JP2016519204A - 高溶融強度及び中高密度制御を有する低密度エチレン系ポリマー組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第１のエチレン系ポリマーと、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第２のエチレン系ポリマーと、を含む組成物を提供し、かかる組成物は、以下の特性：ａ）２．０〜１０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）、ｂ）０．９２２〜０．９３５ｇ／ｃｃの密度を含み、第２のエチレン系ポリマーが、第１のポリマー及び第２のポリマーの重量の合計に基づいて、６０〜９５重量パーセントの量で存在し、第２のエチレン系ポリマーが、０．９２４ｇ／ｃｃ以上の密度を有し、第１のエチレン系ポリマーが、２．５ｄｇ／分未満のメルトインデックスを有する。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願
本出願は、２０１３年５月２２日出願の米国仮出願第６１／８２６，２８６号の利益を主張するものである。

紙、板、アルミニウム等への押出コーティング及び押出積層のための低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）樹脂は、広範なＭＷＤ（分子量分布）及び低抽出可能量で設計されている。押出コーティング適用において、以下の製品特性及び適用特性：種々の加工速度でのコーティング性能、基材への接着性、遮断特性、及び密封形成がとりわけ重要である。種々の加工速度でのコーティング性能が主にポリマーの粘弾特性に依存する一方で、接着特性、遮断特性、及び密封特性は、ポリマーの粘弾特性に加えて、その密度、結晶化度、及び機能性にも依存する。

典型的に、広範なＭＷＤを有するＬＤＰＥ樹脂は、オートクレーブ反応器またはオートクレーブ反応器及び管型反応器の組み合わせを使用して作製される。広範なＭＷＤ樹脂は、オートクレーブ反応器内で長鎖分枝を促進させることによって、かつ固有の滞留時間分布によって実現され得、それによって、分子が、より短い（低分子量）またはより長い（高分子量）成長経路を経る。

２０１２年１１月９日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／０６４２８４号は、押出コーティングに好適な管型反応器を使用して作製されたＬＤＰＥ樹脂を記載する。しかしながら、これらの樹脂は、押出コーティング用に適用空間のより低い密度限度（例えば、０．９２０ｇ／ｃｃ未満）のために設計される。押出コーティング用途のより高い密度領域及び／または中密度の密度領域のために、オートクレーブベースのＬＤＰＥが依然として必要とされている。あるいは、より低い密度の高溶融強度ＬＤＰＥと、ＬＬＤＰＥまたはＨＤＰＥとのブレンドを使用して、より高い全体密度を実現することができる。

接着性と基材−ポリマー層間剥離との良好なバランスを実現するために、ＬＤＰＥポリマー等の高圧エチレン系ポリマーを含む組成物が必要とされている。線状型ポリマー等の他の種類のポリマーの存在は、抗酸化剤の存在のため、かつ／または望ましくない層間剥離を促進させる結果として得られる機械的特性のため、このバランスを損なう可能性がある。

オートクレーブベースの樹脂の排他的な選択を必要とすることなく、より高い密度及び良好なコーティング性能を実現するためにＬＤＰＥ成分の選択における柔軟性も必要とされており、単一のオートクレーブベースの樹脂の使用のみでは典型的には到達することのできない、例えば、改善された遮断特性のための、良好なコーティング特性におけるさらにより高い全体密度（＞０．９２６ｇ／ｃｃ）も実現することが必要とされている。「０．９２０〜０．９２４ｇ／ｃｃ」の密度範囲の標準オートクレーブ（ＡＣ）コーティングのグレードは、確かに市販されている。生成費用のかかるこれらの「より低い変換ＡＣ樹脂」を含有する従来の組成物の代わりに使用され得る新たな組成物が必要とされている。

米国公開第２００７／０２２５４４５号は、１つのＡＣのＬＤＰＥ生成物と１つの管状ＬＤＰＥ生成物とのブレンドを記載する。両方の種類の生成物は、広範なＭＷＤ、高溶融強度を有し、それ故により低い密度を有する。異なるブレンド比でのデータは、全体密度が低くなることを示す。さらに、管状生成物及びオートクレーブ生成物のメルトインデックス範囲はそれぞれ、４〜１０ｇ／１０分及び３〜９ｇ／１０分の範囲に準拠するはずである。これらのメルトインデックス範囲は、７５／２５〜２５／７５のブレンド組成範囲と相まって、低溶融弾性を有する高密度樹脂の使用を不可能にする一方で、最終ブレンド高溶融弾性を維持し、良好なコーティング性能を確実にする。

国際公開第ＷＯ２０１１／０７５４６５号は、より高い密度を有し、押出コーティングされ得るが、ネックイン性能は継続して改善され得るオートクレーブベースの樹脂の製造及び適用を記載する。本発明は、優れた押出コーティング加工性能において、ネックイン性能を損なうことなく、さらにより高い密度能力をもたらす。

ＥＰ２１２３７０７Ｂ１は、ある一定の粘度関係を有する、ＭＩ＞２．５である２〜３０重量％のオートクレーブと過半量が管状であるブレンドを記載する。より高いメルトインデックス、高溶融強度ブレンド樹脂の使用は、より低い溶融強度押出コーティング性能挙動を有するブレンドをもたらし、最高密度能力を低減する。

押出コーティングにおいて、最適なバランスの加工性、密度、結晶化度、及び最終使用性能を含む、新たなエチレン系ポリマー組成物が依然として必要とされている。この必要性及びその他の必要性は、以下の発明によって満たされている。

