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JP2012036376A - プロピレン系共重合体の製造方法 - Google Patents

プロピレン系共重合体の製造方法 Download PDF

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JP2012036376A
JP2012036376A JP2011148231A JP2011148231A JP2012036376A JP 2012036376 A JP2012036376 A JP 2012036376A JP 2011148231 A JP2011148231 A JP 2011148231A JP 2011148231 A JP2011148231 A JP 2011148231A JP 2012036376 A JP2012036376 A JP 2012036376A
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propylene
copolymer
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JP2011148231A
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Akira Sakakura
陽 坂倉
Shigeo Mizukami
茂雄 水上
Satoshi Katsuno
悟史 勝野
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Japan Polypropylene Corp
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Japan Polypropylene Corp
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Abstract

【課題】プロピレン系フィルムを製造しても、シャークスキン、うろこ模様等といった外観不良が発生せず、フィルムの低温ヒートシール特性に優れたプロピレン系フィルム用プロピレン系重合体の製造方法を提供。
【解決手段】230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が2.0〜20g/10分で、エチレン含量が1.0〜6.0重量%である、下記の成分(A)と成分(B)とからなるプロピレン系共重合体の製造方法であって、
メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して99〜50重量%の成分(A)を製造する少なくとも1つの工程(a)と、メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して1〜50重量の成分(B)を製造する少なくとも1つの工程(b)とを含む多段重合を行うことを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法による。
成分(A):エチレン含量が1.0〜6.0重量%で、重量平均分子量(Mw)が270,000〜460,000である高分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
成分(B):重量平均分子量(Mw)が29,000〜71,000である超低分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン系共重合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、シャークスキン、うろこ模様等といった外観不良が発生せず、フィルムの低温ヒートシール特性に優れたプロピレン系フィルム用プロピレン系重合体を低コストかつ高効率で製造する製造方法に関する。
従来より、二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、その透視性、機械的性質、防湿性が良好であることから、食品、タバコ、カセットテープ等のオーバーラップ包装用フィルムとして広く使用されてきた。
このような包装用フィルムには、優れた低温ヒートシール性能が要望されていることから、ポリプロピレンフィルムの表面に、低温ヒートシール性を有する樹脂として、プロピレン・エチレンランダム共重合体やプロピレン・エチレン・ブテン−1ランダム共重合体等を主成分とするシーラント層が積層された包装用フィルムが一般に使用されている。
しかし、実用的に満足し得る低温ヒートシール性能を包装用フィルムに与えるには、低温ヒートシール性を有する樹脂、例えば、プロピレン・エチレンランダム共重合体を多量に使用しなくてはならず、これによりフィルムのベタツキ(ブロッキング性)という弊害が発生する。
そして、ブロッキング性を改良するためにシリカ等の無機微粒子を添加する方法もあるが、フィルム同士のこすれにより、傷つきが発生し易くなるという問題を有していた。
近年、メタロセン系触媒により重合された低融点のプロピレン系ランダム共重合体が登場したことから、これを用いたシーラント層を積層することにより、低温ヒートシール性およびフィルムのベタツキ(ブロッキング性)防止に優れ、経時による透明性の悪化等の問題も生じない包装用フィルムが得られるようになった。
メタロセン系触媒より得られるプロピレン系ランダム共重合体をシーラント層に用いた包装用フィルムに関する技術としては、例えば、ポリプロピレンフィルムの表面に、特定のメタロセン触媒より得られるプロピレン系ランダム共重合体と特定のシリカ粒子とからなるシーラント層を積層した二軸延伸複層フィルムが提案されている(特許文献1参照)。
しかし、メタロセン触媒より得られるプロピレン系樹脂は、成形性に劣るという問題点を有しており、ダイス出口においてシャークスキンが生じたり、ダイス内部で積層界面の荒れに起因する外観不良が生じたりして、積層フィルムの光学的性質を著しく悪化させるという問題があった。
そのため、メタロセン触媒により得られたプロピレン系(共)重合体が有する成形性の悪さを改善する技術として、メタロセン触媒により得られる極限粘度[η]の比較的低いプロピレン単独重合体に対し、メタロセン触媒により得られる極限粘度[η]の比較的高いプロピレン単独重合体を配合したポリプロピレン系樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、プロピレン単独重合体では、充分な低温ヒートシール性が発揮されず、また、メタロセン触媒により得られる2種類のプロピレン単独重合体の極限粘度[η]差が小さく、極限粘度[η]の比較的低いプロピレン単独重合体の極限粘度[η]も1.0〜2.0dl/gであり、成形性を充分に改善するには至らない。
そこで、本出願人は、先に、従来の問題点を解消するために、シーラント層に用いるプロピレン系樹脂として、メタロセン触媒により得られ、高分子量と超低分子量の特定の分子量を有する二種類のプロピレン・エチレンランダム共重合体の組成物をシーラント層に用いることによって、ダイス出口において生じるシャークスキンやダイス内部で生じる積層界面の荒れといった不良が低減され、外観の優れたプロピレン系積層フィルムを提案した(特許文献3参照)。
しかし、このプロピレン系積層フィルムの場合、特許文献3の実施例6に示すように、超低分子量のプロピレン・エチレンランダム共重合体の割合が比較的少ない領域では、シャークスキンは完全に消失するには至っておらず、改善の余地が残っている。
