説明

エアリング装置および該エアリング装置を用いるインフレーションフィルムの製造方法

【課題】熱可塑性樹脂のインフレーションフィルムの成形に用いるエアリング装置であって、溶融状態のチューブ状フィルムの安定性を維持しつつ、透明性に優れるフィルムを製造することができるエアリング装置を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂を押出機で溶融混練して環状ダイから押出すことによりチューブ状フィルムを得るインフレーション成形において用いられるエアリング装置であって、エアリング本体と、チューブ状フィルムに冷却媒体を吹き付ける吹出しリング、吹き付けた冷却媒体の流れを整えるチャンバーリングを備えるエアリング装置において、該チャンバーリングが、チューブ状フィルムの外面を前記冷却媒体がらせん状に流動するように配した案内羽根を備えることを特徴とするエアリング装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は熱可塑性樹脂からなるインフレーションフィルムの成形に用いるエアリング装置、および該エアリング装置を用いるインフレーションフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性樹脂からなるインフレーションフィルムは、包装用、農業用、規格袋等幅広い分野で用いられている。インフレーション成形においては、環状ダイから押出された溶融状態のチューブ状フィルムを冷却する必要があるため、冷却媒体を吹き付けるためのエアリング装置が環状ダイの出口に設けられた装置が用いられる。フィルムの製造速度を速めるためには、エアリング装置から吹出される冷却媒体の速度を速めて冷却効果を増加させることが必要であるが、早い速度で冷却媒体を一箇所から吹出すと、溶融状態のチューブ状フィルムが不安定となり、高速加工が困難となる、という問題があった。
このような問題を解決するためのエアリング装置として、特許文献1に記載されているような、空気の吹出口が二箇所設けられており、一方の吹出口が装置の中心線に対し垂直に向けられ、他方の吹出口が同じ中心線に対して一定の角度をもって向けられている装置が知られている。このような装置を用いることにより、装置の中心に対し垂直方向に向けられた吹出口から吹出す冷却媒体によって、溶融状態のチューブ状フィルムが急冷されて安定化するため、もう一方の吹出口から供給する冷却媒体の速度を速めることができる。
しかしながらこのような装置を用いてエチレン−α−オレフィン共重合体をインフレーション成形した場合には、得られるフィルムが透明性に劣る場合があった。
【特許文献1】特開平5−228993号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、熱可塑性樹脂のインフレーションフィルムの成形に用いるエアリング装置であって、溶融状態のチューブ状フィルムの安定性を維持しつつ、透明性に優れるフィルムを製造することができるエアリング装置、および該装置を用いるインフレーションフィルムの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
すなわち本発明は、熱可塑性樹脂を押出機で溶融混練して環状ダイから押出すことによりチューブ状フィルムを得るインフレーション成形において用いられるエアリング装置であって、エアリング本体と、チューブ状フィルムに冷却媒体を吹き付ける吹出しリング、吹き付けた冷却媒体の流れを整えるチャンバーリングを備えるエアリング装置において、該チャンバーリングが、チューブ状フィルムの外面を前記冷却媒体がらせん状に流動するように配した案内羽根を備えることを特徴とするエアリング装置、および該エアリング装置を用いるインフレーションフィルムの製造方法に関する。
【発明の効果】
【0005】
本発明のエアリング装置を用いてインフレーション成形することにより、溶融状態のチューブ状フィルムの安定性を維持しつつ、透明性に優れるフィルムを製造することができる。また本発明のインフレーションフィルムの製造方法によれば、溶融状態のチューブ状フィルムの安定性を維持しつつ、かつ透明性に優れるフィルムを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
インフレーション成形で用いられるエアリング装置は、ブロアから供給される冷却媒体を整流するエアリング本体と、環状ダイから押出される溶融状態のチューブ状フィルムに冷却媒体を吹き付ける吹出しリング、およびバブルとの間で負圧効果を発現してバブルを安定化するチャンバーリングからなる。チャンバーリングとは、環状ダイの中心線を中心として吹出しリング上に設けられる円筒状の部材であり、通常同心円状に複数設けられる。
本発明のエアリング装置は、チューブ状フィルムの外面を冷却媒体がらせん状に流動するように配した案内羽根を備えるチャンバーリングを有する。チューブ状フィルムの外面を冷却媒体がらせん状に流動するように配した案内羽根とは、具体的には以下のような例があげられる。
(I)1つのチャンバーリングに複数の案内羽根が設けられている場合、例えば図3に示すように、チャンバーリングの円周上の一箇所を環状ダイ吐出面に垂直に切断してチャンバーリングを平面に展開した図において、各案内羽根と環状ダイ吐出面とのなす角度(α)が、0°<α<90°を満たすようにチャンバーリング内面に配置されたもの。前記角度(α)は、5〜85°であることが好ましい。案内羽根同士は、等間隔に配置されていることが好ましい。
(II)1つのチャンバーリングに一枚の案内羽根が設けられている場合、チャンバーリングの円周上の一箇所を環状ダイ吐出面に垂直に切断してチャンバーリングを平面に展開した図において、案内羽根と環状ダイ吐出面とのなす角度(α)が、0°<α<90°を満たすようにチャンバーリング内面に配置されたもの。前記角度(α)は、5〜85°であることが好ましい。
【0007】
チャンバーリングは通常、環状ダイの中心点を中心とする同心円状に2〜5段程度、内側から外側に向かって高さが高くなるように設けられている。案内羽根は、全てのチャンバーリングに設けられていることが好ましい。チャンバーリングが複数段で設けられており、それらの2段以上にそれぞれ案内羽根を配置する場合には、内側のチャンバーリングに配置された案内羽根と環状ダイ吐出面とのなす角度が、外側のチャンバーリングに配置された案内羽根と環状ダイ吐出面とのなす角度よりも大きくなるようにすることが好ましい。
