説明

収縮包装フィルム用のスチレンブタジエンブロックコポリマー混合物

a)65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40〜90℃の範囲にあるコポリマーブロック(B/S)を1個以上含む5〜95質量%のコポリマーA、
b)95〜100質量%の芳香族ビニルモノマー及び0〜5質量%のジエンから成る少なくとも1つの硬質ブロックSと、65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40から90℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、20から60質量%の芳香族ビニルモノマー及び80〜40質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgBが−80〜0℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、を含む95〜5質量%のコポリマーB、
c)A、及びB以外の0から45質量%の熱可塑性ポリマーC、及び
d)0から6質量%の加工助剤D、
(但し、A〜Dの総量を100質量%とする)
を含む混合物、及びこれを収縮性フィルムの製造に使用する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、
a)65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40〜90℃の範囲にあるコポリマーブロック(B/S)を1個以上含む5〜95質量%のコポリマーA、
b)95〜100質量%の芳香族ビニルモノマー及び0〜5質量%のジエンから成る少なくとも1つの硬質ブロックSと、65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40から90℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、20から60質量%の芳香族ビニルモノマー及び80〜40質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgBが−80〜0℃(特に−70〜0℃)の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、を含む95〜5質量%のコポリマーB、
c)A、及びB以外の0から45質量%の熱可塑性ポリマーC、及び
d)0から6質量%の加工助剤D、
(但し、A〜Dの総量を100質量%とする)
を含む混合物、及び収縮包装フィルムの製造用に該混合物を使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
熱収縮フィルムとしてスチレンブタジエンブロックコポリマーを使用することは、例えば、特許文献1又は2に記載されている。このフィルムは、60から100℃で熱することにより、500%以上に伸張し、室温まで冷却した後に伸張した状態が維持される。これは、印刷の後、例えばボトル等の瓶に適用されるように処理され、ヒートトンネル内において70から90℃で再収縮されることで、フィルムはボトルに付着する。
【0003】
収縮フィルムは、加熱された後に、ほぼ元の体積に収縮される傾向にある。しかし、同時に、高い貯蔵安定性を示し、20〜40℃周辺の温度においては収縮を示さないと考えられる。更に、収縮フィルムは、高い透明性だけでなく、高い剛性及び強度を有する。
【0004】
特許文献3には、スチレン−ブタジエンブロックコポリマーが開示されている。このスチレン−ブタジエンブロックコポリマーは、高温条件下において配向された後に、30℃において自然に収縮する還元レベルを有する。
【0005】
特許文献4には、星型のブタジエン−スチレンコポリマーが開示されている。このブタジエン−スチレンコポリマーは、同一分子量の純粋なスチレンブロックと比較して低いガラス遷移温度を備えており、熱にさらされた際の収縮挙動が改善されているランダムなスチレン−ブタジエンブロックを有している。
【0006】
特許文献5には、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー混合物が開示されている。このスチレン−ブタジエンブロックコポリマー混合物は、高い収縮能力と高い剛性/強度を備えた貯蔵安定性の熱収縮性フィルムを与えるように処理される。このフィルムは、伸張や収縮された後でも高い透明度を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】EP−A058952
【特許文献2】EP−A436225
【特許文献3】EP−A852240
【特許文献4】US7037980
【特許文献5】WO2006/074819
