JP2008528339A - 熱成形品を製造する方法 - Google Patents

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Abstract

(a)プロピレン樹脂を含むシートを形成する工程;(b)工程(a)で得られたシートを熱成形する工程を含む熱成形品を得る方法であって、プロピレン樹脂は以下の特徴:(a)4未満、好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mn;(b)0.50%未満、好ましくは0.40%未満の13C−NMRで測定した2,1挿入;(c)0.1と1との間にあるωに対してeta>3700ω(−0.13)を満足するeta及び振動数ωの関係;d)5未満、好ましくは4未満、より好ましくは3未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133)を有し、ポリプロピレン樹脂は(i)プロピレンホモポリマー又はエチレン又は式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマー10〜100wt%;及び(ii)エチレン又は式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式:CH=CHZのα−オレフィンの含有量を有するプロピレンコポリマー0wt%〜90wt%を含む、方法。

Description

本発明は、ある特徴を有するプロピレンポリマーのシートを熱成形プロセスに供することによる熱成形品を製造する方法に関する。本発明はさらに、それから得られる熱成形品に関する。
周知の市販されている結晶性ポリプロピレンは、通常固体であり、主としてチーグラナッタ(Ziegler−Natta)触媒作用によるプロピレンの重合により形成されるイソタクチック半結晶性熱可塑性ポリマー混合物である。このような触媒作用において、触媒は、周期表のI〜III族金属の無機化合物(たとえば、アルミニウムアルキル)及び周期表IV〜VIII族の遷移金属の化合物(たとえばチタンハライド)により形成される。典型的な結晶化度は、X線回折による測定で約60%である。さらに、市販されている通常固体のポリプロピレンの典型的な質量平均分子量(Mw)は100,000〜4,000,000であり、一方、典型的な数平均分子量(Mn)は40,000〜100,000である。さらに、市販されている通常固体のポリプロピレンの融点は約162℃である。
市販されているポリプロピレンは多くの望ましく有利な特性を有するが、溶融強度が不足する。溶融すると、ひずみ硬化(溶融物質の伸張の間の伸縮に対する抵抗の増加)を示さない。よって、紙又は他の物質の高速押出コーティング中のエッジウェブの発生、溶融熱成形におけるシートの垂れ及び局部的間伐、及びラミネート構造の共押出における流動不安定性をはじめとする多種の溶融処理上の欠点を有する。結果として、たとえば押出コーティング、ブロー成形、異形押出及び熱成形などの潜在的な用途に制限がかかっている。
しかし、市販されている結晶性ポリプロピレンは直鎖である。すなわち、ポリマー分子は、プロピレン単位の分枝がないプロピレン単位の鎖である。この理由は、チーグラナッタ(Ziegler−Natta)触媒作用において、エチレンのフリーラジカル重合にて生じる二次フリーラジカル反応がとても起こりそうにないからである。
国際出願公開パンフレットWO 00/12572は、改良された溶融強度及び良好な加工性を有するポリプロピレン組成物に関する。この文献によれば、これらの特性は、分枝ポリプロピレン組成物の平均分枝指数0.95未満による。
したがって、増強された特性を有するポリプロピレン樹脂を用いて、熱成形品を得る方法を提供することが必要とされている。
課題を解決する手段
本発明の主題は、以下の工程を備える熱成形品を得る方法である。
(a)プロピレン樹脂を含むシートを形成する工程;
(b)工程(a)で得たシートを熱成形する工程
を含み、当該プロピレン樹脂は下記特徴:
(a)4未満、好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mn;
(b)0.50%未満、好ましくは0.40%未満の13C−NMRにより測定した2,1挿入;
(c)0.1と1の間であるω(200℃で行ったISO 6721−10)についての下記関係:
eta>3700ω(−0.13)
好ましくはeta>3800ω(−0.16);より好ましくはeta>3900ω(−0.18);さらにより好ましくはeta>4000ω(−0.2)を満たすeta及び振動数ω
(d)5未満、好ましくは4未満、より好ましくは3未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133)(230℃/2.16kg);
を有し、ポリプロピレン樹脂は、
(i)プロピレンホモポリマー又はエチレンもしくは式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマー10wt%〜100wt%;及び
(ii)エチレン又は式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式:CH=CHZのα−オレフィン含量を有するプロピレンコポリマー0wt%〜90wt%
