JP3843289B2 - 環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の技術分野】
本発明は、環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】
エチレン・ノルボルネンランダム共重合体、エチレン・テトラシクロドデセン共重合体などの環状オレフィン系樹脂は、剛性、耐熱性、耐熱老化性、耐薬品性、耐溶剤性、誘電特性などに優れているため、医療用、光学用、電気部品用、自動車部品用等の広い範囲で応用用途が考えられている。
【0003】
これらの用途には、剛性、耐熱性などに優れているとともに、外観品質も併せて必要とされる。しかしながら環状オレフィン系樹脂を従来の方法で押出成形、射出成形などすると、成形品中にフィッシュアイや、焼けた樹脂が混入することによる外観不良が発生することがあった。
【0004】
これらの現象を防ぐために例えば、特開平7−12500号公報で示されるような方法が考案されているが、この方法では、原料を連続的に供給しながら、供給部分を減圧状態に保つため、ポンプが必要であるのみならず、バルブ部分やスクリューと、シリンダーの軸受け部分に工夫が必要となり、装置が複雑になるという問題点があった。
【0005】
本発明者らはこのような従来技術における問題点を解決すべく検討した結果、可塑化の際に環状オレフィン系樹脂にかかる剪断力を低減させると上記のような外観不良の発生を低減させられることを見出して本発明を完成するに到った。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、簡便な方法で外観品質に優れた成形体が得られる環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【発明の概要】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法は、加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である押出機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を押出成形するに際して、
原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99となるように制御することを特徴としている。
【0008】
本発明において、前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法としては、たとえばシリンダー上方の原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路(たとえばオリフィス)を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79の範囲とする方法、原料フィーダーを用いる方法などがある。
【0009】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法の他の態様は、加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である射出成形機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を射出成形するに際して、
可塑化時間(T1 )を原料樹脂ペレットを自重で供給した場合の可塑化時間(T0 )との比(T1 /T0 )が0.1〜0.95となるように制御することを特徴としている。
【0010】
本発明において、前記可塑化時間(T1 )を制御する方法としては、たとえば原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を、自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99となるように制御する方法、シリンダー上方の原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路(たとえばオリフィス)を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料樹脂ペレットの供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79の範囲とする方法、原料フィーダを用いる方法などがある。
【0011】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法のさらに他の態様は、加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である成形機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂成形体を押出成形または射出成形するに際して、
シリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最大である部分の面積(S1 )と、前記部分より原料供給側でシリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最小である部分の面積(S0 )の比(S0 /S1 )が0.5〜0.98の範囲にあるようなスクリューを用いることを特徴としている。
【0012】
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂としては、
(A-1) エチレンと下記一般式(I)で示される環状オレフィンとのランダム共重合体、
(A-2) 下記一般式(I)で示される環状オレフィンの開環重合体または開環共重合体、および
(A-3) 上記(A-2) 開環重合体または開環共重合体の水素化物
からなる群より選ばれる環状オレフィン系樹脂が挙げられる。
【0013】
【化3】
【0014】
(式中、nは0または1であり、mは0または正の整数であり、qは0または1であり、R1 〜R18ならびにRa およびRb は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子またはハロゲンで置換されていてもよい炭化水素基であり、R15〜R18は互いに結合して単環または多環を形成していてもよく、かつ該単環または多環は二重結合を有していてもよく、またR15とR16とで、またはR17とR18とでアルキリデン基を形成していてもよい。)
