JP2023508929A - ポリエチレン組成物 - Google Patents

ポリエチレン組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2023508929A
JP2023508929A JP2022538166A JP2022538166A JP2023508929A JP 2023508929 A JP2023508929 A JP 2023508929A JP 2022538166 A JP2022538166 A JP 2022538166A JP 2022538166 A JP2022538166 A JP 2022538166A JP 2023508929 A JP2023508929 A JP 2023508929A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyethylene
fraction
area
elution profile
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022538166A
Other languages
English (en)
Inventor
ビスワス、サンジブ
シャルマ、ラーフル
エー. デグルート、ジャクリーン
シュピーカーマン、エリカ
エス. ジンジャー、ダグラス
ワン、チエン
デミロルズ、メフメト
ティー. ガレスピー、デイヴィッド
キュー. ドー、ヒエン
ピー. フォンテーヌ、フィリップ
Original Assignee
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー filed Critical ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Publication of JP2023508929A publication Critical patent/JP2023508929A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/02Ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0807Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
    • C08L23/0815Copolymers of ethene with aliphatic 1-olefins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/033 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/24All layers being polymeric
    • B32B2250/242All polymers belonging to those covered by group B32B27/32
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2270/00Resin or rubber layer containing a blend of at least two different polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/31Heat sealable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/746Slipping, anti-blocking, low friction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/16Copolymers of ethene with alpha-alkenes, e.g. EP rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65908Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond in combination with an ionising compound other than alumoxane, e.g. (C6F5)4B-X+
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65912Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond in combination with an organoaluminium compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/16Applications used for films
    • C08L2203/162Applications used for films sealable films
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06Properties of polyethylene
    • C08L2207/064VLDPE
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、35℃~70℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第1のポリエチレン画分であって、第1のポリエチレン面積画分が、35℃~70℃の溶出プロファイルにおける面積であり、第1のポリエチレン画分面積が、溶出プロファイルの総面積の25%~65%を構成する、第1のポリエチレン画分と、溶出プロファイルにおいて、85℃~120℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第2のポリエチレン画分であって、第2のポリエチレン面積画分が、85℃~120℃の溶出プロファイルにおける面積であり、第2のポリエチレン画分面積が、溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%を構成する、第2のポリエチレン画分と、を含み得る、ポリエチレン組成物の実施形態が提供される。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2019年12月31日に出願された米国特許仮出願第62/955,723号に対する優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、ポリマー組成物、より具体的には、ポリエチレン組成物及びそれを生成する方法に関する。
包装用途などの産業におけるポリオレフィン組成物の使用は、一般に知られている。そのようなポリオレフィン組成物を生成するために、様々な従来の方法が用いられ得る。異なる触媒系を使用する様々な重合技法が、包装用途に好適なそのようなポリオレフィン組成物を生成するために用いられている。しかしながら、いくつかの実施形態では、包装用途に好適な開発組成物における研究努力にもかかわらず、所望のポリマー組成物密度で物理的特性と加工性との良好なバランスを有し得る包装用途に好適な改良されたポリエチレン組成物の必要性が依然として存在する。
本出願は、包装用途、フィルム、多層構造、及びこれらから作製された包装物品に好適なポリエチレン組成物を開示する。実施形態では、本開示のポリエチレン組成物は、ヒートシーラント包装用途としての使用に好適である。
従来のフィルム、例えば、シーラント層を利用するものは、典型的には、ホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方と、フィルムの全体的密度との間のトレードオフを経験する。組成物の密度は、フィルムの加工特性に影響を及ぼし得る。例えば、比較的低い密度を有する従来のポリエチレン組成物を含むフィルムは、比較的高い全体的密度を有する組成物を含むフィルムと比較する場合、より低いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を示すフィルムを提供する傾向がある。比較的低い密度を有するポリエチレン組成物はまた、材料の非常に低い融点及びタック性又は粘着性の性質に起因して、従来のインフレーションフィルム用途において加工するのに特に困難であり得、逆に、比較的高い全体的密度を有するフィルムは、多くの場合、より高いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を示す。包装用途では、より低いホットタック及びヒートシール開始温度は、望ましいポリマー性能特性であり得る。したがって、より低いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を提供する比較的高い密度を有するフィルムの必要性が存在する。本開示のポリエチレン組成物は、比較的高い密度及び比較的低いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を有するフィルムを提供し得る。
本明細書で詳細に記載されるように、ポリマー組成物は、改善されたコモノマー組成分布(improved comonomers composition distribution、iCCD)分析によって評価され得る。本開示の実施形態は、いくつかの実施形態において、iCCD分析を介する特定の温度範囲に各々が溶出プロファイルの総面積の所望のパーセンテージを含む、少なくとも3つのポリエチレン画分を含むポリエチレン組成物を提供することによって、ヒートシール開始温度、ホットタック開始温度、及びポリマー密度に関する上記の必要性を満たし得る。そのようなポリエチレン組成物は、望ましいホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を有し得るが、例えば、少なくとも0.880g/cmの密度を有する。例えば、本開示のポリエチレン組成物は、従来のポリマー組成物よりも比較的高い密度で、より低いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を有し得る。理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載されるポリエチレン組成物の少なくともいくつかは、第1のポリエチレン画分及び第2のポリエチレン画分が、それぞれ、iCCD分析の溶出プロファイルにおいて35℃~70℃及び85℃~120℃でピークを示す特定のマルチモーダル溶出プロファイルに少なくとも部分的に起因して、このような特性を有し得ると考えられる。
1つ以上の実施形態によれば、包装用途に好適なポリエチレン組成物は、(a)改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、35℃~70℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第1のポリエチレン画分であって、第1のポリエチレン面積画分が、35℃~70℃の溶出プロファイルにおける面積であり、第1のポリエチレン画分面積が、溶出プロファイルの総面積の25%~65%を構成する、第1のポリエチレン画分、(b)iCCD分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、85℃~120℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第2のポリエチレン画分であって、第2のポリエチレン面積画分が、85℃~120℃の溶出プロファイルにおける面積であり、第2のポリエチレン画分面積が、溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%を構成する、第2のポリエチレン画分、及び(c)iCCD分析方法を介する溶出プロファイルにおける、70℃~85℃の温度範囲内の第3のポリエチレン画分であって、第3のポリエチレン面積画分が、70℃~85℃の溶出プロファイルにおける面積であり、第3のポリエチレン画分面積が、溶出プロファイルの総面積の10%未満を構成する、第3のポリエチレン画分、を含み得る。ポリエチレン組成物は、0.880g/cm~0.910g/cmの密度、0.50g/10分~6.0g/10分のメルトインデックス(I)、及び2.0未満のポリエチレン組成物のゼロ剪断粘度比を有し得る。
1つ以上の実施形態によれば、フィルムは、上記又は本明細書に記載される他の実施形態のいずれかのポリエチレン組成物を含み得る。
1つ以上の実施形態によれば、物品は、上記又は本明細書に記載される他の実施形態のいずれかのポリエチレン組成物を含み得る。
本開示の特定の実施形態の以下の発明を実施するための形態は、以下の図面と併せて読む場合、最も良く理解され得、そこでは、同様の構造が同様の参照数字で示される。
本明細書で記載される1つ以上の実施形態による、iCCD溶出プロファイルを概略的に示すグラフである。 本明細書に記載される1つ以上の実施形態による、ポリエチレンを生成するのに有用な反応器系を概略的に示す図である。
本明細書に記載されるのは、ポリエチレン組成物の実施形態である。そのようなポリエチレン組成物は、例えば、包装用途で使用され得る。ポリエチレン組成物は、第1のポリエチレン画分、第2のポリエチレン画分、及び第3のポリエチレン画分を含み得る。ポリエチレン組成物は、フィルム(単層フィルム及び多層フィルムを含む)又は多層構造及び包装材などの他の物品に含まれ得る。
本明細書に記載されるように、「ポリエチレン」又は「エチレン系ポリマー」は、過半量(>50モル%)のエチレンモノマーに由来する単位を含むポリマーを指す。これは、ポリエチレンホモポリマー又はコポリマー(単位が2つ以上のコモノマーに由来することを意味する)を含む。当該技術分野において既知のポリエチレンの一般的な形態としては、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear Low Density Polyethylene、LLDPE)、超低密度ポリエチレン(Ultra Low Density Polyethylene、ULDPE)、超低密度ポリエチレン(Very Low Density Polyethylene、VLDPE)、線状の低密度樹脂及び実質的に線状の低密度樹脂の両方を含む、シングルサイト触媒による線状低密度ポリエチレン(m-LLDPE)、エチレン系プラストマー(ethylene-based plastomer、POP)及びエチレン系エラストマー(ethylene-based elastomer、POE)、中密度ポリエチレン(Medium Density Polyethylene、MDPE)、並びに高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene、HDPE)が挙げられる。これらのポリエチレン材料は、概して、当該技術分野において既知である。しかしながら、以下の記載は、これらの異なるポリエチレン樹脂のうちのいくつかの間の差異を理解するのに役立ち得る。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、組成物を構成する材料、並びに組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物の混合物を指す。
「LDPE」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」、又は「高分岐ポリエチレン」とも称され得、ポリマーが、過酸化物(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4,599,392号を参照されたい)などの、フリーラジカル開始剤を使用して、14,500psi(100MPa)を上回る圧力で、オートクレーブ又は管状反応器中で、部分的又は完全に、ホモ重合又は共重合されることを意味するように定義され得る。LDPE樹脂は、典型的には、0.916~0.935g/cmの範囲内の密度を有する。
「LLDPE」という用語は、伝統的なチーグラー・ナッタ触媒系及びクロム系触媒、並びにモノ-又はビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)及び幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)を含むが、これらに限定されないシングルサイト触媒を使用して作製される両方の樹脂を含み、かつ直鎖状、実質的に直鎖状、又は不均質なポリエチレンコポリマー又はホモポリマーを含む。LLDPEは、LDPEよりも少ない長鎖分岐を含有し、米国特許第5,272,236号、米国特許第5,278,272号、米国特許第5,582,923号、及び米国特許第5,733,155号に更に定義されている実質的に線状のエチレンポリマー、米国特許第3、645、992号のものなどの、均質に分岐した線状エチレンポリマー組成物、米国特許第4,076,698号に開示されているプロセスに従って調製されるものなどの不均質分岐エチレンポリマー、及び/又はこれらのブレンド(米国特許第3,914,342号又は米国特許第5,854,045号に開示されているものなど)が挙げられる。LLDPEは、当該技術分野で既知の任意の種類の反応器又は反応器構成を使用して、気相、溶液相、若しくはスラリー重合、又はそれらの任意の組み合わせを介して作製され得る。
「MDPE」という用語は、0.924~0.936g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。「MDPE」は、典型的には、クロム若しくはチーグラー・ナッタ触媒を使用して、又は置換モノ-若しくはビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)が挙げられるが、これらに限定されないシングルサイト触媒を使用して作製される。
「HDPE」という用語は、一般にチーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又は置換モノ-若しくはビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)を含むが、これらに限定されないシングルサイト触媒を用いて調製される、約0.935g/cm超~最大約0.980g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。
「ULDPE」という用語は、一般にチーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又は置換モノ-若しくはビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)を含むが、これらに限定されないシングルサイト触媒を用いて調製される、0.855~0.912g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。ULDPEとしては、ポリエチレン(エチレン系)プラストマー及びポリエチレン(エチレン系)エラストマーが挙げられるが、これらに限定されない。ポリエチレン(エチレン系)エラストマー又はプラストマーは、一般に、0.855~0.912g/cmの密度を有する。
