JP7668267B2 - 多層構造体、その製造方法、有害物質拡散防止用シート、ランドフィルジオメンブレン及び多層パイプ - Google Patents
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Description
[1]エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物(A)からなる1又は複数の層(A)、及び塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)からなる1又は複数の層(B)を備え、少なくとも1の層(A)と少なくとも1の層(B)とは直接積層され、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)が、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有し、上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下である多層構造体;
[2]上記塩基性窒素含有基がアミノ基及びイミノ基の少なくとも一方を含む[1]の多層構造体;
[3]上記塩基性窒素含有基がイミノ基を含む[2]の多層構造体;
[4]塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる1又は複数の層(C)をさらに備える[1]~[3]のいずれかの多層構造体;
[5]カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる1又は複数の層(D)をさらに備える[1]から[4]のいずれかの多層構造体;
[6]層(B)、層(A)及び層(B)がこの順に直接積層された三層構造を含む[1]から[5]のいずれかの多層構造体;
[7]層(X)、層(B)、層(A)、層(B)及び層(X)がこの順に直接積層された五層構造を含み、2つの層(X)は、それぞれ独立して、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる層(C)、又はカルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる層(D)である[1]から[3]のいずれかの多層構造体;
[8]1又は複数の層(A)の合計の平均厚さが30μm以上であり、1又は複数の層(B)の合計の平均厚さが50μm以上であり、全体の平均厚さが750μm以上である[1]から[7]のいずれかの多層構造体;
[9][1]から[8]のいずれかの多層構造体を備える有害物質拡散防止用シート;
[10][1]から[8]のいずれかの多層構造体を備えるランドフィルジオメンブレン;
[11][1]から[8]のいずれかの多層構造体を備える多層パイプ;
[12]エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物(A)、及び塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)を用い、樹脂組成物(A)から形成される少なくとも1の層と、樹脂組成物(B)から形成される少なくとも1の層(B)とが直接積層されるように共押出する工程を備え、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)が、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有し、上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下である多層構造体の製造方法;
を提供することで達成される。
本発明の多層構造体は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)(以下、「EVOH(a)」と略すことがある。)を主成分とする樹脂組成物(A)からなる1又は複数の層(A)、及び塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)からなる1又は複数の層(B)を備える。1又は複数の層(A)のうちの少なくとも1の層(A)と、1又は複数の層(B)のうちの少なくとも1の層(B)とは、直接積層されている。EVOH(a)は、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有する。EVOH(a)において、上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量は、EVOH(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下である。
層(A)は、EVOH(a)を主成分とする樹脂組成物(A)からなる層である。なお、主成分とは、含有量が質量基準で最も多い成分をいう。以下、主成分について同様である。層(A)が複数存在する場合、各層(A)を構成する各樹脂組成物(A)のEVOH(a)は同一でも異なっていてもよく、その他、各層(A)を構成する各樹脂組成物(A)の組成も同一でも異なっていてもよい。生産性等の点から、複数の層(A)の各樹脂組成物(A)の組成が同一であることが好ましい。
EVOH(a)は、エチレン単位とビニルアルコ-ル単位とを有する共重合体である。EVOH(a)は、通常、エチレン-ビニルエステル共重合体のケン化反応で得られる。従って、EVOH(a)は、残存するビニルエステル単位をさらに有していてよい。すなわち、EVOH(a)は、エチレン単位とビニルアルコール単位とを有し、任意の単量体単位としてのビニルエステル単位をさらに有する又は有さない共重合体である。
樹脂組成物(A)は、EVOH(a)以外の樹脂、金属塩、酸、ホウ素化合物、酸化防止剤、可塑剤、フィラー、ブロッキング防止剤、滑剤、安定剤、界面活性剤、色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、乾燥剤、架橋剤、補強材等、他の成分を有していてもよい。中でも、熱安定性や接着性の観点から、金属塩及び酸の少なくとも一方を含むことが好ましい。
層(A)の厚さは特に限定されず、層(A)1層の平均厚さの下限は、例えば1μmであってもよいが、10μmが好ましく、30μmがより好ましく、40μm、50μm又は60μmがさらに好ましい場合もある。また、1又は複数の層(A)の合計の平均厚さの下限は、例えば1μmであってもよいが、10μmが好ましく、30μmがより好ましく、40μm、50μm又は60μmがさらに好ましい場合もある。層(A)を比較的厚くすることで、単にバリア性等が高まるのみならず、接着性及びその耐久性が向上する傾向にある。この理由は定かではないが、例えば共押出等の溶融成形で多層構造体を製造する場合、層に厚みを持たせることで、製膜中及び製膜後の温度の低下が緩やかになり、その間に層間の結合反応が進行しやすくなること等が推測される。なお、層の平均厚さは、任意の10ヶ所の厚さの平均値とする。以下、層及び多層構造体全体の平均厚さについて同様である。