【0015】
【化4】
【0016】
(式中、pおよびqは0または正の整数であり、mおよびnは0、1または2であり、R1 〜R19はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ハロゲンで置換されていてもよい炭化水素基またはアルコキシ基であり、R9 またはR10が結合している炭素原子と、R13が結合している炭素原子またはR11が結合している炭素原子とは直接あるいは炭素数1〜3のアルキレン基を介して結合していてもよく、またn=m=0のときR15とR12またはR15とR19とは互いに結合して単環または多環の芳香族環を形成していてもよい。)
【0017】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法について具体的に説明する。
【0018】
本発明では加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上、好ましくは1.0〜2.0の範囲にある押出機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を押出成形するに際して、
原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を、自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99、好ましくは0.2〜0.95、より好ましくは0.4〜0.9の範囲になるように制御している。
【0019】
図1に押出成形機の一例の概略図を示す。図1に示す押出成形機は、外部に図示しない加熱手段を有するシリンダー1とスクリュー3とを有ししている。ホッパー5に投入された原料樹脂ペレットは、ホッパー出口6から原料供給口2への経路を通じて供給部に供給され、スクリュー3によって前方の可塑化部に送られる。供給部では樹脂の前方への送りと予熱が行われ、可塑化部(圧縮部)では、樹脂の前方への送りと、樹脂の可塑化および混練が行われる。
【0020】
本発明において、前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法としては、たとえばシリンダー上方の原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79、好ましくは0.05〜0.50の範囲とする方法がある。
【0021】
ここで原料貯蔵部とは、シリンダー上方の原料樹脂ペレットを蓄える部分および原料樹脂ペレットが通過する部分である。たとえば図1に示す射出成形機ではホッパー5およびホッパー出口6から原料供給口2までが原料貯蔵部である。
【0022】
隘路を設ける方法としては、たとえば原料貯蔵部から原料供給口までの経路のいずれかにオリフィス板を設置する方法がある。オリフィス板は通常ホッパー下部のスクリュー直上、たとえば図1のPで示される部分の近傍に設置されるが、ホッパー内に設置することもできる。オリフィスの形状は特に限定されないが通常円形である。またオリフィスは複数設けられていてもよい。
【0023】
また前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法としては、原料フィーダーを用いる方法もある。シリンダー内に原料樹脂ペレットを導入する一般的な方法は、原料樹脂ペレットをシンダー上部のホッパーに蓄え、そのまま重力を利用しシリンダー内へ導く方法である。これに対し、原料フィーダーを使用する方法は、一旦ホッパーに蓄えた樹脂を、原料フィーダーを介して、一定量ずつシリンダー内へと導く方法である。
【0024】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法の他の態様は、加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である射出成形機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を射出成形するに際して、
可塑化時間(T1 )を、原料樹脂ペレットを自重で供給した場合の可塑化時間(T0 )との比(T1 /T0 )が0.1〜0.95、好ましくは0.3〜0.9の範囲内となるように制御して射出成形する。
【0025】
射出成形機は、可塑化した樹脂を高圧で射出する機能を有すること以外は、前記押出成形機とほぼ同様の構造を有している。
本発明において可塑化時間(T1 )を制御する方法としては、原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を、自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99となるように制御する方法がある。
【0026】
原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法としては、たとえば前記と同様に原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料樹脂ペレットの供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79、好ましくは0.05〜0.50の範囲とする方法がある。隘路を設ける方法としては、たとえばオリフィス板を設置する方法があり、オリフィス板は、スクリュー直上のホッパー下部、たとえば図1のPで示される部分の近傍に設置される。オリフィスの形状は特に限定されないが通常円形である。またオリフィスは複数設けられていてもよい。
【0027】
また、原料フィーダーを用いて原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を、自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99、好ましくは0.2〜0.95、より好ましくは0.4〜0.9の範囲内となるように制御する方法もある。
