説明

高いホットタック性を有するインフレーションフィルム用のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体の組成物

本発明は、改善されたホットタック性を有するフィルム層および組成物に関する。本組成物は、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体を含み、前記エチレン/α−オレフィン共重合体は、例えば、約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、および密度d(g/cm3)を有することができ、このTmおよびdの数値は、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
の関係に相当する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高いホットタック性を有するエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体組成物、およびそれらより製造されるフィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
特性を改良するために製品、支持体またはフィルムをコーティングすることが望ましいことは多い。特に望ましいコーティングは、ヒートシール性フィルム、すなわち、熱および/または圧力の印加でそれ自体が、別のフィルムまたは別の支持体に接着することができるフィルム、のコーティングである。このようにして、製品、支持体またはフィルムをシールして、バッグまたは他の包装材料などの構造を形成することができる。
【0003】
ラミネートおよび単層または多層フィルムは、ヒートシール性層を用いることが多い2つの包装材料である。ラミネートは、押出コーティングによりヒートシール性層で支持体、例えば紙またはフィルム、をコーティングすることによって、適便に製造される。押出コーティングは、ポリマーまたはポリマーのブレンドが押出機のホッパーに供給されるプロセスである。このホッパーにおいて、そのポリマーまたはブレンドは、溶融され、ダイに通されてウェブを形成する。その後、そのウェブは、ニップロール/チルロール接触面によって、例えば溶融されたウェブがその支持体上にプレスされるように、その支持体上に押出される。その支持体は、そのチルロールによって冷却され、巻取機で巻き取られる。
【0004】
同様に、多くの場合、多数の異なるプロセスを用いて、包装材料として有用な単層または多層のフィルムを製造する。こうしたプロセスとしては、バブル押出および双軸延伸プロセス、ならびにテンターフレーム法を挙げることができる。シーリングを促進するために、ヒートシール性フィルムは、通常、単独で、または多層フィルムの場合には最も外側の層または最も内側の層として用いられる。
【0005】
ヒートシール性フィルム層を有するラミネートおよび単または多層フィルムは、多くの場合、「形成、充填およびシール」機において用いられる。これらの機械は、フィルムから、フィルム同士をシールすることにより閉じることができる包装材の連続的な流れを作る。多くの場合、こうした包装材は、フィルム同士のシールクロージャーを形成するように熱および圧力を印加するヒートシールジョーによって、シールされる。
【0006】
ヒートシールジョーによって作られるヒートシールクロージャーは、多くの場合、そのシールが周囲温度で冷却された後に最強になる。しかし、生産能力を増大させるために、包装材料は、底のシールが完全に冷却するための時間が経過する前に充填され、従って、シール接触面のポリマーは、完全に凝固(または再結晶化)しておらず、またはまだ軟化状態である。このため、クロージャーは、周囲温度への冷却を必要とせずに、極めて急速に十分な強度を示さなければならない。でなければ、クロージャーは、製品がその包装材料に充填されたときにその製品の重量によって破壊されることになる。
【0007】
「シール強度」は、シールが形成され、十分な強度に達した後の周囲温度でのヒートシールの強度である。しかし、上述のように、形成後であるが周囲温度まで冷却される前の温度でのシールの特性が、多くの場合、重要である。周囲より高い温度でのシール強度の特性は、多くの場合、「ホットタック」性と呼ばれる。
【0008】
ヒートシール性フィルムにとって重要な多数の異なるホットタック性がある。1つの重要なホットタック性は、「開始温度」である。開始温度は、所定の時間長にわたって所定のフィルム厚に所定の圧力を印加することによってシールを形成することができる周囲温度より上の最初の温度である。多くの場合、開始温度は、2ミルのフィルムが、ASTM F1921、方法Bを用いて0.5N/インチの強度を有するシールを形成する、最低温度として表示される。一般的に、より低い開始温度が望ましい。シールを形成するために用いられる要求エネルギーが少なく、所定のシールジョー温度で最初のシールを形成するためにかかる時間が短いからである。従って、生産速度を向上させることができる。
【0009】
別の重要なホットタック性は、「極限ホットタック性」である。極限ホットタック性は、開始温度より高い温度でそのシールが有する最大強度である。通常、極限ホットタック性は、可能最低温度で発生することが望ましい。一般的に望ましい別のホットタック性は、広い温度域にわたって測定したときにフィルムが適したシール強度を示すような広い加工領域である。シール強度が高温で十分一様であり続けるような高温ホットタック性も、一般的に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ホットタック性は、多くの場合、フィルムシールを形成するために用いられる組成物によって決まる。従来、例えば、低密度ポリエチレンと線状低密度エチレン炭化水素コポリマーの混合物である米国特許第4,339,507号および同第5,741,861号に記載されているものなどの組成物が利用されてきた。しかし、残念なことに、こうした組成物は、多くの場合、生産能力を制限し得るホットタック性を有する。例えば、ポリプロピレンとポリエチレンの混合物を含む米国特許第6,262,174号の組成物は、上述の問題の多くを解決した。しかし、改善されたホットタック性および広い融点領域を有する新規組成物の発見が、尚、望ましい。加えて、容易に開けられることが望まれる用途(例えば、穀物食品用の箱)には、制御されたヒートシール強度を有する組成物が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0011】
有利なことに、優れたホットタック性、広い加工領域および制御されたヒートシール強度をもたらす新規組成物を発見した。本組成物は、1つまたはそれ以上のエチレン/α−オレフィン共重合体を含む。本組成物は、1つまたはそれ以上の他のポリマー、ならびに1つまたはそれ以上の添加剤をさらに含むことがある。適切なフィルム構造としては、単層フィルムと多層フィルムの両方が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
一般定義
「ポリマー」は、同じタイプのモノマーであろうと、異なるタイプのモノマーであろうと、モノマーを重合させることによって得られた高分子化合物を意味する。一般用語「ポリマー」は、用語「ホモポリマー」、「コポリマー」、「ターポリマー」ならびに「共重合体(interpolymer)」を包含する。
【0013】
「共重合体」は、少なくとも2つの異なるタイプのモノマーの重合によって得られたポリマーを意味する。一般用語「共重合体(interpolymer)」は、用語「コポリマー」(通常、2つの異なるモノマーから得られたポリマーを指すために用いられる)ならびに用語「ターポリマー」(通常、3つの異なるタイプのモノマーから得られたポリマーを指すために用いられる)を包含する。これは、4つまたはそれ以上のタイプのモノマーを重合させることによって製造されたポリマーも包含する。
【0014】
用語「エチレン/α−オレフィン共重合体」は、一般的に、エチレンと3個またはそれ以上の炭素原子を有するα−オレフィンとを含むポリマーをいう。好ましくは、エチレンが、そのポリマー全ての大半部分のモル分率を構成する。すなわち、エチレンは、そのポリマー全ての少なくとも約50モルパーセントを構成する。より好ましくは、エチレンは、少なくとも約60モルパーセント、少なくとも約70モルパーセント、または少なくとも約80モルパーセントを構成し、そのポリマー全ての実質的な残部は、好ましくは3個またはそれ以上の炭素原子を有するα−オレフィンである、少なくとも1つの他のコモノマーを含む。多数のエチレン/オクテンコポリマーについて、好ましい組成は、そのポリマー全ての約80モルパーセントより多いエチレン含量、およびそのポリマー全ての約10から約15、好ましくは約15から約20モルパーセントのオクテン含量を含む。ある実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、低収率でまたは少量でまたは化学プロセスの副生成物として生成されるものを含まない。エチレン/α−オレフィン共重合体を1つまたはそれ以上のポリマーとブレンドすることができるが、生成されるエチレン/α−オレフィン共重合体は、実質的に純粋であり、多くの場合、重合プロセスの反応生成物の主成分を構成する。
【0015】
エチレン/α−オレフィン共重合体は、エチレンおよび1つまたはそれ以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを重合型で含み、これは、化学的または物理的な特性が異なる2つまたはそれ以上の重合したモノマー単位の複数のブロックまたはセグメントによって特徴付けられる。すなわち、エチレン/α−オレフィン共重合体は、ブロック共重合体、好ましくはマルチブロック共重合体またはコポリマーである。用語「共重合体」および「コポリマー」は、本明細書では同義で用いられる。ある実施形態において、マルチブロックコポリマーは、次の式:
(AB)n
によって表すことができ、式中、nは、1、好ましくは1より大きい整数、例えば、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100またはそれ以上であり、「A」は、ハードブロックまたはセグメントを表し、ならびに「B」は、ソフトブロックまたはセグメントを表す。好ましくは、AおよびBは、実質的に分枝したまたは実質的に星形の様態とは対照的に、実質的に線状の様態で連結している。他の実施形態において、AブロックおよびBブロックは、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布している。言い換えると、これらのブロックコポリマーは、通常、次のような構造を有さない。
【0016】
AAA――AA−BBB――BB
さらに他の実施形態におけるブロックコポリマーは、異なるコモノマー(単数または複数)を含む第三のブロックタイプを、通常、有さない。さらに他の実施形態では、ブロックAおよびブロックBの各々が、そのブロックの中に実質的にランダムに分布しているモノマーまたはコモノマーを有する。言い換えると、いずれのブロックAおよびブロックBも、異なる組成の2つまたはそれ以上のサブセグメント(またはサブブロック)、例えば、そのブロックの残りのものとは実質的に異なる組成を有するチップセグメント、を含まない。
【0017】
一般的に、マルチブロックポリマーは、種々の量の「ハード」および「ソフト」セグメントを含む。「ハード」セグメントは、エチレンが、そのポリマーの重量を基準にして約95重量パーセントより多い量、好ましくは約98重量パーセントより多い量で存在する、重合単位のブロックをいう。言い換えると、ハードセグメント中のコモノマー含量(エチレン以外のモノマーの含量)は、そのポリマーの重量を基準にして約5重量パーセント未満、好ましくは約2重量パーセント未満である。ある実施形態において、ハードセグメントは、全てまたは実質的に全てエチレンを含む。一方、「ソフト」セグメントは、そのコモノマー含量(エチレン以外のモノマーの含量)が、そのポリマーの重量を基準にして約5重量パーセントより大きい、好ましくは約8重量パーセントより大きい、約10重量パーセントより大きい、または約15重量パーセントより大きい、重合単位のブロックをいう。ある実施形態において、ソフトセグメント中のコモノマー含量は、約20重量パーセントより大きくてもよく、約25重量パーセントより大きくてもよく、約30重量パーセントより大きくてもよく、約35重量パーセントより大きくてもよく、約40重量パーセントより大きくてもよく、約45重量パーセントより大きくてもよく、約50重量パーセントより大きくてもよく、または約60重量パーセントより大きくてもよい。
【0018】
ソフトセグメントは、多くの場合、そのブロック共重合体の総重量の約1重量パーセントから約99重量パーセント、好ましくは、そのブロック共重合体の総重量の約5重量パーセントから約95重量パーセント、約10重量パーセントから約90重量パーセント、約15重量パーセントから約85重量パーセント、約20重量パーセントから約80重量パーセント、約25重量パーセントから約75重量パーセント、約30重量パーセントから約70重量パーセント、約35重量パーセントから約65重量パーセント、約40重量パーセントから約60重量パーセント、または約45重量パーセントから約55重量パーセント、ブロック共重合体の中に存在し得る。逆に言えば、ハードセグメントは、同様の範囲で存在し得る。ソフトセグメントの重量百分率およびハードセグメントの重量百分率は、DSCまたはNMRから得られるデータを基に計算することができる。こうした方法および計算は、Colin L.P.Shan、Lonnie Hazlittらの名で2006年3月15日に出願され、Dow Global Technolgies Inc.に譲渡された、「Ethylene / α- Olefin Block Interpolymers」と題する、米国特許出願第______号(判明しだい挿入)、代理人整理番号385063−999558に開示されている。この特許の開示は、その全体が参照によって本明細書に援用されている。
【0019】
用語「結晶性」は、用いられる場合、示差走査熱量測定(DSC)または同等の技法によって判定したときに一次転移または結晶融点(Tm)を有するポリマーをいう。この用語は、用語「半晶性」と同義で用いられることがある。用語「非晶質」は、示差走査熱量測定(DSC)または同等の技法によって判定したときに結晶融点がないポリマーをいう。
【0020】
用語「マルチブロックコポリマー」または「セグメント化コポリマー」は、好ましくは線状に接続されている、2つまたはそれ以上の化学的に異質な領域またセグメント(「ブロック」と呼ばれる)を含むポリマー、すなわち、ペンダント式またはグラフト式でではなく重合されるエチレン性官能基に関して端と端とで接続されている、化学的に区別される単位を含むポリマー、をいう。好ましい実施形態において、それらのブロックは、組み込まれているコモノマーの量およびタイプ、密度、結晶性の量、そうしたポリマー組成の原因となる結晶サイズ、立体規則性のタイプまたは程度(イソタクチックまたはシンジオタクチック)、位置規則性(regio - regularity)または位置変則性(regio - irregularity)、分枝化の量(長鎖分枝化または高分枝化を含む)、均一性、または他の任意の化学的または物理的な特性の点で異なる。マルチブロックコポリマーは、これらのコポリマーの一意な製造プロセスのため、両方の多分散指数(PDIまたはMw/Mn)、ブロック長分布、および/またはブロック数分布の一意な分布によって特徴付けられる。さらに具体的には、連続法で製造されたとき、これらのポリマーは、望ましくは、1.7から2.9、好ましくは1.8から2.5、より好ましくは1.8から2.2、および最も好ましくは1.8から2.1のPDIを有する。回分法または半回分法において製造されたとき、これらのポリマーは、1.0から2.9、好ましくは1.3から2.5、より好ましくは1.4から2.0、および最も好ましくは1.4から1.8のPDIを有する。
【0021】
後続の説明において、本明細書に開示されている全ての数は、それに伴って「約」または「おおよそ」という語が用いられているかどうかにかかわらず、概数である。それらは、1パーセント、2パーセント、5パーセント、または時として10から20パーセント変動することがある。下限RLおよび上限RUを有する数値域が開示されているときは、必ず、その範囲に入る任意の数が、具体的に開示される。詳細には、その範囲の数値が、具体的に開示される:R = RL + k *(RU−RL)[式中、kは、1パーセント刻みで1パーセントから100パーセントまでの範囲にわたる変数であり、すなわち、kは、1パーセント、2パーセント、3パーセント、4パーセント、5パーセント、.....、50パーセント、51パーセント、52パーセント、.....、95パーセント、96パーセント、97パーセント、98パーセント、99パーセント、または100パーセントである]。さらに、上で定義したように2つの数Rによって定義される任意の数値域も、具体的に開示される。
【0022】
エチレン/α−オレフィン共重合体
本発明の実施形態において用いられるエチレン/α−オレフィン共重合体(「本発明の共重合体」、「本発明のポリマー」とも呼ばれる)は、エチレンおよび1以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを重合化された形態で含み、化学的または物理的な特性が異なる2つ以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック共重合体)、好ましくはマルチブロックコポリマーによって特徴付けられる。このエチレン/α−オレフィン共重合体は、下に記載されるような1つまたはそれ以上の態様によって特徴付けられる。
【0023】
一態様では、本発明の実施形態で用いられるエチレン/α−オレフィン共重合体は、約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、および密度d(グラム/立方センチメートル)を有し、この変数の数値は:
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2、そして好ましくは、
Tm≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)2、そして好ましくは、
Tm≧858.91−1825.3(d)+1112.8(d)2
の関係に相当する。
【0024】
このような融点/密度の関係は、図1に図示される。融点が密度とともに低下するエチレン/α−オレフィンの従来のランダムコポリマーとは異なり、特に密度が約0.87g/cc〜約0.95g/ccである場合、本発明の共重合体(ひし形で示す)は、密度とは実質的に独立した融点を示す。例えば、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccにわたる場合、約110℃〜約130℃の範囲である。ある実施形態では、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccにわたる場合、約115℃〜約125℃の範囲である。
【0025】
別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、重合化された形態で、エチレンおよび1以上のα−オレフィンを含み、そして最高の示差走査熱量測定(「DSC」)ピーク温度から最高の結晶分析分別(Crystallization Analysis Fractionation)(「CRYSTAF」)ピークの温度を減算した温度として規定されるΔT(℃)および融解熱ΔH(J/g)によって特徴付けられ、そしてΔTおよびΔHの数値が、ΔHが130J/g以下の場合、以下の関係:
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、そして好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+64.38、そしてより好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+65.95
を満たす。さらに、ΔTは、ΔHが130J/gより大きい場合、48℃以上である。CRYSTAFピークは、累積ポリマーのうちの少なくとも5%を用いて決定され(すなわち、このピークは、累積ポリマーの少なくとも5%に相当するはずである)、そしてこのポリマーの5パーセント未満が同定可能なCRYSTAFピークを有するならば、CRYSTAF温度が30℃であり、そしてΔHは、J/gである融解熱の数値である。より好ましくは、最高のCRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも10パーセントを含む。図2は、本発明のポリマーのプロットされたデータ、および比較例を示す。積分されたピーク面積およびピーク温度は、機器製造業者によって供給されるコンピュータ図形作成プログラムによって算出される。ランダムエチレン・オクテン比較例について示される対角線は、方程式ΔT=−0.1299(ΔH)+62.81に相当する。
【0026】
さらに別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、昇温溶離分別法(Temperature Rising Elution Fractionation)(「TREF」)を用いて分画される場合に40℃と130℃との間で溶離する分子画分を有し、この同じ温度の間で溶離する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量よりも好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴付けられ、ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック共重合体のものから10パーセント以内に有する。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、そのブロック共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にあり、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、そのブロック共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にMw/Mnを有する。
【0027】
さらに別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、エチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムで測定された、300パーセントのひずみかつ1サイクルでの弾性回復Re(パーセント)によって特徴付けられ、かつ密度d(グラム/立方センチメートル)を有し、このReおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体が実質的に架橋相を有さない場合、以下の関係、
Re>1481−1629(d);そして好ましくは、
Re≧1491−1629(d);そしてさらに好ましくは、
Re≧1501−1629(d);そしてよれより好ましくは、
Re≧1511−1629(d)
を満たす。
【0028】
図3は、特定の本発明の共重合体および従来のランダムコポリマーから作製された未延伸フィルムについての弾性回復率に対する密度の効果を示す。同じ密度について、本発明の共重合体は、実質的により高い弾性回復率を有する。
【0029】
ある実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、10MPaを超える引張強度、好ましくは11MPa以上の引張強度、より好ましくは13Mpa以上の引張強度、および/または、11cm/分のクロスヘッド分離速度で、少なくとも600パーセント、より好ましくは少なくとも700パーセント、特に好ましくは少なくとも800パーセント、そして最も高度に好ましくは少なくとも900パーセントの破断点伸度を有する。
【0030】
他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、(1)1〜50、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10という貯蔵弾性率G’(25℃)/G’(100℃);および/または(2)80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満、特に60パーセント未満、50パーセント未満、または40パーセント未満という70℃圧縮永久ひずみを、0パーセントの圧縮永久ひずみまで下がって、有する。
【0031】
さらに他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、80パーセント未満、70パーセント未満、60パーセント未満、または50パーセント未満、という70℃圧縮永久ひずみを有する。好ましくは、共重合体の70℃圧縮永久ひずみは、40パーセント未満、30パーセント未満、20パーセント未満であり、そして約0パーセントまで下がってもよい。
【0032】
ある実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、85J/g未満の融解熱、および/または100ポンド/フィート2(4800Pa)以下、好ましくは50ポンド/フィート2(2400Pa)以下、特に、5ポンド/フィート2(240Pa)以下、そして0ポンド/フィート2(0Pa)程度のペレットブロッキング強度を有する。
【0033】
他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、重合型で、少なくとも50モルパーセントのエチレンを含み、そして80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満、または60パーセント未満、最も好ましくは40〜50パーセント、そしてゼロパーセント近くまで下がるという70℃圧縮永久ひずみを有する。
【0034】
ある実施形態では、このマルチブロックコポリマーは、ポアソン分布よりもシュルツ・フローリー分布にあてはまるPDIを保有する。このコポリマーはさらに、多分散性ブロック分布と多分散性ブロックサイズ分布との両方を有し、かつブロック長の最確分布を保有すると特徴付けられる。好ましいマルチブロックコポリマーは、末端ブロックを含めて、4以上のブロックまたはセグメントを含むものである。さらに好ましくは、このコポリマーは、末端ブロックを含めて、少なくとも5、10もしくは20のブロックまたはセグメントを含む。
【0035】