「ブレンド」、「ポリマーブレンド」などという用語は、2つ以上のポリマーの組成物を意味する。そのようなブレンドは、混和性であっても、そうでなくてもよい。そのようなブレンドは、相分離していても、していなくてもよい。そのようなブレンドは、透過電子分光法、光散乱、X線散乱、及び当該技術分野で既知の任意の他の方法から決定されるような、1つ以上のドメイン構成を含有しても、そうでなくてもよい。ブレンドは、積層体ではないが、積層体のうちの1つ以上の層が、ブレンドを含有し得る。そのようなブレンドは、その場で(例えば、反応器内で)形成される乾式ブレンドとして、溶融ブレンドとして、又は当業者に既知の他の技法を使用して調製され得る。
相反する記載がなく、文脈から暗示されておらず、又は当該技術分野で慣例的でない限り、全ての部及びパーセントは、重量に基づくものであり、全ての温度は、℃単位であり、全ての試験方法は、本開示の出願日の時点において最新のものである。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」という用語及びそれらの派生語は、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、任意の追加の成分、工程、又は手順の存在を除外することを意図するものではない。いかなる疑念も避けるために、「含む(comprising)」という用語の使用を通して特許請求される全ての組成物は、別段矛盾する記述がない限り、ポリマー性か又は別のものであるかにかかわらず、いかなる追加の添加剤、アジュバント、又は化合物も含み得る。「からなる」という用語は、具体的に描写又は列記されていない任意の成分、工程、又は手順を除外する。
ポリエチレンの組成及び特性評価
1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、0.880g/cm~0.910g/cmの密度を有し得る。例えば、本開示のポリエチレン組成物の実施形態は、0.880g/cm~0.908g/cm、0.880g/cm~0.906g/cm、0.880g/cm~0.904g/cm、0.880g/cm~0.902g/cm、0.880g/cm~0.900g/cm、0.900g/cm~0.908g/cm、0.900g/cm~0.906g/cm、0.900g/cm~0.904g/cm、0.900g/cm~0.902g/cm、0.902g/cm~0.910g/cm、0.902g/cm~0.908g/cm、0.902g/cm~0.906g/cm、0.902g/cm~0.904g/cm、0.904g/cm~0.910g/cm、0.904g/cm~0.908g/cm、0.904g/cm~0.906g/cm、0.906g/cm~0.910g/cm、0.906g/cm~0.908g/cm、0.908g/cm~0.910g/cm、又はこれらの範囲の任意の組み合わせの密度を有し得る。
1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、0.50g/10分~6.0g/10分のメルトインデックス(I)を有し得る。例えば、1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、0.5g/10分~5.0g/10分、0.5g/10分~4.0g/10分、0.5g/10分~3.0g/10分、0.5g/10分~2.0g/10分、0.5g/10分~1.0g/10分、1.0g/10分~6.0g/10分、1.0g/10分~5.0g/10分、1.0g/10分~4.0g/10分、1.0g/10分~3.0g/10分、1.0g/10分~2.0g/10分、2.0g/10分~6.0g/10分、2.0g/10分~5.0g/10分、2.0g/10分~4.0g/10分、2.0g/10分~3.0g/10分、3.0g/10分~6.0g/10分、3.0g/10分~5.0g/10分、3.0g/10分~4.0g/10分、4.0g/10分~6.0g/10分、4.0g/10分~5.0g/10分、5.0g/10分~6.0g/10分、又はこれらの範囲の任意の組み合わせのメルトインデックス(I)を有し得る。
実施形態によれば、ポリエチレン組成物は、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)として表される、2.0~6.0の範囲内の分子量分布を有し得る。例えば、ポリエチレン組成物は、2.0~5.5、2.0~5.0、2.0~4.5、2.0~4.0、2.0~3.5、2.0~3.0、2.0~2.5、2.5~6.0、3.0~5.5、3.0~5.0、3.0~4.5、3.0~4.0、3.0~3.5、3.5~6.0、3.5~5.5、3.5~5.0、3.5~4.5、3.5~4.0、4.0~6.0、4.0~5.5、4.0~5.0、4.0~4.5、4.5~6.0、4.5~5.5、4.5~5.0、5.0~6.0、5.0~5.5、若しくは5.5~6.0、又はこれらの範囲の任意の組み合わせの分子量分布を有し得る。本明細書に記載されるように、分子量分布は、本明細書に記載されるようなゲル浸透クロマトグラフィ(gel permeation chromatography、GPC)技法に従って計算され得る。
1つ以上の追加の実施形態によれば、ポリエチレン組成物は、2.0未満のゼロ剪断粘度比を有し得る。例えば、ポリエチレン組成物は、1.9未満、1.8未満、1.7未満、1.6未満、1.5未満、1.4未満、1.3未満、1.2未満、又は更に1.1未満のゼロ剪断粘度比を有し得る。1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、少なくとも1.0のゼロ剪断粘度比を有し得る。実施形態では、ポリエチレン組成物は、1.0~2.0、1.0~1.8、1.0~1.6、1.0~1.4、1.0~1.2、1.2~2.0、1.2~1.8、1.2~1.6、1.2~1.4、1.4~2.0、1.4~1.8、1.4~1.6、1.6~2.0、1.6~1.8、又は1.8~2.0のゼロ剪断粘度比を有し得る。
タンデルタ(tan δ)とは、材料が、完全弾性固体(d=0°、タンデルタ=0)にどれだけ近いかを示す尺度、又は材料が、完全ニュートン液体(d=90°、タンデルタ≒無限)にどれだけ近いかを示す尺度を指す。したがって、tan dのより低い値は、より大きい弾性を反映する。タンデルタは、同じ全体的な分子量での長鎖分岐(long chain branching、LCB)及び分子量分布(molecular weight distribution、MWD)の関数である。より高いタンデルタ値は、より低いLCBを示す。実施形態では、ポリエチレン組成物は、10~100、10~90、10~80、10~70、10~60、10~50、10~40、10~30、10~20、20~100、20~90、20~80、20~70、20~60、20~50、20~40、20~30、30~100、30~90、30~80、30~70、30~60、30~50、30~40、40~100、40~90、40~80、40~70、40~60、40~50、50~100、50~90、50~80、50~70、50~60、60~100、60~90、60~80、60~70、70~100、70~90、70~80、80~100、80~90、又は90~100の0.1ラジアン/秒及び190℃でのタンデルタを有し得る。
本明細書に記載されるように、ポリエチレン「画分」とは、ポリエチレン組成物の組成全体の一部分を指す。本開示の実施形態は、少なくとも「第1のポリエチレン画分」及び「第2のポリエチレン画分」を含み得る。実施形態は、「第3のポリエチレン画分」及び「第4のポリエチレン画分」を含み得る。ポリエチレン組成物中に含まれる様々な画分は、改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、それらの温度範囲によって定義され得る。例えば、ポリエチレン画分は、より低い温度からより高い温度までの範囲によって定義され得る。2つ以上のポリエチレン画分が互いに重なり合い得ることを理解されたい。ポリエチレン画分は、1つ以上の実施形態では、iCCDデータのピーク又はトラフと一般に相関し得る。1つ以上の実施形態では、特定のポリエチレン画分は、iCCD分析溶出プロファイルによって定義されるように、ポリエチレン組成物の総面積の指定されたパーセンテージを含み得る。特に明記されていない限り、本明細書で言及されるいずれの溶出プロファイルも、iCCDを介して観察された溶出プロファイルである。そのような画分の例は、本明細書により提供される実施例を考慮してよりよく理解されるであろう。
一般に、第1の画分は、第1の画分の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含み得る。第2の画分は、第2の画分の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含み得る。第4の画分は、第4の画分の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含み得る。本明細書に記載のポリエチレン組成物は、「マルチモーダル」と称することができ、これは、ポリエチレン組成物が、それらの溶出プロファイルに少なくとも2つのピークを含むことを意味する。実施形態では、本明細書に記載されるポリエチレン組成物は、その溶出プロファイルにおいて、2つのピーク(「バイモーダル」)、3つのピーク(「トリモーダル」)、又は4つ以上のピークを含み得る。第1のポリエチレン面積画分、第2のポリエチレン画分、第3のポリエチレン画分、及び第4のポリエチレン画分はそれぞれ、各々がポリエチレン組成物の総質量の一部分を含み得る。
記載されるiCCD分布に関連して、図1は、例示のiCCD分布100を概略的に示す。図1は、一般に、本明細書で詳細に考察される、第1の画分、第2の画分、第3の画分、第4の画分などの、本明細書に記載されるポリエチレン組成物のiCCDプロファイルのいくつかの特徴を示す。したがって、図1は、本明細書で提供されるiCCDプロファイルに関連する開示に関して参照として使用され得る。
具体的には、第1の画分102、第2の画分104、第3の画分106、第4の画分108が示される。第1の画分102は、ピーク112を有し、第2の画分104は、ピーク114を有する。第4の画分108は、ピーク118を有し得る。図1のプロファイルは、実験又は観察に由来するものではないが、代わりに、iCCD溶出プロファイルの特定の特徴を記載するという情報提供目的で提供されることを理解されたい。
1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン画分、第2のポリエチレン画分、及び第4のポリエチレン画分のうちの1つ以上は、単一のピークを有し得る。本明細書で使用される場合、「単一のピーク」は、特定の画分が単一のピークのみを含むiCCDを指す。すなわち、いくつかの実施形態では、第1のポリエチレン画分、第2のポリエチレン画分、及び第4のポリエチレン画分のうちの1つ以上のiCCDは、単一のピークを形成するために、下向きの傾斜領域に続き上向きの傾斜領域のみを含む。
第1のポリエチレン画分、第2のポリエチレン画分、及び第4のポリエチレン画分のうちの1つ以上にあるピークは、定義された温度境界でのそれぞれのポリエチレン画分における極小値によって形成され得ないことを理解されたい。つまり、ピークは、ポリエチレン画分のしきい値温度によって形成されたピークではなく、その範囲全体の観点でのピークでなければならない。例えば、単一の谷に続く単一のピークがポリエチレン画分に存在する場合(上向きの傾斜に続く下向きの傾斜に続く上向きの傾斜)、そのようなポリエチレン画分には単一のピークのみが存在することになる。
1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン画分102は、35℃~70℃の溶出プロファイルにおける面積であり得る。追加の実施形態では、第1のポリエチレン画分102は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、35℃~60℃、35℃~50℃、40℃~70℃、40℃~60℃、40℃~50℃、50℃~70℃、50℃~60℃、60℃~70℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内の溶出プロファイルにおける面積であり得る。
1つ以上の実施形態によれば、第1のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の少なくとも25%(例えば、溶出プロファイルの総面積の少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、又は更に少なくとも60%)を構成し得る。例えば、第1のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の25%~65%、25%~55%、25%~45%、25%~35%、35%~65%、35%~55%、35%~45%、45%~65%、45%~55%、55%~65%、又は任意の組み合わせを構成し得る。
1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン画分102は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、35℃~70℃の温度範囲で、少なくとも1つのピーク112を有し得る。1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン画分102は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、35℃~60℃、35℃~50℃、40℃~70℃、40℃~60℃、40℃~50℃、50℃~70℃、50℃~60℃、60℃~70℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内に少なくとも1つのピーク112を有し得る。
ポリエチレン組成物の低密度成分に対応し得るため、35℃~70℃の第1のポリエチレン画分の温度範囲が望ましい場合がある。実施形態では、低密度成分は、低いホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を提供し得る。したがって、低密度成分を含み得る第1のポリエチレン画分102を増加させることによって、ポリエチレン組成物のホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方を低下させ、ホットタック強度及びホットタックウィンドウを改善し得る。
1つ以上の実施形態では、第2のポリエチレン画分104は、85℃~120℃の溶出プロファイルにおける面積であり得る。追加の実施形態では、第2のポリエチレン画分104は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、85℃~110℃、85℃~100℃、85℃~90℃、90℃~120℃、90℃~110℃、90℃~100℃、100℃~120℃、100℃~110℃、110℃~120℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内の溶出プロファイルにおける面積であり得る。
1つ以上の実施形態によれば、第2のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%(例えば、溶出プロファイルの総面積の少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、又は少なくとも45%)を構成し得る。例えば、第2のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の20%~60%、20%~50%、20%~40%、20%~30%、30%~60%、30%~50%、30%~40%、40%~60%、40%~50%、50%~60%、又は任意の組み合わせを構成し得る。
1つ以上の実施形態では、第2のポリエチレン画分104は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、85℃~120℃の温度範囲で、少なくとも1つのピーク114を有し得る。1つ以上の実施形態では、第2のポリエチレン画分104は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、85℃~110℃、85℃~100℃、85℃~90℃、90℃~120℃、90℃~110℃、90℃~100℃、100℃~120℃、100℃~110℃、110℃~120℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内に少なくとも1つのピーク114を有し得る。
高密度成分に対応し得るため、85℃~120℃の第2のポリエチレン画分の温度範囲が望ましい場合がある。実施形態では、高密度成分を増加させることは、ポリエチレン組成物の全体的密度を増加させ得る。したがって、第2のポリエチレン画分104を増加させることによって、高密度成分を増加させ、より高い全体的密度を有するポリエチレン組成物を提供し得る。加えて、第2のポリエチレン画分104を増加させることは、ポリエチレン組成物のブロッキング特性を改善し得る。理論に束縛されるものではないが、高密度画分においてより大きい結晶が形成され、粗い表面を提供すると考えられる。粗い表面は、接触面積を低減し、したがって、ポリエチレン組成物のブロッキング特性を改善し得る。
1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、65℃~85℃の温度範囲内で極小値を有し得る。この極小値は、第1のポリエチレン画分102のピーク112と、第2のポリエチレン画分104のピーク114との間に位置し得る。
1つ以上の実施形態では、第3のポリエチレン面積画分106は、70℃~85℃の溶出プロファイルにおける面積であり得る。追加の実施形態では、第3のポリエチレン画分106は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、70℃~80℃、70℃~75℃、75℃~85℃、75℃~80℃、80℃~85℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内の溶出プロファイルにおける面積であり得る。
