JP2019508555A - ポリエチレン組成物、それを作製する方法、及びそれから作製されたフィルム - Google Patents

ポリエチレン組成物、それを作製する方法、及びそれから作製されたフィルム Download PDF

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Abstract

本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム、及びそれらを作成する方法を提供する。本開示による線状低密度ポリエチレン組成物は、以下の特性:(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)(190℃で2.16kg)ASTM D 1238に従って測定される、0.8〜1.2g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/Iの各々を呈する。
【選択図】図1

Description

本発明は、線状低密度ポリエチレン組成物、該組成物を作製する方法、及びそれから作製されたフィルムに関する。
フィルムの成形加工において線状低密度ポリエチレン(LLDPE)等のポリエチレン組成物が使用されることは、一般的に知られている。気相プロセス、スラリープロセス、または溶液プロセス等の任意の従来の方法を用いて、そのようなポリエチレン組成物を生成することができる。さらに、ブローフィルム押出プロセス等の任意の従来のフィルムプロセスを用いて、そのようなフィルムを生成することができる。
異なる触媒系を使用する様々な重合技術を用いて、フィルム生成用途に好適なそのようなポリエチレン組成物が生成されている。現在利用可能なポリエチレン組成物は、全ての所望のフィルム特性を満たしていないが、追加のコストメリットをもたらす。
フィルム生成用途に好適なポリエチレン組成物の開発に向けた研究努力にも関わらず、特性が改善された低コストの線状低密度ポリエチレン組成物が依然として必要とされている。
本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、該組成物を作製する方法、それから作製されるフィルム、及び該フィルムを作製する方法を提供する。一実施形態では、本開示は、以下の特性:(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)(190℃で2.16kg)ASTM D 1238に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/Iの各々を呈する線状低密度ポリエチレン組成物を提供する。
代替実施形態では、本開示は、以下の特性:(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)(190℃で2.16kg)ASTM D 1238に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/Iの各々を呈する線状低密度ポリエチレン組成物を備えるフィルム層をさらに提供する。
代替実施形態では、本開示は、フィルムを生成する方法をさらに提供し、該方法は、(A)以下の特性:(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/Iを呈する線状低密度ポリエチレン組成物をブロー押出することを含む。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、線状低密度ポリエチレン樹脂は、(ASTM D792に従って測定された)0.914〜0.920g/cmの密度をさらに呈する。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、線状低密度ポリエチレンは、エチレン由来の単位及び1つ以上のα−オレフィンコポリマー由来の単位を含む。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、コポリマーは、1−ヘキセンである。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、コポリマーは、1−オクテンである。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、コポリマーは、1−ブテンである。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、線状低密度ポリエチレン組成物は、1つの反応器を利用する溶液相プロセスによって生成される。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、線状低密度ポリエチレン組成物は、ヘキセンの存在下、単ループ溶液重合反応器(single loop solution polymerization)で生成される。
代替実施形態では、本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及び先行する実施形態のいずれかに従ってそれらを作製する方法をさらに提供するが、ただし、フィルム層は、線状低密度ポリエチレン組成物及び低密度ポリエチレンを含む。
本発明を例証する目的のために、例示の形態が図に示されるが、本発明は、示される詳細な準備及び手段に限定されないことが理解される。
比較実施例1及び2、ならびに本発明の実施例1の各々のCEFの結果(溶出質量(dW/dTに対する温度)を例示するグラフである。
本開示は、線状低密度ポリエチレン組成物、フィルム及びそれらを作製する方法を提供する。本発明による線状低密度ポリエチレン組成物は、以下の特性の各々を呈する。(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/I
本発明によるフィルム層は、以下の特性の各々を呈する線状低密度ポリエチレン組成物を備える。(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/I
本発明によるフィルム層は、線状低密度ポリエチレン組成物及び低密度ポリエチレンを備え得る。フィルム層は、50重量パーセント未満、例えば、5〜45重量パーセントまたは5〜35重量パーセントまたは15〜35重量パーセントの低密度ポリエチレンを備え得る。
線状低密度ポリエチレン
以下の特性の各々を呈する線状低密度ポリエチレン組成物。(1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、(2)ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び(3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/I
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、(a)100重量パーセント以下、例えば、少なくとも70重量パーセント、または少なくとも80重量パーセント、または少なくとも90重量パーセントの、エチレン由来の単位と、(b)30重量パーセント未満、例えば、25重量パーセント未満、または20重量パーセント未満、または10重量パーセント未満の、1つ以上のα−オレフィンコモノマー由来の単位と、を含む、エチレン/α−オレフィンコポリマーを含む。用語「エチレン/α−オレフィンコポリマー」とは、(重合性モノマーの総量に基づき)50モルパーセントを超える重合エチレンモノマー、及び少なくとも1つの他のコモノマーを含有するポリマーを指す。
α−オレフィンコモノマーは、典型的に、20個以下の炭素原子を有する。例えば、α−オレフィンコモノマーは、好ましくは3〜8個の炭素原子、より好ましくは3〜6個の炭素原子を有し得る。例示的なα−オレフィンコモノマーとしては、限定されるものではないが、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、及び4−メチル−1−ペンテンが挙げられる。1つ以上のα−オレフィンコポリマーは、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンからなる群から選択され得るか、または代替例では、1−ブテン及び1−ヘキセンからなる群から選択され得る。一実施形態では、線状低密度ポリエチレン樹脂は、1−オクテン由来の単位を全く含まない。
