JP2006307138A - エチレン−α−オレフィン共重合体 - Google Patents

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Abstract

【課題】成形性が良好なエチレン−α−オレフィン共重合体であって、耐ブロッキング性および外観に優れた押出成形品が得られるエチレン−α−オレフィン共重合体を提供すること。
【解決手段】エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位を有し、密度(d)が906〜970kg/m3であるエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギーが50kJ/mol以上であり、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上であり、メルトフローレート(MFR)と密度(d)と冷キシレン可溶部割合(CXS)とが下記式(1)の関係を充足し、メルトフローレート(MFR)と特性緩和時間(τ)とが下記式(2)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体。
10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
2<τ≦5.2×MFR-0.746 式(2)
【選択図】なし

Description

本発明は、エチレン−α−オレフィン共重合体に関するものである。さらに詳細には、成形性、耐ブロッキング性および外観に優れた押出成形品が得られるエチレン−α−オレフィン共重合体に関するものである。
食品、医薬品、日用雑貨などの包装に用いられるフィルムやシートなどには、エチレン−α−オレフィン共重合体を押出成形してなる成形体が多く用いられている。これらの成形体に用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体には、成形性に優れること、また、得られる成形体のハンドリング性を高める観点から、耐ブロッキング性に優れることなどが求められている。このようなエチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、ビス(インデニル)エタンとノルマルブチルリチウムと四塩化ジルコニウムとを反応させてなる触媒成分とシリカと有機アルミニウムオキシ化合物とトリイソブチルアルミニウムから形成されてなる触媒を用いてエチレンと1−ブテンとを共重合してなり、溶融張力とメルトフローレートが特定の関係を満たし、示差走査型熱量計により測定した吸熱曲線における最大ピークの温度と密度とが特定の関係を満たすエチレン−1−ブテン共重合体(例えば、特許文献1参照。)が提案されている。また、ジエチル亜鉛、ペンタフルオロフェノール、水およびシリカを接触して得られる助触媒担体と、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドと、トリイソブチルアルミニウムとから形成されてなる触媒を用いてエチレンと1−ヘキセンとを共重合してなり、メルトフローレートが特定の範囲にあり、溶融張力とメルトフローレートが特定の関係を満たし、極限粘度とメルトフローレートが特定の関係を満たすエチレン−α−オレフィン共重合体(例えば、特許文献2参照。)、ジエチル亜鉛、ペンタフルオロフェノール、水、シリカおよびトリメチルジシラザンとを接触して得られる助触媒担体と、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドと、トリイソブチルアルミニウムとから形成されてなる触媒を用いてエチレンと1−ヘキセンとを共重合してなり、メルトフローレートが特定の範囲にあり、溶融張力とメルトフローレートが特定の関係を満たし、極限粘度とメルトフローレートが特定の関係を満たし、更に、高分子量成分鎖長とメルトフローレートが特定の関係を満たすエチレン−α−オレフィン共重合体(例えば、特許文献3参照。)が提案されている。
特開平4−213309号公報 特開2004−149760号公報 特開2004−149761号公報
しかしながら、上記のエチレン−α−オレフィン共重合体を押出成形してなる成形体は、透明または半透明の小さな球状の塊、いわゆるフィッシュアイにより、成形体の外観が低下することがあり、十分満足のいくものではなかった。
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、成形性が良好なエチレン−α−オレフィン共重合体であって、耐ブロッキング性および外観に優れた押出成形品が得られるエチレン−α−オレフィン共重合体を提供することにある。
本発明により、成形性が良好なエチレン−α−オレフィン共重合体であって、耐ブロッキング性および外観に優れた押出成形品が得られるエチレン−α−オレフィン共重合体を提供することができる。
本発明の第一は、エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位を有し、密度(d)が906〜970kg/m3であるエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上であり、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と密度(d;単位はkg/m3)と冷キシレン可溶部割合(CXS;単位は重量%である。)とが下記式(1)の関係を充足し、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と特性緩和時間(τ;単位は秒である。)とが下記式(2)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体にかかるものである。
10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
2<τ≦5.2×MFR-0.746 式(2)
本発明の第二は、エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位を有し、密度(d)が906〜970kg/m3であるエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上であり、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と密度(d;単位はkg/m3)と冷キシレン可溶部割合(CXS;単位は重量%である。)とが下記式(1)の関係を充足し、高分子量成分鎖長(A;単位はオングストローム)とメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)とが、密度が915kg/m3未満の場合は下記式(3)の関係を充足し、密度が915kg/m3以上の場合は下記式(4)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体にかかるものである。
10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.96 式(3)
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.98 式(4)
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位とを含むエチレン−α−オレフィン共重合体である。該α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等があげられ、これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。α−オレフィンとしては、好ましくは1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンである。
エチレン−α−オレフィン共重合体中のエチレンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常50〜99.5重量%である。またα−オレフィンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常0.5〜50重量%である。
エチレン−α−オレフィン共重合体は、上記のエチレンに基づく単量体単位および炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位に加え、本発明の効果を損なわない範囲において、他の単量体に基づく単量体単位を有していてもよい。他の単量体としては、例えば、共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)、非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)、アクリル酸、アクリル酸エステル(例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチル)、メタクリル酸、メタクリル酸エステル(例えばメタクリル酸メチルやメタクリル酸エチル)、酢酸ビニル等があげられる。
エチレン−α−オレフィン共重合体として、好ましくは、エチレンと炭素原子数4〜10のα−オレフィンとの共重合体であり、より好ましくは、エチレンと炭素原子数5〜10のα−オレフィンとの共重合体であり、さらに好ましくは、エチレンと炭素原子数6〜10のα−オレフィンとの共重合体である。例えば、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられ、好ましくはエチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−4−メチル−1−ペンテン共重合体であり、より好ましくはエチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体である。
エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)は、通常0.01〜100g/10分である。該メルトフローレートは、押出成形時の押出負荷をより低減する観点から、好ましくは0.05g/10分以上であり、より好ましくは0.1g/10分以上である。また、押出成形品の機械的強度を高める観点から、好ましくは20g/10分以下であり、より好ましくは10g/10分以下であり、さらに好ましくは6g/10分以下である。該メルトフローレートは、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定される値である。なお、該メルトフローレートの測定では、通常、エチレン−α−オレフィン共重合体に予め酸化防止剤を1000ppm程度配合したものを用いる。
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度(d;単位はkg/m3である。)は、通常、890〜970kg/m3であり、得られる成形体の剛性を高める観点から、好ましくは906kg/m3以上であり、より好ましくは908kg/m3以上であり、得られる成形体の耐衝撃性を高める観点から、好ましくは940kg/m3以下であり、より好ましくは930kg/m3以下である。該密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980のうち、A法に規定された方法に従って測定される。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐を有するような成形性に優れたエチレン−α−オレフィン共重合体であり、このようなエチレン−α−オレフィン共重合体は従来知られた通常のエチレン−α−オレフィン共重合体に比して、流動の活性化エネルギー(Ea;単位はJ/molである。)が高い。従来から知られている通常のエチレン−α−オレフィン共重合体のEaは50kJ/molよりも低く、十分満足のいく成形性が得られないこと、特に押出負荷において十分満足が得られないことがあった。
エチレン−α−オレフィン共重合体のEaは、成形性を高める観点、特に溶融張力を過度に低下させずに押出負荷を低減する観点から、好ましくは55kJ/mol以上であり、より好ましくは60kJ/mol以上である。また、押出成形品の光沢を高める観点から、Eaは、好ましくは100kJ/mol以下であり、より好ましくは90kJ/mol以下である。
流動の活性化エネルギー(Ea)は、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、190℃での溶融複素粘度(単位:Pa・sec)の角周波数(単位:rad/sec)依存性を示すマスターカーブを作成する際のシフトファクター(aT)からアレニウス型方程式により算出される数値であって、以下に示す方法で求められる値である。すなわち、130℃、150℃、170℃および190℃夫々の温度(T、単位:℃)におけるエチレン−α−オレフィン共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線(溶融複素粘度の単位はPa・sec、角周波数の単位はrad/secである。)を、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、各温度(T)での溶融複素粘度−角周波数曲線毎に、190℃でのエチレン系共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際に得られる各温度(T)でのシフトファクター(aT)を求め、夫々の温度(T)と、各温度(T)でのシフトファクター(aT)とから、最小自乗法により[ln(aT)]と[1/(T+273.16)]との一次近似式(下記(I)式)を算出する。次に、該一次式の傾きmと下記式(II)とからEaを求める。
ln(aT) = m(1/(T+273.16))+n (I)
Ea = |0.008314×m| (II)
T :シフトファクター
Ea:流動の活性化エネルギー(単位:kJ/mol)
T :温度(単位:℃)
上記計算は、市販の計算ソフトウェアを用いてもよく、該計算ソフトウェアとしては、Rheometrics社製 Rhios V.4.4.4などがあげられる。
なお、シフトファクター(aT)は、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線を、log(Y)=−log(X)軸方向に移動させて(但し、Y軸を溶融複素粘度、X軸を角周波数とする。)、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際の移動量であり、該重ね合わせでは、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線は、各曲線ごとに、角周波数をaT倍に、溶融複素粘度を1/aT倍に移動させる。また、130℃、150℃、170℃および190℃の4点の値から(I)式を最小自乗法で求めるときの相関係数は、通常、0.99以上である。
溶融複素粘度−角周波数曲線の測定は、粘弾性測定装置(例えば、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800など。)を用い、通常、ジオメトリー:パラレルプレート、プレート直径:25mm、プレート間隔:1.5〜2mm、ストレイン:5%、角周波数:0.1〜100rad/秒の条件で行われる。なお、測定は窒素雰囲気下で行われ、また、測定試料には予め酸化防止剤を適量(例えば1000ppm。)を配合することが好ましい。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、冷キシレンに可溶しかつ結晶性の高い成分を相当量有するエチレン−α−オレフィン共重合体であり、該共重合体中の冷キシレン可溶部割合(CXS)は、下記式(1)の関係を充足し、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上である。
10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
d :エチレン−α−オレフィン共重合体の密度(単位:kg/m3
MFR:エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート
(単位:g/10分)
(なお、該密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980のうち、A法に規定された方法に従って測定される値であり、該メルトフローレートは、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定される値である。)
従来知られた通常のエチレン−α−オレフィン共重合体のCXSは、例えば、従来から知られているメタロセン触媒系を用いて製造されるエチレン−α−オレフィン共重合体のCXSは少なく、通常、式(1)の左辺を満たさない。そのため、該共重合体では十分満足のいく成形性が得られないこと、特に押出負荷において十分満足が得られないことがあった。また、四塩化チタンを用いて調製されたような従来から知られているチーグラー・ナッタ触媒系を用いて製造されるエチレン−α−オレフィン共重合体のCXSは多く、冷キシレン可溶部の結晶性は低い。そのため、該共重合体では、得られる成形体の耐ブロッキング性に十分満足が得られないことがあった。
エチレン−α−オレフィン共重合体のCXSとしては、成形性を高める、特に押出負荷をより低減する観点から、下記式(1’)の関係を充足することが好ましく、下記式(1'')の関係を充足することがより好ましい。
10(30.4-0.0326×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1’)
10(30.5-0.0325×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1'')
エチレン−α−オレフィン共重合体の冷キシレン可溶部の融解熱量は、得られる成形体の耐ブロッキング性をより高める観点から、好ましくは50J/g以上であり、より好ましくは70J/g以上である。また、得られる押出成形品の透明性を高める観点から、該融解熱量は200J/g以下であることが好ましい。
エチレン−α−オレフィン共重合体の冷キシレン可溶部割合(CXS)とは、下記(1)〜(4)により求められる値である。
(1)エチレン−α−オレフィン共重合体の試料約5gを、酸化防止剤を含む沸騰したキシレン1リットル中で溶解する。
(2)(1)で調整した沸騰キシレン溶液を2時間程度かけて室温まで冷却し、さらに25℃に20時間静置する。
(3)キシレン溶液を濾過して濾液を回収し、該濾液からキシレン溶媒を除去して、キシレン溶液中に溶解していた共重合体(冷キシレン可溶部と称する。)を取り出す。
(4)得られた冷キシレン可溶部の重量、回収した濾液量および用いた試料重量から、下記式により算出する。
冷キシレン可溶部割合(単位:重量%)
=[〔冷キシレン可溶部重量(単位:g)×(1/回収した濾液量(単位:リットル))〕
/試料重量(単位:g)]×100