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、高い剛性/強度及び透明性を備えるだけなく、90℃程度の適用温度で高い収縮能力を備え、同時に、0〜40℃の温度範囲で3日以下貯蔵した場合における自然収縮挙動(自然収縮とも呼ばれる)レベルを減少させるスチレン−ブタジエンブロックコポリマー混合物を発見することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記コポリマーブロックの混合物は、以下により発見された。
【0010】
混合物は、30〜50質量%のコポリマーA、70〜0質量%のブロックコポリマーB、及びAとB以外に0〜20質量%の熱可塑性ポリマーCを含むことが好ましい。
【0011】
混合物は、上記ポリマーA、Bと同時に適宜、C、及び0〜6質量%の従来の加工助剤D、及び可塑剤を含んでいても良い。加工助剤Dは、例えば、安定剤、ブロッキング防止剤、染料、UV吸収剤等である。使用可能な可塑剤は、0〜6質量%、好ましくは1〜4質量%の均一に混合された油又は油混合物、特にホワイトオイル又はアジピン酸ジオクチル、又はこれらの混合物である。特に、混合物中のホワイトオイルの含有量が全混合物量に対して、1.5〜3.5質量%である場合に良好な収縮値が得られる。
【0012】
コポリマーA
混合物は、65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー、及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40〜90℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)を含む、5〜95質量%、好ましくは30〜50質量%、より好ましくは35〜45質量%のコポリマーAである。
【0013】
コポリマーAは、85〜93質量%の芳香族ビニルモノマー(特にスチレン)、及び7〜15質量%のジエンから成るコポリマー(B/S)、特に、イソプレン、又はブタジエンからなることが好ましい。特に好ましくは、ブタジエンである。
【0014】
コポリマーブロック(B/S)のガラス遷移温度は、50〜80℃であることが好ましく、60〜75℃であることが特に好ましい。ガラス遷移温度は、モノマーの性質、構造、及び分布により影響を受ける。そして、この温度は、示差走査熱量計(DSC)、又は動的熱機械分析(DMTA)、また、モノマーの分布がランダムであればFOX式により求められる。
【0015】
正確なDSC測定は、通常、ISO11357−2に基づき、加熱速度が20K/分で2サイクルの値が用いられる。
【0016】
1個以上のコポリマーブロック(B/S)を含むコポリマーAは、ランダムに分布する芳香族ビニルモノマー及びジエンから成ることが好ましい。これらは、例えば、テトラヒドロフラン、又はカリウム塩等の乱雑化剤(randomizer)の存在下で、アルキルリチウム化合物を用いてアニオン重合を行うことにより得られる。アニオン性開始剤とカリウム塩のモル比が25:1から60:1、好ましくは30:1から40:1となるようにカリウム塩を使用することが好ましい。同時に、この方法は、ブタジエンユニットの1,2鎖の比率が低くなる。好適なカリウム塩は、Kアルコラート類であり、特に、これらが、例えばtert−アミルアルコレート、又はトリエチルカルビノレート、又は他のCを含む三級のアルコレート等の重合溶媒中で溶解される。
【0017】
ブタジエンユニットの1,2鎖の比率は、好ましくは、1,2、1,4−cis、及び1,4−trans鎖の全量に対して、8から15%の範囲にある。
【0018】
特に好ましくは、コポリマーAは、単一のコポリマーブロック(B/S)からなるか、又はS−(B/S)又はS−(B/S)−S等の直鎖ブロックコポリマー形状を有する。なお、各Sは、芳香族ビニルモノマーからなる硬質ブロックである。また、n個の星の枝を有する星型ポリマー[(B/S)]を使用することも可能である。これは、n−官能性結合剤を使用した結合、又はn−官能性開始剤を使用した開始に得られる。好適な結合剤の例は、エポキシ化亜麻仁油又はエポキシ化大豆油等のエポキシ化植物油である。この場合、生成物は、3から5個の星枝を有する星である。星型ブロックコポリマー[(B/S)]も同様に好ましい。
【0019】
しかしながら、ランダムポリマー(B/S)を、フリーラジカル重合により製造しても良い。
【0020】
コポリマーブロック(B/S)の重量平均分子量Mは、一般的に50000から500000の範囲であり、好ましくは80000から400000、特に好ましくは150000〜300000である。S−(B/S)又はS−(B/S)等の構造におけるそれぞれのブロックSの重量平均分子量Mは、好ましくは15000〜45000の範囲にある。ブロックSは、好ましくはスチレンユニットから構成される。アニオン重合により製造されるポリマーの場合、分子量は、モノマーの量と開始剤の量の比により調整される。しかし、開始剤は、モノマーの供給が行われた後にも繰り返し添加することができ、結果として、2通り又は多様な分布が得られる。フリーラジカル反応により製造されたポリマーの場合、Mは、重合温度及び/又は調整剤の添加により制御される。分子量は、通常、溶媒としてのTHT内においてポリスチレンを基準として用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を行うことで測定される。アニオン重合の場合、重量平均分子量は、ほぼ数平均分子量に一致する。