こうした状況下に、従来技術の問題点を解消し、外観不良が発生せず、フィルムの低温ヒートシール特性に優れたプロピレン系フィルム用プロピレン系重合体を、より低コストに、より高い生産効率で製造できる製造方法に対する研究開発が求められている。
特開2001−293828号公報 特開平11−60842号公報 特開2008−265218号公報
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、シャークスキン、うろこ模様等といった外観不良が発生せず、フィルムの低温ヒートシール特性に優れたプロピレン系フィルム用プロピレン系重合体を低コストかつ高効率で製造する製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、メタロセン触媒を用いた特定の分子量を有する二種類のプロピレン・エチレンランダム共重合体を多段重合による重合ブレンドにより、シーラント層としての所望の特性を有するプロピレン系フィルム用プロピレン系重合体をより効率的に低コストで製造出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が2.0〜20g/10分で、エチレン含量が1.0〜6.0重量%である、下記の成分(A)と成分(B)とからなるプロピレン系共重合体の製造方法であって、
メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して99〜50重量%の成分(A)を製造する少なくとも1つの工程(a)と、メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して1〜50重量の成分(B)を製造する少なくとも1つの工程(b)とを含む多段重合を行うことを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法が提供される。
成分(A):エチレン含量が1.0〜6.0重量%で、重量平均分子量(Mw)が270,000〜460,000である高分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
成分(B):重量平均分子量(Mw)が29,000〜71,000である超低分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記メタロセン触媒は、イオン交換性層状珪酸塩に担持されたものであることを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1または2の発明において、工程(a)は、バルク重合法を含む重合法で行い、工程(b)は、気相重合法を含む重合法で行うことを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、前記プロピレン系共重合体は、200℃における動的粘弾性測定より得られる角振動数ω=0.1(rad/sec)における貯蔵弾性率G’が20Pa以上であることを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法が提供される。
本発明によれば、うろこ模様、シャークスキン、フィッシュアイが改善され外観が優れるプロピレン系共重合体が効率よく、低コストで製造できる。得られるプロピレン系共重合体は、従来のブレンドによる樹脂と比較して、シャークスキンが著しく改良される。かかるプロピレン系共重合体は、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのシーラント層用の樹脂原料に好適である。
ポリプロピレン系積層フィルムに発生するうろこ模様の状態を、ポリプロピレン系積層フィルムのTD方向断面により表わしたモデル図である。 ポリプロピレン系積層フィルムに発生するシャークスキンの状態を、ポリプロピレン系積層フィルムのTD方向断面により表わしたモデル図である。
本発明は、メタロセン触媒を用いた多段重合により、高分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体(A)(以下、「高分子量プロピレン系重合体」、または単に成分(A)ともいう。)50〜99重量%と、超低分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体(B)(以下、「超低分子量プロピレン系重合体」、または単に成分(B)ともいう。)1〜50重量%とを含有し、かつ230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が2.0〜20g/10分で、エチレン含量が1.0〜6.0重量%であるプロピレン系重合体(以下、「プロピレン系重合体」ともいう。)を製造することを特徴とする。
以下に、本発明の高分子量プロピレン系重合体(A)、超低分子量プロピレン系共重合体(B)及びプロピレン系共重合体の製造方法等について、各項目毎に詳細に説明する。
1.プロピレン系共重合体の構成成分
(1)高分子量プロピレン系共重合体(A):成分(A)
本発明のプロピレン系共重合体を構成する成分(A)は、エチレン含量が1.0〜6.0重量%であり、Mwが270,000〜460,000であるプロピレン・エチレンランダム共重合体である。
成分(A)のエチレン含量は、低温ヒートシール性発現の観点から1.0〜6.0重量%が必要であり、好ましくは1.5〜5.5重量%であり、より好ましくは2.0〜5.0重量%である。エチレン含量が1.0重量%未満の場合、プロピレン系共重合体の融点(Tm)が高くなるため、低温ヒートシール性が悪化する。また、エチレン含量が6.0重量%を超えると、結晶性が減少するために、耐ブロッキング性能が悪化するために好ましくない。
ここで、エチレン含量は、プロトン完全デカップリング法により、以下の条件に従って13C−NMRスペクトルを解析することにより求める値である。
機種:日本電子(株)製 GSX−400又は同等の装置(炭素核共鳴周波数100MHz以上)
溶媒:o−ジクロロベンゼン+重ベンゼン(4:1(体積比))
濃度:100mg/mL
温度:130℃
パルス角:90°
パルス間隔:15秒
積算回数:5,000回以上
スペクトルの帰属は、例えば、Macromolecules 17,1950 (1984)などを参考に行えばよい。上記条件により測定されたスペクトルの帰属は、表1の通りである。表1中Sαα等の記号はCarmanら(Macromolecules 10,536(1977))の表記法に従い、Pはメチル炭素、Sはメチレン炭素、Tはメチン炭素をそれぞれ表わす。
Figure 2012036376
以下、「P」を共重合体連鎖中のプロピレン単位、「E」をエチレン単位とすると、連鎖中にはPPP、PPE、EPE、PEP、PEE、およびEEEの6種類のトリアッドが存在し得る。Macromolecules 15,1150 (1982)などに記されているように、これらトリアッドの濃度と、スペクトルのピーク強度とは、以下の(1)〜(6)の関係式で結び付けられる。
[PPP]=k×I(Tββ) …(1)
[PPE]=k×I(Tβδ) …(2)
[EPE]=k×I(Tδδ) …(3)
[PEP]=k×I(Sββ) …(4)
[PEE]=k×I(Sβδ) …(5)
[EEE]=k×{I(Sδδ)/2+I(Sγδ)/4} …(6)