LLDPEは、合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分を有し、例えば、LLDPEは、全CEF部分の85%以上の70〜90℃CEF部分を有するか、または代替例では、LLDPEは、全CEF部分の90%以上の70〜90℃CEF部分を有する。
LLDPEは、ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定された、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスIを有する。0.8〜1.5g/10分の全ての個々の値及び副範囲が、本明細書に含まれ、かつ開示され、例えば、Iは、0.8、1.0、1.2または1.4g/10分の下限から、0.9、1.1、1.3または1.5g/10分の上限の範囲にわたる得、例えば、Iは、0.8〜1.5g/10分、または代替例では、0.9〜1.2g/10分、または代替例では、1.0〜1.5g/10分であり得る。
LLDPEは、1.2〜5の範囲のゼロ剪断粘度比(ZSVR)を有することを特徴とする。全ての個々の値及び副範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、ZSVRは、1.2、2.2、3.2または4.2の下限から、1.5、2.6、3.5、4.4または5の上限の範囲にわたり得る。例えば、ZSVRは、1.2〜5、または代替例では、1.5〜4、または代替例では、1.2〜3.1、または代替例では、3〜5、または代替例では、2〜4の範囲にわたり得る。
LLDPEは、0.914〜0.920g/cmの範囲の密度を有する。0.914〜0.920g/cmの全ての値及び副範囲が、本明細書に含まれ、かつ開示される。例えば、密度は、0.914、0.916、0.918g/cmの下限から0.920、0.917、または0.915g/cmの上限までであり得る。例えば、密度は、0.914〜0.920g/cm、または代替例では、0.914〜0.918g/cm、または代替例では、0.913〜0.919g/cm、または代替例では、0.918〜0.920g/cm、または代替例では、0.915〜0.919g/cmの範囲にわたり得る。
LLDPEは、2.0〜3.5の範囲の分子量分布(M/M)を有する。2.0〜3.5の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれかつ開示され、例えば、分子量分布(M/M)は、2、2.1、2.2、2.4、2.5、または2.6の下限から2.2、2.3、2.4、2.5、2.7、2.9、3.2、または3.5の上限までの範囲であり得る。例えば、分子量分布(M/M)は、2.0〜3.5、または代替的には2.0〜2.4、または代替的には2.0〜2.8、または代替的には2.8〜3.5であり得る。
LLDPEは、3.5〜6の範囲の分子量分布(M/M)を有する。3.5〜6の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれかつ開示され、例えば、分子量分布(M/M)は、3.5、3.7、3.9、4.5、または5の下限〜3.5、4.0、4.2、4.4、4.7、5.0、5.5、または6.0の上限までの範囲であり得る。例えば、分子量分布(M/M)は、3.5〜6、または代替的には3.5〜4.8、または代替的には4.8〜6、または代替的には4〜5、または代替的には3.5〜4.5であり得る。
LLDPEは、分子量分布非対称性[(M/M)/(M/M)]、すなわち1.00〜1.40の範囲のM /(M*M)を有する。例えば、分子量分布の非対称性M /(M*M)は、1.0、1.05、1.10、1.15、または1.20の下限から、1.25、1.30、1.35、または1.40の上限までであり得る。例えば、分子量分布の非対称性M /(M*M)は、1.00〜1.40、または代替的には1.00〜1.20、または代替的には1.20〜1.40、または代替的には1.10〜1.30であり得る。
LLDPEは、LLDPEの主鎖に存在する1000個の炭素原子当たり0.15ビニル未満のビニル不飽和度を有する。1000個の炭素原子当たり0.15ビニル未満の全ての個々の値が、本明細書に含まれ、かつ開示される。例えば、LLDPEは、1000個の炭素原子当たり0.15ビニル未満、または代替例では、1000個の炭素原子当たり0.12ビニル未満、または代替例では、1000個の炭素原子当たり0.09ビニル未満、または代替例では、1000個の炭素原子当たり0.06ビニル未満のビニル不飽和度を有し得る。
一実施形態では、LLDPEは、100万部のLLDPE当たりの多価アリールオキシエーテルの金属錯体を含む触媒系から残る金属錯体残基の重量に対して、100部以下、例えば、10部未満、8部未満、5部未満、4部未満、1部未満、0.5部未満、または0.1部未満を含む。LLDPE中の多価アリールオキシエーテルの金属錯体を含む触媒系から残る金属錯体残基は、標準物質を参照して測定する蛍光X線(XRF)により較正され得る。ポリマー樹脂細粒は、好ましい方法では、X線測定のために、約3/8インチの厚さを有するプラークに高温で圧縮成型されることができる。0.1ppm未満などの金属錯体の非常に低い濃度では、ICP−AESは、LLDPEに存在する金属錯体残基を測定するための好適な方法であるであろう。
LLDPEは、1つ以上の他のポリマー及び/または1つ以上の添加剤などのさらなる成分をさらに含み得る。そのような添加剤としては、限定されるものではないが、帯電防止剤、増色剤、染料、潤滑剤、TiOまたはCaCOなどの充填剤、乳白剤、核剤、加工助剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、加工助剤、UV安定剤、粘着防止剤、スリップ剤、粘着付与剤、難燃剤、抗微生物剤、臭気低減剤、抗真菌剤、及びそれらの組み合わせが挙げられる。LLDPEは、そのような添加剤を含むLLDPEの重量に基づき、合計重量が約0.1〜約10重量パーセントである、そのような添加剤を含有し得る。
任意の従来のエチレン(共)重合溶液単一反応器反応プロセスは、LLDPEの製造に用いられ得る。本明細書に開示のLLDPE作製の1つの方法は、米国特許第5,977,251号に詳細に記載されており、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、LLDPEは、単一の反応器で溶液重合プロセスにより調製され、該プロセスは、以下の式に対応する多価アリールオキシエーテルの金属錯体を含む触媒系の存在下で、エチレン及び任意で1つ以上のα−オレフィンを重合させることを含み、
式中、Mは、Ti、HfまたはZr、好ましくはZrであり、
Arは独立して、各出現が置換C9−20アリール基であり、置換基は独立して、各出現がアルキル、シクロアルキル、及びアリール基、ならびにそれらのハロ−、トリヒドロカルビルシリル−及びハロヒドロカルビル−置換誘導体からなる群から選択されるが、ただし、少なくとも1つの置換基が、それが結合したアリール基との共平面性を有しないことを条件とし、
は独立して、各出現がC2−20アルキレン、シクロアルキレン、もしくはシクロアルケニレン基、またはそれらの不活性置換された誘導体であり、
21は独立して、各出現が、水素、ハロ、水素を含めないで最大50個の原子のヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、アルコキシ、またはジ(ヒドロカルビル)アミノ基であり、
は独立して、各出現が水素、ハロ、水素を含めないで最大50個の原子のヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、アルコキシ、もしくはアミノであるか、あるいは同じアリーレン環上に一緒にある2つのR基、または同じもしくは異なるアリーレン環上に一緒にあるR及びR21基が、2つの位置でアリーレン基に結合した二価配位子基を形成するか、または2つの異なるアリーレン環を一緒に繋げ、
は独立して、各出現がハロ、または水素を含めないで最大20個の原子のヒドロカルビルもしくはトリヒドロカルビルシリル基であるか、あるいは一緒になった2つのR基は、ヒドロカルビレン、ヒドロカルバジイル、ジエン、もしくはポリ(ヒドロカルビル)シリレン基である。
