JP7127257B2 - 酸素吸収性樹脂組成物及びその製造方法、並びに容器 - Google Patents
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Description
前記酸素吸収性樹脂組成物中の前記樹脂(B)の含有量が1.0質量%未満であることを特徴とする。
前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体と、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A2)とを混合する工程と、
を有する酸素吸収性樹脂組成物の製造方法であって、
前記酸素吸収性樹脂組成物中の前記樹脂(B)の含有量が1.0質量%未満であることを特徴とする。
本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物は、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A)と、前記樹脂(A)以外であって前記樹脂(A)の酸化のトリガーとなる樹脂(B)と、遷移金属触媒(C)とを含有する。ここで、前記酸素吸収性樹脂組成物中の前記樹脂(B)の含有量は1.0質量%未満である。
樹脂(A)は、炭素数2~8のオレフィンの重合体である。樹脂(A)としては、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、線状超低密度ポリエチレン(LVLDPE)、アイソタクティック又はシンジオタクティックポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、ポリブテン-1、エチレン-ブテン-1共重合体、プロピレン-ブテン-1共重合体、エチレン-プロピレン-ブテン-1共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)、或いはこれらの混合物等が挙げられる。また、これらの樹脂をベースポリマーとし、不飽和カルボン酸又はその誘導体でグラフト変性された酸変性オレフィン系樹脂を用いることもできる。樹脂(A)としては、好ましくはエチレン構造を有するポリオレフィン樹脂であり、具体的には、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、線状超低密度ポリエチレン(LVLDPE)、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-1共重合体等のエチレン系共重合体が好ましい。樹脂(A)は、より大きな酸素吸収量を示す観点から、低密度ポリエチレン(LDPE)又は線状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含むことが好ましい。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂(B)は、樹脂(A)以外の樹脂であり、樹脂(A)の酸化のトリガーとなる樹脂である。推測される樹脂(B)のトリガー機能の作用機構については後述する。樹脂(B)としては、例えば主鎖又は側鎖に脂肪族性の炭素-炭素二重結合を有する樹脂、主鎖又は側鎖に脂環式の炭素-炭素二重結合を有する樹脂、主鎖に三級炭素原子を含む樹脂、主鎖に活性メチレン基を有する樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
遷移金属触媒(C)に含まれる遷移金属としては、鉄、コバルト、ニッケル等の周期律表第VIII族金属、銅、銀等の第I族金属、錫、チタン、ジルコニウム等の第IV族金属、バナジウム等の第V族金属、クロム等の第VI族金属、マンガン等の第VII族金属等が挙げられる。これらの中でも、鉄、コバルト、ニッケル等の周期律表第VIII族金属が好ましく、酸素吸収速度が大きいためコバルトがより好ましい。
本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物は、さらに吸着剤(D)を含むことが好ましい。吸着剤(D)としては、樹脂の酸化分解により生じるアルデヒド、ケトン、フラン等の酸化副生成物を捕捉する酸化副生成物捕捉剤や、該酸化副生成物以外の内容物からの腐食性ガスや揮発性硫黄化合物を反応により捕捉する腐食性ガス/揮発性硫黄化合物捕捉剤が挙げられる。