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定され得、好ましくは核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術による。さらに、比較的広範なTREF曲線を有するポリマーまたはポリマーの混合物については、ポリマーは望ましくは、TREFを用いて、各々が10℃以下の溶離温度範囲を有する画分に最初に分画される。すなわち、各々の溶離画分は、10℃以下という収集温度領域(ウィンドウ)を有する。この技術を用いて、このようなブロック共重合体は、比較対象となる共重合体の対応する画分よりも高モルのコモノマー含量を有する画分を、少なくとも1つ有する。
【0036】
別の態様では、本発明のポリマーはオレフィン共重合体であって、好ましくは、重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロック(すなわち、少なくとも2つのブロック)またはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、40℃〜130℃間に溶離するピーク(ただし単なる分子画分ではない)を有し(しかし、個々の画分を収集および/または単離しない)、このピークが、半値全幅(full width/half maximum)(FWHM)面積計算を用いて展開される場合に赤外線分光法によって評価されるコモノマー含量を有し、同じ溶離温度において半値全幅(FWHM)面積計算を用いて展開された比較対象となるランダムエチレン共重合体のピークのコモノマー含量よりも高いコモノマー平均モル含量、好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10パーセント高いコモノマー平均モル含量を有する点で特徴づけられる。ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつメルトインデックス、密度、およびコモノマーのモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック化共重合体のものから10パーセント以内に有する。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、ブロック化共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にあるか、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、ブロック化共重合体の総コモノマー含量から10重量パーセント以内に総コモノマー含量を有する。半値全幅(FWHM)計算は、ATREF赤外検出器由来のメチレンに対するメチルの応答面積の比[CH3/CH2]に基づき、ここで、最も高(最高)のピークがベースラインから特定され、次いでこのFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて測定された分布については、FWHM面積は、T1とT2との間の曲線下面積として規定され、このT1とT2は、ピーク高さを2で割ること、次にATREF曲線の左部分および右部分を横切る、ベースラインに対して水平な線を引くことによって、ATREFピークの左右に対してポイント決定される。コモノマー含量についての検量線は、ランダムエチレン/α−オレフィンコポリマーを用い、TREFのピークのNMR対FWHM面積の比からコモノマー含量をプロットして作成される。この赤外方法については、この検量線は、目的の同じコモノマータイプについて作成される。本発明のポリマーのTREFピークのコモノマー含量は、TREFピークのFWHMのメチル:メチレン面積比[CH3/CH2]を用いてこの検量線を参照することによって決定され得る。
【0037】
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定され得、好ましくは核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術による。この技術を用いて、このブロック化共重合体は、対応する比較対象となる共重合体よりも高モルのコモノマー含量を有する。
【0038】
好ましくは、エチレンおよび1−オクテンの共重合体について、このブロック共重合体は、40℃と130℃の間で溶離するTREF画分のコモノマー含量を量(−0.2013)T+20.07以上、より好ましくは量(−0.2013)T+21.07以上有し、このTとは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピーク溶離温度の数値である。
【0039】
図4はエチレンおよび1−オクテンのブロック共重合体の実施形態をグラフ表示しており、ここではいくつかの比較対象となるエチレン/1−オクテン共重合体(ランダムコポリマー)についてのコモノマー含量対TREF溶離温度のプロットが、(−0.2013)T+20.07(実線)に相当する線に適合する。この式(−0.2013)T+21.07についての線は、破線で示される。本発明のいくつかのブロックエチレン/1−オクテン共重合体(マルチブロックコポリマー)の画分のコモノマー含量も示される。ブロック共重合体画分の全てが、同等の溶離温度でいずれの線より有意に高い1−オクテン含量を有する。この結果は、本発明の共重合体の特徴であって、結晶性および非晶質の両方の性質を有する、ポリマー鎖内の分化型のブロックの存在に起因すると考えられる。
【0040】
図5は、実施例5および下で考察される比較例F*についてのポリマー画分のTREF曲線およびコモノマー含量をグラフ表示する。両方のポリマーについて40〜130℃、好ましくは60℃〜95℃で溶離するピークを、各々の部分が10℃未満の温度範囲にわたって溶離する3つの部分に分画する。実施例5についての実際のデータは三角で示す。異なるコモノマーを含有する共重合体について適切な検量線を作成することができ、それが、同じモノマーの比較の共重合体、好ましくはメタロセンまたは他の均一系触媒組成物を用いて製造されるランダムコポリマーから得られたTREF値とフィッティングさせる比較として用いられる線であり得ることは、当業者には理解され得る。本発明の共重合体は、同じTREF溶離温度で検量線から決定された値より大きい、好ましくは、少なくとも5パーセント大きい、より好ましくは少なくとも10パーセント大きい、コモノマーのモル含量で特徴付けられる。
【0041】
上記の態様および本明細書に記載される特性に加えて、本発明のポリマーは、1以上のさらなる特徴によって特徴付けられ得る。一態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは、エチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを重合化された形態で含み、化学的または物理的な特性において異なる2またはそれ以上の重合モノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。、このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃で溶離する分子画分を有し、この画分が、同じ温度の間に溶離する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量よりも高いコモノマーモル含量、好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10、15または25パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴づけられる。ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)(好ましくは、これは同じコモノマー(単数または複数)である)およびメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック化された共重合体のものから10パーセント以内に含む。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、ブロック化された共重合体のMw/Mnから10パーセント以内であるか、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、ブロック化された共重合体の総コモノマー含量から10パーセント以内の総コモノマー含量を有する。
【0042】
好ましくは、上記の共重合体は、エチレンおよび少なくとも1つのα−オレフィンの共重合体であり、特に、それらの共重合体は、約0.855〜約0.935g/cm3の全体ポリマー密度を有し、そしてより詳細には、約1モルパーセントを超えるコモノマーを有するポリマーについては、このブロック化された共重合体は、40〜130℃間に溶離するTREF画分のコモノマー含量を、量(−0.1356)T+13.89以上、より好ましくは量(−0.1356)T+14.93以上、そして最も好ましくは、量(−0.2013)T+21.07以上有し、ここでTは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピークATREF溶離温度の数値である。
【0043】
好ましくは、エチレンおよび少なくとも1つのα−オレフィンの上記の共重合体、特に、0.855〜約0.935g/cm3というポリマー全体密度を有する共重合体について、そしてさらに詳細には、約1モルパーセントを超えるコモノマーを有するポリマーについて、ブロック化された共重合体は、40℃〜130℃間に溶離するTREF画分のコモノマー含量を、量(−0.2013)T+20.07以上、より好ましくは量(−0.2013)T+21.07以上有し、ここでTは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピーク溶離温度の数値である。
【0044】
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、少なくとも約6モルパーセントのコモノマー含量を有するあらゆる画分が約100℃より大きい融点を有するという点で特徴付けられる。約3モルパーセント〜約6モルパーセントのコモノマー含量を有する画分については、あらゆる画分が約110℃以上というDSC融点を有する。より好ましくは、このポリマー画分は、少なくとも1モルパーセントのコモノマーを有し、式:
Tm≧(−5.5926)(画分中のコモノマーのモルパーセント)+135.90
に相当するDSC融点を有する。
【0045】
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは、重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、約76℃以上のATREF溶離温度を有するあらゆる画分が、式:
融解熱(J/gm)≦(3.1718)(ATREF溶離温度(℃))−136.58
に相当する、DSCによって測定された融解エンタルピー(融解熱)を有するという点で、特徴付けられる。
【0046】
本発明のブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画された場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、40℃と約76℃未満との間のATREF溶離温度を有するあらゆる画分が、式:
融解熱(J/gm)≦(1.1312)(ATREF溶離温度(℃))+22.97
に相当する、DSCによって測定された融解エンタルピー(融解熱)を有するという点で特徴付けられる。
【0047】
赤外線検出器によるATREFピークのコモノマー組成測定
TREFピークのコモノマー組成は、Polymer Char,Valencia,Spain(http://www.polymerchar.com/)から入手可能なIR4赤外検出器を用いて測定され得る。
【0048】
検出器の「組成モード」は、測定センサー(CH2)および組成センサー(CH3)を装備しており、これは2800〜3000cm-1の領域における狭帯域固定型赤外線フィルタである。この測定センサーは、ポリマー上のメチレン(CH2)カーボン(これは、溶液中のポリマー濃度に直接関係する)を検出するが、組成センサーは、ポリマーのメチル(CH3)基を検出する。組成シグナル(CH3)を測定シグナル(CH2)によって除算した算術比は、溶液中の測定されるポリマーのコモノマー含量の影響を受けやすく、その応答は、公知のエチレンα−オレフィンコポリマー標準を用いて較正される。
【0049】
ATREF装置を用いる場合、検出器によって、TREFプロセスの間に溶離されたポリマーの濃度(CH2)および組成(CH3)シグナルの応答の両方が得られる。ポリマー特異的な較正は、コモノマー含量が分かっている(好ましくはNMRによって測定される)を有するポリマーについてCH3対CH2の面積比を測定することによって作成され得る。ポリマーのATREFピークのコモノマー含量は、個々のCH3およびCH2応答に対して面積比の比較較正を適用すること(すなわち、面積比CH3/CH2 対 コモノマー含量)によって推定され得る。
【0050】
ピーク面積は、適切なベースラインを適用してTREFクロマトグラムからの個々のシグナル応答を積分した後、半値全幅(FWHM)計算を用いて算出することができる。この半値全幅算出は、ATREF赤外検出器からのメチル対メチレンの応答面積比[CH3/CH2]の比に基づき、この最も高い(最高の)ピークはベースラインから特定され、次いでFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて測定される分布については、FWHM面積は、T1とT2との間の曲線下面積として規定され、ここでT1およびT2は、ピーク高さを2で割ること、次にATREF曲線の左部分および右部分を横切る、ベースラインに対して水平な線を引くことによって、ATREFピークの左右に対してポイント測定される。
【0051】
このATREF赤外方法においてポリマーのコモノマー含量を測定するための赤外線分光法の適用は、原理的には、以下の引用文献:Markovich,Ronald P.;Hazlitt,Lonnie G.;Smith,Linley;「Development of gel-permeation chromatography-Fourier transform infrared spectroscopy for characterization of ethylene-based polyolefin copolymers」.Polymeric Materials Science and Engineering(1991),65,98-100;およびDeslauriers,P.J.;Rohlfing,D.C.;Shieh,E.T.;「Quantifying short chain branching microstructures in ethylene-1-olefin copolymers using size exclusion chromatography and Fourier transform infrared spectroscopy(SEC-FTIR)」,Polymer(2002),43,59-170、に記載されるようなGPC/FTIRシステムのものと同様であり、その両方の引用文献とも、その全体が本明細書において参照によって援用される。
【0052】
他の実施形態では、本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体は、ゼロより大きくかつ約1.0までである平均ブロックインデックス、および約1.3より大きい分子量分布Mw/Mnによって特徴付けられる。この平均ブロックインデックスABIは、5℃の増分で、20℃〜110℃の分取TREFで得られたポリマー画分の各々についてのブロックインデックス(「BI」)の重量平均であり:
ABI=Σ(wiBIi
ここでBIiは、分取TREFで得られた本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体のi番目の画分についてのブロックインデックスであり、そしてwiは、i番目の画分の重量パーセンテージである。
【0053】
各々のポリマー画分について、BIは、以下の2つの式(その両方とも同じBI値を与える)のうちの1つによって規定され:
BI=(1/TX−1/TXO)/(1/TA−1/TAB)またはBI=−(LnPX−LnPXO)/(LnPA−LnPAB
ここでTxはi番目の画分についての分取ATREF溶離温度(好ましくはケルビン温度で表される)であり、Pxは、i番目の画分のエチレンモル画分であって、上記のようなNMRまたはIRによって測定され得る。PABは、エチレン/α−オレフィン共重合体全体のエチレンモル分率(前の画分)であり、これもNMRまたはIRによって測定され得る。TAおよびPAは、純粋な「ハードセグメント(hard segments)」(これは共重合体の結晶セグメントをいう)についてのATREF溶離温度およびエチレンモル画分である。一次の近似として、このTAおよびPAの値は、この「ハードセグメント」についての実測値を得ることができない場合、高密度ポリエチレン・ホモポリマーについての値に設定される。本明細書において行われる計算については、TAは372°Kであって、PAは1である。
【0054】
ABは、同じ組成であって、PABというエチレンモル画分を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TABは、以下の式:
LnPAB=αTAB+β
から計算されてもよく、
ここでαおよびβは多数の公知のランダムエチレンコポリマーを用いる検量によって決定され得る2つの定数である。αおよびβは、装置間で変化し得ることに注意すべきである。さらに、目的のポリマー組成を用いて、そしてそれらの画分と同様の分子量範囲に関しても、それら自体の検量線を作成する必要がある。わずかな分子量効果がある。この検量線が、類似の分子量範囲から得られる場合、このような効果は、本質的に無視できる。ある実施形態では、ランダムエチレンコポリマーは、以下の関係:
LnP=−237.83/TATREF+0.639
を満たし、
xoは、同じ組成であって、PXというエチレンモル画分を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TXOは、LnPX=α/TXO+βから算出されてもよい。逆に、PXOは、同じ組成であって、LnPXO=α/TX+βから算出され得る、TXというATREF温度を有するランダムコポリマーについてのエチレンモル画分である。
【0055】
一旦、各々の分取TREF画分についてブロックインデックス(BI)が得られれば、ポリマー全体についての重量平均ブロックインデックスABIが算出され得る。ある実施形態では、ABIは、ゼロより大きいが、約0.3未満、または約0.1〜約0.3である。他の実施形態では、ABIは、約0.3より大きく約1.0までである。好ましくは、ABIは、約0.4〜約0.7、約0.5〜約0.7、約0.6〜約0.9の範囲であるべきである。ある実施形態では、ABIは、約0.3〜約0.9、約0.3〜約0.8、または約0.3〜約0.7、約0.3〜約0.6、約0.3〜約0.5、または約0.3〜約0.4の範囲である。他の実施形態では、ABIは、約0.4〜約1.0、約0.5〜約1.0、または約0.6〜約1.0、約0.7〜約1.0、約0.8〜約1.0、または約0.9〜約1.0の範囲である。
【0056】
本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体の別の特徴は、この本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体が、分取TREFによって得られ得る少なくとも1つのポリマー画分を含み、この画分は約0.1より大きくかつ約1.0までのブロックインデックス、約1.3より大きい分子量分布MW/Mnを有する。ある実施形態では、このポリマー画分は、約0.6より大きくかつ約1.0まで、約0.7より大きくかつ約1.0まで、約0.8より大きくかつ約1.0まで、または約0.9より大きくかつ約1.0までのブロックインデックスを有する。他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.1より大きくかつ約1.0まで、約0.2より大きくかつ約1.0まで、約0.3より大きくかつ約1.0まで、約0.4より大きくかつ約1.0まで、または約0.4より大きくかつ約1.0までのブロックインデックスを有する。さらに他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.1より大きくかつ約0.5まで、約0.2より大きくかつ約0.5まで、約0.3より大きくかつ約0.5まで、または約0.4より大きくかつ約0.5までのブロックインデックスを有する。さらに他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.2より大きくかつ約0.9まで、約0.3より大きくかつ約0.8まで、約0.4より大きくかつ約0.7まで、または約0.5より大きくかつ約0.6までのブロックインデックスを有する。
【0057】
エチレンおよびα−オレフィンのコポリマーについては、本発明のポリマーは好ましくは、
(1)少なくとも1.3、より好ましくは少なくとも1.5、少なくとも1.7、または少なくとも2.0、そして最も好ましくは少なくとも2.6、5.0という最大値まで、より好ましくは3.5の最大値まで、そして特に2.7という最大値までのPDI;
(2)80J/g以下の融解熱;
(3)少なくとも50重量パーセントのエチレン含量;
(4)−25℃未満、より好ましくは−30℃未満というガラス転移温度Tg、および/または
(5)唯一のTm
を保有する。
【0058】
さらに、本発明のポリマーは、log(G’)が100℃の温度で400kPa以上、好ましくは1.0MPa以上であるような貯蔵弾性率G’を単独で、または本明細書に開示される任意の他の特性と組み合わせて有することができる。さらに、本発明のポリマーは、0〜100℃の範囲で温度の関数として比較的平坦な貯蔵弾性率を保有し(図6に図示される)、これは、ブロックコポリマーの特徴であるが、オレフィンコポリマー、特に、エチレンおよび1またはそれ以上のC3-8脂肪族α−オレフィンのコポリマーについては今まで知られていない。((この文脈での「比較的平坦な」という用語は、50と100℃の間、好ましくは0℃と100℃の間でのlogG’(パスカル)の減少が、1ケタ未満であることを意味する)。)。
【0059】
本発明の共重合体は、少なくとも90℃の温度で1mmという熱機械分析針入深度、および3kpsi(20MPa)〜13kpsi(90MPa)という曲げ弾性率によってさらに特徴付けられ得る。あるいは、本発明の共重合体は、少なくとも104℃の温度で1mmという熱機械分析針入深度、そして少なくとも3kpsi(20MPa)という曲げ弾性率を有し得る。それらは、90mm3未満という耐摩耗性(または容積減少)を有することで特徴づけられ得る。図7は、他の公知のポリマーと比較した場合の、本発明のポリマーについてのTMA(1mm)対屈曲弾性率を示す。本発明のポリマーは有意に、他のポリマーよりもずっとよい可撓性−耐熱性のバランスを有する。
【0060】
さらに、エチレン/α−オレフィン共重合体は、0.01〜2000g/10分、好ましくは0.01〜1000g/10分、さらに好ましくは0.01〜500g/10分、そして特に0.01〜100g/10分というメルトインデックスI2を有し得る。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、0.01〜10g/10分、0.5〜50g/10分、1〜30g/10分、1〜6g/10分または0.3〜10g/10分というメルトインデックスI2を有する。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン・ポリマーのメルトインデックスは、1g/10分、3g/10分または5g/10分である。
【0061】
このポリマーは、1,000g/モル〜5,000,000g/モル、好ましくは1,000g/モル〜1,000,000g/モル、より好ましくは10,000g/モル〜500,000g/モル、そして特に10,000g/モル〜300,000g/モルの分子量MWを有し得る。本発明のポリマーの密度は、0.80〜0.99g/cm3であり得、そして好ましくは、エチレン含有ポリマーについては0.85g/cm3〜0.97g/cm3であり得る。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィンポリマーの密度は、0.860〜0.925g/cm3または0.867g/cm3〜0.910g/cm3におよぶ。
【0062】
このポリマーを作製するプロセスは、以下の特許出願に開示されている:2004年3月17日出願の米国仮出願第60/553,906号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/662,937号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/662,939号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/5662938号;2005年3月17日出願のPCT出願第PCT/US2005/008916号;2005年3月17日出願のPCT出願第2005/008915号;および2005年3月17日出願のPCT出願第PCT/US2005/008917号;これらの全てはその全体が本明細書において参照によって援用される。例えば、1つのこうした方法は、エチレンおよび場合によっては1つまたはそれ以上のエチレン以外の付加重合可能なモノマーを付加重合条件下で触媒組成物と接触させることを含み:
この触媒組成物は、
(A)高いコモノマー組み込みインデックスを有する第一のオレフィン重合触媒、
(B)触媒(A)のコモノマー組み込みインデックスの90パーセント未満、好ましくは50パーセント未満、最も好ましくは5パーセント未満のコモノマー組み込みインデックスを有する第二のオレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤(chain shuttling agent)
を併せることによって得られる混合物または反応生成物を含有する。
【0063】
代表的な触媒および可逆的連鎖移動剤は以下のとおりである。
【0064】
触媒(A1)は、WO03/40195、2003US0204017、USSN10/429,024(2003年5月2日出願)、およびWO04/24740の教示に従って調製した、[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。
【0065】
【化1】

