説明

ブローンフィルムのためのエチレンポリマーの製造方法

(a)エチレン、又はエチレンと1種類以上の他の1−オレフィンとを、クロム触媒の存在下、20〜200℃の温度及び0.1〜20MPaの圧力において重合し、ここで、クロム触媒は、1種類以上のクロム化合物をシリケート担体に施し、次に620〜900℃の温度の酸化条件下で熱活性化することによって調製することができ;(b)溶融状態のポリエチレンを、1:5〜5:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノールを含み且つ少なくとも1種類のホスファイトを含む1000〜2000ppmの酸化防止剤の存在下において、少なくとも0.17kWh/kgの比エネルギー導入量で混合する;工程を含む、エチレンのホモポリマー又はコポリマーの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、
(a)エチレン、又はエチレンと1種類以上の他の1−オレフィンとを、クロム触媒の存在下、20〜200℃の温度及び0.1〜20MPaの圧力において重合し、ここで、クロム触媒は、1種類以上のクロム化合物をシリケート担体に施し、次に620〜900℃の温度の酸化条件下で熱活性化することによって調製することができ;
(b)溶融状態のポリエチレンを、重量基準で1:5〜5:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノールを含み且つ少なくとも1種類のホスファイトを含む1000〜2000ppmの酸化防止剤の存在下において、少なくとも0.17kWh/kgの比エネルギー導入量で混合する;
工程を含む、エチレンのホモポリマー又はコポリマーの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンは、フィルムを与えるためのブローンフィルムプロセスにおいて用いられている。このプロセスにおいては、プロセス条件及びポリエチレンの品質等級の関数として、フィルムバブルの不安定性が発生し、バブルのポンピングとして知られているものを介して顕著になり、フィルム厚さにおける変動を導く可能性がある。このフィルムバブルのポンピングは、時には、非常に激しくなって、フィルムの破断が起こり、加工が不可能になる。
【0003】
増加した割合の長鎖分岐を用いることによってブロー特性を向上させることができることが知られている(M. Fleisner, Intern. Polymer Processing II (1988), 3/4, p.229)。例えば、EP−A−0700769においては、この長鎖分岐を生成させるために、配合プロセス中においてPE溶融体への制御された酸素供給を用いている。
【0004】
WO−02/02652においては、多段階プロセスで製造された特定のチタン化Cr触媒が高いバブル安定性を有する生成物を与えることが教示されている。これらの触媒の欠点は、これらの製造が極めて複雑であり、したがって高価であるということである。
【0005】
ここで、ブローンフィルムの製造のためのポリエチレンの開発中において、幅広いモル質量分布を有するポリエチレンは十分なバブル安定性を与えないことが見出された。また、EP−A−700769による長鎖分岐を生成するために酸素供給を用いて、所望の特性を有するポリエチレンを製造することはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明の目的は、幅広い範囲の加工を利用可能にし、フィルムバブルの不安定性を引き起こす傾向が僅かしかないか又は全くないポリエチレンを製造することができるプロセスを見出すことである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、WO−02/02652の教示に対比して更なる共ドープ元素を有するものよりも狭いモル質量分布を与える純粋なクロム触媒を用い、且つ配合プロセス中に更なる対策を用いる場合にのみ、良好なフィルム特性と一緒に優れたバブル安定性を有するポリエチレンが得られるという発見に基づく。
【0008】
したがって、この目的は、
(a)エチレン、又はエチレンと1種類以上の他の1−オレフィンとを、クロム触媒の存在下、20〜200℃の温度及び0.1〜20MPaの圧力において重合し、ここで、クロム触媒は、1種類以上のクロム化合物をシリケート担体に施し、次に620〜900℃の温度の酸化条件下で熱活性化することによって調製することができ;
(b)溶融状態のポリエチレンを、1:5〜5:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノールを含み且つ少なくとも1種類のホスファイトを含む1000〜2000ppmの酸化防止剤の存在下において、少なくとも0.17kWh/kgの比エネルギー導入量で混合する;
工程を含む、エチレンホモポリマー又はエチレンコポリマーの製造方法によって達成されることが見出された。
【0009】
