JP2021045957A - ポリプロピレン系樹脂多層発泡シート - Google Patents
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Abstract
Description
発泡性能については気泡径や気泡形態が重要な因子となる。特に食品包装・容器分野等においては、熱成形性や断熱性、剛性感や高外観(高意匠性)が求められることから、一般的に、発泡倍率が高く、微細且つ独立性、均一性の高い気泡を有する発泡シートを製造することが重要となる。
一般に食品用発泡トレー、発泡容器等の用途には、押出発泡成形で得られた発泡シートが用いられており、押出発泡成形の中でもTダイ法や丸ダイ法がある。Tダイ法を用いた場合、押出直後に発泡樹脂を冷却ロールで冷却することにより、発泡シート表面が平滑となり、外観や熱成形性が良好になるという利点がある。また、冷却ロールを鏡面ロールとすれば、光沢に優れる発泡シートを製造することも可能である。このように、後述する丸ダイ法と比較して比較的良好な外観と平滑性を有し、熱成形性も良好という利点がある一方、ダイスから吐出された発泡樹脂をロールで引き取る際には、幅が規制され、丸ダイ発泡に比較してより強く引き伸ばす成形法である為、気泡の潰れや破泡が生じやすく、気泡の独立性が高いシートを得ることは難しくなる。特に発泡倍率が3.0倍を超えるような高発泡倍率のシートになるに従い、樹脂中に占める気泡の割合が大きくなり、発泡の速度も速くなる為、気泡の合一が生じやすくなり、気泡の独立性の維持や高外観の維持は難しくなる。
また、断熱性を向上する為には、発泡倍率を高くする必要があるが、発泡倍率の増加に伴い、シート剛性は低下することになる。このような発泡シートの剛性を向上する目的で、PPに無機フィラーを添加した、非発泡のフィラー層(PPフィラー層)を積層する手法が広く知られている。無機フィラーを含有する非発泡層は、発泡層に比較して剛性が高く、この層を発泡層に積層することにより、所謂サンドイッチ効果が得られ、シート比重見合いで高い剛性を有する発泡シートが得られる。
押出発泡性にも優れる材料については、従来、発泡成形に適した高溶融張力を有する長鎖分岐ポリプロピレンをベースとして、チーグラー・ナッタ触媒で重合された特定のプロピレン−エチレンブロック共重合体をブレンドして発泡特性と容器外観性の両立を目的とした材料開発が行われている(特許文献1〜3)。
一方で、Tダイ法を代表とする押出成形においては、生産性を高めるために、押出機のスクリュー回転数を上げ、シートの引取速度を上げることが一般に行われているが、このような高吐出量、早いライン速度でシートが成形される環境では、上述の発泡倍率が高くなることに起因する要因に加えて、樹脂のせん断発熱も大きくなり、樹脂温度が高くなりやすく、また、引取速度を上げることで発泡シートに過度の張力が生じて、気泡の潰れ、合一、破泡等が引き起こされやすくなる。さらに、前述のPPフィラー層を積層した場合、PPフィラー層に含まれる無機フィラーの熱容量がPPに比較して大きい為、冷却が遅くなり、破泡しやすくなる。このような環境下で、特にTダイ法で3.0倍以上の発泡層を備える、外観良好なシートを得ることは従来の材料では困難であり、良好な発泡特性と、高外観を備える発泡シートを得る為の材料の開発が強く求められていた。
前記ポリプロピレン系樹脂組成物が、
下記の(X−i)〜(X−iv)の特性を有し、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を67.5〜2.5重量%、
下記の(Y−i)〜(Y−v)の特性を有し、プロピレン(共)重合体(Y−1)およびプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)からなる多段重合体であるプロピレン系ブロック共重合体(Y)を2.5〜67.5重量%、及び、
下記の(Z−i)〜(Z−iii)の特性を有するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)を10〜65重量%
含むポリプロピレン系樹脂混合物100重量部(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)に対して、結晶化核剤(K)を0.01〜1.0重量部含むことを特徴とするポリプロピレン系樹脂多層発泡シートが提供される。
(X−i)MFRが0.1〜30.0g/10分であること。
(X−ii)GPCによる分子量分布Mw/Mnが3.0〜10.0、且つMz/Mwが2.5〜10.0であること。
(X−iii)溶融張力(MT)(単位:g)は、log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または、MT≧15、のいずれかを満たすこと。
(X−iv)25℃パラキシレン可溶成分量(CXS)がポリプロピレン樹脂(X)の全重量に対して5.0重量%未満であること。
(Y−i)(Y−1)と(Y−2)の割合は、(Y−1)が50〜99重量%、(Y−2)が1〜50重量%であること(但し、プロピレン系ブロック共重合体(Y)の全重量を100重量%とする。)。
(Y−ii)プロピレン系ブロック共重合体(Y)のMFRが0.1〜200.0g/10分であること。
(Y−iii)プロピレン系ブロック共重合体(Y)の融解ピーク温度が155℃を超えること。
(Y−iv)プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)中のエチレン含量が11〜60重量%であること(但し、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の構成モノマーの全重量を100重量%とする。)。
(Y−v)プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の135℃デカリン中での固有粘度が5.3dl/g以上であること。
(Z−i)チーグラー・ナッタ触媒で重合されていること。
(Z−ii)DSCにて測定される融解ピーク温度が157℃以下であること。
(Z−iii)MFRが21.0g/10分以上であること。
(X−v):絶対分子量Mabsが100万における分岐指数g’は、0.30以上0.95未満であること。
(X−vi):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上であること。
そして、本発明のポリプロピレン系樹脂多層発泡シートおよびそれを用いた熱成形体は、発泡特性と剛性のバランスに優れ、均一微細な発泡セルが得られ、外観、熱成形性、耐衝撃性、軽量性、耐熱性、断熱性、耐油性等に優れていることより、トレー、皿、カップなどの食品容器や自動車ドアトリム、自動車トランクマットなどの車両内装材、包装、文具、建材などに好適に利用することができる。
ここで、本発明に用いる発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂組成物100重量部に対して発泡剤を0.05〜6.0重量部含有する。
また、本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物(以下、「本発明に用いる樹脂組成物」と記載することもある。)は、下記の(X−i)〜(X−iv)の特性を有し、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を67.5〜2.5重量%、下記の(Y−i)〜(Y−v)の特性を有し、プロピレン(共)重合体(Y−1)およびプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)からなる多段重合体であるプロピレン系ブロック共重合体(Y)を2.5〜67.5重量%、及び、下記の(Z−i)〜(Z−iii)の特性を有するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)を10〜65重量%含有するポリプロピレン系樹脂混合物100重量部(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)に対して、結晶化核剤(K)を0.01〜1.0重量部含むことを特徴とする。
以下で、成分(X)、(Y)、(Z)、及び、結晶化核剤(K)が満たすべき特性などについて、項目毎に、詳細に述べる。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物においては、まず、以下の(X−i)〜(X−iv)の特性を有し、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を使用することを特徴とする。
特性(X−i):MFRが0.1〜30.0g/10分であること。
特性(X−ii):GPCによる分子量分布Mw/Mnが3.0〜10.0、且つMz/Mwが2.5〜10.0であること。
特性(X−iii):溶融張力(MT)(単位:g)は、
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7 または MT≧15
のいずれかを満たすこと。
特性(X−iv):25℃パラキシレン可溶成分量(CXS)がポリプロピレン樹脂(X)の全重量に対して5.0重量%未満であること。
以下、本発明で規定する上記各特性要件、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の製造方法などについて、具体的に述べる。
本発明における長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)のメルトフローレート(MFR)は、0.1〜30.0g/10分の範囲であることが必要であり、好ましくは0.3〜20.0g/10分、更に好ましくは0.5〜10.0g/10分である。ポリプロピレン樹脂(X)のMFRが0.1g/10分以上であると、流動性不足による各種の成形に対して押出機の負荷が高すぎるなどの問題が生じにくく、一方、30.0g/10分以下であると、張力が十分あり、高溶融張力材としての特性が良好であり、適するものとなる。
なお、MFRは、JIS K7210:1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)およびメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」の附属書A表1、条件M(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定したもので、単位はg/10分である。
また、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、分子量分布が比較的広いことが必要であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる分子量分布Mw/Mn(ここで、Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量)が3.0以上10.0以下であることが必要である。長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の分子量分布Mw/Mnは、その好ましい範囲としては3.5〜8.0、更に好ましくは4.1〜6.0の範囲である。
さらに、分子量分布の広さをより顕著に表すパラメータとして、Mz/Mw(ここで、MzはZ平均分子量である)が2.5以上10.0以下であることが必要である。Mz/Mwの好ましい範囲は2.8〜8.0、更に好ましくは3.0〜6.0の範囲である。
分子量分布の広いものほど成形加工性が向上するが、Mw/MnおよびMz/Mwがこの範囲にあるものは、成形加工性に特に優れるものである。
なお、Mn、Mw、Mzの定義は「高分子化学の基礎」(高分子学会編、東京化学同人、1978)等に記載されており、GPCによる分子量分布曲線から計算可能である。
・装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
・検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
・カラム:昭和電工(株)製AD806M/S(3本直列)
・移動相溶媒:オルトジクロロベンゼン(ODCB)
・測定温度:140℃
・流速:1.0ml/min
・注入量:0.2ml
・試料の調製:試料はODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
GPC測定で得られた保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレン(PS)による検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000
各々が0.5mg/mLとなるようにODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。
なお、分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
さらに、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、以下の条件(1)を満たす必要がある。
・条件(1)
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7
又は
MT≧15
のうちの少なくとも1つを満たす。
ここでMTは、(株)東洋精機製作所製キャピログラフ1Bを用いて、キャピラリー:直径2.0mm、長さ40mm、シリンダー径:9.55mm、シリンダー押出速度:20mm/分、引き取り速度:4.0m/分、温度:230℃の条件で、測定したときの溶融張力を表し、単位はグラムである。ただし、成分(X)のMTが極めて高い場合には、引き取り速度4.0m/分では、樹脂が破断してしまう場合があり、このような場合には、引き取り速度を下げ、引き取りのできる最高の速度における張力をMTとする。また、MFRの測定条件、単位は前述の通りである。
この規定は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)が発泡成形のために充分な溶融張力を有するための指標であり、一般に、MTは、MFRと相関を有していることから、MFRとの関係式によって記述している。
このように、MTをMFRとの関係式で規定する手法は、当業者にとって通常の手法であって、例えば、特開2003−25425号公報には、高溶融張力を有するポリプロピレンの定義として、以下の関係式が提案されている。
log(MS)>−0.61×log(MFR)+0.82 (230℃)
(ここでMSは、上記MTと同義である。)
また、特開2003−64193号公報には、高溶融張力を有するポリプロピレンの定義として、以下の関係式が提案されている。
11.32×MFR−0.7854≦MT (230℃)
さらに、特開2003−94504号公報には、高溶融張力を有するポリプロピレンの定義として、以下の関係式が提案されている。
MT≧7.52×MFR−0.576
(MTは190℃、MFRは230℃で測定した値である。)
・・条件(1)’
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.9
又は
MT≧15
のうちの少なくとも1つを満たす。
・・条件(1)”
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+1.1
又は
MT≧15
のうちの少なくとも1つを満たす。
MTの上限値については、これを特に設ける必要はないが、MTが40g以下であるような場合には、上記測定手法では引き取り速度が著しく遅くなることはなく、測定が容易となる。このような場合は、樹脂の延展性も良好と考えられるため、好ましくは40g以下、さらに好ましくは35g以下、もっとも好ましくは30g以下である。
本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、製品となったときにベタツキやブリードアウトの原因となる低結晶性成分が少ないことが好ましい。この低結晶性成分は、25℃キシレン可溶成分量(CXS)によって評価され、それが成分(X)の全重量に対して、5.0重量%未満であることが必要であり、好ましくは3.0重量%以下であり、より好ましくは1.0重量%以下であり、さらに好ましくは0.5重量%以下である。下限については、特に制限されないが、通常0.01重量%以上、好ましくは0.03重量%以上である。CXS測定法の詳細は、以下の通りである。
2gの試料を300mlのp−キシレン(0.5mg/mlのBHTを含む)に130℃で溶解させ溶液とした後、25℃で12時間放置する。その後、析出したポリマーを濾別し、濾液からp−キシレンを蒸発させ、さらに100℃で12時間減圧乾燥し室温でキシレン可溶成分を回収する。この回収成分の重量の仕込み試料重量に対する割合[重量%]をCXSと定義する。
長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)が長鎖分岐構造を有することの直接的な指標として、分岐指数g’をあげることができる。g’は、長鎖分岐構造を有するポリマーの固有粘度[η]brと同じ分子量を有する線状ポリマーの固有粘度[η]linの比、すなわち、[η]br/[η]lin によって与えられ、長鎖分岐構造が存在すると、1よりも小さな値をとる。
分岐指数g’の定義は、例えば、「Developments in Polymer Characterization−4」(J.V. Dawkins ed. Applied Science Publishers, 1983)に記載されており、当業者にとって公知の指標である。
本発明で使用する長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、光散乱によって求めた絶対分子量Mabsが100万の時に、g’が0.30以上0.95未満であることが好ましく、より好ましくは0.55以上0.95未満、更に好ましくは0.75以上0.95未満、最も好ましくは0.78以上0.95未満である。
以下に詳細に記述するとおり、本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、その重合機構から、分子構造としては櫛型鎖が生成すると考えられ、g’が0.30以上であると、主鎖が少なく側鎖の割合が極めて多いことにはならず、このような場合には、溶融張力が向上し、ゲルが生成するおそれがないため、発泡成形において好ましい。一方、g’が0.95未満である場合には、分岐が存在するため、溶融張力が不足しやすくなる傾向にはならず、発泡成形に適する。
「Encyclopedia of Polymer Science and Engineering vol.2」(John Wiley & Sons 1985 p.485)によると、櫛型ポリマーのg’値は、以下の式で表されている。
一方、電子線照射や過酸化物変成の場合において生じると考えられる、従来公知のランダム分岐鎖の式は、同文献中の485ページ式(19)で与えられており、これによると、ランダム分岐鎖では、分岐点が多くなるにつれ、g’およびg値は、特に下限値が存在することなく、単調に減少する。つまり、本発明において、g’値に下限値があるということは、本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、櫛型鎖に近い構造を有しているということを意味しており、これにより、電子線照射や過酸化物変成によって生成されるランダム分岐鎖との区別が、より明確となる。
また、g’が上記の範囲にある櫛型鎖に近い構造を有する分岐状ポリマーにおいては、混練を繰り返した際の溶融張力の低下度合いが小さく、工業的に成形体を生産する工程で発生する、例えばシート、フィルム成形時に端部をカットすることで生じる端材や、射出成形のランナー等の部材を、リサイクル材として再度成形に供する際に、物性や成形性の低下が小さくなることになり、好ましい。
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社のAlliance GPCV2000を用いる。また、光散乱検出器として、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)Wyatt Technology社のDAWN−Eを用いる。検出器は、MALLS、RI、Viscometerの順で接続する。移動相溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼン(BASFジャパン(株)製酸化防止剤Irganox1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。
流量は1mL/分で、カラムは、東ソー社 GMHHR−H(S) HTを2本連結して用いる。カラム、試料注入部および各検出器の温度は、140℃である。試料濃度は1mg/mLとし、注入量(サンプルループ容量)は0.2175mLである。
MALLSから得られる絶対分子量(Mabs)、二乗平均慣性半径(Rg)およびViscometerから得られる極限粘度([η])を求めるにあたっては、MALLS付属のデータ処理ソフトASTRA(version4.73.04)を利用し、以下の文献を参考にして計算を行う。
参考文献:
1.「Developments in Polymer Characterization−4」(J.V. Dawkins ed. Applied Science Publishers, 1983. Chapter1.)
