JP2016007838A - エチレン系重合体フィルムの製造方法 - Google Patents

エチレン系重合体フィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】工業的に生産可能な超高分子量ポリオレフィンを出発原料として用いた、生産性に優れる超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法を提供すること。
【解決手段】(i)平均粒子径が10〜2000μmの範囲にあり、135℃デカリン溶液中で測定される極限粘度[η]が10〜50dL/gの範囲にあり、結晶化度が80%以上であるエチレン系重合体を、回転軸が並行で互いに逆向きに回転する一対のロールにより圧延して圧延シートを作製する工程、および(ii)前記圧延シートを二軸延伸する工程を含むことを特徴とする、エチレン系重合体フィルムの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、エチレン系重合体フィルムの製造方法に関し、詳しくは、特定の物性を有するエチレン系重合体を原料として用いた、生産性に優れる超高分子量ポリエチレン系重合体フィルムの製造方法に関する。
分子量が極めて高いエチレン系重合体、いわゆる超高分子量ポリエチレンは、汎用のポリエチレンに比して耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性および強度等に優れており、エンジニアリングプラスチックとして優れた特徴を有している。このような超高分子量ポリエチレンは、ハロゲン含有遷移金属化合物と有機金属化合物とからなる所謂チーグラー触媒や、特許文献1、2等に記載されているようなマグネシウム化合物担持型触媒などの公知の触媒によって得られることが知られている。近年は、生産効率などの観点から、超高分子量ポリエチレンをマグネシウム化合物担持型触媒などの高活性触媒で製造することが多い。
一方で、超高分子量ポリエチレンはその分子量の高さ故に、一般的な樹脂の成形法である溶融成形を行うことが困難とされている。特に二軸延伸フィルムの成形法に限れば、特許文献3では、超高分子量ポリエチレンに可塑剤を添加してゲル化させた後、二軸方向に延伸成形する方法が提案されている。また、特許文献4では、特定の物性を有する超高分子量ポリエチレンを無溶媒下で圧縮し、その後少なくとも2つの個々の延伸工程によって得られる超高分子量ポリエチレンフィルムが提案されている。
特開平3−130116号公報 特開平7−156173号公報 特公平4−16330号公報 国際公開第2010/079174号パンフレット
本発明者らの検討によれば、特許文献3で提案されている技術では、延伸成形後に添加した可塑剤がフィルムに残存しているため、可塑剤の抽出工程が追加で必要となる。さらに、抽出工程によって多孔質構造がフィルムに形成されるため、フィルムの機械強度はそれほど高いものではない。また、特許文献4で提案されている技術は、超高分子量ポリエチレンフィルムの材料として使用される超高分子量ポリエチレンのパウダーモルフォロジーが不良であり、工業的に生産することが困難である上、該超高分子量ポリエチレンフィルムの製造工程には、圧縮工程と少なくとも2つの個々の延伸工程とが含まれるため、工業的に不利である。
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、工業的に生産可能な超高分子量ポリオレフィンを出発原料として用いた、生産性に優れる超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、特定の平均粒子径、極限粘度および結晶化度を有するエチレン系重合体を用いれば、圧延ロールを用いたシート成形加工が可能であることを見出した。圧延ロールを用いることにより連続的なシート成形が可能であり、従来の方法に比べて簡便かつ大幅に生産性に優れるシート成形が可能となった。さらに、得られたシートは延伸性に優れ、高強度の延伸フィルムを得ることが可能であり、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明に係るエチレン系重合体フィルムの製造方法は、
(i)平均粒子径が10〜2000μmの範囲にあり、135℃デカリン溶液中で測定される極限粘度[η]が10〜50dL/gの範囲にあり、結晶化度が80%以上であるエチレン系重合体を、回転軸が並行で互いに逆向きに回転する一対のロールにより圧延して圧延シートを作製する工程、および
(ii)前記圧延シートを二軸延伸する工程
を含むことを特徴とする。
また、前記エチレン系重合体は、
(A)平均粒子径が1nm以上300nm以下の微粒子、および
(B)下記一般式(I)で表される遷移金属化合物
を含むオレフィン重合用触媒の存在下、エチレンの単独重合、またはエチレンと炭素原子数3〜20の直鎖状もしくは分岐状のα−オレフィンとの共重合によって得られ、
前記微粒子(A)は、少なくとも、
(1)金属ハロゲン化物とアルコールとを炭化水素溶媒中で接触させる工程、および
(2)前記工程(1)で得られた成分と、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物とを接触させる工程
を経由して得られることが好ましい。
Figure 2016007838
式(I)中、Mは周期表第4族もしくは第5族の遷移金属原子を示し、
mは1〜4の整数を示し、
1〜R5は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、これらのうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよく、
6は、水素原子、1級もしくは2級炭素のみからなる炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数4以上の脂肪族炭化水素基、アリール基置換アルキル基、単環性もしくは二環性の脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン原子を示し、
nは、Mの価数を満たす整数であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
本発明によれば、工業的に生産可能な超高分子量ポリオレフィンを出発原料として用いた、生産性に特に優れ、高強度の超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法を提供することができる。
本発明に係るエチレン系重合体フィルムの製造方法における工程(i)で用いられる圧延装置の概略図である。
以下、本発明に係るエチレン系重合体フィルムの製造方法について具体的に説明する。
本発明のエチレン系重合体フィルムの製造方法は、
(i)平均粒子径が10〜2000μmの範囲にあり、135℃デカリン溶液中で測定される極限粘度[η]が10〜50dL/gの範囲にあり、結晶化度が80%以上であるエチレン系重合体を、回転軸が並行で互いに逆向きに回転する一対のロールにより圧延して圧延シートを作製する工程、および
(ii)前記圧延シートを二軸延伸する工程
を含むことを特徴とする。
[エチレン系重合体]
本発明において、エチレン系重合体は、エチレンを主成分とする重合体を意味し、エチレン単独重合体およびエチレンとα−オレフィンとの共重合体を包含する。α−オレフィンとしては、炭素数3〜20のα−オレフィンが好ましく、例えばプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。エチレン系重合体としては、結晶化度を高める観点および後述する圧延成形や延伸成形における延伸性の観点から、エチレンの単独重合体であることが好ましい。一方、成形品に耐クリープ性などが必要とされる場合には、プロピレン、1−ブテンなどが共重合された結晶性のエチレン系共重合体が好ましい。
<平均粒子径>
本発明で用いられるエチレン系重合体の平均粒子径は10〜2000μm、好ましくは50〜1750μm、より好ましくは100〜1500μmの範囲である。前記平均粒子径は重量平均粒子径(D50)のことであり、乾式篩法による測定値である。平均粒子径が前記範囲にあると、工業的生産において有利である上、後述する工程(i)(圧延工程)において圧延ロールを用いてシート状に成形加工することが可能となる。圧延ロールを用いることで、従来の成形方法に比べて大幅に生産性が向上し、工業的に有利である。平均粒子径は、後述するオレフィン系重合触媒の種類によって調整することができる。また必要に応じて、ジェットミルあるいは凍結粉砕法により調整してもよい。
<極限粘度[η]>
本発明で用いられるエチレン系重合体の極限粘度[η](135℃、デカリン溶液中)は10〜50dL/g、好ましくは12〜50dL/g、より好ましくは15〜50dL/gの範囲である。極限粘度[η]が前記範囲にあると、高強度のフィルムを製造することができる。極限粘度[η]は、重合反応中に反応器内に水素を併存させることにより調整することができる。
<結晶化度>
本発明で用いられるエチレン系重合体の結晶化度は80%以上、好ましくは80%〜90%の範囲、より好ましい範囲は80〜88%の範囲である。前記結晶化度は株式会社リガク製RINT2500型装置を用いてX線結晶解析によって測定される数値である。結晶化度が前記範囲にあると、後述する圧延シート製造工程および延伸工程の成形性が良好になり、工業的に有利である。結晶化度は、後述するオレフィン系重合触媒の種類、または、共重合するα−オレフィンの種類および導入量によって調整することができる。
<微小粒子の平均粒子径>
上記エチレン系重合体は微小粒子の集合体で形成されており、微小粒子の平均粒子径は走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで決定される。エチレン系重合体粒子の微小粒子の平均粒子径は10nm以上3000nm未満、好ましくは10nm以上2000nm未満、より好ましくは10nm以上1000nm未満である。
このような構造を有するエチレン系重合体微小粒子は表面積が広いため、粒子同士を接触させたとき、接触面積が広くなり、後述する圧延工程で圧延シートを成形する際の粒子同士の圧着が起こり易くなる。そのため、後述する工程(ii)(延伸工程)での成形性に優れ、高強度のエチレン系重合体フィルムを得ることができる。
[オレフィン重合用触媒]
上記エチレン系重合体は、
(A)平均粒子径が1nm以上300nm以下の微粒子、および
(B)一般式(I)で表される遷移金属化合物