を含む。
好ましくは、ポリプロピレン樹脂は、以下のさらなる特徴:
(e)94%よりも高く、好ましくは95%よりも高い13C−NMRにより測定したイソタクチックペンタド(mmmm)を有する。
本発明の方法によれば、衝撃特性などの非常に良好な機械的特性を有する熱成形品を得ることが可能である。特に、熱成形品は改良された透明度を有する。
特定の理論に拘束されることを望むことなく、本発明の方法に用いられるプロピレン樹脂の高性能は、ポリマー鎖中の多数の長鎖分枝によると考えられる。この構造的特徴は、eta及び振動数ωの間の相関により反映される。このポリマー鎖中の多数の長鎖分枝は、ポリプロピレン樹脂の製造に用いられる特定のメタロセン系触媒系による。プロピレン系樹脂の製造に適合するメタロセン系触媒系は、米国特許公開US 2003/0149199号公報、国際出願公開パンフレットWO 9840331及びWO 9840416に記載されている。
特に、本発明の方法に有用なプロピレン樹脂は、
(a)式(I)のメタロセン化合物:
Figure 2008528339
(式中、Mは元素周期表の3、4、5、6族、ランタニド族又はアクチニド族の遷移金属であり;好ましくは、Mは、チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり;
Xは、同一又は異なり、水素原子、ハロゲン原子又はR、OR、OSOCF、OCOR、SR、NR又はPR基(式中、Rは直鎖又は分枝、環式もしくは非環式、C−C40アルキル基、C−C40アルケニル基、C−C40アルキニル基、C−C40アリール基、C−C40アルキルアリール基又はC−C40アリールアルキル基であり;場合によっては元素周期表13〜17族のヘテロ原子を含み;好ましくは、Rは直鎖又は分枝C−C20アルキル基であり;又は2個のXが場合によっては置換もしくは未置換のブタジエニル基を形成してもよく、又はOR’O基(式中、R’はC−C40アルキリデン基、C−C40アリーリデン基、C−C40アルキルアリーリデン基及びC−C40アリールアルキリデン基から選択される二価基であり;好ましくは、Xは水素原子、ハロゲン原子又はR基であり;より好ましくは、Xは塩素又はメチル基又はエチル基などのC−C10アルキル基であり;
Lは、場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含む二価C−C40炭化水素基、又は5個以下のケイ素原子を含む二価シリリデン基であり;好ましくは、Lは場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含むC−C40アルキリデン基、C−C40シクロアルキリデン基、C−C40アリーリデン基、C−C40アルキルアリーリデン基又はC−C40アリールアルキリデン基、及びSiMe、SiPhなどの5個以下のケイ素原子を含むシリレン基から選択される二価ブリッジ基であり;好ましくは、Lは基(Z(R’’)(式中、Zは炭素原子又はケイ素原子であり、nは1又は2であり、R’’は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含むC−C20炭化水素基であり;好ましくは、R’’は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含む直鎖又は分枝、環式もしくは非環式C−C20アルキル基、C−C20アルケニル基、C−C20アルキニル基、C−C20アリール基、C−C20アルキルアリール基もしくはC−C20アリールアルキル基であり;より好ましくは、基(Z(R’’)はSi(CH、SiPh、SiPhMe、SiMe(SiMe)、CH、(CH及びC(CHであり;さらにより好ましくは、(Z(R’’)はSi(CHであり;
及びRは、場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含むC−C40炭化水素基であり;好ましくは、R及びRは、場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含む直鎖又は分枝、環式若しくは非環式C−C40アルキル基、C−C40アルケニル基、C−C40アルキニル基、C−C40アリール基、C−C40アルキルアリール基又はC−C40アリールアルキル基であり;より好ましくは、R及びRは直鎖又は分枝、飽和若しくは不飽和C−C20アルキル基であり;
、R及びRは互いに同一又は異なっていて、水素原子又は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含むC−C40炭化水素基であり;好ましくは、R、R及びRは互いに同一又は異なっていて水素原子又は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含む直鎖又は分枝、環式もしくは非環式C−C40アルキル基、C−C40アルケニル基、C−C40アルキニル基、C−C40アリール基、C−C40アルキルアリール基又はC−C40アリールアルキル基であり;より好ましくは、R、R及びRは水素原子又はC−C20アルキル基であり;