2.Polymer, 45, 6495−6505(2004)
3.Macromolecules, 33, 2424−2436(2000)
4.Macromolecules, 33, 6945−6952(2000)
分岐指数(g’)は、サンプルを上記Viscometerで測定して得られる極限粘度([η]br)と、別途、線状ポリマーを測定して得られる極限粘度([η]lin)との比([η]br/[η]lin)として算出する。
ポリマー分子に長鎖分岐構造が導入されると、同じ分子量の線状のポリマー分子と比較して慣性半径が小さくなる。慣性半径が小さくなると、極限粘度が小さくなることから、長鎖分岐構造が導入されるに従い同じ分子量の線状ポリマーの極限粘度([η]lin)に対する分岐ポリマーの極限粘度([η]br)の比([η]br/[η]lin)は、小さくなっていく。
したがって、分岐指数(g’=[η]br/[η]lin)が1.0より小さい値になる場合には、分岐が導入されていることを意味する。ここで、[η]linを得るための線状ポリマーとしては、市販のホモポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製ノバテックPP(登録商標) グレード名:FY6)を用いる。線状ポリマーの[η]linの対数は分子量の対数と線形の関係があることは、Mark−Houwink−Sakurada式として公知であるから、[η]linは、低分子量側や高分子量側に適宜外挿して数値を得ることができる。
本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、立体規則性が高いことが好ましい。立体規則性の高さは、13C−NMRによって評価することができ、13C−NMRによって得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95.0%以上の立体規則性を有するものが好ましい。
mm分率は、ポリマー鎖中、頭−尾結合からなる任意のプロピレン単位3連鎖中、各プロピレン単位中のメチル分岐の方向が同一であるプロピレン単位3連鎖の割合であり、その上限は100%である。このmm分率は、ポリプロピレン分子鎖中のメチル基の立体構造がアイソタクチックに制御されていることを示す値であり、高いほど、高度に制御されていることを意味する。mm分率がこの値より小さいと、製品の弾性率が低下するなど機械的物性が低下する傾向にある。
従って、mm分率は、95.0%以上が好ましく、より好ましくは96.0%以上であり、さらに好ましくは97.0%以上である。なお、特性(X−iv)及び(X−vi)は、共に立体規則性に関連する特性であり、特性(X−iv)及び(X−vi)の要件を同時に満たしていることが特に好ましい。
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃においてプロトン完全デカップリング法で測定する。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定する。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
データポイント数:32768
mm分率の解析は、前記の条件により測定された13C−NMRスペクトルを用いて行う。
スペクトルの帰属は、Macromolecules,(1975年)8卷,687頁やPolymer, 30巻 1350頁(1989年)を参考に行う。
なお、mm分率決定のより具体的な方法は、特開2009−275207号公報の段落[0053]〜[0065]に詳細に記載されており、本願明細書においても、この方法に従って行うものとする。
本発明において、特性(X−iii)がlog(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7を満たし、かつMabsが100万において、g’<1を満たすポリプロピレン樹脂は、長鎖分岐構造を有するといえる。
長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の配合量は、67.5〜2.5重量%、好ましくは60.0〜10.0重量%、より好ましくは55.0〜15.0重量%、さらに好ましくは52.5〜17.5重量%である(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)。長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の配合量がこの範囲内にあると、特にTダイ法で高速で成形され、かつ、3.0倍を超えるような高発泡倍率においても、せん断発熱や引取張力によりシートにかかる負荷を低減することが出来、気泡の独立性や緻密性に優れ、かつ、高い外観性を有する発泡シートを得ることが出来る。また、前記配合量が67.5重量%以下であると、流動性が十分となり、各種の成形に対して押出機の負荷が高すぎるなどの問題がなく、2.5重量%以上であると、溶融張力が十分となり、高溶融張力材としての特性に優れ、発泡成形に好適なものとなる。
長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、上記した(X−i)〜(X−iv)、及び、好ましくは(X−v)〜(X−vi)の特性を満たす限り、特に製造方法を限定するものではないが、前述のように、高い立体規則性、低い低結晶性成分量、比較的広い分子量分布、分岐指数g’の範囲、高い溶融張力等の全ての条件を満足するための好ましい製造方法は、メタロセン触媒の組み合わせを利用したマクロマー共重合法を用いる方法である。このような方法の例としては、例えば、特開2009−57542号公報に開示される方法が挙げられる。
この手法は、マクロマー生成能力を有する特定の構造の触媒成分と、高分子量でマクロマー共重合能力を有する特定の構造の触媒成分とを組み合わせた触媒を用いて、長鎖分岐構造を有するポリプロピレンを製造する方法であり、これによれば、バルク重合法や気相重合法といった工業的に有効な方法で、特に実用的な圧力温度条件下の単段重合で、しかも、分子量調整剤である水素を用いて、目的とする物性を有する長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂の製造が可能である。
また、従来は、立体規則性の低いポリプロピレン成分を使用して結晶性を落とすことによって、分岐生成効率を高めなければならなかったが、上記の方法では、充分に立体規則性の高いポリプロピレン成分を、側鎖に簡便な方法で、導入することが可能であり、本発明に用いるポリプロピレン樹脂(X)として好ましい、高い立体規則性と低い低結晶性成分量に係る(X−vi)及び(X−iv)の特性を満足するのに好適である。
また、上記手法を用いれば、重合特性の大きく異なる二種の触媒を使用することで、分子量分布を広くでき、本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)に必要な(X−i)〜(X−iii)の特性を同時に満たすことが可能であり、好ましい。
長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を製造する好ましい方法として、プロピレン重合触媒に下記の触媒成分(A)、(B)および(C)を用いるプロピレン系重合体の製造方法が挙げられる。
(A):下記一般式(a1)で表される化合物である成分[A−1]から少なくとも1種類、および下記一般式(a2)で表される化合物である成分[A−2]から少なくとも1種類を選んだ2種以上の周期表4族の遷移金属化合物。
成分[A−1]:一般式(a1)で表される化合物
成分[A−2]:一般式(a2)で表される化合物
(B):イオン交換性層状珪酸塩
(C):有機アルミニウム化合物
(1)触媒成分(A)
(i)成分[A−1]:一般式(a1)で表される化合物
また、置換された2−フリル基、置換された2−チエニル基、置換された2−フルフリル基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、トリアルキルシリル基、が挙げられる。これらのうち、メチル基、トリメチルシリル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
さらに、R11およびR12として、特に好ましくは、2−(5−メチル)−フリル基である。また、R11およびR12は、互いに同一である場合が好ましい。
上記R13およびR14の炭素数6〜16の、ハロゲン、ケイ素、酸素、硫黄、窒素、ホウ素、リン、または、これらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよいアリール基としては、炭素数6〜16になる範囲で、アリール環状骨格上に、1つ以上の、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜6の珪素含有炭化水素基、炭素数1〜6のハロゲン含有炭化水素基を置換基として有していてもよい。
上記のQ11の具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2−エチレン、等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n−プロピル)シリレン、ジ(i−プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることが出来る。これらの中では、炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1〜20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、アルキルシリレン基、アルキルゲルミレン基が特に好ましい。
ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジフェニルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−トリメチルシリル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−フェニル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(4,5−ジメチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウムジクロライド、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−ベンゾフリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−メチルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−iプロピルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フルフリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−クロロフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−フルオロフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、などを挙げることができる。
また、特に好ましいのは、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−iプロピルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、である。
ただし、以下は、煩雑な多数の例示を避けて代表的例示化合物のみ記載しており、本発明はこれら化合物に限定して解釈されるものではなく、種々の配位子や架橋結合基または補助配位子を任意に使用しうることは自明である。また中心金属がハフニウムの化合物を記載したが、ジルコニウムに代替した化合物も本願明細書に開示されたものとして取り扱われる。
ポリプロピレン樹脂(X)を製造するのに好ましく使用される触媒成分(B)は、イオン交換性層状珪酸塩である。
(i)イオン交換性層状珪酸塩の種類
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記することもある。)とは、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、かつ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)が含まれることが多いが、それらを含んでもよい。それら夾雑物の種類、量、粒子径、結晶性、分散状態によっては純粋な珪酸塩以上に好ましいことがあり、そのような複合体も、触媒成分(B)に含まれる。
本発明で使用する珪酸塩は、天然産のものに限らず、人工合成物であってもよく、また、それらを含んでもよい。
すなわち、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族、バーミキュライト等のバーミキュライト族、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群等である。
珪酸塩は、主成分の珪酸塩が2:1型構造を有する珪酸塩であることが好ましく、スメクタイト族であることが更に好ましく、モンモリロナイトが特に好ましい。層間カチオンの種類は、特に限定されないが、工業原料として比較的容易に且つ安価に入手し得る観点から、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を層間カチオンの主成分とする珪酸塩が好ましい。
本発明に係る触媒成分(B)のイオン交換性層状珪酸塩は、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を施すことが好ましい。ここでイオン交換性層状珪酸塩の化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と粘土の構造に影響を与える処理のいずれをも用いることができ、具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。
酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造のAl、Fe、Mg、等の陽イオンの一部または全部を溶出させることができる。
酸処理で用いられる酸は、好ましくは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸から選択される。
処理に用いる塩類(次項で説明する)および酸は、2種以上であってもよい。塩類および酸による処理条件は、特には制限されないが、通常、塩類および酸濃度は、0.1〜50重量%、処理温度は、室温〜沸点、処理時間は、5分〜24時間の条件を選択して、イオン交換性層状珪酸塩から成る群より選ばれた少なくとも一種の化合物を構成している物質の少なくとも一部を溶出する条件で行うことが好ましい。また、塩類および酸は、一般的には水溶液で用いられる。
なお、以下の酸類、塩類を組み合わせたものを処理剤として用いてもよい。また、これら酸類、塩類の組み合わせであってもよい。
塩類で処理される前の、イオン交換性層状珪酸塩の含有する交換可能な周期表1族金属の陽イオンの40%以上、好ましくは60%以上を、下記に示す塩類より解離した陽イオンと、イオン交換することが好ましい。
このようなイオン交換を目的とした塩類処理で用いられる塩類は、周期表1〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンと、ハロゲン原子、無機酸および有機酸から成る群より選ばれた少なくとも一種の陰イオンとから成る化合物であり、更に好ましくは、周期表2〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンとCl、Br、I、F、PO4、SO4、NO3、CO3、C2O4、ClO4、OOCCH3、CH3COCHCOCH3、OCl2、O(NO3)2、O(ClO4)2、O(SO4)、OH、O2Cl2、OCl3、OOCH、OOCCH2CH3、C2H4O4およびC5H5O7から成る群から選ばれる少なくとも一種の陰イオンとから成る化合物である。