を含むオレフィン重合用触媒の存在下、エチレンの単独重合、またはエチレンと炭素原子数3〜20の直鎖状もしくは分岐状のα−オレフィンとの共重合によって製造することができる。
エチレン系重合体の製造をより高活性で行うことや、得られるエチレン系重合体の物性を調整する目的において、オレフィン重合用触媒に成分(A)および(B)以外のその他の成分を追加で用いることもできる。その他の成分としては、成分(A)および(B)を含むオレフィン重合用触媒の性能を阻害させない限りにおいて、特に制限することなく用いることができる。
以下、上記成分(A)、成分(B)、ならびに、必要に応じて用いることのできるその他の成分として代表的に用いられ得る、成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(C)および有機アルミニウムオキシ化合物(D)について詳述する。
<微粒子(A)>
本発明で用いられる微粒子(A)は、少なくとも、
(1)金属ハロゲン化物とアルコールとを炭化水素溶媒中で接触させる工程、および
(2)前記工程(1)で得られた成分と、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物とを接触させる工程
を経由して得られる。
このようにして得られる微粒子(A)は、動的光散乱法で測定した平均粒子径が1nm以上300nm以下、好ましくは1nm以上250nm以下、より好ましくは1nm以上200nm以下、さらに好ましくは1nm以上150nm以下、さらにより好ましくは1nm以上100nm以下、特に好ましくは1nm以上、50nm以下である。
このような大きさを有する微小の粒子を用いることが好ましい理由としては、以下の様なことが考えられる。前記微粒子(A)を触媒の担体として用いることで、担体の比表面積が大きくなるため、後述する(B)遷移金属化合物を担持した場合に生成されるエチレン重合時の活性点間の距離が長くなる。このように活性点間距離が長くなると、活性点廻りの発熱が少なくなり、生成するエチレン系重合体の結晶化温度が低くなり、ラメラ厚みが薄くなる。また、生成するエチレン系重合体の重合体分子鎖の絡み合いを少なくすることも可能となる。このような特徴から、上記微粒子(A)を触媒の担体として用いると、得られるエチレン系重合体は、圧延時および延伸時に結晶部の破砕が容易となるため、延伸性が高くなり、結果として配向度が高くなり、高強度が発現すると予想される。
また、このような大きさを有する微粒子(A)を触媒の担体として用いることで、上述の通り担体の比表面積が大きくなるため、既存の担体と同様の活性点間距離を確保する場合、担体粒子当たりの遷移金属化合物の担持量を増やすことが可能となり、触媒重量当たりのオレフィン重合活性を高くできる。さらに、重合時にモノマーの拡散が良好となり、また、後述する遷移金属化合物(B)と反応してイオン対を形成する化合物(C)や、有機アルミニウムオキシ化合物(D)をオレフィン重合用触媒の成分として用いた場合には、これらの化合物と担体に担持した遷移金属化合物(B)との接触確率が高まるため、効率よく活性点が形成されると考えられる。このような特徴から、上記微粒子(A)を触媒の担体として用いると、触媒活性を向上させることも可能となるものと予想される。
以下、各工程の内容および各工程において用いられる化合物について説明する。
(工程(1))
工程(1)は、金属ハロゲン化物とアルコールとを炭化水素溶媒中で接触させることにより、金属ハロゲン化物のアルコール錯体を形成させ、液体状態とする工程である。
工程(1)は、金属ハロゲン化物が液体状態となる反応条件であれば特に制限はないが、通常、常圧加熱下または加圧加熱下で行われる。常圧加熱下で行う場合は、使用する炭化水素溶媒の沸点までの温度を任意に選択することができ、加圧加熱下で行う場合は、使用する炭化水素溶媒またはアルコールの加圧下での沸点までの温度を任意に選択することができる。
工程(1)で金属ハロゲン化物とアルコールとを炭化水素溶媒中で接触させるに当たっては、通常の撹拌混合で実行可能である。撹拌に用いる機器としては、一般に用いられる公知の攪拌機などを挙げることができる。
・金属ハロゲン化物
本発明で用いられる金属ハロゲン化物の好ましい例としては、CdCl2型またはCdI2型の層状結晶構造を有するイオン結合性化合物が挙げられる。CdCl2型結晶構造を有する化合物としては、例えばCdCl2、MnCl2、FeCl2、CoCl2、NiI2、NiCl2、MgCl2、ZnBr2、CrCl3などが挙げられる。CdI2型結晶構造を有する化合物としては、例えばCdBr2、FeBr2、CoBr2、NiBr2、CdI2、MgI2、CaI2、ZnI2、PbI2、MnI2、FeI2、CoI2、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Cd(OH)2、Mn(OH)2、Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2、ZrS4、SnS4、TiS4、PtS4などが挙げられる。
これらのうちでは、好ましくはCdBr2、FeBr2、CoBr2、NiBr2、CdI2、MgI2、CaI2、ZnI2、PbI2、MnI2、FeI2、CoI2、CdCl2、MnCl2、FeCl2、CoCl2、NiI2、NiCl2、MgCl2、ZnBr2であり、より好ましくはMnCl2、FeCl2、CoCl2、NiCl2、MgCl2であり、最も好ましくはMgCl2である。
上記のようなイオン結合性化合物は、最終的に触媒中に含まれていればよく、必ずしもイオン結合性化合物自体を用いなければならないわけではない。したがって、触媒の調製時に、イオン結合性化合物を形成しうる化合物を用いてイオン結合性化合物を形成させて最終的に触媒中に存在させるようにしてもよい。つまり、CdCl2型またはCdI2型の結晶構造のいずれにも属さない化合物を用いて、触媒の調製の途中で、該化合物とハロゲン含有化合物または水酸基含有化合物とを接触反応させ、最終的に得られる触媒中においてイオン結合性化合物としてもよい。
例えば、MgCl2またはMgI2を形成させて最終的に触媒成分中に存在させる場合には、これらを形成しうる化合物として、還元能を有するマグネシウム化合物および還元能を有しないマグネシウム化合物を出発物質として用いることができる。還元能を有するマグネシウム化合物としては、例えば下式で表される有機マグネシウム化合物が挙げられる。
nMgR2-n
上記式中、nは0≦n<2であり、Xはハロゲンであり、Rは水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜21のアリール基または炭素原子数5〜20のシクロアルキル基であり、nが0である場合、2個のRは同一でも異なっていてもよい。
このような還元能を有する有機マグネシウム化合物としては、例えば、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジプロピルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ジアミルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、ジデシルマグネシウム、オクチルブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどのジアルキルマグネシウム化合物;エチル塩化マグネシウム、プロピル塩化マグネシウム、ブチル塩化マグネシウム、ヘキシル塩化マグネシウム、アミル塩化マグネシウムなどのアルキルマグネシウムハライド;ブチルエトキシマグネシウム、エチルブトキシマグネシウム、オクチルブトキシマグネシウムなどのアルキルマグネシウムアルコキシド;その他エチルマグネシウムハイドライド、プロピルマグネシウムハイドライド、ブチルマグネシウムハイドライドなどのアルキルマグネシウムハイドライドが挙げられる。
還元能を有しない有機マグネシウム化合物としては、例えば、メトキシ塩化マグネシウム、エトキシ塩化マグネシウム、イソプロポキシ塩化マグネシウム、ブトキシ塩化マグネシウム、オクトキシ塩化マグネシウムなどのアルコキシマグネシウムハライド;フェノキシ塩化マグネシウム、メチルフェノキシ塩化マグネシウムなどのアリロキシマグネシウムハライド;エトキシマグネシウム、イソプロポキシマグネシウム、ブトキシマグネシウム、n−オクトキシマグネシウム、2−エチルヘキソキシマグネシウムなどのアルコキシマグネシウム;ジフェノキシマグネシウム、メチルフェノキシマグネシウムなどのアリロキシマグネシウム;ラウリン酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウムなどのマグネシウムのカルボン酸塩などが挙げられる。
その他マグネシウム金属、水素化マグネシウムなどを用いることもできる。これら還元能を有さないマグネシウム化合物は、上述した還元能を有するマグネシウム化合物から誘導した化合物、または触媒の調製時に誘導した化合物であってもよい。還元能を有さないマグネシウム化合物を、還元能を有するマグネシウム化合物から誘導するには、例えば、還元能を有するマグネシウム化合物を、ポリシロキサン化合物、ハロゲン含有シラン化合物、ハロゲン含有アルミニウム化合物、エステル、アルコール、ハロゲン含有化合物、またはOH基や活性な炭素−酸素結合を有する化合物と接触させればよい。
なお、上記の還元能を有するマグネシウム化合物および還元能を有さないマグネシウム化合物は、例えばアルミニウム、亜鉛、ホウ素、ベリリウム、ナトリウム、カリウムなどの他の有機金属化合物との錯化合物もしくは複化合物を形成していてもよく、または混合物であってもよい。さらに、マグネシウム化合物は単独であってもよく、上記の化合物を2種以上組み合わせてもよく、また液体状態で用いても固体状態で用いてもよい。還元能を有するマグネシウム化合物または還元能を有さないマグネシウム化合物が固体である場合、後述するアルコールを用いて液体状態にすることが好ましい。
・アルコール
本発明で用いられるアルコールとしては、炭素原子数1〜25のアルコールが挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、オクタノール、ドデカノール、オクタデシルアルコール、オレイルアルコール、2−ブチルオクタノール、2−ヘキシルデカノール、2−ヘキシルドデカノール、2−オクチルデカノール、2−オクチルドデカノール、イソヘキサデカノール、イソエイコサノール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール、クミルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、イソプロピルベンジルアルコールなどの炭素原子数1〜25のアルコール類;トリクロロメタノール、トリクロロエタノール、トリクロロヘキサノールなどの炭素原子数1〜25のハロゲン含有アルコール類;フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ノニルフェノール、クミルフェノール、ナフトールなどの低級アルキル基を有してもよい炭素原子数6〜25のフェノール類などが挙げられる。
