JP2002500250A - 中程度の密度を有するエチレンポリマー類、このポリマー類の製造方法そしてこの方法でカルボニル基含有連鎖移動剤を用いる使用 - Google Patents
中程度の密度を有するエチレンポリマー類、このポリマー類の製造方法そしてこの方法でカルボニル基含有連鎖移動剤を用いる使用Info
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Abstract
Description
には、中程度の密度を有するLDPE型(低密度ポリエチレン)樹脂に関する。
加うるに、本発明は、エチレンの高圧ホモもしくは共重合方法そしてこの重合過
程でカルボニル基含有連鎖移動剤(chain transfer agent
s)、例えばケトン類またはアルデヒド類、特にメチルエチルケトン(MEK)
またはプロピオンアルデヒドを用いる使用にも関する。
られており、このようなポリマー類の密度は0.925から0.935g/cm 3 の範囲である。このような公知のポリマー類の製造は、例えば、ラジカルで開 始させた高圧重合方法で行われていて、この重合では、幅広く多様な異なる連鎖
移動剤を用いることができる。
ex)を調節する目的で連鎖移動剤またはテロゲンが用いられる。連鎖移動は、
成長するポリマー鎖の停止に関係し、従って、ポリマー材料の最終的な分子量が
制限される。連鎖移動剤は典型的に水素原子供与体であり、これは成長するポリ
マー鎖と反応して前記鎖の重合反応を停止させる。このような作用剤は、飽和炭
化水素もしくは不飽和炭化水素からアルデヒド類、ケトン類もしくはアルコール
類に及ぶ多種多様な種類のものであり得る。選択した連鎖移動剤の濃度を調節す
ることでポリマー鎖の長さを調節することができ、それによって重量平均分子量
Mwを調節することができる。あるポリマーが示すメルトフローインデックス( MFIまたはI2)(これはMwに関係する)も同じ方法で調節される。
モノマーと反応するか或は既に生じたオリゴマーまたはポリマーと反応すること
で、新しいポリマーの連鎖が始まる。このことは、連鎖移動剤に存在する何らか
の官能基、例えばアルデヒド類およびケトン類に存在するカルボニル基などがポ
リマー鎖の中に入り込むことを意味する。
ピレンおよび1−ブテンなども、共重合反応を通してそれら自身がポリマー鎖の
中に入り込み得る。それによって、一般に、それぞれメチルおよびエチル基であ
る短鎖分枝の形成がもたらされることで、得られるポリマーの密度が低下する。
はモノマー混合物に移動剤をいろいろな量で混合する]ことを通して、生成物で
あるポリマーのメルトフローインデックスを調節することができる。ポリマー類
を連鎖移動剤の存在下で生じさせると、数多くの物性、例えば加工性、光学特性
、例えばヘーズおよび透明性など、密度、剛性、降伏点、フィルム延伸および引
裂き強度などが変化する。
よびプロピオンアルデヒドなどをオートクレーブおよび管状反応槽を用いた高圧
ポリエチレン(共)重合過程で連鎖移動剤および分子量調節剤として用いること
は少なくとも30年に渡ってよく知られている。
直列で用いかつ有機パーオキサイド類をラジカル開始剤として用いたエチレンホ
モポリマー製造方法が教示されている。その反応温度および圧力は250−34
0℃および1500−4000kg/cm2の範囲内である。適切な重合調節剤 の例としてMEKが述べられている。そのポリマー生成物は狭い分子量分布(M
WD)、良好な透明性および良好な光沢を有すると述べられている。
、4巻881−900(1966)に含まれている論文の中で、Mortime
rは、とりわけ(a.o.)アルデヒド類、例えばプロピオンアルデヒドなど、
およびケトン類、例えばMEKなどを高圧フリーラジカル重合過程で連鎖移動剤
として用いることを記述している。
飾剤を用いて狭いMWDと高い密度を有するポリエチレンを生じさせることがで
きることが教示されている。
エチレンの密度を高くすることができることが教示されている。いろいろな連鎖
移動剤の中でMEKおよびアルデヒド類が述べられている。
動剤として用いた高圧エチレン重合方法が記述されている。得たポリマー類の密
度は0.940g/cm3以下であると述べられている。
いたエチレンの高圧ホモ−、共もしくはター重合(terpolymeriza
tion)が教示されている。重合調節剤として、とりわけMEKおよびプロピ
レンばかりでなくそれらの組み合わせも述べられている。この資料には、連鎖調
節剤を管状反応槽の2つのゾーンに添加すると分子量変動の度合が小さくなり、
それによって加工性がより良好になりかつフィルム形成特性がより良好になると
教示されている。
いてエチレンのポリマー類を得ることができることが記述されている。巨大な量
の連鎖移動剤の中にMEKが明確に述べられている。
製造方法が記述されている。用いられた重合調節剤は、「本技術分野で通常の重
合調節剤、例えばアルカン類、炭素原子数が3以上のアルケン類、アルコール類
、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、または前記物質の混合物」であり得る
。上述したMortimerの論文が参考になる。
いる管状反応槽を用いてエチレンのホモポリマーを製造する連続方法が記述され
ている。各反応ゾーンが始まる地点にエチレンと開始剤と調節剤を連続的に導入
する。この特許の目的は、より狭いMWDを示すポリエチレンをもたらす多段階
方法を提供することにある。それを達成するには、Mortimerが記述した
ように、高いC値を有する重合調節剤を用いる必要がある。好適な調節剤の中に
MEKおよびプロピオンアルデヒドが挙げられている。
応槽を用いたエチレンの重合または共重合体過程でプロピレンおよびMEKの如
き通常の調節剤を用いることが教示されている。
ーブを用いたエチレン共重合過程で同じ連鎖移動剤を用いることが教示されてい
る。そのオートクレーブ型反応槽の上方ゾーン内でエチレンを1,000から1
,800kg/cm2の範囲の圧力下で130から200℃の範囲の比較的低い 温度で重合させ後に下方ゾーン内で反応を同じ範囲の圧力下220から280℃
の範囲の高い温度で行っている。
ら成る1組の反応槽を用いた高圧LDPE製造方法が記述されており、そこでは
