JP7535655B2 - Water dispersion and film of chlorinated vinyl polymer - Google Patents
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Description
本発明は、塩素化ビニルポリマーの水分散体、及び該水分散体が塗布された層を有するフィルムに関する。The present invention relates to an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer and a film having a layer coated with the aqueous dispersion.
食品や医薬品の品質保持の為には、それを包装するフィルムが、大気中の酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気といった気体を十分遮断、密閉する必要がある。この点、種々の樹脂の中でも、塩素化ビニル系共重合体水分散体、特に塩化ビニリデン系共重合体水分散体樹脂から形成された層を有するフィルムは、水蒸気や酸素のバリア性に優れていることから、食品や医薬品包装用途に非常に適している。To maintain the quality of food and medicines, the films used to package them must adequately block and seal out gases in the atmosphere, such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and water vapor. In this regard, among various resins, films having layers formed from chlorinated vinyl copolymer aqueous dispersions, particularly vinylidene chloride copolymer aqueous dispersion resins, have excellent barrier properties against water vapor and oxygen, making them highly suitable for food and medicine packaging applications.
近年、下記理由から、包装フィルムは、より高いガスバリア性が求められている。
1)より長期間にわたる医薬品及び食品材料品質の保持、薬効の保持;
2)高齢化に伴う、包装製品の内包物の押出し性向上需要に対応した薄膜化;
3)生産性向上の為の薄膜化。
バリア性を有するフィルムを構成する塩化ビニリデン系共重合体水分散体としては、特許文献1~5に記載のものが知られている。
In recent years, packaging films are required to have higher gas barrier properties for the following reasons.
1) Maintaining the quality and efficacy of medicines and food ingredients for a longer period of time;
2) Thinner packaging to meet the demand for improved extrusion of contents in packaging products due to the aging population;
3) Thinner film to improve productivity.
As aqueous dispersions of vinylidene chloride copolymers that constitute films having barrier properties, those described in Patent Documents 1 to 5 are known.
特許文献1~5に記載される塩素化ビニル共重合体は、フィルムとして保管している間に経時で黄変する、つまりは外観が次第に悪くなるという問題がある。
特に、特許文献4及び5に記載される塩素化ビニル共重合体では、特許文献1~3に記載されているものと比べてバリア性が高い反面、黄変の点で更なる改良の余地があった。これは、バリア性を高くするコモノマーには黄変性を高くする性質があり、バリア性と耐黄変性にはトレードオフの関係があるためである。
The chlorinated vinyl copolymers described in Patent Documents 1 to 5 have a problem in that they turn yellow over time while stored in the form of a film, that is, their appearance gradually deteriorates.
In particular, the chlorinated vinyl copolymers described in Patent Documents 4 and 5 have higher barrier properties than those described in Patent Documents 1 to 3, but have room for further improvement in terms of yellowing. This is because the comonomers that increase the barrier properties also have the property of increasing yellowing, and there is a trade-off between barrier properties and yellowing resistance.
そこで、本発明の目的は、塗工後のフィルムにおいて、高い水蒸気バリア性を保ちながら、黄変を抑制することができる、塩素化ビニルポリマーの水分散体を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to provide an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer that can suppress yellowing while maintaining high water vapor barrier properties in the coated film.
本発明者らは、上記のような問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ヨウ化カリウム水溶液を滴下した際に一定以上の変色を示すよう設計した塩素化ビニルポリマーの水分散体とすることで、それを塗布したフィルムは高い水蒸気バリア性を保ったまま優れた耐黄変性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of extensive research into solving the problems described above, the inventors discovered that by creating an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer designed to undergo a certain level of discoloration when an aqueous potassium iodide solution is dropped onto it, films coated with the dispersion exhibit excellent resistance to yellowing while retaining high water vapor barrier properties, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]塩化ビニリデンポリマーの水分散体であり、前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体は酸素系漂白剤を含み、前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体35gに純水75gと1mol/Lの塩酸10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色を基準色として、前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体35gに純水65gと1mol/Lの塩酸10mLと10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色差を測定したときに、ΔE*abが15以上1000以下であることを特徴とする、塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[2]前記塩化ビニリデンポリマーの総質量を100質量%としたときに、塩化ビニリデンに由来する構造単位の質量割合が70質量%以上である、[1]に記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[3]20℃、50%RH環境下でマイクロ波式の固形分計を用いて求めた固形分が10質量%以上である、[1]または[2]に記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[4]塩化ビニリデンに由来する構造単位、及び塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーに由来する構造単位を含み、前記反応性比r1が0.7未満である前記共重合モノマーに由来する構造単位の質量割合が、前記塩化ビニリデンに由来する構造単位と前記反応性比r1が0.7未満である前記共重合モノマーに由来する構造単位と前記反応性比r1が0.7以上である共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、1質量%以上である、[1]~[3]のいずれかに記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[5]前記反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーが、ニトリル基を有するモノマー、カルボキシル基を有するモノマー及びメタクリル酸メチルからなる群から選ばれる少なくとも一種である、[4]に記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[6]前記ニトリル基を有するモノマーがメタアクリロニトリルである、[5]に記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[7]前記ニトリル基を有するモノマーに由来する構造単位の質量割合が、前記塩化ビニリデンに由来する構造単位と前記反応性比r1が0.7未満である前記共重合モノマーに由来する構造単位と前記反応性比r1が0.7以上である前記共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、1質量%以上である、[5]又は[6]に記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[8]前記カルボキシル基を有するモノマーが、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸又はメタクリル酸である、[5]~[7]のいずれかに記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[9]前記反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーに由来する構造単位の質量割合が、前記塩化ビニリデンに由来する構造単位と反応性比r1が0.7未満である前記共重合モノマーに由来する構造単位と前記反応性比r1が0.7以上である共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、5質量%以上20質量%以下である、[4]~[8]のいずれかに記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体。
[10][1]~[9]のいずれかに記載の塩化ビニリデンポリマーの水分散体が塗布された層を有することを特徴とする、フィルム。
That is, the present invention is as follows.
[1] An aqueous dispersion of a vinylidene chloride polymer , the aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer comprising an oxygen-based bleaching agent, characterized in that, when a color difference of a mixture obtained by adding 75 g of pure water and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid to 35 g of the aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer and stirring at 300 rpm at 20° C. for 5 minutes to 35 g of the aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer and stirring at 300 rpm at 20° C. for 5 minutes is measured with respect to a reference color, the ΔE*ab value is 15 or more and 1,000 or less.
[2 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to [1] , wherein the mass ratio of structural units derived from vinylidene chloride is 70 mass% or more when the total mass of the vinylidene chloride polymer is 100 mass%.
[ 3 ] The aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer according to [1] or [2] , which has a solid content of 10% by mass or more as determined using a microwave solid content meter under an environment of 20° C. and 50% RH.
[ 4 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to any one of [1] to [3], comprising structural units derived from vinylidene chloride and structural units derived from a copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of less than 0.7, wherein the mass ratio of the structural units derived from the copolymerization monomer having the reactivity ratio r1 of less than 0.7 is 1 mass% or more when the total mass of the structural units derived from the vinylidene chloride, the structural units derived from the copolymerization monomer having the reactivity ratio r1 of less than 0.7, and the structural units derived from the copolymerization monomer having the reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100 mass%.
[ 5 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to [ 4 ], wherein the copolymerizable monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7 is at least one selected from the group consisting of a monomer having a nitrile group, a monomer having a carboxyl group, and methyl methacrylate .
[ 6 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to [ 5 ], wherein the monomer having a nitrile group is methacrylonitrile.
[ 7 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to [5] or [6], wherein a mass ratio of the structural units derived from the monomer having a nitrile group is 1 mass% or more, when a total mass of the structural units derived from the vinylidene chloride, the structural units derived from the copolymerization monomer having the reactivity ratio r1 of less than 0.7 , and the structural units derived from the copolymerization monomer having the reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100 mass%.
[ 8 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to any one of [ 5 ] to [ 7 ], wherein the monomer having a carboxyl group is acrylic acid, itaconic acid, maleic acid or methacrylic acid.
[ 9 ] The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer according to any one of [4] to [8], wherein a mass proportion of the structural units derived from a copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7 is 5 mass% or more and 20 mass% or less, when a total mass of the structural units derived from the vinylidene chloride- derived structural units, the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7, and the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100 mass%.
[ 10 ] A film having a layer coated with an aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer according to any one of [1] to [ 9 ].
本発明の塩素化ポリマーの水分散体によれば、塗工後のフィルムが、高い水蒸気バリア性を保ちながら、耐黄変性に優れるという効果を有する。The aqueous dispersion of the chlorinated polymer of the present invention has the effect of providing a coated film with excellent resistance to yellowing while maintaining high water vapor barrier properties.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明はその要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。 The following describes in detail the form for implementing the present invention (hereinafter simply referred to as the "present embodiment"). The following present embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following content. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of its gist.
[塩素化ビニルポリマーの水分散体]
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体(以下、単に「水分散体」ともいう。)は、塩素化ビニルポリマーの水分散体35gに純水75gと1mol/Lの塩酸10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色を基準色として、前記塩素化ビニルポリマーの水分散体35gに純水65gと1mol/Lの塩酸10mLと10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色差を測定したときに、ΔE*abが1.0以上であることを特徴とする。
[Water Dispersion of Chlorinated Vinyl Polymer]
The aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer according to the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as "aqueous dispersion") is characterized in that, when the color of a mixture obtained by adding 75 g of pure water and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid to 35 g of the aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer and stirring at 20° C. for 5 minutes at 300 rpm is used as a reference color, ΔE*ab is 1.0 or more when the color difference of a mixture obtained by adding 65 g of pure water, 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid, and 10 mL of a 10 w/V % aqueous potassium iodide solution to 35 g of the aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer and stirring at 20° C. for 5 minutes at 300 rpm is measured.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体において、上記ΔE*abは、1.0以上であり、好ましくは6.0以上であり、特に好ましくは15以上である。また、1000以下であることが好ましく、より好ましくは500以下、更に好ましくは200以下である。ΔE*abが上記範囲であると、塗工後のフィルムにおいて、高い水蒸気バリア性を保ちながら、黄変を良好に抑制することができる。特に、ΔE*abが1000以下であると、塗工後のフィルムに残留した開始剤が外部(例えば、食品包装用途や医薬品包装用途でフィルムを使用する場合における食品や医薬品)に移行してしまうリスクを抑えることができる。
ΔE*abを上記範囲に制御する方法としては、例えば、後述する酸化剤を、好ましくは塩素化ビニルポリマーの重合終了後に水分散体に添加する方法等が挙げられる。水分散体中の酸化剤の含有量が多いほど、ΔE*abの値は大きくなる。
In the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment, the ΔE*ab is 1.0 or more, preferably 6.0 or more, and particularly preferably 15 or more. It is also preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 200 or less. When the ΔE*ab is in the above range, the film after coating can be well suppressed from yellowing while maintaining high water vapor barrier properties. In particular, when the ΔE*ab is 1000 or less, the risk of the initiator remaining in the film after coating migrating to the outside (for example, food or medicine when the film is used for food packaging or medicine packaging) can be suppressed.
As a method for controlling ΔE*ab within the above range, for example, an oxidizing agent described below is added to the aqueous dispersion, preferably after the polymerization of the chlorinated vinyl polymer is completed. The higher the content of the oxidizing agent in the aqueous dispersion, the larger the value of ΔE*ab becomes.
<ΔE*abの測定方法>
上記ΔE*abは、具体的には、以下のようにして測定することができる。
(サンプル調製)
測定に用いる試薬は全て20℃に温調する。水分散体35gに純水65gを加えて希釈した水分散体100mLを、250mLのPP製試薬瓶に取る。そこに10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLと1mol/Lの塩酸10mLとを滴下して蓋を締め、25mm×φ8mmの攪拌子を用いて300rpmで5分間攪拌する。得られた水分散体をΔE*abの測定用サンプルとする。
基準色には、ヨウ化カリウム水溶液の代わりに10mLの純水を加えて同様の操作を行ったサンプルの測定結果を用いる。
(変色測定)
コニカミノルタ製の色差計CM-5を用いて変色測定を行う。CM-5オプションの30mmφのシャーレに、上記サンプル10mLを測り取り、下記測定条件にてCM-5の測定法の一つであるシャーレ測定を行う。測定を3回行い、その平均値を各サンプルのΔE*abとする。
〈測定条件〉
表色系:L*a*b*
インデックス:YI ASTM E313-96
視野;10°
主光源:D65
第二光源:なし
なお、ヨウ化カリウム水溶液の添加後は、空気中の酸素によりヨウ化カリウムが酸化されてヨウ素が生成することがあるため、規定の5分間の攪拌を行った後は可能な限り速やかに、遅くとも5分以内に変色測定を行う。
<Method of measuring ΔE*ab>
Specifically, the above ΔE*ab can be measured as follows.
Sample Preparation
All reagents used in the measurement are kept at 20°C. 100mL of aqueous dispersion obtained by diluting 35g of aqueous dispersion with 65g of pure water is placed in a 250mL PP reagent bottle. 10mL of 10w/V% potassium iodide aqueous solution and 10mL of 1mol/L hydrochloric acid are dropped into the bottle, the lid is closed, and the bottle is stirred at 300rpm for 5 minutes using a 25mm x φ8mm stirrer. The obtained aqueous dispersion is used as a sample for measuring ΔE*ab.
As the reference color, the measurement result of a sample which has been subjected to the same procedure but with 10 mL of pure water added instead of the aqueous potassium iodide solution is used.
(Discoloration measurement)
Discoloration is measured using a Konica Minolta color difference meter CM-5. 10 mL of the above sample is measured into a 30 mm diameter petri dish of the CM-5 option, and petri dish measurement, which is one of the measurement methods of CM-5, is performed under the following measurement conditions. The measurement is performed three times, and the average value is taken as ΔE*ab for each sample.
Measurement conditions:
Color system: L*a*b*
Index: YI ASTM E313-96
Field of view: 10°
Main light source: D65
Secondary light source: None. After the potassium iodide aqueous solution is added, the potassium iodide may be oxidized by oxygen in the air to produce iodine. Therefore, after the specified 5 minutes of stirring, measure the color change as soon as possible, but no later than within 5 minutes.
(塩素化ビニルポリマー)
上記塩素化ビニルポリマーは、少なくとも塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、更に、塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーに由来する構造単位を含んでいてもよい。
なお、本明細書において、上記塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーを「共重合モノマー」と称する場合がある。上記共重合モノマーとしては、例えば、塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7未満である共重合モノマー(「反応性比r1が0.7未満の共重合モノマー」と称する場合がある)、塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7以上である共重合モノマー(「反応性比r1が0.7以上の共重合モノマー」と称する場合がある)等が挙げられ、好ましくは塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーに由来する構造単位である。
(Chlorinated vinyl polymer)
The chlorinated vinyl polymer contains at least a structural unit derived from a chlorinated vinyl monomer, and may further contain a structural unit derived from a monomer copolymerizable with the chlorinated vinyl monomer.
In this specification, the monomer copolymerizable with the chlorinated vinyl monomer may be referred to as a "copolymerization monomer". Examples of the copolymerization monomer include a copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of less than 0.7 (sometimes referred to as a "copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7"), a copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of 0.7 or more (sometimes referred to as a "copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more"), and the like. Preferably, the structural unit is derived from a copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of less than 0.7.