本発明によれば、クロム触媒を重合中に用い、これは、1種類以上のクロム化合物をシリケート担体に施し、次に熱活性化することによって調製することができる。
担体は、実質的に純粋なシリケート担体であり、したがって、チタンのもののような他の遷移金属酸化物とのコゲルとは異なり、しかしながら、元素ホウ素(BE−A−861275)、アルミニウム(US−4,284,527)、ケイ素(EP−A−0166157)、又はリン(DE−A−3635710)の化合物で孔表面を変性することは可能である。シリケートは、球状又は顆粒状であってよい。球状又は顆粒状のシリカゲルが好ましく、前者はまた噴霧乾燥されていてもよい。
【0010】
シリケート担体は、通常の公知の方法によって調製することができる。好ましい担体材料は、微粒状シリカキセロゲルであり、その製造は、一例としてDE−A−2540279にしたがうことができる。
【0011】
他の有利な担体は、WO−97/48743に記載されているものである。これらは、その平均粒径が3μm〜10μmである一次粒子の噴霧乾燥によって得られる、その平均粒径が2μm〜250μmであり、その比表面積が1m/g〜1000m/gである、脆い凝集触媒担体粒子である。ここで凝集触媒担体粒子を製造するための一次粒子は、水中の乾式−粉砕無機酸化物粒子のスラリー及び場合によっては湿式−粉砕無機酸化物粒子のスラリーを用いて形成される。
【0012】
シリカヒドロゲルは、好ましくは、水ガラスからの酸性又は塩基性沈殿によって調製する。ヒドロゲルは、好ましくは、ナトリウム又はカリウムの水ガラス溶液を、回転にかけた鉱酸、例えば硫酸の流れの中に導入することによって調製する。次に、得られたシリカヒドロゾルを、ノズルを用いて気体媒体中に噴霧する。このプロセスにおいて用いるノズルオリフィスによって、気体媒体中でヒドロゾルが固化したら、ノズルの選択によりその平均粒径を一例として1mm〜20mmの範囲で変動させることができるヒドロゲル粒子が得られる。ヒドロゲル粒子の平均粒径は、好ましくは、2mm〜10mmの範囲、好ましくは5mm〜6mmの範囲である。
【0013】
ヒドロゾルの噴霧と並んで、ヒドロゲルを調製するために用いることができる従来技術において公知の他の方法がある。一例として、従来技術において公知の方法で、一例としてアルカリ金属シリケートのようなケイ素含有出発物質から、又はアルキルシリケートから、及び/又はアルコキシシランから調製することができるヒドロゲル、好ましくはシリカヒドロゲルを用いて好適な担体を製造することもできる。
【0014】
用いることのできるヒドロゲル粒子の寸法は、例えば数ミクロン〜数センチメートルの範囲で広範囲に変化させることができる。用いることのできるヒドロゲル粒子の寸法は、好ましくは、1mm〜20mmの範囲であるが、ヒドロゲルケーキとして知られているものを用いることもできる。その寸法が≦6mmの範囲であるヒドロゲル粒子を有利に用いることができる。これらは、一例として、粒状担体の製造中に副生成物として生成する。
【0015】
その固形分含量が、酸化物として計算して、>0重量%乃至≦25重量%、好ましくは5重量%〜15重量%の範囲、好ましくは8重量%〜13重量%の範囲、特に好ましくは9重量%〜12重量%の範囲、極めて特に好ましくは10重量%〜11重量%の範囲である微粒状ヒドロゲルを調製することが好ましい。
【0016】
ヒドロゲルは、次に適当な場合には、ナトリウムの含量が0.1重量%に達するまで洗浄する。ヒドロゲル粒子を洗浄するために任意の所望の方法を用いることができ、好ましくは、連続向流プロセスで約50℃〜80℃の弱アンモニア性の水を用いる。
【0017】
好ましくは球状のヒドロゲル粒子は篩別することができ、好ましい直径を有するフラクションを単離することができる。
乾燥プロセスの前に、好ましくは、メタノール又はイソプロパノールのような有機溶媒による抽出によって水を除去する。これは、連続的か又はバッチ式で行うことができる。乾燥によってヒドロゲルから、担体として好適なシリケートキセロゲルが生成する。
【0018】
スラリー重合法のために好ましく用いることができる担体粒子は、好ましくは、350μm以下の平均粒径を有していてよく、その平均粒径は、好ましくは30μm〜150μmの範囲である。流動床気相重合法のために好ましく用いることができる担体粒子は、好ましくは、30μm〜120μmの範囲の平均粒径を有する。懸濁重合法のために好ましく用いることができる担体粒子は、好ましくは、30μm〜300μmの範囲の平均粒径を有する。ループ重合法のために好ましく用いることができる担体粒子は、好ましくは、30μm〜150μmの範囲の平均粒径を有する。一例として固定床反応器内での重合法のために用いることのできる担体粒子は、好ましくは、≧100μm、好ましくは≧300μm、更に好ましくは1mm〜10mmの範囲、特に好ましくは2mm〜8mmの範囲、より好ましくは2.5mm〜5.5mmの範囲の平均粒径を有する。
【0019】