冷キシレン可溶部の融解熱量は、示差走査熱量計(熱流束DSC;例えば、パーキンエルマー社製の示差走査型熱量計DSC−7型)により測定される融解曲線において、42℃から完全融解温度(融解曲線が高温側のベースラインに戻る温度)までの全融解熱量を、測定に供した試料の重量で除した値である。融解曲線は、(1)150℃で2分間保持した後に、(2)5℃/分で150℃から40℃まで降温し、(3)40℃で2分間保持し、(4)5℃/分で40℃から完全融解温度を超える温度(通常150℃程度)まで昇温する条件で測定された示差走査熱量測定曲線において、上記(4)の測定で得られた示差走査熱量測定曲線である。なお、測定に供する試料重量は、通常約10mgである。
本発明の第一のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐の長さが長すぎないようなエチレン−α−オレフィン共重合体であり、特性緩和時間(τ;単位は秒である。)が下記式(2)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体である。
2<τ≦5.2×MFR-0.746 式(2)
MFR:エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート
(単位:g/10分)
(なお、該メルトフローレートは、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定される値である。)
長鎖分岐の長さが長すぎるようなエチレン−α−オレフィン共重合体は、通常、式(2)の右辺を満たさない。そのため、該共重合体では、外観において十分満足のいく成形体が得られないことがある。また、従来知られた通常のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐のような構造を有さないため、特性緩和時間は2秒よりも小さい。
本発明の第一のエチレン−α−オレフィン共重合体の特性緩和時間は、得られる成形体の外観を高める観点から、下記式(2’)の関係を充足することが好ましく、下記式(2'')の関係を充足することがより好ましい。
2<τ≦5.1×MFR-0.746 式(2’)
2<τ≦5.0×MFR-0.746 式(2'')
エチレン−α−オレフィン共重合体の特性緩和時間(τ)は、上記の流動の活性化エネルギー(Ea)を算出する際に得られた190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線のマスターカーブを、下記の近似式で表すことにより求められる値である。
η=η0/[1+(τ×ω)n
η :溶融複素粘度(単位:Pa・sec)
ω :角周波数(単位:rad/sec)
η0:エチレン−α−オレフィン共重合体ごとに求められる定数
n :エチレン−α−オレフィン共重合体ごとに求められる定数
なお、上記マスターカーブの上記式での近似は、市販の計算ソフトウェアを用いてもよく、該計算ソフトウェアとしては、Rheometrics社製 Rhios V.4.4.4などがあげられる。
本発明の第二のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐を有するようなエチレン−α−オレフィン共重合体であって、高分子量成分の分子量が低いエチレン−α−オレフィン共重合体であり、高分子量成分鎖長(A;単位はオングストローム)が下記式(3)または(4)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体である。
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3未満の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.96 式(3)
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3以上の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.98 式(4)
MFR:エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート
(単位:g/10分)
(なお、該メルトフローレートは、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で、A法により測定される値である。)
長鎖分岐を有するようなエチレン−α−オレフィン共重合体において、高分子量成分の分子量が高いエチレン−α−オレフィン共重合体は、通常、式(3)または(4)の右辺を満たさない。そのため、該共重合体では、外観において十分満足のいく成形体が得られないことがある。また、成形性を高める観点から、式(3)または(4)の左辺を充足することが好ましい。
本発明の第二のエチレン−α−オレフィン共重合体の高分子量成分鎖長は、得られる成形体の外観を高める観点から、下記式(3’)または(4’)の関係を充足することが好ましく、
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3未満の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.95 式(3’)
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3以上の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.97 式(4’)
下記式(3'')または(4'')の関係を充足することがより好ましい。
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3未満の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.94 式(3”)
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が915kg/m3以上の場合
3.3<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.96 式(4”)
エチレン−α−オレフィン共重合体の高分子量成分鎖長は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定によって得られるエチレン−α−オレフィン共重合体の鎖長分布曲線を、4つの対数正規分布曲線から構成される合成曲線として波形解析し、得られた4つの対数正規分布曲線のうち、ピークの分子鎖長が最も高分子量である対数正規分布曲線のピーク分子鎖長である。高分子量成分鎖長は、以下に示す方法で求められる。
(1)ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定によって、分子鎖長Awの対数であるlogAw(x値)に対して重量割合dW/d(logAw)(y値)がプロットされた鎖長分布曲線を測定する。なお、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定では、分子量標準物質として標準ポリスチレンを用い、下記式により、標準ポリスチレンの分子量を分子鎖量に換算する。
分子鎖長(オングストローム)=標準ポリスチレンの分子量/40.9
(2)x値に対して、標準偏差0.30を有し、任意の平均値(通常、ピーク位置の鎖長Aに相当する。)を有する4つの対数正規分布曲線(x−y曲線)を任意の割合で足し合わせて、合成曲線を作成する。
(3)測定された鎖長分布曲線と合成曲線とのずれの度合いとして、各x値について、測定された鎖長分布曲線のy値と合成曲線のy値との差(偏差)を求め、各x値での偏差をそれぞれ二乗し、それらを合計した値(偏差平方和)を求める。
(4)(2)で用いた対数正規分布曲線の平均値と対数正規分布曲線足し合わせ割合とを変更して、(2)と(3)を繰り返し、偏差平方和が最小値になる合成曲線を求める。
(5)(4)で得られた合成曲線を構成する4つの対数正規分布曲線のうち、ピークの分子鎖長が最も高分子量である対数正規分布曲線のピーク分子鎖長を求める。
なお、鎖長分布曲線上のプロットデータ数は、連続的な分布曲線になるよう、通常少なくとも300以上とする。また、偏差平方和は、通常、該300以上のプロットデータについて行う。
偏差平方和の最小値は、4つの対数正規分布曲線の割合がすべて0の場合の偏差平方和に対して通常0.5%以下になる。また、最も高分子量である成分に相当する対数正規分布曲線のピーク面積の割合は、共重合体全成分の面積を100%として、通常10%以上である。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、成形性を高める観点、特に押出負荷を低減する観点から、好ましくは5以上であり、より好ましくは5.5以上であり、更に好ましくは6.5以上である。また、押出成形品の耐ブロッキング性を高める観点から、好ましくは25以下であり、より好ましくは20以下であり、更に好ましくは15以下である。該分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定によってポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)とを求め、MwをMnで除した値(Mw/Mn)である。
