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JP2009001780A - エチレン系重合体組成物およびフィルム - Google Patents

エチレン系重合体組成物およびフィルム Download PDF

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JP2009001780A JP2008125652A JP2008125652A JP2009001780A JP 2009001780 A JP2009001780 A JP 2009001780A JP 2008125652 A JP2008125652 A JP 2008125652A JP 2008125652 A JP2008125652 A JP 2008125652A JP 2009001780 A JP2009001780 A JP 2009001780A
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佳伸 野末
Yasutoyo Kawashima
康豊 川島
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】強度および成形性に優れたエチレン系重合体組成物、および、該重合体組成物を押出成形してなるフィルムを提供する。
【解決手段】下記成分(A)と下記成分(B)とを含有し、成分(B)の含有量が成分(A)100重量部あたり0.5〜20重量部であるエチレン系重合体組成物。
成分(A):密度が890〜925kg/m3、メルトフローレート(MFR)が0.1〜10g/10分、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上であるエチレン系重合体。
成分(B):密度が890〜925kg/m3、テトラリン溶液で測定した極限粘度[η]が4〜15dL/g、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol未満であるエチレン−α−オレフィン共重合体
【選択図】なし

Description

本発明は、エチレン系重合体組成物およびフィルムに関するものである。
食品、医薬品、日用雑貨などの包装に用いられるフィルムやシートには、エチレン系重合体を押出成形してなる成形体が多く用いられている。エチレン系重合体において、エチレンとα−オレフィンとの直鎖状の共重合体、いわゆる直鎖状低密度ポリエチレンは、長鎖分岐を有する高圧法低密度ポリエチレンに比べて衝撃強度に優れる。そのため、直鎖状低密度ポリエチレンからなる包装材は、高圧法低密度ポリエチレンからなる包装材よりも薄肉化することが可能である。
しかしながら、直鎖状低密度ポリエチレンは、高圧法低密度ポリエチレンに比べて溶融張力が低く、インフレーション成形時にバブルが振れてフィルムにシワが入ることや、フィルムの偏肉が大きくなること(以下、これらを成形性という。)がある。そのため、成形性を改良する方法が検討されており、直鎖状低密度ポリエチレンに高圧法低密度ポリエチレンを5〜30重量%配合する重合体組成物が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。しかしながら、該重合体組成物は、直鎖状低密度ポリエチレンに比べて強度が低くなることがあった。
昨今では、ポリエチレン製造触媒の検討が進み、エチレンとα−オレフィンとを特定のメタロセン系触媒で重合することにより、強度および成形性に優れた長鎖分岐を有するエチレン−α−オレフィン共重合体が得られることが報告されている(例えば、特許文献3参照。)。
特公昭62−3177号公報 特開平11−181173号公報 特開2005−97481号公報
しかしながら、上記の長鎖分岐を有するエチレン−α−オレフィン共重合体も、強度および成形性において、十分満足にいくものではなかった。
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、強度および成形性に優れたエチレン系重合体組成物、および、該重合体組成物を押出成形してなるフィルムを提供するものである。
本発明により、強度および成形性に優れたエチレン系重合体組成物、および、該重合体組成物を押出成形してなるフィルムを提供することができる。
本発明の第一は、下記成分(A)と下記成分(B)とを含有し、成分(B)の含有量が成分(A)100重量部あたり0.5〜20重量部であるエチレン系重合体組成物にかかるものである。
成分(A):下記要件(a1)〜(a3)の全てを充足するエチレン系重合体
(a1)密度が890〜925kg/m3である。
(a2)メルトフローレート(MFR)が0.1〜10g/10分である。
(a3)流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上である。
成分(B):下記要件(b1)〜(b3)の全てを充足するエチレン−α−オレフィン共重合体
(b1)密度が890〜925kg/m3である。
(b2)テトラリン溶液で測定した極限粘度[η]が4〜15dL/gである。
(b3)流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol未満である。
本発明の第二は、上記エチレン系重合体組成物を押出成形してなるフィルムにかかるものである。
成分(A)のエチレン系重合体としては、エチレン−α−オレフィン共重合体、高圧法低密度ポリエチレンをあげることができる。衝撃強度を高める観点から、好ましくは、エチレン−α−オレフィン共重合体である。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを含む共重合体である。該α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等があげられ、これらは単独で用いられていてもよく、2種以上を併用されていてもよい。α−オレフィンとしては、好ましくは、炭素原子数3〜20のα−オレフィンであり、より好ましくは、炭素原子数4〜8のα−オレフィンであり、更に好ましくは、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンである。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、上記のエチレンに基づく単量体単位およびα−オレフィンに基づく単量体単位に加え、本発明の効果を損なわない範囲において、他の単量体に基づく単量体単位を有していてもよい。他の単量体としては、例えば、共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)、非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)、アクリル酸、アクリル酸エステル(例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチル)、メタクリル酸、メタクリル酸エステル(例えばメタクリル酸メチルやメタクリル酸エチル)、酢酸ビニル等があげられる。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられる。衝撃強度を高める観点から、好ましくは、エチレンに基づく単量体単位および炭素原子数6〜8のα−オレフィンに基づく単量体単位を有する共重合体であり、具体的には、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられる。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体において、エチレンに基づく単量体単位の含有量が、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常、80〜98重量%であり、α−オレフィンに基づく単量体単位の含有量が、エチレン系重合体の全重量(100重量%)に対して、通常、2〜20重量%である。
成分(A)のエチレン系重合体の流動の活性化エネルギー(Ea;単位はkJ/molである。)は、50kJ/mol以上である。該Eaは、成形加工性を高める観点から、好ましくは55kJ/mol以上であり、より好ましくは60kJ/mol以上である。また、衝撃強度を高める観点から、Eaは、好ましくは100kJ/mol以下であり、より好ましくは90kJ/mol以下である。
流動の活性化エネルギー(Ea)は、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、190℃での溶融複素粘度(単位:Pa・sec)の角周波数(単位:rad/sec)依存性を示すマスターカーブを作成する際のシフトファクター(aT)からアレニウス型方程式により算出される数値であって、以下に示す方法で求められる値である。すなわち、130℃、150℃、170℃、190℃、210℃の温度の中から、190℃を含む4つの温度について、夫々の温度(T、単位:℃)におけるエチレン−α−オレフィン共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線を、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、各温度(T)での溶融複素粘度−角周波数曲線毎に、190℃でのエチレン系共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際に得られる各温度(T)でのシフトファクター(aT)を求め、夫々の温度(T)と、各温度(T)でのシフトファクター(aT)とから、最小自乗法により[ln(aT)]と[1/(T+273.16)]との一次近似式(下記(I)式)を算出する。次に、該一次式の傾きmと下記式(II)とからEaを求める。
ln(aT) = m(1/(T+273.16))+n (I)
Ea = |0.008314×m| (II)
T :シフトファクター
Ea:流動の活性化エネルギー(単位:kJ/mol)
T :温度(単位:℃)
上記計算は、市販の計算ソフトウェアを用いてもよく、該計算ソフトウェアとしては、Rheometrics社製 Rhios V.4.4.4などがあげられる。
なお、シフトファクター(aT)は、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線を、log(Y)=−log(X)軸方向に移動させて(但し、Y軸を溶融複素粘度、X軸を角周波数とする。)、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際の移動量であり、該重ね合わせでは、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線は、角周波数をaT倍に、溶融複素粘度を1/aT倍に移動させる。
また、130℃、150℃、170℃、190℃、210℃の中から190℃を含む4つの温度でのシフトファクターと温度から得られる一次近似式(I)式を最小自乗法で求めるときの相関係数は、通常、0.99以上である。
上記の溶融複素粘度−角周波数曲線の測定は、粘弾性測定装置(例えば、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800など。)を用い、通常、ジオメトリー:パラレルプレート、プレート直径:25mm、プレート間隔:1.2〜2mm、ストレイン:5%、角周波数:0.1〜100rad/秒の条件で行われる。なお、測定は窒素雰囲気下で行われ、また、測定試料には予め酸化防止剤を適量(例えば1000ppm)を配合することが好ましい。
成分(A)のエチレン系重合体の密度(単位はkg/m3である。)は、890〜925kg/m3である。該密度は、剛性を高める観点から、好ましくは900kg/m3以上であり、より好ましくは905kg/m3以上であり、更に好ましくは910kg/m3以上である。また、衝撃強度を高める観点から、好ましくは920kg/m3以下である。
該密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980に規定された水中置換法に従って測定される。
成分(A)のエチレン系重合体のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)は、0.1〜10g/10分である。該MFRは、成形加工時の押出負荷を低減する観点から、好ましくは0.3g/10分以上であり、より好ましくは0.5g/10分以上である。また、成形加工性、衝撃強度を高める観点から、好ましくは8g/10分以下であり、より好ましくは5g/10分以下である。該メルトフローレートは、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定される値である。