これらのアルコールは1種単独で用いることもできるし、2種以上を混合して用いることもできる。このうち、以下の観点から2種のアルコールを混合して用いることが好ましい。
前記2種のアルコールとしては、当該アルコールが含まれる金属ハロゲン化物のアルコール錯体と、後述する有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性の違いに着目して区分けされる。このような2種のアルコールを組み合わせて用いることが好ましい理由は、以下のように推察している。
有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性が高いアルコールから得られる金属ハロゲン化物のアルコール錯体は、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との接触反応によって、当該金属ハロゲン化物のアルコール錯体からアルコールが引き抜かれ、金属ハロゲン化物の微粒子の核となる部分を迅速に生成することができる。
一方、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性が相対的に低いアルコールから得られる金属ハロゲン化物のアルコール錯体は、前記の微粒子の核となる部分が形成されたのちに、当該金属ハロゲン化物のアルコール錯体からアルコールが引き抜かれ、微粒子の核の外側に金属ハロゲン化物が析出し、上記の平均粒子径を有する微粒子(A)が形成されていくと考えられる。
このため、微粒子(A)は、小径ながらも粒度分布が狭くなることが期待でき、極めて小さい微粒子、例えば前記の核のようなサイズの粒子の副生物の混入が少なくなると想定できる。
上記エチレン系重合体は、この微粒子の粒度の影響を極めて受けやすいので、上記微粒子(A)をオレフィン重合用触媒の構成要素として用いれば、不定形のエチレン系重合体粒子が生成し難く、ナノサイズの重合体であっても反応槽などへのファウリングが起こり難いのではないかと考えられる。
上述したアルコールの、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性の違いについては、以下の(i)〜(iv)に示すようなアルコールの分子構造の違いに起因するものと想定できる。
(i)直鎖状、分岐状の違い
(ii)脂肪族、脂環族、芳香族の違い
(iii)炭素原子数の違い
(iv)上記(i)〜(iii)の組み合わせ
これらのうち、例えば、(iii)炭素原子数の違い、具体的には、R−OHで表されるアルコールのRの炭素原子数を指標とした場合、炭素原子数が相対的に少ないアルコールと、炭素原子数が相対的に多いアルコールとに区分けすることができる。この際、炭素原子数が相対的に少ないアルコールは、一般的に有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性が高く、一方、炭素原子数が相対的に多いアルコールは、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物との反応性が低いものに該当する。
なお、当該炭素原子数による区分けによると、一つの実施態様では炭素原子数が相対的に少ないアルコールに該当するアルコールも、もう一方のアルコールの種類によっては、炭素原子数が相対的に多いアルコールと認定されることもある。例えば、2−エチルヘキサノールを例とすると、もう一方のアルコールとして2−オクチルドデカノールを使用した場合、炭素原子数が相対的に少ないアルコールに相当し、もう一方のアルコールとしてイソブチルアルコールを使用した場合、炭素原子数が相対的に多いアルコールに相当する。これはあくまで反応性に着目したものであるため、一つの種類のアルコールがいずれの区分けに該当しても問題は生じない。
ここで、前記2種のアルコールを組み合わせて使用する場合、上記反応性の観点から生じる効果の発現を考慮すると、該2種のアルコールの炭素原子数の差が4以上であることが好ましい。
具体的なアルコールの組み合わせとしては、炭素原子数が2〜12のアルコールと、炭素原子数が13〜25のアルコールとの組み合わせや、炭素原子数2〜12のアルコールから選ばれる2種のアルコールの組み合わせなどが挙げられる。
ここで、前記炭素原子数が2〜12のアルコールは、炭素原子数が2〜10であることがより好ましく、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールから選ばれるアルコールであることが特に好ましい。
また、炭素原子数が13〜25のアルコールは、炭素原子数が15〜25であることがより好ましく、16〜25であることがさらに好ましく、2−ヘキシルデカノール、2−ヘキシルドデカノール、2−オクチルデカノール、2−オクチルドデカノール、イソヘキサデカノール、イソエイコサノール、オクタデシルアルコール、オレイルアルコールから選ばれるアルコールであることが特に好ましい。
なお、炭素原子数が13〜25のアルコールのように、炭素原子数が相対的に多いアルコールがオレフィン重合用触媒中に存在する場合には、エチレンの重合反応をマイルドに進行させることが期待でき、その結果、重合時の発熱の偏在が抑制されることも期待できる。重合発熱偏在の抑制は、生成した重合体鎖が絡み合い構造を取ることの抑制に繋がり、結果として、圧延成形や延伸成形のプロセス性向上および延伸成形体の性能向上につながると考えられる。
金属ハロゲン化物を液体状態にするに当たり、用いるアルコールの量は、金属ハロゲン化物が溶解する量であれば特に制限はないが、金属ハロゲン化物1モル当たり、0.1〜50モルであり、好ましくは0.5〜30モルであり、より好ましくは1〜20モルであり、さらに好ましくは2〜15モルである。なお、上述の好ましい態様であるアルコールを2種混合して用いる場合には、炭素原子数が相対的に少ないアルコールと、炭素原子数が相対的に多いアルコールとの割合は、金属ハロゲン化物が溶解する量であれば特に制限はないが、炭素原子数が相対的に多いアルコールの割合の下限が、10mol%、好ましくは20mol%、より好ましくは30mol%であり、上限が95mol%、好ましくは、90mol%、より好ましくは85mol%である。
・炭化水素溶媒
本発明で用いられる炭化水素溶媒には、特に制限がないが、具体的には、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができる。これらのうち、溶解性と反応温度の観点からデカン、ドデカン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンが好ましく用いられる。
金属ハロゲン化物を液体状態にするに当たり、用いられる炭化水素溶媒の量は、金属ハロゲン化物が溶解する量であれば特に制限はないが、金属ハロゲン化物1モル当たり、好ましくは0.1〜100モル、より好ましくは0.2〜50モル、さらに好ましくは0.3〜40モル、特に好ましくは0.5〜30モルである。
(工程(2))
工程(2)は、工程(1)で得られた液体状態の金属ハロゲン化物のアルコール錯体に有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物を接触させることにより、溶解した金属ハロゲン化物を析出させ、微粒子を製造する工程である。
工程(2)は、通常、溶解した金属ハロゲン化物が析出する反応条件で行われるが、反応温度は、好ましくは−50〜200℃、より好ましくは−20〜150℃、さらに好ましくは0〜120℃である。
また、工程(2)においては、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物の溶液中への添加は、反応器内の溶液を攪拌混合しながら行う。攪拌混合は、通常の撹拌条件であってもよいが、高速で攪拌混合することを要することもある。
高速攪拌に用いる機器としては、一般に乳化機または分散機として市販されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ウルトラタラックス(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミクサー(特殊機化工業社製)、ナショナルクッキングミキサー(松下電器産業社製)などのバッチ式乳化機;エバラマイルダー(荏原製作所社製)、TKパイプラインホモミクサー、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業社製)、コロイドミル(日本精機社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)などの連続式乳化機;クレアミックス(エムテクニック社製)、フィルミックス(特殊機化工業社製)などのバッチまたは連続両用乳化機;マイクロフルイダイザー(みづほ工業社製)、ナノメーカー、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVゴーリン(ゴーリン社製)などの高圧乳化機;膜乳化機(冷化工業社製)などの膜乳化機;バイブロミキサー(冷化工業社製)などの振動式乳化機;超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)などの超音波乳化機などを挙げることができる。また、高速で攪拌混合する場合、攪拌速度としては5000rpm以上が好ましい。
・有機アルミニウム化合物
本発明で用いることのできる有機アルミニウム化合物としては、下記式(A1−1)、(A1−2)または(A1−3)で表される化合物が挙げられる。
1) Ra nAlX3-n ・・・(A1−1)
式(A1−1)中、Raは炭素原子数1〜12の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子または水素原子であり、nは1〜3である。
炭素原子数1〜12の炭化水素基は、例えばアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などである。