【0008】
案内羽根の材質、形状、配置される数等は特に制限されないが、材質としてはアルミニウム合金が好ましい。案内羽根の厚みは0.1〜5mmが好ましい。案内羽根の配置形状は平面状でもよく、任意の曲面状でもよい。また、案内羽根1枚あたりの長さは通常、5〜300mmであり、好ましくは10〜200mmである。
案内羽根の枚数は特に制限されないが、エアリング装置全体で通常4〜100枚であり、好ましくは8〜50枚である。案内羽根のチャンバーリング面からの高さは、配置箇所のスペースに応じて任意に設定可能であるが、通常、5〜100mmである。
【0009】
チャンバーリングに上記のような案内羽根が配置されていない従来のエアリング装置では、冷却媒体はチューブ状フィルムの中心軸方向に吹き付けられ、チューブ状フィルムの進行方向(押出し方向)と同じ方向に流動する。すなわち、冷却媒体の流れる方向は、チューブ状フィルムの中心軸を含む面内に限られる。このような場合には、冷却媒体の流量を大きくするとチューブ状フィルムが冷却媒体に押されて変形するため、安定してインフレーション成形を行うことが困難である。本願発明のような案内羽根を備えるチャンバーリングを有するエアリング装置を用いると、冷却媒体はチューブ状フィルムの外面をらせん状に取り囲みながらチューブ状フィルムの進行方向に流動する。これにより、チューブ状フィルムの安定性を損なうことなく冷却媒体の流量を増大させることが可能となり、結果、得られるフィルムの透明性を向上させることができる。
【0010】
本発明のエアリング装置に供給される冷却媒体は、通常、ブロアによって圧送される空気である。該空気は室内または室外においてブロアに直接取り込むことが可能であるが、空気を冷却するチラーを適用することが好ましい。該チラーは一般にブロアとエアリング装置の間に配置され、ブロアからエアリング装置に供給する冷却媒体を冷却する。チラーを使用する場合、エアリング装置に供給される冷却媒体の温度は5〜20℃とすることが好ましい。
【0011】
前記したような本発明のエアリング装置は、熱可塑性樹脂をインフレーション成形する際の冷却装置として用いられる。熱可塑性樹脂を押出機で溶融混練して環状ダイから押出すことによりチューブ状フィルムを得るインフレーションフィルムの製造方法において、環状ダイから押出されたチューブ状フィルムに、前記エアリング装置を用いて冷却媒体を供給することにより、該チューブ状フィルムの外面をらせん状に冷却媒体が流動するようにして冷却することができる。押出機としては公知の装置を使用することができる。
【0012】
本発明のエアリング装置を用いて熱可塑性樹脂をインフレーションフィルム成形する場合に使用される熱可塑性樹脂は特に制限されず、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられる。これらのうち、インフレーション成形が容易であることから、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、エチレン系樹脂がさらに好ましい。
本発明におけるエチレン系樹脂とはポリエチレン結晶構造を有する熱可塑性のエチレン重合体を意味し、エチレンから誘導される構成単位を50重量%以上含有する熱可塑性のエチレン重合体であって、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンとの共重合体、またはエチレンと少なくとも1種の他のモノマーとの共重合体である。前記α−オレフィンとしてはプロピレン、ブテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1を例示することができる。前記他のモノマーとして共役ジエン(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)および酢酸ビニルを例示することができる。
エチレン系樹脂として具体的には、低密度ポリエチレン;中密度ポリエチレン;高密度ポリエチレン;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−4−メチルペンテン−1共重合体、エチレン−ヘキセン−1共重合体、エチレン−オクテン−1共重合体、エチレン−デセン−1共重合体などのエチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンとの共重合体;エチレンと共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)との共重合体;エチレンと非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)との共重合体;エチレンとアクリル酸、メタクリル酸または酢酸ビニルなどとの共重合体;および、これらの樹脂を、例えばα,β−不飽和カルボン酸やその誘導体(例えばアクリル酸やアクリル酸メチル)、またはジカルボン酸やその誘導体(例えば無水マレイン酸)で変性(例えばグラフト変性)した樹脂を挙げることができる。
【0013】
本発明のエアリング装置は、次のエチレン−α−オレフィン共重合体(A)、あるいはエチレン−α−オレフィン共重合体(A)1〜30重量%と、前記エチレン−α−オレフィン共重合体(A)とは異なるエチレン−α−オレフィン共重合体(B)70〜99重量%との混合物であるエチレン系樹脂のインフレーション成形において、特に高い透明性改良効果を発揮する。エチレン−α−オレフィン共重合体(A)とは、エチレンから誘導される構成単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位を含むエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギーが50kJ/mol以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度(η;単位はPa・secである。)とが下記式(1)の関係を満たすエチレン−α−オレフィン共重合体である。