、R、R、R及びR10は互いに同一又は異なっていて、水素原子又は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含むC−C40炭化水素基であり;好ましくは、R、R及びRは互いに同一又は異なっていて、水素原子又は場合によっては元素周期表の13〜17族のヘテロ原子を含む直鎖又は分枝、環式若しくは非環式C−C40アルキル基、C−C40アルケニル基、C−C40アルキニル基、C−C40アリール基、C−C40アルキルアリール基又はC−C40アリールアルキル基であり;より好ましくは、R、R及びRは水素原子又はC−C40アルキル基であり;ただし、R、R、R、R及びR10の少なくとも1は水素原子ではなく;好ましくは、R、R、R及びR10は水素原子であり;
好ましくは、RはC−C40アルキル基であり、より好ましくは、RはC−C40アルキル基であり、α位にある原子はイソプロピル又はtert−ブチル基などの二級炭素又は三級炭素である);
(b)少なくとも1種のアルモキサン又はアルキルメタロセンカチオンを形成することができる化合物;及び
(c)場合によっては有機アルミニウム化合物
を接触させることにより得ることができる触媒系を用いて得ることができる。
一実施形態において、式(I)の化合物中置換基R及びRは同一であり、好ましくはメチル基又はエチル基などのC−C20アルキル基である。
別の実施形態において、置換基Rはメチル基又はエチル基などの直鎖C−C40アルキル基であり、置換基Rは分枝C−C40アルキル基であり、好ましくは置換基Rはα位にある炭素原子がイソプロピル基などの二級もしくは三級炭素原子である分枝C−C40アルキル基である。
本発明に従って触媒系中成分(b)として用いられるアルモキサンは、式:HAlU3−j又はHAl6−j(式中、U置換基は同一又は異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、C−C20アルキル基、C−C20シクロアルキル基、C−C20アリール基、C−C20アルキルアリール基又はC−C20アリールアルキル基であり、場合によってはケイ素原子又はゲルマニウム原子を含み、ただし少なくとも1のUはハロゲンではなく、jは0〜1であって整数ではない)の有機アルミニウム化合物と水とを反応させることによって得ることができる。この反応において、Al/水のモル比は好ましくは1:1と100:1の間にある。
本発明による方法において用いられるアルモキサンは、少なくとも1の基:
Figure 2008528339
(式中、置換基Uは同一又は異なっていて上述のとおりである)
を含む直鎖、分枝又は環式化合物と考えられる。
特に、式:
Figure 2008528339
(式中、nは0であるか又は1〜40の整数であり、置換基Uは上述のとおりである)
のアルモキサンを直鎖化合物の場合に用いることができ、式:
Figure 2008528339
(式中、nは2〜40の整数であり、U置換基は上述のとおりである)
のアルモキサンを環式化合物の場合に用いることができる。
本発明に従って用いることが適切なアルモキサンの例は、メチルアルモキサン(MAO)、テトラ−(イソブチル)アルモキサン(TIBAO)、テトラ−(2,4,4−トリメチル−ペンチル)アルモキサン(TIOAO)、テトラ−(2,3−ジメチルブチル)アルモキサン(TDMBAO)及びテトラ−(2,3,3−トリメチルブチル)アルモキサン(TTMBAO)である。
特に興味ある助触媒は、国際出願公開パンフレットWO 99/21899及びWO 01/21674に記載されており、アルキル基及びアリール基は特定の分枝パターンを有する。
水と反応して適切なアルモキサン(b)を与えることができるアルミニウム化合物の非限定的例は、国際出願公開パンフレットWO 99/21899及びWO 01/21674に記載されており、トリス(2,3,3−トリメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−プロピル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジエチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−プロピル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−イソブチル−3−メチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3,3−ジメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−トリメチルシリル−プロピル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニル−プロピル)アルミニウム、トリス[2−(4−フルオロ−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2−(4−クロロ−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2−(3−イソプロピル−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス(2−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(3−メチル−2−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニル−ペンチル)アルミニウム、トリス[2−(ペンタフルオロフェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2,2−ジフェニル−エチル]アルミニウム及びトリス[2−フェニル−2−メチル−プロピル]アルミニウム並びにヒドロカルビル基の1を水素原子で置換した対応する化合物、ヒドロカルビル基の1又は2をイソブチル基で置換した対応する化合物である。