、この1組の反応槽の操作を、この上のパラグラフに記述したオートクレーブ型
反応槽と同じ様式で行っている。
動剤を添加することによる通常様式でエチレンホモおよびコポリマーのメルトイ
ンデックスに影響を与えることが教示されている。
ルボン酸もしくはエステルから作られた改良均一インターポリマー(impro
ved homogeneous interpolymer)を撹拌オートク
レーブ内で製造することが教示されている。このポリマー生成物は実質的に狭い
MWDを示し、長鎖分枝のレベルは評価できるほど低く、押出し加工安定性が実
質的に向上しておりかつドローダウン(draw−down)が評価できるほど
向上していると述べられている。テロゲン系修飾剤(telogenic mo
difier)を用いてそのような改良を得ている。MEKが特に好適なテロゲ
ンであると述べられている。
鎖移動剤(CTA)として用いられているそのような公知方法で中程度の密度を
有するポリマー生成物を生じさせようとすると、得られるポリマー生成物は一般
に3.0未満の狭い分子量分布を示しかつ高分子量画分を低い量で含有する。こ
れは、その用いるカルボニル基含有連鎖移動剤が高い反応性を示すことによる。
加うるに、そのような連鎖移動剤を用いた時に中密度のポリマーをもたらす共重
合が起こる可能性はごく僅かである。このようなCTAが共重合することによる
短鎖分枝の生成は全くか或はほとんど起こらない。
ンフィルムを製造しようとする場合には非常に適切ではあるが、しかしながら、
ポリマーが示す分子量分布が幅広いことが要求されるキャストフィルム(cas
t film)または押出し加工コーティング(extrusion coat
ing)用途の場合にはあまり適切でない。
度の密度である0.925から0.935g/cm3の範囲の密度を有するLD PEを得るには反応槽の温度範囲を反応槽の構造に応じて約100−260℃の
値の比較的低い範囲に保持する必要があることから、エチレンの変換率は比較的
低く、最大で約16−18パーセントである。公知のオートクレーブ方法を用い
て、キャストフィルムおよび押出し加工コーティングに適した幅広い分子量を示
す製品を得ることができる。しかしながら、このようなオートクレーブ方法では
一般に圧力を比較的低くする必要があり、このことは、使用できるケトン類また
はアルデヒド類の濃度が低濃度のみであることを意味する。
を示すエチレンのホモおよびコポリマー類を提供することにある。
途に適したエチレンのホモおよびコポリマー類を提供することにある。
びアルデヒド類、特にMEKまたはプロピオンアルデヒドから誘導された単位を
比較的高い含有量で有するエチレンのホモおよびコポリマー類を提供することに
ある。
向上させる目的で必要とされている処理、例えばコロナ、炎またはオゾン処理の
必要性が有意に低下しているか或は必要性がないほど良好に向上した接着特性を
示すポリマー類を提供することにある。
ン変換率で生じさせることを可能にする方法を提供することにある。
加工コーティング用のポリマー類を0.923から0.935g/cm3のポリ マー密度範囲で生じさせることを可能にする柔軟な方法を提供することにある。
することを可能にすることにある。
接触度合を低くして行うことを可能にすることにある。
かになるであろう。
レンのホモもしくはコポリマー類は、このホモもしくはコポリマーの全重量を基
準にしてカルボニル基含有化合物から誘導された単位を0.10から0.50重
量パーセント含んで成っていて0.923から0.935g/cm3の範囲の密 度を有しかつ3から10の範囲の分子量分布Mw/Mnを示す。
マー類を生じさせるフリーラジカル開始重合方法を提供し、この方法は、少なく
とも1基のオートクレーブ反応槽で構成させたか或はオートクレーブと管状反応
槽の組み合わせで構成させた反応槽装置(reactor system)内で
エチレンと場合により1種以上のコモノマーをフリーラジカル開始剤およびカル
ボニル基含有化合物の存在下で便利には1600から4000kg/cm2の範 囲の高圧下約150−330℃の温度で反応させることを含んで成っていて、こ
の方法は、前記カルボニル基含有化合物をこのカルボニル基含有化合物から誘導
された単位を全ポリマー重量を基準にして0.15−0.50重量パーセント含
んで成っていて0.925から0.935g/cm3の範囲の密度を有するエチ レンホモポリマーもしくはコポリマーが生じるような量で用いることを特徴とす
る。
程で用いることで支持体材料に塗布されるポリマー溶融物の接着力を向上させる
ことに関する。
程で用いることで水蒸気遮断性(water vapor barrier)を
向上させることに関する。
過程で用いることで貯蔵寿命に渡って安定で良好な印刷性に影響を与えることに
関する。
わせを用いてエチレンと場合によりコモノマーをカルボニル基含有化合物、例え
ばメチルエチルケトンまたはプロピオンアルデヒドなどを比較的多い量で存在さ
せて重合させることを通して押出し加工コーティングまたはキャストフィルム用
途に適するように適切に設計可能な中程度の密度を有していて比較的幅広い分子
量分布を示すエチレンホモおよびコポリマー類を得ることができることを見い出
した。本方法では、例えばMEKまたはプロピオンアルデヒドに由来するカルボ
ニル基がポリマー鎖に比較的多い量で組み込まれる。この得る中密度のポリマー
生成物はカルボニル基をそのような多い量で持つ結果として向上した有利な性能
挙動(performance behaviour)を示すことを見い出した
。
換率で得ることができ、この変換率は、通常の管状反応槽重合で得られる変換率
(達成されるエチレン変換率は約16−18パーセントである)に比較して有意
に高い。
ドに由来する単位を含有するエチレンポリマー類に関する中程度の密度と狭い分
子量の関係をより幅広い分子量分布を示す中密度のポリマー類を得ることができ
る意味で調整することができることも見い出し、特に、重合過程でオートクレー
ブと管状反応槽を組み合わせることで0.923から0.935g/cm3の範 囲の高い密度を維持しながら幅広いMWDを示すポリマー類を生じさせることが
できることを見い出した。
デヒドから誘導された単位をホモもしくはコポリマーの全重量を基準にして0.