【0028】
原料フィーダーを使用する方法は、一旦ホッパーに蓄えた原料樹脂ペレットを、原料フィーダーを介して、一回の射出成形に必要な量をスクリューへと導く方法である。この方法で用いられる装置としては特に限定されないが、たとえば原料を可塑化するメインスクリューと、該メインスクリューへの原料の供給を制御するフィードスクリューと、メインスクリューを嵌挿するシリンダー内に原料が充満したことを検出する原料充満検出器とを備えた射出成形機が挙げられる。
【0029】
シリンダー内に原料樹脂ペレットを導入する一般的な方法は、一回の射出成形に必要以上の量のペレットをシンダー上部のホッパーに蓄え、そのまま重力を利用しシリンダー内へ導く方法である。これに対し、原料フィーダーを使用する方法は、一旦ホッパーに蓄えた樹脂を、原料フィーダーを介して、一回の成形に必要な量だけシリンダー内へと導く方法である。この場合計量時間が必要以上に長く、成形品の冷却時間より長くなってしまうと、生産性が落ちる。よって、原料フィーダーを使用する方法での計量時間は、上記のような範囲内にあることが望ましい。
【0030】
本発明に係る環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法のさらに他の態様は、加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積A1 と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積A0 との比(A0 /A1 )が0.8以上である成形器を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて溶融させ、環状オレフィン系樹脂成形体を押出成形または射出成形するに際して、
シリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最大である部分の面積(S1 )と、前記部分より原料供給側でシリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最小である部分の面積(S0 )の比(S0 /S1 )が0.5〜0.98、好ましくは0.5〜0.95の範囲にあるようなスクリューを用いる方法もある。
【0031】
なお、スクリューの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分の面積とは図2においてSで示される部分の面積である。
【0032】
この方法で用いるスクリューを設計する方法としては、スクリューのピッチを変化させる方法、スクリューの溝深さを変化させる方法、これらを組み合わせる方法などがある。具体的には、スクリューのピッチを供給部で小さくし、可塑化部に向けて大きくする方法、供給部のスクリューの溝深さを可塑化部側に向けて、一旦小さくした後大きくする方法などがあり、スクリューのピッチを変化させる方法が一般的である。
【0033】
本発明では、原料樹脂ペレットの粒径が0.1g/100個ないし5g/100個、好ましくは0.5g/100個ないし4.5g/100個の範囲内となるように調整されていることが好ましい。原料樹脂ペレットの粒径が上記値より大きいと、樹脂の焼けによる外観不良が発生し易く、上記の値より小さいとペレットが塵になって様々な場所に付着し作業性が低下することがある。
【0034】
また、成形時のシリンダー温度は、加工に供される樹脂のガラス転移温度(Tg)に80〜250℃、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜180℃加えた温度であることが望ましい。
【0035】
次に本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂について説明する。
環状オレフィン系樹脂
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂は、
(A-1) エチレンと下記一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンとのランダム共重合体、
(A-2) 下記一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンの開環重合体または開環共重合体、および
(A-3) 上記(A-2) 開環重合体または開環共重合体の水素化物
からなる群より選ばれる樹脂である。
【0036】
まずこのような環状オレフィン系樹脂(A-1) 〜(A-3) を形成する一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンについて説明する。
【0037】
【化5】
【0038】
上記一般式(I)中、nは0または1であり、mは0または正の整数であり、qは0または1である。なおqが1の場合には、Ra およびRb は、それぞれ独立に、下記の原子または炭化水素基であり、qが0の場合には、それぞれの結合手が結合して5員環を形成する。
【0039】
R1 〜R18ならびにRa およびRb は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基である。
ここでハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。
【0040】
また炭化水素基としては、それぞれ独立に、通常炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜15のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基が挙げられる。より具体的には、
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基およびオクタデシル基が挙げられ、
シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が挙げられ、
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
【0041】
