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JP2008137671A - 食品用容器 - Google Patents

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JP2008137671A JP2006323715A JP2006323715A JP2008137671A JP 2008137671 A JP2008137671 A JP 2008137671A JP 2006323715 A JP2006323715 A JP 2006323715A JP 2006323715 A JP2006323715 A JP 2006323715A JP 2008137671 A JP2008137671 A JP 2008137671A
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Abstract

【課題】
安全性、耐熱性のみならず、耐油性、耐衝撃性にも優れ、ヘイズ値の小さい食品用容器を提供する。
【解決手段】
2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%で、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物を成形して得られる食品用容器。
【選択図】 なし。

Description

本発明は、2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合、水素化して得られるノルボルネン系開環重合体水素化物を含有してなる食品用容器に関する。
従来、食堂用などに使用される食器や、レトルト食品などの加工食品を保存、販売する容器などには、経済的で軽量であることなどの理由から合成樹脂が多用されている。
これらの容器に用いる合成樹脂としては、メラミン樹脂、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、脂環構造含有重合体(COP)などが提案されている。
しかし、メラミン樹脂製の容器は、機械的強度が弱くて脆く、また、未硬化物が溶出し食品中に混入するおそれがあるため、安全上問題がある。
PP製の容器は表面硬度が低いため傷がつきやすく、また耐熱性が不十分なため、スチームによる滅菌処理を行うと変形しやすいという問題がある。
また、PC製の容器は、スチームによる滅菌処理を行うと、加水分解により白化し、外観が著しく損なわれる場合があるという問題があった。
一方、COP製の容器は不純物の溶出が少なく、安全性に優れ、スチーム滅菌などの高温処理を行っても変形や白化などが生じにくく、耐熱性に優れる。
しかしながら、このCOP製の容器は、食品中に含まれる油脂分やサラダ油などの調理用油と接触すると耐衝撃性が低下し、長期使用した場合に、落下や洗浄時の衝撃によりひびや割れが生じ易くなるという問題があった。
これらの問題を解決するため、特許文献1には、脂環構造含有重合体からなり、オレイン酸メチルに75℃で24時間浸漬したときに、通常亀裂が生じない食品用容器が提案されている。
しかしながら、近年においては、更なる衛生管理向上や消毒処理の効率化のため、処理温度をより高く(90℃程度)設定するようになったため、この文献記載の食品用容器は、必ずしも耐油性の面において満足できるものではなくなってきている。
また、特許文献2、3には、融点を有するノルボルネン系重合体を射出成形してなる射出成形品やブロー成形してなるブロー成形品が開示されている。
これらの文献には、「融点を有するノルボルネン系重合体」として、結晶性のノルボルネン単量体開環重合体水素化物が広範囲に記載されているが、具体的に示されているのは、ジシクロペンタジエンの開環重合体水素化物である。
このジシクロペンタジエン開環重合体水素化物は、融点(Tm)が200〜400℃の高融点ポリマーである。そのため、ジシクロペンタジエン開環重合体水素化物の成形は高温下で行わなければならず、成形機に対する負荷が大きいことに加えて、樹脂焼け(樹脂の変色)が発生しやすいという問題があった。また、ジシクロペンタジエン開環重合体水素化物は、サラダ油に浸漬した際の耐衝撃性に劣り、曇り値(ヘイズ値)が大きく、しかも、有機溶媒に対して難溶性であるため、触媒に由来する金属の除去、精製が困難であるという問題があった。
特開2001−010626号公報 特開2002−20464号公報 特開2002−249554号公報
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、安全性、耐熱性のみならず、耐油性、耐衝撃性にも優れ、ヘイズ値の小さい食品用容器を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、合成樹脂製の食品用容器について鋭意研究した。その結果、合成樹脂として、2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)、及び置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の存在割合が特定範囲にあり、かつ、特定の融点を有するノルボルネン系開環重合体水素化物を用いることにより、安全性、耐熱性のみならず、耐油性、耐衝撃性にも優れ、ヘイズ値の小さい食品用容器を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして本発明の第1によれば、2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%で、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物を成形して得られる食品用容器が提供される。
本発明の食品用容器においては、前記ノルボルネン系開環重合体水素化物の、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算での重量平均分子量(Mw)が、50,000〜200,000であり、かつ、分子量分布(Mw/Mn)が、1.5〜5.0であることが好ましい。
本発明によれば、安全性、耐熱性のみならず、耐油性、耐衝撃性にも優れ、ヘイズ値の小さい食品用容器が提供される。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の食品用容器は、2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%で、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物を成形して得られるものである。
(ノルボルネン系開環重合体水素化物)
本発明に用いるノルボルネン系開環重合体水素化物は、(i)2−ノルボルネンを、メタセシス重合触媒の存在下に開環重合することにより、2−ノルボルネン単独開環重合体を得た後、得られる開環重合体の炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化して得られるものであるか、(ii)2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を、メタセシス重合触媒の存在下に開環重合することにより、2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体の開環共重合体を得た後、得られる開環共重合体の炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化して得られるものである。
2−ノルボルネンは、公知の化合物であり、例えば、シクロペンタジエンとエチレンとを反応させることにより得ることができる。
置換基含有ノルボルネン系単量体は、分子内にノルボルネン骨格を有する化合物である(ただし、2−ノルボルネンを除く)。本発明に用いる「置換基含有ノルボルネン系単量体」には、置換基を有する2−ノルボルネン誘導体のほか、縮合した環を有するノルボルネン化合物も含まれる。
置換基含有ノルボルネン系単量体としては、分子内にノルボルネン環と縮合する環を有しないノルボルネン系単量体、及び3環以上の多環式ノルボルネン系単量体などが挙げられる。
前記分子内にノルボルネン環と縮合する環を有しないノルボルネン系単量体の具体例としては、5−メチルノルボルネン、5−エチルノルボルネン、5−ブチルノルボルネン、5−ヘキシルノルボルネン、5−デシルノルボルネン、5−シクロヘキシルノルボルネン、5−シクロペンチルノルボルネンなどのアルキル基を有するノルボルネン類;5−エチリデンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、5−プロペニルノルボルネン、5−シクロヘキセニルノルボルネン、5−シクロペンテニルノルボルネンなどのアルケニル基を有するノルボルネン類;5−フェニルノルボルネンなどの芳香環を有するノルボルネン類;5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−エトキシカルボニルノルボルネン、5−メチル−5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−メチル−5−エトキシカルボニルノルボルネン、ノルボルネニル−2−メチルプロピオネイト、ノルボルネニル−2−メチルオクタネイト、5−ヒドロキシメチルノルボルネン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ノルボルネン、5,5−ジ(ヒドロキシメチル)ノルボルネン、5−ヒドロキシイソプロピルノルボルネン、5,6−ジカルボキシノルボルネン、5−メトキシカルボニル−6−カルボキシノルボルネン、などの酸素原子を含む極性基を有するノルボルネン類;5−シアノノルボルネンなどの窒素原子を含む極性基を有するノルボルネン類;などが挙げられる。
