JP2004501243A - メタロセンを用いて生成された極低密度ポリエチレン類 - Google Patents
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Abstract
0.890乃至0.915の密度及び約450g/ミル以上の落槍値を有する極低密度ポリエチレンが開示されている。メタロセン触媒を用いて極低密度、線状ポリオレフィン類を生成するための気相重合法及び得られたポリオレフィン生成物も開示されている。特定の態様においても気相重合法は、極く低い密度、例えば、0.890乃至0.915g/cm3の範囲の極く低い密度を有するが、改良された靭性を有する線状ポリエチレンの生成に関する気相重合法が開示されている。
Description
【0001】
発明の分野
本明細書に開示された発明は、メタロセン触媒を用いる極低密度線状ポリオレフィンを製造する気相重合法に関する。好ましくは、本発明は、改良された靭性、及び0.890g/cm3、0.905g/cm3、0.900g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの範囲の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)を製造する方法に関する。
【0002】
背景
種々の種類のポリエチレンが本技術分野で知られている。低密度ポリエチレン(「LDPE」)は、遊離基開始剤を用いて高圧で、又はチーグラー・ナッタ又はバナジウム触媒を用いる気相方法で製造され得て、典型的には0.916乃至0.940g/cm3の密度を有する。LDPEは又、ポリマー主鎖から伸びた比較的多数の長鎖分枝のために、「分岐した」又は「不均質に分岐した」ポリエチレンとして知られている。線状で長鎖分枝を有しない同じ密度の範囲、すなわち0.916乃至0.940g/cm3のポリエチレンも知られており、この「線状低密度ポリエチレン」(「LLDPE」)は、従来のチーグラー・ナッタ触媒を用いて又はメタロセン触媒を用いて製造され得る。比較的高い密度のLDPE、典型的には0.928乃至0.940g/cm3のLDPEは、ときには中密度ポリエチレン(「MDPE」)と呼ばれる。さらに高い密度を有するポリエチレンは、高密度ポリエチレン(「HDPE類」)、すなわち、0.940g/cm3より高い密度を有するポリエチレンであり、一般的にチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造される。極低密度ポリエチレン(「VLDPE」)も知られている。VLDPE類は、異なる性質を有するポリマーを生成するいくつかの異なる方法により生成され得るが、一般的に0.916g/cm3未満、典型的には0.890乃至0.915g/cm3又は0.900乃至0.915g/cm3の密度を有するポリエチレンとして記載される。
【0003】
米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号には「実質的に線状のエチレンポリマー」(「SLEP類」)と名づけられたポリエチレンが開示されている。それらのSLEP類は、約0.01長鎖分枝/1,000炭素乃至約3長鎖分枝/1,000炭素、より好ましくは約0.01長鎖分枝/1,000炭素乃至約1長鎖分枝/1,000炭素、特に約0.05長鎖分枝/1,000炭素乃至約1長鎖分枝/1,000炭素で置換されているポリマー主鎖を有すると特徴付けられる。本明細書及び米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号において用いられているように、「長鎖分枝」を有するポリマーは、少なくとも約6の炭素の長鎖を有するポリマーと定義され、それより大きい長さは13C NMR分光測定を用いて区別することはできない。長鎖分枝は、ポリマー主鎖の長さとおよそ同じ長さであり得るとさらに記載される。本開示において用いられているように、「線状」という用語は、線状主鎖を有し、長鎖分枝を有しないポリマーに適用され、すなわち、「線状」ポリマーは、SLEPポリマーの長鎖分枝特徴を有しない。
【0004】
良好な靭性及びヒートシール性を有する改良されたVLDPEに対する必要性が存在する。
【0005】
発明の概要
一般的に、本発明は、0.916g/cm3未満の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)及びそれから形成されるフィルムに関する。VLDPEポリマーは、メタロセン触媒で製造される方法で、好ましくは気相メタロセン触媒で製造される方法で製造され得る。本発明のmVLDPEポリマー(メタロセン触媒で製造されるVLDPEポリマー)は、(a)50乃至85%、代替的には60乃至80%又は55乃至75%又は55%以上乃至70%以下の組成分布、CDBI、(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び(d)TREF測定における二つのピークの存在、の一つ以上を含む性質の独特の組み合わせにより特徴付けられる。
【0006】
1つの態様において、本発明は、メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、mVLDPE(メタロセンで製造されたVLDPE)は、25重量%以下の、好ましくは20重量%以下の、より好ましくは15重量%以下のコモノマー含量を有するエチレンコポリマーである。
【0007】
1つの態様では、本発明は、メタロセンで製造されたVLDPEポリマー、好ましくは気相メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、そのVLDPEポリマーは、エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンの、0.890乃至0.915g/cm3の密度及び0.1乃至20g/10分のメルトインデックスを有するコポリマーである。
【0008】
他の態様では、本発明は、気相メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、そのVLDPEポリマーは、エチレンと1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン又は1−オクテンとのコポリマーであり、0.890g/cm3、0.900g/cm3、0.905g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの密度、0.5乃至20g/10分のメルトインデックス、60乃至80重量%の組成分布幅指数(composition distribution breadth index)、及び2.2乃至2.8の分子量分布(Mw/Mn)を有する。
【0009】
他の態様では、本発明は、本発明のmVLDPEポリマーから形成されたインフレート又はキャスト単層フィルムに関する。
【0010】
他の態様では、本発明は、複数層フィルムの少なくとも1つの層が本発明のmVLDPEポリマーから形成された、インフレート又はキャスト複数層フィルムに関する。
【0011】
他の態様では、本発明のフィルムを有する物品、本発明のフィルムで包まれた物品、及び本発明のフィルムで被覆された支持体に関する。
【0012】
予期しないことに、本発明のmVLDPEポリマーの少なくとも1つの層から形成された又は本発明のmVLDPEポリマーの少なくとも1つの層を有する単層又は複数層フィルムは、同様の密度を有する従来のVLDPE類を用いるフィルムと比べて、改良された靭性を示すことが見出された。特に、本発明のフィルムは、少なくとも450g/ミルの、代替的に少なくとも490g/ミルの、少なくとも600g/ミルの、少なくとも1,000g/ミルの又は少なくとも1,200g/ミルの落槍値を有する。本発明のフィルムは又、改良された破壊抵抗のような他の優れた靭性を有する。
【0013】
他の態様において、本明細書に記載されたmVLDPEフィルムは、低開始温度における優れた熱間粘着強さも有する。熱間粘着強さは、一般的に、シール操作直後であってフィルムが冷却する前に形成されるヒートシールの強さを表わす。例えば、前記ポリマーは、複数層フィルムにおけるヒートシール層の一部、又は食品包装におけるような、製造中の少なくとも二つのフィルムのヒートシールを必要とする製品において用いられるVLDPEフィルムの一部であり得る。
【0014】
他の面において、本発明は、本明細書において記載されるように、メタロセン触媒で製造された極低密度ポリエチレンを製造するための、メタロセン触媒を用いる気相重合法に関する。他の面では、本発明は、記載された方法を用いて製造され、改良された性質、特に靭性を有するポリエチレンに関する。
【0015】
特定の態様では、本発明は、1つ以上のモノマーを含有する気体流れを、メタロセン触媒の存在下、反応性条件下で流動床に通し、改良された靭性、0.890g/cm3乃至0.915g/cm3の密度、0.1g/10分乃至20g/10分のメルトインデックス並びに下記の特性:(a)50%乃至85%、代替的に60乃至80%、又は55%乃至75%の、又は55%乃至70%の組成分布、CDBI、(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び(d)TREF測定において2つのピークの存在、の1つ以上を有する極低密度ポリエチレンを生成する、mVLDPEを製造するための気相重合法を提供する。特別な態様では、メタロセン触媒は担持される。他の特別な態様では、気相重合は、凝縮された操作の形態で行われる。
【0016】
種々の態様では、改良されたポリマー及びフィルム特性は、溶液又は凝集重合のような他の重合法とは対照的に、気相重合法の使用によるものである。加えて、又は代替的に、種々の態様において、改良されたポリマー及びフィルム特性は、メタロセン触媒及び特定の量のコモノマーの使用による。
【0017】
本発明のそれらの及び他の特徴及び利点は、下記に、より詳細に記載される。
【0018】
詳細な記載
少なくとも1つの特定の態様において、本発明は、気相重合法を用いて製造されたVLDPEポリマーを含む。本明細書で用いられているように、「極低密度ポリエチレン」ポリマー及び「VLDPE」ポリマーは、0.916g/cm3未満の密度を有するポリエチレンポリマーに関する。本技術分野で用いられているように、「気相重合」という用語は、気体流動床における、モノマーからのポリマーの重合に関する。例えば、本発明のVLDPE類は、反応性条件下でメタロセン触媒の存在下、流動床及び流動化媒体を有する気相反応器において、α−オレフィンを重合することにより製造され得る。特定の態様において、VLDPEポリマーは、単一の反応器(複数の反応器とは異なり)における重合により製造され得る。後に、より詳細に記載されるように、種々の気相重合法が用いられ得る。例えば、重合は、非凝縮の又は「乾燥」形態、凝縮された形態又は「超凝縮された形態」で行われ得る。特定の態様において、流動化媒体における液体は、流動化媒体の総重量に基いて2重量%よりも多い量に維持され得る。
【0019】
反応器を出る物質は、本明細書における他の箇所で記載された範囲の密度を有する、例えば、0.890乃至0.915g/cm3の、より好ましくは0.910乃至0.915g/cm3の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)、並びに未反応のモノマー気体を含有する流れを含む。重合後に、ポリマーは回収される。特定の態様において、前記流れは、圧縮され、冷却され、供給原料成分と混合され得て、その後、気相及び液相は反応器に戻される。
【0020】
好ましい面において、本発明のVLDPE類は、少なくとも1つのコモノマー、例えばヘキセン又はオクテンとともにエチレンモノマーから製造されるコポリマーである。2種より多いモノマーを有する、ターポリマーのようなポリマーも、本明細書において用いられている「コポリマー」という用語の範囲内に含まれる。例えば、VLDPEターポリマーは、ブテン、ヘキセン及びオクテンのいずれかの2つとともにエチレンモノマーを用いて製造され得る。エチレン/ブテンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するブテンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。エチレン/ヘキセンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するヘキセンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。エチレン/オクテンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するオクテンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。
【0021】
一般的に、VLDPEコポリマーを製造するために有用なコモノマーには、C3乃至C20のような、好ましくはC3乃至C12のようなα−オレフィンを含む。α−オレフィンコモノマーは線状であり得て又は分岐され得て、望ましい場合は、2つ以上のコモノマーが用いられ得る。適するコモノマーの例には、線状C3乃至C12α−オレフィンが含まれ、α−オレフィンは1つ以上のC1乃至C3アルキル分枝又はアリール基を有する。特定の例には、プロピレン;1−ブテン;3−メチル−1−ブテン;3,3−ジメチル−1−ブテン;1−ペンテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ヘキセン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ヘプテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−オクテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ノネン;エチル、メチル又はジメチルで置換された1−デセン;1−ドデセン;及びスチレンが含まれる。上記のコモノマーのリストは単に例示的であり、限定することを意図しないことを認識すべきである。好ましいコモノマーには、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及びスチレンが含まれ、より好ましくは1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンが含まれる。
【0022】
一般的に好ましくはないが、他の有用なコモノマーには、極性ビニル、共役又は非共役ジエン類、アセチレン及びアルデヒドモノマーが含まれ、それらはターポリマー組成物中に少量含まれ得る。コモノマーとして有用な非共役ジエン類には、好ましくは、例えば、(a)1,4−ヘキサジエン及び1,6−オクタジエンのような直鎖非環式ジエン類、(b)5−メチル−1,4−ヘキサジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン及び3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンのような分岐鎖非環式ジエン類、(c)1,4−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン及び1,7−シクロドデカジエンのような単一環脂環式ジエン、(d)テトラヒドロインデン;ノルボルナジエン;メチル−テトラヒドロインデン;ジシクロペンタジエン(DCPD);ビジクロ−(2.2.1)−ヘプタ−2,5−ジエン;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−ノルボルネン及び5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)のようなアルケニル−、アルキリデン−、シクロアルケニル−及びシクロアルキリデン−ノルボルネンのような複数環脂環式縮合環及び複数環脂環式架橋環、並びに(e)ビニルシクロヘキセン、アリルシクロヘキセン、ビニルシクロオクテン、4−ビニルシクロヘキセン、アリルシクロデセン及びビニルシクロドデセンのようなシクロアルケニル置換アルケン類が含まれる。典型的に用いられる非共役ジエンのうち、好ましいジエン類は、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン及びテトラシクロ−(△−11,12)−5,8−ドデセンである。特に好ましいジオレフィン類は、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン(DCPD)、ノルボルナジエン及び5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)である。この記載を通して、「非共役ジエン」及び「ジエン」という用語は、互換的に用いられることに注意。
【0023】
用いられるコモノマーの量は、VLDPEポリマーの望ましい密度及び選択される特定のコモノマーに依存することを認識しなくてはならない。一般的に、コモノマーは、25重量%以下、好ましくは20重量%以下及びより好ましくは15重量%以下の量、存在し得る。1つの態様において、コモノマーは、5重量%以上の量、存在し得る。所定のコモノマーでは、そのコモノマーから製造されるVLDPEポリマーの密度は、コモノマー含量が増大するにつれて低減する。当業者は、望ましい密度を有するVLDPEポリマーを製造するのに適するコモノマー含量を容易に決定することができる。
【0024】
メタロセン触媒は、本発明の重要な特徴である。本特許明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「メタロセン触媒」は、遷移金属と組み合わせた1つ以上のシクロペンタジエニル部分を有する少なくとも1つのメタロセン触媒成分であると定義される。活性触媒系は、メタロセンのみでなく、アルモキサンもしくはそれらの誘導体(好ましくはMAO)、イオン化活性剤、ルイス酸又はそれらの組み合わせのような活性剤も含有しなくてはならない。触媒系は、好ましくは、担体、典型的には無機酸化物、無機塩化物、又はポリエチレンのような樹脂物質、上に担持されている。好ましくは、触媒系は、アルキル金属成分、アルコキシ金属成分又はイオン性化合物成分と反応した単一の又は複数のシクロペンタジエニル成分を有するメタロセン成分を含有する。それらの触媒には、部分的に及び/又は完全に活性化された前駆体組成物が含まれる。触媒は、予備重合又は包封により改質され得る。本発明を実施するのに有用な特定のメタロセン及び触媒系は、PCT出願公開WO96/11961(PCT出願番号PCT/US95/12789)及びWO96/11960(PCT出願番号PCT/US95/12737)に開示されている。メタロセン触媒及び触媒系の他の非限定例は、米国特許第4,808,561号、5,017,714号、5,055,438号、5,064,802号、5,124,418号、5,153,157号及び5,324,800号に記載されており、それらの開示及び教示のすべてを引用により本明細書に組み込む。さらに他の有機金属錯体及び/又は触媒系は、Organometallics、1999年、2046頁、PCT出願公開WO96/23010、WO99/14250、WO98/50392、WO98/41529、WO98/40420、WO98/40374、WO98/47933及び欧州特許出願公開EP0881233号及びEP0890581号に記載されている。
【0025】
本明細書で用いられているように「メタロセン」及び「メタロセン触媒前駆体」という用語は、置換され得る1つ又は複数のシクロペンタジエニル(Cp)配位子、少なくとも1つの非シクロペンタジエニル誘導配位子(X)及び0又は1つのヘテロ原子含有配位子(Y)とともに第4、5又は6族遷移金属(M)を有する化合物を意味し、それらの配位子は、Mに配位されており、それらの原子価に相当する数である。メタロセン触媒前駆体は、「活性メタロセン触媒」、すなわち、オレフィンを配位、挿入及び重合できる空いている配位部位を有する有機金属錯体、を生成するために、一般的に、適する助触媒(活性剤という)での活性化を必要とする。メタロセン触媒前駆体は、好ましくは、下記の種類のどちらか又は両方の、メタロセン化合物の1つ又は混合物である:
(1)配位子用の2つのCp環系を有するシクロペンタジエニル(Cp)錯体。Cp配位子は、金属とのサンドイッチ錯体を形成し、自由に回転できる(非架橋の)か又は架橋基により堅固な配置に固定され得る。Cp環配位子は、類似であるか又は非類似であり、置換され得る複素環式環系のような、非置換の、置換された、又はそれらの誘導体であり得て、その置換は縮合され得て、テトラヒドロインデニル、インデニル又はフルオレニル環系のような他の飽和された又は不飽和の環を形成し得る。それらのシクロペンタジエニル錯体は、一般式、
(Cp1R1 m)R3 n(Cp2R2 p)MXq
(式中、Cp1及びCp2は同じか又は異なるシクロペンタジエニル環であり、R1及びR2は各々、独立してハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイドもしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、mは0乃至5であり、pは0乃至5であり、R1及び/又はR2置換基と会合されたシクロペンタジエニル環の隣接した炭素原子上の2つのR1及び/又はR2置換基はともに結合して4乃至約20の炭素原子を有する環を形成し、R3は架橋基であり、nは2つの配位子の間の直接の鎖における原子の数であり、0乃至8であり、好ましくは0乃至3であり、Mは3乃至6の原子価を有する、好ましくは元素の周期表の4、5又は6族からの、遷移金属であり、好ましくはその最も高い酸化状態のものであり、各Xは、非シクロペンタジエニル配位子であり、独立して水素、ハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、オキシヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド、オキシヒドロカルビル置換有機メタロイドもしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、qはMの原子価マイナス2に等しい)
を有する。
【0026】
(2)配位子として1つだけのCp環系を有するモノシクロペンタジエニル錯体。Cp配位子は、金属との半サンドイッチ錯体を生成し、自由に回転できる(非架橋の)か又はヘテロ原子含有配位子への架橋基により、堅固な配置に固定され得る。Cp環配位子は、類似であるか又は非類似であり、非置換の、置換された、又は置換され得る複素環式環のようなそれらの誘導体であり得て、その置換は縮合され得て、テトラヒドロインデニル、インデニル又はフルオレニル環系のような飽和された又は非飽和の環を生成し得る。ヘテロ原子含有配位子は、架橋基により金属及び任意にCp配位子の両方に結合される。ヘテロ原子それ自体は、元素の周期表の15族からの3の配位数又は16族からの2つの配位数を有する原子である。それらのモノシクロペンタジエニル錯体は、一般式、
(Cp1R1 m)R3 n(YrR2)MXs
(式中、各R1は独立してハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド又はハロカルビル置換有機メタロイド基であり、mは0乃至5であり、2つのR1置換基と会合されたシクロペンタジエニル環の隣接した炭素原子上の2つのR1置換基はともに結合して4乃至約20の炭素原子を有する環を形成し、R3は架橋基であり、nは0乃至3であり、Mは3乃至6の原子価を有する、好ましくは元素の周期表の4、5又は6族の、好ましくはその最も高い酸化状態における遷移金属であり、Yはヘテロ原子含有基であり、そのヘテロ原子は、15族からの3の配位数又は16族からの2つの配位数を有する原子であり、好ましくは窒素、燐、酸素又は硫黄であり、R2は、C1乃至C20の炭化水素基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されている置換されたC1乃至C20の炭化水素基から成る群から選ばれる基であり、Yが3配位であり非架橋である場合、Y上の2つのR2基は、各々独立してC1乃至C20の炭化水素基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されている置換されたC1乃至C20の炭化水素基から成る群から選ばれる基であり得て、各Xは、非シクロペンタジエニル配位子であり、独立して水素、ハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、オキシヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド、オキシヒドロカルビル置換有機メタロイド、もしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、sはMマイナス2の原子価に等しい)
を有する。
【0027】
本発明のm−VLDPEポリマーを製造するための先の(1)群に記載された種類のビスシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第5,324,800号、第5,198,401号、第5,278,119号、第5,387,568号、第5,120,867号、第5,017,714号、第4,871,705号、第4,542,199号、第4,752,597号、第5,132,262号、第5,391,629号、第5,243,001号、第5,278,264号、第5,296,434号、及び第5,304,614号に開示されている。
【0028】
先の(1)群に記載された種類の適するビスシクロペンタジエニルメタロセンの例示的なしかし非限定的な例は、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(Cl)2、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(CH3)2、
μ−(CH3)2Si(テトラヒドロインデニル)2M(Cl)2、
μ−(CH3)2Si(テトラヒドロインデニル)2M(CH3)2、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(CH2CH3)2及び
μ−(C6H5)2C(インデニル)2M(CH3)2
(式中、MはZr又はHfである)
のラセミ異性体である。
【0029】
先の(1)群に記載された種類の適する非対称のシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第4,892,851号、第5,334,677号、第5,416,228号及び第5,449,651号並びに刊行物、J.Am.Chem.Soc.1988年、110巻、6255頁に開示されている。
【0030】
先の(1)群に記載された種類の好ましい非対称のシクロペンタジエニルメタロセンの例示的なしかし非限定的な例は、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(C6H5)2C(3−メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(CH3)2C(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(2−メチルインデニル)M(CH3)2、
μ−(C6H5)2C(3−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチルインデニル)M(Cl)2、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(2,7−ジメチルフルオレニル)M(R)2及び
μ−(CH3)2C(シクロペンタジエニル)(2,7−ジメチルフルオレニル)M(R)2
(式中、MはZr又はHfであり、RはCl又はCH3である)
である。
【0031】
先の(2)群に記載された種類の適するモノシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第5,026,798号、第5,057,475号、第5,350,723号、第5,264,405号、第5,055,438号、及びWO96/002244に記載されている。
【0032】
先の(2)群に記載された種類の好ましいモノシクロペンタジエニルメタロセンの例示的しかし非限定的な例は、
μ−(CH3)2Si(シクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(3−tert−ブチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH2(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2C(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−tert−ブチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(フルオレニル)(1−tert−ブチルアミド)M(R)2、μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−シクロドデシルアミド)M(R)2及び
μ−(C6H5)2C(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−シクロドデシルアミド)M(R)2
(式中、MはTi、Zr又はHfであり、RはCl又はCH3である)
である。
【0033】
本明細書に記載されたVLDPEポリマーのために有用な触媒である他の有機金属錯体は、WO96/23010に記載されているような、ジイミド配位子系を有する有機金属錯体である。適する有機金属錯体を記載する他の文献には、Organometalics、1999年、2046頁、PCT出願公開WO99/14250、WO98/50392、WO98/41529、WO98/41529、WO98/40420、WO98/40374、WO98/47933並びに欧州特許出願公開EP0881233号及びEP0890581号が含まれる。
【0034】
メタロセン化合物及び/又は他の有機金属錯体を活性剤と接触させて活性触媒を生成する。活性剤の1つの種類は、非配位アニオンであり、「非配位アニオン」(NCA)という用語は、遷移金属カチオンに配位しないか又は遷移金属カチオンに非常に弱くしか配位せず、それによって中性ルイス塩基により置換されるのに十分に不安定のままであるアニオンを意味する。「相溶性」非配位アニオンは、最初に生成した錯体が分解するときに中性に分解しない非配位アニオンである。さらに、アニオンは、中性の4配位メタロセン化合物、及びアニオンからの中性の副生物を生成させるように、アニオン性置換基又はフラグメントをカチオンへと移動させない。本発明により有用な非配位アニオン類は、相溶性であり、+1状態におけるそのイオン電荷のバランスをとるという意味でメタロセンカチオンを安定化させるが、重合中に、エチレン性又はアセチレン性不飽和モノマーによる置換をさせるのに十分な不安定さを維持する。又、本発明において有用なアニオン類は、重合プロセスにおいて存在し得る重合性モノマー以外のルイス塩基によるメタロセンカチオンの中性化を非常に抑制するか又は防ぐのに十分な分子サイズであるという意味で、大きく又は嵩高である。典型的には、アニオンは、約4オングストローム以上の分子サイズを有する。
【0035】
メタロセン触媒を製造する他の方法は、最初は中性のルイス酸であるが、メタロセン化合物とのイオン化反応時にカチオン及びアニオンを生成するイオン化アニオン性前駆体を用いる。例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)硼素はメタロセン化合物からアルキル、ヒドリド又はシリル配位子を引き抜きメタロセンカチオン及び安定化非配位アニオンを生成する。EP−A−0427697及びEP−A−0520732を参照。付加重合のためのメタロセン触媒は又、アニオン基とともに金属性酸化基を含有するアニオン性前駆体により、遷移金属化合物の金属中央の酸化により製造され得る。EP−A−0495375号を参照。
【0036】
本発明のメタロセン化合物のイオン性カチオン化ができ、それに続いて得られた非配位アニオンでの安定化ができる適する活性剤の例には、
テトラフェニル硼酸トリエチルアンモニウム、
テトラフェニル硼酸トリプロピルアンモニウム、
テトラフェニル硼酸トリ(n−ブチル)アンモニウム、
テトラキス(p−トリル)硼酸トリメチルアンモニウム、
テトラキス(o−トリル)硼酸トリメチルアンモニウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(o,p−ジメチルフェニル)硼酸トリプロピルアンモニウム、
テトラキス(m,m−ジメチルフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(p−トリフルオロメチルフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム及び
テトラキス(o−トリル)硼酸トリ(n−ブチル)アンモニウム
のようなトリアルキル置換アンモニウム塩、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラキス(ヘプタフルオロナフチル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラキス(ペルフルオロ−4−ビフェニル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラフェニル硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラフェニル硼酸−N,N−ジエチルアニリニウム及び
テトラフェニル硼酸−N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウム
のようなN,N−ジアルキルアニリニウム塩、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸−ジ−(イソプロピル)アンモニウム及びテトラフェニル硼酸ジシクロヘキシルアンモニウム
のようなジアルキルアンモニウム塩、並びに
テトラフェニル硼酸トリフェニルホスホニウム、
テトラフェニル硼酸トリ(メチルフェニル)ホスホニウム及び
テトラフェニル硼酸トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウム
のようなトリアリールホスホニウム塩
が含まれる。
【0037】
適するアニオン性前駆体の他の例には、安定なカルボニウムイオン及び相溶性非配位アニオンを含有するアニオン性前駆体が含まれる。それらには、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
フェニルトリス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
フェニル−トリス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
フェニル−(トリスペンタフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)
テトラキス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸トロピリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム及び
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)
が含まれる。
【0038】
金属配位子が、標準条件下でイオン化引き抜きができない、ハライド部分を含む、例えば、(メチルフェニル)シリレン(テトラメチルシクロペンタジエニル)(tert−ブチルアミド)ジルコニウムジクロリドの、場合、それらは、リチウムヒドリドもしくはアルミニウムヒドリド又はアルキルリチウムもしくはアルキルアルミニウム、アルキルアルモキサン、グリニャール試薬等のような有機金属化合物との公知のアルキル化反応により変換され得る。活性化アニオン性化合物の添加の前に又は添加とともにアルキルアルミニウム化合物のジハライド置換メタロセン化合物との反応を記載するプロセスについて、EP−A−0500944、EP−A1−0570982及びEP−A1−0612768を参照。例えば、アルキルアルミニウム化合物を、反応容器へのその導入の前にメタロセンと混合し得る。アルキルアルミニウムは又、掃去剤(後に記載)として適しているので、メタロセンのアルキル化のために通常、化学量論的に必要な使用より過剰の使用は、メタロセン化合物との反応溶媒へのその添加をさせる。時期尚早の活性化を避けるために、通常、アルモキサンは、メタロセンとともには添加されないが、掃去剤及びアルキル化活性剤の両方として作用するときに、重合性モノマーの存在下で、反応容器に直接添加され得る。
【0039】