層(B)は、変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)からなる層である。層(B)が複数存在する場合、各層(B)を構成する各樹脂組成物(B)の変性ポリオレフィン(b)は同一でも異なっていてもよく、その他、各層(B)を構成する各樹脂組成物(B)の組成も同一でも異なっていてもよい。生産性等の点から、複数の層(B)の各樹脂組成物(B)の組成が同一であることが好ましい場合もある。
変性ポリオレフィン(b)は、塩基性窒素含有基を有するポリオレフィンである。変性ポリオレフィン(b)を構成するオレフィンは、例えば、炭素数2~20の脂肪族α-オレフィン、環状オレフィン、又は非共役ジエンであり、好ましくは炭素数2~10の脂肪族α-オレフィン、更に好ましくは2~8の脂肪族α-オレフィンである。これらのオレフィンは、1種単独で用いられてもよく、2種以上が用いられてもよい。2種以上のオレフィンが用いられた共重合体の場合、コモノマーとなるオレフィン単量体単位の含有量は、本発明の効果が得られる限り特に限定されないが、通常50モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。このような範囲にあるポリオレフィンでは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン-1、ポリ-4-メチルペンテン-1、及びこれらのα-オレフィン共重合体が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン及びプロピレン-エチレン共重合体がより好ましい。ポリオレフィンは、本発明の効果が得られる限り、1種又は2種以上のオレフィンと、オレフィン以外の単量体との共重合体であってもよい。また、これらはアイソタクチック構造及びシンジオタクチック構造の両者ともに使用可能であり、立体規則性についても特段の制限はない。
(1)塩基性窒素含有基を有する反応性化合物(y)を、この反応性化合物(y)に反応可能な基を有するポリオレフィン(x)に反応させる方法、
(2)変性又は未変性のポリオレフィンに、塩基性窒素含有基を有し、かつグラフト重合可能な化合物(z)を反応させる方法、
(3)変性又は未変性のポリオレフィンをハロゲン化した後、アンモニアと反応させる方法
等で変性ポリオレフィン(b)が得られる。
-N=C=N-Ra- ・・・(1)
式(1)中、Raは、炭素数2~40の2価の有機基である。
-Rb-NRc- ・・・(2)
式(2)中、Rbは、2価の炭化水素基である。Rcは、水素原子又は有機基である。
樹脂組成物(B)は、変性ポリオレフィン(b)以外の樹脂や、その他の成分をさらに含んでいてよい。変性ポリオレフィン(b)以外の樹脂としては、変性ポリオレフィン(b)以外のポリオレフィンを挙げることができ、このポリオレフィンは酸変性ポリオレフィンやイミン変性ポリオレフィン等であってよい。その他、変性ポリオレフィン(b)以外の樹脂としては、従来公知の各種熱可塑性樹脂が挙げられる。その他の成分としては、粘着付与剤、プロセス安定剤、耐熱安定剤、耐熱老化剤、フィラー等が挙げられる。
層(B)の厚さは特に限定されず、層(B)1層の平均厚さの下限は、例えば1μmであってもよいが、10μmが好ましく、20μmがより好ましく、30μm、40μm又は50μmがさらに好ましい場合もある。また、1又は複数の層(B)の合計の平均厚さの下限は、例えば1μmであってもよいが、10μmが好ましく、30μmがより好ましく、50μmがさらに好ましく、60μm、70μm又は80μmが特に好ましい場合もある。層(B)を比較的厚くすることで、接着性及びその耐久性が向上する傾向にある。この理由は定かではないが、接着剤としての変性ポリオレフィン(b)が十分な量になることに加え、層(A)を厚くした場合と同様の理由が推測される。
本発明の多層構造体は、層(A)及び層(B)以外の1又は複数の層(X)をさらに備えることが好ましい。このような1又は複数の層(X)としては、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる1又は複数の層(C)、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するEVOH(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる1又は複数の層(D)等が挙げられる。層(X)が複数存在する場合、各層(X)を構成する樹脂組成物の組成は同一でも異なっていてもよい。生産性等の点から、複数の層(X)の各樹脂組成物の組成が同一であることが好ましい場合もある。
層(C)は、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる層である。本発明の多層構造体が層(C)を備えることで、多層構造体の耐湿性や機械的特性が高められる。また、塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を主成分とする樹脂組成物(B)からなる層(B)は、ポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる層(C)に対しても良好に接着できる。
層(D)は、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するEVOH(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる層である。カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するEVOH(a’)の一例としては、樹脂組成物(A)に含まれるカルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するEVOH(a)が挙げられる。塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)としては、樹脂組成物(B)に含まれる塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)が挙げられる。樹脂組成物(D)中のEVOH(a’)と樹脂組成物(A)中のEVOH(a)とは、同一でも異なっていてもよい。樹脂組成物(D)中の変性ポリオレフィン(b’)と樹脂組成物(B)中の変性ポリオレフィン(b)とは、同一でも異なっていてもよい。
層(X)は、上述した層(C)及び層(D)の他、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネート、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を主成分とする層等であってもよい。また、層(X)は、紙、織布、不織布、金属層、金属酸化物層、その他の無機物層等であってもよい。