3環以上の多環式ノルボルネン系単量体とは、分子内にノルボルネン環と、該ノルボルネン環と縮合している1つ以上の環とを有するノルボルネン系単量体である。その具体例としては、下記に示す式(1)又は式(2)で示される単量体が挙げられる。
Figure 2008137671
(式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子;ハロゲン原子;置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基;又はケイ素原子、酸素原子もしくは窒素原子を含む置換基;を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜20の二価の炭化水素基である。)
Figure 2008137671
(式中、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子;ハロゲン原子;置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基;又はケイ素原子、酸素原子もしくは窒素原子を含む置換基;を表し、RとRは互いに結合して環を形成していてもよい。mは1又は2である。)
式(1)で示される単量体としては、具体的には、ジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エンなどを挙げることができる。また、テトラシクロ[9.2.1.02,10.03,8]テトラデカ−3,5,7,12−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロ−9H−フルオレンともいう)、テトラシクロ[10.2.1.02,11.04,9]ペンタデカ−4,6,8,13−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9,9a,10−ヘキサヒドロアントラセンともいう)、などの芳香環を有するノルボルネン誘導体も挙げることができる。
式(2)で示される単量体としては、mが1であるテトラシクロドデセン類、mが2であるヘキサシクロヘプタデセン類が挙げられる。
テトラシクロドデセン類の具体例としては、テトラシクロドデセン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチルテトラシクロドデセン、8−シクロヘキシルテトラシクロドデセン、8−シクロペンチルテトラシクロドデセンなどの無置換又はアルキル基を有するテトラシクロドデセン類;8−メチリデンテトラシクロドデセン、8−エチリデンテトラシクロドデセン、8−ビニルテトラシクロドデセン、8−プロペニルテトラシクロドデセン、8−シクロヘキセニルテトラシクロドデセン、8−シクロペンテニルテトラシクロドデセンなどの環外に二重結合を有するテトラシクロドデセン類;8−フェニルテトラシクロドデセンなどの芳香環を有するテトラシクロドデセン類;8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−ヒドロキシメチルテトラシクロドデセン、8−カルボキシテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸無水物などの酸素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−シアノテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸イミドなどの窒素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−クロロテトラシクロドデセンなどのハロゲン原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;8−トリメトキシシリルテトラシクロドデセンなどのケイ素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類などが挙げられる。
ヘキサシクロヘプタデセン類の具体例としては、ヘキサシクロヘプタデセン、12−メチルヘキサシクロヘプタデセン、12−エチルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロヘキシルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロペンチルヘキサシクロヘプタデセンなどの無置換又はアルキル基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−メチリデンヘキサシクロヘプタデセン、12−エチリデンヘキサシクロヘプタデセン、12−ビニルヘキサシクロヘプタデセン、12−プロペニルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロヘキセニルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロペンテニルヘキサシクロヘプタデセンなどの環外に二重結合を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−フェニルヘキサシクロヘプタデセンなどの芳香環を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−メチル−12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−ヒドロキシメチルヘキサシクロヘプタデセン、12−カルボキシヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸無水物などの酸素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−シアノヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸イミドなどの窒素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−クロロヘキサシクロヘプタデセンなどのハロゲン原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;12−トリメトキシシリルヘキサシクロヘプタデセンなどのケイ素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類などが挙げられる。これらのノルボルネン系単量体は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、上記した2−ノルボルネン及び/又は置換基含有ノルボルネン系単量体と開環共重合可能なその他の単量体とを組み合わせて用いることもできる。
2−ノルボルネン及び/又は置換基含有ノルボルネン系単量体と開環共重合可能なその他の単量体としては、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのモノ環状オレフィン類及びその誘導体;シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエンなどの環状ジエン及びその誘導体;などが挙げられる。
2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物の組成は、2−ノルボルネンが、通常、90〜100重量%、好ましくは95〜99重量%、より好ましくは97〜99重量%であり、置換基含有ノルボルネン系単量体は、通常、0〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、より好ましくは1〜3重量%である。
メタセシス重合触媒としては、例えば、特公昭41−20111号公報、特開昭46−14910号公報、特公昭57−17883号公報、特公昭57−61044号公報、特開昭54−86600号公報、特開昭58−127728号公報、特開平1−240517号公報などに記載された、本質的に(a)遷移金属化合物触媒成分と(b)金属化合物助触媒成分からなる一般のメタセシス重合触媒;シュロック型重合触媒(特開平7−179575号公報、Schrock et al.,J.Am.Chem.Soc.,1990年,第112巻,3875頁〜など)や、グラブス型重合触媒(Fu et al.,J.Am.Chem.Soc.,1993年,第115巻,9856頁〜;Nguyen et al.,J.Am.Chem.Soc.,1992年,第114巻,3974頁〜;Grubbs et al.,WO98/21214号パンフレットなど)などのリビング開環メタセシス触媒;などが挙げられる。
