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JP2026000468A - 樹脂組成物、成形体、シート、フィルム、リグラインド層、多層構造体、並びに多層構造体及び成形体の製造方法 - Google Patents

樹脂組成物、成形体、シート、フィルム、リグラインド層、多層構造体、並びに多層構造体及び成形体の製造方法

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JP2026000468A
JP2026000468A JP2025100427A JP2025100427A JP2026000468A JP 2026000468 A JP2026000468 A JP 2026000468A JP 2025100427 A JP2025100427 A JP 2025100427A JP 2025100427 A JP2025100427 A JP 2025100427A JP 2026000468 A JP2026000468 A JP 2026000468A
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Japan
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resin
ethylene
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vinyl alcohol
alcohol copolymer
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Application number
JP2025100427A
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Inventor
浩太 寺岡
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】熱安定性に優れる樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を含有し、
前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上である、樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物に関するものである。また、前記樹脂組成物を含む成形体、シート、フィルム、リグラインド層、多層構造体、並びに多層構造体及び成形体の製造方法に関する。
従来、エチレン-ビニルアルコール共重合体(以下、「EVOH樹脂」と称する場合がある)は、優れたガスバリア性と透明性を有することから、食品包装材料として主に用いられている。上記食品包装材料として用いられるシート、フィルム等は、上記EVOH樹脂単独で作製することも可能であるが、物性等を改良するために、他の熱可塑性樹脂を配合したり、他の機能を付与するために、ポリオレフィン樹脂等からなる層を積層した多層構造体にしたりして用いられている。
例えば、成形体の酸素及び水蒸気に対するガスバリア性を高めるために、ポリプロピレン樹脂及びEVOH樹脂を主成分とする樹脂に、相溶化剤としてマレイン酸変性ポリプロピンレンを含む樹脂組成物が提案されている(下記の特許文献1を参照)。
国際公開第2021/193318号
本発明者の検討によれば、上記特許文献1に開示の樹脂組成物は、回収物を樹脂組成物として再利用した場合であっても機械的強度低下を防ぎ、変色を防ぐものの、当該樹脂組成物自体の熱安定性はまだまだ不十分であることが分かった。
そこで、本発明ではこのような背景の下において、熱安定性に優れる樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、かかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、従来の石油由来ポリプロピレン樹脂に代えて、炭素14を含む(バイオマス由来)ポリプロピレン樹脂を用いることにより、熱安定性に優れる樹脂組成物が得られることを見いだした。
すなわち、本発明は、以下の態様を有する。
[1] 炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を含有し、
前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上である、樹脂組成物
[2] 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)がバイオポリプロピレン樹脂を含む、[1]に記載の樹脂組成物。
[3] 前記樹脂組成物から、下記樹脂組成物[α]を除く、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)、炭素数3以上の脂肪族カルボン酸(D)、及び前記脂肪族カルボン酸(D)の金属塩である脂肪族カルボン酸金属塩(E)を含み、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上であり、前記脂肪族カルボン酸金属塩(E)の金属種が、長周期型周期表第4周期dブロックに属する元素から選ばれる少なくとも1種である、樹脂組成物[α]。
[4] 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)がホモポリプロピレンである、[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5] 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)が、炭素数が10以上24以下の直鎖状脂肪族炭化水素を含有する、[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] 前記エチレン構造単位の含有割合が20~34モル%のエチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と、前記エチレン構造単位の含有割合が35~60モル%のエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を少なくとも含む、[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)におけるエチレン構造単位の含有割合が20~60モル%である、[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、0.01~15.0質量%である、[1]~[7]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、10質量%以上99質量%以下である、[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] 前記酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、0.1質量%以上20質量%以下である、[1]~[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] [1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、シート。
[12] [1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、フィルム。
[13] [1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を含む、リグラインド層。
[14] [13]に記載のリグラインド層を含む、多層構造体。
[15] さらにポリオレフィン樹脂を含む層を含む、[14]に記載の多層構造体。
[16] さらに接着樹脂層を含む[14]に記載の多層構造体。
[17] さらに前記リグラインド層とは異なるエチレン-ビニルアルコール共重合体を含む層を含む、[14]に記載の多層構造体。
[18] [14]に記載の多層構造体を成形してなる成形体。
[19] [1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物を共押出しする工程を含む多層構造体の製造方法。
[20] [14]に記載の多層構造体を成形する工程を含む成形体の製造方法。
本発明の樹脂組成物は、熱安定性に優れるものである。また、本発明の樹脂組成物を含む、成形体、シート、フィルム、リグラインド層、多層構造体も熱安定性に優れるものである。
以下に、本発明を実施するための形態の例に基づいて本発明を説明する。但し、本発明が、次に説明する実施形態に限定されるものではない。
本明細書において「x及び/又はy(x,yは任意の構成)」とは、x及びyの少なくとも一方を意味するものであって、xのみ、yのみ、x及びy、の3通りを意味するものである。
本明細書において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意とともに、「好ましくはX超過」又は「好ましくはY未満」の意も包含する。
本明細書において「X以上」(Xは任意の数字)又は「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「好ましくはX超過」又は「好ましくはY未満」旨の意も包含する。
