JP2018525538A - 向上した特性を有するメルトブローウエブ - Google Patents

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Abstract

広いプロセスウィンドウおよびより優れたバリア性を有するメルトブローウエブ(3つ目の水滴、それぞれcm H2O、mbar)。メルトブローウエブは、ペルオキシドを使用しないが、特定の種類のビスブレーキング添加剤を用いてビスブレーキング処理されている、いわゆる「コントロールドレオロジー」プロピレン(CR−PP)で作られている。【選択図】なし

Description

本発明は、広いプロセスウィンドウおよび改善されたバリア性(3つ目の水滴、それぞれcm H2O、mbar)を有するメルトブローウエブに関する。本発明のメルトブローウエブは、ペルオキシドを使用しないが、特定の種類のビスブレーキング添加剤を用いてビスブレーキング処理されている、いわゆる「コントロールドレオロジー(controlled rheology)」プロピレン(CR−PP)で作られる。
メルトブロー繊維からなる不織構造体であるメルトブローウエブは典型的には、溶融した熱可塑性プラスチック樹脂を押出機のダイ先端からコンベアまたは捕集スクリーン上に高速エアーで吹き出して自己接着型の極細繊維ウエブを形成する一段階プロセスで製造される。
加工温度は、最終的な織物特性の一要因である。「最適な」加工温度は、優れた風合いおよび高いバリア性または優れた濾過特性とともにショット量が少ないことなど、織物の理想的な特性が得られる温度である。ウエブ品質は、気流における繊維分布の均一性および加工温度などの他の製造変数の調整など多くの要因により制御される。織物品質を制御する別の要因は、ポリプロピレンの特性である。ローピング、フライ(fly)およびショットなどのいくつかの欠陥は、ポリマーの物理的性質の選択のまずさに起因する可能性がある。ショットは、織物の空隙率、均一性および風合い(質感)に影響を与える、織物中のピン先の大きさのポリプロピレンビーズであり、粗悪な織物の主因である。
ショットの存在によりウエブの水頭が低下する。水頭は空隙率の間接的な指標であり、織物の液体バリアに比例する。
メルトブローウエブは、重要特性がバリア性、すなわち水頭(水/液体バリア)および濾過効率(粒子に対する)である衛生および濾過産業において広く使用される。
メルトブロー繊維および織物には多くの種類のポリマーが利用できるけれども、最も多く使われているポリマーの1つは、ポリプロピレンである。
ポリプロピレンは、不均一系チーグラーナッタ触媒またはメタロセン触媒を用いて製造される。一般に、チーグラーナッタ触媒から作られた市販のPP樹脂は、触媒上の活性部位の分布が広いため、広い分子量分布(MWD:Molecular Weight Distribution)を有する。MWDは、特にチーグラーナッタ触媒が使用されているときに制御するのが難しい特徴である。
MWDは加工の特性および成績を大きく左右するため、この特徴を制御しなければならない。従来の反応器でのPPのMWD制御は、連鎖停止剤および連鎖移動剤の添加を必要とするため困難である。これらの作業により反応器の生産量が減少し、多くの場合、不経済になる。
したがって、代替として、この制御は、ポリプロピレン(PP)の劣化制御として一般に知られる反応器後作業により達成される。
PPの劣化制御は、ポリマー加工工学およびプラスチック工業においてよく知られた手順である。その重要性は、熱分解した結果、PPの炭素鎖の長さが短くなることにより、コントロールドレオロジー特性を有する様々な生成物を得ることができるという事実に基づく。そのため、これらの生成物はコントロールドレオロジーポリプロピレン(CR−PP)と呼ばれる。
一般に、CR−PP樹脂は、劣化前のベース樹脂と比較して分子量が低く、MWDが狭いうえ低粘度であると結論されている。
劣化のプロセスには、いわゆる「ラジカル開始剤」が必要とされる。
これは、特定の環境下、フリーラジカルの形成を促進して鎖分解を誘導する化学物質である。特にPP樹脂の場合、ペルオキシドがフリーラジカル開始剤として多くを占めており、CR−PP樹脂は、ペルオキシドをフリーラジカル開始剤として利用する反応押出プロセスを用いて何年も工業的に製造されてきた。
ペルオキシドの分解温度は一般に通例のポリマー加工温度より低いので、限定された「加工温度領域」しか利用できないため、ペルオキシドの使用には欠点がある。さらにペルオキシドの使用により、最終生成物に好ましくない臭いが生じ、そうしたCR−PP樹脂の利用可能性が限定される。
さらに、ペルオキシドの保存、取扱いおよび処理においては厳しい安全規制を遵守する必要がある。ペルオキシドのさらなる不都合は、ポリマーとの分解のない溶融混練ができないことである。
ペルオキシドのほかに、ペルオキシドを含まないフリーラジカル源としてNOR−HALS(HALS:ヒンダードアミン(Amino)光安定剤)化合物および他のヒドロキシルアミンエステルの使用が数年来知られている。そうした他の好適なヒドロキシルアミンエステルの一例として、Ciba Speciality Chemicals Corporationにより(現在BASFにより)商業的に販売されているIrgatec(登録商標)CR76がある。
残念ながら、ビスブレーキング処理されるPPを形成するために、そうしたヒドロキシルアミンエステルを使用する場合、温度が高くなるとウエブ製造中にショットが形成されやすく、プロセスウィンドウの広さが限定される。
以上のように、ペルオキシドまたはヒドロキシルアミンエステルのどちらかを使用してビスブレーキング処理されている、いわゆる「コントロールドレオロジー」プロピレン(CR−PP)で作られたメルトブローウエブは当該技術分野において何年もの間知られているけれども、プロセスウィンドウの拡大およびバリア性の向上によるウエブ品質の向上がなお求められている。
よって、本発明は、第1の態様では、
(A)ポリプロピレンポリマーおよび
(B)任意に高分子系造核剤、
を含む少なくとも80wt%のポリプロピレン組成物で作られたメルトブロー繊維を含むメルトブローウエブであって、
ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
式(I)中、
、RおよびRは、水素、1〜12個のC原子を有する置換または非置換の直鎖状、分岐もしくは環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素、あるいはXがC〜Cアルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
、RおよびRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
ビスブレーキング処理のためにポリプロピレン組成物に加えられる化合物(単数または複数)(C)の量は、ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある
メルトブローウエブを対象とする。
そうしたメルトブローウエブは、広いプロセスウィンドウで、すなわち最大320℃で製造することができ、ショットを含まないうえ、たとえばヒドロキシルアミンエステルまたはペルオキシドを使用して最新技術によりビスブレーキング処理されているポリプロピレン材料に基づくメルトブローウエブと比較してバリア性が改善される、すなわち、優れた水頭値を有する。
本発明のさらなる態様では、ポリプロピレン組成物は、フタル酸化合物だけでなく、それらのそれぞれの分解生成物を含まない。
本発明はさらに、250℃〜320℃の工程温度領域においてショットがないことを特徴とする改善されたメルトブローウエブ品質のための、本明細書で定義したポリプロピレン組成物の使用を対象とする。
さらなる実施形態では、本発明は、下記式(II)の少なくとも1つの化合物(C)の使用に関する。
式中、それぞれ
、R、RおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
およびRは各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR、R、R、R、RおよびRの少なくとも1つはポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
以下に本発明をより詳細に記載する。
本発明によるポリプロピレン組成物は、成分(A)としてプロピレンホモポリマーおよび任意の成分(B)として高分子系造核剤を含む。
成分(A):ポリプロピレンポリマー
成分(A)としてポリプロピレンポリマーが使用される。好適なポリプロピレンポリマーは、ポリプロピレンホモポリマーまたはターポリマーを含むプロピレンランダムコポリマーである。
本発明によれば、「プロピレンホモポリマー」という表現は、実質的にプロピレン単位からなる、すなわち少なくとも99.0wt%、一層好ましくは少なくとも99.5wt%、さらに一層好ましくは少なくとも99.9wt%のように少なくとも99.8wt%のプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。別の実施形態では、プロピレン単位のみが検出可能である、すなわちプロピレンのみが重合されている。
「ターポリマーを含むプロピレンランダムコポリマー」という表現は、好ましくは
(a) プロピレン

(b) エチレンおよび/またはC〜C12α−オレフィン
から誘導可能な単位を含む、好ましくはそれからなる、ポリプロピレンと理解されることが好ましい。
よって、本発明によるプロピレンコポリマーまたはターポリマーは好ましくは、プロピレンと共重合可能なモノマー、たとえばエチレンおよび/またはC〜C12α−オレフィン、特にエチレンおよび/またはC〜Cα−オレフィン、たとえば1−ブテンおよび/または1−ヘキセンなどのコモノマーを含む。好ましくは本発明によるプロピレンコポリマーまたはターポリマーは、エチレン、1−ブテンおよび1−ヘキセンからなる群から選択される、プロピレンと共重合可能なモノマーを含み、特にそれらからなる。さらに詳しくは本発明のプロピレンコポリマーまたはターポリマーは、プロピレン単位のほかに、エチレンおよび/または1−ブテンから誘導可能な単位を含む。好ましい実施形態では、本発明によるプロピレンコポリマーは、エチレンおよびプロピレンから誘導可能な単位を含む。
加えて、プロピレンコポリマーまたはターポリマーは好ましくは、1.0〜20.0wt%未満の範囲、好ましくは1.5〜10.0wt%未満の範囲、一層好ましくは2.0〜9.5wt%未満の範囲、さらに一層好ましくは2.5〜9.0wt%の範囲、なお一層好ましくは3.0〜8.5wt%の範囲のコモノマー含有量を有することが理解される。
ポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)の1つの要件は、ISO 1133に準拠して測定された20〜5000g/10minの範囲、好ましくは30〜3000g/10minの範囲、一層好ましくは150〜2500g/10minの範囲、なお一層好ましくは400〜2000g/10minの範囲のメルトフローレートMFR(230℃/2.16kg)である。
よって、ポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)は、ビスブレーキング処理後に180000g/mol未満、好ましくは160000g/mol未満、一層好ましくは150000g/mol未満、最も好ましくは140000g/mol未満の分子量M(GPCで測定される)を有する。