本発明は、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第１のエチレン系ポリマーと、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第２のエチレン系ポリマーと、を含む組成物を提供し、かかる組成物が、以下の特性：
ａ）２．０〜１０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）、
ｂ）０．９２２〜０．９３５ｇ／ｃｃの密度を含み、
第２のエチレン系ポリマーが、第１のエチレン系ポリマー及び第２のエチレン系ポリマーの重量の合計に基づいて、６０〜９５重量パーセントの量で存在し、
第２のエチレン系ポリマーが、０．９２４ｇ／ｃｃ以上の密度を有し、
第１のエチレン系ポリマーが、２．５ｄｇ／分未満のメルトインデックスを有する。

重合フロースキームの概略図である。図１Ａは、一般的なフロースキームを表す。 重合フロースキームの概略図である。図１Ｂは、より詳細な一次圧縮機システムの放出を提供する。 いくつかの発明組成物及び比較組成物の「溶融強度（ＭＳ）対密度」を描写する。 いくつかの発明組成物及び比較組成物の「溶融強度（ＭＳ）対密度」を描写する。 いくつかの発明組成物及び比較組成物の「溶融強度（ＭＳ）対密度」を描写する。

上述のように、本発明は、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第１のエチレン系ポリマーと、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第２のエチレン系ポリマーと、を含む組成物を提供し、かかる組成物が、以下の特性：
ａ）２．０〜１０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）、
ｂ）０．９２２〜０．９３５ｇ／ｃｃの密度を含み、
第２のエチレン系ポリマーが、第１のエチレン系ポリマー及び第２のエチレン系ポリマーの重量の合計に基づいて、６０〜９５重量パーセントの量で存在し、
第２のエチレン系ポリマーが、０．９２４ｇ／ｃｃ以上の密度を有し、
第１のエチレン系ポリマーが、２．５ｄｇ／分未満のメルトインデックスを有する。

発明組成物は、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

第１のエチレン系ポリマーは、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

第２のエチレン系ポリマーは、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

一実施形態において、第１のエチレン系ポリマーは、２．４ｄｇ／分以下、さらに２．３ｄｇ／分以下、さらに２．２ｄｇ／分以下、さらに２．１ｄｇ／分以下のメルトインデックスを有する。

一実施形態において、第１のエチレン系ポリマーは、２．０ｄｇ／分以下、さらに１．９ｄｇ／分以下、さらに１．８ｄｇ／分以下のメルトインデックスを有する。

一実施形態において、第１のエチレン系ポリマーは、１．７ｄｇ／分以下、さらに１．６ｄｇ／分以下、さらに１．５ｄｇ／分以下のメルトインデックスを有する。

一実施形態において、第１のエチレン系ポリマーは、１５ｃＮ以上、さらに１７ｃＮ以上の溶融強度（１９０℃）を有する。

一実施形態において、第２のポリマー密度は、０．９２４５ｇ／ｃｃ以上、さらに０．９２５０ｇ／ｃｃ以上、さらに０．９２６０ｇ／ｃｃ以上である（１ｃｃ＝１ｃｍ^３）。

一実施形態において、第２のポリマーの密度及び第１のポリマーの密度における差は、０．００６０ｇ／ｃｃ以上、さらに０．００６５ｇ／ｃｃ以上、さらに０．００７０ｇ／ｃｃ以上、さらに０．００７５ｇ／ｃｃ以上である。

一実施形態において、第２のポリマーの密度の第１のポリマーの密度に対する比は、１．００５以上、さらに１．００６以上、さらに１．００７以上である。

一実施形態において、第２のエチレン系ポリマーは、２．０〜５０．０ｄｇ／分、さらに２．５〜４０．０ｄｇ／分、さらに３．０〜３０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。

一実施形態において、第１のエチレン系ポリマーは、ポリエチレンホモポリマーである。

一実施形態において、第２のエチレン系ポリマーは、ポリエチレンホモポリマーである。

一実施形態において、第２のエチレン系ポリマーは、第１のポリマー及び第２のポリマーの重量の合計に基づいて、７０〜９２重量パーセント、さらに８０〜９０重量パーセントの量で存在する。

一実施形態において、本組成物は、２．５〜１０ｄｇ／分、さらに３．０〜１０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。

一実施形態において、本組成物は、２．０〜９．０ｄｇ／分、さらに２．０〜８．５ｄｇ／分、さらに２．０〜８．０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。

一実施形態において、本組成物は、０．９２２〜０．９３２ｇ／ｃｃ、さらに０．９２２〜０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有する（１ｃｃ＝１ｃｍ^３）。

一実施形態において、本組成物は、０．９２３〜０．９３５ｇ／ｃｃ、さらに０．９２３〜０．９３２ｇ／ｃｃ、さらに０．９２３〜０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有する。

一実施形態において、本組成物は、０．９２４〜０．９３５ｇ／ｃｃ、さらに０．９２４〜０．９３２ｇ／ｃｃ、さらに０．９２４〜０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有する。

一実施形態において、本組成物は、５．５重量パーセント未満のヘキサン抽出可能含有量を有する。

一実施形態において、本組成物は、４．０重量パーセント未満のヘキサン抽出可能含有量を有する。

一実施形態において、本組成物は、３．３重量パーセント未満のヘキサン抽出可能含有量を有する。

一実施形態において、本組成物は、２．６重量パーセント未満のヘキサン抽出可能含有量を有する。

本発明は、発明組成物から形成される少なくとも１つの成分を含む物品も提供する。

一実施形態において、本物品は、コーティング（食品包装、ならびにワイヤ及びケーブル用途のための押出コーティングを含む）、フィルム、発泡体（栓用途及び包装用途を含む）、積層体、繊維、またはテープから選択される。