本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物は、必要に応じて、ラジカル開始剤や光増感剤等のその他の添加剤を含むことができる。ラジカル開始剤及び光増感剤としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン及びそのアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-プロパン-1-オン等のアセトフェノン類;2-メチルアントラキノン、2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類;2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;キサントン類等の光開始剤が挙げられる。これらの光開始剤は、安息香酸系又は第三級アミン系等、公知の光重合促進剤の一種又は二種以上と組み合わせて用いることができる。
本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物における樹脂(A)の酸化のトリガーとなる樹脂(B)の、トリガー機能の作用機構に関しては、その全てが解明されているわけではないが、その1つとして本発明者らの検討により以下のような機構が推察される。なお、前記トリガー機能の作用機構はこれに限定されるものではない。
本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物の製造方法は、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A1)と、前記樹脂(A1)以外であって前記樹脂(A1)の酸化のトリガーとなる樹脂(B)と、遷移金属触媒(C)とを溶融混練し、酸素吸収性樹脂組成物前駆体を調製する工程(以下、前駆体調製工程とも示す)と、前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体と、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A2)とを混合する工程(以下、樹脂組成物調製工程とも示す)と、を有する。ここで、前記酸素吸収性樹脂組成物中の前記樹脂(B)の含有量は1.0質量%未満である。
本工程では、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A1)と、前記樹脂(A1)以外であって前記樹脂(A1)の酸化のトリガーとなる樹脂(B)と、遷移金属触媒(C)とを溶融混練し、酸素吸収性樹脂組成物前駆体を調製する。
本工程では、前記前駆体調製工程により得られた前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体と、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A2)とを混合する。これにより、本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物が得られる。樹脂(A2)としては前記樹脂(A)を用いることができる。
本発明に係る容器は、本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物からなる層(以下、メイン層とも示す)を有する。本発明に係る容器は、本発明に係るメイン層を有するため酸素吸収量が大きい。本発明に係る容器は、本発明に係るメイン層を有する密閉可能な容器であれば特に限定されず、前記メイン層からなる容器であってもよく、前記メイン層と、前記メイン層以外の他の層とを有する2層以上からなる容器であってもよい。前記メイン層以外の他の層としては、外層、内層、接着層、ガスバリア層等が挙げられる。例えば、前記容器は、外側から順に、外層/メイン層/内層の3層構成であってもよい。また、前記容器は、外側から順に、外層/接着層/ガスバリア層/接着層/メイン層/内層の6層構成であってもよい。容器の種類としては、ダイレクトブローボトル、二軸延伸ブローボトル、カップ、パウチ等が挙げられる。
メイン層は、本発明に係る酸素吸収性樹脂組成物からなる層であり、酸素吸収層として機能する。前記酸素吸収性樹脂組成物が吸着剤(D)を含む場合、前記メイン層は臭気トラップ層としても機能する。また、前記酸素吸収性樹脂組成物がスクラップ樹脂を含む場合、前記メイン層はスクラップ層としても機能する。すなわち、本発明に係るメイン層は、酸素吸収層に限らず、従来別途設けられていた臭気トラップ層やスクラップ層としても機能することができるため、層構成をシンプルにすることができる。このため、製造設備を単純化でき、製造設備に必要なスペースを削減できる。また、従来酸素吸収剤としては機能しないスクラップ層に含まれる樹脂(A)についても酸素吸収剤として機能させることができるため、容器全体としての酸素吸収量を向上させることができ、また容器の厚さを低減させることができる。
外層及び内層は、外気と接する面、容器の内容物と接する面にそれぞれ位置する層である。外層及び内層の材料としては、オレフィン系樹脂やポリエステル樹脂が好適に使用される。