1つ以上の実施形態によれば、第3のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の10%未満(例えば、溶出プロファイルの総面積の8%未満、6%未満、又は4%未満)を構成し得る。例えば、第3のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の4%~10%、4%~8%、4%~6%、6%~10%、6%~8%、8%~10%、又は任意の組み合わせを構成し得る。
本明細書に記載される実施形態では、第3のポリエチレン面積画分106は、70℃~85℃の溶出プロファイルにおける面積であり得る。1つ以上の実施形態では、第3のポリエチレン面積画分106は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、70℃~85℃、70℃~80℃、70℃~75℃、75℃~85℃、75℃~80℃、80℃~85℃、又は任意の組み合わせの溶出プロファイルにおける面積であり得る。
70℃~85℃の温度範囲内で第3のポリエチレン画分106を最小化することが望ましい場合があり、そうでなければ、第2のポリエチレン画分104からより高い密度成分を、溶出プロファイル内のより低い温度範囲に向かってシフトさせる。理論に束縛されるものではないが、高密度成分を、溶出プロファイル内のより低い温度範囲に向かってシフトさせることは、ポリエチレン組成物が所望のブロッキング特性を達成することを妨げ得ると考えられる。
1つ以上の実施形態では、第4のポリエチレン面積画分108は、20℃~35℃の溶出プロファイルにおける面積であり得る。追加の実施形態では、第4のポリエチレン画分104は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、20℃~30℃、20℃~25℃、25℃~35℃、25℃~30℃、30℃~35℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内の溶出プロファイルにおける面積であり得る。
1つ以上の実施形態によれば、第4のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の35%未満(例えば、溶出プロファイルの総面積の30%未満、20%未満、10%未満、5%未満、又は更に2%未満)を構成し得る。例えば、第4のポリエチレン画分面積は、溶出プロファイルの総面積の0%~35%、0%~20%、0%~10%、0%~5%、5%~35%、5%~20%、5%~10%、10%~35%、10%~20%、20%~35%、又は任意の組み合わせを構成し得る。
本明細書に記載される実施形態では、第4のポリエチレン面積画分108は、20℃~35℃の第4のポリエチレン画分108の少なくとも1つのピーク118の下の溶出プロファイルにおける面積である。1つ以上の実施形態では、第4のポリエチレン画分108は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、20℃~30℃、20℃~25℃、25℃~35℃、25℃~30℃、30℃~35℃、又は任意の組み合わせの温度範囲内に少なくとも1つのピーク118を有し得る。
20℃~35℃の温度範囲内で第4のポリエチレン画分108を最小化することが望ましい場合がある。理論に束縛されるものではないが、多量の第4のポリエチレン画分108は、ポリエチレン組成物が所望のブロッキング特性を達成することを妨げ得ると考えられる。
1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、iCCDを介する溶出プロファイルにおいて、30℃~40℃の温度範囲内で極小値を有し得る。この極小値は、第4のポリエチレン画分108のピーク118と、第1のポリエチレン画分102のピーク112との間に位置し得る。
2つ以上のポリエチレン画分が互いに重なり合い得ることを理解されたい。1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン面積画分102、第4のポリエチレン面積画分108は、重なり合い得る。
1つ以上の実施形態では、ポリエチレン組成物は、エチレンとC3~C12アルケンなどのコモノマーとの重合から形成される。企図されるコモノマーとしては、1-オクテン及び1-ヘキセンなどの、C6~C9アルケンが挙げられる。1つ以上の実施形態では、コモノマーは1-オクテンである。
1つ以上の実施形態では、第1のポリエチレン画分の重量平均分子量は、30,000g/モル~225,000g/モル、60,000g/モル~150,000g/モル、若しくは90,000g/モル~120,000g/モルなどの、225,000g/モル以下、又はこれらの範囲の任意の組み合わせであり得る。ポリエチレン画分の分子量は、以下に記載されるように、iCCDの結果に基づいて計算され得る。
1つ以上の実施形態では、第2のポリエチレン画分の重量平均分子量は、25,000g/モル~225,000g/モル、50,000g/モル~150,000g/モル、若しくは75,000g/モル~125,000g/モルなどの、225,000g/モル以下、又はこれらの範囲の任意の組み合わせであり得る。ポリエチレン画分の分子量は、以下に記載されるように、iCCDの結果に基づいて計算され得る。
1つ以上の実施形態では、本開示のポリエチレン組成物は、1つ以上の添加剤などの追加の成分を更に含み得る。そのような添加剤としては、帯電防止剤、カラーエンハンサ、染料、潤滑剤、TiO又は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、UV安定剤、ブロッキング防止剤、スリップ剤、粘着付与剤、難燃剤、抗菌剤、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が、これらに限定されない。ポリエチレン組成物は、そのような添加剤を含むポリエチレン組成物の重量に基づいて、そのような添加剤を総合重量で約0.1~約10重量パーセント含有し得る。
実施形態では、第1のポリエチレン面積画分の分子量と溶出プロファイルの総面積の分子量との比は、0.5~1.5である。実施形態では、比は、0.5~1.5、0.5~1.0、又は1.0~1.5であり得る。
重合
本明細書に記載のポリエチレン組成物を生成するためには、任意の従来の重合プロセスを用いてもよい。そのような従来の重合プロセスとしては、1つ以上の従来の反応器、例えばループ反応器、等温反応器、撹拌槽反応器、パイプフロー反応器、プラグフロー反応器、並列、直列バッチ反応器、及び/又はこれらの任意の組み合わせを使用する、気相重合プロセス、スラリー重合プロセス、溶液重合プロセスが挙げられるが、これらに限定されない。ポリエチレン組成物は、例えば、1つ以上のループ反応器、等温反応器、及びこれらの組み合わせを使用する、溶液相重合プロセスを介して生成され得る。
一般に、溶液相重合プロセスは、115℃~250℃の範囲内の温度(例えば、115℃~210℃)、及び300psi~3,000psiの範囲内の圧力(例えば、400psi~800psi)で、1つ以上の等温ループ反応器又は1つ以上の断熱反応器などの、1つ以上の十分に混合される反応器内で行われ得る。いくつかの実施形態では、二重反応器において、第1の反応器内の温度は、115℃~190℃の範囲内(例えば、150℃~180℃)であり、第2の反応器内の温度は、150℃~250℃の範囲内(例えば、180℃~220℃)である。他の実施形態では、単一反応器において、反応器内の温度は、115~250℃の範囲内(例えば、115℃~225℃)である。
溶液相重合プロセスにおける滞留時間は、2分~30分の範囲内(例えば、5分~25分)であり得る。エチレン、溶媒、水素、1つ以上の触媒系、任意選択的に1つ以上の助触媒、及び任意選択的に1つ以上のコモノマーが、1つ以上の反応器に連続的に供給される。例示的な溶媒としては、イソパラフィンが挙げられるが、これに限定されない。例えば、そのような溶媒は、ExxonMobil Chemical Co.(Houston、Texas)からISOPAR Eの名称で市販されている。次いで、ポリエチレン組成物と溶媒との得られた混合物は、反応器から取り出され、ポリエチレン組成物が単離される。溶媒は、典型的には、溶媒回収ユニット、例えば熱交換器及び気液分離器ドラムを介して回収され、次いで、重合系に再循環される。
いくつかの実施形態では、ポリエチレン組成物は、二重反応器系、例えば、二重ループ反応器系において、エチレンが1つ以上の触媒系及び1つ以上のコモノマーの存在下で重合される溶液重合を介して生成され得る。いくつかの実施形態では、エチレンのみが重合される。加えて、1つ以上の助触媒が存在し得る。別の実施形態では、ポリエチレン組成物は、単一反応器系、例えば、単一ループ反応器系において、エチレンが2つの触媒系及び1つ以上のモノマーの存在下で重合される溶液重合を介して生成され得る。
触媒系
本明細書に記載されるポリエチレン組成物を生成するために、1つ以上の実施形態で使用され得る触媒系の特定の実施形態が、ここに記載される。本開示の触媒系は、異なる形態で実施され得、本開示に記載される具体的な実施形態に限定されると解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、実施形態は、本開示が、徹底的かつ完全であり、主題の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。理論に束縛されるものではないが、触媒系は、35℃~70℃の温度範囲内の低密度成分の混合物を生成し、したがって、ポリエチレン組成物が、所望のホットタック開始温度、ヒートシール開始温度、又はその両方、及び35℃~70℃の温度範囲における高密度成分を達成することを可能にし得、したがって、ポリエチレン組成物が、所望のブロッキング特性を達成することを可能にし得る。
「独立して選択される」という用語は、R、R、R、R、及びRなどのR基が、同一であり得るか、又は異なり得ること(例えば、R、R、R、R、及びRが、全て置換アルキルであり得るか、又はR及びRが、置換アルキルであり得、Rが、アリールであり得る、など)を示すために本明細書で使用される。単数形の使用は、複数形の使用を含み、またその逆も同様である(例えば、ヘキサン溶媒は、複数のヘキサンを含む)。命名されたR基は、一般に、当該技術分野においてその名称を有するR基に対応すると認識されている構造を有するであろう。これらの定義は、当業者に既知の定義を、補足し例示することを意図するものであり、排除するものではない。
「プロ触媒」という用語は、活性化剤と組み合わされた場合に、触媒活性を有する化合物を指す。「活性化剤」という用語は、プロ触媒を触媒的に活性化された触媒に変換する様式で、プロ触媒と化学的に反応する化合物を指す。本明細書で使用される場合、「助触媒」及び「活性化剤」という用語は、互換性のある用語である。
特定の炭素原子含有化学基を記載するために使用される場合、「(C~C)」の形態を有する括弧付きの表現は、化学基の非置換形態が、x及びyを含むx個の炭素原子~y個の炭素原子を有することを意味する。例えば、(C~C40)アルキルは、その非置換形態において1~40個の炭素原子を有するアルキル基である。いくつかの実施形態及び一般構造では、特定の化学基は、Rなどの1つ以上の置換基によって置換され得る。括弧付きの「(C~C)」を使用して定義される化学基のR置換版は、任意の基Rの同一性に応じて、y個を超える炭素原子を含有し得る。例えば、「Rがフェニル(-C)である、厳密に1つの基Rで置換された(C~C40)アルキル」は、7~46個の炭素原子を含有し得る。したがって、一般に、括弧付きの「(C~C)」を使用して定義される化学基が、1つ以上の炭素原子含有置換基Rによって置換される場合、化学基の炭素原子の最小及び最大総数は、xとyとの両方に、全ての炭素原子含有置換基R由来の炭素原子の総数を加えることによって、決定される。
「置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子又はヘテロ原子に結合した少なくとも1つの水素原子(-H)が、置換基(例えばR)によって置換されることを意味する。「過置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子又はヘテロ原子に結合した全ての水素原子(H)が、置換基(例えばR)によって置換されることを意味する。「多置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子又はヘテロ原子に結合した少なくとも2個、しかし、全てよりは少ない水素原子が、置換基によって置換されることを意味する。
「-H」という用語は、別の原子に共有結合した水素又は水素ラジカルを意味する。「水素」及び「-H」は、互換性があり、明記されていない限り同じものを意味する。
「(C~C40)ヒドロカルビル」という用語は、1~40個の炭素原子の炭化水素ラジカルを意味し、「(C~C40)ヒドロカルビレン」という用語は、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各炭化水素ジラジカルは、芳香族又は非芳香族、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖、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個以上の炭素原子を含む)又は非環式であり、非置換であるか、若しくは1つ以上のRによって置換されている。
本開示において、(C~C40)ヒドロカルビルは、非置換若しくは置換(C~C40)アルキル、(C~C40)シクロアルキル、(C~C20)シクロアルキル-(C~C20)アルキレン、(C~C40)アリール、又は(C~C20)アリール-(C~C20)アルキレンであり得る。いくつかの実施形態では、前述の(C~C40)ヒドロカルビル基の各々は、最大20個の炭素原子を有し(すなわち、(C~C20)ヒドロカルビル)、他の実施形態では、最大12個の炭素原子を有する。
「(C~C40)アルキル」及び「(C~C18)アルキル」という用語は、それぞれ、非置換であるか、又は1つ以上のRによって置換されている1~40個の炭素原子又は1~18個の炭素原子の飽和直鎖又は分岐鎖炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C~C40)アルキルの例は、非置換(C~C20)アルキル、非置換(C~C10)アルキル、非置換(C~C)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-デシルである。置換(C~C40)アルキルの例は、置換(C~C20)アルキル、置換(C~C10)アルキル、トリフルオロメチル、及び[C45]アルキルである。「[C45]アルキル」(角括弧付き)という用語は、置換基を含めてラジカル中に最大45個の炭素原子が存在することを意味し、例えば、それぞれ、(C~C)アルキルである1つのRによって置換された(C27~C40)アルキルである。各(C~C)アルキルは、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、又は1,1-ジメチルエチルであり得る。
「(C~C40)アリール」という用語は、6~40個の炭素原子の非置換又は置換(1つ以上のRによる)、単環式、二環式、又は三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、そのうち少なくとも6~14個の炭素原子が芳香環炭素原子で、単環式、二環式、又は三環式ラジカルは、それぞれ1、2又は3個の環を含み、1個の環は、芳香族であり、2又は3個の環は、独立して、縮合又は非縮合であり、2又は3個の環のうちの少なくとも1つは、芳香族である。非置換(C~C40)アリールの例は、非置換(C~C20)アリール、非置換(C~C18)アリール、(C~C)アルキル-フェニル、2,4-ビス(C-C)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である。置換(C~C40)アリールの例は、置換(C~C20)アリール、置換(C~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-イルである。
「(C~C40)シクロアルキル」という用語は、非置換であるか、又は1つ以上のRで置換されている、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、(C~C)シクロアルキル)は、x~y個の炭素原子を有し、非置換であるか、又は1つ以上のRによって置換されているかのいずれかとして、同様の様式で定義される。非置換(C~C40)シクロアルキルの例は、非置換(C~C20)シクロアルキル、非置換(C~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、及びシクロデシルである。置換(C~C40)シクロアルキルの例は、置換(C~C20)シクロアルキル、置換(C~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である。
(C~C40)ヒドロカルビレンの例としては、非置換又は置換(C~C40)アリーレン、(C~C40)シクロアルキレン、及び(C~C40)アルキレン(例えば、(C~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、同じ炭素原子上にあるか(例えば、-CH-)、又は隣接する炭素原子上にあるか(すなわち、1,2-ジラジカル)、又は1個、2個、又は3個以上の介在する炭素原子によって離間されている(例えば、それぞれの1,3-ジラジカル、1,4-ジラジカルなど)。いくつかのジラジカルとしては、α,ω-ジラジカルが挙げられる。α,ω-ジラジカルは、ラジカル炭素間に最大の炭素骨格間隔を有するジラジカルである。(C~C20)アルキレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、エタン-1,2-ジイル(すなわち、-CHCH-)、プロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CHCHCH-)、2-メチルプロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CHCH(CH)CH-)が挙げられる。(C~C50)アリーレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、フェニル-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、又はナフタレン-3,7-ジイルが挙げられる。