一実施形態において、本物品は、押出コーティングである。別の実施形態において、本物品は、フィルムである。

驚いたことに、全体より低い密度の高溶融強度成分を使用することによって発明組成物における実現可能な全体密度がより高くなることが見出されている。このことは、成分密度、メルトインデックス、及び溶融強度のバランスに関連する。発明組成物が低抽出可能レベルにつながり、それ故に最も重要な食品接触用途に適し得ることも見出されている。

本発明は、発明組成物を形成するための方法も提供し、該方法は、第１のエチレン系ポリマーと第２のエチレン系ポリマーを混合することを含む。

本発明は、発明組成物を形成するための方法も提供し、該方法は、第１のエチレン系ポリマー及び第２のエチレン系ポリマーを押出システム内に個別に供給することを含む。さらに実施形態において、押出システムは、調合押出機及び／または最終物品を形成するために使用される押出機（例えば、コーティング押出機）を含む。

発明組成物は、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

第１のエチレン系ポリマーは、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

第２のエチレン系ポリマーは、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

発明物品は、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

発明方法は、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。

重合
高圧フリーラジカル開始重合プロセスでは、２つの基本的な種類の反応器が知られている。第１の種類は、１つ以上の反応区画を有する撹拌オートクレーブ槽（オートクレーブ反応器）である。第２の種類は、１つ以上の反応区画を有する被覆管（管型反応器）である。このプロセスのオートクレーブ及び管型反応器区画のそれぞれにおける圧力は、典型的には１００〜４００、より典型的には１２０〜３６０、さらにより典型的には１５０〜３２０ＭＰａである。このプロセスのそれぞれの管型反応器区画における重合温度は、典型的には１００〜４００、より典型的には１３０〜３６０、さらにより典型的には１４０〜３３０℃である。

このプロセスのそれぞれのオートクレーブ反応器区画における重合温度は、典型的には１５０〜３００、より典型的には１６５〜２９０、さらにより典型的には１８０〜２８０℃である。当業者であれば、オートクレーブ内の温度が管型反応器の温度よりもかなり低く、かつ分化されておらず、それ故にオートクレーブベースの反応器システムで生成されたポリマーにおいてより好ましい抽出可能レベルが典型的に観察されることを理解する。

広範なＭＷＤを有する第１のエチレン系ポリマーは、典型的には、以下のプロセス要素のうちの１つ以上を含む重合条件で作製される。
・低下した動作圧力（反応器システムの最大動作圧力に対して）、
・上昇した重合温度（１つ以上のオートクレーブ領域及び／または１つ以上の管型反応器区画は、それぞれ、２４０及び２９０℃を超える制御または最大ピーク温度で動作される）、
・オートクレーブ性質の最低２つの反応区画、またはオートクレーブ／管型混成性質ならびに管型性質の最低３つの反応区画、及び／または
・広範なＭＷＤの生成物を確保するための反応区画にわたるＣＴＡの種類の選択及び／もしくは分布。

本発明に従って見出される有利な特性を有する組成物のためにポリエチレンホモポリマーまたはインターポリマーを生成するための本発明の高圧プロセスは、好ましくは、少なくとも３つの反応区画を有する管型反応器において実行される。

開始剤
本発明のプロセスは、フリーラジカル重合プロセスである。本プロセスにおいて使用されるフリーラジカル開始剤の種類は重要ではないが、好ましくは、適用される開始剤のうちの１つは、３００℃〜３５０℃の範囲の高温動作を可能にすべきである。一般的に使用されるフリーラジカル開始剤は、有機過酸化物、例えばペルエステル、ペルケタール、ペルオキシケトン、過炭酸塩、及び環状多機能性過酸化物を含む。これらの有機ペルオキシ開始剤は、重合可能なモノマーの重量に基づいて、典型的には０．００５〜０．２重量％の従来の量で使用される。他の好適な開始剤は、アゾジカルボン酸エステル、アゾジカルボン酸ジニトリル、及び１，１，２，２−テトラメチルエタン誘導体、ならびに所望の動作温度範囲でフリーラジカルを形成することのできる他の成分を含む。

過酸化物は、典型的には、好適な溶媒中、例えば、炭化水素溶媒中の希釈溶液として注入される。一実施形態では、重合の少なくとも１つの反応区画に開始剤が添加され、この開始剤は、２５５℃超、好ましくは２６０℃超の「１秒における半減期温度」を有する。さらなる実施形態では、かかる開始剤は、３２０℃〜３５０℃のピーク重合温度で使用される。さらなる実施形態では、開始剤は、環構造に組み込まれた少なくとも１つの過酸化物基を含む。

かかる開始剤の例として、両方ともＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌから入手可能なＴＲＩＧＯＮＯＸ ３０１（３，６，９−トリエチル−３，６，９−トリメチル−１，４，７−トリペルオキソナアン（ｔｒｉｐｅｒｏｘｏｎａａｎ））及びＴＲＩＧＯＮＯＸ ３１１（３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４−トリオキセパン）、ならびにＵｎｉｔｅｄ Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓから入手可能なＨＭＣＨ−４−ＡＬ（３，３，６，６，９，９−ヘキサメチル−１，２，４，５−テトルオキソナン（ｔｅｔｒｏｘｏｎａｎｅ））が挙げられるが、これらに限定されない。国際公開第ＷＯ０２／１４３７９号及び同第ＷＯ０１／６８７２３号も参照されたい。

