JP2818252B2 - シンジオタクチックポリプロピレンの延伸方法 - Google Patents

シンジオタクチックポリプロピレンの延伸方法

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JP2818252B2 JP9230590A JP9230590A JP2818252B2 JP 2818252 B2 JP2818252 B2 JP 2818252B2 JP 9230590 A JP9230590 A JP 9230590A JP 9230590 A JP9230590 A JP 9230590A JP 2818252 B2 JP2818252 B2 JP 2818252B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリプロピレンの延伸方法に関する。詳しく
は、実質的にシンジオタクチック構造のポリプロピレン
の延伸方法に関する。
〔従来技術〕
ポリプロピレンは軽量で安価なポリマーであり、特に
延伸したものは強度にも優れており種々の用途に利用さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
アイソタクチックポリプロピレンは比較的延伸し易
く、通常の成形条件で成形された比較的結晶化度の高い
(通常50〜60%)成形物を融点より低い温度、通常100
〜150℃に加熱した状態で延伸することで容易に3〜20
倍程度に延伸することができる。これに対してシンジオ
タクチックポリプロピレンは従来の製造方法ではエラス
トマー的性質を有すると言われており、室温の炭化水素
化合物に可溶であり、結晶性のポリプロピレンの成形
物、特に延伸物として利用することは考え難いものであ
ったが、最近、J.A.EWENらにより発見された(J.Am.Che
m.Soc.,1988,110,6255−6256)非対称な配位子を有する
遷移金属化合物とアルミノキサンからなる触媒によって
得られるシンジオタクチックポリプロピレンは、シンジ
オタクチックペンタッド分率が0.7を越えるようなタク
ティシティーの良好なポリプロピレンであり、融点も高
い結晶性のポリプロピレンである。このシンジオタクテ
ィシティーの高いポリプロピレンは比較的物性が良好で
あり、さらに延伸することで物性を向上させることが期
待できる。しかしながら上記アイソタクチックポリプロ
ピレンに採用された成形物を融点よりやや低温で延伸す
るという方法では2倍程度しか延伸できず、しかも延伸
物は透明性が極めて不良であるという問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは上記課題を解決してシンジオタクチック
ポリプロピレンを延伸する方法について鋭意検討し本発
明を完成した。
即ち、本発明は実質的にシンジオタクチック構造のポ
リプロピレンの成形物であってX線回折の測定によって
面間隔が約7.1Åに回折線が観測されない成形物を延伸
することを特徴とするシンジオタクチックポリプロピレ
ンの成形方法である。
本発明において実質的にシンジオタクチックポリプロ
ピレンとは、例えば上記J.A.EWENらによって発見された
非対称な配位子を有する遷移金属化合物とアルミノキサ
ンからなる触媒によって製造できるシンジオタクチック
ペンタド分率(A.ZambelliらMacromolecules vol 6 687
(1973),同vol 8 925(1975))で0.7を越えるような
高タクティシティーを有するプロピレンの単独重合体の
みならず、少量の他のα−オレフィンとの共重合体をも
示し、共重合に用いる他のα−オレフィンとしてはエチ
レンあるいは炭素数4〜20のα−オレフィンが例示でき
具体的にはブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、
オクテン−1、4−メチルペンテン−1などが例示され
る。プロピレンに対する重合の割合としては通常20wt%
以下、より好ましくは10wt%以下の他のオレフィンが共
重合する条件で重合される。共重合体では1,2,4−トリ
クロロベンゼン溶液で測定した13C−NMRでテトラメチル
シランを基準として約20.2ppmに観測されるピークの強
度がプロピレンの全メチル基に帰属されるピーク強度の
0.3以上であるような高度にシンジオタクチック構造を
有するものが好ましく用いられる。実質的にシンジオタ
クチック構造であるポリプロピレンを製造するための触
媒としては、上記文献に記載された化合物の他に、異な
る構造の化合物であっても、プロピレンの単独重合を行
ったときシンジオタクチックペンタッド分率が0.7以上
のポリプロピレンを製造することができる触媒系であれ
ば利用できる。非対称な配位子を有する遷移金属化合物
の具体例としては、上記文献に記載されたイソプロピル
(シクロペンタジエニル−1−フルオレニル)ハフニウ
ムジクロリド、あるいはイソプロピル(シクロペンタジ
エニル−1−フルオレニル)ジルコニウムジクロリドな