本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値を、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。また、本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えることもできる。
また、本明細書において「層」とは、「フィルム」、「テープ」、「シート」等の比較的薄い層をも含めた意味である。
本発明の実施形態の一例にかかる樹脂組成物(以下、「本樹脂組成物」と称する)は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、EVOH樹脂(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を含有し、前記EVOH樹脂(B)は、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含有するものである。
なお、本樹脂組成物には、熱安定性の観点から下記樹脂組成物[α]を含まないものであることが好ましい。
炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)、炭素数3以上の脂肪族カルボン酸(D)、及び前記脂肪族カルボン酸(D)の金属塩である脂肪族カルボン酸金属塩(E)を含み、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上であり、前記脂肪族カルボン酸金属塩(E)の金属種が、長周期型周期表第4周期dブロックに属する元素から選ばれる少なくとも1種である、樹脂組成物[α]。
以下、各成分について説明する。
<炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)>
本樹脂組成物に用いられる炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)とは、再生可能なバイオマス資源を原料に、化学的又は生物学的に合成することで得られるポリプロピレン樹脂を意味する。炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)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長がある。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)は、植物原料から得られるバイオプロパノールから誘導されるバイオポリプロピレン樹脂を用いることが好ましい。すなわち、前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)は、植物由来ポリプロピレン樹脂であることが好ましい。
なお、植物(バイオマス資源)由来ポリプロピレン樹脂と石油由来ポリプロピレン樹脂は、分子量や機械的性質のような物性に差を生じない。そこで、これらを区別するためには、一般的にバイオベース度が用いられている。前記バイオベース度とは、石油由来ポリプロピレン樹脂の炭素には、14C(放射性炭素14、半減期5730年)が含まれていないことから、この14Cの濃度を加速器質量分析により測定し、植物由来バイオポリプロピレン樹脂の含有割合の指標にするものである。従って、植物由来のポリプロピレン樹脂を用いたフィルムであれば、そのフィルムのバイオベース度を測定すると、植物由来ポリプロピレン樹脂の含有割合に応じたバイオベース度となる。すなわち、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)は、放射性炭素(14C)を含むことを意味している。
前記バイオベース度は、例えば、本樹脂組成物を水/メタノールの混合溶媒中で加熱撹拌してポリプロピレン樹脂を溶解させ、残ったポリプロピレン樹脂の炭素14(14C)含有量を以下の方法で測定することにより求めることができる。測定対象試料を燃焼して二酸化炭素を発生させ、真空ラインで精製した二酸化炭素を、鉄を触媒として水素で還元し、グラファイトを生成させる。そして、このグラファイトを、タンデム加速器をベースとした14C-AMS専用装置(NEC社製)に装着して、14Cの計数、13Cの濃度(13C/12C)、14Cの濃度(14C/12C)の測定を行い、この測定値から標準現代炭素に対する試料炭素の14C濃度の割合を算出し、ASTM D6866に準拠してバイオベース度を求める。
炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)に含まれる炭素14の含有量は特に限定されないが、通常1.0×10-14以上であり、1.0×10-13以上であることが好ましい。上限値は通常1.2×10-12であり、かかる炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)に含まれる炭素14の含有割合の範囲としては、通常1.0×10-14以上1.2×10-12以下等である。
本樹脂組成物は、EVOH樹脂(B)を含む樹脂組成物中において、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)を含有することで、従来の石油由来ポリプロピレン樹脂を含有する樹脂組成物に比べ熱安定性に優れる。
メカニズムとしては下記のように考えられる。
石油由来のポリプロピレン樹脂は熱により容易に酸化され、ハイドロパーオキシサイドを生成し、分子量低下などの劣化反応が進行することが知られている。また、このような熱劣化を抑制する方法としては、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤を添加することで、ポリプロピレンの熱安定性を向上する方法が知られている。
しかしながら、該酸化防止剤はEVOH樹脂と相互作用しやすいために、熱安定性向上効果は十分に発揮されず、特に添加量が多い場合は酸化防止剤による変色防止効果の低下や機械的特性が低下する傾向もある。
このようなポリプロピレン樹脂及びEVOH樹脂を必須成分として含む樹脂組成物において、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)を用いることによって、一次の同位体効果により、結合エネルギーが強くなる。その結果として、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)自体の分解が遅くなり、熱安定性が高まるものと推察される。また、EVOH樹脂(B)に作用することなく熱安定性の向上が可能であることから優れた熱安定性向上効果を奏することが推測される。
本樹脂組成物に用いられる炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)のバイオベース度は、通常1~99%であり、好ましくは5~95%、より好ましくは10~90%、さらに好ましくは20~80%、特に好ましくは30~70%である。前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)のバイオベース度を前記範囲とすることにより、より熱安定性に優れた樹脂組成物が得られる。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)における「ポリプロピレン樹脂」の種類は、特に限定されず、ホモポリプロピレンの他、プロピレンと少量のコモノマーとの共重合体であってもよい。共重合体の形態は、ブロック共重合体であってもランダム共重合体であってもよい。例えば、プロピレンと質量分率50%未満の他のα-オレフィンモノマー、又は質量分率3%以下の官能基を持つ非オレフィンモノマーからなるものを用いることができる。
前記他のα-オレフィンモノマーとしては、エチレン、炭素数4~20のα-オレフィン、例えば、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン、1-ペンタデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-ノナデセン、1-エイコセン、3-メチル-1-ブテン、4-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、9-メチル-1-デセン、11-メチル-1-ドデセン、12-エチル-1-テトラデセン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いてもよい。
また、前記非オレフィンモノマーとしては、例えば、スチレンモノマー、ジエンモノマー、環状モノマー、酸素原子含有モノマー等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いてもよい。
前記スチレンモノマーとしては、例えば、スチレン、4-メチルスチレン、4-ジメチルアミノスチレン等が挙げられる。
