JP2005179556A - 軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法及び造粒物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軟質ポリオレフィン系樹脂を溶融状態とし、次いで、この樹脂を、樹脂の融点(Tm−D)以下の温度まで降温しながら溶融混練する工程を含む、軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。この造粒方法は、造粒時における樹脂の過度の冷却、又は造粒物表面への離型剤の塗布等が不要であるので、造粒物の生産効率を向上することができる。
【選択図】 図1
Description
軟質ポリオレフィン系樹脂は、その性質上、低分子量成分を多く含むことから、その造粒物の表面が粘着性を示すことがある。このため、重合した軟質ポリオレフィン樹脂を、製品として取り扱いやすいサイズに造粒する際、汎用樹脂の一般的な造粒方法である、シートカット方式、ストランドカット方式、空中ホットカット方式、水中ホットカット方式等で造粒すると、造粒物同士が粘着し塊を形成(ブロッキング)しやすいという問題があった。このため、他の汎用樹脂と比較して、低温で取り扱う必要があり、また、造粒物表面に離型剤を塗布する等の対策が必要であるため、造粒物の生産効率が低いという問題があった。
また、樹脂を下向きの複数個の出口を有する押出ダイから下方の冷却水槽に向けて押出し、ダイ出口の下面で回転式カッターにより切断してペレットとし、この切断された直後のペレットに対して、下方より離型剤含有冷却水を散水する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明によれば、以下の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法及び造粒物が提供される。
1. 軟質ポリオレフィン系樹脂を溶融状態とし、次いで、前記樹脂を、樹脂の融点(Tm−D)以下の温度まで降温しながら溶融混練する工程を含む、軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
2. 前記軟質ポリオレフィン系樹脂の降温速度が、5〜300℃/minである1に記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
3. 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、炭素数3〜20のα−オレフィンを、メタロセン触媒を使用して重合した重合体である1又は2に記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(1) 融点(Tm−D)が20〜120℃の結晶性樹脂である
(2) 結晶化時間が3分以上である
5. 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、下記(3)を満たすポリプロピレンである1〜4のいずれかに記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(3) PP立体規則性指数[mm]が50〜90mol%
6. 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、下記(4)を満たす1−ブテン重合体である1〜4のいずれかに記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(4) PB立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}が20以下
7. 1〜6のいずれかに記載の造粒方法によって造粒した軟質ポリオレフィン系樹脂造粒物。
図1は本発明の造粒方法を説明するためのフロー図である。
本発明の造粒方法は、オレフィン単体を重合・溶媒脱揮して得られる重合体を、加熱して溶融状態とし、次いで、この樹脂を、樹脂の融点以下の温度まで冷却しながら撹拌・混練する。この処理を経た樹脂を造粒し、製品である造粒物を得る。
図1に示す工程のうち、重合体回収までの工程については、当技術分野において一般的に実施されている方法が採用できる。
樹脂の溶融には、一般に使用される装置、例えば、熱媒体又は電気ヒーター等を使用できる。
混練機としては、融点以下の樹脂を均一に混練できる能力を有するものであればよく、例えば、バッチ式では、ミキシングロール又はインテンシブミキサー等が、連続式では、単軸混練機又は二軸混練機等を用いることができる。
これら混練機の温度制御は、混練機外周にジャケットを設け、加熱・冷却することで実施できる。加熱は、電気ヒーター、熱水、蒸気又は熱油等を用いることができる。冷却方法は、冷却水又は低温油等を用いることができる。攪拌機を有する機器については、軸内に、通水又は通油できるような構造のものを採用することができる。
尚、本明細書において、樹脂の融点(Tm−D)は、示差走査型熱量計(DSC)を用い、10mgの試料を窒素雰囲気下、10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの、最も高温側に観測されるピークのピークトップとして定義する。
主触媒のシクロペンタジエニル環を有する周期律表第4属の遷移金属化合物としては、シクロアルカジエニル基又はその置換体、具体的には、インデニル基、置換インデニル基及びその部分水素化物からなる群から選ばれた少なくとも2個の基が低級アルキレン基あるいはシリレン基を介して結合した多座配位化合物を配位子とするジルコニウム、チタン、及びハフニウム化合物である。即ち、遷移金属化合物は、H.H.Brintzinger et al,J.Organometal.Chem.,288,63(1985)に記載のエチレン−ビス−(インデニル)ジルコニウムジクロリドや、J.Am.Chem.Soc.,109,6544(1987)に記載のエチレン−ビス−(インデニル)ハフニウムジクロリド、H.Yamazaki et al,Chemistry Letters,1853(1989)に記載のジメチルシリルビス(2,4−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、ジメチルシリルビス(2,4,5−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あるいはこれらの錯体のハフニウムジクロリド等のジルコニウム及びハフニウム化合物の立体硬質(stereorigid)キラル(chiral)化合物である。