さらに、Zn(OOCCH3)2、Zn(CH3COCHCOCH3)2、ZnCO3、Zn(NO3)2、Zn(ClO4)2、Zn3(PO4)2、ZnSO4、ZnF2、ZnCl2、AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3、Al2(SO4)3、Al2(C2O4)3、Al(CH3COCHCOCH3)3、Al(NO3)3、AlPO4、GeCl4、GeBr4、GeI4等が挙げられる。
酸、塩処理の他に、必要に応じて下記のアルカリ処理や有機物処理を行ってもよい。アルカリ処理で用いられる処理剤としては、LiOH、NaOH、KOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Sr(OH)2、Ba(OH)2などが例示される。
また、有機物処理に用いられる有機処理剤の例としては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、N,N−ジメチルアニリニウム、トリフェニルホスホニウム、等が挙げられる。
また、有機物処理剤を構成する陰イオンとしては、塩類処理剤を構成する陰イオンとして例示した陰イオン以外にも、例えばヘキサフルオロフォスフェート、テトラフルオロボレート、テトラフェニルボレートなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
これらイオン交換性層状珪酸塩には、通常、吸着水および層間水が含まれる。本発明においては、これらの吸着水および層間水を除去して触媒成分(B)として使用するのが好ましい。
ここで用いられる造粒法は、例えば攪拌造粒法、噴霧造粒法が挙げられるが、市販品を利用することもできる。
また、造粒の際に、有機物、無機溶媒、無機塩、各種バインダ−を用いてもよい。
上記のようにして得られた球状粒子は、重合工程での破砕や微粉の生成を抑制するためには0.2MPa以上、特に好ましくは0.5MPa以上の圧縮破壊強度を有することが望ましい。このような粒子強度の場合には、特に予備重合を行う場合に、粒子性状改良効果が有効に発揮される。
触媒成分(C)は、有機アルミニウム化合物である。触媒成分(C)として用いられる有機アルミニウム化合物は、一般式:(AlR31 qZ3−q)pで示される化合物が適当である。
本発明では、この式で表される化合物を単独で、複数種混合してまたは併用して使用することができることは言うまでもない。この式中、R31は、炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Zは、ハロゲン、水素、アルコキシ基、アミノ基を示す。qは1〜3の、pは1〜2の整数を各々表す。R31としては、アルキル基が好ましく、またZは、それがハロゲンの場合には塩素が、アルコキシ基の場合には炭素数1〜8のアルコキシ基が、アミノ基の場合には炭素数1〜8のアミノ基が、好ましい。
これらのうち、好ましくは、p=1、q=3のトリアルキルアルミニウムおよびp=1、q=2のジアルキルアルミニウムヒドリドである。さらに好ましくは、R31が炭素数1〜8であるトリアルキルアルミニウムである。
触媒は、上記の各触媒成分(A)〜(C)を(予備)重合槽内で、同時にもしくは連続的に、または一度にもしくは複数回にわたって、接触させることによって形成させることができる。
各成分の接触は、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素溶媒中で行うのが普通である。接触温度は、特に限定されないが、−20℃から150℃の間で行うのが好ましい。接触順序としては、合目的的な任意の組み合わせが可能であるが、特に好ましいものを各成分について示せば、次の通りである。
触媒成分(C)を使用する場合、触媒成分(A)と触媒成分(B)を接触させる前に、触媒成分(A)と、または触媒成分(B)と、または触媒成分(A)および触媒成分(B)の両方に触媒成分(C)を接触させること、または、触媒成分(A)と触媒成分(B)を接触させるのと同時に触媒成分(C)を接触させること、または、触媒成分(A)と触媒成分(B)を接触させた後に触媒成分(C)を接触させることが可能であるが、好ましくは、触媒成分(A)と触媒成分(B)を接触させる前に、触媒成分(C)といずれかに接触させる方法である。
また、各成分を接触させた後、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素溶媒にて洗浄することが可能である。
この割合を変化させることで、溶融物性と触媒活性のバランスを調整することが可能である。つまり、成分[A−1]からは、低分子量の末端ビニルマクロマーを生成し、成分[A−2]からは、一部マクロマーを共重合した高分子量体を生成する。したがって、成分[A−1]の割合を変化させることで、生成する重合体の平均分子量、分子量分布、分子量分布の高分子量側への偏り、非常に高い分子量成分、分岐(量、長さ、分布)を制御することができ、そのことにより、歪硬化度、溶融張力、溶融延展性といった溶融物性を制御することができる。
また、上記範囲で成分[A−1]を使用することにより、水素量に対する、平均分子量と触媒活性のバランスを調整することが可能である。
予備重合温度、時間は、特に限定されないが、各々−20℃〜100℃、5分〜24時間の範囲であることが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が触媒成分(B)に対し、重量比で、好ましくは0.01〜100、さらに好ましくは0.1〜50である。また、予備重合時に触媒成分(C)を添加、又は追加することもできる。また、予備重合終了後に洗浄することも可能である。
重合様式は、前記触媒成分(A)、触媒成分(B)および触媒成分(C)を含むオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用しうる。
具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー重合法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いる、所謂バルク重合法、溶液重合法または実質的に液体溶媒を用いず各モノマーをガス状に保つ気相重合法などが採用できる。また、連続重合、回分式重合を行う方法も適用される。また、単段重合以外に、2段以上の多段重合することも可能である。
スラリー重合法の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。
さらに、気相重合法を用いる場合には、40℃以上が好ましく、更に好ましくは50℃以上である。また上限は100℃以下が好ましく、更に好ましくは90℃以下である。
重合圧力は、1.0MPa以上5.0MPa以下であることが好ましい。特に、バルク重合を用いる場合には、1.5MPa以上が好ましく、更に好ましくは2.0MPa以上である。また上限は4.0MPa以下が好ましく、更に好ましくは3.5MPa以下である。
さらに、分子量調節剤として、また活性向上効果のために、補助的に水素をプロピレンに対してモル比で1.0×10−6以上、1.0×10−2以下の範囲で用いることができる。
そこで水素は、プロピレンに対するモル比で、1.0×10−6以上で用いるのがよく、好ましくは1.0×10−5以上であり、さらに好ましくは1.0×10−4以上用いるのがよい。また上限に関しては、1.0×10−2以下で用いるのがよく、好ましくは0.9×10−2以下であり、更に好ましくは0.8×10−2以下である。
そこで、本発明に用いるポリプロピレン樹脂(X)として、触媒活性と溶融物性のバランスのよいものを得るためには、エチレンおよび/又は1−ブテンを、プロピレンに対して15モル%以下で使用することが好ましく、より好ましくは10.0モル%以下であり、更に好ましくは7.0モル%以下である。
上記の手法にて製造される、本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の更なる付加的特徴として、歪み速度0.1s−1での伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax(0.1))が好ましくは6.0以上であることが挙げられる。
歪硬化度(λmax(0.1))は、溶融時強度を表す指標であり、この値が大きいと、溶融張力が向上する効果がある。その結果、発泡成形を行ったときに、独立気泡率を高くできる。この歪硬化度は、好ましくは6.0以上であると、独立気泡性をより高く保持することができ、より好ましくは8.0以上である。
・λmax(0.1)算出方法
温度180℃、歪み速度=0.1s−1の場合の伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度ηE(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で歪み硬化を起こす直前の粘度を直線で近似する。
具体的には、まず伸張粘度を時間に対してプロットした際の各々の時刻での傾きを求めるが、それに当っては伸張粘度の測定データは離散的であることを考慮し、種々の平均法を利用する。たとえば隣接データの傾きをそれぞれ求め、周囲数点の移動平均をとる方法等が挙げられる。
伸張粘度は、低歪み量の領域では、単純増加関数となり、次第に一定値に漸近し、歪み硬化がなければ充分な時間経過後にトルートン粘度に一致するが、歪み硬化のある場合には、一般的に歪み量(=歪み速度×時間)1程度から、伸張粘度が時間と共に増大を始める。すなわち、上記傾きは、低歪み領域では時間と共に減少傾向があるが、歪み量1程度から逆に増加傾向となり、伸張粘度を時間に対してプロットした際の曲線上に、変曲点が存在する。そこで歪み量が0.1〜2.5程度の範囲で、上記で求めた各々の時刻の傾きが最小値をとる点を求めて、その点で接線を引き、直線を歪み量が4.0となるまで外挿する。歪み量4.0となるまでの伸長粘度ηEの最大値(ηmax)を求め、また、その時間までの上記近似直線上の粘度をηlinとする。ηmax/ηlinを、λmax(0.1)と定義する。
より具体的には、示差走査熱量測定(DSC)によって得られた融解ピーク温度が145℃以上であることが好ましく、150℃以上がより好ましい。融解ピーク温度が145℃より高いと、製品の耐熱性の観点から好ましいが、ポリプロピレン樹脂(X)の融解ピーク温度の上限は、通常170℃以下である。
なお、融解ピーク温度は、示差走査熱量測定(DSC)によって求められ、一旦200℃まで温度を上げて熱履歴を消去した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度とする。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物を構成する成分であるプロピレン系ブロック共重合体(Y)としては、従来公知の逐次重合によって製造された、プロピレン(共)重合体(Y−1)(以下「(Y−1)」とも言う)およびプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)(以下「(Y−2)」とも言う)からなる多段重合体であるプロピレン系ブロック共重合体(Y)を用いる。
ここで用いるブロック共重合体という語は、当業者によって慣用的に使用されている、逐次重合法によって多段階の重合を行って得られたプロピレン系樹脂組成物の通称であって、各段階で重合された成分同士が化学結合によって結合された、いわゆる(リアル)ブロック共重合体またはグラフト共重合体とは異なるものである。多段階重合それぞれの工程で製造された成分は、化学的には結合していないため、一般に、それぞれの成分に結晶性や分子量、または溶媒への溶解度等の差を利用して、結晶性分別や分子量分別、または溶解度分別等の手法によって、各工程で製造された成分それぞれを、分離することが可能である。
また、この従来公知の逐次重合法によるブロック共重合体(Y)には、前記ポリプロピレン樹脂(X)のような化学結合による長鎖分岐構造は、分析可能な精度では存在が認められない。
ここで、チーグラー・ナッタ系触媒は、たとえば「ポリプロピレンハンドブック」エドワード・P・ムーアJr.編著、保田哲男・佐久間暢翻訳監修、工業調査会(1998)の2.3.1節(20〜57ページ)に概説されているような触媒系のことであり、例えば、三塩化チタンとハロゲン化有機アルミニウムからなる三塩化チタニウム系触媒や、塩化マグネシウム、ハロゲン化チタン、電子供与性化合物を必須として含有する固体触媒成分と有機アルミニウムと有機珪素化合物からなるマグネシウム担持系触媒や、固体触媒成分を有機アルミニウム及び有機珪素化合物を接触させて形成した有機珪素処理固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物成分を組み合わせた触媒のことを指す。また、メタロセン触媒については、上記「ポリプロピレン樹脂(X)の製造方法」の説明において、既に詳しく記述してある。上記の例示のうち、特に触媒成分(A)として、成分[A−2]を用いたものが、プロピレン系ブロック共重合体(Y)の製造には、好ましく用いられる。
本発明において、(Y−1)と(Y−2)の重量割合は、(Y−1)が50〜99重量%、好ましくは55〜97重量%、更に好ましくは60〜95重量%である。これに対応して、(Y−2)が1〜50重量%、好ましくは3〜45重量%、更に好ましくは5〜40重量%である。
(但し、プロピレン系ブロック共重合体(Y)の全重量を100重量%とする)
(Y−2)の量が1重量%以上であると、溶融張力が低くなり過ぎることがなく発泡成形に適しており、一方、50重量%以下であると、結晶性成分(Y−1)の量が少なくなりすぎることがないため、組成物の耐熱性や剛性が損なわれない。
本発明で使用するプロピレン系ブロック共重合体(Y)のMFRの範囲は、0.1〜200g/10分の範囲であり、好ましくは0.2〜190g/10分、更に好ましくは0.5〜180g/10分、特に好ましくは2.1〜170g/10分の範囲である。
これは、各種の成形に供する樹脂のMFRの範囲として、常用の範囲であって、0.1g/10分以上である場合には、押出機の負荷が過大になったり、樹脂に流動不安定性が生じたりすることがなく、一方、200g/10分以下の場合には、押出成形時にネックインが大きくなったり、シート引き取りが困難になるなどの問題が生じにくい。
なお、MFRの測定法は、前述のポリプロピレン樹脂(X)における測定方法と同じである。
本発明で使用するプロピレン系ブロック共重合体(Y)の融解ピーク温度は、シートの耐熱性の維持の観点から、155℃を超えるものであることが必要であり、157℃以上であると好ましい。融解ピーク温度の上限値は、特に制限する必要はないが、事実上、融解ピーク温度が170℃を超えるものを製造することは困難である。
なお、融解ピーク温度は、示差操作熱量測定(DSC)を用い、一旦200℃まで温度を上げて熱履歴を消去した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度とする。
本発明において、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)中のエチレン含量が11〜60重量%であることが必要である(ただし、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)を構成するモノマーの全重量を100重量%とする。)。プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)中のエチレン含量の好ましい範囲としては、11〜38重量%、より好ましくは16〜36重量%、更に好ましくは18〜35重量%である。
エチレン含量が上記の範囲のものを使用すると、ポリプロピレン系樹脂組成物中での(Y−2)の分散状態が良好になり、発泡適性に優れる。
本発明者らは、多くの実験検討の結果、ポリプロピレン樹脂組成物に配合されるプロピレン系ブロック共重合体(Y)を構成するプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の135℃デカリンを溶媒として測定される固有粘度値が、5.3dl/g以上であることが必要であり、好ましくは6.0dl/g以上、更に好ましくは7.0dl/g以上、最も好ましくは7.5dl/g以上であることを見出した。
上限値は、特に規定する必要はないが、あまり高すぎるとゲルの発生の原因となるため、25.0dl/g以下、好ましくは20.0dl/g以下、更に好ましくは18.0dl/g以下、最も好ましくは16.0dl/g以下である。