η<1550×MFR-0.25−420 式(1)
エチレンから誘導される構成単位とは、単量体であるエチレンから誘導され、エチレン−α−オレフィン共重合体に含有される単位である。炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位とは、単量体である炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導され、エチレン−α−オレフィン共重合体に含有される単位である。炭素原子数3〜20のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。より好ましくは、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンである。
【0014】
エチレンから誘導される構成単位の含有量は、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重量%である。炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位の含有量は、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1〜50重量%である。
【0015】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、上記のエチレンから誘導される構成単位および炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位以外の他の単量体から誘導される構成単位を含有していてもよい。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)、酢酸ビニル等が挙げられる。
【0016】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)として好ましくは、エチレンと炭素原子数4〜10のα−オレフィンとの共重合体であり、より好ましくは、エチレンと炭素原子数5〜10のα−オレフィンとの共重合体であり、さらに好ましくは、エチレンと炭素原子数6〜10のα−オレフィンとの共重合体である。例えば、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−オクテン共重合体等が挙げられ、好ましくはエチレン−1−ヘキセン共重合体である。また、エチレンと炭素原子数6〜10のα−オレフィンと1−ブテンとの3元共重合体も好ましく、例えばエチレン−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挙げられ、より好ましくはエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体である。
【0017】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)のメルトフローレート(MFR、単位はg/10分である。)は、通常0.01〜20であり、好ましくは0.05〜10であり、より好ましくは0.1〜5であり、さらに好ましくは0.1〜1である。
【0018】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)において、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)は、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、190℃において、荷重21.18N(2.16Kg)で測定された値である。そして、上記のメルトフローレートの測定には、予め酸化防止剤を1000ppm配合した重合体を用いる。
【0019】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)の密度は、通常、890〜970kg/m3であり、JIS K6760−1981に規定された方法に従って、測定された値である。上記の密度として、好ましくは、本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体から得られるフィルムの剛性と衝撃強度のバランスの観点から、905〜940kg/m3であり、より好ましくは907〜930kg/m3である。
【0020】
本発明で好ましく用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、流動の活性化エネルギー(Ea、単位はkJ/molである。)が50kJ/mol以上である。このようなエチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、長鎖分岐を有するような溶融張力に優れたエチレン−α−オレフィン共重合体である。
【0021】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)の流動の活性化エネルギー(Ea)として、より好ましくは55kJ/mol以上であり、さらに好ましくは60kJ/mol以上である。また、高温で溶融粘度を低下させずに十分な成形性を得るという観点や、外観良好なフィルムが得られるという観点から、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。
【0022】
流動の活性化エネルギー(Ea)は、粘弾性測定装置として、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800を用いて、下記の条件(1)〜(4)で測定される各温度T(単位はKである。)における動的粘弾性データを、温度−時間重ね合わせ原理に基づいてシフトさせて190℃での動的粘度(η;単位はPa・secである。)の剪断速度(ω:単位はrad/secである。)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)のアレニウス型方程式から算出される数値であって、加工性の指標となるものである。
【0023】
各温度T(K)における動的粘弾性データの測定条件