本発明に好適なポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)はビスブレーキング処理される。
よって、ビスブレーキング処理前のポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)のメルトフローレート(230℃/2.16kg)は、2〜500g/10minのようにかなり低い。たとえば、ビスブレーキング処理前のポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)のメルトフローレート(230℃/2.16kg)は、5〜400g/10minのように3〜450g/10minである。
好ましくはポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)は、5〜50のビスブレーキング処理比[最終MFR(230℃/2.16kg)/初期MFR(230℃/2.16kg)]でビスブレーキング処理されている。ここで「最終MFR(230℃/2.16kg)」は、ビスブレーキング処理後のポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)のMFR(230℃/2.16kg)であり、「初期MFR(230℃/2.16kg)」は、ビスブレーキング処理前のポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)のMFR(230℃/2.16kg)である。
一層好ましくは、ポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)は、5〜25のビスブレーキング処理比[最終MFR(230℃/2.16kg)/初期MFR(230℃/2.16kg)]でビスブレーキング処理されている。より一層好ましくは、ポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)は、5〜15のビスブレーキング処理比[最終MFR(230℃/2.16kg)/初期MFR(230℃/2.16kg)]でビスブレーキング処理されている。
上記のように、ポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)がビスブレーキング処理されていることは本質的な特徴である。
ビスブレーキング処理に好適な好ましい混合装置は、当業者に知られており、とりわけ非連続および連続ニーダー、特別な混合部およびコニーダーを備えた2軸スクリュー押出機および単軸スクリュー押出機、ならびに同種のものから選択してもよい。
本発明によるビスブレーキング処理ステップは、ペルオキシドをまったく用いずに行われる。
好ましくはビスブレーキング処理ステップは、炭素−炭素単結合のような少なくとも1つの単結合または炭素−水素結合を切断することにより炭素系フリーラジカルに熱分解できる少なくとも1つの化合物(C)を用いて行われる。
炭素系フリーラジカルは下記式(I)を有する。
この式において、各
、RおよびRは、水素、1〜12個のC原子を有する置換または非置換の直鎖状、分岐もしくは環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素、あるいはXがC〜Cアルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
、RおよびRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
式(I)の好適な炭素系フリーラジカルは、たとえばChemicals Reviews,2014,114,p 5013,Figure 1,radicals R1 to R61から知られる。
好ましくはRおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択することができ、かつ
は、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択することができる。
上記のように基R、RまたはRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
よって、本発明において好適な式(I)の炭素系フリーラジカルは、好ましくは下記式(II)の1つまたは複数の化合物(C)から生成される。
式中、R、R、RおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
およびRは各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、R、R、R、R、RおよびRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
式(II)の化合物(C)は、非対称構造のほか対称構造を有してもよい。
一層好ましくはRおよびRは各々独立に、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素、なお一層好ましくは6〜10個のC原子を有する置換および非置換アリール基からなる群から選択され、R、R、RおよびRは各々独立に水素およびC〜Cアルキル基からなる群から選択される。
化合物(C)は下記式(III)を有することがより一層好ましい。
式中、R、R、RおよびR10は各々独立に水素原子、C1〜6アルキル基、C1〜2アルコキシ基、ニトリル基およびハロゲン原子からなる群から選択され、かつR、R、RおよびRは各々独立に水素およびC1〜6アルキル基からなる群から選択される。
なお一層好ましい実施形態では、前記化合物(C)は、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジプロピル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジブチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジヘキシル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−3−エチル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメトキシフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメチルフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2−メチルフェニル−3−(p 2’3’−ジメチル−3’−メチルフェニル−ブチル)−フェニル−ブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジエチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジプロピル−3,4−ジフェニルヘキサン、4,5−ジプロピル−4,5−ジフェニルオクタン、2,3−ジイソブチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジイソブチル−3,4−5ジフェニルヘキサン、2,3−ジメチル−2,3−ジ p(t−ブチル)−フェニル−ブタン、5,6−ジメチル−5,6ジフェニルデカン、6,7−ジメチル−6,7−ジフェニルドデカン、7,8−ジメチル−7,8−ジ(メトキシフェニル)−テトラ−デカン、2,3−ジエチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−クロロフェニル)ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ヨードフェニル)ブタン、および2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ニトロフェニル)ブタンからなる群から選択される。
最も好ましくは化合物(C)は、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンおよび3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサンからなる群から選択される。
本発明によれば、PPのビスブレーキング処理のために、上述の化合物(C)の少なくとも1つを加える。したがって、上述の化合物(C)の2つ以上を加えることも可能である。
ポリプロピレンポリマーに加えられる少なくとも1つの化合物(C)の量は、ポリプロピレン組成物の0.01〜10wt%、好ましくは0.05〜5.0wt%、一層好ましくは0.08〜2.5wt%の範囲にある。
典型的には、本発明によるビスブレーキング処理は、好適な条件下、メルトフローレートの増加が得られるように押出機で行われる。ビスブレーキング処理中、出発物質のより大きなモル質量の鎖は、より小さいモル質量の分子より統計学的に切断の頻度が高くなり、その結果前述のように、平均分子量の全体的な減少およびメルトフローレートの増加が起こる。
ビスブレーキング処理後、本発明によるポリプロピレンポリマー(それぞれ組成物)は好ましくはペレットまたは顆粒の形態をとる。
プロピレンホモポリマーおよびプロピレンコポリマーはさらに、それらの微細構造により定義される。
他に記載がない限り、本発明を通して、ポリプロピレン組成物およびプロピレンホモポリマーまたはプロピレンコポリマーそれぞれに関して下記に定義される融解/結晶化挙動、冷キシレン可溶分量(XCS:xylene cold soluble)、アイソタクチシティおよび<2,1>位置規則性欠陥の量は、好ましくはそれぞれビスブレーキング処理後のポリプロピレン組成物およびプロピレンホモポリマーまたはプロピレンコポリマー融解/結晶化挙動、冷キシレン可溶分量(XCS)、アイソタクチシティおよび<2,1>位置規則性欠陥の量である。
Adプロピレンホモポリマー:
好ましくはプロピレンホモポリマーはアイソタクチックである。したがって、ポリプロピレンホモポリマーは、かなり高いペンタッド濃度(mmmm%)、すなわち90.0%超、一層好ましくは93.0超〜98.5%のように93.0%超、さらに一層好ましくは93.5〜98.0%の範囲のように少なくとも93.5%を有することが好ましい。
プロピレンホモポリマーのさらなる特徴は、ポリマー鎖内のプロピレンの誤挿入が少量であることであり、これは、プロピレンホモポリマーがチーグラーナッタ触媒の存在下で、好ましくは下記でより詳細に定義されるチーグラーナッタ触媒(ZN−C)の存在下で、製造されることを示す。したがって、プロピレンホモポリマーは好ましくは、13C−NMR分光法により決定される2,1エリスロ位置規則性欠陥が少量、すなわち0.4mol%以下、一層好ましくは0.1mol%以下のように0.2mol%以下であることを特徴とする。特に好ましい実施形態では、2,1エリスロ位置規則性欠陥は検出できない。
プロピレンホモポリマーは、やや多い冷キシレン可溶分(XCS)量、すなわち少なくとも2.0wt%のように少なくとも1.8wt%の冷キシレン可溶分(XCS)を特徴とすることが好ましい。したがって、プロピレンホモポリマーは好ましくは1.8〜5.5wt%の範囲、一層好ましくは2.0〜5.0wt%の範囲の冷キシレン可溶分量(XCS)を有する。
加えて冷キシレン可溶分(XCS)の量からは、プロピレンホモポリマーが好ましくはエチレンプロピレンゴムのような弾性ポリマー成分をまったく含まないことが示される。言い換えれば、プロピレンホモポリマーは、ヘテロファジックポリプロピレン、すなわち弾性相が分散しているポリプロピレンマトリックスからなる系であってはならない。そうした系は、かなり多い冷キシレン可溶分量を特徴とする。