前記ジエンモノマーとしては、例えば、1,3-ブタジエン、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、1,4-オクタジエン、1,5-オクタジエン、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、2-メチル-1,5-ヘキサジエン、6-メチル-1,5-ヘプタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン、4,8-ジメチル-1,4,8-デカトリエン(DMDT)、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロオクタジエン等が挙げられる。
前記環状モノマーとしては、例えば、メチレンノルボルネン、5-ビニルノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、6-クロロメチル-5-イソプロペニル-2-ノルボルネン、2,3-ジイソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-エチリデン-3-イソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-プロペニル-2,2-ノルボルナジエン、シクロペンテン等が挙げられる。
前記酸素原子含有モノマーとしては、例えば、ヘキセノール、ヘキセン酸、オクテン酸メチル等が挙げられる。
前記他のα-オレフィンモノマー及び非オレフィンモノマーは、再生可能なバイオマス資源を原料としたものであってもよく、石油を原料としたものであってもよい。再生可能なバイオマス資源を原料としたものを用いる場合は、最終製品のバイオベース度をより一層高めることができる。また、石油を原料としたものを用いる場合は、多種多様なものが入手可能であるため、これらを用いて製造することにより、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の物性等を容易に調整することができる。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)は、上述のとおり、プロピレンの単独重合、又はプロピレンとコモノマーとの共重合により得られるものであり、前記重合又は共重合は、メタロセン触媒、チーグラー・ナッター触媒を用い、常法に従い行うことができる。なかでもメタロセン触媒を用いることが好ましい。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)は、単独でもしくは2種以上併せて用いてもよいが、なかでも、バイオプロピレンに由来するホモポリプロピレン、あるいはバイオプロピレンに由来するエチレン-プロピレンブロック共重合体、同じくエチレン-プロピレンランダム共重合体、インパクトコポリマーを用いることが、成形性や取り扱い性、熱安定性の点で好適であり、ホモポリプロピレンが特に好適である。
また、前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)に、炭素数が10以上24以下の直鎖状脂肪族炭化水素を含有してもよい。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)に、炭素数が10以上24以下の直鎖状脂肪族炭化水素を含有する場合、その含有割合は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)全体に対して、通常20質量%以下である。下限値は0質量%である。かかる含有割合の範囲としては、通常0質量%以上20質量%以下等である。直鎖状脂肪族炭化水素が前記上限値以下であることで、本発明の効果をより効果的に得やすい傾向がある。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)のメルトフローレート(MFR)(230℃、荷重2160g)は、通常0.1~100g/10分であり、好ましくは0.5~80g/10分、より好ましくは1~60g/10分、さらに好ましくは1.5~40g/10分、特に好ましくは2~20g/10分である。かかるMFRが上限値以下であることで、製膜性に優れたものとなる傾向があり、下限値以上であることで、粘度が高くなりすぎず、溶融押出し性が良好となる傾向がある。
本実施形態において好適に使用される炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の市販品としては、ライオンデルバゼル(Lyondellbasell)社製のHP640J等が挙げられる。
前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の含有割合は、樹脂組成物全体に対して、通常10質量%以上、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量以上%である。上限値は99質量%であり、好ましくは95質量%である。かかる含有割合の範囲としては、通常10質量%以上99質量%以下等である。炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の含有割合を前記範囲とすることにより、より熱安定性に優れた樹脂組成物が得られる。
<EVOH樹脂(B)>
本実施形態で用いるEVOH樹脂(B)は、エチレン構造単位の含有割合が異なる、EVOH樹脂(B1)及びEVOH樹脂(B2)を含み、かつEVOH樹脂(B1)とEVOH樹脂(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上のものである。EVOH樹脂は、通常、エチレンとビニルエステルモノマーとの共重合体であるエチレン-ビニルエステル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。
本樹脂組成物中にはエチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むことを必須とする。エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むことで、エチレン構造単位の含有割合が低い方のエチレン構造単位を持つEVOH樹脂は、優れたガスバリア性に寄与し、該含有割合が高い方のエチレン構造単位を持つEVOH樹脂は、優れた成形性や機械物性に寄与し結果として得られる樹脂組成物や多層構造体、成形体のガスバリア性、成形性及び機械物性の両立が可能となる。
エチレンとビニルエステルモノマーとの重合法としては、公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、エマルジョン重合を用いて行うことができ、一般的にはメタノールを溶媒とする溶液重合が用いられる。得られたエチレン-ビニルエステル共重合体のケン化も公知の方法で行い得る。
このようにして製造されるEVOH樹脂は、エチレン由来の構造単位とビニルアルコール構造単位を主とし、通常、ケン化されずに残存する若干量のビニルエステル構造単位を含むものである。
前記ビニルエステルモノマーとしては、市場入手性や製造時の不純物処理効率がよい点から、代表的には酢酸ビニルが用いられる。前記酢酸ビニル以外の他のビニルエステルモノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の脂肪族ビニルエステル、安息香酸ビニル等の芳香族ビニルエステル等が挙げられ、通常炭素数3~20、好ましくは炭素数4~10、特に好ましくは炭素数4~7の脂肪族ビニルエステルを用いることができる。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。
また、EVOH樹脂(B)には、本発明の効果を阻害しない範囲(例えば、EVOH樹脂の10モル%以下)で、以下に示すコモノマーに由来する構造単位が、さらに含まれていてもよい。
前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であるモノ又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;アクリロニトリル、メタクリロ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。
なかでも、ヒドロキシ基含有α-オレフィン類が好ましく、特には3-ブテン-1,2-ジオール、5-ヘキセン-1,2-ジオール、2-メチレンプロパン-1,3-ジオールが好ましい。前記ヒドロキシ基含有α-オレフィン類を共重合した場合、得られるEVOH樹脂は、側鎖に1級水酸基を有することになる。このような側鎖に1級水酸基を有するEVOH樹脂は、特には側鎖に1,2-ジオール構造を有するEVOH樹脂がガスバリア性を保持しつつ二次成形性が良好になる点で好ましい。
そして、側鎖に1級水酸基を有するEVOH樹脂である場合、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割合は、通常0.1~20モル%、好ましくは0.5~15モル%、特に好ましくは1~10モル%である。
また、本実施形態で用いるEVOH樹脂としては、ウレタン化、アセタール化、シアノエチル化、オキシアルキレン化等の「後変性」されたEVOH樹脂を用いることもできる。
前記後変性されたEVOH樹脂を用いる場合、その変性率は、通常10モル%以下であり、好ましくは4モル%以下である。EVOH樹脂の変性率が上限値以下の場合、熱劣化を抑えられ、ロングラン性に優れる傾向がある。