これらの中でも、得られる重合体の分子量分布を好適な範囲に調節するには、(a)遷移金属化合物触媒成分と(b)金属化合物助触媒成分とからなるメタセシス重合触媒が好ましい。
前記(a)遷移金属化合物触媒成分は、周期律表第3〜11族の遷移金属の化合物である。例えば、これらの遷移金属のハロゲン化物、オキシハロゲン化物、アルコキシハロゲン化物、アルコキシド、カルボン酸塩、(オキシ)アセチルアセトネート、カルボニル錯体、アセトニトリル錯体、ヒドリド錯体、これらの誘導体、これら又はこれらの誘導体のP(Cなどの錯化剤による錯化物が挙げられる。
具体例としては、TiCl、TiBr、VOCl、WBr、WCl、WOCl、MoCl、MoOCl、WO、HWOなどが挙げられる。なかでも、重合活性などの点から、W、Mo、Ti、又はVの化合物が好ましく、特にこれらのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、又はアルコキシハロゲン化物が好ましい。
前記(b)金属化合物助触媒成分は、周期律表第1〜2族、及び第12〜14族の金属の化合物で少なくとも一つの金属元素−炭素結合、又は金属元素−水素結合を有するものである。例えば、Al、Sn、Li、Na、Mg、Zn、Cd、Bなどの有機化合物などが挙げられる。
具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリドなどの有機アルミニウム化合物;テトラメチルスズ、ジエチルジメチルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニルスズなどの有機スズ化合物;n−ブチルリチウムなどの有機リチウム化合物;n−ペンチルナトリウムなどの有機ナトリウム化合物;メチルマグネシウムイオジドなどの有機マグネシウム化合物;ジエチル亜鉛などの有機亜鉛化合物;ジエチルカドミウムなどの有機カドミウム化合物;トリメチルホウ素などの有機ホウ素化合物;などが挙げられる。これらの中で、第13族の金属の化合物が好ましく、特にAlの有機化合物が好ましい。
また、前記(a)成分、(b)成分の他に第三成分を加えて、メタセシス重合活性を高めることができる。用いる第三成分としては、脂肪族第三級アミン、芳香族第三級アミン、分子状酸素、アルコール、エーテル、過酸化物、カルボン酸、酸無水物、酸クロリド、エステル、ケトン、含窒素化合物、含ハロゲン化合物、その他のルイス酸などが挙げられる。
これらの成分の配合比は、(a)成分:(b)成分が金属元素のモル比で、通常、1:1〜1:100、好ましくは1:2〜1:10の範囲である。また、(a)成分:第三成分がモル比で、通常、1:0.005〜1:50、好ましくは1:1〜1:10の範囲である。
また、重合触媒の使用割合は、(重合触媒中の遷移金属):(全単量体)のモル比で、通常、1:100〜1:2,000,000、好ましくは1:1,000〜1:20,
000、より好ましくは1:5,000〜1:8,000である。触媒量が多すぎると重合反応後の触媒除去が困難になったり、また、分子量分布が広がるおそれがあり、一方、少なすぎると十分な重合活性が得られない。
開環重合は無溶媒で行うこともできるが、適当な溶媒中で行うことが好ましい。
用いる有機溶媒としては、重合体及び重合体水素化物が所定の条件で溶解もしくは分散し、かつ、重合及び水素化反応に影響しないものであれば特に限定されないが、工業的に汎用されている溶媒が好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ビシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデンシクロヘキサン、シクロオクタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン系脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系芳香族炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリルなどの含窒素炭化水素;ジエチルエ−テル、テトラヒドロフランなどのエ−テル類などの溶媒を使用することができる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、工業的に汎用されている芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及びエーテル類が好ましい。
重合を有機溶媒中で行う場合には、2−ノルボルネン及び所望により2−ノルボルネンと開環共重合可能なその他の単量体、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物、並びに所望によりこれらと開環共重合可能なその他の単量体(以下、これらをまとめて「単量体」ということがある。)の濃度は、1〜50重量%が好ましく、2〜45重量%がより好ましく、3〜40重量%が特に好ましい。前記単量体の濃度が1重量%より小さいと生産性が低くなるおそれがあり、50重量%より大きいと重合後の溶液粘度が高すぎて、その後の水素化反応が困難となるおそれがある。
開環重合においては、反応系に分子量調節剤を添加することができる。分子量調節剤を添加することで、得られる開環重合体の分子量を調整することができる。
用いる分子量調節剤としては特に限定されず、従来公知のものが使用できる。例えば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのα−オレフィン類;スチレン、ビニルトルエンなどのスチレン類;エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどのエーテル類;アリルクロライドなどのハロゲン含有ビニル化合物;グリシジルメタクリレートなど酸素含有ビニル化合物;アクリルアミドなどの窒素含有ビニル化合物;1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、2−メチル−1,4−ペンタジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエンなどの非共役ジエン、又は1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどの共役ジエンなどを挙げることができる。これらの中で、分子量調節のし易さから、α−オレフィン類が好ましい。
分子量調節剤の添加量は、所望の分子量を持つ重合体を得るに足る量であればよく、(分子量調節剤):(全単量体)のモル比で、通常、1:50〜1:1,000,000、好ましくは1:100〜1:5,000、より好ましくは1:300〜1:3,000である。
開環重合は、単量体と重合触媒とを混合することにより開始される。
開環重合を行う温度は、特に限定されないが、通常−20〜+100℃、好ましくは10〜80℃である。開環重合を行う温度が低すぎると反応速度が低下し、高すぎると副反応により、分子量分布が広がるおそれがある。
重合時間は、特に制限はなく、通常1分間から100時間である。
重合時の圧力条件は特に限定されないが、通常、0〜1MPaの加圧下で重合を行う。
反応終了後においては、通常の後処理操作により目的とするノルボルネン系開環重合体を単離することができる。
得られたノルボルネン系開環重合体は、次の水素化反応工程へ供される。
また後述するように、開環重合を行った反応溶液に水素化触媒を添加して、ノルボルネン系開環重合体を単離することなく、連続的に水素化反応を行うこともできる。
ノルボルネン系開環重合体の水素化反応は、ノルボルネン系開環重合体の主鎖及び/又は側鎖に存在する炭素−炭素二重結合に水素化する反応である。この水素化反応は、ノルボルネン系開環重合体の不活性溶媒溶液に水素化触媒を添加し、反応系内に水素を供給して行う。
水素化触媒としては、オレフィン化合物の水素化に際して一般に使用されているものであれば、均一系触媒、不均一系触媒のいずれも使用することができる。得られる重合体中の残留金属の除去などを考慮すると、不均一系触媒が好ましい。
均一系触媒としては、例えば、酢酸コバルト/トリエチルアルミニウム、ニッケルアセチルアセトナート/トリイソブチルアルミニウム、チタノセンジクロリド/n−ブチルリチウム、ジルコノセンジクロリド/sec−ブチルリチウム、テトラブトキシチタネート/ジメチルマグネシウムなどの組み合わせなどの遷移金属化合物とアルカリ金属化合物の組み合わせからなる触媒系;ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウムなどの貴金属錯体触媒;などが挙げられる。