本発明の組成物に好適なプロピレンホモポリマーは、−30℃未満、好ましくは−25℃未満、一層好ましくは−20℃未満のガラス転移温度を有さない。
好ましい一実施形態では、本発明の組成物に好適なプロピレンホモポリマーは、−12℃〜5℃の範囲、一層好ましくは−10℃〜4℃の範囲のガラス転移温度を有する。
さらに、プロピレンホモポリマーは好ましくは結晶性プロピレンホモポリマーである。「結晶性」という用語は、プロピレンホモポリマーがかなり高い融解温度を有することを示す。そのため、本発明を通してプロピレンホモポリマーは、他に記載がない限り結晶性と見なされる。したがって、プロピレンホモポリマーは、150℃以上170℃以下の範囲、好ましくは155℃〜166℃の範囲の、示差走査熱量測定(DSC:differential scanning calorimetry)により測定された融解温度Tmを有する。
さらに、プロピレンホモポリマーは、110℃以上、一層好ましくは110℃〜135℃の範囲、一層好ましくは114℃〜130℃の範囲の、示差走査熱量測定(DSC)により測定された結晶化温度Tcを有することが好ましい。好ましくは、プロピレンホモポリマーは、下記に定義されるチーグラーナッタ触媒の存在下でプロピレン重合することにより得られる。一層好ましくは、本発明によるプロピレンホモポリマーは、上記チーグラーナッタ触媒を使用することにより、下記に詳細に定義されるプロセスにより得られる。
加えて、プロピレンホモポリマーは、2.1〜10の範囲のような2超、好ましくは2.5〜9、一層好ましくは2.8〜8.0の分子量分布(MWD)を有する。
プロピレンホモポリマーは、少なくとも1つのプロピレンホモポリマー部分または2つのプロピレンホモポリマー部分、すなわち第1のプロピレンホモポリマー部分(HPP1)および第2のプロピレンホモポリマー部分(H−PP2)を含んでもよい。好ましくは第1のプロピレンホモポリマー部分(H−PP1)と第2のプロピレンホモポリマー部分(H−PP2)との重量比[(H−PP1):(H−PP2)]は、70:30〜40:60、一層好ましくは65:35〜45:55である。
第1のプロピレンホモポリマー部分(H−PP1)および第2のプロピレンホモポリマー部分(H−PP2)はメルトフローレートが異なってもよい。しかしながら、第1のプロピレンホモポリマー部分(H−PP1)および第2のプロピレンホモポリマー部分(H−PP2)のメルトフローレートMFR(230℃)はほぼ同一、すなわち2つの値の低い方から計算した場合、異なるのが15%以下、好ましくは異なるのが7%以下のように、異なるのが10%であることが好ましい。
Adプロピレンコポリマー
本発明による好適なプロピレンコポリマーは好ましくは単相である。そのためプロピレンコポリマーは、機械的特性を向上させるための第2の相として、混在物を形成する弾性(コ)ポリマーを含まないことが好ましい。一方、第2の相の挿入物として弾性(コ)ポリマーを含むポリマーはヘテロファジックと呼ばれ、本発明の一部ではない。第2の相またはいわゆる混在物の存在は、たとえば電子顕微鏡観察もしくは原子間力顕微鏡観察のような高分解能顕微鏡観察、または動的熱機械分析(DMTA:dynamic mechanical thermal analysis)により目視可能である。特にDMTAの場合、少なくとも2つの異なるガラス転移温度の存在により多相構造の存在を確認することができる。
これを踏まえて本発明によるプロピレンコポリマーは−30℃未満、好ましくは−25℃未満、一層好ましくは−20℃未満のガラス転移温度を有さないことが好ましい。
一方、好ましい一実施形態では、本発明によるプロピレンコポリマーは、−12〜+2℃の範囲、一層好ましくは−10〜+2℃の範囲のガラス転移温度を有する。
さらにプロピレンコポリマーは、少なくとも130℃、一層好ましくは133〜155℃の範囲、さらに一層好ましくは134〜152℃の範囲の主融解温度、すなわち融解エンタルピーの50%超に相当する融解温度を有する。
さらにプロピレンコポリマーは、少なくとも110℃、一層好ましくは110〜128℃の範囲、さらに一層好ましくは114〜124℃の範囲のように112〜126℃の範囲の結晶化温度を有することが好ましい。
好ましくは、プロピレンコポリマーは、3.0〜25.0wt%の範囲、好ましくは4.5〜20.0wt%の範囲、一層好ましくは5.0〜15.0wt%(w%)の範囲の冷キシレン可溶性画分(XCS)を有する。
好ましくはプロピレンコポリマーは、2.0超、一層好ましくは2.1〜6.0の範囲、さらに一層好ましくは3.1〜5.3の範囲のように2.5〜5.5の範囲の分子量分布(Mw/Mn)を有する。
要約すると、好適なポリプロピレンポリマーは、130℃以上170℃以下の融解温度および2.0超の分子量分布(MWD)を有する。
好ましくは本発明によるポリプロピレンポリマーはプロピレンホモポリマーである。
本発明によるポリプロピレンポリマーは好ましくは
(a)IUPACの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)および内部ドナー(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)は好ましくは非フタル酸化合物、一層好ましくは非フタル酸エステル、一層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);
(b)任意に共触媒(Co)、および
(c)任意に外部ドナー(ED)
の存在下で製造される。
内部ドナー(ID)は、好ましくは任意に置換されているマロナート、マレエート、スクシネート、グルタレート、シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、ベンゾエートならびにそれらの誘導体および/または混合物から選択され、内部ドナー(ID)はシトラコネートであることが好ましい。加えてまたはあるいは、外部ドナー(ED)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/ED]は5〜45である。
好ましくは、ポリプロピレンポリマーは、少なくとも1つの反応器(R1)および任意に第2の反応器(R2)を含む、以下に詳述するような重合プロセスであって、第1の反応器(R1)において第1のポリプロピレンポリマー部分(PP1)が製造され、これがその後任意の第2の反応器(R2)に移されて、第2の反応器(R2)において任意の第2のポリプロピレンポリマー部分(PP2)が第1のポリプロピレンポリマー部分(PP1)の存在下で製造される重合プロセスにより調製される。
ポリプロピレンポリマーおよび前記プロセスに使用されるチーグラーナッタ触媒(ZN−C)の調製のためのプロセスは、下記にさらに詳述される。
上記から鑑み、ポリプロピレンポリマーは、チーグラーナッタ(ZN)触媒の内部ドナーとして通常使用されるフタル酸化合物、すなわちフタル酸エステルだけでなく、それらのそれぞれの分解生成物を含まないことが理解される。好ましくは、ポリプロピレンポリマーは、フタル酸化合物、すなわちチーグラーナッタ(ZN)触媒の内部ドナーとして通常使用されるフタル酸化合物だけでなく、それらのそれぞれの分解生成物を含まない。
本発明の意味においてフタル酸化合物「を含まない」という用語は、ポリプロピレンポリマーにおいて、フタル酸化合物だけでなく、使用された触媒から生じるそれぞれの分解生成物がまったく検出できないことをいう。
本発明によれば、「フタル酸化合物」という用語は、フタル酸(CAS No.88−99−3)、脂肪族、脂環式および芳香族アルコールとのそのモノおよびジエステルおよび無水フタル酸をいう。
ポリプロピレン組成物はポリプロピレンポリマーにより左右されるため、ポリプロピレン組成物も、好ましくはフタル酸化合物およびそれらのそれぞれの分解生成物、一層好ましくはフタル酸エステルおよびそれらのそれぞれの分解生成物を含まない。
同じ理由から、上記で定義したポリプロピレンポリマーのメルトフローレート(MFR)、冷キシレン可溶分量(XCS)、アイソタクチシティおよび<2,1>位置規則性欠陥の量に関する値は、ポリプロピレン組成物にも等しく当てはまる。
上記に既に示したように、ポリプロピレンポリマーは任意に逐次重合プロセスで製造される。
「逐次重合系」という用語は、ポリプロピレンポリマーが、直列に連結された少なくとも2つの反応器で製造されることを示す。そのため、逐次重合用の重合系は、少なくとも第1の重合反応器(R1)および第2の重合反応器(R2)、ならびに任意に第3の重合反応器(R3)を含む。「重合反応器」という用語は、主重合が行われることを示すものとする。よって、プロセスが2つの重合反応器からなる場合、この定義は、系全体として、たとえば予備重合反応器での予備重合ステップを含むという選択肢を排除しない。「からなる」という用語は、主重合反応器の観点からのクローズド表現に過ぎない。
いずれにせよ、好ましくは第1の重合反応器(R1)は、スラリー反応器(SR:slurry reactor)であり、バルク状またはスラリー状で作動するどのような連続もしくは単独回分式撹拌槽型反応器でもあるいはループ反応器でもよい。バルクとは、少なくとも60%(w/w)のモノマーを含む反応媒体中の重合を意味する。本発明によれば、スラリー反応器(SR)は好ましくは(バルク)ループ型反応器(LR:loop reactor)である。
任意の第2の重合反応器(R2)は、上記で定義したスラリー反応器(SR)、好ましくはループ型反応器(LR)でもあるいは気相反応器(GPR:gas phase reactor)でもよい。
任意の第3の重合反応器(R3)は好ましくは気相反応器(GPR)である。
好適な逐次重合プロセスは技術水準において知られている。
好ましい多段プロセスは、たとえば欧州特許第0 887 379号、国際公開第92/12182号、国際公開第2004/000899号、国際公開第2004/111095号、国際公開第99/24478号、国際公開第99/24479号または国際公開第00/68315号などの特許文献に記載された、ボレアリス(Borealis)により開発されたもの(BORSTAR(登録商標)技術として知られる)など「ループ−気相」プロセスである。
さらなる好適なスラリー−気相プロセスは、バーゼル(Basell)のSpheripol(登録商標)プロセスである。
ポリプロピレンポリマーの所望の特性を得るように重合条件を選択することは、当業者の技術の範囲内である。
チーグラーナッタ触媒(ZN−C)、外部ドナー(ED)および共触媒(Co)
上記で定義したポリプロピレンポリマーの調製のための特定のプロセスにおいて上記で指摘したように、チーグラーナッタ触媒(ZN−C)を使用しなければならない。そのため次にチーグラーナッタ触媒(ZN−C)についてより詳細に記載する。
本発明に使用される触媒は、固体チーグラーナッタ触媒(ZN−C)であり、チタンのようなIUPACの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)、マグネシウムのような第2族金属化合物(MC)、および好ましくは非フタル酸化合物、一層好ましくは非フタル酸エステル、さらに一層好ましくは以下により詳細に記載する非フタル酸ジカルボン酸のジエステルである内部ドナー(ID)を含む。よって、触媒は、好ましくは望ましくないフタル酸化合物を完全に含まない。さらに、固体触媒は、シリカまたはMgClのような外部の担体材料をまったく含まないが、触媒は、自己担持型である。