ここで、[ ]はトリアッドの分率を示し、例えば[PPP]は全トリアッド中のPPPトリアッドの分率である。
したがって、
[PPP]+[PPE]+[EPE]+[PEP]+[PEE]+[EEE]=1 …(7)
である。
また、kは定数であり、Iはスペクトル強度を示し、例えば、I(Tββ)はTββに帰属される28.7ppmのピークの強度を意味する。上記(1)〜(7)の関係式を用いることにより、各トリアッドの分率が求まり、さらに下式により、エチレン含有量が求まる。
エチレン含有量(モル%)=([PEP]+[PEE]+[EEE])×100
なお、本発明のプロピレンランダム共重合体には少量のプロピレン異種結合(2,1−結合及び/又は1,3−結合)が含まれ、それにより、微小なピークを生じる。
正確なエチレン含有量を求めるにはこれら異種結合に由来するピークも考慮して計算に含める必要があるが、異種結合由来のピークの完全な分離・同定が困難であり、また異種結合量が少量であることから、本発明のエチレン含有量は実質的に異種結合を含まないチーグラー・ナッタ系触媒で製造された共重合体の解析と同じく式(1)〜(7)の関係式を用いて求めることとする。
エチレン含有量のモル%から重量%への換算は以下の式を用いて行う。
エチレン含有量(重量%)=(28×X/100)/{28×X/100+42×(1−X/100)}×100
ここで、Xはモル%表示でのエチレン含有量である。
本発明の成分(A)のMwは、270,000〜460,000であり、好ましくは280,000〜420,000である。Mwが270,000未満では、(A),(B)成分からなるプロピレン・エチレンランダム共重合体のMFRが高くなりすぎ、成形性に問題が生じる。逆に、Mwが460,000を超えると、高分子量成分に起因するフィッシュアイが生じ易くなり、フィルム外観を著しく損なう恐れがある。
ここで、重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定して得られる値であり、具体的には次のようにして求める。
保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。
使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である、F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000を用い、各々が0.5mg/mLとなるようにODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
なお、GPCの測定条件は以下の通りである。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料はODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
(2)超低分子量プロピレン系共重合体(B):成分(B)
本発明のプロピレン系共重合体を構成する成分(B)は、Mwが29,000〜71,000であるプロピレン・エチレンランダム共重合体である。
成分(B)のエチレン含量は、低温ヒートシール性発現の観点から1.0〜6.0重量%が好ましく、より好ましくは1.5〜5.5重量%であり、さらに好ましくは2.0〜5.0重量%である。エチレン含量が1.0重量%未満の場合、プロピレン系共重合体の融点(Tm)が高くなるため、低温ヒートシール性が悪化する傾向にある。また、エチレン含量が6.0重量%を超えると、結晶性が減少するために、耐ブロッキング性能が悪化する傾向にある。また、(B)成分のエチレン含量は、(A)成分と同じでも、異なっていても良い。耐衝撃性を増したい場合はエチレン含量差をつけた設定とし、融点見合いの耐ブロッキング性能を増したい場合はエチレン含量差をつけない設定とする。
なお、融点(Tm)の測定は、以下の手法により行った。
プロピレン系共重合体成分を190℃でプレスして、シートを作成し、これを5mgとなるように秤量した。これをアルミパンにいれ、ふたをしてからDSC測定装置(セイコー電子工業製DSC−6200)にセットした。室温から200℃まで100℃/分の速度で昇温し、そのまま5分間保持し、230℃から40℃まで5℃/分の速度での降温によって結晶化温度を求めた。さらに融点と結晶融解熱は、40℃から200℃まで10℃/分の速度での昇温によって求めた。
本発明の成分(B)のMwは、29,000〜71,000であり、好ましくは31,000〜71,000であり、更に好ましくは32,000〜71,000のものである。Mwが29,000未満では、高分子量プロピレン系共重合体(A)と超低分子量プロピレン系共重合体(B)との間に、流動性の格差が大きくなりすぎるため、得られるフィルムに高分子量成分に起因するフィッシュアイが生じやすくなる。Mwが71,000よりも大きいと、(B)成分により抑制されるシャークスキンの発生を抑えることが出来なくなり、フィルムの外観不良が生じる。また、今回、多段重合による重合ブレンドのため、オフラインブレンドに比べ、よりフィッシュアイが生じにくく、よりフィルム外観の良化が期待される低分子量領域に限定することが可能となった。
(3)成分(A)と成分(B)の含有割合
本発明のプロピレン系共重合体における成分(A)と成分(B)の含有割合は、成分(A)99〜50重量%と成分(B)1〜50重量%であり、成分(A)95〜55重量%(成分(B)は、5〜45重量%)が好ましく、成分(A)85〜60重量%(成分(B)は、15〜40重量%)がより好ましい。成分(A)の含有量が99重量%を超える(成分(B)の含有量が1重量%未満である)と、樹脂流動性が著しく悪化し、シャークスキンといった外観不良が生じ、高分子量プロピレン系共重合体(A)の含有量が50重量%未満である(成分(B)の含有量が50重量%を超える)と、成分(A)と成分(B)とからなるプロピレン系共重合体のMFRが高くなりすぎ、成形性に問題が生じ、またうろこ模様など成形外観にも問題が生じる。
また、成分(A)と成分(B)の割合は、成分(A)と成分(B)とからなるプロピレン系重合体製造時のマテリアルバランス、ヒートバランスなどから算出することが出来る。
(4)成分(B)の重量平均分子量の定量方法
成分(B)の重量平均分子量(Mw)は、成分(A)、成分(B)からなるプロピレン系重合体のGPCを測定した後、別途測定した成分(A)のGPCをピーク分離して求めることが出来る。ピーク分離ソフトはライトストーン社製ORIGIN8を用いた。フィッティング関数はGauss関数を用いた。成分(A)、成分(B)からなるプロピレン系重合体のGPC結果を2つのGPCスペクトルにピーク分離する際に、一方のGauss関数のピーク位置を成分(A)のGPCスペクトルのピーク位置として固定し、もう一方のピーク位置を自由とする。続いて、成分(A)のピーク位置を指定したGauss関数と、もう一方のGauss関数とのピーク比率を、前項記載の組成割合と同等として扱い、固定し、ピークフィットを実施する。以上の操作を行うことで、成分(A)、成分(B)からなるプロピレン系重合体のGPCスペクトルを成分(A)のGPCスペクトルと成分(B)のGPCスペクトルとに分離することができる。得られた成分(B)のGPCスペクトルから、成分(B)の重量平均分子量を定量する事が出来る。
2.プロピレン系共重合体の製造法、
(1)メタロセン触媒