式(A1−1)で表わされる有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリ2−エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;イソプレニルアルミニウムなどのアルケニルアルミニウム;ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド;メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド;ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライドなどが挙げられる。
2) Ra nAlY3-n ・・・(A1−2)
式(A1−2)中、Raは上記式(A1−1)と同様であり、Yは−ORb基、−OSiRc 3基、−OAlRd 2基、−NRe 2基、−SiRf 3基または−N(Rg)AlRh 2基であり、nは1〜2であり、Rb、Rc、RdおよびRhはメチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などであり、Reは水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基、トリメチルシリル基などであり、RfおよびRgはメチル基、エチル基などである。
式(A1−2)で表される有機アルミニウム化合物としては、具体的には、以下のような化合物が用いられる。
(i)Ra nAl(ORb3-nで表される化合物、例えば
ジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジイソブチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウム−2−エチルヘキソキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド。
(ii)Ra nAl(OSiRc 33-nで表される化合物、例えば
Et2Al(OSiMe3)、(iso−Bu)2Al(OSiMe3)、(iso−Bu)2Al(OSiEt3)など。
(iii)Ra nAl(OAlRd 23-nで表される化合物、例えば
Et2AlOAlEt2、(iso−Bu)2AlOAl(iso−Bu)2など。
(iv)Ra nAl(NRe 23-nで表される化合物、例えば
Me2AlNEt2、Et2AlNHMe、Me2AlNHEt、Et2AlN(Me3Si)2、(iso−Bu)2AlN(Me3Si)2など、
(v)Ra nAl(SiRf 33-n で表される化合物、例えば、
(iso−Bu)2AlSiMe3など。
(vi)Ra nAl〔N(Rg)−AlRh 23-nで表される化合物、例えば、
Et2AlN(Me)−AlEt2、(iso−Bu)2AlN(Et)Al(iso−Bu)2など。
3) M1AlRj 4 ・・・(A1−3)
式(A1−3)中、M1はLi、Na、Kであり、Rjは炭素原子数1〜15の炭化水素基である。
式(A1−3)で表わされる有機アルミニウム化合物としては、具体的には、LiAl(C254、LiAl(C7154などが挙げられる。
上述した有機アルミニウム化合物のうち、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドが特に好ましい。
溶解した金属ハロゲン化物を析出させて微粒子(A)を製造するに当たり、用いられる有機アルミニウム化合物の量は、金属ハロゲン化物1モル当たり、好ましくは0.1〜50モル、より好ましくは0.2〜30モル、さらに好ましくは0.5〜20モル、特に好ましくは1.0〜10モルである。
・有機アルミニウムオキシ化合物
本発明で用いることのできる有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。有機アルミニウムオキシ化合物としては、具体的には、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサンなどが挙げられる。
従来公知のアルミノキサンは、例えば下記のような方法によって製造することができ、通常、炭化水素溶媒の溶液として得られる。
(1)吸着水を含有する化合物または結晶水を含有する塩類、例えば塩化マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物、硫酸ニッケル水和物、塩化第1セリウム水和物などの炭化水素媒体懸濁液に、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物を添加して、吸着水または結晶水と有機アルミニウム化合物とを反応させる方法。
(2)ベンゼン、トルエン、エチルエーテル、テトラヒドロフランなどの媒体中で、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に直接、水、氷または水蒸気を作用させる方法。
(3)デカン、ベンゼン、トルエンなどの媒体中でトリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に、ジメチルスズオキシド、ジブチルスズオキシドなどの有機スズ酸化物を反応させる方法。
なお、前記アルミノキサンは、少量の有機金属成分を含有していてもよい。また、回収された上記のアルミノキサン溶液から溶媒または未反応有機アルミニウム化合物を蒸留して除去した後、得られたアルミノキサンを溶媒に再溶解またはアルミノキサンの貧溶媒に懸濁させてもよい。
アルミノキサンを調製する際に用いられる有機アルミニウム化合物として具体的には、前記有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。これらのうち、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、トリメチルアルミニウムが特に好ましい。上記のような有機アルミニウム化合物は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
アルミノキサンの調製に用いられる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、シメンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、オクタデカンなどの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ガソリン、灯油、軽油などの石油留分;または上記芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素のハロゲン化物、とりわけ塩素化物、臭素化物などの炭化水素溶媒が挙げられる。また、エチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類を用いることもできる。これらの溶媒のうち特に芳香族炭化水素または脂肪族炭化水素が好ましい。
本発明で用いられるベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物は、60℃のベンゼンに溶解するAl成分がAl原子換算で通常10%以下、好ましくは5%以下、特に好ましくは2%以下であるもの、すなわち、ベンゼンに対して不溶性または難溶性であることが好ましい。
本発明で用いることのできる有機アルミニウムオキシ化合物としては、下記一般式(III)で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物も例として挙げることができる。
Figure 2016007838
式(III)中、R21は炭素原子数が1〜10の炭化水素基を示し、4つのR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜10の炭化水素基を示す。
前記式(III)で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物は、下記一般式(IV)で表されるアルキルボロン酸と、有機アルミニウム化合物とを、不活性ガス雰囲気下に不活性溶媒中で、−80℃〜室温の温度で1分〜24時間反応させることにより製造できる。
22−B(OH)2 ・・・(IV)
式(IV)中、R22は前記式(III)におけるR22と同じ基を示す。
前記式(IV)で表されるアルキルボロン酸の具体例としては、メチルボロン酸、エチルボロン酸、イソプロピルボロン酸、n−プロピルボロン酸、n−ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、n−ヘキシルボロン酸、シクロヘキシルボロン酸、フェニルボロン酸、3,5−ジフルオロボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸などが挙げられる。これらの中では、メチルボロン酸、n−ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、3,5−ジフルオロフェニルボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸が好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
このようなアルキルボロン酸と反応させる有機アルミニウム化合物としては、前記有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。前記有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、特にトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
上記のような有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
溶解した金属ハロゲン化物を析出させ、微粒子(A)を製造するに当たり、用いられる有機アルミニウムオキシ化合物の量は、金属ハロゲン化物1モル当たり、好ましくは0.1〜50モル、より好ましくは0.2〜30モル、さらに好ましくは0.5〜20モル、特に好ましくは1.0〜10モルである。
なお、金属ハロゲン化物を析出させる場合に使用する有機アルミニウムオキシ化合物の量は、特許文献1に記載されている有機アルミニウムオキシ化合物を助触媒として用いている量と比べると微量である。
<遷移金属化合物(B)>
本発明で用いられる遷移金属化合物(B)は、エチレン系重合体の極限粘度や結晶化度などを実現できる限り、公知のメタロセン化合物や、いわゆるポストメタロセンなどの特定の有機遷移金属錯体化合物を制限なく使用することができる。