触媒(A2)は、WO03/40195、2003US0204017、USSN10/429,024(2003年5月2日出願)、およびWO04/24740の教示に従って調製した、[N−2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−メチルフェニル)(1,2−フェニレン−(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。
【0066】
【化2】

触媒(A3)は、ビス[N,N’’’−(2,4,6−トリ(メチルフェニル)アミド)エチレンジアミン]ハフニウムジベンジルである。
【0067】
【化3】

触媒(A4)は、US−A−2004/0010103の教示に実質的に従って調製された、ビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)シクロヘキサン−1,2−ジイルジルコニウム(IV)ジベンジルである。
【0068】
【化4】

触媒(B1)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル
【0069】
【化5】

である。
【0070】
触媒(B2)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(2−メチルシクロヘキシル)−イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル
【0071】
【化6】

である。
【0072】
触媒(C1)は、米国特許第6,268,444号の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジメチル(3−N−ピロリル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル
【0073】
【化7】

である。
【0074】
触媒(C2)は、US−A−2003/004286の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル
【0075】
【化8】

である。
【0076】
触媒(C3)は、US−A−2003/004286の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,8a−η−s−インダセン−1−イル)シランチタニウムジメチル
【0077】
【化9】

である。
【0078】
触媒(D1)は、Sigma−Aldrichから入手可能なビス(ジメチルジシロキサン)(インデン−1−イル)塩化ジルコニウム
【0079】
【化10】