層(X)(層(C)、層(D)等)の厚さは特に限定されず、層(X)1層の平均厚さの下限は、例えば10μmであってもよいが、100μmが好ましく、300μmがより好ましく、500μmがさらに好ましい場合もある。また、1又は複数の層(X)の合計の平均厚さの下限は、例えば200μmが好ましく、600μmがより好ましく、1,000μmがさらに好ましい場合もある。層(X)を比較的厚くすることで、単に機械的強度等が高まるのみならず、接着性及びその耐久性が向上する傾向にある。この理由は定かではないが、層(A)を厚くした場合と同様の理由が推測される。
本発明の多層構造体においては、少なくとも1の層(A)と少なくとも1の層(B)とが直接積層されている。すなわち、この1の層(A)と1の層(B)との間には、他の層は存在しない。このように直接接している層(A)と層(B)との界面で、EVOH(a)のカルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方と、変性ポリオレフィン(b)の塩基性窒素含有基との化学結合が生じ、高い接着力及びその高い耐久性が発揮されると推測される。
層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)
層(D)/層(B)/層(A)/層(B)/層(D)
層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(D)
層(C)/層(D)/層(B)/層(A)/層(B)/層(D)
層(D)/層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(D)
層(C)/層(D)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)
層(D)/層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)
層(C)/層(D)/層(B)/層(A)/層(B)/層(D)/層(C)
層(D)/層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)/層(D)
層(C)/層(D)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)/層(D)
本発明の多層構造体は、包装材、容器、シート、パイプ、機械部品、壁紙等、従来のEVOHを含む多層構造体と同様の用途に用いられる。但し、本発明の多層構造体は、熱水、高温、高湿、酸又はアルカリに曝される等の過酷な環境下で長期間使用された場合も、層間接着力の低下が抑制されている。このため、当該多層構造体は、熱水、高温、高湿、酸又はアルカリに晒される環境下で長期間使用され得る用途に特に好適に用いられる。このような用途としては、例えば、有害物質拡散防止用シート、ランドフィルジオメンブレン、多層パイプ、農業用シート、農業用容器、薬品容器、自動車燃料タンク等を挙げることができ、中でも、有害物質拡散防止用シート、ランドフィルジオメンブレン及び多層パイプに当該多層構造体を適用することが好ましい。
本発明の多層構造体を製造する方法は特に限定されないが、共押出で製造することが好ましい。すなわち、本発明の多層構造体の製造方法は、EVOH(a)を主成分とする樹脂組成物(A)、及び塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)を用い、樹脂組成物(A)から形成される少なくとも1の層と、樹脂組成物(B)から形成される少なくとも1の層(B)とが直接積層されるように共押出する工程を備え、EVOH(a)が、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有し、上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量が、EVOH(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下である。
本発明の有害物質拡散防止用シートは、本発明の多層構造体を備える。当該有害物質拡散防止用シートは、本発明のシート状の多層構造体自体であってよい。
本発明のランドフィルジオメンブレンは、本発明の多層構造体を備える。当該ランドフィルジオメンブレンは、本発明のシート状の多層構造体自体であってよい。
本発明の多層パイプは、本発明の多層構造体を備える。当該多層パイプは、本発明のパイプ状の多層構造体自体であってよい。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に、酢酸ビニル(以下、VAcと称することがある。)を40.0kg、メタノール(以下、MeOHと称することがある。)を4.0kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を60℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が4.83MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として18.8gの2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製「V-65」)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を4.83MPaに、重合温度を60℃に維持した。4時間後にVAcの転化率(VAc基準の重合率)が50.4%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、EVAcと称することがある。)にMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を300mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を5.8kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.7kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水4kg及びMeOH11kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、50質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット18.7kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/L、ホウ酸濃度0.25g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、80℃で3時間、及び105℃で16時間乾燥させることで、EVOH-A、酢酸、ナトリウム塩、リン酸及びホウ酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた200L加圧反応槽に、VAcを65.0kg、MeOHを13.0kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を60℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が2.25MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として6.4gの2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製「V-65」)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を2.25MPaに、重合温度を60℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が40.4%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの15質量%MeOH溶液130kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を97mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を1.9kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水50Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.1kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水7kg及びMeOH8kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、61質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット23.6kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、80℃で3時間、及び105℃で16時間乾燥させることで、EVOH-B、酢酸、ナトリウム塩及びリン酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に、VAcを40.0kg、MeOHを2.0kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を60℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が6.83MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として36.0gの2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製「V-65」)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を6.83MPaに、重合温度を60℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が59.4%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を230mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を4.5kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を11.5kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水3kg及びMeOH12kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、50質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット15.5kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/L、ホウ酸濃度0.57g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、80℃で3時間、及び105℃で16時間乾燥させることで、EVOH-C、酢酸、ナトリウム塩、リン酸及びホウ酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた700L加圧反応槽に、VAcを197kg、MeOHを106kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を30℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が3.08MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として400gのジシクロヘキシルパーオキシジカーボネートを添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を3.08MPaに、重合温度を30℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が9.0%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を300mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を5.8kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.7kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水4kg及びMeOH11kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、48質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット18.2kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、80℃で3時間、及び105℃で16時間乾燥させることで、EVOH-D、酢酸、ナトリウム塩及びリン酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に、VAcを38kg、MeOHを4.2kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を120℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が7.92MPaとなるようにエチレンを導入した。