遷移金属化合物(B)としては、特に特許文献2に記載の、いわゆるフェノキシイミン配位子を有する有機遷移金属錯体が好ましい。具体的には、下記一般式(I)の様な構造式を有する有機遷移金属錯体が好ましい態様として挙げられる。
Figure 2016007838
上記一般式(I)において、Mは周期表第4族もしくは第5族の遷移金属原子を示し、好ましくは4族の遷移金属原子である。具体的には、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルなどであり、より好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムであり、特に好ましくはチタンまたはジルコニウムである。
なお、一般式(I)においてNとMとを繋ぐ点線は、一般的にはNがMに配位していることを示すが、本発明においては配位していてもしていなくてもよい。
上記一般式(I)において、mは1〜4の整数、好ましくは2〜4の整数、さらに好ましくは2を示す。
上記一般式(I)において、R1〜R5は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、これらのうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
前記炭化水素基としては、炭素原子数1〜30の直鎖状または分岐状の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜30の環状炭化水素基、または炭素原子数6〜30の芳香族炭化水素基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などの炭素原子数が1〜30、好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10の直鎖状または分岐状のアルキル基;
ビニル基、アリル基、イソプロペニル基などの炭素原子数が2〜30、好ましくは2〜20の直鎖状または分岐状のアルケニル基;
エチニル基、プロパルギル基など炭素原子数が2〜30、好ましくは2〜20、さらに好ましくは2〜10の直鎖状または分岐状のアルキニル基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基などの炭素原子数が3〜30、好ましくは3〜20、さらに好ましくは3〜10の環状飽和炭化水素基;
シクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基などの炭素数5〜30の環状不飽和炭化水素基;
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの炭素原子数が6〜30、好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜10のアリール基;
トリル基、iso−プロピルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジ−t−ブチルフェニル基などのアルキル置換アリール基
などが挙げられる。
上記炭化水素基は、水素原子がハロゲンで置換されていてもよく、そのような水素原子がハロゲンで置換された炭化水素基として、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロフェニル基、クロロフェニル基などの炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20のハロゲン化炭化水素基が挙げられる。
また、上記炭化水素基は、他の炭化水素基で置換されていてもよく、そのような炭化水素基で置換された炭化水素基として、例えば、ベンジル基、クミル基などのアリール基置換アルキル基などが挙げられる。
さらにまた、上記炭化水素基は、ヘテロ環式化合物残基;
アルコシキ基、アリーロキシ基、エステル基、エーテル基、アシル基、カルボキシル基、カルボナート基、ヒドロキシ基、ペルオキシ基、カルボン酸無水物基などの酸素含有基;
アミノ基、イミノ基、アミド基、イミド基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、イソシアノ基、シアン酸エステル基、アミジノ基、ジアゾ基、アミノ基がアンモニウム塩となったものなどの窒素含有基;
ボランジイル基、ボラントリイル基、ジボラニル基などのホウ素含有基;
メルカプト基、チオエステル基、ジチオエステル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、チオアシル基、チオエーテル基、チオシアン酸エステル基、イソチアン酸エステル基、スルホンエステル基、スルホンアミド基、チオカルボキシル基、ジチオカルボキシル基、スルホ基、スルホニル基、スルフィニル基、スルフェニル基などのイオウ含有基;
ホスフィド基、ホスホリル基、チオホスホリル基、ホスファト基などのリン含有基;
ケイ素含有基;ゲルマニウム含有基;またはスズ含有基を有していてもよい。
前記ヘテロ環式化合物残基としては、ピロール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、トリアジンなどの含窒素化合物、フラン、ピランなどの含酸素化合物、チオフェンなどの含硫黄化合物などの残基、およびこれらのヘテロ環式化合物残基に炭素原子数が1〜30、好ましくは1〜20のアルキル基、アルコキシ基などの置換基がさらに置換した基などが挙げられる。
前記ケイ素含有基としては、シリル基、シロキシ基、炭化水素置換シリル基、炭化水素置換シロキシ基などが挙げられ、より具体的には、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジメチル−t−ブチルシリル基、ジメチル(ペンタフルオロフェニル)シリル基などが挙げられる。これらの中では、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基などが好ましく、特にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基が好ましい。前記炭化水素置換シロキシ基として具体的には、トリメチルシロキシ基などが挙げられる。
前記ゲルマニウム含有基または前記スズ含有基としては、前記ケイ素含有基のケイ素をゲルマニウムまたはスズに置換した基が挙げられる。
上記炭化水素基が有していてもよい基として挙げた基のうち、
アルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基などが挙げられ、
アリーロキシ基として具体的には、フェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、2,4,6−トリメチルフェノキシ基などが挙げられ、
エステル基として具体的には、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、メトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、p−クロロフェノキシカルボニル基などが挙げられ、
アシル基として具体的には、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、p−クロロベンゾイル基、p−メトキシベンゾイル基などが挙げられ、
アミノ基として具体的には、ジメチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられ、
イミノ基として具体的には、メチルイミノ基、エチルイミノ基、プロピルイミノ基、ブチルイミノ基、フェニルイミノ基などが挙げられ、
アミド基として具体的には、アセトアミド基、N−メチルアセトアミド基、N−メチルベンズアミド基などが挙げられ、
イミド基として具体的には、アセトイミド基、ベンズイミド基などが挙げられ、
チオエステル基として具体的には、アセチルチオ基、ベンゾイルチオ基、メチルチオカルボニル基、フェニルチオカルボニル基などが挙げられ、
アルキルチオ基として具体的には、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられ、
アリールチオ基として具体的には、フェニルチオ基、メチルフェニルチオ基、ナフチルチオ基などが挙げられ、
スルホンエステル基として具体的には、スルホン酸メチル基、スルホン酸エチル基、スルホン酸フェニル基などが挙げられ、
スルホンアミド基として具体的には、フェニルスルホンアミド基、N−メチルスルホンアミド基、N−メチル−p−トルエンスルホンアミド基などが挙げられる。
上記炭化水素基としては、特に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などの炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基;
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの炭素原子数6〜30、好ましくは6〜20のアリール基;
これらのアリール基にハロゲン原子、炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20のアルキル基もしくはアルコキシ基、炭素原子数6〜30、好ましくは6〜20のアリール基もしくはアリーロキシ基などの置換基が1〜5個置換した置換アリール基が好ましい。
1〜R5は、前述のようにヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基になり得るが、これらの例としては、上記炭化水素基の説明にて例示したものと同様のものが挙げられる。
上記一般式(I)のR1〜R5のうちR1については、オレフィン重合触媒活性の観点および高分子量のエチレン系重合体を与えるという観点から、炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基、炭素原子数3〜20の脂環族炭化水素基および炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基から選ばれる基であることが好ましい。