上記塩素化ビニルモノマーは、塩素を含有するモノマーの総称であり、好ましくは塩化ビニル、塩化ビニリデンであり、特に好ましくは塩化ビニリデン(以下、VDCとも示す)である。
上記塩素化ビニルモノマーは、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
The chlorinated vinyl monomer is a general term for monomers containing chlorine, and is preferably vinyl chloride or vinylidene chloride, and particularly preferably vinylidene chloride (hereinafter also referred to as VDC).
The chlorinated vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more kinds.
塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、無水マレイン酸;イタコン酸;アクリル酸メチル(以下、MAとも示す)、メタクリル酸メチル(以下、MMAとも示す)、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、アクリロニトリル(以下、ANとも示す)、メタクリロニトリル(以下、MANとも示す)、アクリル酸(以下、AAとも示す)、メタクリル酸(以下、MAAとも示す)、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド等の(メタ)アクリルモノマー;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)またはその塩(ナトリウム塩など);2-スルホエチルメタクリル酸(2-SEM)またはその塩(ナトリウム塩など);メタクリレート末端ポリプロピレングリコールのホスフェートエステルまたはその塩(ナトリウム塩など)等が挙げられるが、これらに限定されず、塩素化ビニルモノマーと共重合可能な任意のモノマーとしてよい。
上記塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーは、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
Examples of monomers copolymerizable with chlorinated vinyl monomers include maleic anhydride, itaconic acid, methyl acrylate (hereinafter also referred to as MA), methyl methacrylate (hereinafter also referred to as MMA), ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, acrylonitrile (hereinafter also referred to as AN), and methacrylonitrile (hereinafter also referred to as MAN). Examples of the monomer that can be copolymerized with the chlorinated vinyl monomer include, but are not limited to, (meth)acrylic monomers such as acrylic acid (hereinafter also referred to as AA), methacrylic acid (hereinafter also referred to as MAA), acrylamide, and N-methylolacrylamide; 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) or a salt thereof (such as a sodium salt); 2-sulfoethylmethacrylic acid (2-SEM) or a salt thereof (such as a sodium salt); a phosphate ester of methacrylate-terminated polypropylene glycol or a salt thereof (such as a sodium salt); and the like.
The monomers copolymerizable with the chlorinated vinyl monomer may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位の質量割合としては、塩素化ビニルポリマーの総質量を100質量%としたときに、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは85質量%以上、よりさらに好ましくは87質量%以上である。また、上記質量割合は、99質量%以下であることが好ましく、より好ましくは95質量%以下、さらに好ましくは93質量%以下、よりさらに好ましくは92質量%以下である。
上記範囲内に塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位の質量割合を設定することで、本実施形態の塩素化ビニルポリマー(共重合体)の水分散体から形成される層を有するフィルムが、内包物の品質を十分に保持するバリア性を発現することが可能になる。
The mass ratio of the structural unit derived from the chlorinated vinyl monomer is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 87% by mass or more, when the total mass of the chlorinated vinyl polymer is 100% by mass. The mass ratio is preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, even more preferably 93% by mass or less, and even more preferably 92% by mass or less.
By setting the mass proportion of the structural unit derived from the chlorinated vinyl monomer within the above range, it becomes possible for a film having a layer formed from the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer (copolymer) of this embodiment to exhibit barrier properties that adequately preserve the quality of the encapsulated contents.
上記塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーに由来する構造単位の質量割合としては、塩素化ビニルポリマーの総質量を100質量%としたときに、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは15質量%以下、よりさらに好ましくは13質量%以下である。また、上記質量割合は、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは7質量%以上、よりさらに好ましくは8質量%以上である。
塩素化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーに由来する構造単位の質量割合が上記範囲であると、バリア性と成膜性のバランスが取れた塩素化ビニルポリマーの水分散体となる傾向にある。
The mass ratio of the structural unit derived from the monomer copolymerizable with the chlorinated vinyl monomer is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 13% by mass or less, when the total mass of the chlorinated vinyl polymer is taken as 100% by mass. The mass ratio is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 7% by mass or more, and even more preferably 8% by mass or more.
When the mass proportion of the structural unit derived from a monomer copolymerizable with the chlorinated vinyl monomer is within the above range, the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer tends to have a good balance between barrier properties and film-forming properties.
上述のとおり、塩素化ビニルポリマーは、任意選択で、塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7未満の共重合モノマーに由来する構造単位を含んでいてもよい。
反応性比r1が0.7未満の上記共重合モノマーに由来する構造単位の質量割合としては、上記塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7未満の上記共重合モノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7以上の上記共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは13質量%以下である。また、上記質量割合は1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上、特に好ましくは7質量%以上である。
As mentioned above, the chlorinated vinyl polymer may optionally contain structural units derived from comonomers having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of less than 0.7.
The mass ratio of the structural unit derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7 is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 13% by mass or less, when the total mass of the structural unit derived from the chlorinated vinyl monomer, the structural unit derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7, and the structural unit derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100% by mass. The mass ratio is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more.
また、上記塩素化ビニルポリマーの総質量100質量%中の、上記塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位及び反応性比r1が0.7未満の上記共重合モノマーに由来する構造単位の合計質量の割合は、85質量%以上であることが好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、特に好ましくは100質量%である。In addition, the proportion of the total mass of the structural units derived from the chlorinated vinyl monomer and the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7 in the total mass of the chlorinated vinyl polymer (100% by mass) is preferably 85% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.
上述のとおり、塩素化ビニルポリマーは、任意選択で、塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7以上の共重合モノマーに由来する構造単位を含んでいてもよい。
上記塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7以上の共重合モノマーに由来する構造単位の質量割合としては、上記塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7未満の上記共重合モノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7以上の上記共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3質量%以下である。
As mentioned above, the chlorinated vinyl polymer may optionally contain structural units derived from a comonomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of 0.7 or more.
The mass proportion of the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more to vinylidene chloride is preferably 5 mass% or less, and more preferably 3 mass% or less, when the total mass of the structural units derived from the chlorinated vinyl monomer, the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7, and the structural units derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100 mass%.
上記塩素化ビニルポリマーは、上記の各構造単位の質量割合が上記範囲であると、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体から形成される層を有するフィルムが、内包物の品質を十分に保持するバリア性を発現することが可能となる。When the mass ratio of each of the structural units of the chlorinated vinyl polymer is within the above range, a film having a layer formed from the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment can exhibit barrier properties that adequately preserve the quality of the encapsulated contents.
塩化ビニリデンに対する反応性比r1は、塩化ビニリデンをモノマー1(M1)、コモノマーをモノマー2(M2)とした際に、M1のラジカルがM1と反応する反応の速度定数をk11、M1のラジカルがM2と反応する反応の速度定数をk12とし、r1=k11/k12で求められる一般的なモノマー反応性比r1である。上記反応性比r1としては、Polymer Handbook Forth Edition(ISBN:0-471-48171-8)に記載されている値を用いてよい。ただし、複数の値が記載されている場合は、最も低い値を用いるものとする。The reactivity ratio r1 to vinylidene chloride is a general monomer reactivity ratio r1 calculated by r1 = k11/k12, where k11 is the rate constant of the reaction in which the radical of M1 reacts with M1 and k12 is the rate constant of the reaction in which the radical of M1 reacts with M2, where vinylidene chloride is monomer 1 (M1) and the comonomer is monomer 2 (M2). The reactivity ratio r1 may be any value listed in Polymer Handbook Fourth Edition (ISBN: 0-471-48171-8). However, if multiple values are listed, the lowest value shall be used.
例として、いくつかのモノマーの塩化ビニリデンに対する反応性比r1を示す。
アクリル酸ブチル:0.84
アクリル酸エチル:0.58
アクリル酸メチル:0.7
アクリル酸:0.29
アクリロニトリル:0.28
メタクリル酸メチル:0.02
メタクリル酸:0.15
メタクリロニトリル:0.036
塩化ビニル:1.8
As an example, the reactivity ratio r1 of some monomers to vinylidene chloride is shown.
Butyl acrylate: 0.84
Ethyl acrylate: 0.58
Methyl acrylate: 0.7
Acrylic acid: 0.29
Acrylonitrile: 0.28
Methyl methacrylate: 0.02
Methacrylic acid: 0.15
Methacrylonitrile: 0.036
Vinyl chloride: 1.8
塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーとしては、公知のものが使用可能であり、好ましくはメタクリル酸メチル、ニトリル基を有するモノマー、及びカルボキシル基を有するモノマーである。
上記反応性比r1が0.7未満である共重合モノマーは、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよく、ニトリル基を有するモノマーを含むことがより好ましい。
As the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of less than 0.7, known monomers can be used, and preferred are methyl methacrylate, monomers having a nitrile group, and monomers having a carboxyl group.
The copolymerizable monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7 may be used alone or in combination of two or more kinds, and more preferably contains a monomer having a nitrile group.
上記ニトリル基を有するモノマーは、好ましくはアクリロニトリル、メタアクリロニトリルであり、特に好ましくはメタアクリロニトリルである。
ニトリル基を有するモノマーに由来する構造単位の質量割合としては、上記塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7未満の上記共重合モノマーに由来する構造単位と反応性比r1が0.7以上の上記共重合モノマーに由来する構造単位との合計質量を100質量%としたときに、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上である。また、上記質量割合は、15質量%以下であることが好ましく、より好ましくは13質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。ニトリル基を有するモノマーに由来する構造単位の質量割合が上記範囲であると、塩素化ビニルポリマーの水分散体から作製されたフィルムが高い水蒸気バリア性を示す傾向にある。
The monomer having a nitrile group is preferably acrylonitrile or methacrylonitrile, and particularly preferably methacrylonitrile.
The mass ratio of the structural unit derived from the monomer having a nitrile group is preferably 1 mass% or more, more preferably 3 mass% or more, and even more preferably 5 mass% or more, when the total mass of the structural unit derived from the chlorinated vinyl monomer, the structural unit derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of less than 0.7, and the structural unit derived from the copolymerization monomer having a reactivity ratio r1 of 0.7 or more is taken as 100 mass%. Moreover, the mass ratio is preferably 15 mass% or less, more preferably 13 mass% or less, and even more preferably 10 mass% or less. When the mass ratio of the structural unit derived from the monomer having a nitrile group is within the above range, the film produced from the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer tends to exhibit high water vapor barrier properties.
上記カルボキシル基を有するモノマーは、好ましくはアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、メタクリル酸であり、より好ましくはアクリル酸、メタクリル酸である。The monomer having a carboxyl group is preferably acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, or methacrylic acid, and more preferably acrylic acid or methacrylic acid.
塩化ビニリデンに対する反応性比r1が0.7以上のモノマーは、公知のものが使用可能であり、好ましくは塩化ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチルである。 Known monomers having a reactivity ratio r1 to vinylidene chloride of 0.7 or more can be used, and preferred are vinyl chloride, methyl acrylate, and butyl acrylate.
これらのモノマーを共重合させることにより、上記塩素化ビニルポリマーの水分散体から作製されたフィルムは高い水蒸気バリア性を有する。By copolymerizing these monomers, the film made from the aqueous dispersion of the above chlorinated vinyl polymer has high water vapor barrier properties.
なお、塩素化ビニルポリマーのモノマー組成は、下記の方法により採取したサンプルを、テトラヒドロフラン-d8に溶解させ、NMR測定を行うことで評価することができる。The monomer composition of the chlorinated vinyl polymer can be evaluated by dissolving a sample collected by the method described below in tetrahydrofuran-d8 and performing NMR measurement.
1)塩素化ビニルポリマーの水分散体を入手可能な場合は以下の方法を用いる。
塩素化ビニルポリマーの水分散体10mLを凍結乾燥し、凍結乾燥品を0.5g採取する。採取した凍結乾燥品を99.9質量%以上の純度のテトラヒドロフラン10mLに溶解させた溶液に、アセトンを40mL滴下する。生じた沈殿物をろ過し、ろ過して残った不溶分を採取する。
採取した不溶分を測定サンプルとする。
2)塩素化ビニルポリマーの水分散体を入手できず、水分散体が塗布されたフィルムのみ入手可能な場合は以下の方法を用いる。
塩素化ビニルポリマーが塗布されたフィルムより塩素化ビニルポリマーを分離し、0.5g採取し、99.9質量%以上の純度のテトラヒドロフラン10mLに完全に溶解させる。室温で溶解しない場合には、60℃以下に加熱して完全に溶解させる。溶液にアセトン40mL滴下し生じた沈殿物をろ過し、ろ過して残った不溶分を採取する。採取した不溶分を測定サンプルとする。
1)、2)において凍結乾燥品がテトラヒドロフランに溶けにくい場合は、テトラヒドロフランが沸騰しない範囲で加熱、攪拌してよい。
1) When a water dispersion of a chlorinated vinyl polymer is available, the following method is used.
Freeze-dry 10 mL of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer, and collect 0.5 g of the freeze-dried product. Dissolve the collected freeze-dried product in 10 mL of tetrahydrofuran with a purity of 99.9% by mass or more, and add 40 mL of acetone dropwise to the solution. Filter the resulting precipitate, and collect the remaining insoluble matter.
The collected insoluble matter is used as a measurement sample.
2) When an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer is not available and only a film coated with the aqueous dispersion is available, the following method is used.
The chlorinated vinyl polymer is separated from the film coated with the chlorinated vinyl polymer, 0.5 g of the chlorinated vinyl polymer is collected and completely dissolved in 10 mL of tetrahydrofuran with a purity of 99.9% by mass or more. If the polymer does not dissolve at room temperature, it is heated to 60° C. or less to dissolve it completely. 40 mL of acetone is dropped into the solution, and the resulting precipitate is filtered, and the remaining insoluble matter is collected by filtration. The collected insoluble matter is used as the measurement sample.
In the above steps 1) and 2), if the freeze-dried product is difficult to dissolve in tetrahydrofuran, the mixture may be heated and stirred within a range in which the tetrahydrofuran does not boil.
塩素化ビニルポリマーがコートされたフィルムより塩素化ビニルポリマーを分離する手法としては下記の(A)~(C)の方法が可能な場合はこれらを用いる。(A)が可能な場合は(A)を用い、(A)が困難であり(B)が可能な場合は(B)を用い、(A)及び(B)が困難であり(C)が可能な場合は(C)を用いる。(A)~(C)のいずれも困難であり、その他に分離可能な手段がある場合はそれを用いてもよい。その場合、分離物中の塩素化ビニルポリマー以外の不純物の含有量は可能な限り少なくなるよう洗浄、乾燥することが好ましい。上記不純物の質量割合は、好ましくは測定試料中0.5質量%以下である。乾燥処理の条件として温度60℃以下、処理時間は10時間以下とする。ここで、不純物とは、混入したプライマーや溶剤等の塗工前の塩素化ビニルポリマーの水分散体に含まれない成分を指し、水分散体に初めから添加されている乳化剤等の添加剤は含まない。分離物中の乳化剤量は、下記の手順で測定することができる。i)乾燥させた分離物の質量をW1とする。ii)分離物を質量の50倍以上の大量の純水で洗浄する。この時、ポリマーも一緒に流れ出ないように注意する。iii)洗浄した分離物を乾燥させ質量をW2とする。iv)乳化剤の質量をW1-W2より求める。
(A)ピンセット等で物理的に剥離するか、削り出す。
(B)塩素化ビニルポリマーは溶解せず、プライマーを溶解させる溶剤を用いることで化学的に分離する。好ましくはアセトンである。
(C)塩素化ビニルポリマーが溶解し、基材のフィルムが溶解しない溶剤を用いて塩素化ビニルポリマーを溶出、乾燥させて分離させる。
(B)、(C)の方法により溶剤を用いて分離した場合は、塩素化ビニルポリマーが分解しない範囲で乾燥炉等を用いて乾燥させ、分離物中に占める溶剤の重量が0.5質量%以下であることを確認した後で測定を行う。乾燥条件は温度50℃以下、乾燥時間は10時間以下とし、必要な場合減圧下で行う。
As a method for separating the chlorinated vinyl polymer from the film coated with the chlorinated vinyl polymer, the following methods (A) to (C) are used if possible. If (A) is possible, use (A); if (A) is difficult and (B) is possible, use (B); if (A) and (B) are difficult and (C) is possible, use (C). If any of (A) to (C) is difficult and there is another means for separation, that may be used. In this case, it is preferable to wash and dry the separated product so that the content of impurities other than the chlorinated vinyl polymer in the separated product is as small as possible. The mass ratio of the above impurities is preferably 0.5 mass% or less in the measurement sample. The drying treatment conditions are a temperature of 60° C. or less and a treatment time of 10 hours or less. Here, the impurities refer to components that are not contained in the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer before coating, such as mixed primers and solvents, and do not include additives such as emulsifiers that are added to the aqueous dispersion from the beginning. The amount of emulsifier in the separated product can be measured by the following procedure. i) The mass of the dried separated product is W1. ii) Wash the separated product with a large amount of pure water, at least 50 times its mass. At this time, care is taken not to let the polymer flow out together with the separated product. iii) Dry the washed separated product and call its mass W2. iv) Calculate the mass of the emulsifier by subtracting W1 from W2.
