JP5036306B2 - 酸素吸収性組成物および包装材 - Google Patents
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Description
実施形態1では、本発明の酸素吸収性組成物について説明する。実施形態1の酸素吸収性組成物は、ガスバリア性樹脂とガスバリア性樹脂に分散された不飽和カルボン酸の塩(以下、カルボン酸塩(A)という場合がある)および酸素吸収促進剤とを含む。カルボン酸塩(A)を構成する陽イオンは、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素の陽イオンである。また、酸素吸収促進剤は、遷移金属塩、ラジカル発生剤および光触媒粒子からなる群より選ばれる少なくとも1つである。そして、上記不飽和カルボン酸の分子量は3000以下である。
実施形態2では、本発明の包装材について説明する。本発明の包装材は、実施形態1で説明した酸素吸収性組成物からなる部分を含む。この部分は、どのような形状であってもよく、たとえば層状、ボトル状、またはキャップ状といった形状であってもよい。この包装材は、実施形態1の組成物を様々な形状に加工することによって形成できる。
リノレン酸24.00gと、水酸化カルシウム3.19gと、トルエン100mlとを混合し、4時間共沸脱水したのち、トルエンを留去した。得られた生成物を放冷したのち、減圧乾燥してリノレン酸カルシウムを得た。
リノレン酸24.00gと、水酸化ナトリウム3.45gと、トルエン100mlとを混合し、4時間共沸脱水したのち、トルエンを留去した。得られた生成物を放冷したのち、減圧乾燥してリノレン酸ナトリウムを得た。
リノレン酸24.00gと、水酸化ナトリウム3.45gと、トルエン100mlとを混合し、4時間共沸脱水したのち、トルエンを留去した。得られた生成物を放冷したのち、減圧乾燥してリノレン酸ナトリウムを得た。乾燥させたリノレン酸ナトリウム塩12.86gを水230mlに溶解させた水溶液に、硫酸アルミニウム(14〜18水和物)2.44gを水20mlに溶解させた水溶液を30分かけて添加した。沈殿した生成物を取り出し、60℃で真空乾燥することによって12.00gのリノレン酸アルミニウム(淡黄色)を得た。
エイコサペンタエン酸エチルエステル(株式会社共和テクノス製)28.3gと、水酸化カルシウム3.19gと、トルエン100mlとを混合し、3時間共沸したのち、トルエンを留去した。得られた生成物を放冷したのち、減圧乾燥してエイコサペンタエン酸カルシウム(EPA−Ca)を得た。
水酸化ナトリウム1.26g(31.5mmol)をエタノール45.0gに溶解させたのち、エイコサペンタエン酸エチルエステル(株式会社共和テクノス製)10.00g(30.3mmol)を添加し、4時間還流させた。反応液をエバポレーターで濃縮し、減圧乾燥することによって、エイコサペンタエン酸ナトリウム(EPA−Na)を得た。
水酸化ナトリウム1.26g(31.5mmol)をエタノール45.0gに溶解させたのち、エイコサペンタエン酸エチルエステル(株式会社共和テクノス製)10.00g(30.3mmol)を添加し、4時間還流させた。反応液をエバポレーターで濃縮し、減圧乾燥することによって、エイコサペンタエン酸ナトリウムを得た。乾燥させたエイコサペンタエン酸ナトリウム10.00gを水200mlに溶解させた水溶液に、塩化バリウム3.2gを水30mlに溶解させた水溶液を30分かけて添加した。沈殿した生成物を取り出し、60℃で真空乾燥することによって9.5gのエイコサペンタエン酸バリウム(EPA−Ba)を得た。
エイコサペンタエン酸エチルエステルの代わりにドコサヘキサエン酸エチルエステル(株式会社共和テクノス製)を用いた以外は、上記と同じ方法でドコサヘキサエン酸ナトリウム(DHA−Na)を得た。
冷却管、滴下ロート、窒素導入ラインを装着した3リットル−セパラブルフラスコに、桐油500gを加え、窒素置換した。100℃まで昇温した後、20%水酸化カリウム水溶液723gを滴下した。滴下終了後、100℃にて4時間攪拌を行った。反応液を冷却後、トルエン1kgを加えて溶解し、塩酸260g、純水260gを加えて均一溶液とした。溶液を496.7gまで濃縮した後、析出した固体をセパラブルフラスコに移し、ヘキサンを加え、70℃にて3時間攪拌し、均一な溶液とした。その溶液を0℃まで冷却後、終夜放置することで固体を析出させた。析出した固体を吸引ろ過した後、冷ヘキサン1リットルで2回洗浄した。その後、室温で真空乾燥することにより、エレオステアリン酸233gを得た。
冷却管、滴下ロート、窒素導入ラインを装着した3リットル−セパラブルフラスコに、上記手法にて作製したエレオステアリン酸116.5gと水酸化ナトリウム16.73gとを入れ、窒素置換した後、純水155gを加えて、95℃にて3時間攪拌した。生成した固体を吸引ろ過し、純水2リットルで3回洗浄した。その後、80℃で真空乾燥することにより、エレオステアリン酸ナトリウム107gを得た。