接着層は、その一方の面に接する層と、その他方の面に接する層とを接着可能な層である。接着層の材料としては、例えば酸変性ポリエチレンを用いることができる。酸変性ポリエチレンとしては、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等のカルボン酸及びその無水物、アミド、エステル等を用いて、ポリエチレンをグラフト変性したものが挙げられる。これらの中でも、酸変性ポリエチレンとしては、マレイン酸又は無水マレイン酸でグラフト変性されたポリエチレンが好ましい。変性するポリエチレンは特に制限されないが、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)や直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)が挙げられる。
ガスバリア層は酸素の透過を阻害できる層であり、ガスバリア層を設けることにより、外部からの酸素透過による内容物の酸化劣化を有効に抑制することができる。ガスバリア層は、例えば酸素透過係数(PO2)が、好ましくは5.5×10-12cc・cm/cm2 sec・cmHg以下、より好ましくは4.5×10-12cc・cm/cm2 sec・cmHg以下の層であることができる。
本発明に係る容器は、例えば各層の材料を共押出してチューブ状のパリソンを形成し、2分割金型を用いてダイレクトブロー成形することで、ボトル形状とすることにより製造することができる。さらに、各層の材料を共射出成形して有底筒状のプリフォームを作製し、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形してボトル形状とすることにより製造することもできる。また、本発明に係る容器は、例えば所定の層構造を有する平板形状のプリフォームを押出成形、射出成形等により成形し、これをプラグアシスト成形することで、カップ形状とすることにより製造することもできる。
本発明に係る容器は酸素吸収量が大きいため、酸素存在下で劣化を起こしやすい内容物、例えば、飲料ではビール、ワイン、フルーツジュース、炭酸ソフトドリンク等、食品では果物、ナッツ、野菜、肉製品、幼児食品、コーヒー、ジャム、マヨネーズ、ケチャップ、食用油、ドレッシング、ソース類、佃煮類、乳製品類等、その他では医薬品、化粧品、ガソリン等の容器として好適に用いることができる。
容器の胴部を短冊状に裁断し、5g量り取った切片を、内容積84ccの酸素不透過性容器(商品名:ハイレトフレックス:HR78-84、東洋製罐(株)製、ポリプロピレン/スチール箔/ポリプロピレン製カップ状積層容器)に入れ、ポリプロピレン(内層)/アルミニウム箔/ポリエステル(外層)の蓋材でヒートシールした。前記酸素不透過性容器内には湿度100%RHとなるように少量の蒸留水を投入したが、酸素吸収の妨げにならぬよう、蒸留水が容器の切片に直接触れないようにした。これを30℃恒温庫内で保管し、充填直後、1週間保管後及び2週間保管後の容器内酸素濃度(%)を各水準とも5本ずつガスクロマトグラフィーにより測定した。得られた測定値、仕込み量、容器のメイン層の厚み、ヘッドスペース量からメイン層1g当たりが吸収した酸素量を算出した。表2には容器1本当たりの酸素吸収量(cc/bottle)を示す。該酸素吸収量に基づいて、以下の基準で評価した。
◎:酸素吸収量が5.0cc/bottle以上である。
○:酸素吸収量が2.5cc/bottle以上5.0cc/bottle未満である。
△:酸素吸収量が1.0cc/bottle以上2.5cc/bottle未満である。
×:酸素吸収量が1.0cc/bottle未満である。
得られた容器に80℃に熱した和光純薬工業(株)製HPLC用蒸留水を180ml充填し、キャップで密栓し、30℃-80%RHにて1週間保管した。その後、サンプルを室温に調温し、内容液の味覚(フレーバー)を次の評点で官能評価した(1点=無味、2点=わずかに味がする、3点=味がする、4点=かなり味がする)。パネラー6名の平均評点により、以下の基準で水フレーバー性を評価した。結果を表2に示す。
◎:平均評点が2.0未満である。
○:平均評点が2.0以上2.5未満である。
△:平均評点が2.5以上3.0未満である。
×:平均評点が3.0以上である。
(酸素吸収性樹脂組成物前駆体の調製)