本発明の成分(A)、成分(B)からなるプロピレン系共重合体は、メタロセン触媒を用いて重合されたものである。従来公知のチーグラー・ナッタ系触媒を用いて重合されたものよりも、分子量分布が狭く、低結晶性成分の生成量が小さく、結晶性分布が狭いために、低温ヒートシール性および耐ブロッキングに優れるプロピレン系共重合体を製造することができる。
メタロセン触媒とは、(i)シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期表第4族の遷移金属化合物(いわゆるメタロセン化合物)と、(ii)メタロセン化合物と反応して安定なイオン状態に活性化しうる助触媒と、必要により、(iii)有機アルミニウム化合物とからなる触媒であり、公知の触媒はいずれも使用できる。メタロセン化合物は、好ましくはプロピレンの立体規則性重合が可能な架橋型のメタロセン化合物であり、より好ましくはプロピレンのアイソ規則性重合が可能な架橋型のメタロセン化合物である。各成分について説明する。
(i)メタロセン化合物としては、例えば、特開昭60−35007号、特開昭61−130314号、特開昭63−295607号、特開平1−275609号、特開平2−41303号、特開平2−131488号、特開平2−76887号、特開平3−163088号、特開平4−300887号、特開平4−211694号、特開平5−43616号、特開平5−209013号、特開平6−239914号、特表平7−504934号、特開平8−85708号の各公報等に開示されている。
更に、具体的には、メチレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン1,2−(4−フェニルインデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(4−メチルシクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(2−メチル−4−t−ブチル−シクロペンタジエニル)(3’−t−ブチル−5’−メチル−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[4−(1−フェニル−3−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(フルオレニル)t−ブチルアミドジルコニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス[1−(2−メチル−4,(1−ナフチル)−インデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレンビス[1−(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−(3−フルオロビフェニリル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス[1−(2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス[1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリドなどのジルコニウム化合物が例示できる。上記において、ジルコニウムをチタニウム、ハフニウムに置き換えた化合物も同様に使用できる。場合によっては、ジルコニウム化合物とハフニウム化合物等の混合物を使用することもできる。また、クロリドは他のハロゲン化合物、メチル、イソブチル、ベンジル等の炭化水素基、ジメチルアミド、ジエチルアミド等のアミド基、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシド基、ヒドリド基等に置き換えることが出来る。
これらの内、インデニル基あるいはアズレニル基を珪素あるいはゲルミル基で架橋したメタロセン化合物が好ましい。
また、メタロセン化合物は、無機または有機化合物の担体に担持して使用してもよい。該担体としては、無機または有機化合物の多孔質化合物が好ましく、具体的には、イオン交換性層状珪酸塩、ゼオライト、SiO、Al、シリカアルミナ、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO、等の無機化合物、多孔質のポリオレフィン、スチレン・ジビニルベンゼン共重合体、オレフィン・アクリル酸共重合体等からなる有機化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。
(ii)メタロセン化合物と反応して安定なイオン状態に活性化しうる助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物(たとえば、アルミノキサン化合物)、イオン交換性層状珪酸塩、ルイス酸、ホウ素含有化合物、イオン性化合物、フッ素含有有機化合物等が挙げられる。
(iii)有機アルミニウム化合物としては、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、有機アルミニウムアルコキサイド等が挙げられる。
(2)プロピレン系共重合体の製造法
本発明で用いるプロピレン系共重合体は、1段以上の工程により成分(A)を重合したのち、1段以上の工程で成分(B)を重合する逐次重合により効率良く、高品質に得ることができる。
互いに成分組成の異なる樹脂を組み合わせて樹脂組成物を製造する場合、2種類以上の樹脂を機械的に溶融混練しブレンドする方法と重合反応器中で前段の重合に引き続き、さらに1段以上の重合を行うことで混合する重合ブレンドの方法がある。
本発明では、重合ブレンドを行うことを特徴とする。重合ブレンドは、機械的な溶融ブレンドで樹脂混合物を調製するのに比べ、溶融混合する時間及びそれに要するエネルギーの点で、よりコストを低くすることができる。また、触媒も同一の触媒を引き続き使うことになり、触媒効率の面においても優れ、触媒コストを低くすることも出来る。
また、樹脂を溶融させて機械的に混練する場合、本発明のように高分子量成分と超低分子量成分を溶融混練しても、両者の溶融時の粘度が大きく異なるため、混練のシェアが両者に均等にかからず良好な混練が出来ないという問題があった。これを解決するために前段からの重合に引き続き触媒の活性点から重合を行うことで粒子中において均質に混合されるため品質の高い樹脂組成物が得られる。
本発明の多段重合による製造方法は、特に限定されないが、高分子量プロピレン系共重合体(A)を製造した後、低分子量プロピレン系共重合体(B)を製造するのが好ましい。分子量調節剤として基本的に水素を用いるが、メタロセン触媒の特徴として、水素濃度高く、より低分子量成分の重合において活性が高くなる。そのため、一部、触媒が失活している後段において、より活性の高い低分子量プロピレ系共重合体(B)を製造するのが良い。
また、後段において高分子量プロピレン系共重合体(A)を製造しようとすると、前段重合時に使用された分子量調整剤の水素が後段重合まで同伴し、所望の分子量まで上げられない懸念もある。
また、一般に、低分子量プロピレン系共重合体(B)製造においては、重合活性が高いためポリマー粒子の崩壊などが見られ、微粉なども発生し、製造プロセストラブルにつながる懸念がある。そのため、前段で高分子量プロピレン系共重合体(A)を製造し、粒子強度を高めた後、低分子量プロピレン系共重合体(B)を製造すると粒子性状の改良にもつながる。