「(C~C40)アルキレン」という用語は、非置換であるか、又は1つ以上のRによって置換されている1~40個の炭素原子の飽和直鎖又は分岐鎖ジラジカル(すなわち、ラジカルは、環原子上にはない)を意味する。非置換(C~C50)アルキレンの例は、非置換-CHCH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-CHHCH、及び-(CH(H)(CH)を含む、非置換(C~C20)アルキレンであり、式中、「C」は、水素原子が除去されて、二級又は三級アルキルラジカルを形成している炭素原子を示す。置換(C~C50)アルキレンの例は、置換(C~C20)アルキレン、-CF-、-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)である。前述のように、2つのRは、一緒になって、(C~C18)アルキレンを形成し得、置換(C~C50)アルキレンの例としては、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]オクタンも挙げられる。
「(C~C40)シクロアルキレン」という用語は、非置換であるか、又は1つ以上のRによって置換されている3~40個の炭素原子の環状ジラジカル(すなわち、ラジカルは、環原子上にある)を意味する。
「ヘテロ原子」という用語は、水素又は炭素以外の原子を指す。ヘテロ原子の例としては、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、P(R)、N(R)、-N=C(R、-Ge(R-、又は-Si(R)-が挙げられ、各R、各R、及び各Rは、非置換(C~C18)ヒドロカルビル又は-Hである。「ヘテロ炭化水素」という用語は、1つ以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されている分子又は分子骨格を指す。「(C~C40)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、1~40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、「(C~C40)ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、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、各ヘテロ炭化水素は、1個以上のヘテロ原子を有する。ヘテロヒドロカルビルのラジカルは、炭素原子又はヘテロ原子上にあり、ヘテロヒドロカルビルのジラジカルは、(1)1個又は2個の炭素原子、(2)1個又は2個のヘテロ原子、又は(3)1個の炭素原子及び1個のヘテロ原子にあり得る。各(C~C50)ヘテロヒドロカルビル及び(C~C50)ヘテロヒドロカルビレンは、非置換であるか、又は(1つ以上のRによって)置換され得、芳香族又は非芳香族、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖、環式(単環式及び多環式、縮合及び非縮合多環式を含む)又は非環式であり得る。
(C~C40)ヘテロヒドロカルビルは、非置換又は置換(C~C40)ヘテロアルキル、(C~C40)ヒドロカルビル-O-、(C~C40)ヒドロカルビル-S-、(C~C40)ヒドロカルビル-S(O)-、(C~C40)ヒドロカルビル-S(O)-、(C~C40)ヒドロカルビル-Si(R-、(C~C40)ヒドロカルビル-N(R)-、(C~C40)ヒドロカルビル-P(R)-、(C~C40)ヘテロシクロアルキル、(C~C19)ヘテロシクロアルキル-(C~C20)アルキレン、(C~C20)シクロアルキル-(C~C19)ヘテロアルキレン、(C~C19)ヘテロシクロアルキル-(C~C20)ヘテロアルキレン、(C~C40)ヘテロアリール、(C~C19)ヘテロアリール-(C~C20)アルキレン、(C~C20)アリール-(C~C19)ヘテロアルキレン、又は(C~C19)ヘテロアリール-(C~C20)ヘテロアルキレンであり得る。
「(C~C40)ヘテロアリール」という用語は、4~40個の総炭素原子及び1~10個のヘテロ原子の非置換又は置換(1つ以上のRによる)、単環式、二環式、又は三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルを意味し、単環式、二環式、又は三環式ラジカルは、それぞれ、1、2、又は3個の環を含み、2又は3個の環は、独立して、縮合又は非縮合であり、2又は3個の環のうちの少なくとも1つは、ヘテロ芳香族である。他のヘテロアリール基(例えば、(C-C12)ヘテロアリールなどの(C-C)ヘテロアリール全般)は、x~y個の炭素原子(4~12個の炭素原子など)を有し、かつ非置換であるか、又は1個又は2個以上のRで置換されているものとして、同様の様式で定義される。単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、5員環又は6員環である。5員環は、5マイナスh個の炭素原子を有し、hは、ヘテロ原子の数であり、1、2、又は3であり得、各ヘテロ原子は、O、S、N、又はPであり得る。5員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピロール-1-イル、ピロール-2-イル、フラン-3-イル、チオフェン-2-イル、ピラゾール-1-イル、イソオキサゾール-2-イル、イソチアゾール-5-イル、イミダゾール-2-イル、オキサゾール-4-イル、チアゾール-2-イル、1,2,4-トリアゾール-1-イル、1,3,4-オキサジアゾール-2-イル、1,3,4-チアジアゾール-2-イル、テトラゾール-1-イル、テトラゾール-2-イル、及びテトラゾール-5-イルである。6員環は、6マイナスh個の炭素原子を有し、hは、ヘテロ原子の数であり、1又は2であり得、ヘテロ原子は、N又はPであり得る。6員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピリジン-2-イル、ピリミジン-2-イル、及びピラジン-2-イルである。二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6-又は6,6-環系であり得る。縮合5,6-環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、インドール-1-イル、及びベンズイミダゾール-1-イルである。縮合6,6-環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、キノリン-2-イル、及びイソキノリン-1-イルである。三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6,5-、5,6,6-、6,5,6-、又は6,6,6-環系であり得る。縮合5,6,5-環系の例は、1,7-ジヒドロピロロ[3,2-f]インドール-1-イルである。縮合5,6,6-環系の例は、1H-ベンゾ[f]インドール-1-イルである。縮合6,5,6-環系の例は、9H-カルバゾール-9-イルである。縮合6,5,6-環系の例は、9H-カルバゾール-9-イルである。縮合6,6,6-環系の例は、アクリジン-9-イルである。
前述のヘテロアルキルは、(C~C50)の炭素原子、又はより少ない炭素原子及び1個以上のヘテロ原子を含有する飽和直鎖又は分岐鎖ラジカルであり得る。同様に、ヘテロアルキレンは、1~50個の炭素原子、及び1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含有する飽和直鎖又は分岐鎖ジラジカルであり得る。上記に定義されたようなヘテロ原子としては、Si(R、Ge(R、Si(R、Ge(R、P(R、P(R)、N(R、N(R)、N、O、OR、S、SR、S(O)、及びS(O)を挙げることができ、ヘテロアルキル基及びヘテロアルキレン基の各々は、非置換であるか、又は1つ以上のRによって置換されている。
非置換(C~C40)ヘテロシクロアルキルの例は、非置換(C~C20)ヘテロシクロアルキル、非置換(C~C10)ヘテロシクロアルキル、アジリジン-1-イル、オキセタン-2-イル、テトラヒドロフラン-3-イル、ピロリジン-1-イル、テトラヒドロチオフェン-S,S-ジオキシド-2-イル、モルホリン-4-イル、1,4-ジオキサン-2-イル、ヘキサヒドロアゼピン-4-イル、3-オキサ-シクロオクチル、5-チオ-シクロノニル、及び2-アザ-シクロデシルである。
「ハロゲン原子」又は「ハロゲン」という用語は、フッ素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)、又はヨウ素原子(I)のラジカルを意味する。「ハロゲン化物」という用語は、フッ化物(F)、塩化物(Cl)、臭化物(Br)、又はヨウ化物(I)といったハロゲン原子のアニオン形態を意味する。
「飽和」という用語は、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、並びに(ヘテロ原子含有基における)炭素-窒素、炭素-リン、及び炭素-ケイ素二重結合を欠くことを意味する。飽和化学基が1つ以上の置換基Rによって置換されている場合、1つ以上の二重及び/又は三重結合は、任意選択的に、置換基R中に存在しても、しなくてもよい。「不飽和」という用語は、1つ以上の炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、並びに(ヘテロ原子含有基における)炭素-窒素、炭素-リン、及び炭素-ケイ素二重結合を含有すること、ただし、存在する場合、置換基R中に存在し得るか、又は存在する場合、(ヘテロ)芳香族環中に存在し得るような任意の二重結合は含まないことを意味する。
いくつかの実施形態によれば、ポリエチレン組成物を生成するための触媒系は、下式(I)による金属-配位子錯体を含む。
Figure 2023508929000002
式(I)において、Mは、チタン、ジルコニウム、又はハフニウムから選択される金属であり、金属は、+2、+3、又は+4の形式酸化状態にあり、nは、0、1又は2であり、nが1である場合、Xは、単座配位子又は二座配位子であり、nが2である場合、各Xは単座配位子であり、同じであるか、又は異なり、金属-配位子錯体は、全体的に電荷中性であり、各Zは、独立して、-O-、-S-、-N(R)-、又は-P(R)-から選択され、Lは、(C~C40)ヒドロカルビレン又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、(C~C40)ヒドロカルビレンは、式(I)中の2つのZ基を連結する1個の炭素原子~10個の炭素原子のリンカー骨格を含む部分(これにLが結合している)を有するか、又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンは、式(I)中の2つのZ基を連結する1個の原子~10個の原子のリンカー骨格を含む部分を有し、(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンの1個の原子~10個の原子のリンカー骨格の1~10個の原子の各々は、独立して、炭素原子又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)、Si(R、Ge(R、P(R)、又はN(R)であり、各Rは、独立して、(C~C30)ヒドロカルビル又は(C~C30)ヘテロヒドロカルビルであり、R及びRは、独立して、-H、(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、及び式(II)、式(III)、又は式(IV)を有するラジカルからなる群から選択される。
Figure 2023508929000003
式(II)、(III)、及び(IV)において、R31~35、R41~48、又はR51~59の各々は、独立して、(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、-N=CHR、-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、又は-Hから選択され、ただし、R又はRのうちの少なくとも一方が、式(II)、式(III)、又は式(IV)を有するラジカルであることを条件とする。
式(I)において、R2~4、R5~7、及びR9~16の各々は、独立して、(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、-N=CHR、-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、及び-Hから選択される。
いくつかの実施形態では、ポリエチレン組成物は、第1の反応器内で式(I)による第1の触媒、及び第2の反応器内で式(I)による異なる触媒を使用して形成される。
二重ループ反応器が使用される1つの例示的な実施形態では、第1のループで使用されるプロ触媒は、ジルコニウム,[[2,2’’’-[[ビス[1-メチルエチル]ゲルミレン]ビス(メチレンオキシ-κO)]ビス[3’’,5,5’’-トリス(1,1-ジメチルエチル)-5’-オクチル[1,1’:3’,1’‘-ターフェニル]-2’-オラト-κO]](2-)]ジメチル-であり、これは、化学式C86128GeOZr、及び以下の構造(V)を有する。
Figure 2023508929000004
このような実施形態では、第2のループで使用されるプロ触媒は、ジルコニウム,[[2,2’‘‘-[1,3-プロパンジイルビス(オキシ-κO)]ビス[3-[2,7-ビス(1,1-ジメチルエチル)-9H-カルバゾール-9-イル]]-5’-(ジメチルオクチルシリル)-3’-メチル-5-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)[1,1]-ビフェニル]-2-オラト-κO]](2-)]ジメチルであり、化学式C107154SiZr及び以下の構造(VI)を有する。
Figure 2023508929000005
別の実施形態では、第2のループで使用されるプロ触媒は、ハフニウム,[[2,2’’’-[1,3-プロパンジイルビス(オキシ-κO)]ビス[3-[2,7-ビス(1,1-ジメチルエチル)-9H-カルバゾール-9-イル]]-5’-(ジメチルオクチルシリル)-3’-メチル-5-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)[1,1]-ビフェニル]-2-オラト-κO]](2-)]ジメチルであり、化学式C107H154N2O4Si2Zr及び以下の構造(VII)を有する。
Figure 2023508929000006
助触媒成分
式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系は、オレフィン重合反応の金属系触媒を活性化するための当該技術分野で既知の任意の技術によって触媒的に活性化され得る。例えば、式(I)の金属-配位子錯体を含む系は、錯体を活性化助触媒と接触させるか、又は錯体を活性化助触媒と組み合わせることによって、触媒的に活性化され得る。本明細書で使用するのに好適な活性化助触媒としては、アルキルアルミニウム;ポリマー又はオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとしても知られている);中性ルイス酸;及び非ポリマー、非配位性、イオン形成化合物(酸化条件下での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、バルク電気分解である。前述の活性化助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。「アルキルアルミニウム」という用語は、モノアルキルアルミニウムジヒドリド若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ヒドリド若しくはジアルキルアルミニウムハライド、又はトリアルキルアルミニウムを意味する。ポリマー又はオリゴマーのアルモキサンの例としては、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン、及びイソブチルアルモキサンが挙げられる。
ルイス酸活性化剤(助触媒)としては、本明細書に記載されるような、1~3個の(C~C20)ヒドロカルビル置換基を含有する第13族金属化合物が挙げられる。一実施形態では、第13族金属化合物は、トリ((C~C20)ヒドロカルビル)-置換-アルミニウム又はトリ((C~C20)ヒドロカルビル)-ホウ素化合物である。他の実施形態では、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、トリ((C~C20)ヒドロカルビル)-ホウ素化合物、トリ((C~C10)アルキル)アルミニウム、トリ((C~C18)アリール)ホウ素化合物、及びこれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体である。更なる実施形態では、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、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。いくつかの実施形態では、活性化助触媒は、トリス((C~C20)ヒドロカルビルボレート(例えばトリチルテトラフルオロボレート)又はトリ((C~C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラ((C~C20)ヒドロカルビル)ボレート(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)ボレート)である。本明細書で使用される場合、「アンモニウム」という用語は、((C~C20)ヒドロカルビル)、((C~C20)ヒドロカルビル)N(H)、((C~C20)ヒドロカルビル)N(H) 、(C~C20)ヒドロカルビルN(H) 、又はN(H) である窒素カチオンを意味し、各(C~C20)ヒドロカルビルは、2つ以上存在する場合、同じであっても異なっていてもよい。
中性ルイス酸活性化材(助触媒)の組み合わせとしては、トリ((C~C)アルキル)アルミニウムと、ハロゲン化トリ((C~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。他の実施形態は、そのような中性ルイス酸混合物と、ポリマー又はオリゴマーの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、ポリマー又はオリゴマーのアルモキサンとの組み合わせである。