本方法によって製造される担体粒子の孔容積は、通常、2.5mL/gより小さい範囲、好ましくは1.6mL/gより小さい範囲であり、担体粒子の孔容積は、好ましくは1.2mL/gより小さい範囲、特に好ましくは0.8mL/g〜1.25mL/gの範囲である。
【0020】
製造される担体粒子の孔直径は、好ましくは200Åより小さい範囲であり、担体粒子の孔直径は、好ましくは150Åより小さい範囲、特に好ましくは50Å〜130Åの範囲である。
【0021】
粒状担体をベースとする触媒の生産性は、しばしば噴霧乾燥担体と比較してより低い。更に、粒状担体は、しばしば、噴霧乾燥担体よりも高い強度を有する。粒状担体と比較して本方法によって製造される担体の驚くべき有利性は、これらの特に好ましい態様では、匹敵しうる強度と共に粒状担体よりも高い触媒活性を有することである。
【0022】
また、無機担体の表面を、乾燥法、特に噴霧乾燥法によって広範囲に変化させることができる。その表面積が100m/g〜1000m/gの範囲、好ましくは150m/g〜700m/gの範囲、特に好ましくは200m/g〜500m/gの範囲である無機担体の粒子、特に噴霧塔から排出される粒子を製造することが好ましい。重合プロセスのために用いることのできる担体は、好ましくは、200m/g〜500m/gの範囲の表面積を有する。担体粒子の比表面積は、BET法にしたがって窒素吸着を用いて測定した担体粒子の表面に基づく。
【0023】
触媒のための無機担体の嵩密度は、好ましくは250g/L〜1200g/Lの範囲であり、この嵩密度は担体の含水量の関数として変動する可能性がある。含水担体粒子に関する嵩密度は、好ましくは500g/L〜1000g/Lの範囲、より好ましくは600g/L〜950g/Lの範囲、特に好ましくは650g/L〜900g/Lの範囲である。水を含まないか又は極めて低い含水量を有する担体に関しては、嵩密度は、好ましくは250g/L〜600g/Lである。
【0024】
次に、クロムの化合物をキセロゲルに施して、クロム触媒前駆体を形成する。
その価数が6より小さいクロム化合物を用いることが好ましく、Cr(III)化合物が特に好ましい。これらの例は、水酸化クロム、並びに3価クロムと有機酸又は無機酸との可溶性塩、例えば酢酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩、又は硝酸塩である。活性化によって実質的に残渣を残さずにクロム(VI)に転化する酸塩が特に好ましく、例は硝酸クロム(III)9水和物である。クロムのキレート化合物を用いることもでき、例は、β−ジケトン、β−ケトアルデヒド、又はβ−ジアルデヒドのクロム誘導体、及び/又はクロムのコンプレックス、例えばクロム(III)アセチルアセトネート、又はヘキサカルボニルクロム、或いはクロムの有機金属化合物、例えばビス(シクロペンタジエニル)クロム(II)、クロム酸の有機エステル、又はビス(アレーン)クロム(0)である。
【0025】
クロム化合物は、好ましくは、活性化条件下で酸化クロム(VI)に転化するクロム化合物の、極性有機溶媒、好ましくはプロトン性有機溶媒、特に好ましくはC〜Cアルコール中の0.05重量%〜15重量%の濃度の溶液(ここで、それぞれの溶媒の含水量は好ましくは5重量%以下である)から施す。また、例えば機械混合によって溶媒を用いずに担体に装填することもできる。
【0026】
クロム化合物が存在する濃度は、溶媒を基準として、通常0.05〜20重量%、好ましくは0.1〜15重量%、特に好ましくは0.5〜10重量%である。ドーピングプロセス中に用いる溶液の量は、好ましくは担体の孔容積よりも少量である。
【0027】
最後に、クロム触媒前駆体を、620〜900℃の温度において酸化条件下で熱活性化にかけて、最終的な触媒を形成する。
クロム化合物を施したら(以下においてクロムドーピングと称する)、好ましくは20〜150℃の温度及び10mbar〜1mbarの圧力で、その後のか焼プロセスのために必要な程度まで、担体から溶媒を実質的に除去する。得られる触媒前駆体は、完全に乾燥していてよく、或いは若干レベルの残留湿分を有していてもよい。存在する残留揮発性成分は、好ましくは、その時点では未活性化のクロム含有触媒前駆体を基準として20重量%以下、特に10重量%以下の量になる。
【0028】
クロムがドープされた触媒前駆体は、直ちに熱活性化することができ、或いは、他の中間工程において、280℃より高い温度において水を含まない不活性ガス雰囲気中で予めか焼することができる。か焼プロセスは、好ましくは、流動床内において280〜800℃の温度で10〜1000分間行う。
【0029】