(A) Physically peel it off with tweezers or scrape it off.
(B) The chlorinated vinyl polymer is not dissolved, but the primer is dissolved in a solvent, which is chemically separated from the chlorinated vinyl polymer by using a solvent, preferably acetone, which dissolves the primer.
(C) The chlorinated vinyl polymer is dissolved using a solvent in which the chlorinated vinyl polymer dissolves but the substrate film does not dissolve, and the chlorinated vinyl polymer is separated by drying.
When separation is performed using a solvent by the method (B) or (C), the separated product is dried in a drying oven or the like to the extent that the chlorinated vinyl polymer does not decompose, and the measurement is performed after confirming that the weight of the solvent in the separated product is 0.5 mass % or less. The drying conditions are a temperature of 50° C. or less, a drying time of 10 hours or less, and, if necessary, under reduced pressure.
NMRの測定条件は下記のとおりである。
装置:JEOL RESONANCE ECS400(1H)、Bruker Biospin Avance600(13C)
観測核:1H(399.78MHz)、13C(150.91MHz)
パルスプログラム:Single pulse(1H)、zgig30(13C)
積算回数:256回(1H)、10000回(13C)
ロック溶媒:THF-d8
化学シフト基準:THF(1H:180ppm、13C:67.38ppm)
得られたNMRスペクトルを用いて、モノマーの帰属を行い、ピークを積分することでポリマー中の組成を同定する。
The NMR measurement conditions are as follows.
Equipment: JEOL RESONANCE ECS400 (1H), Bruker Biospin Avance600 (13C)
Observed nuclei: 1H (399.78MHz), 13C (150.91MHz)
Pulse program: Single pulse (1H), zgig30 (13C)
Accumulation count: 256 times (1H), 10,000 times (13C)
Lock solvent: THF-d8
Chemical shift reference: THF (1H: 180 ppm, 13C: 67.38 ppm)
Using the obtained NMR spectrum, monomers are assigned, and the composition in the polymer is identified by integrating the peaks.
例として、塩化ビニリデン、メタクリロニトリル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、に由来する構造単位を含有するポリマーの場合、13C-NMRのスペクトルにおいて80~90ppmを積分することで塩化ビニリデンに由来する構造単位、110~130ppmを積分することでメタクリロニトリルに由来する構造単位、170~180ppmを積分することでメタクリル酸メチルに由来する構造単位、180~200ppmを積分することでアクリル酸に由来する構造単位の含有量を求め、全体に占める各モノマーの構成比を算出する。 For example, in the case of a polymer containing structural units derived from vinylidene chloride, methacrylonitrile, methyl methacrylate, and acrylic acid, the content of structural units derived from vinylidene chloride is determined by integrating from 80 to 90 ppm in the 13 C-NMR spectrum, the content of structural units derived from methacrylonitrile is determined by integrating from 110 to 130 ppm, the content of structural units derived from methyl methacrylate is determined by integrating from 170 to 180 ppm, and the content of structural units derived from acrylic acid is determined by integrating from 180 to 200 ppm, and the composition ratio of each monomer in the whole is calculated.
上記の構成比の算出では、メタクリル酸メチルの量を求めるためにCOOCH3基(下記式中のa)のピークを積分している。同じくCOOCH3基を持つモノマーで塩化ビニリデンとよく共重合されるものとしてアクリル酸メチルがある。両者を区別する際は、1HNMRのスペクトルにおいて、COOCH3基が結合している主鎖の炭素に結合しているメチル基(下記式中のb)のピークの有無で判断する。このメチル基は結合している主鎖の炭素が水素と結合していないため分裂しておらず、ピーク位置は2ppm程度である。メタクリル酸メチル以外にメチル基を有するモノマー、例えばメタクリロニトリルが入っていた場合は、2ppm付近のメチル基のピークの本数が複数になっていることから判断できる。
また、アクリロニトリルとメタクリロニトリルの区別も同様にメチル基(上記式中のb)のピークの有無で判断する。 Acrylonitrile and methacrylonitrile can also be distinguished by the presence or absence of a peak for the methyl group (b in the above formula).
必要に応じて上記の不溶分に対して二次元NMR測定、赤外分光法等を追加で測定し、モノマーの帰属を行う。また、組成が既知の共重合体を重合して同様の手法で測定を行い、比較を行ってもよい。If necessary, the insoluble matter may be subjected to additional measurements such as two-dimensional NMR and infrared spectroscopy to identify the monomers. It is also possible to polymerize a copolymer with a known composition and measure it in the same manner to compare the results.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、任意の酸化剤を含むことが好ましい。より好ましくは公知に漂白剤として用いられている酸化剤であり、更に好ましくは公知に酸素系漂白剤として用いられている酸化剤である。
これらの酸化剤は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment preferably contains any oxidizing agent, more preferably an oxidizing agent that is publicly used as a bleaching agent, and even more preferably an oxidizing agent that is publicly used as an oxygen-based bleaching agent.
These oxidizing agents may be used alone or in combination of two or more kinds.
酸素系漂白剤としては、特に限定されないが、好ましくはオゾン、過硫酸塩(過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)、過炭酸塩(過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、過炭酸アンモニウム等)、過酢酸、過酸化物(過酸化水素等)であり、特に好ましくは過酸化水素である。 Although there are no particular limitations on oxygen-based bleaching agents, preferred are ozone, persulfates (sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, etc.), percarbonates (sodium percarbonate, potassium percarbonate, ammonium percarbonate, etc.), peracetic acid, and peroxides (hydrogen peroxide, etc.), with hydrogen peroxide being particularly preferred.
その他の漂白剤としては、塩素系漂白剤が挙げられ、特に限定されないが、好ましくは次亜塩素酸及び次亜塩素酸塩(次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウム等)である。塩素系漂白剤を用いる場合は、有害な塩素が発生する可能性があるため、水分散体を塩基性にすることが好ましく、特に好ましくは塩基性で緩衝能を持つようにする。Other bleaching agents include chlorine bleaching agents, and are not particularly limited, but are preferably hypochlorous acid and hypochlorites (sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, potassium hypochlorite, etc.). When using chlorine bleaching agents, there is a possibility of harmful chlorine being generated, so it is preferable to make the aqueous dispersion basic, and it is particularly preferable to make it basic and have buffering capacity.
一般に漂白剤として用いられているものは、黄変を抑制する効果が強く、好ましい。塩素系漂白剤は、酸性条件下で人体に有害な塩素ガスを発生させるため、水分散体のpHに制限が付いてしまう。一方、酸素系漂白剤は、任意のpH、特に黄変の原因となる脱塩酸反応の起きやすい低pHに設計できるため、より好ましい。酸素系漂白剤の中でも、酸素と水に分解し、臭気などの原因になり得る不純物を発生させない過酸化水素が最も好ましい。 Bleaching agents that are generally used are preferred because they have a strong effect of suppressing yellowing. Chlorine-based bleaching agents generate chlorine gas that is harmful to the human body under acidic conditions, which limits the pH of the aqueous dispersion. On the other hand, oxygen-based bleaching agents are more preferred because they can be designed to any pH, especially a low pH at which the dehydrochlorination reaction that causes yellowing is likely to occur. Among oxygen-based bleaching agents, hydrogen peroxide is the most preferred because it decomposes into oxygen and water and does not generate impurities that can cause odors.
酸化剤の含有量は、塩素化ビニルポリマーの総質量を100質量%としたときに、好ましくは0.001質量%以上であり、より好ましく0.01質量%以上であり、更に好ましくは0.05質量%以上である。酸化剤量が増えるに伴い、フィルムの耐変色性が向上する。また、5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。この範囲内に設定することで、本実施形態の水分散体から形成される層を有するフィルムから内容物へ酸化剤が移行することを防ぐことができる。The content of the oxidizing agent is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more, when the total mass of the chlorinated vinyl polymer is 100% by mass. As the amount of the oxidizing agent increases, the discoloration resistance of the film improves. In addition, it is preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. By setting it within this range, it is possible to prevent the oxidizing agent from migrating from the film having a layer formed from the aqueous dispersion of this embodiment to the contents.
上記酸化剤を添加することにより、酸化剤が黄変の原因となる塩素化ビニルポリマーの分解により生じた二重結合を酸化し、着色を抑制する。驚くべきことに、塩素化ビニルポリマーの水分散体に添加した酸化剤による二重結合の分解は非常に緩やかであり、実使用上都合の良いことに、フィルムに加工した後も長期間にわたって黄変を抑制する。
なお、塩素化ビニルポリマーは主鎖骨格において分解しやすいところから優先的に分解する。分解しやすいところとは、例えば、バリア性を高めるコモノマーに由来する構造単位に隣接する塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位である。酸化剤を添加すると、このような着色の原因になりやすい構造単位から優先して酸化されていき、また不可逆反応であるため、それ以降その構造単位は分解することがない。従って、酸化剤が消費され尽くした後も、本実施形態の塩素化ビニルポリマーは黄変が抑制される。
また、上記酸化剤を添加することにより黄変を抑制した塩素化ビニルポリマーは、驚くべきことに、酸化剤を添加しなかった塩素化ビニルポリマーとバリア性が同等である。これは、高いバリア性が求められる食品包装用途や医薬品包装用途において極めて都合が良い。
酸化剤の添加により黄変を抑制する利点として、他にも、既存の塩素化ビニルポリマーの水分散体に酸化剤を添加するだけで良いことが挙げられる。特許文献4では黄変を抑制するためにモノマー組成の最適化を行っているが、本実施形態の塩素化ビニルポリマーでは、酸化剤の添加により塩素化ビニルポリマーの水分散体の設計を変えることなく黄変を改良することができる。この性質は、通常長期の保存安定性の試験が必要となる塩素化ビニルポリマーの水分散体の開発において都合が良い。
By adding the oxidizing agent, the oxidizing agent oxidizes the double bonds generated by the decomposition of the chlorinated vinyl polymer, which causes yellowing, and suppresses coloring. Surprisingly, the decomposition of the double bonds by the oxidizing agent added to the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer is very slow, and yellowing is suppressed for a long period of time even after processing into a film, which is convenient for practical use.
In addition, the chlorinated vinyl polymer decomposes preferentially from the part of the main chain skeleton that is easily decomposed. For example, the part that is easily decomposed is a structural unit derived from a chlorinated vinyl monomer adjacent to a structural unit derived from a comonomer that enhances barrier properties. When an oxidizing agent is added, such a structural unit that is likely to cause coloring is oxidized preferentially, and since this is an irreversible reaction, the structural unit will not decompose thereafter. Therefore, even after the oxidizing agent is consumed, the chlorinated vinyl polymer of this embodiment is suppressed from yellowing.
Moreover, the chlorinated vinyl polymer in which yellowing has been suppressed by adding the above-mentioned oxidizing agent surprisingly has the same barrier properties as a chlorinated vinyl polymer in which no oxidizing agent has been added, which is extremely advantageous for food packaging and pharmaceutical packaging applications in which high barrier properties are required.
Another advantage of suppressing yellowing by adding an oxidizing agent is that it is sufficient to simply add an oxidizing agent to an existing aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer. In Patent Document 4, the monomer composition is optimized to suppress yellowing, but in the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment, yellowing can be improved by adding an oxidizing agent without changing the design of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer. This property is convenient in the development of an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer, which usually requires a test of long-term storage stability.
塩素化ビニルポリマーの水分散体が酸化剤を含む場合、上述のΔE*abの測定において、ヨウ化カリウムが酸化剤により酸化されてヨウ素が生成する。ヨウ素は褐色を示すため、水分散体に変色が見られる。水分散体が塗工後のフィルムの黄変を抑制するのに十分な酸化剤を含む場合、ΔE*abは1.0以上となる。If the aqueous dispersion of chlorinated vinyl polymer contains an oxidizing agent, potassium iodide is oxidized by the oxidizing agent to produce iodine in the above-mentioned ΔE*ab measurement. Since iodine is brown, discoloration of the aqueous dispersion is observed. If the aqueous dispersion contains enough oxidizing agent to suppress yellowing of the film after coating, ΔE*ab will be 1.0 or more.
塩素化ビニルポリマーの水分散体に含まれる酸化剤の量は、以下の酸化還元滴定により測定することができる。
<酸化剤の定量:酸化還元滴定>
測定に用いる試薬は全て20℃に温調する。水分散体35gに純水65gを加えて希釈した水分散体100mLを、250mLのPP製試薬瓶に取る。そこに10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLと1mol/Lの塩酸10mLとを滴下し蓋を締め、25mm×φ8mmの攪拌子で300rpmで5分間攪拌する。得られた水分散体に、30秒に1回0.1mol/Lのチオ硫酸ナトリウム溶液を滴下していき、褐色がなくなった点を終点とする。終点までに要したチオ硫酸ナトリウム溶液の量を記録する。何度か測定を行い、滴下が10~15回で終了するように、1回当たりのチオ硫酸ナトリウム溶液の量を調節する。調整後、測定を3回以上行い、標準偏差が滴定値の20%以内に収まっていることを確認して、平均値を結果とする。
The amount of the oxidizing agent contained in the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer can be measured by the following oxidation-reduction titration.
<Quantitative determination of oxidizing agent: redox titration>
All reagents used in the measurement are kept at 20°C. 100 mL of aqueous dispersion obtained by diluting 35 g of aqueous dispersion with 65 g of pure water is placed in a 250 mL PP reagent bottle. 10 mL of 10 w/V% potassium iodide aqueous solution and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid are dropped into the bottle, the lid is closed, and the bottle is stirred for 5 minutes at 300 rpm with a 25 mm x φ8 mm stirrer. 0.1 mol/L sodium thiosulfate solution is dropped into the resulting aqueous dispersion once every 30 seconds, and the end point is when the brown color disappears. The amount of sodium thiosulfate solution required to reach the end point is recorded. Measurements are performed several times, and the amount of sodium thiosulfate solution per drop is adjusted so that the drop is completed in 10 to 15 drops. After adjustment, measurements are performed three or more times, and the average value is taken as the result after confirming that the standard deviation is within 20% of the titration value.