上述のアルミニウム化合物の中でも、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリイソブチルアルミニウム(TTBA)、トリス(2,4,4−トリメチル−ペンチル)アルミニウム(TIOA)、トリス(2,3−ジメチルブチル)アルミニウム(TDMBA)及びトリス(2,3,3−トリメチルブチル)アルミニウム(TTMBA)が好ましい。
アルキルメタロセンカチオンを形成することができる化合物の非限定的例は、式D(式中、Dはブロンステッド酸(Bronsted acid)であり、プロトンを提供することができ、式(I)のメタロセンの置換基Xと不可逆的に反応することができ、Eは相補性アニオンであり、2種の化合物の反応に起因する活性触媒種を安定化することができ、オレフィン性モノマーにより取り除かれるに十分不安定である)の化合物である。
好ましくは、アニオンEは、1以上のホウ素原子を含む。より好ましくは、アニオンEは式:BAr (−)(式中、同一又は異なっていてもよい置換基Arはフェニル基、ペンタフルオロフェニル基又はビス(トリフルオロメチル)フェニル基などのアリール基である)のアニオンである。国際出願公開パンフレットWO 91/02012に記載されているように、テトラキス−ペンタフルオロフェニルボレートは特に好ましい化合物である。
さらに、式BArの化合物は簡便に使用することができる。このタイプの化合物は、たとえば国際出願公開パンフレットWO 92/00333に記載されている。アルキルメタロセンカチオンを形成することができる化合物の他の例は、式:BArP(式中、Pは置換又は未置換ピロール基である)の化合物である。これらの化合物は国際出願公開パンフレットWO 01/62764に記載されている。ホウ素原子を含む化合物は、独国特許出願公開公報DE−A−19962814及びDE−A−19962910の記載によって簡便に支持され得る。これらホウ素原子を含む化合物すべては、ホウ素:メタロセンの金属のモル比約1:1と約10:1の間;好ましくは1:1と2:1の間;より好ましくは約1:1で用いることができる。
式:Dの化合物の非限定的例は、トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、トリプロピルアンモニウムテトラ(ジメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(4−フルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウム−テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、N,N−ジメチルヘキシルアンモニウム−テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウム−テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、N,N−ジメチルヘキシルアンモニウム−テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、ジ(プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジ(シクロヘキシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリエチルホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、ジフェニルホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(フェニル)アルミネート、フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
本発明によって用いることができる式Dの化合物の追加の例は国際出願公開パンフレットWO 04/005360、WO 02/102811及びWO 01/62764に記載されている。
化合物(c)として使用される有機アルミニウム化合物は、上述のように式:HAlU3−j又はHAl6−jである。
上述の触媒は、不活性担体に担持されていてもよい。これは、たとえばシリカ、アルミナ、Al−Si、Al−Mg混合酸化物、マグネシウムハライド、スチレン/ジビニルベンゼンコポリマー、ポリエチレン又はポリプロピレンなどの不活性担体上に、メタロセン化合物(a)もしくは成分(b)とメタロセン化合物(a)との反応生成物又は成分(b)を堆積させ、次いでメタロセン化合物(a)を堆積させることによって達成される。担持プロセスは、炭化水素、たとえばトルエン、ヘキサン、ペンタン又はプロパンなどの不活性溶媒中で、0℃〜100℃の温度で行われ、好ましくはプロセスは室温で行われる。