不均一触媒としては、例えば、ニッケル/シリカ、ニッケル/ケイソウ土、ニッケル/アルミナ、パラジウム/カーボン、パラジウム/シリカ、パラジウム/ケイソウ土、パラジウム/アルミナなどの、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、又はこれらの金属をカーボン、シリカ、ケイソウ土、アルミナ、酸化チタンなどの担体に担持させた固体触媒系が挙げられる。
水素化触媒の使用量は、ノルボルネン系開環重合体100重量部に対し、通常、0.05〜10重量部である。
水素化反応に用いる不活性有機溶媒としては、前述した2−ノルボルネンと置換基含有ノルボルネン系単量体との開環重合において用いることができる有機溶媒として例示したものと同様の、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン系芳香族炭化水素、含窒素炭化水素、エーテル類などが挙げられる。
水素化反応の温度は、使用する水素化触媒によって適する条件範囲が異なるが、水素化温度は、通常、−20℃〜+300℃、好ましくは0℃〜+250℃である。水素化温度が低すぎると反応速度が遅くなるおそれがあり、高すぎると副反応が起こる可能性がある。
水素圧力は、通常、0.01〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは1〜5MPaである。水素圧力が低すぎると水素化速度が遅くなり、高すぎると高耐圧反応装置が必要となるので好ましくない。
ノルボルネン系開環重合体水素化物(以下、「開環重合体水素化物」ということがある)は、重合体中の炭素−炭素二重結合の水素化率が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは99%以上、特に好ましくは99.9%以上である。上記の範囲にあると、得られる樹脂組成物は耐候性に優れる。
開環重合体水素化物の水素化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、1H−NMRにより測定して求めることができる。
水素化反応終了後は、反応溶液から水素化触媒などを濾別し、濾別後の重合体溶液から溶媒などの揮発成分を除去することにより、目的とする開環重合体水素化物を得ることができる。
溶媒などの揮発成分を除去する方法としては、凝固法や直接乾燥法など公知の方法を採用することができる。
凝固法は、重合体溶液を重合体の貧溶媒と混合することにより、重合体を析出させる方法である。用いる貧溶媒としては、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;などの極性溶媒が挙げられる。
凝固して得られた粒子状の成分は、例えば、真空中又は窒素中若しくは空気中で加熱して乾燥させて粒子状にするか、さらに必要に応じて溶融押出機から押し出してペレット状にすることができる。
直接乾燥法は、重合体溶液を減圧下加熱して溶媒を除去する方法である。この方法には、遠心薄膜連続蒸発乾燥機、掻面熱交換型連続反応器型乾燥機、高粘度リアクタ装置などの公知の装置を用いて行うことができる。真空度や温度はその装置によって適宜選択され、限定されない。
以上のようにして得られる開環重合体水素化物の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合は、90〜100重量%、好ましくは95〜99重量%、より好ましくは97〜99重量%であり、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合は、0〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、より好ましくは1〜3重量%である。
繰り返し単位(B)の存在割合が多すぎると、得られる食品用容器の耐熱性が悪化するおそれがある。繰り返し単位(B)の存在割合が上記範囲であると、耐熱性に優れ、得られる食品用容器の機械的特性に優れ好適である。また、繰り返し単位(B)の存在割合が少なすぎると、得られる食品用容器の機械的特性が低下するおそれがある。
得られる開環重合体水素化物は、その重量平均分子量(Mw)が、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶離液とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ(GPC)による標準ポリスチレン換算で、通常、50,000〜200,000、好ましくは、70,000〜180,000、より好ましくは80,000〜150,000である。
Mwが前記範囲にあると、開環重合体水素化物の溶媒への溶解性が良好となるためポリマーの精製が容易となる。また、成形が容易で、得られる食品用容器中の触媒由来の金属成分の含有量(溶出量)が少なくなり、食品用容器の機械的強度や耐熱性が良好となる。
一方、Mwが大きすぎると、開環重合体水素化物を成形する際に高温にすることが必要になり、樹脂焼けにより食品用容器が着色するおそれがある。Mwが小さすぎると、食品用容器の機械的強度や耐熱性が低下するおそれが生じる。また、開環重合体水素化物が結晶性であるため、溶液に溶解し難くなり、ポリマーの精製が困難になるおそれがある。
開環重合体水素化物は、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比で表される分子量分布(Mw/Mn)が、通常、1.5〜5.0、より好ましくは2.0〜4.5、さらに好ましくは2.5〜4.0、特に好ましくは2.5〜3.5である。
Mw/Mnが狭すぎると、成形性が悪化するおそれがある。Mw/Mnが広すぎると、得られる食品用容器の耐油性、機械的強度、耐熱性が低下するおそれがある。
ちなみに、Mnは1,2,4−トリクロロベンゼンを溶離液とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算として測定した数平均分子量である。
開環重合体水素化物の融点は、110〜145℃、好ましくは120〜145℃、より好ましくは、130℃〜145℃である。上記の範囲にあると、成形品の耐熱性に優れるため好適である。特に、融点が130〜145℃の範囲においては、スチーム滅菌にも耐えうるため好ましい。
ちなみに、開環重合体水素化物の融点は、開環重合体水素化物の分子量、分子量分布、異性化率、使用するモノマーの純度などにより変化する。
開環重合体水素化物の異性化率は、通常、0〜40%、好ましくは0〜20%、より好ましくは1〜10%、特に好ましくは1〜5%である。
異性化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、13C−NMRにより測定した33.0ppmピーク積分値/(31.8ppmピーク積分値+33.0ppmピーク積分値)×100から算出することができる。
ちなみに、31.8ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のシス体由来のもの、33.0ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のトランス体由来のものである。
本発明では、開環重合により、実質的にシス体の開環重合体を合成し、これを水素化して開環重合体水素化物とすることが好ましい。水素化反応の際に、通常、トランス体への異性化が生じるが、この異性化を抑制して、トランス体の含有量を低く抑えることが好ましい。
開環重合体水素化物の異性化率が高すぎると、耐熱性が低下するおそれがある。一方、異性化率が低すぎると、開環重合体水素化物の有機溶剤に対する溶解性が低下し、ポリマーの生産性の悪化やポリマーの精製が困難になるおそれがあり、また、得られる成形体の透明性が低下するおそれがある。
異性化率を上記範囲にするためには、開環重合体の水素化反応において、反応温度を好ましくは120〜170℃、より好ましくは130〜160℃とし、かつ、使用する水素化触媒の使用量を、開環重合体100重量部に対し、好ましくは0.2〜5重量部、より好ましくは0.2〜1重量部とする。
(食品用容器)
本発明の食品用容器は、前記開環重合体水素化物の1種以上、又は該開環重合体水素化物に所望により添加剤を配合して得られる樹脂組成物を成形することにより得ることができる。前記樹脂組成物中の開環重合体水素化物の割合は、通常、50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上である。
添加剤としては、樹脂工業で一般的に用いられ、安全なものであれば格別な制限はない。例えば、前記開環重合体水素化物以外の樹脂、軟質重合体などの重合体;酸化防止剤、充填剤、紫外線吸収剤及び/又は光安定剤、可塑剤、顔料、近赤外線吸収剤、帯電防止剤、アルコール性化合物などの配合剤;などが挙げられる。
樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートスチレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリルスチレン共重合体、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、アクリロニトルブタジエンスチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンエーテルなどの非晶性樹脂;高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、超高分子量ポリエチレンなどの鎖状ポリオレフィン系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、芳香族ポリエステルなどのポリエステル系重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリアミドイミドなどのポリアミド系重合体、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系重合体、ポリアクリロニトリル、シンジオタクチックポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーなどの熱測定で結晶融点が観察される結晶性樹脂;などが挙げられる。
軟質重合体としては、通常30℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する重合体であるが、Tgが複数存在する重合体であって最も低いTgが30℃以下である重合体、Tgと融点(Tm)の両方を有する重合体であって最も低いTgが30℃以下である重合体も含む。
このような軟質重合体としては、(a)主としてエチレンや、プロピレンなどのα−オレフィンからなるオレフィン系軟質重合体、(b)主としてイソブチレンからなるイソブチレン系軟質重合体、(c)主としてブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンからなるジエン系軟質重合体、(d)ケイ素−酸素結合を骨格とする軟質重合体(有機ポリシロキサン)、(e)主としてα、β−不飽和酸とその誘導体からなる軟質重合体、(f)主として不飽和アルコールまたはそのアシル誘導体からなる軟質重合体、(g)エポキシ化合物の重合体、(h)フッ素系ゴム、(i)その他の軟質重合体、などが挙げられる。
これらの軟質重合体の具体例としては、例えば、(a)としては、液状ポリエチレン、アタクチックポリプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンおよび1−デセンなどの単独重合体; エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、エチレン・環状オレフィン共重合体およびエチレン・プロピレン・スチレン共重合体などの共重合体が挙げられる。
(b)としては、ポリイソブチレン、イソブチレン・イソプレンゴム、イソブチレン・スチレン共重合体などが挙げられる。
(c)としては、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの共役ジエンの単独重合体;ブタジエン・スチレンランダム共重合体、イソプレン・スチレンランダム共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体の水素化物、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体などの共役ジエンのランダム共重合体; ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体などの共役ジエンと芳香族ビニル系炭化水素のブロック共重合体、およびこれらの水素化物などが挙げられる。
(d)としては、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、ジヒドロキシポリシロキサン、などのシリコーンゴムなどが挙げられる。
(e)としては、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリルなどのアクリルモノマーの単独重合体; ブチルアクリレート・スチレン共重合体などのアクリルモノマーとその他のモノマーとの共重合体が挙げられる。
(f)としては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリマレイン酸ビニル、 酢酸ビニル・スチレン共重合体などが挙げられる。
(g)としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エピクロルヒドリンゴム、などが挙げられる。
(h)としては、フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴム、などが挙げられる。
(i)としては、天然ゴム、ポリペプチド、蛋白質、及び特開平8−73709号公報記載のポリエステル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
これらの軟質重合体は、架橋構造を有したものであってもよく、また、変性により官能基を導入したものであってもよい。
上記軟質重合体の中でも(a)、(b)、(c)の軟質重合体、より好ましくは(c)のジエン系軟質重合体、さらに好ましくは共役ジエン結合単位の炭素−炭素不飽和結合が水素化されたジエン系軟質重合体の水素化物が、特にゴム弾性に優れ、機械強度、柔軟性、分散性に優れるため好ましい。
ジエン系重合体の好ましい例としては、ポリブタジエンなどの単独重合体の水素化物、ブタジエン・スチレン共重合体などのランダム共重合体の水素化物; ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合、イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体などのブロック共重合体の水素化物;などが挙げられる。
上記樹脂又は軟質重合体は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。樹脂又は軟質重合体の使用量は、本発明の目的を損ねない範囲で適宜決定すればよいが、通常、50重量%未満、好ましくは30重量%未満、より好ましくは10重量%未満である。
酸化防止剤を配合すると、機械的強度が低下しにくい食品用容器を得ることができる。
酸化防止剤としては、特に制限はなく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤が挙げられ、これらの中でも、耐熱性、耐溶出性の優れる食品用容器が得られることから、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−第3アミル−6−(1−(3,5−ジ−第3アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニルアクリレートなどの特開昭63−179953号公報や特開平1−168643号公報に記載されるアクリレート系フェノール化合物;
2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2'−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデン−ビス(6−t−ブチル−m−クレゾール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、ビス(3−シクロヘキシル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メタン、3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス(メチレン−3−(3',5'−ジ−t−ブチル−4'−ヒドロキシフェニルプロピオネート)メタン〔すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)〕、トリエチレングリコールビス(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート)、トコフェノールなどのアルキル置換フェノール系化合物;
6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、6−(4−ヒドロキシ−3−メチル−5−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、2−オクチルチオ−4,6−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−オキシアニリノ)−1,3,5−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物;などが挙げられる。これらの中でも、アクリレート系フェノール化合物やアルキル置換フェノール系化合物が好ましく、アルキル置換フェノール系化合物が特に好ましい。
リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、トリス(シクロヘキシルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレンなどのモノホスファイト系化合物;