水分散体の固形分1%あたりのチオ硫酸ナトリウム溶液の滴下量は、固形分1%あたりの酸化剤の物質量に比例し、酸化剤量の指標とできる。
固形分1%あたりのチオ硫酸ナトリウム溶液の滴下量は、滴定に要したチオ硫酸ナトリウム水溶液の量を固形分で割ることにより算出する。例えば、固形分10%の水分散体の滴下量が10mLであった場合、固形分1%あたりのチオ硫酸ナトリウム溶液の滴下量は1mLである。
固形分1%あたりのチオ硫酸ナトリウム溶液の滴下量は、好ましくは0.001mL以上であり、より好ましくは0.01mL以上であり、更に好ましくは0.1mL以上である。この範囲内であれば、変色を抑制するのに十分な量の酸化剤が成膜後にも残留する。
The amount of sodium thiosulfate solution dropped per 1% of solid content of the aqueous dispersion is proportional to the amount of oxidizing agent per 1% of solid content, and can be used as an index of the amount of oxidizing agent.
The amount of sodium thiosulfate solution to be dropped per 1% solid content is calculated by dividing the amount of sodium thiosulfate aqueous solution required for titration by the solid content. For example, if the amount of sodium thiosulfate solution to be dropped for an aqueous dispersion with a solid content of 10% is 10 mL, the amount of sodium thiosulfate solution to be dropped per 1% solid content is 1 mL.
The amount of sodium thiosulfate solution dropped per 1% solid content is preferably 0.001 mL or more, more preferably 0.01 mL or more, and even more preferably 0.1 mL or more. Within this range, a sufficient amount of oxidizing agent to suppress discoloration remains even after film formation.
水分散体に含まれる酸化剤の種類を特定する方法としては、遠心分離により水相を分離した後、高速液体クロマトグラフィーで水相を分析する方法が挙げられる。 One method for identifying the type of oxidizing agent contained in an aqueous dispersion is to separate the aqueous phase by centrifugation and then analyze the aqueous phase by high performance liquid chromatography.
酸化剤は、任意のタイミングで水分散体に添加してよいが、好ましくは塩素化ビニルポリマーの重合終了以降であり、特に好ましくは塗工の直前である。可能な限り酸化剤の添加から塗工までの時間を短くすることにより、酸化剤が水溶液中で失活することを抑えられ、フィルムにした後の黄変を抑制する効果を上げることができる。
塩素化ビニルポリマーの重合中に酸化剤を添加することも可能ではあるが、添加された還元剤に還元されたり、加熱により分解したりして失活するため、最大限の効果は得られない。特許文献1~5に記載のように、重合において開始剤として過酸化物や過硫酸塩を添加することは一般的である。しかしながら、重合中は酸化剤の分解が起きやすく、開始剤として添加された酸化剤は消費されつくしてしまうため、特許文献1~5に記載の水分散体では、上述のようにヨウ化カリウム水溶液を滴下した際に着色が生じない。
The oxidizing agent may be added to the aqueous dispersion at any time, but is preferably added after the completion of polymerization of the chlorinated vinyl polymer, and particularly preferably immediately before coating. By shortening the time from addition of the oxidizing agent to coating as much as possible, it is possible to prevent the oxidizing agent from being deactivated in the aqueous solution, and to improve the effect of preventing yellowing after formation into a film.
Although it is possible to add an oxidizing agent during the polymerization of chlorinated vinyl polymer, the oxidizing agent is reduced by the added reducing agent or decomposed by heating, and thus the maximum effect is not obtained. As described in Patent Documents 1 to 5, it is common to add peroxides or persulfates as initiators in polymerization. However, the oxidizing agent is prone to decomposition during polymerization, and the oxidizing agent added as an initiator is completely consumed, so that the aqueous dispersions described in Patent Documents 1 to 5 do not become colored when an aqueous potassium iodide solution is dropped as described above.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体には、酸化剤の安定剤を添加してもよい。
酸化剤の安定剤の例としては、ケイ酸塩、EDTAやDTPA等の石油化学系キレート剤、縮合リン酸塩などの合成系キレート剤、フィチン酸やフィチン酸塩等が挙げられる。本実施形態の水分散体においては、酸化剤がフィルム塗布後にも残留していることが重要である。水分散体の状態で酸化剤が失活してしまうと、黄変抑制効果が減少してしまうが、これらの安定剤を添加することにより水分散体の状態で酸化剤が安定化され、フィルム塗布後の黄変抑制効果が向上する。また、保管期間のばらつきなどに起因するフィルム塗布後の変色速度のばらつきを減少させることもでき、実用上都合が良い。
A stabilizer for the oxidizing agent may be added to the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment.
Examples of stabilizers for the oxidizing agent include silicates, petrochemical chelating agents such as EDTA and DTPA, synthetic chelating agents such as condensed phosphates, phytic acid and phytates. In the aqueous dispersion of this embodiment, it is important that the oxidizing agent remains even after the film is applied. If the oxidizing agent is inactivated in the aqueous dispersion, the yellowing suppression effect is reduced, but by adding these stabilizers, the oxidizing agent is stabilized in the aqueous dispersion, and the yellowing suppression effect after the film is applied is improved. In addition, it is possible to reduce the variation in the discoloration speed after the film is applied due to the variation in the storage period, which is convenient in practical use.
また、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、必要に応じて、一般的に使用されている種々の添加剤、例えば、消泡剤、レオロジー調整剤、増粘剤、分散剤、及び、界面活性剤等の安定化剤、湿潤剤、可塑剤、着色剤、シリコーンオイル、光安定剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤、無機フィラー、着色顔料、体質顔料等を含んでいてもよい。
また、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体の溶媒は、水のみであってもよいし、水と他の溶媒(例えば、アルコール類やアセトン等)を含んでいてもよい。他の溶媒を含む場合、水100質量部に対して10質量部以下であることが好ましい。
Furthermore, the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment may contain, as necessary, various additives that are commonly used, such as, for example, a defoamer, a rheology modifier, a thickener, a dispersant, a stabilizer such as a surfactant, a wetting agent, a plasticizer, a colorant, silicone oil, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a silane coupling agent, an inorganic filler, a color pigment, and an extender pigment.
The solvent of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment may be water alone, or may contain water and other solvents (e.g., alcohols, acetone, etc.). When other solvents are contained, the amount of the other solvents is preferably 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of water.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体のpHは、塩基を用いて調整されてよい。
pHが低いほど塗工後のフィルムの黄変度は低くなり、好ましい。これは、水分散体が酸化剤を含む場合、pHが高いほど酸化剤が分解しやすく、塗工されるまでに消費されてしまいやすいためであり、また、pHが高いほど塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位が分解して二重結合を生成しやすいためでもある。
水分散体のpHは、好ましくは4.0以下であり、特に好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.5以下である。ただし、塩素系漂白剤を用いる場合は、酸性条件下で有毒な塩素ガスが生成してしまうため、好ましいpHの範囲は6.0以上である。
上記のように、pHが高いほど塩素化ビニルモノマーに由来する構造単位が分解して二重結合を生成しやすいため、酸化剤の添加の有無に寄らずpHが高いほど黄変しやすくなる。しかしながら、高いpHは水分散体の凝集安定性を向上させる効果に加え、塗工機に用いられている金属の酸による腐食を抑制する効果があるため、用途によっては高いpHに調整することが好まれる。
pHの調整に用いられる塩基としては、任意の塩基が利用可能であり、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水酸化塩、ピロリン酸4ナトリウムやリン酸3ナトリウムなどのリン酸塩等が挙げられる。好ましくはリン酸塩である。リン酸塩は酸化剤の分解を抑制する作用もあるため好ましい。
The pH of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment may be adjusted using a base.
The lower the pH, the lower the yellowing of the film after coating, which is preferable. This is because, when the aqueous dispersion contains an oxidizing agent, the higher the pH, the easier the oxidizing agent is to decompose and is more likely to be consumed before coating, and also because, the higher the pH, the easier the structural unit derived from the chlorinated vinyl monomer is to decompose and generate a double bond.
The pH of the aqueous dispersion is preferably 4.0 or less, particularly preferably 3.0 or less, and further preferably 2.5 or less. However, when a chlorine bleach is used, toxic chlorine gas is generated under acidic conditions, so the preferred pH range is 6.0 or more.
As described above, the higher the pH, the easier it is for the structural units derived from chlorinated vinyl monomers to decompose and form double bonds, so the higher the pH, the easier it is for the ink to turn yellow, regardless of whether an oxidizing agent is added or not. However, since a high pH has the effect of improving the aggregation stability of the aqueous dispersion and also has the effect of suppressing corrosion of metals used in coating machines by acids, it is preferable to adjust the pH to a high level depending on the application.
Any base can be used for adjusting the pH, and examples of the base include ammonia, hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and phosphates such as tetrasodium pyrophosphate and trisodium phosphate. Phosphates are preferred, as they also have the effect of suppressing the decomposition of the oxidizing agent.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体の固形分は、10質量%以上であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上であり、更に好ましくは50質量%以上である。また、80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは63質量%以下である。
固形分が高いほど塗工1回当たりの塗布量が増加し、塗工1回当たりのバリア性が高くなる。固形分が10質量%未満では濃度不足により安定的に塗工をすることが難しい。加えて、塗工1回当たりの塗布量が増えることで、目標の膜厚を得るまでに必要な塗工回数が削減される。これにより、フィルムが乾燥時の熱に晒される時間が短くなり、ハロゲン化ビニル共重合体の変色が抑制される。更に、熱による酸化剤の分解も抑制されるため、酸化剤によるフィルムの変色抑制効果が作用しやすい。
なお、本実施形態の水分散体中の固形分とは、水分散体中に含まれる全ての固形成分の総質量の割合を指し、塩素化ビニルポリマーのみであってもよいし、他の樹脂成分、上記の添加剤を含んでいてもよい。他の樹脂成分としては、後述のシードラテックス、塩素化ビニルポリマー粒子を被覆するポリマー等が挙げられる。
固形分に塩素化ビニルポリマー以外の成分の質量割合を含む場合、塩素化ビニルポリマー以外の成分の質量割合は、水分散体を100質量%として7質量%以下であることが好ましい。
The solid content of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment is preferably 10% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more, and is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and even more preferably 63% by mass or less.
The higher the solid content, the greater the coating amount per coating, and the higher the barrier properties per coating. If the solid content is less than 10% by mass, it is difficult to perform stable coating due to insufficient concentration. In addition, by increasing the coating amount per coating, the number of coatings required to obtain the target film thickness is reduced. This shortens the time the film is exposed to heat during drying, and discoloration of the halogenated vinyl copolymer is suppressed. Furthermore, decomposition of the oxidizing agent due to heat is also suppressed, so that the effect of suppressing discoloration of the film due to the oxidizing agent is easily effective.
The solid content in the aqueous dispersion of the present embodiment refers to the ratio of the total mass of all solid components contained in the aqueous dispersion, and may be only the chlorinated vinyl polymer, or may contain other resin components and the above-mentioned additives. Examples of other resin components include the seed latex described below and a polymer that coats the chlorinated vinyl polymer particles.
When the solid content contains a mass proportion of components other than the chlorinated vinyl polymer, the mass proportion of the components other than the chlorinated vinyl polymer is preferably 7 mass % or less, taking the water dispersion as 100 mass %.
固形分の測定は、下記の方法により行うことができる。
<固形分の測定>
CEM製の固形分計SMART SYSTEM5に2.5gの水分散体を測り取り、20℃、50%RH環境下で測定を行う。3回測定した結果を平均し、(乾燥質量/水分散体の質量)×100の式により固形分を求める。
The solid content can be measured by the following method.
<Measurement of solid content>
2.5 g of the aqueous dispersion is weighed into a solid content meter SMART SYSTEM 5 manufactured by CEM, and measurement is performed under an environment of 20° C. and 50% RH. The results of three measurements are averaged, and the solid content is calculated by the formula (dry mass/mass of aqueous dispersion)×100.
(水分散体の製造方法)
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、モノマー混合物を乳化重合することによって製造することができる。特に限定されないが、乳化重合は、通常、30~70℃の温度で行われる。重合温度は、好ましくは40~60℃の範囲内である。重合温度を70℃以下にすることにより、重合中の原料の分解が抑えられるため、好ましい。重合温度を30℃以上にすることにより、重合速度を上げることができるので、重合の効率が良くなる。
(Method for producing aqueous dispersion)
The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment can be produced by emulsion polymerization of the monomer mixture. Although not particularly limited, the emulsion polymerization is usually carried out at a temperature of 30 to 70°C. The polymerization temperature is preferably within the range of 40 to 60°C. By setting the polymerization temperature at 70°C or less, decomposition of the raw materials during polymerization can be suppressed, which is preferable. By setting the polymerization temperature at 30°C or more, the polymerization rate can be increased, improving the efficiency of the polymerization.
上記塩素化ビニルモノマーの乳化重合を行う際に、原料として、同一の重合機もしくは別の重合機で合成した異なるモノマー組成を有する原料モノマーにより合成した水分散体をシードラテックスとして添加してもよい。好ましくはアクリル系モノマーまたはメタクリル系モノマーを乳化重合させた水分散体であり、より好ましくはメタクリル酸メチルの単独重合体もしくは共重合体またはメタクリル酸グリシジルの共重合体の水分散体、更に好ましくはホモメタクリル酸メチル重合体の水分散体である。
シードラテックスの添加により重合速度が上がることに加え、製品の成膜ライフが向上する効果が期待できる。
シードラテックスの添加量は、好ましくは塩素化ビニルポリマー100質量部に対して10質量部以下である。
シードラテックスの添加は、塩素化ビニルモノマーの重合を開始する前が好ましいが、モノマーの連続添加と並行してシードラテックスを連続添加するなどしてもよい。
When carrying out emulsion polymerization of the above-mentioned chlorinated vinyl monomer, an aqueous dispersion synthesized by raw material monomers having different monomer compositions synthesized in the same or different polymerization machines may be added as a seed latex as a raw material.Preferably, it is an aqueous dispersion obtained by emulsion polymerization of an acrylic monomer or a methacrylic monomer, more preferably, it is an aqueous dispersion of a homopolymer or copolymer of methyl methacrylate or a copolymer of glycidyl methacrylate, and even more preferably, it is an aqueous dispersion of a homomethyl methacrylate polymer.
The addition of seed latex is expected to increase the polymerization rate as well as improve the film-forming life of the product.
The amount of the seed latex added is preferably 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the chlorinated vinyl polymer.
The seed latex is preferably added before the start of polymerization of the chlorinated vinyl monomer, but the seed latex may be added continuously in parallel with the continuous addition of the monomer.
上記塩素化ビニルポリマーの水分散体の乳化重合終了後、同一の重合機もしくは別の重合機において、異なるモノマー組成の原料モノマーを水分散体に添加する形で追加の重合を行ってもよい。これにより、新しく添加したモノマーが重合してできたポリマーが塩素化ビニルポリマー粒子を被覆する構造を形成することができ、成膜ライフの向上やフィルムの力学物性の改善が期待できる。
追加の重合により形成したポリマーは、塩素化ビニルポリマー100質量部に対して10質量部以下であることが好ましい。
After the emulsion polymerization of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer is completed, additional polymerization may be carried out by adding raw material monomers having a different monomer composition to the aqueous dispersion in the same or another polymerization machine. This allows the polymer formed by polymerizing the newly added monomers to form a structure that coats the chlorinated vinyl polymer particles, and is expected to improve the film-forming life and the mechanical properties of the film.
The amount of the polymer formed by the additional polymerization is preferably 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the chlorinated vinyl polymer.