用いることができる担体の適切な分類は、活性水素原子を有する基で官能基化された多孔性有機担体により構築される。特に適切なのは、有機担体が部分的に架橋したスチレンポリマーである多孔性有機担体である。このタイプの担体は欧州特許出願EP−633272に記載されている。
本発明に従って用いるために特に適切な不活性担体の他の分類は、ポリオレフィン多孔性プレポリマー、特にポリエチレンである。
本発明に従って用いるためにさらに適切な分類の不活性担体は、国際出願公開パンフレットWO 95/32995に記載されているような多孔性マグネシウムハライドである。
こうして得られた固体化合物は、そのままもしくは必要に応じて水と予め反応したアルキルアルミニウム化合物のさらなる添加との組み合わせにおいて、気相重合にて有用に用いることができる。
本発明のプロセスで用いるべきポリプロピレン樹脂を得るプロセスは、不活性炭化水素溶媒の存在下又は不在下での液相中で、又は気相中で行うことができる。炭化水素溶媒は、トルエンなどの芳香族又はプロパン、ヘキサン、ヘプタン、イソブタン又はシクロヘキサン等の脂肪族の何れであってもよい。
重合温度は、一般に−100℃〜+100℃の間であり、特に10℃〜+90℃の間である。重合圧力は、一般に0.5barと100barとの間である。
特に、ポリプロピレン樹脂がプロピレンホモポリマー又はプロピレンコポリマー(i)とプロピレンコポリマー(ii)との両者を含む場合、国際出願公開パンフレットWO 03/106553及びWO 03/106523に記載されているような多工程プロセスにより得ることができる。
本発明の方法で用いられるべきポリプロピレン樹脂は、(i)プロピレンホモポリマー又はエチレンもしくは式CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のαオレフィンの0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマー10wt%〜100wt%;及び(ii)エチレン又は式CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式CH=CHZのα−オレフィンの含量を有するプロピレンコポリマー0wt%〜90wt%を含む。
好ましくは、ポリプロピレン樹脂中のポリマー(i)は20wt%〜100wt%の範囲であり、より好ましくは30wt%〜100wt%の範囲である。
好ましくは、ポリプロピレン樹脂中のポリマー(ii)は0wt%〜80wt%の範囲であり;より好ましくは0wt%〜70wt%の範囲である。
式CH=CHZのα−オレフィンの非限定的例は、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−l−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4,6−ジメチル−l−ヘプテン、1−デセン、1−ドデセンである。好ましくはプロピレンコポリマー(i)及び(ii)は、エチレン又は1−ブテン誘導単位を含む。好ましくは、本発明のプロセスで用いるべきポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレンホモポリマー又はプロピレン/エチレンコポリマー(i)である。
本発明のプロセスに従って、以下のポリプロピレン組成物を用いることもできる。
Figure 2008528339
本発明の方法に従って使用されるべきプロピレン樹脂から作られるシートは、Thermoforming− A Practical Guide by Peter Schwarzmann, Adolf Illig (Hansa FachBuch/ 2001)に記載されている手順などの当該分野で一般に知られている手順に従って作ることができる。
本発明の工程(a)に従って得られたシートは、インライン及びオフラインで、真空成形、ドレープ成形、エアスリップ(air slip)又はプラグの支援によるなどの熱可塑性の分野で一般に知られている手順に従って最終物品に最終的に形成することができる。
本発明の別の主題は、下記を含むポリプロピレン樹脂を含む熱成形品である。
(i)プロピレンホモポリマー又はエチレンもしくは式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマー10wt%〜100wt%;及び
(ii)エチレン又は式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式:CH=CHZのα−オレフィンの含量を有するプロピレンコポリマー0wt%〜90wt%;
を含み、ポリプロピレン樹脂は以下の特徴:
(a)4未満、好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mn;
(b)0.50%未満、好ましくは0.40%未満の13C−NMRで測定した2,1挿入;