連鎖移動剤（ＣＴＡ）
連鎖移動剤またはテロゲンは、重合プロセスにおいてメルトインデックスを制御するために使用される。連鎖移動は成長するポリマー鎖の終結を伴い、ひいてはポリマー材料の最終的な分子量を制限する。連鎖移動剤は、典型的には、成長するポリマー鎖と反応してその鎖の重合反応を停止させる水素原子供与体である。これらの薬剤は、飽和炭化水素または不飽和炭化水素から、アルデヒド、ケトン、またはアルコールまでの多くの異なる種類であり得る。選択される連鎖移動剤の濃度を制御することによって、ポリマー鎖の長さ、そしてそれ故に分子量、例えば数平均分子量、Ｍｎを制御することができる。Ｍｎに関連するポリマーのメルトフローインデックス（ＭＦＩまたはＩ_２）は、同じように制御される。

本発明のプロセスにおいて使用される連鎖移動剤としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、ペンテン、またはヘキサン等の脂肪性及びオレフィン性炭化水素；アセトン、ジエチルケトン、またはジアミルケトン等のケトン；ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒド等のアルデヒド；ならびにメタノール、エタノール、プロパノール、またはブタノール等の飽和脂肪性アルデヒドアルコールが挙げられるが、これらに限定されない。連鎖移動剤は、モノマー連鎖移動剤であってもよい。例えば、ＷＯ２０１２／０５７９７５、ＷＯ２０１３／０９５９６９、及びＷＯ２０１４／００３８３７を参照されたい。

反応区画内の分化したＣＴＡ濃度は、所望の分子量分布を達成し、制御するために使用され得る。反応区画内のＣＴＡ濃度を分化するための手段としては、とりわけ、ＷＯ２０１３／０５９０４２、ＷＯ２０１１／０７５４６５、及びＷＯ２０１２／０４４５０４に記載の方法が挙げられる。

メルトインデックスに影響を及ぼすさらなる方法は、エチレン再循環流中の、メタン及びエタンのような流入するエチレン不純物、ｔｅｒｔ−ブタノール、アセトン等のような過酸化物分離生成物、ならびに／または開始剤を希釈するために使用される溶媒成分の集積及び制御を含む。これらのエチレン不純物、過酸化物分離生成物、及び／または希釈溶媒成分は、連鎖移動剤として作用し得る。

添加剤
発明組成物は、１つ以上の添加剤を更に含み得る。好適な添加剤としては、安定剤；充填剤、例えば、粘土、タルク、二酸化チタン、ゼオライト、粉末金属を含む有機または無機粒子、炭素繊維、窒化ケイ素繊維、鋼ワイヤまたはメッシュ、及びナイロンまたはポリエステルコードを含む有機または無機繊維、ナノサイズ粒子、粘土等；粘着付与剤、ならびにパラフィン系またはナフテレン系（ｎａｐｔｈｅｌｅｎｉｃ）油を含む伸展油が挙げられるが、これらに限定されない。発明組成物は他のポリマーの種類を含み得る。

定義
反対の記述があるか、文脈から黙示的であるか、または当該技術分野において慣習的である場合を除き、すべての部及び割合は重量に基づき、すべての試験法は本開示の出願日時点で現行のものである。

本明細書において使用される「組成物」という用語は、その組成物を含む材料の混合物、ならびにその組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物を指す。

使用される「ブレンド物」または「ポリマーブレンド」という用語は、２つ以上のポリマーの緊密な物理的混合物（つまり、反応を伴わない）を意味する。ブレンド物は、混和性（分子レベルで分相していない）である場合もない場合もある。ブレンド物は、分相している場合もしていない場合もある。ブレンド物は、透過電子分光法、光散乱、Ｘ線散乱、及び当該技術分野で既知の他の方法から決定されるときに、１つ以上のドメイン構成を含有する場合もしない場合もある。このブレンド物は、マクロレベル（例えば、樹脂を溶融ブレンドすること、もしくは配合すること）またはミクロレベル（例えば、同じ反応器内で同時形成すること、もしくは別のポリマーの存在下で１つのポリマーを形成すること）で、その２つ以上のポリマーを物理的に混合することによってもたらされ得る。

「ポリマー」という用語は、同一のものか異なる種類のものかを問わず、モノマーを重合することによって調製される化合物を指す。したがって、ポリマーという総称は、ホモポリマーという用語（これは、ポリマー構造内に微量の不純物が組み込まれ得るという理解を踏まえて１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指す）、及び以下に定義される「インターポリマー」という用語を包含する。ポリマー中及び／またはポリマー内に微量の不純物が組み込まれ得る。

「インターポリマー」という用語は、少なくとも２つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。インターポリマーという総称は、コポリマー（これは、２つの異なるモノマーから調製されるポリマーを指す）、及び３つ以上の異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを含む。

「エチレン系ポリマー」または「エチレンポリマー」という用語は、ポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレンを含み、かつ、任意に、少なくとも１つのコモノマーを含み得る、ポリマーを指す。

「エチレン系インターポリマー」または「エチレンインターポリマー」という用語は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレンを含み、かつ少なくとも１つのコモノマーを含むインターポリマーを指す。

「エチレン系コポリマー」または「エチレンコポリマー」という用語は、コポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレン、及び１つのみのコモノマー（したがって、２種類のモノマーのみ）を含むコポリマーを指す。

本明細書において使用される「オートクレーブベースの生成物」または「オートクレーブベースのポリマー」という用語は、少なくとも１つのオートクレーブ反応器を備える反応器システムにおいて調製されたポリマーを指す。