10から0.50重量パーセント含んで成っていて0.923から0.935g
/cm3の範囲の密度を有しかつ3から10の範囲の分子量分布Mw/Mn(数平 均分子量に対する重量平均分子量の比率)を示すエチレンホモもしくはコポリマ
ーに関する。
ンと1種以上のコモノマーから作られたポリマー類を指す。本発明のエチレンポ
リマー類で用いるに適していてポリマー特性に関して同じ傾向を与えるコモノマ
ー類は、例えばエチレン系不飽和モノマー類、特にC3-20α−オレフィン類、ア
セチレン系化合物、共役もしくは非共役ジエン類、ポリエン類、一酸化炭素、(
メタ)アクリル酸、酢酸ビニルおよびアクリル酸C2-6アルキルである。
フィンのコポリマー類が示す分子量分布を、示差屈折率検出器と混合多孔度カラ
ムが3本備わっているWaters 150C高温クロマトグラフィー装置を用
いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定する。上記カラムはPoly
mer Laboratoriesが供給しているカラムであり、それらは、通
常、孔サイズが103、104、105および106Åになるように充填されている
。BHTが安定剤として200ppm入っている1,2,4−トリクロロベンゼ
ンを用いてサンプルの溶液(約0.15重量パーセント)を調製する。流量を1
分当たり1.0ミリリットルにし、装置操作温度を140℃にし、そして注入量
を200ミクロリットルにする。
ories)を溶出体積と協力させて用いてポリマーバックボーンに関する分子
量測定値を引き出す。下記の方程式: Mポリエチレン=a*(Mポリスチレン)b を引き出すに適切な、ポリエチレンとポリスチレンに関するMark−Houw
ink係数[WilliamsおよびWardが「Journal of Po
lymer Science」、Polymer Letters、6巻、62
1頁、1968の中で記述している如き]を用いて、ポリエチレンの相当する分
子量を決定する。
量および数平均分子量(それぞれMwおよびMn)を、下記の式:Mj=(Σwi(
Mi j))j[式中、wiは、GPCカラムから溶出して来る画分iに入っている分
子の重量分率であり、これは分子量Miを伴い、そしてMwを計算する時はj=1
でありそしてMnを計算する時にはj=−1である]に従う通常様式で計算する 。
子量分布を示す。
は10,000から250,000の範囲の重量平均分子量を有する。
動剤として働く能力を有していて−C(O)−基を含むことに加えて水素原子で
置換されている炭素原子を含んでいて水素原子の一部が不活性な置換基または部
分に置き換わっていてもよい化合物である。カルボニル基含有化合物から誘導さ
れた単位、例えばメチルエチルケトンもしくはプロピオンアルデヒドなどに由来
する単位の存在は、公知技術、例えばIR分光測定および13C NMR分光測定
技術などを用いて定性的および定量的に測定可能である。
トンもしくはプロピオンアルデヒドに由来する単位の含有量が、ポリマーの全重
量を基準にして、好適には0.15から0.40、最も好適には0.18から0
.30重量パーセントになるようにする。最も好適な態様では、本発明のポリマ
ー類にメチルエチルケトンに由来する単位を含有させる。
ボニル基(−C(O)−)が導入される。如何なる理論によっても限定されるこ
とを望むものでないが、本発明者らは、生じるポリマーにケトン類およびアルデ
ヒド類が組み込まれる様式は2つ存在すると考えている。アルデヒドをカルボニ
ル基含有化合物として用いると、−C(O)−基の炭素がポリマーのバックボー
ンに組み込まれる。ケトン、例えばMEKなどをカルボニル基含有化合物として
用いると、−C(O)−基に隣接する炭素原子がポリマーバックボーンに組み込
まれる。その場合に生じるポリマーはぶら下がるカルボニル基含有側鎖を含むで
あろう。MEKを用いると、−C(O)−CH2側基を含むポリマーが得られる であろう。このようなぶら下がる側基は、アルデヒドに由来するカルボニル基に
比較して、より高い度合で動き、そのようなぶら下がっている基の方が得る有利
な効果に対して高い度合で寄与すると考えている。
生じさせるフリーラジカル開始重合方法に関し、ここでは、この方法に、反応ゾ
ーンを少なくとも2つ含んで成るオートクレーブ反応槽またはオートクレーブと
管状反応槽の組み合わせを用いてエチレンと場合により1種以上のコモノマーを
フリーラジカル開始剤およびカルボニル基含有連鎖移動剤、好適にはMEKまた
はプロピオンアルデヒドの存在下で高圧下約150−330℃の温度で反応させ
ることを含めるが、ここでは、前記カルボニル基含有連鎖移動剤の使用量を、こ
のカルボニル基含有化合物から誘導された単位の含有量が全ポリマー重量を基準
にして0.15−0.30重量パーセントで0.923から0.935g/cm 3 の範囲の密度を有するエチレンポリマーもしくはコポリマーが生じるような量 にする。
応の圧力を少なくとも1200kg/cm3、便利には1600から4000k g/cm2の範囲にすることを意味する。
ル開始剤の種類は決定的でない。このような方法で一般に用いるフリーラジカル
開始剤は酸素(これを、重合性モノマーの重量から引き出して(drawn)、
管状反応槽内で0.001から0.005重量パーセントの通常量で用いること
ができる)および有機パーオキサイド類である。好適な開始剤はパーオキシピバ
リン酸t−ブチル、ジ−t−ブチルパーオキサイド、パーオキシ酢酸t−ブチル
およびパーオキシ−2−カプロン酸t−ブチルまたはそれらの混合物である。こ
のような有機パーオキシ開始剤を、重合性モノマーの重量から引き出して、0.
005から0.2重量パーセントの通常量で用いる。
から引き出して、0.03から2.0重量パーセント、好適には0.5から1.