である。
【0080】
可逆的移動剤(shuttling agent)。使用される可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛、ジ(i−ブチル)亜鉛、ジ(n−ヘキシル)亜鉛、トリエチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリエチルガリウム、i−ブチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)、n−オクチルアルミニウムジ(ピリジン−2−メトキシド)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(n−ペンチル)アミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド、n−オクチルアルミニウムジ(エチル(1−ナフチル)アミド)、エチルアルミニウムビス(t−ブチルジメチルシロキシド)、エチルアルミニウム(ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)、エチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)およびエチル亜鉛(t−ブトキシド)が挙げられる。
【0081】
好ましくは、前述のプロセスは、相互に交換できない複数の触媒を用いる、ブロックコポリマー、特にマルチブロックコポリマー、好ましくは2以上のモノマーの線状マルチブロックコポリマー、さらに詳細にはエチレンおよびC3-20オレフィンまたはシクロオレフィンの線状マルチブロックコポリマー、そして最も詳細にはエチレンおよびC4-20α−オレフィンの線状マルチブロックコポリマーを形成するための連続溶液プロセスの形態をとる。すなわち、これらの触媒は化学的に別個である。連続的な溶液重合条件のもとで、このプロセスは理想的には、高いモノマー変換でのモノマーの混合物の重合に適している。これらの重合条件のもとで、可逆的連鎖移動剤から触媒への可逆的移動(shuttling)は、鎖成長に比較して有先され、そしてマルチブロックコポリマー、詳細には線状マルチブロックコポリマーが高い効率で形成される。
【0082】
本発明の共重合体は、逐次的モノマー付加、流動触媒、アニオンリビング重合技術またはカチオンリビング重合技術により調製された、従来のランダムコポリマー、ポリマーの物理的混合物、およびブロックコポリマーとは区別することができる。詳細には、同等の結晶性または弾性率で同じモノマーおよびモノマー含量のランダムコポリマーと比較して、本発明の共重合体は、融点で測定した場合にはより優れた(より高い)耐熱性を、動的機械分析によって判定した場合にはより高いTMA針入温度、より高い高温引張強度、および/またはより高い高温ねじり貯蔵弾性率(torsion storage modulus)を有する。同じモノマーおよびモノマー含量を含有するランダムコポリマーと比較して、本発明の共重合体は、より低い圧縮永久ひずみ(特に、高温で)、より低い応力緩和、より高い耐クリープ性、より高い引裂強度、より高い耐ブロッキング性、より高い結晶化(固化)温度に起因する迅速な硬化、より高い回復(特に高温で)、より良好な耐摩耗性、より高い収縮力、ならびにより良好な油および充填剤の受け入れを有する。
【0083】
本発明の共重合体はまた、固有の結晶化および分枝分布関係を示す。すなわち、本発明の共重合体は、特に、同じモノマーおよびモノマーレベルを含むランダムコポリマーまたは等価の総合密度でのポリマーの物理的ブレンド、例えば、高密度ポリマーと低密度コポリマーとのブレンドと比較して、CRYSTAFおよびDSCを用いて測定した融解熱の関数として最高のピーク温度の間に比較的大きな差を有する。本発明の共重合体のこの固有の特徴は、ポリマーの主鎖内のブロックにおけるコモノマーの独特の分布に起因すると考えられる。詳細には、本発明の共重合体は、異なるコモノマー含量(ホモポリマーブロックを含む)の交互のブロックを含んでもよい。本発明の共重合体はまた、異なる密度またはコモノマー含量のポリマーブロックの数および/またはブロックサイズの分布を含んでもよく、これは、シュルツ−フローリー(Schultz-Flory)型の分布である。さらに、本発明の共重合体はまた、固有のピーク融点および結晶化温度プロフィールを有し、これは実質的には、ポリマーの密度、弾性率(modulus)および形態とは独立している。好ましい実施形態では、ポリマーの微結晶性秩序は、特徴的な球晶およびラメラを示し、これは1.7未満、または1.5未満、1.3未満までのPDI値においてでさえ、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーとは区別できる。
【0084】
さらに、本発明の共重合体は、ブロッキネス(blockiness)の程度またはレベルに影響する技術を用いて調製され得る。すなわち、コモノマーの量および各々のポリマーブロックまたはセグメントの長さは、触媒および可逆的移動剤の比およびタイプ、ならびに重合の温度および他の重合の変数を制御することによって変更され得る。この現象の驚くべき利点は、ブロッキネスの程度が増大されるほど、得られたポリマーの光学的特性、引裂強度および高温回復の特性が改善されるという発見である。詳細には、曇りは減少するが、透明度、引裂強度および高温回復の特性は、ポリマーにおけるブロックの平均数の増大につれて増大する。所望の連鎖移送能力(高い可逆的移動(shuttling)速度、低レベルの連鎖停止を伴う)を有する可逆的移動剤および触媒の組み合わせを選択することによって、他の形態のポリマー停止は効率的に抑制される。従って、β水素化物脱離が、本発明の実施形態によるエチレン/α−オレフィンコモノマー混合物の重合でほとんど観察されず、そして得られた結晶ブロックは高度に、または実質的に完全に、線状であり、長鎖分枝をほとんどまたはまったく保有しない。
【0085】
高結晶性連鎖末端を有するポリマーは、本発明に実施形態によって選択的に調製され得る。弾性用途では、非結晶性のブロックで終わるポリマーの相対量を減少させることによって、結晶性領域に対する分子間希薄化効果が減少される。この結果は、水素または他の可逆的連鎖停止因子に対して適切な応答を有する可逆的連鎖移動剤および触媒を選択することによって得ることができる。詳細には、高結晶性ポリマーを生成する触媒が、(例えば、より高いコモノマー組み込み、レジオ−エラー(regio-error)、またはアタクチックポリマー形成によって)より少ない結晶性ポリマーセグメントを生成する原因となる触媒よりも、(例えば、水素の使用により)連鎖停止を受けやすい場合には、高結晶性ポリマーセグメントが、そのポリマーの末端部分を優先的に占める。得られる末端基が結晶性であるだけでなく、高結晶性のポリマー形成触媒部位は、停止の際にポリマー形成の再開始にもう一度利用可能である。従って、最初に形成されたポリマーは、別の高結晶性のポリマーセグメントである。従って、得られたマルチブロックコポリマーの両方の末端は優先的に高度に結晶性である。
【0086】
本発明の実施形態で用いられるエチレンα−オレフィン共重合体は好ましくは、少なくとも1つのC3−C20α−オレフィンを有するエチレンの共重合体である。エチレンおよびC3−C20α−オレフィンのコポリマーが特に好ましい。この共重合体はさらに、C4−C18ジオレフィンおよび/またはアルケニルベンゼンを含んでもよい。エチレンとの重合のために有用な適切な不飽和コモノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和モノマー、共役または非共役ジエン、ポリエン、アルケニルベンゼンなどが挙げられる。このようなコモノマーの例としては、C3−C20α−オレフィン、例えば、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどが挙げられる。1−ブテンおよび1−オクテンが特に好ましい。他の適切なモノマーとしては、スチレン、ハロ−またはアルキル−置換スチレン、ビニルベンゾシクロブタン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、およびナフテン類(naphthenics)(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセンおよびシクロオクテン)が挙げられる。
【0087】
エチレン/α−オレフィン共重合体が好ましいポリマーであるが、他のエチレン/オレフィンポリマーも用いられ得る。本明細書において用いられるオレフィンとは、少なくとも1つの炭素間二重結合を有する不飽和の炭化水素系化合物のファミリーをいう。触媒の選択に依存して、オレフィンは、本発明の実施形態で用いられ得る。好ましくは、適切なオレフィンは、ビニル不飽和を含むC3−C20脂肪族および芳香族化合物、ならびに環状化合物、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、およびノルボルネンであって、これには、限定はしないが、C1−C20ヒドロカルビル基またはシクロヒドロカルビル基で5位および6位で置換されたノルボルネンが挙げられる。このようなオレフィンの混合物、およびこのようなオレフィンとC4−C40ジオレフィン化合物との混合物も挙げられる。
【0088】
オレフィンモノマーの例としては、限定はしないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンおよび1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン、4−ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、エチルイデンノルボルネン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、シクロオクテン、C4−C40ジエンが挙げられ、これには限定はしないが、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、他のC4−C40α−オレフィンなどが挙げられる。特定の実施形態では、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンまたはそれらの組み合わせである。ビニル基を含む任意の炭化水素が本発明の実施形態で用いられてもよいが、実際的な問題、例えば、モノマーの有効性、コスト、および得られたポリマーから未反応のモノマーを都合よく除去する能力は、このモノマーの分子量が大きくなり過ぎると、さらに問題となり得る。
【0089】
本明細書に記載される重合プロセスは、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレンなどのモノビニリデン芳香族モノマーを含むオレフィンポリマーの生成に十分適している。詳細には、エチレンおよびスチレンを含む共重合体は、本明細書の教示に従うことによって調製され得る。必要に応じて、エチレン、スチレンおよびC3−C20αオレフィンを含み、必要に応じてC4−C20ジエンを含み、改善された特性を有するコポリマーが調製され得る。
【0090】
適切な非共役ジエンモノマーは、6〜15個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖または環状炭化水素ジエンであり得る。適切な非共役ジエンの例としては、限定はしないが、直鎖非環式ジエン、例えば、1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、分枝鎖非環式ジエン(例えば、5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン;3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンならびにジヒドロミリセンおよびジヒドロオシネンの混合異性体)、単環脂環式ジエン(例えば、1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;1,5−シクロオクタジエンおよび1,5−シクロドデカジエン)、ならびに多環脂環式縮合および架橋環ジエン、例えば、テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジエン;アルケニルノルボルネン、アルキリデンノルボルネン、シクロアルケニルノルボルネンおよびシクロアルキリデンノルボルネン(例えば、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネンおよびノルボルナジエン)が挙げられる。EPDMを調製するために代表的に用いられるジエンのうち、特に好ましいジエンは1,4−ヘキサジエン(HD)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ビニリデン−2−ノルボルネン(VNB)、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)およびジシクロペンタジエン(DCPD)である。特に好ましいジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)および1,4−ヘキサジエン(HD)である。
【0091】
本発明の実施形態に従って作製され得る所望のポリマーの1クラスは、エチレン、C3−C20α−オレフィン(特にプロピレン)および必要に応じて1またはそれ以上のジエンモノマーのエラストマー系共重合体である。本発明の実施形態で用いるための好ましいα−オレフィンは、式CH2=CHR*で示され、R*は、1〜12個の炭素原子の直鎖状または分枝したアルキル基である。適切なα−オレフィンの例としては、限定はしないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテンが挙げられる。特に好ましいα−オレフィンは、プロピレンである。プロピレン系ポリマーは一般に、当分野では、EPポリマーまたはEPDMポリマーと呼ばれる。このようなポリマーを調製する際に使用する適切なジエン、特にマルチブロックEPDM型のポリマーとしては、4〜20個の炭素を含む、共役または非共役の、直鎖または分枝鎖の、環状または多環式のジエンが挙げられる。好ましいジエンとしては、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエンおよび5−ブチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。特に好ましいジエンは5−エチリデン−2−ノルボルネンである。
【0092】
ジエン含有ポリマーは交互のセグメントまたはブロックであって、より大量もしくは少量のジエン(なしも含む)およびα−オレフィン(なしも含む)を含むセグメントまたはブロックを含むので、ジエンおよびα−オレフィンの総量は、その後にポリマーの特性を失うことなく軽減され得る。すなわち、ジエンおよびα−オレフィンのモノマーは、ポリマー全体にわたって均一でもまたはランダムに組み込まれるよりもむしろ、ポリマーのブロックの1タイプに優先的に組み込まれるので、それらは、より効率的に利用され、そして引き続きこのポリマーの架橋密度は、さらに良好に制御され得る。このような架橋可能な弾性および硬化した生成物は、より高い引張強度およびより良好な弾性回復率が挙げられる有利な特性を有する。
【0093】
ある実施形態では、種々の量のコモノマーを組み込んでいる2つの触媒で作製された本発明の共重合体は、それによって形成されたブロックの重量比95:5〜5:95を有する。所望の弾性ポリマーは、ポリマーの総重量に基づいて、20〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、そして10〜80パーセントのα−オレフィン含量を有する。さらに好ましくは、マルチブロック弾性ポリマーは、ポリマーの総重量に対して、60〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、そして10〜40パーセントのα−オレフィン含量を有する。好ましいポリマーは、高分子量のポリマーであって、これは、10,000〜約2,500,000、好ましくは、20,000〜500,000、より好ましくは20,000〜350,000という平均分子量(Mw)、および3.5未満、より好ましくは3.0未満という多分散性、そして1〜250のムーニー粘度(ML(1+4)125℃)を有する高分子量ポリマーである。さらに好ましくは、このようなポリマーは、65〜75パーセントのエチレン含量、0〜6パーセントのジエン含量、および20〜35パーセントのα−オレフィン含量を有する。
【0094】
エチレン/α−オレフィン共重合体は、そのポリマー構造中に少なくとも1つの官能基を組み込むことによって官能化され得る。例示的な官能基としては、例えば、エチレン不飽和単官能性および二官能性のカルボン酸、エチレン不飽和単官能性および二官能性のカルボン酸無水物、その塩およびそのエステルが挙げられ得る。このような官能基は、エチレン/α−オレフィン共重合体にグラフトされてもよいし、またはこれは、エチレンおよび任意のさらなるコモノマーと共重合されて、エチレンの共重合体、官能コモノマーおよび必要に応じて他のコモノマー(単数または複数)を形成してもよい。ポリエチレンに官能基をグラフトする手段は、例えば、それらの特許の開示がその全体が参照によって本明細書に援用される、米国特許第4,762,890号、同第4,927,888号および同第4,950,541号に記載される。特に有用な官能基の1つは、リンゴ酸無水物である。
【0095】
官能性共重合体に存在する官能基の量は、変化し得る。官能基は代表的には、少なくとも約1.0重量パーセント、好ましくは少なくとも約5重量パーセント、そしてさらに好ましくは少なくとも約7重量パーセントの量でコポリマー型官能化共重合体に存在し得る。この官能基は代表的には、コポリマー型官能化共重合体中に、約40重量パーセント未満、好ましくは約30重量パーセント未満、そして最も好ましくは約25重量パーセント未満の量で存在する。
【実施例】
【0096】
試験方法
以下の実施例では、以下の分析技術が使用される:
サンプル1〜4およびA〜CについてGPC法
160℃に設定された加熱針を装備した自動化液体処理ロボットを用いて、各々の乾燥ポリマーサンプルに対して300ppmのIonolで安定化した十分な1,2,4−トリクロロベンゼンを添加して、30mg/mLという最終濃度を得る。小さいガラス攪拌ロッドを各々のチューブに入れて、そのサンプルを、250rpmで回転する加熱式オービタルシェーカーを用いて160℃で2時間加熱する。次いで濃縮されたポリマー溶液を、自動化液体処理ロボットおよび160℃に設定された加熱針を用いて1mg/mlに希釈する。
【0097】
Symy×Rapid GPCシステムを用いて各々のサンプルについての分子量データを決定する。2.0ml/分の流量に設定したGilson 350ポンプを用いて、直列に配置され、160℃に加熱された3つのPlgel10マイクロメーター(μm)MixedB300mm×7.5mmカラムを通して300ppmのIonolで安定化させヘリウム−でパージした1,2−ジクロロベンゼンを移動相としてポンプで送る。エバポレーターを250℃に設定し、ネブライザーを165℃に設定し、および窒素流量を60〜80psi(400〜600kPa)N2の圧で1.8SLMに設定したPolymer Labs ELS 1000 Detectorを用いる。ポリマーサンプルを160℃に加熱して、各々のサンプルを、液体処理ロボットおよび加熱ニードルを用いて250μlのループに注入した。2つの切り替えループおよび重複注入を用いるポリマーサンプルの連続的分析を用いる。このサンプルデータを収集して、Symy×Epoch(商標)ソフトウェアを用いて分析する。ピークを手技的に積分するが、報告された分子量情報は、ポリスチレン標準検量線に対して未補正である。
【0098】
標準的なCRYSTAF方法
分枝分布は、PolymerChar,Valencia,Spainから市販されているCRYSTAF 200ユニットを用いて結晶分析分別(crystallization analysis fractionation)(CRYSTAF)によって決定する。このサンプルは、160℃で1,2,4トリクロロベンゼン(0.66mg/mL)に1時間溶解させ、そして95℃で45分間安定化させる。サンプリング温度は、0.2℃/分の冷却速度で95〜30℃におよぶ。赤外線検出器を用いて、ポリマー溶液の濃度を測定する。累積溶解濃度は、温度の低下と同時にポリマーが結晶化する間に測定する。累積プロフィールの分析導関数は、そのポリマーの短鎖分枝分布を反映する。
【0099】
CRYSTAFのピーク温度および面積は、CRYSTAFソフトウェア(Version 2001.b,PolymerChar,Valencia,Spain)に含まれるピーク分析モジュールによって特定される。CRYSTAFピーク検出法(finding routine)は、ピーク温度をdW/dT曲線の最大値として特定し、そしてその微分曲線におけるその特定されたピークの両側の正の最大変曲間の面積を特定する。CRYSTAF曲線を算出するために、好ましい処理パラメーターは、70℃の温度限界を有し、ならびにその温度限界より上では0.1の、およびその温度限界より下では0.3の平滑化パラメーターを有するものである。
【0100】
DSC標準法(サンプル1〜4およびA〜Cを除く)
示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry)の結果は、RCS冷却アクセサリおよびオートサンプラーを装備したTAIモデルQ1000 DSCを用いて決定する。50ml/分という窒素パージガス流を用いる。このサンプルを、薄膜にプレスして、約175℃でプレス内で溶融し、次いで室温(25℃)まで空冷する。次いで3〜10mgの物質を6mmの直径のディスクに切断し、正確に秤量し、軽量アルミのパン(約50mg)に入れ、次いで圧着する。サンプルの熱挙動は、以下の温度プロフィールで検討する。このサンプルを180℃まで急速に加熱して、3分間恒温に保持して、以前の熱履歴を除く。次いで、このサンプルを10℃/分の冷却速度で−40℃まで冷却し、−40℃で3分間保持する。次いで、このサンプルを10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱する。その冷却および第二の加熱曲線を記録する。
【0101】
DSC融解ピークは、−30℃と融解終点との間にひいた直線のベースラインに関する熱流量(W/g)における最大として測定される。融解熱は直線のベースラインを用いて−30℃と融解終点との間の融解曲線の下の面積として測定される。
【0102】
GPC法(サンプル1〜4およびA〜Cを除く)
このゲル浸透クロマトグラフィーシステムは、Polymer Laboratories Model PL−210またはPolymer Laboratories Model PL−220のいずれかの装置から構成される。このカラムおよびカルーセルの区画は、140℃で操作される。3つのPolymer Laboratories 10ミクロン Mixed−Bカラムを用いる。この溶媒は、1,2,4トリクロロベンゼンである。サンプルは、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中に0.1グラムというポリマー濃度で調製する。サンプルは、160℃で2時間、軽く攪拌することによって調製する。用いられる注入容積は、100μlであり、そして流量は1.0ml/分である。
【0103】
GPCカラムセットの較正は、個々の分子量の間の少なくとも10の隔たりがある6つの「カクテル(cocktail)」混合物で準備した、580〜8,400,000におよぶ分子量を有する、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質で行われる。この標準物質は、Polymer Laboratories(Shropshire,UK)から購入する。ポリスチレン標準物質は、分子量1,000,000以上については、50ミリリットルの溶媒中に0.025グラムで、そして分子量1,000,000未満については50ミリリットル中に0.05グラムで調製する。このポリスチレン標準物質は、穏やかに攪拌しながら80℃で30分間溶解する。狭い標準物質混合物を最初にランし、そして分解を最小にするために最も高い分子量の成分から低いものへと順番にランする。ポリスチレン標準物質ピーク分子量を、以下の式を用いてポリスチレン分子量に変換する(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載のように:Mホ゜リエチレン=0.431(Mホ゜リスチレン)。
【0104】
ポリエチレン等量分子量の計算は、Viscotek TriSECソフトウェアのVersion3.0を用いて行う。
【0105】
圧縮永久ひずみ
圧縮永久ひずみは、ASTMD395に従って測定する。このサンプルは、総厚みが12.7mmに達するまで、3.2mm、2.0mmおよび0.25mmという厚みの25.4mmの直径の丸いディスクを重ねることによって調製する。このディスクは、以下の条件下においてホットプレスで成形した12.7cm×12.7cmの圧縮成形プラックから切り出す:190℃で3分間ゼロ圧、続いて190℃で2分間86MPa、続いてプレス内部で冷水を流しながら86MPaで冷却。
【0106】
密度
密度測定のためのサンプルは、ASTMD1928に従って調製する。測定は、ASTMD792、方法Bを用いて1時間内のサンプルプレスで行う。
【0107】
屈曲/割線弾性率/貯蔵弾性率
サンプルは、ASTMD1928を用いて圧縮成形する。曲げ弾性率および2%の割線弾性率を、ASTM D−790に従って測定する。貯蔵弾性率はASTM D5026−01または等価な技術に従って測定する。
【0108】
光学的特性
0.4mmの厚みのフィルムを、ホットプレス(Carver Model#4095−4PR1001R)を用いて圧縮成形する。このペレットは、ポリテトラフルオロエチレンシートの間に置いて、190℃で55psi(380kPa)で3分間、続いて1.3MPaで3分間、次いで2.6MPaで3分間加熱する。次いで、このフィルムを、1.3Mpaで1分間、冷水を流しながらプレス中で冷却する。この圧縮成形フィルムを、光学測定、引張挙動、回復および応力緩和のために用いる。
【0109】
透明度は、ASTMD1746で特定されたようにBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。
【0110】
45°光沢(gloss)は、ASTM D−2457に特定されたように、BYK Gardner Glossmeter Microgloss45°を用いて測定する。
【0111】
内部の曇り(internal haze)は、ASTMD1003手順Aに基づいてBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。鉱油をこのフィルムの表面に塗布して、表面のスクラッチを除去する。
【0112】
機械的特性−引張、ヒステリシス(履歴現象)および引裂
短軸引張における応力−ひずみ挙動を、ASTMD1708微小引張試験片(microtensile specimens)を用いて測定する。サンプルは、21℃で1分あたり500%でInstronを用いて延伸する。引張強度および破断点伸度は、5つの試験片の平均から報告される。
【0113】
100%および300%のヒステリシスは、Instron(商標)装置でASTMD1708微小引張試験片を用いて100%および300%までの循環荷重から決定される。サンプルに、21℃で3サイクル、1分あたり267%で荷重を負荷し、除荷する。300%および80℃でのサイクル実験は、環境チャンバを用いて行う。80℃の実験では、サンプルは、試験の前に試験温度で45分間、平衡化させる。21℃、300%ひずみのサイクル実験では、第一の除荷のサイクルからの150%のひずみでの収縮性応力を記録する。全ての実験についての回復パーセントは、荷重がベースラインに戻るひずみを用いて第一の除荷サイクルから算出する。回復パーセントは以下に規定される:
回復%=(εf−εs)/εf×100
ここでεfは、循環荷重についてとったひずみであり、εsは、1回目の除荷サイクルの間に荷重がベースラインに戻るひずみである。
【0114】
応力緩和は、環境チャンバを装備したInstron(商標)装置を用いて、50%のひずみおよび37℃で12時間、測定する。ゲージの形状は76mm×25mm×0.4mmであった。環境チャンバ中で37℃で45分間の平衡させた後、サンプルを1分あたり333%で50%ひずみまで延伸した。応力は、時間の関数として12時間記録した。12時間後の応力緩和パーセントは式:
応力緩和%=(L0−L12)/L0×100
を用いて算出した。
【0115】
ここでL0は、0時点での50%ひずみの荷重であり、そしてL12は、12時間後時点の50%ひずみの荷重である。
【0116】
引張ノッチ付引裂実験(tensile notched tear experiments)は、Instron(商標)装置を用いて0.88g/cc以下の密度を有するサンプルで行う。この形状は、76mm×13mm×0.4mmのゲージ部分から成り、このサンプルにはその試験片の長さの半分の位置に2mmの切込みが入っている。そのサンプルが壊れるまで、21℃で1分あたり508mmで延伸させる。この引裂エネルギーは、最大荷重でのひずみまでの応力−伸長曲線下面積として算出する。少なくとも3つの試験片の平均が報告される。
【0117】
TMA
熱機械的分析(Thermal Mechanical Analysis)(針入温度)は、180℃および10MPa成形圧で5分間形成され、次いで風で急速冷却された、30mm直径×3.3mm厚みの圧縮成形ディスクで行う。用いた装置は、Perkin−Elmerから入手可能なブランド、TMA7である。この試験では、1.5mmの半径の先端を有するプローブ(P/N N519−0416)を、1Nの力を用いてサンプルディスクの表面に適用する。その温度を25℃から1分あたり5℃上昇させる。このプローブ針入距離は、温度の関数として測定される。このプローブがサンプルに1mm針入した時、実験が終わる。
【0118】
DMA
動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis)(DMA)は、180℃で10MPaの圧力で5分間、ホットプレス中において成形され、次いで1分あたり90℃でこのプレス中で水冷された圧縮成形ディスクで測定する。試験は、ねじり試験のための二重カンチレバー固定具を装備したARES制御ひずみレオメーター(TA instrument)を用いて行う。
【0119】
1.5mmのプラックをプレスして、32×12mmの寸法のバーに切断する。そのサンプルを10mm(グリップ間隔ΔL)ずつ隔てた固定具の間において両端でクランプして、−100℃〜200℃の逐次的温度段階(1段階あたり5℃)に供する。各々の温度でねじり剛性率G’を、10rad/sの角周波数で測定し、このひずみ振幅は、トルクが十分であること、そして測定値が直線状態のままあることを保証するために0.1パーセント〜4パーセントの間で維持させる。
【0120】
10gという最初の静止力を維持して(自動引っ張り方式)、熱膨張が生じる時のサンプル中の緩みを防ぐ。結果として、グリップ間隔ΔLは、温度とともに、特に、ポリマーサンプルの融点または軟化点より上で、増大する。試験は、最大温度か、または固定具の間の隙間が65mmに達した時に終わる。
【0121】
メルトインデックス
メルトインデックスI2は、ASTM D1238,条件190℃/2.16kgに従って測定する。メルトインデックスI10はまた、ASTM D1238,条件190℃/10kgに従って測定する。
【0122】
ATREF
分析的昇温溶離分別(analytical temperature rising elution fractionation)(ATREF)分析は、その全体が参照によって本明細書に援用される、米国特許第4,798,081号およびWilde,L.;Ryle,T.R.;Knobeloch,D.C.;Peat,I.R.;Determination of Branching Distributions in Polyethylene and Ethylene Copolymer,J.Polym.Sci.,20,441〜455(1982)に記載された方法に従って行う。分析されるべき組成物は、トリクロロベンゼンに溶解して、1分あたり0.1℃の冷却速度で20℃までゆっくり温度を下げることによって、不活性支持体(ステンレス鋼ショット)を含むカラム中で結晶させる。このカラムには、赤外線検出器が装備されている。次いで、1分あたり1.5℃の速度で20から120℃へ溶出溶媒(トリクロロベンゼン)の温度をゆっくり上昇させることによりカラムから結晶化ポリマーサンプルを溶出することによって、ATREFのクロマトグラフィー曲線を作成する。
【0123】
13C NMR分析
サンプルは、10mmのNMRチューブ中で0.4gのサンプルに対してテトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50の混合物の約3gを添加することによって調製する。そのサンプルは、このチューブおよびその内容物を150℃に加熱することによって溶解して、均質化する。100.5MHzという13Cの共振周波数に相当する、JEOL Eclipse(商標)400MHz分光計、またはVarian Unity Plus(商標)400MHz分光計を用いてデータを収集する。そのデータは、6秒のパルス繰り返し時間遅延により1データファイルについて4000の減衰シグナルを用いて得る。定量的分析のための最小のシグナル対ノイズ比を達成するために、複数のデータファイルを一緒に加える。スペクトルの幅は25,000Hzであり、最小のファイルサイズは32Kのデータポイントである。このサンプルは、10mmの広帯域プローブ中で130℃で分析する。コモノマーの取り込みは、その全体が参照によって本明細書に援用される、Randallのトライアッド法(Randall,J.C.;JMS-Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29,201-317(1989)を用いて決定される。
【0124】
TREFによるポリマー分画
大規模なTREF分画は、160℃で4時間攪拌することによって2リットルの1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)中に15〜20gのポリマーを溶解することによって行う。このポリマー溶液は、30−40メッシュ(600〜425μm)球状の、技術的品質のガラスビーズ(Potters Industries,HC30 Box20,Brownwood,TX,76801から入手可能)およびステンレス鋼、0.028”(0.7mm)の直径のカットワイアショット(Pellets,Inc.63 Industrial Drive,North Tonawanda,NY,14120から入手可能)の60:40(v:v)混合物をパックした3インチ×4フィート(7.6cm×12cm)のスチールカラム上に15psig(100kPa)窒素によって圧入する。このカラムを、160℃に最初に設定した、熱制御されたオイルジャケットに浸す。このカラムは125℃に弾道線状に最初に冷却し、次いで1分あたり0.04℃で20℃までゆっくり冷却して、1時間保持する。新鮮なTCBは、温度を1分あたり0.167℃で上昇させながら、1分あたり約65mlで導入する。
【0125】
分取TREFカラムからの約2000mL分の溶離液を、16のステーションの加熱されたフラクションコレクターに収集する。このポリマーを、約50〜100mlのポリマー溶液が残るまで、ロータリーエバポレーターを用いて各々の画分中で濃縮させる。この濃縮溶液を、一晩静置させて、その後に、過剰のメタノールを添加し、濾過して、洗浄する(最終の洗浄を含む約300〜500mlのメタノール)。濾過工程は、5.0μmのポリテトラフルオロエチレンコーティング濾紙(Osmonics Inc.から入手可能、カタログ番号Z50WP04750)を用いて、3位置の真空利用濾過ステーションで行う。濾過された画分は、60℃で真空オーブン中において一晩乾燥させて、さらなる試験の前に化学天秤で秤量する。
【0126】
溶融強度
溶融強度(MS)は、2.1mmの直径、約45度の入口角を有する20:1のダイと適合されたキャピラリーレオメータを用いることによって測定する。190℃で10分間サンプルを平衡化した後、このピストンを1分あたり1インチ(2.54cm/分)の速度で動かす。標準試験温度は190℃である。サンプルを2.4mm/秒2の加速を有するダイの100mm下に配置される1セットの加速ニップに一軸に延伸する。必要な張力は、ニップロールの巻き取り速度の関数として記録する。試験の間に到達する最大張力が、溶融強度として規定される。ドローレゾナンスを示すポリマー溶融の場合、ドローレゾナンスの発生の前の張力が、溶融強度とされた。溶融強度は、センチニュートン(centiNewtons)(「cN」)で記録される。
【0127】
触媒
「一晩(overnight)」という用語を用いる場合、約16〜18時間の時間をいい、「室温(room temperature)」とは、20〜25℃の温度をいい、そして「混合アルカン(mixed alkanes)」という用語は、ExxonMobil Chemical Companyから、IsoparE(登録商標)という商品名で利用可能なC6-9脂肪族炭化水素の商業的に得られる混合物をいう。この事象では、本明細書において化合物の名称が、その構造図に従わない場合には、構造図が優先するものとする。全ての金属錯体の合成および全てのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技術を用いて乾燥窒素雰囲気で行った。用いた全ての溶媒は、HPLC等級であって、その使用前に乾燥させた。
【0128】
MMAOとは、Akzo−Nobla Corporationから市販されている、修飾メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサンをいう。
【0129】
触媒(B1)の調製は、以下のとおり行う。
【0130】
a)(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)メチルイミンの調製
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(3.00g)を10mLのイソプロピルアミンに添加する。この溶液は急速に鮮黄色に変わる。周囲温度での3時間の攪拌後、揮発性物質を減圧下で取り出して、鮮黄色の結晶性固体を得る(97パーセント収率)。
【0131】
b)1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(605mg、2.2ミリモル)を5mLのトルエンに含有する溶液を、50mLのトルエンにZr(CH2Ph)4(500mg、1.1mmol)を含む溶液にゆっくり添加する。得られた濃黄色の溶液を30分間攪拌する。溶媒を減圧下で除去して、所望の生成物を赤褐色固体として得る。
【0132】
触媒(B2)の調製は以下のとおり行う。
【0133】
a)(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミンの調製
2−メチルシクロヘキシルアミン(8.44mL、64.0mmol)をメタノール(90mL)に溶解して、ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(10.00g、42.67mmol)を添加する。その反応混合物を3時間攪拌し、ついで−25℃で12時間冷却する。得られた黄色固体沈殿物を濾過によって収集して、冷メタノール(2×15mL)で洗浄し、次いで、減圧下で乾燥させる。収量は、11.17gの黄色固体である。1H NMRは、異性体の混合物として所望の生成物と一致する。
【0134】
b)ビス−(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミノ)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(7.63g、23.2mmol)を含有する200mLのトルエンの溶液を、600mLのトルエンに含有されるZr(CH2Ph)4(5.28g、11.6mmol)の溶液にゆっくり添加する。得られた濃黄色の溶液を25℃で1時間攪拌する。その溶液を680mLのトルエンでさらに希釈して、0.00783Mの濃度を有する溶液を得る。
【0135】
共触媒1.実質的に米国特許第5,919,9883号、実施例2に開示されるように、長鎖トリアルキルアミン(Armeen(商標)M2HT、Akzo−Nobel,Incから入手可能)、HClおよびLi[B(C654]の反応によって調製される、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(本明細書において以降ではホウ酸アルミニウム)のメチルジ(C14-18アルキル)アンモニウム塩の混合物。
【0136】
共触媒2.米国特許第6,395,671号、実施例16に従って調製された、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)−アルマネ)−2−ウンデシルイミダゾリドの混合C14-18アルキルジメチルアンモニウム塩。
【0137】
可逆的移動剤。使用される可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛(DEZ、SA1)、ジ(i−ブチル)亜鉛(SA2)、ジ(n−ヘキシル)亜鉛(SA3)、トリエチルアルミニウム(TEA,SA4)、トリオクチルアルミニウム(SA5)、トリエチルガリウム(SA6)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)(SA7)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)(SA8)、n−オクチルアルミニウム ジ(ピリジン−2−メトキシド)(SA9)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム(SA10)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(n−ペンチル)アミド)(SA11)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド)(SA12)、n−オクチルアルミニウム ジ(エチル(1−ナフチル)アミド)(SA13)、エチルアルミニウム ビス(t−ブチルジメチルシロキシド)(SA14)、エチルアルミニウム ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)(SA15)、エチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA16)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA17)、n−オクチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド(SA18)、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)(SA19)およびエチル亜鉛(t−ブトキシド)(SA20)が挙げられる。
【0138】
実施例1−4、比較A−C
一般的なハイスループットパラレル重合条件
重合は、Symy×technologies,Inc.から入手可能なハイスループットの並列式重合反応装置(parallel polymerization reactor)(PPR)を用いて行い、そして米国特許の6,248,540号、同第6,030,917号、同第6,362,309号、同第6,306,658号および同第6,316,663号に実質的に従って操作する。エチレン共重合は、用いた総触媒に基づいて共触媒1の1.2当量(MMAOが存在する場合1.1当量)を用いて、必要時にエチレンを用いて130℃でかつ200psi(1.4MPa)で行う。一連の重合は、予め秤量したガラスチューブが取り付けられている48の個々の反応セルを6x8配列で備えている並列式耐圧反応装置(PPR)で行う。各々の反応装置セル中の作業容積は6000μLである。各々のセルは、個々の攪拌パドルによって与えられる攪拌で制御される温度および圧力が制御される。モノマーのガスおよびクエンチガスをPPRユニットに直接配管して、自動バルブで制御する。液体試薬を、シリンジによって各々の反応装置セルにロボット制御により添加して、そのリザーバー溶媒は混合アルカンである。添加の順序は、混合アルカン溶媒(4ml)、エチレン、1−オクテンコモノマー(1ml)、共触媒1または共触媒1/MMAO混合物、可逆的移動剤、および触媒または触媒混合物である。共触媒1およびMMAOの混合物、または2つの触媒の混合物を用いる場合、その試薬は、反応装置への添加の直前に小さいバイアル中で事前に混合する。実験で試薬が省略される場合、その他は上記の順序の添加が維持される。重合は、所定のエチレン消費に到達するまで、約1〜2分間行う。COでのクエンチング後、その反応装置を冷却して、ガラスチューブを取り外す。そのチューブを遠心分離/真空乾燥ユニットに移して、60℃で12時間乾燥する。乾燥されたポリマーを含むチューブを秤量して、その重量と風袋重量との間の相違で、ポリマーの正味の収量が得られる。結果は表1に含まれる。表1で、そして本出願のどこかでは、比較化合物は、星印(*)によって示される。
【0139】
実施例1〜4は、極めて狭いMWDの形成によって証明されるような本発明による線状ブロックコポリマー、特にDEZが存在する場合は単頂性のコポリマー、そしてDEZの非存在下における二頂性の広い分子量分布の生成物(別々に生成されたポリマーの混合物)の合成を実証する。触媒(A1)が触媒(B1)よりもオクテンを組み込むことが公知であるという事実に起因して、本発明の得られたコポリマーの種々のブロックまたはセグメントは、分枝または密度に基づいて特定可能である。
【0140】
【表1】