4,4'−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、4,4'−イソプロピリデン−ビス(フェニル−ジ−アルキル(C12〜C15)ホスファイト)、4,4'−イソプロピリデン−ビス(ジフェニルモノアルキル(C12〜C15)ホスファイト)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジ−トリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(イソデシルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(ノニルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジメチルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニルホスファイト)などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトなどが特に好ましい。
イオウ系酸化防止剤は、例えば、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3'−チオジプロピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカンなどを挙げることができる。
ラクトン系酸化防止剤は、ラクトン構造を含む化合物ものであれば特に限定はされないが、芳香族系のラクトン化合物が好ましい。この中でもベンゾフラノン骨格を有するものがより好ましく、さらにアリール基を置換基としてフラン環の側鎖に有する3−アリールベンゾフラン−2−オンがより好ましい。一例として5,7−ジ−第三ブチル−3−(3、4−ジ−メチルフェニル)−3H−ベンゾフラン−2−オンをあげることができる。
酸化防止剤の配合量は、開環重合体水素化物100重量部に対して、通常0.001〜1重量部、好ましくは0.005〜0.5重量部、より好ましくは0.01〜0.3重量部の範囲である。酸化防止剤の配合量が過度に多いと、得られる食品用容器から溶出する場合がある。
酸化防止剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。その使用量は、本発明の目的を損ねない範囲で適宜選択される。
充填剤を添加すると、容器の耐衝撃性が向上する。用いる充填剤によって、容器を不透明にすることができる。また、比重の大きな充填剤を用いると、容器を水に沈むようにできるため、特に食器などに使用すると洗浄が容易になる。
充填剤としては、高分子工業で通常使用されるものであれば、特に限定はなく、有機充填剤、無機充填剤のいずれも用いることができるが、好ましい外観、比重などが得られる観点から、無機充填剤を用いることが好ましい。
無機充填剤としては、1族、2族、4族、6族、7族、8〜10族、11族、12族、13族、14族元素の酸化物、水酸化物、硫化物、窒素化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩、燐酸塩、亜燐酸塩、有機カルボン酸塩、珪酸塩、チタン酸塩、硼酸塩及びそれらの含水化合物などを含有する天然鉱物粒子や、合成無機化合物粒子などが挙げられる。
具体例としては、フッ化リチウム、硼砂(硼酸ナトリウム含水塩)などの1族元素化合物;炭酸マグネシウム、燐酸マグネシウム、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、チタン酸マグネシウム、珪酸マグネシウム、珪酸マグネシウム含水塩(タルク)、炭酸カルシウム、燐酸カルシウム、亜燐酸カルシウム、硫酸カルシウム(石膏)、酢酸カルシウム、テレフタル酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、フッ化カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸バリウム、燐酸バリウム、硫酸バリウム、亜燐酸バリウムなど、の2族元素化合物;二酸化チタン(チタニア)、一酸化チタン、窒化チタン、二酸化ジルコニウム(ジルコニア)、−酸化ジルコニウムなどの4族元素化合物;二酸化モリブデン、三酸化モリブデン、硫化モリブデンなどの6族元素化合物;塩化マンガン、酢酸マンガンなどの7族元素化合物;塩化コパルト、酔酸コバルトなどの8〜10族元素化合物;ヨウ化第一銅などの11族元素化合物;酸化亜鉛、酢酸亜鉛などの12族元素化合物;酸化アルミニウム(アルミナ)、フッ化アルミニウム、アルミノシリケート(珪酸アルミナ、カオリン、カオリナイト)などの13族元素化合物;酸化珪素(シリカ、シリカゲル)、石墨、カ−ボン、グラファイト、ガラスなどの14族元素化合物;カーナル石、カイナイト、雲母(マイカ、キンウンモ)、パイロース鉱などの天然鉱物の粒子が挙げられる。
なかでも得られる食品用容器の外観上、白色度を高めることができ、かつ比重の大きな組成物を得ることが容易である点から、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが好ましい。
無機充填剤の平均粒径は、電子顕微鏡などにより、3,000〜5,000個の粒子の直径から測定される平均粒径で、用途に応じて任意の粒径を選択することができるが、通常0.05〜100μm、好ましくは1〜50μmの範囲である。粒径がこの範囲にある時に、成形体の外観と成形性のバランスが得られる。
これらの充填剤は、それぞれ1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができるが、いずれの充填剤を用いる場合にも、より比重の大きな充填剤を用いた方が、開環重合体水素化物からなる容器の性能を損ねることなく、少ない配合量で比重を大きくすることができて好ましい。
充填剤の比重は、通常2〜5、好ましくは3.5〜5であり、この範囲にある場合に、容器の耐衝撃性、外観、機械強度などが高度にバランスされる。
充填剤の配合量は、使用目的によって適宜選択されるが、開環重合体水素化物との合計量に対して、通常0.1〜50重量%の範囲である。
開環重合体水素化物、又は開環重合体水素化物に上記添加剤を混合して得られる樹脂組成物を成形する方法としては、射出成形法、射出圧縮成形法、射出ブロー成形法、ダイレクト・ブロー成形法、圧縮成形法、プレス成形法、真空成形法などが挙げられる。これらの中でも、より耐衝撃性に優れる食品用容器が得られることから、射出成形法、射出ブロー成形法、ダイレクト・ブロー成形法が好ましく、射出成形法が特に好ましい。
本発明の食品用容器は、目的に合わせて、開環重合体水素化物を含有する層を少なくとも含む、二層以上の多層構造とすることもできる。
例えば、開環重合体水素化物からなる層と、開環重合体水素化物と充填剤とを含有する組成物からなる層とを、少なくとも1層ずつ有する食品用容器は、比重が大きく、装飾的効果も期待できる。開環重合体水素化物からなる層と、開環重合体水素化物と充填剤とを含有する組成物からなる層の界面に、模様、絵柄などを施せば、装飾的効果が生じ、さらにその模様、絵柄などの保護もできて耐久性に優れ好適である。
この場合、開環重合体水素化物からなる層は、食品に接触する側の層に使用するのが、環境安全性、衛生性の観点から好ましい。
このような多層構成の食品用容器は、例えば、開環重合体水素化物からなる層を内子として成形した後、食品に接触しない側の表面に、模様や絵柄を印刷などにより施し、前記内子を挿入した金型でさらに食品に接触しない側の層を重ねて成形する方法により得ることができる。
前記食品に接触しない側の層の形成には、開環重合体水素化物以外の樹脂に、所望により充填剤及び/又はエラストマーなどの配合剤を添加して得られる樹脂組成物を使用することもできる。
開環重合体水素化物以外の樹脂としては、前記添加剤の樹脂として例示したものなどが挙げられる。
本発明の食品用容器の形状としては、特に制約はなく、使用目的に応じて適宜に選択することができる。例えば、椀形、皿状、丼状、円筒状、円錐形、多角形筒形、多角形錘形、またはこれらを組み合わせた形状などが挙げられる。
食品用容器の厚み(2層以上の層からなる場合はその合計)は、特に制約はないが、通常0.3〜20mm、好ましくは0.5〜10mmである。
食品用容器の厚みは容器全体を通して全て一定である必要はなく、例えば曲面部分の厚みが厚くなっていても構わない。食品用容器の厚みが上記範囲にあるときに、容器の耐油性、耐衝撃性、耐熱性が優れて好適である。
本発明の食品用容器は耐油性に優れる。本発明の食品用容器が耐油性に優れることは、例えば、温度90℃のオレイン酸メチルに食品用容器10個を24時間浸漬し、その後容器に付着したオレイン酸メチルをアセトンにより洗い落とした後自然乾燥し、亀裂が発生しているかどうかを観察することによって確認することができる。亀裂は、長さ10mm以上のものとし、亀裂の形状が単一の線状ではなく、放射状など複数の亀裂が複合したものである場合、各々の亀裂の面方向にわたる長さの合計が10mm以上であるものも含む。本発明の食品用容器においては、亀裂は観察されない。