リノレン酸25.13gと、水酸化ナトリウム3.61g(水10gに溶解)と、トルエン100mlとを混合し、2時間共沸脱水したのち、トルエンを留去した。得られた生成物を減圧乾燥し、21.55gのリノレン酸ナトリウムを得た。このリノレン酸ナトリウム10.00gと水90gとを窒素雰囲気下で混合し、バス温50℃のバスで昇温した。この混合物に、硫酸第一鉄(7水和物)4.63gを水18ml(窒素バブリング済み)に溶解させた水溶液を30分かけて加えた。水溶液を加えると、時間の経過とともに沈殿物が黒く着色し、硫酸第一鉄水溶液を添加してから30分経過後には真っ黒になった。これは、鉄(II)が鉄(III)に酸化されたためであると考えられる。このように、リノレン酸の遷移金属塩を用いた比較サンプルでは、酸化劣化が激しいため、取り扱い性が悪いという問題および着色してしまうという問題があった。
硫酸第一鉄(7水和物)の代わりに、硫酸マンガン(5水和物)を用いた以外は、上記と同じ方法でリノレン酸マンガンを得た。
上述した方法で合成したリノレン酸の各種金属塩7g、ステアリン酸コバルト0.59g(Coの量は約800ppm)、およびEVOH63gをドライブレンドした後、200℃で5分間溶融ブレンドした。溶融ブレンドは雰囲気を窒素でパージしながら行った。次に、得られた各種組成物を200℃に加熱してプレスし、約200μmの厚さのフィルムを得た。このようにして、リノレン酸カルシウムを含むフィルム(サンプル1)、リノレン酸ナトリウムを含むフィルム(サンプル2)、およびリノレン酸アルミニウムを含むフィルム(サンプル3)を作製した。これらのフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、リノレン酸の各種金属塩は1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。特に、リノレン酸アルミニウムは更に微分散しており、分散性は非常に良好であった。
リノレン酸塩7gの代わりにエイコサペンタエン酸の各種金属塩7gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法で、エイコサペンタエン酸カルシウムを含むフィルム(サンプル4)、エイコサペンタエン酸ナトリウムを含むフィルム(サンプル5)、およびエイコサペンタエン酸バリウムを含むフィルム(サンプル6)を作製した。これらのフィルム(厚さ約200μm)の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エイコサペンタエン酸の金属塩は1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
リノレン酸塩7gの代わりにドコサヘキサエン酸ナトリウム7gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法でサンプル7のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ドコサヘキサエン酸ナトリウムは1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
リノレン酸塩7gの代わりにエレオステアリン酸ナトリウム7gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法でサンプル8のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エレオステアリン酸ナトリウムは1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
EVOH63gの代わりにポリカプロアミド(ナイロン−6、宇部興産株式会社製、商品名:1030B)63gを用いることを除き、サンプル5と同様の方法でサンプル9のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エイコサペンタエン酸の金属塩は1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
EVOH63gの代わりにポリアクリロニトリル(三井化学株式会社製、商品名:バレックス1000)63gを用いることを除き、サンプル5と同様の方法でサンプル10のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。
EVOH63gの代わりにポリ塩化ビニル(積水化学工業株式会社製、商品名:エスメディカV6142E)63gを用いることを除き、サンプル5と同様の方法でサンプル11のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。
ステアリン酸コバルトの代わりに二酸化チタン粉末(日本アエロジル株式会社製、商品名:P−25(アナターゼ型73.5%、ルチル型26.5%を含む)を用いることを除き、サンプル5と同様の方法でサンプル12のフィルムを作製した。具体的には、まず、エイコサペンタエン酸ナトリウム7g、二酸化チタン0.70g、およびEVOH63gをドライブレンドした後、200℃で5分間溶融ブレンドした。溶融ブレンドは雰囲気を窒素でパージしながら行った。次に、得られた組成物を200℃に加熱してプレスし、約200μmの厚さのフィルム(サンプル12)を得た。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エイコサペンタエン酸ナトリウムは1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