一般に、エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と溶融張力(MT;単位はcNである。)の間には、MFRが増大するにつれて、溶融張力が低下する関係のあることが知られている。本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐を有するような溶融張力が高いエチレン−α−オレフィン共重合体であり、該エチレン−α−オレフィン共重合体としては、押出負荷を低減する観点および引取加工性を高める観点から、下記式(5)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が好ましく、下記式(5’)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体がより好ましく、下記式(5'')を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が更に好ましい。なお、従来の通常のエチレン−α−オレフィン共重合体は、下記式(5)の左辺を通常満たさない。
2.0×MFR-0.59<MT<40×MFR-0.59 式(5)
2.2×MFR-0.59<MT<25×MFR-0.59 式(5’)
2.5×MFR-0.59<MT<15×MFR-0.59 式(5'')
エチレン−α−オレフィン共重合体の溶融張力(MT;単位はcNである。)は、9.5mmφのバレルに充填した溶融樹脂を、温度が190℃、径が2.09mmφ、長さ8mmのオリフィスから剪断速度7.4sec-1で、室温の空気中に押出し、該押し出された溶融樹脂を、径が50mmφの巻き取りロールを用い、40rpm/分の巻き取り上昇速度で巻き取ったときに、溶融樹脂が破断する直前における張力値である。
一般に、エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と極限粘度([η];単位はdl/gである。)の間には、MFRが増大するにつれて、極限粘度が低下する関係があることが知られている。本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐を有するようなエチレン−α−オレフィン共重合体であり、その極限粘度は、従来知られた通常のエチレン−α−オレフィン共重合体の極限粘度よりも通常低い。本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、押出負荷を低減する観点および得られる成形体の衝撃強度を高める観点から、下記式(6)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が好ましく、下記式(6’)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体がより好ましく、下記式(6'')を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が更に好ましい。なお、従来の通常のエチレン−α−オレフィン共重合体は、下記式(6)の右辺を通常満たさない。
1.02×MFR-0.094<[η]<1.50×MFR-0.156 式(6)
1.05×MFR-0.094<[η]<1.47×MFR-0.156 式(6’)
1.08×MFR-0.094<[η]<1.42×MFR-0.156 式(6'')
MFR:エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート
エチレン−α−オレフィン共重合体の極限粘度([η];単位はdl/gである。)は、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を5重量%溶解したテトラリン溶液(以下、ブランク溶液と称する。)と、エチレン−α−オレフィン共重合体を濃度が1mg/mlとなるようにブランク溶液に溶解した溶液(以下、サンプル溶液と称する。)とを調整し、ウベローデ型粘度計により、ブランク溶液とサンプル溶液の135℃での降下時間を測定し、該降下時間から135℃での相対粘度(ηrel)を求め、該相対粘度と下記式から算出される値である。
[η]=23.3×log(ηrel)
一般に、エチレン−α−オレフィン共重合体の極限粘度([η];単位はdl/gである。)とスウェル比(SR)の間には、極限粘度が低下するにつれて、スウェル比が増大する関係があることが知られている。本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、長鎖分岐のような高分子構造を有する共重合体であると考えられており、従来知られた通常のエチレン−α−オレフィン共重合体のスウェル比よりも通常高い。本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体としては、押出負荷を低減する観点および押出成形品の光沢を高める観点から、下記式(7)または(8)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が好ましい。なお、従来の通常のエチレン−α−オレフィン共重合体は、下記式(7)または(8)の左辺を通常満たさない。
[η]<1.20の場合
−0.91×[η]+2.262<SR<2 式(7)
[η]≧1.20の場合
1.17<SR<2 式(8)
また、本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の長鎖分岐のような高分子構造としては、高分子鎖同士が緊密に絡み合った構造が好ましく、下記式(7’)または(8’)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体がより好ましく、
[η]<1.23の場合
−0.91×[η]+2.289<SR<1.9 式(7’)
[η]≧1.23の場合
1.17<SR<1.9 式(8’)
下記式(7'')または(8'')を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が更に好ましい。
[η]<1.30の場合
−0.91×[η]+2.353<SR<1.8 式(7'')
[η]≧1.30の場合
1.17<SR<1.8 式(8'')
エチレン−α−オレフィン共重合体のスウェル比(SR)は、メルトフローレート(MFR)を測定する際に、190℃において、荷重21.18N(2.16Kg)でストランド状に押出した後に空気中で冷却して得た固体状のストランドについて、先端から1〜6mmの範囲の一点における直径D(単位はmmである。)を求め、その直径をオリフィス径2.095mm(D0)で除した値(D/D0)である。通常、直径Dは、3つのストランド試料の平均値として求める。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート比(MFRR)は、成形性を高める観点、特に押出負荷を低減する観点から、60以上が好ましい。該メルトフローレート比(MFRR)は、JIS K7210−1995に規定された方法に従い、190℃、荷重211.82N(21.60kg)で測定されたメルトフローレート値を、荷重21.18N(2.16kg)で測定されたメルトフローレート値で除した値である。なお、上記のメルトフローレート測定には、通常、予め酸化防止剤を1000ppm程度配合した重合体を用いる。
エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が927kg/m3以下である場合、エチレン−α−オレフィン共重合体としては、耐熱性を高める観点から、下記(イ)または(ロ)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体が好ましい。
(イ)少なくとも2つの融点(単位は℃である。)を有し、最高融点(温度が最大の融点)が115℃以上であること
(ロ)1つの融点を有し、融解温度が118℃以上の成分を有すること
上記(イ)の最高融点としては、118℃以上であることが好ましい。なお、エチレン−α−オレフィン共重合体の密度が927kg/m3を超える場合、該共重合体は、通常、耐熱性に優れる。
エチレン−α−オレフィン共重合体の融点および特定温度以上での融解成分の有無は、示差走査熱量計により測定される融解曲線から求められる。融解曲線は、(1)150℃で2分間保持した後に、(2)5℃/分で150℃から40℃まで降温し、(3)40℃で2分間保持し、(4)5℃/分で40℃から150℃まで昇温する条件で測定された示差走査熱量測定曲線において、上記(4)の測定で得られた示差走査熱量測定曲線である。なお、融点は融解ピークのピーク温度であり、また、測定に供する試料重量は、通常約10mgである。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、下記の助触媒担体(A)と、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を2つ有し、該2つの配位子がアルキレン基やシリレン基等の架橋基で結合した構造を有するメタロセン錯体(B)と、有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法があげられる。
上記の助触媒担体(A)は、成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水、成分(d)無機化合物粒子および成分(e)トリメチルジシラザン(((CH33Si)2NH)を接触させて得られる担体である。