(1)ジオメトリー:パラレルプレート、直径25mm、プレート間隔:1.5〜2mm
(2)ストレイン:5%
(3)剪断速度:0.1〜100rad/sec
(4)温度:190、170、150、130℃
また、サンプルには予めイルガノックス1076などの酸化防止剤を、適量(例えば1000ppm以上)配合し、測定はすべて窒素下で実施する。
【0024】
シフトファクター(aT)のアレニウス型方程式
log(aT)=Ea/R(1/T−1/T0
(Rは気体定数であり、T0は基準温度(463K)である。)
また、計算ソフトウェアには、Rheometrics社 Rhios V.4.4.4を使用し、アレニウス型プロットlog(aT)−(1/T)において、直線近似をした時に得られる相関係数r2が0.99以上であるときのEa値を、本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の流動の活性化エネルギーとする。
【0025】
本発明で好ましく用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体(A)のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度(η;単位はPa・secである。)とは、式(1)の関係を満たすものである。
η<1550×MFR-0.25−420 式(1)
このようなエチレン−α−オレフィン共重合体(A)を含むエチレン系樹脂は、インフレーション成形した際に押出機への負荷が小さく、加工安定性に優れるものである。
【0026】
エチレン−α−オレフィン共重合体(A)の190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度ηとは、前述の粘弾性測定において測定される剪断溶融粘度である。
【0027】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)が満たすメルトフローレート(MFR)と190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度ηとの関係は、式(1’)を満たすことが好ましく、式(1’’)を満たすことがより好ましく、式(1’’’)を満たすことがもっとも好ましい。
η<1500×MFR-0.25−420 式(1’)
η<1450×MFR-0.25−420 式(1’’)
η<1350×MFR-0.25−420 式(1’’’)
【0028】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)の分子量分布としては、好ましくは7.0〜25であり、より好ましくは7.5〜20であり、さらに好ましくは11〜17である。分子量分布が狭すぎる場合は、押出負荷が上昇して押出成形加工性が損なわれ、一方で、分子量分布が広すぎる場合は、フィルムの耐ブロッキング性が悪化する場合がある。上記の分子量分布とは、前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって得られたポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)とを算出し、MwをMnで除した値(Mw/Mn)である
【0029】
鎖長分布曲線は、以下の条件(1)〜(6)で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって得ることができる。
(1)装置:Water製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH−HT
(3)測定温度:145℃
(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
【0030】
一般的に、エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)と溶融張力の間には関係があり、MFRが増大するにつれて、溶融張力が低下することが知られている。
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、長鎖分岐を有するような溶融張力の高いエチレン−α−オレフィン共重合体であり、好ましくはメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と190℃における溶融張力(MT;単位はcNである。)とが下記式(2)の関係を満たすものである。
2×MFR-0.59<MT<40×MFR-0.59 式(2)
【0031】
溶融張力が低すぎると、押出加工性が悪化することがあり、溶融張力が高すぎると、高速での引取りが困難となることがある。
【0032】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)が満たすメルトフローレート(MFR)と溶融張力(MT)の関係は、式(2’)を満たすことがより好ましく、式(2’’)を満たすことが更に好ましい。
2.2×MFR-0.59<MT<25×MFR-0.59 式(2’)
2.5×MFR-0.59<MT<15×MFR-0.59 式(2’’)
【0033】
上記の式(2)における溶融張力(MT;単位はcNである。)は、東洋精機製作所等から販売されているメルトテンションテスターを用いて、190℃、押出速度5.5mm/分のピストンで、直径2.09mmφ、長さ8mmのオリフィスから溶融樹脂ストランドを押し出し、前記ストランドを直径50mmのローラーを用いて毎分40rpm/分づつ回転速度を上昇させながら巻き取ったときに、前記ストランドが切れる直前の張力値である。
【0034】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、好ましくは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって得られた鎖長分布曲線を、少なくとも2つの対数正規分布曲線に分割して得られる対数正規分布曲線のうち、最も高分子量である成分に相当する対数正規分布曲線のピーク位置の鎖長Aと前記MFRとが下記式(3)の関係を満たすものである。