本発明に従って生成されるポリマーは、可逆的移動剤の非存在下で調製したポリマーよりも比較的狭い多分散性(Mw/Mn)および比較的大きいブロック−コポリマー含量(三量体、四量体またはそれ以上)を有することが示され得る。
【0141】
さらなる特性付けのために、図を参照して、表1のポリマーについてのデータを判定する。さらに詳細にはDSCおよびATREFの結果によって、以下が示される:
実施例1のポリマーについてのDSC曲線は、158.1J/gという融解熱で115.7℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、34.5℃で最高のピークを示し、52.9パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は81.2℃である。
【0142】
実施例2のポリマーのDSC曲線は、214.0J/gの融解熱で109.7℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、46.2℃で最高のピークを示し、57.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は63.5℃である。
【0143】
実施例3のポリマーのDSC曲線は、160.1J/gの融解熱で120.7℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、66.1℃で最高のピークを示し、71.8パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は54.6℃である。
【0144】
実施例4のポリマーのDSC曲線は、170.7J/gの融解熱で104.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃で最高のピークを示し、18.2パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は74.5℃である。
【0145】
比較AのDSC曲線は、86.7J/gの融解熱で90.0℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.5℃で最高のピークを示し、29.4パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、密度が低い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は41.8℃である。
【0146】
比較BのDSC曲線は、237.0J/gの融解熱で129.8℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、82.4℃で最高のピークを示し、83.7パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、密度が高い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は47.4℃である。
【0147】
比較CのDSC曲線は、143.0J/gの融解熱で125.3℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、34.7パーセントのピーク面積で81.8℃で最高のピークを、そして52.4℃でより低い結晶ピークを示す。この2つのピークの間の分離は、高結晶性および低結晶性のポリマーの存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は43.5℃である。
【0148】
実施例5−19、比較D−F、連続的溶液重合、結晶A1/B2+DEZ
連続溶液重合は、内部スターラーを装備したコンピューター制御のオートクレーブ反応装置で行う。精製された混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手可能なIsopar(商標)E)、エチレン2.70lbs/時間(1.22kg/時間)、1−オクテンおよび水素(用いる場合)を、温度制御のためのジャケットおよび内部熱電対を装備した3.8Lの反応装置に供給する。この反応装置へ供給された溶媒は、マスフローコントローラーによって測定する。変速ダイヤフラムポンプが、溶媒流量および反応装置に対する圧を制御する。ポンプの排出の際に、側流をとって触媒および共触媒1注入ラインおよび反応装置攪拌のためのフラッシュフローを設ける。これらのフローは、Micro−Motionマスフローメーターによって測定して、制御バルブによって、またはニードルバルブの手動調節によって制御する。残りの溶媒を、1−オクテン、エチレンおよび水素(用いる場合)と合わせて、反応装置に供給する。マスフローコントローラーを用いて、必要に応じて反応装置に水素を供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入れる前、熱交換器の使用によって制御する。この流れを反応装置の底に入れる。触媒成分溶液を、ポンプおよびマスフローメーターを用いて測定して、触媒フラッシュ溶媒とあわせ、そして反応装置の底に入れる。その反応装置を激しく攪拌しながら500psig(3.45MPa)で液体を満たして反応させる。生成物を反応装置の頂部の出口ラインから取り出す。反応装置からの全ての出口ラインは蒸気トレースおよび絶縁が施されている。重合は、任意の安定化剤または他の添加剤とともに出口ラインに少量の水を添加すること、および静的ミキサーを通じた混合物の通過によって停止させる。次いで、この生成物の流れを、脱揮の前に熱交換器を通過させることによって加熱する。ポリマー生成物は、脱揮押出機および水冷ペレタイザーを用いる押出によって回収する。プロセスの詳細および結果は表2に含まれる。選択されたポリマーの特性を表3に提供する。
【0149】
【表2】

【0150】
【表3】

得られたポリマーは、前の実施例と同様に、DSCおよびATREFによって試験される。
結果は以下のとおりである:
実施例5のポリマーのDSC曲線は、60.0J/gの融解熱で119.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、47.6℃で最高のピークを示し、59.5パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.0℃である。
【0151】
実施例6のポリマーのDSC曲線は、60.4J/gの融解熱で115.2℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、44.2℃で最高のピークを示し、62.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは71.0℃である。
【0152】
実施例7のポリマーのDSC曲線は、69.1J/gの融解熱で121.3℃の融点を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、49.2℃で最高のピークを示し、29.4パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.1℃である。
【0153】
実施例8のポリマーのDSC曲線は、67.9J/gの融解熱で123.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.1℃で最高のピークを示し、12.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.4℃である。
【0154】
実施例9のポリマーのDSC曲線は、73.5J/gの融解熱で124.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.8℃で最高のピークを示し、16.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.8℃である。
【0155】
実施例10のポリマーのDSC曲線は、60.7J/gの融解熱で115.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、40.9℃で最高のピークを示し、52.4パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.7℃である。
【0156】
実施例11のポリマーについてのDSC曲線は、70.4J/gの融解熱で113.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、25.2パーセントのピーク面積で39.6℃で最高のピークを示す。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.1℃である。
【0157】
実施例12のポリマーについてのDSC曲線は、48.9J/gという融解熱で113.2℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃以上のピークを示さない。(従って、さらなる計算の目的のためのTcystafは30℃に設定する)。DSC TmとTcrystafとの間のΔは83.2℃である。
【0158】
実施例13のポリマーのDSC曲線は、49.4J/gの融解熱で114.4℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、33.8℃で最高のピークを示し、7.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは84.4℃である。
【0159】
実施例14のポリマーのDSC曲線は、127.9J/gの融解熱で120.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、72.9℃で最高のピークを示し、92.2パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.9℃である。
【0160】
実施例15のポリマーのDSC曲線は、36.2J/gの融解熱で114.3℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、32.3℃で最高のピークを示し、9.8パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは82.0℃である。
【0161】
実施例16のポリマーのDSC曲線は、44.9J/gの融解熱で116.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.0℃で最高のピークを示し、65.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは68.6℃である。
【0162】
実施例17のポリマーについてのDSC曲線は、47.0J/gの融解熱で116.0℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、56.8パーセントのピーク面積で43.1℃で最高のピークを示す。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.9℃である。
【0163】
実施例18のポリマーについてのDSC曲線は、141.8J/gという融解熱で120.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、70.0℃で最高のピークを示し、94.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは50.5℃である。
【0164】
実施例19のポリマーのDSC曲線は、174.8J/gの融解熱で124.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.9℃で最高のピークを示し、87.9パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは45.0℃である。
【0165】
比較DのポリマーについてのDSC曲線は、31.6J/gの融解熱で37.3℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃以上のピークを示さない。これらの値の両方とも、低密度である樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは7.3℃である。
【0166】
比較EのポリマーについてのDSC曲線は、179.3J/gの融解熱で124.0℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.3℃で最高のピークを示し、94.6パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、高密度である樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは44.6℃である。
【0167】
比較FのポリマーについてのDSC曲線は、90.4J/gの融解熱で124.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、77.6℃で最高のピークを示し、19.5パーセントのピーク面積である。2つのピークの間の隔たりは、高結晶性ポリマーと低結晶性ポリマーの両方の存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.2℃である。
【0168】
物理的特性試験
ポリマーサンプルは、物理的特性、例えば、TMA温度試験によって証明されるような高温耐性の特性、ペレットブロックキング強度、高温回復、高温圧縮永久ひずみ、および貯蔵弾性率G’(25℃)/G’(100℃)について評価される。いくつかの市販のポリマーが、試験に含まれる:比較G*は実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)、The Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較H*は、エラストマーで、実質的には線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)EG8100、Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較Iは、実質的には線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)PL1840、The Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較Jは、水素化スチレン/ブタジエン/スチレントリブロックコポリマー(KRATON(商標)G1652,KRATON Polymersから入手可能)であり、比較Kは、熱可塑性加硫物(TPV,架橋されたエラストマーをその中に分散して含むポリオレフィン混合物)である。結果は表4に示す。
【0169】
【表4】