アルキルアルモキサンは又、触媒活性剤として、特にハライド配位子を有するメタロセン類に適する。触媒活性剤として有用なアルモキサンは、典型的には、環式化合物である、一般式、(R−AlO)n、又は線状化合物である、式、R(R−AlO)nAlR2により表わされるオリゴマー性アルミニウム化合物である。それらの式において、各R又はR2はC1乃至C5アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はペンチルであり、nは1乃至約50の整数である。最も好ましくは、Rはメチルであり、nは少なくとも4、すなわち、メチルアルモキサン(MAO)である。アルモキサン類は、本技術分野で公知の種々の操作により製造され得る。例えば、アルキルアルミニウムは、不活性有機溶媒中に溶解した水と処理され得るか又は、不活性有機溶媒中に懸濁された水和硫酸銅のような水和塩と接触され得て、アルモキサンを生成し得る。しかし、一般的には、アルキルアルミニウムの、限定量の水との反応によりアルモキサンの線状及び環式種の混合物を生成させる。
【0040】
任意に、掃去剤も用いられる。本明細書において用いられる「掃去化合物」という用語は、反応溶媒からの極性不純物を除去するために有効な化合物をいう。そのような不純物は、重合反応成分、特に溶媒、モノマー及びコモノマー供給原料とともに非意図的に導入され得て、特に、メタロセンカチオン−非配位アニオン対が触媒系である場合、触媒活性を低減させるか又はなくしたりさえすることにより、触媒活性及び安定性に悪影響を及ぼす。極性不純物、又は触媒毒には、水、酸素、酸素化された炭化水素、金属不純物等が含まれる。好ましくは、種々の成分の合成又は製造中又はその後に、例えば化学的処理又は注意深い分離技術による工程が、そのような物質が反応容器に供給される前にとられるが、重合プロセスそれ自体に、いくらかの少量の掃去化合物がなお通常要求される。典型的には、掃去化合物は、米国特許第5,153,157号及び第5,241,025号、EP−A−0426638、WO−A−91/09882、WO−A−94/03506及びWO−A−93/14132の13族有機金属化合物のような有機金属化合物である。例示的化合物には、トリエチルアルミニウム、トリエチルボラン、トリイソブチルアルミニウム、イソブチルアルミニウムオキサンが含まれ、それらは、活性触媒との不都合な相互作用を最小にするために好ましい、金属又はメタロイド中央に共有結合された嵩高の置換基を有する。
【0041】
反応器を出る物質は、VLDPEポリマー及び蒸気含有未反応モノマー気体を含む。重合後、ポリマーを回収する。特定の態様では、蒸気を圧縮し、冷却し、供給原料成分と混合し得て、その結果、次に気相及び液相を反応器に戻す。
【0042】
一般的に、本明細書に記載された気相重合法を行うことにおいて、反応器温度は、約50℃乃至約110℃の範囲であり、ときにはそれより高い温度である。しかし、反応器温度は、生成されるVLDPEの融点を超えてはならない。例示的反応器温度は、約80℃である。反応器圧力は、100乃至1,000psig、好ましくは約150乃至600psig、より好ましくは200乃至約500psig、最も好ましくは250乃至400psigでなくてはならない。
【0043】
好ましくはその方法は、連続的サイクルで操作される。連続的サイクルで操作される気相重合法の特定の非限定的態様が記載されており、他の形態の気体重合も用いられることを認識すべきである。
【0044】
1つ以上のモノマーを含有する気体流れを、メタロセン触媒の存在下、反応性条件下で流動床に連続的に通す。この気体流れを流動床から取り出し、反応器に再循環して戻す。同時に、ポリマー生成物を反応器から取り出し、新しい一種又は複数種のモノマーを添加して反応済みのモノマーと置き換える。サイクルの一部において、反応器中で、循環する気体流れは重合の熱により加熱される。この熱を、反応器の外部の冷却システムによりサイクルの他の部分で取り去る。反応器内の気体流れの温度をポリマー及び触媒の劣化温度より低い温度に維持するために、反応により生じた熱を取り去る。さらに、生成物として取り出すことができないポリマーの凝集又は塊の生成を防ぐために、そのことはしばしば望ましい。このことは、技術が認識されている種々の方法、例えば、重合反応の間に生成するポリマー粒子の融合又は粘着温度より低い温度への、反応床における気体流れの温度の制御により達成し得る。
【0045】
流動床重合法において生成されるポリマーの量は、一般的に、反応器内の流動床における反応域から取り除かれ得る熱の量に関係するので、熱は取り除かれなくてはならない。気相重合プロセス中に、反応器の外の蒸気を冷却することにより、熱を気体再循環流れから取り出すことができる。流動床プロセスにおける気体再循環流れの速度は、流動床を流動状態に維持するのに十分でなくてはならない。特定の従来の流動床反応器において、重合の熱を取り除くために循環される流体の量は、流動床の支持のために及び流動床中の固体の適切な混合のために必要な流体の量よりもしばしば多い。しかし、流動床から取り出される気体流れ中の固体の過剰な連行を防ぐために、気体流れの速度は制御されなくてはならない。
【0046】
再循環流れを、米国特許第4,543,399号及び米国特許第4,588,790号に記載されている(それらの記載を引用により本明細書に組み入れる)ように、再循環流れの一部を凝縮することをもたらす露点よりも低い温度に冷却し得る。それらの特許に記載されているように、連行した液体を含有する得られる流れを、流動床重合プロセス中に液体が導入されるときに生じ得る前記の凝集及び/又は栓形成なく反応器に戻さなくてはならない。本発明の目的のために、前記プロセス中の再循環流れ又は反応器への液体の意図的な導入を一般的に気相重合法の「凝縮形態」操作という。先に記載した特許による教示のように、再循環流れ温度が「凝縮形態」操作におけるその露点より低い点まで低下させる場合、「非凝縮」又は「乾燥」形態における製造と比較して、増大された冷却能力のためにポリマー生成における増加が可能である。又、生成物特性をほとんど又は全く変化させずに、空時収量、所定の反応器容量におけるポリマー生成の量の実質的増加は、「凝縮形態」において操作することにより達成される。又、特定の「凝縮形態」操作において、2相気体/液体再循環流れ混合物の液相は、混合物の気相中に連行されたままであるか又は懸濁されたままである。この2層混合物を生成するための再循環流れの冷却は液体/蒸気平衡をもたらす。熱が加えられるか又は圧力が低減されるときに液体の蒸発が起こる。時空収量における増大は、再循環流れのこの増大した冷却能力の結果であり、ひいては、流入する再循環流れと流動床温度との間のより大きな温度差及び再循環流れ中に連行された凝縮液体の蒸発の両方による。改良された靭性を有するVLDPE類を製造するための、本明細書に記載されたプロセスの特定の非限定的な態様において、「凝縮形態」の操作が用いられる。
【0047】
本発明のVLDPE類を得るために気相重合法を操作することにおいて、ポリマー及び触媒の量、反応器の操作温度、モノマーに対するコモノマーの比、及びモノマーに対する水素の比を前もって決定しなくてはならず、それによって、望ましい密度及びメルトインデックスが達成され得る。
【0048】
本発明のポリオレフィンを製造するために、「非凝縮」又は「乾燥」形態を含む種々の気体重合法が用いられ得るが、上記特許に記載されている凝縮形態法、並びにGriffinらによる米国特許第5,462,999号及び第5,405,922号(引用により両特許の記載を本明細書に組み入れる)に記載されているような、改良された「凝縮形態」気相重合法を含む種々の凝縮形態法のいずれか1つを、本明細書に開示された方法と矛盾しない程度に用いることが好ましい。米国特許第5,352,749号及び第5,436,304号(引用により両特許の記載を本明細書に組み入れる)に記載されているような、いわゆる「超凝縮形態」法を含む他の種類の凝縮形態プロセスも、本明細書に開示された方法と矛盾しない程度に適用できる。
【0049】
凝縮形態気相重合操作の1つにおいて用いられ得る「凝縮可能な流体」には、飽和又は不飽和炭化水素が含まれ得る。適する不活性の凝縮可能な流体の例は、2乃至8の炭素原子を有する飽和炭化水素から選ばれ得る、容易に揮発性である液体の炭化水素である。いくつかの適する飽和炭化水素は、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン及び他の飽和C6炭化水素、n−ヘプタン、n−オクタン、及び他の飽和C7及びC8炭化水素又はそれらの混合物である。好ましい不活性の凝縮可能な炭化水素はC4及びC6飽和炭化水素である。凝縮可能な流体は又、オレフィン類、α−オレフィン類、ジオレフィン類、少なくとも1つのα−オレフィンを含有するジオレフィン類、又は部分的に又は全体的にポリマー生成物に組み込まれ得る先に記載したモノマーのいくつかを含むそれらの混合物のような重合性の凝縮可能なコモノマーを含み得る。
【0050】
本明細書中に引用された特許における気相重合法を含む、本明細書中に記載された気相重合法のいずれかにおいて、生成物流れにおける未反応のモノマーは再循環され得る。好ましくは、望ましい密度を有する本発明のVLDPE類を製造するために、先に記載されたように、コモノマーの適切な比が維持されるように再循環流れの組成を制御しなくてはならない。
【0051】
本発明の改良された特性を有するポリエチレンの密度は、0.890g/cm3、0.900g/cm3、0.905g/cm3、0.910g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの範囲である。
【0052】
前記VLDPEはさらに、ASTM−1238条件Eにより測定されたときに0.5乃至50g/10分(dg/分)のメルトインデックス(MI)により特徴付けられる。1つ以上の特定の態様では、メルトインデックスについての他の下限には、0.7g/10分及び1.0g/10分が含まれ、メルトインデックスについての代替的な上限には、5g/10分、10g/10分、12g/10分、15g/10分及び20g/10分が含まれ、いずれかの下限からいずれかの上限までのメルトインデックスの範囲が本発明の範囲である。
【0053】
好ましい気相メタロセンVLDPEポリマーは、狭い組成分布によりさらに特徴付けられ得る。当業者によく知られているように、コポリマーの組成分布は、ポリマーの分子間でコモノマーの分布の均一性に関する。メタロセン触媒は、それらが製造するポリマー分子間でコモノマーを非常に均等に組み込むことが知られている。このように、単一のメタロセン成分を有する触媒系から製造されるコポリマーは、ポリマー分子のほとんどが大体同じコモノマー含量を有し、各分子内にコモノマーがランダムに分布するという非常に狭い組成分布を有する。一方、従来のチーグラー・ナッタ触媒は、コモノマー含有がポリマー分子間で広範に変わる、かなり広い組成分布を有するコポリマーを一般的に生成する。
【0054】
組成分布の尺度は「組成分布幅指数」(“CDBI”)である。組成分布幅指数(CDBI)の定義、並びにCDBIを測定する方法は、米国特許第5,206,075号及びPCT出願公開WO93/03093に見出され得る。重量分率対組成分布の曲線から、中央値の各側において、中央値コモノマー含量の50%内にコモノマー含量を有する試料の重量パーセンテージを確立することによりCDBIが測定される。コポリマーのCDBIは、コポリマーの試料の個々の画分を単離するためのよく知られた技術を用いて容易に決定される。1つのそのような技術は、WildらによるJ.Poly.Sci.、Poly.Phys.Ed.、20巻、441頁(1982年)に記載されている昇温溶離分別(Temperature Rising Elution Fractionation)(TREF)である。
【0055】
CDBIを決定するために、コポリマーについて最初に溶解分布曲線を生成する。溶解分布曲線は先に記載したTREF技術から得たデーターを用いて完成され得る。この溶解分布曲線は、温度の関数として可溶化されるコポリマーの重量分率のプロットである。それを、重量分率対組成分布の曲線に変換する。組成の溶離温度との相関関係を単純にする目的で、すべての画分が、15,000以上のMn(Mnはその画分の数平均分子量である)を有すると仮定する。存在する低い重量分率は一般に、VLDPEポリマーの取るに足らない部分を表わす。この記載の残り及び特許請求の範囲は、CDBI測定においてすべての画分が15,000以上のMnを有すると仮定することのこの慣例を維持する。
【0056】
本VLDPEポリマーは、又、分子量分布(MWD)により特徴付けられ得る。分子量分布(MWD)は、所定のポリマー試料内の分子量の範囲の尺度である。MWDの幅は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比、Mw/Mn、又は重量平均分子量に対するZ平均分子量の比、Mz/Mwのような種々の分子量平均の比により特徴付けられ得る。
【0057】
Mz、Mw及びMnは、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)としても知られているゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定され得る。この技術は、異なるサイズのポリマー分子を分離するために、多孔質ビーズが充填されたカラムを有する器具、溶離溶媒及び検知器を用いる。典型的な測定において、用いられるGPC器具は、145℃で操作されるウルトラスチロゲルカラムを備えたWatersクロマトグラフである。用いられる溶離溶媒はトリクロロベンゼンである。前記カラムは、分子量が正確に知られた16のポリスチレン標準物質を用いて較正される。試験されるポリマーの保持容量に対する、前記標準物質から得られるポリスチレン保持容量の相関関係によりポリマー分子量が出される。
【0058】
平均分子量Mは式、
【0059】
【式1】
【0060】
(式中、Niは分子量Miを有する分子の数である)から計算され得る。nが0のときMは数平均分子量Mnである。nが1のときMは重量平均分子量Mwである。nが2のときMはZ平均分子量Mzである。望ましいMWD関数(例えば、Mw/Mn又はMz/Mw)は、相当するM値の比である。M及びMWDの測定は、本技術分野でよく知られており、例えば、Slade,P.E.編のPolymer Molecular Weights Part II、Marcel Dekker,Inc.、ニューヨーク(1975年)、287乃至368頁;Rodriguez,F.によるPrinciples of Polymer Systems、3版、Hemisphere Pub. Corp.、ニューヨーク(1989年)、155乃至160頁;米国特許第4,540,753号;VerstrateらによるMacromolecules、21巻(1988年)、3360.頁及びそれらに引用されている文献に詳細に記載されている。
【0061】
特許請求の範囲に記載されているVLDPEポリマーは、好ましくは線状ポリマー、すなわち長鎖分枝を有しないポリマーである。本明細書で用いられているように、「線状」という用語は、線状主鎖を有し、長鎖分枝を有しないポリマーに用いられ、すなわち、「線状」ポリマーは、米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号に定義されるいるようにSLEPポリマーの長鎖分枝特徴を有しないポリマーである。従って、それらの特許に開示されている「実質的に」線状のポリマーは、長鎖分枝の存在ゆえに「線状」ポリマーではない。
【0062】
好ましいVLDPEポリマーは、密度、メルトインデックス及び本明細書に記載されている他のパラメーターの他に1つ以上の下記の特徴を有する:
(a)50%乃至85%、代替的に60%乃至80%又は55%乃至72%、又は55%以上乃至70%以下の範囲の組成分布幅指数、CDBI、
(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、
(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
(d)TREF測定における2つのピークの存在。
【0063】
これらの特徴のいくつか又はすべてを有する特に好ましいVLDPE類は、先に記載した気相メタロセン製造のVLDPE類である。
【0064】
本明細書及び特許請求の範囲において用いられているようにTREF測定における2つのピークは、後に記載の実施例に開示されているTREF法を用いる、正規化ELS応答(垂直又はy軸)対、溶離温度(左から右へ増大する温度での水平又はx軸)のグラフにおける2つの明確な正規化ELS(蒸発質量光散乱)応答ピークの存在を意味する。このような関係において、「ピーク」は、グラフの変化の一般的な勾配が、温度が高くなるにつれ正から負に変化するところを意味する。2つのピーク間に、グラフの一般的勾配が、温度が高くなるにつれ負から正に変化する局所的最低が存在する。グラフの「一般的な勾配」は、2℃以下の間隔で生じ得る複数の局所的最低及び最高を除くことを意図する。好ましくは、2つの明確なピークは少なくとも3℃離れており、より好ましくは、少なくとも4℃離れており、さらにより好ましくは少なくとも5℃離れている。又、両方の明確なピークは、溶離温度が0℃以下まで実施される場合に20℃より高く120℃より低い温度において生じる。この限定は、最も低い溶離温度において可溶性のままである物質によりもたらされる低温でのグラフにおける明確なピークとの混同を避ける。そのようなグラフにおける2つのピークは、双峰の組成分布(CD)を意味する。双峰CDは又、当業者に公知の他の方法により決定され得る。上記方法が2つのピークを示さない場合に用いられ得るTREF測定についてのそのような1つの代替的な方法は、B.Monrabalによる“Crystallization Analysis Fractionation:A New Technique for the Analysis of Branching Distribution in Polyolefins”、Journal of Applied Polymer Science、52巻、491乃至499頁(1994年)に開示されている。
【0065】
本発明による、性質の好ましいバランス、特にフィルム用途での性質の好ましいバランスは、VLDPEの長鎖分枝が低減するときに達成される。従って、先に記載された触媒構造に関して、ビス−Cp構造がモノ−Cp構造よりも好ましく、非架橋構造の方が架橋構造よりも好ましく、非架橋のビス−Cp構造が最も好ましい。長鎖分枝が実質的にない又はないポリマーを生成する、長鎖分枝を最少にする又はなくす、好ましい触媒系は、ビス(1−メチル−3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドのようなしかしそれに限定されない非架橋のビス−Cpジルコノセンに基づいている。
【0066】
本発明のVLDPEポリマーを製造するために対称のメタロセンが用いられ得る。対称のメタロセンには、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(イソブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(イソペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ベンジルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロプロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロヘキシルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(プロペニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ブテニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−プロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−ブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−イソプロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−イソブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−メチルシクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド及びビス(1,2,4−ジメチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドが含まれるがそれらに限定されない。
【0067】
本発明のVLDPEポリマーを製造するために非対称のメタロセンが用いられ得る。非対称のメタロセンには、シクロペンタジエニル(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(イソブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(イソペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ベンジルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−プロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−ブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−イソブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,4−ジメチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(エチルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(プロピルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,3−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド及び(テトラメチルシクロペンタジエニル)(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドが含まれるがそれらに限定されない。
【0068】
本発明の触媒を製造するための好ましい方法は、後に記載されており、又、1994年、6月24日に出願され、現在放棄されている米国特許出願番号第265,533号及び1994年、6月24日に出願され、現在放棄されている米国特許出願番号第265,532号に見出され、それらの全体を引用により本明細書に完全に組み入れる。好ましい態様において、典型的には、メタロセン触媒成分を液体中にスラリー化し、メタロセン溶液を生成し、活性剤及び液体を含有する別の溶液を生成する。その液体は、少なくとも1つのメタロセン触媒成分及び/又は少なくとも1つの活性剤と相溶性の溶媒であるか、又は少なくとも1つのメタロセン触媒成分及び/又は少なくとも1つの活性剤とともに溶液等を生成することができる他の液体であることができる。好ましい態様において、その液体は環式脂肪族又は芳香族炭化水素、最も好ましくはトルエンである。メタロセン溶液と活性剤溶液を好ましくは混合し、メタロセン溶液及び活性剤溶液又はメタロセンと活性剤の溶液の総容量が多孔質支持体の孔隙量の4倍未満、より好ましくは3倍未満、さらにより好ましくは2倍未満、さらにより好ましくは1−1.5倍乃至2.5−4倍、最も好ましくは1.5乃至3倍の範囲であるように、多孔質支持体に添加する。又、好ましい態様において、触媒調製物に帯電防止剤を添加する。
【0069】
1つの態様において、メタロセン触媒を600℃において脱水されたシリカから製造する。前記触媒は、攪拌機付きの混合容器中で製造される、工業的規模の触媒である。1156ポンド(462kg)の最初の装填量のトルエンを混合機に入れる。次に、トルエン中925ポンド(421kg)の30重量%のメチルアルミノキサンを混合する。次に、トルエン中100ポンド(46kg)の20重量%のビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド[20.4ポンド(9.3kg)の含有されたメタロセン]と混合する。付加的な144ポンド(66kg)のトルエンを混合機に添加し、メタロセン供給シリンダーを濯ぎ、周囲条件下で30分間混合させる。次に、5.3ポンド(2.4kg)の含有されたAS−990を含有する、トルエン中のAS−990、表面改質剤、溶液を54.3ポンド(25kg)添加する。表面改質剤容器を濯いだ付加的な100ポンド(46kg)のトルエンを混合機に添加した。得られたスラリーを3.2psia(70.6kPa)、175゜F(79℃)において、さらさらした粉末になるまで真空乾燥する。最終触媒重量は、1093ポンド(497kg)であった。その触媒は、0.40%の最終ジルコニウム装填及び12.0%のアルミニウム装填を有する。
【0070】
1つの好ましい態様において、実質的に均質の触媒系が好ましい。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「実質的に均質の触媒」とは、好ましくは触媒成分の遷移金属の、活性剤とのモル比が多孔質支持体中に均質に分布されている触媒である。
【0071】
多孔質支持体の総孔隙量を測定するための操作は、本技術分野でよく知られている。それらの操作の1つの詳細は、1巻、Experimental Methods in Catalytic Research(Academic Press、1968年)(特に67乃至96頁参照)に記載されている。この好ましい操作は、窒素吸着のために古典的なBET装置の使用を用いる。本技術分野でよく知られた他の方法は、InnesによるTotal Porosity and Particle Density of Fluid Catalysts By Liquid Titration、28巻、3号、Analytical Chemistry、332乃至334頁(1956年、3月)に記載されている。
【0072】
活性剤成分の金属対メタロセン成分の遷移金属のモル比は、0.3:1乃至1,000:1、好ましくは20:1乃至800:1、最も好ましくは50:1乃至500:1の範囲である。活性剤が先に記載したようにイオン化活性剤である場合、活性剤成分の金属対メタロセン成分の遷移金属成分のモル比は、好ましくは、0.3:1乃至3:1である。
【0073】
典型的には、気相重合法において、反応器のサイクルの一部において、再循環流れ又は流動化媒体としても知られる循環気体流れが、重合の熱により反応器において加熱される連続的サイクルが用いられる。この熱は、反応器の外部の冷却システムによりサイクルの他の部分で取り除かれる(米国特許第4,543,399号、第4,588,790号、第5,028,670号、第5,352,749号、5,405,922号、第5,436,304号、第5,453,471号、及び第5,462,999号参照。それらのすべての特許の記載を引用により本明細書に組み入れる)。
【0074】
一般的に、モノマーからポリマーを製造するための気体流動床法において、1つ以上のモノマーを含有する気体流れが、反応性条件下で触媒の存在下において、流動床を連続的に循環する。気体流れは、流動床から取り出され、反応器に再循環されて戻される。同時にポリマー生成物が反応器から取り出され、新しい、又は新鮮なモノマーが添加されて、重合されたモノマーと置き換わる。
【0075】
本発明の方法の他の態様では、その方法は、掃去剤を本質的に存在させない。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「本質的に存在しない」という用語は、本発明のプロセス中のいずれの所定の時点においても、再循環流れの総重量に基いて10ppm以下しか掃去剤が存在しないことを意味する。
【0076】
本発明の方法の他の態様では、掃去剤が実質的に存在しない。「実質的に存在しない」という用語は、本発明の方法において、本発明のプロセス中のいずれの所定の時点においても、流動床の総重量に基いて50ppm以下しか掃去剤が存在しないことを定義する。
【0077】
1つの態様において、反応器始動中、不純物を除去し、重合が開始されるのを確保するために、触媒を反応器に入れた時間から最初の12時間の間、好ましくは6時間までの間、より好ましくは3時間未満の間、さらにより好ましくは2時間未満の間、最も好ましくは1時間未満の間、掃去剤は、流動床の総床重量に基づいて、300ppm未満、好ましくは250ppm未満、より好ましくは200ppm未満、さらにより好ましくは150ppm未満、なおより好ましくは100ppm未満、最も好ましくは50ppm未満の量存在させて、その後には掃去剤の導入は停止する。
【0078】
本発明の方法の他の態様では、本発明の触媒が、重量比ベースで触媒g当りポリマー1,000gより多い、好ましくは1,500gより多い、さらに好ましくは2,000gより多い、なおより好ましくは約2,500gより多い、最も好ましくは3,000gより多い触媒生産性を達成するまで十分な量で掃去剤を存在させる。
【0079】
本発明の方法の他の態様では、始動中、本発明の触媒が、定常状態の触媒生産性の40%、好ましくは30%未満、より好ましくは20%未満、最も好ましくは10%未満の触媒生産性を達成するまで、掃去剤を十分な量で存在させる。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「定常状態」とは生成速度であり、時間当りに生成されるポリマーの重量である。
【0080】
触媒又は触媒系の生産性は、主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)の分圧により影響される。モノマー、エチレン又はプロピレンの好ましいモル%は、約25乃至90モル%であり、モノマー分圧は、約75psia(517kPa)乃至約300psia(2069kPa)の範囲であり、それらは、気相重合法における典型的な条件である。
【0081】
本発明の方法において掃去剤を用いる場合、掃去剤は、典型的には、再循環流れ又は反応器に掃去剤を導入することができるいずれかの外部の手段に直接又は間接的に導入される。好ましくは、掃去剤を反応器に直接入れ、典型的な気相法において、好ましくは反応器床が流動状態になった後に、最も好ましくは、反応器床に又はディストリビュータープレートの下に直接入れる。1つの態様において、掃去剤は一度、断続的に又は連続的に反応器システムに導入され得る。
【0082】
本発明の方法において用いられる掃去剤は、定常状態の生産速度に基いて10ppm乃至100ppmに等しい速度で反応器に導入され、その後、掃去剤の導入を停止する。
【0083】
さらに他の態様では、掃去剤が用いられる場合、特に始動中に、掃去剤は、重量比ベースで、分当り触媒のg当り200gの速度の、好ましくは300gの速度の、さらに好ましくは400gの、最も好ましくは500gの速度のポリマーの触媒生産性における増大を与えるのに十分な速度で導入される。
【0084】
他の態様では、掃去剤の金属対メタロセン触媒成分の遷移金属のモル比は、およそ、触媒のg当りポリマーのkgでの触媒生産性×生成速度に基づいて掃去剤のppm×約0.2に等しい。そのモル比の範囲は、約300乃至10である。好ましい態様において、掃去剤としてアルキルアルミニウムが用いられる場合、そのモル比は、遷移金属、例えば、ジルコニウムに対するアルミニウム(Al)として表わされ、Alのモル数は、用いられる掃去剤の総量に基いている。
【0085】
水素は、掃去剤と同時にそのシステムに添加されないことも好ましい。本発明の方法において担持されたメタロセン触媒系が用いられる場合に用いられた担体とは別な担体上で導入され得ることも本発明の範囲内である。
【0086】
本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、微粉は、125mu未満の大きさのポリマー粒子である。この大きさの微粉は、120メッシュ単位標準篩スクリーンを用いて測定され得る。好ましい態様において、125mu未満の微粉の量は、10%未満、好ましくは1%未満、より好ましくは0.85%未満乃至0.05%未満である。
【0087】
本発明の方法において導入された掃去剤を再循環流れから除去するために、反応器の外部のシステムが用いられ得る。このことは、次に、反応器に戻る掃去剤の再循環を阻止し、反応器システムにおける掃去剤の沈積を阻止する。そのようなシステムを再循環流れラインにおける熱交換機又は圧縮機の前に配置する。そのようなシステムが掃去剤を再循環流れラインにおける流動化媒体から凝縮することが企図される。掃去剤を除去するために流動化媒体を処理することが好ましい。例えば、米国特許第4,460,755号を参照。この米国特許を引用により本明細書に組み入れる。
【0088】
本発明のプロセスの間に、掃去剤を断続的に導入し得て、導入された掃去剤のすべての90%より多く、好ましくは95%より多くが再循環流れから除去されることも本発明の方法により企図される。
【0089】
始動時に掃去剤として本発明の触媒又は触媒系又はそれらの成分が用いられ得ることも本発明により企図されるが、それは、高価な操作になるであろう。
【0090】
本発明の最も好ましい態様において、本発明の方法は、凝縮された形態で操作される気相重合法である。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、再循環流れの総重量に基づく液体の重量%が約2.0重量%より多いように液体及び気相を有する再循環流れを反応器に意図的に導入するプロセスが、「凝縮形態」における気相重合法を操作することであると定義される。
【0091】
本発明の方法の1つの態様において、再循環流の総重量に基づく、再循環流れにおける液体の重量%は、約2乃至約50重量%、好ましくは10重量%より多く、より好ましくは15重量%より多く、さらにより好ましくは20重量%より多く、最も好ましくは約20重量%乃至約40重量%の範囲である。しかし、望ましい生産速度に依存して、いずれの凝縮された量も用いられ得る。
【0092】
本発明の方法の他の態様では、掃去剤が用いられる場合、用いられる掃去剤の量は、メタロセンの遷移金属に対する遷移金属掃去剤の金属のモル比に基いて100未満、好ましくは50未満、より好ましくは約25未満のモル比でなくてはならず、掃去剤がアルミニウム含有有機金属化合物であり、メタロセンの遷移金属が4族の金属である場合、上記のモル比は、触媒の4族金属のモル数に対するアルミニウムのモル数に基づく。
【0093】
付着汚れは、反応器における表面のポリマー堆積物の集まりを記載するのに用いられる用語である。付着汚れは、反応器及びそれに関連するシステム、ハードウエアー等を含む、重合プロセスのすべての部分に対して有害である。付着汚れは、特に、気体流れ又は液体流れを制限する領域において破壊的である。主に懸念される2つの主な領域は、熱交換機付着汚れ及びディストリビュータープレート付着汚れである。熱交換機は、管束内に配置される一連の小直径管から成る。ディストリビュータープレートは、米国特許第4,933,149号(引用により本明細書に組み入れられる)に記載されるような、再循環流れ中に含有される気体が反応帯域に入るか又は、流動床反応器の固体ポリマーの床に分布される前に通過する多数の小直径オリフィスを有する硬質なプレートである。
【0094】
付着汚れは、前記プレート又は冷却器のいずれか又は両方に亘る圧力低下の増大を明示する。圧力低下が非常に高くなると、気体又は液体は、圧縮機によりもはや効率よく循環され得ず、しばしば反応器を停止する必要が生じる。反応器を清浄にすることは数日間かかり、非常に時間を浪費し、費用がかかる。
【0095】
付着汚れは、再循環気体管及び圧縮機にも生じ得るが、通常、プレート及び冷却器付着汚れを伴う。
【0096】
付着汚れの速度を測定するために、付着汚れ因子、Fを定義することが有用である。Fは、付着汚れが生じた孔の範囲の分数である。Fが0(0%)である場合、付着汚れはない。反対に、Fが1(100%)である場合、その孔は完全に塞がっている。付着汚れを、清浄なシステムの圧力降下、デルタP0に関して所定の時間における圧力降下、デルタPに関連付けることは可能である。付着汚れが増加すると、デルタPは増大し、初期圧力低下、デルタP0よりも大きい。Fは下記の表現により与えられる:[もとにおける等式を参照](I)Cooler Fouling[Chemical Structure Diagramについての原特許を参照](II)。一般的に、Fが0.3より大きく約0.4まで(30乃至40%)の場合は、反応器停止は避けられない。好ましくはFは40%未満で、より好ましくは30%未満で、なおより好ましくは20%未満で、さらにより好ましくは15%未満で、最も好ましくは10%未満乃至0%である。付着汚れの速度、時間を関数としたFにおける変化を付着汚れを定量するのに用いる。付着汚れが生じない場合、付着汚れの速度は0である。商業的操作のための付着汚れの最小の容認できる速度は、約12%/月又は0.4%/日であり、好ましくは0.3%/日未満、さらにより好ましくは0.2%/日未満、最も好ましくは0.1%/日未満である。