エチレン/α−オレフィンインターポリマー組成物を、以下の例示的なプロセスに従って、溶液重合により生成することができる。
全ての原材料(エチレン、1−ヘキセン)及びプロセス溶媒(ExxonMobil CorporationからISOPAR Eの商標名で市販されている狭い沸点範囲かつ高純度のイソパラフィン系溶媒)を、反応環境に導入する前に、分子篩で精製する。水素は、高純度等級として圧力シリンダーで供給され、それ以上は精製しない。反応器モノマー供給(エチレン)流を、機械的圧縮器により、反応圧力を超える750psigに近い圧力に加圧する。溶媒及びコポリマー(1−ヘキセン)供給物を、機械的容積移送式ポンプにより、反応圧力を超えるおよそ750psigの圧力に加圧する。個々の触媒成分を、精製した溶媒(ISOPAR E)で指定の成分濃度に手作業でバッチ希釈し、反応圧力を超えるおよそ750psigの圧力に加圧する。全ての反応供給流を、コンピュータにより自動化された弁制御システムで独立して制御される質量流量計で測定する。
反応器に入る溶媒、モノマー、コポリマー及び水素供給を合わせた供給物を独立して、供給流を、熱交換器を通過させることにより、大体5℃〜50℃の間、典型的には40℃の温度に制御する。重合反応器に入る新しいコポリマー供給物を、反応器に注入する。触媒成分を、特別に設計された注入針を通して重合反応器に注入し、反応器の前には接触時間はない。主触媒成分供給を、反応器モノマー濃度を指定の標的に維持するようにコンピュータで制御する。2つの共触媒成分を、主触媒成分に対する計算した指定のモル比に基づいて供給する。各新しい注入位置(供給物または触媒のいずれか)の直後に、静的混合要素で供給流と、循環重合反応器内容物とを混合する。反応器の内容物を、反応熱の大半の除去を担う熱交換器を通って連続して循環させ、冷却剤側の温度は、等温反応環境を指定の温度に維持することを担う。各反応器ループを回る循環を、ねじポンプでもたらす。流れが反応器を出るとき、該流を不活性化剤、例えば水と接触させて、反応を停止させる。さらに、抗酸化剤などの様々な添加剤を、この時点で添加してもよい。次いで、この流れを、別の組の静的混合要素を通過させて、触媒不活性化剤及び添加剤を均一に分散させる。
添加剤を添加した後に、流出物(溶媒、モノマー、コポリマー、水素、触媒成分、及び溶融ポリマーを含有する)を、熱交換器を通過させて、ポリマーと、他のより低い沸騰反応成分との分離に備えて、流れ温度を上昇させる。次いで、流れを2段階分離及び脱揮発システムに入れ、ここで、ポリマーを、溶媒、水素,ならびに未反応モノマー及びコポリマーから取り出す。再循環流が再び反応器に入る前に、再循環流を精製する。分離し、脱揮発したポリマー溶融物を、水中造粒のために特別に設計されたダイを通してポンプで注入し、切断して均一な固体ペレットにし、乾燥させ、ホッパに移す。
一実施形態では、LLDPEは、単一溶液相ループ反応器システムでの重合プロセスを介して調製され、触媒系が、(a)下の式(I)の金属−配位子錯体を含む1つ以上の触媒前駆体(procatalysts)を含み、
式中、
Mが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、各々が、独立して+2、+3、または+4の形式的酸化状態にあり、nが、0〜3の整数であり、nが0である場合Xは存在せず、
各Xが、独立して中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性である単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性である二座配位子を形成し、X及びnが、式(I)の金属−配位子錯体が全体的に中性であるような方法で選択され、
各Zが、独立してO、S、N(C1−C40)ヒドロカルビル、またはP(C1−C40)ヒドロカルビルであり、
Lは、(C3−C40)ヒドロカルビレンまたは(C3−C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、(C3−C40)ヒドロカルビレンが、式(I)の(Lが結合する)Z原子を連結する3個の炭素原子〜10個の炭素原子のリンカー主鎖を含む部分を有し、(C3−C40)ヘテロヒドロカルビレンが、式(I)のZ原子を連結する3個の原子〜10個の原子のリンカー主鎖を含む部分を有し、(C3−C40)ヘテロヒドロカルビレンの3個の原子〜10個の原子のリンカー主鎖の3〜10個の原子の各々は独立して、炭素原子またはヘテロ原子であり、各ヘテロ原子は独立して、O、S、S(O)、S(O)2、Si(R)2、Ge(R)2、P(R)、またはN(R)であり、独立して各Rは、(C1−C30)ヒドロカルビルであり、各Rは、(C1−C30)ヒドロカルビルであり、各Rは、(C1−C30)ヒドロカルビルであるか、もしくは存在せず、
1−26は各々独立して、(C1−C40)ヒドロカルビル、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(R)3、Ge(R)3、P(R)2、N(R)2、OR、SR、NO2、CN、CF3、RS(O)−、RS(O)2−、(R)2C=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(R)2NC(O)−、ハロゲン原子、水素原子、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、ヒドロカルビレン、及びヘテロヒドロカルビレン基の各々は独立して、非置換であるか、もしくは1つ以上のR置換基で置換されており、各Rは独立して、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換、ペルフルオロ置換、非置換(C−C18)アルキル、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、またはRNC(O)−であるか、あるいはRのうちの2つは、一緒になって非置換(C−C18)アルキレンを形成し、各Rは独立して、非置換(C−C18)アルキルであり、
がHであるとき、Rは、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)−、(R)2C=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、またはハロゲン原子であるか、あるいはRがHであるとき、Rは、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)2−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、またはハロゲン原子であり、
任意でR1−26基のうちの2つ以上のR基(例えば、R1−7、R8−14、R8−11、R1−3、R4−7、R15−20、R21−26)は、一緒に結合して、環構造体になる場合があり、そのような環構造体は、任意の水素原子を除いて環中に3〜50個の原子を有し、Yは、式−T(Rを有し、かつ5個以上の非水素原子を含有し、Tは独立して、各Yの出現ごとに、C、Si、Ge、N、O、S、Pまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され、Tは、R置換基で置換されており、bは、T及びRの原子価に応じて1〜3の整数であり、各Rは、置換基であり、かつ水素、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、ハロゲン原子、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
本明細書で使用される場合、用語「(C−C40)ヒドロカルビル」は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ラジカルを意味し、用語「(C−C40)ヒドロカルビレン」は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ジラジカルを意味し、各炭化水素ラジカル及びジラジカルは独立して、芳香族(6個以上の炭素原子)もしくは非芳香族、飽和もしくは不飽和、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、二環式を含む縮合及び非縮合多環式;3個以上の炭素原子)、もしくは非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであり、各炭化水素ラジカル及びジラジカルが独立して、それぞれ別の炭化水素ラジカル及びジラジカルと同じまたは異なり、独立して、非置換であるかまたは1つ以上のRで置換されている。