上記塩素化ビニルポリマーの水分散体の乳化重合に用いることができる界面活性剤として、例えば、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩等の陰イオン性界面活性剤が挙げられる。Examples of surfactants that can be used in the emulsion polymerization of the above-mentioned aqueous dispersion of chlorinated vinyl polymer include anionic surfactants such as alkyl sulfate ester salts, alkyl benzene sulfonate salts, alkyl sulfosuccinate salts, alkyl diphenyl ether disulfonate salts, and alkyl sulfonate salts.
重合開始剤として、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、tーブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物等が挙げられる。好ましくはtーブチルハイドロパーオキサイドである。 Examples of polymerization initiators include persulfates such as sodium persulfate and potassium persulfate, and peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, and cumene hydroperoxide. Preferred is t-butyl hydroperoxide.
重合活性剤として、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、Dアラボアスコルビン酸ナトリウムのような開始剤のラジカル分解を加速する重合活性剤が添加されていることが好ましい。これらの重合活性剤は、重合開始剤の分解を促進するために添加されることが好ましい。しかし一方で、酸化剤の分解を促進するため、添加量は、重合開始剤をラジカル分解させるのに必要な範囲で少なければ少ないほど良い。It is preferable to add a polymerization activator such as sodium hydrogen sulfite or sodium D-araboascorbate, which accelerates the radical decomposition of the initiator. These polymerization activators are preferably added to promote the decomposition of the polymerization initiator. However, on the other hand, in order to promote the decomposition of the oxidizing agent, the smaller the amount added, within the range necessary for radical decomposition of the polymerization initiator, the better.
これら重合添加剤は、特に限定されず、例えば本技術分野において従来から好ましく使用されている種類であってよい。These polymerization additives are not particularly limited and may be, for example, types that have traditionally been preferably used in this technical field.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体に含まれる塩素化ビニルポリマー粒子は、特に限定されないが、その平均粒径は10~1000nmであることが好ましい。平均粒径をこの範囲とすることで、水分散体の貯蔵安定性が良く、塗工性が向上する。The chlorinated vinyl polymer particles contained in the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment are not particularly limited, but it is preferable that the average particle size is 10 to 1000 nm. By setting the average particle size in this range, the storage stability of the aqueous dispersion is good and the coatability is improved.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は結晶核剤を含むことが好ましい。上記結晶核剤とは、水分散体を成膜させたフィルムの結晶化を促進する添加剤であり、樹脂の結晶化を促進させる公知の結晶核剤が使用可能である。
そのような結晶核剤として、リン酸エステル金属塩、安息香酸金属塩、ピメリン酸金属塩、ロジン金属塩、ベンジリデンソルビトール、キナクリドン、シアニンブルー、シュウ酸金属塩、ステアリン酸金属塩、アイオノマー、高融点PET、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫酸塩、カオリン、クレイ、高融点ポリアミド、上述の本実施形態の塩素化ビニルポリマーとは異なる組成を有する結晶性樹脂、シリカ、酸化チタン、ワックス、上述の本実施形態の塩素化ビニルポリマーとは異なる高結晶性の塩素化ビニルポリマー粒子等が挙げられ、一種又は二種以上を併用することも可能である。
好ましくはシリカ、酸化チタン、ワックス、高結晶性の塩素化ビニルポリマー粒子であり、特に好ましくはワックス、高結晶性の塩素化ビニルポリマー粒子である。
結晶核剤の含有量は、塩素化ビニルポリマー100質量部に対して、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、より更に好ましくは2質量部以下である。また、結晶核剤の含有量は、好ましくは0.05質量部以上である。
なお、複数の結晶核剤が添加されている場合は合計量を用いる。
The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment preferably contains a crystal nucleating agent. The crystal nucleating agent is an additive that promotes the crystallization of a film formed from the aqueous dispersion, and any known crystal nucleating agent that promotes the crystallization of a resin can be used.
Examples of such crystal nucleating agents include metal phosphates, metal benzoates, metal pimelates, metal rosins, benzylidene sorbitol, quinacridone, cyanine blue, metal oxalates, metal stearates, ionomers, high melting point PET, carbon black, metal oxides, metal sulfates, kaolin, clay, high melting point polyamides, crystalline resins having a composition different from that of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment described above, silica, titanium oxide, wax, highly crystalline chlorinated vinyl polymer particles different from that of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment described above, and the like. It is also possible to use one or more of these in combination.
Preferred are silica, titanium oxide, wax, and highly crystalline chlorinated vinyl polymer particles, and particularly preferred are wax and highly crystalline chlorinated vinyl polymer particles.
The content of the crystal nucleating agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, even more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 2 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the chlorinated vinyl polymer. The content of the crystal nucleating agent is preferably 0.05 parts by mass or more.
When multiple crystal nucleating agents are added, the total amount is used.
「ワックス」の語は、本明細書において、いかなる天然又は合成ワックスを示すものと理解される。更に言うと、ハゼロウ、ウルシロウ、サトウキビロウ、パームロウ、カンデリラロウ、ホホバ油、ビーズワックス、鯨ロウ、イボタロウ、羊毛ロウ、FTワックス、パラフィンワックス、マイクロワックス、カルナバワックス、密ロウ、シナロウ、オゾケライト、ポリオレフィンワックス及びモンタンワックス、これらのエステル化物があるが、これらに限定されるものではない。The term "wax" is understood herein to refer to any natural or synthetic wax, including, but not limited to, hazel wax, urushi wax, sugar cane wax, palm wax, candelilla wax, jojoba oil, beeswax, spermaceti wax, ivory wax, wool wax, FT wax, paraffin wax, microwax, carnauba wax, beeswax, china wax, ozokerite, polyolefin wax and montan wax, and esters thereof.
上記高結晶性の塩素化ビニルポリマー粒子は、添加により塩素化ビニルポリマーの成膜後の結晶化速度が増加する塩素化ビニルポリマー粒子であり、DSCで測定した190℃以下の最大の融解ピーク温度が好ましくは160℃以上であり、特に好ましくは170℃以上である。
ここで、最大の融解ピーク温度は下記の融解ピークの測定法に従って測定し、180℃以下での最大のピーク温度を用いる。
また、高結晶性の塩素化ビニルポリマー粒子は、好ましくは塩化ビニリデン共重合体粒子であり、特に好ましくは塩化ビニリデン共重合体を100質量%としたときに、91質量%以上の塩化ビニリデンが共重合された塩化ビニリデン共重合体粒子である。
<融解ピークの測定法>
(i)塩素化ビニルポリマーの水分散体を入手可能な場合、以下の方法を用いる。
塩素化ビニルポリマーの水分散体をアルミ板上に乾燥塗布量が10g/m2となるようにメイヤーバーにて塗布し、100℃に保ったオーブン中で1分間乾燥する。乾燥させたフィルムを5分以内にピンセットで剥離し、塩素化ビニルポリマーの単独膜を採取する。上記の単独膜から5mgを採取し測定に用いる。
The highly crystalline chlorinated vinyl polymer particles are chlorinated vinyl polymer particles whose addition increases the crystallization rate of the chlorinated vinyl polymer after film formation, and have a maximum melting peak temperature of 190°C or less as measured by DSC of preferably 160°C or more, and particularly preferably 170°C or more.
Here, the maximum melting peak temperature is measured according to the melting peak measurement method described below, and the maximum peak temperature at 180° C. or less is used.
Furthermore, the highly crystalline chlorinated vinyl polymer particles are preferably vinylidene chloride copolymer particles, and particularly preferably vinylidene chloride copolymer particles in which 91% by mass or more of vinylidene chloride is copolymerized when the vinylidene chloride copolymer is taken as 100% by mass.
<Measuring method of melting peak>
(i) When an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer is available, the following method is used.
A water dispersion of chlorinated vinyl polymer is applied to an aluminum plate with a Mayer bar so that the dry coating amount is 10 g/ m2 , and then dried for 1 minute in an oven maintained at 100°C. The dried film is peeled off with tweezers within 5 minutes to obtain a single film of chlorinated vinyl polymer. 5 mg of the single film is taken and used for measurement.
(ii)塩素化ビニルポリマーの水分散体を入手できず、水分散体が塗布されたフィルムのみ入手可能な場合は以下の方法を用いる。
塩素化ビニルポリマーが塗布されたフィルムより塩素化ビニルポリマーを分離し、5mg採取し測定に用いる。
塩素化ビニルポリマーがコートされたフィルムより塩素化ビニルポリマーを分離する手法としては、下記の(A)~(C)の方法が可能な場合はこれらを用いる。(A)が可能な場合は(A)を用い、(A)が困難であり(B)が可能な場合は(B)を用い、(A)及び(B)が困難であり(C)が可能な場合は(C)を用いる。(A)~(C)のいずれも困難であり、その他に分離可能な手段がある場合はそれを用いてもよい。その場合、分離物中の塩素化ビニルポリマー以外の不純物の含有量は可能な限り少なくなるよう洗浄、乾燥することが好ましい。上記不純物の質量割合は、好ましくは測定試料中0.5質量%以下である。乾燥処理の条件は、温度60℃以下、処理時間は10時間以下とする。ここで、不純物とは、混入したプライマーや溶剤等の塗工前の塩素化ビニルポリマーの水分散体に含まれない成分を指し、水分散体に初めから添加されている乳化剤等の添加剤は含まない。分離物中の乳化剤量は、下記の手順で測定することができる。i)乾燥させた分離物の質量をW1とする。ii)分離物を質量の50倍以上の大量の純水で洗浄する。この時ポリマーも一緒に流れ出ないように注意する。iii)洗浄した分離物を乾燥させ質量をW2とする。iv)乳化剤の質量をW1-W2より求める。
(A)ピンセット等で物理的に剥離するか、削り出す。
(B)塩素化ビニルポリマーは溶解せず、プライマーを溶解させる溶剤を用いることで化学的に分離する。好ましくはアセトンである。
(C)塩素化ビニルポリマーが溶解し、基材のフィルムが溶解しない溶剤を用いて塩素化ビニルポリマーを溶出、乾燥させて分離させる。
(B)、(C)の方法により溶剤を用いて分離した場合は、塩素化ビニルポリマーが分解しない範囲で乾燥炉等を用いて乾燥させ、分離物中に占める溶剤の重量が0.5質量%以下であることを確認した後で測定を行う。乾燥条件は温度50℃以下、乾燥時間は10時間以下とし、必要な場合減圧下で行う。
(ii) When an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer is not available and only a film coated with the aqueous dispersion is available, the following method is used.
The chlorinated vinyl polymer is separated from the film on which it is applied, and 5 mg of the polymer is sampled for measurement.
As a method for separating the chlorinated vinyl polymer from the film coated with the chlorinated vinyl polymer, the following methods (A) to (C) are used if possible. If (A) is possible, use (A); if (A) is difficult and (B) is possible, use (B); if (A) and (B) are difficult and (C) is possible, use (C). If any of (A) to (C) is difficult and there is another means for separation, that may be used. In this case, it is preferable to wash and dry the separated product so that the content of impurities other than the chlorinated vinyl polymer in the separated product is as small as possible. The mass ratio of the above impurities is preferably 0.5 mass% or less in the measurement sample. The drying treatment conditions are a temperature of 60°C or less and a treatment time of 10 hours or less. Here, the impurities refer to components that are not contained in the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer before coating, such as mixed primers and solvents, and do not include additives such as emulsifiers that are added to the aqueous dispersion from the beginning. The amount of emulsifier in the separated product can be measured by the following procedure. i) The mass of the dried separated product is W1. ii) Wash the separated product with a large amount of pure water that is at least 50 times its mass. Be careful not to let the polymer flow out together with the washed separated product. iii) Dry the washed separated product and call its mass W2. iv) Calculate the mass of the emulsifier by subtracting W1 from W2.
(A) Physically peel it off with tweezers or scrape it off.
(B) The chlorinated vinyl polymer is not dissolved, but the primer is dissolved in a solvent, which is chemically separated from the chlorinated vinyl polymer by using a solvent, preferably acetone, which dissolves the primer.
(C) The chlorinated vinyl polymer is dissolved using a solvent in which the chlorinated vinyl polymer dissolves but the substrate film does not dissolve, and the chlorinated vinyl polymer is separated by drying.
When separation is performed using a solvent by the method (B) or (C), the separated product is dried in a drying oven or the like to the extent that the chlorinated vinyl polymer does not decompose, and the measurement is performed after confirming that the weight of the solvent in the separated product is 0.5 mass % or less. The drying conditions are a temperature of 50° C. or less, a drying time of 10 hours or less, and, if necessary, under reduced pressure.
上記の手法で採取したサンプルをTAintsruments社製の示差走査熱量分析計Q-2000を用いて窒素雰囲気下で10℃/minで170℃まで加熱し、10℃/minで-40℃まで冷却する。次に、10℃/minで190℃まで加熱し、190℃までの測定データを取得する。取得した190℃までの測定データのうち、180℃以上では塩化ビニリデンの分解が始まるため、180℃以上のデータは用いず、2度目の加熱時の、-40℃から180℃までの測定値を用いて最大の融解ピーク温度を求める。The sample collected using the above method is heated to 170°C at 10°C/min in a nitrogen atmosphere using a TAintsruments Q-2000 differential scanning calorimeter, and cooled to -40°C at 10°C/min. It is then heated to 190°C at 10°C/min, and measurement data is obtained up to 190°C. Of the measurement data obtained up to 190°C, data above 180°C is not used because vinylidene chloride begins to decompose at temperatures above 180°C. The maximum melting peak temperature is determined using the measured values from -40°C to 180°C during the second heating.
この測定ではサンプルパンとしてアルミニウムのTzero PanとTzero hermetic Lid(TAinstruments社製)を用い、レファレンスとしてこのパンの空パンを用いる。すなわち、サンプル測定結果から、空パン測定結果を差し引いた値に基づいて、最大の融解ピーク温度を算出する。In this measurement, an aluminum Tzero Pan and Tzero hermetic lid (manufactured by TAinstruments) are used as the sample pan, and an empty pan is used as the reference. In other words, the maximum melting peak temperature is calculated based on the value obtained by subtracting the empty pan measurement result from the sample measurement result.
これらの結晶核剤を添加することにより、成膜後の結晶化の進行が促進され塗膜は高い水蒸気バリア性を発揮する。The addition of these crystal nucleating agents promotes the progression of crystallization after film formation, providing the coating with high water vapor barrier properties.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、ブリスターパッケージや食品包装等に用いるフィルムの塗布材料として使用することができる。The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment can be used as a coating material for films used in blister packages, food packaging, etc.
[フィルム]
本実施形態のフィルムは、上述の本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を有する。該層は、上述の塩素化ビニルポリマーを少なくとも含み、上述の塩素化ビニルポリマーのみからなる層であってもよい。
[film]
The film of the present embodiment has a layer to which the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment is applied. The layer contains at least the chlorinated vinyl polymer, and may be a layer consisting of the chlorinated vinyl polymer alone.
本実施形態のフィルムは、フィルム基材上に本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を有することが好ましい。上記フィルム基材には、特に制限は無いが、代表的なものとして、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド及びポリプロピレン製のフィルムが挙げられる。最も一般的にはポリ塩化ビニル製のフィルムが用いられる。上記フィルム基材の厚みは、使用する材質により違いがあるが、通常8~300μmであってよい。The film of this embodiment preferably has a layer in which the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment is applied onto a film substrate. There are no particular limitations on the film substrate, but representative examples include films made of polyvinyl chloride, polyester, polyamide, and polypropylene. Most commonly, a film made of polyvinyl chloride is used. The thickness of the film substrate varies depending on the material used, but may usually be 8 to 300 μm.