【0097】
粒度は、下記のように決定される:粒度は、一連の米国標準篩に集められた物質の重量を測定し、重量平均粒度を決定することにより決定される。
【0098】
微粉は、120メッシュ標準篩を通過する総分布のパーセンテージとして定義される。
【0099】
1つの態様において、本発明方法は、この例において記載されているビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに基くメタロセン触媒を用いて操作される。それは、TEALを用いる商業的反応器を操作する付着汚れ効果を示す。この例には、メタロセン触媒における商業的反応器の操作開始からの情報が含まれる。
【0100】
気相重合法及び他の触媒調製物の可能な最適化は、米国特許第5,763,543号、第6,087,291号及び5,712,352号並びにPCT出願公開WO00/02930及びWO00/02931に開示されている。
【0101】
本発明の1つの面は、単層フィルムの形成に関する。そのようなフィルムは、VLDPE「ストレート」樹脂のみを含み得て、その替わりとして、単層フィルムは、他のポリマー成分と配合されたVLDPE、すなわち配合物から形成され得る。それらのフィルムは、いくつかの後に記載するよく知られた公知の押し出し又は同時押し出し技術により形成され得る。それらのフィルムの物理的性質は、用いられるフィルム形成技術に依存して変わり得る。
【0102】
本発明の他の面は、複数層フィルムの形成に関する。複数層フィルムは、本技術分野でよく知られた方法により形成され得る。複数層フィルムの総厚さは、望ましい用途により変わり得る。ほとんどの用途に、約5乃至100μm、より典型的には約10乃至50μmの総フィルム厚さが適している。当業者は、複数層における各々の個々の層の厚さは、望ましい最終用途性能、用いられる樹脂もしくはコポリマー、装置能力及び他の因子に依存して調整され得ることを認識するであろう。各層を形成する物質は、同時押し出し供給ブロック及び集成ダイを通して同時押し出しされ、共に付着されているが、組成において異なり得る2つ以上の層を有するフィルムを生成する。
【0103】
複数層フィルムにおいて用いられる場合、本明細書に開示されているVLDPEポリマーのいずれかがフィルムのいずれかの層で、又は望ましい場合、そのフィルムの1つより多い層で用いられ得る。フィルムの1層より多くが本発明のVLDPEポリマーを用いて形成される場合、各々のそのような層は、個々に配合され得て、すなわち、VLDPEポリマーから形成された層は、フィルムの望ましい性質に基いて、同じ又は異なる化学的組成、密度、メルトインデックス、厚さ等であることができる。
【0104】
本発明の異なるフィルム構造の記載を容易にするために、本明細書において下記の表示が用いられる。フィルムの各層は、「A」又は「B」と表わし、「A」は後に定義される従来の(「従来の」という用語は、本発明のVLDPEでないいずれかのポリマーを意味することが意図される)フィルム層を意味し、「B」は、本発明のVLDPEポリマーのいずれかから形成されるフィルム層を意味する。フィルムが1つよりも多いA層又は1つよりも多いB層を含む場合、1つ以上のプライム記号(’、”、’’’等)がA又はB符号に付けられ、化学的組成、密度、メルトインデックス、厚さ等のような1つ以上の性質において同じであるか又は異なり得る同じ種類(従来の又は本発明の)の層を意味する。最後に隣接する層のための符号は、スラッシュ(/)によって分けられる。この表示を用いて、2つの外側の従来のフィルム層の間に配置された本発明のVLDPEポリマーの内層を有する3層フィルムは、A/B/A’と表示される。同様に、交互に従来の/本発明の層を有する5層フィルムは、A/B/A’/B’/A’’と表わされる。他に示していなければ、層の左から右へ又は右から左へという順番は、重大ではなく、又、プライム符号の順序も重要ではなく、本発明の目的のためには、例えば、A/Bフィルムは、B/Aフィルムと同じであり、A/A’/B/A’’フィルムは、A/B/A’/A’’フィルムと同じである。各フィルム層の相対的厚さも同様に表わされ、100(無限の)の総フィルム厚さに対する各層の厚さを数で表わし、そしてスラッシュで分けて、例えば、各々10μmのA及びA’層及び30μのB層を有するA/B/A’の相対的厚さは、20/60/20と表わされる。
【0105】
本明細書において記載された種々のフィルムでは、「A」層は、複数層フィルム又はフィルム被覆された生成物における使用のための本技術分野で公知の物質を用いて形成され得る。従って、例えば、A層は、ポリエチレンホモポリマー又はコポリマーを含み得て、ポリエチレンは、例えばVLDPE、低密度ポリエチレン(LDPE)、LLDPE、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)及び本技術分野で知られている他のポリエチレンであることができる。ポリエチレンは、メタロセン触媒で製造される方法及びチーグラー・ナッタ触媒で製造される方法を含む、いずれかの適する方法により製造され得る。さらに、A層は、2つ以上のそのようなポリエチレンのブレンドであり得て、本技術分野で公知の添加剤を含み得る。さらに、当業者は、複数層フィルムの層は、適する粘度調和を有しなくてはならないことを理解するであろう。
【0106】
複数層構造において、1つ以上のA層は、又、The Dow Chemical Co.から入手可能なPRIMACOR(商標)エチレン−アクリル酸コポリマー及び/又はエチレン−酢酸ビニルコポリマーのような粘着促進結合層であることができる。A層のための他の材料は、例えば、箔、ナイロン、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、延伸されたポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレン−メタクリル酸コポリマー、グラフト改質されたポリマー、HDPE、LDPE、LMDPE及びMDPEのような他のポリエチレン並びに紙であることができる。
【0107】
1つの態様において、B層は、0.5g/10分以上、0.7g/10分以上、1g/10分以上の低減を有し、5g/10分以下、3g/10分以下、又は2g/10分以下の上限を有するメルトインデックスを有する気相メタロセンで製造されたVLDPEを含み、いずれかの下限からいずれかの上限までのメルトインデックス範囲が本発明の範囲内である。
【0108】
フィルムの各層の厚さ及びフィルム全体の厚さは特に限定されないが、フィルムの望ましい性質により決定される。典型的なフィルム層は、約1乃至1,000μm、より典型的には、約5乃至100μmの厚さを有し、典型的なフィルムは、10乃至100μmの総厚さを有する。
【0109】
1つの態様において、本発明は、本発明のVLDPEポリマーのいずれかから形成された単一層(単層)フィルム、すなわち、先に記載されたB層である単一層を有するフィルムを提供する。
【0110】
他の態様において、先に記載された命名法を用いると、本発明は、下記の例示的構造:
(a)A/B及びB/B’のような二層フィルム、
(b) A/B/A’、A/A’/B、B/A/B’及びB/B’/B’’のような三層フィルム、
(c) A/A’/A’’/B、A/A’/B/A’’、A/A’/B/B’、A/B/A’/B’、A/B/B’/A’、B/A/A’/B’、A/B/B’/B’’、B/A/B’/B’’及びB/B’/B’’/B’’’のような四層フィルム、
(d) A/A’/A’’/A’’’/B、A/A’/A’’/B/A’’’、A/A’/B/A’’/A’’’、A/A’/A’’/B/B’、A/A’/B/A’’/B’、A/A’/B/B’/A’’、A/B/A’/B’/A’’、A/B/A’/A’’/B’、B/A/A’/A’’/B’、A/A’/B/B’/B’’、A/B/A’/B’/B’’、A/B/B’/B’’/A’、B/A/A’/B’/B’’、B/A/B’/A’/B’’、B/A/B’/B’’/A’、A/B/B’/B’’/B’’’、B/A/B’/B’’/B’’’、B/B’/A/B’’/B’’’、B/B’/B’’/B’’’/B’’’’のような五層フィルム
並びに六、七、八、九又はそれより多い層を有するフィルムについての同様な構造のいずれかを有する複数層フィルムを提供する。さらに多い層を有するフィルムが本発明のVLDPEポリマーを用いて形成され得ること及びそのようなフィルムは本発明の範囲内であることを認識しなくてはならない。
【0111】
上記の態様のいずれかにおいて、1つ以上のA層が、ガラス、プラスチック、紙、金属等のような支持層により置き換えられ得るか又はフィルム全体が支持体上に被覆されるか又は積層され得る。従って、本明細書における記載は、複数層フィルムに焦点をあてているが、本発明のVLDPEポリマーのフィルムは又、被覆物としても用いられ得て、例えば、本発明のポリマーから形成されたフィルム又は本発明のポリマーから形成された1つ以上の層を含む複数層フィルムは、紙、金属、ガラス、プラスチック、及び被覆がされ得る他の材料のような支持体上に被覆され得る。そのような被覆された構造も本発明の範囲内である。
【0112】
後に記載されるように、フィルムは、キャストフィルム又はインフレートフィルムであり得る。それらのフィルムはさらに型押しされ得るか又は他の公知のフィルムプロセスにより加工され得る。フィルムは、厚さ、材料及び種々の層の順番並びに各層における添加剤を調整することにより特定の用途へと製造され得る。
【0113】
本発明の1つの面において、VLDPEを含有するフィルム(単層フィルム又は複数層フィルム)は、チルロールキャスティングプロセスのようなキャスティング技術を用いることにより形成され得る。例えば、組成物は、溶融状態で、フラットダイを通して押し出され得て、次に冷却されフィルムが形成される。特定の例として、下記のように、パイロットスケールの商業的キャストフィルムライン機械を用いてキャストフィルムが製造され得る。ポリマーのペレットは、約250℃乃至約300℃の範囲の温度で溶融され、特別な樹脂の溶融粘度に合うように特定の溶融温度が選ばれる。複数層キャストフィルムの場合、2つ以上の異なる溶融物質が、2つ以上の溶融流れを複数層の同時押し出しされた構造へと組み合わせる同時押し出しアダプターに運ばれる。この層にされた流れを単一マニホールドフィルム押し出しダイを通し、望ましい幅にする。ダイギャップ間隙は、典型的には約0.025インチ(約600μm)である。次にその物質を最終的なゲージに引き落とす。0.8ミル(20μm)フィルムでは、その物質引落比は典型的には約21:1である。約90゜F(32℃)に維持された一次チルロールに運ぶダイ間隙を出る溶融体を押さえるのに真空箱又エアナイフが用いられ得る。得られたポリマーフィルムを巻取機上に集める。フィルム厚さをゲージモニターによりモニターし、フィルムをトリマーにより縁を切り取る。望ましい場合、1つ以上の任意の処理装置を用いて、フィルムの表面処理をする。本明細書に記載された仕様により適切に改質された本発明のVLDPEを生成するために用いられるチルロールキャスティングプロセス及び装置は、例えば、The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology、2版、A.L.Brody及びK.S.Marsh編、John Wiley and Sons, Inc.、ニューヨーク(1997年)に記載されている。チルロールキャスティングは1つの例であるが、他のキャスティング形態も用いられ得る。
【0114】
本発明の他の面において、インフレート技術を用いて、すなわち、インフレートフィルムを形成するために、VLDPE(単層又は複数層フィルム)を含有するフィルムが形成し得る。例えば、組成物が溶融状態で環状ダイを通って押し出され、次に膨張させ、冷却させて管状のインフレートフィルムを形成させ、次に軸方向に切り開き、広げて、フラットフィルムを形成する。特定の例として、インフレートフィルムを下記のように製造し得る。VLDPEポリマー組成物を、水で冷却され、抵抗加熱されており、24:1のL/D比を有する63.5mmEgan押し出し機のような押し出し機の供給ホッパーに導入する。そのフィルムは、Sano二重オリフィス非回転、調整不可能なエアリングとともに、2.24mmダイギャップを有する15.24cmのSanoダイを用いて製造され得る。そのフィルムは、そのダイを通して、フィルムの表面に空気を吹き付けることにより冷却されたフィルムに押し出される。そのフィルムを、典型的には、円筒形フィルムを形成するダイから引き出し、冷却し、つぶし、任意に、切り開き、処理、密封又は印刷のような望ましい補助プロセスに付す。その最終化フィルムは、後の加工のためにロールに巻き取られ得るか又はバッグ機に供給され袋に変えられ得る。本発明の1つ以上の態様によりVLDPEを生成するのに用いられ得て、本明細書に記載されたように適切に改質され得るインフレートフィルムプロセス及び装置は、米国特許第5,569,693号に記載されており、その記載を引用により本明細書に組み入れる。当然、他のインフレートフィルム形成方法も用いることができる。
【0115】
本発明の更に他の面は、押出被覆により形成される物品に関する。例えば、支持物質を、熱溶融されたVLDPEポリマーがダイを出るときに、そのポリマーと接触させ得る。より特定すると、すでに形成されたポリプロピレンフィルム(支持体)を、VLDPEポリマーフィルムがダイを押し出されるときにVLDPEポリマーフィルムと押出し接触させる。押出被覆物は、押し出された物質の支持体への接着を促進するために、一般的にはキャストフィルムよりも高い温度、典型的には約600゜Fで処理される。例えば、米国特許第5,268,230号、第5,178,960号及び第5,387,630号に記載されたプロセス(それらの記載を引用により本明細書に組み入れる)を含む他の押出被覆プロセスも用いられ得る。1つの態様において、本発明は、メタロセンVLDPEフィルム又は、紙、金属箔等のような軟質支持体上の被覆物に関し、そのフィルム又は被覆物は、VLDPE樹脂又はそのブレンドを含有する。その被覆物は、単層フィルム又は複数層フィルムであることができる。支持体は、牛乳輸送用紙器、ジュース容器、フィルム等のために供給され得る。
【0116】
1つの態様において、被覆物は、気相メタロセン製造されたVLDPEにより形成されて、そのVLDPEは、5g/10分以上、7g/10分以上、9g/10分以上、13g/10分以上、14g/10分以上、15g/10分以上の下限を有し、20g/分以下の上限を有するメルトインデックスを有し、いずれの下限からいずれの上限までの範囲のメルトインデックスが本発明の範囲内である。
【0117】
本発明のフィルム及び被覆物は又、積層構造、すなわち、2つの支持体間に配置された本明細書に記載されたフィルム又は被覆物を有する積層構造における使用に適している。それらのフィルム又は被覆物は、単層又は複数層構造におけるヒートシール層又は防湿層としての使用にも適する。
【0118】
VLDPE樹脂、ブレンド、単層及び複数層フィルム、被覆物、積層物、並びに本発明の他の構造は、本明細書に記載された方法により又は本技術分野において公知の他の方法により製造されることができ、本明細書に記載された方法により製造されたVLDPEポリマー、又はメタロセンVLDPEポリマーを製造するのに使用されるための本技術分野において公知の他の方法により製造されるVLDPEポリマーを使用することができる。
【0119】
本発明の他の面は、メタロセンの存在下で行われる気相重合法を用いて製造される極低密度ポリエチレン類(VLDPE類)のいずれか1つを含有するポリマー生成物に関する。そのようなポリマー生成物は、好ましくは、概要において先に記載された靭性、例えば、先に記載された落槍値及び/又は破壊値のような改良された性質を与えるのに十分な量の前記VLDPEを含有する。そのような生成物には、前記VLDPE類から製造されたフィルム、キャストフィルム、溶融インフレートフィルム、同時押出フィルム、他のポリマーとVLDPEとのブレンドから製造されたフィルム、積層フィルム、押出被覆物、高酸素透過速度を有するフィルム、前記VLDPE類を含有する複数層フィルム、前記VLDPEを含有するシール層及び粘着層、そのようなシール層及び粘着層を有する生成物のような多くのフィルムに基いた生成物が含まれる。本発明の複数層フィルムは、ストレートのm−VLDPE層、又はメタロセン触媒で製造されたLLDPE、チーグラー・ナッタ触媒で製造されたLLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、EVA、EMA、ポリプロピレン又は他のポリマーと同時押し出しされたm−VLDPEブレンド層を有する。本発明のブレンドは、メタロセン触媒で製造されたLLDPE、チーグラー・ナッタ触媒で製造されたLLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、EVA、EMA、ポリプロピレン、及びエチレン/プロピレンコポリマーのようなコポリマーのような他のポリマーとともに前記VLDPEを有する。本発明の他の生成物には、通気性にされており、単独で用いられた(単層フィルムとして)か又は1つ以上の他の層、又は織られた又は織られていないフィルム又は布を含むフィルム又は布と組み合わせて用いられたVLDPEが含まれる。それらの生成物には、又、VLDPEを含有する押出被覆組成物が含まれる。それらのフィルムは、多くの公知の切断、切り開き、及び/又は巻き直し技術の1つにより、テープのような他の形態に製造され得る。本発明のフィルムの表面を、コロナ放電、化学的処理、火炎処理等のような公知の及び従来の後形成技術により改質し得る。
【0120】
本発明は又、粘着性袋、野菜袋、積層フィルム、伸縮フィルム、袋類(すなわち、輸送袋、ごみ袋及びライナー類、工業用ライナー類及び野菜袋)、軟質包装物質及び食品包装物質(カットされた新鮮野菜包装物質、冷凍食品包装物質)、パーソナルケアフィルムポーチ、医療用フィルム製品(IVバッグ類のような)、オムツ用フィルム及びハウスラップのような、靭性が望ましい特定の最終用途、特にフィルム系生成物が含まれる。生成物には、種々の食品、カーペット巻物、液体用容器、及び輸送、貯蔵及び/又は展示のために、通常、コンテナに詰められる及び/又はパレットに載せられる種々の同様の商品を含む種々の製品を束ねる、包装する及び用いるときの包装物質が含まれ得る。製品には、製造中、輸送中等の表面の一時的保護におけるような、伸縮を有する又は有しない表面保護用途も含まれ得る。本明細書に記載されたポリマーブレンドから製造されるフィルムの多くの潜在的用途があり、それらは、当業者には明らかであろう。
【0121】
実施例
下記の実施例により、選ばれた種類の本発明の気相重合法がいかに行われるかに関する付加的な詳細が明らかになり、本発明の方法を用いて製造されるポリマーの非限定的例の特定の特徴、利点及び性質が示されるであろう。
【0122】
本発明のVLDPEの重合のためのメタロセン触媒は、非架橋のビスCp構造[ビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド]について先に記載された方法により製造された。
【0123】
特定の実施例において、前記ポリマーの種々の性質を下記の試験操作により測定しており、本明細書及び特許請求の範囲においてそれらの性質が記載されたときは、そのような性質は、それらの操作により測定されるべきであることが理解される。
【0124】
引張強さ値は、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cを用いて測定した他は、又、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D882−97により測定された(縦方向及び横方向)。表IVに表わされているように、引張値は、縦方向降伏及び横方向降伏、200%縦方向及び200%横方向、並びに縦方向極限引張及び横方向極限引張で測定した。
【0125】
ACD(分析的組成分布)プロトコールは、組成分布(CD)を特徴付けるために半結晶質コポリマーのための分析規模のTREF(昇温溶離分別)試験である。試料を良好な溶媒中に溶解させ、ゆっくりと冷却し、支持体上に結晶化させ、次に、溶離中加熱することにより再溶解させ、支持体から洗浄する。組成(及び欠陥構造)の関数である、溶液における結晶化温度の差によって、ポリマー鎖を分別する。質量検知器は、濃度対溶離温度データーを提供し、CD特徴は、狭いCD標準物質を用いて確立された較正曲線(すなわち、モル%コモノマー対温度)を用いることにより得られる。データー取得及び分析のために、2つの自家Visual Basicプログラムを用いる。
【0126】
実際には、ACD試験により提供される2つの分布がある:
・溶解度分布(重量分別対溶解温度) −直接測定される
・組成分布(重量分別対コモノマー含量)−溶解度分布に較正曲線を適用することにより得られる。
【0127】
通常、CDの特徴が強調される。しかし、溶解度分布は、
・目的のポリマーについて較正曲線が確立されないとき、
・試料のMWが低いか又はMWDが十分に広く、試料の重要な部分が低いMW(M<20k)であるとき
に同等以上に重要である。これらの状況下、報告されたCDは、溶解度のMW依存性により影響を受ける。較正曲線は、真のCDを与えるためにMWの効果について修正されなくてはならず、与えられた試料についての溶解度におけるMWと組成の相対的影響の事前(priori)知識を必要とする。一方、溶解度分布は、両方の効果からの寄与をそれらを分離しようとせずに正しく説明する。
【0128】
溶解度分布は、溶媒の種類及び結晶化/溶解条件に依存しなくてはならないことに注意する。正しく較正される場合、CDは、それらの実験的パラメーターにおける変化とは独立していなくてはならない。
【0129】
組成分布幅指数(CDBI)は、下記の器具を用いて測定された:ACD:TREF(昇温溶離分別)分析のための改良されたWaters 150−C(結晶化カラム、バイパス型垂直化、時間的調節機及び温度調節機を含む);カラム:HPLC(高圧液体クロマトグラフィー)型カラム中75μガラスビーズ充填;冷却剤:液体窒素;ソフトウエアー:“A−TREF” Visual Basicプログラム;及び検知器:Polymer Laboratories ELS−1000。CDBI測定についての実施条件は下記の通りである:
GPC設定:
移動相:TCE(テトラクロロエチレン)
温度:カラム区画サイクル 5−115℃、115℃におけるインジェクター区画
実施時間:1時間30分
平衡時間:10分(各実施の前に)
流量:2.5ml/分
注入容量:300μl
圧力設定:流れがないときは0に調整された変換機、30バールに設定された高圧遮断
温度調節機設定
初期温度:115℃
ランプ1温度:5℃ ランプ時間=45分 停滞時間=3分温度調節機設定
ランプ2温度:115℃ ランプ時間=30分 停滞時間=0分
TREF測定において2つのピークが示されない場合の代替的な温度調節器設定。
【0130】
初期温度:115℃
ランプ1温度:5℃ ランプ時間=12時間 停滞時間=3分
ランプ2温度:115℃ ランプ時間=12時間 停滞時間=0分
ある場合には、TREF測定において2つのピークを示すために、より長いランプ時間が必要である。
【0131】
ELS設定
ネブライザー温度:120℃
蒸発器温度:135℃
気体流量:1.0slm(分当り標準リットル)
加熱された移送ライン温度:120℃
メルトインデックスは、ASTM D−1238−95により決定された。メルトインデックスは、g/10分の単位で又はdg/分の数値等価単位で報告される。
【0132】
密度(g/cm3)は、ASTM D−1928−96 Procedure Cにより成形されたプラック圧縮物を切断したチップを用いて決定され、ASTM D618 Procedure Aにより老化され、ASTM D1505−96により測定された。
【0133】
1%割線の測定においては、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cにより測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D882−97における操作に従った。
【0134】
エルメンドルフ引裂の測定では、フィルムゲージをASTM D374−94Method Cにより測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D1922−94aにおける操作を用いた。
【0135】
落槍値は、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cにおける操作を用いて測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D1709−98 Method Aを用いた。
【0136】
曇り度は、ASTM D1003−97により測定された。
【0137】
光沢は、ASTM D2457−97により測定された。
【0138】
総エネルギーは、ASTM D4272−90により測定された。
【0139】
プローブ破壊エネルギー試験は、力(応力)及び針入(歪み)曲線の連続的読みを記録するInstron Universal試験機を用いて行われた。6インチ×6インチ(15cm×15cm)フィルム試験片を圧縮荷重セルに固定して取り付け、直径4インチ(10cm)の試験面積を出した。各々、2インチ×2インチ(5cm×5cm)で、各々約0.25ミル(6.35μm)の厚さの2つのHDPEあい紙を試験表面にゆるく置いた。10インチ/分(25cm/分)の一定速度で移動する3/4インチ(1.9cm)直径の伸ばされた艶消仕上げのステンレス鋼プローブをフィルムへと低下させ、応力/歪み曲線を記録し、プロットした。「破壊力」は、遭遇した最大力(ポンド又はN)であった。応力/歪み曲線下の面積を積算するために、フィルムの破断試験に対する針入中に消費されるエネルギーを示し、「破壊エネルギー」又は「破断エネルギー」(インチ・ポンド又はジュール)として報告する機械を用いた。この試験において、プローブ針入距離は記録しなかった。
【0140】
多分散性又は分子量指数(Mw/Mn)をサイズ排除クロマトグラフィーにより重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比に基いて計算する。
【0141】
組成分布幅指数(CDBI)の定義及びCDBIを決定する方法は、米国特許第5,206,075号に見出され、その内容を本発明と矛盾しない程度に引用により完全に組み入れる。
【0142】
熱間粘着強さは、下記の操作により測定された:熱間粘着試料は、元のフィルムから切断された15mmの幅の試験片であった。シールの転移における破壊及び伸び又はシールバーへの粘着を防ぐために、その試料を、2ミルのPETで裏にテープを貼った(積層した)。J&BからのHot Tack Tester 3000を用いて、0.5MPaのシールバー圧力及び0.5秒のシール時間を用いてシールを作成した。次に、0.4秒の冷却時間の後にに、200mm/分の剥離速度において熱間粘着強さを決定した。
【0143】
フィルムゲージは、μm較正操作をASTM D374−94 Method Cの通りにより行わず、μm較正操作を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D374−94 Method Cにより測定した。
【0144】
収縮(%)は、下記のように縦方向(MD)及び横方向(TD)において決定した。100mm円をフィルムから切断する。縦方向が印付けられ、次に試験片を滑石でこすり、次に加熱した。収縮の量は、縦方向及び横方向の両方で測定され、%縦方向収縮及び%横方向収縮として報告される。
【0145】
融解情報は、示差走査熱量分析により決定され、二次融解データーとして報告される。試料をその融解範囲よりも高い温度まで10℃/分のプログラムに組まれた速度で加熱する。次に、その試料をその結晶化範囲の下の温度まで10℃/分のプログラムに組まれた速度で冷却する。次にその試料を10℃/分のプログラムに組まれた速度で再加熱(二次融解)する。
【0146】
実施例1
「凝縮形態」条件下で24時間にわたり工業的規模の気相反応器システムを操作し、本発明の特定のVLDPE類を製造した。表Iは、この24時間の反応条件をまとめている。その時間にわたり製造されたポリエチレンポリマーの測定された密度は、0.9090乃至0.9124の範囲であった。
【0147】
【表1】
【0148】
実施例2
実施例1におけるシステムとは異なる気相反応器システムを操作して、本発明の他のVLDPE類を製造した。下記の表IIは、2つの異なる実施のための反応条件及び得られたポリマーの性質をまとめている。表IIにおいて表わされているように、そのポリマーの密度は0.9118g/m3及び0.9121g/m3であった。
【0149】
【表2】
【0150】
実施例2a
表IIAは、12.28dg/分の密度を有する本発明のm−VLDPEの1つの態様を製造するための反応器条件の1つの例である。
【0151】
【表3】
【0152】
実施例3
本実施例における本発明の特定のVLDPEポリマー樹脂を本明細書に開示したメタロセン触媒を用いる気相重合を用いて製造した。それらのポリマー樹脂からインフレートフィルムを形成した。本発明の樹脂及びインフレートフィルムは、試料A、G、H及びIとして後に(表IIIにおいて)特定されている。試料Aを、実施例1の反応器システムにおいて製造し、試料Gを、実施例2の反応器システムにおいて製造し、試料Iを、実施例1の反応器システムにおいて製造した。試料A及び試料Iは、同じ生産実施により製造した。試料A、G、H及びIを製造するために用いられたコモノマーは、エチレン及びヘキセンであった。流動化気相反応器を操作し、得られるコポリマーを製造した。
【0153】
実施例1及び2に記載される連続式気相流動床反応器において重合を行った。これらの反応器の流動床は、ポリマー粒体から構成されていた。エチレン及び水素の気体供給原料流れを各反応器床の下に導入し、再循環気体ラインへと導入した。ヘキセンコモノマーを反応器床の下に導入した。不活性炭化水素(イソペンタン)も再循環気体ラインにおける各反応器へ導入し、反応器再循環気体に付加的な熱容量を与えた。エチレン、水素及びヘキセンコモノマーの個々の流量を制御して所定の組成目標を維持した。気体の濃度をオンライン気体クロマトグラフにより測定し、再循環気体流れにおける比較的一定の組成を確保した。
【0154】
固体触媒を精製した窒素を用いて流動床に直接注入した。触媒速度を調整して、一定の生産速度を維持した。各反応帯域を通る組成供給原料及び再循環気体の連続的流れにより、成長するポリマー粒子の反応床を流動化状態に維持した。一定の反応器温度を維持するために、重合による熱発生の速度における変化に適応させるために、再循環気体の温度を上げたり下げたりして連続的に調整した。
【0155】
流動床の一部を粒状生成物の生成に等しい速度で取り出すことにより、流動床を一定の高さに維持した。連行された炭化水素を除去するために生成物をパージ物質容器に移した。
【0156】
実施例4
本発明のVLDPE類の予測外の改良された靭性を示すために、異なるプロセスを用いて製造されたポリエチレンポリマーから生成された種々のインフレートフィルムを比較した。特に、特定の「本発明」ポリマーの性質、すなわち、メタロセン触媒を用いる本発明に相当する気相重合法により製造されたポリマーの性質を、特定の「比較」ポリマー、すなわち、本発明でない方法により製造されたポリマーと比較した。
【0157】
比較例について説明すると、試料Bは、比較ポリマー、特定すると、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9189g/cm3)を用いて製造された。試料Cは、気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を用いて製造された。試料Dは、高圧塊状重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたプラストマー(0.9031g/cm3)を用いて製造された。試料Eは、溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された極低密度ポリエチレン(0.9132g/cm3)を用いて製造された。試料Fは、溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造された極低密度ポリエチレン(0.9104g/cm3)を用いて製造された。試料Jは、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9178g/cm3)を用いて製造された。試料Kは、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9183g/cm3)を用いて製造された。試料B及び試料Kは、同じ商業的フィルムであった。
【0158】
試料A乃至Gを一緒に評価し、試料H乃至Kを一緒に評価した。処理中及び試験中の可能なわずかな違いにより、試料H乃至Kのデーターと比較して試料A乃至Gのデーターとの間に違いがあり得る。各々のポリマーを単層インフレートフィルムに形成した。表Vに記載した単層インフレートフィルムの製造のための処理条件を表IIIに記載した。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。試料A乃至Gは、60%の冷却用空気パラメーター、3.5インチの圧力及び52゜Fの温度で処理した。試料H乃至Kは、53%の冷却用空気パラメーター、2.8インチの圧力及び60゜Fの温度で処理した。
【0159】
【表4】
【0160】
次にフィルムの各々の性質を測定した。表Vに記載されたフィルムの樹脂密度、メルトインデックス試験結果及び特徴データーを表IVに記載した。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、アステリスク(*)で表わす。本発明の樹脂及びプラストマー試料Dの融解熱データー、結晶化熱データー及びビカー軟化点データーは、本発明のVLDPEとプラストマーとの間に結晶化度における違いを示している。
【0161】
【表5】
【0162】
本発明のポリマーから製造されたフィルム(試料A、G、H及びI)を先に記載した試験操作により試験した。本発明から得られる特定の改良された性質を示すために、本発明でない方法を用いて製造されたポリマーから製造された比較フィルムの同じ性質も測定した。それらの測定の結果を表Vに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0163】
本発明のポリマーから製造されたフィルムは、ポリマーフィルムが落槍の衝撃の特定の条件下で破損をもたらすエネルギーを測定する落槍値において、比較ポリマーに比較して予測外の改良を示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIについての1.25ミル目標ゲージフィルムにおける方法Aを用いた落槍値は、それぞれ、1,176g/ミル、1,314g/ミル、1,122g/ミル、及び1,104g/ミルであった。それらの落槍値は、溶液重合方法を用いて製造されたポリマーから製造されたすべてのフィルムについての落槍値よりも50%より多く大きかった。すなわち、試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)についての落槍値は325g/ミルであり、試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)についての落槍値は491g/ミルであった。本発明のポリマーから製造されたフィルムの落槍値は又、他の気相重合法を用いて製造されたポリマーから製造されたフィルムの落槍値よりも大きかった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は590g/ミルであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、落槍値は112g/ミルであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は、1.25目標ゲージフィルムでは744g/ミルであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は、1.25目標ゲージフィルムでは634g/ミルであった。試料H及びIの本発明のポリマーは又、試料J及びKと比較して、0.8ミルの目標ゲージでは改良された落槍値を示した。
【0164】