(c)0.1と1の間であるωの以下の関係:
eta>3700ω(−0.13)、好ましくはeta>3800ω(−0.16);より好ましくはeta>3900ω(−0.18);さらにより好ましくはeta>4000ω(−0.2)
を満たすeta及び振動数ω;
(d)5未満、好ましくは4未満、より好ましくは3未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133)
を有する。
プロピレン樹脂は、好ましくはさらに、以下の特徴:
(e)94%よりも高く、好ましくは95%よりも高い13C−NMRにより測定したイソタクチックペンタド(mmmm)
を有する。
好ましくは、ポリプロピレン樹脂はプロピレンホモポリマー又はプロピレン/エチレンコポリマーである。
etaとωの関係を評価するためにダイナミックレオロジーテストをISO 6721−10に従って行う。テストは200℃で行われなければならない。
以下の実施例は、説明のために与えられるもので本発明を限定するものではない。
[メルトフローレート]
メルトフローレート(MFR)[g/10min]は、(230℃/2.16kg)の条件下でISO 1133に準拠して測定した。
[分子量分布]
分子量M及び分子量分布M/Mの決定は、145℃で、1,2,4−トリクロロベンゼン中で、GPC装置モデル150C(Waters)を用いるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により行なった。データをWin−GPCソフトウェア(HS−Entwicklungsgesellschaft fur wissenschaftliche Hard− und Software mbH, Ober−Hilbersheim)によって評価した。カラムは、100〜10g/molのモル質量を有するポリプロピレン標準で較正した。
[ダイナミックレオロジーテスト]
ωに対するetaの関係を評価するために、ISO 6721−10に準拠して200℃でダイナミックレオロジーテストを行った。
[ヘイズ及び透明度]
ヘイズ(%)はASTM D 1003に準拠して測定し、透明度はASTM D 1746に準拠して測定した。
[NMR]
ポリマーのプロトンスペクトル及びカーボンスペクトルを120℃で、それぞれ400.13MHz及び100.61MHzでフーリエ変換モードで運転するBruker DPX 400スペクトロメータを用いて得た。試料をCCl中に溶解させた。対照として、Hスペクトル(5.95ppm)におけるCDHClの残留ピーク及び13Cスペクトル(21.8ppm)におけるmmmmペンタドのピークを用いた。45゜パルス及び5秒のパルス間遅れ時間で、プロトンスペクトルを取得した。各スペクトルについて256個の過渡信号を保存した。カーボンスペクトルを90゜パルス及び12秒のパルス間遅れ時間(エチレン系ポリマーについては15秒)及びH−13Cカップリングを除くためのCPD(waltz 16)で取得した。約3000個の過渡信号を各スペクトルについて保存し、Randall, J. C. Polymer Sequence Determination;Academic Press: New York, 1977に従ってmmmmペンタドを計算した。
2,1挿入は、A.Tsusui, Polymer 30, 1350 (1989)において提案されている方法に従って測定した。
エチレン含有量はIRスペクトルによって測定した。
[ポリプロピレン樹脂の調製]
rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4,5−ベンゾ−インデニル)−ジルコニウムジクロライドの代わりに、米国特許公開US 2003/0149199に記載されているように調製したrac−ジメチルシリレン(2−メチル−4(4’−tert−ブチル−フェニル)−インデニル)(2−イソプロピル−4(4’−tert−ブチル−フェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドを用いてPCT/EP2004/007061に記載されているように触媒系を調製した。
[プロピレン重合一般的手順]
PCT/EP2004/007061に記載されているようにして得た触媒泥の形態での触媒系を予備接触容器に供給し、約5(Kg/h)のプロパンで希釈した。予備接触容器から触媒系を予備重合ループに供給し、プロピレンをtable 1に報告したデータに従って同時に供給した。触媒のループ内滞留時間は約8分間であった。予備重合ループ内で得た予備重合された触媒を次いで第1のループ反応器に連続的に供給し、続いて、得られたポリマーを第2の反応器(データはTable 2に報告する)に供給した。ポリマーを第2の反応器から排出し、未反応モノマーから分離させ、乾燥させた。反応条件はTable 1に報告する。
Figure 2008528339
ポリプロピレン樹脂を特徴付け、値をTable 2に示す。
Figure 2008528339
上述のようにして得たポリマー試料を、ωに対するetaの関係を評価するためにダイナミックレオロジーテスト(ISO 6721−10)に供した。結果をTable 3に報告する。
Figure 2008528339