好ましくは、(C1−C40)ヒドロカルビルは独立して、非置換もしくは置換(C1−C40)アルキル、(C3−C40)シクロアルキル、(C3−C20)シクロアルキル−(C1−C20)アルキレン、(C6−C40)アリール、または(C6−C20)アリール−(C1−C20)アルキレンである。より好ましくは、前述の(C1−C40)ヒドロカルビル基の各々は独立して、最大20個の炭素原子(すなわち、(C1−C20)ヒドロカルビル)を有し、さらにより好ましくは、最大12個の炭素原子を有する。
用語「(C1−C40)アルキル」及び「(C1−C18)アルキル」は、非置換であるかまたは1つ以上のRで置換されている、それぞれ1〜40個の炭素原子または1〜18個の炭素原子の飽和直鎖または分岐炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C1−C40)アルキルの例としては、非置換(C1−C20)アルキル;非置換(C1−C10)アルキル;非置換(C1−C5)アルキル;メチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;2−ブチル;2−メチルプロピル;1,1−ジメチルエチル;1−ペンチル;1−ヘキシル;1−ヘプチル;1−ノニル;及び1−デシルが挙げられる。置換(C1−C40)アルキルの例としては、置換(C1−C20)アルキル、置換(C1−C10)アルキル、トリフルオロメチル、及び(C45)アルキルが挙げられる。(C45)アルキルは、例えば、それぞれ(C18−C5)アルキルである、1つのRで置換された(C27−C40)アルキルである。好ましくは、各(C1−C5)アルキルは、独立してメチル、トリフルオロメチル、エチル、1−プロピル、1−メチルエチル、または1、1−ジメチルエチルである。
用語「(C6−C40)アリール」は、非置換であるかまたは(1つ以上のRにより)置換された、6〜40個の炭素原子の単環式、二環式、または三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、その少なくとも6〜14個の炭素原子が芳香環炭素原子であり、単環式、二環式または三環式ラジカルは、それぞれ1つ、2つまたは3つの環を含み、1つの環が芳香族であり、2つまたは3つの環が独立して、縮合または非縮合であり、2つまたは3つの環のうちの少なくとも1つが芳香族である。非置換(C6−C40)アリールの例としては、非置換(C6−C20)アリール;非置換(C6−C18)アリール;2−(C1−C5)アルキル−フェニル;2,4−ビス(C1−C5)アルキル−フェニル;フェニル;フルオレニル;テトラヒドロフルオレニル;インダセニル;ヘキサヒドロインダセニル;インデニル;ジヒドロインデニル;ナフチル;テトラヒドロナフチル;及びフェナントレンが挙げられる。置換(C6−C40)アリールの例としては、置換(C6−C20)アリール;置換(C6−C18)アリール;2,4−ビス[(C20)アルキル]−フェニル;ポリフルオロフェニル;ペンタフルオロフェニル;及びフルオレン−9−オン−1−イルが挙げられる。
用語「(C3−C40)シクロアルキルは、非置換であるかまたは1つ以上のRで置換された、3〜40個の炭素原子の飽和環式炭化水素ラジカルを意味する。他のシクロアルキル基(例えば、(C3−C12)アルキル))は、類似の様式で定義される。非置換(C3−C40)シクロアルキルの例としては、非置換(C3−C20)シクロアルキル、非置換(C3−C10)シクロアルキル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、及びシクロデシルが挙げられる。置換(C3−C40)シクロアルキルの例としては、置換(C3−C20)シクロアルキル、置換(C3−C10)シクロアルキル、シクロペンタノン−2−イル、及び1−フルオロシクロヘキシルが挙げられる。
(C1−C40)ヒドロカルビレンの例としては、非置換もしくは置換(C6−C40)アリーレン、(C3−C40)シクロアルキレン、及び(C1−C40)アルキレン(例えば、(C1−C20)アルキレン)が挙げられる。いくつかの実施形態では、ジラジカルは、同じ炭素原子(例えば−CH−)であるか、もしくは隣接する炭素原子(すなわち、1,2−ジラジカル)上にあるか、または1つ、2つ、またはより多くの介在する炭素原子(例えば、それぞれ1,3−ジラジカル、1,4−ジラジカルなど)により、離間されている。好ましくは、1,2−、1,3−、1,4−、またはアルファ、オメガ−ジラジカル、より好ましくは、1,2−ジラジカルである。アルファ、オメガ−ジラジカルは、ラジカル炭素間を離間する最大の炭素主鎖を有する様式のジラジカルである。より好ましくは、(C6−C18)アリーレン、(C3−C20)シクロアルキレン、または(C2−C20)アルキレンの1,2−ジラジカル、1,3−ジラジカル、または1,4−ジラジカルである。
用語「(C1−C40)アルキレン」は、非置換であるかまたは1つ以上のRで置換された1〜40個の炭素原子の飽和直鎖または分岐鎖ジラジカル(すなわち、ラジカルは、環原子上にない)を意味する。非置換(C1−C40)アルキレンの例としては、非置換1,2−(C2−C10)アルキレン;1,3−(C3−C10)アルキレン;1,4−(C4−C10)アルキレンを含む非置換(C1−C20)アルキレン、−CH−、−CHCH−、−(CH−、
−(CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−、及び−(CHC(H)(CH)−が挙げられる。置換(C1−C40)アルキレンの例としては、置換(C1−C20)アルキレン、−CF2−、−C(O)−、及び−(CH14C(CH(CH−(すなわち、6,6−ジメチル置換ノルマル−1,20−エイコシレン)が挙げられる。上述のように、2つのRが一緒になって(C1−C18)アルキレンを形成するため、置換(C1−C40)アルキレンの例も、1,2−ビス(メチレン)シクロペンタン、1,2−ビス(メチレン)シクロヘキサン、2,3−ビス(メチレン)−7,7−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、及び2,3−ビス(メチレン)ビシクロ[2.2.2]オクタンを含む。
用語「(C3−C40)シクロアルキレン」は、非置換であるかまたは1つ以上のRで置換された、3〜40個の炭素原子の環式ジラジカル(すなわち、ラジカルは、環原子上である)を意味する。非置換(C3−C40)シクロアルキレンの例としては、1,3−シクロプロピレン、1,1−シクロプロピレン、及び1,2−シクロヘキシレンが挙げられる。置換(C3−C40)シクロアルキレンの例としては、2−オキソ−1,3−シクロプロピレン及び1,2−ジメチル−1,2−シクロヘキシレンが挙げられる。
用語「(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル」は、1〜40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、及び用語「(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレン」は、1〜40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ジラジカルを意味し、及び各ヘテロ炭化水素は独立して、1つ以上のヘテロ原子O;S;S(O);S(O)2;Si(R)2;Ge(R)2;P(R);及びN(R)を有し、独立して各Rが、非置換(C1−C18)ヒドロカルビルであり、各Rが、非置換(C1−C18)ヒドロカルビルであり各Rが、非置換(C1−C18)ヒドロカルビルであるかまたは存在しない(例えば、Nが、−N=、または3−炭素置換Nを含む場合、存在しない)。ヘテロ炭化水素ラジカル及び各ヘテロ炭化水素ジラジカルは、独立して炭素原子またはそのヘテロ原子上にあるが、好ましくは、式(I)のヘテロ原子に、または別のヘテロヒドロカルビルもしくはヘテロヒドロカルビレンのヘテロ原子に結合される場合、炭素原子上にある。各(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル及び(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレンは、独立して、非置換もしくは(1つ以上のRにより)置換、芳香族もしくは非芳香族、飽和もしくは不飽和、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、縮合及び非縮合多環式を含む)もしくは非環式、または2つ以上のそれらの組み合わせであり、各々がそれぞれ別のものと同じかまたは異なる。