本実施形態のフィルムは、任意選択で、本実施形態の塩素化ビニルポリマーとは異なる化学的もしくは物理的特性を有する少なくとも1種類の塩素化ビニルポリマーの層を更に含んでいてもよい。例えば、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体を塗布した層の上にブロッキング防止やフィルムの滑り性向上を目的として、組成の異なる塩素化ビニルポリマーの水分散体を塗布したフィルムが挙げられる。
また、別の例として、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの層と、可塑性の高いコモノマー、例えば、アクリル酸メチルやアクリル酸ブチルを用いて共重合した塩素化ビニル共重合体の層とを交互に積層したフィルムが挙げられる。この構造を有するフィルムは、高い耐衝撃性が期待できる。
なお、このように複数種類の塩素化ビニルポリマーの層を有するフィルムの場合、塩素化ビニルポリマー層の厚みは、全ての層の厚みの総和とする。
The film of the present embodiment may optionally further include at least one layer of a chlorinated vinyl polymer having chemical or physical properties different from those of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment. For example, a film in which an aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer having a different composition is applied on a layer of the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment for the purpose of preventing blocking or improving the slipping property of the film can be mentioned.
Another example is a film in which layers of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment and layers of a chlorinated vinyl copolymer copolymerized with a highly plastic comonomer, such as methyl acrylate or butyl acrylate, are alternately laminated. A film having this structure is expected to have high impact resistance.
In the case of a film having layers of a plurality of kinds of chlorinated vinyl polymers, the thickness of the chlorinated vinyl polymer layer is the sum of the thicknesses of all the layers.
本実施形態のフィルムの最外面は、本実施形態の塩素化ビニルポリマーが塗布された層以外の層で構成されることが好ましい。このような層構成により、本実施形態のフィルムに酸化剤を含む場合、酸化剤が溶出して内容物と接触することを防ぐことができる。The outermost surface of the film of this embodiment is preferably composed of a layer other than the layer to which the chlorinated vinyl polymer of this embodiment is applied. With such a layer configuration, when the film of this embodiment contains an oxidizing agent, it is possible to prevent the oxidizing agent from dissolving and coming into contact with the contents.
上記塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層の乾燥後の塗膜質量は、特に限定されないが、好ましくは、1g/m2であり、より好ましくは10g/m2以上であり、更に好ましくは40g/m2以上である。乾燥後の塗膜質量を増加させることによりフィルム全体としてのバリア性を向上させることができる。
しかしながら、塩素化ビニルポリマーの層の厚みが大きいほど、単位体積当たりの塩素化ビニルポリマーの変色度が小さくともフィルム全体としては変色度が大きく見える。従って、厚みが大きいほど塩素化ビニルポリマーの変色を抑制する本実施形態の塩素化ビニルポリマーは効果を発揮する。
The coating weight of the layer coated with the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer after drying is not particularly limited, but is preferably 1 g/m 2 , more preferably 10 g/m 2 or more, and even more preferably 40 g/m 2 or more. By increasing the coating weight after drying, the barrier property of the entire film can be improved.
However, the thicker the layer of the chlorinated vinyl polymer, the greater the discoloration of the film as a whole appears, even if the discoloration of the chlorinated vinyl polymer per unit volume is small. Therefore, the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment, which suppresses discoloration of the chlorinated vinyl polymer, is more effective as the thickness increases.
また、本実施形態のフィルムには、任意選択で、塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層以外に、塩素化ビニル以外の重合活性に富むモノマーを主体として機能的に調整された共重合体の層を含んでよい。このような層として、例えば、フィルム基材上に水系樹脂エマルジョンやアクリル系ディスパージョンを用いてプライマーを形成し、その上に上述の本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を設けてもよい。 Optionally, the film of this embodiment may include a layer of a functionally adjusted copolymer mainly composed of a monomer other than chlorinated vinyl having high polymerization activity, in addition to the layer coated with the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer. For example, such a layer may be formed by forming a primer on the film substrate using an aqueous resin emulsion or an acrylic dispersion, and then providing a layer coated with the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、上で例示したようなフィルム基材へ塗布され、ブリスターパッケージとして利用することが好ましい。得られたブリスターパッケージは、優れたバリア性(例えば、酸素バリア性、水蒸気バリア性)を示す。The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment is preferably applied to a film substrate as exemplified above and used as a blister package. The resulting blister package exhibits excellent barrier properties (e.g., oxygen barrier properties, water vapor barrier properties).
さらに、本実施形態のフィルムは、ブリスターパッケージへの適用以外に、そのままコーティング剤としてクリヤー皮膜を形成させるために使用することもできる。 Furthermore, in addition to being applied to blister packages, the film of this embodiment can also be used directly as a coating agent to form a clear film.
上記フィルム基材に、上述の本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体を塗布する方法としては、被塗物表面に対して、エアースプレー、エアーレス、ロールコーター、カーテンフローコート、ロールコート、ディップコート、スピンコート等の公知の方法を用いることができる。通常、フィルム基材への塗布後は、常温又は加熱下で所定時間保持して乾燥される。As a method for applying the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment to the above-mentioned film substrate, a known method such as air spray, airless, roll coater, curtain flow coating, roll coating, dip coating, spin coating, etc., can be used for the surface of the substrate. After application to the film substrate, the coating is usually dried by keeping it at room temperature or under heating for a predetermined time.
本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を有するフィルムについて、水蒸気バリア性と保管によるフィルムの黄変度の変化ΔYIは、下記パラメータ(1)、(2)を用いて評価することができる。For a film having a layer coated with an aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of this embodiment, the water vapor barrier property and the change in yellowing of the film due to storage, ΔYI, can be evaluated using the following parameters (1) and (2).
(1)水蒸気バリア性
38℃及び100%RHの条件下、MOCON社の水蒸気透過度測定装置PERMATRAN 3/33を用いて本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を有するフィルムの水蒸気バリア性を評価することができる(単位:g/m2・day@38℃、100%RH)。
ただし、測定開始後48hrから60hrの間の測定値の平均値を水蒸気透過度とする。
測定は4回行い平均値を用いる。
特に限定されないが、本実施形態の塩素化ビニルポリマーの水分散体が塗布された層を有するフィルムは、高いバリア性(例えば、水蒸気バリア性)が要求される用途に適用することができ、その水蒸気透過度の好ましい数値範囲は0.6g/m2・day以下、より好ましくは0.5g/m2・day以下であり、更に好ましくは0.4g/m2・day以下である。
(1) Water Vapor Barrier Property The water vapor barrier property of a film having a layer coated with the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment can be evaluated using a water vapor transmission rate measuring device PERMATRAN 3/33 manufactured by MOCON under conditions of 38°C and 100% RH (unit: g/ m2 ·day@38°C, 100% RH).
However, the water vapor permeability is defined as the average value of the measured values between 48 hours and 60 hours after the start of the measurement.
The measurement is carried out four times and the average value is used.
Although not particularly limited, a film having a layer coated with the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present embodiment can be used in applications requiring high barrier properties (e.g., water vapor barrier properties), and the preferred numerical range of the water vapor permeability is 0.6 g/ m2 ·day or less, more preferably 0.5 g/ m2 ·day or less, and even more preferably 0.4 g/ m2 ·day or less.
(2)フィルムの黄変度測定
(黄変度測定用の塗工フィルムの作製)
コロナ放電処理を施した延伸ポリ塩化ビニルフィルム(厚み250μm)の上に、プライマーとしてBASF社製のEmulder381Aを、メイヤーロッドを用いて乾燥後塗膜質量が2g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行う。このフィルムの上に、塩素化ビニルポリマーの水分散体を、メイヤーロッドにより1回の乾燥後塗膜質量が10g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行い、乾燥後の塗膜質量が60g/m2になるまで重ね塗りする。
(黄変度測定)
得られた塗工フィルムを5cm角に切り出し、3枚重ねて測定サンプルとし、コニカミノルタ製の色差計CM-5を用いて下記の測定条件で黄変度(YI値)を測定する。この時の値を保管前の黄変度とする。次に、測定サンプルを40℃のオーブンに入れ、30日保管した後、再び下記の測定条件で黄変度を測定する。この時の値を保管後の黄変度とする。それぞれ3回測定を行い、その平均値を黄変度とする。保管後の黄変度から保管前の黄変度を引いた値が保管による黄変度の変化ΔYIである。
〈測定条件〉
表色系:L*a*b*
インデックス:YI ASTM E313-96
視野;10°
主光源:D65
第二光源:なし
(2) Measurement of film yellowing (preparation of coated film for yellowing measurement)
A primer, Emulder 381A manufactured by BASF, is applied to a stretched polyvinyl chloride film (thickness 250 μm) that has been subjected to a corona discharge treatment, using a Mayer rod to give a coating mass of 2 g/ m2 after drying, and then dried in a hot air circulation dryer at 85° C. for 15 seconds. An aqueous dispersion of a chlorinated vinyl polymer is applied to this film using a Mayer rod to give a coating mass of 10 g/ m2 after one drying, and then dried in a hot air circulation dryer at 85° C. for 15 seconds, and recoated until the coating mass after drying reaches 60 g/ m2 .
(Yellowing degree measurement)
The obtained coated film is cut into a 5 cm square, and three sheets are stacked to prepare a measurement sample. The yellowing degree (YI value) is measured under the following measurement conditions using a Konica Minolta color difference meter CM-5. The value measured is the yellowing degree before storage. The measurement sample is then placed in an oven at 40°C and stored for 30 days, after which the yellowing degree is measured again under the following measurement conditions. The value measured is the yellowing degree after storage. Each measurement is carried out three times, and the average value is the yellowing degree. The value obtained by subtracting the yellowing degree before storage from the yellowing degree after storage is the change in yellowing degree due to storage, ΔYI.
Measurement conditions:
Color system: L*a*b*
Index: YI ASTM E313-96
Field of view: 10°
Main light source: D65
Secondary light source: None
40℃30日間の色調の変化は、常温(20℃)であれば1年程度の保管に相当する。上記ΔYIは、1.4以下が好ましく、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0以下である。0以下の場合、黄変が完全に抑えられていることを意味する。 The change in color tone at 40°C for 30 days is equivalent to about one year of storage at room temperature (20°C). The above ΔYI is preferably 1.4 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0 or less. A value of 0 or less means that yellowing is completely suppressed.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例、参考例及び比較例中の「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を示す。
The present invention will now be described more specifically with reference to examples.
In the examples , reference examples and comparative examples, "parts" and "%" respectively indicate "parts by mass" and "% by mass".
<水分散体の重合例>
[実施例1]
ガラスライニングを施した耐圧反応器中に、モノマーの合計質量100部に対し、純水57部、Dアラボアスコルビン酸ナトリウム0.03部、アルキルスルホン酸ナトリウム0.2部を仕込み、攪拌しながら脱気を行った後、大気圧まで窒素で加圧し、内容物の温度を45℃に保った。別の容器に質量組成比がVDC/MAN=91/9となる原料モノマー混合物を作製した。原料モノマー混合物の内20部を上記耐圧反応器中に一括添加し、内圧が降下するまで重合した。続いて、残りのモノマー混合物80部を連続的に定量して圧入した。
並行して、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.014部を純水3.5部に溶解した開始剤、Dアラボアスコルビン酸ナトリウム0.015部を純水3.5部に溶解した還元剤、及びアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1.6部を純水2.5部に溶解した乳化剤を連続的に定量圧入した。この間内容物を攪拌しながら45℃に保ち、内圧が十分に降下するまで反応を進行させた。
重合収率は99.9%であった。重合収率は、ほぼ100%なので、共重合体の組成は原料仕込み比にほぼ等しい。かくして得られた水分散体に対して、水蒸気ストリッピングによって未反応モノマーを除去した。
この重合において、モノマー混合物80部を連続的に圧入し、全量投入するまでの時間は40時間であった。
得られた水分散体の固形分100部に対して過酸化水素の質量割合が0.1部となるように過酸化水素水を添加した。その後、ピロリン酸4ナトリウムの20℃飽和水溶液と純水を用いて水分散のpHが2.5に、固形分が60%になるように調整を行った。
<Polymerization Example of Water Dispersion>
[Example 1]
In a glass-lined pressure reactor, 57 parts of pure water, 0.03 parts of D-araboascorbate sodium, and 0.2 parts of sodium alkylsulfonate were charged relative to a total mass of 100 parts of monomers, and the mixture was degassed while stirring, then pressurized with nitrogen to atmospheric pressure, and the temperature of the contents was kept at 45°C. In another container, a raw material monomer mixture with a mass composition ratio of VDC/MAN = 91/9 was prepared. 20 parts of the raw material monomer mixture was added in one go to the pressure reactor, and polymerization was carried out until the internal pressure dropped. Subsequently, the remaining monomer mixture of 80 parts was continuously quantified and pressurized.
In parallel, an initiator prepared by dissolving 0.014 parts of t-butyl hydroperoxide in 3.5 parts of pure water, a reducing agent prepared by dissolving 0.015 parts of sodium D-araboascorbate in 3.5 parts of pure water, and an emulsifier prepared by dissolving 1.6 parts of sodium alkyldiphenyletherdisulfonate in 2.5 parts of pure water were continuously and quantitatively injected. During this time, the contents were kept at 45° C. while being stirred, and the reaction was allowed to proceed until the internal pressure had sufficiently dropped.
The polymerization yield was 99.9%. Since the polymerization yield was nearly 100%, the composition of the copolymer was nearly equal to the raw material charge ratio. The unreacted monomers were removed from the aqueous dispersion thus obtained by steam stripping.
In this polymerization, 80 parts of the monomer mixture was continuously injected, and the time required for the entire amount to be injected was 40 hours.
Hydrogen peroxide was added to the obtained aqueous dispersion so that the mass ratio of hydrogen peroxide was 0.1 part per 100 parts of the solid content of the aqueous dispersion. Then, the aqueous dispersion was adjusted to pH 2.5 and the solid content to 60% using a saturated aqueous solution of tetrasodium pyrophosphate at 20° C. and pure water.
[比較例1]
特許文献4の実施例1と同様に塩化ビニリデン共重合体の水分散体を作製した。
ガラスライニングを施した耐圧反応器中に、モノマーの合計質量100部に対し、純水57部、Dアラボアスコルビン酸ナトリウム0.03部、アルキルスルホン酸ナトリウム0.2部を仕込み、攪拌しながら脱気を行った後、内容物の温度を45℃に保った。別の容器に質量組成比がVDC/MMA/AN=90.1/9.4/0.5となる原料モノマー混合物を作製した。原料モノマー混合物のうち20部を上記耐圧反応器中に一括添加し、内圧が降下するまで重合した。続いて、残りのモノマー混合物80部を連続的に定量して圧入した。
並行してt-ブチルハイドロパーオキサイド0.014部を純水3.5部に溶解した開始剤、Dアラボアスコルビン酸ナトリウム0.015部を純水3.5部に溶解した還元剤、及びアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1.6部を純水2.5部に溶解した乳化剤を連続的に定量圧入した。この間内容物を攪拌しながら45℃に保ち、内圧が十分に降下するまで反応を進行させた。
重合収率は99.9%であった。重合収率は、ほぼ100%なので、共重合体の組成は原料仕込み比にほぼ等しい。かくして得られた水分散体に対して、水蒸気ストリッピングによって未反応モノマーを除去した後、固形分を50~60%に調整した。
この重合において、モノマー混合物80部を連続的に圧入し、全量投入するまでの時間は21時間であった。
[Comparative Example 1]
An aqueous dispersion of a vinylidene chloride copolymer was prepared in the same manner as in Example 1 of Patent Document 4.