[対照プロピレン樹脂]
プロピレン樹脂(a)及びプロピレン樹脂(b)は、Table 4に報告する特徴を有する商標Moplen(登録商標)HP548L(樹脂A)及びCLYRELL(登録商標)RC514L(樹脂B)で販売されている2種の市販の製品であった。
Figure 2008528339
対照プロピレン樹脂(A)及び(B)の試料をωに対するetaの関係を評価するためにダイナミックレオロジーテストに供した(ISO 6721−10)。結果をTable 5に示す。
Figure 2008528339
[対照プロピレン樹脂(C)の調製]
試料1の樹脂の調製のための上述の手順をrac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドを用いて繰り返した。得られたポリプロピレン樹脂を特徴付け、値をTable 6に示す。
Figure 2008528339
樹脂(C)をωに対するetaの関係を評価するためにダイナミックレオロジーテスト(ASTM?)に供した。結果をTable 7に示す。
Figure 2008528339
Table 5及び7から、樹脂(A)、(B)及び(C)がeta>3700ω(−0.13)の関係を満足しないことが明らかである。
[熱成形]
実施例1〜4の樹脂;樹脂A及びBを2軸スクリューエクストルーダー内でペレット化した。Inorganox(登録商標)1076(200ppm);B215(1500ppm);CaSt(500ppm);Geniset MD LM 30(2000ppm)を押出中に添加した。
[シートの形成]
NMR/Kaufmann押出ラインを用いて、樹脂を約1.5mm厚のシートに押し出した。スクリュー速度並びに押出温度プロファイル及びロールスタックプロファイルはTable 8に示したように変動させた。引き下げ速度(haul−off speed)とダイ開口は一定に維持した。安息香酸ナトリウム(NaBz)及びDMDBSを1wt%の量で核として添加した。
Figure 2008528339
シートをテストした結果をTable 9に示す。
Figure 2008528339
引張係数MD及び引張係数TDを10kN負荷セル及び2個の空気圧グリップを装備した引張試験機Instron 4507で測定した。各シートについて、80±2mm長さ、10±0.2mm幅及び4±0.2mm厚みの各方向(機械的方向MD−横断方向TD)の6種の試料を切り出した。全ての試料を23±2℃及び50±5%湿度で1週間養生した。
2軸衝撃をIFWISテスターCeast Fractovisタイプ6849.000装置を用いてISO−6603−2に準拠して測定した。
[熱成形]
丸形カップへのOMV F−25ライン上でのシート押出の翌日、シートを熱形成した。シート温度とも呼ばれる熱成形温度は、成形装置の直前のシート上表面を走査するIRカメラを用いて測定した。光学的特性及び物質分布についてカップを最適化させるために熱成形温度を適応させ、各試料について異なる熱成形温度を用いた。ライン速度は一定に維持した。熱成形カップの特性をTable 10に示す。
Figure 2008528339
衝撃挙動は、Vandenberg衝撃テスターで計測した。テストは、23±2℃、50±5%相対湿度で少なくとも1週間養生した熱成形品で行った。テスト中、容器は、小さなクラックが生じるとすぐに破壊されたと考える。平衡付近で少なくとも10X(X破壊された試料)及び0(0破壊されない試料)、テストを繰り返した(テスト終了までの破壊の最小数は10である)。
:各ミサイル質量でのXの総数;
破壊が生じた時の最低質量でi=0;
若干高い質量でi=1;
もう少し高い質量でi=2;
in=i×n
N:nの総数;
A:inの総数
:i=0でのミサイルの質量;
ΔW:質量増分[g];
衝撃破壊質量Wf[g]は下記式で計算する。
Wf=W+(ΔW(A/N−l/2))
衝撃破壊エネルギーE[J]は下記式で計算する。
E=Wf.g.h/1000
g=9.81m/s
h:高さ[m]
破壊抵抗は、容器上で行う圧縮試験で得られる力/変形曲線の最大により決定する。圧縮装置Instron 4507を用いてテストを行った。試料は、23±2℃、50±5%相対湿度で1週間、養生した。1kN負荷セルをテストに用いた。用いた圧縮プログラムは“Method compressive 31”であった。
テストを行うために、6個の容器を秤量し、平均質量[g]を計算した。各試料を底部が上向きになるようにInstron 4507に置いて、圧縮方法を開始した。牽引速度は10mm/minであった。各試験後、生じた最大負荷をグラフ上に記録した。6種の試験を行い、平均値を計算した。
Table 10から、同じ核を有するチーグラナッタ(Ziegler Natta)ホモポリマーとメタロセン触媒ホモポリマーとを対比すると、トップ負荷挙動が低く(25%以下)ても、カップの衝撃特性が改良されている(1.1Jに対して1.4〜2.1J)ことがわかる。本発明による熱成形品は改良された透明度;カップでのヘイズが同じ核を有するZNについての4.8%に対してメタロセンホモポリマーについて2.5%以下を示す。メタロセン触媒ホモポリマーにおいて、核としてのNaBzに代えて清澄剤としてのDMDBSを用いると、カップのヘイズを1.2〜1.6%とさらに低下させることができる。