5重量パーセントの範囲である。好適にはMEKを連鎖移動剤として用いる。M
EKはプロピオンアルデヒドに比較して相対的に低い連鎖移動活性(chain
transfer activity)を示し、従って、重合過程中に利用さ
れ得るカルボニル基の量が多い。更に、ケトンまたはアルデヒドを連鎖移動剤と
して用いた時に得られるポリマー類が持つカルボニル基はポリマー鎖に存在する
であろう。本明細書の上に述べたように、ぶら下がっているカルボニル基の方が
得られる有利な効果に対して高い度合で寄与すると考えている。このような効果
をこの資料に記述する実施例で確認した。
られている。1番目の種類では、反応ゾーンが1つ以上備わっている撹拌オート
クレーブ槽、即ちオートクレーブ反応槽が用いられている。2番目の種類では、
反応ゾーンが1つ以上備わっているジャケット付き管、即ち管状反応槽が反応槽
として用いられている。反応ゾーンが始まる地点は、反応開始剤、エチレン、テ
ロマー、コモノマー(類)ばかりでなくそれらの任意組み合わせの側注入で限定
されている。本発明に従って見い出した如き有利な特性を示すポリエチレンホモ
もしくはコポリマー類を生じさせる本発明の高圧方法は、反応ゾーンが少なくと
も2つ備わっているオートクレーブ反応槽またはオートクレーブと管状反応槽の
組み合わせを用いて実施可能である。
力を、オートクレーブ反応槽が用いられている従来技術の方法に比較して比較的
高くし、好適には1600から3000kg/cm2の範囲にする。最も好適な 態様では、前記反応槽の圧力を少なくとも2000kg/cm2、例えば240 0kg/cm2にする。ポリマーに組み込まれる連鎖移動剤、例えばMEKまた はプロピオンアルデヒドの量は、本発明の方法で用いる高圧値の影響を直接受け
る。生成物に組み込まれる連鎖移動剤由来単位の量は反応圧力を高くすればする
ほど多くなるであろう。
オートクレーブと反応ゾーンが少なくとも1ゾーン備わっている通常の管状反応
槽の組み合わせを用いる。そのような通常の管状反応槽の冷却を外部の水ジャケ
ットを用いて行いそしてこれに開始剤および/またはモノマー注入点を少なくと
も1つ持たせる。限定するものではないが適切な反応槽の長さは500から15
00メートルであり得る。このオートクレーブ反応槽に持たせる開始剤および/
またはモノマー注入点は通常数箇所である。この態様では、向上した光学特性を
示す中密度のエチレンホモおよびコポリマーを得る。このような特別な反応槽組
み合わせを中密度型のポリマー類の製造で用いると、エチレン変換率として表し
て20パーセントを越える変換率が可能になり、この変換率は、標準的な管反応
槽で得られる変換率(可能な変換率は約16−18パーセントである)に比較し
て有意に高い。そのように変換率が約16−18パーセントの如く比較的低くな
る理由は、管状反応槽を用いて中密度の生成物を生じさせることができるのは反
応槽内のピーク温度をかなり下げた時のみであることにあり、それによって、ま
た、MWDもかなり狭くなってしまい、約3になる。
は引用することによって本明細書に組み入れられる)に記述されている。
て用いると、管状反応槽のみを用いた場合に比較して、操作ウインド(oper
ating window)が広がり、前記管内の生産量を多くするか或は前記
オートクレーブ内の生産量を多くすることを通して[この場合に必要なバックミ
キシング(back mixing)の度合は僅かであるか或は大きい]、非常
に狭いMWDを持たせるべきフィルムグレードからずっと幅広いMWDを持たせ
るべきコーティングタイプ(coating type)樹脂に及んで多様なポ
リマーを生じさせることができる。エチレンと場合によりコモノマーをオートク
レーブ反応槽内で重合させると幅広い分子量分布を示すポリマー生成物が得られ
る一方、この重合を管状反応槽内で行うと狭い分子量分布を示すポリマー生成物
が生じ、管状反応槽とオートクレーブ反応槽を直列で組み合わせて用いると、こ
れらの反応槽内の反応条件およびこれらの反応槽内で重合させるモノマーのパー
セントに応じて、全ての種類の中間的分子量分布を示すポリマー生成物を設計す
ることができる。このようにすると、通常のオートクレーブ反応槽または通常の
管状反応槽を用いた場合に比較して、高いポリマー密度を維持しながらポリエチ
レンホモもしくはコポリマー類の分子量分布をより高い柔軟性で操作することが
可能になる。
い含有量で含有していて中程度の密度を有するポリマー類を生じさせるが、この
ポリマー類は、用いた反応槽の形態および反応条件に応じて3つの用途分野に分
類分け可能である。
ローンフィルム用途で用いるに適したポリマー類(3.0から4.0の範囲のM
WD)をクラスIとして生じさせることができ、キャストフィルム用途で用いる
に適したポリマー類(3.5から6.0の範囲のMWD)をクラスIIとして生
じさせることができ、かつ押出し加工コーティング用途で用いるに適したポリマ
ー類(5.0から10.0の範囲のMWD)をクラスIIIとして生じさせるこ
とができる。
るように調節しながら両方の反応ゾーンへのモノマー供給流れの流入温度を50
から80℃の範囲にしそして管状反応槽内の最大温度が220から260℃の範
囲の値になるように調節しながら開始温度を150から180℃の範囲にするこ
とで、ブローンフィルム用途で用いるに適したポリマー類を得ることができる。
このような方法で得るポリマー生成物は、前記反応槽に導入したモノマーの全量
を基準にして前記オートクレーブ反応槽内で重合したモノマーが5から7.5重
量パーセントの範囲で前記管状反応槽内で重合したモノマーが13から15重量
パーセントの範囲で、0.5から4.0の範囲のメルトフローインデックスを示
しかつ0.929から0.931g/cm3の範囲の密度を有する。モノマー変 換率は約20−23重量パーセントである。
るように調節しながら両方の反応ゾーンへのモノマー供給流れの流入温度を20
から60℃の範囲にしそして管状反応槽内の最大温度が250から300℃の範
囲の値になるように調節しながら開始温度を170から200℃の範囲にするこ
とで、キャストフィルム用途で用いるに適したポリマー類を得ることができる。
このような方法で得るポリマー生成物は、前記反応槽に導入したモノマーの全量
を基準にして前記オートクレーブ反応槽内で重合したモノマーが8から10.5
重量パーセントの範囲で前記管状反応槽内で重合したモノマーが16から18.