ここでの固有粘度は、温度135℃、溶媒にデカリンを用い、ウベローデ型毛管粘度計を用いて測定した値とする。(Y−2)の固有粘度を求めるためには、前述のCXSの記載と同じ手法を用いて、(Y−2)成分を25℃パラキシレン可溶成分として回収し、これの固有粘度測定を行うものとする。ただし、(Y−2)成分のエチレン含量が15重量%を下回ると、CXSの手法によっては十分に(Y−2)成分を分離することが難しくなる。このような場合には、逐次重合途中であって逐次重合の前段の重合で製造するプロピレン(共)重合体(Y−1)の製造終了後の(Y−1)成分を少量抜き取って、固有粘度測定を行い、さらに、逐次重合終了後の(Y)全体の固有粘度を測定し、以下の式によって求めるものとする。
(Y−2)成分の固有粘度=[(Y)全体の固有粘度−{(Y−1)成分の固有粘度×(Y−1)成分の重量分率/100}]/{(Y−2)成分の重量分率/100}
本発明においては、主に成分(Y)の各種のインデックスは、以下に記載のクロス分別法とFT−IR法の組み合わせの手法により決定した。
(i)クロス分別装置
ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100(CFCと略す)
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析
FT−IR分析装置:パーキンエルマー社製 1760X
CFCの検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して、代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは、光路長1mm、光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
CFC後段のGPCカラムは、昭和電工(株)製AD806MSを3本直列に接続して使用する。
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:
昇温溶出分別時の分別温度は、40、100、140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。なお、40℃以下で溶出する成分(フラクション1)、40〜100℃で溶出する成分(フラクション2)、100〜140℃で溶出する成分(フラクション3)の溶出割合(単位:重量%)を各々W40、W100、W140と定義する。W40+W100+W140=100である。また、分別した各フラクションは、そのままFT−IR分析装置へ自動輸送される。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
CFC−FT−IRの概念図は、例えば特開2018−135419号公報、特開2017−031359号公報等に示される。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
各温度で溶出した成分の溶出量と分子量分布は、FT−IR測定によって得られる2945cm−1の吸光度をクロマトグラムとして使用して求める。溶出量は、各溶出成分の溶出量の合計が100%となるように規格化する。保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。具体的な手法は、上に記載したものと同じである。
各溶出成分のエチレン含有量分布(分子量軸に沿ったエチレン含有量の分布)は、GPC−IRによって得られる2956cm−1の吸光度と2927cm−1の吸光度との比を用い、ポリエチレンやポリプロピレンの13C−NMR測定等によりエチレン含有量が既知となっているエチレン−プロピレンラバー(EPR)及びそれらの混合物を使用して、予め作成しておいた検量線により、エチレン含有量(重量%)に換算して求める。
本発明におけるプロピレン系ブロック共重合体(Y)のプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)(以下、EPと記載)含有量は、下記式(I)で定義され、以下のような手順で求められる。
EP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/B100+W140×A140/B140 (I)
W40、W100、W140は、上述した各フラクションでの溶出割合(単位:重量%)であり、A40、A100、A140は、W40、W100、W140に対応する各フラククションにおける実測定の平均エチレン含有量(単位:重量%)であり、B40、B100、B140は、各フラクションに含まれるEPのエチレン含有量(単位:重量%)である。
A40、A100、A140、B40、B100、B140の求め方は後述する。
(I)式の意味は、以下の通りである。(I)式右辺の第一項は、フラクション1(40℃に可溶な部分)に含まれるEPの量を算出する項である。フラクション1がEPのみを含み、PPを含まない場合には、W40がそのまま全体の中に占めるフラクション1由来のEP含有量に寄与するが、フラクション1には、EP由来の成分のほかに少量のPP由来の成分(極端に分子量の低い成分及びアタクチックポリプロピレン)も含まれるため、その部分を補正する必要がある。そこで、W40にA40/B40を乗ずることにより、フラクション1のうち、EP成分由来の量を算出する。例えば、フラクション1の平均エチレン含有量(A40)が30重量%であり、フラクション1に含まれるEPのエチレン含有量(B40)が40重量%である場合、フラクション1の30/40=3/4(即ち75重量%)はEP由来、残りの1/4はPP由来ということになる。このように右辺第一項でA40/B40を乗ずる操作は、フラクション1の重量%(W40)からEPの寄与を算出することを意味する。右辺第二項以後も同様であり、各々のフラクションについて、EPの寄与を算出して加え合わせたものがEP含有量となる。
(ii)フラクション1の微分分子量分布曲線におけるピーク位置に相当するエチレン含有量をB40とする(単位は重量%である)。フラクション2および3については、ゴム部分が40℃ですべて溶出してしまうと考えられ、同様の定義で規定することができないので、本発明では、B100=B140=100と定義する。B40、B100、B140は、各フラクションに含まれるEPのエチレン含有量であるが、この値を分析的に求めることは実質的には不可能である。その理由は、フラクションに混在するPPとEPを完全に分離・分取する手段がないからである。種々のモデル試料を使用して検討を行った結果、B40はフラクション1の微分分子量分布曲線のピーク位置に相当するエチレン含有量を使用すると、材料物性の改良効果をうまく説明することができることがわかった。また、B100、B140は、エチレン連鎖由来の結晶性を持つこと、および、これらのフラクションに含まれるEPの量がフラクション1に含まれるEPの量に比べて相対的に少ないことの2点の理由により、ともに100と近似する方が、実態にも近く、計算上も殆ど誤差を生じない。そこでB100=B140=100として、解析を行うこととしている。
EP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/100+W140×A140/100 (II)
つまり、(II)式右辺の第一項であるW40×A40/B40は、結晶性を持たないEP含有量(重量%)を示し、第二項と第三項の和であるW100×A100/100+W140×A140/100は、結晶性を持つEP含有量(重量%)を示す。
ここで、B40およびCFC測定により得られる各フラクション1〜3の平均エチレン含有量A40、A100、A140は、次のようにして求める。
結晶分布の違いによって分別されたフラクション1をCFC分析装置の一部を構成するGPCカラムで分子量分布を測定した曲線、および、当該GPCカラムの後ろに接続されたFT−IRによって、分子量分布曲線に対応して測定されるエチレン含有量の分布曲線を求める。微分分子量分布曲線のピーク位置に対応するエチレン含有量がB40となる。
また、測定時にデータポイントとして取り込まれる、各データポイント毎の重量割合と各データポイント毎のエチレン含有量の積の総和が、平均エチレン含有量A40となる。
本発明のCFC分析においては、40℃とは、結晶性を持たないポリマー(例えば、EPの大部分、またはプロピレン重合体成分(PP)の中でも極端に分子量の低い成分およびアタクチックな成分)のみを分別するのに必要十分な温度条件である意義を有する。また、100℃とは、40℃では不溶であるが100℃では可溶となる成分(例えば、EP中、エチレン及び/またはプロピレンの連鎖に起因して結晶性を有する成分、および結晶性の低いPP)のみを溶出させるのに必要十分な温度である。さらに、140℃とは、100℃では不溶であるが140℃では可溶となる成分(例えば、PP中特に結晶性の高い成分、およびEP中の極端に分子量が高くかつエチレン結晶性を有する成分)のみを溶出させ、かつ分析に使用するプロピレン系ブロック共重合体の全量を回収するのに必要十分な温度である。なお、W140に含まれるEP成分は、極めて少量であり、実質的には無視できる。
EP中のエチレン含有量(重量%)=(W40×A40+W100×A100+W140×A140)/[EP] (III)
但し、[EP]は、先に求めたEP含有量(重量%)である。
EPのうち、結晶性を持たない部分のエチレン含有量(E)(重量%)は、ゴム部分の溶出がほとんど40℃以下で完了することから、B40の値をもって近似する。
(Y−2)成分のエチレン含量=[(Y)全体のエチレン含量−{(Y−1)成分のエチレン含量×(Y−1)成分の重量分率/100}]/{(Y−2)成分の重量分率/100}
プロピレン系ブロック共重合体(Y)の配合量は、2.5〜67.5重量%、好ましくは10.0〜60.0重量%、より好ましくは15.0〜55.0重量%、さらに好ましくは17.5〜52.5重量%である(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)。プロピレン系ブロック共重合体(Y)の配合量がこの範囲内にあると、特にTダイ法で高速で成形され、かつ、3.0倍を超えるような高発泡倍率においても、せん断発熱や引取張力によりシートにかかる負荷を低減することが出来、気泡の独立性や緻密性に優れ、かつ、高い外観性を有する発泡シートを得ることが出来る。また、前記配合量が67.5重量%以下であると、流動性が十分となり、各種の成形に対して押出機の負荷が高すぎるなどの問題がなく、2.5重量%以上であると、溶融張力が十分となり、高溶融張力材としての特性に優れ、発泡成形に好適なものとなる。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)は、従来公知のチーグラー・ナッタ触媒を使用して製造され、製造法としては、従来公知のスラリー重合法、バルク重合法、気相重合法等の種々の組み合わせのものを、使用可能である。
ここで、チーグラー・ナッタ触媒は、たとえば「ポリプロピレンハンドブック」エドワード・P・ムーアJr.編著、保田哲男・佐久間暢翻訳監修、工業調査会(1998)の2.3.1節(20〜57ページ)に概説されているような触媒系のことであり、例えば、三塩化チタンとハロゲン化有機アルミニウムからなる三塩化チタニウム系触媒や、塩化マグネシウム、ハロゲン化チタン、電子供与性化合物を必須として含有する固体触媒成分と有機アルミニウムと有機珪素化合物からなるマグネシウム担持系触媒や、固体触媒成分を有機アルミニウム及び有機珪素化合物を接触させて形成した有機珪素処理固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物成分を組み合わせた触媒のことを指す。
好ましい触媒としては、例えば、四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還元し、更に各種の電子供与体及び電子受容体で処理して得られた三塩化チタン組成物と有機アルミニウム化合物及び芳香族カルボン酸エステルを組み合わせた触媒(特開昭56−100806号、特開昭56−120712号、特開昭58−104907号の各公報参照。)、及び、ハロゲン化マグネシウムに四塩化チタンと各種の電子供与体を接触させた担持型触媒(特開昭57−63310号、同63−43915号、同63−83116号の各公報参照。)等を例示することができる。
本発明で使用するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)はチーグラー・ナッタ触媒で重合されている必要がある。チーグラー・ナッタ触媒で重合されるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体は、メタロセン触媒で重合されるそれと比較してプラントでの生産性に優れると共に、分子量分布が広いため、発泡成形機内での溶融下での流動性にも優れ、発泡シートの生産性にも優れる特徴がある。
本発明で使用するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)の融解ピーク温度は、発泡成形時の樹脂の延展性の改善の為、157℃以下である必要があり、好ましくは156℃以下であり、より好ましくは155℃以下であり、特に好ましくは154℃以下であり、最も好ましくは153℃以下である。なお、融解ピーク温度は、示差操作熱量測定(DSC)を用い、一旦200℃まで温度を上げて熱履歴を消去した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度とする。
融解ピーク温度が157℃以下であると気泡の独立性維持の効果が発揮される。融解ピーク温度の下限については特に規定はないが、成形体としてのべたつきや耐熱変形性の観点から120℃が好ましい。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のメルトフローレート(MFR)は、21.0g/10分以上である必要があり、好ましくは21.0g/10分〜100.0g/10分の範囲であり、より好ましくは22.0〜80.0g/10分、さらに好ましくは22.5〜70.0g/10分、より一層好ましくは23.0〜60.0g/10分、最も好ましくは26.0〜55.0g/10分である。プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のMFRがこの範囲内であると均一微細な発泡セルを有し、延展性が改善され、成形品の外観が良好なポリプロピレン系発泡体が得られる。また、メルトフローレートが21.0g/10分以上であると、押出発泡成形時の高せん断下でも、配向誘起結晶化が抑制され、延展不良となる局所的な固化部が形成され難く、良好な発泡特性と、外観に優れる成形品が得られる。更に、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のメルトフローレートが100.0g/10分以下であると、粘度が低すぎるなどの問題がなく、破泡の発生を防止することができる。
なお、MFRの測定法は、前述のポリプロピレン樹脂(X)における測定方法と同じである。
本発明で使用するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体の配合量は、10〜65重量%、好ましくは25〜65重量%、より好ましくは25〜60重量%、さらに好ましくは25〜55重量%、より一層好ましくは25〜50重量%である(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)の配合量がこの範囲内にあると、特にPPフィラー層を含有し、発泡層が3.0倍以上の高発泡倍率になっても、上述のように、延展不良となる局所的な固化部が形成され難くなる効果が得られ、良好な発泡特性と、高外観を有する発泡シートを得ることが出来る。前記配合量が65重量%以下であれば、PPフィラー層により、冷却が遅くなった場合にも、破泡が生じにくく、発泡不良となりにくい。また、前記配合量が65重量%以下であると、ポリプロピレン系樹脂組成物としての剛性や融解ピーク温度が低下し過ぎることが無く、高温下での使用時に成形品として変形や融解がない。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のα−オレフィンとしては、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセンといった炭素数が3を除く10程度までのα−オレフィンを選択することができるが、好ましくはエチレンである。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)中のα−オレフィン含有量としては、好ましくは0.5〜5.0重量%であり、より好ましくは0.8〜4.5重量%、さらに好ましくは0.9〜4.0重量%である。α−オレフィン含有量がこの範囲内であると、特にPPフィラー層を含有し、発泡層が3.0倍以上の高発泡倍率になっても、均一微細な発泡セルを有し、延展性が改善され、成形品の外観が良好なポリプロピレン系発泡体が得られる。また、α−オレフィン量が0.5重量%以上であると、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)としての延展性に優れ、α-オレフィン量が5.0重量%以下であると、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)として剛性や融解ピーク温度が向上して、高温下での使用時に成形品として変形や融解を生じない。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物には結晶化核剤(K)が含まれている必要がある。