これらの炭化水素基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
さらに上記一般式(I)において、R15〜R18がそれぞれ結合して(互いに共同して)単環または多環を形成していてもよく、しかもこのようにして形成された単環または多環は二重結合を有していてもよい。ここで形成される単環または多環の具体例を下記に示す。
【0042】
【化6】
【0043】
なお上記例示において、1または2の番号が付された炭素原子は、上記一般式(I)においてそれぞれR15(R16)またはR17(R18)が結合している炭素原子を示している。
【0044】
またR15とR16とで、またはR17とR18とでアルキリデン基を形成していてもよい。このようなアルキリデン基は、通常は炭素原子数2〜20のアルキリデン基であり、このようなアルキリデン基の具体的な例としては、エチリデン基、プロピリデン基およびイソプロピリデン基を挙げることができる。
【0045】
【化7】
【0046】
上記一般式(II)中、pおよびqは0または正の整数であり、mおよびnは0、1または2である。
またR1 〜R19は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基またはアルコキシ基である。
【0047】
ハロゲン原子は、上記一般式(I)におけるハロゲン原子と同じ意味である。また炭化水素基としては、それぞれ独立に炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素原子数3〜15のシクロアルキル基または芳香族炭化水素基が挙げられる。より具体的には、
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基などが挙げられ、
シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基などが挙げられ、
芳香族炭化水素基としては、アリール基およびアラルキル基、具体的には、フェニル基、トリル基、ナフチル基、ベンジル基、フェニルエチル基などが挙げられる。
【0048】
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
これらの炭化水素基およびアルコキシ基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。
【0049】
ここで、R9 およびR10が結合している炭素原子と、R13が結合している炭素原子またはR11が結合している炭素原子とは、直接あるいは炭素原子数1〜3のアルキレン基を介して結合していてもよい。すなわち上記二個の炭素原子がアルキレン基を介して結合している場合には、R9 およびR13で示される基が、またはR10およびR11で示される基が互いに共同して、メチレン基(-CH2-) 、エチレン基(-CH2CH2-)またはプロピレン基(-CH2CH2CH2-) のうちのいずれかのアルキレン基を形成している。
【0050】
さらに、n=m=0のとき、R15とR12またはR15とR19とは互いに結合して単環または多環の芳香族環を形成していてもよい。この場合の単環または多環の芳香族環として、たとえば下記のようなn=m=0のときR15とR12がさらに芳香族環を形成している基が挙げられる。
【0051】
【化8】
【0052】
ここでqは上記一般式(II)におけるqと同じ意味である。
上記のような一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンを、より具体的に下記に例示する。
【0053】
次式で示されるビシクロ[2.2.1]-2-ヘプテン(=ノルボルネン)
【0054】
【化9】
【0055】
(上記式中、1〜7の数字は炭素の位置番号を示す。)
およびこのビシクロ[2.2.1 ]-2-ヘプテンに炭化水素基が置換した誘導体。
この炭化水素基としては、たとえば5-メチル、5,6-ジメチル、1-メチル、5-エチル、5-n-ブチル、5-イソブチル、7-メチル、5-フェニル、5-メチル-5-フェニル、5-ベンジル、5-トリル、5-(エチルフェニル) 、5-(イソプロピルフェニル) 、5-(ビフェニリル)、5-(β-ナフチル)、5-(α-ナフチル) 、5-(アントリル) 、5,6-ジフェニルなどが挙げられる。
【0056】
さらに他の誘導体として、
シクロペンタジエン-アセナフチレン付加物、1,4-メタノ-1,4,4a,9a-テトラヒドロフルオレン、1,4-メタノ-1,4,4a,5,10,10a-ヘキサヒドロアントラセンなどのビシクロ[2.2.1]-2-ヘプテン誘導体;
トリシクロ[4.3.0.12,5]-3-デセン、2-メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]-3-デセン、5-メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]-3-デセンなどのトリシクロ[4.3.0.12,5]-3-デセン誘導体;
トリシクロ[4.4.0.12,5]-3-ウンデセン、10-メチルトリシクロ[4.4.0.12,5]-3-ウンデセンなどのトリシクロ[4.4.0.12,5]-3-ウンデセン誘導体などが挙げられる。
【0057】
また、次式でで示されるテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]-3-ドデセン
【0058】
【化10】
【0059】
(上記式中、1〜12の数字は炭素の位置番号を示す。)
およびこれに炭化水素基が置換した誘導体。
