説明

改良した加工性を示すインフレーションフィルムを製造するためのポリエチレン成形用組成物

本発明は、8〜200μmの範囲内の厚さのインフレーション成形フィルム特に適している多峰性モル質量分布を示すポリエチレン成形用組成物に関する。成形用組成物は、23℃における密度が0.953〜0.960g/cm3の範囲内及び押出後の最終製品のMFR190/5が0.10〜0.50dg/分の範囲内である。当該組成物は、第1分子量を有するホモポリマーAから製造される第1エチレンポリマー画分を30〜60重量%、別のホモポリマー又はエチレンと4〜8個の炭素原子を有するオレフィン群からの少なくとも1種の第1コモノマーとの第1コポリマーBから製造され、当該第1コポリマーBが前記第1分子量よりも高い第2分子量を有する、第2エチレンポリマー画分22〜40重量%、及びエチレンと少なくとも1種の第2コモノマーとの第2コポリマーCから製造され、当該第2コポリマーCが前記第2分子量よりも高い第3分子量を有する、第3エチレンポリマー画分10〜30重量%を含む。本発明の成形用組成物は、機械特性を損なうことなく改善した加工性示す薄いフィルムを製造できる。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
発明の分野
本発明は、多峰性モル質量分布を有するポリエチレン(PE)成形用組成物、すなわち、異なるモル質量を有する複数のエチレンポリマー画分を含む成形用組成物に関する。
【0002】
本明細書及び特許請求の範囲では、特記しない限り、「ポリマー」という用語は、ホモポリマー、すなわち、同じ種のモノマーから誘導される繰り返しモノマー単位を含むポリマー、及びコポリマー、すなわち、少なくとも二種の異なるモノマーから誘導される繰り返しモノマー単位を含むポリマー(使用するモノマーの異なる種の数に依存して二元共重合体、三元共重合体、等と言及される)の双方を表記するために使用する。本発明の多峰性PE成形用組成物はインフレーションフィルムを製造するのに特に有用である。本発明は、このPE成形用組成物を製造する方法にも関する。本発明は、さらに、上記成形用組成物から、インフレーションフィルム法により製造されるインフレーションフィルムに関する。
【0003】
従来技術
ポリエチレンは、その機械的強度、加工性、良好な耐化学性及びポリエチレンの固有の低重量のため、インフレーションフィルム押出法により大量生産でフィルムを製造するのに使用される。例えば、EP−A−0603935は、ポリエチレン系成形用組成物を記載し、当該ポリエチレンは2峰性モル質量分布を示し、良好な機械特性を示すフィルム及び成形品を製造するのに適している。
【0004】
しかし、2峰性ポリエチレンから製造される従来フィルムは加工性に適していない。特に、加工している間のバブル安定性に関して適しておらず、さらに、不充分な圧伸能力を示す。改良したバブル安定性を達成する試みは、特に、落槍衝撃強度(Dart Drop Impact Strength: DDI) (ASTM D 1709、A法に準拠して決定)に関して、機械特性を許容できないように不可避的に悪化させる。
【0005】
発明の概要
したがって、本発明の基礎となる技術的課題は、機械特性(特に、DDIに関して)を損なうことなく、インフレーションフィルム押出法における改良した加工性を示す新規なPE成形用組成物を提供することである。さらに詳細には、本発明の新規なPE成形用組成物から製造されるフィルムの機械的強度は、DDIとして表記して、20μmの厚さのフィルムについて280gよりも低くない。
【0006】
特記する場合を除き、明細書及び特許請求の範囲で、量(amounts, quantities)、百分率等で表す数は、総ての場合で、「約」という用語により緩和されていると了解されるべきである。さらに、総ての範囲は、開示したその最大点及び最小点のいずれの組合せも含み、具体的に示されている又はいないいずれの中間点も含む。
【0007】
上記技術的課題は、多峰性モル質量分布、23℃における密度が0.953〜0.960g/cm3の範囲内及び押出後の最終製品のMFR190/5が0.10〜0.50dg/分の範囲内であるポリエチレン成形用組成物であって、前記ポリエチレン成形用組成物が:
−第1の分子量を有するエチレンホモポリマーAから製造された第1エチレンポリマー画分30〜60重量%
−別のホモポリマー又はエチレンと4〜8個の炭素原子を有するオレフィン群からの少なくとも1種の第1コモノマーとの第1コポリマーBから製造され、当該第1コポリマーBが前記第1分子量よりも高い第2分子量を有する、第2エチレンポリマー画分22〜40重量%、及び
−エチレンと少なくとも1種の第2コモノマーとの第2コポリマーCから製造され、当該第2コポリマーCが前記第2分子量よりも高い第3分子量を有する、第3エチレンポリマー画分10〜30重量%
を含む、ここで、総ての%は成形用組成物の総重量を基準にする、PE成形用組成物二より解決される。
【0008】
明細書及び特許請求の範囲では、溶融流量MFR190/5は5kgの荷重下、190℃でISO 1133に準拠して測定した溶融流量である。密度はISO 1183にしたがって決定する。
【0009】
有利なことに、本発明の新規なPE成形用組成物から製造したフィルムは、20μmの厚さのフィルムについてDDIが280gを上回ると言う意味で、従来のフィルムと比較するとき、より良好なバブル安定性、低い溶融圧力及び適切な機械特性を示す。本発明のポリエチレン成形用組成物は、23℃の温度で0.953〜0.960g/cm3、好ましくは、0.955〜0.959g/cm3の密度を示し、広い3峰性モル質量分布を示す。
【0010】
本発明の好適な実施態様では、ポリエチレン成形用組成物は:
− 42〜52重量%の第1エチレンポリマー画分(すなわち、ホモポリマーA)、
− 27〜38重量%の第2エチレンポリマー画分(すなわち、別のホモポリマー又は第1コポリマーB)、及び
− 15〜25重量%の第3エチレンポリマー画分(すなわち、第2コポリマーC)を含む。
【0011】
第2コポリマーBは、好ましくは、エチレンに加えて、予め定めた割合、好ましくは、第2コポリマーBの重量を基準に0.1〜1.0重量%の少なくとも1種の第1オレフィンコモノマー(4〜8個の炭素原子を有する)を含有する。このようなコモノマー(類)の例は、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及び4−メチル−1−ペンテン及びその混合物である。
【0012】
類似した方法で、第2コポリマーCは、好ましくは、エチレンと、好ましくは4〜8個の炭素原子を有するオレフィン類、そしてより好ましくは、上述したコモノマー類のリストからなる群から選択される少なくとも1種の第2コモノマーとのコポリマーである。好ましくは、少なくとも1種の第2コモノマーは、第2コポリマーCの重量を基準に1〜15重量%の量で存在する。
【0013】
さらに、本発明のPE成形用組成物は、ISO 1133に準拠した押出後、0.10〜0.50g/10分、好ましくは、0.32〜0.42g/10分の範囲の最終生成物の溶融流量MFR190/5を示す
好ましくは、本発明のPE成形用組成物は、135℃の温度でデカリン中ISO/R 1191に準拠して測定して、270〜400cm3/g、特に320〜400cm3/gの範囲の粘度数VN3を示す。
【0014】
詳細を下記に記載する本発明の好適な実施態様により提供されるように、PE成形用組成物は、好ましくは、第1段階、第2段階及び第3段階を含む少なくとも3連続重合段階を含むカスケード重合法により調製される場合、本発明組成物の3峰性が、異なる連続重合段階において形成したエチレンポリマー画分の、ISO/R 1191に準拠して測定される粘度数VNに関して記載することができる。
【0015】
ここで、異なる粘度数は下記に説明するように示される。粘度数VN1は、第1重合段階後のポリマーで測定した粘度数を示すのに使用する。粘度数VN1は、ホモポリマーAの粘度数VNAと同じである。本発明の好適な実施態様では、粘度数VN1の範囲は、60〜110cm3/g、より好ましくは、60〜110cm3/gである。
【0016】
