JP2015021043A - ポリプロピレン系二軸延伸フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メタロセン触媒を用い、第1工程でエチレン含量が0.1〜7wt%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)を30〜80wt%、第2工程で共重合体(A1)よりも6〜15wt%多くのエチレンを含有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)を20〜70wt%逐次重合することで得られたプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体であって、メルトフローレート(2.16kg、230℃)が0.1〜10g/10minの範囲にあり、固体粘弾性測定により得られる温度−損失弾性率(tanδ)曲線において、0℃以下に単一ピークを有するプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)を、フィルムの流れ方向と、フィルムの流れ方向と直角の方向に延伸してなることを特徴とするポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
【選択図】なし
Description
ポリプロピレン系延伸フィルムへの柔軟性の付与に関しては、一般にポリプロピレン樹脂にエラストマー等の柔軟性に優れる樹脂をブレンドするといった手法が用いられている。柔軟性樹脂のブレンドは、成形時に添加されるものや押出機にて溶融混練されるものが挙げられるが、その多くはポリプロピレン樹脂とエラストマー樹脂が相分離するためにフィルムが白化して著しく透明性を損ったり、延伸工程において相界面での裂けが発生し、生産性を損ねるといった問題がある。
しかし、この方法ではプロピレン系樹脂組成物の結晶性が高いため柔軟性が不足する欠点があり、更なる柔軟性を向上させた領域においては耐熱性が顕著に悪化する問題がある。
本発明は、以下のポリプロピレン系二軸延伸フィルムを提供する。
[2]逐次二軸延伸法により延伸してなる上記[1]に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
[3]同時二軸延伸法により延伸してなる上記[1]に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
[5]高温側に観測されるピークが65℃〜88℃の範囲にあり、低温側に観測されるピークが40℃以下であるか又は観測されず、99wt%溶出温度が90℃以下である上記[4]に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
[6]プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、GPC測定により得られる重量平均分子量が100,000〜400,000の範囲にあり、重量平均分子量が5,000以下の成分の量が全体の0.8wt%以下である上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
[7]プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、23℃キシレン可溶分を、135℃デカリン中で測定した固有粘度が1〜2dl/gの範囲にある上記[1]〜[6]のいずれかに記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
本発明のポリプロピレン系二軸延伸フィルムの原料として用いられるプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、メタロセン触媒を用い、第1工程でエチレン含有量が0.1〜7wt%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)を30〜80wt%、第2工程で共重合体(A1)よりも6〜15wt%多くのエチレンを含有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)を20〜70wt%逐次重合することで得られたプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体であって、メルトフローレート(2.16kg、230℃)が0.1〜10g/10minの範囲にあり、固体粘弾性測定により得られる温度−損失弾性率(tanδ)曲線において、0℃以下に単一ピークを有することを特徴とする。
なお、このようなプロピレン−エチレンブロック共重合体は、いわゆるブロック共重合体と通称されているものであるが、プロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)とプロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)のブレンド状態にあり、双方が重合で結合しているものではない。
以下、プロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)を「成分(A1)」ともいい、プロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)を「成分(A2)」ともいう。
第1工程で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)は、ベタツキを抑制し、耐熱性を発現するために、融点が比較的高く、結晶性を有するエチレン含有量が0.1〜7wt%のプロピレン−エチレンランダム共重合体であらねばならない。エチレン含有量が0.1wt%未満では、成分(A1)の結晶性が高くなるため延伸過程後の結晶配向が顕著に増加し、延伸フィルムの剛性上昇が顕著となるため、柔軟性を付与するために成分(A2)量を極端に増やす必要がある。しかし耐熱性を著しく損なうため、延伸柔軟フィルムを得るための成分(A1)中のエチレン含有量は0.1wt%以上であり、好ましくは1.0wt%以上である。またエチレン含有量が7wt%を超えると融点が低くなりすぎ耐熱性を悪化させるため、エチレン含有量は7wt%以下であり、好ましくは6wt%以下である。
一方、成分(A1)の割合が少なくなり過ぎるとベタツキが増加し、耐熱性が顕著に悪化するといった問題を生じるため、成分(A1)の割合は30wt%以上、好ましくは40wt%以上である。
第2工程で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)は、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)の柔軟性と透明性を向上させるのに必要な成分である。成分(A2)は、上記効果を充分発揮するために特定範囲のエチレン含有量であることが必要である。すなわち、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)において、成分(A1)に対し成分(A2)の結晶性は低い方が柔軟性改良効果が大きく、結晶性はプロピレン−エチレンランダム共重合体中のエチレン含有量で制御されるため、成分(A2)中のエチレン含有量E(A2)は、成分(A1)中のエチレン含有量E(A1)よりも6wt%以上多くないとその効果を発揮できず、好ましくは6.5wt%以上、より好ましくは7wt%以上、成分(A1)よりも多くのエチレンを含む必要がある。
一方、成分(A2)の割合が少なくなり過ぎると柔軟性の改良効果が得られないため、(A2)の割合は20wt%以上であることが必要であり、好ましくは25wt%以上、より好ましくは30wt%以上である。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)のMFRは、0.1〜10g/10minの範囲であることが必要である。プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)のMFRが低すぎると、フィルムの表面にシャークスキンやメルトフラクチャと呼ばれる表面あれが発生し、透明性や外観を著しく損なうばかりでなく延伸成形が困難となる。一方で、MFRが高すぎると、フィルムの流れ方向(MD方向)に直角な方向(TD方向)の延伸過程中で破膜が生じた場合に、装置を汚染して操業性を著しく損なうため好ましくない。