この炭化水素基としては、たとえば8-メチル、8-エチル、8-プロピル、8-ブチル、8-イソブチル、8-ヘキシル、8-シクロヘキシル、8-ステアリル、5,10-ジメチル、2,10-ジメチル、8,9-ジメチル、8-エチル-9-メチル、11,12-ジメチル、2,7,9-トリメチル、2,7-ジメチル-9-エチル、9-イソブチル-2,7-ジメチル、9,11,12-トリメチル、9-エチル-11,12-ジメチル、9-イソブチル-11,12-ジメチル、5,8,9,10-テトラメチル、8-エチリデン、8-エチリデン-9-メチル、8-エチリデン-9-エチル、8-エチリデン-9-イソプロピル、8-エチリデン-9-ブチル、8-n-プロピリデン、8-n-プロピリデン-9-メチル、8-n-プロピリデン-9-エチル、8-n-プロピリデン-9-イソプロピル、8-n-プロピリデン-9-ブチル、8-イソプロピリデン、8-イソプロピリデン-9-メチル、8-イソプロピリデン-9-エチル、8-イソプロピリデン-9-イソプロピル、8-イソプロピリデン-9-ブチル、8-クロロ、8-ブロモ、8-フルオロ、8,9-ジクロロ、8-フェニル、8-メチル-8-フェニル、8-ベンジル、8-トリル、8-(エチルフェニル)、8-(イソプロピルフェニル)、8,9-ジフェニル、8-(ビフェニリル)、8-(β-ナフチル)、8-(α-ナフチル) 、8-(アントリル) 、5,6-ジフェニルなどが挙げられる。
【0060】
さらに他の誘導体として、(シクロペンタジエン-アセナフチレン付加物)とシクロペンタジエンとの付加物;
ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]-4-ペンタデセンおよびその誘導体;ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]-3-ペンタデセンおよびその誘導体;
ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13 ]-4,10-ペンタデカジエンなどのペンタシクロペンタデカジエン化合物;
ペンタシクロ[8.4.0.12,5.19,12.08,13]-3-ヘキサデセンおよびその誘導体;
ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14 ]-4-ヘキサデセンおよびその誘導体;
ヘキサシクロ[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]-4-ヘプタデセンおよびその誘導体;
ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]-5- エイコセンおよびその誘導体;
ヘプタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17]-5-ヘンエイコセンおよびその誘導体;
オクタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17 ]-5-ドコセンおよびその誘導体;
ノナシクロ[10.9.1.14,7.113,20.115,18.02,10.03,8.012,21.014,19]-5-ペンタコセンおよびその誘導体;
ノナシクロ[10.10.1.15,8.114,21.116,19.02,11.04,9.013,22.015,20]-6-ヘキサコセンおよびその誘導体などが挙げられる。
【0061】
なお一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンの具体例を上記に示したが、これら化合物のより具体的な構造例としては、特願平5−196475号当初明細書の段落番号[0032]ないし[0054]に示された環状オレフィンの構造例を挙げることができる。
【0062】
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂は、上記環状オレフィンから導かれる単位を2種以上含有していてもよい。
上記のような一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンは、シクロペンタジエンと対応する構造を有するオレフィン類とを、ディールス・アルダー反応させることによって製造することができる。
【0063】
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂は、上記のような一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンを用いて、たとえば特開昭60−168708号、同61−120816号、同61−115912号、同61−115916号、同61−271308号、同61−272216号、同62−252406号および同62−252407号などの公報において本出願人が提案した方法に従い、それぞれ適宜条件を選択することにより製造することができる。
【0064】
(A-1) エチレン・環状オレフィンランダム共重合体
(A-1) エチレンと環状オレフィンとのランダム共重合体は、エチレンから導かれる単位を通常5〜95モル%、好ましくは20〜80モル%の量で、環状オレフィンから導かれる単位を通常5〜95モル%、好ましくは20〜80モル%の量で含有している。なおエチレン組成および環状オレフィン組成は、13C−NMRによって測定することができる。
【0065】
この(A-1) エチレン・環状オレフィンランダム共重合体では、上記のようなエチレンから導かれる単位と環状オレフィンから導かれる単位とが、ランダムに配列して結合し、実質的に線状構造を有している。この共重合体が実質的に線状であって、実質的にゲル状架橋構造を有していないことは、この共重合体が有機溶媒に溶解した際に、この溶液に不溶分が含まれていないことにより確認することができる。たとえば極限粘度[η]を測定する際に、この共重合体が135℃のデカリンに完全に溶解することにより確認することができる。
【0066】
本発明で用いられる(A-1) エチレン・環状オレフィンランダム共重合体において、上記一般式(I)で示される環状オレフィンの少なくとも一部は、下記一般式(III)で示される繰り返し単位を構成していると考えられ、上記一般式(II)で示される環状オレフィンの少なくとも一部は、下記一般式(IV)で示される繰り返し単位を構成していると考えられる。
【0067】
【化11】
【0068】
上記一般式(III)において、n、m、q、R1 〜R18ならびにRa 、Rb は上記一般式(I)と同じ意味である。
【0069】
【化12】
【0070】
前記一般式(IV)において、n、m、p、qおよびR1 〜R19は上記一般式(II)と同じ意味である。
また上記のような(A-1) エチレン・環状オレフィンランダム共重合体は、本発明の目的を損なわない範囲であれば必要に応じて他の共重合可能なモノマーから導かれる単位を有していてもよく、具体的には他のモノマーから導かれる単位を、通常20モル%以下、好ましくは10モル%以下の量で含有していてもよい。