成分(b)のフッ素化フェノールとしては、ペンタフルオロフェノール、3,5−ジフルオロフェノール、3,4,5−トリフルオロフェノール、2,4,6−トリフルオロフェノール等をあげることができる。エチレン−α−オレフィン共重合体の流動活性化エネルギー(Ea)を高める観点から、フッ素数の異なる2種類のフッ素化フェノールを用いることが好ましく、例えば、ペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/2,4,6−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/3,5−ジフルオロフェノールなどの組み合せがあげられ、好ましくはペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノールの組み合せである。フッ素数が多いフッ素化フェノールとフッ素数が少ないフッ素化フェノールとのモル比としては、通常、20/80〜80/20である。特性緩和時間τを大きくする観点からは、該モル比は小さい方が好ましく、高分子量成分鎖長Aを小さくする観点からは、該モル比は大きい方が好ましい。
成分(d)の無機化合物粒子としては、好ましくはシリカゲルである。
成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水の各成分の使用量は特に制限はないが、各成分の使用量のモル比率を成分(a)ジエチル亜鉛:成分(b)2種類のフッ素化フェノール:成分(c)水=1:x:yのモル比率とすると、xおよびyが下記式を満足することが好ましい。
|2−x−2y|≦1
上記式のxとしては、好ましくは0.01〜1.99の数であり、より好ましくは0.10〜1.80の数であり、さらに好ましくは0.20〜1.50の数であり、最も好ましくは0.30〜1.00の数である。
また、成分(a)ジエチル亜鉛に対して使用する成分(d)無機化合物粒子の量としては、成分(a)ジエチル亜鉛と成分(d)無機化合物粒子との接触により得られる粒子に含まれる成分(a)ジエチル亜鉛に由来する亜鉛原子が、得られる粒子1gに含まれる亜鉛原子のモル数にして、0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。成分(d)無機化合物粒子に対して使用する成分(e)トリメチルジシラザンの量としては、成分(d)無機化合物粒子1gにつき成分(e)トリメチルジシラザン0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を2つ有し、該2つの配位子がアルキレン基やシリレン基等の架橋基で結合した構造を有するメタロセン錯体(B)の金属原子としては、周期律表第IV属原子が好ましく、ジルコニウム、ハフニウムがより好ましい。また、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、インデニル基、メチルインデニル基、メチルシクロペンタジエニル基、ジメチルシクロペンタジエニル基が好ましく、架橋基としては、エチレン基、ジメチルメチレン基、ジメチルシリレン基が好ましい。更には、金属原子が有する残りの置換基としては、ジフェノキシ基やジアルコキシ基が好ましい。メタロセン錯体(B)として好ましくは、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドをあげることができる。
有機アルミニウム化合物(C)として、好ましくはトリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウムである。
メタロセン錯体(B)の使用量は、助触媒担体(A)1gに対し、好ましくは5×10-6〜5×10-4molである。また有機アルミニウム化合物(C)の使用量として、好ましくは、メタロセン錯体(B)の金属原子モル数に対する有機アルミニウム化合物(C)のアルミニウム原子のモル数の比(Al/M)で表して、1〜2000である。
上記の助触媒担体(A)とメタロセン錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒においては、必要に応じて、助触媒担体(A)とメタロセン錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とに、電子供与性化合物(D)を接触させてなる重合触媒としてもよい。該電子供与性化合物(D)として、好ましくはトリエチルアミン、トリノルマルオクチルアミンをあげることができる。
高分子量成分鎖長Aを小さくする観点、特性緩和時間τを小さくする観点からは、電子供与性化合物(D)を使用することが好ましく、電子供与性化合物(D)の使用量としては、有機アルミニウム化合物(C)のアルミニウム原子のモル数に対して、0.1mol%以上であることがより好ましく、1mol%以上であることが更に好ましい。なお、該使用量は、重合活性を高める観点から、好ましくは10mol%以下であり、より好ましくは5mol%以下である。
重合方法として、好ましくは、エチレン−α−オレフィン共重合体の粒子の形成を伴う連続重合方法であり、例えば、連続気相重合法、連続スラリー重合法、連続バルク重合法であり、好ましくは、連続気相重合法である。該重合法に用いられる気相重合反応装置としては、通常、流動層型反応槽を有する装置であり、好ましくは、拡大部を有する流動層型反応槽を有する装置である。反応槽内に攪拌翼が設置されていてもよい。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造に用いられる重合触媒の各成分を反応槽に供給する方法としては、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、エチレン等を用いて、水分のない状態で供給する方法、各成分を溶媒に溶解または稀釈して、溶液またはスラリー状態で供給する方法が用いられる。触媒の各成分は個別に供給してもよく、任意の成分を任意の順序にあらかじめ接触させて供給してもよい。
また、本重合を実施する前に、予備重合を実施し、予備重合された予備重合触媒成分を本重合の触媒成分または触媒として使用することが好ましい。
重合温度としては、通常、エチレン−α−オレフィン共重合体が溶融する温度未満であり、好ましくは0〜150℃であり、より好ましくは30〜100℃である。エチレン−α−オレフィン共重合体の冷キシレン可溶部割合CXSを大きくする観点から、重合温度は高い方が好ましく、より好ましくは80℃以上であり、更に好ましくは85℃以上である。一方、エチレン−α−オレフィン共重合体の高分子量成分鎖長Aを小さくする観点、あるいは特性緩和時間τを小さくする観点からは、重合温度は低い方が好ましく、より好ましくは80℃以下である。
重合においては、重合反応ガス中に不活性ガスを共存させてもよく、水素を添加してもよい。重合反応ガス中のエチレンに対する水素の濃度は、エチレン−α−オレフィン共重合体の冷キシレン可溶部割合CXSを大きくする観点、高分子量成分鎖長Aを小さくする観点からは、高い方が好ましく、エチレン−α−オレフィン共重合体の特性緩和時間τを大きくする観点からは、該水素濃度は小さい方が好ましい。また、重合反応ガス中のエチレンに対するα−オレフィンの濃度は、CXSの融解熱量を高める観点からは、低い方が好ましい。
また、本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、重合により得られたエチレン−α−オレフィン共重合体を、(1)伸長流動混練ダイ(例えば、Utracki等により開発された米国特許5、451、106号公報に記載されているダイ。)を備えた押出機、(2)ギアポンプを有する異方向二軸スクリューを備えた押出機(スクリュー部からダイまでの間に滞留部があることが好ましい。)などの押出機で、溶融混練する工程を有することが好ましい。
本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体は、必要に応じて、公知の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、耐候剤、滑剤、抗ブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、無滴剤、顔料、フィラー等があげられる。
本発明で製造されるオレフィン重合体は、公知の成形方法、例えば、インフレーションフィルム成形加工法やTダイフィルム成形加工法などの押出成形法、射出成形法、圧縮成形法などにより、各種成形体(フィルム、シート、ボトル、トレー等)に成形される。成形加工方法としては、押出成形法が好適に用いられ、得られる押出成形体は、食品包装や表面保護などの種々の用途に用いられる。
以下、実施例および比較例により本発明を説明する。
実施例および比較例での物性は、次の方法に従って測定した。
[重合体の物性]
(1)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
JIS K7210−1995に規定された方法に従い、荷重21.18N、温度190℃の条件で、A法により測定した。
(2)メルトフローレートレイシオ(MFRR)
JIS K7210−1995に規定された方法に従い、荷重211.8N、温度190℃の条件でA法により測定したメルトフローレート値を、荷重21.18N、温度190℃の条件でA法により測定した値で除した値をMFRRとした。
(3)スウェル比(SR)
メルトフローレート(MFR)を測定する際に、190℃において、荷重21.18Nでストランド状に押出した後に空気中で冷却して得た固体状のストランドについて、先端から1〜6mmの範囲の一点における直径D(単位はmmである。)を求め、その直径をオリフィス径2.095mm(D0)で除した値(D/D0)を算出しSRとした。
(4)密度(単位:Kg/m3
JIS K7112−1980のうち、A法に規定された方法に従って測定した。なお、試料には、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った。
(5)流動の活性化エネルギー(Ea、単位:kJ/mol)