本発明の多段重合による製造方法での重合プロセスとしては、不活性溶媒を用いたスラリー法、溶液法、実質的に溶媒を用いない気相法や、あるいは重合モノマーを溶媒とするバルク重合法、もしくは異なる前記プロセス同士の組み合わせを採用出来る。本発明の場合、高分子量成分(A)の重合プロセスとしては、モノマー濃度が高く成長反応速度が最も速いバルク重合を適用するのが好ましい。メタロセン触媒の特徴として、高分子量成分の重合は低分子量成分の重合に比べ、活性が非常に低い。そのため、重合体組成物中の高分子量成分量を高めようとした場合、滞留時間を長くする必要があり経済的に不利益である。さらには、高分子量化のためにも連鎖移動に比べ成長反応が高いバルク重合プロセスが適している。
また、低分子量成分(B)については、重合活性が非常に高いことから重合量を調節しようとした場合には活性を制御し易い気相重合プロセスを適用するのが好ましい。また、気相重合法は、ポリマー粒子と同伴して抜き出される気固混合物を脱圧するのみで製品粉体が得られるため、残留溶媒の少ない良質なポリマーが得られる。また液体存在下で重合を行うスラリー重合法やバルク重合法よりも、プロセスが簡易化でき、またエネルギー的にも有利である。
(3)プロピレン系共重合体の特性
本発明のプロピレン系重合体は、JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠して求めたMFRが、2.0〜20g/10分であることが必要であり、好ましくは3.0〜15g/10分、更に好ましくは、4.0〜10g/10分である。MFRが2.0g/10分未満では、成形時の流動性に劣るため、ダイス出口においてシャークスキンが生じて外観を悪化させる。MFRが20g/10分を超えると、シーラント層の厚み調整が困難となる。
また、本発明のプロピレン系共重合体は、200℃における動的粘弾性測定より得られる、角振動数ω=0.1(rad/sec)における貯蔵弾性率G’(ω=0.1)が20Pa以上の強度を有していることが好ましく、25Pa以上の強度を有していることがより好ましい。
プロピレン系共重合体の流動時における法線応力の強さが、積層フィルム成形時の外観不良と大きく関係しており、貯蔵弾性率G’が20Pa未満では、ダイス内においてシーラント層が基材層を押す力が減少し、フィルム積層間界面が荒れ易くなることにより、得られるプロピレン系樹脂フィルムにうろこ模様が生じる易くなり、外観を悪化させる恐れがある。
プロピレン系樹脂組成物の貯蔵弾性率G’を調整する方法としては、成分(A)もしくは/および成分(B)の重量平均分子量や両者の含有比率を調整する方法を挙げることができる。貯蔵弾性率G’を高くするには、本発明の範囲内において、重合体(特に、高分子量プロピレン系重合体(A))の重量平均分子量が高いものを用いるか、高分子量プロピレン系重合体(A)の含有比率を高くすると良い。
ここで、角振動数ω=0.1(rad/sec)での貯蔵弾性率G’の測定は、下記の条件で測定する値である。
装置:レオメトリックス社製、ARES
温度:200℃
測定治具:直径25mmパラレルプレート
ギャップ:1.5mm
角振動数:0.1rad/s
歪:10%
(4)プロピレン系共重合体の添加剤
本発明で製造されるプロピレン系共重合体には、本発明の効果を妨げない限り、酸化防止剤などの添加剤、エラストマー、脂環式炭化水素樹脂などの改質剤を適宜加えることができる。
具体的には、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、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(IRGANOX 1010)やn−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート(IRGANOX 1076)で代表されるフェノール系安定剤、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトやトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトなどで代表されるホファイト系安定剤、高級脂肪酸アミドや高級脂肪酸エステルで代表される滑剤、炭素原子数8〜22の脂肪酸のグリセリンエステルやソルビタン酸エステル、ポリエチレングリコールエステルなどの帯電防止剤、シリカ、炭酸カルシウム、タルクなどで代表されるブロッキング防止剤、エチレン−α−オレフィン共重合体、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどで代表されるポリエチレン系樹脂、石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン系樹脂、クマロンインデン樹脂、並びにそれらの水素添加誘導体等に代表される脂環式炭化水素樹脂などを添加しても良い。
本発明で製造されるプロピレン系共重合体は、本発明の効果を妨げない限り、そのまま単独で使用することできるが、別のプロピレン系共重合体や、エチレンゴムのような別のポリマーを添加しても良い。本発明のプロピレン系共重合体を、例えばフィルム外観改良を目的に、逆に別のポリマーに添加しても良い。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において使用したプロピレン系共重合体の製造法および評価方法は、以下の通りである。
1.プロピレン系共重合体の種類とその製法
[触媒製造例1]
(i)珪酸塩の化学処理
3リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコを使用し、蒸留水1130ミリリットル、続いて濃硫酸(96%)750gをゆっくりと添加し、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径25μm,粒度分布10〜60μm,組成(重量%):Al8.45、Mg2.14、Fe2.34、Si32.8、Na2.62)を300g分散させ、90℃まで1時間かけ昇温し、5.5時間その温度を維持した後、1時間で50℃まで冷却した。このスラリーを減圧ろ過し、ケーキを回収した。さらに、このケーキを蒸留水で最終洗浄液のpHが3.5を越えるまで洗浄し、窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。
(ii)固体触媒の調製
以下の操作は、不活性ガス下、脱酸素、脱水処理された溶媒、モノマーを使用して実施した。先に化学処理したモンモリロナイトを減圧下、200℃で、2時間乾燥を実施した。内容積1リットルの攪拌翼のついたガラス製反応器に上記で得た乾燥モンモリロナイト20gを導入し、トルエンを3%含むヘプタン(以下、混合ヘプタンと略称する)、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.596M)84mlを加え、室温で攪拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄(洗浄率<1/100)し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。
次に、あらかじめrac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ジルコニウムを218mg(0.3mmol)に混合ヘプタンを87ml添加し、充分撹拌した後に、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.706M)を4.25ml加え、室温にて1時間反応させた。その後、先に調製した珪酸塩スラリーに加え、1時間攪拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