クロムがドープされた触媒前駆体の最終的なか焼は、620〜900℃、好ましくは620〜850℃、より好ましくは630〜800℃、特に好ましくは630〜750℃の温度で行う。か焼とは、酸化雰囲気中での触媒の熱活性化を意味し、それによって、施されたクロム化合物が、6価状態に転化、即ち、この段階によってはあてはまらない程度に活性化する。か焼及び活性化という用語は、この文脈では同意語として用いる。か焼温度の選択は、製造するポリマーの特性及び触媒の活性によって定める。製造するポリエチレンの特性によって上限及び下限が定められる。触媒に対するか焼条件の影響は、原則として公知であり、一例として、Advances in Catalysis, Vol.33, p.48以降に記載されている。か焼プロセスは、好ましくは、酸素含有雰囲気中で行う。ここで有利な方法では、材料を、10容積%より多い濃度の酸素を含む無水気体流中で、10〜1000分間、特に150〜750分間適当なか焼温度に加熱し、次に、それを室温に冷却して、本発明にしたがって用いるクロム触媒を与える。活性化プロセスは、流動床及び/又は固定床内で行うことができる。熱活性化を流動床反応器内で行うことが好ましい。
【0030】
触媒前駆体には、更にフッ化物をドープすることができる。フッ化物のドーピングは、担体の製造中、ドーピングプロセス中、又は活性化プロセス中に行うことができる。ここで、フッ化物ドーピングは、特に好ましくは、空気中、350℃〜1050℃の範囲の温度において、活性化と一緒に行う。フッ素化剤は、好ましくは、ClF、BrF、BrF、(NHSiF(アンモニウムヘキサフルオロシリケート、ASFと略される)、NHBF、(NHAlF、NHHF、(NHPF、(NHTiF、及び(NHZrFからなる群から選択される。好ましく用いることのできるフッ素化剤は、(NHSiF、NHBF、(NHAlF、NHHF、(NHPFからなる群から選択されるものである。(NHSiFを特に好ましく用いることができる。フッ素化剤の一般的な使用量は、用いる触媒の全重量を基準として0.3重量%〜10重量%の範囲、好ましくは0.5重量%〜8重量%の範囲、特に好ましくは0.5重量%〜5重量%の範囲、極めて特に好ましくは0.5重量%〜3重量%の範囲である。用いる触媒の全重量を基準として1重量%〜2.5重量%を用いることが好ましい。製造されるポリマーの特性は、触媒中のフッ素化物の量の関数として変化させることができる。触媒系のフッ素化によって、有利なことに、非フッ素化触媒による重合反応で製造されたものと比較して、重合反応によって得られるポリマーのより狭いモル質量分布を与えることができる。
【0031】
か焼プロセスの後、適当な場合には、実際の触媒活性種を得るために、例えばCO又は水素のような還元性ガスを用いて、好ましくは350〜950℃において、か焼プレ触媒の還元を行うことができる。しかしながら、還元反応は、反応器内に存在する還元剤、例えばエチレン、アルキル金属化合物などによって、重合反応が開始するまで遅延させることもできる。
【0032】
最終的な触媒のクロム含量は、通常、担体を基準として0.1〜5重量%、好ましくは0.5〜4重量%、特に好ましくは1〜3重量%の範囲である。クロムと並ぶ触媒の他の構成成分は、Mg、Ca、Sr、Ba、B、Al、P、Bi、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、及びWのような他の元素、並びに適当な場合には1種類以上の活性化剤であってよい。ここで言及する元素は、ヒドロゲルの構成成分であってよく、或いはその後のキセロゲル粒子のドーピングによって施すことができる。触媒中に、クロムの他に遷移金属が存在しないことが好ましく、言及した他の元素が存在しないことが特に好ましい。
【0033】
クロム触媒は、使用前に予備重合プロセスにかけることができ、ここでは担持触媒系を予備重合することが好ましい。この予備重合は、気相中、懸濁液中、又はモノマー(バルク)中で行うことができ、この予備重合は、重合反応器の上流の予備重合システム内で連続的に、或いは反応器の運転とは別個のバッチ予備重合システム内で行うことができる。
【0034】
重合反応は、任意の公知の工業的な重合プロセスによって、0〜200℃、好ましくは25〜150℃、特に好ましくは40〜130℃の範囲の温度、及び0.05〜10MPa、特に好ましくは0.3〜4MPaの圧力下で行うことができる。重合反応は、バッチ式か、又は好ましくは1以上の段階で連続的に行うことができる。溶液法、懸濁法、撹拌気相法、又は流動床気相法を用いることができる。このタイプのプロセスは当業者に周知である。
【0035】
言及した重合プロセスの中で、特に流動床気相反応器内での気相重合、溶液重合、並びに、特にループ反応器及び撹拌タンク反応器内での懸濁重合が好ましい。
懸濁重合反応の場合には、重合は、通常、懸濁媒体、好ましくは不活性炭化水素、例えばイソブタン、或いは炭化水素の混合物、或いはモノマーそれ自体の中で行う。懸濁重合温度は、通常、−20〜115℃の範囲であり、圧力は、通常、0.1〜10MPaの範囲である。懸濁液の固形分含量は、一般に、10〜80%の範囲である。運転は、例えば撹拌オートクレーブ内でバッチ式か、或いは、例えば管状反応器、好ましくはループ反応器内で連続的のいずれかで行うことができる。運転は、特に、US−A−3,242,150及びUS−A−3,248,179に記載されているようなフィリップスPF法によって行うことができる。