開始剤として18.9gの2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を7.92MPaに、重合温度を120℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が64.0%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を300mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を5.8kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.1kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水4kg及びMeOH11kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、52質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット19.1kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/L、ホウ酸濃度0.83g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、80℃で3時間、及び105℃で16時間乾燥させることで、EVOH-E、酢酸、ナトリウム塩、リン酸及びホウ酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に、VAcを40.0kg、MeOHを4.0kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を60℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が4.83MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として18.8gの2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を4.83MPaに、重合温度を60℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が50.4%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を300mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を5.8kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.7kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水4kg及びMeOH11kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、50質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット18.7kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/L、ホウ酸濃度0.25g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、70℃で20時間真空で乾燥させることで、EVOH-F、酢酸、ナトリウム塩、リン酸及びホウ酸を含有したEVOHペレットを得た。
ジャケット、撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口及び開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に、VAcを40.0kg、MeOHを14kg仕込み、30分間窒素バブリングして反応槽内を窒素置換した。次いで、反応槽内の温度を50℃に調整した後、反応槽圧力(エチレン圧力)が3.93MPaとなるようにエチレンを導入し、開始剤として600gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬工業株式会社製「AIBN」)を添加し、重合を開始した。重合中はエチレン圧力を3.93MPaに、重合温度を50℃に維持した。4時間後にVAcの転化率が50.4%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下で未反応のVAcを除去した後、EVAcにMeOHを添加して20質量%MeOH溶液とした。
次いで、ジャケット、撹拌機、窒素導入口、還流冷却器及び溶液添加口を備えた300L反応槽にEVAcの20質量%MeOH溶液100kgを仕込んだ。この溶液に窒素を吹き込みながら60℃に昇温し、水酸化ナトリウムの濃度が2規定のMeOH溶液を300mL/分の速度で2時間添加した。水酸化ナトリウムMeOH溶液の添加終了後、系内温度を60℃に保ち、反応槽外にMeOH及びケン化反応で生成した酢酸メチルを流出させながら、2時間撹拌してケン化反応を進行させた。その後酢酸を5.8kg添加してケン化反応を停止した。
その後、80℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水75Lを添加し、反応槽外にMeOHを流出させ、EVOHを析出させた。デカンテーションで析出したEVOHを収集し、粉砕機で粉砕した。得られたEVOH粉末を1g/Lの酢酸水溶液(浴比20:粉末1kgに対して水溶液20Lの割合)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間攪拌洗浄した。これを脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して攪拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行った。次いで、酢酸0.5g/L及び酢酸ナトリウム0.1g/Lを含有する水溶液250Lに4時間攪拌浸漬してから脱液し、これを60℃で16時間乾燥させることでEVOHの粗乾燥物を10.7kg得た。
ジャケット、撹拌機及び還流冷却器を備えた60L撹拌槽に、EVOHの粗乾燥物10kg、水4kg及びMeOH11kgを仕込み、85℃に昇温して溶解させた。この溶解液を径4mmの金板を通して-5℃に冷却した水/MeOH=90/10の混合液中に押し出してストランド状に析出させ、このストランドをストランドカッターでペレット状にカットすることでEVOHの含水ペレットを得た。得られたEVOHの含水ペレットの含水率をメトラー社製ハロゲン水分計「HR73」で測定したところ、50質量%であった。