本発明のポリマーは、又、プローブの針入に対する伸縮ラップフィルムの抵抗を表わす破壊性において改良を示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIでは、1.25ミル目標ゲージフィルムでの破壊ピーク力値は、それぞれ11.55ポンド/ミル、9.96ポンド/ミル、10.2ポンド/ミル及び9.7ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギー値は、それぞれ40.40インチ−ポンド/ミル、32.52インチ−ポンド/ミル、37.9インチ−ポンド/ミル及び32.2インチ−ポンド/ミルであった。試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、ピーク力は10.02ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは34.33インチ−ポンド/ミルであった。試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)については、ピーク力は10.70ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは35.29インチ−ポンド/ミルであった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)については、ピーク力は9.98ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは31.25インチ−ポンド/ミルであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、ピーク力は8.13ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは23.46インチ−ポンド/ミルであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、1.25目標ゲージフィルムでは、ピーク力は7.4ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは20.5インチ−ポンド/ミルであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、1.25目標ゲージフィルムでは、ピーク力は8.3ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは23.3インチ−ポンド/ミルであった。
【0165】
本発明のフィルムは又、−29゜Fにおいて、より高い総エネルギー衝撃強さを示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIについての1.25ミル目標ゲージフィルムでは−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは、それぞれ、3.01フィート−ポンド、3.07フィート−ポンド、3.028フィート−ポンド及び3.905フィート−ポンドであった。それらの値は、溶液重合方法を用いて製造されたポリマーから製造された比較フィルムのすべてについての値よりも大きかった。試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.42フィート−ポンドであった。試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.86フィート−ポンドであった。−29゜Fにおけるその総エネルギー衝撃強さ値は、他の気相重合法を用いて製造されるポリマーの値よりも大きかった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.34フィート−ポンドであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.79フィート−ポンドであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、1.25目標ゲージフィルムでは、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.956フィート−ポンドであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、1.25目標ゲージフィルムでは、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.156フィート−ポンドであった。試料H及びIの本発明のポリマーは、試料J及びKに比較して0.8ミルの目標ゲージについて−29゜Fにおける改良された総エネルギー衝撃強さを示した。
【0166】
又、本発明のフィルムは、従来のチーグラー・ナッタポリエチレン試料C及び試料Eと比較してより高い極限引張強さを示している。本発明のフィルムは又、従来のチーグラー・ナッタポリエチレン試料C及び試料Eと比較して、より少ない収縮を示している。
【0167】
【表6】
【0168】
実施例5
本発明のVLDPE類により示される他の改良された性質は、フィルムにとって重要な性質である、低開始温度における優れた熱間粘着強さである。先に記載した試料A乃至Kを熱間粘着性試験に付し、その結果を表VIに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。100℃の温度において、1.25目標ゲージフィルムでの熱間粘着強さ(N/15mm)は、試料Aでは6.56であり、試料Bでは0.38であり、試料Cでは0.28であり、試料Dでは6.50であり、試料Eでは2.35であり、試料Fでは3.38であり、試料Gでは6.90であり、試料Hでは8.70であり、試料Iでは7.77であり、試料Jでは3.21であり、試料Kでは6.90であった。このように、試料A、G、H及びIは、熱間粘着試験において、他の試料よりも実質的に良好であったことが示された。本発明のフィルムでは熱間粘着結果は予期しない驚くべき結果であった。試料の密度が低減すると、ピーク熱間粘着強さは増大し、より低い温度に移動することが考えられる。プラストマー試料Cの密度が本発明のフィルムよりも低いにもかかわらず、プラストマー試料C及び本発明のフィルムの熱間粘着性がおよそ同じであることは驚くべきことである。
【0169】
【表7】
【0170】
又、先に記載された試料A乃至Kをヒートシール試験に付した。ヒートシール強さ(ポンド)結果を表VIIに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。シール条件は、1インチのシール幅、73psiのシール圧力、1.0秒のシール時間及び20インチ/分の剥離速度を含む。
【0171】
【表8】
【0172】
実施例6
熱い食品についての2.6%のFDAヘキサン抽出制限に従うために、抽出分試験を、先に記載された試料H乃至Kについて行った。試料L及び試料Mについても抽出分試験を行った。試料L及び試料Mは、VLDPEポリマー樹脂を含有し、本発明の方法、すなわち、メタロセン触媒系を用いる気相重合を用いて製造されたインフレートフィルムから構成される。試料L及び試料Mは、実施例1の反応器システムにおいて製造された。抽出分試験の結果を表VIIIに示す。試料J乃至Kの比較例を、前記アステリスク(*)で表わす。
【0173】
【表9】
【0174】
実施例7
先に記載した試料A乃至Kの1.25目標ゲージフィルムにおいて、酸素透過速度試験、二酸化炭素透過速度試験及び水蒸気透過速度試験を行った。表IXは、酸素透過速度試験の結果を示す。試料B乃至C及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0175】
【表10】
【0176】
表Xは、二酸化炭素透過速度試験の結果を示す。試料B乃至C及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0177】
【表11】
【0178】
表XIは、水蒸気透過速度試験の結果を示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0179】
【表12】
【0180】
実施例8
表XIIに表わされているように、本発明のポリマーから製造されたフィルムの落槍は、メタロセン触媒を用いる気相重合法により製造された、より高い密度のポリマーから製造されたフィルムの落槍よりも実質的に高かった。本実施例において、本発明のVLDPE類から製造された加熱されないフィルムの性質を、本発明ではないLDPE類を用いて製造された加熱されないフィルムと比較した。試料「AA」及び「BB」は両方とも、0.917g/cm3の密度及び3.5g/10分のメルトインデックスを有するポリエチレンから製造された、本発明でないフィルムであった。試料「AA」は、1.54ミル平均ゲージ厚さを有し、試料「BB」は、0.85ミル平均ゲージ厚さを有した。試料AA及びBBの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。試料「CC」及び「DD」は、VLDPEから製造された本発明のフィルムであった。3.5g/10分のメルトインデックス及び0.912g/cm3の密度を有するVLDPEから製造された試料「CC」は、1.49ミル平均ゲージ厚さを有し、3.5g/10分のメルトインデックス及び0.912g/cm3の密度を有するVLDPEから製造された試料「DD」は、0.81ミル平均ゲージ厚さを有した。本発明のポリマー及び本発明ではないポリマーの両方とも、メタロセン触媒系を用いる気相重合法を用いて製造した。データーは、本発明のVLDPE類は、本発明ではないLDPE類よりも低い密度を有したが、本発明のVLDPEフィルムの落槍靭性は、本発明ではないLDPEフィルムの落槍靭性より大きかった。特に、本発明試料「CC」及び「DD」についての平均落槍(g/ミルでの)は、本発明試料でない「AA」及び「BB」についての平均落槍よりも40%より多く大きかった。
【0181】
【表13】
【0182】
実施例9
本実施例において、複数層インフレート同時押出フィルムを製造した。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI1.0)の上層及び下層(すなわちスキン層)を有する三層フィルムA1を製造した。中間層(すなわちコア層)は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3105、0.921g/cm3)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI 1.0)上層及び下層を有する三層フィルムB1を製造した。中間層は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3201、0.925g/cm3)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI 1.0)の上層及び下層を有する三層フィルムC1を製造した。中間層は、超強度ヘキセン(NTX−101ポリマー、0.9MI)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−321、0.912g/cm3、MI 1.0)の上層及び下層を有する三層フィルムD1を製造した。中間層は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3105、0.921g/cm3)から構成された。
【0183】
表XIIIは、種々の厚さ比における三層フィルムA1乃至D1の性質を示す。試料A1乃至C1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。例えば、20/60/20の厚さ比は、それぞれ上層、中間層及び下層をいう。
【0184】
【表14】
【0185】
表XIVは、3ミル及び5ミルの目標総フィルムゲージにおける三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1のヒートシール性能を示す。三層フィルムA1及びD1は、先に記載したフィルムから構成されていた。単層フィルムF1は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(0.925g/cm3、MI 0.8)から構成されていた。試料A1乃至F1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0186】
【表15】
【0187】
表XVは、3ミル及び5ミルの目標総フィルムゲージにおける三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1及びG1の熱間粘着性能を示す。三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1は、先に記載したフィルムから構成されていた。単層フィルムG1は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(0.9189g/cm3)から構成されていた。試料A1、F1及びG1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0188】
【表16】
【0189】
実施例10
本実施例において、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(NTX、0.917g/cm3)の中間層を有する三層の同時押し出しされたインフレートフィルムを製造した。三層フィルムA2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有するLDPE(0.923g/cm3)の上層及び下層を有した。三層フィルムB2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有する30%のLDPE(0.923g/cm3)と70%のNTX−095を含有するブレンドの上層及び下層を有した。三層フィルムC2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有する、30%のLDPE(0.923g/cm3)及び70%の、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(EXCEEDTM350D65、0.918g/cm3)を含有するブレンドの上層及び下層を含有した。三層フィルムD2は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造される線状低密度ポリエチレン(0.918g/cm3、M.I. 1.0dg/分)の上層及び下層を有した。三層フィルムE2は、本発明のVLDPEフィルム(0.912g/cm3、M.I. 1.0)の上層及び下層を有した。1.75ミルの総目標ゲージフィルムを有して、層の比は、20/60/20であった。表XVIは、三層フィルムA2乃至E2の性質及び処理パラメーターを示す。試料A2乃至D2の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0190】
フィルムE2とフィルムA2との比較において、スキン層として(すなわち、上層及び下層として)mVLDPE物質は、EVAスキンよりも良好に機能した。縦方向引裂において2倍の改良があり、落槍衝撃強さにおいて4倍の改良があった。引張強さも有意に増大した。EVA類は、それらの低温特性について知られている。予期せぬことに、−29゜Fにおける総エネルギーにより示されるように、mVLDPEは、EVAより性能が優れていた。mVLDPE構造は、10乃至15℃より低い温度で、EVAの熱間粘着強さの2倍を有するフィルムを与えた。2つの構造の極限シール強さはおよそ同じあったが、mVLDPEでは、シール開始温度(SIT)において10乃至15℃の低下があった。
【0191】
フィルムE2とフィルムD2との比較において、フィルムE2は、落槍強さにおける改良を示したことがわかる。又、E2は、シール開始温度において、15乃至20℃の改良を示し、熱間粘着強さにおいて有意な増大を示した。
【0192】
【表17】
【0193】
表XVIIは、三層フィルムA2乃至E2のヒートシール強さを示し、XVIIIは熱間粘着強さを示した。試料A2乃至D2の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0194】
【表18】
【0195】
【表19】
【0196】
実施例11
本実施例において、メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて、滑り剤及び粘着防止剤を含有しなかった。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、各三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。試料A3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料B3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9128g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料C3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料D3は、4.7重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9263g/cm3)を含有するスキン層を有する三層を構成した。試料E3は、5.9重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9261g/cm3)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成する。試料F3は、9.0重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9321g/cm3)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成する。表XIXにフィルム特性をまとめる。表XXにおいてフィルム処理パラメーターをまとめる。試料A3乃至B3及び試料D3乃至F3の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0197】
試料A3乃至C3の比較において、本発明のVLDPEから製造されるスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、試料A3及びB3の、メタロセンで製造されたLLDPE類から製造されたスキン層と比較して、改良された物理的強度特性(引張、引裂及び落槍)を示した。又、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3の靭性(割線モジュラス)及び引張降伏は、LLDPEスキン層を有する試料A3及びB3と比較して、より低かった。さらに、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、LLDPE類スキン層を有する試料A3及びB3と比較して、改良された光学的性質(曇り度及び光沢)、並びにフィルムの粘着における増大を示した。
【0198】
試料C3乃至F3の比較において、本発明のVLDPEから製造されるスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、試料D3乃至F3の、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層と比較して、改良された物理的強度特性(引張、引裂及び落槍)を示した。本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、又、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D3乃至F3よりもより低いブロッキング性を有した。本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、5%乃至6%のエチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D3及びE3に匹敵する光学的性質(曇り度及び光沢)を有した。しかし、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、曇り度において、ちょうど9%のエチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料F3に劣っていた。
【0199】
【表20】
【0200】
【表21】
【0201】
試料A3乃至F3の熱間粘着結果及びヒートシール強さを、それぞれ表XXI及び表XXIIにまとめる。試料A3乃至B3及び試料D3乃至F3の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0202】
シール化に関して、LLDPEから製造されたスキン層を有する試料A3及びB3と比較して、本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3では、熱間粘着とシール化の両方においてより低い温度及びより強い粘着強さの両方への有意なシフトがあった。本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3は、又、一般的に、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層を有する試料D3乃至F3よりも、より高い熱間粘着強さ及びより低い温度におけるピーク強度を有した。このデーターは、三層フィルムのスキン層において、メタロセン触媒で製造されたポリエチレンの密度が低減すると、熱間粘着温度が低下し、熱間粘着強さが増大し、一方、三層フィルムのスキン層における酢酸ビニルのより高い含量は、熱間粘着温度における低下及び熱間粘着強さにおける低減を生じさせることを示している。本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3は、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層を有する試料D3乃至F3よりも、約2乃至7℃低いヒートシール開始温度を有した。
【0203】
【表22】
【0204】
【表23】
【0205】
実施例12
本実施例において、メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて滑り剤及び粘着防止剤を含有した。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。
【0206】
試料A4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,500ppmの粘着防止タルク(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1(ECD−MB−1)及び1.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2(ECD−MB−2)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料B4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,500ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料C4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約5,000ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び2.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料D4は、3.5重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9254g/cm3)を含有し、かつ、2,500ppmの粘着防止剤(珪藻土) 及び約500ppmのスリップ剤を含有するスキンを有する三層フィルムを構成した。表XXIIIにフィルム特性をまとめる。試料A4及びD4の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0207】
同じ表示添加剤の添加において、本発明のVLDPEスキン層を有する試料B4は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D4と比較して、再ブロック性(reblock properties)及びCOF性において、わずかに劣ったが、光学特性において、わずかに改良を有した。本発明のVLDPEスキン層を有し、二倍の粘着防止剤を添加した試料C4は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D4と比較して、良好な粘着防止性及びCOF性を有し、一方、わずかな光学的有利性を維持した。特定の用途において用いられる粘着防止剤の的確な量は、最終用途及び要件に依存している。
【0208】
【表24】
【0209】
実施例13
メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて滑り剤及び粘着防止剤を含有した。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、各三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。
【0210】
試料A5は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,300ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約1,400ppmのスリップ剤を与える、2.8%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.15%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料B5は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,300ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約1,400ppmのスリップ剤を与える、2.8%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.15%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料C5は、5.6重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9269g/cm3)を含有し、かつ、2,300ppmの粘着防止剤(珪藻土) 及び1,400ppmのスリップ剤を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。表XXIVにフィルム特性をまとめる。試料A5及びC5の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0211】
同じ表示添加剤の添加において、本発明のVLDPEスキン層を有する配合された試料B5は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料C5と比較して、同様の又はわずかに良好の光学特性及び再ブロック性(COF性はわずかに劣っている)を有した。
【0212】
【表25】
【0213】
スキン層としての使用において、本発明のVLDPE類は、9重量%以下の酢酸ビニル含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマーに対して、たとえ優れていなくとも完全に競争できる。VLDPE類は、一般的に、スキン層として用いられたエチレン−酢酸ビニルコポリマーに比べて、優れた物理的特性、同様の光学的特性及びより低い最適熱間粘着温度を有する。
【0214】
実施例14
剥離試験を行って、OPP/アルミニウム支持体(支持体のOPP側にポリエチレン被覆物)に対する50g/m2被覆物の接着を決定した。試料の縦方向において15mm幅の試験片を切断した。ポリエチレンの被覆物を支持体から手で剥がし、被覆物及び支持体を引張試験機上の向かい合うグリップ内へ締め付けた。そのグリップを100mm/分の速度で分離し、剥離させるための力を測定する。表XXIは、剥離試験の結果を示す。LDPE(ExxonMobil LD200、メルトインデックス7.5dg/分、0.915g/cm3)、LLDPE(Dow3010、メルトインデックス5.4dg/分、密度0.921g/cm3)及びEVA(ExxonMobil LD261)試料のみがOPPから剥離できた。他の樹脂は、支持体を引き裂かずには又はOPP層とアルミニウム層との間の剥離をさせなければ、剥離されなかった。単一部位の触媒により製造された樹脂、本発明のm−VLDPE(EXCEEDTMECD−330、メルトインデックス12dg/分、0.912g/cm3)、プラストマー(EXACT(登録商標)3040、メルトインデックス16.5dg/分、密度0.900g/cm3)及びプラストマー(Affinity PT1450、メルトインデックス7.5dg/分、密度0.902g/cm3)はすべて、従来のLDPE、LLDPE又はEVAよりもOPPに対して良好な接着を有していた。LLDPE(Nova Sclair 61C、メルトインデックス5.3dg/分、0.919g/cm3)もOPPに対して良好な接着を有していたことに注目するのは興味深い。1つの可能な説明は、良好な接着をもたらし得る非常に高い押し出し温度、332℃のゆえの、Nova製品における過剰の酸化である。
【0215】
【表26】
【0216】
そのような組み入れが容認されるすべての地域では、優先権証明書を含む、本明細書中で引用したすべての特許、操作及び他の文献を、それらの開示が本発明に矛盾しない程度に引用により完全に組み入れる。
【0217】
先の記載は、本発明の特定の例、説明及び好ましい態様に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる態様が考えられ得て、本明細書に開示された各発明の範囲は、それらの同等なものも含む、特許請求の範囲により決定される。
発明の分野
本明細書に開示された発明は、メタロセン触媒を用いる極低密度線状ポリオレフィンを製造する気相重合法に関する。好ましくは、本発明は、改良された靭性、及び0.890g/cm3、0.905g/cm3、0.900g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの範囲の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)を製造する方法に関する。
【0002】
背景
種々の種類のポリエチレンが本技術分野で知られている。低密度ポリエチレン(「LDPE」)は、遊離基開始剤を用いて高圧で、又はチーグラー・ナッタ又はバナジウム触媒を用いる気相方法で製造され得て、典型的には0.916乃至0.940g/cm3の密度を有する。LDPEは又、ポリマー主鎖から伸びた比較的多数の長鎖分枝のために、「分岐した」又は「不均質に分岐した」ポリエチレンとして知られている。線状で長鎖分枝を有しない同じ密度の範囲、すなわち0.916乃至0.940g/cm3のポリエチレンも知られており、この「線状低密度ポリエチレン」(「LLDPE」)は、従来のチーグラー・ナッタ触媒を用いて又はメタロセン触媒を用いて製造され得る。比較的高い密度のLDPE、典型的には0.928乃至0.940g/cm3のLDPEは、ときには中密度ポリエチレン(「MDPE」)と呼ばれる。さらに高い密度を有するポリエチレンは、高密度ポリエチレン(「HDPE類」)、すなわち、0.940g/cm3より高い密度を有するポリエチレンであり、一般的にチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造される。極低密度ポリエチレン(「VLDPE」)も知られている。VLDPE類は、異なる性質を有するポリマーを生成するいくつかの異なる方法により生成され得るが、一般的に0.916g/cm3未満、典型的には0.890乃至0.915g/cm3又は0.900乃至0.915g/cm3の密度を有するポリエチレンとして記載される。
【0003】
米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号には「実質的に線状のエチレンポリマー」(「SLEP類」)と名づけられたポリエチレンが開示されている。それらのSLEP類は、約0.01長鎖分枝/1,000炭素乃至約3長鎖分枝/1,000炭素、より好ましくは約0.01長鎖分枝/1,000炭素乃至約1長鎖分枝/1,000炭素、特に約0.05長鎖分枝/1,000炭素乃至約1長鎖分枝/1,000炭素で置換されているポリマー主鎖を有すると特徴付けられる。本明細書及び米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号において用いられているように、「長鎖分枝」を有するポリマーは、少なくとも約6の炭素の長鎖を有するポリマーと定義され、それより大きい長さは13C NMR分光測定を用いて区別することはできない。長鎖分枝は、ポリマー主鎖の長さとおよそ同じ長さであり得るとさらに記載される。本開示において用いられているように、「線状」という用語は、線状主鎖を有し、長鎖分枝を有しないポリマーに適用され、すなわち、「線状」ポリマーは、SLEPポリマーの長鎖分枝特徴を有しない。
【0004】
良好な靭性及びヒートシール性を有する改良されたVLDPEに対する必要性が存在する。
【0005】
発明の概要
一般的に、本発明は、0.916g/cm3未満の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)及びそれから形成されるフィルムに関する。VLDPEポリマーは、メタロセン触媒で製造される方法で、好ましくは気相メタロセン触媒で製造される方法で製造され得る。本発明のmVLDPEポリマー(メタロセン触媒で製造されるVLDPEポリマー)は、(a)50乃至85%、代替的には60乃至80%又は55乃至75%又は55%以上乃至70%以下の組成分布、CDBI、(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び(d)TREF測定における二つのピークの存在、の一つ以上を含む性質の独特の組み合わせにより特徴付けられる。
【0006】
1つの態様において、本発明は、メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、mVLDPE(メタロセンで製造されたVLDPE)は、25重量%以下の、好ましくは20重量%以下の、より好ましくは15重量%以下のコモノマー含量を有するエチレンコポリマーである。
【0007】
1つの態様では、本発明は、メタロセンで製造されたVLDPEポリマー、好ましくは気相メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、そのVLDPEポリマーは、エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンの、0.890乃至0.915g/cm3の密度及び0.1乃至20g/10分のメルトインデックスを有するコポリマーである。
【0008】
他の態様では、本発明は、気相メタロセンで製造されたVLDPEポリマーに関し、そのVLDPEポリマーは、エチレンと1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン又は1−オクテンとのコポリマーであり、0.890g/cm3、0.900g/cm3、0.905g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの密度、0.5乃至20g/10分のメルトインデックス、60乃至80重量%の組成分布幅指数(composition distribution breadth index)、及び2.2乃至2.8の分子量分布(Mw/Mn)を有する。
【0009】
他の態様では、本発明は、本発明のmVLDPEポリマーから形成されたインフレート又はキャスト単層フィルムに関する。
【0010】
他の態様では、本発明は、複数層フィルムの少なくとも1つの層が本発明のmVLDPEポリマーから形成された、インフレート又はキャスト複数層フィルムに関する。
【0011】
他の態様では、本発明のフィルムを有する物品、本発明のフィルムで包まれた物品、及び本発明のフィルムで被覆された支持体に関する。
【0012】
予期しないことに、本発明のmVLDPEポリマーの少なくとも1つの層から形成された又は本発明のmVLDPEポリマーの少なくとも1つの層を有する単層又は複数層フィルムは、同様の密度を有する従来のVLDPE類を用いるフィルムと比べて、改良された靭性を示すことが見出された。特に、本発明のフィルムは、少なくとも450g/ミルの、代替的に少なくとも490g/ミルの、少なくとも600g/ミルの、少なくとも1,000g/ミルの又は少なくとも1,200g/ミルの落槍値を有する。本発明のフィルムは又、改良された破壊抵抗のような他の優れた靭性を有する。