本発明の食品用容器は耐衝撃性に優れる。本発明の食品用容器が耐衝撃性に優れることは、例えば、温度90℃のサラダ油に食品用容器10個を72時間浸漬し、その後容器に付着したサラダ油をアセトンにより洗い落とした後自然乾燥し、落球試験を行い、その後、長さ5mm以上の亀裂が発生しているかどうかを観察することによって確認することができる。
落球試験は、容器を底部を上にして伏せた状態でコンクリート床上に置き、真上から300gの鋼球を落下して行う。本発明の食品用容器においては、亀裂は観察されない。
本発明の食品用容器はヘイズ値が小さく透明性に優れる。ヘイズ値(%)は、JIS K7136に準拠して測定される透過光のうち、前方散乱によって入射光から0.04rad(2.5度)以上ずれた透過光の百分率で表される値である。
本発明の食品用容器のヘイズ値は、例えば、作製した容器から切り取った厚さ2.4mmの試験片について、ヘイズメータを用いて測定した場合、20%以下である。
本発明の食品用容器は、例えば、生鮮素材、調味料、香辛料、調理済み食品、乾燥食品、冷凍食品、飲料などの食品を包装、保存、運搬するための容器;椀、皿、トレー、コップなどのように食器として喫食の用に供される器;包装・保存・運搬用と喫食の用を兼ねた容器;などに用いることができる。
本発明の食品用容器は、安全性、耐熱性のみならず、耐油性、耐衝撃性にも優れ、ヘイズ値が小さいため、特に食器として好適であり、中でも、繰り返し使用され、安全性を重視する給食用食器により好適である。
次に、本発明を実施例及び比較例により、さらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において、部又は%は、特に断りがない限り、重量基準である。
以下の実施例及び比較例において、各種物性の測定法は次のとおりである。
(1)開環重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、トルエンを溶離とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として測定した。
(2)開環重合体水素化物の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶離液とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として140℃において測定した。
(3)開環重合体水素化物の水素化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、1H−NMRにより測定した。
(4)開環重合体水素化物の異性化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、13C−NMRにより測定した33.0ppmピーク積分値/(31.8ppmピーク積分値+33.0ppmピーク積分値)×100から算出した。ちなみに、31.8ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のシス体由来のもの、33.0ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のトランス体由来のものである。
(5)融点は、示差走査熱量分析計(SIIナノテクノロジー社製、DSC6220)を用いて、JIS K7121に基づき、試料を融点より30℃以上に加熱した後、冷却速度−10℃/minで室温まで冷却し、その後、昇温速度10℃/minで測定を行った。
(6)ガラス転移温度は、示差走査熱量分析計(SIIナノテクノロジー社製、DSC6220)を用いて、JIS K6911に基づいて測定した。
(7)耐油性試験は、温度90℃のオレイン酸メチル(和光純薬社製、試薬1級)に容器を24時間浸漬させ、その後容器に付着したオレイン酸メチルをアセトンにより洗い落とした後自然乾燥し、亀裂の発生の有無を観察した。この際、長さ10mm以上のものを亀裂が発生したものとした。亀裂の形状が単一の線状ではなく、放射状など複数の亀裂が複合したものである場合、各々の亀裂の面方向にわたる長さの合計が10mm以上である場合も含まれる。試験は容器10個について行い、亀裂が発生した容器の数を数えることによって行った。
(8)耐衝撃性は、温度90℃のサラダ油に容器を72時間浸漬させ、その後容器に付着したサラダ油をアセトンにより洗い落とした後自然乾燥し、落球試験を行った。落球試験は容器の底部を上にして伏せた状態でコンクリート床上に置き、高さ2mの真上から300gの鋼球を落下させ、成形体に割れが発生したか否かで評価した。この際、長さ5mm以上の亀裂があるものを亀裂が発生したものとした。試験は容器10個について行い、亀裂が発生した容器の数を数えることによって行った。
(9)ヘイズの測定は、作製した容器から切り取った厚さ2.3mmの試験片について、ヘイズメータ(日本電色工業社製、NDH2000)を用いて行った。
[製造例1]
(開環共重合)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン500重量部に、1−ヘキセン0.55重量部、ジイソプロピルエーテル0.30重量部、トリイソブチルアルミニウム0.20重量部、イソブチルアルコール0.075重量部を室温で反応器に入れ混合した後、55℃に保ちながら、2−ノルボルネン(以下「2−NB」と略すことがある)250重量部及び六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液15重量部を2時間かけて連続的に添加し、重合した。得られた開環重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、83,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.8であった。
(水素化反応)
上記で得た開環重合体(A)を含む重合反応液を耐圧の水素化反応器に移送し、珪藻土担持ニッケル触媒(日産ズードヘミー社製、T8400、ニッケル担持率58重量%)0.5重量部を加え、160℃、水素圧4.5MPaで6時間反応させた。この溶液を、珪藻土をろ過助剤としてステンレス製金網を備えたろ過器によりろ過し、触媒を除去した。
得られた反応溶液を3000重量部のイソプロピルアルコール中に撹拌下に注いで水素化物を沈殿させ、ろ別して回収した。さらに、アセトン500重量部で洗浄した後、0.13×10Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環重合体水素化物(A)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環重合体水素化物(A)の水素化率は99.9%、重量平均分子量(Mw)は、82,200、分子量分布(Mw/Mn)は2.9、異性化率は5%、融点は140℃であった。
(樹脂組成物の調製)
開環重合体水素化物(A)100重量部に、酸化防止剤(チバガイギー社製、イルガノックス1010、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン)0.1重量部を加え、2軸混練機(東芝機械社製、TEM35)で混練し、ペレット化し、樹脂組成物(A)を得た。
[製造例2]
(開環共重合及び水素化反応)
製造例1において、2−ノルボルネン250重量部の代わりに、2−ノルボルネン240重量部、ジシクロペンダジエン(以下「DCP」と略すことがある)10重量部を用い、1−ヘキセン0.55重量部、ジイソプロピルエーテル0.40重量部、トリイソブチルアルミニウム0.27重量部、イソブチルアルコール0.10重量部、六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液20重量部とした以外は製造例1と同様にして、重合を行った。得られた開環重合体(B)の重量平均分子量(Mw)は、83,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.7であった。重合添加率は、ほぼ100%であった。その後、製造例1と同様にして、水素化反応を行い、開環共重合体水素化物(B)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素化物(B)の水素化率は99.9%、重量平均分子量(Mw)は、81,300、分子量分布(Mw/Mn)は3.8、異性化率は9%、融点は134℃であった。
(樹脂組成物の調製)
製造例1において、開環共重合体水素化物(A)に代えて開環共重合体水素化物(B)を用いた以外は製造例1と同様にして、樹脂組成物(B)を得た。
[製造例3]
(開環共重合及び水素化反応)
製造例1において、2−ノルボルネン250重量部の代わりに、2−ノルボルネン245重量部とメチルノルボルネン(以下「MNB」と略すことがある。)5重量部を用い、1−ヘキセン0.40重量部、ジイソプロピルエーテル0.31重量部、トリイソブチルアルミニウム0.20重量部、イソブチルアルコール0.08重量部、六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液15重量部とした以外は製造例1と同様にして、開環共重合を行った。重合転化率は、ほぼ100%であった。得られた開環共重合体(C)のMwは103,000で、Mw/Mnは1.9であった。その後、製造例1と同様にして、水素化反応を行い、開環共重合体水素化物(C)190重量部を得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素化物(C)の水素化率は99.9%、Mwは100,000、Mw/Mnは2.9、異性化率は8%、融点は136℃であった。