前述のとおりEVOH樹脂(B)は、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を有するものである。エチレン構造単位の含有割合が異なるEVOH樹脂の数は、通常2~4種類であり、好ましくは2~3種類であり、特に好ましくは2種類である。かかる種類数が前記範囲内であると生産性や経済性が良好な傾向がある。
なお、EVOH樹脂中に何種類のエチレン構造単位の含有割合が異なるEVOH樹脂が含まれているかは、下記の示差走査熱量計(DSC)を用いて測定されるピーク数から測定することができる。
また、前記のEVOH樹脂(B)が有するそれぞれのエチレン構造単位の含有割合は、例えば、融解ピーク温度を測定し、エチレン構造単位の含有割合が既知であるEVOH樹脂の融解ピーク温度と比較することにより求めることができる。
以上より、EVOH樹脂の融解ピーク温度と融解ピークの個数を測定することにより、EVOH樹脂(B)に含まれている2種類以上のEVOH樹脂のエチレン構造単位の含有割合をそれぞれ算出することができる。
さらに、EVOH樹脂(B)の融解ピーク温度と融解ピークの個数を測定し、これらの結果と、後述のH-NMR測定によるエチレン構造単位の含有割合の結果とを組み合わせて解析することにより、異なるエチレン構造単位の含有割合のEVOH樹脂のそれぞれの配合割合を算出することができる。
なお、前記融解ピーク温度は、DSCを用いて、-50℃から230℃まで10℃/分で昇温し、230℃から-50℃まで10℃/分で降温し、再び-50℃から230℃まで10℃/分で昇温したときに測定されるピークの温度を意味する。
そして、前記EVOH樹脂(B)は少なくとも、エチレン構造単位の含有割合が異なるEVOH樹脂(B1)及びEVOH樹脂(B2)を有するものである。
前記EVOH樹脂(B)におけるEVOH樹脂(B1)とEVOH樹脂(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差は、4モル%以上であり、好ましくは5~30モル%、より好ましくは6~25モル%、さらに好ましくは7~20モル%である。
かかるエチレン構造単位の含有割合の差が下限値以上であることで、多層構成容器の成型時に偏肉やクラックが発生しにくくなる傾向があり、上限値以下であることで、ガスバリア性の低下や外観が良好となる傾向がある。
また、前記EVOH樹脂(B1)のエチレン構造単位の含有割合よりも、前記EVOH樹脂(B2)のエチレン構造単位の含有割合が多いことが、ガスバリア性や容器成型性の観点から好ましい。
また、前記EVOH樹脂(B1)は、EVOH樹脂(B)中において、最もエチレン構造単位の含有割合が小さいEVOH樹脂であることが好ましく、EVOH樹脂(B2)は、EVOH樹脂(B)中において、最もエチレン構造単位の含有割合が多いEVOH樹脂であることがガスバリア性及び容器成型性の観点から好ましい。
前記EVOH樹脂(B)におけるエチレン含有割合は、ビニルエステルモノマーとエチレンとを共重合させる際のエチレンの圧力によって制御することができ、20~60モル%である。好ましくは23~55モル%、特に好ましくは25~50モル%である。かかるエチレン含有割合が上限値以下であることで、ガスバリア性に優れたものとなる傾向があり、下限値以上であることで、高湿下のガスバリア性、溶融成形性が良好となる傾向がある。
前記EVOH樹脂(B1)のエチレン構造単位の含有割合は、通常20~34モル%であり、好ましくは20~32モル%、より好ましくは22~30モル%、さらに好ましくは25~30モル%である。かかるエチレン構造単位の含有割合が下限値以上であることで、二次加工性や柔軟性に優れる傾向がり、上限値以下であることによってガスバリア性が良好となる傾向がある。
前記EVOH樹脂(B2)のエチレン構造単位の含有割合は、通常35~60モル%であり、好ましくは35~55モル%、より好ましくは35~50モル%、さらに好ましくは38~48モル%である。かかるエチレン構造単位の含有割合が下限値以上であることで、二次加工性や柔軟性に優れる傾向がり、上限値以下であることによってガスバリア性が良好となる傾向がある。
なお、本明細書においてEVOH樹脂又は樹脂組成物のエチレン構造単位の含有割合は、通常H-NMR測定によって測定される。例えば、H-NMR測定を用い、測定溶媒としてDMSO-dを使用し、測定温度を50℃とする測定方法が用いられる。
また、EVOH樹脂(B)におけるビニルエステル成分のケン化度は、エチレン-ビニルエステル共重合体をケン化する際のケン化触媒(通常、水酸化ナトリウム等のアルカリ性触媒が用いられる)の量、温度、時間等によって制御でき、通常90~100モル%、好ましくは95~100モル%、特に好ましくは99~100モル%である。かかるケン化度が低すぎる場合にはガスバリア性、熱安定性、耐湿性等が低下する傾向がある。
前記EVOH樹脂(B1)のケン化度は、通常90~100モル%、好ましくは95~100モル%、より好ましくは99~100モル%、特に好ましくは99.5~100モル%である。かかるケン化度が前記範囲であることで、ガスバリア性、熱安定性、耐湿性等が良好となる傾向がある。
前記EVOH樹脂(B2)のケン化度は、通常90~99.7モル%、好ましくは93~99.5モル%、より好ましくは95~99モル%である。かかるケン化度が下限値以上であることで、ガスバリア性、熱安定性、耐湿性等が良好になる傾向があり、上限値以下であることで二次加工性や柔軟性が良好となる傾向がある。
本明細書においてEVOH樹脂のケン化度は、通常H-NMR測定によって測定される。例えば、H-NMR測定を用い、測定溶媒としてDMSO-dを使用し、測定温度を50℃とする測定方法が用いられる。
また、前記EVOH樹脂(B)のメルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)は、通常0.5~100g/10分であり、好ましくは1~50g/10分、より好ましくは2~35g/10分、さらに好ましくは3~25g/10分である。かかるMFRが上限値以下であることで、製膜性に優れたものとなる傾向があり、下限値以上であることで、粘度が高くなりすぎず、溶融押出し性が良好となる傾向がある。
かかるMFRは、EVOH樹脂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。
前記EVOH樹脂(B1)のメルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)は、通常1~100g/10分であり、好ましくは2~50g/10分、特に好ましくは3~10g/10分である。かかるMFRが上限値以下であることで、成形物の機械強度が優れたものとなる傾向があり、下限値以上であることで、押出加工性が良好となる傾向がある。
前記EVOH樹脂(B2)のメルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)は、通常1~100g/10分であり、好ましくは2~50g/10分、特に好ましくは3~30g/10分である。かかるMFRが上限値以下であることで、成形物の機械強度が優れたものとなる傾向があり、下限値以上であることで、押出加工性が良好となる傾向がある。
なお、EVOH樹脂(B1)とEVOH樹脂(B2)との組み合わせについては、溶融成形時の樹脂の流れ性が同程度となるように、MFR(210℃、荷重2160g)の差(ΔMFR)が5g/10分以下とすることが好ましく、より好ましくは1.5g/10分以下となるように、それぞれのEVOH樹脂の分子量等を調整することが好ましい。
本明細書において、MFRは、自動メルトフローレート試験機(東洋精機社製)を用い、温度210℃、荷重2160gの条件下で、長さ8mm、孔径2.095mmのオリフィスを通過して試料が流出する速度を測定し求めることができる。
また、EVOH樹脂(B)の密度はEVOH樹脂(B1)及びEVOH樹脂(B2)共に、0.8~2.55g/cmであることが好ましい。EVOH樹脂(B)の密度が前記範囲であることにより、安定した押出成形ができる傾向にある。
なお、本明細書において密度は、JIS Z8807に基づいて測定することができる。
また、前記EVOH樹脂(B2)に対する前記EVOH樹脂(B1)の質量含有比率(B1/B2)は、通常99/1~30/70であり、好ましくは95/5~30/70、より好ましくは90/10~40/60、特に好ましくは85/15~50/50である。EVOH樹脂(B1)の含有割合が下限値以上の場合、ガスバリア性に優れる傾向があり、上限値以下の場合は多層構成容器の成型時に偏肉やクラックが発生しにくい傾向がある。
本樹脂組成物におけるEVOH樹脂(B)の含有割合は特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、好ましくは0.01~15.0質量%であり、より好ましくは0.05~13.0質量%、さらに好ましくは0.1~9.9質量%、特に好ましくは1.0~7.0質量%、最も好ましくは2.0~5.0質量%である。かかる値が前記範囲である場合、本発明の効果がより効果的に得られる傾向がある。
本樹脂組成物における、EVOH樹脂(B)に対する前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の質量比[(A)/(B)]は、通常10/90~99/1であり、好ましくは30/70~98/2、より好ましくは50/50~97/3、さらに好ましくは70/30~95/5、特に好ましくは80/20~94/6である。EVOH樹脂(B)に対する炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の質量比が前記範囲内であると、より熱安定性に優れる樹脂組成物が得られる。