【0013】
他の態様において、本明細書に記載されたmVLDPEフィルムは、低開始温度における優れた熱間粘着強さも有する。熱間粘着強さは、一般的に、シール操作直後であってフィルムが冷却する前に形成されるヒートシールの強さを表わす。例えば、前記ポリマーは、複数層フィルムにおけるヒートシール層の一部、又は食品包装におけるような、製造中の少なくとも二つのフィルムのヒートシールを必要とする製品において用いられるVLDPEフィルムの一部であり得る。
【0014】
他の面において、本発明は、本明細書において記載されるように、メタロセン触媒で製造された極低密度ポリエチレンを製造するための、メタロセン触媒を用いる気相重合法に関する。他の面では、本発明は、記載された方法を用いて製造され、改良された性質、特に靭性を有するポリエチレンに関する。
【0015】
特定の態様では、本発明は、1つ以上のモノマーを含有する気体流れを、メタロセン触媒の存在下、反応性条件下で流動床に通し、改良された靭性、0.890g/cm3乃至0.915g/cm3の密度、0.1g/10分乃至20g/10分のメルトインデックス並びに下記の特性:(a)50%乃至85%、代替的に60乃至80%、又は55%乃至75%の、又は55%乃至70%の組成分布、CDBI、(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び(d)TREF測定において2つのピークの存在、の1つ以上を有する極低密度ポリエチレンを生成する、mVLDPEを製造するための気相重合法を提供する。特別な態様では、メタロセン触媒は担持される。他の特別な態様では、気相重合は、凝縮された操作の形態で行われる。
【0016】
種々の態様では、改良されたポリマー及びフィルム特性は、溶液又は凝集重合のような他の重合法とは対照的に、気相重合法の使用によるものである。加えて、又は代替的に、種々の態様において、改良されたポリマー及びフィルム特性は、メタロセン触媒及び特定の量のコモノマーの使用による。
【0017】
本発明のそれらの及び他の特徴及び利点は、下記に、より詳細に記載される。
【0018】
詳細な記載
少なくとも1つの特定の態様において、本発明は、気相重合法を用いて製造されたVLDPEポリマーを含む。本明細書で用いられているように、「極低密度ポリエチレン」ポリマー及び「VLDPE」ポリマーは、0.916g/cm3未満の密度を有するポリエチレンポリマーに関する。本技術分野で用いられているように、「気相重合」という用語は、気体流動床における、モノマーからのポリマーの重合に関する。例えば、本発明のVLDPE類は、反応性条件下でメタロセン触媒の存在下、流動床及び流動化媒体を有する気相反応器において、α−オレフィンを重合することにより製造され得る。特定の態様において、VLDPEポリマーは、単一の反応器(複数の反応器とは異なり)における重合により製造され得る。後に、より詳細に記載されるように、種々の気相重合法が用いられ得る。例えば、重合は、非凝縮の又は「乾燥」形態、凝縮された形態又は「超凝縮された形態」で行われ得る。特定の態様において、流動化媒体における液体は、流動化媒体の総重量に基いて2重量%よりも多い量に維持され得る。
【0019】
反応器を出る物質は、本明細書における他の箇所で記載された範囲の密度を有する、例えば、0.890乃至0.915g/cm3の、より好ましくは0.910乃至0.915g/cm3の密度を有する極低密度ポリエチレン(VLDPE)、並びに未反応のモノマー気体を含有する流れを含む。重合後に、ポリマーは回収される。特定の態様において、前記流れは、圧縮され、冷却され、供給原料成分と混合され得て、その後、気相及び液相は反応器に戻される。
【0020】
好ましい面において、本発明のVLDPE類は、少なくとも1つのコモノマー、例えばヘキセン又はオクテンとともにエチレンモノマーから製造されるコポリマーである。2種より多いモノマーを有する、ターポリマーのようなポリマーも、本明細書において用いられている「コポリマー」という用語の範囲内に含まれる。例えば、VLDPEターポリマーは、ブテン、ヘキセン及びオクテンのいずれかの2つとともにエチレンモノマーを用いて製造され得る。エチレン/ブテンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するブテンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。エチレン/ヘキセンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するヘキセンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。エチレン/オクテンコポリマーを含むVLDPEポリマーの1つの態様では、エチレンに対するオクテンのモル比は、約0.015乃至0.035、好ましくは0.020乃至0.030でなくてはならない。
【0021】
一般的に、VLDPEコポリマーを製造するために有用なコモノマーには、C3乃至C20のような、好ましくはC3乃至C12のようなα−オレフィンを含む。α−オレフィンコモノマーは線状であり得て又は分岐され得て、望ましい場合は、2つ以上のコモノマーが用いられ得る。適するコモノマーの例には、線状C3乃至C12α−オレフィンが含まれ、α−オレフィンは1つ以上のC1乃至C3アルキル分枝又はアリール基を有する。特定の例には、プロピレン;1−ブテン;3−メチル−1−ブテン;3,3−ジメチル−1−ブテン;1−ペンテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ヘキセン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ヘプテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−オクテン;1つ以上のメチル、エチル又はプロピル置換基を有する1−ノネン;エチル、メチル又はジメチルで置換された1−デセン;1−ドデセン;及びスチレンが含まれる。上記のコモノマーのリストは単に例示的であり、限定することを意図しないことを認識すべきである。好ましいコモノマーには、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及びスチレンが含まれ、より好ましくは1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンが含まれる。
【0022】
一般的に好ましくはないが、他の有用なコモノマーには、極性ビニル、共役又は非共役ジエン類、アセチレン及びアルデヒドモノマーが含まれ、それらはターポリマー組成物中に少量含まれ得る。コモノマーとして有用な非共役ジエン類には、好ましくは、例えば、(a)1,4−ヘキサジエン及び1,6−オクタジエンのような直鎖非環式ジエン類、(b)5−メチル−1,4−ヘキサジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン及び3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンのような分岐鎖非環式ジエン類、(c)1,4−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン及び1,7−シクロドデカジエンのような単一環脂環式ジエン、(d)テトラヒドロインデン;ノルボルナジエン;メチル−テトラヒドロインデン;ジシクロペンタジエン(DCPD);ビジクロ−(2.2.1)−ヘプタ−2,5−ジエン;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−ノルボルネン及び5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)のようなアルケニル−、アルキリデン−、シクロアルケニル−及びシクロアルキリデン−ノルボルネンのような複数環脂環式縮合環及び複数環脂環式架橋環、並びに(e)ビニルシクロヘキセン、アリルシクロヘキセン、ビニルシクロオクテン、4−ビニルシクロヘキセン、アリルシクロデセン及びビニルシクロドデセンのようなシクロアルケニル置換アルケン類が含まれる。典型的に用いられる非共役ジエンのうち、好ましいジエン類は、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン及びテトラシクロ−(△−11,12)−5,8−ドデセンである。特に好ましいジオレフィン類は、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン(DCPD)、ノルボルナジエン及び5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)である。この記載を通して、「非共役ジエン」及び「ジエン」という用語は、互換的に用いられることに注意。
【0023】
用いられるコモノマーの量は、VLDPEポリマーの望ましい密度及び選択される特定のコモノマーに依存することを認識しなくてはならない。一般的に、コモノマーは、25重量%以下、好ましくは20重量%以下及びより好ましくは15重量%以下の量、存在し得る。1つの態様において、コモノマーは、5重量%以上の量、存在し得る。所定のコモノマーでは、そのコモノマーから製造されるVLDPEポリマーの密度は、コモノマー含量が増大するにつれて低減する。当業者は、望ましい密度を有するVLDPEポリマーを製造するのに適するコモノマー含量を容易に決定することができる。
【0024】
メタロセン触媒は、本発明の重要な特徴である。本特許明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「メタロセン触媒」は、遷移金属と組み合わせた1つ以上のシクロペンタジエニル部分を有する少なくとも1つのメタロセン触媒成分であると定義される。活性触媒系は、メタロセンのみでなく、アルモキサンもしくはそれらの誘導体(好ましくはMAO)、イオン化活性剤、ルイス酸又はそれらの組み合わせのような活性剤も含有しなくてはならない。触媒系は、好ましくは、担体、典型的には無機酸化物、無機塩化物、又はポリエチレンのような樹脂物質、上に担持されている。好ましくは、触媒系は、アルキル金属成分、アルコキシ金属成分又はイオン性化合物成分と反応した単一の又は複数のシクロペンタジエニル成分を有するメタロセン成分を含有する。それらの触媒には、部分的に及び/又は完全に活性化された前駆体組成物が含まれる。触媒は、予備重合又は包封により改質され得る。本発明を実施するのに有用な特定のメタロセン及び触媒系は、PCT出願公開WO96/11961(PCT出願番号PCT/US95/12789)及びWO96/11960(PCT出願番号PCT/US95/12737)に開示されている。メタロセン触媒及び触媒系の他の非限定例は、米国特許第4,808,561号、5,017,714号、5,055,438号、5,064,802号、5,124,418号、5,153,157号及び5,324,800号に記載されており、それらの開示及び教示のすべてを引用により本明細書に組み込む。さらに他の有機金属錯体及び/又は触媒系は、Organometallics、1999年、2046頁、PCT出願公開WO96/23010、WO99/14250、WO98/50392、WO98/41529、WO98/40420、WO98/40374、WO98/47933及び欧州特許出願公開EP0881233号及びEP0890581号に記載されている。
【0025】
本明細書で用いられているように「メタロセン」及び「メタロセン触媒前駆体」という用語は、置換され得る1つ又は複数のシクロペンタジエニル(Cp)配位子、少なくとも1つの非シクロペンタジエニル誘導配位子(X)及び0又は1つのヘテロ原子含有配位子(Y)とともに第4、5又は6族遷移金属(M)を有する化合物を意味し、それらの配位子は、Mに配位されており、それらの原子価に相当する数である。メタロセン触媒前駆体は、「活性メタロセン触媒」、すなわち、オレフィンを配位、挿入及び重合できる空いている配位部位を有する有機金属錯体、を生成するために、一般的に、適する助触媒(活性剤という)での活性化を必要とする。メタロセン触媒前駆体は、好ましくは、下記の種類のどちらか又は両方の、メタロセン化合物の1つ又は混合物である:
(1)配位子用の2つのCp環系を有するシクロペンタジエニル(Cp)錯体。Cp配位子は、金属とのサンドイッチ錯体を形成し、自由に回転できる(非架橋の)か又は架橋基により堅固な配置に固定され得る。Cp環配位子は、類似であるか又は非類似であり、置換され得る複素環式環系のような、非置換の、置換された、又はそれらの誘導体であり得て、その置換は縮合され得て、テトラヒドロインデニル、インデニル又はフルオレニル環系のような他の飽和された又は不飽和の環を形成し得る。それらのシクロペンタジエニル錯体は、一般式、
(Cp1R1 m)R3 n(Cp2R2 p)MXq
(式中、Cp1及びCp2は同じか又は異なるシクロペンタジエニル環であり、R1及びR2は各々、独立してハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイドもしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、mは0乃至5であり、pは0乃至5であり、R1及び/又はR2置換基と会合されたシクロペンタジエニル環の隣接した炭素原子上の2つのR1及び/又はR2置換基はともに結合して4乃至約20の炭素原子を有する環を形成し、R3は架橋基であり、nは2つの配位子の間の直接の鎖における原子の数であり、0乃至8であり、好ましくは0乃至3であり、Mは3乃至6の原子価を有する、好ましくは元素の周期表の4、5又は6族からの、遷移金属であり、好ましくはその最も高い酸化状態のものであり、各Xは、非シクロペンタジエニル配位子であり、独立して水素、ハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、オキシヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド、オキシヒドロカルビル置換有機メタロイドもしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、qはMの原子価マイナス2に等しい)
を有する。
【0026】
(2)配位子として1つだけのCp環系を有するモノシクロペンタジエニル錯体。Cp配位子は、金属との半サンドイッチ錯体を生成し、自由に回転できる(非架橋の)か又はヘテロ原子含有配位子への架橋基により、堅固な配置に固定され得る。Cp環配位子は、類似であるか又は非類似であり、非置換の、置換された、又は置換され得る複素環式環のようなそれらの誘導体であり得て、その置換は縮合され得て、テトラヒドロインデニル、インデニル又はフルオレニル環系のような飽和された又は非飽和の環を生成し得る。ヘテロ原子含有配位子は、架橋基により金属及び任意にCp配位子の両方に結合される。ヘテロ原子それ自体は、元素の周期表の15族からの3の配位数又は16族からの2つの配位数を有する原子である。それらのモノシクロペンタジエニル錯体は、一般式、
(Cp1R1 m)R3 n(YrR2)MXs
(式中、各R1は独立してハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド又はハロカルビル置換有機メタロイド基であり、mは0乃至5であり、2つのR1置換基と会合されたシクロペンタジエニル環の隣接した炭素原子上の2つのR1置換基はともに結合して4乃至約20の炭素原子を有する環を形成し、R3は架橋基であり、nは0乃至3であり、Mは3乃至6の原子価を有する、好ましくは元素の周期表の4、5又は6族の、好ましくはその最も高い酸化状態における遷移金属であり、Yはヘテロ原子含有基であり、そのヘテロ原子は、15族からの3の配位数又は16族からの2つの配位数を有する原子であり、好ましくは窒素、燐、酸素又は硫黄であり、R2は、C1乃至C20の炭化水素基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されている置換されたC1乃至C20の炭化水素基から成る群から選ばれる基であり、Yが3配位であり非架橋である場合、Y上の2つのR2基は、各々独立してC1乃至C20の炭化水素基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されている置換されたC1乃至C20の炭化水素基から成る群から選ばれる基であり得て、各Xは、非シクロペンタジエニル配位子であり、独立して水素、ハロゲン、又は約20以下の炭素原子を有するヒドロカルビル、オキシヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド、オキシヒドロカルビル置換有機メタロイド、もしくはハロカルビル置換有機メタロイド基であり、sはMマイナス2の原子価に等しい)
を有する。
【0027】
本発明のm−VLDPEポリマーを製造するための先の(1)群に記載された種類のビスシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第5,324,800号、第5,198,401号、第5,278,119号、第5,387,568号、第5,120,867号、第5,017,714号、第4,871,705号、第4,542,199号、第4,752,597号、第5,132,262号、第5,391,629号、第5,243,001号、第5,278,264号、第5,296,434号、及び第5,304,614号に開示されている。
【0028】
先の(1)群に記載された種類の適するビスシクロペンタジエニルメタロセンの例示的なしかし非限定的な例は、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(Cl)2、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(CH3)2、
μ−(CH3)2Si(テトラヒドロインデニル)2M(Cl)2、
μ−(CH3)2Si(テトラヒドロインデニル)2M(CH3)2、
μ−(CH3)2Si(インデニル)2M(CH2CH3)2及び
μ−(C6H5)2C(インデニル)2M(CH3)2
(式中、MはZr又はHfである)
のラセミ異性体である。
【0029】
先の(1)群に記載された種類の適する非対称のシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第4,892,851号、第5,334,677号、第5,416,228号及び第5,449,651号並びに刊行物、J.Am.Chem.Soc.1988年、110巻、6255頁に開示されている。
【0030】
先の(1)群に記載された種類の好ましい非対称のシクロペンタジエニルメタロセンの例示的なしかし非限定的な例は、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(C6H5)2C(3−メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(CH3)2C(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)M(R)2、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(2−メチルインデニル)M(CH3)2、
μ−(C6H5)2C(3−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチルインデニル)M(Cl)2、
μ−(C6H5)2C(シクロペンタジエニル)(2,7−ジメチルフルオレニル)M(R)2及び
μ−(CH3)2C(シクロペンタジエニル)(2,7−ジメチルフルオレニル)M(R)2
(式中、MはZr又はHfであり、RはCl又はCH3である)
である。
【0031】
先の(2)群に記載された種類の適するモノシクロペンタジエニルメタロセンの例は、米国特許第5,026,798号、第5,057,475号、第5,350,723号、第5,264,405号、第5,055,438号、及びWO96/002244に記載されている。
【0032】
先の(2)群に記載された種類の好ましいモノシクロペンタジエニルメタロセンの例示的しかし非限定的な例は、
μ−(CH3)2Si(シクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(3−tert−ブチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH2(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2C(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−アダマンチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−tert−ブチルアミド)M(R)2、
μ−(CH3)2Si(フルオレニル)(1−tert−ブチルアミド)M(R)2、μ−(CH3)2Si(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−シクロドデシルアミド)M(R)2及び
μ−(C6H5)2C(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1−シクロドデシルアミド)M(R)2
(式中、MはTi、Zr又はHfであり、RはCl又はCH3である)
である。
【0033】
本明細書に記載されたVLDPEポリマーのために有用な触媒である他の有機金属錯体は、WO96/23010に記載されているような、ジイミド配位子系を有する有機金属錯体である。適する有機金属錯体を記載する他の文献には、Organometalics、1999年、2046頁、PCT出願公開WO99/14250、WO98/50392、WO98/41529、WO98/41529、WO98/40420、WO98/40374、WO98/47933並びに欧州特許出願公開EP0881233号及びEP0890581号が含まれる。
【0034】
メタロセン化合物及び/又は他の有機金属錯体を活性剤と接触させて活性触媒を生成する。活性剤の1つの種類は、非配位アニオンであり、「非配位アニオン」(NCA)という用語は、遷移金属カチオンに配位しないか又は遷移金属カチオンに非常に弱くしか配位せず、それによって中性ルイス塩基により置換されるのに十分に不安定のままであるアニオンを意味する。「相溶性」非配位アニオンは、最初に生成した錯体が分解するときに中性に分解しない非配位アニオンである。さらに、アニオンは、中性の4配位メタロセン化合物、及びアニオンからの中性の副生物を生成させるように、アニオン性置換基又はフラグメントをカチオンへと移動させない。本発明により有用な非配位アニオン類は、相溶性であり、+1状態におけるそのイオン電荷のバランスをとるという意味でメタロセンカチオンを安定化させるが、重合中に、エチレン性又はアセチレン性不飽和モノマーによる置換をさせるのに十分な不安定さを維持する。又、本発明において有用なアニオン類は、重合プロセスにおいて存在し得る重合性モノマー以外のルイス塩基によるメタロセンカチオンの中性化を非常に抑制するか又は防ぐのに十分な分子サイズであるという意味で、大きく又は嵩高である。典型的には、アニオンは、約4オングストローム以上の分子サイズを有する。
【0035】
メタロセン触媒を製造する他の方法は、最初は中性のルイス酸であるが、メタロセン化合物とのイオン化反応時にカチオン及びアニオンを生成するイオン化アニオン性前駆体を用いる。例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)硼素はメタロセン化合物からアルキル、ヒドリド又はシリル配位子を引き抜きメタロセンカチオン及び安定化非配位アニオンを生成する。EP−A−0427697及びEP−A−0520732を参照。付加重合のためのメタロセン触媒は又、アニオン基とともに金属性酸化基を含有するアニオン性前駆体により、遷移金属化合物の金属中央の酸化により製造され得る。EP−A−0495375号を参照。
【0036】
本発明のメタロセン化合物のイオン性カチオン化ができ、それに続いて得られた非配位アニオンでの安定化ができる適する活性剤の例には、
テトラフェニル硼酸トリエチルアンモニウム、
テトラフェニル硼酸トリプロピルアンモニウム、
テトラフェニル硼酸トリ(n−ブチル)アンモニウム、
テトラキス(p−トリル)硼酸トリメチルアンモニウム、
テトラキス(o−トリル)硼酸トリメチルアンモニウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(o,p−ジメチルフェニル)硼酸トリプロピルアンモニウム、
テトラキス(m,m−ジメチルフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(p−トリフルオロメチルフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリブチルアンモニウム及び
テトラキス(o−トリル)硼酸トリ(n−ブチル)アンモニウム
のようなトリアルキル置換アンモニウム塩、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラキス(ヘプタフルオロナフチル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラキス(ペルフルオロ−4−ビフェニル)硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラフェニル硼酸−N,N−ジメチルアニリニウム、
テトラフェニル硼酸−N,N−ジエチルアニリニウム及び
テトラフェニル硼酸−N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウム
のようなN,N−ジアルキルアニリニウム塩、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸−ジ−(イソプロピル)アンモニウム及びテトラフェニル硼酸ジシクロヘキシルアンモニウム
のようなジアルキルアンモニウム塩、並びに
テトラフェニル硼酸トリフェニルホスホニウム、
テトラフェニル硼酸トリ(メチルフェニル)ホスホニウム及び
テトラフェニル硼酸トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウム
のようなトリアリールホスホニウム塩
が含まれる。
【0037】
適するアニオン性前駆体の他の例には、安定なカルボニウムイオン及び相溶性非配位アニオンを含有するアニオン性前駆体が含まれる。それらには、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
フェニルトリス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
フェニル−トリス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
フェニル−(トリスペンタフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)
テトラキス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸トロピリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミン酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸トリフェニルメチリウム、
テトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)、
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸トロピリウム、
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム及び
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)
が含まれる。
【0038】
金属配位子が、標準条件下でイオン化引き抜きができない、ハライド部分を含む、例えば、(メチルフェニル)シリレン(テトラメチルシクロペンタジエニル)(tert−ブチルアミド)ジルコニウムジクロリドの、場合、それらは、リチウムヒドリドもしくはアルミニウムヒドリド又はアルキルリチウムもしくはアルキルアルミニウム、アルキルアルモキサン、グリニャール試薬等のような有機金属化合物との公知のアルキル化反応により変換され得る。活性化アニオン性化合物の添加の前に又は添加とともにアルキルアルミニウム化合物のジハライド置換メタロセン化合物との反応を記載するプロセスについて、EP−A−0500944、EP−A1−0570982及びEP−A1−0612768を参照。例えば、アルキルアルミニウム化合物を、反応容器へのその導入の前にメタロセンと混合し得る。アルキルアルミニウムは又、掃去剤(後に記載)として適しているので、メタロセンのアルキル化のために通常、化学量論的に必要な使用より過剰の使用は、メタロセン化合物との反応溶媒へのその添加をさせる。時期尚早の活性化を避けるために、通常、アルモキサンは、メタロセンとともには添加されないが、掃去剤及びアルキル化活性剤の両方として作用するときに、重合性モノマーの存在下で、反応容器に直接添加され得る。
【0039】
アルキルアルモキサンは又、触媒活性剤として、特にハライド配位子を有するメタロセン類に適する。触媒活性剤として有用なアルモキサンは、典型的には、環式化合物である、一般式、(R−AlO)n、又は線状化合物である、式、R(R−AlO)nAlR2により表わされるオリゴマー性アルミニウム化合物である。それらの式において、各R又はR2はC1乃至C5アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はペンチルであり、nは1乃至約50の整数である。最も好ましくは、Rはメチルであり、nは少なくとも4、すなわち、メチルアルモキサン(MAO)である。アルモキサン類は、本技術分野で公知の種々の操作により製造され得る。例えば、アルキルアルミニウムは、不活性有機溶媒中に溶解した水と処理され得るか又は、不活性有機溶媒中に懸濁された水和硫酸銅のような水和塩と接触され得て、アルモキサンを生成し得る。しかし、一般的には、アルキルアルミニウムの、限定量の水との反応によりアルモキサンの線状及び環式種の混合物を生成させる。
【0040】
任意に、掃去剤も用いられる。本明細書において用いられる「掃去化合物」という用語は、反応溶媒からの極性不純物を除去するために有効な化合物をいう。そのような不純物は、重合反応成分、特に溶媒、モノマー及びコモノマー供給原料とともに非意図的に導入され得て、特に、メタロセンカチオン−非配位アニオン対が触媒系である場合、触媒活性を低減させるか又はなくしたりさえすることにより、触媒活性及び安定性に悪影響を及ぼす。極性不純物、又は触媒毒には、水、酸素、酸素化された炭化水素、金属不純物等が含まれる。好ましくは、種々の成分の合成又は製造中又はその後に、例えば化学的処理又は注意深い分離技術による工程が、そのような物質が反応容器に供給される前にとられるが、重合プロセスそれ自体に、いくらかの少量の掃去化合物がなお通常要求される。典型的には、掃去化合物は、米国特許第5,153,157号及び第5,241,025号、EP−A−0426638、WO−A−91/09882、WO−A−94/03506及びWO−A−93/14132の13族有機金属化合物のような有機金属化合物である。例示的化合物には、トリエチルアルミニウム、トリエチルボラン、トリイソブチルアルミニウム、イソブチルアルミニウムオキサンが含まれ、それらは、活性触媒との不都合な相互作用を最小にするために好ましい、金属又はメタロイド中央に共有結合された嵩高の置換基を有する。
【0041】
反応器を出る物質は、VLDPEポリマー及び蒸気含有未反応モノマー気体を含む。重合後、ポリマーを回収する。特定の態様では、蒸気を圧縮し、冷却し、供給原料成分と混合し得て、その結果、次に気相及び液相を反応器に戻す。
【0042】
一般的に、本明細書に記載された気相重合法を行うことにおいて、反応器温度は、約50℃乃至約110℃の範囲であり、ときにはそれより高い温度である。しかし、反応器温度は、生成されるVLDPEの融点を超えてはならない。例示的反応器温度は、約80℃である。反応器圧力は、100乃至1,000psig、好ましくは約150乃至600psig、より好ましくは200乃至約500psig、最も好ましくは250乃至400psigでなくてはならない。
【0043】
好ましくはその方法は、連続的サイクルで操作される。連続的サイクルで操作される気相重合法の特定の非限定的態様が記載されており、他の形態の気体重合も用いられることを認識すべきである。
【0044】
1つ以上のモノマーを含有する気体流れを、メタロセン触媒の存在下、反応性条件下で流動床に連続的に通す。この気体流れを流動床から取り出し、反応器に再循環して戻す。同時に、ポリマー生成物を反応器から取り出し、新しい一種又は複数種のモノマーを添加して反応済みのモノマーと置き換える。サイクルの一部において、反応器中で、循環する気体流れは重合の熱により加熱される。この熱を、反応器の外部の冷却システムによりサイクルの他の部分で取り去る。反応器内の気体流れの温度をポリマー及び触媒の劣化温度より低い温度に維持するために、反応により生じた熱を取り去る。さらに、生成物として取り出すことができないポリマーの凝集又は塊の生成を防ぐために、そのことはしばしば望ましい。このことは、技術が認識されている種々の方法、例えば、重合反応の間に生成するポリマー粒子の融合又は粘着温度より低い温度への、反応床における気体流れの温度の制御により達成し得る。
【0045】
流動床重合法において生成されるポリマーの量は、一般的に、反応器内の流動床における反応域から取り除かれ得る熱の量に関係するので、熱は取り除かれなくてはならない。気相重合プロセス中に、反応器の外の蒸気を冷却することにより、熱を気体再循環流れから取り出すことができる。流動床プロセスにおける気体再循環流れの速度は、流動床を流動状態に維持するのに十分でなくてはならない。特定の従来の流動床反応器において、重合の熱を取り除くために循環される流体の量は、流動床の支持のために及び流動床中の固体の適切な混合のために必要な流体の量よりもしばしば多い。しかし、流動床から取り出される気体流れ中の固体の過剰な連行を防ぐために、気体流れの速度は制御されなくてはならない。
【0046】
再循環流れを、米国特許第4,543,399号及び米国特許第4,588,790号に記載されている(それらの記載を引用により本明細書に組み入れる)ように、再循環流れの一部を凝縮することをもたらす露点よりも低い温度に冷却し得る。それらの特許に記載されているように、連行した液体を含有する得られる流れを、流動床重合プロセス中に液体が導入されるときに生じ得る前記の凝集及び/又は栓形成なく反応器に戻さなくてはならない。本発明の目的のために、前記プロセス中の再循環流れ又は反応器への液体の意図的な導入を一般的に気相重合法の「凝縮形態」操作という。先に記載した特許による教示のように、再循環流れ温度が「凝縮形態」操作におけるその露点より低い点まで低下させる場合、「非凝縮」又は「乾燥」形態における製造と比較して、増大された冷却能力のためにポリマー生成における増加が可能である。又、生成物特性をほとんど又は全く変化させずに、空時収量、所定の反応器容量におけるポリマー生成の量の実質的増加は、「凝縮形態」において操作することにより達成される。又、特定の「凝縮形態」操作において、2相気体/液体再循環流れ混合物の液相は、混合物の気相中に連行されたままであるか又は懸濁されたままである。この2層混合物を生成するための再循環流れの冷却は液体/蒸気平衡をもたらす。熱が加えられるか又は圧力が低減されるときに液体の蒸発が起こる。時空収量における増大は、再循環流れのこの増大した冷却能力の結果であり、ひいては、流入する再循環流れと流動床温度との間のより大きな温度差及び再循環流れ中に連行された凝縮液体の蒸発の両方による。改良された靭性を有するVLDPE類を製造するための、本明細書に記載されたプロセスの特定の非限定的な態様において、「凝縮形態」の操作が用いられる。
【0047】
本発明のVLDPE類を得るために気相重合法を操作することにおいて、ポリマー及び触媒の量、反応器の操作温度、モノマーに対するコモノマーの比、及びモノマーに対する水素の比を前もって決定しなくてはならず、それによって、望ましい密度及びメルトインデックスが達成され得る。
【0048】