5重量パーセントの範囲で、1.5から4.0の範囲のメルトフローインデック
スを示しかつ0.926から0.929g/cm3の範囲の密度を有する。モノ マー変換率は約26−28重量パーセントである。
るように調節しながら両方の反応ゾーンへのモノマー供給流れの流入温度を20
から60℃の範囲にしそして管状反応ゾーン内のピーク温度が240から290
℃の範囲の値になるように調節しながら開始温度を180から220℃の範囲に
することで、押出し加工コーティング用途で用いるに適したポリマー類を得るこ
とができる。このような方法で得るポリマー生成物は、前記反応槽に導入したモ
ノマーの全量を基準にして前記オートクレーブ反応槽内で重合したモノマーが1
0から12.5重量パーセントの範囲で前記管状反応槽内で重合したモノマーが
13から15重量パーセントの範囲で、3.0から12の範囲のメルトフローイ
ンデックスを示しかつ0.926から0.929g/cm3の範囲の密度を有す る。モノマー変換率は約24−27重量パーセントである。
スI、IIまたはIIIに適するか)に依存するばかりでなく、主に、生じさせ
るポリマーの所望MFIに依存する。クラスIになるように生じ/属するフィル
ム用樹脂をメルトインデックスが0.3から4.0以下になるように生じさせる
ことができ、そして必要/組み込ませる連鎖移動剤の量は、一般に、カルボニル
基含有化合物に由来する単位の量(ホモおよびコポリマーの全重量を基準)が0
.10から0.50重量パーセントになるような量であり、これは、生じさせる
ポリマーの所望メルトインデックスに依存する。
グラフでオートクレーブのゾーンに関して示した反応条件を用いると、同様な生
成物が生じはするが、重合させるモノマーの変換率は低くなる。
フィルム用途用の中密度ポリエチレン樹脂を製造するに適した高圧方法である。
含める一方で管状反応槽に反応ゾーンを少なくとも1つ含める。そのような典型
的な反応槽形態を用い、オートクレーブ反応槽で反応を150から220℃の範
囲の比較的低い最大管理温度(maximum control temper
atures)で起こさせそして管状反応槽の各反応ゾーン内で反応を230か
ら290℃の範囲の温度で起こさせると、比較的高い密度を有するポリマー生成
物が20重量パーセントを越える高いモノマー変換率で生じ得る。
含有単位がポリマー生成物に比較的高い含有量で組み込まれるような反応条件下
でカルボニル基含有化合物、特にケトン類またはアルデヒド類を連鎖移動剤とし
て高い濃度で用いる。
樹脂にはカルボニル基が多い量で存在する結果として、コーティング用途では、
ポリマーと基質、例えば紙、アルミニウムなどとの接着力が向上し、そのような
用途で観察される引き剥がし強度(peel strength)がかなり向上
すると考えている。このように接着力が高くなると、塗布装置のライン速度をよ
り高くすることが可能になり、コーティングのネックイン(neck−in)が
起こる度合が低くなり、そして/またはエアギャップ(air gap)をより
狭くすることが可能になる。ネックインは本分野の技術者によく知られている用
語であり、これは、ダイス開口部の所のポリマーフィルムの幅とニップロールの
所のポリマーフィルムの幅の間の差の半分であるとして定義される。ネックイン
の度合が低くなることに加えて、エッジビード(edge bead)およびエ
ッジトリム(wedge trim)も同様に小さくなる。前記エアギャップは
、ポリマーの溶融物を与えるダイスとそのポリマー溶融物が基質に押し付けられ
る場所の間の距離である。このエアギャップを用いて空気にさらされる時間を調
節する(付着させるコーティングの重量または厚み、溶融物の温度およびライン
速度が決められている時)。エアギャップを狭くすると、溶融したポリマーが基
質に塗布される前にそれが熱を環境に放出して熱を失う時間が短くなる。用いる
エアギャップを狭くすることができれば、接着力のレベルが決められている場合
にはコーティングラインの速度を速くすることができるか、或は個々の基質の被
覆で用いるポリマー生成物の溶融物温度を低くすることができ、それによって空
気にさらされる時間または酸化時間が制限されることで、得られるポリマー生成
物の感覚性能(sensory performance)が有利な影響を受け
る。従って、本発明は、酸化を受けた度合が低い被膜で基質材料を覆うことを可
能にする方法を提供するものである。
必要性が低下し、例えばコロナ、炎またはオゾン処理などを行わなくてもよくな
る。そのような公知前処理を行うと一般に表面が損傷を受けることに加えて望ま
しくない化合物の放出レベルが高くなる。
が4.1でポリマー密度が0.921g/cm3の標準的押出し加工コーティン グ用樹脂(PG 7004;ザ・ダウケミカル社から入手可能)に比べて相当す
るコーティングライン速度で紙およびアルミ箔への測定接着特性が約30−40
パーセント良好になることを見い出した。
、被膜の厚みを薄くすることが可能になる。特に紙および厚紙を基とする包装用
材料では水蒸気透過性が低いことが望まれている、と言うのは、紙および厚紙の
構造的特性、例えばパッケージ剛性(package rigidity)など
は水分吸収に敏感であるからである。密度が0.930g/cm3でMFIが3 .0の本発明のポリマーが示す水蒸気透過挙動は標準的な押出し加工コーティン
グ用樹脂、例えばPG 7004[ダウケミカル社(Dow Chemical
Company)から入手可能]に比べてずっと良好であることを確認した。
本発明のポリマーが示す水蒸気透過率は約10.4(g/m2・日;フィルム厚 が25ミクロメートル)であるが、標準的な押出し加工コーティング用樹脂が示
す値は約12.5であり、これは約20パーセント高い値である。
行う必要がないか或は必要であるとしても低い度合で前処理を行うことで、向上
した印刷インク接着力を示す。LDPEに比較して密度が高いことから冷却用ロ
ール(chill roll)剥離性が向上しており、従って、被覆されたポリ
マー表面に高品質の印刷を行おうとする時に要求される高光沢の冷却用ロールを