粘度数VN2は、第2重合段階後のポリマーを測定した粘度数を表示するのに使用される。したがって、粘度数VN2は、ホモポリマーAと別のホモポリマー又は第1コポリマーBとの混合物の粘度数である。第2重合段階で形成される別のホモポリマー又は第1コポリマーBの粘度数は代わりに数学的のみで決定できる。本発明の好適な実施態様では、粘度数VN2の範囲は、250〜400cm3/g、好ましくは、300〜370cm3/gである。
【0017】
粘度数VN3は、第3重合段階後のポリマーを測定した粘度数を表示するのに使用される。したがって、粘度数VN3は、ホモポリマーAと別のホモポリマー又は第1コポリマーBと第2コポリマーCの混合物の粘度数である。第3重合段階で形成される第2コポリマーCの粘度数は代わりに数学的のみで決定できる。本発明の好適な実施態様では、粘度数VN3の範囲は、270〜400cm3/g、特に、320〜440cm3/gである。
【0018】
本発明のPE成形用組成物は追加の添加剤をさらに含むことができる。このような添加剤は、例えば、熱安定剤、抗酸化剤、UV安定剤、光安定剤、金属不活性化剤、過酸化物−破壊性化合物(peroxide-destroying compound)、塩基性共−安定剤(0〜10重量%、好ましくは、0〜5重量%の量)、さらに、充填剤、強化用材料、可塑剤、滑剤、乳化剤、顔料、蛍光増白剤、難燃剤、帯電防止剤、発泡剤又はこれらの組み合わせ(組成物の総重量を基準に総量0〜50重量%)であることができる。
【0019】
本発明はさらに上述したポリエチレン成形用組成物の製造法にも関し、当該方法は、エチレン、前記少なくとも1種の第1コモノマー及び前記少なくとも1種の第2コモノマーを、懸濁液中、好ましくは、20〜120℃、より好ましくは、70〜90℃及びさらに好ましくは80〜90℃の範囲の温度で、2〜10バールの圧力で、好ましくは、チグラー触媒の存在下で重合させる工程を含む。
【0020】
PE成形用組成物の製造法は、好ましくは、遷移金属化合物及び助触媒、好ましくは有機−アルミニウム化合物を含む高活性チグラー触媒を含む触媒系の存在下で、少なくとも3連続重合を含む多段階連続反応により行う。好ましくは、重合は、第1段階、第2段階及び第3段階を含む多連続重合段階で、直列に配置した前記各段階に相当する第1反応器、第2反応器及び第3反応器を含む多段階反応器中で達成されるように行う。重合は、好ましくは、EP−A−1 228 101に記載されているカスケード懸濁重合で行う。
【0021】
各重合段階におけるモル質量は、好ましくは、連鎖移動剤、好ましくは、水素により、上記好適な値の粘度数が各重合段階後に得られるように調整する。
本発明の成形用組成物は、インフレーションフィルム押出法によりインフレーションフィルムを製造するのに特に適している。このようなプロセスを行う可能な方法を下記に詳細に述べる。すなわち、まず、ポリエチレン成形用組成物を押出機中で200〜250℃の温度で可塑化させる。続いて、可塑化したポリエチレンを、実質的に管状のバブルを形成するように溶融状態で円環状ダイス中に通す。得られたバブルを、好ましくは、圧縮空気により、冷却し、続いて、ローラーにより折り畳みフィルムに巻き取る。
【0022】
本発明の成形用組成物は、この組成物が大量生産工場規模の典型的な処理条件でさえ改善した延伸能力及び適切なフィルムバブル安定性を確保するので、フィルムインフレーション法により特に良く処理されることができる。換言すれば、延伸能力のために、一定で均一な厚さの特に薄いフィルムを製造できる。バブル安定性のため、円環状ダイスから来るフィルムバブルは高巻き取り速度でも安定な状態を保ち、軸方向や半径方向のいずれもその形状を変化させる傾向を示さない。好ましくは、バブルは、最大巻き取り速度において衝撃試験(下記の実施例3で詳細に述べるように行う)の間、軸方向に±2cm以下で振動する凝固材料から溶融材料の境界を定めるフロストラインを有する。
【0023】
さらに、本発明は、上述したPE成形用組成物を含み、8〜200μm、好ましくは、10〜100μm、より好ましくは、8〜50μm、そしてさらにより好ましくは、8〜10μmの厚さのフィルムに関する。好ましくは、20μm厚さのフィルムのDDIは280gよりも高い。