【0021】
ブロックコポリマーB
本発明の混合物は、95〜100質量%の芳香族ビニルモノマー及び0〜5質量%のジエンから成る少なくとも1つの硬質ブロックSと、65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40から90℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、20から60質量%の芳香族ビニルモノマー及び80〜40質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgBが−80〜0℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、を含む95〜5質量%のコポリマーBを含む。
【0022】
特に好適なブロックコポリマーBは、60〜90質量%、好ましくは65〜75質量%の芳香族ビニルモノマー、特に、スチレン、10〜40質量%、好ましくは25〜35質量%のジエン、特にブタジエンを含む硬質ブロックコポリマーである。ただし、質量%は、ブロックコポリマーの全量を基準としている。
【0023】
従って、本発明の混合物であるブロックコポリマーBは、硬質ブロックとして作用する少なくとも一以上のコポリマーブロック(B/S)、軟質ブロックとして作用する少なくとも一以上のコポリマーブロック(B/S)を有する。コポリマーブロック(B/S)の構成及び特性は、コポリマーA用の上述したコポリマーブロック(B/S)に対応する。
【0024】
ブロックコポリマーBのコポリマーブロック(B/S)の数平均分子量Mは、好ましくは10000〜40000、特に好ましくは20000〜30000である。
ブロックコポリマーBの硬質ブロックSの数平均分子量Mは、5000〜30000の範囲にある。このブロックは、末端の(S)か、又はコポリマーブロック(B/S)及び(B/S)の中間(S)に発生させても良い。ショートSブロックは、軟質層として作用し、コポリマーブロック(B/S)との不適合性を最大化する。これは、固体中における硬質相と軟質相の間に形成される中間相を少なく保つことができる。従って、室温(すなわち、10〜40℃)の領域における軟質相の質量比を、小さくすることができる。分子量は、通常、溶媒としてのTHT内においてポリスチレンを基準として用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を行うことで測定される。
【0025】
従って、好ましいブロックコポリマーBは、星型ブロックコポリマーBであり、この星型は、本質的に、構造S−(B/S)の短い枝部を有し、構造(B/S)−S−(B/S)の長い枝部を有し、軟質ブロック(B/S)を用いて架橋される。架橋の前に、数平均分子量Mが2500g/molより小さいショートポリスチレンブロックは、付随的に、強度/剛性の比に埋め込まれる。これらの星型ブロックコポリマーは、2つの開始剤を用いて好ましい連続的なアニオン重合法により製造される場合、ブロックS及びSは、同じ構成及び数平均分子量Mを有する。
【0026】
ブロックコポリマーBの内にコポリマーブロック(B/S)おける芳香族ビニルモノマー及びジエンの分配は、ランダムであることが好ましい。
【0027】
好ましいブロックコポリマーBは、末端の硬質ブロックS及び(B/S)を有する星型構造を備える。ブロックコポリマーBの全量に対する、ブロックコポリマーBにおける硬質ブロックS及び(B/S)の全体量の比は、少なくとも40質量%から70質量%、特に50質量%から70質量%、特に好ましくは57質量%から67質量%である。
【0028】
熱可塑性ポリマーC
本発明の混合物は、熱可塑性ポリマーCとして、0〜45質量%、好ましくは1〜30質量%、特に好ましくは5〜20質量%の熱可塑性ポリマー又はA及びB以外のおポリマー混合物を含む。
【0029】
好ましい適切な熱可塑性ポリマーCは、標準ポリスチレン(GPPS)又は耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−アクリロニトリルコポリマー(SAN)、スチレン−メチルメタアクリレートコポリマー(S/MMA)等のスチレンポリマー類、又はPMMA等のポリメタアクリレート類、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル類、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィン類、又は半結晶材料である。PnBA等のポリアクリレート類、及び他のアクリル酸ゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)等を用いても良い。熱可塑性ポリマーCは、剛性、耐溶剤性、印刷適性、ブロッキング防止特性、リサイクル性、及び粘着特性を改善するように混合される。