本明細書において使用される「高圧フリーラジカル重合プロセス」という語句は、少なくとも１０００バール（１００ＭＰａ）の昇圧で実行されるフリーラジカル開始重合を指す。

「備える」、「含む」、「有する」という用語、及びそれらの派生語は、任意の追加の構成要素、ステップ、または手順の存在が明確に開示されているか否かを問わず、それを除外することを意図しない。一切の疑義を回避するために、「備える」という用語の使用によって特許請求されるすべての組成物は、反対の記述がない限り、ポリマーのものか別様のものかを問わず、任意の追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、動作性に必須ではないものを除いて、いかなる他の構成要素、ステップ、または手順をも、いかなる後続の記述からも除外する。「からなる」という用語は、明確に詳述または列記されていないいかなる構成要素、ステップ、または手順をも除外する。

試験方法
密度：ＡＳＴＭ Ｄ １９２８に従って、密度測定のための試料を調製する。１９０℃及び３０，０００ｐｓｉ（２０７ＭＰａ）で３分間、次いで２１℃及び２０７ＭＰａで１分間、ポリマー試料を押圧する。ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを使用して試料押圧の１時間以内に測定を行う。

メルトインデックス：ＡＳＴＭ Ｄ １２３８、１９０℃／２．１６ｋｇの条件に従って、メルトインデックス、またはＩ_２（グラム／１０分またはｄｇ／分）を測定する。

溶融強度
Ｇｏｔｔｆｅｒｔ Ｒｈｅｏｔｅｓｔｅｒ２０００キャピラリーレオメータに取り付けたＧｏｔｔｆｅｒｔ Ｒｈｅｏｔｅｎｓ７１．９７（Ｇｏｔｔｆｅｒｔ Ｉｎｃ．；Ｒｏｃｋ Ｈｉｌｌ，ＳＣ）上で溶融強度（ＭＳ）測定を実行する。２．０ｍｍのキャピラリー直径及び１５のアスペクト比（キャピラリー長さ／キャピラリー直径）で平入口角（１８０度）を有するキャピラリーダイを通して、ポリマー溶融物（約２０〜３０グラムのペレット）を押出す。

試料を１９０℃で１０分間平衡化した後、ピストンを０．２６５ｍｍ／秒の一定のピストン速度で起動させた。標準試験温度は１９０℃であった。２．４ｍｍ／秒^２の加速度でダイより１００ｍｍ下に配置された一式の加速ニップに試料を一軸延伸した。ニップロールの巻取り速度の関数として引張力を記録した。ストランドが切断する前の定常力（ｃＮ）として溶融強度を報告した。溶融強度測定において以下の条件を使用した：プランジャー速度＝０．２６５ｍｍ／秒、車輪加速度＝２．４ｍｍ／ｓ^２、キャピラリー直径＝２．０ｍｍ、キャピラリー長さ＝３０ｍｍ、及びバレル直径＝１２ｍｍ。

ヘキサン抽出可能量
（さらなる修飾無しの重合、ペレットプロセスからの）ポリマーペレットをＣａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓ内で厚さ３．０〜４．０ミルに押圧した（およそ２．２グラムのペレットを押圧してフィルムにする）。ペレットを、１９０℃で３分間、３，０００ｌｂ_ｆで、続いて１９０℃で３分間、４０，０００ｌｂ_ｆで押圧した。操作者の手の残油でフィルムを汚損しないように、無残渣手袋（ＰＩＰ^＊ＣｌｅａｎＴｅａｍ^＊Ｃｏｔｔｏｎ Ｌｉｓｌｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｇｌｏｖｅｓ、品番：９７−５０１）をはめた。フィルムを「１インチ×１インチ」の正方形に切り取り、秤量した。「２．５ｇ」のフィルム試料を各抽出のために使用するように、十分なフィルム試料を使用した。次に、約１０００ｍＬのヘキサンを含有するヘキサン層内の「４９．５±０．５℃」の加熱した水浴中で、フィルムを２時間抽出した。使用したヘキサンは、異性体「ヘキサン」混合物であった（例えば、ＨＰＬＣのための高純度移動相及び／またはＧＣ用途のための抽出溶媒である、Ｆｉｓｈｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌのヘキサン（Ｏｐｔｉｍａ）、ＧＣによる９９．９％最小）。２時間後、フィルムを取り出し、きれいなヘキサンの中ですすぎ、最初に窒素で乾燥させ、次に真空炉（８０±５℃）内の完全な真空（およそ３０インチのＨｇでＩＳＯＴＥＭＰ Ｖａｃｕｕｍ Ｏｖｅｎ，Ｍｏｄｅｌ ２８１Ａ）で２時間更に乾燥させた。続いて、フィルムを乾燥機内に配置し、室温になるまで最低１時間冷却した。その後、フィルムを再秤量し、ヘキサン抽出に起因する質量損失量を計算した。［（質量損失量／フィルムの初期重量）×１００］＝ヘキサン抽出可能量の重量パーセント。

