説明

ポリエステル用UVバリアー配合物

本発明は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、UVバリアー配合物を提供する。本発明は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、UVバリアー配合物も提供する。本発明は、とりわけ、紫外放射線に対する耐性が改良されており、得られる樹脂製品における紫外光透過を大幅に低減するポリエステル樹脂を得るためのUVバリアー配合物に関する。本発明は、上記の配合物から製造された製品およびその製造方法も提供する。

【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【0001】
本発明は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、UVバリアー配合物に関する。本発明は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、UVバリアー配合物にも関する。特に、本発明は、紫外放射線に対する耐性が改良されており、得られる樹脂製品における紫外光透過率が大幅に低減されるポリエステル樹脂を得るためのUVバリアー配合物に関する。
【発明の背景】
【0002】
日光や従来の屋内照明は、可視領域および紫外(UV)領域のエネルギーを含む。紫外成分、とりわけ200nm〜400nmの放射線は、主に、高分子製品や食品を含む有機物質の分解を引き起こす。食品は、通常、一種以上のポリマー成分で構成された包装物の中に収容される。従って、高分子包装材料は、紫外光の透過をできるだけ少なくすることが望ましい。ポリエステル樹脂は、その無色性や透明性が優れているために、包装材料に広く使用されている。ポリエステルは、紫外光による分解を受け易く、UV光を透過させる。紫外線吸収剤をポリエステル配合物に添加し、最終的な樹脂製品のUV分解に対する耐性を向上させて、最終製品を通る紫外光の透過を下げるが、可視光の透過は維持されたままである。
【0003】
ポリエステル包装物、特にPET(ポリエチレンテレフタレート)の使用が増すにしたがい、益々多くの食品や飲料がポリエステル系樹脂中に包装されるようになっている。上記のように、食品や飲料製品中のある種の成分は、日光や食料品店/コンビニエンスストアの照明からのUV光による分解に敏感である。そのような分解は、包装された内容物の色、香りまたは栄養価の変化を引き起こすことがある。UV吸収剤を含まないポリエチレンテレフタレートは、波長約320nmのUV光の透過率が約10%であり、それによりUV光から保護される。
【0004】
過去数年の間に、化学添加剤の供給者やPET製造業者は、UV光を遮蔽し、PET容器や容器中にある内容物を劣化させる有害な露光を低減させる製品の販売を開始している。これらの添加剤は、射出成形工程で配合することができる。PET製造業者は、これらの同じ市販添加剤や自社開発の配合物を、製造工程中にも直接配合している。本発明は、UV透過率を大幅に低減し、著しい分解または劣化を引き起こさずに、UV放射線の影響から、より信頼性良く耐える最終的製品を与える配合物に関する。これらの配合物または組成物は、他の従来の耐UV性重合体を基材とする容器から、PET容器使用への転換を所望する事業者に、別の供給オプションも提供する。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、ポリエステル樹脂用のUVバリアー配合物を提供することである。
【0006】
本発明の別の目的は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、ポリエステル樹脂用のUVバリアー配合物を提供することである。
【0007】
本発明の別の目的は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、ポリエステル配合物を提供することである。
【0008】
本発明の別の目的は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、ポリエステル配合物を提供することである。
【0009】
本発明の別の目的は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、UVバリアー配合物の製造方法を提供することである。
【0010】
本発明の別の目的は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、UVバリアー配合物の製造方法を提供することである。
【0011】
本発明の別の目的は、紫外光に対する耐性が改良された製品が得られる、ポリエステル樹脂の製造方法を提供することである。
【0012】
本発明の別の目的は、紫外光の透過を効果的に阻止する製品が得られる、ポリエステル樹脂の製造方法を提供することである。
【0013】
本発明の他の目的は、ポリエステル材料およびUVバリアー配合物が、混合工程およびその後にも信頼性良く共存するように、ポリエステル材料およびUVバリアー配合物を均質に混合する方法を提供することである。
【0014】
本発明の別の目的は、紫外光の透過を効果的に阻止するポリエステル製品を提供することである。
【0015】