1.特性:結晶化核剤の種類
結晶化核剤としては、トリアミノベンゼン誘導体からなる造核剤、有機燐酸エステル金属塩、有機モノカルボン酸金属塩、有機ジカルボン酸金属塩、ポリマー核剤、ジベンジリデンソルビトール又はその誘導体、ジテルペン酸類の金属塩等が使用される。
上記トリアミノベンゼン誘導体としては、1,3,5−トリス[2,2−ジメチルプロピオニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[シクロヘキシルカルボニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[4−メチルベンゾイルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[3,4−ジメチルベンゾイルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[3,5−ジメチルベンゾイルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[シクロペンタンカルボニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[1−アダマンタンカルボニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[2−メチルプロピオニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[3,3−ジメチルブチリルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[2−エチルブチリルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[2,2−ジメチルブチリルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[2−シクロヘキシル−アセチルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[3−シクロヘキシル−プロピオニルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[4−シクロヘキシル−ブチリルアミノ]ベンゼン、1,3,5−トリス[5−シクロヘキシル−バレロイルアミノ]ベンゼン、1−イソブチリルアミノ−3,5−ビス[ピバロイルアミノ]ベンゼン、2,2−ジメチルブチリルアミノ−3,5−ビス[ピバロイルアミノ]ベンゼン、3,3−ジメチルブチリルアミノ−3,5−ビス[ピバロイルアミノ]ベンゼン、1,3−ビス[イソブチリルアミノ]−5−ピバロイルアミノベンゼン、1,3−ビス[イソブチリルアミノ]−5−(2,2−ジメチル−ブチリル)アミノベンゼン、1,3−ビス[イソブチリルアミノ]−5−(3,3−ジメチル−ブチリル)アミノベンゼン、1,3−ビス[2,2−ジメチルブチリルアミノ]−5−ピバロイルアミノベンゼン、1,3−ビス[2,2−ジメチルブチリルアミノ]−5−イソブチリルアミノベンゼン、1,3−ビス[2,2−ジメチルブチリルアミノ]−5−(3,3−ジメチルブチリル)−アミノベンゼン、1,3−ビス[3,3−ジメチルブチリルアミノ]−5−ピバロイルアミノ−ベンゼン、1,3−ビス[3,3−ジメチルブチリルアミノ]−5−イソブチリル−アミノベンゼン、1,3−ビス[3,3−ジメチルブチリルアミノ]−5−(2,2−ジメチル−ブチリルアミノ)アミノベンゼン又は、1,3,5−トリス[3−(トリメチルシリル)プロピオニルアミノ]ベンゼンを挙げることができる。この中では、1,3,5−トリス[2,2−ジメチルプロピオニルアミノ]ベンゼンが好ましい。
上記有機燐酸エステル金属塩としては、例えば、ナトリウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、リチウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、リチウム−2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−エチリデン−ビス(4−i−プロピル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、リチウム−2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、リチウム−2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−ブチリデン−ビス(4,6−ジ−メチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−ブチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−t−オクチルメチレン−ビス(4,6−ジ−メチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−t−オクチルメチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、カルシウム−ビス[(2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、マグネシウム−ビス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、ジンク−ビス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、ナトリウム−2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−エチリデン−ビス(4−s−ブチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−メチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−エチルフェニル)フォスフェート、カリウム−2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、カルシウム−ビス[2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フオスフェート]、マグネシウム−ビス[2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、ジンク−ビス[2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、アルミニウム−トリス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェル)フォスフェート]、アルミニウム−トリス[2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、アルミニウムヒドロオキシ−ビス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート]、アルミニウムジヒドロオキシ−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート等が例示される。
この様な結晶化核剤としては、市販のものを用いることができる。具体的には、(株)ADEKA製、商品名:アデカスタブNA−11及びアデカスタブNA−71を挙げることができる。
該有機アルカリ金属塩とは、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ金属β−ジケトナート及びアルカリ金属β−ケト酢酸エステル塩からなる群より選択される少なくとも一種の有機アルカリ金属塩を示すことができる。
該有機アルカリ金属塩を構成するアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
上記アルカリ金属カルボン酸塩を構成するカルボン酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、オクチル酸、イソオクチル酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、12−ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸、メリシン酸、β−ドデシルメルカプト酢酸、β−ドデシルメルカプトプロピオン酸、β−N−ラウリルアミノプロピオン酸、β−N−メチル−ラウロイルアミノプロピオン酸等の脂肪族モノカルボン酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、クエン酸、ブタントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族多価カルボン酸、ナフテン酸、シクロペンタンカルボン酸、1−メチルシクロペンタンカルボン酸、2−メチルシクロペンタンカルボン酸、シクロペンテンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、1−メチルシクロヘキサンカルボン酸、4−メチルシクロヘキサンカルボン酸、3,5−ジメチルシクロヘキサンカルボン酸、4−ブチルシクロヘキサンカルボン酸、4−オクチルシクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキセンカルボン酸、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸等の脂環式モノ又はポリカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、キシリル酸、エチル安息香酸、4−t−ブチル安息香酸、サリチル酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族モノ又はポリカルボン酸等が挙げられる。
結晶化核剤(K)の配合量としては、成分(X)、(Y)、及び、(Z)から成るポリプロピレン系樹脂混合物100重量部(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量部である)に対して0.01〜1.0重量部、好ましくは0.02〜0.8重量部、より好ましくは0.03〜0.7重量部、最も好ましくは0.05〜0.6重量部である。結晶化核剤(K)の配合量がこの範囲であると、独立気泡率が良好になり、耐熱変形性を代表とする種々機械物性と発泡性のバランスが良好となる。
成分(X)、(Y)、及び、(Z)から成るポリプロピレン系樹脂混合物100重量部(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量部である)に対する結晶化核剤(K)の配合方法としては、結晶化核剤(K)そのものを配合する方法のほかに、各種市販の結晶化核剤(K)マスターバッチとして添加することもできる。結晶化核剤(K)マスターバッチとして添加する場合は、ポリプロピレン混合物への分散を考慮して、一般に、融解ピーク温度が150℃未満のポリプロピレンもしくはポリエチレンが用いられる事が多い。
1.ポリプロピレン系樹脂組成物の構成成分
本発明において、ポリプロピレン系樹脂組成物は、上述のポリプロピレン樹脂(X)、プロピレン系ブロック共重合体(Y)、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)及び結晶化核剤(K)を含むものであり、更に発泡剤を含有するポリプロピレン系樹脂組成物を発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物と称する。
以下に、発泡成形に好適なポリプロピレン系樹脂組成物の構成成分について、詳細に述べる。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物には、さらに、発泡剤を配合することが好ましい。
発泡剤は、プラスチックやゴム等に使用されている公知公用の発泡剤を問題なく使用できる。物理発泡剤、分解性発泡剤(化学発泡剤)、熱膨張剤を含有させたマイクロカプセル等、従来から使用されている発泡剤が使用できる。
物理発泡剤として、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、クロロジフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロロメタン、ジクロロメタン、クロロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、ジクロロフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジクロロペンタフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン、クロロペンタフルオロエタン、パーフルオロシクロブタンなどのハロゲン化炭化水素、水、炭酸ガス、窒素などの無機ガスなどの1種または2種以上の組合せが挙げられる。
なかでも、プロパン、ブタン、ペンタンのような脂肪族炭化水素および炭酸ガスが、安価かつポリプロピレン樹脂(X)への溶解性が高いという点から好ましい。炭酸ガスは、7.4MPa以上、31℃以上で超臨界状態となり、重合体への拡散、溶解性に優れた状態になる。
発泡剤の配合量は、上述のポリプロピレン樹脂(X)、プロピレン系ブロック共重合体(Y)、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)及び結晶化核剤(K)を含むポリプロピレン系樹脂組成物100重量部に対し、好ましくは0.05〜6.0重量部の範囲であり、より好ましくは0.05〜3.0重量部、さらに好ましくは0.5〜2.5重量部、特に好ましくは1.0〜2.0重量部である。
発泡剤の配合量が6.0重量部以下であると、過発泡とならず、発泡セルの均一微細化が容易となり、一方、発泡剤の配合量が0.05重量部以上であると、発生するガス量が多く、好ましい。
また、気泡調整剤を使用する際には、気泡調節剤の配合量は、上述のポリプロピレン樹脂(X)、プロピレン系ブロック共重合体(Y)、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)及び結晶化核剤(K)を含むポリプロピレン系樹脂組成物100重量部に対して、純分で0.01〜5重量部の範囲とすることが好ましい。ここでいう純分とは、気泡調整剤が一定量含まれるマスターバッチ等を使用する場合に、上記気泡調整剤のみの量であることを示す。
本発明に用いる発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物には、前記成分(X)、(Y)、及び、(Z)、結晶化核剤(K)、及び、発泡剤、必要に応じて、気泡調整剤の他に、他の重合体、酸化防止剤、中和剤、光安定剤、紫外線吸収剤、無機フィラー、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤などの各種添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
他の重合体としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、上記記載以外のポリプロピレン系樹脂、プロピレン−α−オレフィンコポリマー(α−オレフィンは炭素数4以上のもの)、ポリ−4−メチル−1−ペンテン等のポリオレフィン、エチレン−プロピレンエラストマー等のオレフィン系エラストマー、またはこれらと共重合可能な他の単量体、例えば酢酸ビニル、塩化ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の共重合体およびそれらの混合物等を挙げることができる。
