JP2017521522A - メルトブローン繊維用のフタル酸塩を含まない有核ppホモポリマー - Google Patents
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Abstract
Description
(A)チーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)を用いて作製したプロピレンホモポリマーと、
(B)高分子核剤と、
を含む、PPメルトブローン繊維の製造に適当なポリプロピレン組成物であって、
上記ポリプロピレン組成物が、
i)90〜5000g/10分の、ISO 1133により測定されるメルトフローレートMFR2(230℃/2.16kg)と、
ii)<45℃の、融解温度(Tm)と結晶化温度(Tc)との差(Tm−Tc)と、
を有する、ポリプロピレン組成物を対象とする。
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.88 (I)
により定義され、
式中、
(PD−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブのDIN ISO 9237により測定される圧力損失(Pa)であり、
(HH−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブの標準試験WSP80.6(09)により測定される水頭(3滴目、cmH2O、ミリバールも同様)である、ポリプロピレン組成物の使用を対象とする。
本発明によれば、「プロピレンホモポリマー」という表現は、実質的に、すなわち少なくとも99.0質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%、更により好ましくは少なくとも99.8質量%、例えば少なくとも99.9質量%のプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。別の実施形態において、プロピレン単位のみを検出することができ、すなわちプロピレンのみが重合されている。
(a)IUPACの第4〜6族遷移金属化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)及び内部ドナー(ID)を含むチーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)であって、上述の内部ドナー(ID)は、好ましくは非フタル酸化合物、より好ましくは非フタル酸エステル、更により好ましくは非フタル酸ジカルボン酸のジエステルである、チーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)と、
(b)任意に共触媒(Co)と、
(c)任意に外部ドナー(ED)と
の存在下で作製される。
(a)第1重合反応器(R1)において、62℃〜85℃の範囲、より好ましくは65℃〜82℃の範囲、更により好ましくは67℃〜80℃の範囲、例えば70℃〜80℃であり、
(b)第2重合反応器(R2)において、75℃〜95℃の範囲、より好ましくは78℃〜92℃の範囲、更により好ましくは78℃〜88℃の範囲であり、ただし、第2重合反応器(R2)における動作温度は、第1重合反応器(R1)における動作温度以上である。
(a)第1重合反応器(R1)、すなわちループ反応器(LR)において、プロピレンを重合して、プロピレンホモポリマー(H−PP)の第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)を得る工程と、
(b)任意に、上述の第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)を第2重合反応器(R2)に移す工程と、
(c)これにより、第2重合反応器(R2)において、第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)の存在下でプロピレンを重合して、プロピレンホモポリマーの第2プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP2)を得、上述の第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)及び上述の第2プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP2)がプロピレンホモポリマーを形成する工程と
を含むプロセスで作製される。
上で指摘したように、上に定義したプロピレンホモポリマーを調製する特定のプロセスにおいて、チーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)を用いるべきである。従って、以下、チーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)をより詳細に説明する。
a)
a1)第2族金属化合物(MC)と、ヒドロキシル部分に加えて、少なくとも1つのエーテル部分を含む一価アルコール(A)との反応生成物である、少なくとも1つの第2族金属アルコキシ化合物(Ax)の、任意に有機液体反応媒体中の溶液を提供する工程、あるいは
a2)第2族金属化合物(MC)と、一価アルコール(A)及び式ROHの一価アルコール(B)のアルコール混合物との反応生成物である、少なくとも1つの第2族金属アルコキシ化合物(Ax’)の、任意に有機液体反応媒体中の溶液、あるいは
a3)第2族アルコキシ化合物(Ax)と、第2族金属化合物(MC)及び一価アルコール(B)の反応生成物である第2族金属アルコキシ化合物(Bx)との混合物の、任意に有機液体反応媒体中の溶液を提供する工程、あるいは