表4では、比較F(触媒A1およびB1を用いる同時の重合から生じる2つのポリマーの物理的な混合物である)は、約70℃という1mm針入温度であるが、実施例5〜9は、100℃以上の1mm針入温度を有する。さらに実施例10〜19は全てが、85℃より大きい1mm針入温度を有し、ほぼが、90℃を超えるかまたはさらには100℃より大きい1mmのTMA温度を有する。これによって、新規なポリマーは、物理的な混合物に比較して、より高い温度でより良好な寸法安定性を有することが示される。比較J(市販のSEBS)は、約107℃という良好な1mmのTMA温度を有し、ただし、これは約100パーセントという極めて乏しい(高温70℃)圧縮永久ひずみを有し、そしてまた高温(80℃)300パーセントひずみ回復の間に回復できない(サンプルが壊れた)。従って、例示されたポリマーは、いくつかの市販の高性能の熱可塑性エラストマーにおいてでさえ得ることができない特性の固有の組み合わせを有する。
【0170】
同様に、表4は、本発明のポリマーについて、6以下という低い(良好な)貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃)を示すが、物理的混合物(比較F)は、9という貯蔵弾性率比を有し、そして同様の密度のランダムなエチレン/オクテンコポリマー(比較G)は、1桁大きい貯蔵弾性率比を有する(89)。ポリマーの貯蔵弾性率比はできるだけ1に近いことが所望される。このようなポリマーは比較的温度によって影響されないし、このようなポリマーから作成される二次加工品は、広範な温度域にわたって有用に使用され得る。低い貯蔵弾性率比および温度独立性のこの特徴は、エラストマーの用途において、例えば、感圧粘着剤配合物において、特に有用である。
【0171】
表4のデータによってまた、本発明のポリマーが改善されたペレットブロッキング強度を保有することが実証される。詳細には、実施例5は、0MPaというペレットブロッキング強度を有し、このことは、このポリマーが、かなりのブロッキングを示す比較Fおよび比較Gに比較して、試験された条件下で自由流動することを意味する。ブロッキング強度は、重要である。なぜなら、大きいブロッキング強度を有するポリマーの貨物輸送は、貯蔵または出荷(shipping)の際に生成物同士のくっつきまたは粘着を生じ、取り扱いの特性が劣る。
【0172】
本発明のポリマーの高温(70℃)圧縮永久ひずみは一般的に良好であって、このことは一般的に約80パーセント未満、好ましくは約70%未満、そして特に約60パーセント未満を意味する。対照的に、比較F、G、HおよびJは全てが、100パーセントという70℃圧縮永久ひずみを有する(最大可能値、回復がないことを示す)。ガスケット(gaskets)、窓枠、O−リングなどのような用途には、良好な高温圧縮永久ひずみ(低い数値)が特に必要である。
【0173】
【表5】

表5は、新規なポリマーについての機械的特性について、そして周囲温度での種々の比較ポリマーについての結果を示す。本発明のポリマーは、ISO4649に従って試験した場合、極めて良好な耐磨耗性を有することが示され得、これは一般的に、約90mm3未満、好ましくは約80mm3未満、そして特に、約50mm3未満という容積減少を示す。この試験では、数が大きいほど、大きい容積減少を示し、そして結果として低い耐磨耗性を示す。
【0174】
本発明のポリマーの引張ノッチ付引裂強度によって測定した引裂強度は一般的に、表5に示されるように、1000mJ以上である。本発明のポリマーの引裂強度は、3000mJ程度の高さ、または5000mJ程度の高さであってさえよい。比較ポリマーは一般的に、750mJ以下の引裂強度を有する。
【0175】
表5によってまた、本発明のポリマーが、いくつかの比較対象となるサンプルよりも150パーセントひずみでより良好な収縮応力を有する(より高い収縮応力値によって実証される)ことが示される。比較の実施例F、GおよびHは、400kPa以下という150パーセントひずみでの収縮応力値を有するが、本発明のポリマーは、500kPa(実施例11)から約1100kPa(実施例17)程度の高さという150パーセントひずみでの収縮応力値を有する。150パーセント収縮応力値よりも高い値を有するポリマーは、弾性を有する用途、例えば、弾性の繊維および織布、特に不織布にかなり有用である。他の用途としては、オムツ、衛生および医療用衣類ウエストバンドの用途、例えば、タブおよび弾性バンドが挙げられる。
【0176】
表5によってまた、応力緩和(50パーセントひずみ)がまた、例えば、比較Gに対して比較した場合、本発明のポリマーについて改善される(少ない)ことが示される。応力緩和が低いとは、ポリマーがその力を、長期間にわたって体温の弾性特性の保持が所望される、オムツおよび他の衣類のような用途において、より良好に保持しているということを意味する。
【0177】
光学的試験
【0178】
【表6】

表6に報告される光学的特性は、実質的に配向性を欠く圧縮成形フィルムに基づく。ポリマーの光学的な特性は、重合において使用される可逆的連鎖移動剤の量の変動から生じる、結晶化サイズにおけるバリエーションに起因して広範な範囲で変化し得る。
【0179】
マルチブロックコポリマーの抽出
実施例5、7のポリマーおよび比較Eのポリマーの抽出研究を行う。この実験では、ポリマーサンプルは、ガラス円筒濾紙(glass fritted extraction thimble)に秤量して、Kumagawa型の抽出機(extractor)に取り付ける。サンプルを含む抽出機を窒素でパージして、500mLの丸底フラスコに350mLのジエチルエーテルを充填する。次いでフラスコをこの抽出機に適合させる。エーテルを攪拌しながら加熱する。エーテルが円筒濾紙に凝縮し始める時点を書き留めて、抽出は窒素下で24時間進行させる。この時点では、加熱を停止して、溶液を冷却させる。抽出機中に残っている全てのエーテルをフラスコに戻す。フラスコ中のエーテルを周囲温度で減圧下でエバポレートして、得られた固体を窒素でパージ乾燥(purged dry)させる。残渣をヘキサンの連続的な洗浄を用いて秤量ボトルに移す。次いで、合わせたヘキサン洗浄液を別の窒素パージでエバポレートさせて、残渣を40℃において一晩減圧下で乾燥させる。抽出機中に残留するエーテルを窒素でパージ乾燥させる。
【0180】
次いで350mLのヘキサンを充填した第二の清浄な丸底フラスコを、この抽出機に接続する。円筒濾紙中でヘキサンの凝縮に最初に気付いた後、ヘキサンを攪拌しながら加熱還流して、還流下で24時間維持する。次いで加熱を停止して、フラスコを冷却させる。抽出機中に残っているヘキサンをフラスコに戻す。そのヘキサンを周囲温度で減圧下での蒸発によって除去して、フラスコ中に残っている残渣を連続的なヘキサン洗浄を用いて秤量ボトルに移す。フラスコ中のヘキサンを窒素パージによってエバポレートして、その残渣を40℃で一晩減圧下で乾燥させる。
【0181】
抽出後に円筒濾紙中に残っているポリマーサンプルを、円筒濾紙から秤量ボトルに移して、40℃で一晩減圧乾燥する。結果は表7に含まれる。
【0182】
【表7】

追加のポリマー実施例19A〜J、連続溶液重合、触媒A1/B2 + DEZ
実施例19A−Iについて
コンピューター制御完全混合反応装置(computer controlled well - mixed reactor)において連続溶液重合を行う。精製混合アルカン溶媒(Exxon Mobil,Inc.から購入できるIsopar(商標))、エチレン、1−オクテンおよび(使用する場合には)水素を併せ、27ガロン反応装置に供給する。反応装置への供給量は、マスフローコントローラーによって測定する。供給流の温度は、その反応装置に入る前にグリコール冷却式熱交換器の使用により制御する。触媒成分溶液は、ポンプおよびマスフローメーターを使用して測定する。液体を満たしたその反応装置を約550psigの圧でランする。その反応装置を出たところで、そのポリマー溶液に水および添加剤を注入する。その水が、触媒を加水分解し、重合反応を停止させる。その後、二段階脱揮の準備として、後反応装置の溶液を加熱する。溶媒および未反応モノマーは、その脱揮プロセス中に除去される。ポリマー溶融物をポンプで水中ペレット切断用のダイに送る。
【0183】
実施例19Jについて
内部スターラーを装備したコンピューター制御オートクレーブ反応装置において連続溶液重合を行う。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobile Chemical Companyから購入できるIsopar(商標));2.70ポンド/時(1.22kg/時)でエチレン;1−オクテン;および(用いる場合)水素を、温度制御用のジャケットおよび内部熱電対を供えた3.8L反応装置に供給する。反応装置への溶媒供給量は、マスフローコントローラーによって測定する。可変速ダイヤフラムポンプにより、反応装置への溶媒流量および圧力を制御する。そのポンプの吐き出し時に、側流を用いて、触媒および共触媒注入ラインおよび反応装置攪拌機にフラッシュフローをもたらす。これらのフローは、Micro−Motionマスフローメーターによって測定し、また、制御バルブによってまたはニードルバルブの手動調節によって制御する。残りの溶媒を1−オクテン、エチレンおよび(使用する場合には)水素と併せ、反応装置に供給する。必要に応じて、マスフローコントローラーを使用して反応装置に水素を送達する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入る前に熱交換器の使用により調節する。この流れが、反応装置の底部に入る。ポンプおよびマスフローメーターを使用して触媒成分溶液を計量し、触媒フラッシュ溶媒と併せ、反応装置の底部に導入する。その反応装置を、満液で、激しく攪拌しながら、500psig(3.45MPa)で作動させる。生成物は、その反応装置の頂部の出口ラインから取り出す。その反応装置の全ての出口ラインは、スチームトレースおよび絶縁が施されている。任意の安定剤または他の添加剤とともにその出口ラインに沿って少量の水を添加し、その混合物をスタティックミキサーに通すことによって、重合を停止させる。その後、その生成物流を熱交換器に通すことによって加熱した後、脱揮する。脱揮押出機および水冷式ペレット製造機を使用する押出しにより、ポリマー生成物を回収する。
【0184】
プロセスの詳細および結果は、表8に含める。選択したポリマーの特性を表9A〜Cに提供する。
【0185】
表9Bにおいて、本発明の実施例19Fおよび19Gは、500%伸長後、約65〜70%の低い直後残留ひずみを示している。
【0186】
【表8】