上記一般式(I)において、R6は、水素原子、1級または2級炭素のみからなる炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数4以上の脂肪族炭化水素基、アリール基置換アルキル基、単環性もしくは二環性の脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基およびハロゲン原子から選ばれる。これらのうち、オレフィン重合触媒活性の観点、高分子量のエチレン重合体を与えるという観点および重合時の水素耐性の観点から、炭素原子数4以上の脂肪族炭化水素基、アリール基置換アルキル基、単環性または二環性の脂環族炭化水素基および芳香族炭化水素基から選ばれる基であることが好ましく、より好ましくはt−ブチル基などの分岐型炭化水素基;ベンジル基、1−メチル−1−フェニルエチル基(クミル基)、1−メチル−1,1−ジフェニルエチル基、1,1,1−トリフェニルメチル基(トリチル基)などのアリール置換アルキル基;1位に炭化水素基を有するシクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデシル基などの炭素数6〜15の脂環族または複式環構造を有する脂環族炭化水素基が挙げられる。
上記一般式(I)においてnは、Mの価数を満たす数であり、
上記一般式(I)においてXは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
Xにおいて、前記ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、スズ含有基としては、上記R1〜R5の説明で例示したものと同様のものが挙げられる。これらのうち、好ましくはハロゲン原子や炭化水素基である。
上記遷移金属化合物(B)は、例えば特許文献3に記載の製造方法により、製造することができる。
<成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(C)>
本発明において、オレフィン重合用触媒の成分として用いることのできる、成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(C)としては、有機アルミニウム化合物、ハロゲン化ホウ素化合物、ハロゲン化リン化合物、ハロゲン化イオウ化合物、ハロゲン化チタン化合物、ハロゲン化シラン化合物、ハロゲン化ゲルマニウム化合物、ハロゲン化錫化合物などが挙げられる。
これらのうち、有機アルミニウム化合物としては、上述した微粒子(A)の製造に用いられる有機アルミニウム化合物を好ましい化合物として例示できる。
また、ハロゲン化ホウ素化合物、ハロゲン化リン化合物、ハロゲン化イオウ化合物、ハロゲン化チタン化合物、ハロゲン化シラン化合物、ハロゲン化ゲルマニウム化合物、ハロゲン化錫化合物としては、具体的には以下の化合物などが挙げられる。
三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素などのハロゲン化ホウ素化合物;
三塩化リン、三臭化リン、三ヨウ化リン、五塩化リン、五臭化リン、オキシ塩化リン、オキシ臭化リン、メチルジクロロホスフィン、エチルジクロロホスフィン、プロピルジクロロホスフィン、ブチルジクロロホスフィン、シクロヘキシルジクロロホスフィン、フェニルジクロロホスフィン、メチルジクロロホスフィンオキシド、エチルジクロロホスフィンオキシド、ブチルジクロロホスフィンオキシド、シクロヘキシルジクロロホスフィンオキシド、フェニルジクロロホスフィンオキシド、メチルフェニルクロロホスフィンオキシド、ジブロモトリフェニルホスホラン、テトラエチルホスホニウムクロリド、ジメチルジフェニルホスホニウムヨージド、エチルトリフェニルホスホニウムクロリド、アリルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、アリルトリフェニルホスホニウムブロミド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロミドなどのハロゲン化リン化合物;
二塩化イオウ、塩化チオニル、塩化スルフリル、臭化チオニルなどのハロゲン化イオウ化合物;
四フッ化チタン、四塩化チタン、四臭化チタン、四ヨウ化チタン、メトキシトリクロロチタン、エトキシトリクロロチタン、ブトキシトリクロロチタン、エトキシトリブロモチタン、ブトキシトリブロモチタン、ジメトキシジクロロチタン、ジエトキシジクロロチタン、ジブトキシジクロロチタン、ジエトキシジブロモチタン、トリメトキシクロロチタン、トリエトキシクロロチタン、トリブトキシクロロチタン、トリエトキシブロモチタンなどのハロゲン化チタン化合物;
四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四ヨウ化ケイ素、メトキシトリクロロシラン、エトキシトリクロロシラン、ブトキシトリクロロシラン、エトキシトリブロモシラン、ブトキシトリブロモシラン、ジメトキシジクロロシラン、ジエトキシジクロロシラン、ジブトキシジクロロシラン、ジエトキシジブロモシラン、トリメトキシクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、トリブトキシクロロシラン、トリエトキシブロモシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリフェニルクロロシランなどのハロゲン化シラン化合物;
四フッ化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウム、四ヨウ化ゲルマニウム、メトキシトリクロロゲルマニウム、エトキシトリクロロゲルマニウム、ブトキシトリクロロゲルマニウム、エトキシトリブロモゲルマニウム、ブトキシトリブロモゲルマニウム、ジメトキシジクロロゲルマニウム、ジエトキシジクロロゲルマニウム、ジブトキシジクロロゲルマニウム、ジエトキシジブロモゲルマニウム、トリメトキシクロロゲルマニウム、トリエトキシクロロゲルマニウム、トリブトキシクロロゲルマニウム、トリエトキシブロモゲルマニウムなどのハロゲン化ゲルマニウム化合物;
四フッ化錫、四塩化錫、四臭化錫、四ヨウ化錫、メトキシトリクロロ錫、エトキシトリクロロ錫、ブトキシトリクロロ錫、エトキシトリブロモ錫、ブトキシトリブロモ錫、ジメトキシジクロロ錫、ジエトキシジクロロ錫、ジブトキシジクロロ錫、ジエトキシジブロモ錫、トリメトキシクロロ錫、トリエトキシクロロ錫、トリブトキシクロロ錫、トリエトキシブロモ錫、メチルトリクロロ錫、エチルトリクロロ錫、ブチルトリクロロ錫、フェニルトリクロロ錫、ジメチルジクロロ錫、ジエチルジクロロ錫、ジブチルジクロロ錫、ジフェニルジクロロ錫、トリメチルクロロ錫、トリエチルクロロ錫、トリブチルクロロ錫、トリフェニルクロロ錫などのハロゲン化錫化合物。
これらの化合物は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。また、炭化水素やハロゲン化炭化水素で希釈してもよい。
これらの成分(C)の具体例のうち、好ましくはトリアルキルアルミニム、アルケニルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、アルキルアルミニウムアルコキシド、(iso−Bu)2Al(OSiMe3)、(iso−Bu)2Al(OSiEt3)、Et2AlOAlEt2、(iso−Bu)2AlOAl(iso−Bu)2、LiAl(C254、ハロゲン化シラン化合物およびハロゲン化チタン化合物であり、より好ましくはトリアルキルアルミニウム、アルケニルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、アルキルアルミニウムアルコキシドであり、さらに好ましくはトリアルキルアルミニウムおよびアルキルアルミニウムハライドであり、特に好ましくはトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジイソブチルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライドである。
<有機アルミニウムオキシ化合物(D)>
本発明において、オレフィン重合用触媒の成分として用いることのできる有機アルミニウムオキシ化合物(D)としては、上述した微粒子(A)を製造する際の工程(2)で用いられる有機アルミニウムオキシ化合物として説明したものと同様のものを用いることができる。
[エチレン系重合体の製造方法]
上記エチレン系重合体は、上記オレフィン重合用触媒の存在下、エチレンを単独重合させる、またはエチレンと炭素原子数3〜20の直鎖状もしくは分岐状のα−オレフィンとを共重合させることにより製造することができる。
上記エチレン系重合体の製造方法では、重合は、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
上記のようなオレフィン重合用触媒を用いてオレフィンの重合を行うに際して、成分(B)は、反応容積1リットル当り、成分(B)中の金属原子として、通常10-11〜10ミリモル、好ましくは10-9〜1ミリモルとなるような量で用いられる。成分(A)1g当たり、成分(B)は、通常10-4〜100ミリモル、好ましくは10-3〜50ミリモルとなるような量で用いられる。
また、成分(C)を用いる場合、成分(C)と成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(C)/M〕が通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。
また、成分(D)を用いる場合、成分(D)と成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(D)/M〕が通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。
このようなオレフィン重合用触媒を用いたオレフィンの重合温度の下限は−20℃、好ましくは0℃、さらに好ましくは20℃、特に好ましくは30℃であり、オレフィンの重合温度の上限は150℃、好ましくは120℃、さらに好ましくは100℃、特に好ましくは80℃である。
特に本発明において得られたエチレン系重合体粒子を圧延成形および延伸成形する場合、重合温度の上記範囲は、触媒活性と重合体分子鎖の絡み合い抑制とのバランスの観点から特に好ましいと考えられる。
重合圧力は、通常、常圧〜10MPa、好ましくは常圧〜5MPaの条件下である。
上記エチレン系重合体の製造方法は、重合反応の条件を変えて二段以上に分けて反応を行う、いわゆる多段重合方法であってもよい。
前記多段重合方法を採用する場合、多段重合工程のある一つの工程において得られるエチレン系重合体の極限粘度[η]は、2dl/g以上30dl/g以下、好ましくは3dl/g以上28dl/g以下、より好ましくは5dl/g以上25dl/g以下である。