a4)式M(OR1)n(OR2)mX2−n−mの第2族アルコキシド、又は第2族アルコキシドM(OR1)n’X2−n’と、M(OR2)m’X2−m’との混合物の溶液を提供する工程(Mは第2族金属であり、Xはハロゲンであり、R1及びR2は異なるC2−C16炭素原子のアルキル基であり、0≦n<2、0≦m<2及びn+m+(2−n−m)=2であり、ただしn及びm≠0、0<n’≦2及び0<m’≦2である)と、
b)上述の工程a)の溶液を少なくとも1つの第4〜6族遷移金属化合物(TC)に添加する工程と、
c)固体触媒成分粒子を得る工程と
を含むプロセスによって得られ、
内部電子ドナー(ID)、好ましくは非フタル酸内部ドナー(ID)を工程c)の前の任意の工程で添加する。
Ra pRb qSi(ORc)(4−p−q)
のシランを用いることが最も好ましく、
式中、Ra、Rb及びRcは炭化水素基、特にアルキル又はシクロアルキル基を示し、p及びqは0〜3の数字であり、p+qの和は3以下である。Ra、Rb及びRcは互いに独立して選択され、同じでも異なってもよい。このようなシランの具体例は、(tert−ブチル)2Si(OCH3)2、(シクロヘキシル)(メチル)Si(OCH3)2、(フェニル)2Si(OCH3)2、及び(シクロペンチル)2Si(OCH3)2、又は一般式
Si(OCH2CH3)3(NR3R4)
のものであり、
式中、R3及びR4は同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
(a)共触媒(Co)の外部ドナー(ED)に対するモル比[Co/ED]は、5〜45の範囲でなくてはならず、好ましくは5〜35の範囲、より好ましくは5〜25の範囲であり、任意で
(b)共触媒(Co)のチタン化合物(TC)に対するモル比[Co/TC]は、80超500までの範囲でなくてはならず、好ましくは100〜350の範囲、更により好ましくは120〜300の範囲である。
成分(B)として、高分子核剤、好ましくはビニル化合物のポリマー、より好ましくはビニルシクロアルカンモノマー又はビニルアルカンモノマーを重合することによって得ることができる高分子核剤が用いられる。
CH2=CH−CHR1R2 (II)
による重合ビニル化合物であることがより好ましく、
式中、R1及びR2は互いに結合して、任意で置換基を含有する5又は6員の飽和、不飽和又は芳香族環を形成し、あるいは独立して炭素数1〜4のアルキル基を表し、これによりR1及びR2が芳香環を形成する場合、−CHR1R2部分の水素原子は存在しない。
発明のポリプロピレン組成物は、成分(A)として上に定義したプロピレンホモポリマー、及び成分(B)として上に定義した高分子核剤を含む。
i)プロピレンホモポリマーについて上述したように(好ましい範囲を含む)、90〜5000g/10分の、ISO 1133により測定されるメルトフローレートMFR2(230℃/2.16kg)、
ii)<45℃、好ましくは<43℃、より好ましくは<42℃、最も好ましくは<40℃の、融解温度(Tm)と結晶化温度(Tc)との差(Tm−Tc)
を有する。
式中、
(PD−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブのDIN ISO 9237により測定される圧力損失(Pa)であり、透気度は500〜2,000mm/秒の範囲であり、
(HH−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブの標準試験WSP80.6(09)により測定される水頭(3滴目、cmH2O、ミリバールも同様)である。
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.88 (I)
により定義され、
式中、
(PD−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブのDIN ISO 9237により測定される圧力損失(Pa)であり、
(HH−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブの標準試験WSP80.6(09)により測定される水頭(3滴目、cmH2O、ミリバールも同様)である。
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.88 (Ia)
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.85 (Ib)
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.83 (Ic)
式中、
(PD−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブのDIN ISO 9237により測定される圧力損失(Pa)であり、
(HH−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブの標準試験WSP80.6(09)により測定される水頭(3滴目、cmH2O、ミリバールも同様)である。
A.測定方法
用語及び定量方法の以下の定義は、他に定義されない限り、特許請求の範囲及び以下の実施例を含む本発明の上記一般的説明にも適用される。
定量核磁気共鳴(NMR)分光法を用いて、プロピレンホモポリマーのアイソタクチシティ及びレジオ規則性を定量した。
[mmmm]%=100*(mmmm/全ペンタッドの和)
P21e=(Ie6+Ie8)/2
P12=ICH3+P12e
Ptotal=P12+P21e
[21e]モル%=100*(P21e/Ptotal)
ウェブの単位重量(坪量)g/m2をISO 536:1995に従って決定した。