式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系を活性化して、1つ以上の助触媒、例えば、カチオン形成性助触媒、強ルイス酸、又はこれらの組み合わせを組み合わせることによって、活性触媒組成物を形成し得る。好適な活性化助触媒としては、ポリマー又はオリゴマーのアルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、並びに不活性、相溶性、非配位性、イオン形成性の化合物が挙げられる。好適な助触媒の例としては、変性メチルアルミノキサン(modified methyl aluminoxane、MMAO)、ビス(水素化獣脂アルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1)アミン、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、前述の活性化助触媒のうちの1つ以上は、互いに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((C~C)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C~C)ヒドロカルビル)ボラン、又はホウ酸アンモニウムと、オリゴマー又はポリマーのアルモキサン化合物との混合物である。式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル数と、1つ以上の活性化助触媒の総モル数との比は、1:10,000~100:1である。いくつかの実施形態では、比は、少なくとも1:5000であり、いくつかの他の実施形態では、少なくとも1:1000、及び10:1以下であり、いくつかの他の実施形態では、1:1以下である。アルモキサンが単独で活性化助触媒として使用される場合、好ましくは、用いられるアルミニウムのモル数は、式(I)の金属-配位子錯体のモル数の少なくとも10倍である。例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランが単独で活性化助触媒として使用され得る場合、いくつかの他の実施形態では、1つ以上の式(I)の金属-配位子錯体の総モル数に対して用いられるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのモル数は、0.5:1~10:1、1:1~6:1、又は1:1~5:1である。残りの活性化助触媒は、一般に、式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル量におおよそ等しいモル量で用いられる。
フィルム
いくつかの実施形態では、本開示の実施形態は、本明細書に記載される本開示のポリエチレン組成物のうちのいずれかから形成されるフィルムに関する。いくつかの実施形態では、フィルムは、インフレーションフィルム又はキャストフィルムであり得る。実施形態では、フィルムは、押出コーティングされたフィルムであり得る。実施形態では、フィルムは、インフレーション機械方向配向フィルム又はキャストフィルムテンターフレーム配向フィルムであり得る。いくつかの実施形態では、フィルムは、単層フィルムであり得る。いくつかの実施形態では、フィルムは、多層フィルムであり得る。本開示のポリエチレン組成物を含む多層フィルムのいくつかの実施形態では、多層フィルムは、表面層及び/また内層に本開示のポリエチレン系組成物を含み得る。実施形態では、本開示のポリエチレン組成物は、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を基材層の少なくとも1つの表面に適用することによって、基材層の少なくとも1つの表面に関連するシーラント層を形成する、多層フィルムのシーラント層にあり得る。シーラント層は、例えば、共押出プロセスによって、インフレーションフィルム又はキャストフィルムの基材層に適用され得る。実施形態では、シーラント層は、押出コーティングとして基材層に直接適用され得る。シーラント層は、ヒートシール可能な表面を提供し得る。本明細書で使用される場合、ヒートシール可能な表面は、フィルムの表面が、同じフィルムの別の表面又は別のフィルム若しくは基材の表面にヒートシールされることを可能にし得る表面である。
1つ以上の実施形態では、本開示のポリエチレン組成物は、他のポリマー、例えば、他のポリエチレン、又は更に他の非ポリエチレン系ポリマーとブレンドされ得る。例えば、本開示のポリエチレン組成物は、当業者に既知である、これらに限定されないが、LDPE、LLDPE、及び/又はHDPEなどの従来のポリエチレン組成物とブレンドされ得る。
本実施形態のフィルムに使用するポリエチレン組成物の量は、例えば、フィルムが単層フィルムであるか多層フィルムであるか、多層フィルムである場合はフィルム中の他の層、フィルムの最終用途などを含むいくつかの要因に依存し得る。
本発明のフィルムは、様々な厚さを有し得る。フィルムの厚さは、例えば、フィルムが単層フィルムであるか多層フィルムであるか、多層フィルムである場合はフィルムの他の層、フィルムの所望の特性、フィルムの最終用途、フィルムを製造するために利用可能な機器などを含むいくつかの要因に依存し得る。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは、最大10ミルの厚さを有する。例えば、フィルムは、0.25ミル、0.5ミル、0.7ミル、1.0ミル、1.75ミル、又は2.0ミルの下限~4.0ミル、6.0ミル、8.0ミル、又は10ミルの上限の厚さを有し得る。実施形態では、フィルムは、0.25ミル~2.0ミル、0.25ミル~1.75ミル、0.25ミル~1.0ミル、0.25ミル~0.7ミル、0.25ミル~0.5ミル、0.5ミル~2.0ミル、0.5ミル~1.75ミル、0.5ミル~1.0ミル、0.5ミル~0.7ミル、0.7ミル~2.0ミル、0.7ミル~1.75ミル、0.7ミル~1.0ミル、1.0ミル~2.0ミル、1.0ミル~1.75ミル、1.75ミル~2.0ミル、又は任意の組み合わせの厚さを有し得る。
フィルムが多層フィルムを含む実施形態では、フィルムの層の数は、例えば、フィルムの所望の特性、フィルムの所望の厚さ、フィルムの他の層の含量、フィルムの最終用途、フィルムの製造に利用可能な機器などを含むいくつかの要因に依存し得る。多層インフレーションフィルムは、様々な実施形態では、最大2、3、4、5、6、7、8、9、10、又は11の層を含み得る。
ポリエチレン組成物は、いくつかの実施形態では、フィルムの2つ以上の層で使用され得る。本開示の多層フィルム内の他の層は、様々な実施形態では、以下の、本開示のポリエチレン組成物、LLDPE、VLDPE(極低密度ポリエチレン)、MDPE、LDPE、HDPE、HMWHDPE(高分子量HDPE)、プロピレン系ポリマー、ポリオレフィンプラストマー(POP)、ポリオレフィンエラストマー(POE)、オレフィンブロックコポリマー(olefin block copolymer、OBC)、エチレン酢酸ビニル、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、エチレンメチルアクリレート、エチレンエチルアクリレート、エチレンブチルアクリレート、イソブチレン、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、前述のうちの任意のもののイオノマー、又はこれらの組み合わせから選択されるポリマーを含み得る。いくつかの実施形態では、本開示の多層フィルムは、当業者に知られている1つ以上の結合層を含むことができる。
本明細書に記載されるポリオレフィンフィルムの追加の実施形態では、他の層は、例えば、結合層により(場合によってはバリア層に加えて)ポリエチレンフィルムに接着され得る。結合層は、異なる材料の層を接着するために使用され得る。例えば、エチレンビニルアルコール(ethylene vinyl alcohol、EVOH)を含むバリア層は、結合層(すなわち、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレンを含む結合層)によってポリエチレン材料に接着され得る。例えば、ポリオレフィンフィルムは、例えば、他のバリア層、構造的層又は強度層、シーラント層、他の結合層、他のポリエチレン層、ポリプロピレン層などを含む用途に応じて、多層構造に典型的に含まれる他の層を更に含み得る。追加の実施形態では、様々な色で製品の詳細及び他の包装情報を示すために、フィルムに適用されるインク層であり得る印刷層が含まれ得る。
前述の層のいずれも、例えば、酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、顔料又は着色剤、加工助剤、架橋触媒、難燃剤、充填剤、及び発泡剤などの、当業者に既知であるような1つ以上の添加剤を更に含み得ることを理解されたい。いくつかの実施形態において、ポリエチレン組成物は、最大5重量パーセントのそのような追加の添加剤を含む。0~5重量%の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。例えば、ポリマーブレンド中の添加剤の総量は、0、0.5、1、1.5、2、又は2.5重量%の下限~1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、又は5重量%の上限であり得る。実施形態では、ポリマーブレンド中の添加剤の総量は、0重量%~5重量%、0重量%~4.5重量%、0重量%~4重量%、0重量%~3.5重量%、0重量%~3重量%、0重量%~2.5重量%、0重量%~2重量%、0重量%~1.5重量%、0重量%~1重量%、0重量%~0.5重量%、0.5重量%~5重量%、0.5重量%~4.5重量%、0.5重量%~4重量%、0.5重量%~3.5重量%、0.5重量%~3重量%、0.5重量%~2.5重量%、0.5重量%~2重量%、0.5重量%~1.5重量%、0.5重量%~1重量%、1重量%~5重量%、1重量%~4.5重量%、1重量%~4重量%、1重量%~3.5重量%、1重量%~3重量%、1重量%~2.5重量%、1重量%~2重量%、1重量%~1.5重量%、1.5重量%~5重量%、1.5重量%~4.5重量%、1.5重量%~4重量%、1.5重量%~3.5重量%、1.5重量%~3重量%、1.5重量%~2.5重量%、1.5重量%~2重量%、2重量%~5重量%、2重量%~4.5重量%、2重量%~4重量%、2重量%~3.5重量%、2重量%~3重量%、2重量%~2.5重量%、2.5重量%~5重量%、2.5重量%~4.5重量%、2.5重量%~4重量%、2.5重量%~3.5重量%、2.5重量%~3重量%、3重量%~5重量%、3重量%~4.5重量%、3重量%~4重量%、3重量%~3.5重量%、3.5重量%~5重量%、3.5重量%~4.5重量%、3.5重量%~4重量%、4重量%~5重量%、4重量%~4.5重量%、若しくは4.5重量%~5重量%、又はこれらの範囲の任意の組み合わせであり得る。
ポリエチレン組成物であることによって、本開示のポリエチレン組成物は、いくつかの実施形態によれば、より容易にリサイクル可能であるフィルム及び物品を提供するために、実質的又は完全ではないにしても、主にポリオレフィン、又はより好ましくはポリエチレンから構成される多層フィルム及び物品に組み込まれ得る。本開示のポリエチレン系組成物は、フィルムが主にポリエチレンから形成されるフィルムを証明するのに特に有利である。例えば、フィルムが主にポリエチレンを含む単層又は多層フィルムは、そのようなポリマーの使用が提供し得る他の利点に加えて、改善されたリサイクル可能性プロファイルを有し得る。いくつかの実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づいて、90重量パーセント以上のポリエチレンを含む。他の実施形態では、フィルムは、フィルムの総重量に基づいて、91重量%以上、92重量%以上、93重量%以上、94重量%以上、95重量%以上、96重量%以上、97重量%以上、98重量%以上、又は99重量%以上のポリエチレンを含む。
いくつかの実施形態では、本開示のポリエチレ系組成物から形成された層を含むフィルムは、別のフィルム基材に積層され得る。基材は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、及び組み合わせを含むフィルムを含み得る。好ましいリサイクル可能性基材について、二軸配向ポリエチレン(biaxially oriented polyethylene、BOPE)基材、機械方向配向ポリエチレン(machine direction oriented polyethylene、MDO)基材、又は共押出ポリエチレンフィルムが、積層体構造に含まれ得る。
本開示のフィルムは、いくつかの実施形態では、当業者に既知の技法を使用して、コロナ処理及び/又は印刷(例えば、裏面印刷又は表面印刷)され得る。
いくつかの実施形態では、本開示のフィルムは、当業者に既知の技法を使用して、一軸方向(例えば、機械方向)又は二軸方向に配向され得る。
実施形態では、以下に記載される方法に従って調製された本開示のポリエチレン組成物を含むフィルムは、ASTM F88に従ってシールされ得、40℃~80℃のヒートシール開始温度を有し、例えば、0.5秒の滞留時間、40psiのシールバー圧力、少なくとも24時間後に、10インチ/分の速度で剥離され得る。剥離中に測定される最大負荷は、複数のシール温度及び2ポンドの平均最大負荷が達成される温度で決定され得、これは「ヒートシール開始温度」として定義される。例えば、実施形態では、以下に記載される方法に従って調製された本開示のポリエチレン組成物を含む多層フィルムは、40℃~80℃、40℃~70℃、40℃~60℃、40℃~50℃、50℃~80℃、50℃~70℃、50℃~60℃、60℃~80℃、60℃~70℃、70℃~80℃、又は任意の組み合わせのヒートシール開始温度を有し得る。同様の方法を利用して、単層及び他の多層フィルムのヒートシール開始温度を観察し得る。実施形態では、単層及び他の多層フィルムは、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を利用しない比較のフィルムよりも低いヒートシール開始温度を有し得る。本開示のポリエチレン組成物は、比較的高い密度及び比較的ヒートシール開始温度を有するフィルムを提供し得る。
実施形態では、以下に記載される方法に従って調製された本開示のポリエチレン組成物を含むフィルムは、ASTM F1921(方法B)に従って測定される場合、例えば、0.5インチの深さ及び1インチの幅のシールを作成し、0.275N/mmの圧力を0.5秒間印加することによって、50℃~90℃のホットタック開始温度を有し得る。例えば、0.18秒の滞留時間の後、シール領域は、200mm/秒の速度で剥離され得る。剥離中に測定される最大負荷は、複数のシール温度及び4Nの平均最大負荷が達成される温度で決定され得、これはタック開始温度として定義される。実施形態では、以下に記載される方法に従って調製された本開示のポリエチレン組成物を含むフィルムは、50℃~90℃、50℃~80℃、50℃~70℃、50℃~60℃、60℃~90℃、60℃~80℃、60℃~70℃、70℃~90℃、70℃~80℃、80℃~90℃、又は任意の組み合わせのホットタック開始温度を有し得る。同様の方法を利用して、単層及び他の多層フィルムのホットタック開始温度を観察し得る。実施形態では、単層及び他の多層フィルムは、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を利用しない比較のフィルムよりも低いホットタック開始温度を有し得る。本開示のポリエチレン組成物は、比較的高い密度及び比較的低いホットタック開始温度を有するフィルムを提供し得る。
実施形態では、本開示のポリエチレン組成物を含むフィルムは、以下に記載される方法に従って測定される場合、40mN/インチ未満又は35mN/インチ未満のブロッキング力を有し得る。同様の方法を利用して、単層及び他の多層フィルムのブロッキング力を観察し得る。単層及び他の多層フィルムの実施形態では、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を利用しない比較のフィルムに匹敵するか、又はそれよりも低いブロッキング力を有し得る。
物品
本開示の実施形態はまた、本開示のポリエチレン組成物から形成された、又はそれを組み込んだ(すなわち、本開示のポリエチレン組成物を組み込んだフィルムを介した)包装材などの物品に関する。そのような包装材は、本明細書で記載される、本開示のポリエチレン系組成物のうちの任意のものから(すなわち、本開示のポリエチレン系組成物を組み込んだフィルムを介して)形成され得る。本開示のポリエチレン組成物のうちのいずれかから形成されたそのような包装材は、ヒートシール方法などの当該技術分野で既知である様々なシール方法によってシール可能であり得る。
そのような物品の例としては、軟包装材、パウチ、自立型パウチ、及び既製包装材又は既製パウチを挙げることができる。いくつかの実施形態では、本開示の多層フィルム又は積層体は、食品包装材に使用され得る。そのような包装材に含まれ得る食品の例としては、肉、チーズ、シリアル、ナッツ、スナック、ジュース、ソース、及び他のものが挙げられる。そのような包装材は、本明細書の教示に基づいて、かつ包装材の特定の用途(例えば、食品の種類、食品の量など)に基づいて、当業者に既知の技法を使用して形成され得る。
本発明のポリエチレン組成物によって提供されるものなどの低ヒートシール開始温度は、作製されるときに、包装される物品が包装材に充填される自動包装システムにとって特に望ましい場合がある。より低いヒートシール開始温度は、シーラントを加熱及び冷却するために必要な時間及びエネルギーを最小限にすることによって、包装生産性を高めるのに有利であり得る。外側ポリエチレン層の温度よりも著しく低い温度でシールする内側シーラント層を有するリサイクル可能なポリエチレン包装の場合、ヒートシールされた包装材を作製するためにより広い温度範囲を可能にし得、これは、多くの場合、包装ヒートシールウィンドウと称され得る。そのような自動包装機器のいくつかの例は、垂直形態充填及びシール(vertical form fill and seal、VFFS)機械又は水平形態充填及びシール(horizontal form fill and seal、HFFS)機械と称される。
試験方法
本明細書に特に指示のない限り、本開示の態様の記載において以下の分析方法を使用する。
メルトインデックス
ポリマー試料のメルトインデックスI(又はI2)及びI10(又はI10)を、それぞれ、190℃並びに2.16kg及び10kgの荷重で、ASTM D-1238(方法B)に従って測定した。それらの値を、g/10分で報告する。
密度
密度測定用の試料を、ASTM D4703に従って調製した。測定を、試料加圧の1時間以内に、ASTM D792、方法Bに従って行った。
クリープゼロ剪断粘度測定方法
ゼロ剪断粘度を、190℃で直径25mmの平行プレートを使用して、AR-G2応力制御レオメータ(TA Instruments、New Castle、Del)で行われたクリープ試験を介して得る。取付け器具をゼロにする前に、レオメータオーブンを少なくとも30分間試験温度に設定する。その試験温度で、圧縮成形された試料ディスクをプレート間に挿入し、5分かけて平衡状態にする。次いで、上側プレートを、所望の試験間隙(1.5μm)より50μm上に下げる。あらゆる余分な材料をトリミングして除去し、上側プレートを所望の間隙まで下げる。測定は、5L/分の流量の窒素パージ下で行われる。初期値のクリープ時間は、2時間に設定される。