また、無機フィラーとしては、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ハイドロタルサイト、ゼオライト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムなどが例示でき、滑剤としては、ステアリン酸アマイドなどの高級脂肪酸アマイド類が例示できる。
また、帯電防止剤としては、グリセリン脂肪酸モノエステルなどの脂肪酸部分エステル類が例示でき、金属不活性剤としては、トリアジン類、フォスフォン類、エポキシ類、トリアゾール類、ヒドラジド類、オキサミド類などが例示できる。
本発明に用いる発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物の調製方法としては、パウダー状またはペレット状の前記ポリプロピレン樹脂(X)、プロピレン系ブロック共重合体(Y)、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)、結晶化核剤(K)、発泡剤、および、必要に応じて用いるその他の配合剤をドライブレンド、ヘンシェルミキサー(商品名)等で混合する方法を挙げることができる。または、あらかじめ単軸混練機、二軸混練機、ニーダ等によって、溶融混練してもよい。ただし、化学発泡剤を同時に溶融混練する場合は、混練温度は、化学発泡剤の分解温度より低い温度に制御して、行う必要がある。
また、状況に応じて、発泡剤のみ、ポリプロピレン系発泡体の製造時に、別フィードしてもよい。
本発明に用いるポリプロピレン系樹脂組成物は、高い溶融張力を必要とする各種成形法及び用途、例えば、射出成形(体)、押出成形(体)、ビーズ発泡成形(体)、押出発泡成形(体)、射出発泡成形(体)、ブロー成形(体)、射出ブロー成形(体)、発泡ブロー成形(体)、深絞り成形(体)、熱成形(体)等に、好適に用いることができるが、中でも特に、溶融張力と延展性のバランスが重要となる、発泡成形の分野において、好適に用いることができる。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂多層発泡シートは、上述した発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡層と、無機フィラーを含むPPフィラー層と、熱可塑性樹脂組成物からなる表面層とを備える。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡シートは、発泡層の平均気泡径が500μm以下であることが好ましく、400μm以下がより好ましく、300μm以下が更に好ましい。平均気泡径が500μm以下であると、ポリプロピレン系発泡シートおよび該シートをさらに熱成形して得られる熱成形体の両者において、穴開き等の外観不良が発生しないため好ましい。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂多層発泡シートは、発泡層の独立気泡率が17%以上であることが好ましく、より好ましくは18%以上、更に好ましくは20%以上、特に好ましくは25%以上である。独立気泡率が25%以上であると、熱成形した際に、発泡シート内の発泡セルが容器表面に露出し難く、容器外観が良好となる為、好ましい。
また、本発明に係るポリプロピレン系樹脂多層発泡シートの厚みは、特に限定しないが、0.3mm〜10mmが好ましい。更に好ましくは0.5mm〜5mmであり、最も好ましくは、0.5mm〜4mmである。特にTダイ法で成形する場合、発泡シート厚みが0.3mm以上であれば、成形時に強く延展されてシートが潰れるなどの問題がなく、発泡不良を防ぐことができ、また、10mm以下であれば、シートにシワが生じるなどの問題もなく、外観不良を防ぐことができる。
また、本発明に係るポリプロピレン系多層樹脂発泡シートの発泡層の発泡倍率は、特に限定しないが、一般に高発泡倍率であるほど軽量化や断熱性等、発泡体としての性能に優れる傾向がある為、例えば2.1倍以上、好ましくは、2.3倍以上、更に好ましくは3.0倍以上、特に好ましくは3.3倍以上、最も好ましくは3.5倍以上である。特に、本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡シートは、特に、無機フィラーとポリプロピレン系樹脂組成物を含むPPフィラー層を含有し、発泡層が3.0倍以上の高発泡倍率になっても、均一微細な発泡セルを達成することができる。
物理発泡にあっては、炭酸ガスやブタンなどの物理発泡剤を押出機シリンダーの途中から導入(圧入)する。押出機先端に取り付けられるダイは、Tダイでもよく、円形(サーキュラー)ダイでもよい。
ポリプロピレン系樹脂多層発泡シートは、複数の押出機を用いたフィードブロックやマルチダイなどによる公知の共押出法、押出ラミネート法等により、製造できるが、共押出法が好ましい。
PPフィラー層が設けられたポリプロピレン系樹脂多層発泡シートは、強度において優れたものとなり、該発泡層の外側にPPフィラー層、さらにその外側に、無機フィラーを含まない熱可塑性樹脂組成物、好ましくはポリプロピレン系樹脂組成物からなる表面層が設けられることにより、表面平滑性や外観においても、優れたものとなる。更に、非発泡層に機能性の熱可塑性樹脂を使用することにより、抗菌性、ソフト感、耐受傷性等の付加的機能をポリプロピレン系樹脂多層発泡シートに兼備させることが容易にできる点からも、好ましい。
これらの中でも、リサイクル性、接着性、耐熱性、耐油性、剛性などの点から、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィンコポリマーなどを含むポリプロピレン系樹脂組成物が好適である。プロピレン−α−オレフィンコポリマーとしては、プロピレン(共)重合体とエチレン−プロピレンランダム共重合体を複数または単槽の重合槽を使用して、多段階重合して得られた、いわゆる耐衝撃性ポリプロピレンまたはプロピレンブロック共重合体と通称されている多段重合体であるものを含む。
無機フィラーとしては、特に制限はないが、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ハイドロタルサイト、ゼオライト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムなどが例示できる。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂多層発泡シートおよび該多層発泡シートを熱成形してなる成形体(熱成形体)は、均一微細な発泡セルが得られ、外観、熱成形性、耐衝撃性、軽量性、剛性、耐熱性、断熱性、耐油性等に優れていることより、トレー、皿、カップなどの食品容器や自動車ドアトリム、自動車トランクマットなどの車両内装材、包装、文具、建材などに好適に利用できる。
なお、実施例および比較例において、ポリプロピレン系樹脂組成物、ポリプロピレン系樹脂多層発泡シートおよびその構成成分についての諸物性は、下記の評価方法に従って、測定、評価し、使用した樹脂として、下記のものを用いた。
(1)メルトフローレートMFR:
JIS K7210:1999の附属書A表1、条件M(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定した。ダイ形状は直径2.095mm、長さ8.000mmである。単位はg/10分である。
(2)溶融張力MT:
(株)東洋精機製作所製キャピログラフを用いて、以下の条件で測定した。
・キャピラリー:直径2.0mm、長さ40mm
・シリンダー径:9.55mm
・シリンダー押出速度:20mm/分
・引き取り速度:4.0m/分
・温度:230℃
MTが極めて高い場合には、引き取り速度4.0m/分では、樹脂が破断してしまう場合があり、このような場合には、引取り速度を下げ、引き取りのできる最高の速度における張力をMTとする。単位はグラムである。
(3)分子量分布Mw/MnおよびMz/Mn:
前述した方法に従って、GPC測定により求めた。
(4)25℃パラキシレン可溶成分量(CXS):
明細書中に記載の方法で測定した。
(5)mm分率:
日本電子(株)製、GSX−400、FT−NMRを用い、前述したとおり、特開平2009−275207号公報の段落[0053]〜[0065]に記載の方法で測定した。
単位は%である。
前述したように、示差屈折計(RI)、粘度検出器(Viscometer)、光散乱検出器(MALLS)を検出器として備えたGPCによって求めた。
(7)歪み硬化度λmax:
伸張粘度測定は以下の条件で行った。
・装置:Rheometorics社製Ares
・冶具:ティーエーインスツルメント社製Extentional Viscosity Fixture
・測定温度:180℃
・歪み速度:0.1/sec
・試験片の作製:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作製する。
λmaxの算出法の詳細は、前述した通りである。
(8)融解ピーク温度:
示差操作熱量計(DSC)を用い、一旦200℃まで温度を上げて熱履歴を消去した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度を融解ピーク温度とした。
(9)(Y−1)、(Y−2)の比率、(Y−2)中のエチレン含量:
明細書中に記載のクロス分別法とFT−IR法の組み合わせの手法により決定した。
(10)(Y−2)成分の固有粘度:
プロピレン系ブロック共重合体(Y)のCXS成分に対して、温度135℃、溶媒にデカリンを用い、ウベローデ型毛管粘度計を用いて測定した。ただし、(Y−2)のエチレン含量が15重量%未満のものについては、(Y−1)成分と(Y)成分全体の固有粘度を測定し、明細書中記載の計算式によって求めた。
実施例および比較例により得られたポリプロピレン系樹脂多層発泡シート(発泡体)から試験片を切出し、試験片重量(g)を、該試験片の外形寸法から求められる体積(cm3)で割って求めた。JIS K7222に準じて測定し、発泡体の密度を求めた。
(12)発泡層倍率:
光学顕微鏡を用いて発泡シートの断面観察を行い、表面層、PPフィラー層、発泡層、のそれぞれの厚みを測定した。多層発泡シート、表面層及びPPフィラー層の密度、表面層、PPフィラー層及び発泡層の厚みから、多層発泡シートの発泡層の密度を「物性の加成則と呼ばれる経験式」に従い算出した。なお、表面層、PPフィラー層及び発泡層に用いられるポリプロピレン樹脂の密度は0.91g/cm3であり、本実施例で用いたPPフィラー層の密度は1.15g/cm3である。
さらに、ポリプロピレン樹脂の密度0.91g/cm3を発泡層の密度で割った値を発泡層倍率とした。
(13)発泡層独立気泡率:
実施例および比較例により得られたポリプロピレン系樹脂多層発泡シートから試験片を切出し、エアピクノメーター(東京サイエンス(株)製)を用い、ASTM D2856に記載の方法に準じて、多層発泡シートの発泡層部分について発泡層独立気泡率を算出した。なお、表面層、PPフィラー層及び発泡層に用いられるポリプロピレン樹脂の密度は0.91g/cm3であり、本実施例で用いたPPフィラー層の密度は1.15g/cm3である。
(14)シート外観評価:
発泡シートの外観評価は、実施例及び比較例で得られたポリプロピレン系樹脂多層発泡シートを以下の基準で評価した。
○:気泡の独立性が高く、発泡シート表面が平滑で、外観が美麗。
△:発泡シート表面は平滑だが、気泡の独立性が低く、外観に劣る。
×:シートにシワや火膨れが発生し、外観が著しく劣る。
(15)容器成形性:
容器成形性は、(株)浅野研究所製の多目的熱成形機を用いて、以下のように容器成形性の評価を実施した。
実施例及び比較例で得られたポリプロピレン系樹脂多層発泡シートから、530mm×530mmの大きさの試験片を切り出しクランプ枠に固定した。上下のヒーターで発泡シート両面を加熱した後、上部の内径が22cm、深さ3.8cmの円形容器金形を用いて真空圧空成形し、以下の基準で成形容器の目視評価を実施した。また、各サンプルの容器成形時には、できるだけきれいな容器が成形できるよう、加熱時間や金形位置を変化させ容器を作製した。
○:熱成形後の容器にシワや潰れが確認されず、厚みムラの少ない良好な容器が成形できた。
△:熱成形後の容器に僅かなシワや潰れが確認されるが、容器は成形できた。
×:熱成形後の容器に著しい潰れやシワが確認され、気泡が表面に露出する箇所があり、良好な容器が成形できなかった
(16)成形体の耐熱変形性試験
実施例および比較例で得られたポリプロピレン系樹脂多層発泡シートから45cm×45cmの大きさに試験片を切り出し、テスト用真空圧空成型機((株)浅野研究所製 FKS型)を用いて、両面を加熱した後、真空成型にてどんぶり型容器を成型した。次いで、得られたどんぶり型容器を130℃に熱したオイルバス(オイルは日清オイリオ(株)製の日清キャノーラ油を使用)中に5分間含侵させた後、取り出し、オイルバス含侵前後の容器形状の比較を以下の基準で実施した。
○:オイルバス含侵前後で容器形状に差が見られない、或いはオイルバス含侵後にわずかな容器形状の変形が確認されるが、実用上問題無いレベルである。
△:オイルバス含侵後に大きな形状の変形が確認される。
×:オイルバス含侵後に著しい容器形状の変形が確認される。
(1)長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)
下記の製造例1で製造した重合体(PP−1)及び下記の製造例2で製造した重合体(PP−2)を用いた。
<触媒成分(A)の合成例1>
以下の手順によって、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウムの合成(成分[A−1](錯体1)の合成)を行った。
(i)4−(4−i−プロピルフェニル)インデンの合成
500mlのガラス製反応容器に、4−i−プロピルフェニルボロン酸15g(91mmol)、ジメトキシエタン(DME)200mlを加え、炭酸セシウム90g(0.28mol)と水100mlの溶液を加え、4−ブロモインデン13g(67mmol)、テトラキストリフェニルホスフィノパラジウム5g(4mmol)を順に加え、80℃で6時間加熱した。
放冷後、反応混合物を蒸留水500ml中に注ぎ、分液ロートに移しジイソプロピルエーテルで抽出した。エーテル層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、4−(4−i−プロピルフェニル)インデンの無色液体15.4g(収率99%)を得た。
500mlのガラス製反応容器に4−(4−i−プロピルフェニル)インデン15.4g(67mmol)、蒸留水7.2ml、DMSO 200mlを加え、ここにN−ブロモスクシンイミド17g(93mmol)を徐々に加えた。そのまま室温で2時間撹拌し、反応混合物を氷水500ml中に注ぎ入れ、トルエン100mlで3回抽出した。トルエン層を飽和食塩水で洗浄し、p−トルエンスルホン酸2g(11mmol)を加え、水分を除去しながら3時間加熱還流した。反応混合物を放冷後、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2−ブロモ−4−(4−i−プロピルフェニル)インデンの黄色液体19.8g(収率96%)を得た。
500mlのガラス製反応容器に、2−メチルフラン6.7g(82m1mol)、DME100mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.59mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液51ml(81mmol)を滴下し、そのまま3時間撹拌した。−70℃に冷却し、そこにトリイソプロピルボレート20ml(87mmol)とDME50mlの溶液を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。
反応混合物に蒸留水50mlを加え加水分解した後、炭酸カリウム223gと水100mlの溶液、2−ブロモ−4−(4−i−プロピルフェニル)インデン19.8g(63mmol)を順に加え、80℃で加熱し、低沸分を除去しながら3時間反応させた。
放冷後、反応混合物を蒸留水300ml中に注ぎ、分液ロートに移しジイソプロピルエーテルで3回抽出した、エーテル層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデンの無色液体19.6g(収率99%)を得た。