例えば、直鎖又は星型で、水添又は非水添のA及びB以外のスチレン−ブタジエン又はスチレンイソプロピレンブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマー(TPE)を使用しても良い。このブロックコポリマーは、例えば、2個及び3個のブロックコポリマーである。好適なブロックコポリマーは、Kraton(登録商標)D、Kraton(登録商標)G、又はStroflex(登録商標)として市販されている。一般的に熱可塑性エラストマーの添加により、本発明の混合物の強度が改善される。
【0030】
本発明の混合物は、高い透明度を有し、収縮性フィルムとして特に好適である。この混合物は、たとえ何週間もの間に亘っても、貯蔵において安定であり、0〜40℃の範囲において収縮性が低い。90〜100℃における収縮度は、高く、処理の条件及びきつい凸状の包装に柔軟に適用する。
【0031】
また、本発明の混合物は、共押出法を用いた多層フィルムの製造に適している。同様に上述の熱可塑性ポリマーCは、種々の層に適切であり、本発明の混合物は、バッキング層又は外部層の形態で使用される。特に、この付加層は、表面の改質、ブロッキング防止特性、剛性の向上、又は透過性の改善(減少)のために使用される。
【実施例1】
【0032】
ブロックコポリマーA
構造B/Sの直鎖スチレン−ブタジエンブロックコポリマーAを製造するために、2991mlのシクロヘキサンを用い、これを1.6mlのsec−ブチルリチウム(BuLi);3.25mlで1.4Mのsec−ブチルリチウム溶解液、60℃になるまで滴定して開始剤とした。そして、乱雑化剤として、1.26mlで0.1175Mのカリウムtert−アミルアルコレート(PTA)溶液を混合し、得られた混合物を40℃まで冷却した。重合反応を2つの部分で実行した。このため、450gのスチレン及び50gのブタジエンをそれぞれ、同時に2度添加し、最大温度を反冷却により75℃に制限した。そして、0.72mlのイソプロパノールを添加することで生きているポリマー鎖を切り、混合物をCO/水を用いて酸化し、安定化剤の溶液を添加した。シクロヘキサンを蒸発させるために真空オーブンを使用した。GPCを用いて測定された数平均分子量Mは、220000g/molであった。ブロックコポリマーAha、5質量%のホワイトオイルを含んでいた。
【0033】
[比較例]
ランダムコポリマーブロックB/Sを有する星型ブロックコポリマーComp1(26質量%のブタジエン、74質量%のスチレン)を、スチレン及びブタジエンの連続アニオン重合により製造し、次いで、WO00/58380の例15にしたがいエポキシ化された亜麻仁油を用いた。
【0034】
ブロックコポリマーB1からB12
星型ブロックコポリマーB1からB12を、連続アニオン重合により表2のデータにしたがい製造し、次いで結合剤を添加した。4785mlのシクロヘキサンを開始剤として使用し、これを1.6mlのsec−ブチルリチウム(BuLi)を用いて60℃になるまで滴定し、1.4Mのsec−ブチルリチウム溶解液7.33ml、開始剤(l)用の(sec−BuLi1)、及び4.1mlで0.293Mのカリウムテルトアミルアルコレート(PTA)溶液を乱雑化剤として添加する前に、40℃まで冷却した。コポリマーブロック(B/S)を生成するために、表3に示される量のスチレン1及びブタジエン1を添加した。重合反応が終了した後に、1.4Mのsec−ブチルリチウムの18.33mlの2番目の開始剤(l)、及び続いて、スチレン2及びスチレン3とブタジエン4(コポリマーブロック(B/S))の混合物を添加し、重合した。最後に、5.6mlのEdenol(登録商標)D82を結合剤としてシクロヘキサンに添加した。混合物を、0.5mlのイソプロパノールを用いて切り、CO/水を用いて酸化し、安定剤溶液(Irganox(登録商標)1010)を添加した。表2に、ブロックコポリマーB2からB13における個々のブロックに対してGPCを用いて測定された数平均分子量を順番に示す。
【0035】
ブロックコポリマーB13からB25
ブロックコポリマーB13からB25を、0.847Mの溶液を用いた点以外は、上述の例と同様に同じ出発材料を用いて製造した。使用された各量は、表1及び4に順番に示す。ブロックコポリマーB13からB25における個々のブロックに対してGPC(THF溶媒、ポリスチレン基準)を用いて測定された数平均分子量を、表2に順番に示す。
【0036】
【表1】