(樹脂組成物の調製)
製造例1において、開環共重合体水素化物(A)に代えて開環共重合体水素化物(C)を用いた以外は製造例1と同様にして、樹脂組成物(C)を得た。
[製造例4]
(開環共重合)
窒素雰囲気下、攪拌機付きオートクレーブに、70重量%の2−ノルボルネンのトルエン溶液33.4重量部、ジシクロペンタジエン2.86重量部と1−ヘキセン0.020重量部、シクロヘキサン49.3部を加えて攪拌した。続いてビス(トリシクロヘキシルフォスフィン)ベンジリジンルテニウム(IV)ジクロリド0.023重量部を8.6重量部のトルエンに溶解した溶液を加えて、60℃にて30分間反応させた。重合転化率は、ほぼ100%であった。得られた開環重合体(D)のMwは81,000、Mw/Mnは3.6であった。
(水素化反応)
上記で得た重合溶液にエチルビニルエーテル0.020重量部を加えて攪拌した後、水素圧力1.0MPa、150℃で20時間水素化反応を行なった。その後、室温まで冷却させ、活性炭粉末0.5重量部をシクロヘキサン10重量部に懸濁させた溶液を添加し、水素圧力1.0MPa、150℃で2時間反応させた。次いで反応液を孔径0.2μmのフィルターでろ過し、活性炭粉末を除去した。反応溶液を大量のイソプロパノールに注いでポリマーを完全に析出させ、ろ別して回収した。さらに、アセトンで洗浄した後、0.13×10Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環共重合体水素化物(D)を得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素化物(D)の水素化率は99.9%、Mwは85,000、Mw/Mnは3.9、融点は101℃であった。
(樹脂組成物の調製)
製造例1において、開環共重合体水素化物(A)に代えて開環共重合体水素化物(D)を用いた以外は製造例1と同様にして、樹脂組成物(D)を得た。
[製造例5]
(開環重合)
窒素雰囲気下、攪拌機付きオートクレーブに、タングステン(フェニルイミド)テトラクロリド・ジエチルエーテル1.1重量部とシクロヘキサン18.5重量部を添加した。さらにジエチルアルミニウムエトキシド0.87重量部をヘキサン9.26重量部に溶解した溶液を添加して、室温にて30分攪拌した。得られた混合物に、ジシクロペンタジエン139重量部、1−ヘキサン0.33重量部を添加し、50℃で3時間重合反応を行なった。得られた開環重合体(E)のMwは、78,000、Mw/Mnは3.5であった。
(水素化反応)
上記で得られた重合溶液にビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリジンルテニウム(IV)ジクロリド0.87重量部及びエチルビニルエーテル20.4重量部をシクロヘキサン650重量部に溶解した水素化触媒溶液を添加し、水素圧1.0MPa、160℃で20時間水素化反応を行なった。反応溶液を大量のイソプロパノールに注いでポリマーを完全に析出させ、ろ別して回収した。さらに、アセトン500重量部で洗浄した後、0.13×10Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、開環重合体水素化物(E)を130重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環重合体水素化物(E)は、GPCの溶剤に溶解せず、分子量の測定はできなかった。また、融点は273℃であった。
(樹脂組成物の調製)
製造例1において、開環共重合体水素化物(A)に代えて開環重合体水素化物(E)を用いた以外は製造例1と同様にして、樹脂組成物(E)を得た。
[製造例6]
(開環共重合及び水素化反応)
製造例1において、2−ノルボルネン250重量部の代わりに、テトラシクロ〔7.4.0.110,13.02,7〕トリデカ−2,4,6,11−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレンともいう。以下、「MTF」と略す)62.5重量部、テトラシクロ〔4.4.0.12,5.17,10〕−ドデカ−3−エン(以下、「TCD」と略す)87.5重量部とトリシクロ〔4.3.0.12,5〕デカ−3,7−ジエン(ジシクロペンタジエンともいう。)100重量部を用い、1−ヘキセンを0.70重量部とした以外は製造例1と同様にして重合を行った。得られた開環重合体(F)を製造例1と同様にして水素化反応を行い、開環共重合体水素化物(F)を190重量部得た。
(重合体物性)
得られた開環共重合体水素化物(F)の水素化率は99.9%、Mwは、38,100、Mw/Mnは2.8、ガラス転移温度(Tg)は142℃であり、融点は観察されなかった。
(樹脂組成物の調製)
製造例1において、開環共重合体水素化物(A)に代えて、開環重合体水素化物(F)を用いた以外は製造例1と同様にして、樹脂組成物(F)を得た。
[実施例1]
樹脂組成物(A)を、射出成形機(ファナック社製)を用いて、シリンダー温度230℃、金型温度120℃、射出速度45cm/s、射出圧1,000kg/cm、保圧800kgf/cm、背圧70kgf/cmの条件で、開口部の直径120mm、底面部の直径75mm、深さ35mm、厚さ2.4mmの円形の容器(A)を作製した。
得られた容器(A)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。
[実施例2]
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(B)を用い、金型温度を115℃とした以外は実施例1と同様にして容器(B)を作製した。
得られた容器(B)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。
[実施例3]
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(C)を用い、金型温度を115℃とした以外は実施例1と同様にして容器(C)を作製した。
得られた容器(C)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。
[比較例1]
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(D)を用い、シリンダー温度を210℃、金型温度を80℃とした以外は実施例1と同様にして容器(D)を作製した。
得られた容器(D)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。ちなみに、耐油性試験における温度90℃のオレイン酸メチルに24時間浸漬した後の容器、及び耐衝撃性試験における温度90℃のサラダ油に72時間浸漬した後の容器には、変形が認められた。
[比較例2]
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(E)を用い、シリンダー温度を320℃、金型温度を180℃とした以外は実施例1と同様にして容器(E)を作製した。
得られた容器(E)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。
[比較例3]
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(F)を用い、シリンダー温度を300℃、金型温度を130℃とした以外は実施例1と同様にして容器(F)を作製した。
得られた容器(F)について、耐油性試験、耐衝撃性試験、ヘイズ測定を行った。それらの結果を第1表にまとめた。
Figure 2008137671
第1表より、実施例1〜3の容器(A)〜(C)は耐油性、耐衝撃性に優れ、ヘイズ値の小さいものであった。比較例1の容器(D)は耐油性、耐衝撃性試験において変形が認められ、耐油性も劣っていた。比較例2の容器(E)は耐衝撃性に劣り、ヘイズ値が大きかった。比較例3の容器(F)は耐油性、耐衝撃性に劣っていた。

Claims (2)

  1. 2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%で、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物を成形して得られる食品用容器。
  2. 前記ノルボルネン系開環重合体水素化物が、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算での重合平均分子量(Mw)が、50,000〜200,000であり、かつ、分子量分布(Mw/Mn)が、1.5〜5.0である請求項1記載の食品用容器。
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