本発明の別の目的は、UV放射線に対する顕著な耐性を示すポリエステル製品を提供することである。
【0016】
本発明のこれらの、および他の目的は、以下の個々の成分またはそれらの成分の組合せ、すなわち、ポリエチレンナフタレート(PEN)とポリオキシアルキレンUV吸収剤(例えばMilliken Chemicalから市販されているクリアーシールドUV吸収剤)とを含んでなるUVバリアー配合物の発見や、一種以上のポリエステル、ポリエチレンナフタレートおよび上記ポリオキシアルキレンUV吸収剤を含んでなるポリエステル配合物の発見、そして、これらの配合物とその製造方法により製造された製品、により達成される。
【0017】
本発明の他の種々の目的、特徴および得られる利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明から、より深く理解することができる。
【好ましい実施態様の詳細な説明】
【0018】
本発明は、ポリエチレンナフタレート(PEN)とポリオキシアルキレンUV吸収剤とを含むUVバリアー配合物、および一種以上のポリエステル、ポリエチレンナフタレートおよびポリオキシアルキレンUV吸収剤(またはクリアーシールド)を含むポリエステル配合物に関する。これらの配合物は、ポリオキシアルキレン系UV吸収剤をPEN成分と混合し、UV透過率を、約390nmまでのUV波長で約10%に低下させる。これらの配合物は、経済的および機能的の両方の利点を有する。PENは、安価な添加剤であるが、約360nmまでしかUV保護できない。より高価な添加剤であるクリアーシールド(好ましいポリオキシアルキレンUV吸収剤)は、約360nm〜約390nmにおいて保護することができる。PENを使用し、より低い波長でUV保護することにより、組成物全体に対して同レベルのUV吸収率を得るために通常必要とする量よりも少ない量のクリアーシールドを使用するため、クリアーシールドのみを使用する場合に対して、コストを大幅に下げることができる。これらの添加剤の両方を併せて使用することにより、これらの添加剤の組合せで予想されるよりも高い、予期せぬ改良されたUV耐性を有する、非常に経済的な配合物が得られる。特に、見られる改良の一つとして、PENおよびポリオキシアルキレンUV吸収剤を組み合わせた時に、実際にはこれらの成分の一方だけが390nmで測定可能な高い吸収を有するにも関わらず、UV吸収レベルが約390nmまで増加することが挙げられる。例えば、ポリオキシアルキレンUV吸収剤によって、390nmで、ある程度の吸収は予想できるが、PENはその波長では通常吸収しないので、吸収レベルは著しく低いと予想されるであろう。しかし、本発明者らは、2種類のUV吸収成分を組み合わせることにより、どちらか一方の成分だけを使用した場合には存在しないであろう、約390nmにおける吸収の顕著な増加(すなわち約390nmでのUV透過率の顕著な低下)があることを見出した。
【0019】
本発明者らは、本発明の作用機構に対して特定の理論に捕らわれたくはないが、相互作用または実際の化学反応、例えばPENとポリオキシアルキレンUV吸収剤化合物との間に化学結合の形成(および、場合によっては、これらの成分の一方または両方とポリエステルマトリックスとの相互作用または化学反応)があり、そのために、約390nmにおけるUV吸収が、UV吸収剤の特定のレベルで大きく増加するものと考えられる。
【0020】
本発明の配合物は、バッチ式、半連続式または連続式から行う溶融押し出し成形を包含する当該技術分野において公知の通常の技術を使用し、溶融状態において製造することができる。ポリオキシアルキレンUV吸収剤は、その変色に対する潜在的な感度のために、溶融工程のできるだけ後に加えるのが好ましい。
【0021】
本発明の一実施態様においては、ポリエステルマトリックスを含む組成物は、約390nmにおけるUV透過率を約20%以下にするのに十分な量のUV吸収組成物を有するように調製され、そのUV吸収組成物は、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびポリオキシアルキレンUV吸収剤を含む。別の実施態様においては、上記の組成物が、約390nmでUV透過率約15%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下を与える。
【0022】
本発明の別の好ましい実施態様においては、クリアーシールドを約1000ppm(0.1重量%)と、PENを約0.2重量%とを、主としてPETを含むポリエステルマトリックスに混合する。これらの成分の量は、ポリエステル配合物または組成物の総重量に基づく。この組合せにより、PET製品がUVから保護され、経済的なUVバリヤーおよび最終製品における良好な外観が得られる。0.2%を超えるPENを加えても、PETのUVバリヤーはそれ以上改良されないが、添加量が0.1%未満では、UVバリヤーが低下することが確認されている。PENおよびクリアーシールドの両方を使用して得られる、約390nmで約10%の透過率と同等のUVバリヤーが、PENを使用せずに、クリアーシールドを2000ppm使用して得られる。しかし、この配合物は、PEN/クリアーシールドの組合せと同等のUVバリヤー保護を得るには、コストを著しく増加させる。
【0023】