本発明のポリオレフィンを製造するために、「非凝縮」又は「乾燥」形態を含む種々の気体重合法が用いられ得るが、上記特許に記載されている凝縮形態法、並びにGriffinらによる米国特許第5,462,999号及び第5,405,922号(引用により両特許の記載を本明細書に組み入れる)に記載されているような、改良された「凝縮形態」気相重合法を含む種々の凝縮形態法のいずれか1つを、本明細書に開示された方法と矛盾しない程度に用いることが好ましい。米国特許第5,352,749号及び第5,436,304号(引用により両特許の記載を本明細書に組み入れる)に記載されているような、いわゆる「超凝縮形態」法を含む他の種類の凝縮形態プロセスも、本明細書に開示された方法と矛盾しない程度に適用できる。
【0049】
凝縮形態気相重合操作の1つにおいて用いられ得る「凝縮可能な流体」には、飽和又は不飽和炭化水素が含まれ得る。適する不活性の凝縮可能な流体の例は、2乃至8の炭素原子を有する飽和炭化水素から選ばれ得る、容易に揮発性である液体の炭化水素である。いくつかの適する飽和炭化水素は、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン及び他の飽和C6炭化水素、n−ヘプタン、n−オクタン、及び他の飽和C7及びC8炭化水素又はそれらの混合物である。好ましい不活性の凝縮可能な炭化水素はC4及びC6飽和炭化水素である。凝縮可能な流体は又、オレフィン類、α−オレフィン類、ジオレフィン類、少なくとも1つのα−オレフィンを含有するジオレフィン類、又は部分的に又は全体的にポリマー生成物に組み込まれ得る先に記載したモノマーのいくつかを含むそれらの混合物のような重合性の凝縮可能なコモノマーを含み得る。
【0050】
本明細書中に引用された特許における気相重合法を含む、本明細書中に記載された気相重合法のいずれかにおいて、生成物流れにおける未反応のモノマーは再循環され得る。好ましくは、望ましい密度を有する本発明のVLDPE類を製造するために、先に記載されたように、コモノマーの適切な比が維持されるように再循環流れの組成を制御しなくてはならない。
【0051】
本発明の改良された特性を有するポリエチレンの密度は、0.890g/cm3、0.900g/cm3、0.905g/cm3、0.910g/cm3又は0.911g/cm3の下限から0.915g/cm3又は0.913g/cm3の上限までの範囲である。
【0052】
前記VLDPEはさらに、ASTM−1238条件Eにより測定されたときに0.5乃至50g/10分(dg/分)のメルトインデックス(MI)により特徴付けられる。1つ以上の特定の態様では、メルトインデックスについての他の下限には、0.7g/10分及び1.0g/10分が含まれ、メルトインデックスについての代替的な上限には、5g/10分、10g/10分、12g/10分、15g/10分及び20g/10分が含まれ、いずれかの下限からいずれかの上限までのメルトインデックスの範囲が本発明の範囲である。
【0053】
好ましい気相メタロセンVLDPEポリマーは、狭い組成分布によりさらに特徴付けられ得る。当業者によく知られているように、コポリマーの組成分布は、ポリマーの分子間でコモノマーの分布の均一性に関する。メタロセン触媒は、それらが製造するポリマー分子間でコモノマーを非常に均等に組み込むことが知られている。このように、単一のメタロセン成分を有する触媒系から製造されるコポリマーは、ポリマー分子のほとんどが大体同じコモノマー含量を有し、各分子内にコモノマーがランダムに分布するという非常に狭い組成分布を有する。一方、従来のチーグラー・ナッタ触媒は、コモノマー含有がポリマー分子間で広範に変わる、かなり広い組成分布を有するコポリマーを一般的に生成する。
【0054】
組成分布の尺度は「組成分布幅指数」(“CDBI”)である。組成分布幅指数(CDBI)の定義、並びにCDBIを測定する方法は、米国特許第5,206,075号及びPCT出願公開WO93/03093に見出され得る。重量分率対組成分布の曲線から、中央値の各側において、中央値コモノマー含量の50%内にコモノマー含量を有する試料の重量パーセンテージを確立することによりCDBIが測定される。コポリマーのCDBIは、コポリマーの試料の個々の画分を単離するためのよく知られた技術を用いて容易に決定される。1つのそのような技術は、WildらによるJ.Poly.Sci.、Poly.Phys.Ed.、20巻、441頁(1982年)に記載されている昇温溶離分別(Temperature Rising Elution Fractionation)(TREF)である。
【0055】
CDBIを決定するために、コポリマーについて最初に溶解分布曲線を生成する。溶解分布曲線は先に記載したTREF技術から得たデーターを用いて完成され得る。この溶解分布曲線は、温度の関数として可溶化されるコポリマーの重量分率のプロットである。それを、重量分率対組成分布の曲線に変換する。組成の溶離温度との相関関係を単純にする目的で、すべての画分が、15,000以上のMn(Mnはその画分の数平均分子量である)を有すると仮定する。存在する低い重量分率は一般に、VLDPEポリマーの取るに足らない部分を表わす。この記載の残り及び特許請求の範囲は、CDBI測定においてすべての画分が15,000以上のMnを有すると仮定することのこの慣例を維持する。
【0056】
本VLDPEポリマーは、又、分子量分布(MWD)により特徴付けられ得る。分子量分布(MWD)は、所定のポリマー試料内の分子量の範囲の尺度である。MWDの幅は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比、Mw/Mn、又は重量平均分子量に対するZ平均分子量の比、Mz/Mwのような種々の分子量平均の比により特徴付けられ得る。
【0057】
Mz、Mw及びMnは、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)としても知られているゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定され得る。この技術は、異なるサイズのポリマー分子を分離するために、多孔質ビーズが充填されたカラムを有する器具、溶離溶媒及び検知器を用いる。典型的な測定において、用いられるGPC器具は、145℃で操作されるウルトラスチロゲルカラムを備えたWatersクロマトグラフである。用いられる溶離溶媒はトリクロロベンゼンである。前記カラムは、分子量が正確に知られた16のポリスチレン標準物質を用いて較正される。試験されるポリマーの保持容量に対する、前記標準物質から得られるポリスチレン保持容量の相関関係によりポリマー分子量が出される。
【0058】
平均分子量Mは式、
【0059】
【式1】
【0060】
(式中、Niは分子量Miを有する分子の数である)から計算され得る。nが0のときMは数平均分子量Mnである。nが1のときMは重量平均分子量Mwである。nが2のときMはZ平均分子量Mzである。望ましいMWD関数(例えば、Mw/Mn又はMz/Mw)は、相当するM値の比である。M及びMWDの測定は、本技術分野でよく知られており、例えば、Slade,P.E.編のPolymer Molecular Weights Part II、Marcel Dekker,Inc.、ニューヨーク(1975年)、287乃至368頁;Rodriguez,F.によるPrinciples of Polymer Systems、3版、Hemisphere Pub. Corp.、ニューヨーク(1989年)、155乃至160頁;米国特許第4,540,753号;VerstrateらによるMacromolecules、21巻(1988年)、3360.頁及びそれらに引用されている文献に詳細に記載されている。
【0061】
特許請求の範囲に記載されているVLDPEポリマーは、好ましくは線状ポリマー、すなわち長鎖分枝を有しないポリマーである。本明細書で用いられているように、「線状」という用語は、線状主鎖を有し、長鎖分枝を有しないポリマーに用いられ、すなわち、「線状」ポリマーは、米国特許第5,272,236号及び第5,278,272号に定義されるいるようにSLEPポリマーの長鎖分枝特徴を有しないポリマーである。従って、それらの特許に開示されている「実質的に」線状のポリマーは、長鎖分枝の存在ゆえに「線状」ポリマーではない。
【0062】
好ましいVLDPEポリマーは、密度、メルトインデックス及び本明細書に記載されている他のパラメーターの他に1つ以上の下記の特徴を有する:
(a)50%乃至85%、代替的に60%乃至80%又は55%乃至72%、又は55%以上乃至70%以下の範囲の組成分布幅指数、CDBI、
(b)2乃至3の、代替的には2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mn、
(c)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
(d)TREF測定における2つのピークの存在。
【0063】
これらの特徴のいくつか又はすべてを有する特に好ましいVLDPE類は、先に記載した気相メタロセン製造のVLDPE類である。
【0064】
本明細書及び特許請求の範囲において用いられているようにTREF測定における2つのピークは、後に記載の実施例に開示されているTREF法を用いる、正規化ELS応答(垂直又はy軸)対、溶離温度(左から右へ増大する温度での水平又はx軸)のグラフにおける2つの明確な正規化ELS(蒸発質量光散乱)応答ピークの存在を意味する。このような関係において、「ピーク」は、グラフの変化の一般的な勾配が、温度が高くなるにつれ正から負に変化するところを意味する。2つのピーク間に、グラフの一般的勾配が、温度が高くなるにつれ負から正に変化する局所的最低が存在する。グラフの「一般的な勾配」は、2℃以下の間隔で生じ得る複数の局所的最低及び最高を除くことを意図する。好ましくは、2つの明確なピークは少なくとも3℃離れており、より好ましくは、少なくとも4℃離れており、さらにより好ましくは少なくとも5℃離れている。又、両方の明確なピークは、溶離温度が0℃以下まで実施される場合に20℃より高く120℃より低い温度において生じる。この限定は、最も低い溶離温度において可溶性のままである物質によりもたらされる低温でのグラフにおける明確なピークとの混同を避ける。そのようなグラフにおける2つのピークは、双峰の組成分布(CD)を意味する。双峰CDは又、当業者に公知の他の方法により決定され得る。上記方法が2つのピークを示さない場合に用いられ得るTREF測定についてのそのような1つの代替的な方法は、B.Monrabalによる“Crystallization Analysis Fractionation:A New Technique for the Analysis of Branching Distribution in Polyolefins”、Journal of Applied Polymer Science、52巻、491乃至499頁(1994年)に開示されている。
【0065】
本発明による、性質の好ましいバランス、特にフィルム用途での性質の好ましいバランスは、VLDPEの長鎖分枝が低減するときに達成される。従って、先に記載された触媒構造に関して、ビス−Cp構造がモノ−Cp構造よりも好ましく、非架橋構造の方が架橋構造よりも好ましく、非架橋のビス−Cp構造が最も好ましい。長鎖分枝が実質的にない又はないポリマーを生成する、長鎖分枝を最少にする又はなくす、好ましい触媒系は、ビス(1−メチル−3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドのようなしかしそれに限定されない非架橋のビス−Cpジルコノセンに基づいている。
【0066】
本発明のVLDPEポリマーを製造するために対称のメタロセンが用いられ得る。対称のメタロセンには、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(イソブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(イソペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ベンジルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロプロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロヘキシルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(プロペニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(ブテニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−プロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−ブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−イソプロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−イソブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(1,3−メチルシクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド及びビス(1,2,4−ジメチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドが含まれるがそれらに限定されない。
【0067】
本発明のVLDPEポリマーを製造するために非対称のメタロセンが用いられ得る。非対称のメタロセンには、シクロペンタジエニル(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(イソブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(イソペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(ベンジルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−プロピルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−ブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−イソブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,4−ジメチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(シクロペンチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(エチルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(プロピルシクロペンタジエニル)(プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,3−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(1,2,3−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(テトラメチルシクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロペンタジエニル(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド及び(テトラメチルシクロペンタジエニル)(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドが含まれるがそれらに限定されない。
【0068】
本発明の触媒を製造するための好ましい方法は、後に記載されており、又、1994年、6月24日に出願され、現在放棄されている米国特許出願番号第265,533号及び1994年、6月24日に出願され、現在放棄されている米国特許出願番号第265,532号に見出され、それらの全体を引用により本明細書に完全に組み入れる。好ましい態様において、典型的には、メタロセン触媒成分を液体中にスラリー化し、メタロセン溶液を生成し、活性剤及び液体を含有する別の溶液を生成する。その液体は、少なくとも1つのメタロセン触媒成分及び/又は少なくとも1つの活性剤と相溶性の溶媒であるか、又は少なくとも1つのメタロセン触媒成分及び/又は少なくとも1つの活性剤とともに溶液等を生成することができる他の液体であることができる。好ましい態様において、その液体は環式脂肪族又は芳香族炭化水素、最も好ましくはトルエンである。メタロセン溶液と活性剤溶液を好ましくは混合し、メタロセン溶液及び活性剤溶液又はメタロセンと活性剤の溶液の総容量が多孔質支持体の孔隙量の4倍未満、より好ましくは3倍未満、さらにより好ましくは2倍未満、さらにより好ましくは1−1.5倍乃至2.5−4倍、最も好ましくは1.5乃至3倍の範囲であるように、多孔質支持体に添加する。又、好ましい態様において、触媒調製物に帯電防止剤を添加する。
【0069】
1つの態様において、メタロセン触媒を600℃において脱水されたシリカから製造する。前記触媒は、攪拌機付きの混合容器中で製造される、工業的規模の触媒である。1156ポンド(462kg)の最初の装填量のトルエンを混合機に入れる。次に、トルエン中925ポンド(421kg)の30重量%のメチルアルミノキサンを混合する。次に、トルエン中100ポンド(46kg)の20重量%のビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド[20.4ポンド(9.3kg)の含有されたメタロセン]と混合する。付加的な144ポンド(66kg)のトルエンを混合機に添加し、メタロセン供給シリンダーを濯ぎ、周囲条件下で30分間混合させる。次に、5.3ポンド(2.4kg)の含有されたAS−990を含有する、トルエン中のAS−990、表面改質剤、溶液を54.3ポンド(25kg)添加する。表面改質剤容器を濯いだ付加的な100ポンド(46kg)のトルエンを混合機に添加した。得られたスラリーを3.2psia(70.6kPa)、175゜F(79℃)において、さらさらした粉末になるまで真空乾燥する。最終触媒重量は、1093ポンド(497kg)であった。その触媒は、0.40%の最終ジルコニウム装填及び12.0%のアルミニウム装填を有する。
【0070】
1つの好ましい態様において、実質的に均質の触媒系が好ましい。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「実質的に均質の触媒」とは、好ましくは触媒成分の遷移金属の、活性剤とのモル比が多孔質支持体中に均質に分布されている触媒である。
【0071】
多孔質支持体の総孔隙量を測定するための操作は、本技術分野でよく知られている。それらの操作の1つの詳細は、1巻、Experimental Methods in Catalytic Research(Academic Press、1968年)(特に67乃至96頁参照)に記載されている。この好ましい操作は、窒素吸着のために古典的なBET装置の使用を用いる。本技術分野でよく知られた他の方法は、InnesによるTotal Porosity and Particle Density of Fluid Catalysts By Liquid Titration、28巻、3号、Analytical Chemistry、332乃至334頁(1956年、3月)に記載されている。
【0072】
活性剤成分の金属対メタロセン成分の遷移金属のモル比は、0.3:1乃至1,000:1、好ましくは20:1乃至800:1、最も好ましくは50:1乃至500:1の範囲である。活性剤が先に記載したようにイオン化活性剤である場合、活性剤成分の金属対メタロセン成分の遷移金属成分のモル比は、好ましくは、0.3:1乃至3:1である。
【0073】
典型的には、気相重合法において、反応器のサイクルの一部において、再循環流れ又は流動化媒体としても知られる循環気体流れが、重合の熱により反応器において加熱される連続的サイクルが用いられる。この熱は、反応器の外部の冷却システムによりサイクルの他の部分で取り除かれる(米国特許第4,543,399号、第4,588,790号、第5,028,670号、第5,352,749号、5,405,922号、第5,436,304号、第5,453,471号、及び第5,462,999号参照。それらのすべての特許の記載を引用により本明細書に組み入れる)。
【0074】
一般的に、モノマーからポリマーを製造するための気体流動床法において、1つ以上のモノマーを含有する気体流れが、反応性条件下で触媒の存在下において、流動床を連続的に循環する。気体流れは、流動床から取り出され、反応器に再循環されて戻される。同時にポリマー生成物が反応器から取り出され、新しい、又は新鮮なモノマーが添加されて、重合されたモノマーと置き換わる。
【0075】
本発明の方法の他の態様では、その方法は、掃去剤を本質的に存在させない。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「本質的に存在しない」という用語は、本発明のプロセス中のいずれの所定の時点においても、再循環流れの総重量に基いて10ppm以下しか掃去剤が存在しないことを意味する。
【0076】
本発明の方法の他の態様では、掃去剤が実質的に存在しない。「実質的に存在しない」という用語は、本発明の方法において、本発明のプロセス中のいずれの所定の時点においても、流動床の総重量に基いて50ppm以下しか掃去剤が存在しないことを定義する。
【0077】
1つの態様において、反応器始動中、不純物を除去し、重合が開始されるのを確保するために、触媒を反応器に入れた時間から最初の12時間の間、好ましくは6時間までの間、より好ましくは3時間未満の間、さらにより好ましくは2時間未満の間、最も好ましくは1時間未満の間、掃去剤は、流動床の総床重量に基づいて、300ppm未満、好ましくは250ppm未満、より好ましくは200ppm未満、さらにより好ましくは150ppm未満、なおより好ましくは100ppm未満、最も好ましくは50ppm未満の量存在させて、その後には掃去剤の導入は停止する。
【0078】
本発明の方法の他の態様では、本発明の触媒が、重量比ベースで触媒g当りポリマー1,000gより多い、好ましくは1,500gより多い、さらに好ましくは2,000gより多い、なおより好ましくは約2,500gより多い、最も好ましくは3,000gより多い触媒生産性を達成するまで十分な量で掃去剤を存在させる。
【0079】
本発明の方法の他の態様では、始動中、本発明の触媒が、定常状態の触媒生産性の40%、好ましくは30%未満、より好ましくは20%未満、最も好ましくは10%未満の触媒生産性を達成するまで、掃去剤を十分な量で存在させる。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、「定常状態」とは生成速度であり、時間当りに生成されるポリマーの重量である。
【0080】
触媒又は触媒系の生産性は、主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)の分圧により影響される。モノマー、エチレン又はプロピレンの好ましいモル%は、約25乃至90モル%であり、モノマー分圧は、約75psia(517kPa)乃至約300psia(2069kPa)の範囲であり、それらは、気相重合法における典型的な条件である。
【0081】
本発明の方法において掃去剤を用いる場合、掃去剤は、典型的には、再循環流れ又は反応器に掃去剤を導入することができるいずれかの外部の手段に直接又は間接的に導入される。好ましくは、掃去剤を反応器に直接入れ、典型的な気相法において、好ましくは反応器床が流動状態になった後に、最も好ましくは、反応器床に又はディストリビュータープレートの下に直接入れる。1つの態様において、掃去剤は一度、断続的に又は連続的に反応器システムに導入され得る。
【0082】
本発明の方法において用いられる掃去剤は、定常状態の生産速度に基いて10ppm乃至100ppmに等しい速度で反応器に導入され、その後、掃去剤の導入を停止する。
【0083】
さらに他の態様では、掃去剤が用いられる場合、特に始動中に、掃去剤は、重量比ベースで、分当り触媒のg当り200gの速度の、好ましくは300gの速度の、さらに好ましくは400gの、最も好ましくは500gの速度のポリマーの触媒生産性における増大を与えるのに十分な速度で導入される。
【0084】
他の態様では、掃去剤の金属対メタロセン触媒成分の遷移金属のモル比は、およそ、触媒のg当りポリマーのkgでの触媒生産性×生成速度に基づいて掃去剤のppm×約0.2に等しい。そのモル比の範囲は、約300乃至10である。好ましい態様において、掃去剤としてアルキルアルミニウムが用いられる場合、そのモル比は、遷移金属、例えば、ジルコニウムに対するアルミニウム(Al)として表わされ、Alのモル数は、用いられる掃去剤の総量に基いている。
【0085】
水素は、掃去剤と同時にそのシステムに添加されないことも好ましい。本発明の方法において担持されたメタロセン触媒系が用いられる場合に用いられた担体とは別な担体上で導入され得ることも本発明の範囲内である。
【0086】
本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、微粉は、125mu未満の大きさのポリマー粒子である。この大きさの微粉は、120メッシュ単位標準篩スクリーンを用いて測定され得る。好ましい態様において、125mu未満の微粉の量は、10%未満、好ましくは1%未満、より好ましくは0.85%未満乃至0.05%未満である。
【0087】
本発明の方法において導入された掃去剤を再循環流れから除去するために、反応器の外部のシステムが用いられ得る。このことは、次に、反応器に戻る掃去剤の再循環を阻止し、反応器システムにおける掃去剤の沈積を阻止する。そのようなシステムを再循環流れラインにおける熱交換機又は圧縮機の前に配置する。そのようなシステムが掃去剤を再循環流れラインにおける流動化媒体から凝縮することが企図される。掃去剤を除去するために流動化媒体を処理することが好ましい。例えば、米国特許第4,460,755号を参照。この米国特許を引用により本明細書に組み入れる。
【0088】
本発明のプロセスの間に、掃去剤を断続的に導入し得て、導入された掃去剤のすべての90%より多く、好ましくは95%より多くが再循環流れから除去されることも本発明の方法により企図される。
【0089】
始動時に掃去剤として本発明の触媒又は触媒系又はそれらの成分が用いられ得ることも本発明により企図されるが、それは、高価な操作になるであろう。
【0090】
本発明の最も好ましい態様において、本発明の方法は、凝縮された形態で操作される気相重合法である。本明細書及び特許請求の範囲の目的のためには、再循環流れの総重量に基づく液体の重量%が約2.0重量%より多いように液体及び気相を有する再循環流れを反応器に意図的に導入するプロセスが、「凝縮形態」における気相重合法を操作することであると定義される。
【0091】
本発明の方法の1つの態様において、再循環流の総重量に基づく、再循環流れにおける液体の重量%は、約2乃至約50重量%、好ましくは10重量%より多く、より好ましくは15重量%より多く、さらにより好ましくは20重量%より多く、最も好ましくは約20重量%乃至約40重量%の範囲である。しかし、望ましい生産速度に依存して、いずれの凝縮された量も用いられ得る。
【0092】
本発明の方法の他の態様では、掃去剤が用いられる場合、用いられる掃去剤の量は、メタロセンの遷移金属に対する遷移金属掃去剤の金属のモル比に基いて100未満、好ましくは50未満、より好ましくは約25未満のモル比でなくてはならず、掃去剤がアルミニウム含有有機金属化合物であり、メタロセンの遷移金属が4族の金属である場合、上記のモル比は、触媒の4族金属のモル数に対するアルミニウムのモル数に基づく。
【0093】
付着汚れは、反応器における表面のポリマー堆積物の集まりを記載するのに用いられる用語である。付着汚れは、反応器及びそれに関連するシステム、ハードウエアー等を含む、重合プロセスのすべての部分に対して有害である。付着汚れは、特に、気体流れ又は液体流れを制限する領域において破壊的である。主に懸念される2つの主な領域は、熱交換機付着汚れ及びディストリビュータープレート付着汚れである。熱交換機は、管束内に配置される一連の小直径管から成る。ディストリビュータープレートは、米国特許第4,933,149号(引用により本明細書に組み入れられる)に記載されるような、再循環流れ中に含有される気体が反応帯域に入るか又は、流動床反応器の固体ポリマーの床に分布される前に通過する多数の小直径オリフィスを有する硬質なプレートである。
【0094】
付着汚れは、前記プレート又は冷却器のいずれか又は両方に亘る圧力低下の増大を明示する。圧力低下が非常に高くなると、気体又は液体は、圧縮機によりもはや効率よく循環され得ず、しばしば反応器を停止する必要が生じる。反応器を清浄にすることは数日間かかり、非常に時間を浪費し、費用がかかる。
【0095】
付着汚れは、再循環気体管及び圧縮機にも生じ得るが、通常、プレート及び冷却器付着汚れを伴う。
【0096】
付着汚れの速度を測定するために、付着汚れ因子、Fを定義することが有用である。Fは、付着汚れが生じた孔の範囲の分数である。Fが0(0%)である場合、付着汚れはない。反対に、Fが1(100%)である場合、その孔は完全に塞がっている。付着汚れを、清浄なシステムの圧力降下、デルタP0に関して所定の時間における圧力降下、デルタPに関連付けることは可能である。付着汚れが増加すると、デルタPは増大し、初期圧力低下、デルタP0よりも大きい。Fは下記の表現により与えられる:[もとにおける等式を参照](I)Cooler Fouling[Chemical Structure Diagramについての原特許を参照](II)。一般的に、Fが0.3より大きく約0.4まで(30乃至40%)の場合は、反応器停止は避けられない。好ましくはFは40%未満で、より好ましくは30%未満で、なおより好ましくは20%未満で、さらにより好ましくは15%未満で、最も好ましくは10%未満乃至0%である。付着汚れの速度、時間を関数としたFにおける変化を付着汚れを定量するのに用いる。付着汚れが生じない場合、付着汚れの速度は0である。商業的操作のための付着汚れの最小の容認できる速度は、約12%/月又は0.4%/日であり、好ましくは0.3%/日未満、さらにより好ましくは0.2%/日未満、最も好ましくは0.1%/日未満である。
【0097】
粒度は、下記のように決定される:粒度は、一連の米国標準篩に集められた物質の重量を測定し、重量平均粒度を決定することにより決定される。
【0098】
微粉は、120メッシュ標準篩を通過する総分布のパーセンテージとして定義される。
【0099】
1つの態様において、本発明方法は、この例において記載されているビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに基くメタロセン触媒を用いて操作される。それは、TEALを用いる商業的反応器を操作する付着汚れ効果を示す。この例には、メタロセン触媒における商業的反応器の操作開始からの情報が含まれる。
【0100】
気相重合法及び他の触媒調製物の可能な最適化は、米国特許第5,763,543号、第6,087,291号及び5,712,352号並びにPCT出願公開WO00/02930及びWO00/02931に開示されている。
【0101】
本発明の1つの面は、単層フィルムの形成に関する。そのようなフィルムは、VLDPE「ストレート」樹脂のみを含み得て、その替わりとして、単層フィルムは、他のポリマー成分と配合されたVLDPE、すなわち配合物から形成され得る。それらのフィルムは、いくつかの後に記載するよく知られた公知の押し出し又は同時押し出し技術により形成され得る。それらのフィルムの物理的性質は、用いられるフィルム形成技術に依存して変わり得る。
【0102】
本発明の他の面は、複数層フィルムの形成に関する。複数層フィルムは、本技術分野でよく知られた方法により形成され得る。複数層フィルムの総厚さは、望ましい用途により変わり得る。ほとんどの用途に、約5乃至100μm、より典型的には約10乃至50μmの総フィルム厚さが適している。当業者は、複数層における各々の個々の層の厚さは、望ましい最終用途性能、用いられる樹脂もしくはコポリマー、装置能力及び他の因子に依存して調整され得ることを認識するであろう。各層を形成する物質は、同時押し出し供給ブロック及び集成ダイを通して同時押し出しされ、共に付着されているが、組成において異なり得る2つ以上の層を有するフィルムを生成する。
【0103】
複数層フィルムにおいて用いられる場合、本明細書に開示されているVLDPEポリマーのいずれかがフィルムのいずれかの層で、又は望ましい場合、そのフィルムの1つより多い層で用いられ得る。フィルムの1層より多くが本発明のVLDPEポリマーを用いて形成される場合、各々のそのような層は、個々に配合され得て、すなわち、VLDPEポリマーから形成された層は、フィルムの望ましい性質に基いて、同じ又は異なる化学的組成、密度、メルトインデックス、厚さ等であることができる。
【0104】
本発明の異なるフィルム構造の記載を容易にするために、本明細書において下記の表示が用いられる。フィルムの各層は、「A」又は「B」と表わし、「A」は後に定義される従来の(「従来の」という用語は、本発明のVLDPEでないいずれかのポリマーを意味することが意図される)フィルム層を意味し、「B」は、本発明のVLDPEポリマーのいずれかから形成されるフィルム層を意味する。フィルムが1つよりも多いA層又は1つよりも多いB層を含む場合、1つ以上のプライム記号(’、”、’’’等)がA又はB符号に付けられ、化学的組成、密度、メルトインデックス、厚さ等のような1つ以上の性質において同じであるか又は異なり得る同じ種類(従来の又は本発明の)の層を意味する。最後に隣接する層のための符号は、スラッシュ(/)によって分けられる。この表示を用いて、2つの外側の従来のフィルム層の間に配置された本発明のVLDPEポリマーの内層を有する3層フィルムは、A/B/A’と表示される。同様に、交互に従来の/本発明の層を有する5層フィルムは、A/B/A’/B’/A’’と表わされる。他に示していなければ、層の左から右へ又は右から左へという順番は、重大ではなく、又、プライム符号の順序も重要ではなく、本発明の目的のためには、例えば、A/Bフィルムは、B/Aフィルムと同じであり、A/A’/B/A’’フィルムは、A/B/A’/A’’フィルムと同じである。各フィルム層の相対的厚さも同様に表わされ、100(無限の)の総フィルム厚さに対する各層の厚さを数で表わし、そしてスラッシュで分けて、例えば、各々10μmのA及びA’層及び30μのB層を有するA/B/A’の相対的厚さは、20/60/20と表わされる。
【0105】
本明細書において記載された種々のフィルムでは、「A」層は、複数層フィルム又はフィルム被覆された生成物における使用のための本技術分野で公知の物質を用いて形成され得る。従って、例えば、A層は、ポリエチレンホモポリマー又はコポリマーを含み得て、ポリエチレンは、例えばVLDPE、低密度ポリエチレン(LDPE)、LLDPE、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)及び本技術分野で知られている他のポリエチレンであることができる。ポリエチレンは、メタロセン触媒で製造される方法及びチーグラー・ナッタ触媒で製造される方法を含む、いずれかの適する方法により製造され得る。さらに、A層は、2つ以上のそのようなポリエチレンのブレンドであり得て、本技術分野で公知の添加剤を含み得る。さらに、当業者は、複数層フィルムの層は、適する粘度調和を有しなくてはならないことを理解するであろう。
【0106】
複数層構造において、1つ以上のA層は、又、The Dow Chemical Co.から入手可能なPRIMACOR(商標)エチレン−アクリル酸コポリマー及び/又はエチレン−酢酸ビニルコポリマーのような粘着促進結合層であることができる。A層のための他の材料は、例えば、箔、ナイロン、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、延伸されたポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレン−メタクリル酸コポリマー、グラフト改質されたポリマー、HDPE、LDPE、LMDPE及びMDPEのような他のポリエチレン並びに紙であることができる。
【0107】
1つの態様において、B層は、0.5g/10分以上、0.7g/10分以上、1g/10分以上の低減を有し、5g/10分以下、3g/10分以下、又は2g/10分以下の上限を有するメルトインデックスを有する気相メタロセンで製造されたVLDPEを含み、いずれかの下限からいずれかの上限までのメルトインデックス範囲が本発明の範囲内である。
【0108】
フィルムの各層の厚さ及びフィルム全体の厚さは特に限定されないが、フィルムの望ましい性質により決定される。典型的なフィルム層は、約1乃至1,000μm、より典型的には、約5乃至100μmの厚さを有し、典型的なフィルムは、10乃至100μmの総厚さを有する。