どが例示され、またアルミノキサンとしては、 一般式、 (式中Rは炭素数1〜3の炭化水素残基。)で表される
化合物が例示でき、特にRがメチル基であるメチルアル
ミノキサンでnが5以上、好ましくは10以上のものが利
用される。上記遷移金属触媒に対するアルミノキサンの
使用割合としては10〜1000000モル倍、通常50〜5000モ
ル倍である。また重合条件については特に制限はなく不
活性媒体を用いる溶媒重合法、或いは実質的に不活性媒
体の存在しない塊状重合法、気相重合法も利用できる。
重合温度としては−100〜200℃、重合圧力としては常圧
〜100kg/cm2で行うのが一般的である。好ましくは−100
〜100℃、常圧〜50kg/cm2である。この触媒系は、重合
に際して実質的に一段重合で行うと分子量分布が狭く、
135℃でゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測
定した重量平均分子量と数平均分子量の比(以下、MW/M
Nと略記する)が1.5〜3.5程度の狭いものが通常得られ
るが、2種の遷移金属化合物(金属として例えばジルコ
ニウムとハフニウムなど2種類のものを用いると効果的
である。)を用いたり、分子量の異なるものを2種以上
混合するなどして3.5以上であるような広い分子量分布
のものを製造することもでき、どの様な分子量分布を有
するものも本発明に利用することができる。好ましい分
子量としては、135℃テトラリン溶液で測定した極限粘
度として0.5〜20.0dl/g程度であるのが一般的である。
本発明においては上記方法で得られた実質的にシンジ
オタクチック構造を有するポリプロピレンは次いで必要
に応じてアイソタクチックポリプロピレの成形の際に併
用されるような酸化防止剤などの安定剤と混合して成形
し、ついで延伸される。延伸に供される成形物はX線回
折の測定によって面間隔が約7.1Åに回折線が観測され
ないことが肝要であり、面間隔が約7.1Åに回折線が観
測されるような成形物では延伸が困難である。ここで観
測されないとは、回折線が全く観測されないという必要
はなく、例えば、X線源としてCu−Kα線を用いた時2
θとして5〜50゜の範囲で観測した時、観測される回折
像の最大の強度のピークに比較して1/5程度以下しか観
測されないという意味である。
上記条件を満足する成形物は簡便には、加熱溶融成形
した後、急冷することで得られる。急冷の程度はシンジ
オタクチックポリプロピレンのタクティシティー、共重
合組成、分子量などによっても異なるが、例えば、用い
るポリマーを示差走査熱量分析法で一度250℃に昇温し
た後、種々の冷却速度で冷却し、次いで10℃/minで昇温
した時、融解による吸熱ピークが実質的に1本となる様
な冷却速度が目安となる。通常は50℃/min以上である。
成形方法としては特に制限は無く、押出成形法、プレス
成形法、射出成形法などが採用できる。こうして得られ
たX線回折の測定によって面間隔が約7.1Åに回折線が
観測されない成形物は次いで延伸される。延伸の際の温
度としては特に制限は無いが常温でも延伸可能であり、
延伸速度を遅くすることで高い延伸倍率とすることがで
きる。しかしながら延伸応力を下げるため加熱して延伸
することももちろん可能である。加熱温度としては、加
熱、延伸に要する時間の間、該温度に保っても成形物の
X線回折を測定した時、面間隔が約7.1Åに実質的に回
折線が現れないような条件とすべきである。好ましくは
用いるポリプロピレンの融点より10℃以上低い温度であ
り、特に好ましくは20℃以上低い温度である。
ここで成形物の形状としてはシート、フイルム、糸な
ど延伸可能であればどのような形状でも良く、延伸も一
軸延伸の他に二軸延伸も可能である。他にロール延伸の
ような方法であってもよい。また延伸倍率としても3倍
以上、特に常温付近でゆっくり延伸すれば数十倍〜100
倍程度まで可能である。
〔実施例〕
以下に実施例を示しさらに本発明を説明する。
実施例1 常法にしたがって合成したイソプロピルシクロペンタ
ジエニル−1−フルオレンをリチウム化し、四塩化ジル
コニウムと反応し再結晶することで得たイソプロピル
(シクロペンタジエニル−1−フルオレニル)ジルコニ
ウムジクロリド0.2gと東洋アクゾ(株)製メチルアルミ
ノキサン(重合度16.1)30gを用い、内容積200のオー
トクレーブでトルエン80加え、重合圧力3kg/cm2
G、20℃で2時間重合し、ついでメタノールとアセト酢
酸メチルで脱灰処理し塩酸水溶液で洗浄し、ついで濾過
して5.6kgのシンジオタクチックポリプロピレンを得
た。このポリプロピレンは13C−NMRによればシンジオタ
クチックペンタッド分率は0.935であり、135℃テトラリ
ン溶液で測定した極限粘度は1.45dl/g、1,2,4−トリク
ロロベンゼンで測定したNM/MNは2.2であった。このポリ
プロピレンに公知の安定剤を加え、押出機で造粒し、つ
いで200℃で溶融プレスして1mmのシートにして0℃の水
に投入して急冷した。尚この際、シートの中心に挿入し