そこで、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)のMFRは0.1〜10g/10minの範囲を取らなくてはならず、0.5〜8g/10minの範囲が成形安定性やフィルム外観、物性のバランスの観点から好適である。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、固体粘弾性測定(DMA)により得られる温度−損失正接(tanδ)曲線において、tanδ曲線が0℃以下に単一のピークを有することが必要である。
プロピレン−エチレンブロック共重合体が相分離構造を取る場合には、成分(A1)に含まれる非晶部のガラス転移温度と成分(A2)に含まれる非晶部のガラス転移温度が各々異なるため、ピークは複数となる。この場合には、透明性が顕著に悪化するという問題が生じる。相分離構造を取っているかどうかは、固体粘弾性測定におけるtanδ曲線において判別可能であり、成形品の透明性を左右する相分離構造の回避は、tanδ曲線が0℃以下に単一のピークを有することによりもたらされる。
本発明においては、透明性を発揮するために、固体粘弾性測定におけるtanδ曲線が単一のピークを持つことが必要である。
成分(A1)と成分(A2)の各エチレン含有量及び成分量は、重合時の物質収支(マテリアルバランス)によって特定することも可能であるが、より正確にこれらを特定するためには、温度昇温溶離分別法(TREF)を用いるのが好ましい。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の結晶性分布を温度昇温溶離分別法(TREF)により評価する手法は、当業者によく知られているものであり、例えば、次の文献などで詳細な測定法が示されている。
G.Glockner,J.Appl.Polym.Sci.:Appl.Polym.Symp.;45,1−24(1990)
L.Wild,Adv.Polym.Sci.;98,1−47(1990)
J.B.P.Soares,A.E.Hamielec,Polymer;36,8,1639−1654(1995)
TREF溶出曲線の例は、後記重合製造例PP−1のTREF溶出曲線を示すグラフ図が図3に示されている。
o−ジクロロベンゼン溶媒を用いた−15℃〜140℃の温度範囲での温度昇温溶離分別法(TREF)による温度に対する溶出量(dWt%/dT)のプロットとして得られるTREF溶出曲線において、成分(A1)と成分(A2)は結晶性の違いにより各々の温度T(A1)とT(A2)にその溶出ピークを示し、その差は充分大きいため、中間の温度T(A3)(={T(A1)+T(A2)}/2)においてほぼ分離が可能である。
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後、溶媒である−15℃のo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
・・成分(A1)と(A2)の分離
先のTREF測定により求めたT(A3)を基に、分取型分別装置を用い昇温カラム分別法により、T(A3)における可溶成分の成分(A2)と、T(A3)における不溶成分の成分(A1)とに分別し、NMRにより各成分のエチレン含有量を求める。
昇温カラム分別法とは、例えば、Macromolecukes 21 314−319(1988)に開示されたような測定方法をいう。具体的には、本発明において以下の方法を用いた。
直径50mmで高さ500mmの円筒状カラムにガラスビーズ担体(80〜100メッシュ)を充填し、140℃に保持する。次に、140℃で溶解したサンプルのo−ジクロロベンゼン溶液(10mg/ml)200mlを前記カラムに導入する。その後、該カラムの温度を0℃まで10℃/時間の降温速度で冷却する。0℃で1時間保持後、10℃/時間の昇温速度でカラム温度をT(A3)まで加熱し、1時間保持する。なお、一連の操作を通じてのカラムの温度制御精度は±1℃とする。
次いで、カラム温度をT(A3)に保持したまま、T(A3)のo−ジクロロベンゼンを20ml/分の流速で800ml流すことにより、カラム内に存在するT(A3)で可溶な成分を溶出させ回収する。
次に、10℃/分の昇温速度で当該カラム温度を140℃まで上げ、140℃で1時間静置後、140℃の溶媒のo−ジクロロベンゼンを20ml/分の流速で800ml流すことにより、T(A3)で不溶な成分を溶出させ回収する。
分別によって得られたポリマーを含む溶液は、エバポレーターを用いて20mlまで濃縮された後、5倍量のメタノール中に析出される。析出ポリマーを濾過して回収後、真空乾燥器により一晩乾燥する。
上記分別により得られた成分(A1)と(A2)それぞれについてのエチレン含有量E(A1)及びE(A2)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測定した、13C−NMRスペクトルを解析することにより求める。
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
[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。
従って、[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。
エチレン含有量(モル%)=([PEP]+[PEE]+[EEE])×100
なお、本発明に用いるプロピレン−エチ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、下記表2に示す微小なピークを生じる。
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。
E(W)=
{E(A1)×W(A1)+E(A2)×W(A2)}/100 (wt%)
プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、o−ジクロロベンゼン溶媒を用いた−15℃〜140℃の温度範囲での温度昇温溶離分別法(TREF)による温度に対する溶出量(dwt%/dT)のプロットとして得られるTREF溶出曲線において、高温側に観測されるピーク(T(A1))が65℃〜96℃の範囲にあり、低温側に観測されるピーク(T(A2))が45℃以下にあるか又は観測されず、99wt%が溶出する温度(T(A4))が98℃以下であり、高温側に観測されるピーク温度(T(A1))と99wt%が溶出する温度(T(A4))の温度差(T(A4)−T(A1))が5℃以下であることが好ましい。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)のTREF溶出曲線において、成分(A1)の溶出ピーク温度T(A1)が高いほど、成分(A1)は結晶性が高くなるが、このとき、成分(A1)の結晶性が高くなるとプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)の延伸フィルムの柔軟性と透明性を改良するために必要な成分(A2)を多くしなくてはならない。
一方で、成分(A2)の割合が多くなりすぎるとベタツキやブロッキングの悪化や耐熱性の低下が生じるため、延伸フィルムの柔軟性と透明性を向上させつつ前述した問題を生じさせないためには、T(A1)は高過ぎないほうがよい。
本発明において成分(A1)はエチレン含有量が0.1〜7wt%のプロピレン−エチレンランダム共重合体であるが、T(A1)はエチレン含有量の増加により低下させることができる。
このとき、充分な柔軟性と透明性、耐熱性のバランスを発揮するためには、高温側に観測されるピーク温度T(A1)は96℃以下であることが好ましく、最も好ましい範囲は88℃以下であることが好ましい。