上記で得たEVOHの含水ペレット18.7kgを1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。これを脱液し、さらに1g/Lの酢酸水溶液(浴比20)に投入して2時間撹拌洗浄した。脱液後、酢酸水溶液を更新し同様の操作を行った。酢酸水溶液で洗浄してから脱液したものを、イオン交換水(浴比20)に投入して撹拌洗浄を2時間行い脱液する操作を3回繰り返して精製を行い、ケン化反応時の触媒残渣が除去された、EVOHの含水ペレットを得た。当該含水ペレットを酢酸ナトリウム濃度0.510g/L、酢酸濃度0.8g/L、リン酸濃度0.04g/L、ホウ酸濃度0.25g/Lの水溶液(浴比20)に投入し、定期的に撹拌しながら4時間浸漬させた。これを脱液し、70℃で48時間乾燥させることで、EVOH-G、酢酸、ナトリウム塩、リン酸及びホウ酸を含有したEVOHペレットを得た。
ポリプロピレンPP-1(株式会社プライムポリマー社製ランダムPP、MFR:7g/10分、密度:0.910g/cm3) 100質量部に、無水マレイン酸(和光純薬工業(株)社製、以下、MAHと略すことがある) 1質量部、及び2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3(日油(株)社製、商品名パーヘキシン(登録商標)25B) 0.25質量部を混合し、二軸混練機((株)日本製鋼所製、TEX-30、L/D:40、真空ベント使用)を用いてシリンダー温度220℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(以下、MAH-PP-1と略すことがある)を得た。MAH-PP-1の密度は0.915g/cm3であった。
得られたMAH-PP-1をキシレンに溶解し、次いで得られたキシレン溶液をアセトンに注ぐことで、MAH-PP-1を再沈させて精製した。無水マレイン酸のグラフト量は0.7質量%であった。
次いで、PP-1 90質量部と、上記で製造したMAH-PP-1 10質量部と、カルボジイミド基含有化合物(日清紡ケミカル(株)社製、商品名カルボジライト(登録商標)HMV-15CA、カルボジイミド基当量278) 1.7質量部とを混合し、上記二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、樹脂組成物(B)PP-Aを得た。
得られた樹脂組成物(B)PP-Aは、MFR(230℃、2.16kg荷重)が3g/10分であり、密度が0.910g/cm3であった。尚、FT-IR分析によれば、樹脂組成物(B)PP-Aからは無水マレイン酸のピーク(1790cm-1)が消失していたことから、MAH-PP-1とカルボジイミド基含有化合物との反応率は100%であった。塩基性窒素含有基の含有量は、樹脂組成物(B)PP-A100gに対し13mmol(仕込み量から算出)であった。
直鎖低密度ポリエチレンPE-1(株式会社プライムポリマー社製LLDPE、MFR:4.0、密度0.922g/cm3) 100質量部に、MAH 1質量部、及び2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(日油(株)社製、商品名パーヘキサ(登録商標)25B) 0.06質量部を混合し、二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量100g/分にて押し出し、無水マレイン酸変性ポリエチレン(以下、MAH-PE-1と略すことがある)を得た。MAH-PE-1の密度は0.925g/cm3であった。
得られたMAH-PE-1をキシレンに溶解し、次いで得られたキシレン溶液をアセトンに注ぐことで、MAH-PE-1を再沈させて精製した。無水マレイン酸のグラフト量は0.96質量%であった。
次いで、PE-1 90質量部と、上記で製造したMAH-PE-1 10質量部と、カルボジライト(登録商標)HMV-15CA 1.7質量部とを混合し、上記二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、樹脂組成物(B)PE-Aを得た。
得られた樹脂組成物(B)PE-Aは、MFR(230℃、2.16kg荷重)が3g/10分であり、密度が0.922g/cm3であった。尚、FT-IR分析によれば、樹脂組成物(B)PE-Aからは無水マレイン酸のピーク(1790cm-1)が消失していたことから、MAH-PE-1とカルボジイミド基含有化合物との反応率は100%であった。塩基性窒素含有基の含有量は、樹脂組成物(B)PE-A100gに対し13mmol(仕込み量から算出)であった。
PP-1 90質量部と、上記合成例8で製造したMAH-PP-1 10質量部とを混合し、上記二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、樹脂組成物(B)PP-Bを得た。得られた樹脂組成物(B)PP-BはMFR(230℃、2.16kg荷重)が10g/10分であり、密度が0.910g/cm3であった。
上記合成例1~7で得られたEVOH中のエチレン単位の含有量及びケン化度を、1H-NMR測定で算出した。EVOHペレットを、内部標準物質としてテトラメチルシランを含む重DMSOに溶解し、適量のトリフルオロ酢酸を添加して、500MHzの1H-NMR(日本電子株式会社製:「GX-500」)を用いて80℃で測定した。
EVOHの1H-NMRスペクトルの各シグナルは、以下のように帰属される。
・0.7~1.9ppm:エチレン単位のメチレンプロトン(4H)、ビニルアルコール単位のメチレンプロトン(2H)、酢酸ビニル単位のメチレンプロトン(2H)
・1.9~2.1ppm:酢酸ビニル単位のメチルプロトン(3H)
・3.1~4.2ppm:ビニルアルコール単位のメチンプロトン(1H)
上記帰属に従い、0.7~1.9ppmの積分値をx、1.9-2.1ppmの積分値をy、3.1-4.2ppmの積分値をzとした場合、エチレン単位の含有量a(モル%)とケン化度b(モル%)は、以下の式に従って算出した。
上記合成例1~7で得られたEVOH中のカルボキシ基及びラクトン環の含有量並びにラクトン環の含有量を、1H-NMR測定で算出した。EVOHペレットを、内部標準物質としてテトラメチルシランを含む重水/重メタノール溶媒(重水:重メタノール=4:6)に溶解し、500MHzの1H-NMR(日本電子株式会社製:「GX-500」)を用いて80℃で測定した。
EVOHの1H-NMRスペクトルの各シグナルは、以下のように帰属される。
・0.7~1.9ppm:エチレン単位のメチレンプロトン(4H)、ビニルアルコール単位のメチレンプロトン(2H)、酢酸ビニル単位のメチレンプロトン(2H)
・2.2~2.5ppm:カルボキシ基に隣接するメチレンプロトン(2H)、ラクトン環のカルボニル基に隣接していないメチレンプロトンの二つに分裂したシグナルのうち片方のメチレンプロトン(1H)
・2.5~2.65ppm:ラクトン環のカルボニル基に隣接するメチレンプロトン(2H)
上記帰属に従い、0.7~1.9ppmの積分値をx、2.2~2.5ppmの積分値をy、2.5~2.65ppmの積分値をz、エチレン単位の含有量をa(モル%)とした場合、エチレン単位、ビニルアルコール単位及び酢酸ビニル単位の合計量に対するカルボキシ基及びラクトン環の含有量(c:モル%)並びにラクトン環の含有量(d:モル%)は、以下の式に従って算出した。