【0071】
このような他のモノマーとしては、上記のようなエチレンまたは環状オレフィン以外のオレフィンを挙げることができ、具体的には、
プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセンおよび1-エイコセンなどの炭素数3〜20のα-オレフィン;
シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、3,4-ジメチルシクロペンテン、3-メチルシクロヘキセン、2-(2-メチルブチル)-1-シクロヘキセンおよびシクロオクテン、3a,5,6,7a-テトラヒドロ-4,7-メタノ-1H-インデンなどのシクロオレフィン;
1,4-ヘキサジエン、4-メチル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン、ジシクロペンタジエン、5-ビニル-2-ノルボルネンなどの非共役ジエン類を挙げることができる。
【0072】
エチレン・環状オレフィンランダム共重合体(A-1) は、上記他のモノマーから導かれる単位を2種以上含有していてもよい。
エチレン・環状オレフィンランダム共重合体(A-1) は、エチレンと上記一般式(I)または(II)で示される環状オレフィンとを用いて上記公報に開示された製造方法により製造することができる。これらのうちでも、共重合反応を炭化水素溶媒中で行ない、触媒として該炭化水素溶媒に可溶性のバナジウム化合物および有機アルミニウム化合物から形成される触媒を用いてエチレン・環状オレフィンランダム共重合体(A-1) を製造することが好ましい。
【0073】
また固体状4族メタロセン系触媒を用いてエチレン・環状オレフィンランダム共重合体(A-1) を製造することもできる。
この固体状4族メタロセン系触媒は、少なくとも1個のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む遷移金属化合物(メタロセン化合物)と、有機アルミニウムオキシ化合物(アルミノキサン)と、必要に応じて有機アルミニウム化合物とから形成される。ここで4族の遷移金属は、ジルコニウム、チタンまたはハフニウムである。シクロペンタジエニル骨格を含む配位子としてはシクロペンタジエニル基、インデニル基、テトラヒドロインデニル基、フロオレニル基などが挙げられ、これらはアルキル基が置換していてもよい。遷移金属化合物がシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を2個以上含む場合は、これらのうち2個の基はアルキレン基、シリレン基など他の基を介して結合していてもよい。またシクロペンタジエニル骨格を含む配位子以外の配位子は、通常アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン原子などである。
【0074】
また有機アルミニウムオキシ化合物、有機アルミニウム化合物は、通常オレフィン系重合体の製造に使用されるものを用いることができる。このような固体状4族メタロセン系触媒については、たとえば特開昭61−221206号、同64−106号、特開平2−173112号公報などに詳細に記載されている。
【0075】
(A-2) 環状オレフィンの開環(共)重合体
環状オレフィンの開環重合体または開環共重合体(A-2) では、上記一般式(I)で示される環状オレフィンから導かれる単位の少なくとも一部は、下記一般式(V)で示されると考えられ、上記一般式(II)で示される環状オレフィンから導かれる単位の少なくとも一部は、下記一般式(VI)で示されると考えられる。
【0076】
【化13】
【0077】
上記一般式(V)において、n、m、qおよびR1 〜R18ならびにRa およびRb は上記一般式(I)と同じ意味である。
【0078】
【化14】
【0079】
上記一般式(VI)において、n、m、p、qおよびR1 〜R19は上記一般式(II)と同じ意味である。
このような開環(共)重合体は、前記公報に開示された製造方法により製造することができ、たとえば上記一般式(I)で示される環状オレフィンを開環重合触媒の存在下に、重合または共重合させることにより製造することができる。
【0080】
このような開環重合触媒としては、
ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、インジウム、白金などから選ばれる金属のハロゲン化物、硝酸塩もしくはアセチルアセトン化合物と、還元剤とからなる触媒、または、
チタン、パラジウム、ジルコニウム、モリブテンなどから選ばれる金属のハロゲン化物もしくはアセチルアセトン化合物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒を用いることができる。
【0081】
(A-3) 開環(共)重合体の水素化物
開環(共)重合体の水素化物[A-3]は、上記のような開環重合体または開環共重合体(A-2) を、従来公知の水素添加触媒の存在下に水素化して得られる。
【0082】
この開環(共)重合体の水素化物(A-3) では、上記一般式(I)から導かれる単位の少なくとも一部は、下記一般式(VII)で示されると考えられる。上記一般式(II)から導かれる単位の少なくとも一部は、下記一般式(VIII)で示されると考えられる。
【0083】
【化15】
【0084】
上記一般式(VII)において、n、m、qおよびR1 〜R18ならびにRa およびRb は上記一般式(I)と同じ意味である。
【0085】
【化16】
【0086】
上記一般式(VIII)において、n、m、p、q、R1 〜R19は上記一般式(II)と同じ意味である。
本発明では、環状オレフィン系樹脂として、上記のような(A-1) 、(A-2) および(A-3) のいずれかを単独で用いてもよく、同種を2種以上用いてもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。
【0087】
これらのうちでも、上記環状オレフィン系樹脂として、エチレン・環状オレフィンランダム共重合体(A-1) が好ましく用いられる。