一方、ピーク温度T(A1)が65℃未満である場合には、成分(A1)の結晶が融解する温度は低く、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)が充分な耐熱性を発揮することができずブロッキングが悪化する傾向があるため、ピーク温度T(A1)は65℃以上であることが好ましい。
T(A1)が低くとも高結晶側に結晶性分布を持つ場合には透明性の悪化が生じる。そこで、TREF溶出曲線において高温側への結晶性の広がりは抑制されることが好ましい。この高結晶側への結晶性の広がりはTREF測定により評価可能であり、ピーク温度T(A1)に対し、成分プロピレン−エチレンブロック共重合体全体の溶出終了温度は高くない方が好ましい。ただし、溶出終了温度は、TREF測定における誤差を考えると全て溶出する温度を定義することは困難であるので、本発明においては全体の99wt%が溶出する温度を溶出終了温度T(A4)と定義する。この99wt%溶出温度T(A4)は、高温側に溶出成分があると、その成分の結晶化度が増加してしまうので、好ましくは98℃以下であり、より好ましくは90℃以下である。
成分(A2)の結晶性が充分に低下していないとプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)の柔軟性と透明性を確保することができないため、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)の低温側に観測されるピーク温度T(A2)は好ましくは45℃以下であり、より好ましくは40℃以下である。
プロピレン−エチレンブロック共重合体成分(A)は、低分子量成分が少ないことを付加的な特徴とする。
低分子量成分、特に、その分子量が絡み合い点間分子量に満たない成分は、成形体の表面にブリードアウトし、ベタツキ性や透明性などを悪化させると考えられる。
ポリプロピレンの絡み合い点間分子量は、Journal of Polymer Science:Part B:Polyer Physics;37 1023−1033(1999)に記載されるように、約5,000である。
したがって、プロピレン−エチレンブロック共重合体成分(A)は、低分子量成分が少なく、重量平均分子量が5,000以下の成分量は、0.8wt%以下であることが好ましく、より好ましくは0.6wt%以下である。
また、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、GPC測定により得られる重量平均分子量Mwが100,000〜400,000の範囲にあることが好ましい。
本発明においては、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定したものをいう。
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
各々が0.5mg/mlとなるようにo−ジクロロベンゼン(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、粘度式の[η]=K×Mα は以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
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/min
注入量:0.2ml
試料の調製
試料はo−ジクロロベンゼン(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。
GPC測定により得られた分子量に対する溶出割合のプロットから、分子量5,000以下の成分量も求めることができる。
プロピレン−エチレンブロック共重合体成分(A)において、ベタツキやブリードアウトが特に問題となるのは、常温のキシレンに可溶な成分(CXS成分)であるため、固有粘度[η](dl/g)の測定は、CXS成分に対して行うことが好ましい。
ここで、CXS成分は、プロピレン−エチレンブロック共重合体をp−キシレンに130℃で溶解させ溶液とした後、23℃で12時間放置し、析出したポリマーを濾別し、濾液からp−キシレンを蒸発させることにより得られ、得られたCXS成分の固有粘度[η]cxsを、デカリンを溶媒として用い、温度135℃でウベローデ型粘度計を用いて測定することができる。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、23℃キシレン可溶分を、135℃デカリン中で測定した固有粘度が、1〜2dl/gの範囲にあることが好ましい。このとき、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、ブリードアウトしやすい分子量5,000以下の成分の生成を増加させることが無いため、従来のチーグラー・ナッタ系触媒では、製造上の問題やブロッキングなどの悪化により実用上問題のあった、CXS成分の固有粘度[η]cxsが2dl/g以下の領域であっても、格別な物性の悪化を引き起こすことなく、製造し利用することができる。
このようなCXS成分の固有粘度を下げながら分子量5,000以下の成分を増加させないプロピレン−エチレンブロック共重合体は、引張破断伸びが大きく、引張破断強度が高いという物性面での特徴を持つため延伸が容易であり、さらに、ブツやフィッシュアイと称される外観不良の発生が少ないという効果を示す。
・メタロセン系触媒
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(A)の製造に用いるメタロセン触媒の種類は特に限定されるものではない。
成分(a):下記一般式(1)で表される遷移金属化合物から選ばれる少なくとも1種のメタロセン遷移金属化合物
成分(b):下記(b−1)〜(b−4)から選ばれる少なくとも1種の固体成分
(b−1)有機アルミオキシ化合物が担持された微粒子状担体
(b−2)成分(a)と反応して成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸が担持された微粒子状担体
(b−3)固体酸微粒子
(b−4)イオン交換性層状珪酸塩
成分(c):有機アルミニウム化合物
成分(a)は、下記の一般式(1)で表される遷移金属化合物から選ばれる少なくとも1種のメタロセン遷移金属化合物である。
この様な共役五員環配位子の例としては、インデニル基、フルオレニル基、またはヒドロアズレニル基等が挙げられ、これらの基は、さらに置換基を有していてもよく、中でもインデニル基またはヒドロアズレニル基が好ましい。これらの基は、さらに置換基を有していてもよい。
XおよびYの補助配位子は、成分(b)などの助触媒と反応してオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させるものであり、各々水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、あるいは、酸素、窒素、ケイ素等のヘテロ原子を有していてもよい、炭化水素基が例示できる。これらのうち好ましいものは、炭素数1〜10の炭化水素基、あるいはハロゲン原子である。
Mは、周期律表第4族の遷移金属であり、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。特に、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
(1)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(2)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(3)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2,4,5−トリメチルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(4)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(5)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(6)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−イソプロピル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(7)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−t−ブチルフェニル−インデニル)(2−イソプロピル−4−t−ブチルフェニル−インデニル)]ジルコニウム