共触媒成分
いくつかの実施形態では、式(I)の金属−配位子錯体を含む触媒前駆体は、活性化共触媒と接触させるか、もしくは組み合わせることにより、または金属ベースのオレフィン重合反応を伴う使用のために、当該技術分野において公知の技法などの活性化技法を使用することにより、触媒的に活性化され得る。本明細書での使用に好適な活性化共触媒としては、アルキルアルミニウム;ポリマー性またはオリゴマー性アルモキサン(アルミノキサンとしても知られる);中性ルイス酸;及び非ポリマー性、非配位性、イオン形成化合物(酸化条件下におけるそのような化合物の使用を含む)が挙げられる。好適な活性化技法は、バルク電解である。前述の活性化共触媒及び技法のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。用語「アルキルアルミニウム」は、モノアルキルアルミニウムジハイドライドもしくはモノアルキルアルミニウムジハライド、ジアルキルアルミニウムハイドライドもしくはジアルキルアルミニウムハライド、またはトリアルキルアルミニウムを意味する。アルミノキサン及びそれらの調製法については、例えば米国特許(United States Patent Number)(米国特許(U.S. Patent))第6,103,657号において既知である。好ましいポリマー性またはオリゴマー性アルモキサンの例は、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム修飾メチルアルモキサン、及びイソブチルアルモキサンである。
例示的ルイス酸活性化共触媒は、本明細書に記載される1〜3個のヒドロカルビル置換基を含有する、第13族金属化合物である。いくつかの実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)置換アルミニウムまたはトリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物である。いくつかの他の実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)置換アルミニウムであるか、またはトリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物は、トリ((C1−C10)アルキル)アルミニウムもしくはトリ((C6−C18)アリール)ホウ素化合物及びその(過ハロゲン化を含む)ハロゲン化誘導体である。いくつかの他の実施形態では、例示的第13族金属化合物は、トリス(フルオロ置換フェニル)ボランであり、他の実施形態においては、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。一部の実施形態では、活性化共触媒は、トリス((C1−C20)ヒドロカルビル)ボラート(例えば、トリチルテトラフルオロボラート)またはトリ((C1−C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラ((C1−C20)ヒドロカルビル)ボラン(例えば、ビス(オクタデシル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)である。本明細書で使用する場合、用語「アンモニウム」は、((C1−C20)ヒドロカルビル)4N+、((C1−C20)ヒドロカルビル)3N(H)+、((C1−C20)ヒドロカルビル)2N(H)2+、(C1−C20)ヒドロカルビルN(H)3+、またはN(H)4+である窒素カチオンを意味し、各(C1−C20)ヒドロカルビルが、同じかまたは異なってもよい。
中性ルイス酸活性化共触媒の例示的な組み合わせとしては、トリ((C1−C4)アルキル)アルミニウムとハロゲン化トリ((C6−C18)アリール)ホウ素化合物、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの組み合わせを含む混合物が挙げられる。他の例示的実施形態は、そのような中性ルイス酸混合物とポリマー性またはオリゴマー性アルモキサンとの組み合わせ、及び単一の中性ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとポリマー性またはオリゴマー性アルモキサンとの組み合わせである。(金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)[例えば、(第4族金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)]のモル数の、例示的な実施形態の比は、1:1:1〜1:10:30であり、他の例示的な実施形態は、1:1:1.5〜1:5:10である。
多くの活性化共触媒及び活性化技法が、異なる金属−配位子錯体に関して以下の米国特許第US5,064,802号、同第US5,153,157号、同第US5,296,433号、同第US5,321,106号、同第US5,350,723号、同第US5,425,872号、同第US5,625,087号、同第US5,721,185号、同第US5,783,512号、同第US5,883,204号、同第US5,919,983号、同第US6,696,379号、同第US7,163,907号において以前教示されている。好適なヒドロカルビルオキシドの例は、米国特許第5,296,433号開示されている。付加重合触媒のための好適なブレンステッド酸塩の例は、米国特許第5,064,802号、US5,919,983、US5,783,512に開示されている。付加重合触媒のための活性化共触媒としての、カチオン性酸化剤及び非配位性、適合性アニオンとの好適な塩の例は、米国特許第5,321,106号に開示されている。付加重合触媒のための活性化共触媒としての、好適なカルベニウム塩の例は、米国特許第5,350,723号に開示されている。付加重合触媒のための活性化共触媒としての、好適なシリリウム塩の例は、米国特許第5,625,087号に開示されている。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランと、アルコール、メルカプタン、シラノール、及びオキシムとの好適な錯体の例は、米国特許第5,296,433号に開示されている。これらの触媒のうちのいくつかは、第50段第39行目から第56段第55行目にまでわたる、米国特許第6,515,155(B1)号の一部にも開示されており、この特許のこの部分のみが、参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、カチオン形成共触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせなどの1つ以上の共触媒と組み合わせることにより、式(I)の金属−配位子錯体を含む触媒前駆体を、活性化して、活性触媒組成物を形成し得る。使用にとって好適な共触媒としては、ポリマー性またはオリゴマー性アルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、ならびに不活性、適合性、非配位性、イオン形成化合物が挙げられる。好適な共触媒の例としては、限定されるものではないが、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)、ビス(水素添加タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(1−)アミン、トリエチルアルミニウム(TEA)、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