定常状態の剪断速度が、ニュートン領域で十分に低くなることを確実にするために、試料の全てに20Paの一定の低剪断応力を加える。得られた定常状態の剪断速度は、この調査における試料については、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%の時間ウィンドウ内の全てのデータについて線形回帰を取ることによって決定され、ここで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より大きい場合、定常状態に達したとみなし、次いで、クリープ試験を停止する。この調査では、全ての場合において、勾配は、2時間以内に基準を満たす。定常状態の剪断速度は、ε対t(εは歪みである)のプロットの最後の10%の時間ウィンドウ内のデータ点の全ての線形回帰の勾配から決定される。ゼロ剪断粘度は、印加された応力と定常状態の剪断速度の比から決定される。
クリープ試験中に試料が劣化しているかどうかを決定するために、0.1~100rad/秒で同じ試験片についてクリープ試験の前後に小振幅振動剪断試験を行う。2つの試験の複素粘度値を比較する。0.1rad/秒での粘度値の差が5%より大きい場合、クリープ試験中に試料が劣化したとみなし、結果を廃棄する。
ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)
クロマトグラフィシステムは、内部IR5赤外線検出器(IR5)を装備するPolymerChar GPC-IR(Valencia、Spain)の高温GPCクロマトグラフで構成されている。オートサンプラオーブンコンパートメントを摂氏160°に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150°に設定した。カラムには、4本のAgilent「Mixed A」30cm 20ミクロン線形混合床カラム及び20umのプレカラムを使用した。使用されたクロマトグラフィ溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼンであり、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(butylated hydroxytoluene、BHT)を含有していた。溶媒源を、窒素スパージした。使用された注入体積は、200マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分であった。
GPCカラムセットの較正を、580~8,400,000の範囲の分子量を有する21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて行い、個々の分子量の間に少なくとも10倍の間隔を有する6つの「カクテル」混合物中に配置した。標準物質を、Agilent Technologiesから購入した。1,000,000以上の分子量については、50ミリリットルの溶媒中の0.025グラムで、1,000,000未満の分子量については、50ミリリットルの溶媒中の0.05グラムで、ポリスチレン標準物質を調製した。ポリスチレン標準物質を、穏やかに撹拌しながら摂氏80度で30分間溶解させた。ポリスチレン標準物質のピーク分子量を、式1を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載されるように)。
Figure 2023508929000007
式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4315の値を有し、Bは、1.0に等しい。
五次多項式を使用して、それぞれのポリエチレン等価較正点に当てはめた。Aに対してわずかな調整(約0.375~0.445)を行い、カラム分解能及びバンド拡張効果を、線状ホモポリマーポリエチレン標準物質が120,000Mwで得られるように補正した。
GPCカラムセットの合計プレートカウントは、デカン(50ミリリットルのTCB中0.04gで調製され、穏やかに撹拌しながら20分間溶解した)を用いて実行した。プレートカウント(式2)及び対称性(式3)を、200マイクロリットル注入で以下の式に従って測定した。
Figure 2023508929000008
式中、RVは、ミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅は、ミリリットルであり、ピーク最大値は、ピークの最大高さであり、1/2高さは、ピーク最大値の1/2の高さである。
Figure 2023508929000009
式中、RVは、ミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅は、ミリリットルであり、ピーク最大値は、ピークの最大位置であり、1/10高さは、ピーク最大値の1/10の高さであり、後方ピークは、ピーク最大値よりも後の保持体積でのピークテールを指し、前方ピークは、ピーク最大値よりも前の保持体積でのピーク前方を指す。クロマトグラフィシステムのプレートカウントは、18,000超であるべきであり、対称性は、0.98~1.22であるべきである。
試料を、PolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いて半自動様式で調製し、2mg/mlを試料の目標重量とし、PolymerChar高温オートサンプラを介して、予め窒素スパージされたセプタキャップ付きバイアルに溶媒(200ppmのBHTを含有)を添加した。試料を、「低速」振盪下で、摂氏160度で2時間溶解した。
Mn(GPC)、Mw(GPC)、及びMz(GPC)の計算は、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェア、各等間隔のデータ回収点(i)におけるベースラインを差し引いたIRクロマトグラム、及び式1の点(i)における狭い標準物質較正曲線から得られるポリエチレン等価分子量を使用して、式4~6に従って、PolymerChar GPC-IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用した、GPC結果に基づいた。
Figure 2023508929000010
Figure 2023508929000011
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC-IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して、各試料に流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカー(flowrate marker、FM)を用いて、試料中のそれぞれのデカンピーク(RV(FM試料))と、狭い標準物質較正(RV(FM較正済み))内のデカンピークのそれとを、RV整合させることによって、各試料のポンプ流量(流量(見かけ))を直線的に補正した。次いで、デカンマーカーピークの時間のいかなる変化も、実行の全体にわたって流量(流量(有効))における線状シフトに関連すると推測される。流量マーカーピークのRV測定の最高精度を促進するために、流量マーカー濃度クロマトグラムのピークを二次方程式に当てはめる最小二乗適合ルーチンが使用される。次いで、二次方程式の一次導関数を使用して、真のピーク位置を解く。流量マーカーピークに基づいてシステムを較正した後、(狭い標準物質較正に対する)有効流量は、式7のように計算される。流量マーカーピークの処理を、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを介して行った。許容可能な流量補正は、有効流量が、見かけ流量の+/-0.5%以内であることである。
Figure 2023508929000012
コモノマー含有量分布(iCCD)分析の改善された方法
改善されたコモノマー含有量分析法(iCCD)は、2015年に開発された(Cong and Parrott et al.、国際公開第2017040127(A1)号)。iCCD試験を、IR-5検出器(PolymerChar,Spain)及び二角光散乱検出器モデル2040(Precision Detectors、現在はAgilent Technologies)を備えた結晶化溶出分画機器(Crystallization Elution Fractionation、CEF)(PolymerChar,Spain)を用いて実施した。検出器オーブン中のIR-5検出器の直前に、5cm又は10cm(長さ)×1/4インチ(ID)のステンレス鋼に20~27ミクロンのガラス(MoSCi Corporation,USA)を充填したガードカラムを設置した。オルトジクロロベンゼン(ODCB、99%無水グレード又はテクニカルグレード)を使用した。EMD Chemicalsからシリカゲル40(粒子径0.2~0.5mm、カタログ番号10181-3)を入手した(先にODCB溶媒を乾燥させるために使用され得る)。CEF機器に、N2パージ能力を備えたオートサンプラを装備する。使用前に、ODCBを乾燥窒素(N2)で1時間スパージする。試料調製は、160℃で1時間振盪しながら、オートサンプラを4mg/mlで用いて(特に指定のない限り)行う。注入量は300μlであった。iCCDの温度プロファイルは、3℃/分での105℃~30℃への結晶化、30℃での2分間の熱平衡(可溶性画分溶出時間を2分に設定することを含む)、3℃/分での30℃~140℃への溶出であった。結晶化中の流量は、0.0ml/分である。溶出中の流量は0.50ml/分である。データは、1データポイント/秒で収集する。
iCCDカラムを、15cm(長さ)×1/4インチ(ID)のステンレス管中の金でコーティングされたニッケル粒子(Bright 7GNM8-NiS、Nippon Chemical Industrial Co.)で充填した。カラム充填及び調整を、参考文献(Cong,R.;Parrott,A.;Hollis,C.;Cheatham,M.国際公開第2017040127(A1)号)によるスラリー法で行った。TCBスラリー充填を用いた最終圧力は、150バールであった。
カラム温度較正を、ODCB中の参照物質の線状ホモポリマーポリエチレン(コモノマー含有量がゼロ、メルトインデックス(I)が1.0、多分散度M/Mが従来のゲル浸透クロマトグラフィで約2.6、1.0mg/ml)と、エイコサン(2mg/ml)との混合物を使用して実行した。iCCD温度較正は、以下の4つの工程からなった。(1)エイコサンの測定されたピーク溶出温度間の温度オフセットから30.00℃を引いたものとして定義される遅延体積を計算すること。(2)iCCD生温度データから、溶出温度の温度オフセットを差し引くことであり、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)線状ホモポリマーポリエチレン参照物質が、101.0℃でピーク温度を有し、エイコサンが、30.0℃のピーク温度を有するように、30.00℃~140.00℃の範囲にわたって溶出温度を変換する線形較正ラインを作成すること。(4)30℃で等温で測定される可溶性画分について、30.0℃未満の溶出温度を、参考文献(Cerk and Cong et al.、米国特許第9,688,795号)に従って3℃/分の溶出加熱速度を使用することによって直線的に外挿すること。
コモノマー含有量対iCCDの溶出温度は、12個の参照物質(エチレンホモポリマー及びシングルサイトメタロセン触媒で作製されたエチレン-オクテンランダムコポリマー、35,000~128,000の範囲のエチレン等価重量平均分子量を有する)を使用することで構築した。これらの参照物質の全てを、4mg/mLで以前に指定したものと同じ手法で分析した。報告された溶出ピーク温度は、線形方程式y=-6.3515x.+101.00に線形に適合し、式中、yは、iCCDの溶出温度を表し、xは、オクテンモル%を表し、Rは、0.978であった。
ポリマーの分子量及びポリマー画分の分子量は、フォームファクターを1及び全てのビリアル係数をゼロと仮定することによって、Rayleigh-Gans-Debys近似(Striegel及びYau、「Modern Size Exclusion Liquid Chromatogram」、242ページ及び263ページ)に従って、LS検出器(90度の角度)及び濃度検出器(IR-5)から直接決定した。23.0~120℃の範囲の溶出温度(温度較正は上記で指定)で、全てのクロマトグラムを積分するために積分ウィンドウを設定する。
iCCDからの分子量(Mw)の計算には、次の4つの工程が含まれる。
(1)検出器間オフセットを測定すること。オフセットは、濃度検出器に対するLS検出器間の幾何学的体積オフセットとして定義される。これは、濃度検出器とLSクロマトグラムとのポリマーピークの溶出量(mL)の差として計算される。これが、溶出熱速度及び溶出流量を使用することによって、温度オフセットに変換される。線状高密度ポリエチレン(コモノマー含有量がゼロ、メルトインデックス(I)が1.0、多分散度M/Mがコンベンショナルゲル浸透クロマトグラフィで約2.6)を使用する。上記の通常のiCCD法と同じ実験条件が使用されるが、以下のパラメータ:10℃/分での140℃~137℃への結晶化、137℃での可溶性画分溶出時間としての1分間の熱平衡、7分間の可溶性画分(SF)時間、3℃/分での137℃~142℃への溶出を除く。結晶化中の流量は、0.0ml/分である。溶出中の流量は、0.80ml/分である。試料濃度は、1.0mg/mlである。
(2)LSクロマトグラムの各LSデータポイントをシフトして、積分前に検出器間オフセットを補正する。
(3)ベースラインを差し引いたLS及び濃度クロマトグラムが、工程(1)の溶出温度範囲全体について積分される。MW検出器定数を、100,000~140,000Mwの範囲内の既知のMWのHDPE試料、及びLSと濃度積分信号との面積比を使用して計算する。
(4)ポリマーのMwを、統合光散乱検出器(90度の角度)と濃度検出器との比を使用し、MW検出器定数を使用して計算した。
半値幅の計算は、最大ピーク高さの半分での前方温度と後方温度との温度差として定義され、最大ピークの半分での前方温度は、35.0℃から前方へ探索され、最大ピークの半分での後方温度は、119.0℃から後方へ探索される。
ゼロ剪断粘度比(Zero-Shear Viscosity Ratio、ZSVR)
ZSVRは、以下の式8及び9による、分岐ポリエチレン材料のゼロ剪断粘度(zero-shear viscosity、ZSV)と、等価重量平均分子量(Mw-gpc)での線状ポリエチレン材料のZSVとの比として定義される。
Figure 2023508929000013
ZSV値は、上述した方法により190℃でのクリープ試験から得た。Mw-gpc値は、コンベンショナルGPC法(コンベンショナルGPC法の説明における式5)によって決定される。線状ポリエチレンのZSVとそのMw-gpcとの間の相関を、一連の線状ポリエチレン参照物質に基づいて確立した。ZSV-Mwの関係についての説明は、ANTECの要旨: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において見出し得る。
ブロッキング力
ブロッキング力測定は、フィルム試料の熱履歴に敏感である。フィルムを、(以下の実施例5に更に記載されるように)Labtech5層インフレーションフィルムラインで生成した。インフレーションフィルムを、バブル後にニップで折り畳み、2つのウェブに分離及びスリットしなかった。ブロッキング力について試験する試料を、23±2℃の温度で製作し、保存し、試験した。最初に、6インチ×1インチの細片を、フィルムの折り畳まれたバブルから、より長い寸法が機械方向に沿うように打ち抜いた。2つの層の約1インチ長さを、片端部において手で分離した。分離された層を、Instronフレーム(初期グリップ分離=1.5インチ)のグリップでクランプし、1インチ/分の速度で引き離した(180°剥離)。追加の4インチの層が分離されるまで試験を続けた。試験中に力-変位曲線を記録した。力は、最初に急速に増加し、次いで横ばいになった。プラトー力は、ブロッキング力の尺度である。層が分離される場合、力の「スパイク」がいくつか観察され得る。スパイクは、フィルムの不適切な切断に起因するものであり得、これは一緒に「粘着」した試験片の長さに沿ってランダムな点を残す。これらのスパイクに起因するブロッキング力の誤認を回避するために、平均(average)(平均(Mean))の代わりに、ブロッキングの尺度として、プラトー領域(モード)における力の最も頻繁な値を取った。少なくとも5つの試験片を、各折り畳まれたバブルから試験した。結果を、全ての試料から測定されたブロッキング力の平均±標準偏差として報告した。
ホットタック開始温度
ホットタックとは、シールが作製された後の、それを室温に冷却する前の、フィルム間に形成されたヒートシールの強度を指す。ホットタック試験を使用して、ヒートシーリングプロセスのシール強度及び適切なシーリングパラメータを決定し得る。ホットタック開始温度を、ASTM F1921(方法B)に従って測定した。
ヒートシール開始温度
ヒートシール試験を使用して、フィルムの好適なシーリングパラメータ(シーリング温度、滞留時間、及び圧力など)を決定し得る。ヒートシール開始温度を、ASTM F-88(技法A)に従って従って測定した。
動的剪断レオロジ
試料を、190℃、25000ポンドの圧力で、6.5分間空気中で圧縮成形し、その後、プラークを実験台上で冷却させた。プラークの厚さは、約3mmであった。窒素パージ下で、25mmの平行プレート装備するARES歪み制御平行プレートレオメータ(TA Instruments)で、一定温度周波数掃引測定を実行した。各測定について、間隙をゼロにする前に、レオメータを少なくとも30分間熱的に平衡化した。試料をプレート上に置き、190℃で5分間溶融させた。次にプレートを2mmまで閉じ、試料をトリミングし、次いで試験を開始した。本方法は、温度平衡を可能にするために、追加で5分間の遅延を組み込んだ。本実験を、190℃で、10倍の間隔あたり5点で、0.1~100ラジアン/秒の周波数範囲にわたって実行した。歪み振幅は、10%で一定であった。振幅及び相に関して、応力応答を分析し、そこから貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率(G’’)、複素弾性率(G)、動的複素粘度(η)、及びtan(δ)又はタンデルタを計算した。
実施例1:ポリエチレン組成物1~3の調製
発明を実施するための形態のうちの1つ以上の実施形態に従って記載されるポリエチレン組成物1~3を、以下に記載される方法によって、並びに触媒及び反応器を利用して調製した。