実験
Ａ．第１のエチレン系ポリマー
Ｅ１
３つの反応区画を有する管型反応器において重合を実行した。各反応区画において、加圧水を、反応器の外被全体にこの水を循環させることによって反応媒体を冷却及び／または加熱するために使用した。入口圧力は２１００バールであり、管型反応器システム全体での圧力低下は約３００バールであった。各反応区画は１つの入口及び１つの出口を有した。各入口流は、前の反応区画からの出口流及び／または追加のエチレンが豊富な供給流からなった。エチレン中に微量（最大５モルｐｐｍ）のアセチレンを許可する仕様書に従って、エチレンを供給した。したがって、ポリマー中に組み込まれる可能性のあるアセチレンの最大量は、エチレン系ポリマー中のモノマー単位の総モルに基づいて、２０モルｐｐｍ未満であった（表３の変換レベルを参照）。図１Ｂに示されるフロースキームに従って、未変換エチレン、及び反応器出口における他の気体状成分を、高圧及び低圧再循環系によって再循環させ、増圧器、一次圧縮機システム、及びハイパー（二次）圧縮機システムによって圧縮し分配した。図１Ｂで見られるように、一次圧縮機の両方の排出流（２及び３）を反応器の前供給流５に送った。有機過酸化物を各反応区画へと供給した（表１参照）。連鎖移動剤としてプロピオンアルデヒドを使用し、これは、低圧及び高圧再循環流（１３及び１５）、ならびに新たに注入されるＣＴＡ補給流７及び／または補給流６から生じる各反応区画入口に存在した。１．５ｇ／１０分のメルトインデックスでポリマーを作製した。

反応区画１における第１のピーク温度（最大温度）に達した後、加圧水を用いて反応媒体を冷却した。反応区画１の出口において、新鮮な冷たいエチレンが豊富な供給流（２０）を注入することによって反応媒体をさらに冷却し、有機過酸化物を供給することによって反応を再開した。第２の反応区画の終わりでこのプロセスを繰り返して、第３の反応区画におけるさらなる重合を可能にした。約２３０〜２５０℃の溶融温度で「単軸」押出機システムを使用して、ポリマーを押出し、ペレット化した（１ｇ当たり約３０個のペレット）。エチレンが豊富な供給流（９：２０：２１）と３つの反応区画との重量比は、１．００：０．７５：０．２５であった。Ｒ２及びＲ３値はそれぞれ、無限大（∞）に近づいた。Ｒ値は、国際公開第ＷＯ２０１３／０５９０４２号（２０１２年１０月１０日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１２／０５９４６９号）に従って算出される。Ｒｎ（ｎ＝反応区画番号、ｎ＞１）は、「第１の反応区画（ＲＺ１）に供給される新鮮なエチレンの質量分率」と「ｎ番目の反応区画（ＲＺｎ）に供給される新鮮なエチレンの質量分率」との比であり、またはＲｎ＝ＲＺ１／ＲＺｎである。内部処理速度は、第１、第２、及び第３の反応区画に対して、それぞれおよそ１２．５、９、及び１１ｍ／秒であった。この重合において、ＣＴＡ補給流７と６との重量比は０．０９であった。追加の情報を表２及び３で見ることができる。

Ｅ２
Ｅ１に関して上述されるように、３つの反応区画を有する管型反応器内で重合を実行した（図１Ｂを参照）。エチレンが豊富な供給流（９：２０：２１）と３つの反応区画との重量比は、１．００：０．７６：０．２４であった。０．５８ｇ／１０分のメルトインデックスで、ポリマーを作製した。Ｒ２及びＲ３の値はそれぞれ、無限大（∞）に近づいた。発明実施例において、ＣＴＡ補給流７と６との重量比は２であった。追加の情報を表２及び３で見ることができる。ＣＴＡはプロピオンアルデヒド（ＰＡ）であった。

Ｅ３
Ｅ１に関して上述されるように、３つの反応区画を有する管型反応器内で重合を実行した（図１Ｂを参照）。エチレンが豊富な供給流（９：２０：２１）と３つの反応区画との重量比は、１．００：０．７６：０．２４であった。０．３７ｇ／１０分のメルトインデックスで、ポリマーを作製した。Ｒ２及びＲ３の値はそれぞれ、無限大（∞）に近づいた。本発明実施例において、ＣＴＡ補給流７と６との重量比は１．３５であった。追加の情報を表２及び３で見ることができる。ＣＴＡはプロピオンアルデヒド（ＰＡ）であった。

要約すると、典型的には低いかまたはより低い溶融強度の構成成分と一緒になって押出コーティング組成物中のブレンド成分として好適な高溶融強度を有する管状樹脂を達成するために、例えば、上記で示されるように、重合条件を選択しバランスをとる必要がある。重要な加工パラメータは、最大重合温度、反応器入口圧力、変換レベル、ならびに連鎖移動剤の種類、レベル、及び分布を含む。

追加の第１のエチレン系ポリマーは、表４に示される。

Ｂ．第２のエチレン系ポリマー
表５は、第２のエチレン系ポリマー及び他のポリマーを含む、選択されたエチレン系ポリマーの特性を示す。

Ｃ．発明組成物の代表的な調製
ブレンド配合物は、表６〜９に示される。「１８ｍｍ」の二軸押出機（マイクロ−１８）を使用してブレンド成分を調合した。二軸押出機は、ＨＡＡＫＥソフトウェアによって制御されたＬｅｉｓｔｒｉｔｚ機であった。この押出機は、５つの加熱区画、供給区画、及び「３ｍｍ」のストランドダイを有した。供給区画を流水で冷却する一方で、残りの区画１〜５及びダイを電気加熱し、それぞれ、１２０、１３５、１５０、１９０、１９０、及び１９０℃まで空冷した。プラスチック袋内でペレット化したポリマー成分を合わせ、手で回転ブレンドした。押出機を予熱した後、ロードセル及びダイ圧力変換器を校正した。押出機のための駆動装置を２００ｒｐｍで動かし、結果、伝達機構によって２５０ｒｐｍの軸速度となった。次に、乾燥ブレンドを、ペレットオーガを使用して、双オーガＫ−Ｔｒｏｎ供給機（モデル＃Ｋ２ＶＴ２０）を通して押出機に供給した（６〜８ｌｂｓ／時）。供給機のホッパーを窒素で満たし、押出機への供給コーンをホイルで覆って、空気侵入を最小限に抑え、かつポリマーの酸素劣化の可能性を最小限に抑えた。得られたストランドを水急冷し、空気ナイフを使って乾燥させ、ＣＯＮＡＩＲ細断機を用いてペレット化した。