いくつかの実施形態では、前述の活性化共触媒のうちの1つ以上が、互いと組み合わせて使用される。特に好ましい組み合わせは、トリ((C1−C4)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C1−C4)ヒドロカルビル)ボラン、またはアンモニウムボラートと、オリゴマー性またはポリマー性アルモキサン化合物との混合物である。
活性化共触媒のうちの1つ以上の合計モル数に対する、式(I)の金属−配位子錯体のうちの1つ以上の合計モル数の比は、1:10,000〜100:1である。いくつかの実施形態では、この比率は、少なくとも1:5000、いくつかの他の実施形態では、少なくとも1:1000、かつ10:1以下、及びいくつかの他の実施形態では、1:1以下である。アルモキサン単独が活性化共触媒として使用される場合、用いられるアルモキサンのモル数は、式(I)の金属−配位子錯体のモル数の少なくとも100倍であることが好ましい。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン単独が活性化共触媒として使用される場合、式(I)の金属−配位子錯体のうちの1つ以上の合計モル数に対する、用いられるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのモル数は、いくつかの他の実施形態では、0.5:1〜10:1、いくつかの他の実施形態では、1:1〜6:1、いくつかの他の実施形態では、1:1〜5:1である。残る活性化共触媒は、一般的には、式(I)の1つ以上の金属−配位子錯体の合計モル量と等しいおよそのモル量で用いられる。
最終使用用途
本開示に従うLLDPEは、ブローフィルム押出プロセスに好適である。本開示に従ったLLDPEは、未希釈形態で、または他のポリマー、添加剤、及び充填剤とのブレンドで押出され得る。フィルムは、単一または複数のダイを通して様々な押出により得られた単層または共押出多層フィルムであり得る。結果として生じるフィルムは、そのままで使用されてもよく、または例えば、基板上への熱、接着積層または直接押出により他のフィルムもしくは基板に積層されてもよい。得られたフィルム及び積層体は、エンボス加工、延伸加工、熱成形加工などの他の形成作業を施され得る。コロナなどの表面処理が適用され得、フィルムは印刷され得る。
本発明によるフィルムは、20〜120ミクロンの範囲の厚さを有する。20〜120ミクロン(μm)の全ての値及び副範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、該フィルムの厚さは、20、40、60、80または100ミクロンの下限から、30、50、70、90、110または120ミクロンの上限の範囲であり得る。例えば、該フィルムの厚さは、20〜120ミクロン、または代替例では、20〜60ミクロン、または代替例では、40〜100ミクロン、または代替例では20〜70ミクロンの範囲であり得る。
特定の実施形態では、該フィルムは、他のポリマー成分を含まずに、本発明の線状低密度ポリエチレン組成物から作製される。
別の実施形態では、該フィルムは、低密度ポリエチレン(LDPE)とブレンドされた本発明の線状低密度ポリエチレン組成物のブレンドから作製される。
特定の実施形態では、50ミクロンの厚さを有する単層フィルムは、本発明の線状低密度ポリエチレン組成物からのみ生成され、30%以下のヘイズを呈する。
特定の実施形態では、50ミクロンの厚さを有する単層フィルムは、本発明の線状低密度ポリエチレン組成物からのみ生成され、1,000グラム(g)以上のダート衝撃を呈する。同時に、本発明のポリエチレンの加工性は、メルトインデックス及び密度の類似した値、ならびに同等の処理ハードウェア及び条件で、気相プロセスで作製された一般的なメタロセンLLDPEと比較して、少なくとも8%低いメルト圧力、及び少なくともより低い8%電流量消費をもたらす。
さらに別の実施形態では、50ミクロンの厚さを有する単層フィルムが、85重量%の本発明の線状低密度ポリエチレン組成物及び15重量%のLDPE(0.923g/cmの密度及び0.75g/10分のIを有する)から生成され、該フィルムは、5%以下のヘイズを呈する。
特定の実施形態では、50ミクロンの厚さを有する単層フィルムが、85重量%の本発明の線状低密度ポリエチレン組成物及び15重量%のLDPE(0.923g/cmの密度及び0.75g/10分のIを有する)から生成され、該フィルムは、450グラム(g)以上のダート衝撃を呈する。
本発明の組成物から作製されたフィルムは、様々な目的、例えば、積層のためのフィルム、冷凍食品の包装、サイレージ巻装フィルム、伸長フードフィルム、ならびに多くの他の農業、食品包装、及び工業包装用途で使用され得る。
以下の実施例は、本発明を例証するものであるが、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の実施例は、本開示のLLDPEを選択すると、[特性の改善]をもたらしながら、重合プロセスを低コストに維持することを示す。
比較組成物1は、およそ1.0g/10分のメルトインデックス(I)、およそ0.918g/cmの密度、61.9%の70〜90℃CEF部分、約6.0のI10/Iを有するメタロセン触媒系の存在下で、気相重合プロセスを介して調製されたエチレン−ヘキセンコポリマーである、ExxonMobil Chemical Company(Houston,TX,USA)から市販されているEXCEED 1018である。
比較組成物2は、Dow Chemical Company(Midland,MI,USA)から市販されている、1.3g/10分のメルトインデックス(I)、0.916g/cmの密度、50.3%の70〜90℃CEF部分、7.4のI10/Iを有するエチレン−ヘキセンコポリマーであるDOWLEX 4056Gである。
本発明の組成物1は、1.05g/10分のメルトインデックス(I)、0.916g/cmの密度、90.3%の70〜90℃CEF部分、7.3のI10/Iを有する多価アリールオキシエーテルの金属錯体を含む触媒系の存在下で、単一の反応器での溶液重合プロセスを介して調製されたエチレン−ヘキセンコポリマーである。本発明の組成物1は、以下の式で表される[2,2’’’−[1,3−プロパンジイルビス(オキシ−κO)]ビス[3’’,5,5’’−トリス(1,1−ジメチルエチル)−5’−メチル[1,1’:3’,1’’−テルフェニル]−2’−オラト−κO]]ジメチル−、(OC−6−33)−ジルコニウムを含むジルコニウム系触媒系(「ポストメタロセン触媒」)の存在下で、米国特許第US5,977,251号に記載される単ループ反応器システムでの溶液重合を介して調製される。
本発明の組成物1の重合条件を、表1及び2に報告する。表1及び2を参照すると、TEAは、トリエチルアルミニウムであり、PETROSOL D100/120は、CEPSA(Compania Espanola de Petroleos,S.A.U.,Madrid,Spain)から市販されている溶媒である。本発明の組成物及び比較組成物の分子量特性を測定し、表3に報告する。
本発明の組成物1、ならびに比較組成物1及び2を、COVEX45mmブローフィルムライン上に押出して、単層フィルムを生成して、本発明のフィルム1、比較フィルム1及び比較フィルム2を形成した。該単層フィルムを、表4及び5に示すプロセス条件に従って生成する。追加の単層フィルムを、表6に示すように、85重量%の本発明の組成物1、ならびに比較組成物1及び2の各々と、15重量%の(Dow Chemical Companyから市販されている)LDPE 310Eとの押出機ホッパブレンドに関して、同じ条件下で作製した。
表7及び8は、本発明のフィルム1及び2、ならびに比較フィルム1〜4の各々のいくつかの特性を提供する。
試験方法
試験方法は以下を含む。
メルトインデックス
メルトインデックス(I及びI10)は、ASTM D−1238に従って、190℃で、それぞれ2.16kg及び10kgの荷重で測定した。それらの値を、g/10分で報告する。
密度
密度測定のための試料を、ASTM D4703に従って調製した。測定は、ASTM D792(方法B)を使用した試料の押圧後、1時間以内に行った。
高温ゲル透過クロマトグラフィー