(8)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ジルコニウム
(9)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ジルコニウム
(10)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ジルコニウム
(11)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル}]ジルコニウム
(12)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(13)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}]ジルコニウム
(14)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(15)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(16)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−5,6,7,8−テトラヒドロアズレニル}]ジルコニウム
(17)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(18)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(19)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(20)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル)ジルコニウム
(21)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジt−ブチルフルオレニル)ジルコニウム
(22)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(1,1,4,4,7,7,10,10−オクタメチル−1,2,3,4,7,8,9,10−オクタヒドロジベンゾフルオレニル)ジルコニウム
成分(b)として、上述した成分(b−1)〜成分(b−4)から選ばれる少なくとも1種の固体成分を使用する。これらの各成分は公知のものであり、公知技術の中から適宜選択して使用することができる。その具体的な例示や製造方法については、特開2002−284808号公報、特開2002−53609号公報、特開2002−69116号公報などに詳細な例示がある。
必要に応じて成分(c)として用いられる有機アルミニウム化合物は、
一般式 AlRaX3−a
(式中、Rは、炭素数1から20の炭化水素基、Xは、水素、ハロゲン、アルコキシ基、aは0<a≦3の数)
で示される有機アルミニウム化合物が好ましく、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノメトキシドなどのハロゲンもしくはアルコキシ含有アルキルアルミニウムを好ましく例示できる。
またこの他に、メチルアルミノキサンなどのアルミノキサン類なども使用できる。
これらのうち、成分(c)として、特にトリアルキルアルミニウムが好ましい。
成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)を接触させて触媒とする。その接触方法は特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。また、この接触は、触媒調製時だけでなく、後述するオレフィンによる予備重合時に行ってもよい。
1)成分(a)と成分(b)を接触させる
2)成分(a)と成分(b)を接触させた後に成分(c)を添加する
3)成分(a)と成分(c)を接触させた後に成分(b)を添加する
4)成分(b)と成分(c)を接触させた後に成分(a)を添加する
5)三成分を同時に接触させる。
使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用することが好ましい。
さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。
・・逐次重合
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)を製造実施するに際しては、結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A1)と低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)を逐次重合することが前述した理由により必要である。
逐次重合を行う際には、バッチ法と連続法のいずれを用いることも可能であるが、一般的には生産性の観点から連続法を用いることが望ましい。
バッチ法の場合には時間と共に重合条件を変化させることにより単一の反応器を用いて成分(A1)と成分(A2)を個別に重合することが可能である。本発明の効果を阻害しない限り、複数の反応器を並列に接続して用いてもよい。
連続法の場合には成分(A1)と成分(A2)を個別に重合する必要から2個以上の反応器を直列に接続した製造設備を用いる必要があるが、本発明の効果を阻害しない限り成分(A1)、成分(A2)のそれぞれについて複数の反応器を直列及び/又は並列に接続して用いてもよい。
重合プロセス(重合方法)は、スラリー法、バルク法、気相法など任意の重合方法を用いることができる。バルク法と気相法の中間的な条件として超臨界条件を用いることも可能であるが、実質的には気相法と同等であるため、特に区別することなく気相法に含める。
低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)は炭化水素などの有機溶媒や液化プロピレンに溶け易いため、成分(A2)の製造に際しては気相法を用いることが望ましい。
結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A1)の製造に対してはどのプロセスを用いても特に問題はないが、比較的結晶性の低い成分(A1)を製造する場合には、付着などの問題を避けるために気相法を用いることが望ましい。
したがって、連続法を用いて、まず結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A1)をバルク法もしくは気相法にて重合し、引き続き低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体エラストマー成分(A2)を気相法にて重合することが最も望ましい。
重合温度は、通常用いられている温度範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0℃〜200℃、より好ましくは40℃〜100℃の範囲を用いることができる。
重合圧力は、選択するプロセスによって差異が生じるが、通常用いられている圧力範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0より大きく200MPaまで、より好ましくは0.1MPa〜50MPaの範囲を用いることができる。この際、窒素などの不活性ガスを共存させることもできる。
本発明のポリプロピレン系二軸延伸フィルムに用いられるプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)の各特性は、以下のように制御され、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)に必要とされる構成要件を満たすよう製造することができる。