種々のブレンド比で、ＬＤＰＥ７７０ＧまたはＥ１のいずれかを含むＬＤＰＥ７５１Ａを使用してブレンド組成物の第１の組を作製した。これらの組成物が、押出コーティングに好ましいメルトインデックスで中密度の標的レベルに到達すると同時に、類似の密度でオートクレーブＬＤＰＥコーティンググレードと同等の溶融強度を実現したことが見出された。発明組成物の特性は、表６に示される。

種々のブレンド比で、ＬＤＰＥ６６２Ｉを含むＬＤＰＥ４２１Ｅを使用してブレンド組成物の第２の組を作製した。これらの組成物が、押出コーティングに好ましいメルトインデックスでさらにより高い密度レベルに到達すると同時に、高い溶融強度を実現したことが見出された。発明組成物の特性は、表７に示される。

一定のブレンド比において、ＬＤＰＥ６６２Ｉ、Ｅ２、またはＥ３のいずれかを含むＬＤＰＥ７５１Ａを使用してブレンド組成物の第３の組を作製した。これらの組成物が、押出コーティングに好ましいメルトインデックス及び溶融強度において中密度の標的レベルを到達したことが見出された。発明組成物の特性は、表８に示される。

種々のブレンド比で、ＬＤＰＥ６６２Ｉを含むＬＤＰＥ７４８Ｉを使用してブレンド組成物の第４の組を作製した。これらの組成物は、押出コーティングに好ましいメルトインデックス及び溶融強度において標的密度レベルに到達しなかった。比較組成物の特性は、表９に示される。

図２は、表５〜８の本組成物の密度及び溶融強度データを示す。Ｉ２、密度、及びＭＳに関する以下のブレンドルールが、これらの発明組成物及び比較組成物の全てのブレンドデータに対して良好な適合を提供することが見出された。
対数（Ｉ２）＝ｗ_１ ^＊対数（Ｉ２_１）＋（１−ｗ_１）^＊対数（Ｉ２_２）
１／密度＝ｗ_１／密度_１＋（１−ｗ_１）／密度_２
ＭＳ＝ｗ_１ ^＊ＭＳ_１＋（１−ｗ_１）^＊ＭＳ_２

これらの等式において、添え字１及び２はそれぞれ、成分１及び２を指す。属性ｗ_１は、ブレンド中の成分１の重量分率である。この調査に関して、成分１は、第１のエチレン系ポリマーを指す。これらのブレンドルールを使用して、本組成物の特性へのブレンド比及び成分の特性の影響を計算する。表１０は、かかる計算のために使用される成分の選択を列挙する。市販の材料及び理論上のＬＤＰＥ樹脂に基づいて成分を選択する。表１１は、特定の標的溶融強度値を実現するための、計算された重量分率における特定成分の組み合わせの選択された計算を提供する。図３及び４は、全ブレンド比スペクトル、ｗ_１＝０〜ｗ_１＝１の選択された成分の組み合わせに対する計算された溶融強度及び密度を示す。

図３及び図４の各々において、各線（プロファイル）上の最高密度データ点（最も右）は、第２のエチレン系ポリマー（第１のエチレン系ポリマーを含有しないブレンド）の高密度データ点を表す。各線上の最高密度データ点からの連続する各データ点は、第１のエチレン系ポリマー及び第２のエチレン系ポリマーの重量に基づいて、量を１０重量パーセント増加した第１のエチレン系ポリマーを含有するブレンドを表す。この「１０重量パーセントの増加」は、論争中のデータ点の右にある前のデータ点に対してである。したがって、１つが、各線上のデータ点にわたって右から左へ動くと、ブレンド中の第１のエチレン系ポリマーの量が、第１のエチレン系ポリマー及び第２のエチレン系ポリマーの重量に基づいて、０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、及び１００重量パーセント増加する。

驚いたことに、より高い密度がより低い密度の高溶融強度成分を含有する発明組成物において実現され得ることが見出されている。このことは、成分密度、メルトインデックス、及び溶融強度のバランスに関連する。さらに、本明細書の表及び図で示されるように、各成分の重量分率（ブレンド比）に対するわずかな調整に関して、メルトインデックス及び溶融強度における（つまり、ドローダウン及びネックイン等のコーティング性能において）著しい変化が、低密度、高溶融強度の第１の成分を使用して、本組成物の密度の最低限の変化を以て実現され得ることが見出されている。対照的に、第１のエチレン系ポリマーとして、発明組成物の第１のエチレン系ポリマーよりも高いメルトインデックス及び低い溶融強度である従来の高溶融強度成分を使用する場合、好適なコーティング性能を実現するためにより高いブレンド比が必要とされる。コーティング性能（ドローダウン及びネックイン）の調整は、ブレンド比における大きな変更を必要とし、これは、最終ブレンド密度においてさらに大きな変化をもたらす。