本発明の別の実施態様においては、添加剤をポリエステル樹脂、例えばPET樹脂中に、移送ライン中の溶融ポリエステル中に注入することにより配合するが、この移送ラインは、最後の重合容器の下流であり、かつペレット形成装置の上流にある。この注入は、二軸スクリュー押出機を使用して行い、PEN重合体を溶融し、ポリオキシアルキレンUV吸収剤、例えば液体クリアーシールド 390Bまたは390Rと混合することができる。次いで、溶融混合物を移送ライン中に、計量供給ポンプを使用して注入する。PEN/クリアーシールド処方物をポリエステル溶融物流中に注入した後、分散および配分混合を使用して混合し、確実にPET溶融物流と十分混合する。次いで、混合物をペレット化する。ペレットは、個体重合させ、得られる樹脂の固有粘度(IV)をさらに増加させることができる。これには、ペレットを、約200℃を超える温度に、約12時間より長く保持する。ペレットは、個体重合工程中に分解したり、著しく変色すべきではない。
【0024】
別の実施態様においては、PENおよびポリオキシアルキレンUV吸収剤の濃縮マスターバッチを製造し、次いでポリエステル樹脂とブレンドする。
【0025】
本発明のUV吸収剤は、米国特許第6,602,447号(この全文は、引用されることにより本明細書の開示の一部とされる)に記載されているように、ポリオキシアルキレンの様々な鎖長を有する重合体状UV吸収剤である。本発明の状況下では、米国特許第6,602,447号に記載されているUV吸収剤を、「ポリオキシアルキレンUV吸収剤」と呼ぶが、重合体状化合物の骨格中に他の種類の基を含んでもよく、オキシアルキレン基は、上記の第6,602,447号の特許に記載されているように、UV吸収剤の分子1個あたり、合計で少なくとも6モルのオキシアルキレン単位で存在する。UV吸収剤の好ましい実施態様は、クリアーシールドの商品名で市販されている製品(Millikenから市販)、最も好ましくはクリアーシールド 390Bまたは390Rである。
【0026】
本発明のポリエステルとしては、脂肪族、芳香族または環式(脂肪族または芳香族)ジカルボン酸と、または脂肪族、芳香族または環式(脂肪族または芳香族)エステルと、脂肪族、芳香族または環式(脂肪族または芳香族)ジオールとから合成されたエステル、あるいは2種類以上の芳香族または環式(脂肪族または芳香族)エステルから製造されたエステルを包含するが、これらに限定するものではない。ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)およびポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定するものではない。共重合体、そのブレンドおよび混合物も含まれる。本発明の好ましい実施態様では、0〜5重量%のイソフタル酸(またはポリエステルがテレフタル酸またはジメチル(ジアルキル)テレフタレートを基材とするプロセスから製造されるかに応じて、ジアルキルイソフタレート相対物)および1〜3重量%のジエチレングリコールと共重合されているポリエチレンテレフタレート重合体を使用する。そのような共重合体は、一般的に、各種のビンおよび他の容器、最も一般的にはソーダビンの形成用の樹脂として使用される。
【0027】
ここで使用する用語「ポリエステル」、「ポリエステルマトリックス」または「ポリエステル樹脂」は、上記の全てを指し、一種以上のモノマーから製造されたポリエステル、およびそのようなポリエステルの一種以上のブレンドを包含する。
【0028】
ここで使用する用語「重合体」、「重合体状」または「樹脂」は、一種以上の単量体状成分から製造された単独重合体および共重合体、およびそれらの架橋された系およびそれらの、グラフト化された系を含む分岐した系を意味する。
【0029】
ジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、例えばアジピン酸、セバシン酸およびデカンジカルボン酸、および脂環式ジカルボン酸、例えばシクロヘキサンジカルボン酸、が挙げられるが、これらに限定するものではない。ジオールとしては、脂肪族ジオール、例えば1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびポリエチレングリコール、脂環式ジオール、例えば1,4−シクロヘキサンジメタノール、および芳香族ジオール、例えばビスフェノールA、が挙げられるが、これらに限定するものではない。これらのジ酸およびジオールを、単独で、または2種類以上の組合せで使用することができる。
【0030】
他のポリエステル成分としては、無水フタル酸、トリメリト酸、ピロメリト酸、ダイマー酸および5−ナトリウムスルホイソフタル酸が挙げられるが、これらに限定するものではない。
【0031】
ポリエステルは、縮合反応および/またはエステル交換反応、および当該技術分野において公知の他の方法により、製造することができる。
【0032】
本発明の製品としては、ビン、様々な形状の容器、シート、フィルム、繊維、チューブ、等が挙げられるが、これらに限定するものではない。製品としては、貯蔵目的に使用できる包装材料、例えば容器、シート、PTP包装物等がある。本発明の製品は、一種以上のポリエステルを、所望により一種以上の異なった熱可塑性樹脂とのあらゆる組合せで、包含することができる。
【0033】