成分(A)のエチレン系重合体のメルトフローレート比(MFRR)は、成形加工性を高める観点から、40以上が好ましい。また衝撃強度を高める観点から200以下が好ましい。JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定されるMFRと、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、荷重211.82Nおよび温度190℃の条件で、メルトフローレート(以下、MFR−H(単位:g/10分)と記す。)とから下記式により求められる値である。
MFRR=MFR−H/MFR
成分(A)のエチレン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、成形加工性を高める観点から、好ましくは3以上であり、より好ましくは5以上であり、更に好ましくは6以上である。また、衝撃強度を高める観点から、好ましくは25以下であり、より好ましくは20以下であり、更に好ましくは15以下である。該分子量分布(Mw/Mn)は、重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)であり、MwとMnは、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定される。また、GPC法の測定条件としては、例えば、次の条件をあげることができる。
(1)装置:Waters製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH6−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体、例えば、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドを触媒成分として用いたメタロセン系触媒で、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法をあげることができる。
メタロセン系触媒では、メタロセン錯体を活性化させる助触媒成分を使用する。該助触媒成分としては、有機アルミニウムオキシ化合物、ホウ素化合物、有機亜鉛化合物などをあげることができる。これらの助触媒成分は、微粒子状担体に担持して用いることが好ましい。
微粒子状担体としては、多孔性の物質が好ましく、SiO2、Al23、MgO、ZrO2、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2等の無機酸化物;スメクタイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、ラポナイト、サポナイト等の粘土や粘土鉱物;ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などの有機ポリマーなどが使用される。該微粒子状担体の50%体積平均粒子径は、通常、10〜500μmであり、該50%体積平均粒子径は、光散乱式レーザー回折法などで測定される。また、該微粒子状担体の細孔容量は、通常0.3〜10ml/gであり、該細孔容量は、主にガス吸着法(BET法)で測定される。該微粒子状担体の比表面積は、通常、10〜1000m2/gであり、該比表面積は、主にガス吸着法(BET法)で測定される。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、特に好適には、下記の助触媒担体(A)と、アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体(B)と、有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法があげられる。
上記の助触媒担体(A)は、成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水、成分(d)無機微粒子状担体および成分(e)1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(((CH33Si)2NH)を接触させて得られる担体である。
成分(b)のフッ素化フェノールとしては、ペンタフルオロフェノール、3,5−ジフルオロフェノール、3,4,5−トリフルオロフェノール、2,4,6−トリフルオロフェノール等をあげることができる。成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の流動の活性化エネルギー(Ea)を高める観点から、フッ素数の異なる2種類のフッ素化フェノールを用いることが好ましく、例えば、ペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/2,4,6−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/3,5−ジフルオロフェノールなどの組み合せがあげられ、好ましくはペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノールの組み合せである。フッ素数が多いフッ素化フェノールとフッ素数が少ないフッ素化フェノールとのモル比としては、通常、20/80〜80/20である。成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の流動の活性化エネルギー(Ea)を高める観点から、該モル比は大きい方が好ましく、50/50以上が好ましい。
成分(d)の無機化合物粒子としては、好ましくはシリカゲルである。
成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水の各成分の使用量は特に制限はないが、各成分の使用量のモル比率を成分(a)ジエチル亜鉛:成分(b)2種類のフッ素化フェノール:成分(c)水=1:x:yのモル比率とすると、xおよびyが下記式を満足することが好ましい。
|2−x−2y|≦1
上記式のxとしては、好ましくは0.01〜1.99の数であり、より好ましくは0.10〜1.80の数であり、さらに好ましくは0.20〜1.50の数であり、最も好ましくは0.30〜1.00の数である。