さらに、これらの表及び図は、良好なコーティング性能を実現するために、はるかにより低いブレンド比が必要とされるため、発明組成物において、達成可能な最終密度がより高いことを示す。さらに、本組成物における密度及びメルトインデックスの分化は、主要なブレンド成分（第２のエチレン系ポリマー）における変化によって実現され得る。本発明手法の柔軟性が示される図４を参照されたい。さらに、低メルトインデックス、高溶融強度成分の使用が、非常に高いメルトインデックスを有する第２の成分の選択を可能にすることが見出されている。いくつかの代表的な計算実施例は、表１２に示される。

Ｄ．押出コーティング
ブレンド組成物の第３の組に関して、単層押出コーティングをＢｌａｃｋ−Ｃｌａｗｓｏｎ押出コーティング／積層ライン上で実施した（表８参照）。１５０馬力及び直径３．５インチの軸を備える押出機をおよそ９０ｒｐｍの軸速度で使用し、結果、１１４ｋｇ／ｈ（２５０ｌｂ／ｈ）のポリマー生産量をもたらした。押出機の各区画における温度はそれぞれ、１７７、２３２、２８８、及び３１６℃（３５０、４５０、５５０、及び６００°Ｆ）であり、３２０℃の標的溶融温度まで上昇した。７６ｃｍ（３０インチ）の名目上のダイ幅は、６１ｃｍ（２４インチ）の開放ダイ幅に対して、起伏の多い状態であった。クラフト紙の幅は６１ｃｍ（２４インチ）であった。１３４ｍ／分（４４０ｆｐｍ）及び２６８ｍ／分（８８０ｆｐｍ）のライン速度で、「１５ｃｍ」の空隙を使用し、それらの速度はそれぞれ、２５ミクロン（１ミル）及び１３ミクロン（０．５ミル）のコーティングをもたらした。ネックイン及びドローダウンを以下の通り決定した：ドローダウンは、一定のポリマー生産量でライン速度を加速させたときのウェブ破損またはウェブ欠陥／ウェブ縁部の不均一性が発生する前の達成可能な最高ライン速度として定義される。ネックインは、固定ライン速度におけるウェブの最終幅とダイ幅との差である。より低いネックイン及びより高いドローダウンは、共に非常に望ましい。より低いネックインは、ウェブのより良好な寸法安定性を示し、同様に、これは基材上へのコーティングのより良好な制御を提供する。より高いドローダウンは、より高いライン速度性能を示し、同様に、これはより良好な生産性を提供する。

使用した最高速度は４５７ｍ／分（１５００ｆｐｍ）であった。ペレットを検量し、次に、均一なブレンドが取得されるまで（各試料につき、およそ３０分）、試料を回転ブレンドすることによって、種々の成分のブレンドを生成した。ネックイン及びドローダウンは、表１３に示される。

これらのブレンドが基準ＬＤＰＥ５００４Ｉに相当する満足できるコーティング性能に至ることが見出されている。当業者であれば、ブレンド比を調整することによって、かつ／または第１及び第２のエチレン系ポリマーを選択することによって、ネックイン／ドローダウンバランスをさらに最適化することができる。

Claims (14)

1. 高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第１のエチレン系ポリマーと、高圧フリーラジカル重合プロセスによって形成される第２のエチレン系ポリマーと、を含む組成物であって、かかる組成物が、以下の特性：
   ａ）２．０〜１０ｄｇ／分のメルトインデックス（Ｉ２）、
   ｂ）０．９２２〜０．９３５ｇ／ｃｃの密度を含み、
   前記第２のエチレン系ポリマーが、前記第１のエチレン系ポリマー及び前記第２のエチレン系ポリマーの重量の合計に基づいて、６０〜９５重量パーセントの量で存在し、
   前記第２のエチレン系ポリマーが、０．９２４ｇ／ｃｃ以上の密度を有し、
   前記第１のエチレン系ポリマーが、２．５ｄｇ／分未満のメルトインデックスを有する、前記組成物。
2. 前記第１のエチレン系ポリマーが、２．０ｄｇ／分以下のメルトインデックスを有する、請求項１に記載の前記組成物。
3. 前記第１のエチレン系ポリマーが、１．６ｄｇ／分以下のメルトインデックスを有する、請求項１または請求項２に記載の前記組成物。
4. 前記第１のエチレン系ポリマーが、１５ｃＮ以上の溶融強度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記組成物。
5. 前記第２のエチレン系ポリマーが、２．０〜５０ｄｇ／分のメルトインデックスを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記組成物。
6. 前記第２のエチレン系ポリマーが、３．０〜３０ｄｇ／分のメルトインデックスを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記組成物。
7. 前記組成物が、５．５重量％未満のヘキサン抽出可能含有量を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記組成物。
8. 前記組成物が、２．６重量％未満のヘキサン抽出可能含有量を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の前記組成物。
9. 前記第１のエチレン系ポリマー及び前記第２のエチレン系ポリマーが各々独立して、２．６重量％以下のヘキサン抽出可能含有量を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記組成物。
10. 前記組成物の各ポリマー成分が独立して、２．６重量％以下のヘキサン抽出可能含有量を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記組成物。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記組成物から形成される少なくとも１つの成分を含む、物品。
12. 前記物品が、コーティング、フィルム、発泡体、積層体、繊維、またはテープである、請求項１１に記載の前記物品。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の前記組成物を形成するための方法であって、前記第１のエチレン系ポリマーと前記第２のエチレン系ポリマーを混合することを含む、前記方法。
14. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記組成物を形成するための方法であって、前記第１のエチレン系ポリマー及び前記第２のエチレン系ポリマーを押出システム内に個別に供給することを含む、前記方法。