走査電子顕微鏡(SEM)を用いて数平均繊維径を決定した。ウェブの代表的な部分を選択し、適当な倍率のSEM顕微鏡写真を記録した後、繊維20本の径を測定し、数平均を計算した。
静水圧試験によって決定した水頭又は耐水性を、2009年12月に公開されたWSP(Worldwide strategic partners)標準試験のWSP 80.6(09)によって決定する。次に、この業界基準はISO 811:1981に基づいており、試験液として精製水、10cm/分の水圧上昇率を用い、23℃で100cm2の試料を使用する。本試験におけるXcmのH2O柱高は、Xミリバールの圧力差に相当する。
透気度を、100Paの圧力差でDIN ISO 9237に従って決定した。この透気度は、ウェブ試料を垂直に通過する気流の速度として定義される。
空気ろ過効率を、400cm2の試験ろ過面積を用い、平面シートろ過材について、EN1822−3に基づき決定した。粒子保持力をセバシン酸ジ−エチル−ヘキシル(DEHS)の通常のエアロゾルを用いて試験し、0.1μmスケールのクラス分析から0.4μm径フラクションについての効率を計算した。0.11m・s−1の風速に相当する16m3・h−1の気流を用いた。
圧力損失を、風速(透過性)500mm/秒で、DIN ISO 9237によって測定した。
試験をISO/DIS 9073−5に関係するEdana標準WSP11 110.4(09)に従って実施し、500mm幅の10サンプルを用いた。試験開始時のクランプの距離が100mm、試験速度が100mm/分で、試験の間一定であった。全てのパラメータ(縦、横方向)を23℃で決定し、また最大力及び関連する最大力時の歪み(どちらも縦方向)のみを80℃で決定した。
本発明例(IE)及び比較例(CE)のプロピレンホモポリマーについての重合プロセスで用いられる触媒を、以下のように調製した。
ブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et)、BEM)の20%トルエン溶液(Chemtura社製)
2−エチルヘキサノール(Amphochem社製)
3−ブトキシ−2−プロパノール−(DOWANOL(商標)PnB)(Dow社製)
ビス(2−エチルヘキシル)シトラコナート(SynphaBase社製)
TiCl4(Millenium Chemicals社製)
トルエン(Aspokem社製)
Viscoplex(登録商標)1−254(Evonik社製)
ヘプタン(Chevron社製)
20lステンレス製反応器で、11kgのブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et))の20質量%トルエン溶液に、撹拌(70rpm)しながら、2−エチルヘキサノール4.7kg及びブトキシプロパノール1.2kgの混合物を添加することにより、Mgアルコキシド溶液を調製した。添加中、反応器内容物を45℃未満に維持した。添加終了後、反応混合物を60℃で30分間、混合し続けた(70rpm)。室温に冷却後、ドナーのビス(2−エチルヘキシル)シトラコナート2.3kg gを、温度を25℃未満に維持し、Mgアルコキシド溶液に添加した。撹拌(70rpm)下、混合を15分間継続した。
20.3kgのTiCl4及び1.1kgのトルエンを20lステンレス製反応器に添加した。350rpmの混合下、0℃の温度を維持し、実施例1で調製したMgアルコキシ化合物14.5kgを、1.5時間かけて添加した。1.7LのViscoplex(登録商標)1−254及び7.5kgのヘプタンを添加し、0℃で1時間混合後、形成したエマルションの温度を1時間以内に90℃まで上げた。30分の混合を停止後、触媒液滴が固化し、形成した触媒粒子を沈殿させた。沈殿後(1時間)、上清を除去した。その後、触媒粒子を90℃で20分間、トルエン45kgで洗浄後、ヘプタン洗浄を2回行った(30kg、15分)。1回目のヘプタン洗浄中に、温度を50℃まで低下させ、2回目の洗浄中に、室温まで低下させた。
Claims (16)
- (A)チーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)を用いて作製したプロピレンホモポリマーと、
(B)高分子核剤と、
を含むPPメルトブローン繊維の製造に適したポリプロピレン組成物であって、
前記ポリプロピレン組成物が、
i)90〜5000g/10分の、ISO 1133により測定されるメルトフローレートMFR2(230℃/2.16kg)と、
ii)<45℃の、融解温度(Tm)と結晶化温度(Tc)との差(Tm−Tc)と、
を有する、ポリプロピレン組成物。 - 前記ポリプロピレン組成物が、フタル酸化合物、及びその各分解生成物を含まない、請求項1に記載のポリプロピレン組成物。
- 前記ポリプロピレン組成物及び/又はプロピレンホモポリマーがビスブレーキングされている、請求項1又は2に記載のポリプロピレン組成物。
- 前記ポリプロピレン組成物及び/又はプロピレンホモポリマーが、5〜50のビスブレーキング比[最終MFR2(230℃/2.16kg)/初期MFR2(230℃/2.16kg)]でビスブレーキングされており、「最終MFR2(230℃/2.16kg)」が、ビスブレーキング後の前記ポリプロピレン組成物及び/又はプロピレンホモポリマーのMFR2(230℃/2.16kg)であり、「初期MFR2(230℃/2.16kg)」が、ビスブレーキング前の前記ポリプロピレン組成物及び/又はプロピレンホモポリマーのMFR2(230℃/2.16kg)である、請求項3に記載のポリプロピレン組成物。
- 前記ポリプロピレン組成物及び/又はプロピレンホモポリマーが、
a)13C−NMR分光法により決定される0.4モル%以下の2,1エリトロ部位欠陥、及び/又は