また、成分(a)ジエチル亜鉛に対して使用する成分(d)無機微粒子状担体の量としては、成分(a)ジエチル亜鉛と成分(d)無機微粒子状担体との接触により得られる粒子に含まれる成分(a)ジエチル亜鉛に由来する亜鉛原子が、得られる粒子1gに含まれる亜鉛原子のモル数にして、0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。成分(d)無機微粒子状担体に対して使用する成分(e)トリメチルジシラザンの量としては、成分(d)無機微粒子状担体1gにつき成分(e)トリメチルジシラザン0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。
アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体(B)として好ましくは、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドをあげることができる。
有機アルミニウム化合物(C)として、好ましくはトリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウムである。
メタロセン系錯体(B)の使用量は、助触媒担体(A)1gに対し、好ましくは5×10-6〜5×10-4molである。また有機アルミニウム化合物(C)の使用量として、好ましくは、メタロセン系錯体(B)の金属原子モル数に対する有機アルミニウム化合物(C)のアルミニウム原子のモル数の比(Al/M)で表して、1〜2000である。
上記の助触媒担体(A)とメタロセン系錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒においては、必要に応じて、助触媒担体(A)とメタロセン系錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とに、電子供与性化合物(D)を接触させてなる重合触媒としてもよい。該電子供与性化合物(D)として、好ましくはトリエチルアミン、トリノルマルオクチルアミンをあげることができる。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の分子量分布を大きくする観点からは、電子供与性化合物(D)を使用することが好ましく、電子供与性化合物(D)の使用量としては、有機アルミニウム化合物(C)のアルミニウム原子のモル数に対して、0.1mol%以上であることがより好ましく、1mol%以上であることが更に好ましい。なお、該使用量は、重合活性を高める観点から、好ましくは10mol%以下であり、より好ましくは5mol%以下である。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、微粒子状担体に触媒成分が担持されてなる固体触媒成分を用いて、少量のオレフィンを重合(以下、予備重合と称する。)して得られた予備重合固体成分、例えば、助触媒担体とメタロセン系錯体と他の助触媒成分(有機アルミニウム化合物などのアルキル化剤など)とを用いて少量のオレフィンを重合して得られた予備重合固体成分を、触媒成分または触媒として用いて、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法が好ましい。
予備重合で用いられるオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、シクロペンテン、シクロヘキセンなどをあげることができる。これらは1種または2種以上組み合わせて用いることができる。また、予備重合固体成分中の予備重合された重合体の含有量は、固体触媒成分1g当たり、通常0.1〜500gであり、好ましくは1〜200gである。
予備重合方法としては、連続重合法でもバッチ重合法でもよく、例えば、バッチ式スラリー重合法、連続式スラリー重合法、連続気相重合法である。予備重合を行う重合反応槽に、助触媒担体、メタロセン系錯体、他の助触媒成分(有機アルミニウム化合物などのアルキル化剤など)などの各触媒成分を投入する方法としては、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、エチレン等を用いて、水分のない状態で投入する方法、各成分を溶媒に溶解または稀釈して、溶液またはスラリー状態で投入する方法が用いられる。また、予備重合での重合温度は、通常、予備重合された重合体の融点よりも低い温度であり、好ましくは0〜100℃であり、より好ましくは10〜70℃である。
予備重合をスラリー重合法で行う場合、溶媒としては、炭素原子数20以下の炭化水素があげられる。例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素があげられ、これらは単独あるいは2種以上組み合わせて用いられる。
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、エチレン−α−オレフィン共重合体の粒子の形成を伴う連続重合方法が好ましく、例えば、連続気相重合法、連続スラリー重合法、連続バルク重合法であり、好ましくは、連続気相重合法である。該重合法に用いられる気相重合反応装置としては、通常、流動層型反応槽を有する装置であり、好ましくは、拡大部を有する流動層型反応槽を有する装置である。反応槽内に攪拌翼が設置されていてもよい。
予備重合された予備重合固体成分をエチレン−α−オレフィン共重合体の粒子の形成を伴う連続重合反応槽に供給する方法としては、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、エチレン等を用いて、水分のない状態で供給する方法、各成分を溶媒に溶解または稀釈して、溶液またはスラリー状態で供給する方法が用いられる。