【0024】
好適な実施態様の詳細な記述
下記の好適な実施態様により本発明をさらに記載するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【0025】
実施例1:重合(本発明)
相互に直列に配列した3個の反応器のカスケード方式で行う連続プロセスにより、エチレンを重合させた。EP−A401776、実施例1により製造したチグラー触媒を使用した。当該触媒は、1〜8時間の長期間にわたって活性を維持できるので、水素に対して極度に高い応答性及びカスケード重合を行うのに足る活性を示した。
【0026】
この触媒は、特に、下記の分析的組成を示した。
Ti 6.2重量%
Mg 70.8重量%
Cl 23.0重量%。
【0027】
触媒を充分量のトリエチルアルミニウムにより予備活性化させ、次いで4.8ミリモル/時間の量で第1反応器に供給した。充分な懸濁媒体(特に、ヘキサン)、エチレン及び水素を第1反応器にさらに供給した。エチレン量(=46kg/時間)及び水素量(=55g/時間)を、第1反応器の気相空間(分析測定のためのガス温度=5±1℃)中で16.8容積%のエチレン及び68容積%の水素が測定されるように設定した。残りは窒素と蒸発した懸濁媒体との混合物だった。第1反応器中の重合は、84℃の温度、8.8バール(0.88MPaに相当)の圧力下で行った。次いで、第1反応器からの懸濁液を直列にかつ第1反応器の下流に配列されている第2反応器に運搬した。第2反応器中の気相空間(分析測定のためのガス温度=5±1℃)の水素の%は、中間H2減圧により8.6容積%に減少した。非常に少量の第1コモノマー(すなわち、1−ブテン)と一緒に30.7kg/時間の量のエチレンを第2反応器に導入した。第2反応器中に62.5容積%のエチレン、8.6容積%の水素及び0.4容積%の1−ブテンを測定し、残りは窒素と蒸発した懸濁媒体との混合物だった。第2反応器中の重合は、84℃の温度、2.7バール(0.27MPaに相当)の圧力下で行った。
【0028】
第2反応器からの懸濁液を直列にかつ第2反応器の下流に配列されている第3反応器に排ガス無しで操作する別の中間減圧により運搬した。水素を導入することにより気相空間の水素濃度を14.6容積%に設定した。19.2kg/時のエチレンとは別に、第2段階で導入した第1コモノマーと等しい240g/時の第2コモノマー、すなわち1−ブテンと、6.6g/時の水素をさらに第3反応器に導入した。第3反応器中の気相空間(分析測定のためのガス温度=5±1℃)中に、66容積%のエチレン、14.6容積%の水素及び1容積%の1−ブテンを測定し、残りは窒素と蒸発した懸濁媒体との混合物だった。第3反応器中の重合は、84℃の温度、3バール(0.3MPaに相当)の圧力下で行った。
【0029】
第3反応器を去るポリマー懸濁液から懸濁媒体を分離し、得られた粉末を乾燥し、ペレット化した。
上述したようにして製造したポリエチレン成形用組成物の密度は、0.957g/cm3を示し、粘度数VN1、VN2及びVN3、ホモポリマーA、第1コポリマーB及び第2コポリマーC各々の割合wA、wB及びwC、並びに溶融流量MFR1、MFR2及びMFR3を下記表1に報告する。
【0030】
【表1】

表1の物理特性についての略語は下記の意味を示す:
A、wB、wC=総成形用組成物中のホモポリマーA、第1コポリマーB及び第2コポリマーC各々の割合、総成形用組成物=個々の反応器中に供給したエチレン量によって決定される、反応器分割;
VN1、VN2、VN3=デカリン中、135℃でISO/R1191に準拠して測定した第1、第2、第3反応器を去るポリマーの各々の粘度数;
MFR1、MFR2及びMFR3=温度及び荷重の表示がされているISO 1133に準拠して測定した第1、第2及び第3反応器を去るポリマーの各々の溶融流量;
MFRヘ゜レット=押出後の最終製品の溶融流量。
【0031】
実施例2:フィルム製造(本発明)
こうして製造した成形用組成物から、下記の方法によりフィルムを製造した。