また、本樹脂組成物において、樹脂組成物全体に占める、EVOH樹脂(B)と炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の合計含有量の割合は、特に限定されないが、通常70質量%以上であり、好ましくは75質量%以上、より好ましくは80質量%以上である。
<酸変性ポリオレフィン樹脂(C)>
前記酸変性ポリオレフィン樹脂(C)としては、ポリオレフィン樹脂を酸でグラフト変性させて得られるグラフト変性ポリオレフィン樹脂や、オレフィンと酸を共重合させて得られるオレフィン共重合体が挙げられる。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。なかでも、不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体によりグラフト変性された変性ポリオレフィンが好ましく、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)との相溶性により優れる観点から、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)は、ポリプロピレン樹脂を酸変性させたものであることが好ましい。すなわち、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)は、酸変性ポリプロピレンであることが好ましく、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)と同じ種類のポリプロピレン樹脂を変性させた酸変性ポリプロピレンが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂(C)が酸変性ポリプロピレン樹脂であることが好ましい。
酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の変性に用いる不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸が挙げられ、その誘導体としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物が挙げられる。このうち無水マレイン酸が最も好適である。
また、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)としては、本発明の効果をより効果的に得られる観点から、エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体を酸変性させた酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体が好ましく、より好ましくはエチレンと炭素数3~10のα-オレフィンとの共重合体を酸変性させた酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体、さらに好ましくはエチレンと炭素数2~8のα-オレフィンとの共重合体を酸変性させた酸変性エチレン-α-オレフィン共重合体、特に好ましくは酸変性エチレン-ブテン共重合体、殊に好ましくは無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体である。
酸変性ポリオレフィン樹脂(C)のメルトフローレート(MFR:190℃、荷重2160g)は0.01~15g/10分であり、好ましくは0.5~10g/10分である。酸変性ポリオレフィン樹脂(C)のMFRが前記範囲であることにより、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)とポリプロピレン樹脂(A)の粘度のバランスが良好となる。その結果、EVOH樹脂(B)の分散性がより向上する傾向にある。
また、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の密度は0.855~0.955g/cmであることが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の密度が前記範囲であることにより、安定した押出成形ができる傾向にある。
酸変性ポリオレフィン樹脂(C)に含有される不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体の量は特に限定されないが、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の0.001~20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01~10質量%、さらに好ましくは0.1~5質量%、特に好ましくは0.5~3質量%である。不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体量が前記範囲内の酸変性ポリオレフィン樹脂(C)であれば、本樹脂組成物中のEVOH樹脂(B)の分散性がより向上する傾向にある。
酸変性ポリオレフィン樹脂(C)は1種のみを用いてもよく、変性前に用いた樹脂種や物性等の異なるものを2種以上混合することが好ましい。
本樹脂組成物における酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の含有割合は、樹脂組成物全体に対して、通常0.1質量%以上20質量%以下であり、好ましくは1質量%以上15質量%以下、より好ましくは2質量%以上13質量%以下、さらに好ましくは3質量%以上10質量%以下であり、特に好ましくは4質量%以上9質量%以下である。かかる値が前記範囲である場合、本発明の効果がより効果的に得られる傾向がある。
<その他の成分>
本樹脂組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で各種目的に応じて、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、EVOH樹脂(B)、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)以外の樹脂(例えば、石油由来ポリプロピレン樹脂、他の種類の樹脂)や任意の添加剤等(以下、これらを「その他の成分」と称する)を配合することができる。その他の成分は、1種類のみを用いても、2種類以上を任意の組合せと比率で併用してもよい。
前記添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、充填剤、帯電防止剤を挙げることができる。
本樹脂組成物が前記「その他の成分」を含む場合、その合計含有割合は、本樹脂組成物に対して、通常30質量%以下であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。下限値は通常0質量%である。かかる含有割合は、通常0~30質量%等である。
<樹脂組成物の製造方法>
本樹脂組成物は、前記必須成分である炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、EVOH樹脂(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)、並びに必要に応じて前記その他の成分を混合することにより製造することができる。前記混合方法としては、例えば、ドライブレンド法、単軸押出機もしくは二軸押出機を用いてコンパウンドを得る溶融混合法、溶液混合法、含浸法等の公知の方法が挙げられ、これらを任意に組み合わせることも可能である。
なお、前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、EVOH樹脂(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂層、EVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂層を含む多層構造体のスクラップ等を回収した回収物を粉砕して得られるリサイクル樹脂を利用して用いることができる。
このようにして得られる本樹脂組成物は、従来の、EVOH樹脂と石油由来ポリプロピレン樹脂とを組み合わせて得られる樹脂組成物に比べて、高温加熱下で分解しにくく、熱安定性に優れたものとなる。
本樹脂組成物のバイオベース度は、通常0.01~99%であり、好ましくは0.1~90%、より好ましくは1~80%、さらに好ましくは1~70%、特に好ましくは10~60%である。樹脂組成物のバイオベース度を前記範囲とすることにより、より熱安定性に優れた樹脂組成物が得られる。
本樹脂組成物に含まれる炭素14の含有割合は特に限定されないが、樹脂組成物の全炭素に対する炭素14の比は、通常1.0×10-16以上であり、1.0×10-14以上であることが好ましい。上限値は通常1.2×10-12である。
本樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)は、通常0.1~100g/10分であり、好ましくは0.5~90g/10分、より好ましくは2~80g/10分である。