3.30<logA<−0.0815×log(MFR)+4.05 式(3)
【0035】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)が上記式(3)の関係を満たすと、溶融張力がより高く押出加工性により優れ、または、押出機負荷がより低く押出加工性により優れ、さらに得られるフィルムの外観に優れる。
【0036】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)が満たすメルトフローレート(MFR)と鎖長A(logA)の関係は、下記式(3’)を満たすことがより好ましく、式(3’’)を満たすことがさらに好ましい。
3.30<logA<−0.0815×log(MFR)+4.03 式(3’)
3.30<logA<−0.0815×log(MFR)+4.02 式(3’’)
【0037】
鎖長分布曲線は、以下の条件(1)〜(6)で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって得ることができる。
(1)装置:Water製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH−HT
(3)測定温度:145℃
(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
【0038】
鎖長分布曲線の分割は以下のとおりに行う。
初めに、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって、鎖長Awの対数であるlogAw(x値)に対して重量割合dW/d(logAw)(y値)がプロットされた鎖長分布曲線を実測する。プロットデータ数は、連続的な分布曲線になるよう、通常少なくとも300以上ある。次に、上記のx値に対して、標準偏差0.30を有し、任意の平均値(通常、ピーク位置の鎖長Aに相当する。)を有する4つの対数正規分布曲線(x−y曲線)を任意の割合で足し合わせることによって、合成曲線を作成する。さらに、実測された鎖長分布曲線と合成曲線との同一x値に対するy値の偏差平方和が最小値になるように、平均値と割合を求める。偏差平方和の最小値は、各ピークの割合がすべて0の場合の偏差平方和に対して通常0.5%以下になる。そして、偏差平方和の最小値を与える平均値と割合が得られたときに、4つの対数正規分布曲線に分割して得られる対数正規分布曲線のうち、最も高分子量である成分に相当する対数正規分布曲線のピーク位置の鎖長AからlogAが算出される。この最も高分子量である成分に相当する対数正規分布曲線のピークの割合は、通常10%以上である。
【0039】
長鎖分岐を有するようなエチレン−α−オレフィン共重合体は通常、190℃での特性緩和時間が長いが、長すぎることなく少し短めであると、溶融張力がより高く押出加工性により優れ、または、押出機負荷が低く押出加工性により優れ、さらに、フィルムの押出外観に優れる。
本発明で好ましく用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、190℃での特性緩和時間(τ;単位はsecである。)と前記MFRとが下記式(4)の関係を満たすことがより好ましい。
2<τ<8.1×MFR-0.746 式(4)
【0040】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)が満たすメルトフローレート(MFR)と特性緩和時間(τ)の関係は、下記式(4’)を満たすことがより好ましく、式(4’’)を満たすことがさらに好ましい。
2<τ<7.9×MFR-0.746 式(4’)
2<τ<7.8×MFR-0.746 式(4’’)
【0041】
190℃での特性緩和時間(τ)は、粘弾性測定装置として、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800を用いて、下記の条件(1)〜(4)で測定される各温度T(単位はKである)における動的粘弾性データを、温度−時間重ね合わせ原理に基づいてシフトさせて190℃での動的粘度(η;単位はPa・secである。)の剪断速度(ω:単位はrad/secである。)依存性を示すマスターカーブを得たのちに、そのマスターカーブを下記のクロス式で近似する際に算出される数値である。
【0042】
各温度T(K)における動的粘弾性データの測定条件
(1)ジオメトリー:パラレルプレート、直径25mm、プレート間隔:1.5〜2mm
(2)ストレイン:5%
(3)剪断速度:0.1〜100rad/sec
(4)温度:190、170、150、130℃
また、サンプルには予めイルガノックス1076などの酸化防止剤を、適量(例えば1000ppm以上)配合し、測定はすべて窒素下で実施する。
【0043】
クロスの近似式
η=η0/[1+(τ×ω)n
(η0およびnはそれぞれ、特性緩和時間τと同様に、測定に用いるエチレン−α−オレフィン共重合体ごとに求められる定数である。)
また、マスターカーブの作成やクロス式近似のための計算ソフトウェアには、Rheometrics社 Rhios V.4.4.4を使用する。
【0044】
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)のメルトフローレート比(MFRR)としては、流動性の観点から高いほどよく、60以上であると、押出負荷がより低く、押出加工性により優れる。
【0045】
上記のメルトフローレート比(MFRR)は、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、190℃、荷重211.82N(21.60kg)で測定されたメルトフローレート値を、荷重21.18N(2.16kg)で測定されたメルトフローレート値で除した値である。なお、上記のメルトフローレート測定には、予め酸化防止剤を1000ppm配合した重合体を用いる。
【0046】
前記したエチレン−α−オレフィン共重合体(A)の製造方法は、下記のメタロセン系オレフィン重合用触媒を用いて、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法である。