20μmの厚さのフィルムを、Alpineフィルムインフレーションプラントで製造した。当該プラントは、50mmの直径d1及び21×d1(=1.05m)の長さを備えた押出機並びに120mmの直径d2及び1mmのギャップ幅を備えた円環状ダイを含む。フィルムを4:1のブローアップ比及び7.5×d2(=90cm)のネック長さで製造した。押出機中の成型用組成物の溶融温度は205〜210℃だった。下記の表2にフィルム特性を示す。
【0032】
実施例3:フイルム製造(比較)
押出機中の成形用組成物の溶融温度が205〜215℃だった以外は同じプラント、同じ条件下で、名称FS 1560で商業的に入手できる、Borealisからの市販フィルム原料を使用して20μmフィルムを製造した。下記の表2にフィルム特性を示す。
【0033】
【表2】

さらに、下記に詳細に記載する予備試験及び衝撃試験を含む、下記の手順により、特にフィルムバブル安定性を決定した。
【0034】
予備試験では、予め定めた増加する巻き取り速度、すなわち、ar 58、63、70、77及び87m/分(=最大巻き取り速度)で巻き取り速度を設定した。各々の巻き取り速度に達し、冷却用空気送風機を調節することによりネック長さを90cmに調節した後、フィルムバブルの軸振動を観察した。
【0035】
試験は、形成されるバブルの軸方向振動が1分の観察期間にわたって±2cmの範囲内だったときに、与えられた速度で終了し合格すると考えられる。
続いて、予備試験と同じ巻き取り速度設定で衝撃試験を行った。衝撃試験では、バブルが軸方向に振幅した。これは、約7秒間冷却用空気送風機の絞りを完全に開くことにより行った。次いで、この絞りを最初の位置に再設定した。絞りの開閉を冷却用空気の圧力によりモニターした。しかし、25℃よりも高い室温で、上記絞りのみの開放は振幅へのフィルムバブルを設定するのに不充分だった。したがって、25℃よりも高い温度で、まず絞りを開け、次いで、最大3秒の間完全に閉じ、その後、最初の位置に再設定し、この間ずっと空気圧によりモニターした。衝撃試験は、フィルムバブルの振幅が2分以内に±2cmに減るときに、与えられた巻き取り速度で合格すると考えられた。
【0036】
これを上記増加させる巻き取り速度のそれぞれについて行った。衝撃試験又は予備試験に特定の巻き取り試験に合格しなかった場合、より低い前の巻き取り速度に相当する安定性等級を与えた。
【0037】
フィルムの落槍衝撃強度を標準ASTM D 1709、方法Aに準拠して決定した。
斑点の評価は目視で行った。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
多峰性モル質量分布、23℃における密度が0.953〜0.960g/cm3の範囲内及び押出後の最終製品のMFR190/5が0.10〜0.50dg/分の範囲内であるポリエチレン成形用組成物であって、前記ポリエチレン成形用組成物が:
−第1の分子量を有するエチレンホモポリマーAから製造された第1エチレンポリマー画分30〜60重量%
−別のホモポリマー又はエチレンと4〜8個の炭素原子を有するオレフィン群からの少なくとも1種の第1コモノマーとの第1コポリマーBから製造され、当該第1コポリマーBが前記第1分子量よりも高い第2分子量を有する、第2エチレンポリマー画分22〜40重量%、及び
−エチレンと少なくとも1種の第2コモノマーとの第2コポリマーCから製造され、当該第2コポリマーCが前記第2分子量よりも高い第3分子量を有する、第3エチレンポリマー画分10〜30重量%
を含む、ここで、総ての%は成形用組成物の総重量を基準にする、ポリエチレン成形用組成物。
【請求項2】
−42〜52重量%の第1エチレンポリマー画分
−27〜38重量%の第2エチレンポリマー画分(ここで、第1コポリマーBは、コポリマーBの重量を基準に、0.1〜1.0重量%の前記少なくとも1種の第1コモノマーを含有する)、及び
−15〜25重量%の第3エチレンポリマー画分(ここで、第2コポリマーCは、コポリマーCの重量を基準に、1〜15重量%の前記少なくとも1種の第2コモノマーを含有する)、
を含む請求項1に記載のポリエチレン成形用組成物。
【請求項3】