b)90.0%超のペンタッドアイソタクチシティ(mmmm)、及び/又は
c)ISO 16152(25℃)により決定される少なくとも1.8質量%の冷キシレン可溶分(XCS)、及び/又は
c)≧110℃の結晶化温度Tc
を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物。 - 前記高分子核剤は、式
CH2=CH−CHR1R2
[式中、R1及びR2は互いに結合して、任意で置換基を含有する5若しくは6員の飽和、不飽和又は芳香環を形成し、あるいは独立して炭素数1〜4のアルキル基を表し、これによりR1及びR2が芳香環を形成する場合、−CHR1R2部分の水素原子は存在しない]の化合物である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物。 - 前記高分子核剤がビニルシクロアルカンポリマー、好ましくはビニルシクロヘキサン(VCH)ポリマー、ビニルシクロペンタンポリマー、3−メチル−1−ブテンポリマー及びビニル−2−メチルシクロヘキサンポリマーから選択される、請求項6に記載のポリプロピレン組成物。
- 前記プロピレンホモポリマーが、
a)IUPACの第4〜6族遷移金属化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)及び内部ドナー(ID)を含むチーグラー・ナッタ触媒(ZN−C)であって、前記内部ドナー(ID)は非フタル酸化合物、好ましくは非フタル酸エステルである、チーグラー・ナッタ触媒と、
b)任意に共触媒(Co)と、
c)任意に外部ドナー(ED)と、
の存在下で重合される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物。 - a)前記内部ドナー(ID)が、任意に置換されたマロン酸塩、マレイン酸塩、コハク酸塩、グルタル酸塩、シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸塩、安息香酸塩及びその誘導体、並びに/又はそれらの混合物から選択され、前記内部ドナー(ID)が、シトラコン酸塩であることが好ましく、
b)共触媒(Co)の外部ドナー(ED)に対するモル濃度比[Co/ED]が5〜45である、
請求項8に記載のポリプロピレン組成物。 - 前記プロピレンホモポリマーが、少なくとも1つの反応器(R1)又は少なくとも2つの反応器(R1)及び(R2)を含む重合プロセスで作製され、これにより前記第1反応器(R1)において、第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)が作製され、続いて前記第2反応器(R2)に移され、前記第2反応器(R2)において、第2プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP2)が、前記第1プロピレンホモポリマーフラクション(H−PP1)の存在下で作製される、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物。
- 前記高分子核剤がマスターバッチ技術で前記プロピレンホモポリマー(A)に導入され、これにより前記プロピレンホモポリマー(A)が前記高分子核剤を含有する担体ポリマーと機械的に混合される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物。
- 請求項11に記載のポリプロピレン組成物であって、前記高分子核剤を含有する前記担体ポリマーが、請求項8に記載のチーグラー・ナッタ重合触媒を、請求項6に記載の式CH2=CH−CHR1R2のビニル化合物と重合することにより得られる重合触媒を用いて、プロピレンポリマーを調製することにより得られる、ポリプロピレン組成物。
- 5.0μm以下の平均径を有するメルトブローン繊維であって、前記繊維が請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物を、好ましくは少なくとも95.0質量%含む、メルトブローン繊維。
- 請求項13に記載の前記メルトブローン繊維、及び/又は請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物を含むメルトブローンウェブ。
- 請求項13に記載のメルトブローン繊維、及び/又は請求項14に記載のメルトブローンウェブを含む物品であって、前記物品がろ過媒体、おむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、成人用失禁用製品、防護衣、呼吸保護マスク、手術用ドレープ、手術ガウン、及び手術衣一般からなる群から選択される、物品。
- 500〜2,000mm/秒の範囲の透気度での、メルトブローンウェブの圧力損失と水頭との間の関係を改善すると共に、メルトブローンウェブの縦方向(MD)及び横方向(TD)の熱機械特性を改善するための、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリプロピレン組成物の使用であって、
前記改善が不等式(I)
(PD−ウェブ)/(HH−ウェブ)≦0.88 (I)
により定義され、
式中、
(PD−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブのDIN ISO 9237により測定される圧力損失(Pa)であり、
(HH−ウェブ)は、単位面積当たりの重量が9.5±1.0g/m2であるメルトブローンウェブの標準試験WSP80.6(09)により測定される水頭(3滴目、cmH2O)である、ポリプロピレン組成物の使用。
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