該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)の製造に用いられるメタロセン系オレフィン重合用触媒は、助触媒担体(A)、架橋型ビスインデニルジルコニウム錯体(B)、有機アルミニウム化合物(C)および電子供与性化合物(D)を接触させて得られる触媒であり、前記助触媒担体(A)はジエチル亜鉛(a)、2種類のフッ素化フェノール(b)と(c)、水(d)、無機化合物の粒子(e)および(f)トリメチルジシラザン(((CH33Si)2NH)を接触させて得られる担体である。
【0047】
2種類のフッ素化フェノール(b)と(c)として、好ましくはペンタフルオロフェノール、トリフルオロフェノールである。
無機化合物の粒子(e)として、好ましくはシリカゲルである。
【0048】
上記(a)、(b)、(c)、(d)各化合物の使用量は特に制限はないが、各化合物の使用量のモル比率を(a):(b):(c):(d)=1:x:y:zのモル比率とすると、x、yおよびzが下記の式(7)を満足することが好ましい。
|2−(x+y)−2z|≦1 式(7)
上記の式(7)における(x+y)として好ましくは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。
【0049】
また、(a)に対して使用する(e)の量としては、(a)と(e)との接触により得られる粒子に含まれる(a)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。(e)に対して使用する(f)の量としては、(e)1gにつき(f)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。
【0050】
架橋型ビスインデニルジルコニウム錯体(B)として、好ましくはラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、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である。
また、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。
また、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である。
【0051】
架橋型ビスインデニルジルコニウム錯体(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、架橋型ビスインデニルジルコニウム錯体(B)のジルコニウム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/Zr)で表して、1〜2000である。
また、電子供与性化合物(D)の使用量は、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、0.1〜10mol%である。
【0052】
重合方法として、好ましくは、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であり、例えば、連続気相重合、連続スラリー重合、連続バルク重合であり、好ましくは、連続気相重合である。
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。
【0053】
該エチレン−α−オレフィン共重合体の製造に用いられるメタロセン系オレフィン重合用触媒の各成分を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。触媒の各成分は個別に供給してもよく、任意の成分を任意の順序にあらかじめ接触させて供給してもよい。
また、本重合を実施する前に、予備重合を実施し、予備重合された予備重合触媒成分を本重合の触媒成分または触媒として使用することが好ましい。
【0054】
重合温度としては、通常、共重合体が溶融する温度未満であり、好ましくは0〜150℃であり、より好ましくは30〜100℃である。
また、共重合体の溶融流動性を調節する目的で、水素を分子量調節剤として添加してもよい。そして、混合ガス中に不活性ガスを共存させてもよい。
【0055】
前記したような方法で重合して得られるエチレン−α−オレフィン共重合体(A)は、次の連続押出造粒方法で混練する方法によって、ペレットにすることができる。
【0056】
エチレン−α−オレフィン共重合体(A)をペレットにする方法の一つは、米国特許5、451、106号公報に記載されているUtracki等が開発した伸長流動混練(EFM)ダイを備えた押出機を用いて連続的にストランドを成形し、そのストランドを連続的にカットし、ペレットとして製造する方法である。また、他の方法としては、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を用いて連続的にストランドを成形し、そのストランドを連続的にカットし、ペレットとして製造する方法が挙げられる。後者は、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。
【0057】
本発明において、エチレン系樹脂として前記したエチレン−α−オレフィン共重合体(A)と該エチレン−α−オレフィン共重合体(A)とは異なるエチレン−α−オレフィン共重合体(B)との混合物を用いる場合のエチレン−α−オレフィン共重合体(B)は、前記エチレン−α−オレフィン共重合体(A)と異なる共重合体であればよく、重合方法や物性は特に限定されるものではなく、通常MFRが0.1(g/10分)であり、密度が880〜940(kg/m3)のエチレン−α−オレフィン共重合体(B)である。
【実施例】
【0058】
次に、本発明を実施例によって説明する。
物性の評価方法は、以下のとおりである。
(1)MFR
JIS K7210−1995に規定された方法に従い、190℃において、荷重21.18N(2.16Kg)の条件によって測定した。
(2)HAZE
JIS K7105に従って測定した。この値が低いほどフィルムの透明性が良好であることを示す。
【0059】
[実施例1]
[触媒成分の調製]
(1)シリカの処理