粘弾性測定装置(Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800)を用いて、下記測定条件で130℃、150℃、170℃および190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線を測定し、次に、得られた溶融複素粘度−角周波数曲線から、Rheometrics社製計算ソフトウェア Rhios V.4.4.4を用いて、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線のマスターカーブを作成し、活性化エネルギー(Ea)を求めた。
<測定条件>
ジオメトリー:パラレルプレート
プレート直径:25mm
プレート間隔:1.5〜2mm
ストレイン :5%
角周波数 :0.1〜100rad/秒
測定雰囲気 :窒素
(6)特性緩和時間(τ、単位:sec)
上記の(5)で得られた190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線のマスターカーブを用いて、Rheometrics社製計算ソフトウェア Rhios V.4.4.4により求めた。
(7)分子量分布(Mw/Mn)
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法を用いて、下記の条件(1)〜(8)により、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
(1)装置:Water製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH6−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
(8)高分子量成分鎖長(A、単位:オングストローム)
上記の(7)で得られた分子量分布曲線を用いて、下記(1)〜(5)の方法で算出した。
(1)分子量分布曲線から、分子鎖長Awの対数であるlogAw(x値)に対して重量割合dW/d(logAw)(y値)がプロットされた鎖長分布曲線を求めた。なお、標準ポリスチレンの分子量は、下記式により分子鎖長に換算した。
分子鎖長(オングストローム)=標準ポリスチレンの分子量/40.9
(2)x値に対して、標準偏差0.30を有し、任意の平均値(通常、ピーク位置の鎖長Aに相当する。)を有する4つの対数正規分布曲線(x−y曲線)を任意の割合で足し合わせて、合成曲線を作成した。
(3)(1)で得られた鎖長分布曲線と(2)で得られた合成曲線との同一x値に対するy値の偏差平方和を求めた。
(4)(2)で用いた対数正規分布曲線の平均値と対数正規分布曲線足し合わせ割合とを変更して(2)と(3)の工程を繰り返し、4つの対数正規分布曲線の割合がすべて0の場合の偏差平方和をTとして、偏差平方和が0.005×T以下となる合成曲線を求めた。
(5)(4)で得られた合成曲線を構成する4つの対数正規分布曲線のうち、ピークの分子鎖長が最も高分子量である対数正規分布曲線のピーク分子鎖長を求めた。
(9)冷キシレン可溶部割合(CXS、単位:重量%)
下記(1)〜(4)の工程を行って求めた。
(1)エチレン−α−オレフィン共重合体の試料約5gを、酸化防止剤を含む沸騰したキシレン1リットル中で溶解した。
(2)(1)で調整した沸騰キシレン溶液を2時間程度かけて室温まで冷却し、さらに25℃に20時間静置した。
(3)キシレン溶液を濾過して濾液を回収し、該濾液からキシレン溶媒を除去して、キシレン溶液中に溶解していた共重合体(冷キシレン可溶部と称する。)を取り出した。
(4)得られた冷キシレン可溶部の重量、回収した濾液量および用いた試料重量から、下記式により算出した。
冷キシレン可溶部割合(単位:重量%)
=[〔冷キシレン可溶部重量(単位:g)×(1/回収した濾液量(単位:リットル))〕
/試料重量(単位:g)]×100
(10)示差走査熱量測定
約10mgの試料を用い、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製の示差走査型熱量計DSC−7型)にて、下記条件で融解曲線を測定した。
<測定条件>
150℃で2分間保持した後、5℃/分で150℃から40℃まで降温し、40℃で2分間保持した。次に、5℃/分で40℃から150℃まで昇温した。
(11)極限粘度([η]、単位:dl/g)
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を0.5g/Lの濃度で溶解したテトラリン溶液(以下、ブランク溶液と称する。)と、エチレン−α−オレフィン共重合体を濃度が1mg/mlとなるようにブランク溶液に溶解した溶液(以下、サンプル溶液と称する。)とを調整し、ウベローデ型粘度計により、ブランク溶液とサンプル溶液の135℃での降下時間を測定し、該降下時間から135℃での相対粘度(ηrel)を求めた後、下記式から算出した。
[η]=23.3×log(ηrel)
[フィルムの物性]
(12)フィッシュアイ数(単位:個/m2
インフレーションフィルム成形機(住友重機モダン社製、フルフライトタイプスクリューの単軸押出機(径40mmφ、L/D=26)、ダイス(ダイ径75mmφ、リップギャップ1mm))を用い、加工温度170℃、押出量12.5kg/hr、ブロー比1.8の加工条件で厚み30μのインフレーションフィルムを成形した。得られたフィルムについて、(株)安川電機製作所製LAZER EYE−1000を用いてフライングスポット透過光受光方式、検査幅300mmの条件で、1m2当たりの大きさ0.2mm以上のフィルム欠陥(フィッシュアイ)の数を測定した。
(13)耐ブロッキング性
(12)で得られたフィルムのべたつき度合いを触感により下記の通り評価した。
○:べたつかない
△:ややべたつく
×:かなりべたつく
[成形性]
(14)樹脂圧力(単位:MPa)
インフレーションフィルム成形機(プラコー社製、フルフライトタイプスクリューの単軸押出機(径30mmφ、L/D=28)、ダイス(ダイ径50mmφ、リップギャップ0.8mm)、二重スリットエアリング)を用い、加工温度170℃、押出量5.5kg/hr、フロストラインディスタンス(FLD)200mm、ブロー比1.8の加工条件で厚み80μのインフレーションフィルムを成形する際の押出機の樹脂圧力を測定した。該樹脂圧力が低いほど、成形性に優れる。
(15)溶融張力(MT、単位:cN)
東洋精機製作所製 メルトテンションテスターを用いて、温度が190℃の条件で、9.5mmφのバレルに充填した溶融樹脂を、ピストン降下速度5.5mm/分(剪断速度7.4sec-1)で、径が2.09mmφ、長さ8mmのオリフィスから押出し、該押し出された溶融樹脂を、径が50mmφの巻き取りロールを用い、40rpm/分の巻き取り上昇速度で巻き取り、溶融樹脂が破断する直前における張力値を測定した。この値が大きいほど成形性に優れる。
実施例1
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;平均粒子径=55μm;細孔容量=1.67ml/g;比表面積=325m2/g)2.8kgとトルエン24kgとを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン0.91kgとトルエン1.43kgとの混合溶液を反応器内の温度を5℃に保ちながら33分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、95℃で3時間攪拌し、ろ過した。得られた固体成分をトルエン21kgで6回、洗浄を行った。その後、トルエンを6.9kg加えスラリーとし、一晩静置した。
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:50重量%)2.05kgとヘキサン1.3kgとを投入し、攪拌した。その後、5℃に冷却した後、ペンタフルオロフェノール0.77kgとトルエン1.17kgとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら61分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、40℃で1時間攪拌した。その後、H2O0.11kgを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間、55℃で2時間攪拌した。その後、室温にてジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:50重量%)1.4kgとヘキサン0.8kgとを投入した。5℃に冷却した後、3,4,5−トリフルオロフェノール0.42kgとトルエン0.77kgとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、40℃で1時間攪拌した。その後、H2O0.077kgを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間、40℃で2時間、更に、80℃で2時間攪拌した。攪拌後、残量16Lまで上澄み液を抜き出し、トルエン11.6kgを投入し、95℃に昇温し、4時間攪拌した。攪拌後、上澄み液を抜き出し、固体成分を得た。得られた固体成分をトルエン20.8kgで4回、ヘキサン24リットルで3回、洗浄を行った。その後、乾燥することにより、固体成分(以下、助触媒担体(A1)と称する。)を得た。