結晶性であるプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A1)については、エチレン含有量E(A1)とピーク温度T(A1)を制御する。
本発明では、E(A1)を所定の範囲に制御するためには、第1工程における重合槽に供給するプロピレンとエチレンの量比を、適宜調整すればよい。供給比率と得られるプロピレン−エチレンランダム共重合体中のエチレン含有量の関係は、用いるメタロセン触媒の種類によって異なるが、供給比率の調整により必要とするエチレン含有量E(A1)を有する成分(A1)を製造することができる。E(A1)を0.1〜7wt%に制御する場合には、プロピレンに対するエチレンの供給重量比を0.001〜0.3の範囲、好ましくは0.001〜0.2の範囲とすればよい。
このとき、成分(A1)は結晶性分布が狭く、T(A1)はE(A1)の増加に伴い低下する。
そこで、T(A1)が所定の範囲を満たすようにするためには、E(A1)とこれらの関係を把握し、目標とする範囲を取るよう調整する。
低結晶性或いは非晶性であるプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)については、エチレン含有量E(A2)とT(A2)を制御する。
E(A2)を所定の範囲に制御するためには、E(A1)と同様に、第二工程におけるプロピレンに対するエチレンの供給量比を制御すれば良い。
例えば、E(A2)を5〜20wt%に制御する場合には、プロピレンに対するエチレンの供給重量比を0.01〜5の範囲、好ましくは0.05〜2の範囲とすればよい。このとき、成分(A2)もエチレン含有量の増加に伴い若干結晶性分布の増加が見られるものの、成分(A1)と同様に、T(A2)はE(A2)の増加に伴い低下する。
そこでT(A2)が本発明の範囲を満たすようにするためには、E(A2)とT(A2)との関係を把握し、E(A2)を所定の範囲になるように制御すればよい。
成分(A1)の量W(A1)と成分(A2)の量W(A2)は、成分(A1)を製造する第一工程の製造量と成分(A2)の製造量の比を変化させることにより制御することができる。例えば、W(A1)を増やしてW(A2)を減らすためには、第一工程の製造量を維持したまま第二工程の製造量を減らせばよく、それは、第二工程の滞留時間を短くしたり、重合温度を下げたり、重合抑制剤の量を増やしたりすることにより容易に制御することができる。その逆も又同様である。
本発明に用いられるプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、前述したように、固体粘弾性を測定した際に、ガラス転移点Tgと定義される温度−損失正接(tanδ)曲線のピークが0℃以下に単一ピークを有する必要がある。0℃以下に単一のピークを持つためには、成分(A1)中のエチレン含有量E(A1)と成分(A2)中のエチレン含有量E(A2)の差の[E]gap、すなわち、E(A2)−E(A1)を20wt%以下、好ましくは18wt%、より好ましくは16wt%以下にし、実際の測定においてTgが単一のピークとなる範囲までE(gap)を小さくすればよい。
すなわち、Tgは非晶部のガラス転移を反映するものであるが、本発明のブロック共重合体(A)において、成分(A1)は結晶性を持ち比較的非晶部が少ないのに対し、成分(A2)は低結晶性或いは非晶性であり、そのほとんどが非晶部であるためである。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、透明性を維持するために結晶性の共重合体成分(A1)と低結晶性或いは非晶性の共重合体エラストマー成分(A2)が相溶化していることを必須とするため、成分(A1)の粘度[η]A1、成分(A2)の粘度[η]A2、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)全体の粘度[η]Wの間には、見かけ上の粘度の混合則が概ね成立する。すなわち、
Log[η]W=
{W(A1)×Log[η]A1+W(A2)×Log[η]A2}/100
が概ね成立する。一般にMFRと[η]の間には一定の相関があるから、最初に柔軟性や耐熱性などの観点から、[η]A2、W(A1)、W(A2)を設定しておけば、上記の式に従って[η]A1を変化させることによって、MFRを自在に制御することができる。
T(C)は、結晶性分布を示す指標であり、成分(A1)の結晶性分布が狭いほどT(C)はT(A1)に近くなるため、T(C)を低く制御することは、成分(A1)と成分(A2)の結晶性分布を狭く制御することに他ならない。
一般的には、メタロセン系触媒を用いることにより、チーグラー・ナッタ系触媒を用いる場合より、結晶性分布の狭いポリマーを得ることができるが、本発明のような逐次重合を行う系においては、結晶性分布を狭くするためにはメタロセン系触媒を用いるだけでは必要十分ではない。
一般的に、メタロセン系触媒を用いることによりチーグラー・ナッタ系触媒の場合より分子量分布の狭いポリマーを得ることができる。しかし、本発明のような逐次重合を行う系においては、分子量分布を狭くするためにはメタロセン系触媒を用いるだけでは必ずしも充分ではない。特に、低分子量成分の生成を防ぐためには、第一工程から第二工程へ移送する時間を短くしたり、移送工程に於いて第一工程に対応するモノマーガス混合物を窒素などの不活性ガスで完全に置換したりすることにより、重合条件とは独立に、重量平均分子量が5,000以下の成分の量を小さく制御することができる。
[η]cxsについては、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)はメタロセン触媒を用いることで、成分(A1)中に殆んどCXS成分を含まないため、成分(A2)の分子量を変化させることにより制御することができる。
そこで、[η]cxsを制御するためには、常法通り、第二工程におけるモノマーに対する水素の供給量比を制御すればよい。また、一般にメタロセン触媒は重合温度が高いほど得られるポリマーの分子量が低くなる傾向があるため、重合温度を変化させることによっても[η]cxsを制御することが可能である。また、水素供給量比と重合温度の両方を組み合わせて[η]cxsを制御することもできる。
本発明のポリプロピレン系二軸延伸フィルム用樹脂組成物には本発明の効果を妨げない範囲で、プロピレン系樹脂に添加できる各種の添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、フェノール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、中和剤、核剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤、過酸化物、アンチブロッキング剤、充填剤等が、またエチレン−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。
本発明のポリプロピレン系二軸延伸フィルムは、プロピレン−エチレンブロック共重合体の未延伸シートを、フィルムの流れ方向(MD方向)と、フィルムの流れ方向と直角の方向(TD方向)に二軸延伸される。延伸方式は、逐次二軸延伸方式、同時二軸延伸方式のいずれでも良い。
延伸倍率は、逐次二軸延伸の場合にはMD方向に3〜6倍、TD方向に8〜12倍に延伸するのが好適である。延伸倍率がMD方向で3倍、TD方向で8倍より小さいとフィルムの引張弾性率が小さくなり、また延伸倍率がMD方向で6倍、TD方向で12倍より大きいと熱収縮率が大きくなる。同時二軸延伸の場合には、2倍×2倍〜12倍×12倍の範囲での延伸が好ましい。倍率が2倍×2倍未満では、延伸フィルムが伸びやすいため、好ましくない。12倍×12倍より大きいと延伸フィルムの剛性が上昇し、柔軟性を損なうため好ましくない。