成分(A)の高圧法低密度ポリエチレンは、一般に槽型反応器または管型反応器を用いて、有機化酸化物または酸素等の遊離基発生剤を重合開始剤とし、通常、重合圧力100〜300MPa、重合温度130〜300℃の条件下でエチレンを重合させることによって製造される。分子量調整剤として水素やメタン、エタンなどの炭化水素を用いることによってMFRを調整することもできる。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを含む共重合体である。該α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等があげられ、これらは単独で用いられていてもよく、2種以上を併用されていてもよい。α−オレフィンとしては、好ましくは、炭素原子数3〜20のα−オレフィンであり、より好ましくは、炭素原子数4〜8のα−オレフィンであり、更に好ましくは、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンである。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、上記のエチレンに基づく単量体単位およびα−オレフィンに基づく単量体単位に加え、本発明の効果を損なわない範囲において、他の単量体に基づく単量体単位を有していてもよい。他の単量体としては、例えば、共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)、非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)、アクリル酸、アクリル酸エステル(例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチル)、メタクリル酸、メタクリル酸エステル(例えばメタクリル酸メチルやメタクリル酸エチル)、酢酸ビニル等があげられる。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられる。好ましくは、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体である。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体において、エチレンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常、50〜99.5重量%であり、好ましくは、80〜99重量%である。また、α−オレフィンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン系重合体の全重量(100重量%)に対して、通常、0.5〜50重量%であり、好ましくは、1〜20重量%である。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体の密度(単位はkg/m3である。)は、890〜925kg/m3である。該密度は、剛性を高める観点から、好ましくは890kg/m3以上であり、より好ましくは900kg/m3以上である。また、衝撃強度を高める観点から、好ましくは920kg/m3以下であり、より好ましくは915kg/m3以下である。該密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980に規定された水中置換法に従って測定される。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体のテトラリン溶液中での極限粘度([η];単位はdL/gである。)は、4〜15g/10分である。該[η]は、衝撃強度を高める観点から、好ましくは5dL/g以上であり、より好ましくは6dL/g以上である。また、成形加工時の押出負荷を低減する観点から、好ましくは13dL/g以下であり、より好ましくは11dL/g以下である。該[η]は、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を0.5g/Lの濃度で溶解したテトラリン溶液(以下、ブランク溶液と記す。)と、重合体を濃度が1mg/mlとなるようにブランク溶液に溶解した溶液(以下、サンプル溶液と記す。)とを調製し、次に、ウベローデ型粘度計により、135℃におけるブランク溶液とサンプル溶液の降下時間を測定し、該降下時間から下記式により求められる。
[η]=23.3×log(ηrel)
ηrel=サンプル溶液の降下時間/ブランク溶液の降下時間
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体の流動の活性化エネルギー(Ea;単位はkJ/molである。)は、50kJ/mol未満である。該Eaは、衝撃強度を高める観点から、好ましくは40kJ/mol以下であり、より好ましくは35kJ/mol以下である。該Eaは上述の方法で測定される。
成分(B)のエチレン−α−オレフィン共重合体は、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒(好ましくは、(置換)シクロペンタジエニル基と(置換)フルオレニル基とがアルキレン基やシリレン基等の架橋基で結合された配位子を有するメタロセン錯体を用いた触媒である。)等、公知のオレフィン重合用触媒を用いて、液相重合法、スラリー重合法、気相重合法、高圧イオン重合法等の公知の重合方法によって、エチレンとα−オレフィンとを共重合することにより製造される。これらの重合法は、回分重合法、連続重合法のいずれでもよい。また、市販の該当品を用いてもよい。
本発明のエチレン系重合体組成物は、成分(A)と成分(B)を含有する。成分(B)の含有量は、成分(A)100重量部あたり0.5〜20重量部である。成分(B)の含有量は、衝撃強度を高める観点から、成分(A)100重量部あたり、好ましくは、1重量部以上である。また、成分(B)の含有量は、成形加工時の押出負荷を低減する観点から、成分(A)100重量部あたり、好ましくは15重量部以下であり、より好ましくは10重量部以下である。
本発明のエチレン系重合体組成物には、必要に応じて、公知の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、耐候剤、滑剤、抗ブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、無滴剤、顔料、フィラー等があげられる。
本発明のエチレン系重合体組成物の製造方法としては、成分(A)および成分(B)をそれぞれ製造した後に混合する方法、重合反応によって成分(A)と成分(B)との組成物を製造する方法等があげられる。
成分(A)および成分(B)をそれぞれ製造した後に混合する方法としては、(1)伸長流動混練ダイ(例えば、Utracki等により開発された米国特許5、451、106号公報に記載されているダイ。)を備えた押出機、(2)ギアポンプを有する異方向二軸スクリューを備えた押出機(スクリュー部からダイまでの間に滞留部があることが好ましい。)等の押出機で、溶融混練処理する方法、オルト−ジ−クロロベンゼンやキシレンなどの溶媒を、樹脂が溶解する温度まで昇温し、溶液混合してからエタノールなどの貧溶媒で沈殿させ沈殿物を回収する方法等があげられる。
