容器に充分に満たし、上部から圧力を掛けずに摺り切り、容器に入ったペレットの重量を求めた。求めた重量を体積で割ることで、見かけかさ密度を算出した。また、各実施例のベースポリマー〔(A)+(B)〕に対応する比較例のかさ密度を100とした場合の、各実施例のかさ密度の改善率を下記の式から求めた。見かけかさ密度が小さいと、ペレットにアゴやヒゲと呼ばれる障害物があることを意味し、ペレットが細密充填しにくくなる。
改善率(%)=〔(BDC-BDE)/BDC〕×100
上記BDCは実施例のベースポリマー〔(A)+(B)〕に対応する比較例のかさ密度、BDEは実施例のかさ密度を意味する。
また、参考例は、バイオポリエチレンの代わりに、一般的な石油由来のポリエチレンを用いたものであり、参考例1と比較例1とを比較すると、バイオポリエチレンを用いた比較例1の場合、目やにの発生が特に顕著に見られるものであった。
さらに、参考例2と実施例11とを比較すると、実施例11は、バイオポリエチレンを用いているにも関わらず、目やにの発生量を、石油由来のポリエチレンを用いた参考例2と同じ水準にまで抑えることができた。
Claims (2)
- バイオポリエチレン系樹脂(A)と、エチレン含有量20~60モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体(B)と、酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体、エチレン-不飽和モノカルボン酸共重合体、エチレン-不飽和モノカルボン酸共重合体のアイオノマー、エチレン含有量70~90モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体、およびハイドロタルサイト類からなる群から選択される少なくとも1つ、ならびにエチレン-酢酸ビニル共重合体からなる成分(C)と、を含有し、
上記成分(C)の含有量が、バイオポリエチレン系樹脂(A)とエチレン含有量20~60モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体(B)の合計100重量部に対して、0.1~30重量部であることを特徴とする樹脂組成物。 - 上記バイオポリエチレン系樹脂(A)と上記エチレン含有量20~60モル%のエチレン-ビニルアルコール系共重合体(B)の重量比〔(A)/(B)〕が0.1/99.9~99.9/0.1であることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
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