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂は、メルトフローレート(MFR;ASTM D1238、260℃、2. 16kg荷重下で測定)は、0. 01〜200g/10分、好ましくは0.1〜100g/10分であることが望ましく、軟化温度(TMA;サーマル・メカニカルアナライザーで測定)は30℃以上、好ましくは70℃以上であることが望ましく、ガラス転移温度(Tg)は、20℃以上、好ましくは60〜290℃、より好ましくは75〜200℃の範囲にあることが望ましく、X線回折法によって測定される結晶化度は、0〜20%、好ましくは0〜2%の範囲にあることが望ましい。
【0088】
本発明で用いられる環状オレフィン系樹脂には本発明の目的を損なわない範囲で耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス、有機あるいは無機の充填剤等を配合することができる。
【0089】
本発明に係る製造方法からは、ボード、シート、フィルム、ボトル、パイプなどの成形体を得ることができ、このような成形体は以下のような用途に使用することができる。
1.車庫用ボード、防風板、遮蔽板、化粧板、業務用、家庭用ボード
2.ブリスターパック、PTP用シート、SP用フィルムなどの医薬品包装用シートまたはフィルム
3.導光板、拡散板などの光学用シートまたはボード
4.ラーメン、ガム、茶袋などの食品用フィルム
5.瓶、缶、棒などの包装に用いられるシュリンクフィルム
6.キャップシールなどの食品用シュリンクフィルム
7.乾電池、消しゴムなどの家庭用品の包装に用いられるシュリンクフィルム
8.洗剤、漂白剤、シャンプー、洗浄液、化粧品、酸、アルカリなどの各種薬品用容器
9.バイアル、シリンジなどの医薬品用容器
10.CD、DVD、MDなどの基板、レンズなどの光学用成形品
【0090】
【発明の効果】
本発明によると、剛性、耐熱性、耐熱老化性、耐薬品性、耐溶剤性、誘電特性などに優れ、かつフィッシュアイ、焼けた樹脂の混入などが少ない外観品質に優れた環状オレフィン系樹脂成形体が得られる。
【0091】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0092】
なお、原料樹脂としては、いずれもイソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリドを用いて製造した、エチレン・ノルボルネンランダム共重合体を使用した。またペレットサイズは5g/100個のものを使用した。
【0093】
【実施例1】
原料樹脂として、ノルボルネン単位含量が30モル%、MFRが30g/10分、Tgが80℃のエチレン・ノルボルネンランダム共重合体を用いた。成形機としては、キャストフィルム成形用にTダイが設置された一軸押出機(サーモプラスチック社製30φ、シンダー軸に対して直角な面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられた原料供給口の面積(A0 )との比(A1 /A0 )は1)を用いた。またホッパー下にオリフィスの径が10mmφのオリフィス板を設置し、原料樹脂の供給速度(V1 )が50g/分となるように設定した。この押出機のオリフィス板を設置しない場合の原料樹脂の供給速度(V0 ;比較例1での原料樹脂の供給速度)は63g/分であり、V1 /V0 の値は0.79であった。
【0094】
上記の押出機を用いて原料樹脂をシリンダー温度250℃で押出し、厚さ200μmのフィルムを得た。得られたフィルムの外観を観察し、30cm2 当たりのフィッシュアイの個数を数えた。
【0095】
【実施例2】
実施例1においてオリフィス板を設置する代わりに、原料フィーダを用いて原料樹脂の供給速度を58g/分(V1 /V0 =0.92)となるように設定したこと以外は実施例1と同様にして厚さ200μmのフィルムを押出した。得られたフィルムの外観を観察し、30cm2 当たりのフィッシュアイの個数を数えた。
【0096】
【実施例3】
実施例2において原料樹脂の供給速度を48g/分(V1 /V0 =0.76)となるように設定したこと以外は実施例2と同様にして厚さ200μmのフィルムを押出した。得られたフィルムの外観を観察し、30cm2 当たりのフィッシュアイの個数を数えた。
【0097】
【比較例1】
実施例1において、オリフィス板を設置しなかったこと以外は同様にして、厚さ200μmのフィルムを押出した。得られたフィルムの外観を観察し、30cm2 当たりのフィッシュアイの個数を数えた。この押出機の原料樹脂の供給速度(V0 )は63g/分であった。
【0098】
【表1】
【0099】
【実施例4】
原料樹脂として、テトラシクロドデセン単位含量が40モル%、MFRが7g/10分、Tgが145℃のエチレン・テトラシクロドデセンランダム共重合体を用いた。成形機としては、東芝IS−50EP(シンダー軸に対して直角な面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられた原料供給口の面積(A0 )との比(A1 /A0 )は1.4)を用いた。なお、スクリューは等ピッチで、圧縮比は2.6のものを使用した。
【0100】
上記の射出成形機を用いシリンダー温度300℃で重量30gの製品を射出成形した。原料樹脂の供給速度は、原料フィーダを用いて5g/秒となるように制御し、1ショット30秒で8時間連続成形した。このときの可塑化時間(T1 )は6秒であり、原料樹脂ペレットを自重で供給した場合の可塑化時間(T0 ;比較例2における可塑化時間)との比(T1 /T0 )は0.5であった。その後射出成形機からスクリューを抜き出し、外観を目視にて観察した。
【0101】
【比較例2】
実施例2において、原料フィーダーを使用しなかったこと以外は同様にして、射出成形した。8時間連続成形した後、引抜いたスクリューの外観を観察した。このときの可塑化時間(T0 )は3秒であった。
【0102】
【実施例5】