チーグラーナッタ触媒(ZN−C)は、得る方法によりさらに定義してもよい。そのため、チーグラーナッタ触媒(ZN−C)は好ましくは
a)
) 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、少なくとも第2族金属アルコキシ化合物(Ax)を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
) 第2族金属化合物(MC)と、一価アルコール(A)および式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、少なくとも第2族金属アルコキシ化合物(Ax’)を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
) 第2族アルコキシ化合物(Ax)と、第2族金属化合物(MC)および一価アルコール(B)の反応生成物である第2族金属アルコキシ化合物(Bx)との混合物を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
) 式M(OR(OR2−n−mの第2族アルコキシド、または第2族アルコキシドM(ORn’2−n’とM(ORm’2−m’との混合物、の溶液を用意するステップであって、Mは第2族金属であり、Xはハロゲンであり、RおよびRはC〜C16炭素原子の異なるアルキル基であり、0≦n<2、0≦m<2およびn+m+(2−n−m)=2であり、ただしnおよびmは同時に≠0、0<n’≦2かつ0<m’≦2であるステップ;および
b) ステップa)で得られた前記溶液を、少なくとも1つの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)に加えるステップ、および
c) 固体触媒成分粒子を採取するステップ、
およびステップc)の前の任意のステップで内部電子供与体(ID)、好ましくは非フタル酸内部ドナー(ID)を加えるステップ
を含むプロセスにより得られる。
内部ドナー(ID)またはその前駆体は好ましくはステップa)の溶液に加えられる。
上記の手順に従い、物理的条件、特にステップb)およびc)で使用される温度に応じて沈殿法または乳化(液/液2相系)固化法によりチーグラーナッタ触媒(ZN−C)を得ることができる。
どちらの方法(沈殿または乳化固化)においても触媒化学は同じである。
沈殿法ではステップb)において、少なくとも1つの遷移金属化合物(TC)とステップa)の溶液の組み合わせを行い、全反応混合物を少なくとも50℃に、一層好ましくは55℃〜110℃の温度範囲、一層好ましくは70℃〜100℃の範囲に維持して、固体粒子形態の触媒成分の十分な沈殿を確保する(ステップc)。
ステップb)の乳化固化法では、ステップa)の溶液を典型的には−10〜50℃未満、好ましくは−5〜30℃などより低い温度で少なくとも1つの遷移金属化合物(TC)に加える。エマルジョンの撹拌中に温度を典型的には−10〜40℃未満、好ましくは−5〜30℃に維持する。エマルジョンの分散相の液滴は活性触媒組成物を形成する。液滴の固化(ステップc)は好適には、エマルジョンを70〜150℃の温度、好ましくは80〜110℃に加熱することにより行う。
好ましくは本発明では乳化固化法により調製された触媒を使用する。
好ましい実施形態では、ステップa)におけるa)またはa)の溶液、すなわち(Ax’)の溶液または(Ax)と(Bx)の混合物の溶液を使用する。
好ましくは第2族金属(MC)はマグネシウムである。
マグネシウムアルコキシ化合物(Ax)、(Ax’)および(Bx)は、触媒調製プロセスの第1のステップ、ステップa)において、マグネシウム化合物を上記のようなアルコール(単数または複数)と反応させることによりその場で調製してもよいし、あるいは前記マグネシウムアルコキシ化合物は、別途調製されたマグネシウムアルコキシ化合物でもよいし、あるいはさらに前記マグネシウムアルコキシ化合物は、市販のすぐに使えるマグネシウムアルコキシ化合物であり、本発明の触媒調製プロセスにおいてそのまま使用してもよい。
アルコール(A)の例示的な例として、二価アルコールのモノエーテル(グリコールモノエーテル)がある。好ましいアルコール(A)として、エーテル部分が2〜18個の炭素原子、好ましくは4〜12個の炭素原子を含むC〜Cグリコールモノエーテルがある。好ましい例として、2−(2−エチルヘキシルオキシ)エタノール、2−ブチルオキシエタノール、2−ヘキシルオキシエタノールおよび1,3−プロピレン−グリコール−モノブチルエーテル、3−ブトキシ−2−プロパノールがあり、2−(2−エチルヘキシルオキシ)エタノールおよび1,3−プロピレン−グリコール−モノブチルエーテル、3−ブトキシ−2−プロパノールが特に好ましい。
例示的な一価アルコール(B)は、Rが直鎖または分岐C〜C10アルキル残基である式ROHのものである。最も好ましい一価アルコールは、2−エチル−1−ヘキサノールまたはオクタノールである。
好ましくはMgアルコキシ化合物(Ax)および(Bx)の混合物またはアルコール(A)および(B)の混合物はそれぞれ、8:1〜2:1、一層好ましくは5:1〜3:1のBx:AxまたはB:Aのモル比で使用および利用される。
マグネシウムアルコキシ化合物は、上記で定義したアルコール(単数または複数)と、ジアルキルマグネシウム、アルキルマグネシウムアルコキシド、マグネシウムジアルコキシド、アルコキシマグネシウムハライドおよびアルキルマグネシウムハライドから選択されるマグネシウム化合物との反応生成物であってもよい。アルキル基は、同様または異なるC〜C20アルキル、好ましくはC〜C10アルキルであってもよい。典型的なアルキル−アルコキシマグネシウム化合物は、使用する場合、エチルマグネシウムブトキシド、ブチルマグネシウムペンタオキシド、オクチルマグネシウムブトキシドおよびオクチルマグネシウムオクタオキシドである。好ましくはジアルキルマグネシウムを使用する。最も好ましいジアルキルマグネシウムは、ブチルオクチルマグネシウムまたはブチルエチルマグネシウムである。
さらに前記マグネシウムアルコキシド化合物を得るため、マグネシウム化合物は、アルコール(A)およびアルコール(B)に加えて、式R’’(OH)の多価アルコール(C)とも反応し得る可能性もある。好ましい多価アルコールは、使用する場合、R’’が直鎖状、環状または分岐C〜C10炭化水素残基であり、mが2〜6の整数であるアルコールである。
よってステップa)のマグネシウムアルコキシ化合物は、マグネシウムジアルコキシド、ジアリールオキシマグネシウム、アルキルオキシマグネシウムハライド、アリールオキシマグネシウムハライド、アルキルマグネシウムアルコキシド、アリールマグネシウムアルコキシドおよびアルキルマグネシウムアリールオキシドからなる群から選択される。加えてマグネシウムジハライドおよびマグネシウムジアルコキシドの混合物を使用してもよい。
本触媒の調製に利用されるべき溶媒は、5〜20個の炭素原子、一層好ましくは5〜12個の炭素原子を有する芳香族および脂肪族の直鎖状、分岐および環状炭化水素、またはそれらの混合物から選択してもよい。好適な溶媒として、ベンゼン、トルエン、クメン、キシロール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびノナンが挙げられる。ヘキサンおよびペンタンは特に好ましい。
Mg化合物は典型的には、前述のような溶媒中の10〜50wt%溶液として提供される。市販されている典型的なMg化合物、特にジアルキルマグネシウム溶液は、トルエンまたはヘプタン中の20〜40wt%溶液である。
マグネシウムアルコキシ化合物の調製のための反応は、40℃〜70℃の温度で行えばよい。最も好適な温度は、使用されるMg化合物およびアルコール(単数または複数)に応じて選択される。
第4〜6族の遷移金属化合物は好ましくはチタン化合物、最も好ましくはTiClのようなチタンハライドである。
本発明に使用される触媒の調製に用いられる非フタル酸内部ドナー(ID)は、好ましくは非フタル酸カルボン(二)酸の(ジ)エステル、1,3−ジエーテル、それらの誘導体および混合物から選択される。特に好ましいドナーは、モノ不飽和ジカルボン酸のジエステル、特にマロナート、マレエート、スクシネート、シトラコネート、グルタレート、シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレートおよびベンゾエートを含む群に属するエステル、ならびにそれらの任意の誘導体および/または混合物である。好ましい例は、たとえば置換マレエートおよびシトラコネートであり、最も好ましくはシトラコネートである。
乳化法では、2相液−液系は、単純な撹拌を行い、任意に(さらなる)溶媒(単数または複数)および添加剤、たとえば乱流防止剤(TMA:turbulence minimizing agent)および/または乳化剤および/または乳化安定剤、たとえばエマルジョンの形成を促進し、および/またはエマルジョンを安定化させるため当該技術分野において公知のやり方で使用される界面活性剤を、加えることにより形成してもよい。好ましくは、界面活性剤はアクリル酸またはメタクリル酸ポリマーである。特に好ましいのは、ポリ(ヘキサデシル)−メタクリレートおよびポリ(オクタデシル)−メタクリレートなど非分岐C12〜C20(メタ)アクリレートならびにそれらの混合物である。乱流防止剤(TMA)は、使用する場合、好ましくはポリオクテン、ポリノネン、ポリデセン、ポリウンデセンもしくはポリドデセンのような6〜20個の炭素原子を有するα−オレフィンモノマーのα−オレフィンポリマーまたはそれらの混合物から選択される。最も好ましくは乱流防止剤はポリデセンである。
沈殿法または乳化固化法により得られた固体粒子生成物は、芳香族および/または脂肪族炭化水素、好ましくはトルエン、ヘプタンまたはペンタンで少なくとも1回、好ましくは少なくとも2回、最も好ましくは少なくとも3回洗浄してもよい。触媒は、蒸発または窒素によるフラッシングによりさらに乾燥させてもよいし、あるいは乾燥ステップをまったく行わずに油性液体にスラリー化してもよい。
最終的に得られたチーグラーナッタ触媒は望ましくは、一般に5〜200μm、好ましくは10〜100μmの平均粒度範囲を有する粒子の形態である。粒子は、緻密で空隙率が低く、20g/m未満、一層好ましくは10g/m未満の表面積を有する。典型的にはTiの量は触媒組成物の1〜6wt%、Mgは10〜20wt%、ドナーは10〜40wt%である。
触媒の調製に関する詳細な説明は、本明細書に援用される国際公開第2012/007430号、欧州特許第2610271号、欧州特許第261027号および欧州特許第2610272号に開示されている。
チーグラーナッタ触媒(ZN−C)は、好ましくはアルキルアルミニウム共触媒および任意に外部ドナーと共に使用される。
本重合プロセスのさらなる成分として、好ましくは外部ドナー(ED)が存在する。好適な外部ドナー(ED)として、特定のシラン、エーテル、エステル、アミン、ケトン、複素環化合物およびこれらのブレンドが挙げられる。シランを使用することが特に好ましい。下記一般式のシランを使用することが最も好ましく、
Si(OR(4−p−q)
式中、R、RおよびRは炭化水素ラジカル、特にアルキル基またはシクロアルキル基を示し、pおよびqは0〜3の範囲の数字であり、それらの和p+qは3以下である。R、RおよびRは相互に独立に選択してもよく、同一でもあるいは異なってもよい。そうしたシランの具体的な例として、(tert−ブチル)Si(OCH、(シクロヘキシル)(メチル)Si(OCH、(フェニル)Si(OCHおよび(シクロペンチル)Si(OCH、または下記一般式のものがあり、