【0187】
【表9A】

【0188】
【表9B】

【0189】
【表9C】

改善されたホットタック性を有する組成物に特に有用なエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体
一部のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体が、フィルムに適した組成物において特に有益であることを発見した。例えば、特に有用なエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体は、(ASTM D−792に従って測定されたとき)一般的に約0.860g/ccより多く、好ましくは約0.89g/ccから約0.94g/cc、より好ましくは約0.887g/ccから約0.928g/cc、およびよりいっそう好ましくは約0.900g/ccから約0.925g/ccの密度を有するものである。これらの密度の共重合体を単独で、または他のポリマーとの混合で使用して、改善されたホットタック性を有する組成物を製造することができる。
【0190】
同様に、上述のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体の分子量は、所与のフィルム用途のために前記共重合体を選択するとき、通常は考慮しなければならない。本共重合体の分子量は、ASTM D−1238、条件190℃/2.16kg(以前は「条件E」として知られており、I2ととしても知られている)に準じるメルトインデックス測定を用いて適便に示される。メルトインデックスは、ポリマーの分子量に反比例する。従って、この関係は線形ではないが、分子量が高くなるほど、メルトインデックスは低くなる。フィルム組成物に特に有用であり得る上記共重合体についてのメルトインデックスは、一般的に、約0.1g/10分から約10g/10分、好ましくは約0.2g/10分から約5g/10分、および特に約0.5g/10分から約3g/10分である。これらのメルトインデックスの共重合体を単独で、または他のポリマーとの混合で使用して、有益な特性を有するフィルムに適した組成物を製造することができる。
【0191】
高いホットタック性を有するエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体成分(単数または複数)を含む組成物
所与のフィルムのために選択される具体的な組成物は、フィルムのタイプ、層の数、その所望の用途および所望の特性に依存するであろう。ホットタック性に加えて、こうした特性としては、例えば、加工性、強度、または接着特性を挙げることができる。上述のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体の1つまたはそれ以上を含む適切な組成物を使用することにより、フィルムの向上した性能または所望の特性の改善された組み合わせを達成することができる。
【0192】
好ましい実施形態では、上述のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を1つだけ含む組成物を使用することができる。あるいは、2つまたはそれ以上の上述のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体(各々が、1つまたはそれ以上の異なる特性を有するもの)を含む組成物を使用することができる。さらに別の代替的な方法は、1つまたはそれ以上の他のポリマー[例えば、実質的に線状のエチレン共重合体またはホモポリマー(SLEP)、高圧低密度ポリエチレン(LDPE)、エチレン/酢酸ビニルコポリマー(EVA)、エチレン/カルボン酸コポリマーおよびそれらのアイオノマー、ポリブチレン(PB)、ならびにα−オレフィンポリマー、例えば高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)および極超低密度ポリエチレン、ならびにグラフト変性ポリマー、ならびに例えば、米国特許第5,032,463号(これは、本明細書において参照によって援用される)においてSmithにより開示されたものなどの密度、MWDおよび/またはコモノマーの組み合わせを含むそれらの組み合わせ]とブレンドされた1つまたはそれ以上の上述のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を含む組成物の使用を含む。多層フィルムについては、外側のフィルム層(代替的には、当分野において「スキン層」または「表層」と呼ばれるもの)および/またはシーラント層が、エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体、実質的に線状のエチレン共重合体および/またはホモポリマーまたはこれらの混合物を含むことが、一部の状況では好ましいこともある。
【0193】
多くの場合、所望の特性に依存するが、フィルムに好ましい組成物には、多くの場合、その組成物の総重量を基準にして少なくとも約20、より好ましくは少なくとも約30、よりいっそう好ましくは少なくとも約50重量パーセントのエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を含まれる。多くの場合、チーグラー触媒、幾何形状拘束触媒、またはこれらの組み合わせを用いて製造された追加のポリマーまたはポリマーブレンドを含めることが望ましい。特に有用な追加のポリマーとしては、例えば、SLEP、LLDPE、LDPE、ポリプロピレンおよびこれらのブレンド、例えば、米国特許第5,844,045号、同第5,847,053号、同第6,111,023号および同第6,262,174号に記載されているものなどが挙げられる。こうしたポリマーは、例えば、The Dow Chemical CompanyおよびExxonからAFFINITY(登録商標)、Elite(商標)、Doelex(商標)およびExact(商標)という名で市販されている。本発明の組成物は、フィルム遮断層として多くの場合使用されるHDPEと相溶性であり、それらを伴うブレンドに特に適している。加えて、ポリプロピレンおよびLDPEを含むブレンドは、米国特許第6,262,174号に記載されているように、ある状況ではいっそう良好なホットタック性を達成することができる。容易に開けられるバッグが所望される状況には、エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体と、ポリブチレン、またはエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体と相溶性である別のブチレンポリマーとを含むヒートシール性フィルム層を用いることが望ましいことがある。
【0194】
上記組成物は、米国特許第6,262,174号(この開示は、その全体が本明細書において参照によって援用される)に記載されているものをはじめとする任意の適便な方法によって形成することができる。例えば、これらのブレンドは、1つまたはそれ以上の成分の融点温度付近またはそれより上の温度でそれぞれの成分を混合または混練することにより得ることができる。エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体組成物に大半において、この温度は、130℃より上、最も一般的には145℃より上、および最も好ましくは150℃より上であり得る。所望の温度に達することができ、その混合物を溶融可塑化することが可能である典型的なポリマーの混合または混練装置を利用することができる。これらとしては、ミル、混練機、押出機(単軸スクリューと双軸スクリューの両方)、バンバリーミキサー、カレンダーなどが挙げられる。混合の順序および方法は、最終組成物に依存し得る。バンバリーバッチミキサーと連続ミキサーの併用、例えば、バンバリーミキサー、続いてミルミキサー、続いて押出機、を利用することもできる。
【0195】
上記組成物を形成するための別の方法は、Brian W.S.KolthammerおよびRovert S.Cardewellの名で米国特許第5,844,045号において開示されているようなインサイチュー重合を含む。前記特許の開示は、その全体が本明細書において参照によって援用される。なかでも、米国特許第5,844,045には、少なくとも1つの反応装置において少なくとも1つの均一系触媒を使用し、少なくとも1つの他の反応装置において少なくとも1つの不均一系触媒を使用する、エチレンとC3〜C20α−オレフィンの共重合が記載されている。多数の反応装置を直列でまたは並列でまたはそれらの任意の組み合わせで運転し、少なくとも1つの反応装置を用いて、上述のようなエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を製造することができる。このように、幾何形状拘束触媒、チーグラー触媒およびこれらの組み合わせを含む溶液プロセスにおいて、ブレンドを製造することができる。こうしたブレンドは、例えば、1つまたはそれ以上のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体(上述のようなもの、および2004年3月17日出願のPCT/US2005/008917におけるもの)、広い分子量分布の1つまたはそれ以上のポリマー(例えば、米国特許第5,874,053に例えば記載されているような不均一分枝エチレンポリマー)、および/または狭い分子量分布の1つまたはそれ以上のポリマー(例えば、米国特許第3,645,992号(Elston)または同第5,272,236号に記載されているような均一ポリマー)を含む。
【0196】
溶液重合反応装置を直列で使用するインサイチュー重合は、狭い分子量分布の少なくとも1つの高分子量ポリマーと、チーグラー触媒を用いて製造された広い分子量分布の少なくとも1つのポリマーとを含むブレンドを製造するときに特に好ましい場合がある。これは、それが、高分子量ポリマーを製造するために、多くの場合、実質的な溶媒を必要とし、そしてチーグラー触媒の使用が、多くの場合、均一系触媒より高い温度を必要とするためである。従って、後続の反応装置におけるチーグラー触媒でのより高い温度の使用は、過剰な溶媒の蒸発を促進することになる。加えて、本発明の生成物を製造するために直列溶液反応装置を使用することの別の利点は、たとえ、多くの場合、超高分子量生成物が、破局的な反応装置の汚損を伴わずに物理的に単離できないとしても、超高分子量生成物(例えば、0.05g/10分またはそれ以下のI2)を製造することができ、最終生成物に組み込むことができることである。そういうわけで、非常に分子量が高い成分が組み込まれている「ブレンド」については、第一成分を単離することができないので、個別または物理的ブレンドは、実のところ可能ではないことが多い。
【0197】
当業者は、望ましい特性を有するフィルムのための組成物を選択するために、他の一般的なガイドラインを用いることができる。例えば、多量の可逆的連鎖移動剤を用いて製造されたエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体は、より低い開始温度およびより広いホットタック性領域を示す傾向があることが判明した。
【0198】
エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を製造するために利用される可逆的連鎖移動剤の量およびタイプに依存して、本発明の組成物は、利用された可逆的連鎖移動剤(単数または複数)の残渣をさらに含むことがある。残渣とは、分析により検出可能な量の元の可逆的連鎖移動剤、またはその誘導体、例えば亜鉛またはアルミニウム化合物、のいずれかを意味する。
【0199】
有用な添加剤
添加剤、例えば、酸化防止剤[例えば、ヒンダードフェノール樹脂(例えば、Irganox RTM1010またはIrganox RTM1076)、亜リン酸塩(例えば、Irgafos RTM168)全てCiba Geigyの商標]、加工助剤、粘着剤(例えば、PIB)、PEPQ(商標)(Sandoz Chemicalの商標;この主成分は、ビフェニルホスホナイトであると考えられている)、スリップ、顔料、着色剤、充填剤等も、所望の特性に干渉しない程度に、本共重合体およびコポリマーに含めることができる。上記二次加工フィルムは、粘着防止特性および摩擦係数特性を向上させるために、未処理および処理済二酸化ケイ素、タルク、炭酸カルシウムおよびクレー、ならびに第一および第二脂肪酸アミド、シリコーン塗料などをはじめとする(しかし、これらに限定されない)添加剤も含有することがある。例えば、米国特許第4,486,552号(Niemann)(この開示は、本明細書において参照によって援用される)に記載されているような、フィルムの防曇特性を強化するための他の添加剤も、添加されることがある。さらに他の添加剤、例えば単独でのまたはEAAまたは他の官能性ポリマーとの併用での第四アンモニウム化合物、を添加して、フィルムの静電防止特性を強化し、電子的に高感度の品物を包装することができる。
【0200】
本発明の組成物を用いて製造されるヒートシール性フィルム
本発明の組成物から作製されるフィルムは、有利なことに、望ましい特性、例えば、良好なシール強度、低い開始温度、高い極限ホットタック性および広い加工領域を有する。例えば、本発明の組成物を用いて製造された2ミル単層インフレーションフィルムは、多くの場合、高いホットタック性、例えば、0.5秒の保圧時間および0.1秒の冷却時間で、ASTM F 1921、可撓性ウェブのシール面を構成する熱可塑性ポリマーおよびブレンドのホットシール強度(ホットタック性)についての標準試験法(Standard Test Methods for Hot Seal Strength (Hot Tack) of Thermoplastic Polymers and Blends Comprising the Sealing Surfaces of Flexible Webs)、方法Bに基づき、約1N/インチより高い、好ましくは約2N/インチより高い、より好ましくは約3N/インチより高い、よりいっそう好ましくは約4N/インチより高い極限ホットタック性を有する。極限(またはピーク)ホットタック強度は、一般的に、DSCによって測定した場合、ポリマーのピーク融解温度より少なくとも約15℃、好ましくは少なくとも約20℃低いシール温度で得られる。多くの場合、本発明の組成物を用いて製造した2ミル単層フィルムは、0.5秒の保圧時間および0.1秒の冷却時間で、ASTM F 1921、方法Bに基づき、少なくとも約20℃、より好ましくは少なくとも約30℃、より好ましくは少なくとも約40℃、よりいっそう好ましくは少なくとも約45℃の温度域にわたってさらに1N/インチ大きいホットタック性も有する。このシール強度は、ASTM F88、可撓性遮断材のシール強度についての標準試験法(Standard Test Methods for Seal Strength of Flexible Barrier Materials)を用いて、典型的にはさらに約3.75lb/インチ大きく、好ましくはさらに約3.9lb/インチ大きく、より好ましくはさらに約4lb/インチ大きく、よりいっそう好ましくはさらに約4.1lb/インチ大きい。
【0201】
このホットタック性温度枠は、その接合部のホットタック強度が、規定値、例えば0.5N/線状インチ、より上である。
【0202】
本発明の組成物の広いホットタック性温度枠は、多くの場合、組成物のDSCによるピーク融解温度より、例えば少なくとも約_25℃、好ましくは少なくとも約_35℃、実質的に低い温度で始まる。対照的に、比較例は、DSCによるピーク融解温度より約10〜15℃低い温度で約0.5N/線状インチのホットタック性開始温度を示した。このことにより、シール強度とホットタック性のバランスをとるようにシール温度を修正することによって、所望のシール強度を容易に調節することが可能となる。これらの特性によって、それが求められる用途、例えば包装食品の蒸気滅菌、において、より高い耐熱性も可能となる。
【0203】
本発明の組成物を用いて製造されたヒートシール性フィルムは、単層または多層構造で、またはラミネートとして、利用することができる。そのフィルムを利用する方法にかかわらず、当業者に周知である種々のプロセスによってそれを作製することができる。
【0204】
フィルム構造は、従来の二次加工技術、例えば、単純バブル押出、双軸延伸プロセス(例えば、テンターフレームまたはダブルバブルプロセス)、単純キャスト/シート押出、共押出、ラミネーションなどによって製造することができる。従来の単純バブル押出プロセス(高温インフレーションフィルムプロセス(hot blown film processes)としても知られている)は、例えば、The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk - Othmer, Third Edition, John Wiley & Sons, New York, 1981, Vol. 16, pp. 416 - 417 and Vol. 18, pp. 191 - 192に記載されており、これらの開示は、本明細書において参照によって援用される。
【0205】
延伸(orientation)は、実際は、例えば管を押す内部空気圧によりまたはフィルムの端を引っ張るテンターフレームにより、フィルムが延伸された(stretched)結果であるが、当分野および本明細書において、「stretched:延伸された」と「oriented:延伸された」は、同義で用いられている。
【0206】
双軸延伸フィルム製造プロセス、例えば、米国特許第3,456,044号(Pahlke)の「ダブルバブル」プロセスならびに米国特許第4,352,849号(Mueller)、同第4,820,557号および4,837,084号(両方ともWarren)、同第4,865,902号(Golikeら)、同第4,927,708号(Herranら)、同第4,952,451号(Mueller)ならびに同第4,963,419号および同第5,059,481号(両方ともLustingら)に記載のプロセス(これらの開示は、本明細書において参照によって援用される)を用いて、本発明の新規なフィルム構造を製造することもできる。双軸延伸フィルム構造は、延伸ポリプロピレンに用いられるものなどのテンターフレーム法によって製造することもできる。
【0207】
Pahlkeにより米国特許第3,456,044号において単純バブル法と比較して開示されているように、「ダブルバブル」または「トラップドバブル」フィルム加工は、縦方向と横方向、両方のフィルムの延伸を有意に増大させることができる。増大された延伸は、そのフィルムを後に加熱したとき、より高い自由収縮値を生じさせる。また、Pahlkeは米国特許第3,456,044号においておよびLustigは米国特許第5,059,481号(本明細書において参照によって援用される)において、低密度ポリエチレンおよび極超低密度ポリエチレン材料が、単純バブル法によって二次加工されたとき、劣った縦および横収縮特性、例えば両方向において約3%の自由収縮、をそれぞれ示すことを開示している。しかし、公知のフィルム材料とは対照的に、特に、Lustingらが米国特許第5,059,481号、同第4,976,898号および同第4,863,769号において開示しているものとは対照的に、ならびにSmithが米国特許第5,032,463号において開示しているものとは対照的に(これらの開示は、本明細書において参照によって援用される)、本発明の一意な共重合体組成物は、縦方向と横方向の両方において有意に改善された単純バブル収縮特性を示すことができる。加えて、この一意は共重合体を、高いブローアップ比で、例えば2.5:1またはそれ以上で単純バブルにより、またはより好ましくは、Pahlkeによって米国特許第3,456,044号においておよびLustingらによって米国特許第4,976,898号において開示されている「ダブルバブル」法により、二次加工することができたとき、結果として得られるフィルムを収縮ラップ包装に適するものにする良好な縦および横方向の収縮特性を達成することができる。ブローアップ比は、本明細書では「BUR」と略記され、これは、式:
BUR = バブル直径 対 ダイ直径
によって計算される。
【0208】
本発明の組成物から製造されるオレフィン包装およびラッピングフィルムは、単層である場合もあり、多層である場合もある。本新規組成物から製造されるフィルムは、他の層(単数または複数)と共に共押出することもでき、またはそのフィルムを二次操作、例えば、Packaging Food With Plastics, by Wilmer A. Jenkins and James P. Harrington (1991)に記載されているものまたは "Coextrusion For Barrier Packaging" by W. J. Schrenk and C. R. Finch, Society of Plastics Engineers RETEC Proceedings, Jun. 15 - 17 (1981), pp. 211 - 229 または"Coextrusion Basics" by Thomas I. Butler, Film Extrusion Manual: Process, Materials, Properties. pp. 31 - 80(TAPPI Press によって出版されたもの(1992))に記載されているもので、別の層(単数または複数)の上に積層することができる。前記参考文献の開示は、本明細書において参照によって援用される。K. R. OsbornおよびW. A. Jenkinsによって "Plastic Films, Technology and Packaging Applications" (Technomic Publishing Co., Inc. (1992))(この開示は、本明細書において参照によって援用される)に記載されているようなチューブラフィルム(すなわち、インフレーションフィルム技術)またはフラットダイ(すなわち、キャストフィルム)により単層フィルムを製造する場合には、フィルムは、他の包装材料層に接着または押出ラミネートする追加の押出成形後段階を経なければならない。フィルムが、2つまたはそれ以上の層の共押出物(OsbornおよびJenkinsによっても記載されているもの)である場合、そのフィルムは、最終フィルムの他の物理的要件に依存して、追加の包装材料層にさらに積層されることがある。D.Dumbletonによる"Lamination Vs. Coextrusion" (Converting Magazine (Spetember 1992)(この開示は、本明細書において参照によって援用される)も、ラミネーション 対 共押出を論じしている。単層および共押出フィルムが、双軸延伸プロセスなどの他の押出成形後技法を経ることもある。
【0209】
本発明の一定の実施形態において、フィルム構造の少なくとも1つのヒートシール性、最内または最外層(すなわち、スキン層)は、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を含む。このヒートシール性層は、他の層(単数または複数)と共押出することができ、あるいはそのヒートシール性層を二次操作、例えば、Packaging Foods With Plastics, ibid に記載されているものまたは"Coextrusion For Barrier Packaging" by W. J. Schrenk and C. R. Finch, Society of Plastics Engineers RETEC Proceedings June 15 - 17 (1981), pp. 211 - 229 に記載されているものにおいて、他の層(単数または複数)または支持体上にラミネートすることができる(これらの開示は、本明細書において参照によって援用される)。好ましい支持体としては、紙、ホイル、延伸ポリプロピレン、例えば工業グレードまたはBICOR LBW.RTM.、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、および金属化支持体が挙げられる。
【0210】
多層フィルムが望まれる場合、そうしたものは、K.R.OsbornおよびW.A.Jenkinsにより、"Plastic Films, Technology and Packaging Applications" (Technomic Publishing Co., Inc. (1992)) に記載されているようなチューブラフィルムダイ(すなわち、インフレーション法)またはフラットダイ(すなわち、キャストフィルム法)によって予め製造された単層フィルムから得ることができ、ここで、シーラントフィルムは、他の包装材料層に接着または押出ラミネートする追加の押出後の工程を経なければならない。そのシーラントフィルムが、2つまたはそれ以上の層の共押出品(同じく、OsbornおよびJenkinsにより記載されている)である場合、そのフィルムは、最終包装フィルムの他の物理的要件に依存して、追加の包装材料層にさらにラミネートすることができる。"Laminations vs. Coextrusions" by D. Dumbleton(Converting Magazine, September 1992)(この開示は、本明細書において参照によって援用される)も、ラミネーション 対 共押出を論じしている。単層および共押出フィルムが、双軸延伸プロセスおよび照射などの他の押出後技術を経る可能性もある。照射に関して、この技術は、フィルムに二次加工することとなるペレットを照射した後にそれらのペレットを押出機に供給することにより、押出に先立って行うこともでき、それによって押出されるポリマーフィルムの溶融張力は増大し、加工性は向上する。
【0211】
押出コーティングは、さらに別の包装材料製造技術である。キャストフィルムと同様に、押出コーティングは、フラットダイ技術である。本発明の組成物から成るヒートシール性フィルムは、例えば米国特許第4,339,507号(本明細書において参照によって援用される)に記載されているプロセスに従って、単層押出物または共押出された押出物、いずれの形態の支持体上にも押出コーティングすることができる。多数の押出機を用いて、または種々の支持体を押出コーティングシステムに数回通すことによって、遮断層であろうと、靭性であろうと、または改善されたホットタック性またはヒートシール性であろうと、何らかの種類の性能特質を各々が提供する多数のポリマー層を生じさせることができる。多層/多支持体系についてのある代表的な最終用途には、チーズ包装がある。他の最終用途としては、モイストペットフード、スナック食品、チップス、冷凍食品、肉、ホットドッグ、および他の非常非多数の用途が挙げられるが、これらに限定されない。
【0212】
一般的に、多層フィルム構造については、本明細書に記載の新規組成物は、その全多層フィルム構造の少なくとも1つの層を構成する。この多層構造の他の層は、種々の性能特質をもたらすために含めることができる。その多層構造の他の層としては、遮断層、および/またはタイ層、および/または構造層が挙げられるが、これらに限定されない。これらの層には種々の材料を使用することができ、それらのうちの幾つかは、その同じフィルム構造において1つより多くの層として使用されることがある。これらの材料のうちの幾つかとしては、フォイル、ナイロン、エチレン/ビニルアルコール(EVOH)コポリマー、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、延伸ポリプロピレン(OPP)、エチレン/酢酸ビニル(EVA)コポリマー、エチレン/アクリル酸(EAA)コポリマー、エチレン/メタクリル酸(EMAA)コポリマー、LLDPE、HDPE、LDPE、ナイロン、グラフト接着ポリマー(例えば、無水マレイン酸グラフトポリエチレン)、スチレン−ブタジエンポリマー(例えば、Phillips Petroleumから入手できるKレジン)および紙が挙げられる。一般的に、多層フィルム構造は、2層から約7層を含む。
【0213】
多層構造の厚さは、典型的には約0.5ミルから約4ミル(全厚)である。ヒートシール性フィルム層は、それが共押出によって製造されるのか、単層または共押出フィルムの他の包装材料へのラミネーションによって製造されるのかに依存して、厚さが変わる。共押出の場合、そのヒートシール性フィルム層は、典型的には約0.1から約3ミル、好ましくは約0.4から約2ミルである。ラミネート構造の場合、その単層または共押出ヒートシール性フィルム層は、典型的には約0.5から約2ミル、好ましくは約1から約2ミルである。単層フィルムについての厚さは、典型的には約0.4ミルと約4ミルの間、好ましくは約0.8ミルと約2.5ミルの間である。
【0214】
本発明のヒートシール性フィルムは、形成−充填−シール構造またはバッグインボックス構造などの包装構造にすることができる。例えば、そのような形成−充填−シール操作の1つが、Packaging Foods With Plastics, ibid, pp. 78 - 83 に記載されている。包装材は、"Packaging Machinery Operations: No. 8, Form - Fill - Sealing, A Self - Instructional Course" by C. G. Davis, Packaging Machinery Manufacturers Institute (April 1982); The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology by M. Bakker (Editor), John Wiley & Sons (1986), pp. 334, 364 - 369;およびPackaging: An Introduction by S. Sacharow and A. L. Brody, Harcourt Brace Java(登録商標)novich Publications, Inc. (1987), pp. 322 - 326 に記載されているように、垂直または水平型の形成−充填−シール包装および熱成形−充填−シール包装によって、多層包装ロールから形成することもできる。前述の出版物の開示はすべて、本明細書において参照によって援用される。形成−充填−シール操作のための特に有用な装置は、Hayssen Ultima Super CMB Vertical Form−Fill−Seal Machineである。ポーチ熱形成および脱気装置の他の製造業者としては、CryovacおよびKochが挙げられる。垂直型形成−充填−シール機でのパウチの製造プロセスは、米国特許第4,503,102号および同第4,521,437号に全般的に記載されており、前記特許は、両方とも、本明細書において参照によって援用される。本発明のヒートシール性フィルムを含む1つまたはそれ以上の層を含有するフィルム構造は、携帯用の水、ワイン、チーズ、馬鈴薯、薬味および類似の食品のそうした形成−充填−シール構造での包装によく適している。
【0215】
本明細書に記載の両方の共重合体で製造されるフィルム構造は、包装すべき製品の形状および輪郭に関連して、任意の公知の方法により、例えば押出熱成形などにより、予備成形することもできる。予備成形フィルム構造を利用する利点は、延伸性を増大させるなどの所与の特定の包装操作を補足または回避すること、所与の延伸要件のためのフィルム厚低下、ならびに昇温およびサイクル時間減少などであろう。
【0216】
本明細書に記載のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体から製造されるフィルム構造は、比較対象となる従来のチーグラー重合線状エチレン/α−オレフィンポリマーと比較した場合、驚くほどより効率的な照射架橋を示すことができる。本発明の1つの態様として、これらの一意なポリマーの効率的な照射を利用することにより、特異的または選択的に架橋されたフィルム層を有するフィルム構造を作製することができる。この発見をさらに利用して、本エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体を含む特定のフィルム層材料を、プロ−ラド(pro - rad)剤、例えば、Warrenにより米国特許第4,957,790号に記載されているようなトリアリルシアヌレートと、および/または酸化防止剤架橋抑制物質、例えば、Evertらにより米国特許第5,055,328号に記載されているようなブチル化ヒドロキシトルエンと配合することができる。
【0217】
照射架橋は、これらのフィルム構造の収縮温度域およびヒートシール範囲を増大させることにも有用である。例えば、本明細書において参照によって援用される米国特許第5,089,321号には、良好な照射架橋性能を有する、少なくとも1つのヒートシール可能な外層および少なくとも1つのコア層を含む多層フィルム構造が開示されている。照射架橋技術の中でも、電子ビーム源によるβ線照射、およびコバルト60などの放射性元素によるγ線照射は、フィルム材料の最も一般的な架橋方法である。
【0218】
照射架橋プロセスでは、熱可塑性フィルムをインフレーションフィルムプロセスにより加工し、その後、20Mrad以下の照射線量で照射源(βまたはγ)に曝露して、そのポリマーフィルムを架橋させる。照射架橋は、最終フィルム延伸の前にまたは後に、収縮およびスキン包装のためなど延伸フィルムが望まれるときにはいつでも、導入することができるが、好ましくは、照射架橋は、最終延伸の前に導入される。熱収縮性およびスキン包装フィルムが、パレットまたはフィルム照射を最終フィルム延伸より先に行うプロセスによって作製された場合、それらのフィルムは、より高い収縮張力を常に示し、そして、包装材料の反りおよび板紙のカールを生じさせる傾向がより大きくなるであろう。逆に、延伸が照射より先である場合、結果として生じるフィルムは、より低い収縮張力を示すことになる。収縮張力とは異なり、本発明のエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体の自由収縮特性は、照射が最終延伸より先であろうと、後であろうと、本質的には影響を受けないと考えられる。
【0219】
本明細書に記載のフィルム構造の処理に有用な照射技術としては、当業者に公知の技術が挙げられる。好ましくは、この照射は、電子ビーム(β線)照射装置を約0.5メガラド(Mrad)から約20Mradの線量レベルで使用することによって遂行される。本明細書に記載するようなエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体から二次加工される収縮フィルム構造は、照射処理の結果として発生する鎖の切断の程度が低いことから、改善された物理的特性を示すことも期待される。
【0220】
本発明の共重合体、ブレンドおよびフィルム、ならびにそれらを作製する方法は、以下の実施例でさらに詳細に説明する。
【0221】
(実施例1〜2)
単層インフレーションフィルム
下の実施例1および2において使用したエチレン−オクテンおよびエチレン−ブテンマルチブロック共重合体は、2005年3月17日出願のPCT出願番号PCT/US2005/008917(そしてまた、これは、2004年3月17日出願の米国特許仮出願第60/553,906号の優先権を主張する)に記載されているとおり作製した。前記出願の各々が、本明細書において参照によって援用される。比較例は、幾何形状拘束触媒を使用して作製されたランダムエチレン−オクテンコポリマー、例えば、The Dow Chemical CompanyによってAFFINITY(登録商標)とう名で販売されているもの、である。これらのポリマーは、約1g/10分のメルトインデックスを有する。
【0222】
本オレフィンブロックコポリマーの単層インフレーションフィルムおよび比較例の単層インフレーションフィルムは、公称0.033”ダイギャップを有する直径2インチのインフレーションダイに送る24:1のL/D比を有する3機のDavis−Standard Model DS075HM 3/4”インチ押出機を装備したDavis−Standard blow film coextrusion lineを使用して作製した。生産速度は、約2.8ポンド毎時または0.05lb/時/rpmであった。押出機領域の温度は、領域1/2/3およびダイ領域について、330/350/390および400Fに設定する。フィルム厚は、2.1:1のブローアップ比(BUR)および約7フィート毎分(fpm)のニップライン速度で2ミルであった。
【0223】
これらのインフレーションフィルムのホットタック強度およびシール強度を測定した。ホットタック強度、すなわちホットシール強度は、ASTM F 1921、方法Bに基づいて測定した。用語「ホットタック性」は、シール操作直後で、かつシールが周囲温度まで冷却する前のヒートシールの強度についての1つの表現として用いられる。保圧時間は、設定温度で0.5秒であり、冷却時間は、0.1秒であった。
【0224】
用語「シール強度」は、周囲温度に冷却させた後のヒートシールの強度である。ヒートシール強度は、ASTM標準試験法E88、可撓性遮断材のシール強度についてのSTM(ASTM Standard Test Method E88, STM for Seal Strength of Flexible Barrier Materials)に基づいて測定した。試験結果は、ヒートシールを引き離すために必要な力、またはヒートシールが裂ける前にフィルムが破断した場合にはそのフィルムを破断するために必要な力の測定値である。
【0225】
これらの結果は、シール温度によってヒートシール強度を与える。データを表Aにする:
【0226】
【表10】