500mlのガラス製反応容器に、2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデン9.1g(29mmol)、THF200mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに、1.66mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液17ml(28mmol)を滴下し、そのまま3時間撹拌した。−70℃に冷却し、1−メチルイミダゾール0.1ml(2mmol)、ジメチルジクロロシラン1.8g(14mmol)を順に加え、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。反応混合物に蒸留水を加え、分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄し、硫酸ナトリウムを加え反応混合物を乾燥させた。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ジメチルビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル)シランの淡黄色固体8.6g(収率88%)を得た。
500mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル)シラン8.6g(13mmol)、ジエチルエーテル300mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.66mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液15ml(25mmol)を滴下し、3時間撹拌した。反応混合物の溶媒を減圧で留去し、トルエン400ml、ジエチルエーテル40mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ハフニウム4.0g(13mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン−ヘキサンで再結晶を行い、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウムのラセミ体を黄色結晶として7.6g(収率65%)得た。
得られたラセミ体についての1H−NMRによる同定値を以下に記す。
1H−NMR(C6D6)同定結果
ラセミ体:δ0.95(s,6H),δ1.10(d,12H),δ2.08(s,6H),δ2.67(m,2H),δ5.80(d,2H),δ6.37(d,2H),δ6.74(dd,2H),δ7.07(d,2H),δ7.13(d,4H),δ7.28(s,2H),δ7.30(d,2H),δ7.83(d,4H)。
rac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムの合成:(成分[A−2](錯体2)の合成):
rac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムの合成は、特開平11―240909号公報の実施例1に記載の方法と同様にして、実施した。
(i)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
セパラブルフラスコ中で蒸留水2,264gに96%硫酸(668g)を加えその後、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水澤化学工業(株)製ベンクレイSL:平均粒径19μm)400gを加えた。このスラリーを90℃で210分加熱した。この反応スラリーに蒸留水4,000gを加えた後に、ろ過したところ、ケーキ状固体810gを得た。
次に、セパラブルフラスコ中に、硫酸リチウム432g、蒸留水1,924gを加え硫酸リチウム水溶液としたところへ、上記ケーキ状固体を全量投入した。このスラリーを室温で120分反応させた。このスラリーに蒸留水4Lを加えた後にろ過し、更に蒸留水でpH5〜6まで洗浄し、ろ過を行ったところ、ケーキ状固体760gを得た。
得られた固体を窒素気流下100℃で一昼夜予備乾燥後、直径53μm以上の粗大粒子を除去し、更に200℃、2時間、減圧乾燥することにより、化学処理スメクタイト220gを得た。
この化学処理スメクタイトの組成は、Al:6.45重量%、Si:38.30重量%、Mg:0.98重量%、Fe:1.88重量%、Li:0.16重量%であり、Al/Si=0.175[mol/mol]であった。
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記で得られた化学処理スメクタイト20gを入れ、ヘプタン(132mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(25mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を68.0mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで残液率が1/100以下になるまで洗浄し、全体の液量を100mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、前記触媒成分(A)の合成例1で調製したrac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム(210μmol)をトルエン(42mL)に溶解し(溶液1)、更に、別のフラスコ(容積200mL)中で、前記触媒成分(A)の合成例2で調製したrac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム(90μmol)をトルエン(18mL)に溶解した(溶液2)。
先ほどの化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコにトリイソブチルアルミニウム(0.84mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を1.2mL)を加えた後、上記溶液1を加えて20分間室温で撹拌した。その後、更にトリイソブチルアルミニウム(0.36mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を0.50mL)を加えた後、上記溶液2を加えて、1時間室温で攪拌した。
その後、ヘプタンを338mL追加し、このスラリーを、1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのち、プロピレンを10g/時の速度でフィードし、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、1時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(6mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を17.0mL)を加えて5分攪拌した。
この固体を1時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒52.8gを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は1.64であった。
以下、このものを「予備重合触媒1」という。
内容積200リットルの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換した後、十分に脱水した液化プロピレン40kgを導入した。これに水素9.5リットル(標準状態の体積として)、トリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液470ml(0.12mol)を加えた後、内部温度を70℃まで昇温した。次いで、予備重合触媒1を1.9g(予備重合ポリマーを除いた重量で)、アルゴンで圧入して重合を開始させ、内部温度を70℃に維持した。2時間経過後に、エタノールを100ml圧入し、未反応のプロピレンをパージし、オートクレーブ内を窒素置換することにより重合を停止した。
得られたポリマーを90℃窒素気流下で1時間乾燥し、18.4kgの重合体(以下、「PP−1」という)を得た。
触媒活性は、9200(g−PP/g−cat)であった。MFRは9.3g/10分であった。
添加する水素を4.8リットル、使用する予備重合触媒1を2.3g(予備重合ポリマーを除いた重量で)で行う以外は、製造例1と同様に実施した。16.1kgの重合体(以下、「PP−2」という。)を得た。
触媒活性は、6980(g−PP/g−cat)であった。MFRは1.9g/10分であった。
製造例1〜2で製造した重合体(PP−1〜PP−2)100重量部に対し、フェノ−ル系酸化防止剤であるテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネ−ト]メタン(商品名:IRGANOX1010、BASFジャパン(株)製)0.125重量部、フォスファイト系酸化防止剤であるトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト(商品名:IRGAFOS 168、BASFジャパン(株)製)0.125重量部を配合し、高速攪拌式混合機(ヘンシェルミキサ−、商品名)を用い室温下で3分間混合した後、二軸押出機にて溶融混練して、ポリプロピレン樹脂(X)のペレット(X1)〜(X2)を得た。
なお、二軸押出機には、テクノベル社製KZW−25を用い、スクリュー回転数は400RPM、混練温度は、ホッパ下から80、160、210、230(以降、ダイス出口まで同温度)℃設定とした。
得られたペレット(X1)〜(X2)について、MFR、CXS、13C−NMR、GPC、分岐指数、MT、伸張粘度の評価を行った。評価結果を表1に示した。
下記の製造例3で製造したプロピレン系ブロック共重合体(Y1)を用いた。
<触媒の分析方法>
触媒成分、固体触媒、予備重合触媒の分析に際しては、以下の方法を使用した。
・Ti含量(wt%) 試料を精確に秤量し、加水分解した上で比色法を用いて測定した。予備重合後の試料については、予備重合ポリマーを除いた重量を用いて含量を計算した。
・ケイ素化合物含量(wt%)
試料を精確に秤量し、メタノールで分解した。ガスクロマトグラフィーを用いて標準サンプルと比較することにより、得られたメタノール溶液中のケイ素化合物濃度を求めた。メタノール中のケイ素化合物濃度と試料の重量から、試料に含まれるケイ素化合物の含量を計算した。予備重合後の試料については、予備重合ポリマーを除いた重量を用いて含量を計算した。
(1)固体成分B1の調製
撹拌装置を備えた容量10Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、精製したトルエン2Lを導入した。ここに、室温で、Mg(OEt)2を200g投入し、TiCl4を1Lゆっくりと添加した。徐々に温度を90℃に上げて、フタル酸ジ−n−ブチルを50ml導入した。その後、温度を110℃に上げて3hr反応を行った。反応混合物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応混合物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応混合物を精製したトルエンで充分に洗浄した。更に、精製したn−ヘプタンを用いて、トルエンをn−ヘプタンで置換し、固体成分B1のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分B1のTi含量は2.7wt%であった。
次に、撹拌装置を備えた容量20Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、上記固体成分B1のスラリーを固体成分として100g導入した。精製したn−ヘプタンを導入して、固体成分の濃度が25g/Lとなる様に調整した。SiCl4を50ml加え、90℃で1hr反応を行った。反応混合物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。
その後、精製したn−ヘプタンを導入して液レベルを4Lに調整した。ここに、ジメチルジビニルシランを30ml、t−BuMeSi(OMe)2を30ml、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして80g添加し、40℃で2hr反応を行った。反応混合物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄し、固体成分B1を有機珪素処理して形成した固体触媒B1を得た。得られた固体触媒B1のスラリーの一部をサンプリングして乾燥し、分析を行った。固体触媒B1にはTiが1.2wt%、t−BuMeSi(OMe)2が8.9wt%含まれていた。
上記で得られた固体触媒B1を用いて、以下の手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製したn−ヘプタンを導入して、固体触媒の濃度が20g/Lとなる様に調整した。スラリーを10℃に冷却した後、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして10g添加し、280gのプロピレンを4hrかけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30min反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、反応混合物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。得られたスラリーをオートクレーブから抜き出し、真空乾燥を行って予備重合触媒B1を得た。この予備重合触媒B1は、固体触媒1gあたり2.5gのポリプロピレンを含んでいた。分析したところ、この予備重合触媒B1のポリプロピレンを除いた部分には、Tiが1.0wt%、t−BuMeSi(OMe)2が8.3wt%含まれていた。
第1重合槽のガス組成については、プロピレンの分圧が1.8MPaA、重合槽の全圧が3.0MPaG、となる様に、プロピレンと窒素を連続的に供給した。また、分子量制御剤としての水素を、水素/プロピレンのモル比で0.020となるように連続的に供給した。重合温度は60℃となるように制御した。この第1重合槽に、Et3Alを4.0g/hで供給し、更に、上記の予備重合触媒B1を第1重合槽におけるプロピレン重合体の生産速度が17.5kg/hとなるように連続的に供給し、プロピレン単独重合体の製造を行った。第1重合槽で生産したパウダー(プロピレン重合体)は、重合槽内のパウダー保有量が40kgとなるように連続的に抜き出し、第2重合槽に連続的に移送した。第1重合槽から第2重合槽へ移送するパウダーの一部をサンプリングして分析した所、MFRは20.0g/10分であった。なお、MFRの測定の際には、サンプルであるプロピレン重合体に、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネ−ト]メタン(商品名:IRGANOX1010、BASFジャパン(株)製)、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(商品名:IRGAFOS 168、BASFジャパン(株)製)、ステアリン酸カルシウム、をそれぞれ適量(500wtppm程度)添加するため、これらをポリ袋に入れ、袋ごと手で上下左右に振とうして内容物を充分撹拌することにより混合(ドライブレンド)した上で測定を行った。
また、MPaGは大気圧を基準にしたゲージ圧であり、真空圧を基準にしたMPaA(絶対圧)とは、XX[MPaG]=XX+0.10133[MPaA]の関係を有する。
第2重合槽のガス組成については、プロピレンの分圧が1.15MPaA、エチレンの分圧が0.35MPaA、重合槽の全圧が2.5MPaG、となる様に、プロピレン、エチレン、窒素を連続的に供給した。また、分子量制御剤としての水素を、水素/(プロピレン+エチレン)のモル比で260ppmとなるように連続的に供給した。重合温度は70℃となるように制御した。更に、重合抑制剤として、エタノールを2.0g/hとなる様に連続的に供給し、プロピレン−エチレン共重合体の製造を行った。第2重合槽で生産が終了したパウダー(プロピレン重合体とプロピレン−エチレン共重合体とからなる多段重合体であるプロピレン系ブロック共重合体)は、重合槽内のパウダー保有量が60kgとなるように連続的にベッセルに抜き出した。このベッセルに、水分を含んだ窒素ガスを供給して反応を停止させ、プロピレン系ブロック共重合体(Y1)を得た。