未延伸シートの製造には、公知のフィルムまたはシート成形方法を用いることができる。具体的な例としては、押出機により原料を可塑化し、Tダイから溶融押出した樹脂をエアナイフと冷却ロールを用いて冷却固化させるキャスト成形法、2本以上の冷却ロールでニップして冷却固化させるシート成形、あるいは、環状ダイから溶融押出した樹脂を空冷もしくは水冷により冷却固化するインフレーション成形等が挙げられる。
延伸方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、チューブラー法、テンター式延伸法、パンタグラフ式バッチ延伸法などが挙げられる。
延伸方法の一例としてはTダイ法により得たシートを1.0〜5.0倍程度ロール延伸した後、テンター法により4.0〜10.0倍程度延伸する方法を例示できる。
また、延伸方法のもう一つの例として、環状ダイスより空冷もしくは水冷法により得たチューブ状の未延伸シートを溶融温度以下に加熱し、しかる後に空気によりバブル状に縦方向に3.0〜7.0倍、横方向に3.0〜7.0倍程度延伸するいわゆるチューブラー法による延伸法を例示できる。
なお、実施例及び比較例で用いた評価方法及び使用樹脂は、以下の通りである。
1)メルトフローレート(MFR)
JIS K7210 A法 条件M に従い、以下の条件で測定した。
試験温度:230℃
公称加重:2.16kg
ダイ形状:直径2.095mm 長さ8.00mm
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlのBHTを含む)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後、溶媒であるo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlのBHTを含む)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
(TREF部)
TREFカラム:4.3mmφ×150mm ステンレスカラム
カラム充填材:100μm 表面不活性処理ガラスビーズ
加熱方式:アルミヒートブロック
冷却方式:ペルチェ素子(ペルチェ素子の冷却は水冷)
温度分布:±0.5℃
温調器:(株)チノー製、デジタルプログラム調節計KP1000(バルブオーブン)
加熱方式:空気浴式オーブン
測定時温度:140℃
温度分布:±1℃
バルブ:6方バルブ 4方バルブ
(試料注入部)
注入方式:ループ注入方式
注入量:ループサイズ 0.1ml
注入口加熱方式:アルミヒートブロック
測定時温度:140℃
(検出部)
検出器:波長固定型赤外検出器 FOXBORO社製 MIRAN 1A
検出波長:3.42μm
高温フローセル:LC−IR用ミクロフローセル 光路長1.5mm
窓形状2φ×4mm長丸 合成サファイア窓板
測定時温度:140℃
(ポンプ部)
送液ポンプ:センシュウ科学社製 SSC−3461ポンプ
〔測定条件〕
溶媒:o−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlのBHTを含む)
試料濃度:5mg/ml
試料注入量:0.1ml
溶媒流速:1ml/分
試料は、下記条件により射出成形した厚さ2mmのシートから、10mm幅×18mm長×2mm厚の短冊状に切り出したものを用いた。装置はレオメトリック・サイエンティフィック社製のARESを用いた。周波数は1Hzである。測定温度は−60℃から段階状に昇温し、試料が融解して測定不能になるまで測定を行った。歪みは0.1〜0.5%の範囲で行った。
規格番号:JIS 7152(ISO294−1)
成形機:東洋機械金属社製TU−15射出成形機
成形機設定温度:ホッパ下から、80,80,160,200,200,200℃
金型温度:40℃
射出速度:200mm/秒(金型キャビティー内の速度)
射出圧力:800kgf/cm2
保持圧力:800kgf/cm2
保圧時間:40秒
金型形状:平板(厚さ2mm 幅30mm 長さ90mm)
セイコー社製DSCを用い、試料5.0mgを採り、200℃で5分間保持した後、40℃まで10℃/分の降温速度で結晶化させ、さらに10℃/分の昇温速度で融解させたときの融解ピーク温度をTmとした(単位:℃)。昇温時の吸熱曲線の面積から融解エンタルピーdHmを求めた。
重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定した。
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。なお、測定法は、前述したとおりである。
NMRを用いて、前述したとおりの方法による。
2gの試料を300mlのp−キシレン(0.5mg/mlのBHTを含む)に130℃で溶解させ溶液とした後、23℃で12時間放置する。その後、析出したポリマーを濾別し、濾液からp−キシレンを蒸発させ、さらに100℃で12時間減圧乾燥しCXSを回収する。
ウベローデ型粘度計を用いて、デカリンを溶媒として用い、前述したとおり、温度135℃で測定した。
得られた延伸フィルムの透明性をヘイズ測定により評価した。測定法はJIS K7105−1981に準拠した。
得られた延伸フィルムの表面光沢性を、20°鏡面光沢度(Gs(20°))測定により評価した。測定方法はJIS K7105−1981に準拠した。
下記条件にて、フィルムの流れ方向(MD)および流れ方向と垂直方向(TD)各々について引張測定を実施し、フィルム柔軟性の尺度とした。なお、引張弾性率の計算方法は、JIS K7161−1994に準拠した。
サンプル長さ:150mm
サンプル幅:15mm
チャック間距離:100mm
クロスヘッド速度:1mm/min
得られた延伸フィルムの流れ方向(MD)について引張測定を実施し、耐伸度性の尺度とした。測定方法はJIS K7127−1999に準拠し、試験片は試験片タイプ5を用い、試験速度は500mm/minとした。引張破断ひずみの計算方法は、JIS K7161−1994に準拠した。
延伸フィルムを200mm×200mmに2枚切り出し、図4に示すように、フィルム、硫酸紙、フィルムの順序で重ねることにより得られた積層体の両表面がガラス板に接するように厚さ2mmのガラス板ではさみ、15kgfの荷重を負荷したのち、40℃の温度の温度雰囲気下において7日間状態調整を行った。その後、積層体をフィルムの流れ方向(MD)と平行に幅20mmで切り出し、短冊状の試験片を得た。得られた試験片をクロスヘッド速度500mm/minで180°剥離試験を実施し、密着性の尺度とした。
この値が小さいほどべたつきやブリードアウトに由来するフィルム同士の密着が発生しにくく、ハンドリングが向上する。
(1)固体成分の製造
珪酸塩の化学処理:
10Lの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75L、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、更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50μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7L加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。乾燥後の質量は707gであった。化学処理した珪酸塩をキルン乾燥機で乾燥した。
内容積3Lの撹拌翼のついたガラス製反応器に上記で得た乾燥珪酸塩200gを導入し、混合ヘプタン1,160ml、更にトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)840mlを加え、室温で撹拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを2.0Lに調製した。次に、調製した珪酸塩スラリーにトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M/L)9.6mlを添加し、25℃で1時間反応させた。並行して、(r)−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}]ジルコニウム(合成は特開平10−226712号公報の実施例に従って実施した。)2,180mg(3mmol)と混合ヘプタン870mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)を33.1ml加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間撹拌して、珪酸塩/メタロセン錯体スラリーの触媒成分(a1)を得た。