上記合成例1~7で得られたEVOHペレット0.5gをテフロン(登録商標)製圧力容器に入れ、ここに濃硝酸5mLを加えて室温で30分間分解させた。30分後に蓋をし、湿式分解装置(株式会社アクタック製「MWS-2」)で150℃で10分間、次いで180℃で5分間加熱することで分解を行い、その後室温まで冷却した。この処理液を50mLのメスフラスコ(TPX製)に移し純水でメスアップした。この溶液について、ICP発光分光分析装置(パーキンエルマー社製「OPTIMA4300DV」)で含有金属の分析を行い、ナトリウム元素及びリン元素及びホウ酸の含有量を求めた。いずれのEVOHペレットにもナトリウム塩含有量は、ナトリウム元素換算値で90~110ppmであり、リン酸含有量は、リン酸根換算値で35~45ppmであった。また、ホウ酸含有量の測定結果を表1に示す。
上記合成例1~7で得られたEVOHペレットを、メルトインデクサーL244(宝工業株式会社製)の内径9.55mm、長さ162mmのシリンダーに充填し、190℃で溶融した後、溶融した樹脂に対して、重さ2160g、直径9.48mmのプランジャーを使用して均等に荷重をかけた。シリンダーの中央に設けた径2.1mmのオリフィスより単位時間当たりに押出される樹脂量(g/10分)を測定し、これをメルトフローレートとした。但し、EVOH-B、EVOH-Dについては、210℃、220℃、230℃でメルトフローレートを測定した値を、片対数グラフで絶対温度の逆数を横軸、メルトフローレートを縦軸(対数)としてプロットし、190℃に外挿した値を求めた。測定結果を表1に示す。
上記合成例8~10で得られた樹脂組成物(B)のメルトフローレートは、ASTM D1238に従い、230℃、2.16kg荷重の下、測定した。測定結果を表2に再掲する。
上記合成例8~10で得られた樹脂組成物(B)の密度は、JIS K7112に準拠して測定した。測定結果を表2に再掲する。
上記合成例8及び9で得られた樹脂組成物(B)中の塩基性窒素含有基の含有量は仕込み量から算出した。算出結果を表2に再掲する。
上記合成例8~10で使用した無水マレイン酸変性ポリエチレン及び無水マレイン酸変性ポリプロピレン中の無水マレイン酸のグラフト量はFT-IRを用いて次の方法にて測定した。
試料を250℃、3分で熱プレスシートを作成した後に、赤外分光光度計(日本分光(株)社製、FT-IR410型)を用いて透過法で1790cm-1付近の赤外吸収スペクトルを測定した。測定条件は分解能を2cm-1、積算回数を32回とした。
上記合成例8及び9における、無水マレイン酸変性ポリオレフィン(x)と塩基性窒素含有基を有する化合物(y)との反応率(%)については、FT-IRにて測定された、樹脂組成物(B)に無水マレイン酸由来のピーク(1790cm-1)が観測されないことから、反応率が100%であることを確認した。
(多層シートの作製)
表3に記載の通り、層(A)を構成するEVOH(EVOH-A)、層(B)を構成する樹脂組成物(B)(PP-A)、及び層(C)を構成するポリオレフィン(PP)のペレットを別々の押出機に仕込み、層(C)(PP)/層(B)(PP-A)/層(A)(EVOH-A)/層(B)(PP-A)/層(C)(PP)の5層構造を有する多層シート(多層構造体)を3種5層の共押出シート成形装置で得た。押出成形はポリオレフィンが直径65mm、L/D=22の一軸スクリューを備えた押出機を230℃の温度とし、EVOHは直径40mm、L/D=26の一軸スクリューを備えた押出機を220℃の温度とし、変性ポリオレフィンは直径40mm、L/D=26の一軸スクリューを備えた押出機を240℃の温度として、フィードブロック型ダイ(巾600mm)を260℃で運転した。
得られた多層シートの断面をミクロトームでスライスし、観察用断面を得た。これをスライドグラス上に置き、カバーグラスで固定した後、ヨウ素水溶液でEVOHを染色し、顕微鏡観察によって各層の厚さを測定した。この測定結果(n=10)の平均値を各層の平均厚さとした。測定結果を表3に示す。
得られた多層シートの層(A)と層(B)とを界面で剥離させ、23℃、50%RHの条件下、株式会社島津製作所製オートグラフ(引張速度250mm/分)を用いてT型剥離を行い、層(A)と層(B)間の剥離強度を測定した。この剥離強度を初期接着力とした。測定結果を表3に示す。
得られた多層シートを温度80℃の熱水に浸漬した。5日おきに、浸漬後のシート表面に付着した水分を拭き取り、23℃、50%RHの条件下、オートグラフ(引張速度250mm/分)を用いてT型剥離を行い、層(A)と層(B)間の剥離強度を測定し、剥離強度が5N/15mmを最初に下回った日数を熱水耐性の指標とした。また、熱水の代わりに酸として硫酸水溶液(pH=2)又はアルカリとして水酸化ナトリウム水溶液(pH=12)に浸漬して、同様に層(A)と層(B)間の剥離強度を測定し、酸耐性及びアルカリ耐性の指標とした。測定結果を表3に示す。
各層を構成する樹脂組成物(樹脂)の種類及び各層の平均厚さを表3に記載の通りとした以外は実施例1と同様にして多層シート(多層構造体)を得た。得られた多層シートの各種評価結果を表3に示す。
実施例1で得られた多層シートを75cm四方に2枚切り出した。2枚の多層シートを両面テープを介して接合し、片面の重なり部を片面テープで覆った。
接合された2枚の多層シート(ラドンバリアシート)を温度80℃の熱水に360日間浸漬した。
同様に用意した多層シートを温度80℃の熱水に360日間浸漬する代わりに、温度80℃の硫酸水溶液(pH=2)に200日間浸漬した。
同様に用意した多層シートを温度80℃の熱水に360日間浸漬する代わりに、温度80℃の水酸化ナトリウム水溶液(pH=12)に200日間浸漬した。
コンクリート上にラドンガスを含むごみを置き、その上に上記各処理を行った多層シートを被せ、当該シートの四隅と中心部にそれぞれ1kgの錘を置くことで、有害物質拡散防止システムを設置した。両面テープには、幅10cmのゴム製テープを使用し、片面テープには、幅10cmのアルミ製テープを使用した。
前記錘から20cm上空でラドンガス検出器を用いてラドンガスの検出を試みた。ラドンガス検出器としては、MEASURE WORKS株式会社製「ラドンスカウトホーム」を用いた。その結果、いずれの処理を行った多層シートの場合も、ラドンガスは検出されなかった。
ラドンガスを含むごみの代わりに、メタンガスを発生するごみを用いた以外は実施例8と同様にして、各浸漬処理を行った多層シートを用いて有害物質拡散防止システムを設置した。
ラドンガス検出器の代わりにメタンガス検出器を用いてメタンガスの検出を試みた。メタンガス検出器としては、理研計器株式会社製「メタンガス検知器RI-415」を用いた。その結果、いずれの処理を行った多層シートの場合も、メタンガスは検出されなかった。