Si(OCHCH(NR
式中、RおよびRは同一でもあるいは異なってもよく、1〜12個の炭素原子を有する炭化水素基を表す。
およびRは独立に、1〜12個の炭素原子を有する直鎖脂肪族炭化水素基、1〜12個の炭素原子を有する分岐脂肪族炭化水素基および1〜12個の炭素原子を有する環状脂肪族炭化水素基からなる群から選択される。RおよびRは独立に、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、オクチル、デカニル、イソ−プロピル、イソ−ブチル、イソ−ペンチル、tert.−ブチル、tert.−アミル、ネオペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチルおよびシクロヘプチルからなる群から選択されることが特に好ましい。
一層好ましくはRおよびRはどちらも同じであり、なお一層好ましくはRおよびRはどちらもエチル基である。
特に好ましい外部ドナー(ED)として、ジシクロペンチルジメトキシシランドナー(D−ドナー)またはシクロヘキシルメチルジメトキシシランドナー(C−ドナー)がある。
チーグラーナッタ触媒(ZN−C)および任意の外部ドナー(ED)に加えて、共触媒を使用してもよい。共触媒は好ましくは、周期表(IUPAC)の第13族の化合物、たとえばアルキルアルミニウム、アルミニウムハライドまたはアルキルアルミニウムハライド化合物のようなアルミニウム化合物などの有機アルミニウムである。そのため、1つの特定の実施形態では、共触媒(Co)は、トリエチルアルミニウム(TEAL:triethylaluminium)、ジアルキルアルミニウムクロリドもしくはアルキルアルミニウムジクロリドのようなトリアルキルアルミニウムまたはその混合物である。1つの特定の実施形態では、共触媒(Co)はトリエチルアルミニウム(TEAL)である。
好ましくは共触媒(Co)と外部ドナー(ED)との比率[Co/ED]および/または共触媒(Co)と遷移金属(TM)との比率[Co/TM]は、慎重に選択すべきである。
そのため、
(a)外部ドナー(ED)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/ED]は5〜45の範囲でなければならず、好ましくは5〜35の範囲であり、一層好ましくは5〜25の範囲であり;かつ任意に
(b)チタン化合物(TC)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/TC]は80超〜500の範囲でなければならず、好ましくは100〜350の範囲であり、さらに一層好ましくは120〜300の範囲である。
成分(B):高分子系造核剤
任意の成分(B)として高分子系造核剤、好ましくはビニル化合物のポリマー、一層好ましくはビニルシクロアルカンモノマーまたはビニルアルカンモノマーの重合により得られる高分子系造核剤を使用してもよい。
高分子系造核剤は、一層好ましくは以下の式による重合ビニル化合物であり、
CH=CH−CHR1112 (III)
式中、R11およびR12は一緒になって、任意に置換基を含む5または6員の飽和、不飽和または芳香環を形成するか、あるいは1〜4個の炭素原子を含むアルキル基を独立に表し、R11およびR12が芳香環を形成する場合、−CHR部分の水素原子は存在しない。
さらに一層好ましくは、高分子系造核剤は、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−ブテンポリマーおよびビニル−2−メチルシクロヘキサンポリマーから選択される。最も好ましい造核剤はビニルシクロヘキサン(VCH)ポリマーである。
上記のように、好ましい実施形態では、造核剤は高分子系造核剤、一層好ましくは上記で定義した式(III)によるビニル化合物のポリマー、さらに一層好ましくはビニルシクロヘキサン(VCH:vinyl cyclohexane)ポリマーである。
造核剤の量は、ポリプロピレン組成物の総重量(100wt%)に対して好ましくは10000重量ppm(ポリプロピレン組成物(100wt%)総重量に対する百万分率を意味し、本明細書では短くppmとも略記される)以下、一層好ましくは6000ppm以下、さらに一層好ましくは5000ppm以下である。
さらに一層好ましくは造核剤の量は、ポリプロピレン組成物の総重量(100wt%)に対して500ppm以下、好ましくは0.025〜200ppm、一層好ましくは0.1〜200ppm、一層好ましくは0.3〜200ppm、最も好ましくは0.3〜100ppmである。
好ましい実施形態では、造核剤は、高分子系造核剤、最も好ましくは上記で定義した式(III)によるビニル化合物のポリマー、さらに一層好ましくは上記で定義したビニルシクロヘキサン(VCH)ポリマーであり、前記造核剤(B)の量はポリプロピレン組成物(100wt%)の総重量に対して200ppm以下、一層好ましくは0.025〜200ppm、一層好ましくは0.1〜200ppm、一層好ましくは0.3〜200ppm、最も好ましくは0.3〜100ppmである。
造核剤は、たとえばポリプロピレンポリマー(A)の重合プロセスにおいてポリプロピレンポリマー(A)に導入してもよいし、あるいは高分子系造核剤を含む有核ポリマーとの機械的ブレンドにより(いわゆるマスターバッチ技術)または造核剤それ自体とポリプロピレンポリマー(A)の機械的ブレンドによりポリプロピレンポリマー(A)に加えてもよい。
よって、造核剤は、ポリプロピレンポリマー(A)の重合プロセスにおいてポリプロピレンポリマー(A)に導入してもよい。造核剤は好ましくは、固体チーグラーナッタ触媒成分、共触媒および任意の外部ドナーを含む上記のような触媒系の存在下、上記で定義した式(II)による上記定義のビニル化合物、さらに一層好ましくはビニルシクロヘキサン(VCH)を最初に重合することによりポリプロピレンポリマー(A)に導入され、次いで上記で定義した式(III)によるビニル化合物のポリマー、さらに一層好ましくはビニルシクロヘキサン(VCH)ポリマーと触媒系との得られた反応混合物は、ポリプロピレンポリマー(A)の製造に使用される。
このビニル化合物、たとえばVCHの重合は、形成されるポリマー(たとえばポリVCH)を溶解しない任意の不活性流体中で行うことが可能である。触媒粒子が保存および輸送中に沈降しないように、最終的な触媒/重合ビニル化合物/不活性液体混合物の粘度が十分に高いことを確認することは重要である。
混合物の粘度の調整は、ビニル化合物の重合前に行ってもあるいは重合後に行ってもよい。たとえば、低粘度油中で重合を行うことができ、ビニル化合物の重合後に高粘性物質の添加により粘度を調整してもよい。そうした高粘性物質は、油または固体もしくは高粘性物質と油との混合物(油−グリース)などの「ワックス」であってもよい。そうした粘性物質の粘度は通常室温で1,000〜15,000cPである。ワックスを使用する利点は、触媒の保存およびプロセスへの供給が向上することである。洗浄、乾燥、篩い分けおよび移動が必要ないため、触媒活性が維持される。
油と固体または高粘性ポリマーとの重量比は好ましくは5:1未満である。
修飾ステップの媒体として、粘性物質に加えてイソブタン、プロパン、ペンタンおよびヘキサンなどの液体炭化水素をさらに使用してもよい。
重合ビニル化合物で修飾された触媒を用いて製造されたポリプロピレンは、遊離(未反応)ビニル化合物を本質的に含まない。これは、ビニル化合物が触媒修飾ステップで完全に反応するであろうことを意味する。
さらに、ビニル化合物の重合による触媒修飾の反応時間は、ビニルモノマーの完全な反応を可能にするのに十分であるべきである、すなわち重合は、反応混合物(重合媒体および反応物を含む)中の未反応ビニル化合物の量が0.5wt%未満、特に2000重量ppm未満(解析で示される)になるまで続く。よって、予備重合触媒が最大で約0.1wt%のビニル化合物を含む場合、ポリプロピレン中の最終ビニル化合物含有量は、GC−MS法を用いた定量限界未満(0.01重量ppm未満)である。一般に、工業規模で運転されるとき、少なくとも30分の重合時間が必要とされ、好ましくは重合時間は少なくとも1時間、特に少なくとも5時間である。6〜50時間の範囲の重合時間でも使用できる。修飾は、10〜70℃、好ましくは35〜65℃の温度で行ってもよい。
この触媒修飾ステップはBNT技術として知られ、高分子系造核剤を導入するため、上述の予備重合ステップにおいて行われる。
そうした修飾触媒系ビニル化合物(II)の一般的な調製は、たとえば欧州特許第1 028 984号または国際公開第00/6831号に開示されている。
別の実施形態では、高分子系造核剤は、既に核のあるポリマー、好ましくは高分子系造核剤を含むプロピレンホモポリマー(マスターバッチ)がポリプロピレンポリマー(A)とブレンドされる、いわゆるマスターバッチ技術で加えられる。
そうしたマスターバッチは好ましくは、逐次重合プロセスでプロピレンを重合することにより調製される。
「逐次重合系」という用語は、プロピレンホモポリマーが、直列に連結された少なくとも2つの反応器で製造されることを示す。そのため、本重合系は、少なくとも第1の重合反応器(R1)および第2の重合反応器(R2)、ならびに任意に第3の重合反応器(R3)を含む。「重合反応器」という用語は、主重合が行われることを示すものとする。よって、プロセスが2つの重合反応器からなる場合、この定義は、たとえば予備重合反応器での予備重合ステップを含むという選択肢を排除しない。「からなる」という用語は、主重合反応器の観点からのクローズド表現に過ぎない。
高分子系造核剤を含む製造されたプロピレンホモポリマーは、いわゆるキャリアポリマーである。
造核剤がキャリアポリマーと一緒にマスターバッチの形態で加えられる場合、マスターバッチ中の造核剤の濃度は、少なくとも10ppm、典型的には少なくとも15ppmである。好ましくはこの造核剤は、10〜2000ppm、一層好ましくは20〜500ppmなど15超〜1000ppmの範囲でマスターバッチ中に存在する。
上記のように、キャリアポリマーは好ましくは、成分(A)で上述したような触媒系を用いて製造され、1.0〜800g/10min、好ましくは1.5〜500g/10min、一層好ましくは2.0〜200g/10min、最も好ましくは2.5〜150g/10minの範囲のMFR(230℃、2.16kg)を有する、プロピレンホモポリマーである。
一層好ましくは、キャリアポリマーは、成分(A)として上記に定義したプロピレンホモポリマーと非常によく似た融点を有するアイソタクチックプロピレンホモポリマーである。したがって、キャリアポリマーは、示差走査熱量測定(DSC)により測定された150℃以上、すなわち150以上から168℃、一層好ましくは少なくとも155℃、すなわち155〜166℃の範囲の融解温度Tmを有する。
造核剤がマスターバッチの形態で加えられる場合、加えられるマスターバッチの量は、ポリプロピレン組成物の総重量に対して1.0〜10wt%、好ましくは1.5〜8.5wt%、一層好ましくは2.0〜7.0wt%の範囲にある。
ポリプロピレン組成物
本発明のポリプロピレン組成物は、成分(A)としての上記に定義したポリプロピレンポリマーおよび任意に成分(B)としての上記に定義した高分子系造核剤を含む。
好ましくは本発明のポリプロピレン組成物は、ポリプロピレンポリマー(A)として上記のようなプロピレンホモポリマーを含む。
上記のように、ポリプロピレンポリマーについて上記で定義したメルトフローレート(MFR)、冷キシレン可溶分量(XCS)、アイソタクチシティおよび<2,1>位置規則性欠陥の量に関する値は、ポリプロピレン組成物にも同様に当てはまる。