重合によって成分(A)と成分(B)との組成物を製造する方法としては、2種類のオレフィン重合触媒を用いて重合する方法、例えば、チーグラー系触媒とメタロセン系触媒とを組み合わせて重合する方法、2種類のメタロセン錯体を用いて重合する方法をあげることができる。また、多段重合法により、例えば、前段重合で成分(B)を製造し、後段重合で成分(A)を製造する方法をあげることができる。
本発明のエチレン系重合体組成物は、公知の成形方法、例えば、インフレーションフィルム成形法やTダイフィルム成形法などの押出成形法、中空成形法、射出成形法、圧縮成形法などにより、フィルム、シート、ボトル、トレー等に成形される。成形方法としては、押出成形法(特にインフレーション成形法)、中空成形法が好適に用いられる。また、本発明のエチレン系重合体組成物は、好適にはフィルム、ボトルに成形されて用いられる。
本発明のエチレン系重合体組成物は、衝撃強度に優れ、該エチレン系重合体組成物を成形してなる成形体は、食品包装や表面保護などの種々の用途に用いられる。
以下、実施例および比較例により本発明を説明する。
実施例および比較例での物性は、次の方法に従って測定した。
(1)密度(単位:Kg/m3
JIS K7112−1980に規定された水中置換法に従い密度を測定した。なお、試料には、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った。
(2)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
JIS K7210−1995に規定された方法に従い、荷重21.18Nおよび温度190℃の条件で、A法により、メルトフローレートを測定した。
(3)メルトフローレート比(MFRR)
JIS K7210−1995に規定された方法に従い、荷重211.82Nおよび温度190℃の条件で、メルトフローレート(以下、MFR−H(単位:g/10分)と記す。)を測定した。MFRとMFR−Hとから下記式によりMFRRを求めた。
MFRR=MFR−H/MFR
(4)極限粘度([η]、単位:dl/g)
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を0.5g/Lの濃度で溶解したテトラリン溶液(以下、ブランク溶液と記す。)と、重合体を濃度が1mg/mlとなるようにブランク溶液に溶解した溶液(以下、サンプル溶液と記す。)とを調製した。ウベローデ型粘度計により、135℃におけるブランク溶液とサンプル溶液の降下時間を測定した。降下時間から下記式により極限粘度[η]を求めた。
[η]=23.3×log(ηrel)
ηrel=サンプル溶液の降下時間/ブランク溶液の降下時間
(5)流動の活性化エネルギー(Ea、単位:kJ/mol)、特性緩和時間(τ、単位:秒)
粘弾性測定装置(Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800)を用いて、下記測定条件で130℃、150℃、170℃および190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線を測定した。
次に、得られた溶融複素粘度−角周波数曲線から、Rheometrics社製計算ソフトウェア Rhios V.4.4.4を用いて、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線のマスターカーブを作成し、流動の活性化エネルギー(Ea)と特性緩和時間(τ)を求めた。
<測定条件>
ジオメトリー:パラレルプレート
プレート直径:25mm
プレート間隔:1.5〜2mm
ストレイン :5%
角周波数 :0.1〜100rad/秒
測定雰囲気 :窒素
(6)分子量分布(Mw/Mn)
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法を用いて、下記の条件(1)〜(8)により、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。クロマトグラム上のベースラインは、試料溶出ピークが出現するよりも十分に保持時間が短い安定した水平な領域の点と、溶媒溶出ピークが観測されたよりも十分に保持時間が長い安定した水平な領域の点とを結んでできる直線とした。
(1)装置:Waters製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH6−HT 2本
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
(7)成形加工性
インフレーションフィルム成形時のバブル振れ幅を観察し、次の基準により評価した。
数字が大きいほど成形加工性に優れる。
4:バブルの揺れ幅が非常に狭い。
3:バブルの揺れ幅が狭い。
2:バブルの揺れ幅が若干広い。
1:バブルの揺れ幅が広い。
(8)フィルムの衝撃強度
恒温槽付フィルムインパクトテスター(東洋精機製)を用い、振り子先端の貫通部形状を15mmφの半円球とし、有効試験片面積を50mmφの円形にして、23℃でのフィルムの衝撃穴開け強さを測定した。
実施例1
(1)成分(A)の調製
(1-1)助触媒担体の調製
撹拌機を備えた反応器を窒素置換し、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;50%体積平均粒子径=55μm;細孔容量=1.67ml/g;比表面積=325m2/g)2.8kgとトルエン24kgとを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン0.91kgとトルエン1.43kgとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら33分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に95℃に昇温し、95℃で3時間攪拌し、ろ過した。得られた固体成分をトルエン21kgで6回、洗浄を行った。その後、トルエンを6.9kg加えスラリーとし、一晩静置した。