続いて、窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの攪拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後、プロピレンの供給を停止し、50℃に昇温後、さらに2時間維持した。サイホンにて予備重合触媒スラリーを回収し、上澄みを約300ml除き、45℃にて減圧下乾燥した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレンが1.9gを含む予備重合触媒が得られた。
[触媒製造例2]
(i)珪酸塩の化学処理
撹拌翼と還流装置を取り付けた3Lセパラブルフラスコに、純水2250gを投入し、98%硫酸665gを滴下し、内部温度を90℃にした。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:47.1μm)を400g添加後撹拌した。その後、90℃で3時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄した。
このようにして回収されたケーキは、5Lビーカー内において硫酸亜鉛7水和物423gを純水1523mlに溶解させた水溶液に加えて、室温で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄してケーキを回収し、これを120℃で終夜乾燥して296gの化学処理モンモリロナイトを得た。これを目開き74μmの篩にて篩い分けしたところ、篩通過分は全体の質量の92%であった。次に、化学処理モンモリロナイトを容積1Lのフラスコに入れ、200℃で5時間減圧乾燥して被処理モンモリロナイトを得た。
(ii)固体触媒の調製
以下の操作は、不活性ガス下、脱酸素、脱水処理された溶媒、モノマーを使用して実施した。内容積1リットルの攪拌翼のついたガラス製反応器に上記で得た乾燥モンモリロナイト19.9gを導入し、ヘプタン72ml、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液128ml(50.1mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。その後、ヘプタンで洗浄(洗浄率<1/100)したのち、100ml量に調製されたスラリーを得た。
次に、先ほど得られたトリノルマルオクチルアルミニウムで処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液6.13ml(2400μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、rac−ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム490mg(602.7μmol)にヘプタン(60ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
次に、上記スラリーに、さらにヘプタン340mlを追加して全量を500mlに調整し、十分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを20g/時間の速度で供給し、温度を維持した。2時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマーをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を370ml抜き出した。
続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液16.72ml(12.01mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を65.06g回収した。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は2.16であった。
[重合例1]
重合条件を表2に示す。
なお、重合装置は、特開2006−316158に記載される装置を用いた。
第1工程:高分子量プロピレン系共重合体(A)の重合
原料供給系において、液化プロピレンを30kg/hr、エチレンを0.94kg/hr、水素を0.75NL/hr、トリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液(濃度144g/L)を50mL/hrとなるように流通させた。この時、内温が55℃となるよう反応器のジャケットの温水温度を自動調整した。満液かつ流通状態が安定した時点で、上記で製造した予備重合触媒(触媒製造例1)をノルマルヘプタンにスラリー化し、固体触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)226mgを高圧窒素を用いて圧入し重合を開始した。約4分後、重合熱により槽内温度は60℃に達したのでそれをジャケット自動調整で維持したまま重合を1時間継続し、その後反応器中の未反応モノマーをパージし第一工程の重合を終了させた。重合終了直前に反応器から一部のパウダーをサンプリングした。
第2工程:超低分子量プロピレン系共重合体(B)の重合
反応器中の未反応モノマーをパージした後、プロピレン15kg/hr、エチレン1.05kg/hr、水素を13NL/hrとなるように流通させた。この時、内温が75℃となるよう反応器のジャケットの温水温度を自動調整した。更に、内圧が1.75MPaGとなるように圧力調節弁開度を自動調整した。また、マテリアルバランス、ヒートバランスから二段目重合量が10wt%に達した時点で、一酸化炭素/窒素の混合ガス(一酸化炭素濃度5%)を0.25NLを加え、反応を停止した。
[重合例2]
第2工程の水素フィード量を、20NL/hrとした以外は、重合例1と同様の条件で重合を行った。
[重合例3]
第2工程の重合量を、20wt%とした以外は、重合例1と同様の条件で重合を行った。
[重合例4]
第2工程の重合量を、20wt%とした以外は、重合例2と同様の条件で重合を行った。
[重合例5]
第2工程の重合量を、30wt%とした以外は、重合例1と同様の条件で重合を行った。
[重合例6]
第2工程の重合量を、30wt%とした以外は、重合例2と同様の条件で重合を行った。
[重合例7]
第1工程の水素フィード量を、0.59NL/hr、第2工程の重合量を、20wt%とした以外は、重合例2と同様の条件で重合を行った。
[重合例8]
第2工程の重合量を、60wt%とした以外は、重合例7と同様の条件で重合を行った。
[重合例9]
第1工程のエチレンフィード量、水素フィード量をそれぞれ、1.03kg/hr、0.84NL/hr、第2工程の水素フィード量を、2.7NL/hrとした以外は、重合例7と同様の条件で重合を行った。
[重合例10]
第1工程のエチレンフィード量、水素フィード量をそれぞれ、1.03kg/hr、1.2NL/hrとした以外は、重合例7と同様の条件で重合を行った。
[重合例11]
第1工程を、重合例9と同様の条件で重合を行い、第2工程は実施しなかった。
[重合例12]
第1工程の水素フィード量を118NL/hr、触媒量を20mgとした以外は、重合例11と同様の条件で重合を行った。
[重合例13]
重合条件を表3に示す。
第1工程:高分子量プロピレン系共重合体(A)の重合