(2)予備重合触媒の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブに、上記助触媒担体(A1)0.70kgを投入し、水素を常温常圧として3リットルと、1−ブテンを20gと、ブタンを80リットルとを仕込んだ後、オートクレーブを40℃まで昇温した。さらにエチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.03MPa分仕込み、系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム210mmolとラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド70mmolを投入して重合を開始した。42℃へ昇温するとともに、エチレンと水素を連続で供給しながらさらに50℃まで昇温し、合計で4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素ガスなどをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、上記助触媒担体(A1)1g当り13gのエチレン−1−ブテン共重合体が予備重合された予備重合触媒成分を得た。
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、エチレン−1−ヘキセン共重合パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を82℃、重合圧力を2MPa、エチレンに対する水素モル比を0.7%、エチレンに対する1−ヘキセンモル比を1.4%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合済触媒成分とトリイソブチルアルミニウム、およびトリエチルアミン(トリイソブチルアルミニウムに対するモル比3%)とを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合パウダーに酸化防止剤(住友化学社製 スミライザーGP)750ppmをブレンドし、押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体を得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合体を用いた物性評価の結果を表1に示した。
実施例2
(1)予備重合触媒の調製
実施例1の(1)助触媒担体の調製および(2)予備重合触媒成分の調製と同様にして、予備重合触媒成分を得た。
(2)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分を用い、実施例1と同様にして、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施した。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合パウダーに酸化防止剤をブレンドせずに、実施例1と同様にして造粒してエチレン−1−ヘキセン共重合体を得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合体を用いた物性評価の結果を表1に示した。
比較例1
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した5リットルの四つ口フラスコに、テトラヒドロフラン1.5リットル、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2mol/リットル)1.35リットル(ジエチル亜鉛量:2.7mol)を入れ、5℃に冷却した。これに、ペンタフルオロフェノール0.2kg(1mol)をテトラヒドロフラン500mlに溶解させた溶液を60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で60分攪拌し、28分間かけて45℃まで温度を上げ、60分間攪拌を行った。その後、氷浴で20℃まで温度を下げ、水45g(2.5mol)を90分間で滴下した。その後、20℃で60分間攪拌し、24分間かけて45℃まで昇温して60分間攪拌を実施した。その後、20℃から50℃に昇温しながら、減圧にて溶媒留去を120分実施し、その後120℃にて8時間減圧乾燥実施した。その結果、固体成分0.43kgを得た。
窒素置換した5リットルの四つ口フラスコに、上記固体成分 0.43kg、テトラヒドロフラン3リットルを入れ、攪拌を行った。これに窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製Sylopol948;平均粒子径=61μm;細孔容量=1.61ml/g;比表面積=296m2/g)0.33kgを入れた。40℃に加熱し、2時間攪拌を行った後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。洗浄操作として、これに、テトラヒドロフラン3リットルを加え、攪拌を行った後、静置し、固体成分を沈降させ、同様に界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。以上の洗浄操作を計5回繰り返した。その後、減圧下、120℃で8時間乾燥を行うことにより、固体成分(以下、助触媒担体(A2)と称する。)0.52kgを得た。
(2)予備重合触媒成分の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブにトリイソブチルアルミニウムを濃度2.5mmol/リットルで含んだブタン80リットルと、常温常圧として28リットルの水素を仕込んだ後、オートクレーブを40℃まで昇温した。さらにエチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.3MPa分仕込み、系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム200mmol、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド28mmol、続いて、助触媒担体(A2)0.2kgを投入して重合を開始した。40℃から50℃へ昇温するとともに、エチレンと水素を連続で供給しながら、合計4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素をパージし、溶媒をろ過して、生成した固体を室温にて真空乾燥し、助触媒担体(A2)1g当り60gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒成分を得た。
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分を用い、実施例1と同様にして、重合時のエチレンに対する水素モル比を0.3%程度、エチレンに対する1−ヘキセンモル比を1.8%程度に調整して、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、エチレン−1−ヘキセン共重合パウダーを得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合パウダーに、カルシウムステアレート1000ppm、酸化防止剤(住友化学社製 スミライザーGP)1800ppmをブレンドし、単軸押出機(田辺プラスチック(株)製、40mmφ、L/D=28、フルフライトスクリュー)を用いて、温度150℃、スクリュー回転数80rpmの条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体を得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合体を用いた物性評価の結果を表1に示した。
比較例2
(1)助触媒担体の調製
攪拌機およびジャケットを有する内容積180リットルのSUS製反応機を窒素置換した後、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;細孔容量=1.65ml/g;比表面積=298m2/g、平均粒径=58μm)9.7kgおよびトルエン100リットルを投入した。2℃に冷却後、PMAOのトルエン溶液(東ソー・ファインケム社製 PMAO−s)を23.3kg(Al原子として75.9mol)を62分間で滴下した。滴下終了後、5℃にて30分間攪拌し、95℃まで2時間かけて昇温を行い、95℃にて4時間攪拌を行った。その後、40℃まで温度を下げ、窒素置換した攪拌機およびジャケットを有する内容積180リットルのSUS製反応機へ移送した。シリカ由来成分を50分間かけて沈降させ、上層のスラリー成分を取り除いた。その後、洗浄操作として、トルエン100リットルを加えて10分間攪拌した後、約45分間かけて沈降させ、上層のスラリー成分を取り除いた。上記洗浄操作を計3回繰り返した。次いで、窒素置換した内容積430リットルのSUS製のろ過機(フィルター、攪拌機およびジャケットを有するろ過機)へ、トルエン120リットルにてスラリーを移送した。10分間攪拌しろ過を行い、トルエン100リットルを加えて再度10分間攪拌し、ろ過を行った。更に、洗浄操作として、ヘキサン100リットルを加えて10分間攪拌し、ろ過を行った。この洗浄操作を計2回繰り返した。ヘキサン70リットルにて、窒素置換した内容積210リットルのSUS製乾燥器(攪拌機およびジャケットを有する乾燥器)へスラリーを移送した。次いで、ジャケット温度80℃にて窒素流通乾燥を7.5時間行うことにより、固体成分(以下、助触媒担体(S)と称する。)12.6kgを得た。