実施例4において、射出成形機のスクリューとして、供給側であるホッパー下のピッチが22.4mmであり、ホッパー下より420mm軸方向のノズル側の部位でピッチが28mmとなるように変化させたものを用いたこと以外は実施例4と同様にして8時間連続成形した。その後射出成形機からスクリューを抜き出し、外観を目視にて観察した。なおここで用いたスクリューは、シリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最大である部分の面積(S1 )が112mm2 であり、前記部分より原料供給側でシリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最小である部分の面積(S0 )が88mm2 でありS0 /S1 が0.79であった。
【0103】
【比較例3】
実施例5において射出成形機のスクリューとして均等なピッチ(28mm)を持つものを用いたこと以外は実施例4と同様にして8時間連続成形した。その後射出成形機からスクリューを抜き出し、外観を目視にて観察した。
【0104】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いられる押出機の一例を示す概略図である。
【図2】 ピッチ間の面積を説明するための押出機の部分断面図である。
【符号の説明】
1…シリンダー
2…原料供給口
3…スクリュー
5…ホッパー
Claims (11)
- 加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である押出機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を押出成形するに際して、
原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99となるように制御することを特徴とする環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。 - 前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法が、シリンダー上方の原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79の範囲とする方法である請求項1に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 前記隘路はオリフィスである請求項2に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法が、原料フィーダーである請求項1に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である射出成形機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂を射出成形するに際して、
可塑化時間(T1 )を原料樹脂ペレットを自重で供給した場合の可塑化時間(T0 )との比(T1 /T0 )が0.1〜0.95となるように制御することを特徴とする環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。 - 前記可塑化時間T1 を制御する方法が、原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を、自重で供給した場合の供給速度(V0 )との比(V1 /V0 )が0.2〜0.99となるように制御する方法である請求項5に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法が、シリンダー上方の原料貯蔵部から原料供給口までの経路に隘路を設け、該隘路の原料樹脂ペレットの流れ方向に対して直角方向の断面積(A2 )と原料樹脂ペレットの供給口の断面積(A0 )との比(A2 /A0 )を0.01〜0.79の範囲とする方法である請求項6に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 前記隘路はオリフィスである請求項7に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 前記原料樹脂ペレットの供給速度(V1 )を制御する方法が、原料フィーダーである請求項5に記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。
- 加熱手段を有するシリンダーと、該シリンダー内に嵌挿されたスクリューとを有し、シリンダー軸に対して直角方向の面のシリンダー内断面積(A1 )と、シリンダーに設けられたシリンダー内へ原料樹脂ペレットを供給する原料供給口の断面積(A0 )との比(A0 /A1 )が0.8以上である成形機を用い、原料供給口を通じて供給部に供給された原料樹脂ペレットをスクリューを回転させることにより、該スクリュー前方の可塑化部に導いて可塑化させ、環状オレフィン系樹脂成形体を押出成形または射出成形するに際して、
シリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最大である部分の面積(S1 )と、前記部分より原料供給側でシリンダーの中心軸を含む断面上においてスクリュー溝部とシリンダー内壁面により隔成される部分のうち最小である部分の面積(S0 )の比(S0 /S1 )が0.5〜0.98の範囲にあるようなスクリューを用いることを特徴とする環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法。 - 前記環状オレフィン系樹脂が、
(A-1) エチレンと下記一般式(I)で示される環状オレフィンとのランダム共重合体、
(A-2) 下記一般式(I)で示される環状オレフィンの開環重合体または開環共重合体、および
(A-3) 上記(A-2) 開環重合体または開環共重合体の水素化物
からなる群より選ばれる環状オレフィン系樹脂である請求項1〜10のいずれかに記載の環状オレフィン系樹脂成形体の製造方法;
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1997
- 1997-07-10 JP JP18550597A patent/JP3843289B2/ja not_active Expired - Lifetime
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