前記第1コモノマー及び第2コモノマーが、独立して、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン及びそれらの混合物を含む群から選択される、請求項1または2に記載のポリエチレン成形用組成物。
【請求項4】
密度が0.955〜0.959g/cm3であり、押出後の最終製品のMFR190/5が0.32〜0.42g/10分である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエチレン成形用組成物。
【請求項5】
135℃の温度のデカリン中でISO/R 1191に準拠して測定した、粘度数VN3が270〜400cm3/gである、請求項4に記載のポリエチレン成形用組成物。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレン成形用組成物の製造法であって、当該方法は、エチレン、前記少なくとも1種の第1コモノマー及び前記少なくとも1種の第2コモノマーを、20〜120℃の温度の懸濁液中で、2〜10バールの圧力で、遷移金属と有機−アルミニウム化合物を含むチグラー触媒の存在下で重合する工程を含む、前記ポリエチレン成形用組成物の製造法。
【請求項7】
前記重合工程を、第1段階、第2段階、及び第3段階を含む多数連続重合段階で行い、連続して配列した対応する第1反応器、第2反応器及び第3反応器中で達成し、各段階中で製造されるポリエチレン組成物のモル質量が水素により各場合で調節する、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
第1重合段階の水素濃度を、ホモポリマーAの粘度数VN1が70〜110cm3/gであるように設定する、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
第2重合段階の水素濃度を、ホモポリマーAプラスホモポリマー又はコポリマーBの混合物の粘度数VN2が250〜400cm3/gであるように設定する、請求項7又は8に記載の方法。
【請求項10】
第3重合段階の水素濃度を、ホモポリマーAプラス第1ホモポリマー又はコポリマーBプラス第2コポリマーCの混合物の粘度数VN3が280〜400cm3/gであるように設定する、請求項7〜9のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
8〜200μmの厚さを有するインフレーションフイルムを製造するための請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレン成形用組成物の使用。
【請求項12】
ポリエチレン成形用組成物をポリエチレン溶融物が得られるように溶融し、円環状ダイス中にポリエチレン溶融物を押し込むことにより当該溶融物を押出し、最大巻き取り速度で衝撃試験中軸方向に最大±2cmのフロストライン振動を示すバブルを形成するようにする工程を含むインフレーションフィルムプロセスによりインフレーションフィルムを製造する、請求項11に記載のポリエチレン成形用組成物の使用。
【請求項13】
8〜200μmの範囲の厚さ及び20μmの厚さのフィルムで測定して、280gを超えるDDIを示す、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレン成形用組成物を含むインフレーションフィルム。

【公表番号】特表2008−531803(P2008−531803A)
【公表日】平成20年8月14日(2008.8.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−557473(P2007−557473)
【出願日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【国際出願番号】PCT/EP2006/060223
【国際公開番号】WO2006/092378
【国際公開日】平成18年9月8日(2006.9.8)
【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)】