【0109】
1つの態様において、本発明は、本発明のVLDPEポリマーのいずれかから形成された単一層(単層)フィルム、すなわち、先に記載されたB層である単一層を有するフィルムを提供する。
【0110】
他の態様において、先に記載された命名法を用いると、本発明は、下記の例示的構造:
(a)A/B及びB/B’のような二層フィルム、
(b) A/B/A’、A/A’/B、B/A/B’及びB/B’/B’’のような三層フィルム、
(c) A/A’/A’’/B、A/A’/B/A’’、A/A’/B/B’、A/B/A’/B’、A/B/B’/A’、B/A/A’/B’、A/B/B’/B’’、B/A/B’/B’’及びB/B’/B’’/B’’’のような四層フィルム、
(d) A/A’/A’’/A’’’/B、A/A’/A’’/B/A’’’、A/A’/B/A’’/A’’’、A/A’/A’’/B/B’、A/A’/B/A’’/B’、A/A’/B/B’/A’’、A/B/A’/B’/A’’、A/B/A’/A’’/B’、B/A/A’/A’’/B’、A/A’/B/B’/B’’、A/B/A’/B’/B’’、A/B/B’/B’’/A’、B/A/A’/B’/B’’、B/A/B’/A’/B’’、B/A/B’/B’’/A’、A/B/B’/B’’/B’’’、B/A/B’/B’’/B’’’、B/B’/A/B’’/B’’’、B/B’/B’’/B’’’/B’’’’のような五層フィルム
並びに六、七、八、九又はそれより多い層を有するフィルムについての同様な構造のいずれかを有する複数層フィルムを提供する。さらに多い層を有するフィルムが本発明のVLDPEポリマーを用いて形成され得ること及びそのようなフィルムは本発明の範囲内であることを認識しなくてはならない。
【0111】
上記の態様のいずれかにおいて、1つ以上のA層が、ガラス、プラスチック、紙、金属等のような支持層により置き換えられ得るか又はフィルム全体が支持体上に被覆されるか又は積層され得る。従って、本明細書における記載は、複数層フィルムに焦点をあてているが、本発明のVLDPEポリマーのフィルムは又、被覆物としても用いられ得て、例えば、本発明のポリマーから形成されたフィルム又は本発明のポリマーから形成された1つ以上の層を含む複数層フィルムは、紙、金属、ガラス、プラスチック、及び被覆がされ得る他の材料のような支持体上に被覆され得る。そのような被覆された構造も本発明の範囲内である。
【0112】
後に記載されるように、フィルムは、キャストフィルム又はインフレートフィルムであり得る。それらのフィルムはさらに型押しされ得るか又は他の公知のフィルムプロセスにより加工され得る。フィルムは、厚さ、材料及び種々の層の順番並びに各層における添加剤を調整することにより特定の用途へと製造され得る。
【0113】
本発明の1つの面において、VLDPEを含有するフィルム(単層フィルム又は複数層フィルム)は、チルロールキャスティングプロセスのようなキャスティング技術を用いることにより形成され得る。例えば、組成物は、溶融状態で、フラットダイを通して押し出され得て、次に冷却されフィルムが形成される。特定の例として、下記のように、パイロットスケールの商業的キャストフィルムライン機械を用いてキャストフィルムが製造され得る。ポリマーのペレットは、約250℃乃至約300℃の範囲の温度で溶融され、特別な樹脂の溶融粘度に合うように特定の溶融温度が選ばれる。複数層キャストフィルムの場合、2つ以上の異なる溶融物質が、2つ以上の溶融流れを複数層の同時押し出しされた構造へと組み合わせる同時押し出しアダプターに運ばれる。この層にされた流れを単一マニホールドフィルム押し出しダイを通し、望ましい幅にする。ダイギャップ間隙は、典型的には約0.025インチ(約600μm)である。次にその物質を最終的なゲージに引き落とす。0.8ミル(20μm)フィルムでは、その物質引落比は典型的には約21:1である。約90゜F(32℃)に維持された一次チルロールに運ぶダイ間隙を出る溶融体を押さえるのに真空箱又エアナイフが用いられ得る。得られたポリマーフィルムを巻取機上に集める。フィルム厚さをゲージモニターによりモニターし、フィルムをトリマーにより縁を切り取る。望ましい場合、1つ以上の任意の処理装置を用いて、フィルムの表面処理をする。本明細書に記載された仕様により適切に改質された本発明のVLDPEを生成するために用いられるチルロールキャスティングプロセス及び装置は、例えば、The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology、2版、A.L.Brody及びK.S.Marsh編、John Wiley and Sons, Inc.、ニューヨーク(1997年)に記載されている。チルロールキャスティングは1つの例であるが、他のキャスティング形態も用いられ得る。
【0114】
本発明の他の面において、インフレート技術を用いて、すなわち、インフレートフィルムを形成するために、VLDPE(単層又は複数層フィルム)を含有するフィルムが形成し得る。例えば、組成物が溶融状態で環状ダイを通って押し出され、次に膨張させ、冷却させて管状のインフレートフィルムを形成させ、次に軸方向に切り開き、広げて、フラットフィルムを形成する。特定の例として、インフレートフィルムを下記のように製造し得る。VLDPEポリマー組成物を、水で冷却され、抵抗加熱されており、24:1のL/D比を有する63.5mmEgan押し出し機のような押し出し機の供給ホッパーに導入する。そのフィルムは、Sano二重オリフィス非回転、調整不可能なエアリングとともに、2.24mmダイギャップを有する15.24cmのSanoダイを用いて製造され得る。そのフィルムは、そのダイを通して、フィルムの表面に空気を吹き付けることにより冷却されたフィルムに押し出される。そのフィルムを、典型的には、円筒形フィルムを形成するダイから引き出し、冷却し、つぶし、任意に、切り開き、処理、密封又は印刷のような望ましい補助プロセスに付す。その最終化フィルムは、後の加工のためにロールに巻き取られ得るか又はバッグ機に供給され袋に変えられ得る。本発明の1つ以上の態様によりVLDPEを生成するのに用いられ得て、本明細書に記載されたように適切に改質され得るインフレートフィルムプロセス及び装置は、米国特許第5,569,693号に記載されており、その記載を引用により本明細書に組み入れる。当然、他のインフレートフィルム形成方法も用いることができる。
【0115】
本発明の更に他の面は、押出被覆により形成される物品に関する。例えば、支持物質を、熱溶融されたVLDPEポリマーがダイを出るときに、そのポリマーと接触させ得る。より特定すると、すでに形成されたポリプロピレンフィルム(支持体)を、VLDPEポリマーフィルムがダイを押し出されるときにVLDPEポリマーフィルムと押出し接触させる。押出被覆物は、押し出された物質の支持体への接着を促進するために、一般的にはキャストフィルムよりも高い温度、典型的には約600゜Fで処理される。例えば、米国特許第5,268,230号、第5,178,960号及び第5,387,630号に記載されたプロセス(それらの記載を引用により本明細書に組み入れる)を含む他の押出被覆プロセスも用いられ得る。1つの態様において、本発明は、メタロセンVLDPEフィルム又は、紙、金属箔等のような軟質支持体上の被覆物に関し、そのフィルム又は被覆物は、VLDPE樹脂又はそのブレンドを含有する。その被覆物は、単層フィルム又は複数層フィルムであることができる。支持体は、牛乳輸送用紙器、ジュース容器、フィルム等のために供給され得る。
【0116】
1つの態様において、被覆物は、気相メタロセン製造されたVLDPEにより形成されて、そのVLDPEは、5g/10分以上、7g/10分以上、9g/10分以上、13g/10分以上、14g/10分以上、15g/10分以上の下限を有し、20g/分以下の上限を有するメルトインデックスを有し、いずれの下限からいずれの上限までの範囲のメルトインデックスが本発明の範囲内である。
【0117】
本発明のフィルム及び被覆物は又、積層構造、すなわち、2つの支持体間に配置された本明細書に記載されたフィルム又は被覆物を有する積層構造における使用に適している。それらのフィルム又は被覆物は、単層又は複数層構造におけるヒートシール層又は防湿層としての使用にも適する。
【0118】
VLDPE樹脂、ブレンド、単層及び複数層フィルム、被覆物、積層物、並びに本発明の他の構造は、本明細書に記載された方法により又は本技術分野において公知の他の方法により製造されることができ、本明細書に記載された方法により製造されたVLDPEポリマー、又はメタロセンVLDPEポリマーを製造するのに使用されるための本技術分野において公知の他の方法により製造されるVLDPEポリマーを使用することができる。
【0119】
本発明の他の面は、メタロセンの存在下で行われる気相重合法を用いて製造される極低密度ポリエチレン類(VLDPE類)のいずれか1つを含有するポリマー生成物に関する。そのようなポリマー生成物は、好ましくは、概要において先に記載された靭性、例えば、先に記載された落槍値及び/又は破壊値のような改良された性質を与えるのに十分な量の前記VLDPEを含有する。そのような生成物には、前記VLDPE類から製造されたフィルム、キャストフィルム、溶融インフレートフィルム、同時押出フィルム、他のポリマーとVLDPEとのブレンドから製造されたフィルム、積層フィルム、押出被覆物、高酸素透過速度を有するフィルム、前記VLDPE類を含有する複数層フィルム、前記VLDPEを含有するシール層及び粘着層、そのようなシール層及び粘着層を有する生成物のような多くのフィルムに基いた生成物が含まれる。本発明の複数層フィルムは、ストレートのm−VLDPE層、又はメタロセン触媒で製造されたLLDPE、チーグラー・ナッタ触媒で製造されたLLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、EVA、EMA、ポリプロピレン又は他のポリマーと同時押し出しされたm−VLDPEブレンド層を有する。本発明のブレンドは、メタロセン触媒で製造されたLLDPE、チーグラー・ナッタ触媒で製造されたLLDPE、LDPE、MDPE、HDPE、EVA、EMA、ポリプロピレン、及びエチレン/プロピレンコポリマーのようなコポリマーのような他のポリマーとともに前記VLDPEを有する。本発明の他の生成物には、通気性にされており、単独で用いられた(単層フィルムとして)か又は1つ以上の他の層、又は織られた又は織られていないフィルム又は布を含むフィルム又は布と組み合わせて用いられたVLDPEが含まれる。それらの生成物には、又、VLDPEを含有する押出被覆組成物が含まれる。それらのフィルムは、多くの公知の切断、切り開き、及び/又は巻き直し技術の1つにより、テープのような他の形態に製造され得る。本発明のフィルムの表面を、コロナ放電、化学的処理、火炎処理等のような公知の及び従来の後形成技術により改質し得る。
【0120】
本発明は又、粘着性袋、野菜袋、積層フィルム、伸縮フィルム、袋類(すなわち、輸送袋、ごみ袋及びライナー類、工業用ライナー類及び野菜袋)、軟質包装物質及び食品包装物質(カットされた新鮮野菜包装物質、冷凍食品包装物質)、パーソナルケアフィルムポーチ、医療用フィルム製品(IVバッグ類のような)、オムツ用フィルム及びハウスラップのような、靭性が望ましい特定の最終用途、特にフィルム系生成物が含まれる。生成物には、種々の食品、カーペット巻物、液体用容器、及び輸送、貯蔵及び/又は展示のために、通常、コンテナに詰められる及び/又はパレットに載せられる種々の同様の商品を含む種々の製品を束ねる、包装する及び用いるときの包装物質が含まれ得る。製品には、製造中、輸送中等の表面の一時的保護におけるような、伸縮を有する又は有しない表面保護用途も含まれ得る。本明細書に記載されたポリマーブレンドから製造されるフィルムの多くの潜在的用途があり、それらは、当業者には明らかであろう。
【0121】
実施例
下記の実施例により、選ばれた種類の本発明の気相重合法がいかに行われるかに関する付加的な詳細が明らかになり、本発明の方法を用いて製造されるポリマーの非限定的例の特定の特徴、利点及び性質が示されるであろう。
【0122】
本発明のVLDPEの重合のためのメタロセン触媒は、非架橋のビスCp構造[ビス(1,3−メチル−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド]について先に記載された方法により製造された。
【0123】
特定の実施例において、前記ポリマーの種々の性質を下記の試験操作により測定しており、本明細書及び特許請求の範囲においてそれらの性質が記載されたときは、そのような性質は、それらの操作により測定されるべきであることが理解される。
【0124】
引張強さ値は、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cを用いて測定した他は、又、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D882−97により測定された(縦方向及び横方向)。表IVに表わされているように、引張値は、縦方向降伏及び横方向降伏、200%縦方向及び200%横方向、並びに縦方向極限引張及び横方向極限引張で測定した。
【0125】
ACD(分析的組成分布)プロトコールは、組成分布(CD)を特徴付けるために半結晶質コポリマーのための分析規模のTREF(昇温溶離分別)試験である。試料を良好な溶媒中に溶解させ、ゆっくりと冷却し、支持体上に結晶化させ、次に、溶離中加熱することにより再溶解させ、支持体から洗浄する。組成(及び欠陥構造)の関数である、溶液における結晶化温度の差によって、ポリマー鎖を分別する。質量検知器は、濃度対溶離温度データーを提供し、CD特徴は、狭いCD標準物質を用いて確立された較正曲線(すなわち、モル%コモノマー対温度)を用いることにより得られる。データー取得及び分析のために、2つの自家Visual Basicプログラムを用いる。
【0126】
実際には、ACD試験により提供される2つの分布がある:
・溶解度分布(重量分別対溶解温度) −直接測定される
・組成分布(重量分別対コモノマー含量)−溶解度分布に較正曲線を適用することにより得られる。
【0127】
通常、CDの特徴が強調される。しかし、溶解度分布は、
・目的のポリマーについて較正曲線が確立されないとき、
・試料のMWが低いか又はMWDが十分に広く、試料の重要な部分が低いMW(M<20k)であるとき
に同等以上に重要である。これらの状況下、報告されたCDは、溶解度のMW依存性により影響を受ける。較正曲線は、真のCDを与えるためにMWの効果について修正されなくてはならず、与えられた試料についての溶解度におけるMWと組成の相対的影響の事前(priori)知識を必要とする。一方、溶解度分布は、両方の効果からの寄与をそれらを分離しようとせずに正しく説明する。
【0128】
溶解度分布は、溶媒の種類及び結晶化/溶解条件に依存しなくてはならないことに注意する。正しく較正される場合、CDは、それらの実験的パラメーターにおける変化とは独立していなくてはならない。
【0129】
組成分布幅指数(CDBI)は、下記の器具を用いて測定された:ACD:TREF(昇温溶離分別)分析のための改良されたWaters 150−C(結晶化カラム、バイパス型垂直化、時間的調節機及び温度調節機を含む);カラム:HPLC(高圧液体クロマトグラフィー)型カラム中75μガラスビーズ充填;冷却剤:液体窒素;ソフトウエアー:“A−TREF” Visual Basicプログラム;及び検知器:Polymer Laboratories ELS−1000。CDBI測定についての実施条件は下記の通りである:
GPC設定:
移動相:TCE(テトラクロロエチレン)
温度:カラム区画サイクル 5−115℃、115℃におけるインジェクター区画
実施時間:1時間30分
平衡時間:10分(各実施の前に)
流量:2.5ml/分
注入容量:300μl
圧力設定:流れがないときは0に調整された変換機、30バールに設定された高圧遮断
温度調節機設定
初期温度:115℃
ランプ1温度:5℃ ランプ時間=45分 停滞時間=3分温度調節機設定
ランプ2温度:115℃ ランプ時間=30分 停滞時間=0分
TREF測定において2つのピークが示されない場合の代替的な温度調節器設定。
【0130】
初期温度:115℃
ランプ1温度:5℃ ランプ時間=12時間 停滞時間=3分
ランプ2温度:115℃ ランプ時間=12時間 停滞時間=0分
ある場合には、TREF測定において2つのピークを示すために、より長いランプ時間が必要である。
【0131】
ELS設定
ネブライザー温度:120℃
蒸発器温度:135℃
気体流量:1.0slm(分当り標準リットル)
加熱された移送ライン温度:120℃
メルトインデックスは、ASTM D−1238−95により決定された。メルトインデックスは、g/10分の単位で又はdg/分の数値等価単位で報告される。
【0132】
密度(g/cm3)は、ASTM D−1928−96 Procedure Cにより成形されたプラック圧縮物を切断したチップを用いて決定され、ASTM D618 Procedure Aにより老化され、ASTM D1505−96により測定された。
【0133】
1%割線の測定においては、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cにより測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D882−97における操作に従った。
【0134】
エルメンドルフ引裂の測定では、フィルムゲージをASTM D374−94Method Cにより測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D1922−94aにおける操作を用いた。
【0135】
落槍値は、フィルムゲージをASTM D374−94 Method Cにおける操作を用いて測定することを除き、かつ、μm較正を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D1709−98 Method Aを用いた。
【0136】
曇り度は、ASTM D1003−97により測定された。
【0137】
光沢は、ASTM D2457−97により測定された。
【0138】
総エネルギーは、ASTM D4272−90により測定された。
【0139】
プローブ破壊エネルギー試験は、力(応力)及び針入(歪み)曲線の連続的読みを記録するInstron Universal試験機を用いて行われた。6インチ×6インチ(15cm×15cm)フィルム試験片を圧縮荷重セルに固定して取り付け、直径4インチ(10cm)の試験面積を出した。各々、2インチ×2インチ(5cm×5cm)で、各々約0.25ミル(6.35μm)の厚さの2つのHDPEあい紙を試験表面にゆるく置いた。10インチ/分(25cm/分)の一定速度で移動する3/4インチ(1.9cm)直径の伸ばされた艶消仕上げのステンレス鋼プローブをフィルムへと低下させ、応力/歪み曲線を記録し、プロットした。「破壊力」は、遭遇した最大力(ポンド又はN)であった。応力/歪み曲線下の面積を積算するために、フィルムの破断試験に対する針入中に消費されるエネルギーを示し、「破壊エネルギー」又は「破断エネルギー」(インチ・ポンド又はジュール)として報告する機械を用いた。この試験において、プローブ針入距離は記録しなかった。
【0140】
多分散性又は分子量指数(Mw/Mn)をサイズ排除クロマトグラフィーにより重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比に基いて計算する。
【0141】
組成分布幅指数(CDBI)の定義及びCDBIを決定する方法は、米国特許第5,206,075号に見出され、その内容を本発明と矛盾しない程度に引用により完全に組み入れる。
【0142】
熱間粘着強さは、下記の操作により測定された:熱間粘着試料は、元のフィルムから切断された15mmの幅の試験片であった。シールの転移における破壊及び伸び又はシールバーへの粘着を防ぐために、その試料を、2ミルのPETで裏にテープを貼った(積層した)。J&BからのHot Tack Tester 3000を用いて、0.5MPaのシールバー圧力及び0.5秒のシール時間を用いてシールを作成した。次に、0.4秒の冷却時間の後にに、200mm/分の剥離速度において熱間粘着強さを決定した。
【0143】
フィルムゲージは、μm較正操作をASTM D374−94 Method Cの通りにより行わず、μm較正操作を市販のゲージブロック(Starret Webber 9、JCV1&2)を用いて毎年行った他は、ASTM D374−94 Method Cにより測定した。
【0144】
収縮(%)は、下記のように縦方向(MD)及び横方向(TD)において決定した。100mm円をフィルムから切断する。縦方向が印付けられ、次に試験片を滑石でこすり、次に加熱した。収縮の量は、縦方向及び横方向の両方で測定され、%縦方向収縮及び%横方向収縮として報告される。
【0145】
融解情報は、示差走査熱量分析により決定され、二次融解データーとして報告される。試料をその融解範囲よりも高い温度まで10℃/分のプログラムに組まれた速度で加熱する。次に、その試料をその結晶化範囲の下の温度まで10℃/分のプログラムに組まれた速度で冷却する。次にその試料を10℃/分のプログラムに組まれた速度で再加熱(二次融解)する。
【0146】
実施例1
「凝縮形態」条件下で24時間にわたり工業的規模の気相反応器システムを操作し、本発明の特定のVLDPE類を製造した。表Iは、この24時間の反応条件をまとめている。その時間にわたり製造されたポリエチレンポリマーの測定された密度は、0.9090乃至0.9124の範囲であった。
【0147】
【表1】
【0148】
実施例2
実施例1におけるシステムとは異なる気相反応器システムを操作して、本発明の他のVLDPE類を製造した。下記の表IIは、2つの異なる実施のための反応条件及び得られたポリマーの性質をまとめている。表IIにおいて表わされているように、そのポリマーの密度は0.9118g/m3及び0.9121g/m3であった。
【0149】
【表2】
【0150】
実施例2a
表IIAは、12.28dg/分の密度を有する本発明のm−VLDPEの1つの態様を製造するための反応器条件の1つの例である。
【0151】
【表3】
【0152】
実施例3
本実施例における本発明の特定のVLDPEポリマー樹脂を本明細書に開示したメタロセン触媒を用いる気相重合を用いて製造した。それらのポリマー樹脂からインフレートフィルムを形成した。本発明の樹脂及びインフレートフィルムは、試料A、G、H及びIとして後に(表IIIにおいて)特定されている。試料Aを、実施例1の反応器システムにおいて製造し、試料Gを、実施例2の反応器システムにおいて製造し、試料Iを、実施例1の反応器システムにおいて製造した。試料A及び試料Iは、同じ生産実施により製造した。試料A、G、H及びIを製造するために用いられたコモノマーは、エチレン及びヘキセンであった。流動化気相反応器を操作し、得られるコポリマーを製造した。
【0153】
実施例1及び2に記載される連続式気相流動床反応器において重合を行った。これらの反応器の流動床は、ポリマー粒体から構成されていた。エチレン及び水素の気体供給原料流れを各反応器床の下に導入し、再循環気体ラインへと導入した。ヘキセンコモノマーを反応器床の下に導入した。不活性炭化水素(イソペンタン)も再循環気体ラインにおける各反応器へ導入し、反応器再循環気体に付加的な熱容量を与えた。エチレン、水素及びヘキセンコモノマーの個々の流量を制御して所定の組成目標を維持した。気体の濃度をオンライン気体クロマトグラフにより測定し、再循環気体流れにおける比較的一定の組成を確保した。
【0154】
固体触媒を精製した窒素を用いて流動床に直接注入した。触媒速度を調整して、一定の生産速度を維持した。各反応帯域を通る組成供給原料及び再循環気体の連続的流れにより、成長するポリマー粒子の反応床を流動化状態に維持した。一定の反応器温度を維持するために、重合による熱発生の速度における変化に適応させるために、再循環気体の温度を上げたり下げたりして連続的に調整した。
【0155】
流動床の一部を粒状生成物の生成に等しい速度で取り出すことにより、流動床を一定の高さに維持した。連行された炭化水素を除去するために生成物をパージ物質容器に移した。
【0156】
実施例4
本発明のVLDPE類の予測外の改良された靭性を示すために、異なるプロセスを用いて製造されたポリエチレンポリマーから生成された種々のインフレートフィルムを比較した。特に、特定の「本発明」ポリマーの性質、すなわち、メタロセン触媒を用いる本発明に相当する気相重合法により製造されたポリマーの性質を、特定の「比較」ポリマー、すなわち、本発明でない方法により製造されたポリマーと比較した。
【0157】
比較例について説明すると、試料Bは、比較ポリマー、特定すると、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9189g/cm3)を用いて製造された。試料Cは、気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を用いて製造された。試料Dは、高圧塊状重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたプラストマー(0.9031g/cm3)を用いて製造された。試料Eは、溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された極低密度ポリエチレン(0.9132g/cm3)を用いて製造された。試料Fは、溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造された極低密度ポリエチレン(0.9104g/cm3)を用いて製造された。試料Jは、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9178g/cm3)を用いて製造された。試料Kは、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9183g/cm3)を用いて製造された。試料B及び試料Kは、同じ商業的フィルムであった。
【0158】
試料A乃至Gを一緒に評価し、試料H乃至Kを一緒に評価した。処理中及び試験中の可能なわずかな違いにより、試料H乃至Kのデーターと比較して試料A乃至Gのデーターとの間に違いがあり得る。各々のポリマーを単層インフレートフィルムに形成した。表Vに記載した単層インフレートフィルムの製造のための処理条件を表IIIに記載した。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。試料A乃至Gは、60%の冷却用空気パラメーター、3.5インチの圧力及び52゜Fの温度で処理した。試料H乃至Kは、53%の冷却用空気パラメーター、2.8インチの圧力及び60゜Fの温度で処理した。
【0159】
【表4】
【0160】
次にフィルムの各々の性質を測定した。表Vに記載されたフィルムの樹脂密度、メルトインデックス試験結果及び特徴データーを表IVに記載した。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、アステリスク(*)で表わす。本発明の樹脂及びプラストマー試料Dの融解熱データー、結晶化熱データー及びビカー軟化点データーは、本発明のVLDPEとプラストマーとの間に結晶化度における違いを示している。
【0161】
【表5】
【0162】
本発明のポリマーから製造されたフィルム(試料A、G、H及びI)を先に記載した試験操作により試験した。本発明から得られる特定の改良された性質を示すために、本発明でない方法を用いて製造されたポリマーから製造された比較フィルムの同じ性質も測定した。それらの測定の結果を表Vに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0163】
本発明のポリマーから製造されたフィルムは、ポリマーフィルムが落槍の衝撃の特定の条件下で破損をもたらすエネルギーを測定する落槍値において、比較ポリマーに比較して予測外の改良を示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIについての1.25ミル目標ゲージフィルムにおける方法Aを用いた落槍値は、それぞれ、1,176g/ミル、1,314g/ミル、1,122g/ミル、及び1,104g/ミルであった。それらの落槍値は、溶液重合方法を用いて製造されたポリマーから製造されたすべてのフィルムについての落槍値よりも50%より多く大きかった。すなわち、試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)についての落槍値は325g/ミルであり、試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)についての落槍値は491g/ミルであった。本発明のポリマーから製造されたフィルムの落槍値は又、他の気相重合法を用いて製造されたポリマーから製造されたフィルムの落槍値よりも大きかった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は590g/ミルであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、落槍値は112g/ミルであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は、1.25目標ゲージフィルムでは744g/ミルであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、落槍値は、1.25目標ゲージフィルムでは634g/ミルであった。試料H及びIの本発明のポリマーは又、試料J及びKと比較して、0.8ミルの目標ゲージでは改良された落槍値を示した。
【0164】
本発明のポリマーは、又、プローブの針入に対する伸縮ラップフィルムの抵抗を表わす破壊性において改良を示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIでは、1.25ミル目標ゲージフィルムでの破壊ピーク力値は、それぞれ11.55ポンド/ミル、9.96ポンド/ミル、10.2ポンド/ミル及び9.7ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギー値は、それぞれ40.40インチ−ポンド/ミル、32.52インチ−ポンド/ミル、37.9インチ−ポンド/ミル及び32.2インチ−ポンド/ミルであった。試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、ピーク力は10.02ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは34.33インチ−ポンド/ミルであった。試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)については、ピーク力は10.70ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは35.29インチ−ポンド/ミルであった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)については、ピーク力は9.98ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは31.25インチ−ポンド/ミルであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、ピーク力は8.13ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは23.46インチ−ポンド/ミルであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、1.25目標ゲージフィルムでは、ピーク力は7.4ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは20.5インチ−ポンド/ミルであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)については、1.25目標ゲージフィルムでは、ピーク力は8.3ポンド/ミルであり、破壊破断エネルギーは23.3インチ−ポンド/ミルであった。
【0165】
本発明のフィルムは又、−29゜Fにおいて、より高い総エネルギー衝撃強さを示した。表Vに表わされているように、試料A、G、H及びIについての1.25ミル目標ゲージフィルムでは−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは、それぞれ、3.01フィート−ポンド、3.07フィート−ポンド、3.028フィート−ポンド及び3.905フィート−ポンドであった。それらの値は、溶液重合方法を用いて製造されたポリマーから製造された比較フィルムのすべてについての値よりも大きかった。試料E(溶液重合方法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.42フィート−ポンドであった。試料F(溶液重合方法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.86フィート−ポンドであった。−29゜Fにおけるその総エネルギー衝撃強さ値は、他の気相重合法を用いて製造されるポリマーの値よりも大きかった。試料B(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.34フィート−ポンドであった。試料C(気相重合法においてチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLDPEから製造されたフィルム)では、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.79フィート−ポンドであった。試料J(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、1.25目標ゲージフィルムでは、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは1.956フィート−ポンドであった。試料K(気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEから製造されたフィルム)では、1.25目標ゲージフィルムでは、−29゜Fにおける総エネルギー衝撃強さは2.156フィート−ポンドであった。試料H及びIの本発明のポリマーは、試料J及びKに比較して0.8ミルの目標ゲージについて−29゜Fにおける改良された総エネルギー衝撃強さを示した。
【0166】
又、本発明のフィルムは、従来のチーグラー・ナッタポリエチレン試料C及び試料Eと比較してより高い極限引張強さを示している。本発明のフィルムは又、従来のチーグラー・ナッタポリエチレン試料C及び試料Eと比較して、より少ない収縮を示している。
【0167】
【表6】
【0168】
実施例5
本発明のVLDPE類により示される他の改良された性質は、フィルムにとって重要な性質である、低開始温度における優れた熱間粘着強さである。先に記載した試料A乃至Kを熱間粘着性試験に付し、その結果を表VIに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。100℃の温度において、1.25目標ゲージフィルムでの熱間粘着強さ(N/15mm)は、試料Aでは6.56であり、試料Bでは0.38であり、試料Cでは0.28であり、試料Dでは6.50であり、試料Eでは2.35であり、試料Fでは3.38であり、試料Gでは6.90であり、試料Hでは8.70であり、試料Iでは7.77であり、試料Jでは3.21であり、試料Kでは6.90であった。このように、試料A、G、H及びIは、熱間粘着試験において、他の試料よりも実質的に良好であったことが示された。本発明のフィルムでは熱間粘着結果は予期しない驚くべき結果であった。試料の密度が低減すると、ピーク熱間粘着強さは増大し、より低い温度に移動することが考えられる。プラストマー試料Cの密度が本発明のフィルムよりも低いにもかかわらず、プラストマー試料C及び本発明のフィルムの熱間粘着性がおよそ同じであることは驚くべきことである。
【0169】
【表7】
【0170】
又、先に記載された試料A乃至Kをヒートシール試験に付した。ヒートシール強さ(ポンド)結果を表VIIに示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。シール条件は、1インチのシール幅、73psiのシール圧力、1.0秒のシール時間及び20インチ/分の剥離速度を含む。
【0171】
【表8】
【0172】
実施例6
熱い食品についての2.6%のFDAヘキサン抽出制限に従うために、抽出分試験を、先に記載された試料H乃至Kについて行った。試料L及び試料Mについても抽出分試験を行った。試料L及び試料Mは、VLDPEポリマー樹脂を含有し、本発明の方法、すなわち、メタロセン触媒系を用いる気相重合を用いて製造されたインフレートフィルムから構成される。試料L及び試料Mは、実施例1の反応器システムにおいて製造された。抽出分試験の結果を表VIIIに示す。試料J乃至Kの比較例を、前記アステリスク(*)で表わす。