反応環境に導入する前に、全ての原材料(モノマー及びコモノマー)及びプロセス溶媒(狭い沸点範囲の高純度イソパラフィン溶媒、Isopar-E)を分子ふるいで精製した。水素を高純度グレードとして加圧して供給し、更なる精製は行わなかった。反応器モノマー供給流を、機械的圧縮機を介して反応圧力を超える圧力で加圧した。溶媒及びコモノマー供給物をポンプを介して反応圧力を超える圧力まで加圧した。個々の触媒成分を、精製溶媒を用いて手動でバッチ希釈し、上記の反応圧力まで加圧した。全ての反応供給流を質量流量計で測定し、コンピュータ自動弁制御系で独立して制御した。
図2で示されるように、2反応器系を直列構成で使用した。各連続溶液重合反応器は、熱を除去する連続撹拌槽型反応器(continuously stirred tank reactor、CSTR)を模倣する、液体が充填された、非断熱、等温、循環、ループ反応器を利用した。全ての未使用の溶媒、モノマー、コモノマー、水素、及び触媒成分供給物の独立した制御が可能であった。各反応器(溶媒、モノマー、コモノマー、及び水素)への全ての未使用の供給物流を、供給流を熱交換器に通過させることによって、単一溶液相を維持するように温度制御した。各重合反応器への未使用の全供給物は、各注入位置間でほぼ等しい反応器容積で、2つの位置で反応器に注入された。未使用の供給物を制御し、その結果、各注入器は、総未使用供給物質量流量の半分を受容した。触媒構成成分を注入ストリンガを通して重合反応器に注入した。触媒供給を、特定の目標で各反応器のモノマー変換を維持するためにコンピュータ制御した。助触媒成分は、計算された特定のモル比に基づいて、一次触媒成分に供給した。各反応器供給物注入位置の直後に、供給物流を循環重合反応器の内容物と静的混合要素を用いて混合した。各反応器の内容物を、反応熱の大部分を除去する熱交換器と、特定の温度で等温反応環境を維持する冷却剤側の温度で連続的に循環させた。各反応器ループの周りの循環は、ポンプによって提供した。
第1の重合反応器からの(溶媒、モノマー、コモノマー、水素、触媒成分、及びポリマーを含有する)流出物は、第1の反応器ループを出て、第2の反応器ループに添加した。
第2の反応器流出物は、好適な試薬(水)の添加及びそれとの反応により流出物が非活性化される帯域に入った。この同じ反応器出口位置において、ポリマー安定化のために他の添加剤を添加した(オクタデシル3,5-ジ-Tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、テトラキス(メチレン(3,5-ジ-Tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート))メタン、及びトリス(2,4-ジ-Tert-ブチル-フェニル)ホスファイト)などの押出し及びフィルム製作時の安定化に好適な典型的な酸化防止剤)。
触媒の失活及び添加剤の添加に続いて、反応器流出物は、ポリマーが非ポリマー流から除去される脱揮発系に入った。単離されたポリマー溶融物をペレット化して収集した。非ポリマー流は、系から除去されたエチレンの大部分を分離した様々な機器を通過した。溶媒及び未反応コモノマーの大部分を、精製系を通過させた後、反応器に再循環した。少量の溶媒及びコモノマーをプロセスからパージした。
表1の値に対応する反応器流供給データフロー。データは、溶媒再循環系の複雑さが考慮され、かつ反応系を貫流フローダイアグラムとしてより簡単に扱え得るように提示される。表2は、表1で参照される触媒を示す。
Figure 2023508929000014
Figure 2023508929000015
実施例2:比較の組成物A~G
表3は、比較のポリエチレン組成物A~Gの市販のポリエチレン組成物を特定する。
Figure 2023508929000016
実施例3:実施例1のポリエチレン組成物1~3及び実施例2の比較のポリエチレン組成物A~Gの分析
実施例1のポリエチレン組成物1~3及び実施例2の比較のポリエチレン組成物A~Gを、iCCDによって分析した。全ての試料(実施例1のポリエチレン組成物1~3及び比較のポリエチレン組成物A~G)のiCCD試験から生成されたデータを、表4A及び4Bに提供する。具体的には、表4Aは、5℃の温度増分におけるiCCDデータの分析を含む。
Figure 2023508929000017
表4Bは、iCCDデータを更に描写して、それぞれのポリエチレン画分(25℃~35℃、35℃~70℃、70℃~85℃、及び85℃~120℃)の面積を含む。
Figure 2023508929000018
表4A及び4Bに示されるように、ポリエチレン組成物1~3の試料は、85℃~120℃の範囲の最高パーセント及び70℃~85℃の範囲の最低パーセントを示した。加えて、比較のポリエチレン組成物A、B、C、F、又はGの試料のいずれも、溶出プロファイルの総面積の10%未満を構成する、70℃~85℃のポリエチレン画分を示していない。加えて、比較のポリエチレン組成物D及びEは、溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%を構成する、85℃~120℃のポリエチレン画分を示すことができなかった。
表5は、比較のポリエチレン組成物A~G及びポリエチレン組成物1~3の各試料についての追加のデータを提供し、全体的密度、メルトインデックス、ZSVR、及び第1の画分分子量と全体的分子量との比を含む。これらの特性を、本明細書に記載される試験方法に基づいて測定した。
Figure 2023508929000019
本開示において前述したように、タンデルタ(tan δ)は、材料がどれだけ完全弾性固体(d=0°、タンデルタ=0)に近いか、又は材料がどれだけ完全ニュートン液体(d=90°、タンデルタ=無限大)に近いかの尺度である。したがって、tan dのより低い値は、より高い弾性を反映する。tan dは、同じ全体的分子量でのLCB及びMWDの関数である。より高いtan d値は、より低いLCBを示す。
Figure 2023508929000020
表6に示されるように、ポリエチレン組成物1及び2は、それぞれ27.3及び22.3のtan δを有した。ポリエチレン組成物3は、80.9のtan δを有した。それに比べて、比較のポリエチレン組成物Aは、50.3のtan δを有し、比較のポリエチレン組成物B~Gは、それぞれ比較的低いtan δ値(それぞれ5.9、4.9、6.3、6.04、10.4、10.4)を有した。
実施例4:ヒートシール開始温度及びホットタック開始温度の分析
実施例4では、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を含むフィルムについて、ヒートシール開始温度及びホットタック開始温度を分析した。
これらの特性を分析するために、多層フィルムを、Alpine7層インフレーションフィルムライン上で共押出した。このラインに、30L/Dの7つの50mmの単軸押出機及び250mmのダイを装備した。2ミルの総厚さを有する3層(スキン、コア、及びシーラント)フィルムを作製した。スキン/コア/シーラント層の厚さ比を、1/3/1に設定した。スキン層は、DOWLEX(商標)2045G/LDPE 611Aの80/20(重量)ブレンドで構成され、両方ともThe Dow Chemical Companyから市販されている。コア層のベース樹脂は、スキン層と同じブレンドで構成されるが、加えて、500ppmの10090 Slip PE MB(エルカ酸アミド、Ampacet Corporationから市販されている)及び10063 Antiblock PE MB(Ampacet Corporationから市販されている)を含み、これらは、乾式ブレンドによって添加した。シーラント層に使用されるポリエチレン組成物は、その後の表7に提供されるように変化した。750ppmの10090 Slip PE MB及び2500ppmの10063 Antiblock PE MBを、乾式ブレンドを通してシーラント層に導入した。ダイ間隙を78.7ミル、ブローアップ比を2.5、溶融温度を440°F~470°F、出力速度を350ポンド/時間、フロストライン高さを約37インチに設定した。多層フィルムのバブルをインラインでスリットし、2つのロールに分離した。
Figure 2023508929000021
次いで、フィルム1~3及び比較のフィルムA~Eの各々を、ADCOTE(商標)577/CR87-124溶媒系接着剤を使用して、Nordmeccanica Super Combi 3000ラミネーターを使用して、0.48ミルの厚さのポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)上に積層し、ADCOTE(商標)577及びCR87-124成分を、100:7の重量比で混合した。溶媒系接着剤を適用する前に、フィルム1~3及び比較のフィルムA~Eの各々のスキン側に1kWのコロナを照射した。接着剤を、グラビアロールを介して1.75ポンド/rmのコーティング重量を生成する、11.5bcmを有する150チャネルクワッドを使用して適用し、続いて180°Fでニップした。フィルムを、25℃及び40%相対湿度で、完全化学硬化のために少なくとも5~7日間硬化させて、積層フィルム1~3及び比較の積層フィルムA~Eを生成した。
ホットタック測定を、ASTM F-1921(方法B)に従ってEnepay市販試験機を使用して、積層フィルム1~3及び比較の積層フィルムA~Eの各々に対して実行した。試験の前に、試料を、ASTM D-618(手順A)に従って、23℃及び50%R.H.で最低40時間調整した。
8.5インチ×14インチの寸法のシートを、機械方向に最も長い寸法で、フィルムから切断した。細片1インチ幅及び14インチの長さを、シートから切断した。試験を、これらの試料に対して、一定範囲の温度で実施し、結果を、温度の関数として最大負荷として報告した。これらの温度工程は、5℃又は10℃であり、各温度で6回繰り返した。試験で使用されたパラメータは、25.4mm(1.0インチ)の試験片幅、0.275N/mmのシーリング圧力、0.5秒のシーリング滞留時間、0.18秒の遅延時間、200mm/秒の剥離速度、及び0.5インチのシール深さであった。各温度で測定された平均最大負荷の線形補間によって、ホットタック曲線を作成した。(ホットタック開始温度として定義される)4Nの平均最大負荷が達成された最低温度を、この曲線から決定し、表8に報告する。
ヒートシール測定を、ASTM F-88(技法A)に従って市販の引張試験機を使用して、積層フィルム1~3及び比較の積層フィルムA~Eの各々に対して実行した。
切断する前に、フィルムを、ASTM D-618(手順A)に従って、23℃(±2℃)及び50%(±10%)R.H.で最低40時間調整した。次いで、フィルムから機械方向に約11インチの長さ及び約8.5インチの幅にシートを切断した。シートを、0.275N/mmのシーリング圧力、1.0秒のシーリング滞留時間、及び5mmのシール深さの条件下で、一定範囲の温度でKopp Heatシーラー上で、機械方向に沿ってヒートシールした。シールしたシートを、23℃(±2℃)及び50%R.H(±10%)で最低3時間以上調整した後、1インチ幅の細片に切断した。試料を、試験の前に、23℃(±2℃)及び50%R.H(±10%)でシールした後、最低24時間調整した。試験のために、細片を、2インチの初期分離で引張試験機のグリップに装填し、23℃(±2℃)及び50%R.H(±10%)で10インチ/分のグリップ分離速度で引っ張った。細片を、無支持で試験した。各シーリング温度に対して、5回の反復試験を実施する。剥離中に測定される最大負荷は、複数のシール温度で決定され、各温度で測定された平均最大負荷の線形補間によって、ヒートシール曲線を作成した。(ヒートシール開始温度として定義される)2ポンドの平均最大負荷が達成された温度を、この曲線から決定し、続いて表8に提供する。
Figure 2023508929000022
表8に示されるように、積層フィルム1~3は、積層フィルム1~3及び比較の積層フィルムA~Eの中で最低ホットタック開始温度及びヒートシール温度開始を示した。
実施例5:ブロッキング力の分析
実施例5では、ブロッキング力を、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を含むフィルムについて分析した。ブロッキング力測定は、試料の熱履歴に敏感であり得る。ブロッキング力について試験された全ての試料を製作し、次いで、23±℃の温度で保存及び試験した。
この例では、多層フィルムを、LabTech5層インフレーションフィルムライン上で共押出した。このラインに、30L/Dの2つの25mm及び3つの20mmの単軸押出機及び75mmのダイを装備した。2ミルの総厚さを有する2層(スキン及びシーラント)フィルムを作製した。スキン/コア/シーラント層の厚さ比を、4/1に設定した。スキン層は、DOWLEX(商標)2045G/LDPE 611Aの80/20(重量)ブレンドで構成されている。シーラント層に使用されるポリエチレン組成物は、その後の表9に提供されるように変化した。
Figure 2023508929000023
ブローアップ比を、3.0に設定した。出力速度は、40ポンド/時であり、ニップロールとダイとの間の距離は、81インチであり、ニップロール圧力は、0.5MPaであり、シーラントの押出機出口温度は、230℃であり、マンドレル及び出口ダイ温度は、230℃であり、内部バブル冷却は、使用しなかった。
折り畳まれたバブルの約20フィートを手で収集した。次いで、6インチ×1インチの細片を、この長い方の寸法が機械方向に沿うように、フィルムの折り畳まれたバブルから打ち抜いた。約1インチの長さの2つの層を、1つの端部において手で分離した。分離された層を、Instronフレーム(初期グリップ分離=1.5インチ)のグリップでクランプし、1インチ/分の速度で引き離した(180°剥離)。追加の4インチの層が分離されるまで試験を続けた。試験中に力-変位曲線を記録した。力は、最初に急速に増加し、次いで横ばいになった。プラトー力は、ブロッキング力の尺度である。層が分離される場合、力の「スパイク」がいくつか観察され得る。スパイクは、フィルムの不適切な切断に起因するものであり得、これは一緒に「粘着」した試験片の長さに沿ってランダムな点を残す。これらのスパイクに起因するブロッキング力の誤認を回避するために、平均(average)(平均(Mean))の代わりに、ブロッキングの尺度として、プラトー領域(モード)における力の最も頻繁な値を取った。少なくとも5つの試験片を、各折り畳まれたバブルから試験した。結果は、全ての試験片から測定されたブロッキング力の平均±標準偏差として表10に報告する。
Figure 2023508929000024
表10の結果は、各々が本明細書に記載されるポリエチレン組成物の実施形態を含む試料フィルム4及び5が、各々、比較のフィルムGと同程度、及び比較のフィルムHよりも低いブロッキング力を示すことを示す。
実施例6:
実施例6では、本明細書に記載されるポリエチレン組成物を含む単層フィルムについて、ヒートシール開始温度及びホットタック開始温度を分析した。
これらの特性を分析するために、単層フィルムを、LabTech 5層インフレーションフィルムライン上で共押出した。単層フィルム1を、前述の実施例1のポリエチレン組成物1から生成した。単層フィルム2を、前述の実施例1のポリエチレン組成物2から生成した。比較の単層フィルムDを、前述の実施例2の比較のポリエチレン組成物D(AFFINITY(商標)PL 1880G(Dow Chemical Co.))から生成した。比較の単層フィルムEを、前述の実施例2の比較のポリエチレン組成物E(AFFINITY(商標)PF 1140G(Dow Chemical Co.))から生成した。このラインに、30L/Dの2つの25mm及び3つの20mmの単軸押出機、並びに75mmのダイを装備した。2ミルの総厚さを有するフィルムを作製した。ダイ間隙を78.7ミル、ブローアップ比を3.0、溶融温度を425°F~445°F、出力速度を25~30ポンド/時間、フロストライン高さを6~7インチに設定した。単層フィルムのバブルをインラインでスリットし、2つのロールに分離した。
フィルにおけるホットタック測定を、ASTM F-1921(方法B)に従ってEnepay市販試験機を使用して、単層フィルム1及び2並びに比較の単層フィルムD及びEの各々に対して実行した。試験の前に、試料を、ASTM D-618(手順A)に従って、23℃及び50%R.H.で最低40時間調整した。
8.5インチ×14インチの寸法のシートを、機械方向に最も長い寸法で、フィルムから切断した。細片1インチ幅及び14インチの長さを、シートから切断した。試験を、これらの試料に対して、一定範囲の温度で実施し、結果を、温度の関数として最大負荷として報告した。温度工程は、5℃又は10℃であり、各温度で6回繰り返した。試験で使用されたパラメータは、以下のような、25.4mm(1.0インチ)の試験片幅、0.275N/mmのシーリング圧力、0.5秒のシーリング滞留時間、0.18秒の遅延時間、200mm/秒の剥離速度、及び0.5インチのシール深さであった。各温度で測定された平均最大負荷の線形補間によって、ホットタック曲線を作成した。(ホットタック開始温度として定義される)2Nの平均最大負荷が達成された最低温度を、この曲線から決定し、表11に報告する。
ヒートシール測定を、ASTM F-88(技法A)に従って市販の引張試験機を使用して、単層フィルム1及び2並びに比較の単層フィルムD及びEの各々に対して実行した。
切断する前に、フィルムを、ASTM D-618(手順A)に従って、23℃(±2℃)及び50%(±10%)R.H.で最低40時間調整した。次いで、フィルムから機械方向に約11インチの長さ及び約8.5インチの幅にシートを切断した。シートを、0.275N/mmのシーリング圧力、1.0秒のシーリング滞留時間、及び5mmのシール深さの条件下で、一定範囲の温度でKopp Heatシーラー上で、機械方向に沿ってヒートシールした。シールされたシートを、1インチ幅のストリップに切断する前に、23℃(±2℃)及び50%のR.H(±10%)で最低3時間調整した。試料を、試験の前に、23℃(±2℃)及び50%R.H(±10%)でシールした後、最低24時間調整した。試験のために、細片を、2インチの初期分離で引張試験機のグリップに装填し、23℃(±2℃)及び50%R.H(±10%)で10インチ/分のグリップ分離速度で引っ張った。細片を、無支持で試験した。各シーリング温度に対して、5回の反復試験を実行した。剥離中に測定される最大負荷は、複数のシール温度で決定され、各温度で測定された平均最大負荷の線形補間によって、ヒートシール曲線を作成した。(ヒートシール開始温度として定義される)1ポンドの平均最大負荷が達成された温度を、この曲線から決定し、続いて表11に提供する。
Figure 2023508929000025
表11に示されるように、単層フィルム1及び2は、比較の単層フィルムD及びEよりも低いホットタック開始温度及びヒートシール開始温度を示した。