表3の実施例1に記載の多層シートを構成する樹脂を用いて、層(A)を構成するEVOH、層(B)を構成する樹脂組成物(B)、及び層(C)を構成するポリオレフィンのペレットを別々の押出機に仕込み、押出機で溶融させた個々の溶融樹脂を3種5層の円形ダイスに供給し、円形ダイスから共押出することで、層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)の5層構造を有する、長さ30mの多層パイプを得た。押出成形はポリオレフィンが直径65mm、L/D=22の一軸スクリューを備えた押出機を230℃の温度とし、EVOHは直径40mm、L/D=26の一軸スクリューを備えた押出機を220℃の温度とし、樹脂組成物(B)は直径40mm、L/D=26の一軸スクリューを備えた押出機を240℃の温度として、円形ダイスを260℃で運転した。得られた多層パイプは、内径80mm、肉厚1.75mmであり、各層の平均厚さは、層(C)/層(B)/層(A)/層(B)/層(C)=800μm/50μm/50μm/50μm/800μmであった。
得られた多層パイプを長さ方向に3等分し、1つの多層パイプの内部に80℃の熱水を360日間通水した。通水後に目視で多層パイプを確認したところ、層の剥離等の外観不良は確認されなかった。また、他の2つの多層パイプにはそれぞれ硫酸水溶液(pH=2)、又は水酸化ナトリウム水溶液(pH=12)を200日間通水した。通水後に目視で多層パイプを確認したところ、いずれも層の剥離等の外観不良は確認されなかった。
Claims (12)
- エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物(A)からなる1又は複数の層(A)、及び
塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)からなる1又は複数の層(B)
を備え、
少なくとも1の層(A)と少なくとも1の層(B)とは直接積層され、
エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)が、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有し、
上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下であり、
変性ポリオレフィン(b)は、無水マレイン酸基を有するポリオレフィンと、塩基性窒素含有基を有する反応性化合物との反応生成物であり、
樹脂組成物(B)は、FT-IRにおいて無水マレイン酸基由来のピークが観測されない、多層構造体。 - 上記塩基性窒素含有基がアミノ基及びイミノ基の少なくとも一方を含む請求項1に記載の多層構造体。
- 上記塩基性窒素含有基がイミノ基を含む請求項2に記載の多層構造体。
- 塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる1又は複数の層(C)をさらに備え、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)とは、ポリオレフィン(c)中の塩基性窒素含有基の含有量が、塩基性窒素含有基中の塩基性窒素換算で100g当たり0.1mmol未満であることを意味する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の多層構造体。
- カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる1又は複数の層(D)をさらに備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の多層構造体。
- 層(B)、層(A)及び層(B)がこの順に直接積層された三層構造を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の多層構造体。
- 層(X)、層(B)、層(A)、層(B)及び層(X)がこの順に直接積層された五層構造を含み、
2つの層(X)は、それぞれ独立して、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)を主成分とする樹脂組成物(C)からなる層(C)、又はカルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(a’)と塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b’)とを含む樹脂組成物(D)からなる層(D)であり、塩基性窒素含有基を実質的に有さないポリオレフィン(c)とは、ポリオレフィン(c)中の塩基性窒素含有基の含有量が、塩基性窒素含有基中の塩基性窒素換算で100g当たり0.1mmol未満であることを意味する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の多層構造体。 - 1又は複数の層(A)の合計の平均厚さが30μm以上であり、
1又は複数の層(B)の合計の平均厚さが50μm以上であり、
全体の平均厚さが750μm以上である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の多層構造体。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の多層構造体を備える有害物質拡散防止用シート。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の多層構造体を備えるランドフィルジオメンブレン。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の多層構造体を備える多層パイプ。
- エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物(A)、及び塩基性窒素含有基を有する変性ポリオレフィン(b)を含む樹脂組成物(B)を用い、樹脂組成物(A)から形成される少なくとも1の層と、樹脂組成物(B)から形成される少なくとも1の層(B)とが直接積層されるように共押出する工程
を備え、
エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)が、カルボキシ基及びラクトン環の少なくとも一方を有し、
上記カルボキシ基及びラクトン環の合計量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(a)のエチレン単位、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位の合計量に対して0.08モル%以上0.4モル%以下であり、
変性ポリオレフィン(b)は、無水マレイン酸基を有するポリオレフィンと、塩基性窒素含有基を有する反応性化合物との反応生成物であり、
樹脂組成物(B)は、FT-IRにおいて無水マレイン酸基由来のピークが観測されない、多層構造体の製造方法。
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