(2)予備重合触媒成分の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブにトリイソブチルアルミニウムを濃度2.5mmol/リットルで含んだブタン120リットルと、常温常圧として40リットルの水素とを仕込んだ後、オートクレーブを47℃まで昇温した。さらにエチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.3MPa分仕込み、系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム300mmol、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド15mmol、続いて、助触媒担体(S)0.25kgを投入して重合を開始し、エチレンと水素を連続で供給しながら、合計4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素をパージし、生成した固体を室温にて真空乾燥し、助触媒担体(S)1g当り33gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒成分を得た。
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分を用い、実施例1と同様にして、重合時のエチレンに対する水素モル比を0.15%、エチレンに対する1−ヘキセンモル比を1.8%に調整して、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、エチレン−1−ヘキセン共重合パウダーを得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合パウダーを比較例1と同様にして造粒することによってエチレン−1−ヘキセン共重合体を得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合体を用いた物性評価の結果を表1に示した。
比較例3
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した3リットルの四つ口フラスコに、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;平均粒子径=61μm;細孔容量=1.70ml/g;比表面積=291m2/g)0.2kgとトルエン1.2リットルとを入れた。5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン84.4ml(0.4mmol)とトルエン115mlとの混合溶液を25分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、95℃で3時間攪拌し、ろ過した。その後、95℃でトルエン1.2リットルにて4回、フィルターを用いた洗浄を行った。その後、トルエンを1.2リットル加えスラリーとし、一晩静置した。
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2mol/リットル)0.550リットを入れ5℃に冷却した。これに、ペンタフルオロフェノール105gとトルエン173mlとの溶液を65分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間攪拌した。その後、40℃に加熱し、1時間攪拌した。氷浴で5℃にした後、H2O14.9gを90分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間、40℃で2時間攪拌した。その後、室温にて一晩静置した。その後80℃で2時間攪拌した後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除き、次いで残りの液成分をフィルターにてろ過した後、トルエン1.7リットルを加え95℃で2時間攪拌した。静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除き、次いで残りの液成分をフィルターにてろ過した。その後、95℃でトルエン1.7リットルにて4回、室温でヘキサン1.7リットルにて2回、それぞれ攪拌したのち、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除き、次いで残りの液成分をフィルターにてろ過する洗浄を行った。その後、固体成分を減圧下、室温で3時間乾燥を行うことにより、固体成分(以下、助触媒担体(A3)と称する。)0.39kgを得た。
(2)予備重合触媒成分の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブにトリイソブチルアルミニウムを濃度2.5mmol/リットルで含んだブタン100リットルと、1−ブテン0.5リットル、常温常圧として8リットルの水素を仕込んだ後、オートクレーブを23℃まで昇温した。さらにエチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.2MPa分仕込み、系内が安定した後、トリイソブチルアルミニウム250mmol、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド30mmol、続いて、上記助触媒担体(A3)0.20kgを投入して重合を開始した。30℃へ昇温するとともに、エチレンと水素を連続で供給しながら、30℃で合計4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素などをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、助触媒担体(A3)1g当り58gのエチレン−1−ブテン共重合体が予備重合された予備重合触媒成分を得た。
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、エチレン−1−ヘキセン共重合パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を85℃、重合圧力を2MPa、ガス線速度を0.24m/秒、エチレンに対する水素モル比を0.8%、エチレンに対する1−ヘキセンモル比を1.5%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合済触媒成分とトリイソブチルアルミニウムを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合パウダーに、酸化防止剤(住友化学社製 スミライザーGP)1800ppm、カルシウムステアレート1000ppmをブレンドし、押出機(神戸製鋼所社製 LCM100)を用いて、フィード速度350kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度4.2mm、サクション圧力0.2MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体を得た。得られたエチレン−1−ヘキセン共重合体を用いた物性評価の結果を表1に示した。
Figure 2006307138

Claims (2)

  1. エチレンから誘導される単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される単量体単位を有し、密度(d)が906〜970kg/m3であるエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上であり、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と密度(d;単位はkg/m3である。)と冷キシレン可溶部割合(CXS;単位は重量%である。)とが下記式(1)の関係を充足し、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と特性緩和時間(τ;単位は秒である。)とが下記式(2)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体。
    10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
    2<τ≦5.2×MFR-0.746 式(2)
  2. エチレンから誘導される単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンから誘導される単量体単位を有し、密度(d)が906〜970kg/m3であるエチレン−α−オレフィン共重合体であって、流動の活性化エネルギー(Ea)が50kJ/mol以上であり、冷キシレン可溶部の融解熱量が30J/g以上であり、メルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)と密度(d;単位はkg/m3である。)と冷キシレン可溶部割合(CXS;単位は重量%である。)とが下記式(1)の関係を充足し、高分子量成分鎖長(A;単位はオングストロームである。)とメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)とが、密度が915kg/m3未満の場合は下記式(3)の関係を充足し、密度が915kg/m3以上の場合は下記式(4)の関係を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体。
    10(30.3-0.0327×d+0.354×logMFR)<CXS<20 式(1)
    3.30<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.96 式(3)
    3.30<logA≦−0.0815×log(MFR)+3.98 式(4)
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