【0036】
気相中での重合が特に好ましく、これは、撹拌気相反応器又は流動床気相反応器を用いることができる。ここでは、個々の反応器か又は反応器カスケードを用いることができる。
【0037】
循環反応器ガスが反応器の下端に導入され、次にその上端において取り出される単一の流動床気相反応器内での重合が特に好ましい。エチレンの重合に適用する場合には、循環反応器ガスは、通常、エチレン、及び適当な場合には他の1−オレフィン、及び所望の場合には分子量調整剤、例えば水素、並びに不活性ガス、例えば窒素、及び/又は低級アルカンから構成される混合物である。反応器ガスの速度は、管内に配置されて重合領域として機能する小粒ポリマーから構成される混合固体の緩い床を流動化するのに十分に高くなければならず、第2には、重合熱を効率的に消散させる(非凝縮モード)のに十分に高くなければならない。重合反応は、また、反応ガスを冷却するために気化のエンタルピーを更に用いるために、循環ガスの一部を露点より低く冷却して二相混合物の形態で反応器に戻す、凝縮又は超凝縮モードとして知られている方法で行うこともできる。
【0038】
流動床気相反応器においては、0.1〜10MPa、好ましくは0.5〜8MPa、特に1.0〜3MPaの圧力で運転することが望ましい。更に、冷却容量は、流動床内で(共)重合反応を行う温度に依存する。本プロセスを30〜160℃、特に好ましくは65〜125℃の温度で運転することが有利であり、比較的高い密度のコポリマーのためにこの範囲の上方の部分の温度を設定し、比較的低い密度のコポリマーのためにこの範囲の下方の部分の温度を設定することが好ましい。
【0039】
より多い量の静電防止剤は、ポリエチレンのバブル安定性に悪影響を与えることが分かった。これに対して、より少ない量の静電防止剤は、付着物及び堆積物の形成を導き、これは重合プロセスに悪影響を与えるだけでなく、生成物の特性も損なう。重合反応を1〜12ppm、好ましくは3〜10ppmの静電防止剤の存在下で行うと、際だったバブル安定性を有する生成物を得ることができる
用いることのできる静電防止剤の例は、EP−A−0229368、US−5026795、及びUS−4182810に開示されている。用いることのできる商業製品のここで言及することのできる例は、DuPont又はCostenobleから得ることができるStadis 450又はCostelan AS100であり、これらは、実質的にポリスルホンコポリマー、ポリアミン、及び長鎖スルホン酸から構成される。他の静電防止剤の例は、ZnO及び/又はMgOである。ZnO又はMgOの含水量は、それぞれの全重量を基準として、好ましくは0.5重量%よりも低く、好ましくは0.3重量%よりも低い。
【0040】
メジアラン酸から誘導される金属塩:
【0041】
【化1】

【0042】
及び例えば式:
【0043】
【化2】

【0044】
のアントラニル酸から誘導される金属塩、並びに、EP−A−636636に記載されているようなエピクロロヒドリン及び脂肪族第1級モノアミン又はN−アルキルアルキレンジアミンの反応によって得ることができるポリアミンから構成される混合物が、更に好ましい。
【0045】
本発明によれば、重合反応の後に溶融状態のポリエチレンの混合(配合)を行う。混合プロセス中の温度は、一般に220〜300℃、好ましくは240〜270℃である。ここでの温度は、混合装置内での溶融温度に基づく。
【0046】
用いることのできる混合装置は、ポリマーを溶融し、それを添加された物質と共に均質化することができる任意の普通の押出機又は混練機である。二軸押出機、特に共回転二軸押出機が好ましい。
【0047】
配合プロセスは、少なくとも0.17kWh/kg、好ましくは0.18〜0.35kWh/kg、より好ましくは0.18〜0.30kWh/kg、特に好ましくは0.19〜0.30kWh/kgの比エネルギー導入量で行う。ポリエチレンへの比エネルギー導入量は、吸収されたエネルギー(kW)、及び混合装置を通るポリマーの処理量(kg/h)から算出される比である。
【0048】
押出プロセスは、好ましくは酸素の不存在下で行う。
配合プロセス中において、全ポリマー含量を基準として1000〜2000ppmの絶対量の酸化防止剤を加える。1200〜1800ppm、特に1300〜1700ppmを用いることが好ましい。
【0049】
酸化防止剤は、更に、1:5〜5:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノール及び少なくとも1種類のホスファイトを含む。酸化防止剤は、好ましくは、1:3〜3:1、より好ましくは1:2〜2:1、特に好ましくは2:3〜3:2の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノール及び少なくとも1種類のホスファイトを含む。
【0050】