続いて、窒素で充分置換を行った内容積10Lの撹拌式オートクレーブに、n−ヘプタン2.1Lを導入し、40℃に保持した。そこに上記で調製した触媒成分(a1)の珪酸塩/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100g/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、更に2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄み約3Lをデカントした。続いてトリイソブチルアルミニウム(TIBA、0.71M/L)のヘプタン溶液9.5ml、更に混合ヘプタンを5.6L添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを5.6L除いた。更にこの操作を3回繰り返した。
最後の上澄み液の成分分析を実施したところ、有機アルミニウム成分の濃度は、1.23ミリモル/L、Zr濃度は8.6×10−6g/Lであり、仕込み量に対する上澄み液中の存在量は0.016%であった。続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0mlを添加した後に、45℃で減圧乾燥した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレン2.2gを含む予備重合触媒(a)が得られた。
攪拌翼を有する横型反応槽(L/D=5.2、内容積100リットル)2台(重合器1、2)を直列に配置した重合装置にてプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造を実施した。
重合反応器内を窒素ガスで置換後、DSC測定により得られた融点が160℃、230℃で測定したMFRが8g/10minのポリプロピレン粉末を25kg導入し、その後、プロピレンとエチレン及び水素を導入しながら昇温し、重合条件が整った時点で、予備重合処理した上記触媒のヘキサンスラリーを、予備重合ポリマーを含まない触媒成分として0.40g/hr、有機アルミニウム化合物としてトリイソブチルアルミニウムを15mmol/hrとなるように供給した。
領域を3区分で制御し、各温度をそれぞれ上流より55、58、61℃、重合器内の圧力が2.0MPa、反応器の気相中のエチレン/プロピレンの混合ガスモル比を0.05、水素/プロピレンモル比を0.00009に維持するようにエチレンガス及び水素ガスを連続的に供給した。重合器内で生成したプロピレン−エチレンランダム共重合体(成分A1)の保有レベルが反応容積の50容量%となるように、重合体抜き出し配管を通して1段目の重合器から連続的に抜き出し、第2重合工程の重合器に供給した。
第2重合工程で生成したプロピレン系ブロック共重合体は、重合体の保有レベルが反応容積の60容量%となるように重合体を連続的に抜き出した。
第1の重合器から一部取り出したサンプルを分析した所、MFRは5g/10min、エチレン含有量は1.7重量%であった。最終的に得られたプロピレン−エチレンブロック共重合体(PP−1)を分析した所、MFRは5g/10min、成分A2中のエチレン含有量は11.7重量%であった。結果を表3に示した。
実施例1の予備重合触媒(a)を用いて、表1に示す重合条件を用いた以外は実施例1と同様にして重合を行い、プロピレン−エチレンブロック共重合体(PP−2〜PP−5)を得た。結果を表3に示した。
(1)固体成分の調製
撹拌装置を備えた容量10Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、精製したトルエン2Lを導入した。ここに、室温で、Mg(OEt)2を200g、TiCl4を1L添加した。温度を90℃に上げて、フタル酸ジ−n−ブチルを50ml導入した。その後、温度を110℃に上げて3hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。更に、精製したn−ヘプタンを用いて、トルエンをn−ヘプタンで置換し、固体成分(b1)のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分(b1)のTi含有量は2.7質量%であった。
次に、撹拌装置を備えた容量20Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、上記固体
成分(b1)のスラリーを固体成分(b1)として100g導入した。精製したn−ヘプタンを導入して固体成分(b1)の濃度が25g/Lとなるように調整した。SiCl450mlを加え、90℃で1hr反応を行った。反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。
その後、精製したn−ヘプタンを導入して液レベルを4Lに調整した。ここに、ジメチルジビニルシランを30ml、(i−Pr)2Si(OMe)2を30ml、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして80g添加し、40℃で2hr反応を行った。反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄し、得られたスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分にはTiが1.2質量%、(i−Pr)2Si(OMe)2が8.8質量%含まれていた。
上記で得られた固体成分を用いて、以下の手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製したn−ヘプタンを導入して、固体成分の濃度が20g/Lとなるように調整した。スラリーを10℃に冷却した後、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして10g添加し、280gのプロピレンを4hrかけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30min反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。得られたスラリーをオートクレーブから抜き出し、真空乾燥を行って固体触媒成分(b)を得た。この固体触媒成分(b)は、固体成分1gあたり2.5gのポリプロピレンを含んでいた。分析したところ、この固体触媒成分(b)のポリプロピレンを除いた部分には、Tiが1.0質量%、(i−Pr)2Si(OMe)2が8.2質量%含まれていた。
内容積2000リットルの流動床式反応槽を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反応槽で、重合温度55℃、プロピレン分圧1.8MPa、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0.004、エチレン/プロピレンのモル比で0.0131となるように連続的に供給するとともに、有機アルミニウム化合物としてトリエチルアルミニウムを88mmoL/Hrにて、連続的に供給した。第1段重合工程で重合した共重合体(共重合体A1)のサンプリングにより分析した結果、MFRは2g/10min、エチレン含有量は3重量%だった。