たセンサーにより降温速度を測定したところ250℃/min
であり、成形物のX線回折スペクトルを第1図に示す。
面間隔が7.1Å(2θでは12.5゜)回折線は観測されな
い。このシートについて以下の物性を測定した。
曲げ剛性度:kg/cm2 ASTM D−747(23℃) 引張降伏強さ:kg/cm2 ASTM D−638(23℃) 破断時伸び:% ASTM D−638(23℃) アイゾット(ノッチ付)衝撃強度:kg・cm/cm ASTM D−
638(23℃、−10℃) ヘイズ:% ASTM D1003に準じた。
曲げ剛性度5300kg/cm2、引張降伏強さ215kg/cm2、破
断時伸び480%、アイゾット衝撃強度14.0、3.8(それぞ
れ23℃、−10℃)であり、ヘイズは15%であった。この
シートを10℃で5倍に延伸して延伸フィルムとし物性を
測定した。このフィルムの物性について以下の測定をお
こなった。
ヘイズ:% ASTM D1003に準拠した 引張強度:kg/cm2 延伸フイルムから50mm×20mmの試験
片を切り出し引張試験機で引張速度200mm/minで引張り
破断時の強度をもとめた。
伸び:% 引張強度をもとめる際に破断時の試験片の伸
び。
引張強度は702kg/cm2、伸びは113%、ヘイズは8.3%
であった。さらに延伸物を延伸した状態で130℃で10時
間保った後物性を測定したら引張強度は980kg/cm2、伸
びは45%、ヘイズは25%であった。
実施例2 延伸を80℃で行った他は実施例1と同様にしたところ
引張強度は680kg/cm2、伸びは75%、ヘイズは22.5%で
あった。さらに延伸物を延伸した状態で130℃で10時間
保った後物性を測定したら引張強度は950kg/cm2、伸び
は45%、ヘイズは42%であった。
比較例1 シートを成形した後30分かけて冷却して得たシート
(X線回折スペクトルを第2図に示す。)を用いた他は
実施例1と同様にした。10℃では2倍を越えて延伸しよ
うとすると切れてしまい延伸できなかった。また80℃で
も2.5倍で切れてしまい延伸できなかった。
実施例3 得たシンジオタクチックポリプロピレンにステアリン
酸カルシウムと2,6−ジ−t−ブチルフェノールをそれ
ぞれ10/10000と、10/10000のタルクを加え造粒した後、
40mmの押出機で14本穴のダイで温度220℃、スクリュー
回転数64rpmで紡糸した。ダイからでたストランドは−1
0℃のブラインに導入して急冷した。得られた繊維(X
線回折スペクトルを第3図に示す。)の太さは370D/14
本であり引張試験をしたところ最高強度は480g、伸びは
680%であった。また25℃で10倍に延伸したものの最高
強度は980g、伸びは15%であった。また120℃で延伸し
たものは最高強度は820g、伸びは10%であった。Cu−K
α線を用いて延伸前の糸について測定したX線回折スペ
クトルを第3図に示す。
比較例2 ダイから出てくる糸を空冷で取り出し、さらに120℃
で5時間保持した(X線回折スペクトルを第4図に示
す。)後延伸を試みた。25℃では2倍に延伸したところ
で糸切れをおこし、また120℃でも3倍に延伸すると糸
切れを起こしてしまった。
〔発明の効果〕
本発明の方法によりシンジオタクチックポリプロピレ
ンを容易に延伸することができ物性に優れた延伸物を得
ることができ工業的に極めて価値がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1のシートのX線回折スペクトル、第2
図は比較例1のシートのX線回折スペクトルである。第
3図は実施例2の糸のX線回折スペクトル、第4図は比
較例2の糸のX線回折スペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 55/00 - 55/30 D01F 6/06 D01F 6/46 C08J 5/00,5/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】実質的にシンジオタクチック構造のポリプ
    ロピレンの成形物であってX線回折の測定によって面間
    隔が約7.1Åに回折線が観測されない成形物を延伸する
    ことを特徴とするシンジオタクチックポリプロピレンの
    延伸方法。
  2. 【請求項2】実質的にシンジオタクチック構造のポリプ
    ロピレンを溶融成形した後急冷することによって得た成
    形物を延伸する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】実質的にシンジオタクチック構造のポリプ
    ロピレンが1,2,4−トリクロロトルエン溶液で測定した
    13C−NMRで約20.2ppmに観測されるピークの吸収強度が
    プロピレンのメチル基に帰属される全ピークの吸収強度
    の総和の0.3以上である請求項1記載の方法。
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