所望により、他の添加剤を本発明の配合物に加え、所望の物理的状態を得ることができる。これらの添加剤としては、溶剤、粘度調整剤、充填材、色材、酸補集剤、帯電防止剤および他のUV吸収剤が挙げられるが、これらに限定するものではない。添加剤は、UVバリアー配合物を所望のポリエステルマトリックス中に導入する前、最中および/または後に加えることができる。
【実施例】
【0034】
本発明を一般的に説明したが、具体的な例を参照することにより、さらに理解することができ、これらの実施例は、本明細書で例示のためにのみ記載し、他に指示がない限り、本発明を制限するものではない。
【0035】
実施例1
ポリエチレンテレフタレート90重量%およびポリエチレンナフタレート10重量%を含むPEN/PET共重合体20ポンドを、クリアーシールド 390B(Millikenから市販)1ポンドと二軸スクリュー押出機中で配合した。配合した混合物をマスターバッチにペレット化した。このマスターバッチを未使用PET重合体ペレットと、46.6対1の希釈比(letdown ratio)で乾燥ブレンドし、このドライブレンドを使用してプリフォームを射出成形下。次いで、このプリフォームを延伸ブロー成形した。ビン中のPENの最終濃度は0.200%であった。ビン中のクリアーシールド 390Bの最終濃度は0.100%であった。
製造されたビンの側壁に対する透過率試験により、使用した濃度で、この配合物は、390nmで10%までのUV保護が得られることが立証された。
【0036】
図1は、本発明の好ましい配合物を他の従来の配合物と比較する、透過率プロファイルである。この図に対応するデータを表1に示す。
【0037】
【表1】

【0038】
上記の開示に関して、本発明の修正および変形をさらに可能であることは言うまでもない。従って、特許請求の範囲内で、具体的に説明した内容と異なった様式で、本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の好ましい配合物を他の従来の配合物と比較する、透過率プロファイルである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
約390nmにおけるUV透過率を約20%以下にするのに十分な量のUV吸収組成物を含むポリエステルマトリックスを含んでなる組成物であって、前記UV吸収組成物が、ポリエチレンナフタレート(PEN)とポリオキシアルキレンUV吸収剤とを含んでなる、組成物。
【請求項2】
前記ポリエステルマトリックスが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、およびそれらの混合物からなる群から選択される一種以上のポリエステルを含んでなる、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記ポリエステルマトリックスがポリエチレンテレフタレートを含んでなる、請求項2に記載の組成物。
【請求項4】
前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤が、ポリエチレンナフタレートと化学結合を形成する、請求項1に記載の組成物。
【請求項5】
前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤が、ポリエチレンナフタレートと相互作用する、請求項1に記載の組成物。
【請求項6】
前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤が、一種以上のポリエステルと化学結合を形成する、請求項2に記載の組成物。
【請求項7】
前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤が、一種以上のポリエステルと相互作用する、請求項2に記載の組成物。
【請求項8】
前記ポリエチレンナフタレート(PEN)が、前記組成物の総重量に対して約0.2重量%で存在し、前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤が、前記組成物の総重量に対して約0.1重量%で存在する、請求項1に記載の組成物。
【請求項9】
前記ポリエステルマトリックスが、イソフタル酸またはジアルキルイソフタレートから得られる単位を共重合したポリエチレンテレフタレートを含んでなる、請求項1に記載の組成物。
【請求項10】
前記ポリエステルマトリックスが、ジエチレングリコールから得られる単位を共重合したポリエチレンテレフタレートを含んでなる、請求項1に記載の組成物。
【請求項11】
前記ポリエステルマトリックスが、ジエチレングリコールから得られる単位を共重合したものをさらに含んでなる、請求項9に記載の組成物。
【請求項12】
前記イソフタル酸またはジアルキルイソフタレートから得られる単位が、前記組成物の総重量に対して0〜5重量%の量で存在する、請求項9に記載の組成物。
【請求項13】
前記ジエチレングリコールから得られる単位が、前記組成物の総重量に対して1〜3重量%の量で存在する、請求項10に記載の組成物。
【請求項14】
前記イソフタル酸またはジアルキルイソフタレートから得られる単位が、前記組成物の総重量に対して0〜5重量%の量で存在し、前記ジエチレングリコールから得られる単位が、前記組成物の総重量に対して1〜3重量%の量で存在する、請求項11に記載の組成物。
【請求項15】