上記エチレン系重合体の製造方法の好ましい態様としては、後述するa工程とb工程とを含む、いわゆる二段重合が挙げられる。さらに詳細には、a工程で、極限粘度[η]が2dl/g以上30dl/g以下、好ましくは3dl/g以上28dl/g以下、より好ましくは5dl/g以上25dl/g以下のエチレン系重合体を製造し、他の工程(以下「b工程」という。)で、極限粘度[η]が15dl/gを超えて50dl/g以下、好ましくは20dl/gを超えて48dl/g以下、より好ましくは23dl/gを超えて45dl/g以下のエチレン系重合体を製造する条件でエチレン系重合体を製造することが好ましい。ただし、前記a工程とb工程とでは異なる[η]の重合体を生成することが好ましい。
前記a工程とb工程とを実施する順番は、特に制限はされないが、相対的に低分子量のエチレン系重合体成分を製造する工程をa工程とすると、このa工程を最初に行い、相対的に高分子量のエチレン系重合体成分を製造するb工程を引き続いて行うことが好ましい。この場合、a工程で製造された成分の極限粘度は、当該成分の一部をサンプリングした実測値として得ることができる。また、b工程で製造された成分の極限粘度は後述する式に基づいて算出される。
また、前記a工程で形成される成分(a)と、b工程で形成される成分(b)との質量比の上限および下限は、それぞれの成分の極限粘度にもよるが、成分(a)の上限は好ましくは50%、より好ましくは40%、さらに好ましくは35%であり、下限は、好ましくは5%、より好ましくは10%である。一方、成分(b)の上限は、好ましくは95%、より好ましくは90%であり、下限は50%、好ましくは60%、より好ましくは65%である。
この質量比は、各工程でのエチレン吸収量測定や、各工程で得られた樹脂を少量かつ規定量をサンプリングし、その質量やスラリー濃度、樹脂中の触媒成分の含有率などから各工程での樹脂生成量を計算することによって決定することができる。また、二段目に製造された重合体の極限粘度は以下の式に基づいて算出する。
[η](1) × w(1)+[η](2) × w(2)=[η](t)
式中、[η](1)はa工程で生成した重合体の極限粘度、[η](2)はb工程で生成した重合体の極限粘度、[η](t)は最終生成物の極限粘度、w(1)はa工程の質量分率、w(2)はb工程の質量分率を示す。
エチレン系重合体の製造を二段重合で行うことが好ましい理由としては、以下のように推察している。
本発明において用いられるオレフィン重合用触媒により、エチレンの単独重合反応やエチレンと他のオレフィンとの共重合反応を行う場合、その重合反応は触媒成分中の触媒活性点で起こる。生成した重合体は活性点から離れていくため、重合反応初期に生成する重合体は生成するエチレン系重合体粒子の表面部に、重合反応後期に生成する重合体は組成物粒子の内部に、それぞれ偏在すると推測される。すなわち、木の年輪と類似した構成を有すると考えられる。
したがって、本発明で二段以上に反応条件を分けてエチレン系重合体を製造する場合、一段目に製造するエチレン系重合体の極限粘度[η]が、最終的に得られるエチレン系重合体の[η]より低くなる条件で製造すると、組成物粒子表面に相対的に分子量の低い重合体が存在する可能性が高く、後述する圧延工程において粒子同士が圧着し易いと考えられる。また、本発明では前記のような特定の触媒を用いて得られるエチレン系重合体であるため、部分的に融解し易い重合体ができているものと推測される。
また、本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、いわゆるシングルサイト触媒である。このため、前記の低分子量部と高分子量部が偏在する構造の部位が、より均一、かつ、微細に分布することが予想される。このため、圧延工程、延伸工程で、均一な延伸が起こり延伸中の切断が起こり難いため、高い延伸倍率を示すと考えられる。
本発明においてエチレン系重合体の重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。上記のような多段階の重合工程で製造する場合は、回分式を採用することが好ましい。回分式プロセスで得られるエチレン系重合体は、組成物粒子毎の一段目の重合工程と二段目の重合工程で得られるエチレン系重合体のバラツキが少なく、均一分散構造により有利であると考えられるためである。
得られるオレフィン重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度や重合圧力を変化させることによって調節することができる。さらに、オレフィン重合用触媒中に存在させる成分(C)または成分(D)の量により調節することもできる。
本発明で用いられるエチレン系重合体において必要に応じてエチレンと共重合させるα−オレフィンとしては、炭素原子数が3〜30、好ましくは3〜20の直鎖状または分岐状のα−オレフィン、例えばプロピレン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン;炭素原子数が3〜30、好ましくは3〜20の環状オレフィン、例えばシクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン;極性モノマー、例えばアクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、ビシクロ(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物などのα,β−不飽和カルボン酸、これらのナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などのα,β−不飽和カルボン酸金属塩;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチルなどのα,β−不飽和カルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、トリフルオロ酢酸ビニルなどのビニルエステル類;アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、イタコン酸モノグリシジルエステルなどの不飽和グリシジルエステルなどが挙げられる。
また、本発明で用いられるエチレン系重合体には、ビニルシクロヘキサン、ジエンまたはポリエンなどを共重合してもよい。ジエンまたはポリエンとしては、炭素原子数4〜30、好ましくは4〜20の2個以上の二重結合を有する環状または鎖状の化合物が用いられる。具体的には、ブタジエン、イソプレン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,4−オクタジエン、1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン;7−メチル−1,6−オクタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエン;さらに芳香族ビニル化合物、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレンなどのモノまたはポリアルキルスチレン;メトキシスチレン、エトキシスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルベンジルアセテート、ヒドロキシスチレン、o−クロロスチレン、p−クロロスチレン、ジビニルベンゼンなどの官能基含有スチレン誘導体;3−フェニルプロピレン、4−フェニルプロピレン、α−メチルスチレンなどが挙げられる。
[工程(i)]
本発明のエチレン系重合体フィルムの製造方法における工程(i)は、前記エチレン系重合体を、回転軸が並行で互いに逆向きに回転する一対のロールにより圧延して圧延シートを作製する工程である。
図1は工程(i)、すなわち圧延シートの製造工程(以下「圧延工程」ともいう。)で用いられる圧延装置の概略図である。以下、図1を参照しながら、圧延工程について説明する。
図1に示すように、圧延装置は、回転軸が水平かつ平行に配置され、近接部ではそれぞれ下向きに回転する一対のロール1A,1Bからなる圧縮ロール、および一対のロール1A,1Bの上部に備えられたホッパー2より構成される。
本発明では、エチレン系重合体パウダーを、図1のホッパー2に挿入し、回転するロール1A、1B間で圧延することにより、エチレン系重合体の圧延シート3が連続的に形成される。
前記圧延シート3の厚みは、通常10μm〜1000μm、好ましくは30μm〜700μm、より好ましくは50μm〜600μmの範囲である。圧延シート3の厚みは、ロール1A、1B間の間隙を変化させることで、調整することができる。圧延シート3の厚みが上記の範囲にあると、後述する延伸工程での成形性が良好になる上、高強度のエチレン系重合体フィルムを得ることができる。
また、圧延シートの製造工程において、ロール1A、1Bは温度調整をしてもよい。ロール1Aとロール1Bの温度はそれぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよいが、温度差は0〜10℃であることが好ましい。ロール1Aとロール1Bの内、より高温に設定されるロール温度は通常30〜200℃、好ましくは50〜160℃、さらに好ましくは80℃〜150℃、最も好ましくは90℃〜140℃である。ロール1A、1Bの温度が上記範囲内にあると、厚薄ムラの少ない圧延シートが得られるため、後述する工程(ii)(延伸工程)における成形性が良好になる上、高強度のエチレン系重合体フィルムを得ることができる。特に上限温度よりも高いとエチレン系重合体が溶融し、その後再結晶化が起きる際にポリマー鎖の絡み合いが発生すると考えられる。この絡み合いは後述する延伸工程における成形性を悪化させる傾向にある。
前記圧延工程において、ロール線速は通常0.05〜50m/min、好ましくは0.1〜20m/min、より好ましくは0.1〜10m/minの範囲である。ロール線速が上記範囲内にあると、厚薄ムラの少ない圧延シートが得られるため、後述する工程(ii)(延伸工程)における成形性が良化し、工業的に有利である。
[工程(ii)]
本発明のエチレン系重合体フィルムの製造方法における工程(ii)は、前記工程(i)で作製された圧延シートを直交する二軸方向に延伸する工程(以下「延伸工程」ともいう。)である。延伸工程において二軸方向のうち一軸は、前記圧延シートの機械流れ方向(以下「MD方向」ともいう。)と一致していることが好ましい。二軸方向への延伸は、逐次的であっても同時的であってもよい。