本樹脂組成物の含水率は、通常0.01~0.5質量%であり、好ましくは0.02~0.35質量%、より好ましくは0.05~0.3質量%である。
なお、本樹脂組成物の含水率は以下の方法により測定・算出されるものである。
樹脂組成物の乾燥前質量(W)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分間放冷後の質量(W)を秤量し、下記式より算出する。
含水率(質量%)=[(W-W)/W]×100
本樹脂組成物は、ペレットや粉末状といった、さまざまな形態の樹脂組成物として調製され、各種の成形体や多層構造体用の材料として提供される。そして、前述のとおり、本樹脂組成物が熱安定性に優れたものであることから、本樹脂組成物を用いた成形体、あるいは本樹脂組成物を用いた層を有する多層構造体は、優れた品質のものとなる。特に、本実施形態においては、本樹脂組成物を溶融成形用の材料として提供した場合、本発明の効果がより効率的に得られる傾向があり好ましい。
[成形体]
本発明の実施形態の一例にかかる成形体(以下、「本成形体」と称する)は、本樹脂組成物を成形してなるものである。
本成形体の形状としては、例えば、フィルム、シート、テープ、カップ、トレイ、チューブ、ボトル、容器、パイプ、フィラメント、異型断面押出物、各種不定形成形物等が挙げられる。即ち、本樹脂組成物を含む、フィルム、シート、テープ、カップ、トレイ、チューブ、ボトル、容器、パイプ、フィラメント、異型断面押出物、各種不定形成形物等のいずれにも好適に用いることができる。
また、本樹脂組成物の成形方法には特に制限はなく、一般的な樹脂組成物に適用可能な成形方法であればいずれも適用することができる。成形方法としては、例えば、押出成形、ブロー成形、射出成形、熱成形等を挙げることができる。
[多層構造体]
本発明の実施形態の一例にかかる多層構造体(以下、「本多層構造体」と称する)は、前記本樹脂組成物を含む層を少なくとも一層有するものである。
本多層構造体は、本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、他の機能を付与したりすることができる。
なお、本明細書において「主成分とする」とは、対象物中の最も多い構成をさし、通常、対象物中の50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、殊に好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。その含有割合の範囲としては、例えば50~100質量%等である。
前記基材樹脂としては、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン-プロピレン(ブロック及びランダム)共重合体、エチレン-α-オレフィン(炭素数4~20のα-オレフィン)共重合体等のポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、プロピレン-α-オレフィン(炭素数4~20のα-オレフィン)共重合体等のポリプロピレン樹脂、ポリブテン、ポリペンテン、ポリ環状オレフィン樹脂(環状オレフィン構造を主鎖及び側鎖の少なくとも一方に有する重合体)等の(未変性)ポリオレフィン樹脂や、これらのポリオレフィン類を不飽和カルボン酸又はそのエステルでグラフト変性した不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂等の変性オレフィン樹脂を含む広義のポリオレフィン樹脂、アイオノマー、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂(共重合ポリアミドも含む)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等のハロゲン化ポリオレフィン、芳香族又は脂肪族ポリケトン類等が挙げられる。
これらのうち、経済性と生産性の点でポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂が好ましく、より好ましくは、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ環状オレフィン樹脂及びこれらの不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂等のポリオレフィン樹脂である。
本多層構造体の層構成は、樹脂組成物層をa(a1、a2、・・・)、基材樹脂層をb(b1、b2、・・・)とするとき、a/b、b/a/b、a/b/a、a1/a2/b、a/b1/b2、b2/b1/a/b1/b2、b2/b1/a/b1/a/b1/b2等、任意の組み合わせが可能である。また、該多層構造体を製造する過程で発生する端部や不良品等を再溶融成形して得られる、本樹脂組成物と基材樹脂との混合物を含むリサイクル層設けることが可能である。多層構造体の層の数はのべ数にて通常2~15、好ましくは3~10である。前記の層構成において、それぞれの層間には、必要に応じて接着性樹脂を含有する接着性樹脂層を介してもよい。
前記接着性樹脂としては、公知のものを使用でき、基材樹脂層「b」に用いる熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択すればよい。代表的には不飽和カルボン酸又はその無水物をポリオレフィン樹脂に付加反応やグラフト反応等により化学的に結合させて得られるカルボキシ基を含有する変性ポリオレフィン重合体を挙げることができる。前記カルボキシ基を含有する変性ポリオレフィン重合体としては、例えば、無水マレイン酸グラフト変性ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレン、無水マレイン酸グラフト変性エチレン-プロピレン(ブロック及びランダム)共重合体、無水マレイン酸グラフト変性エチレン-エチルアクリレート共重合体、無水マレイン酸グラフト変性エチレン-酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリ環状オレフィン樹脂、無水マレイン酸グラフト変性ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。そして、これらから選ばれた1種又は2種以上の混合物を用いることができる。
本多層構造体において、樹脂組成物層と基材樹脂層との間に、接着性樹脂層を用いる場合、接着性樹脂層が樹脂組成物層の両側に位置することから、疎水性に優れた接着性樹脂を用いることが好ましい。
前記基材樹脂、接着性樹脂には、本発明の趣旨を阻害しない範囲(例えば、樹脂全体に対して、30質量%以下、好ましくは10質量%以下)において、従来知られているような可塑剤、フィラー、クレー(モンモリロナイト等)、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、核材、ブロッキング防止剤、ワックス等を含んでいてもよい。
本樹脂組成物と前記基材樹脂との積層(接着性樹脂層を介在させる場合を含む)は、公知の方法にて行うことができる。例えば、本樹脂組成物のフィルム、シート等に基材樹脂を溶融押出ラミネートする方法、基材樹脂層に本樹脂組成物を溶融押出ラミネートする方法、樹脂組成物と基材樹脂とを共押出する方法、樹脂組成物層と基材樹脂層とを有機チタン化合物、イソシアネート化合物、ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物等の公知の接着剤を用いてドライラミネートする方法、基材樹脂上に樹脂組成物の溶液を塗工してから溶媒を除去する方法等が挙げられる。これらのなかでも、コストや環境の観点から、樹脂組成物と基材樹脂とを共押出する方法が好ましい。
本多層構造体は、必要に応じて(加熱)延伸処理が施される。延伸処理は、一軸延伸、二軸延伸のいずれであってもよく、二軸延伸の場合は同時延伸であっても逐次延伸であってもよい。また、延伸方法としてはロール延伸法、テンター延伸法、チューブラー延伸法、延伸ブロー法、真空圧空成形等のうち延伸倍率の高いものも採用できる。延伸温度は、多層構造体の融点近傍の温度で、通常40~170℃、好ましくは60~160℃程度の範囲から選ばれる。延伸温度が低すぎる場合は延伸性が不良となり、高すぎる場合は安定した延伸状態を維持することが困難となる。
なお、寸法安定性を付与することを目的として、延伸処理後に熱固定を行ってもよい。熱固定は周知の手段で実施可能であり、例えば前記延伸フィルムを緊張状態に保ちながら通常80~180℃、好ましくは100~165℃で通常2~600秒間程度熱処理を行う。また、本樹脂組成物から得られた多層延伸フィルムをシュリンク用フィルムとして用いる場合には、熱収縮性を付与するために、前記の熱固定を行わず、例えば延伸後のフィルムに冷風を当てて冷却固定する等の処理を行えばよい。