【0173】
【表9】
【0174】
実施例7
先に記載した試料A乃至Kの1.25目標ゲージフィルムにおいて、酸素透過速度試験、二酸化炭素透過速度試験及び水蒸気透過速度試験を行った。表IXは、酸素透過速度試験の結果を示す。試料B乃至C及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0175】
【表10】
【0176】
表Xは、二酸化炭素透過速度試験の結果を示す。試料B乃至C及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0177】
【表11】
【0178】
表XIは、水蒸気透過速度試験の結果を示す。試料B乃至F及びJ乃至Kの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0179】
【表12】
【0180】
実施例8
表XIIに表わされているように、本発明のポリマーから製造されたフィルムの落槍は、メタロセン触媒を用いる気相重合法により製造された、より高い密度のポリマーから製造されたフィルムの落槍よりも実質的に高かった。本実施例において、本発明のVLDPE類から製造された加熱されないフィルムの性質を、本発明ではないLDPE類を用いて製造された加熱されないフィルムと比較した。試料「AA」及び「BB」は両方とも、0.917g/cm3の密度及び3.5g/10分のメルトインデックスを有するポリエチレンから製造された、本発明でないフィルムであった。試料「AA」は、1.54ミル平均ゲージ厚さを有し、試料「BB」は、0.85ミル平均ゲージ厚さを有した。試料AA及びBBの比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。試料「CC」及び「DD」は、VLDPEから製造された本発明のフィルムであった。3.5g/10分のメルトインデックス及び0.912g/cm3の密度を有するVLDPEから製造された試料「CC」は、1.49ミル平均ゲージ厚さを有し、3.5g/10分のメルトインデックス及び0.912g/cm3の密度を有するVLDPEから製造された試料「DD」は、0.81ミル平均ゲージ厚さを有した。本発明のポリマー及び本発明ではないポリマーの両方とも、メタロセン触媒系を用いる気相重合法を用いて製造した。データーは、本発明のVLDPE類は、本発明ではないLDPE類よりも低い密度を有したが、本発明のVLDPEフィルムの落槍靭性は、本発明ではないLDPEフィルムの落槍靭性より大きかった。特に、本発明試料「CC」及び「DD」についての平均落槍(g/ミルでの)は、本発明試料でない「AA」及び「BB」についての平均落槍よりも40%より多く大きかった。
【0181】
【表13】
【0182】
実施例9
本実施例において、複数層インフレート同時押出フィルムを製造した。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI1.0)の上層及び下層(すなわちスキン層)を有する三層フィルムA1を製造した。中間層(すなわちコア層)は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3105、0.921g/cm3)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI 1.0)上層及び下層を有する三層フィルムB1を製造した。中間層は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3201、0.925g/cm3)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−312、0.917g/cm3、MI 1.0)の上層及び下層を有する三層フィルムC1を製造した。中間層は、超強度ヘキセン(NTX−101ポリマー、0.9MI)から構成された。気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたVLDPEフィルム(EXCEEDTMECD−321、0.912g/cm3、MI 1.0)の上層及び下層を有する三層フィルムD1を製造した。中間層は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した線状低密度ポリエチレン(ExxonMobil LL3105、0.921g/cm3)から構成された。
【0183】
表XIIIは、種々の厚さ比における三層フィルムA1乃至D1の性質を示す。試料A1乃至C1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。例えば、20/60/20の厚さ比は、それぞれ上層、中間層及び下層をいう。
【0184】
【表14】
【0185】
表XIVは、3ミル及び5ミルの目標総フィルムゲージにおける三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1のヒートシール性能を示す。三層フィルムA1及びD1は、先に記載したフィルムから構成されていた。単層フィルムF1は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(0.925g/cm3、MI 0.8)から構成されていた。試料A1乃至F1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0186】
【表15】
【0187】
表XVは、3ミル及び5ミルの目標総フィルムゲージにおける三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1及びG1の熱間粘着性能を示す。三層フィルムA1及びD1並びに単層フィルムF1は、先に記載したフィルムから構成されていた。単層フィルムG1は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造されたLLDPEフィルム(0.9189g/cm3)から構成されていた。試料A1、F1及びG1の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0188】
【表16】
【0189】
実施例10
本実施例において、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(NTX、0.917g/cm3)の中間層を有する三層の同時押し出しされたインフレートフィルムを製造した。三層フィルムA2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有するLDPE(0.923g/cm3)の上層及び下層を有した。三層フィルムB2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有する30%のLDPE(0.923g/cm3)と70%のNTX−095を含有するブレンドの上層及び下層を有した。三層フィルムC2は、3.5%のエチレン酢酸ビニルコモノマーを有する、30%のLDPE(0.923g/cm3)及び70%の、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(EXCEEDTM350D65、0.918g/cm3)を含有するブレンドの上層及び下層を含有した。三層フィルムD2は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造される線状低密度ポリエチレン(0.918g/cm3、M.I. 1.0dg/分)の上層及び下層を有した。三層フィルムE2は、本発明のVLDPEフィルム(0.912g/cm3、M.I. 1.0)の上層及び下層を有した。1.75ミルの総目標ゲージフィルムを有して、層の比は、20/60/20であった。表XVIは、三層フィルムA2乃至E2の性質及び処理パラメーターを示す。試料A2乃至D2の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0190】
フィルムE2とフィルムA2との比較において、スキン層として(すなわち、上層及び下層として)mVLDPE物質は、EVAスキンよりも良好に機能した。縦方向引裂において2倍の改良があり、落槍衝撃強さにおいて4倍の改良があった。引張強さも有意に増大した。EVA類は、それらの低温特性について知られている。予期せぬことに、−29゜Fにおける総エネルギーにより示されるように、mVLDPEは、EVAより性能が優れていた。mVLDPE構造は、10乃至15℃より低い温度で、EVAの熱間粘着強さの2倍を有するフィルムを与えた。2つの構造の極限シール強さはおよそ同じあったが、mVLDPEでは、シール開始温度(SIT)において10乃至15℃の低下があった。
【0191】
フィルムE2とフィルムD2との比較において、フィルムE2は、落槍強さにおける改良を示したことがわかる。又、E2は、シール開始温度において、15乃至20℃の改良を示し、熱間粘着強さにおいて有意な増大を示した。
【0192】
【表17】
【0193】
表XVIIは、三層フィルムA2乃至E2のヒートシール強さを示し、XVIIIは熱間粘着強さを示した。試料A2乃至D2の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0194】
【表18】
【0195】
【表19】
【0196】
実施例11
本実施例において、メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて、滑り剤及び粘着防止剤を含有しなかった。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、各三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。試料A3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料B3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9128g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料C3は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有するスキン層を有した。試料D3は、4.7重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9263g/cm3)を含有するスキン層を有する三層を構成した。試料E3は、5.9重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9261g/cm3)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成する。試料F3は、9.0重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9321g/cm3)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成する。表XIXにフィルム特性をまとめる。表XXにおいてフィルム処理パラメーターをまとめる。試料A3乃至B3及び試料D3乃至F3の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0197】
試料A3乃至C3の比較において、本発明のVLDPEから製造されるスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、試料A3及びB3の、メタロセンで製造されたLLDPE類から製造されたスキン層と比較して、改良された物理的強度特性(引張、引裂及び落槍)を示した。又、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3の靭性(割線モジュラス)及び引張降伏は、LLDPEスキン層を有する試料A3及びB3と比較して、より低かった。さらに、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、LLDPE類スキン層を有する試料A3及びB3と比較して、改良された光学的性質(曇り度及び光沢)、並びにフィルムの粘着における増大を示した。
【0198】
試料C3乃至F3の比較において、本発明のVLDPEから製造されるスキン層を有する試料C3の三層フィルムは、試料D3乃至F3の、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層と比較して、改良された物理的強度特性(引張、引裂及び落槍)を示した。本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、又、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D3乃至F3よりもより低いブロッキング性を有した。本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、5%乃至6%のエチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D3及びE3に匹敵する光学的性質(曇り度及び光沢)を有した。しかし、本発明のVLDPEスキン層を有する試料C3は、曇り度において、ちょうど9%のエチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料F3に劣っていた。
【0199】
【表20】
【0200】
【表21】
【0201】
試料A3乃至F3の熱間粘着結果及びヒートシール強さを、それぞれ表XXI及び表XXIIにまとめる。試料A3乃至B3及び試料D3乃至F3の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0202】
シール化に関して、LLDPEから製造されたスキン層を有する試料A3及びB3と比較して、本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3では、熱間粘着とシール化の両方においてより低い温度及びより強い粘着強さの両方への有意なシフトがあった。本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3は、又、一般的に、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層を有する試料D3乃至F3よりも、より高い熱間粘着強さ及びより低い温度におけるピーク強度を有した。このデーターは、三層フィルムのスキン層において、メタロセン触媒で製造されたポリエチレンの密度が低減すると、熱間粘着温度が低下し、熱間粘着強さが増大し、一方、三層フィルムのスキン層における酢酸ビニルのより高い含量は、熱間粘着温度における低下及び熱間粘着強さにおける低減を生じさせることを示している。本発明のVLDPEから製造されたスキン層を有する試料C3は、エチレン酢酸ビニルから製造されたスキン層を有する試料D3乃至F3よりも、約2乃至7℃低いヒートシール開始温度を有した。
【0203】
【表22】
【0204】
【表23】
【0205】
実施例12
本実施例において、メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて滑り剤及び粘着防止剤を含有した。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。
【0206】
試料A4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,500ppmの粘着防止タルク(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1(ECD−MB−1)及び1.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2(ECD−MB−2)を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料B4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,500ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料C4は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約5,000ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約500ppmのスリップ剤を与える、2%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び2.25%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料D4は、3.5重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9254g/cm3)を含有し、かつ、2,500ppmの粘着防止剤(珪藻土) 及び約500ppmのスリップ剤を含有するスキンを有する三層フィルムを構成した。表XXIIIにフィルム特性をまとめる。試料A4及びD4の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0207】
同じ表示添加剤の添加において、本発明のVLDPEスキン層を有する試料B4は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D4と比較して、再ブロック性(reblock properties)及びCOF性において、わずかに劣ったが、光学特性において、わずかに改良を有した。本発明のVLDPEスキン層を有し、二倍の粘着防止剤を添加した試料C4は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料D4と比較して、良好な粘着防止性及びCOF性を有し、一方、わずかな光学的有利性を維持した。特定の用途において用いられる粘着防止剤の的確な量は、最終用途及び要件に依存している。
【0208】
【表24】
【0209】
実施例13
メタロセンPEポリマーのスキン層を含む、三層の同時押し出しされたフィルムを、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのスキン層と比較した。すべて滑り剤及び粘着防止剤を含有した。各三層フィルムは、LLDPE(呼称0.9MI、0.917g/cm3)の中間層を有した、各三層フィルムの目標層割合は、20/60/20構造であった。総目標フィルムゲージは、1.75ミルであった。
【0210】
試料A5は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された線状低密度ポリエチレン(0.9199g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,300ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約1,400ppmのスリップ剤を与える、2.8%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.15%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料B5は、気相重合法においてメタロセン触媒を用いて製造された本発明の極低密度ポリエチレン(0.9121g/cm3)を含有し、かつ、全フィルムに対して、約2,300ppmの粘着防止剤(Talc、ABT−2500)及び約1,400ppmのスリップ剤を与える、2.8%のEXCEEDTM−Master Batch−1及び1.15%のEXCEEDTM−Master Batch−2を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。試料C5は、5.6重量%の酢酸ビニルコモノマー含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマー(0.9269g/cm3)を含有し、かつ、2,300ppmの粘着防止剤(珪藻土) 及び1,400ppmのスリップ剤を含有するスキン層を有する三層フィルムを構成した。表XXIVにフィルム特性をまとめる。試料A5及びC5の比較例を、前記表においてアステリスク(*)で表わす。
【0211】
同じ表示添加剤の添加において、本発明のVLDPEスキン層を有する配合された試料B5は、エチレン酢酸ビニルスキン層を有する試料C5と比較して、同様の又はわずかに良好の光学特性及び再ブロック性(COF性はわずかに劣っている)を有した。
【0212】
【表25】
【0213】
スキン層としての使用において、本発明のVLDPE類は、9重量%以下の酢酸ビニル含量を有するエチレン−酢酸ビニルコポリマーに対して、たとえ優れていなくとも完全に競争できる。VLDPE類は、一般的に、スキン層として用いられたエチレン−酢酸ビニルコポリマーに比べて、優れた物理的特性、同様の光学的特性及びより低い最適熱間粘着温度を有する。
【0214】
実施例14
剥離試験を行って、OPP/アルミニウム支持体(支持体のOPP側にポリエチレン被覆物)に対する50g/m2被覆物の接着を決定した。試料の縦方向において15mm幅の試験片を切断した。ポリエチレンの被覆物を支持体から手で剥がし、被覆物及び支持体を引張試験機上の向かい合うグリップ内へ締め付けた。そのグリップを100mm/分の速度で分離し、剥離させるための力を測定する。表XXIは、剥離試験の結果を示す。LDPE(ExxonMobil LD200、メルトインデックス7.5dg/分、0.915g/cm3)、LLDPE(Dow3010、メルトインデックス5.4dg/分、密度0.921g/cm3)及びEVA(ExxonMobil LD261)試料のみがOPPから剥離できた。他の樹脂は、支持体を引き裂かずには又はOPP層とアルミニウム層との間の剥離をさせなければ、剥離されなかった。単一部位の触媒により製造された樹脂、本発明のm−VLDPE(EXCEEDTMECD−330、メルトインデックス12dg/分、0.912g/cm3)、プラストマー(EXACT(登録商標)3040、メルトインデックス16.5dg/分、密度0.900g/cm3)及びプラストマー(Affinity PT1450、メルトインデックス7.5dg/分、密度0.902g/cm3)はすべて、従来のLDPE、LLDPE又はEVAよりもOPPに対して良好な接着を有していた。LLDPE(Nova Sclair 61C、メルトインデックス5.3dg/分、0.919g/cm3)もOPPに対して良好な接着を有していたことに注目するのは興味深い。1つの可能な説明は、良好な接着をもたらし得る非常に高い押し出し温度、332℃のゆえの、Nova製品における過剰の酸化である。
【0215】
【表26】
【0216】
そのような組み入れが容認されるすべての地域では、優先権証明書を含む、本明細書中で引用したすべての特許、操作及び他の文献を、それらの開示が本発明に矛盾しない程度に引用により完全に組み入れる。
【0217】
先の記載は、本発明の特定の例、説明及び好ましい態様に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる態様が考えられ得て、本明細書に開示された各発明の範囲は、それらの同等なものも含む、特許請求の範囲により決定される。
Claims (63)
- エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンコモノマーとから誘導されるコポリマーを含有するポリマーブレンド組成物であり、前記コポリマーが、
a)5乃至15重量%のコモノマー含量、
b)0.916g/cm3未満の密度、
c)55%乃至70%の範囲の組成分布幅指数、
d)2乃至3の分子量分布、Mw/Mn、
e)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
f)双峰組成分布
を有する、ポリマーブレンド組成物。 - エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンコモノマーとから誘導されるコポリマーを含有する単層フィルムであり、前記コポリマーが、
a)5乃至15重量%のコモノマー含量、
b)0.916g/cm3未満の密度、
c)55%乃至70%の範囲の組成分布幅指数、
d)2乃至3の分子量分布、Mw/Mn、
e)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
f)双峰組成分布
を有する、単層フィルム。 - 第一の層及び第二の層を有し、それらの層の少なくとも1つが、エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンコモノマーとから誘導されるコポリマーを含有する複数層フィルムであり、前記コポリマーが、
a)5乃至15重量%のコモノマー含量、
b)0.916g/cm3未満の密度、
c)55%乃至70%の範囲の組成分布幅指数、
d)2乃至3の分子量分布、Mw/Mn、
e)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
f)双峰組成分布
を有する、複数層フィルム。 - 支持体、及びその支持体上に配置されたフィルムを有する物品であり、前記フィルムが、エチレンと1つ以上のC3乃至C20のα−オレフィンコモノマーとから誘導されるコポリマーを含有し、前記コポリマーが、
a)5乃至15重量%のコモノマー含量、
b)0.916g/cm3未満の密度、
c)55%乃至70%の範囲の組成分布幅指数、
d)2乃至3の分子量分布、Mw/Mn、
e)2未満の分子量分布、Mz/Mw及び
f)双峰組成分布
を有する、物品。 - 前記コポリマーが、架橋されていないビス−Cpメタロセン触媒系を用いて製造される、請求項1、2、3又は4に記載の、ポリマーブレンド組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記コポリマーが、気相重合法において製造される、請求項1、2、3又は4に記載の、ポリマーブレンド組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記コポリマーが、100psig乃至1,000psigの範囲の圧力で気相重合法において製造される、請求項1、2、3又は4に記載の、ポリマーブレンド組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記コポリマーが、100psig乃至1,000psigの範囲の圧力で気相重合法において、架橋されていないビス−Cpメタロセン触媒系を用いて製造される、請求項1、2、3又は4に記載の、ポリマーブレンド組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記コポリマーが、5g/10分以下のメルトインデックスを有する、請求項1、2又は3に記載の、ポリマーブレンド組成物、単層フィルム、複数層フィルム。
- 前記コポリマーが、5g/10分以上のメルトインデックスを有する、請求項1又は請求項4に記載の、ポリマーブレンド組成物又は物品。
- メタロセン触媒で製造された線状VLDPEポリマーを含有するポリマー組成物であり、前記VLDPEポリマーが、
a)0.916g/cm3未満の密度、
b)50重量%乃至85重量%の範囲の組成分布幅指数、
c)2.0乃至3.0の分子量分布、Mw/Mn、
d)2.0未満の分子量分布、Mz/Mw及び
e)TREF測定における2つのピーク
を有する、ポリマー組成物。 - メタロセン触媒で製造された線状VLDPEポリマーを含有するポリマー組成物を含有する単層フィルムであり、前記VLDPEポリマーが、
a)0.916g/cm3未満の密度、
b)50重量%乃至85重量%の範囲の組成分布幅指数、
c)2.0乃至3.0の分子量分布、Mw/Mn、
d)2.0未満の分子量分布、Mz/Mw及び
e)TREF測定における2つのピーク
を有する、単層フィルム。 - 第一の層及び第二の層を有し、それらの層の少なくとも1つが、メタロセン触媒で製造された線状VLDPEポリマーを含有する、複数層フィルムであり、前記VLDPEポリマーが、
a)0.916g/cm3未満の密度、
b)50重量%乃至85重量%の範囲の組成分布幅指数、
c)2.0乃至3.0の分子量分布、Mw/Mn、
d)2.0未満の分子量分布、Mz/Mw及び
e)TREF測定における2つのピーク
を有する、複数層フィルム。 - 支持体、及びその支持体上に配置されたフィルムを有し、そのフィルムが、メタロセン触媒で製造された線状VLDPEポリマーを含有する物品であり、VLDPEポリマーが、
a)0.916g/cm3未満の密度、
b)50%乃至85%の範囲の組成分布幅指数、
c)2.0乃至3.0の分子量分布、Mw/Mn及び
d)2.0未満の分子量分布、Mz/Mw
を有する、物品。 - 前記VLDPEポリマーが、気相メタロセンで製造されたVLDPEポリマーである、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.900乃至0.915g/cm3の密度を有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.905乃至0.915g/cm3の密度を有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.910乃至0.915g/cm3の密度を有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.5乃至20g/10分のメルトインデックスを有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.5乃至10g/10分のメルトインデックスを有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、0.7乃至5g/10分のメルトインデックスを有する、請求項11、12又は13に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム又は複数層フィルム。
- 前記VLDPEポリマーが、エチレンと、C3乃至C12のα−オレフィンから成る群から選ばれる少なくとも1つのコモノマーとのコポリマーである、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、エチレンと、1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンから成る群から選ばれる少なくとも1つのコモノマーとのコポリマーである、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、エチレンと1−ヘキセンとのコポリマーである、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、エチレンと、少なくとも1つのC3乃至C12のα−オレフィンとの、気相メタロセンで製造されたコポリマーであり、前記VLDPEポリマーが、0.900乃至0.915g/cm3の密度及び0.5乃至10g/10分のメルトインデックスを有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、60重量%乃至80重量%の組成分布幅指数を有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、55重量%乃至75重量%の組成分布幅指数を有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、2.2乃至2.8の分子量分布、Mw/Mnを有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記VLDPEポリマーが、示差走査熱量分析により測定したときに2つ以上の融点ピークを有する、請求項11、12、13又は14に記載の、ポリマー組成物、単層フィルム、複数層フィルム又は物品。
- 前記ポリマーが、VLDPEポリマー及び少なくとも1つのポリマーを含有するブレンドである、請求項11に記載のポリマー組成物。
- 前記単層フィルムが、キャストフィルムである、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記単層フィルムが、インフレートフィルムである、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記単層フィルムが、600g/ミル以上の落槍値を有する、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記単層フィルムが、1,100g/ミル以上の落槍値を有する、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記単層フィルムが、6N/15mm以上のピーク熱間粘着強さを有する、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記単層フィルムが、6.5N/15mm以上のピーク熱間粘着強さを有する、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記ポリマー組成物が、少なくとも1つの他のポリマーをさらに含有するブレンドである、請求項12に記載の単層フィルム。
- 前記複数層フィルムがキャストフィルムである、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムがインフレートフィルムである、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、500g/ミル以上の落槍値を有する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、800g/ミル以上の落槍値を有する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、上層、下層及び中間層を有する層を少なくとも含む、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記上層及び前記下層がそれぞれ、メタロセン触媒で製造された線状VLDPEポリマーを含有する、請求項42に記載の複数層フィルム。
- 前記中間相が、線状低密度ポリエチレンを含有する、請求項42に記載の複数層フィルム。
- 前記VLDPEポリマーが、ブレンドされたポリマー組成物の一部を形成する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、80℃乃至90℃のヒートシール開始温度を有する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、9N/15mm以上のピーク熱間粘着強さを有する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記複数層フィルムが、10N/15mm以上のピーク熱間粘着強さを有する、請求項13に記載の複数層フィルム。
- 前記フィルムが単層フィルムである、請求項14に記載の物品。
- 前記フィルムが複数層フィルムである、請求項14に記載の物品。
- 前記フィルムが、支持体上に被覆されている、請求項14に記載の物品。
- 前記フィルムが支持体に積層されている、請求項14に記載の物品。
- 前記支持体が、ガラス、プラスチック、金属箔及び紙から成る群から選ばれる、請求項14に記載の物品。
- 0.910乃至0.915の密度及び少なくとも約450g/ミル以上の落槍値を有する、線状の極低密度ポリエチレン。
- 490g/ミル以上の落槍値を有する、請求項54に記載のポリエチレン。
- 600g/ミル以上の落槍値を有する、請求項54に記載のポリエチレン。
- 1,200g/ミル以上の落槍値を有する、請求項54に記載のポリエチレン。
- 少なくとも11.00ポンド/ミル(ピーク力)及び30.0インチ・ポンド/ミル(破損エネルギー)の破壊特性を有する、請求項54に記載のポリエチレン。
- 少なくとも12.0のピーク力及び少なくとも40.0の破損エネルギーを有する、請求項54に記載のポリエチレン。
- メタロセンを用いる気相重合法で製造される、請求項54に記載のポリエチレン。
- 1つ以上のモノマーを含有する気体流れを、メタロセンを含有する触媒混合物の存在下、反応性条件下において流動床に通し、0.910乃至0.915の密度を有するポリエチレンを提供することを含む、線状の極低密度ポリエチレンを製造するための気相重合法。
- メタロセンを触媒支持体に結合させる、請求項61に記載の気相重合法。
- 気相重合を、凝縮された又は超凝縮された操作形態で行なう、請求項61に記載の気相重合法。
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