用いることが可能になる。
力を向上させる目的でカルボニル基含有連鎖移動剤をポリマー製造過程で用いる
こと、向上した水蒸気遮断性を示すポリマーを生じさせる[従って、製品におけ
るポリマー被膜(それを用いて生じさせる)の厚みを薄くすることができるよう
にする]目的でカルボニル基含有連鎖移動剤を用いること、そして生じるポリマ
ーの印刷性を向上させる目的でカルボニル基含有連鎖移動剤を用いることにも関
する。
厚みをより薄くすることが可能になる。それに加えて、それに相当して融点が高
くかつ溶融に要するエネルギーが高いことから、耐熱性が余分に高くなり、例え
ば下流の処理(例えば乾燥、殺菌など)で熱にさらすことが可能になる。
って生じさせたポリマー類は向上した耐ピンホール性(pin−hole re
sistance)を示し、これは、本ポリマーの溶融物を押出し加工コーティ
ング用ロール間隙内で基質に塗布している時の溶融粘度を用いて調節可能である
。溶融させたポリマーを塗布する時の温度を低くすればするほどピンホールの数
が少なくなり(この上に記述した基質との良好な接着特性が維持しながら)、被
膜の水蒸気遮断性が向上し、かつ敏感な基質、例えば紙および厚紙に付着させる
被膜の厚みを薄くすることが可能になる。
リマーウエブの塗布を低い熱輻射を伴わせて行うことができる。加工をより低い
溶融物温度で行うことができれば、追加的に、溶融させたポリマーウエブからの
熱輻射が原因でポリマーフィルムの配向が失われると言った危険性が低下するこ
とから、より薄い熱可塑性フィルムを押出し加工で積層させることが可能になる
。
ゾーンが2つ備わっている管状反応槽で構成させたLDPE用反応槽を用いて、
エチレンを下記の定常状態条件下で重合させた: −反応槽の圧力:2440kg/cm2; −オートクレーブ反応槽内の滞留時間:約55秒 −管状反応槽内の滞留時間:約80秒 −過ピバリン酸t−ブチル(TBPV)をフリーラジカル開始剤としてオートク
レーブの各反応槽ゾーンに注入した。前記管状反応槽の2つの反応槽ゾーンが始
まる地点に追加的フリーラジカル開始剤を注入した。 −温度処理条件: −オートクレーブの上方ゾーン(50パーセントエチレン);入り口90℃、調
節170℃ −オートクレーブの下方ゾーン(50パーセントエチレン);入り口70℃、調
節190℃ −管の第一ゾーン調節:250℃ −管の第二ゾーン調節:252℃ −MEKを連鎖移動剤として反応槽補給エチレン供給流れ(両方のAC反応ゾー
ンで等しく分割)中0.8重量パーセントの量で用いる。
トのエチレン変換率で得た。このポリマー生成物は3.2のMFIおよび0.9
30g/cm3の密度を示した。カルボニル組み込み量を13C NMERで測定 し、0.19重量パーセント(ポリエチレン鎖中のMEK基として計算)である
と決定した。このポリマーが示した測定Mw/Mn値は3.7であった。 実施例2 実施例1に記述した方法で生じさせたポリマー生成物を、PG 7004[カ
ルボニルを基としない化合物が連鎖移動剤として用いられている方法で作られた
ダウの典型的な押出し加工コーティンググレード]に対比させて、押出し加工コ
ーティングフィルムラインで試験した。
の樹脂が示す紙接着力をMullen Testで試験した。この試験では、試
験片を環状クランプの間に保持して、これにかける圧力を試験片が壊れるまで高
くして行く[水圧を用いてゴムダイヤフラム(rubber diaphrag
m)を調節した速度で膨張させることにより]。壊れた地点の圧力読みを破裂強
度として記録する。破裂強度を、ゴムダイヤフラムを用いて直径が30.5mm
(1.2インチ)の円形領域にかかる圧力を調節した一定速度で上昇させた時に
材料の崩壊をもたらすに要する静圧(キロパスカル、または1平方インチ当たり
のポンド、即ちpsiで表す)として定義する。試験下の材料の領域を最初は平
らにしそして試験(TAPPI T 403 om−91)中には周囲を固定し
て保持して出っ張りがないようにする。この試験標準を基に接着パーセントを計
算し、これを、被覆側から測定した破裂強度を基質側から測定した破裂強度で割
った値に100を掛けた値として定義する。名目上のダイスギャップ(die
gap)が0.7mmのハンガー(coathanger)型押出し加工ダイス
を用いて前記樹脂を290℃に設定した押出し加工温度で押出し、15から20
℃の温度に維持されている冷却用艶消しロールを用いて、70g/m2のクラフ ト紙に25g/m2の量で付着させるが、工程の一部として、40ミクロンのア ルミニウムシートを加えることを伴わせ、250mmのエアギャップを用いてラ
イン速度(1分当たりのメートルで表す)を変えることを伴わせ、そしてライン
速度を100m/分にしてエアギャップを変えることを伴わせた。その後、接着
パーセントを測定した。その結果を以下の表に示す。表1: ライン速度を変えた時の紙接着(パーセント) ライン速度(メートル/分) 100 150 200 250 樹脂 実施例1 94 86 79 63 PG 7004 89 70 50 39表2: エアギャップを変えた時の紙接着(パーセント) エアギャップ(mm) 180 250 250(*) 320 樹脂 実施例 93.5 94 100 97 PG 7004 62.5 89 91 96 *: コロナを用いた前処理(8kW)を使用 更に、コーティングを100m/分の速度で付着させた場合の水蒸気透過率も
比較した。実施例1の樹脂は、表3に示すように、PG 7004に比較して3
0.4パーセントの低下(エアギャップが180mmの時)および40.5パー
セントの低下(エアギャップが250mmの時)を与えることを確認した。表3: 水蒸気透過率[38℃におけるWVTR(g/cm2)] 樹脂 エアギャップ WVTR 低下パーセント 実施例1 180 2.90 30.4パーセント PG 7004 180 4.17 −−− 実施例1 250 2.20 40.5パーセント PG 7004 250 3.70 −−− 加うるに、前記2種類の樹脂(実施例1およびPG 7004;ライン速度1