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:50重量%)2.05kgとヘキサン1.3kgとを投入し、撹拌した。その後、5℃に冷却し、ペンタフルオロフェノール0.77kgとトルエン1.17kgとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら61分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O0.11kgを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に55℃に昇温し、55℃で2時間撹拌した。その後、室温にてジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:50重量%)1.4kgとヘキサン0.8kgとを投入した。5℃に冷却した後、3,4,5−トリフルオロフェノール0.42kgとトルエン0.77kgとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O0.077kgを、反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で2時間撹拌し、更に、80℃に昇温し、80℃で2時間撹拌した。撹拌後、残量16Lまで上澄み液を抜き出し、トルエン11.6kgを投入し、95℃に昇温し、4時間撹拌した。撹拌後、上澄み液を抜き出し、固体成分を得た。得られた固体成分をトルエン20.8kgで4回、ヘキサン24リットルで3回、洗浄を行った。その後、乾燥することにより、固体成分(以下、助触媒担体と記す。)を得た。
(1-2)予備重合触媒の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付き反応器に、常温下でブタン80リットルを投入し、次に、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド73mmolを投入した。その後、反応器内の温度を50℃まで上昇させ、2時間攪拌した。反応器内の温度を30℃まで降温し、エチレンを0.1kg投入した。次に、(1-1)で調製した助触媒担体661gを投入した。その後、水素を常温常圧として0.1リットル投入した。系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム105mmolを投入して予備重合を開始した。予備重合開始から0.5時間までは、反応器内の温度を30℃とした。その後、30分かけて反応器内の温度を50℃まで昇温し、その後は50℃とした。予備重合開始から0.5時間までは、エチレンを0.7kg/時間で供給し、水素を常温常圧として1.1リットル/時間の速度で供給した。予備重合開始後0.5時間からは、エチレンを3.5kg/時間、水素を常温常圧として10.2リットル/時間の速度で供給した。合計4時間の予備重合を実施した。予備重合終了後、反応器内圧力を0.5MPaGまでパージし、スラリー状予備重合触媒成分を乾燥器に移送して、窒素流通乾燥を実施して、予備重合触媒成分を得た。該予備重合触媒成分中のエチレン重合体の予備重合量は、助触媒担体1g当り18.2gであった。
(1-3)エチレンと1−ブテンと1−ヘキセンの共重合
連続式流動床気相重合装置を用い、エチレンと1−ブテンと1−ヘキセンの共重合を行った。重合温度を85℃、重合圧力を2.0MPa、エチレンに対する水素モル比を2.1%、エチレンと1−ブテンと1−ヘキセンの合計に対する1−ブテンのモル比を2.1%、1−ヘキセンのモル比を0.6%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合済触媒成分とトリイソブチルアルミニウムとトリエチルアミン(トリイソブチルアルミニウムに対するモル比3%)とを連続的に供給した。平均重合時間は4hrであった。得られたエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合パウダーを押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体(以下、A1と記す。)を得た。重合体A1の物性値を表1に示した。
(2)成分(B)の調製
(2-1)固体触媒成分の調製
窒素置換した撹拌機、邪魔板を備えた200L反応器に、ヘキサン80L、テトラエトキシシラン20.6kgおよびテトラブトキシチタン2.2kgを投入し、撹拌した。次に、前記攪拌混合物に、ブチルマグネシウムクロリドのジブチルエーテル溶液(濃度2.1モル/L)50Lを反応器の温度を5℃に保ちながら4時間かけて滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、更に20℃で1時間撹拌し、濾過し、固体成分を得た。次に得られた固体成分をトルエン70Lで3回洗浄し、固体成分にトルエン63Lを加えて、スラリーとした。
撹拌機を備えた内容積210Lの反応器を窒素で置換し、固体成分のトルエンスラリーを該反応器に仕込み、テトラクロロシラン14.4kg、フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)9.5kgを投入し、105℃で2時間攪拌した。次いで、固液分離し、得られた固体を、95℃にて、トルエン90Lで3回洗浄した。固体にトルエン63Lを加え、70℃に昇温し、TiCl4 13.0kgを投入し、105℃で2時間攪拌した。次いで、固液分離し、得られた固体を、95℃にて、トルエン90Lでの6回洗浄し、更に、室温にて、ヘキサン90Lで2回洗浄した。洗浄後の固体を乾燥して、固体触媒成分を得た。
(2-2)エチレンと1−ブテンの共重合
内容積3Lの撹拌機付きオートクレーブを十分乾燥し、オートクレーブを真空にし、ブタン500gおよび1−ブテン250gを仕込み、70℃に昇温した。次に、エチレンを分圧で1.0MPaとなるように加えた。トリエチルアルミニウム5.7ミリモル、固体触媒成分10.7mgをアルゴンによって圧入して重合を開始した。圧力が一定となるようにエチレンを連続して供給し、70℃で180分間重合を行った。重合によりエチレン−1−ブテン共重合体(以下、B1と記す。)を得た。重合体B1の物性値を表1に示した。
(3)エチレン系重合体組成物の調製
重合体A1を99重量部と、重合体B1を1重量部と、(A1)と(B1)の総重量100重量部あたり2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を1重量部混合した混合物(重合体(A1)100重量部あたり重合体(B1)1重量部)を、重合体(A1)と重合体(B1)を合わせた濃度が2重量%となるように120℃のキシレンに溶解し、1.5時間撹拌した。次に、キシレン溶液をメタノールに滴下し、沈殿物を得た。該沈殿物が、エチレン系重合体組成物である。