同じことがポリプロピレンポリマーの融解温度にも当てはまり、ポリプロピレン組成物にも同様に当てはまる。
ポリプロピレンポリマーを製造するための重合プロセス後に高分子系造核剤がマスターバッチの形態でポリプロピレンポリマーに加えられる場合、有核ポリプロピレン組成物の結晶化温度は、成分(A)として使用されるポリプロピレンポリマーの結晶化温度より高い。
高分子系造核剤が、BNT技術により修飾された触媒系の使用によりポリプロピレンポリマーに導入される場合、ポリプロピレンポリマーの結晶化温度は、ポリプロピレン組成物にも同様に当てはまる。
本発明のポリプロピレン組成物はさらなる成分を含んでもよい。しかしながら、本発明のポリプロピレン組成物は、ポリマー成分として、本発明で定義されたようなポリプロピレンポリマーのみを含むことが好ましい。そのため、ポリプロピレンポリマーの量は、全ポリプロピレン組成物に対して100.0wt%にならないことがある。よって、100.0wt%までの残りの部分は、当該技術分野において公知のさらなる添加剤により達成されてもよい。ただし、この残りの部分は、高分子系造核剤を導入するための任意のマスターバッチの量を含めずに、全ポリプロピレン組成物中で3.0wt%以下のように5.0wt%以下であるべきである。たとえば、本発明のポリプロピレン組成物はさらに、酸化防止剤、安定剤、充填剤、着色剤、造核剤および帯電防止剤からなる群から選択される少量の添加剤を含んでもよい。一般に、これらは重合で得られた粉状生成物の造粒中に加えられる。そのため、ポリプロピレンポリマーは、全ポリプロピレン組成物に対して少なくとも95.0wt%、一層好ましくは少なくとも97.0wt%を構成する。
ポリプロピレンポリマーが上記のような高分子系造核剤と別のα造核剤を含む場合、β造核剤を含まないことが好ましい。そうした代替または補足のα造核剤は、好ましくは
(i) モノカルボン酸およびポリカルボン酸の塩、たとえば安息香酸ナトリウムまたはtert−ブチル安息香酸アルミニウム、および
(ii) ジベンジリデンソルビトール(たとえば1,3:2,4ジベンジリデンソルビトール)およびC〜Cアルキル置換ジベンジリデンソルビトール誘導体、たとえばメチルジベンジリデンソルビトール、エチルジベンジリデンソルビトールもしくはジメチルジベンジリデンソルビトール(たとえば1,3:2,4ジ(メチルベンジリデン)ソルビトール)、または置換ノニトール誘導体、たとえば1,2,3,−トリデオキシ−4,6:5,7−ビス−O−[(4−プロピルフェニル)メチレン]−ノニトール、および
(iii) リン酸のジエステルの塩、たとえばナトリウム2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェートまたはアルミニウム−ヒドロキシ−ビス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ホスフェート]、および
(iv) それらの混合物
からなる群から選択される。
そうした添加剤は一般に市販されており、たとえば、「Plastic Additives Handbook」,pages 871〜873,5th edition,2001 of Hans Zweifelに記載されている。
本ポリプロピレン組成物は好ましくは、本発明によるメルトブロー繊維およびその後のメルトブローウエブまたは物品の調製のためにペレットまたは顆粒形態で使用される。
よって、上述のポリプロピレン組成物は、メルトブロー繊維の調製のために使用される。そうしたメルトブロー繊維は5μm以下の平均フィラメント繊度を有する。
さらに、メルトブロー繊維は、メルトブロー繊維の総重量に対して少なくとも80.0wt%、好ましくは少なくとも85.0wt%、一層好ましくは少なくとも90.0wt%、さらに一層好ましくは少なくとも95.0wt%を構成し、最も好ましくは上記で定義したポリプロピレン組成物からなる。
よって、本発明によるメルトブロー繊維にはさらなる成分が存在してもよい。そうしたさらなる成分は、好ましくはやはりポリプロピレン系ポリマーである、さらなるポリマーである。
メルトブローウエブの所望の特性が悪影響を受けないように好適な追加ポリマーを選択することは、当業者の技術の範囲内である。
本発明は、こうしたメルトブロー繊維で作られたメルトブローウエブ(MBW)を対象とする。そのため本発明はさらに、上記で定義したポリプロピレン組成物で作られたメルトブロー繊維を含むメルトブローウエブも対象とする。
さらに、本発明はさらに、物品の総重量に対して好ましくは少なくとも80.0wt%の量で、一層好ましくは少なくとも95.0wt%の量で本発明によるメルトブローウエブ(MBW)を含む、濾過媒体(フィルター)、おむつ、生理用ナプキン、パンティーライナー、成人用失禁予防製品、防護服、サージカルドレープ、サージカルガウンおよび手術衣全般からなる群から選択される物品も対象とする。本発明の一実施形態では、物品はメルトブローウエブ(MBW)からなる。
メルトブローウエブの単位面積あたりの重量は、最終用途にかなり依存するが、しかしながらメルトブローウエブは、少なくとも1g/m、好ましくは1〜250g/mの範囲の単位面積あたりの重量を有することが好ましい。
本発明によるメルトブローウエブが単相ウエブ(たとえば空気濾過目的で)として製造される場合、少なくとも1g/m、一層好ましくは少なくとも4g/m、なお一層好ましくは7〜250g/mの範囲、さらに一層好ましくは8〜200g/mの範囲の単位面積あたりの重量を有する。
本発明によるメルトブローウエブが、スパンボンドウエブ層、メルトブローウエブ層および別のスパンボンドウエブ層(たとえば衛生用途のため)を含む、好ましくはそれらからなるSMSウエブのような多層構造の一部として製造される場合、メルトブローウエブは、少なくとも0.8g/m、一層好ましくは少なくとも1g/m、なお一層好ましくは1〜30g/mの範囲、さらに一層好ましくは1.3〜20g/mの範囲の単位面積あたりの重量を有する。あるいは、多層構造は、SSMMS構造のように多数のメルトブローウエブ層およびスパンボンドウエブ層を含んでもよい。
メルトブローウエブを含む上記のような単相ウエブまたは多層構造体として存在する本発明によるメルトブローウエブは、製造される物品の所望の最終用途に応じてさらに他の層、すなわちポリカーボネート層または同種のものと組み合わせてもよい。
本発明によるメルトブローウエブはショットを含まない。
本発明によれば、メルトブローウエブのショットとは、繊維を形成しているポリマー凝集であって、繊維の平均直径より10〜1000倍大きい相当径を有する凝集により引き起こされるウエブの欠陥、変形または孔と定義される。
さらに本発明によるメルトブローウエブは、9.5±1.0g/mの単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブ(融解温度290℃で製造される)で少なくとも75mbar、好ましくは少なくとも80mbarの、および9.5±1.0g/mの単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブ(融解温度310℃で製造される)で少なくとも140mbar、好ましくは少なくとも150mbarの、標準試験WSP 80.6(09)に準拠して測定された水頭(3つ目の水滴、それぞれcm H2O、mbar)を有する。
本発明によるウエブを製造するために上述のポリプロピレン組成物を使用すると、たとえばヒドロキシルアミンエステルまたはペルオキシドによりビスブレーキング処理された現状技術によるポリプロピレン組成物と比較してかなり広いプロセスウィンドウの使用が可能になる。
本発明によるメルトブローウエブを製造するのに適用可能なプロセスウィンドウは、250℃〜320℃、好ましくは270℃〜320℃、一層好ましくは280℃〜310℃である。
本発明によるメルトブローウエブ製造するのに320℃までの工程温度が好適であるということのさらなる利点は、より高い工程温度により粘度がさらに低下することで、より細い繊維を製造する機会が得られてウエブの特性がさらに向上することである。
本発明はさらに、250℃〜320℃の工程温度領域においてショットがないことを特徴とするメルトブローウエブ品質を改善するための、本明細書で定義したポリプロピレン組成物の使用を対象とする。
本発明のさらなる実施形態は、下記式(II)の少なくとも1つの化合物(C)の使用である。
式中、R、R、RおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
およびRは各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、R、R、R、R、RおよびRの少なくとも1つは、上記で定義したポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
A.測定方法
以下の用語および判定方法の定義は、他に定義しない限り、特許請求の範囲を含む本発明の上記の一般的な記述だけでなく、下記例にも当てはまる。
NMR分光法による微細構造体の定量
定量核磁気共鳴(NMR)分光法を使用してプロピレンホモポリマーのアイソタクチシティおよび位置規則性を定量した。
定量13C{H}NMRスペクトルは、Hおよび13Cでそれぞれ400.15MHzおよび100.62MHzにて動作するBruker Advance III 400 NMRスペクトロメーターを用いて溶液状態で記録した。すべてのスペクトルは、すべての空気に窒素ガスを用い125℃で13C最適化10mm拡張温度プローブヘッドを使用して記録した。
プロピレンホモポリマーの場合、約200mgの材料を1,2−テトラクロロエタン−d/(TCE−d)に溶解させた。均一な溶液を確保するため、ヒートブロックで初期サンプルを調製後、NMRチューブをロータリーオーブンで少なくとも1時間さらに加熱した。磁石への挿入時にチューブを10Hzで回転させた。この構成は、主に立体規則性分布の定量に必要とされる高分解能のため選択した(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443;Busico,V.;Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromolecules 30(1997)6251)。NOEおよびバイレベル(bi−level)WALTZ16デカップリングスキームを利用して標準的なシングルパルス励起を使用した(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,11289)。スペクトルあたり合計8192(8k)のトランジエント(transient)を得た。
定量13C{H}NMRスペクトルを処理、積分し、独自のコンピュータープログラムを用いて積分値から関連する定量的特性を決定した。
プロピレンホモポリマーの場合、化学シフトはすべて、21.85ppmのメチルアイソタクチックペンタッド(mmmm)を内部標準とする。
位置規則性欠陥(Resconi,L,Cavallo,L,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253;(;;)Wang,W−J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157;Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)またはコモノマーに対応する特徴的なシグナルが観察された。