内容積230リットルの流動床式反応器を2個連結してなる連続反応装置を用いて重合を行った。まず第1反応器で、重合温度70℃、プロピレン分圧19.6kg/cm(絶対圧)、エチレンをエチレン/プロピレンのモル比で0.1246、分子量制御剤としての水素を、水素/プロピレンのモル比で0.00014となるように連続的に供給するとともに、トリイソブチルアルミニウムを49.3g/hrで、上記で合成した固体触媒(触媒製造例2)をポリマー重合速度が11.5kg/hrになるように供給した。第1反応器で重合したパウダー(高分子量プロピレン系重合体(A))は、反応器内のパウダー保有量を45kgとなるように連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に移送した。
第2工程:超低分子量プロピレン系共重合体(B)の重合
第2反応器は、重合温度70℃で、プロピレン分圧17.6kg/cm(絶対圧)、エチレンをエチレン/プロピレンのモル比で0.1267となるように連続的に供給し、更に、分子量制御剤としての水素を、水素/プロピレンのモル比で0.0064となるように連続的に供給すると共に、活性水素化合物としてエチルアルコールを、トリイソブチルアルミニウムに対して1.3倍モルになるように供給した。第2反応器で重合したパウダーは、反応器内のパウダー保有量を58Kgとなるように連続的にベッセルに抜き出し、水分を含んだ窒素ガスを供給して反応を停止させた。
[重合例14]
第2工程の水素/プロピレンのモル比を0.0128にしたこと以外は、重合例13と同様の条件で重合を行った。
[重合例15]
第2工程の重合量を、30wt%とした以外は、重合例13と同様の条件で重合を行った。
[重合例16]
第2工程の重合量を、30wt%とした以外は、重合例14と同様の条件で重合を行った。
Figure 2012036376
Figure 2012036376
2.評価方法
(1)角振動数ω=0.1(rad/sec)での貯蔵弾性率G’:前述の方法に従って測定した。
(2)重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn):前述の条件のゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定した。
(3)13C−NMRによるエチレン含量:前述の方法で測定した。
(4)メルトフローレート(MFR):JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠して求めた。
(5)融点(Tm):セイコー社製DSCを用いて測定した。サンプル5.0mgを採り、200℃で5分間保持した後、40℃まで10℃/minの降温速度で結晶化させてその熱履歴を消去し、更に10℃/minの昇温速度で融解させた時の融解曲線のピーク温度を融点(Tm)とした。
(6)フィルム外観:得られたプロピレン系積層フィルムの外観について、うろこ模様、シャークスキン、フィッシュアイについて下記の様に評価を行った。
(i)うろこ模様、シャークスキン:うろこ模様とは図1に示すように、シーラント層と基材層(コア層)の積層界面の不安定現象により生じる外観不良であり、シャークスキンとは図2に示すようにフィルム表面に生じる外観不良である。
波模様が発生したプロピレン系積層フィルムのうち、該フィルムのシーラント層のみ、基材層のみを各々浸漬オイル(屈折率1.515−25℃)で濡らして、目視評価を実施し、波模様が消失しない物をうろこ模様による波模様と特定した。また、前記と同様の評価を実施し、波模様が消失する物をシャークスキンによる波模様と特定した。うろこ模様、シャークスキンにおいて、波模様が生じていないフィルムには○、波模様が使用上問題ないであろうと思える程度に微妙に生じているフィルムには△、波模様が鮮明であり、なおかつ透視感が劣るフィルムには×と判定した。
(ii)フィッシュアイ:得られたプロピレン系積層フィルムの外観を目視し、フィッシュアイの有無を確認した。フィッシュアイがほぼ見られず、外観に優れる物を○、フィッシュアイが多数発生して外観が著しく劣る物を×とした。
(7)300gヒートシール温度(単位:℃):10mm×200mmのヒートシールバーを用い、得られた積層フィルムのシーラント層同士を100℃から150℃の範囲において、圧力2kg/cm、時間1秒のヒートシール条件下で溶融押出しした方向(MD)に垂直になるようにシールした試料から15mm幅のサンプルを切り取り、引張試験機を用いて引張速度500mm/分にて引き離し、300gの強度となる温度を求めた。
(実施例1)
(1)シーラント層用のプロピレン系共重合体の調製
シーラント層用のプロピレン系共重合体は、重合例1により得られたプロピレン系重合体に対して、酸化防止剤: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(商品名=イルガノックス1010)500ppm、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(商品名=イルガフォス168)500ppmを加えた後、スクリュー口径15mmの二軸混練機によって押出機温度=200℃、スクリュー回転数=700rpm、吐出量=3.0kg/hの条件で造粒することにより得た。プロピレン系樹脂組成物の角振動数0.1rad/sでのG’の値を表3に示す。
(2)プロピレン系積層フィルムの製造
(i)未延伸シートの成形
成形には口径30mmの表面層用押出機−1及び口径30mmの表面層用押出機−2、口径75mmの中間層用押出機−3が接続された、ダイス幅265mmの3種3層Tダイを用いた。
シーラント層用のプロピレン系樹脂組成物を押出機−1に、一方、基材層用の重合体として、チーグラー・ナッタ系触媒によって重合された市販のプロピレン系重合体(PPC−1;日本ポリプロ(株)製ノバテックF203T:MFR=2.5g/10分、Mw=342000g/モル、Mw/Mn=5.6、融点158℃)を押出機−2と押出機−3に投入し、240℃にて溶融押出し、30℃の冷却ロールで冷却固化させ、厚さ約1mmの未延伸シートを得た。その際、未延伸シートを構成する各層の厚み比が、フィルム外観評価用サンプルとしては、シーラント層:基材層=1:39、300gヒートシール温度評価用サンプルとしては、シーラント層:基材層=1:9となるように、各押出機の吐出量を調製した。
(ii)延伸フィルムの成形
次に、得られた未延伸シートを、テンター式逐次二軸延伸装置にて105℃でMD方向に5倍、引き続きテンター炉内で160℃に予熱をかけた後、158℃でTD方向に9倍の延伸倍率で延伸し、5%緩和させつつ158℃で熱セットをかけて、フィルム全厚さ20μmの2種2層の二軸延伸ポリプロピレン系積層フィルムを得た。