製造例3で得られたプロピレン系ブロック共重合体(Y1)100重量部に対し、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート(商品名:Cyanox1790、日本サイテックインダストリーズ(株)製)0.05重量部、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(商品名:IRGAFOS 168、BASFジャパン(株)製)0.10重量部、ステアリン酸カルシウム0.05重量部を配合し、高速攪拌式混合機(ヘンシェルミキサ−、商品名)を用い室温下で3分間混合した。その後、二軸押出機で溶融混練して押し出し、冷水槽を通した後にストランドカッターにてストランドをカットしてペレットを得た。
なお、二軸押出機にはテクノベル社製KZW−25を用い、スクリュー回転数は300RPM、混練温度は、ホッパ下から80、160、180、200、200、200、210、210、210℃(ダイス出口)に設定した。
得られたプロピレン系ブロック共重合体(Y1)のペレットを分析した結果、MFRが1.2g/10分、プロピレン系ブロック共重合体(Y)中のプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の含量が28.0重量%、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)中のエチレン含量が26.0重量%、プロピレン系ブロック共重合体(Y)の融解ピーク温度が160.0℃、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の固有粘度が9.4dl/gであった。
なお、プロピレン系ブロック共重合体(Y1)のペレットを成分(Y)のペレット(Y1)とも称する。
プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)は市販のグレードを用いることができる。
(Z1)ノバテックPP MG03BF(商品名、日本ポリプロ(株)製)、触媒:チーグラー・ナッタ触媒、融解ピーク温度:148℃、MFR:30g/10分
(Z2)ノバテックPP MG03EQ (商品名、日本ポリプロ(株)製)、触媒:チーグラー・ナッタ触媒、融解ピーク温度:144℃、MFR:30g/10分)
(Z3)ノバテックPP MG3F(商品名、日本ポリプロ(株)製)、触媒:チーグラー・ナッタ触媒、融解ピーク温度:152℃、MFR:8g/10分
(H1)ノバテックPP MA1B(商品名、日本ポリプロ(株)製)、触媒:チーグラー・ナッタ触媒、融解ピーク温度:158℃、MFR:20g/10分
(K1)STX0691D(商品名、日本ポリプロ(株)製)、ミリケン社製、商品名:ミラッドNX8000Jを10重量%含む結晶化核剤マスターバッチ
(K2)MBN05A(商品名、日本ポリプロ(株)製)、(株)ADEKA製、商品名:アデカスタブNA−11を5重量%含む結晶化核剤マスターバッチ
(K3)MBN05B(商品名、日本ポリプロ(株)製)、(株)ADEKA製、商品名:アデカスタブNA−21を5重量%含む結晶化核剤マスターバッチ
(PPF−1)TX1447MBN(商品名、日本ポリプロ(株)製)、タルクマスターバッチ
(PP−3)ノバテックPP BC3BRFA(商品名、日本ポリプロ(株)製)、MFR:13g/10分)
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)と、成分(Z)のペレット(Z1)の重量比率を49:21:30とした混合物100重量部と、結晶化核剤(K)のマスターバッチ(K1)4.0重量部、気泡調整剤として化学発泡剤(商品名:ハイドロセロールCF40E−J、クラリアントジャパン(株)製)1.25重量部とを、リボンブレンダーにより均一に攪拌混合し、バレル途中に物理発泡剤注入用のバレル孔を有するスクリュー径65mmΦの押出機に投入した。
押出機のシリンダー設定温度を240℃、スクリュー回転数を75rpmとして樹脂を加熱溶融して可塑化するとともに気泡調整剤を分解させながら、該混合物100重量部に対して、物理発泡剤として二酸化炭素を、発泡層の樹脂吐出量に対して0.48重量部の割合で、圧入混練して発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物とした。
押出機後段の設定温度を180℃として、その発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物を冷却した。
また、PPフィラー層を得るために、前述のPPフィラー層用樹脂組成物PPF−1と非発泡層用樹脂組成物PP−3とを、重量比率が50:50となるようにリボンブレンダーにより攪拌混合し、スクリュー径65mmΦ押出機に投入して、230℃で加熱溶融後、押出機シリンダーの設定温度を180℃として冷却した。
また、表面層を得るために、スクリュー径40mmΦ押出機に、非発泡層用樹脂組成物PP−3を投入して、230℃で加熱溶融後、押出機シリンダーの設定温度を200℃とて冷却した。
上記発泡層、PPフィラー層及び表面層を、フィードブロックを介してTダイ(ギャップ=0.4mm)より表面層/PPフィラー層/発泡層/PPフィラー層/表面層からなる3種5層構成で大気中に105kg/hrの吐出量で共押出して多層発泡体とし、該発泡体を冷却ロールにより冷却しつつ、ピンチロールで引き取って厚みを調整し、厚み0.76mmのポリプロピレン系樹脂多層発泡シートを得た。
得られた多層発泡シートは、表面層:PPフィラー層:発泡層:PPフィラー層:表面層の厚みが8:80:590:80:8の層構成を有し、発泡体密度が0.383g/cm3、発泡層独立気泡率が38%の外観良好なものであった。発泡シートの評価結果を表2に示す。
表2に示すような種類及び重量比率で成分(X)と成分(Y)と成分(Z)のペレット及び結晶化核剤(K)のマスターバッチと、気泡調整剤として実施例1記載の化学発泡剤1.25重量部とを混合して、実施例1記載と同様の方法で、多層発泡シートを得た。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
まず、成分(Z2)のパウダーをペレット化する為、成分(Z2)100重量部に対し、テトラキス[メチレンー3―(3,5―ジーt―ブチルー4―ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(商品名:IRGANOX 1010、BASFジャパン(株)製)0.10重量部、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(商品名:IRGAFOS 168、BASFジャパン(株)製)0.10重量部、ステアリン酸カルシウム0.05重量部を配合し、高速攪拌式混合機(ヘンシェルミキサ−、商品名)を用い室温下で3分間混合した。その後、二軸押出機で溶融混練して押し出し、冷水槽を通した後にストランドカッターにてストランドをカットしてペレットを得た。
なお、二軸押出機にはテクノベル社製KZW−25を用い、スクリュー回転数は300RPM、混練温度は、ホッパ下から80、160、180、200、200、200、210、210、210℃(ダイス出口)に設定した。
そして、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)と、得られた成分(Z2)のペレットの重量比率を49:21:30とした混合物100重量部と、結晶化核剤(K)のマスターバッチ(K2)2.0重量部、及び、気泡調整剤として実施例1記載の化学発泡剤1.25重量部とを混合して、実施例1記載と同様の方法で、多層発泡シートを作製した。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
表2に示すような種類及び重量比率で成分(X)と成分(Y)と成分(Z)のペレット及び結晶化核剤(K)のマスターバッチと、気泡調整剤として実施例1記載の化学発泡剤1.25重量部とを混合して、実施例6記載と同様の方法で、多層発泡シートを得た。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)のみを重量比率70:30で用いた以外は、実施例1記載と同様の方法で多層発泡シートを得た。その発泡シートは独立気泡率が低く、シートの外観性及び容器成形性に劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X2)と成分(Y)のペレット(Y1)のみを重量比率70:30で用いた以外は、実施例1記載と同様の方法で多層発泡シートを得た。その発泡シートは独立気泡率が低く、シートの外観性及び容器成形性に劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)と本願の特許請求の範囲外であるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のペレット(Z3)を重量比率35:15:50で用いた以外は、実施例1記載と同様の方法で多層発泡シートを得た。その発泡シートは独立気泡率が低く、シートの外観性及び容器成形性に劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)と本願の特許請求の範囲外であるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)のペレット(Z3)を重量比率35:15:50で用いた以外は、実施例6記載と同様の方法で多層発泡シートを得た。その発泡シートは独立気泡率が低く、シートの外観性及び容器成形性に劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
発泡層を得るために、成分(X)のペレット(X1)と成分(Y)のペレット(Y1)と本願の特許請求の範囲外であるポリプロピレン単独重合体のペレット(H1)を重量比率35:15:50で用いた以外は、実施例8記載と同様の方法で発泡シートを得た。その発泡シートは独立気泡率が低く、シートの外観性及び容器成形性に劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
結晶化核剤(K)のマスターバッチ(K1)を処方しなかった以外は、実施例2記載と同様の方法で発泡シートを得た。その発泡シートは、成形体としての耐熱変形性が劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
成分(Z)のペレット(Z1)をペレット(Z2)に替え、結晶化核剤(K)のマスターバッチ(K1)を処方しなかった以外は、実施例5記載と同様の方法で発泡シートを得た。その発泡シートは、成形体としての耐熱変形性が劣るものであった。得られた発泡シートの評価結果を表2に示す。
実施例1記載と同様の方法で、表3に示される各層の厚み、発泡体密度、発泡層倍率および発泡層独立気泡率を有する多層発泡シートを得た。ここで、成分(X)、成分(Y)及び成分(Z)の種類及び重量比率、並びにPPフィラー層配合及び表面層配合は、表3に示されるものに変更した。得られた発泡シートの評価結果を表3に示す。
Claims (7)
- ポリプロピレン系樹脂組成物100重量部に対して発泡剤を0.05〜6.0重量部含有する発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡層と、無機フィラーを含むPPフィラー層と、熱可塑性樹脂組成物からなる表面層とを備えるポリプロピレン系樹脂多層発泡シートであって、
前記ポリプロピレン系樹脂組成物が、
下記の(X−i)〜(X−iv)の特性を有し、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を67.5〜2.5重量%、
下記の(Y−i)〜(Y−v)の特性を有し、プロピレン(共)重合体(Y−1)およびプロピレン−エチレン共重合体(Y−2)からなる多段重合体であるプロピレン系ブロック共重合体(Y)を2.5〜67.5重量%、及び
下記の(Z−i)〜(Z−iii)の特性を有するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体(Z)を10〜65重量%
含むポリプロピレン系樹脂混合物100重量部(ただし、(X)、(Y)、(Z)の合計は100重量%である)に対して、結晶化核剤(K)を0.01〜1.0重量部含むことを特徴とするポリプロピレン系樹脂多層発泡シート。
(X−i)MFRが0.1〜30.0g/10分であること。
(X−ii)GPCによる分子量分布Mw/Mnが3.0〜10.0、且つMz/Mwが2.5〜10.0であること。
(X−iii)溶融張力(MT)(単位:g)は、
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または
MT≧15
のいずれかを満たすこと。
(X−iv)25℃パラキシレン可溶成分量(CXS)がポリプロピレン樹脂(X)の全重量に対して5.0重量%未満であること。
(Y−i)(Y−1)と(Y−2)の割合は、(Y−1)が50〜99重量%、(Y−2)が1〜50重量%であること(但し、プロピレン系ブロック共重合体(Y)の全重量を100重量%とする。)。
(Y−ii)プロピレン系ブロック共重合体(Y)のMFRが0.1〜200.0g/10分であること。
(Y−iii)プロピレン系ブロック共重合体(Y)の融解ピーク温度が155℃を超えること。
(Y−iv)プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)中のエチレン含量が11〜60重量%であること(但し、プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の構成モノマーの全重量を100重量%とする。)。
(Y−v)プロピレン−エチレン共重合体(Y−2)の135℃デカリン中での固有粘度が5.3dl/g以上であること。
(Z−i)チーグラー・ナッタ触媒で重合されていること。
(Z−ii)DSCにて測定される融解ピーク温度が157℃以下であること。
(Z−iii)MFRが21.0g/10分以上であること。 - 前記ポリプロピレン樹脂(X)が下記の特性(X−v)を有することを特徴とする請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂多層発泡シート。
(X−v):絶対分子量Mabsが100万における分岐指数g’は、0.30以上0.95未満であること。 - 前記ポリプロピレン樹脂(X)が下記の特性(X−vi)を有することを特徴とする請求項2に記載のポリプロピレン系樹脂多層発泡シート。
(X−vi):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上であること。 - 前記結晶化核剤(K)が下記一般式(1)〜(2)で示されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリプロピレン系樹脂多層発泡シート。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の多層発泡シートを、熱成形してなることを特徴とする成形体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の多層発泡シートを成形してなる成形体であって、前記発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡層を、射出成形法、熱成形法、押出成形法、ブロー成形法またはビーズ発泡成形法のいずれかの成形法で成形することにより得られることを特徴とする成形体。
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CN116333423A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-27 | 广东奔迪新材料科技有限公司 | 高强度和高韧性聚烯烃塑性体发泡珠粒制品及其制备方法 |
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