また、予め少量のα−オレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等で予備重合を行ってもよい。重合温度は通常、−50〜250℃、好ましくは、0〜150℃の範囲であり、重合時間は通常、1〜10時間の範囲であり、圧力は通常、常圧〜300kg/cm2−Gの範囲である。
(1) 融点(Tm−D)が20〜120℃の結晶性樹脂である
(2) 結晶化時間が3分以上である
融点(Tm−D)が20℃未満の結晶性樹脂は、室温での取扱いが困難である場合があり、120℃を超える結晶性樹脂は、本発明の効果が効率的に得られないおそれがある。融点(Tm−D)は、好ましくは50〜100℃、より好ましくは60〜90℃である。
尚、本発明において結晶性樹脂とは、上記融点(Tm−D)が観測される樹脂のことをいう。
結晶化時間は、結晶化の促進効果が顕著になることから、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上である。
尚、結晶化時間は、示差走査型熱量計を用いて、試料を窒素雰囲気下、190℃で3分間溶融状態とした後、液化窒素を導入し急速(約300℃/分)に25℃まで降温後、この温度で保持し、試料温度が25℃になった時点から、結晶化発熱ピークが観測されるまでの時間を意味する。
尚、軟質ポリオレフィン樹脂の融点(Tm−D)及び結晶化時間は、後述する立体規則性指数を調整することで制御できる。
50mol%未満では、べたつきが発生するおそれがあり、90mol%を超えると加工性が低下するおそれがある。好ましくは50〜80mol%であり、より好ましくは60〜80mol%である。
尚、本発明において、PP立体規則性指数[mm]は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により報告された「Macromolecules,6925(1973)」で提案された方法に準拠して求めた値を意味する。
尚、本発明において、PB立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}は、朝倉らにより報告された「Polymer Journal,16,717(1984)」、J.Randallらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,C29,201(1989)」及びV.Busicoらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,198,1257(1997)」記載の方法に準拠して、メソペンタッド分率(mmmm)及び異常挿入含有量(1,4挿入分率)を求め、PB立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}を算出する。即ち、13C核磁気共鳴スペクトルを用いてメチレン基、メチン基のシグナルを測定し、ポリ(1−ブテン)分子中のメソペンタッド分率及び異常挿入含有量を求め、PB立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}を算出する。
尚、製造例にて重合した樹脂の物性は、以下の方法により測定した。
(1)分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)
下記の装置及び条件で測定し、質量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnより算出した。
GPC測定装置
カラム:TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器:液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C測定条件
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度:145℃
流速:1.0ミリリットル/分
試料濃度:2.2mg/ミリリットル
注入量:160マイクロリットル
検量線:Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
上述の方法により測定した。尚、13C核磁気共鳴スペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
(3)ガラス転移温度(Tg)、融点(Tm−D)及び結晶化時間
示差走査型熱量計(DSC:パーキン・エルマー社製、DSC−7)を使用して、上述の方法により測定した。
軟質系ポリオレフィン系樹脂として、メタロセン系ポリブテン−1を以下の方法により製造した。
(1)メタロセン触媒 [(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの合成]
シュレンク瓶に(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(インデン)のリチウム塩の3.0g(6.97mmol)をTHF50mLに溶解し−78℃に冷却した。ヨードメチルトリメチルシラン2.1mL(14.2mmol)をゆっくりと滴下し室温で12時間攪拌した。溶媒を留去しエーテル50mLを加えて飽和塩化アンモニウム溶液で洗浄した。分液後、有機相を乾燥し溶媒を除去して(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデン)を3.04g(5.88mmol)を得た。(収率84%)
1H−NMR(90MHz,THF−d8)による測定の結果は、: δ 0.04(s,18H,トリメチルシリル),0.48(s,12H,ジメチルシリレン),1.10(t,6H,メチル),2.59(s,4H,メチレン),3.38(q,4H,メチレン),6.2−7.7(m,8H,Ar−H)であった。