In a glass-lined pressure reactor, 57 parts of pure water, 0.03 parts of D-sodium araboascorbate, and 0.2 parts of sodium alkylsulfonate were charged relative to a total mass of 100 parts of monomers, and the mixture was degassed while stirring, and the temperature of the contents was maintained at 45°C. In another container, a raw material monomer mixture having a mass composition ratio of VDC/MMA/AN=90.1/9.4/0.5 was prepared. 20 parts of the raw material monomer mixture was added to the pressure reactor in one go, and polymerization was carried out until the internal pressure dropped. Subsequently, the remaining monomer mixture of 80 parts was continuously quantified and pressurized.
In parallel, an initiator prepared by dissolving 0.014 parts of t-butyl hydroperoxide in 3.5 parts of pure water, a reducing agent prepared by dissolving 0.015 parts of sodium D-araboascorbate in 3.5 parts of pure water, and an emulsifier prepared by dissolving 1.6 parts of sodium alkyldiphenyletherdisulfonate in 2.5 parts of pure water were continuously and quantitatively injected. During this time, the contents were kept at 45° C. while being stirred, and the reaction was allowed to proceed until the internal pressure had sufficiently dropped.
The polymerization yield was 99.9%. Since the polymerization yield was nearly 100%, the composition of the copolymer was nearly equal to the raw material charge ratio. After removing unreacted monomers from the aqueous dispersion thus obtained by steam stripping, the solid content was adjusted to 50-60%.
In this polymerization, 80 parts of the monomer mixture was continuously injected, and the time required for the entire amount to be injected was 21 hours.
[比較例2]
過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 2]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that hydrogen peroxide was not added.
[比較例3]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MA=91/9とし、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 3]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MA=91/9 and hydrogen peroxide was not added.
[比較例4]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/AN=91/9とし、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 4]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/AN=91/9 and hydrogen peroxide was not added.
[比較例5]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MMA=91/9とし、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 5]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MMA=91/9 and hydrogen peroxide was not added.
[比較例6]
過酸化水素の代わりに、還元系漂白剤として知られる亜硫酸水素ナトリウムを、水分散体の固形分100部に対して0.1部添加したこと以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 6]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that sodium hydrogen sulfite, which is known as a reducing bleaching agent, was added in an amount of 0.1 part per 100 parts of the solid content of the aqueous dispersion, instead of hydrogen peroxide.
[比較例7]
pHを8.0に調整し、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 7]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH was adjusted to 8.0 and hydrogen peroxide was not added.
[比較例8]
pHを4.0に調整し、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 8]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH was adjusted to 4.0 and hydrogen peroxide was not added.
[比較例9]
pHを1.6に調整し、過酸化水素を添加しなかった以外は実施例1と同様に水分散体を作製した。
[Comparative Example 9]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH was adjusted to 1.6 and no hydrogen peroxide was added.
[比較例10]
固形分を1%に調整した以外は比較例2と同様に水分散体を作製した。
得られた水分散体を水蒸気透過度測定のため塗布したところ、亀裂の入った膜となってしまい、均一塗膜を得ることができなかった。
[Comparative Example 10]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that the solid content was adjusted to 1%.
When the obtained aqueous dispersion was applied to measure the water vapor transmission rate, the film had cracks and it was not possible to obtain a uniform coating.
[実施例2]
過酸化水素の質量割合を0.1部ではなく1.0部にした以外は実施例1と同様に水分分散体を作製した。
[Example 2]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of hydrogen peroxide was changed to 1.0 part instead of 0.1 part.
[参考例3]
過酸化水素の質量割合を0.1部ではなく0.01部にした以外は実施例2と同様に水分分散体を作製した。
[ Reference Example 3]
A water dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass ratio of hydrogen peroxide was changed to 0.01 part instead of 0.1 part.
[実施例4]
過酸化水素の代わりに過硫酸ナトリウムを1.0部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 4]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that sodium persulfate was added in place of hydrogen peroxide so that the total amount was 1.0 part.
[実施例5]
過酸化水素の代わりに過炭酸ナトリウムを1.0部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 5]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that sodium percarbonate was added in place of hydrogen peroxide so that the total amount was 1.0 part.
[実施例6]
過酸化水素の代わりに過酢酸を1.0部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 6]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that peracetic acid was added in place of hydrogen peroxide so that the total amount was 1.0 part.
[参考例7]
過酸化水素の代わりに次亜塩素酸ナトリウムを1.0部となるように添加し、pHを8.0に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[ Reference Example 7]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that sodium hypochlorite was added in place of hydrogen peroxide so that the total amount was 1.0 part, and the pH was adjusted to 8.0.
[実施例8]
pHを4.0に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 8]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the pH was adjusted to 4.0.
[実施例9]
pHを1.6に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 9]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the pH was adjusted to 1.6.
[実施例10]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/AN=91/9とした以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 10]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/AN=91/9.
[実施例11]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MMA=91/9とした以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 11]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MMA=91/9.
[実施例12]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MA=91/9とした以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 12]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MA=91/9.
[実施例13]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MAN=90/10とした以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 13]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MAN=90/10.
[実施例14]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MAN=89/11とした以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 14]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass composition ratio of the raw material monomer mixture was VDC/MAN=89/11.
[実施例15]
原料モノマー混合物の質量組成比をVDC/MAN=89/11とし、結晶核剤として、VDC/AN=98/2の原料モノマーを用いて比較例1と同様に合成した塩化ビニリデン共重合体の水分散体を乾燥質量で2.0部となるよう添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
なお、下記の測定方法で結晶核剤として添加した塩化ビニリデン共重合体の最大の融解ピークを測定したところ、179℃であった。結晶核剤の添加により添加前の水分散体と比べて結晶化速度の向上が確認された。
(最大の融解ピークの測定)
塩化ビニリデン共重合体の水分散体をアルミ板上に乾燥塗布量が10g/m2となるようにメイヤーバーにて塗布し、100℃に保ったオーブン中で1分間乾燥した。乾燥させた乾燥物を5分以内にピンセットで採取し、塩化ビニリデン共重合体の乾燥物を採取した。上記の乾燥物から5mgを採取し測定に用いた。
サンプルをTAintsruments社製の示差走査熱量分析計Q-2000を用いて窒素雰囲気下で10℃/minで170℃まで加熱し、10℃/minで-40℃まで冷却した。次に、10℃/minで190℃まで加熱し、190℃までの測定データを取得した。取得した190℃までの測定データのうち、180℃以上では塩化ビニリデンの分解が始まるため、180℃以上のデータは用いず、二度目の加熱時の、-40℃から180℃までの測定値を用いて最大の融解ピーク温度を求めた。
なお、サンプルパンとしてアルミニウムのTzero PanとTzero hermetic Lid(TAinstruments社製)を用い、レファレンスとしてこのパンの空パンを用いた。すなわち、サンプル測定結果から、空パン測定結果を差し引いた値に基づいて、最大の融解ピーク温度を算出した。
[Example 15]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the raw material monomer mixture had a mass composition ratio of VDC/MAN = 89/11, and an aqueous dispersion of a vinylidene chloride copolymer synthesized in the same manner as in Comparative Example 1 using raw material monomers having a mass composition ratio of VDC/AN = 98/2 was added as a crystal nucleating agent in an amount of 2.0 parts by dry mass.
The maximum melting peak of the vinylidene chloride copolymer added as a crystal nucleating agent was measured by the following measurement method and was found to be 179° C. It was confirmed that the addition of the crystal nucleating agent improved the crystallization rate compared to the aqueous dispersion before the addition.
(Measurement of maximum melting peak)
The aqueous dispersion of vinylidene chloride copolymer was applied to an aluminum plate with a Mayer bar so that the dry coating amount was 10 g/ m2 , and then dried for 1 minute in an oven maintained at 100°C. The dried product was collected with tweezers within 5 minutes to obtain a dried product of vinylidene chloride copolymer. 5 mg of the dried product was collected and used for the measurement.
The sample was heated to 170°C at 10°C/min under a nitrogen atmosphere using a TAintsruments Q-2000 differential scanning calorimeter, and cooled to -40°C at 10°C/min. Next, the sample was heated to 190°C at 10°C/min, and measurement data was obtained up to 190°C. Of the measurement data obtained up to 190°C, data above 180°C was not used because vinylidene chloride begins to decompose at 180°C or higher, and the maximum melting peak temperature was obtained using the measured values from -40°C to 180°C during the second heating.
The aluminum Tzero Pan and Tzero hermetic lid (manufactured by TA instruments) were used as the sample pan, and an empty pan was used as the reference. That is, the maximum melting peak temperature was calculated based on the value obtained by subtracting the measurement result of the empty pan from the measurement result of the sample.
[実施例16]
過酸化水素に加えてフィチン酸ナトリウムを0.1部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 16]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.1 parts of sodium phytate was added in addition to hydrogen peroxide.
[実施例17]
過酸化水素に加えてケイ酸ナトリウムを0.1部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 17]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.1 part of sodium silicate was added in addition to hydrogen peroxide.
[実施例18]
過酸化水素に加えてエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA-2Na)を0.1部となるように添加した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 18]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.1 parts of disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA-2Na) was added in addition to hydrogen peroxide.
[参考例19]
過酸化水素の質量割合を0.1部ではなく0.001部にした以外は実施例2と同様に水分分散体を作製した。
[ Reference Example 19]
A water dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mass ratio of hydrogen peroxide was changed to 0.001 part instead of 0.1 part.
[実施例20]
pHを2.5%アンモニア水で調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 20]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the pH was adjusted with 2.5% ammonia water.
[実施例21]
pHを1mol/L水酸化ナトリウム水溶液で調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 21]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the pH was adjusted with a 1 mol/L aqueous sodium hydroxide solution.
[実施例22]
固形分を10%に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 22]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the solid content was adjusted to 10%.
[実施例23]
固形分を40%に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 23]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the solid content was adjusted to 40%.
[実施例24]
固形分を50%に調整した以外は実施例2と同様に水分散体を作製した。
[Example 24]
An aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 2, except that the solid content was adjusted to 50%.
得られた塩化ビニリデン共重合体の水分散体を用いて、以下の測定を行った。結果を表1に示す。
なお、測定は、上記の水分散体を調整してから1日以内に行った。また、測定を行うまでは水分散体を5℃で保管した。
The obtained aqueous dispersion of vinylidene chloride copolymer was subjected to the following measurements, the results of which are shown in Table 1.
The measurements were carried out within one day after the preparation of the aqueous dispersion, and the aqueous dispersion was stored at 5° C. until the measurements were carried out.
<ΔE*abの測定>
(1)サンプル調製
本測定で用いる試薬は全て20℃に温調した。水分散体35gに純水65gを加えて希釈した水分散体100mLを、250mLのPP製試薬瓶に取った。そこに10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLと1mol/Lの塩酸10mLとを滴下して蓋を締め、25mm×φ8mmの攪拌子を用いて300rpmで5分間攪拌した。得られた水分散体をサンプルとした。
なお、基準色には、ヨウ化カリウム水溶液の代わりに10mLの純水を加えて同様の操作を行ったサンプルの測定結果を用いた。
(2)変色測定
コニカミノルタ製の色差計CM-5を用いて変色測定を行った。CM-5オプションの30mmφのシャーレに、上記サンプル10mLを測り取り、下記測定条件にてCM-5の測定法の一つであるシャーレ測定を行った。測定を3回行い、その平均値を各サンプルのΔE*abとした。
〈測定条件〉
表色系:L*a*b*
インデックス:YI ASTM E313-96
視野;10°
主光源:D65
第二光源:なし
なお、ヨウ化カリウム水溶液添加後は、空気中の酸素によりヨウ化カリウムが酸化されてヨウ素が生成することがあるため、規定の5分間の攪拌を行った後は可能な限り速やかに、遅くとも5分以内に変色の測定を行った。
<Measurement of ΔE*ab>
(1) Sample preparation All reagents used in this measurement were kept at 20°C. 35 g of the aqueous dispersion was diluted with 65 g of pure water to obtain 100 mL of aqueous dispersion, which was placed in a 250 mL PP reagent bottle. 10 mL of 10 w/V% potassium iodide aqueous solution and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid were dropped into the bottle, the lid was closed, and the bottle was stirred at 300 rpm for 5 minutes using a 25 mm x φ8 mm stirrer. The obtained aqueous dispersion was used as a sample.
As the reference color, the measurement result of a sample in which 10 mL of pure water was added instead of the potassium iodide aqueous solution and the same operation was carried out was used.
(2) Discoloration Measurement Discoloration measurement was performed using a color difference meter CM-5 manufactured by Konica Minolta. 10 mL of the above sample was measured and placed in a 30 mmφ petri dish of the CM-5 option, and a petri dish measurement, which is one of the measurement methods of CM-5, was performed under the following measurement conditions. The measurement was performed three times, and the average value was taken as ΔE*ab for each sample.
Measurement conditions:
Color system: L*a*b*
Index: YI ASTM E313-96
Field of view: 10°
Main light source: D65
Secondary light source: None. After the potassium iodide aqueous solution was added, the potassium iodide could be oxidized by oxygen in the air to produce iodine. Therefore, after the specified 5 minutes of stirring, the color change was measured as soon as possible, but no later than within 5 minutes.
<酸化剤の定量:酸化還元滴定>
実施例及び参考例について以下のように酸化還元滴定を行い、酸化剤を定量した。比較例については、酸化剤を添加しておらず、また、開始剤として使用したt-ブチルハイドロパーオキサイドも、その添加量から重合後には残留していないと考えられるため、下記の測定は行わず、結果を0とした。
本測定で用いる試薬は全て20℃に温調した。水分散体35gに純水65gを加えて希釈した水分散体100mLを250mLのPP製試薬瓶に取った。そこに10w/V%のヨウ化カリウム水溶液を10mLと1mol/Lの塩酸を10mLとを滴下して蓋を締め、25mm×φ8mmの攪拌子を用いて300rpmで5分間攪拌した。得られた水分散体に、30秒に1回0.1mol/Lのチオ硫酸ナトリウム溶液を滴下していき、褐色がなくなった点を終点とした。終点までに要したチオ硫酸ナトリウム溶液の量を記録した。何度か測定を行い、滴下が10~15回で終了するように、1回当たりのチオ硫酸ナトリウムの量を調節した。調整後、測定を3回以上行い、標準偏差が滴定値の20%以内に収まっていることを確認して、平均値を結果とした。
実施例及び参考例で得た水分散体は、上記測定の結果、成膜後も残存するのに十分な量の酸化剤を含むことが分かった。
<Quantitative determination of oxidizing agent: redox titration>
For the Examples and Reference Examples , oxidation-reduction titration was carried out as follows to quantify the oxidizing agent. For the Comparative Examples, no oxidizing agent was added, and the amount of t-butyl hydroperoxide used as an initiator was also considered to be zero after polymerization, so the following measurements were not carried out and the results were recorded as zero.
All the reagents used in this measurement were kept at 20°C. 35 g of the aqueous dispersion was diluted with 65 g of pure water to obtain 100 mL of aqueous dispersion, which was taken in a 250 mL PP reagent bottle. 10 mL of 10 w/V% potassium iodide aqueous solution and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid were dropped therein, the lid was closed, and the mixture was stirred at 300 rpm for 5 minutes using a 25 mm x φ8 mm stirrer. 0.1 mol/L sodium thiosulfate solution was dropped into the obtained aqueous dispersion once every 30 seconds, and the point at which the brown color disappeared was taken as the end point. The amount of sodium thiosulfate solution required to reach the end point was recorded. Measurements were performed several times, and the amount of sodium thiosulfate per drop was adjusted so that the drop was completed in 10 to 15 times. After adjustment, measurements were performed three or more times, and the average value was taken as the result after confirming that the standard deviation was within 20% of the titration value.