また、場合によっては、前記多層構造体を用いてカップやトレイ状の多層容器を得ることも可能である。その場合は、通常絞り成形法が採用され、具体的には真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法、プラグアシスト式真空圧空成形法等が挙げられる。さらに多層パリソン(ブロー前の中空管状の予備成形物)からチューブやボトル状の多層容器(積層体構造)を得る場合はブロー成形法が採用される。具体的には、押出ブロー成形法(双頭式、金型移動式、パリソンシフト式、ロータリー式、アキュムレーター式、水平パリソン式等)、コールドパリソン式ブロー成形法、射出ブロー成形法、二軸延伸ブロー成形法(押出式コールドパリソン二軸延伸ブロー成形法、射出式コールドパリソン二軸延伸ブロー成形法、射出成形インライン式二軸延伸ブロー成形法等)等が挙げられる。得られる積層体は必要に応じ、熱処理、冷却処理、圧延処理、印刷処理、ドライラミネート処理、溶液又は溶融コート処理、製袋加工、深絞り加工、箱加工、チューブ加工、スプリット加工等を行うことができる。
本多層構造体(延伸したものを含む)の厚み、さらには多層構造体を構成する樹脂組成物層、基材樹脂層及び接着性樹脂層の厚みは、層構成、基材樹脂の種類、接着性樹脂の種類、用途や包装形態、要求される物性等により一概にいえないが、多層構造体(延伸したものを含む)の厚みは、通常10~5000μm、好ましくは30~3000μm、特に好ましくは50~2000μmである。樹脂組成物層は通常1~500μm、好ましくは3~300μm、特に好ましくは5~200μmであり、基材樹脂層は通常5~3000μm、好ましくは10~2000μm、特に好ましくは20~1000μmであり、接着性樹脂層は、通常0.5~250μm、好ましくは1~150μm、特に好ましくは3~100μmである。
さらに、多層構造体における樹脂組成物層の基材樹脂層に対する厚みの比(樹脂組成物層/基材樹脂層)は、各層が複数ある場合は最も厚みの厚い層同士の比にて、通常1/99~50/50、好ましくは5/95~45/55、特に好ましくは10/90~40/60である。また、多層構造体における樹脂組成物層の接着性樹脂層に対する厚み比(樹脂組成物層/接着性樹脂層)は、各層が複数ある場合は最も厚みの厚い層同士の比にて、通常10/90~99/1、好ましくは20/80~95/5、特に好ましくは50/50~90/10である。
また、本多層構造体において、本樹脂組成物を含む層は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂層、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むEVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂層を含む本樹脂組成物(=リサイクル樹脂組成物)を用いて形成された層(リグラインド層)であることが好適である。このような、リグラインド層を有する多層構造体について、以下説明する。
前記リグラインド層を得るための、炭素14を含むポリプロピレン樹脂層、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むEVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂層を含む多層構造体の回収物とは、その製造時に、製品のクズ,端部等の不要部分や不良品、或いはその成形体を各種用途に使用した後のゴミ等を回収したものであり、これらの回収物を再利用して、本樹脂組成物を準備し、これを用いてリグラインド層を得ることができる。
前記リグラインド層を得るには、例えば、前記回収物(炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むEVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を含む組成物)に、他の任意成分を適宜組み合わせ、必要に応じて、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むEVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を新たに追加する。これらを均一に混合することにより、リサイクル樹脂組成物である本樹脂組成物を得る。そして、本樹脂組成物を用いて溶融成形し、共押出しする工程を得ることにより、リグラインド層を有する本多層構造体を得ることができる。
前記の炭素14を含むポリプロピレン樹脂層、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含むEVOH樹脂層、及び酸変性ポリオレフィン樹脂層を含む多層構造体の回収物を、再び押出機等で溶融成形に供するためには、回収物を粉砕することが好ましい。
前記回収物の粉砕に当たっては、公知の粉砕機を使用することにより行うことができる。この粉砕品の形状や粒径については、例えば、JIS-K6891の「5.3 見掛け密度」試験方法に準拠して測定される値で、通常0.25~0.85g/mLであり、さらには0.3~0.7g/mL、特には0.35~0.6g/mLであることが好ましい。この見掛け密度が下限値以上であることで、リグラインド層中のEVOH樹脂の分散が良好となり、得られる成形品のリグラインド層の溶融成形性や機械的特性に優れる傾向となる。また、上限値以下であることで、押出機での供給が安定し、成形品のリグラインド層の溶融成形性が向上する傾向がある。
この見掛け密度については、粉砕機の粉砕刃の形状、粉砕刃の回転数、粉砕の処理速度、使用するメッシュの目開きの大きさ等を任意に調整することにより、コントロールすることが可能である。
リグラインド層を有する本多層構造体は、一般的には、リグラインド層の他に、さらにポリオレフィン樹脂を含む層、接着剤層、及びEVOH樹脂層、を含む多層構造体であることが好ましい。なお、前記EVOH樹脂層は、前記リグラインド層とは異なるEVOH樹脂を含む層を意味する。
リグラインド層含有の多層構造体の各層の厚みは、層構成、ポリオレフィン樹脂の種類、用途や容器形態、要求される物性等により一概にいえないが、リグラインド層は通常5~5000μmであり、好ましくは30~1000μmである。EVOH樹脂層は通常5~500μmであり、好ましくは10~200μmである。ポリオレフィン樹脂層は通常5~5000μmであり、好ましくは30~1000μmである。このとき、接着樹脂層を有する場合には、その接着樹脂層は通常5~400μmであり、好ましくは10~150μmである。
また、リグラインド層/ポリオレフィン樹脂層の厚み比率は、通常1/5~10/1であり、好ましくは1/2~5/1である。そして、リグラインド層/EVOH樹脂層の厚み比率は、通常1/1~100/1であり、好ましくは5/1~20/1である。
前記リグラインド層含有の多層構造体は、例えば、前記多層構造体を成形する方法と同種の方法によって、カップやトレイ状の多層容器を得ることが可能である。
前記により得られたフィルム、シート、延伸フィルムからなる袋及びカップ、トレイ、チューブ、ボトル等からなる容器は、一般的な食品の他、マヨネーズ、ドレッシング等の調味料、味噌等の発酵食品、サラダ油等の油脂食品、飲料、化粧品、医薬品等の各種の包装材料や容器として有用である。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」、「%」とあるのは、質量基準を意味する。
実施例に先立って、以下の成分を準備した。
[ポリプロピレン樹脂(A)]
・炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1):炭素14を含むホモポリプロピレン樹脂(ライオンデルバゼル社製、HP640J)、MFR(230℃、荷重2160g)3.2g/10分、バイオマス度40%以上、炭素14の含有割合0.4ppt以上
・石油由来ポリプロピレン樹脂(A’1):ポリプロピレン樹脂(日本ポリプロピレン社製、FY6)、MFR(230℃、荷重2160g)2.4g/10分
[EVOH樹脂(B)]
・EVOH樹脂(B1-1):エチレン構造単位含有割合29モル%、MFR(230℃、荷重2160g)3.8g/10分、密度1.21g/cm、ケン化度99.9モル%
・EVOH樹脂(B2-1):エチレン構造単位含有割合44モル%、MFR(230℃、荷重2160g)3.5g/10分、密度1.14g/cm、ケン化度99.9モル%
[酸変性ポリオレフィン樹脂(C)]
・酸変性ポリオレフィン樹脂(C1):マレイン酸グラフト変性ポリオレフィン樹脂(三菱ケミカル社製、モディック(登録商標)P674V)、MFR(230℃、荷重2160g)3.4g/10分、密度0.890g/cm
<実施例1>
炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)85.1%、EVOH樹脂(B1-1)7.92%、EVOH樹脂(B2-1)1.98%、酸変性ポリオレフィン樹脂(C1)5%をドライブレンドで一括混合した後、質量式フィーダーを用いて、12kg/時間の速度で二軸混練機にフィードを行い、その後、ドラム式ペレタイザーでストランドカッティングをしてペレット状の樹脂組成物を調製した。なお、混練条件は、以下の通りである。
[混練条件]
・二軸押出機:直径20mm、L/D=48 (東芝機械社製)
・押出機設定温度:C1/C2/C3/C4/C5/C6/H=100/180/210/210/230/230/230
・スクリュー回転数:460rpm
・引取速度:21.0m/min
<実施例2、比較例1~5>
各成分の種類と配合量を、後記の表1の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2、比較例1~5の樹脂組成物を調製した。