得られたフィルムの基材層側に40dyn/cmとなるようコロナ放電処理を施した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例2)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例2により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例3)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例3により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例4)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例4により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例5)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例5により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例6)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例6により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例7)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例13により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例8)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例14により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例9)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例15により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(実施例10)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例16により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表4に示す。
(比較例1)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例7により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表5に示す。
(比較例2)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例8により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表5に示す。
(比較例3)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例9により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表5に示す。
(比較例4)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例10により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表5に示す。
(比較例5)
実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調整において、プロピレン系共重合体を重合例11により得られたプロピレン系共重合体に変更した以外は、実施例1と同様に2種2層積層フィルムを成形した。得られたポリプロピレン系積層フィルムの評価結果を表5に示す。
(比較例6)
重合例12により得られたプロピレン系共重合体を、実施例1のシーラント層用のプロピレン系共重合体の調製と同様にして造粒を試みたが、分子量が低すぎるため、造粒することができなかった。
Figure 2012036376
Figure 2012036376
この結果、上記表4から明らかなように、本発明のプロピレン系共重合体を用いた実施例1〜10では、得られた積層フィルムは、本願の特定物性を全て満足しているため、フィルム外観および低温ヒートシール性に極めて優れるものであった。
一方、上記表5から明らかなように、本発明の要件を満たさないプロピレン系共重合体を用いた比較例1〜6では、下記のとおり、フィルム外観や低温ヒートシール性に問題があった。
(1)比較例1では、得られた積層フィルムは、プロピレン共重合体のMFRが低すぎるため、平行平板間内流動時におけるせん断応力が上昇し、シャークスキンが生じたため、フィルム外観が著しく劣るものであった。
(2)比較例2では、得られた積層フィルムは、成分Bの含有量が高すぎるため、得られたプロピレン系共重合体の貯蔵弾性率G’が低く、うろこ模様が生じたため、フィルム外観が著しく劣るものであった。
(3)比較例3では、得られた積層フィルムは、成分Bの分子量が高すぎるため、平行平板間内流動時におけるせん断応力が上昇し、シャークスキンが生じたため、フィルム外観が著しく劣るものであった。
(4)比較例4では、得られた積層フィルムは、成分Aの分子量が低すぎるため、得られたプロピレン系共重合体の貯蔵弾性率G’が低く、うろこ模様が生じたため、フィルム外観が著しく劣るものであった。
(5)比較例5では、得られた積層フィルムは、成分Aのみであるため、平行平板間内流動時におけるせん断応力が上昇し、シャークスキンが生じたため、フィルム外観が著しく劣るものであった。
以上のとおり、本発明のプロピレン系共重合体は、従来のブレンドによる樹脂と比較して、うろこ模様、シャークスキン、フィッシュアイが改善され外観が優れており、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのシーラント層用の樹脂原料に好適であるので、その産業上の利用可能性は非常に大きい。

Claims (4)

  1. 230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が2.0〜20g/10分で、エチレン含量が1.0〜6.0重量%である、下記の成分(A)と成分(B)とからなるプロピレン系共重合体の製造方法であって、
    メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して99〜50重量%の成分(A)を製造する少なくとも1つの工程(a)と、メタロセン触媒の存在下に共重合体全量に対して1〜50重量の成分(B)を製造する少なくとも1つの工程(b)とを含む多段重合を行うことを特徴とするプロピレン系共重合体の製造方法。
    成分(A):エチレン含量が1.0〜6.0重量%で、重量平均分子量(Mw)が270,000〜460,000である高分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
    成分(B):重量平均分子量(Mw)が29,000〜71,000である超低分子量プロピレン・エチレンランダム共重合体
  2. 前記メタロセン触媒は、イオン交換性層状珪酸塩に担持されたものである請求項1に記載のプロピレン系共重合体の製造方法。
  3. 工程(a)は、バルク重合法を含む重合法で行い、工程(b)は、気相重合法を含む重合法で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のプロピレン系共重合体の製造方法。
  4. 前記プロピレン系共重合体は、200℃における動的粘弾性測定より得られる角振動数ω=0.1(rad/sec)における貯蔵弾性率G’が20Pa以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプロピレン系共重合体の製造方法
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