JP2818272B2 - シンジオタクチックポリプロピレンの成形方法 - Google Patents

シンジオタクチックポリプロピレンの成形方法

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Description

【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
〜160℃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
るという方法では充分な速度では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た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を延伸した後、炭化水素化合物の
蒸気で処理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
ペンタッド分率(A.ZambelliらMacromolecules vol 6 6
87(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20
wt%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、 (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。上記遷移金属化合物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
不溶性媒体を用いる溶媒重合法、或いは実質的に不溶性
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/MN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(以下、ηと記す)として0.5
〜20.0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、好
ましくは比較的結晶化度の低いものが延伸し易く高倍率
で延伸可能である。例えば、面間隔が約7.1Åに観測さ
れる回折線の強度が比較的小さいものが好ましく利用さ
れる。この条件を満足する成形物は、加熱溶融成形した
後の冷却速度を大きくすることである。
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
も勿論可能である。加熱温度としては、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。
本発明においては上記方法で得られた延伸物は、次い
で好ましくは延伸した状態のまま加負荷の状態で炭化水
素化合物の蒸気で処理される。このよに処理して延伸す
ることで、低下した透明性を良好なものとすることがで
きる。またさらに必要に応じ炭化水素化合物の蒸気を除
去するため加熱処理することで、より物性を良好なもの
とすることができる。ここで炭化水素化合物としては炭
素数5〜20程度の飽和、あるいは不飽和炭化水素の他に
これらの化合物の水素の1〜全部がハロゲン原子で置換
したハロゲン化炭化水素も使用できる。好ましくはペン
タン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン
などの飽和炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、エチルベンゼン、クメン、シメン等の芳香族炭化
水素化合物、あるいはそれらの一部の水素がハロゲン原
子で置換した化合物が好ましく利用される。この処理に
際して延伸物は延伸した状態、即ち、加負荷の状態であ
るのが好ましく、こうすることで変形を避けることがで
きる。この処理は常温でも充分であるが処理時間を短縮
するため等の目的で加熱することもできる。加熱温度と
しては通常100℃以下であるのが成形物の変形を避ける
ために好ましい。また処理時間としては処理の際の温度
によっても異なるが1秒〜100時間程度、好ましくは1
分〜10時間程度である。通常この処理の後、成形物中に
含有する炭化水素化合物を除去するため窒素、空気など
でブローするとか、減圧処理するとか、加熱処理される
が、シンジオタクチックポリプロピレンの融点以下で好
ましくは加負荷の状態で加熱処理することで、より物性
を良好なものとすることもできる。
〔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ηは1.45、1,2,4−トリクロロベンゼ
ンで測定したMW/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のシートにした。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240kg/cm2、破
断時伸び520%、アイゾット衝撃強度14.2、3.6(それぞ
れ23℃、−10℃)であり、ヘイズは28%であった。この
シートを30℃で3倍に延伸して延伸フイルムとし物性を
測定した。このフィルムの物性について以下の測定を行
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650kg/cm2、伸びは78%、ヘイズは32%で
あった。このものを延伸した状態で密閉容器に入れ30℃
のトルエン蒸気で6時間処理し、ついで延伸した状態で
80℃で5時間保った後物性を測定したら引張強度は690k
g/cm2、伸びは60%、ヘイズは12%であった。トルエン
の蒸気で処理することで透明性が改善されることがわか
る。
一方延伸した状態でトルエンで処理することなく加熱
処理したものは引張強度は680kg/cm2、伸びは55%、ヘ
イズは35%であり透明性は改良されなかった。
実施例2 延伸を120℃で行い、トルエンでの処理を50℃で30分
間行った他は実施例1と同様にしたところ引張強度は68
0kg/cm2、伸びは85%、ヘイズは18%であった。トルエ
ンで処理する前のヘイズは38%であった。
実施例3 トルエンに変えキシレンとした他は実施例1と同様に
したところ引張強度は685kg/cm2、伸びは70%、ヘイズ
は14%であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法により透明性に優れたシンジオタクチッ
クポリプロピレンの延伸物を得ることができ工業的に極
めて価値がある。

Claims (2)

    (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
    ロピレンの成形物を延伸した後、炭化水素化合物の蒸気
    で処理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。
  2. 【請求項2】炭化水素化合物蒸気での処理を加負荷の条
    件で行う請求項1記載の方法。
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