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、トルエン24kgおよび窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;平均粒子径=55μm;細孔容量=1.67ml/g;比表面積=325m2/g)2.8kg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の混合溶液を反応器の温度を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、95℃で3時間攪拌した。その後、得られた固体生成物をトルエン 21kgで6回、洗浄を行った。その後、トルエンを 6.9kg加え、一晩静置した。
【0060】
(2)助触媒担体(A)の合成
上記で得られたスラリーに、50wt%のジエチル亜鉛のヘキサン溶液 2.05kgとヘキサン 1.3kgを投入し、攪拌した。その後、5℃に冷却した後、ペンタフルオロフェノール 0.77kgとトルエン 1.17kgの混合溶液を、反応器の温度を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、40℃で1時間攪拌した。その後、H2O 0.11kgを反応器の温度を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、55℃で2時間攪拌した。その後、室温にて50wt%のジエチル亜鉛のヘキサン溶液 1.4kgとヘキサン 0.8kg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の混合溶液を、反応器の温度を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、40℃で1時間攪拌した。その後、H2O 0.077kgを反応器の温度を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、40℃で2時間、更に、80℃で2時間攪拌した。攪拌を停止し残量16Lまで上澄み液を抜き出しトルエン 11.6kgを投入し、攪拌した。95℃に昇温し、4時間攪拌した。得られた固体生成物をトルエン 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、乾燥することで助触媒担体(A)を得た。
[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オートクレーブに、上記助触媒担体(A)0.55kgを投入し、常温常圧の水素として3リットルと、ブタン80リットルを仕込んだ後、オートクレーブを30℃まで昇温した。さらにエチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.02MPa分だけ仕込み、系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム165mmolとラセミ−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55mmolを投入して重合を開始した。32℃へ昇温するとともに、エチレンと水素を連続で供給しながらさらに50℃まで昇温し、合計で4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素ガスなどをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、上記助触媒担体(A)1g当り16gのエチレン−1−ブテン共重合体が予備重合された予備重合触媒成分を得た。
【0061】
[重合]
上記で得た予備重合触媒成分を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ブテンと1−ヘキセンの3元共重合を実施した。重合条件は、温度75℃、全圧2MPaエチレンに対する水素モル比は0.9%、エチレンに対する1−ヘキセンモル比は1.9%で、重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。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を連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持するよう、平均重合時間4hr、21kg/hrの生産効率でエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体パウダーを得た。得られたエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体の物性値を表1に示す。
【0062】
[樹脂組成物の製造]
上記で得たエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体パウダーを、神戸製鋼所社製LCM50押出機を用いて、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℃条件で造粒することによりペレットを得た。
【0063】
【表1】

【0064】
[フィルム成形]
前記したエチレン−α−オレフィン共重合体(A)であるエチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体ペレット20部と、エチレン−α−オレフィン共重合体(B)であるエチレン−1−ブテン共重合体(スミカセンL FS150 MFR=1.1g/10分 密度921kg/m3)ペレット80部を配合したエチレン系樹脂を、住友重機械モダン(株)製インフレーション成形機(環状ダイの樹脂吐出口の直径Dd:125(mm)、押出機スクリュー径:55(mm))に、案内羽根を配置したエアリング装置を取り付けてフィルム成形した。エアリング装置は吹出しリング上部にNo.1チャンバーリング(内径:285mm)を、さらにNo.1チャンバーリングの外側にNo.2チャンバーリング(内径:325mm)を備えたタイプを用い、各チャンバーリングの内面に案内羽根を配置した。案内羽根には厚み200(μm)のアルミ板を用いた。No.1チャンバーリングでは、チャンバーリング内面からの案内羽根の高さを15(mm)、1枚あたりの長さを90(mm)とし、等間隔で8枚設置した。No.2チャンバーリングでは、チャンバーリング内面からの案内羽根の高さを30(mm)、1枚あたりの長さを110(mm)とし、等間隔で8枚設置した。各案内羽根には僅かに曲率を付与し、凸面が上方になるよう設置した。案内羽根の設置角度は、No.1チャンバーリングでは環状ダイ吐出面との角度(α)が60°、No.2チャンバーリングでは角度(α)が30°となるようにした。