ポリエチレンナフタレート(PEN)とポリオキシアルキレンUV吸収剤とを含んでなるUV吸収性組成物を製造する方法であって、前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを混合することを含んでなる、方法。
【請求項16】
ポリエチレンナフタレート(PEN)とポリオキシアルキレンUV吸収剤とを含んでなるUV吸収性組成物を含むポリエステルマトリックスを含んでなる組成物の製造方法であって、
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを混合し、UVバリアー配合物を形成すること、および
前記UVバリアー配合物を一種以上のポリエステルと混合すること、を含んでなる、方法。
【請求項17】
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とが、二軸スクリュー押出機中で混合される、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記UVバリアー配合物を、前記一種以上のポリエステルを含む溶融物流の中に注入することにより、前記UVバリアー配合物が前記一種以上のポリエステルと混合される、請求項16に記載の方法。
【請求項19】
分散混合および分配混合の両方を使用して、前記UVバリアー配合物を前記一種以上のポリエステルと混合する、請求項16に記載の方法。
【請求項20】
ポリエチレンナフタレートとポリオキシアルキレンUV吸収剤とを含んでなるUV吸収性組成物を含むポリエステルマトリックスを含んでなる組成物を製造する方法であって、
前記ポリエステルマトリックスを、前記ポリエチレンナフタレートおよび前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤と組合せること、および
得られる組成物を十分に混合すること、を含んでなる、方法。
【請求項21】
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスに個別に添加する、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスに同時に添加する、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスに順次添加する、請求項21に記載の方法。
【請求項24】
前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスに、前記ポリエステルマトリックスの重合が完了する前に添加する、請求項20に記載の方法。
【請求項25】
前記組合せ工程が、前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスから形成された複数のペレットに添加することにより行われ、前記混合工程が、前記組成物の溶融混合である、請求項20に記載の方法。
【請求項26】
前記溶融混合が二軸スクリュー押出機中で行われる、請求項25に記載の方法。
【請求項27】
前記組合せ工程が、前記ポリエチレンナフタレートと前記ポリオキシアルキレンUV吸収剤とを、前記ポリエステルマトリックスから形成された溶融物に添加することにより行われる、請求項20に記載の方法。
【請求項28】
前記混合工程が、前記組成物の溶融混合である、請求項27に記載の方法。
【請求項29】
前記溶融混合が二軸スクリュー押出機中で行われる、請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記組合せ工程および混合工程の両方が、二軸スクリュー押出機中で行われる、請求項20に記載の方法。
【請求項31】
請求項1に記載の組成物から製造された、容器、シート、フィルム、繊維、チューブからなる群から選択された形態を有する、製品。
【請求項32】
前記製品が容器の形態を有し、前記容器が、ビンおよびPTP包装物からなる群から選択される一員である、請求項31に記載の製品。
【請求項33】
請求項2に記載の組成物から製造された、容器、シート、フィルム、繊維、チューブからなる群から選択された形態を有する、製品。
【請求項34】
前記製品が容器の形態を有し、前記容器が、ビンおよびPTP包装物からなる群から選択された一員である、請求項33に記載の製品。

【図1】
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【公表番号】特表2008−505203(P2008−505203A)
【公表日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−519207(P2007−519207)
【出願日】平成17年5月12日(2005.5.12)
【国際出願番号】PCT/US2005/016662
【国際公開番号】WO2006/007091
【国際公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【出願人】(506429581)ディーエイケイ、アメリカズ、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー (4)
【氏名又は名称原語表記】DAK AMERICAS, LLC
【Fターム(参考)】