第1段重合工程に引き続き、内容積2000リットルの流動床式反応槽にて第2段重合工程の重合(共重合体A2)を実施した。第2反応槽では、重合温度80℃で、圧力1.5MPaになるように、プロピレンとエチレンをエチレン/プロピレンのモル比で0.1039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、製品のMFRが第1段重合工程製品と同一になるように水素/プロピレンのモル比を調節し連続的に供給すると共に、活性抑制剤としてエチルアルコールを、共重合体A2の割合が製品全体に対して40%になるように供給した。最終的に後段のベッセルに移送し、そこでは、水分を含んだ窒素ガスを供給して反応を停止、残留ガスをパージさせ、プロピレン−エチレンブロック共重合体(PP−6)を得た。得られた製品全体のMFRは2g/10min、共重合体B中のエチレン含有量は13.7%だった。結果を表3に示した。
(プロピレン系樹脂組成物の造粒)
製造例で得られたブロック共重合体パウダー(PP−1)に、下記の酸化防止剤及び中和剤を下記の含有量となるように添加し、攪拌混合した。
(添加剤配合)
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500ppm、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト 500wtppm
中和剤:ステアリン酸カルシウム 500wtppm
添加剤を加えたブロック共重合体パウダーを、口径35mmの二軸押出機を用いて、スクリュー回転数300rpm、溶融樹脂温度200℃の条件で溶融混練し、ストランドダイから押し出された溶融樹脂を冷却水槽で冷却固化させながら引き取り、ストランドカッターを用いてストランドをカッティングすることにより、原料ペレットを得た。
得られたペレットを用いて、TREF、GPC、DSC、CXS、CXSの[η]の測定を行った。測定により得られた結果を表4に示す。また、このペレットを用いて射出成形を行い、得られた試験片を用いてDMA測定を行った。結果を表4に示す。
(1)未延伸シートの成形方法
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層Tダイを用いた。全ての押出機に前記方法にて得られたペレットを投入し、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1種3層の未延伸シートを得た。
(2)延伸フィルムの成形法
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(融点−40℃)の温度でMD方向に5倍、引き続きテンター炉内で融点と等しい温度で予熱をかけた後、(融点−2℃)でTD方向に9倍の延伸倍率で延伸し、5%緩和させつつ(融点−2℃)で熱セットをかけて、フィルム全厚さ20μmの単層のポリプロピレン系二軸延伸フィルムを得た。得られたポリプロピレン系二軸延伸フィルムの評価結果を表5に示す。
ブロック共重合体パウダーをPP−2〜3に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
TREF、GPC、DSC、CXS、CXSの[η]の測定、DMA測定の結果を表4に示す。
得られたポリプロピレン系二軸延伸フィルムの評価結果を表5に示す。
ブロック共重合体パウダーをPP−4〜6に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
TREF、GPC、DSC、CXS、CXSの[η]の測定、DMA測定の結果を表4に、得られたポリプロピレン系二軸延伸フィルムの評価結果を表5に示す。
ブロック共重合体パウダーPP−1を用いて、実施例1と同様な方法で得られたペレットを230℃に加熱した押出機のTダイから押出し、30℃の冷却ロールで冷却固化させ、厚さ20μmの未延伸フィルムを得た。
TREF、GPC、DSC、CXS、CXSの[η]の測定、DMA測定の結果を表4に、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1においては、柔軟化成分である非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)を含有していないため、柔軟性に劣るものであった。比較例2においては、非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)のtanδのピークが単一ではないため相分離構造をとっており、透明性と表面光沢度が悪化し、180°ピール強度も上昇している。
比較例3においては、非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A2)がメタロセン触媒により重合されたものではないため、180°ピール強度が上昇し、透明性と表面光沢度も劣っていた。比較例4においては、延伸されていないため、破断ひずみが600%と低伸度特性が劣る結果であった。
以上、透明性、光沢性、柔軟性、低伸度特性さらには耐ベタツキ性能などの性能が比較例に対して本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体からなる延伸柔軟フィルムは優れており、優位性を際立たせる結果となっている。
Claims (7)
- メタロセン触媒を用い、第1工程でエチレン含量が0.1〜7wt%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(A1)を30〜80wt%、第2工程で共重合体(A1)よりも6〜15wt%多くのエチレンを含有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(A2)を20〜70wt%逐次重合することで得られたプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体であって、メルトフローレート(2.16kg、230℃)が0.1〜10g/10minの範囲にあり、固体粘弾性測定により得られる温度−損失弾性率(tanδ)曲線において、0℃以下に単一ピークを有するプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)を、フィルムの流れ方向と、フィルムの流れ方向と直角の方向に延伸してなることを特徴とするポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- 逐次二軸延伸法により延伸してなる請求項1に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- 同時二軸延伸法により延伸してなる請求項1に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)が、o−ジクロロベンゼン溶媒を用いた−15℃〜140℃の温度範囲での温度昇温溶離分別法(TREF)による温度に対する溶出量(dwt%/dT)のプロットとして得られるTREF溶出曲線において、高温側に観測されるピークが65℃〜96℃の範囲にあり、低温側に観測されるピークが45℃以下にあるか又は観測されず、99wt%が溶出する温度が98℃以下であり、高温側に観測されるピーク温度と99wt%が溶出する温度の差が5℃以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- 高温側に観測されるピークが65℃〜88℃の範囲にあり、低温側に観測されるピークが40℃以下であるか又は観測されず、99wt%溶出温度が90℃以下である請求項4に記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、GPC測定により得られる重量平均分子量が100,000〜400,000の範囲にあり、重量平均分子量が5,000以下の成分の量が全体の0.8wt%以下である請求項1〜5のいずれかに記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
- プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)は、23℃キシレン可溶分を、135℃デカリン中で測定した固有粘度が1〜2dl/gの範囲にある請求項1〜6のいずれかに記載のポリプロピレン系二軸延伸フィルム。
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