As a result of the above measurements, it was found that the aqueous dispersions obtained in the Examples and Reference Examples contained a sufficient amount of oxidizing agent to remain even after film formation.
<固形分の測定>
CEM製の固形分計SMART SYSTEM5に2.5gの水分散体を測り取り、20℃、50%RH環境下で測定を行った。3回測定した結果を平均し、(乾燥質量/水分散体の質量)×100の式により固形分を求めた。
<Measurement of solid content>
2.5 g of the aqueous dispersion was weighed out into a solid content meter SMART SYSTEM 5 manufactured by CEM, and measurement was performed under an environment of 20° C. and 50% RH. The results of three measurements were averaged, and the solid content was calculated according to the formula (dry mass/mass of aqueous dispersion)×100.
<水蒸気透過度(透湿度)の測定>
(透湿度測定用の塗工フィルム作製)
コロナ放電処理を施した延伸ポリ塩化ビニルフィルム(厚み250μm)の上に、プライマーとしてBASF社製のEmulder381Aを、メイヤーロッドを用いて乾燥後塗膜質量が2g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行った。このフィルムの上に、実施例、参考例及び比較例の各々で得られた塩化ビニリデン共重合体の水分散体を、メイヤーロッドにより1回の乾燥後塗膜質量が10g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行い、乾燥後の塗膜質量が40g/m2になるまで重ね塗りした。得られた塗工フィルムを40℃のオーブンに入れ24時間保管した後、20℃湿度55%の恒温恒湿室で2時間調湿した。
<Measurement of water vapor permeability (moisture permeability)>
(Preparation of coating film for measuring moisture permeability)
On a stretched polyvinyl chloride film (thickness 250 μm) subjected to corona discharge treatment, BASF Emulder 381A was applied as a primer using a Mayer rod so that the coating mass after drying was 2 g/m 2 , and a drying treatment was performed in a hot air circulation dryer at 85 ° C. for 15 seconds. On this film, the aqueous dispersion of the vinylidene chloride copolymer obtained in each of the Examples , Reference Examples , and Comparative Examples was applied using a Mayer rod so that the coating mass after one drying was 10 g/m 2 , and a drying treatment was performed in a hot air circulation dryer at 85 ° C. for 15 seconds, and the coating mass after drying was 40 g/m 2. The obtained coated film was stored in a 40 ° C. oven for 24 hours, and then conditioned in a constant temperature and humidity chamber at 20 ° C. and humidity of 55% for 2 hours.
(水蒸気透過度(透湿度)の測定)
得られた塗工フィルムについて、38℃及び100%RHの条件下、MOCON社の水蒸気透過度測定装置PERMATRAN 3/33を用いて測定した(単位:g/m2・day@38℃、100%RH)。
ただし、測定開始後48hrから60hrの間の測定値の平均値を水蒸気透過度とした。
測定は4回行い、平均値を用いた。
(Measurement of water vapor permeability (moisture permeability))
The water vapor transmission rate of the resulting coated film was measured under conditions of 38° C. and 100% RH using a water vapor transmission rate measuring device PERMATRAN 3/33 manufactured by MOCON (unit: g/m 2 ·day@38° C., 100% RH).
The water vapor permeability was determined as the average value of the measurements taken between 48 hours and 60 hours after the start of the measurements.
The measurement was carried out four times, and the average value was used.
<フィルムの黄変度の測定>
(黄変度測定用の塗工フィルム作製)
コロナ放電処理を施した延伸ポリ塩化ビニルフィルム(厚み250μm)の上に、プライマーとしてBASF社製のEmulder381Aを、メイヤーロッドを用いて乾燥後塗膜質量が2g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行った。このフィルムの上に、実施例、参考例及び比較例の各々で得られた塩化ビニリデン共重合体の水分散体を、メイヤーロッドにより1回の乾燥後塗膜質量が10g/m2となるように塗布し、熱風循環乾燥機中にて85℃、15秒の乾燥処理を行い、乾燥後の塗膜質量が60g/m2になるまで重ね塗りした。
(黄変度測定)
得られた塗工フィルムを5cm角に切り出し、3枚重ねて測定サンプルとし、コニカミノルタ製の色差計CM-5を用いて下記の測定条件で黄変度(YI値)を測定した。この時の値を保管前の黄変度とした。次に、測定サンプルを40℃のオーブンに入れ、30日保管した後、再び下記の測定条件で黄変度を測定した。この時の値を保管後の黄変度とした。それぞれ3回測定を行い、その平均値を黄変度とした。保管後の黄変度から保管前の黄変度を引いた値を保管による黄変度の変化ΔYIとした。
〈測定条件〉
表色系:L*a*b*
インデックス:YI ASTM E313-96
視野;10°
主光源:D65
第二光源:なし
<Measurement of film yellowing>
(Preparation of coated film for measuring yellowing degree)
On a stretched polyvinyl chloride film (thickness 250 μm) that had been subjected to a corona discharge treatment, BASF Emulder 381A was applied as a primer using a Mayer rod so that the coating mass after drying would be 2 g/ m2 , and a drying treatment was carried out in a hot air circulation dryer at 85° C. for 15 seconds. Onto this film, the aqueous dispersion of the vinylidene chloride copolymer obtained in each of the Examples , Reference Examples, and Comparative Examples was applied using a Mayer rod so that the coating mass after one drying would be 10 g/ m2 , and a drying treatment was carried out in a hot air circulation dryer at 85° C. for 15 seconds, and recoated until the coating mass after drying reached 60 g/ m2 .
(Yellowing degree measurement)
The obtained coated film was cut into a 5 cm square, and three sheets were stacked to prepare a measurement sample. The yellowing degree (YI value) was measured under the following measurement conditions using a color difference meter CM-5 manufactured by Konica Minolta. The value at this time was taken as the yellowing degree before storage. Next, the measurement sample was placed in an oven at 40°C and stored for 30 days, after which the yellowing degree was measured again under the following measurement conditions. The value at this time was taken as the yellowing degree after storage. Each measurement was performed three times, and the average value was taken as the yellowing degree. The value obtained by subtracting the yellowing degree before storage from the yellowing degree after storage was taken as the change in yellowing degree due to storage, ΔYI.
Measurement conditions:
Color system: L*a*b*
Index: YI ASTM E313-96
Field of view: 10°
Main light source: D65
Secondary light source: None
<モノマー組成>
実施例、参考例及び比較例の塩素化ビニルポリマーのモノマー組成は、下記の方法により採取したサンプルをテトラヒドロフラン-d8に溶解させ、NMR測定を行うことで評価した。
水分散体10mLを凍結乾燥し、凍結乾燥品を0.5g採取した。採取した凍結乾燥品を99.9質量%以上の純度のテトラヒドロフラン10mLに溶解させた溶液に、アセトンを40mL滴下した。生じた沈殿物をろ過し、ろ過して残った不溶分を採取した。採取した不溶分を測定サンプルとした。
NMRの測定条件は下記の表のとおりである。
装置:JEOL RESONANCE ECS400(1H)
Bruker Biospin Avance600(13C)
観測核:1H(399.78MHz)、13C(150.91MHz)
パルスプログラム:Single pulse(1H)、zgig30(13C)
積算回数:256回(1H)、10000回(13C)
ロック溶媒:THF-d8
化学シフト基準:THF(1H:180ppm、13C:67.38ppm)
得られたNMRスペクトルを用いて、ピークを積分することでポリマー中の組成を同定した。含まれるモノマーの種類は仕込みモノマーから明らかである。
例として塩化ビニリデン、メタクリロニトリル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、に由来する構造単位を含有するポリマーの場合、13C-NMRのスペクトルにおいて80~90ppmを積分することで塩化ビニリデンに由来する構造単位、110~130ppmを積分することでメタクリロニトリルに由来する構造単位、170~180ppmを積分することでメタクリル酸メチルに由来する構造単位、180~200ppmを積分することでアクリル酸に由来する構造単位の含有量を求め、全体に占める各モノマーの構成比を算出した。
メタクリル酸メチルの代わりにアクリル酸メチルに由来する構造単位を含む共重合体の場合、上記算出法のメタクリル酸メチルをアクリル酸メチルに読み替えて計算を行う。
また、メタクリロニトリルの代わりにアクリロニトリルに由来する構造単位を含む共重合体の場合、上記算出法のメタクリロニトリルをアクリロニトリルに読み替えて計算を行う。
実施例、参考例及び比較例で得たポリマーは、上記測定の結果、仕込み組成と同一のモノマー組成を有することが分かった。
<Monomer composition>
The monomer composition of the chlorinated vinyl polymers in the Examples , Reference Examples and Comparative Examples was evaluated by dissolving samples taken by the following method in tetrahydrofuran-d8 and carrying out NMR measurement.
10 mL of the aqueous dispersion was freeze-dried, and 0.5 g of the freeze-dried product was collected. The freeze-dried product was dissolved in 10 mL of tetrahydrofuran with a purity of 99.9% by mass or more, and 40 mL of acetone was dropped into the solution. The resulting precipitate was filtered, and the remaining insoluble matter was collected. The collected insoluble matter was used as a measurement sample.
The NMR measurement conditions are as shown in the table below.
Equipment: JEOL RESONANCE ECS400 (1H)
Bruker Biospin Avance600 (13C)
Observed nuclei: 1H (399.78MHz), 13C (150.91MHz)
Pulse program: Single pulse (1H), zgig30 (13C)
Accumulation count: 256 times (1H), 10,000 times (13C)
Lock solvent: THF-d8
Chemical shift reference: THF (1H: 180 ppm, 13C: 67.38 ppm)
The composition of the polymer was identified by integrating the peaks in the obtained NMR spectrum. The type of monomer contained was clear from the monomers charged.
For example, in the case of a polymer containing structural units derived from vinylidene chloride, methacrylonitrile, methyl methacrylate, and acrylic acid, the content of structural units derived from vinylidene chloride was determined by integrating from 80 to 90 ppm in the 13 C-NMR spectrum, the content of structural units derived from methacrylonitrile was determined by integrating from 110 to 130 ppm, the content of structural units derived from methyl methacrylate was determined by integrating from 170 to 180 ppm, and the content of structural units derived from acrylic acid was determined by integrating from 180 to 200 ppm, and the composition ratio of each monomer in the whole was calculated.
In the case of a copolymer containing structural units derived from methyl acrylate instead of methyl methacrylate, the calculation is performed by substituting methyl acrylate for methyl methacrylate in the above calculation method.
In the case of a copolymer containing structural units derived from acrylonitrile instead of methacrylonitrile, the calculation is performed by substituting acrylonitrile for methacrylonitrile in the above calculation method.
As a result of the above measurements, it was found that the polymers obtained in the Examples , Reference Examples and Comparative Examples had the same monomer composition as the charged composition.
実施例及び比較例の測定結果を示す。
表1の結果から、本発明の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、塗工後のフィルムの高い水蒸気バリア性を保ちながら、フィルム加工後の変色を大きく抑制できていることが実証された。特に、実施例1等のΔYI<0という結果は、40℃1か月の黄変を完全に抑制できていることを意味する。
水分散体のpHを上昇させるとフィルムの変色が大きくなるという傾向がみられるが、同じpHで比較した場合に、実施例は比較例と比べて変色を抑制できていることが分かる。変色と引き換えにpHを増加させる利点として、塗工機の金属部品の酸による腐食を防止することや、水分散体の凝集安定性を向上させることなどが挙げられるが、ΔE*abを1.0以上とすることで、そのようなケースにおいても黄変を軽減させることができることが分かる。
また、同じ質量部のコモノマーを共重合させた場合に、MAが最も黄変しづらく、MAN、AN、MMAはMAと比べて黄変しやすいという傾向がみられるが、いずれのコモノマーにおいても、ΔE*abを1.0以上とすることで黄変が抑制できていることが分かる。
比較例6から、一般に漂白剤として用いられている物質の中でも還元系の漂白剤では効果がないどころかむしろ黄変を促進させることが明らかである。つまり、単に漂白剤なら良いというわけではなく、ΔE*abを1.0以上とすることができる酸化剤であることで黄変を抑制することが実証された。
The measurement results of the examples and comparative examples are shown.
The results in Table 1 demonstrate that the aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present invention can significantly suppress discoloration after film processing while maintaining high water vapor barrier properties of the film after coating. In particular, the result of ΔYI<0 in Example 1 and the like means that yellowing at 40° C. for one month can be completely suppressed.
There is a tendency for the discoloration of the film to increase when the pH of the aqueous dispersion is increased, but when compared at the same pH, it can be seen that the Examples are able to suppress discoloration compared to the Comparative Examples. Advantages of increasing the pH at the expense of discoloration include preventing corrosion of metal parts of the coating machine by acid and improving the aggregation stability of the aqueous dispersion, and it can be seen that yellowing can be reduced even in such cases by setting ΔE*ab to 1.0 or more.
In addition, when the same parts by mass of comonomers are copolymerized, MA is least prone to yellowing, and MAN, AN, and MMA tend to be more prone to yellowing than MA. However, it can be seen that for any of the comonomers, yellowing can be suppressed by setting ΔE*ab to 1.0 or more.
It is clear from Comparative Example 6 that, among substances generally used as bleaching agents, reducing bleaching agents are not only ineffective but also promote yellowing. In other words, it was demonstrated that not only a bleaching agent is sufficient, but also an oxidizing agent capable of making ΔE*ab 1.0 or more is necessary to suppress yellowing.
本発明の塩素化ビニルポリマーの水分散体は、塗工後のフィルムの水蒸気バリア性及び耐黄変性に優れるため、食品や医薬品包装用フィルム、紙、一般家庭用品等の種々の材料への塗料として好適に使用可能である。The aqueous dispersion of the chlorinated vinyl polymer of the present invention exhibits excellent water vapor barrier properties and yellowing resistance of the film after coating, and can therefore be suitably used as a coating for various materials such as food and pharmaceutical packaging films, paper, and general household goods.
Claims (10)
前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体は酸素系漂白剤を含み、
前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体35gに純水75gと1mol/Lの塩酸10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色を基準色として、前記塩化ビニリデンポリマーの水分散体35gに純水65gと1mol/Lの塩酸10mLと10w/V%のヨウ化カリウム水溶液10mLとを加えて20℃で5分間、300rpmで攪拌した混合物の色差を測定したときに、ΔE*abが15以上1000以下であることを特徴とする、塩化ビニリデンポリマーの水分散体。 A water dispersion of vinylidene chloride polymer ,
The aqueous dispersion of the vinylidene chloride polymer contains an oxygen bleaching agent,
35 g of the vinylidene chloride polymer aqueous dispersion is added with 75 g of pure water and 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid, and stirred at 20° C. for 5 minutes at 300 rpm. The color of the mixture is used as a reference color. A mixture is then added with 65 g of pure water, 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid, and 10 mL of a 10 w/V % aqueous potassium iodide solution, and stirred at 20° C. for 5 minutes at 300 rpm. The aqueous dispersion of vinylidene chloride polymer is characterized in that, when the color difference of a mixture is measured by adding 65 g of pure water, 10 mL of 1 mol/L hydrochloric acid, and 10 mL of a 10 w/V % aqueous potassium iodide solution to 35 g of the vinylidene chloride polymer aqueous dispersion and stirring at 20° C. for 5 minutes at 300 rpm, ΔE*ab is 15 or more and 1,000 or less.
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