水/メタノール(=30/70wt%)混合溶液40.5gと、EVOH4.5gとをビーカーに採取し、よく攪拌しながら80℃まで加熱し、10wt%濃度のEVOH溶液を作製した。その溶液に、エイコサペンタエン酸ナトリウム0.5gおよびN−ヒドロキシフタル酸イミド(NHPI)0.05gを加え、窒素雰囲気下で室温にて均一に溶解させた。得られた溶液を、コロナ処理を施した市販のPETフィルム上にバーコートにて塗布した後、真空乾燥機にて溶媒を除去した。このようにして、約10μmの厚さの塗膜が形成されたフィルム(サンプル13)を得た。このフィルムの塗膜部分の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エイコサペンタエン酸ナトリウムは1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
N−ヒドロキシフタルイミドの代わりに酢酸コバルトを用いることを除き、サンプル13と同様の方法でサンプル14のフィルムを作製した。具体的には、水/メタノール(=30/70wt%)混合溶液40.5gと、EVOH4.5gとをビーカーに採取し、よく攪拌させながら80℃まで過熱し、10wt%濃度のEVOH溶液を作製した。その溶液に、エイコサペンタエン酸ナトリウム0.5gおよび酢酸コバルト0.85g(Coの量は約400ppm)を加え、窒素雰囲気下で室温にて均一に溶解させた。得られた溶液を、コロナ処理を施した市販のPETフィルム上にバーコートにて塗布したのち、真空乾燥機にて溶媒を除去した。このようにして、約10μmの厚さの塗膜が形成されたフィルム(サンプル14)を得た。このフィルムの塗膜部分の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エイコサペンタエン酸ナトリウムは1μm程度の粒径で分散しており、分散性は良好であった。
リノレン酸塩7gの代わりにリノレン酸7gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法で比較サンプル1のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、リノレン酸は粒径が5μm以上の大きさで分散しており、分散性は良くなかった。
リノレン酸塩7gの代わりにエレオステアリン酸7gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法で比較サンプル2のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、エレオステアリン酸は粒径が5μm以上の大きさで分散しており、分散性は良くなかった。
EVOH63gの代わりに低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン株式会社製、商品名;ノバテックLA320)63gを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法で比較サンプル2のフィルム(厚さ約200μm)を作製した。このフィルムの断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、リノレン酸塩は粒径が5μm以上の大きさで分散しており、分散性は良くなかった。
リノレン酸ナトリウムの代わりに、リノレン酸鉄またはリノレン酸マンガンを用いることを除き、サンプル1〜3と同様の方法で比較サンプル4および5のフィルムを作製した。しかしながら、両サンプルとも着色も激しく、きれいなフィルムを作製する事ができなかった。
(サンプル1〜3および比較サンプル1の酸素吸収能の評価)
サンプル1〜3および比較サンプル1のフィルム1.0gを、それぞれ、(1)23℃で50%RHの室内、または(2)23℃で100%RHの室内で容量260ccの瓶に入れて瓶を密封した。また、上記フィルム1.0gを、それぞれ、(3)60℃で50%RHの室内、または(4)60℃で100%RHの室内で、容量260ccの瓶に水5ccとともに入れて瓶を密閉した。そして、一定期間ごとに瓶の中の酸素濃度を測定し、吸収された酸素の量を算出した。このとき、(1)および(2)の条件の瓶は23℃で保管し、(3)および(4)の瓶は60℃で保管した。測定結果を図1〜4に示す。図1〜4に示すように、リノレン酸ナトリウムを用いたサンプル2は、高湿度下での酸素吸収能が低かった。リノレン酸カルシウムを用いたサンプル1は、測定時の温度/湿度の影響を大きく受けるが、最大で31cc/g(60℃100%RHで38日後)の酸素吸収を達成した。リノレン酸アルミニウムを用いたサンプル3は、サンプル1と同様に測定時の温度/湿度の影響を大きく受けるが、最大で30cc/g(60℃100%RHで38日後)の酸素吸収を達成した。一方、比較サンプル1のフィルムは酸素吸収をほとんど示さなかった。
サンプル4〜8および比較例2のフィルムの酸素吸収能を上記と同様の手法によって評価した。サンプル4〜6の測定結果を図5〜8に示す。サンプル7の測定結果を図9に示す。サンプル8および比較サンプル2の測定結果を図10〜13に示す。