延伸工程における二軸方向のそれぞれの延伸倍率は、圧延シートの成形条件に応じて設定することができる。圧延シートはMD方向にポリマー鎖が配向しているため、MD方向とMD方向に直交する方向(以下「TD方向」ともいう。)の機械強度は異方的である。そこで延伸工程で、圧延シートのMD方向の延伸倍率をTD方向の延伸倍率と比して低く設定することにより、MD方向とTD方向の機械強度が等方的なエチレン系重合体フィルムを製造することができる。
延伸工程における圧延シートの温度は、通常100〜160℃、より好ましくは110〜155℃、さらに好ましくは120〜153℃の範囲である。延伸時の圧延シートの温度が前記範囲にあると、高強度なエチレン系重合体フィルムを得ることができる上、生産性が良好であるため、工業的に有利である。
上記延伸工程では、1段延伸法あるいは2段以上の多段延伸法のいずれの方法であってもよい。また、上記圧延工程と延伸工程は、両工程を連続的に実施してもよいし、圧延工程で圧延シートを巻き取った後に、段階的に延伸工程を実施してもよい。
[熱固定工程]
本発明では、上記延伸工程後に熱固定工程を設けてもよい。熱固定工程におけるエチレン系重合体フィルムの温度は、通常100〜150℃である。
[安定剤]
本発明のエチレン系重合体フィルムの製造方法では、上記エチレン系重合体は、必要に応じて公知の各種安定剤と組み合わせて用いてもよい。このような安定剤としては、例えば、テトラキス〔メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ)ヒドロシンナメート〕メタン、ジステアリルチオジプロピオネート等の耐熱安定剤、あるいはビス(2,2’,6,6’−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート、2−(2−ヒドロキシ−t−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾル等の耐候安定剤などが挙げられる。また、着色剤として無機系、有機系のドライカラーを添加してもよい。また、滑剤や塩化水素吸収剤等として公知のステアリン酸カルシウムなどのステアリン酸塩も好適な安定剤として挙げることができる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[エチレン系重合体の製造]
充分に窒素置換した撹拌機付き2Lガラス容器に、無水塩化マグネシウム76.2g(0.80mol)、脱水デカン332g、2−エチルヘキシルアルコール260.4g(2.0mol)、および2−オクチルドデシルアルコール119.4g(0.4mol)を装入し、155℃で4時間反応を行い、均一透明溶液とした。次いで、この均一透明溶液を脱水デカンで希釈し、Mg原子換算で0.2mmol/mLの均一透明な成分(a−1)を得た。
次に、充分に窒素置換した撹拌機付き1Lオートクレーブに脱水トルエン500mLを装入し、液温を50℃に維持し、上記成分(a−1)をMg原子換算で1.0mmol装入し、次いでトリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で3.0mmolをゆっくりと滴下装入し、微粒子成分(A−1)を合成した。この反応液の一部を採取し、動的光散乱法により微粒子の平均粒径を測定したところ、40nmであった。
前記成分(A−1)を含む反応液に水素濃度500ppmを含むエチレンを吹き込み、液相および気相を飽和させた。次いで、下記式(I−1)で表わされる遷移金属化合物(B−1)をTi原子換算で0.005mmolを装入し、全圧が0.8MPaとなるように水素濃度100ppmを含むエチレンを供給しながら、50℃で30分間重合反応を行った。重合終了後、得られたポリマーをヘキサンで洗浄した後、80℃で1時間減圧予備乾燥を行い、さらに110℃にて10時間減圧乾燥し表1に示す物性を有するエチレン系重合体[1]を得た。
Figure 2016007838
また、国際公開第2009/007045号パンフレットの実施例1に準じ、表1に示す物性を有するエチレン系重合体[2]を得た。
なお、得られたエチレン系重合体の物性は以下のようにして求めた。
<平均粒子径>
エチレン系重合体の平均粒子径は乾式篩法によって測定した。より具体的には、測定サンプル約15gを株式会社飯田製作所製のJIS試験用篩(目開き:9.5mm、8.0mm、5.6mm、4.0mm、3.35mm、2.8mm、2.0mm、1.0mm、0.85mm、0.50mm、径20cm)に入れ、次いで、振とう器を用いて10分間分級し、各篩上のサンプル重量を測定することにより、重量平均粒子径(D50)を求めた。
<極限粘度[η]>
極限粘度[η]は、エチレン系重合体をデカリンに溶解させ、温度135℃のデカリン中で測定した。より具体的には、測定サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、下記式(Eq-1)に示すように濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度[η](単位;dl/g)として求めた。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0) ・・・ (Eq-1)
<結晶化度>
以下の装置および条件で、広角X線回折透過法による結晶化度測定を行った。
X線結晶解析装置 : 株式会社リガク製RINT2500型装置
X線源 : CuKα
出力 : 50KV、300mA
検出器 : シンチレーションカウンター
サンプル : 得られた重合体粒子をそのまま用いた。
具体的には、株式会社リガク製RINT2500型装置に設置された回転試料台に重合体粒子約0.002gを乗せ、試料台を77回転/分で回転させながら広角X線回折透過測定を実施した。得られた広角X線回折プロファイルより結晶化度を算出した。
[実施例1]
<圧延工程>
エチレン系重合体[1]を図1で示した圧延装置(ロール直径:300mmφ)のホッパー2に装入した。表1に示すロール温度およびロール線速の条件でエチレン系重合体[1]を圧延して圧延シートを作製した。得られた圧延シートの厚みはミツトヨ製シックネスゲージ(品名:547−401)を用いて測定した。
<延伸工程>
上述した圧延工程において製造された圧延シートを145℃の温度および表1に示す遠心倍率の条件で二軸延伸してエチレン系重合体フィルムを製造した。表1におけるX軸は、圧延工程におけるMD方向と一致する方向であり、Y軸はX軸方向と直交している。得られたエチレン系重合体フィルムの厚みはミツトヨ製シックネスゲージ(品名:547−401)を用いて測定した。
<フィルムの引張強度>
得られたエチレン系重合体フィルムの破断強度は、引張試験機(インストロン社製、製品名:万能試験機1123型)を用いて、温度23℃、チャック間30mmおよび引張速度30mm/minの条件で、短冊状に切削したフィルムのMD方向およびTD方向の引張強度を測定した。結果を表1に示す。
[実施例2]
圧延工程および延伸工程を表1に示す条件で行ったこと以外は、実施例1と同様にしてエチレン系重合体フィルムを製造してフィルムの引張強度を測定した。結果を表1に示す。
[比較例1及び2]
エチレン系重合体[1]の代わりにエチレン系重合体[2]を用いて、圧延工程を表1に示す条件で行った。しかしながら、エチレン系重合体[2]は平均粒子径が大きく、またパウダーモルフォロジーが不良であるため、圧延装置のロール間へのパウダーの食い込み不良が発生し、圧延シートを製造することができなかった。
Figure 2016007838
[参考例1及び2]
エチレン系重合体[1]および[2]を用いて、温度120℃、圧力10MPaで30分間、加圧することで、厚さ1mmのプレスシートを作製した。続いて、図1で示した圧延装置(ロール直径:300mmφ)で、表2に示す条件で、X軸方向に圧延した後、X軸に直交するY軸方向に二回目の圧延を行い、圧延シートを作製した。続いて、圧延シートを145℃および表2に示す延伸倍率で二軸延伸してフィルムを製造した。得られたフィルムの引張強度を実施例1と同様にして測定した。結果を表2に示す。
Figure 2016007838
1A、1B:ロール
2:ホッパー
3:エチレン系重合体圧延シート

Claims (2)

  1. (i)平均粒子径が10〜2000μmの範囲にあり、135℃デカリン溶液中で測定される極限粘度[η]が10〜50dL/gの範囲にあり、結晶化度が80%以上であるエチレン系重合体を、回転軸が並行で互いに逆向きに回転する一対のロールにより圧延して圧延シートを作製する工程、および
    (ii)前記圧延シートを二軸延伸する工程
    を含むことを特徴とする、エチレン系重合体フィルムの製造方法。
  2. 前記エチレン系重合体が、
    (A)平均粒子径が1nm以上300nm以下の微粒子、および
    (B)下記一般式(I)で表される遷移金属化合物
    を含むオレフィン重合用触媒の存在下、エチレンの単独重合、またはエチレンと炭素原子数3〜20の直鎖状もしくは分岐状のα−オレフィンとの共重合によって得られ、
    前記微粒子(A)が、少なくとも、
    (1)金属ハロゲン化物とアルコールとを炭化水素溶媒中で接触させる工程、および
    (2)前記工程(1)で得られた成分と、有機アルミニウム化合物および/または有機アルミニウムオキシ化合物とを接触させる工程
    を経由して得られる、請求項1に記載のエチレン系重合体フィルムの製造方法:
    Figure 2016007838
    [式(I)中、Mは周期表第4族もしくは第5族の遷移金属原子を示し、
    mは1〜4の整数を示し、
    1〜R5は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、これらのうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよく、
    6は、水素原子、1級もしくは2級炭素のみからなる炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数4以上の脂肪族炭化水素基、アリール基置換アルキル基、単環性もしくは二環性の脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン原子を示し、
    nは、Mの価数を満たす整数であり、
    Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。]。
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