一つの好ましい態様においては、少なくとも1種類の立体障害フェノールは、ペンタエリスリトールテトラキス[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](Irganox 1010)、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート(Irganox 3114)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(Irganox 1330)、特に好ましくはペンタエリスリトールテトラキス[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](Irganox 1010)から選択される。商業的に入手できる形態は、Irganox 1010としてペンタエリスリトールテトラキス[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]、Irganox 3114としてトリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、及びIrganox 1330として1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンである。
【0051】
他の好ましい態様においては、少なくとも1種類のホスファイトは、トリフェニルホスファイト、トリノニルフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、好ましくはトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトから選択される。商業的に入手できる形態は、Irgafos 168(Ciba Spezialitatenchemieの製品)としてトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、及びWeston 618(Cromptonの製品)としてジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトである。
【0052】
本発明は、また、本発明方法によって製造することができるエチレンのホモポリマー又はコポリマーも提供する。これらは、特に有利な加工特性を有する。
製造される生成物の密度は、好ましくは0.935g/cm〜0.960g/cm、好ましくは0.940g/cm〜0.960g/cm、特に好ましくは0.945g/cm〜0.955g/cmである。
【0053】
成形組成物の多分散度M/Mは、好ましくは12〜27、より好ましくは15〜25、特に好ましくは16〜23である。190℃において21.6kgの負荷で測定されるメルトフローレートは、好ましくは1〜300g/10分、より好ましくは1〜50g/10分、特に好ましくは2〜30g/10分である。
【0054】
本発明による方法を用いて製造されるポリエチレンは、著しく良好なバブル安定性を示すので、加工してブローンフィルムを得るのに特に好適である。したがって、本発明は、ブローンフィルムのためのエチレンのホモポリマー又はコポリマーの使用も提供し、並びにエチレンのホモポリマー又はコポリマーから製造されるブローンフィルムも提供する。
【0055】
言及した全ての文献は、参照の目的で明確に本出願中に包含する。本出願における全てのパーセント及びppmのデータは、他に示さない限り、対応する混合物の全重量に基づく重量基準である。
【0056】
本出願において用いるパラメーターは、以下の方法で測定した。
ポリマー濃度を0に外挿した際の粘度数の極限値である固有粘度ηは、ISO1628にしたがって、自動Ubbelohde粘度計(Lauda PVS1)を用い、溶媒としてデカリンを用い、135℃において測定した。
【0057】
モル質量分布の幅を測定するために、Waters 150C−GPC装置を用いて、1,2,4−トリクロロベンゼン中、140℃において、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を行った。HS-Entwicklungsgesellschaft fur wissenschaftliche Hard- und Software mbH, Ober-HilbersheimからのソフトウェアであるWin-GPCを用いて、データを評価した。カラムは、そのモル質量が100〜10g/モルであるポリエチレン標準試料を用いて較正した。測定した値は、ポリマーの重量平均モル質量(M)及び数平均モル質量(M)、並びに数平均に対する重量平均の比(M/M)であった。
【0058】
ポリマー試料の密度は、DIN EN ISO 1183−1、変法Aにしたがって測定した。
ポリマー試料のコモノマー含量は、NMR分光法を用いて測定した。NMR試料は、不活性ガス下で引き出し、溶融した。H及び13C−NMRスペクトルにおいて用いた内部標準は溶媒信号であり、化学シフトはTMSに基づいていた。
【0059】