立体規則性分布は、目的の立体配列に関係のない任意の部位を補正した23.6〜19.7ppmのメチル領域の積分により定量した(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443;Busico,V.,Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromolecules 30(1997)6251)。
特に立体規則性分布の定量に対する位置規則性欠陥およびコモノマーの影響は、立体配列の特定の積分領域から代表的な位置規則性欠陥およびコモノマー積分値を差し引くことで補正した。
アイソタクチシティは、ペンタッドレベルで決定し、全ペンタッドシーケンスに対するアイソタクチックペンタッド(mmmm)シーケンスの割合:
[mmmm]%=100(mmmm/全ペンタッドの合計)
として報告した。
17.7ppmおよび17.2ppmで2つのメチル部位が存在することにより2,1エリスロ位置規則性欠陥の存在が示され、他の特徴的な部位により確認された。他の種類の位置規則性欠陥に対応する特徴的シグナルは観察されなかった(Resconi,L,Cavallo,L,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。
2,1エリスロ位置規則性欠陥の量は、17.7ppmおよび17.2ppmの特徴的な2つのメチル部位の積分平均:
21e=(Ie6+Ie8)/2
を用いて定量した。
第1の1,2挿入されたプロペンの量はメチル領域に基づき定量し、第1の挿入に関係ないこの領域に含まれる部位およびこの領域から除外された第1の挿入部位で下記のように補正した。
12=ICH3+P12e
プロペンの総量は、挿入プロペンと存在する他のすべての位置規則性欠陥との和:
total=P12+P21e
として定量した。
2,1エリスロ位置規則性欠陥のモルパーセントは、下記のように全プロペンに対して定量した。
[21e]mol%=100(P21e/Ptotal
MFR(230℃)は、ISO 1133(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定する。ポリプロピレン組成物のMFRは、この材料の顆粒に基づき決定する一方、メルトブローウエブのMFRは、200℃以下の温度にて加熱されたプレスでウエブから調製された圧縮成形プラークの、顆粒寸法と同程度の寸法を有する切断片に基づき決定する。
室温でのキシレン可溶性画分(冷キシレン可溶分XCS、wt%):キシレンに可溶であるポリマーの量は、ISO 16152;5th edition;2005−07−01に準拠して25℃で決定する。
DSC解析、融解温度(T)、融解エンタルピー(H)、結晶化温度(T)および結晶化エンタルピー(H):TA Instrument Q200示差走査熱量測定(DSC)を用いて5〜7mgのサンプルで測定する。DSCは、−30〜+225℃の温度領域で10℃/minの走査速度にて熱/冷/熱サイクルでISO 11357/第3部/方法C2に準拠して行う。結晶化温度(T)および結晶化エンタルピー(H)は冷却ステップから決定する一方、融解温度(T)および融解エンタルピー(H)は第2の加熱ステップから、ウエブの場合には第1の加熱ステップからそれぞれ決定する。
プロピレンホモポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、(M/M=MWD)
分子量平均Mw、MnおよびMWDは、ISO 16014−4:2003およびASTM D 6474−99に準拠してゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により決定した。赤外(IR)検出器を備えたPolymerChar GPC装置を、ポリマーラボラトリーズ(Polymer Laboratories)製の3×Olexisおよび1×Olexisガードカラムと、160℃、1mL/minの一定流量で溶媒としての1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB、250mg/Lの2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチル−フェノールで安定化)と共に使用した。200μLのサンプル溶液を解析ごとに注入した。カラムセットは、0,5kg/mol〜11500kg/molの範囲のMWDの狭い少なくとも15のポリスチレン(PS)標準物質を用いてユニバーサルキャリブレーション(ISO 16014−2:2003に準拠)を使用して較正した。使用したPS、PEおよびPPのMark Houwink定数は、ASTM D 6474−99により記載されている通りである。サンプルはすべて、GPC装置のオートサンプラーで穏やかに連続振盪させながら、最大160℃にてPPでは2.5時間、安定化TCB(移動相と同じ)中で約1mg/ml(160℃で)の濃度が得られるようにポリマーサンプルを溶解させることにより調製した。ポリプロピレン組成物のMWDは、この材料の顆粒に基づき決定する一方、メルトブローウエブのMWDは、ウエブ由来の繊維サンプルに基づき決定し、どちらも同様に溶解させる。
ウエブの坪量
ウエブのg/m単位の単位重量(坪量)はISO 536:1995に準拠して決定した。
水頭
静水圧試験で測定される水頭または耐水性は、2009年12月に発表されたWSP(worldwide strategic partners)標準試験WSP 80.6(09)により決定する。この業界標準はさらにISO 811:1981に基づくものであり、試験液としての精製水および10cm/minの水圧上昇速度を用いて23℃で100cmの試料を使用する。本試験におけるXcmの水柱高は、Xmbarの圧力差に相当する。
通気性
通気性は、100Paの圧力差でDIN ISO 9237に準拠して決定した。この通気性は、ウエブ試料を垂直に通過する気流の速度と定義される。
ショット
ショットは、形成されたポリマー織物における変形、欠陥または孔の数の指標である。欠陥は、たとえば、繊維の直径より直径が10〜1000倍大きいポリマー材料の凝集であってもよい。「ショット」を決定するための定性試験の方法は、米国特許第5,723,217号で確認することができる。MB織物ロールから織物サンプルを無作為に引き出し、織物の全幅を包含する長さ数フィートの切片をロールから切断する。サンプルを背面照明付きのガラス板に保持し、ショットのレベルに応じて視覚的に「1」〜「5」(1=ショットなし;「5」=非常に高レベルのショット)と評価する。1〜5の各分類に対応するショットレベルを含むMB織物の一連の写真があると、織物を評価するための標準として役立つ。次いで単位面積あたりの欠陥または孔の数をカウントすることによりショット値を決定する。これは、たとえば、織物を顕微鏡で観察し、単位面積あたりのショット数を手作業でカウントすることにより行ってもよい。さらに、Yan,Z. and Bresee,R R.,Flexible Multifunctional Instrument for Automated Nonwoven Web Structure Analysis,69 TEXTILE RES.J.795−804(1999)も参照されたい。
B.実施例
本発明例(IE−1)および比較例(CE−1)のプロピレンホモポリマーの重合プロセスで使用した触媒は、以下の通り調製した。
使用した化学物質:
ブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et)、BEM)の20%トルエン溶液、ケムチュラ(Chemtura)により提供される
2−エチルヘキサノール、アンホケム(Amphochem)により提供される
3−ブトキシ−2−プロパノール−(DOWANOL(商標)PnB)、ダウ(Dow)により提供される
ビス(2−エチルヘキシル)シトラコネート、シンファベース(SynphaBase)により提供される
TiCl、ミレニアムケミカルズ(Millenium Chemicals)により提供される
トルエン、アスポケム(Aspokem)により提供される
Viscoplex(登録商標)1−254、エボニック(Evonik)により提供される
ヘプタン、シェブロン(Chevron)により提供される
Mgアルコキシ化合物の調製
Mgアルコキシド溶液は、20lステンレス鋼反応器において撹拌したまま(70rpm)、4.7kgの2−エチルヘキサノールおよび1.2kgのブトキシプロパノールの混合物をブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et))の20wt%トルエン溶液11kgに加えることにより調製した。添加中、反応器内容物を45℃未満に維持した。添加が終了後、反応混合物の混合(70rpm)を60℃で30分間継続した。室温に冷却後、2.3kgのドナービス(2−エチルヘキシル)シトラコネートをMg−アルコキシド溶液に加え、温度を25℃未満に維持した。混合を撹拌下(70rpm)15分間継続した。
固体触媒成分の調製
20.3kgのTiClおよび1.1kgのトルエンを20lのステンレス鋼反応器に加えた。350rpmで混合し、温度を0℃に維持しながら、実施例1で調製した14.5kgのMgアルコキシ化合物を1.5時間にわたって加えた。1.7lのViscoplex(登録商標)1−254および7.5kgのヘプタンを加え、0℃で1時間の混合後、形成されたエマルジョンの温度を1時間以内に90℃に上昇させた。30分後、混合を停止し、触媒液滴を凝固させ、形成された触媒粒子を沈降させた。沈降(1時間)後、上清液を吸引除去した。次いで触媒粒子を45kgのトルエンで90℃にて20分間洗浄し、続いて2回ヘプタン洗浄した(30kg、15min)。第1のヘプタン洗浄において温度が50℃に低下し、第2の洗浄において室温に低下した。
こうして得られた触媒を、共触媒としてのトリエチルアルミニウム(TEAL)および外部ドナーとしてのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(C−ドナー)とともに使用した。
ドナーに対するアルミニウム比、チタンに対するアルミニウム比および重合条件は、表1および2に示す。
重合は、ループ型反応器のみを備えたポリプロピレン(PP)のパイロットプラントで行った。
比較例CE2では、バーゼル(Basell)から市販されている触媒Avant ZN M1を用いて重合を行った。触媒はフタレート系内部ドナーを含む。触媒は、共触媒としてのトリエチルアルミニウム(TEAL)および外部ドナーとしてのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(C−ドナー)とともに使用した。重合は、ループ型反応器のみを備えたPPのパイロットプラントで行った。
IE−1、CE−1およびCE−2のプロピレンホモポリマーは、400ppmのステアリン酸カルシウム(CAS番号1592−23−0)およびバスフ社(BASF AG)、ドイツにより供給される1,000ppmのIrganox 1010(ペンタエリトリチル−テトラキス(3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)、CAS番号6683−19−8)と混合した。
第2のステップではプロピレンホモポリマーを、200〜230℃で同方向回転2軸スクリュー押出機を使用することによりビスブレーキング処理した。
IE−1:1200ppmの2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(Pergasafe(登録商標)、ペルガン社(Pergan GmbH)により販売)を使用