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)システムは、オンボード差動屈折計(RI)(他の好適な濃度検出器としては、Polymer ChAR(Valencia,Spain)のIR4赤外線検出器が挙げられる)を備えた、Waters(Milford,Mass)150C高温クロマトグラフ(他の好適な高温GPC機器としては、Polymer Laboratories(Shropshire,UK)モデル210及びモデル220が挙げられる)で構成される。データ収集は、Viscotek TriSECソフトウェア、バージョン3、及び4チャネルViscotek Data Manager DM400を使用して行う。このシステムはまた、Polymer Laboratories(Shropshire,United Kingdom)のオンライン溶媒脱気デバイスを備える。
好適な高温GPCカラムは、4本の30cm長のShodex HT803 13ミクロンカラム、または4本の20ミクロン混合孔径パッキングの30cm Polymer Labsカラム(MixA LS,Polymer Labs)などを使用することができる。試料カルーセル区画は、140℃で操作され、カラム区画は150℃で操作される。試料は、50ミリリットルの溶媒中0.1グラムのポリマー濃度で調製される。クロマトグラフの溶媒及び試料調製溶媒は、200ppmのトリクロロベンゼン(TCB)を含有する。両方の溶媒を窒素でスパージする。ポリエチレン試料を、160℃で4時間穏やかに撹拌する。射出体積は、200マイクロリットルである。GPCを通る流量を、1ml/分に設定する。
GPCカラムセットは、21狭分子量分布ポリスチレン標準物質を流すことにより較正される。標準物質の分子量(MW)は、580〜8,400,000の範囲であり、これらの標準は、6つの「カクテル」混合物に含有される。各標準混合物は、個々の分子量間に少なくとも10倍の間隔を有する。標準混合物は、Polymer Laboratoriesから購入する。ポリスチレン標準物質は、分子量が1,000,000以上の場合、50mLの溶媒中0.025g、分子量が1,000,000未満の場合、50mLの溶媒中0.050gで調製する。ポリスチレン標準物質を、30分間穏やかに撹拌しながら80℃で溶解させた。分解を最小限に抑えるために、最初に狭い標準混合物を流し、最高分子量成分が減少する順に流す。ポリスチレン標準物質のピーク分子量は、次の等式を使用してポリエチレン分子量に変換する(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Letters,6,621(1968)に記載):
ポリエチレン=A×(Mポリスチレン
式中、Mは、(記号のように)ポリエチレンまたはポリスチレンの分子量であり、Bは1.0に等しい。当業者には、Aが、約0.38〜約0.44の範囲であり得、広範なポリエチレン標準物質を使用して較正時に測定されることが知られている。分子量値を得るための分子量分布(MWDまたはM/M)などの、このポリエチレン較正方法、及び関連する統計(一般に、従来のGPCまたはcc−GPC結果を指す)の使用は、本明細書では、修正されたWilliams及びWardの方法として定義される。
結晶化溶出分別(CEF)方法
結晶化溶出分別(CEF)方法は、参照により本明細書に組み込まれる、Monrabal et al,Macromol.Symp.257,71−79(2007)に記載の方法に従って行われる。CEF機器は、IR−4検出器(PolymerChar,Spainから市販のものなど)、及び2角度光散乱検波器(two angle light scattering detector)モデル2040(Precision Detectorsから市販のものなど)を備える。IR−4検出器を、2つのフィルター:C006及びB057を用いて組成モードで操作する。50mm×4.6mmの10ミクロンガードカラム(PolymerLabsから市販のものなど)を、IR−4検出器の前に検波器オーブン内に設置する。オルト−ジクロロベンゼン(ODCB、99%無水グレード)及び2,5−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)(Sigma−Aldrichから市販のものなど)を入手する。シリカゲル40(粒径0.2〜0.5mm)(EMD Chemicalsから市販もの)も入手する。シリカゲルは、使用前に、160℃で約2時間、真空オーブンで乾燥させる。800ミリグラムのBHT及び5グラムのシリカゲルを、2リットルのODCBに添加する。BHT及びシリカゲルを含有するODCBは、「ODCB−m」と以後称される。使用1時間前に、ODCB−mを乾燥窒素(N)でスパージする。窒素を、90psig未満でCaCO及び5Å分子ふるいを通過させることにより、乾燥窒素を入手する。試料溶液を、オートサンプラーを使用して、160℃で2時間、振盪下でポリマー試料をODCB−mに4mg/mlで溶解することにより調製する。300μLの試料溶液をカラムに注入する。CEFの温度プロファイルは、3℃/分、110℃〜25℃での結晶化、30℃で5分間の熱平衡(2分として設定された可溶性部分溶出時間を含む)、及び3℃/分、25℃〜140℃での溶出である。結晶化中の流量は、0.052mL/分である。溶出中の流量は、0.50ml/分である。IR−4信号データは、1つのデータポイント/秒で収集する。
CEFカラムを、US2011/0015346 A1に従って1/8インチステンレスチューブを用いて、125μm±6%で、ガラスビーズ(MO−SCI Specialty Productsから市販のものなど)で充填する。CEFカラムの内部液体容積は、2.1ml〜2.3mlである。温度較正は、NIST標準参照材料線状ポリエチレン1475a(1.0mg/ml)及びODCB−m中のエイコサン(2mg/ml)の混合物を使用することにより行う。較正は、4つのステップからなる。(1)測定されるエイコサンの溶出ピーク温度と30.00℃を引いた温度との間を温度オフセットとして定義される遅延体積を計算すること。(2)CEF未処理温度データから溶出温度の温度オフセットを差し引くこと。この温度オフセットは、溶出温度、溶出流量などの実験条件の関数であることに留意されたい。(3)NIST線状ポリエチレン1475aが101.00℃のピーク温度を有し、エイコサンが30.00℃のピーク温度を有するように、25.00℃及び140.00℃の範囲にわたって溶出温度を変換する直線較正ラインを作成すること。(4)30℃の等温で測定した可溶性部分には、溶出温度は、3℃/分の溶出加熱速度を使用することにより直線的に外挿される。報告された溶出ピーク温度を、観察されたコモノマー含有量較正曲線が、以前にUS8,372,931で報告されたものと合致するように得る。
70〜90℃のCEF部分は、以下の等式に従って、25〜140.0℃の総積分で除算された70.0〜90.0℃の範囲の溶出温度における、IR−4クロマトグラムの積分(ベースライン減算測定チャネル)として定義される。
式中、Tは、(上述の較正からの)溶出温度である。
直線ベースラインは、1つは、通常25.5℃の温度でポリマー溶出前、別の1つは、通常118℃でポリマー溶出後の、2つのデータポイントを選択することにより計算される。各データポイントでは、検出器信号は、積分前にベースラインから減算される。
クリープゼロ剪断粘度測定方法
190℃で25mm径平行板を使用して、AR−G2応力制御レオメーター(TA Instruments;New Castle,Del)で行われたクリープ試験を介して、ゼロ剪断粘度を得た。レオメーターオーブンを、固定具の零点規正の少なくとも30分前から試験温度に設定する。試験温度で、圧縮成型試料ディスクを板の間に挿入し、5分間平衡化させる。次いで、上板を、所望の試験ギャップ(1.5mm)の50μm上まで下げる。任意の余分な材料を切り取り、上板を所望のギャップまで下げる。測定を、窒素パージ下で5L/分の流量で行う。初期設定のクリープ時間を、2時間に設定する。
定常状態の剪断速度がニュートン領域内にあるよう十分に低いことを確実にするように、20Paの一定の低剪断応力を全ての試料に対して印加する。結果として生じる定常状態の剪断速度は、本研究における試料では、10−3〜10−4−1の範囲内である。定常状態は、log(J(t))対log(t)のプロットの最後の10%の時間窓中の全データについて線形回帰を得ることにより決定し、J(t)は、クリープコンプライアンスであり、tはクリープ時間である。線形回帰の勾配が0.97を上回る場合、定常状態に達したとみなし、クリープ試験を停止する。本研究における全ての場合において、勾配は2時間以内に基準に達する。定常状態剪断速度は、ε対tのプロットの最後の10%の時間窓中の全データポイントの線形回帰の勾配から決定し、εはひずみである。ゼロ剪断粘度は、定常状態剪断速度に対する印加される応力の比から決定する。