添付の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲から逸脱することなく、修正及び変更が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は、本明細書において、好ましいか、例示的か、又は特に有利なものとして特定されるが、本開示は、必ずしもこれらの態様に限定されないことが企図される。
以下の特許請求の範囲のうちの1つ以上は、「ここで」という用語を移行句として利用することに留意されたい。本発明を定義する目的で、この用語は、構造の一連の特徴の列挙を導入するために使用される制限のない移行句として特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される制限のないプリアンブル用語「を含む」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。

Claims (12)

  1. ポリエチレン組成物であって、
    (a)改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、35℃~70℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第1のポリエチレン画分であって、第1のポリエチレン面積画分は、35℃~70℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第1のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の25%~65%を構成する、第1のポリエチレン画分と、
    (b)iCCD分析方法を介する前記溶出プロファイルにおいて、85℃~120℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第2のポリエチレン画分であって、第2のポリエチレン面積画分は、85℃~120℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第2のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%を構成する、第2のポリエチレン画分と、
    (c)iCCD分析方法を介する前記溶出プロファイルにおける、70℃~85℃の温度範囲内の第3のポリエチレン画分であって、第3のポリエチレン面積画分は、70℃~85℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第3のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の10%未満を構成する、第3のポリエチレン画分と、を含み、
    前記ポリエチレン組成物は、0.880g/cm~0.910g/cmの密度、0.50g/10分~6.0g/10分のメルトインデックス(I)、及び2.0未満の前記ポリエチレン組成物のゼロ剪断粘度比を有する、ポリエチレン組成物。
  2. 改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、20℃~35℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第4のポリエチレン画分を更に含み、第4のポリエチレン面積画分が、20℃~35℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第4のポリエチレン画分面積が、前記溶出プロファイルの総面積の0%~35%を構成する、請求項1に記載のポリエチレン組成物。
  3. 前記第1のポリエチレン画分面積が、前記溶出プロファイルの総面積の30%~55%を構成する、請求項1又は2に記載のポリエチレン組成物。
  4. 前記第2のポリエチレン画分面積が、前記溶出プロファイルの総面積の20%~45%を構成する、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリエチレン組成物。
  5. 前記第3のポリエチレン画分面積が、前記溶出プロファイルの総面積の4%~10%を構成する、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリエチレン組成物。
  6. 前記ポリエチレン組成物が、2.0~6.0の範囲内の、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)として表される分子量分布を有する、請求項1に記載のポリエチレン組成物。
  7. 前記第1のポリエチレン画分の分子量と前記溶出プロファイルの総面積の分子量との比が、0.5~1.5である、請求項1に記載のポリエチレン組成物。
  8. 前記ポリエチレン組成物が、10~100の、0.1ラジアン/秒及び190℃で測定されたタンデルタを有する、請求項1に記載のポリエチレン組成物。
  9. 多層フィルムであって、
    ポリエチレン組成物を含む少なくとも1つの層を含み、前記ポリエチレン組成物は、
    (a)改善されたコモノマー組成分布(iCCD)分析方法を介する溶出プロファイルにおいて、35℃~70℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第1のポリエチレン画分であって、第1のポリエチレン面積画分は、35℃~70℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第1のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の25%~65%を構成する、第1のポリエチレン画分と、
    (b)iCCD分析方法を介する前記溶出プロファイルにおいて、85℃~120℃の温度範囲内に少なくとも1つのピークを含む第2のポリエチレン画分であって、第2のポリエチレン面積画分は、85℃~120℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第2のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の少なくとも20%を構成する、第2のポリエチレン画分と、
    (c)iCCD分析方法を介する前記溶出プロファイルにおける、70℃~85℃の温度範囲内の第3のポリエチレン画分であって、前記第3のポリエチレン面積画分は、70℃~85℃の前記溶出プロファイルにおける面積であり、前記第3のポリエチレン画分面積は、前記溶出プロファイルの総面積の10%未満を構成する、第3のポリエチレン画分と、を含み、
    前記ポリエチレン組成物は、0.880g/cm~0.910g/cmの密度、0.50g/10分~6.0g/10分のメルトインデックス(I)、及び2.0未満の前記ポリエチレン組成物のゼロ剪断粘度比を有する、多層フィルム。
  10. ポリエチレン組成物を含む前記少なくとも1つの層が、シーラント層である、請求項9に記載の多層フィルム。
  11. 基材層を更に含む、請求項10に記載の多層フィルム。
  12. 物品を生産する方法であって、
    請求項1に記載のポリエチレン組成物を基材層の少なくとも1つの表面に適用する工程と、それによって、前記基材層の前記少なくとも1つの表面と関連するシーラント層を含む物品を形成する工程と、を含む、方法。
JP2022538166A 2019-12-31 2020-12-21 ポリエチレン組成物 Pending JP2023508929A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962955723P 2019-12-31 2019-12-31
US62/955,723 2019-12-31
PCT/US2020/066335 WO2021138103A1 (en) 2019-12-31 2020-12-21 Polyethylene compositions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023508929A true JP2023508929A (ja) 2023-03-06

Family

ID=74186964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022538166A Pending JP2023508929A (ja) 2019-12-31 2020-12-21 ポリエチレン組成物

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230072649A1 (ja)
EP (1) EP4084955B1 (ja)
JP (1) JP2023508929A (ja)
CN (1) CN115023346B (ja)
AR (1) AR120932A1 (ja)
BR (1) BR112022012900A2 (ja)
MX (1) MX2022008119A (ja)
WO (1) WO2021138103A1 (ja)

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USB632416I5 (ja) 1956-03-01 1976-03-09
CA849081A (en) 1967-03-02 1970-08-11 Du Pont Of Canada Limited PRODUCTION OF ETHYLENE/.alpha.-OLEFIN COPOLYMERS OF IMPROVED PHYSICAL PROPERTIES
US3914342A (en) 1971-07-13 1975-10-21 Dow Chemical Co Ethylene polymer blend and polymerization process for preparation thereof
US4599392A (en) 1983-06-13 1986-07-08 The Dow Chemical Company Interpolymers of ethylene and unsaturated carboxylic acids
US5272236A (en) 1991-10-15 1993-12-21 The Dow Chemical Company Elastic substantially linear olefin polymers
US5278272A (en) 1991-10-15 1994-01-11 The Dow Chemical Company Elastic substantialy linear olefin polymers
US5582923A (en) 1991-10-15 1996-12-10 The Dow Chemical Company Extrusion compositions having high drawdown and substantially reduced neck-in
US5693488A (en) 1994-05-12 1997-12-02 The Rockefeller University Transmembrane tyrosine phosphatase, nucleic acids encoding the same, and methods of use thereof
JP3258534B2 (ja) 1995-07-28 2002-02-18 タイコエレクトロニクスアンプ株式会社 雌型コンタクト
JP4923421B2 (ja) * 2005-03-24 2012-04-25 東ソー株式会社 ポリエチレン樹脂組成物
WO2010091256A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Dow Global Technologies Inc. Ethylene-based polymers and compositions, methods of making the same, and articles prepared therefrom
ES2674169T3 (es) * 2010-05-28 2018-06-27 Basell Polyolefine Gmbh Composición de polietileno y método para obtenerla
CN103228685B (zh) * 2010-09-29 2016-03-16 陶氏环球技术有限责任公司 适用于收缩膜应用的乙烯/α-烯烃互聚物以及由其制备的制品
EP2610269A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-03 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst composition and method for preparing the same
ES2635491T3 (es) * 2012-10-09 2017-10-04 Dow Global Technologies Llc Composición sellante
BR112015015394B1 (pt) * 2012-12-27 2021-09-28 Dow Global Technologies Llc Procatalisador, sistema catalisador e processo de polimerização
US9688795B2 (en) 2013-07-09 2017-06-27 Dow Global Technologies Llc Ethylene/alpha-olefin interpolymers with improved pellet flowability
US10550251B2 (en) * 2014-11-13 2020-02-04 Total Research & Technology Feluy Rotomolded articles comprising metallocene-catalyzed polyethylene resin
WO2017040127A1 (en) 2015-08-28 2017-03-09 Dow Global Technologies Llc Chromatography of polymers with reduced co-crystallization
EP3312007B1 (en) * 2016-10-18 2023-12-27 Dow Global Technologies LLC Multilayer stretch hood compositions and structures
US10538654B2 (en) * 2017-04-19 2020-01-21 Nova Chemicals (International) S.A. Multi reactor solution polymerization, polyethylene and polyethylene film
ES2966658T3 (es) * 2017-12-26 2024-04-23 Dow Global Technologies Llc Composiciones con polímeros basados en etileno multimodales que tienen tenacidad mejorada a bajas temperaturas

Also Published As

Publication number Publication date
MX2022008119A (es) 2022-07-21
CN115023346B (zh) 2023-12-29
US20230072649A1 (en) 2023-03-09
EP4084955B1 (en) 2024-02-14
BR112022012900A2 (pt) 2022-09-06
WO2021138103A4 (en) 2021-09-02
CN115023346A (zh) 2022-09-06
WO2021138103A1 (en) 2021-07-08
AR120932A1 (es) 2022-03-30
EP4084955A1 (en) 2022-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4010190B1 (en) Multilayer films that include at least five layers and methods of producing the same
EP3772415B1 (en) Multilayer films comprising polyethylene and barrier layers and methods of producing the same
CN114829140B (zh) 定向的聚乙烯膜和包含该聚乙烯膜的制品
JP2023527124A (ja) 配向ポリエチレンフィルム及びそれを含む物品
EP3962998B1 (en) Polyethylene-based compositions and films and articles comprising the same
US11492468B2 (en) Polyethylene compositions
EP4010191B1 (en) Multilayer films having at least three layers and methods of producing the same
JP2023508929A (ja) ポリエチレン組成物
US20230407065A1 (en) Polyethylene compositions, films, and articles
EP4010192B1 (en) Polyethylene compositions, multilayer films comprising such polyethylene compositions and a barrier layer, and their manufacturing processes
WO2018187047A1 (en) Cast films and processes for making the same
US20230264404A1 (en) Multilayer films and articles comprising the same
US20230312787A1 (en) Polyethylene compositions and films including polyethylene compositions
WO2023136825A1 (en) Polyethylene compositions
WO2022093488A1 (en) Multilayer films and articles comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220725

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20221018

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231218