【0037】
【表2】

【0038】
混合物M1からM59
ブロックコポリマー混合物をそれぞれ、ブロックコポリマーB1からB13の60質量部とともにブロックコポリマーAの40質量部を溶融することにより製造した。なお、この溶融は、異方向回転二軸押出機(counter−rotating twin−screw extruder)内で200から220℃の温度で行った。溶融物を、平面フィルム型を用いて厚さ1mmのフィルムとなるように処理した。
【0039】
弾性率や破断点における引っ張りひずみ等の機械的特性を、ISO527に準拠して長手方向(押出方向)及び交差方向(押出方向と直交する方向)に対して測定した。測定結果を表3に示す。
【0040】
得られたフィルムを、少なくとも10cmの長さと5cmの幅を有する帯状に切断し、引張試験機の把持口に、自由把持長さを5cmとして配置した。この帯を、引張試験機内で80℃において伸び率5、5(stretching factor)の引張負荷にさらした。伸びた状態で23℃まで急速に冷却した。収縮特性を測定するために。伸びた状態の帯の幅を3分の1まで減少させるか、又は該帯を少なくとも1cmの帯に切断した。この細い帯を、90℃の水槽で10分間経った後の最終的な収縮値(表5に示す)を測定するために使用した。自然収縮を測定するために、帯を、水で満たされたねじ蓋付きのガラス製の開放容器内で4、14、及び21日の間保管した。なお、この容器は、温度調節器により40℃以下に温度調整された水槽内に収容されている。
【0041】
本発明の混合物M1からM59により構成される箔は、比較例の混合物Mcomp1に比べて21日の保管後の自然収縮が非常に少ない。
【0042】
【表3】

【0043】
【表4】

【0044】
【表5】

【0045】
【表6】

【0046】
【表7】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40〜90℃の範囲にあるコポリマーブロック(B/S)を1個以上含む5〜95質量%のコポリマーA、
b)95〜100質量%の芳香族ビニルモノマー及び0〜5質量%のジエンから成る少なくとも1つの硬質ブロックSと、65〜95質量%の芳香族ビニルモノマー及び35〜5質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgAが40から90℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、20から60質量%の芳香族ビニルモノマー及び80〜40質量%のジエンから成りガラス遷移温度TgBが−80〜0℃の範囲にある1個以上のコポリマーブロック(B/S)と、を含む95〜5質量%のコポリマーB、
c)A、及びB以外の0から45質量%の熱可塑性ポリマーC、及び
d)0から6質量%の加工助剤D、
(但し、A〜Dの総量を100質量%とする)
を含む混合物。
【請求項2】
a)30〜50質量%のコポリマーA
b)70〜50質量%のブロックコポリマーB、及び
c)0〜20質量%の熱可塑性ポリマーC
を含む請求項1に記載の混合物。
【請求項3】
ブロックコポリマーAのコポリマーブロック(B/S)の重量平均分子量Mが、
150000〜300000の範囲にある請求項1又は2に記載の混合物。
【請求項4】
ブロックコポリマーA及びBのコポリマーブロック(B/S)のガラス遷移温度が、
50〜80℃の範囲にある請求項1〜3の何れか1項に記載の混合物。
【請求項5】
コポリマーAが、
85〜93質量%のスチレンと7〜15質量%のブタジエンから成るコポリマーブロック(B/S)により構成される請求項1〜4の何れか1項に記載の混合物。
【請求項6】
ブロックコポリマーBにおけるコポリマーブロック(B/S)の数平均分子量Mが、
10000から40000である請求項1〜4の何れか1項に記載の混合物。
【請求項7】
ブロックコポリマーA及びBのコポリマーブロック(B/S)及び(B/S)が、
芳香族ビニルモノマー及びジエンのランダムな分布を有する請求項1から6の何れか1項に記載の混合物。
【請求項8】
ブロックコポリマーBにおける硬質ブロックSの数平均分子量Mが、
5000〜30000の範囲にある請求項1〜7の何れか1項に記載の混合物。
【請求項9】
ブロックコポリマーBが、末端の硬質ブロックS及び(B/S)を備えた星型構造を有し、
硬質ブロックS及び(B/S)の全量の割合比が、星型コポリマーBの全量に対して少なくとも40質量%である請求項1〜7の何れか1項に記載の混合物。
【請求項10】
星型ブロックコポリマーBの星が、実質的に、構造S−(B/S)の短い枝部及び構造(B/S)−S−(B/S)の長い枝部を有し、該各構造が、軟質ブロック(B/S)を介して連結されている請求項8に記載の混合物。
【請求項11】
請求項1〜10の何れか1項に記載の混合物を、収縮性フィルムの製造用に使用する方法。
【請求項12】
請求項1〜10の何れか1項に記載の混合物から製造される収縮性フィルム。

【公表番号】特表2011−525561(P2011−525561A)
【公表日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−515344(P2011−515344)
【出願日】平成21年6月23日(2009.6.23)
【国際出願番号】PCT/EP2009/057771
【国際公開番号】WO2009/156378
【国際公開日】平成21年12月30日(2009.12.30)
【出願人】(508020155)ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】