前記エチレン系樹脂を押出機に投入し、190(℃)の温度にて溶融混練して200(℃)の環状ダイに導き、環状のリップから押出した。リップギャップは2.0(mm)、BURは2.0とした。押出されたチューブ状フィルムに、前記エアリング装置を用いて冷却媒体を供給し、該チューブ状フィルムの外面をらせん状に冷却媒体が流動するようにして冷却しながら、成形を行った。チャンバーリング内に糸の一端を貼り付けて冷却媒体の流れを調べたところ、糸がチャンバーリングの円周方向に傾きながら上方に吹き上げられることが確認された。なお、製造するフィルムの厚みを20(μm)、押出量50(kg/h)とした。
この時、エアリングにエアーを送るブロアの回転数(周波数)は54(Hz)であった。得られたフィルムの透明性を表2に示す。
【0065】
[比較例1]
チャンバーリングに案内羽根が配置されていない以外は実施例1と同じ装置、同じ条件で、フィルムを製造した。なお、エアリングにエアーを送るブロアの回転数(周波数)は41(Hz)が限界であり、これよりも回転数を上昇させるとバブルが不安定となり、成形不可能であった。チャンバーリング内に糸の一端を貼り付けて冷却媒体の流れを調べたところ、糸がチューブ状フィルムの流れ方向に沿って上方に吹き上げられることが確認された。フィルムの透明性を表2に示す。
【0066】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】従来のエアリング装置を用いたインフレーションフィルムの製造方法を示す図
【図2】本発明のエアリング装置を用いたインフレーションフィルムの製造方法を示す図
【図3】本発明のエアリング装置における案内羽根を備えるチャンバーリングを、環状ダイ吐出面に垂直に切断した平面展開図の例
【図4】本発明のエアリング装置における案内羽根を備えるチャンバーリングを、環状ダイ吐出面に垂直に切断した平面展開図の他の例
【図5】(a)実施例1で用いたNo.1チャンバーリングを、環状ダイ吐出面に垂直に切断した平面展開図(b)実施例1で用いたNo.2チャンバーリングを、環状ダイ吐出面に垂直に切断した平面展開図
【符号の説明】
【0068】
1 環状ダイ
2 チューブ状フィルム
3 エアリング本体
4 チャンバーリング(No.1)
5 チャンバーリング(No.2)
6 吹出しリング
7 案内羽根
8 案内羽根と環状ダイ吐出面とのなす角度(α)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂を押出機で溶融混練して環状ダイから押出すことによりチューブ状フィルムを得るインフレーション成形において用いられるエアリング装置であって、エアリング本体と、チューブ状フィルムに冷却媒体を吹き付ける吹出しリング、吹き付けた冷却媒体の流れを整えるチャンバーリングを備えるエアリング装置において、該チャンバーリングが、チューブ状フィルムの外面を前記冷却媒体がらせん状に流動するように配した案内羽根を備えることを特徴とするエアリング装置。
【請求項2】
熱可塑性樹脂を押出機で溶融混練して環状ダイから押出すことによりチューブ状フィルムを得るインフレーションフィルムの製造方法において、環状ダイから押出されたチューブ状フィルムに、請求項1に記載のエアリング装置を用いて冷却媒体を供給することにより、該チューブ状フィルムの外面に前記冷却媒体をらせん状に流動させて冷却することを特徴とするインフレーションフィルムの製造方法。
【請求項3】
前記熱可塑性樹脂がエチレン系樹脂であることを特徴とする請求項2記載のインフレーションフィルムの製造方法。
【請求項4】
前記エチレン系樹脂が、エチレンから誘導される構成単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位を含むエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギーが50kJ/mol以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度(η;単位はPa・secである。)とが下記式(1)の関係を満たすエチレン−α−オレフィン共重合体(A)1〜30重量%と、前記エチレン−α−オレフィン共重合体(A)とは異なるエチレン−α−オレフィン共重合体(B)70〜99重量%との混合物である請求項3記載のインフレーションフィルムの製造方法。
η<1550×MFR-0.25−420 式(1)
【請求項5】
前記エチレン系樹脂が、エチレンから誘導される構成単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される構成単位を含むエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギーが50kJ/mol以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と190℃の剪断速度100rad/secにおける溶融粘度(η;単位はPa・secである。)とが下記式(1)の関係を満たすエチレン−α−オレフィン共重合体(A)である請求項3記載のインフレーションフィルムの製造方法
η<1550×MFR-0.25−420 式(1)

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2007−331114(P2007−331114A)
【公開日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−162052(P2006−162052)
【出願日】平成18年6月12日(2006.6.12)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】