樹脂(A1)として、チーグラーナッタ触媒線状低密度ポリエチレンLLDPE(商品名:ネオゼックス20201J、三井化学(株)製)(LLDPE-A)23.71質量部及びシングルサイト触媒線状低密度ポリエチレンLLDPE(商品名:エボリューSP0511、三井化学(株)製)(LLDPE-B)71.01質量部と、樹脂(B)として、水添スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(商品名:タフテックP2000、旭ケミカルズ(株)製)2.51質量部及び水添スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(商品名:ダイナロン8601P、JSR(株)製)2.51質量部と、遷移金属触媒(C)として、タブレット状のステアリン酸コバルト(DIC(株)製)0.26質量部(金属換算量は250質量ppm)と、をタンブラーによりドライブレンドし、東芝機械(株)製二軸押出機のホッパーに投入した。
前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体からなるペレット10質量部と、成形開始時に排出される樹脂とバリなどの容器以外の部分を粉砕した、低密度ポリエチレン(LDPE)を主に含むスクラップ樹脂50質量部と、樹脂(A2)としての低密度ポリエチレン(LDPE)(商品名:ノバテックZE-41K、日本ポリエチレン(株)製、密度:0.921g/cm3)35質量部と、吸着剤(D)としてのハイシリカゼオライト(商品名:シルトン、水澤化学工業(株)製)5質量部とを混合して、酸素吸収性樹脂組成物を調製した。該酸素吸収性樹脂組成物中の樹脂(A)の含有量は94.5質量%、樹脂(B)の含有量は0.5質量%、遷移金属触媒(C)の含有量は25質量ppm(金属換算量)、吸着剤(D)の含有量は5質量%であった。
4つの押出機を用いて下記4種6層の多層パリソンを成形し、該多層パリソンを用いたダイレクトブロー成形により、下記4種6層構成の容器(プラスチックボトル、内容積:610ml、25g)を作製した。
外層(200μm)/接着層(30μm)/ガスバリア層(20μm)/接着層(30μm)/メイン層(650μm)/内層(100μm)(括弧内の数値は容器の各層の厚さを示す。容器の壁の厚さに対するメイン層の厚さの割合:63%)
各層の材料は以下の通りである。
接着層(2層共通):酸変性ポリエチレン(商品名:モディックL522、三菱化学(株)製)
ガスバリア層:エチレン-ビニルアルコール共重合体(商品名:エバールF101B、(株)クラレ製)
メイン層:前記酸素吸収性樹脂組成物
内層:低密度ポリエチレン(LDPE)(商品名:ノバテックZE-41K、日本ポリエチレン(株)製、密度:0.921g/cm3)
得られた容器について、前記方法により酸素吸収量と水フレーバー性の評価を行った。結果を表2に示す。
酸素吸収性樹脂組成物の調製において、スクラップ樹脂50質量部の代わりに、低密度ポリエチレン(LDPE)(商品名:ノバテックZE-41K、日本ポリエチレン(株)製、密度:0.921g/cm3)50質量部を用いた以外は実施例1と同様に酸素吸収性樹脂組成物を調製し、容器を作製して評価した。結果を表2に示す。
酸素吸収性樹脂組成物の調製において、吸着剤(D)としてのハイシリカゼオライト(商品名:シルトン、水澤化学工業(株)製)5質量部を混合しなかったこと以外は、実施例1と同様に酸素吸収性樹脂組成物を調製し、容器を作製して評価した。結果を表2に示す。
Claims (4)
- 炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A1)と、前記樹脂(A1)以外であって前記樹脂(A1)の酸化のトリガーとなる樹脂(B)と、遷移金属触媒(C)とを溶融混錬し、酸素吸収性樹脂組成物前駆体を調製する工程と、
前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体と、炭素数2~8のオレフィンの重合体である樹脂(A2)とを混合する工程と、
を有する酸素吸収性樹脂組成物の製造方法であって、
前記樹脂(B)が、水添されていてもよいスチレン-ブタジエン共重合体であり、
前記酸素吸収性樹脂組成物中の前記樹脂(B)の含有量が、0.1質量%以上1.0質量%未満であることを特徴とする酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。 - 前記樹脂(B)が、水添されていてもよいスチレン-ブタジエンブロック共重合体である、請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記樹脂(B)が、水添されていてもよいスチレン-ブタジエン-スチレントリブロック共重合体である、請求項1に記載の酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
- 前記酸素吸収性樹脂組成物前駆体と、前記樹脂(A2)とを混合する工程において、さらに吸着剤(D)を混合する請求項1~3のいずれか1項に記載の酸素吸収性樹脂組成物の製造方法。
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