Alpineブローンフィルム機(直径(D)=50mm、長さ=21D、ダイ:120mmφ×1.00mm)上で、バブル安定性を試験した。この目的を達成するために、4:1のブローアップ比(BUR)、90cmのストーク長さで、厚さ20μmのフィルムを製造した。初期引取速度は35m/分であった
バブル安定性を測定するために、ブローンフィルムプロセス中において支持空気の供給を中断した。これによってバブルが振動する。バブルの振動は支持空気を再び流した際には低下しなければならない。バブル膨張の開始時における振動変位は1分の観察時間にわたって±2cmの範囲であり、その速度レベルで試験が完了し合格したと認めた。
【0060】
次に、同等の速度レベルにおいて衝撃試験を行った。衝撃試験のために、バブルを縦方向に振動させた。これは、冷却空気ブロワー上のアイリスダイアフラムを約7秒間完全に開放することによって行った。この時間の後、装置を当初の位置にリセットし、ここで制御ファクターは冷却空気の圧力であった。衝撃試験においては、フィルムバブルの振動は2分以内で±2cmに低下しなければならず、この場合に試験が完了し合格したと認めた。次に、システムをその次に高い引取速度に調節した。
【0061】
特定の引取速度において衝撃試験又は衝撃前の試験が合格しない場合には、その次に低い引取速度に対応する安定性等級を与える。
安定性等級を与えるために以下の系を用いた。
【0062】
【表1】

【0063】
ダートドロップインパクト(DDI)は、厚さ20μmのフィルムについて、ASTM D1709、方法Aにしたがって測定した。
メルトフローレート(MFR21)は、ISO 1133にしたがって、190℃の温度において21.6kgの負荷で測定した。
【0064】
以下において、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【実施例】
【0065】
実施例1:触媒前駆体の調製:
500mLのメタノール中の8.1gの硝酸クロム9水和物(1.05gのCr)から構成される溶液を、撹拌しながら、150gのSG332 5Nシリカゲル(Grace GmbH, Worms, Germanyの製品)に加えた。得られた懸濁液を30分間撹拌した。次に、溶媒を真空中70℃において除去した。
【0066】
実施例2:クロム触媒の活性化:
実施例1で得られた触媒前駆体を、それぞれ窒素下及び空気流下で、以下の工程によって活性化した。
【0067】
第1工程=1時間以内に100℃に加熱;
第2工程=1時間以内に150℃に加熱;
第3工程=150℃において30分間保持;
第4工程=2時間30分以内に300℃に加熱
300℃において、窒素から空気への切り替えを行う
第5工程=3時間以内に350℃に加熱(加熱速度:0.28℃/分);
第6工程=2時間5分以内に500℃に加熱(加熱速度:1.2℃/分);
第7工程=1時間以内に550℃に加熱(加熱速度:0.83℃/分);
第8工程=550℃において5時間保持;
第9工程=6〜7時間で室温に冷却
300℃に達したら、空気から窒素への逆の切り替えを行う。
【0068】
実施例3:重合:
実施例2で調製したクロム触媒を用いて、116℃においてエチレンを重合した。
重合反応は、流動床気相反応器内において、35kg/時の生産量で行った。製造されたポリエチレンの密度は、それぞれの場合において0.951g/cmであった。
【0069】
Table1に重合反応に関する条件をまとめる。
実験1を3、5、及び7と比較すると、良好なバブル安定性は、600℃のか焼温度では与えられないが、より高い活性化温度において得られることが分かる。
【0070】
実施例4:配合:
Basellの触媒前駆体Avant C230を用いて、触媒活性化条件、及びパイロットプラント反応器内での重合条件、並びに配合条件を制御して変動させて、一連の実験を行った。配合プロセスにおいては、ZSK 40(Werner & Pfleiderer)内で2つの異なるエクストルーダースクリューの組み合わせを用い、それぞれの場合において、安定化のために1600ppmのIrganox B215を用いた。
【0071】
エクストルーダーは2つの異なる構成で用いた。1番目は図1に示すようにスクリューAを有しており、2番目は図2に示すようにスクリューB及びギアポンプを有していた。
結果をTable1及びTable2にまとめる。
【0072】
【表2】

【0073】
実験3、5、及び7を、実験4、6、及び8と比較すると、スクリュー構造Bのみが良好なバブル安定性を与えることが分かる。これは、このスクリューが十分な比エネルギーをポリマー中に導入するからである。
【0074】
実施例5:配合:
スクリューB及びギアポンプを用い、ZSK 40内での配合プロセス中に安定化を変化させた。Irganox B215(Ciba Spezialitatenchemieの製品、フェノールとホスファイトの1:2混合物)を安定剤として用いた。結果をTable2にまとめる。
【0075】
【表3】

【0076】
実施例6:配合:
実施例5のものに基づく配合条件下において、安定剤の全量を同等にして、Irganox 168(ホスファイト)に対するIrganox 1010(フェノール)の比を変動させた。Table3に結果を示す。純粋なフェノール及び純粋なホスファイトは好適でないのに対して、1:5〜5:1の比が好適なバブル安定性を与えることが分かる。
【0077】
【表4】

【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】図1は、スクリューAを有するエクストルーダーの概略図である。
【図2】図2は、スクリューB及びギアポンプを有するエクストルーダーの概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)エチレン、又はエチレンと1種類以上の他の1−オレフィンとを、クロム触媒の存在下、20〜200℃の温度及び0.1〜20MPaの圧力において重合し、ここで、クロム触媒は、1種類以上のクロム化合物をシリケート担体に施し、次に620〜900℃の温度の酸化条件下で熱活性化することによって調製することができ;
(b)溶融状態のポリエチレンを、1:5〜5:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノールを含み且つ少なくとも1種類のホスファイトを含む1000〜2000ppmの酸化防止剤の存在下において、少なくとも0.17kWh/kgの比エネルギー導入量で混合する;
工程を含む、エチレンのホモポリマー又はコポリマーの製造方法。
【請求項2】
重合を、好ましくは流動床気相反応器内において気相中で行う、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
重合を、1〜12ppm、好ましくは3〜10ppmの静電防止剤の存在下で行う、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
溶融状態での混合を、押出機、好ましくは共回転二軸押出機内で行う、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
押出を、0.18〜0.35kWh/kgの比エネルギー導入量で行う、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
酸化防止剤が、1:3〜3:1、特に1:2〜2:1の混合比で少なくとも1種類の立体障害フェノール及び少なくとも1種類のホスファイトを含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
少なくとも1種類の立体障害フェノールが、ペンタエリスリトールテトラキス[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]、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、好ましくはペンタエリスリトールテトラキス[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]から選択される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
少なくとも1種類のホスファイトが、トリフェニルホスファイト、トリノニルフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、好ましくはトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトから選択される、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれかに記載の方法によって製造することができるエチレンのホモポリマー又はコポリマー。
【請求項10】
ブローンフィルムのための請求項8に記載のエチレンのホモポリマー又はコポリマーの使用。
【請求項11】
請求項9に記載のエチレンのホモポリマー又はコポリマーから製造されるブローンフィルム。

【図1】
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【図2】
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【公表番号】特表2009−525365(P2009−525365A)
【公表日】平成21年7月9日(2009.7.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−552723(P2008−552723)
【出願日】平成19年1月24日(2007.1.24)
【国際出願番号】PCT/EP2007/000577
【国際公開番号】WO2007/088000
【国際公開日】平成19年8月9日(2007.8.9)
【出願人】(500289758)バーゼル・ポリオレフィン・ゲーエムベーハー (118)
【Fターム(参考)】