00メートル/分;25g/m2)をアルミ箔(40μm)に付着させた。前記 ポリマーの被膜とアルミ箔の接着力の測定を、引張り試験機に付いているクロス
ヘッドの速度を125mm/分にしてサンプル幅が15mmのポリマー被膜を1
80度の引き剥がし角度で引き剥がすことで行った。その結果を表4に示す。表4: アルミ箔との接着力(N/15mm) エアギャップ(mm) 180 250 樹脂 実施例1 3.7 4.6 PG 7004 1.5 2.9 実施例1(コロナ) 3.8 PG 7004(コロナ) 2.5 加うるに、両方の種類のポリマーが金属に対して示す摩擦係数も測定した。そ
の結果を表5に示す。表5: 金属に対する摩擦係数 エアギャップ(mm) 180 mm 250 mm 実施例1 0.16 0.18 PG 7004 0.27 0.27 実施例3 実施例1を繰り返したが、キャストフィルム用途用のポリエチレンを生じさせ
る目的で下記の異なる定常状態条件を用いた: −温度処理条件: −オートクレーブの上方ゾーン;入り口45℃、調節165℃ −オートクレーブの下方ゾーン;入り口30℃、調節170℃ −管の第一ゾーン調節:275℃ −管の第二ゾーン調節:275℃ −MEKを連鎖移動剤として反応槽補給エチレン供給流れ(両方のAC反応ゾー
ンで等しく分割)中0.68重量パーセントの量で用いる。
。このポリマー生成物は2.2のMFI、0.928g/cm3の密度および5 .48のMw/Mnを示した。カルボニル組み込み量を測定した結果、実施例1の
場合と同じレベルであった。 実施例4 実施例3に記述した方法で生じさせたポリマー生成物に試験をSC 7641
(ザ・ダウケミカル社から入手可能)[カルボニルを基としない化合物が連鎖移
動剤として用いられている方法で作られたダウの典型的なキャストフィルムグレ
ードであり、これが示すメルトインデックスは2.0で密度は0.923g/c
m3である]に対比させて受けさせた。表6に前記2種類のポリマーの比較を示 す。表6: 機械的特性および摩擦係数 樹脂 実施例3 SC 7641 引張り応力 MD ・・・・・・・・・・・ 68.7 62.3 引張り応力 CD ・・・・・・・・・・・ 72.3 60.0 降伏引張り強度 MD ・・・・・・・・・ 4.84 3.91 降伏引張り強度 CD ・・・・・・・・・ 3.51 3.13 フィルム/鋼の摩擦係数 ・・・・・・・・ 0.67 0.91 実施例5 実施例1を繰り返したが、押出し加工コーティング用途用のポリエチレンを生
じさせる目的で下記の異なる定常状態条件を用いた: −温度処理条件: −オートクレーブの上方ゾーン;入り口35℃、調節205℃ −オートクレーブの下方ゾーン;入り口30℃、調節195℃ −管の第一ゾーン調節:260℃ −管の第二ゾーン調節:260℃ −MEKを連鎖移動剤として反応槽補給エチレン供給流れ(両方のAC反応ゾー
ンで等しく分割)中0.7重量パーセントの量で用いる。
。このポリマー生成物は4.0のMFIおよび0.927g/cm3の密度を示 した。カルボニル組み込み量を測定した結果、実施例1の場合と同じレベルであ
った。 実施例6 実施例5に記述した方法で生じさせたポリマー生成物に試験をPG 7004
およびPG 7008(ザ・ダウケミカル社から入手可能)[両方とも、カルボ
ニルを基としない連鎖移動剤が連鎖移動剤として用いられている方法で作られた
ダウの典型的な押出し加工コーティンググレードであり、これらが示すメルトイ
ンデックスは7.7で密度は0.918g/cm3である]に対比させて受けさ せた。
スから出させて70g/m2のクラフト紙に25g/m2の量で付着させたが、工
程中に40ミクロンのアルミ箔シートを加え、ここでは、15から20℃の温度
に維持されている光沢のある冷却用ロールを用い、ライン速度を100m/分に
して180mmおよび250mmのエアギャップを用いた。
定(メルトインデックスが類似していることで説明される)にした時には実施例
6の材料の方が密度および固有のカルボニル基が理由でLDPEよりも有利であ
ることを、冷却用ロール剥離性が向上することを基にして示すが、このような接
着性の向上は、また、酸化レベルが低いことでも確立され、このような酸化レベ
ルは、溶融物の温度およびエアギャップで制御される。表7a: 40ミクロンのAl箔への箔接着(N/15mm) 設定押出し加工温度 290℃ 310℃ 310℃ エアギャップ 250 mm 180 mm 250 mm 実施例6 2.88 3.53 3.65 PG 7004 2.66 3.10 3.36 向上パーセント 8.3パーセント 13.5パーセント 8.6パーセント
表7b: 40ミクロンのAl箔への箔接着(N/15mm) 設定押出し加工温度 290℃ 310℃ 実施例6(エアギャップ180mm) 1.83 3.53 実施例6(エアギャップ250mm) 2.88 3.64 PG 7008(エアギャップ250mm) 2.20 1.83表7c: 40ミクロンのAl箔への箔接着(N/15mm) 実施例6(エアギャップ180mmおよび290℃) 1.83 PG 7008(エアギャップ250mmおよび320℃) 1.83 水に異常な味を与えることを以下に示す方法に従って評価した。ポリマー被覆
アルミ箔サンプルの各々から作成したパウチにポータブル水(potable
water)を約1050ml充填して、空気加熱キャビネット(暗い)内に3
0℃で24時間貯蔵した。標準として複数の1リットルのボトルに入っているポ
ータブル水を用いてこれを同じ条件下で貯蔵した。この接触時間の後、前記ポリ
マーから作られたバッグに接触した水を標準サンプルに対比させて味および臭い
特性に関して評価した。この接触させた水を40mlの量で20センチメートル
のポリスチレン製カップに入れて、ウオッチガラス(watch glass)
で覆い、2時間後に、パネルメンバー(panel members)による実
際の試験を実施する。これらのサンプルをパネルメンバーに提示する前に、全て
のサンプルをランダムに位置させる。パネルメンバーにランダムな順で提示した