得られた実施例1,2、比較例1~5の樹脂組成物を用いて、下記の熱安定性評価を行った。その結果を後記の表1に併せて示す。
〔熱安定性評価〕
[YI増加率]
実施例1,2、比較例1~5のペレット状の樹脂組成物を、粉砕機(ソメタニ産業社製、SKR16-240)にて650rpmで粉砕し、1~5mm角の粉砕物とした。
得られた粉砕物を、内径32mm、高さ30mmの円筒に粉砕物を充填し擦りきった状態で加熱前のYI値を、分光色差計(日本電色工業社製)にて測定した。
また、かかる粉砕物を空気雰囲気下のオーブン内で100℃×7日間加熱処理した後、同様にして加熱後のYI値を測定した。かかる加熱前のYI値に対する加熱後のYI値の比率(YI増加率)を算出した。この値が大きいほど、樹脂組成物が加熱後に黄色く着色していることを意味し、熱安定性が劣ることを意味する。
表1の結果から、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)を用いた実施例1,2の樹脂組成物は、石油由来ポリプロピレン樹脂(A’1)を用いた各実施例に対応する比較例1,2の樹脂組成物よりも、熱安定性が向上していることがわかる。この理由としては、炭素14を含むポリプロピレン樹脂は、一次の同位体効果により、結合エネルギーが強くなるため、分解が遅くなり、熱安定性が高められたものと推測される。
また、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)とエチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含む実施例1の樹脂組成物は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)とEVOH樹脂を1種のみ用いている比較例3の樹脂組成物よりも、熱安定性が向上していることが分かる。同じく、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)とエチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含む実施例2の樹脂組成物は、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)とEVOH樹脂を1種のみ用いている比較例4及び比較例5の樹脂組成物よりも、熱安定性が向上していることが分かる。これは、エチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を用いることで、熱劣化により発生したラジカルがエチレン構造単位の量が多いEVOH樹脂と優先的に反応し、その結果エチレン構造単位の量が少ないEVOH樹脂とのラジカル反応が減少したと推測される。そのため、エチレン構造単位の量が少ないEVOH樹脂の熱安定性が向上することで、エチレン構造単位が単一のEVOH樹脂と比べ熱安定性が向上したと推測される。また、比較例1及び比較例2は、比較例3及び4に対して、石油由来ポリプロピレン樹脂(A’1)に変更した樹脂組成物であるが、どちらも比較例3及び4以上に特に熱安定性に優れないことが分かる。したがって、炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A1)とエチレン構造単位の含有割合が異なる2種以上のEVOH樹脂を含む樹脂組成物であることで、顕著に熱安定性が向上していることがわかる。
実施例1,2の樹脂組成物を含む成形体、シート、フィルム、リグラインド層、及びリグラインド層を含む多層構造体も熱安定性に優れるものである。
さらに、リグラインド層、ポリオレフィン樹脂を含む層、接着樹脂層、EVOH樹脂を含む層を有する多層構造、及びかかる多層構造を成形してなる成形体も熱安定性に優れるものである。
本樹脂組成物は、石油由来ポリプロピレン樹脂を用いた樹脂組成物よりも熱安定性を高くすることができる。そのため、本樹脂組成物からなる成形体や、本樹脂組成物を含む層を有する多層構造体は、各種の包装容器の材料として有用である。

Claims (20)

  1. 炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、及び酸変性ポリオレフィン樹脂(C)を含有し、
    前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上である、樹脂組成物。
  2. 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)がバイオポリプロピレン樹脂を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記樹脂組成物から、下記樹脂組成物[α]を除く、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
    炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)、酸変性ポリオレフィン樹脂(C)、炭素数3以上の脂肪族カルボン酸(D)、及び前記脂肪族カルボン酸(D)の金属塩である脂肪族カルボン酸金属塩(E)を含み、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)がエチレン構造単位の割合が異なる、エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を含み、かつ、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)とのエチレン構造単位の含有割合の差が、4モル%以上であり、前記脂肪族カルボン酸金属塩(E)の金属種が、長周期型周期表第4周期dブロックに属する元素から選ばれる少なくとも1種である、樹脂組成物[α]。
  4. 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)がホモポリプロピレンである、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  5. 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)が、炭素数が10以上24以下の直鎖状脂肪族炭化水素を含有する、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  6. 前記エチレン構造単位の含有割合が20~34モル%のエチレン-ビニルアルコール共重合体(B1)と、前記エチレン構造単位の含有割合が35~60モル%のエチレン-ビニルアルコール共重合体(B2)を少なくとも含む、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  7. 前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)におけるエチレン構造単位の含有割合が20~60モル%である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  8. 前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(B)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、0.01~15.0質量%である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  9. 前記炭素14を含むポリプロピレン樹脂(A)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、10質量%以上99質量%以下である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  10. 前記酸変性ポリオレフィン樹脂(C)の含有割合が樹脂組成物全体に対して、0.1質量%以上20質量%以下である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  11. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を含む、シート。
  12. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を含む、フィルム。
  13. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を含む、リグラインド層。
  14. 請求項13に記載のリグラインド層を含む、多層構造体。
  15. さらにポリオレフィン樹脂を含む層を含む、請求項14に記載の多層構造体。
  16. さらに接着樹脂層を含む請求項14に記載の多層構造体。
  17. さらに前記リグラインド層とは異なるエチレン-ビニルアルコール共重合体を含む層を含む、請求項14に記載の多層構造体。
  18. 請求項14に記載の多層構造体を成形してなる成形体。
  19. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を共押出しする工程を含む多層構造体の製造方法。
  20. 請求項14に記載の多層構造体を成形する工程を含む成形体の製造方法。
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