サンプル9〜14および比較サンプル3のフィルムの酸素吸収能を上記と同様の手法によって評価した。その結果、どのサンプルも酸素吸収を示した。
比較サンプル3のフィルムの酸素吸収能を上記と同様の手法によって評価した。その結果、比較サンプル3のフィルムは酸素吸収を示した。
比較サンプル4および5のフィルムの酸素吸収能を上記と同様の手法によって評価した。その結果、両サンプルとも熱安定性がよくないため、着色が激しく、ほとんど酸素吸収を示さなかった。
サンプル1〜8および比較サンプル1〜3のフィルム1gを精秤し、シート成形の5時間後にロール状に巻いて、23℃、50%RHの空気を満たしておいた内部容量85mlの瓶に入れた。この瓶に、水を1ml加え、アルミニウム層を含む多層シートとエポキシ樹脂とを用いて瓶の口を封じてから、60℃で2週間放置した。その後、パネリスト5人が試料のヘッドスペースガスを評価した。その結果、比較サンプル1および3では魚臭がし、比較サンプル2ではゴム臭がした。一方、サンプル1〜8は、比較サンプルに比べて臭気が低かった。
サンプル1〜8および比較サンプル1と同様に、各種金属塩またはリノレン酸と、ステアリン酸コバルトおよびEVOHとをドライブレンドした後、200℃で5分間溶融ブレンドした。溶融ブレンドは、不純物を除去するために、ベント部から真空ポンプを用いて脱気してブレンド装置内部が266Pa(2mmHg)になるように減圧しながら行った。このようにして作製した組成物を用いてフィルムを作製し、酸素吸収能を測定した。その結果、リノレン酸を用いた比較サンプル1は、溶融ブレンド時にベント部からリノレン酸が揮発するため、十分な酸素吸収能を示さなかった。一方、金属塩ではそのような揮発がなく、金属塩を用いたサンプルは、窒素でパージしながら溶融ブレンドして作製したサンプルと同等の酸素吸収能を示した。
サンプル1〜8および比較サンプル1および2のフィルムの両面に、厚さ20μmの延伸ポリプロピレンフィルム(東セロ株式会社製OP−#20 U−1)を、接着剤を用いて積層した。接着剤には、ウレタン系接着剤(東洋モートン製、商品名:AD335A)と硬化剤(東洋モートン製、商品名:Cat−10)とを、トルエン/メチルエチルケトン混合溶液(重量比1:1)との混合物を用いた。このようにして、延伸ポリプロピレンフィルム層/ウレタン系接着剤層/上記樹脂組成物層(酸素吸収性フィルム層)/ウレタン系接着剤層/延伸ポリプロピレンフィルム層という層構成の積層シートを作製した。
Claims (8)
- ガスバリア性樹脂と前記ガスバリア性樹脂に分散された不飽和カルボン酸の塩および酸素吸収促進剤とを含み、
前記不飽和カルボン酸の塩を構成する陽イオンが、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素の陽イオンであり、
前記酸素吸収促進剤が、遷移金属塩、ラジカル発生剤および光触媒粒子からなる群より選ばれる少なくとも1つであり、
前記不飽和カルボン酸の分子量が3,000以下であり、
前記ガスバリア性樹脂の酸素透過度が500ml・20μm/(m 2 ・day・atm)(20℃、65%RH)以下であり、且つ、
前記不飽和カルボン酸の塩を前記ガスバリア性樹脂100重量部に対して1〜30重量部の範囲の割合で含み、
前記酸素吸収促進剤を前記不飽和カルボン酸の塩100重量部に対して10 -4 〜100重量部の範囲の割合で含む酸素吸収性組成物。 - 前記不飽和カルボン酸が、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、パリナリン酸、ダイマー酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、魚油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、桐油脂肪酸、糖油脂肪酸、胡麻油脂肪酸、綿実油脂肪酸、菜種油脂肪酸およびトール油脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1つである請求項1に記載の酸素吸収性組成物。
- 前記ガスバリア性樹脂が、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つである請求項1または2に記載の酸素吸収性組成物。
- 前記ガスバリア性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂を含む請求項1または2に記載の酸素吸収性組成物。
- 前記酸素吸収促進剤が遷移金属塩である請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸素吸収性組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸素吸収性組成物からなる部分を含む包装材。
- 前記部分が、前記酸素吸収性組成物からなる層である請求項6に記載の包装材。
- 前記層と、前記層に積層された他の層とを含む請求項7に記載の包装材。
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