(4)フィルム加工
エチレン系重合体組成物に、酸化防止剤(住友化学(株)製 スミライザーGP)1000ppmおよびステアリン酸カルシウム800ppmを配合し、次に、エチレン系重合体組成物をインフレーションフィルム成形機(ランドキャッスル社製、単軸押出機(径0.5インチφ)、ダイス(ダイ径0.625インチφ、リップギャップ0.03インチ))により、加工温度200℃、押出量170g/hr、フロストライン高さ20mm、ブロー比2.0、フィルム引取速度2.0m/minの加工条件で厚み20μmのインフレーションフィルムを成形した。フィルム成形時のバブルの安定性および得られたフィルムの物性の評価結果を表2に示した。
実施例2
(1)成分(B2)の調製
減圧乾燥後、アルゴンで置換した5リットルの撹拌機付きオートクレーブ内を真空にし、水素をその分圧が0.037MPaになるように加え、1−ブテン800g、ブタンを400g仕込み、系内の温度を70℃まで昇温した後、エチレンを、その分圧が1.6MPaになるように導入し、系内を安定させた。ガスクロマトグラフィーの結果、系内のガス組成は、水素=1.8mol%であった。これにトリエチルアルミニウム濃度が1mmol/mLであるトリエチルアルミニウムのヘキサン溶液を9.5mL投入した。次に実施例1の(1−2)で得られた固体触媒成分を21.3mg投入し重合を開始した。重合中は全圧、およびガス中の水素濃度を一定に維持するように、エチレン/水素混合ガス(水素=0.67mol%)を連続的に供給しながら、70℃で60分重合した。その後、ブタン、1−ブテン、エチレン、水素をパージして、エチレン−1−ブテン共重合体184g(以下、(B2)と記す)を得た。重合体(B2)の物性値を表1に示した。
(2)エチレン系重合体組成物の調製
実施例1で得た重合体(A1)を95重量部と、重合体(B2)を5重量部と、(A1)と(B2)の総重量100重量部あたり2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を1重量部混合した混合物(重合体(A1)100重量部あたり重合体(B2)5.3重量部)を、重合体(A1)と重合体(B2)を合わせた濃度が2重量%となるように120℃のキシレンに溶解し、1.5時間撹拌した。次に、キシレン溶液をメタノールに滴下し、沈殿物を得た。該沈殿物が、エチレン系重合体組成物である。
(3)フィルム加工
エチレン系重合体組成物に、酸化防止剤(住友化学(株)製 スミライザーGP)1000ppmおよびステアリン酸カルシウム800ppmを配合し、次に、エチレン系重合体組成物をインフレーションフィルム成形機(ランドキャッスル社製、単軸押出機(径0.5インチφ)、ダイス(ダイ径0.625インチφ、リップギャップ0.03インチ))により、加工温度200℃、押出量170g/hr、フロストライン高さ20mm、ブロー比2.0、フィルム引取速度2.0m/minの加工条件で厚み20μmのインフレーションフィルムを成形した。フィルム成形時のバブルの安定性および得られたフィルムの物性の評価結果を表2に示した。
比較例1
重合体A1に酸化防止剤(住友化学(株)製 スミライザーGP)1000ppmおよびステアリン酸カルシウムを800ppmを配合し、実施例1のフィルム加工と同様に、厚み20μmのインフレーションフィルムに成形した。フィルム成形時のバブルの安定性および得られたフィルムの物性の評価結果を表2に示した。
比較例2
(1)エチレン系重合体組成物の調製
実施例1で得た重合体(A1)を95重量部と、市販の超高分子量高密度ポリエチレン(B3:三井化学(株)製 ハイゼックスミリオン145M)を5重量部と、(A1)と(B3)の総重量100重量部あたり2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を1重量部混合した混合物(重合体(A1)100重量部あたり重合体(B3)5.3重量部)を、重合体(A1)と重合体(B3)を合わせた濃度が2重量%となるように120℃のキシレンに溶解し、1.5時間撹拌した。次に、キシレン溶液をメタノールに滴下し、沈殿物を得た。該沈殿物が、エチレン系重合体組成物である。
(2)フィルム加工
エチレン系重合体組成物に、酸化防止剤(住友化学(株)製 スミライザーGP)1000ppmおよびステアリン酸カルシウム800ppmを配合し、次に、エチレン系重合体組成物をインフレーションフィルム成形機(ランドキャッスル社製、単軸押出機(径0.5インチφ)、ダイス(ダイ径0.625インチφ、リップギャップ0.03インチ))により、加工温度200℃、押出量170g/hr、フロストライン高さ20mm、ブロー比2.0、フィルム引取速度2.0m/minの加工条件で厚み20μmのインフレーションフィルムを成形した。フィルム成形時のバブルの安定性および得られたフィルムの物性の評価結果を表2に示した。
Figure 2009001780
Figure 2009001780

Claims (2)

  1. 下記成分(A)と下記成分(B)とを含有し、成分(B)の含有量が成分(A)100重量部あたり0.5〜20重量部であるエチレン系重合体組成物。
    成分(A):下記要件(a1)〜(a3)の全てを充足するエチレン系重合体
    (a1)密度が890〜925kg/m3である。
    (a2)メルトフローレート(MFR)が0.1〜10g/10分である。
    (a3)流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上である。
    成分(B):下記要件(b1)〜(b3)の全てを充足するエチレン−α−オレフィン共重合体
    (b1)密度が890〜925kg/m3である。
    (b2)テトラリン溶液で測定した極限粘度[η]が4〜15dL/gである。
    (b3)流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol未満である。
  2. 請求項1に記載のエチレン系重合体組成物を押出成形してなるフィルム。
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