2.5〜3%のエチレン含有率を有するメタロセン触媒ランダムコポリマーをZNランダムコポリマー(1.7%C)と比較すると、全てのカップが室温での落重衝撃試験の間、破壊しなかったことがわかる。さらに、メタロセン触媒ランダムコポリマーは5℃での衝撃性能がより良好である。

Claims (9)

  1. 熱成形品を得る方法であって
    (a)プロピレン樹脂を含むシートを形成する工程;
    (b)工程(a)で得たシートを熱成形する工程;を含み、
    当該プロピレン樹脂は、以下の特徴:
    (a)4未満、好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mn;
    (b)0.50%未満、好ましくは0.40%未満の13C−NMRで測定した2,1挿入;
    (c)0.1と1(200℃で行ったISO 6721−10)の間であるωについての以下の関係:
    eta>3700ω(―0.13)
    を満たすeta及び振動数ω;
    (d)5未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133);
    を有し、当該ポリプロピレン樹脂は、
    (i)プロピレンホモポリマー又はエチレンもしくは式CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含有するプロピレンコポリマー10〜100wt%;及び
    (ii)エチレン又は式CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含有するプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式CH=CHZのα−オレフィンの含量を有するプロピレンコポリマー0〜90wt%
    を含む、方法。
  2. 前記プロピレン樹脂は、さらに、94%よりも高い13C−NMRにより測定したイソタクチックペンタド(mmmm)を有する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記プロピレン樹脂は、以下の特徴:
    (a)3未満の分子量分布Mw/Mn;
    (b)95%よりも高い13C−NMRにより測定したイソタクチックペンタド(mmmm);
    (c)0.40%未満の13C−NMRにより測定した2,1挿入;及び
    (e)4未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133)
    を有する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記プロピレン樹脂は、以下の特徴:
    (d)0.1と1の間であるω(ISO 6721−10)について以下の関係:
    eta>3800ω(−0.16)
    を満たすeta及び振動数ωを有する、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記ポリプロピレン樹脂において、ポリマー(i)は20wt%〜100wt%の範囲にあり;ポリマー(ii)は0wt%〜80wt%の範囲にある、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記ポリプロピレン樹脂はプロピレンホモポリマーである、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 請求項1〜6に記載の特徴を有するポリプロピレン樹脂を含む熱成形品。
  8. 熱成形品を得るためのプロピレン樹脂の使用であって、当該ポリプロピレン樹脂は、
    (i)プロピレンホモポリマー又はエチレンもしくは式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマー10wt%〜100wt%;及び
    (ii)エチレン又は式:CH=CHZ(式中、Zは直鎖又は分枝C−C20基である)のα−オレフィンの誘導単位0.1mol%〜10mol%を含むプロピレンコポリマーであって、プロピレンコポリマー(i)とは異なるエチレン又は式:CH=CHZのα−オレフィン含量を有するプロピレンコポリマー0wt%〜90wt%
    を含み、当該プロピレン樹脂は以下の特徴:
    (a)4未満、好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mn;
    (b)0.50%未満、好ましくは0.40%未満の13C−NMRにより測定した2,1挿入;
    (c)0.1と1の間であるωに対する以下の関係:
    eta>3700ω(−0.13)
    を満たすeta及び振動数ω
    (d)5未満のメルトフローレート(MFR)(ISO 1133);
    を有することを特徴とする使用。
  9. 前記プロピレン樹脂は、94%よりも高い13C−NMRにより測定したイソタクチックペンタド(mmmm)をさらに有する、請求項8に記載の使用。
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