試料がクリープ試験中に分解されるかどうかを決定するため、0.1〜100rad/秒で、小振幅振動剪断試験を同じ標本に対してクリープ試験の前後に行う。2つの試験の複素粘度値を比較する。0.1rad/秒での粘度値の差異が5%を上回る場合、試料はクリープ試験中に分解されたとみなし、結果を破棄する。
ゼロ剪断粘度比(ZSVR)は、以下の等式に従って、当量重量平均分子量(Mw−gpc)での分岐ポリエチレン材料のゼロ剪断粘度(ZSV)の線状ポリエチレン材料のZSVに対する比として定義される。
ZSV値は、上述の方法を介して、190℃でのクリープ試験から得る。Mw−gpc値は、従来のGPC方法により測定される。線状ポリエチレンのZSVとそのMw−gpcとの間の相関関係は、一連の線状ポリエチレン基準材料に基づき確定した。ZSV−Mwの関係の記載は、ANTEC proceeding: Karjala,Teresa P.;Sammler,Robert L.;Mangnus,Marc A.;Hazlitt, Lonnie G.;Johnson,Mark S.;Hagen,Charles M.,Jr.;Huang, Joe W.L.;Reichek,Kenneth N.Detection of low levels of long−chain branching in polyolefins.Annual Technical Conference−Society of Plastics Engineers(2008),66th 887−891に見出すことができる。
H NMR方法
3.26gの原液を、10mmのNMRチューブ内の0.133gのポリオレフィン試料に添加する。原液は、テトラクロロエタン−d(TCE)及びペルクロロエチレンと、0.001MのCr3+との混合物(50:50、w:w)である。チューブ中の溶液をNで5分間パージして、酸素量を減少させる。蓋をした試料チューブを室温で一晩放置して、ポリマー試料を膨潤させる。試料を、振盪しながら110℃で溶解する。試料は、不飽和に寄与し得る添加剤、例えばエルカミドなどのスリップ剤を含まない。
H NMR分析を、Bruker AVANCE 400MHz分光計で、120℃で10mmクライオプローブを用いて行った。
対照実験及びダブルプレサチュレーション実験の2つの実験を行って、不飽和物を得る。
対照実験では、LB=1Hzを用いる指数窓関数でデータを処理し、ベースラインを7から−2ppmに補正した。TCEの残留Hからの信号を100に設定し、−0.5〜3ppmの積分I合計を対照実験における全ポリマーからの信号として使用する。ポリマー内のCH基、NCHの数を以下のように計算する。
NCH=I合計/2
ダブルプレサチュレーション実験では、LB=1Hzを用いる指数窓関数でデータを処理し、ベースラインを6.6から4.5ppmに補正した。TCEの残留Hからの信号を100に設定する、不飽和物の積分に相当する(Iビニレン、I三置換、Iビニル及びIビニリデン)を下のグラフに示される領域に基づいて積分した。
ビニレン、三置換、ビニル、及びビニリデンの不飽和単位の数を、計算する。
ビニレン=Iビニレン/2
三置換=I三置換
ビニル=Iビニル/2
ビニリデン=Iビニリデン/2
不飽和単位/1,000,000個の炭素は、以下のように計算される。
ビニレン/1,000,000C=(Nビニレン/NCH)*1,000,000
三置換/1,000,000C=(N三置換/NCH)*1,000,000
ビニル/1,000,000C=(Nビニル/NCH)*1,000,000
ビニリデン/1,000,000C=(Nビニリデン/NCH)*1,000,000
不飽和NMR分析に対する要件としては、定量化レベルが、3.9重量%の試料(Vd2構造については、Macromolecules,vol.38,6988,2005を参照されたい)、10mm高温クライオプローブを用いて、200スキャンでのVd2に対して0.47±0.02/1,000,000炭素である(対照実験を実行するための時間を含み1時間未満のデータ取得)。定量化レベルは、10のノイズ比の信号として定義される。
化学シフト基準は、TCT−d2からの残留プロトンからのH信号に対しては6.0ppmに設定する。対照は、ZGパルス、TD32768、NS4、DS12、SWH10,000Hz、AQ1.64秒、D114秒で実行した。ダブルプレサチュレーション実験は、修正パルス配列、O1P1.354ppm、O2P0.960ppm、PL9 57db、PL21 70db、TD32768、NS200、DS4、SWH10,000Hz、AQ1.64秒、D1 1秒、D13 13秒で実行した。Bruker AVANCE 400MHz分光計を用いて修正された不飽和物のパルス配列を、下に示す。
フィルム試験条件
生成したフィルムについて、以下の物理的特性を測定する。
ダート落下衝撃:ISO 7765−1/1998
引張強度:ASTM 527−3
収縮 ASTM D2732
穿刺:ASTM D−5748−95
エルメンドルフ引き裂き強さ: ASTM D1922−09
45度での光沢:ASTM D2457−08
ヘイズ:ASTM D1003−11
熱間粘着度CD:ASTM F1921−98
シール強度CD:ASTM F2029−00
本発明は、その趣旨及び本質的な属性から逸脱することなく、他の形態で具現化されてもよく、従って、参照は、本発明の範囲を示すものとして、前述の明細書ではなく、添付の特許請求に対してなされるべきである。

Claims (9)

  1. 以下の特性:
    (1)合計CEF部分の80%以上の70〜90℃CEF部分、
    (2)ASTM D 1238(190℃で2.16kg)に従って測定される、0.8〜1.5g/10分の範囲のメルトインデックスI、及び
    (3)7.0〜8.0の範囲のメルトフロー比I10/I、の各々を呈する、線状低密度ポリエチレン組成物。
  2. 0.914〜0.920g/cmの(ASTM D792に従って測定される)密度をさらに呈する、請求項1に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  3. 前記ポリエチレンが、エチレン由来の単位、ならびにブテン、ヘキセン、及びオクテンからなる群から選択される1つ以上のコモノマー由来の単位を含む、請求項1または2に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  4. 前記ポリエチレンが、エチレン由来の単位、及びヘキセン由来の単位を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  5. 前記ポリエチレンが、単ループ溶液重合反応器(single loop solution polymerization reactor)で生成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  6. 前記線状低密度ポリエチレン組成物85重量%と、0.923g/cmの密度、及び0.75g/10分のIを有する低密度ポリエチレン15重量%と、のブレンドから生成された50ミクロンの厚さを有するフィルム層が、以下の特性:
    (i)5%未満のヘイズ、及び
    (ii)450g超のダート衝撃、のうちの1つ以上を呈する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  7. 前記線状低密度ポリエチレン組成物だけから生成されたフィルム層が、1,000g以上のダート衝撃を呈する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の線状低密度ポリエチレン組成物。
  8. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の線状低密度ポリエチレン組成物から生成された少なくとも1つの構成要素を含む、製造品。
  9. 前記物品が、スタンドアップパウチである、請求項8に記載の製造品。
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