サンプルの等級付けを0=異常な風味/異常な味なしから出発して5=非常に強
い異常な風味/味に及ぶ6レベルのスケールで行うように依頼する。このパネル
メンバーが前記等級付けを行った後、1=最も強い風味/味から出発して4=最
も弱い風味/味に及ぶ4レベルのスケールを用いてサンプルに強制的等級順(f
orced ranking order)を与えるように依頼する。次に、こ
の味の等級付け結果を統計学的に評価する。
リマーの比較を示す。
ンアルミ箔に25g/m2の量で付着させた被膜と典型的な押出し加工コーティ ンググレードの対比で実施した。本発明の材料の場合には狭い方のエアギャップ
の時に挙げたアルミ箔接着を基にして水に異常な味を与える度合が低いことが統
計学的に有意な度合で達成されることが表8および9に示されている。表8: 実施例6 PG 7004 設定押出し加工温度 310℃ 310℃ エアギャップ(mm) 180 250 水に異常な味を与える度合 1.95 2.55 パネルメンバーの数 22 22 Duncan範囲値 0.55 0.55表9: 実施例6 PG 7008 設定押出し加工温度 290℃ 290℃ エアギャップ(mm) 180 250 水に異常な味を与える度合 0.53 1.11 パネルメンバーの数 19 19 Duncan範囲値 0.56 0.56 表10は、前記実施例で生じさせたポリマー類が示す耐熱性の方が標準的な標
準ポリマーに比較して高いことを示している。表10: 耐熱性 実施例1 PG 7004 ビーカー(℃) 103 95 溶融温度(℃) 115 111 融解エネルギー(J/g) 149 132 実施例6 PG 7008 ビーカー(℃) 100 89 溶融温度(℃) 114 107 融解エネルギー(J/g) 146 116 表11に示すデータは、実施例6に記述したポリマーが示す水蒸気遮断性の方
が標準ポリマーに比較して高いことを示している。これらのデータは、38℃の
温度に維持されている光沢のある冷却用ロールを用いて70g/m2のクラフト 紙に25g/m2の量で付着させることで生じさせた被覆紙に関して測定したデ ータである。
Claims (17)
- 【請求項1】 エチレンのホモもしくはコポリマーであって、このホモもし
くはコポリマーの全重量を基準にしてカルボニル基含有化合物から誘導された単
位を0.10から0.50重量パーセント含んで成っていて0.923から0.
935g/cm3の範囲の密度を有しかつ3から10の範囲の分子量分布Mw/M n を示すポリマー。 - 【請求項2】 前記カルボニル基含有化合物がケトンまたはアルデヒドであ
る請求項1記載のポリマー。 - 【請求項3】 前記カルボニル含有化合物がメチルエチルケトンまたはプロ
ピオンアルデヒドである請求項1または2記載のポリマー。 - 【請求項4】 5から8の範囲の分子量分布を示す前請求項のいずれか1項
記載のポリマー。 - 【請求項5】 前記カルボニル含有化合物から誘導された単位を0.15か
ら0.30重量パーセント含んで成る前請求項のいずれか1項記載のポリマー。 - 【請求項6】 少なくとも1基のオートクレーブ反応槽で構成させたか或は
オートクレーブと管状反応槽の組み合わせで構成させた反応槽装置内でエチレン
と場合により1種以上のコモノマーをフリーラジカル開始剤およびカルボニル基
含有化合物の存在下で便利には1600から4000kg/cm2の範囲の高圧 下約150−330℃の温度で反応させることを含んで成る、中程度の密度を有
するエチレンポリマー類もしくはコポリマー類を生じさせるフリーラジカル開始
重合方法であって、前記カルボニル基含有化合物をこのカルボニル基含有化合物
から誘導された単位を全ポリマー重量を基準にして0.15−0.50重量パー
セント含んで成っていて0.925から0.935g/cm3の範囲の密度を有 するエチレンホモポリマーもしくはコポリマーが生じるような量で用いることを
特徴とするフリーラジカル開始重合方法。 - 【請求項7】 実質的に高い方のポリマー密度(0.923から0.935
g/cm3)で分子量分布(Mw/Mn)が3から10の範囲内のポリマー類が生 じるような柔軟性を示す請求項1−6のいずれかに記載のフリーラジカル重合方
法。 - 【請求項8】 前記カルボニル基含有化合物、特にMEKまたはプロピオン
アルデヒドを前記反応槽装置に導入するエチレンと任意のコモノマーの全重量を
基準にして0.1から2.0重量パーセントの量で用いる請求項6記載の方法。 - 【請求項9】 使用する圧力が1200から3000kg/cm2である請 求項6または7記載の方法。
- 【請求項10】 前記反応槽装置としてオートクレーブ反応槽を管状反応槽
と組み合わせて用いる請求項6記載の方法。 - 【請求項11】 カルボニル基含有連鎖移動剤をポリマー製造過程で用いる
使用であって、生じるポリマーと支持体材料の接着力を向上させるための使用。 - 【請求項12】 カルボニル基含有連鎖移動剤をポリマー製造過程で用いる
使用であって、水蒸気遮断特性を向上させるための使用。 - 【請求項13】 カルボニル基含有連鎖移動剤をポリマー製造過程で用いる
使用であって、金属に対する摩擦係数(COF)を低くするための使用。 - 【請求項14】 カルボニル基含有連鎖移動剤をポリマー製造過程で用いる
使用であって、剛性を向上させるための使用。 - 【請求項15】 請求項1から11のいずれかに記載のポリマー類であって
、押出し加工コーティングにおける溶融物塗布をより高い溶融物粘度で行うこと
を可能にするポリマー類。 - 【請求項16】 請求項1から11のいずれかに記載のポリマー類であって
、押出し加工コーティングにおける溶融物塗布をより低い温度で行うことを可能
にするポリマー類。 - 【請求項17】 請求項1から11のいずれかに記載のポリマー類であって
、押出し加工コーティングにおける溶融物塗布を水に異常な味を与える度合を低
くして行うことを可能にするポリマー類。
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