ホットタック強度 対 ホットタックシール温度を表Bに示す。
【0227】
【表11】

(実施例3)
多層共押出フィルム
下の実施例3において使用したエチレン−オクテンおよびエチレン−ブテンマルチブロック共重合体は、2005年3月17日出願のPCT出願番号PCT/US2005/008917(そしてまた、これは、2004年3月17日出願の米国特許仮出願第60/553,906号の優先権を主張する)に記載されているとおり作製した。前記出願の各々が、本明細書において参照によって援用される。比較例は、幾何形状拘束触媒を使用して得られたランダムエチレン−オクテンコポリマー、例えば、The Dow Chemical CompanyによってAFFINITY(登録商標)という名で販売されているもの、である。これらのポリマーは、約1g/10分のメルトインデックスを有する。
【0228】
本オレフィンブロックコポリマー(OBC)の三層の共押出フィルムおよび比較例の三層共押出フィルムは、従来の共押出技術を用いて作製した。これらの共押出フィルムは、3つの層:裏打層、タイ層およびシーラント層、を有する。本発明の実施例を、同じ裏打層およびタイ層を有するがシーラント層が異なる参照フィルムと比較する。具体的に言うと、裏打層は、厚さ1ミルであり、100% Capron CA95QP(BASF Corporationによって供給されている)で製造したものである。タイ層は、厚さ1ミルであり、85% DOWLE×2045G(LLDPE)(The Dow Chemical Companyから供給されている)および15% AMPLIFY GR205(無水マレイン酸変性ポリエチレン、HDPE−g−MAH)(The Dow Chemical Companyから供給されている)で製造したものである。シーラント層は、5% Ampacet 100329および2.5% Ampacet 100432を含有し、残りは、OBCまたはAFFINITY(登録商標)である。このフィルムは、1.5ミルのシーラント層/1.0ミルのタイ層/1.0ミルの裏打層を含む。
【0229】
ホットタック強度およびヒートシール強度を、上の実施例1および2について説明したのと同様の方法で測定した。結果を下に示す:
【0230】
【表12】

【0231】
【表13】

本発明の実施例は、参照と比較して、同様のまたはより高いホットタック強度と、より低いホットタック開始温度を示した。同様に、本発明の実施例は、参照と比較して、より低いヒートシール開始温度およびより高いヒートシール強度を示した。
【0232】
限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、1つの実施形態の特定の特徴が、本発明の他の実施形態に帰することはないであろう。単一の実施形態が、本発明の全ての態様の代表ではない。ある実施形態における組成物または方法は、本明細書において言及されていない非常に多数の化合物または段階を含むことがある。他の実施形態における組成物または方法は、本明細書に列挙されていない任意の化合物または段階を含まない、または実質的に有さない。記載されている実施形態からの変形および変更が存在する。最後に、本明細書に開示されている任意の数は、その数の説明に「約」または「おおよそ」という語が用いられているかどうかにかかわらず、概数を意味すると解釈しなければならない。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲に入る全ての変更および変形を包含すると考える。
【図面の簡単な説明】
【0233】
【図1】図1は、従来のランダムコポリマー(丸で示す)およびチーグラーナッタコポリマー(三角で示す)と比較して、本発明のポリマー(ひし形で示す)についての融点と密度の関係を示す図である。
【図2】図2は、種々のポリマーについてのDSC融解エンタルピーの関数としてのデルタDSC−CRYSTAFのプロットを示す図である。ひし形は、エチレン/オクテンランダムコポリマーを示し;四角は、実施例1〜4のポリマーを示し;三角は、実施例5〜9のポリマーを示し;および丸は、実施例10〜19のポリマーを示す。記号「X」は、ポリマー例A*〜F*を示す。
【図3】図3は、本発明のインターポリマー(四角および丸で示す)および従来のコポリマー(三角で示す。これらは、種々のDow AFFINITY(登録商標)ポリマーである)から製造した非延伸フィルムについての弾性回復に対する密度の影響を示す図である。四角は、本発明のエチレン/ブタジエンコポリマーを示し;および丸は、本発明のエチレン/オクテンコポリマーを示す。
【図4】図4は、実施例5のポリマー(丸で示す)ならびに比較ポリマーEおよびF(記号「X」で示す)についての、画分のTREF溶出温度に対する、TREFで分画されたエチレン/1−オクテンコポリマー画分のオクテン含量のプロットである。ひし形は、従来のエチレン/オクテンランダムコポリマーを示す。
【図5】図5は、実施例5のポリマー(曲線1)および比較例F(曲線2)についての、画分のTREF溶出温度に対する、TREFで分画されたエチレン/1−オクテンコポリマー画分のオクテン含量のプロットである。四角は、実施例F*を示し、および三角は、実施例5を示す。
【図6】図6は、比較エチレン/1−オクテンコポリマー(曲線2)およびプロピレン/エチレン−コポリマー(曲線3)ならびに異なる量の可逆的連鎖移動剤を用いて製造した本発明の2つのエチレン/1−オクテンブロックコポリマー(曲線1)についての温度の関数としての貯蔵弾性率の対数のグラフである。
【図7】図7は、幾つかの公知ポリマーと比較して、幾つかの本発明のポリマー(ひし形で示す)についての曲げ弾性率に対するTMA(1mm)のプロットを示す図である。三角は、種々のDOW VERSIFY(登録商標)ポリマーを示;丸は、種々のエチレン/スチレンランダムコポリマーを示し;および四角は、種々のDow AFFINITY(登録商標)ポリマーを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体を含む、高いホットタック性を示す組成物であって、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、
(a)約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、およびある密度d(g/cm3)を有し、前記Tmおよびdの数値が、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
の関係に相当する;または
(b)約1.7から約3.5のMw/Mnを有し、ならびに融解熱ΔH(J/g)、および最高DSCピークと最高CRYSTAFピークとの間の温度差として規定されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、
前記ΔTおよびΔHの数値が、以下の関係:
ΔHがゼロより大きく、130J/gまでである場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、ならびに
前記CRYSTAFピークが、前記累積ポリマーのうちの少なくとも5パーセントを用いて決定され、そして前記ポリマーの5パーセント未満が特定可能なCRYSTAFピークを有するならば、CRYSTAF温度は30℃である;または
(c)前記エチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムで測定された、300パーセントのひずみかつ1サイクルでの弾性回復率Re(%)、および密度d(g/cm3)によって特徴付けられ、前記Reおよびdの数値が、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が実質的に架橋相を有さない場合、以下の関係:
Re>1481−1629(d)
を満たす;または
(d)TREFを用いて分画される場合、40℃と130℃との間で溶出する分子画分であって、前記同じ温度間で溶出する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量より少なくとも5パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴付けられる画分を有し、前記比較対象となるランダムエチレン共重合体が、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつ前記エチレン/α−オレフィン共重合体のものの10パーセント以内のメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)を有する;または
(e)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)および100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)を有し、前記G’(25℃)対G’(100℃)の比が、約1:1から約9:1の範囲である、組成物。
【請求項2】
少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体を含むヒートシール性フィルム層であって、
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、
(a)約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、およびある密度d(g/cm3)を有し、前記Tmおよびdの数値が、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
の関係に相当するか;または
(b)約1.7から約3.5のMw/Mnを有し、ならびに融解熱ΔH(J/g)、および最高DSCピークと最高CRYSTAFピークとの間の温度差として規定されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、
前記ΔTおよびΔHの数値が、以下の関係:
ΔHがゼロより大きく、130J/gまでである場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、ならびに
前記CRYSTAFピークが、前記累積ポリマーのうちの少なくとも5パーセントを用いて決定され、そして前記ポリマーの5パーセント未満が特定可能なCRYSTAFピークを有するならば、CRYSTAF温度は30℃であるか;または
(c)前記エチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムで測定された、300パーセントのひずみかつ1サイクルでの弾性回復率Re(%)、および密度d(g/cm3)によって特徴付けられ、前記Reおよびdの数値が、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が実質的に架橋相を有さない場合、以下の関係:
Re>1481−1629(d)
を満たすか;または
(d)TREFを用いて分画される場合、40℃と130℃との間で溶出する分子画分であって、前記同じ温度間で溶出する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量より少なくとも5パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴付けられる画分を有し、前記比較対象となるランダムエチレン共重合体が、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつ前記エチレン/α−オレフィン共重合体のものの10パーセント内のメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)を有するか;または
(e)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)および100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)を有し、前記G’(25℃)対G’(100℃)の比が、約1:1から約9:1の範囲であり、ならびに
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、約0.89g/ccから約0.94g/ccの密度を有する、
ヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項3】
前記密度が、約0.900g/ccから約0.925g/ccである、請求項2に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項4】
前記メルトインデックス(I2)が、約0.5g/10分から約3g/10分である、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項5】
インフレーションフィルム層に適した、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項6】
約1から約3ミルの厚さを有するインフレーションフィルム層に適した、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項7】
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、エチレン−オクテンコポリマーである、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項8】
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、エチレン−ブテンコポリマーである、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項9】
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、エチレン−ヘキセンコポリマーである、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項10】
極限ホットタック性が、ASTM F 1921、方法Bに基づきさらに約2N/インチ大きい、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項11】
前記組成物の2ミル単層フィルムが、少なくとも約20℃の温度域にわたってさらに約1N/インチ大きいホットタック性を有する、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項12】
前記組成物の2ミル単層フィルムが、少なくとも約40℃の温度域にわたってさらに約1N/インチ大きいホットタック性を有する、請求項2または3に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項13】
請求項2または3のヒートシール性フィルム層組成物を用いて製造される多層フィルム構造。
【請求項14】
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−co−酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、非共役ジエンのターポリマー、エチレンと酢酸ビニルの混合ポリマー、スチレン−ブタジエン混合ポリマー、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも1つの他の異なるポリマーをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項15】
シーラント層、裏打層およびタイ層を含む共押出フィルムである、請求項1に記載の組成物。
【請求項16】
少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体を含むヒートシール性フィルム層組成物であって、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、約0.89g/ccから約0.94g/ccの密度、および約1.3より大きい分子量分布Mw/Mnを有し、なびに
(a)TREFを用いて分画される場合、40℃と130℃との間で溶出する分子画分であって、少なくとも0.5で、かつ約1までのブロックインデックスを有するという点で特徴付けられる分子画分;または
(b)ゼロより大きく、かつ約1.0までの平均ブロックインデックス
によって特徴付けられる、ヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項17】
前記密度が、約0.900g/ccから約0.925g/ccである、請求項16に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項18】
前記メルトインデックス(I2)が、約0.5g/10分から約3g/10分である、請求項16または17に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項19】
前記極限ホットタック性が、ASTM F 1921、方法Bに基づきさらに約2N/インチ大きい、請求項16または17に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項20】
前記組成物の2ミル単層フィルムが、少なくとも約20℃の温度域にわたってさらに約1N/インチ大きいホットタック性を有する、請求項16または17に記載のヒートシール性フィルム層組成物。
【請求項21】
前記組成物の2ミル単層フィルムが、少なくとも約40℃の温度域にわたってさらに約1N/インチ大きいホットタック性を有する、請求項16または17に記載のヒートシール性フィルム層組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2008−540699(P2008−540699A)
【公表日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−502123(P2008−502123)
【出願日】平成18年3月15日(2006.3.15)
【国際出願番号】PCT/US2006/009854
【国際公開番号】WO2006/102152
【国際公開日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【出願人】(502141050)ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド (1,383)
【Fターム(参考)】