CE−1:1.1wt%のIrgatec(登録商標)CR76(ヒドロキシルアミンエステルを含むポリマーマトリックス;バスフにより販売)(IE1)を使用
CE−2:1700ppmのTrigonox 101(アクゾノーベル(AkzoNobel))を使用
IE1、CE1およびCE2のポリプロピレン組成物は、出口直径0.4mmの470個の孔およびインチあたり35個の孔を有する紡糸口金を使用してReicofil MB250ラインでメルトブローウエブにした。ウエブは、異なる融解温度、スループット、DCD(ダイからコレクターまでの距離)および風量で製造した。
メルトブローウエブの加工条件および特性を表3、4に示す。
表3、4および5から、本発明例(Pergasafe(登録商標)でビスブレーキング処理;IE1−1およびIE1−2)のポリマーは同じスループットで、比較例のポリマー(Irgatecまたはペルオキシドでビスブレーキング処理)より、ウエブにショットを発生させることなく高い融解温度になり得ることが分かる。
さらに、比較例CE1およびCE2と比較して高い水頭値で分かるように、本発明例(Pergasafe(登録商標)でビスブレーキング処理;IE1−1およびIE1−2)のポリマーの使用により、水バリア性が向上したウエブが得られることも分かる。

Claims (15)

  1. (A)ポリプロピレンポリマーおよび
    (B)任意に高分子系造核剤、
    を含む少なくとも80wt%のポリプロピレン組成物で作られたメルトブロー繊維を含むメルトブローウエブであって、
    前記ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
    式(I)中、
    、RおよびRは水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖状、分岐および環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素、またはXがC〜Cアルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
    、RおよびRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
    ビスブレーキング処理のために前記ポリプロピレン組成物に加えられる化合物(C)の量は、前記ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある、メルトブローウエブ。
  2. 式(I)の前記炭素系フリーラジカルは下記式(II)の1つまたは複数の化合物(C)から生成され、
    式中、R、R、RおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
    およびRは各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR、R、R、R、RおよびRの少なくとも1つは5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である、請求項1に記載のメルトブローウエブ。
  3. 化合物(C)の前記式(II)においてRおよびRは独立に6〜10個のC原子を有する置換および非置換アリール基からなる群から選択され、R、R、RおよびRは各々独立に水素およびC〜Cアルキル基からなる群から選択される、請求項2に記載のメルトブローウエブ。
  4. 前記化合物(C)は下記式(III)を有し、
    式中、R、R、RおよびR10は各々独立に、水素原子、C1〜6アルキル基、C1〜2アルコキシ基、ニトリル基およびハロゲン原子からなる群から選択され、R、R、RおよびRは各々独立に水素およびC1〜6アルキル基からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
  5. 前記化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジプロピル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジブチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジヘキシル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−3−エチル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメトキシフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメチルフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2−メチルフェニル−3−(p 2’3’−ジメチル−3’−メチルフェニル−ブチル)−フェニル−ブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジエチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジプロピル−3,4−ジフェニルヘキサン、4,5−ジプロピル−4,5−ジフェニルオクタン、2,3−ジイソブチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジイソブチル−3,4−5ジフェニルヘキサン、2,3−ジメチル−2,3−ジ p(t−ブチル)−フェニル−ブタン、5,6−ジメチル−5,6ジフェニルデカン、6,7−ジメチル−6,7−ジフェニルドデカン、7,8−ジメチル−7,8−ジ(メトキシフェニル)−テトラ−デカン、2,3−ジエチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−クロロフェニル)ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ヨードフェニル)ブタンおよび2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ニトロフェニル)ブタンからなる群から選択される、請求項4に記載のメルトブローウエブ。
  6. 化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンおよび3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサンからなる群から選択される、請求項5に記載のメルトブローウエブ。
  7. 化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンである、請求項6に記載のメルトブローウエブ。
  8. 前記メルトブローウエブはショットを含まず、かつ
    融解温度290℃で製造されて9.5±1.0g/mの単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブの場合、少なくとも75mbarの、および融解温度290℃で製造されて9.5±1.0g/mの単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブで少なくとも140mbarの、標準試験WSP 80.6(09)に準拠して測定された水頭(3つ目の水滴、それぞれcm H2O、mbar)を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
  9. 前記ポリプロピレンポリマーは、a)IUPACの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)、および好ましくは非フタル酸化合物、一層好ましくは非フタル酸エステルである内部ドナー(ID)を含むチーグラーナッタ触媒(ZN−C);b)任意に共触媒(Co)およびc)任意に外部ドナー(ED)の存在下で重合されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
  10. 前記内部ドナー(ID)は、任意に置換されているマロナート、マレエート、スクシネート、グルタレート、シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、ベンゾエートならびにそれらの誘導体および/または混合物から選択され、好ましくは前記内部ドナー(ID)はシトラコネートであり;かつ前記外部ドナー(ED)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/ED]は5〜45である、請求項9に記載のメルトブローウエブ。
  11. 前記ポリプロピレン組成物はフタル酸化合物だけでなく、それらのそれぞれの分解生成物を含まない、請求項1〜10のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
  12. ショットを含まないウエブは250℃〜320℃の工程温度領域内で製造することができる、請求項1〜11のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
  13. 濾過媒体、おむつ、生理用ナプキン、パンティーライナー、成人用失禁予防製品、防護服、呼吸保護マスク、サージカルドレープ、サージカルガウンおよび手術衣全般からなる群から選択される、請求項1〜12のいずれか一項に記載のメルトブローウエブを含む物品。
  14. 下記式(II)の少なくとも1つの化合物(C)の使用であって、
    式中、R、R、RおよびRは各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
    およびRは各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR、R、R、R、RおよびRの少なくとも1つはポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である、使用。
  15. (A)ポリプロピレンポリマー、好ましくはプロピレンホモポリマーおよび
    (B)任意に高分子系造核剤
    を含むポリプロピレン組成物の使用であって、
    前記ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
    式(I)中、
    、RおよびRは水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖状、分岐および環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素、またはXがC〜Cアルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
    、RおよびRの少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
    ビスブレーキング処理のために前記ポリプロピレン組成物に加えられる化合物(C)の量は、前記ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある、250℃〜320℃の工程温度領域においてショットがないことを特徴とするメルトブローウエブ品質を改善するための、使用。

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