1H−NMR(90MHz,CDCl3 )による測定の結果は、: δ 0.0(s,18H,トリメチルシリル),1.02,1.12(s,12H,ジメチルシリレン),2.51(dd,4H,メチレン),7.1−7.6(m,8H,Ar−H)であった。
攪拌機付き、内容積0.20m3のステンレス製反応器に、n−ヘプタンを20L/h、トリイソブチルアルミニウム(日本アルキルアルミ社製)を16mmol/h、メチルアルミノキサン(アルベマール社製)を17mmol/h、さらに、上記(1)で得た(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムクロライドを17μmol/hで連続供給した。重合温度60℃で気相部水素濃度を50mol%、反応器内の全圧を0.7MPaGに保つよう1−ブテンと水素を連続供給し、ポリブテン−1を重合した。
軟質系ポリオレフィン系樹脂として、メタロセン系ポリプロピレンを以下の方法により製造した。
(1)攪拌機付き、内容積0.20m3のステンレス製反応器に、n−ヘプタンを30L/h、トリイソブチルアルミニウム(日本アルキルアルミ社製)を15mmol/h、メチルアルミノキサン(アルベマール社製)を15mmol/h、さらに、製造例1(1)で得た(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムクロライドを15μmol/hで連続供給した。重合温度60℃で気相部水素濃度を50mol%、反応器内の全圧を0.7MPaGに保つようプロピレンと水素を連続供給し、ポリプロピレンを重合した。
製造例1で製造したメタロセン系ポリブテン−1を、加熱ジャケット付ポリマー溶解槽を使用して100℃に加熱し、溶融状態とした。この溶融状態の樹脂を、二軸混練機(栗本鐵工所製KRC−S1)を使用して溶融混練した。このときの条件は、スクリューの回転速度を96rpm(混練機内の樹脂の滞留時間が6分間となるように調整)とし、混練機出口の樹脂温度が60℃となるように混練機の温度を設定した(樹脂の降温速度は6.6℃/min)。樹脂混練時における混練機の所要動力は、0.12〜0.4kWであった。
尚、この混練機では、混練中の所要動力は0.01〜1kWであり、好ましくは0.1〜0.5kWである。
混練機より吐出されたポリブテン−1(15g)を、吐出後すぐに二枚の300×300×6tmmのスチール板で挟み、60秒間放置後の粘着性について評価した。その結果、ポリブテン−1は容易にスチール板から剥がすことができ、表面粘着性が低いことが確認できた。
ポリブテン−1樹脂の加熱温度を80℃とした他は、実施例1と同様に処理をした(降温速度3.3℃/min)。得られた樹脂について実施例1と同じ粘着性評価を行なった結果、樹脂をスチール板から剥がすことができず、表面粘着性が高いことが確認できた。
ポリブテン−1樹脂を100℃まで加熱、溶融した後、二軸混練機を使用せず、そのまま放置し、樹脂温度が60℃になるまで冷却した。このときの降温速度は3.8℃/minであった。
樹脂温度が60℃になったとき、この樹脂を実施例1と同様にして粘着性を評価した結果、樹脂をスチール板から剥がすことができず、表面粘着性が高いことが確認できた。
ポリブテン−1を6分間混練処理することにより、樹脂温度が40℃となるように混練機の温度を調整した(樹脂の降温速度は10℃/min)他は、実施例1と同様にして処理をした。得られた樹脂について、実施例1と同様にして粘着性を評価した結果、ポリブテン−1は容易にスチール板から剥がすことができ、表面粘着性が低いことが確認できた。
ポリブテン−1に代えて、製造例2で製造したメタロセン系ポリプロピレン樹脂を使用した他は、実施例1と同様の処理をした。得られた樹脂について、実施例1と同様にして粘着性を評価した結果、ポリプロピレンは容易にスチール板から剥がすことができ、表面粘着性が低いことが確認できた。
Claims (7)
- 軟質ポリオレフィン系樹脂を溶融状態とし、
次いで、前記樹脂を、樹脂の融点(Tm−D)以下の温度まで降温しながら溶融混練する工程を含む、軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。 - 前記軟質ポリオレフィン系樹脂の降温速度が、5〜300℃/minである請求項1に記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
- 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、炭素数3〜20のα−オレフィンを、メタロセン触媒を使用して重合した重合体である請求項1又は2に記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
- 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、下記(1)及び(2)を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(1) 融点(Tm−D)が20〜120℃の結晶性樹脂である
(2) 結晶化時間が3分以上である - 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、下記(3)を満たすポリプロピレンである請求項1〜4のいずれかに記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(3) PP立体規則性指数[mm]が50〜90mol% - 前記軟質ポリオレフィン系樹脂が、下記(4)を満たす1−ブテン重合体である請求項1〜4のいずれかに記載の軟質ポリオレフィン系樹脂の造粒方法。
(4) PB立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}が20以下 - 請求項1〜6のいずれかに記載の造粒方法によって造粒した軟質ポリオレフィン系樹脂造粒物。
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