JP4200040B2 - 空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明性の良好な空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりポリプロピレン系樹脂は、引張強度、剛性、透明性などに優れ、かつ無毒性、無臭性などの食品衛生性に優れるため、特に食品包装分野で広く利用されている。通常、ポリプロピレン系樹脂を包装分野に使用する際、フィルム状にして使用されることが多い。
フィルムの製造方法には、Tダイ成形法、水冷インフレーション法、空冷インフレーション法等があり、経済性、フィルムの要求性能等を勘案し適宜選択されている。
このうち、空冷インフレーション法は、設備が簡単な上、ブロー比の調整だけでフィルムの幅替えが容易に出来るので作業性が良く、また比較的低温にて成形できるので低臭性も優れる特徴を有する。しかしながら、空冷インフレーション法は、ポリエチレン系樹脂には広く用いられてきたが、ポリプロピレン系樹脂ではあまり使用されない。その理由として、Tダイ成形法、水冷インフレーション法では、透明なフィルムが得られるプロピレン系樹脂材料であっても、空冷インフレーション法では全く透明性が得られない、といった問題があった。
【0003】
透明性の問題点を解決するために、様々な発明がなされてきた。例えば、分子量の大きいポリプロピレンと特定のエチレン含量及び特定の分子鎖のブロック共重合体からなる樹脂組成物を用いる方法(例えば、特許文献1参照。)が開示されている。また、ポリプロピレン樹脂に不飽和カルボン酸またはそのポリプロピレン変性体を添加した樹脂組成物を用いる方法(例えば、特許文献2参照。)が開示されている。また、シンジオタクチックポリプロピレンを用いて高透明化する方法(例えば、特許文献3参照。)が開示されており、更に、ポリプロピレンとアルケニルシランの共重合体を用いる方法(例えば、特許文献4参照。)が開示されている。更にまた、冷却したエアーを吹きつけることにより高透明化する方法(例えば、特許文献5参照。)が開示されている。しかしながら、これらの方法では、極めて特殊な樹脂を用いる必要があったり、設備的な制約を受け、且つ透明性の改良は、まだ不十分であり、Tダイフィルム成形法や水冷インフレーション成形法なみの透明性は得られていない。
【0004】
【特許文献1】
特開昭56−84712号公報
【特許文献2】
特開昭56−118825号公報
【特許文献3】
特開平7−125064号公報
【特許文献4】
特開平8−174665号公報
【特許文献5】
特開平10−217328号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述の問題点に鑑み、空冷インフレーション法にて、Tダイ法や水冷インフレーション法で得られるフィルムなみの高透明なポリプロピレンフィルムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体に造核剤を特定量配合したポリプロピレン樹脂組成物から空冷インフレーション法にて、Tダイ法や水冷インフレーション法なみの高透明なポリプロピレンフィルムを得ることができることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記成分(A)を95〜99.99重量%、有機リン酸金属塩、安息香酸金属塩および密度が0.958〜0.98g/cm 3 である高密度ポリエチレンより選ばれる1種以上の成分(B)を0.01〜5重量%含有するポリプロピレン樹脂組成物からなり、HAZEが5%以下であることを特徴とする厚みが10〜150μmである空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムが提供される。
(A)メタロセン触媒を用いて重合され、且つ下記物性(A1)〜(A3)を備えたプロピレン・エチレンランダム共重合体;
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)が1〜20g/分である。
(A2)示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110〜135℃である。
(A3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(B)造核剤
【0012】
また、本発明の第2の発明によれば、下記成分(A)を95〜99.9重量%、有機リン酸金属塩、安息香酸金属塩および下記高密度ポリエチレンより選ばれる1種以上の造核剤である成分(B)を0.1〜5重量%含有するポリプロピレン樹脂組成物からなり、HAZEが3%以下であることを特徴とする厚みが10〜150μmである空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムが提供される。
(A)メタロセン触媒を用いて重合され、且つ下記物性(A1)〜(A3)を備えたプロピレン・エチレンランダム共重合体;
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)が1〜20g/分である。
(A2)示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110〜135℃である。
(A3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(B)下記物性(B1)、(B2)を備えた高密度ポリエチレン;
(B1)190℃におけるMFRが10g/分以上である。
(B2)密度が0.958〜0.98g/cm3である。
【0014】
【発明の実施の形態】
1.ポリプロピレン樹脂組成物
(1)(A)成分
本発明の空冷インフレーション成形フィルムに用いるポリプロピレン樹脂組成物を構成する(A)成分は、メタロセン触媒を用いて重合され、且つ下記物性(A1)〜(A3)を備えたプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体である。
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)が1〜20g/分である。
(A2)示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110℃〜135℃である。
(A3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
【0015】
以下、プロピレン・α−オレフィン共重合体の製造法、及びそれが具備する各種の物性について順次に説明する。
(i)モノマー構成
本発明に使用されるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体は、プロピレンから誘導される構成単位を主成分としたプロピレンとα−オレフィンのランダム共重合体である。
コモノマーとして用いられるα−オレフィンは、好ましくはエチレンまたは炭素数4〜18のα−オレフィンである。具体的には、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ヘプテン、4−メチル−ペンテン−1、4−メチル−ヘキセン−1、4,4−ジメチルペンテン−1等を挙げることができる。また、α−オレフィンとしては、1種または2種以上の組み合わせでもよい。
かかるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の具体例としては、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・1−ヘキセンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−オクテンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体等が挙げられる。
本発明で用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体は、アイソタクチックプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体であることが好ましい。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体中のプロピレン単位の量は、88〜99.5重量%、好ましくは91〜99重量%、より好ましくは92〜98.5重量%であり、α−オレフィンの単位の量は、0.5〜12重量%、好ましくは1〜10重量%、より好ましくは1.5〜8重量%である。プロピレン単位量が少ない場合、フィルムの剛性の低下ならびに好適な耐ブロッキング性が得られず、多すぎる場合は、低温ヒートシール性が損なわれる。ここでプロピレン単位及びα−オレフィン単位は、下記の条件の13C−NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子社製 JEOL−GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
【0016】
(ii)重合触媒及び重合法
本発明に用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体は、メタロセン触媒を用いる重合により容易に製造することができる。メタロセン触媒とは、▲1▼シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期表第4族の遷移金属化合物(いわゆるメタロセン化合物)と、▲2▼メタロセン化合物と反応して安定なイオン状態に活性化しうる助触媒と、必要により、▲3▼有機アルミニウム化合物とからなる触媒であり、公知の触媒はいずれも使用できる。メタロセン化合物は、好ましくはプロピレンの立体規則性重合が可能な架橋型のメタロセン化合物、さらに好ましくはアイソ規則性を有する架橋型のメタロセン化合物である。
【0017】
▲1▼メタロセン化合物としては、例えば、特開昭60−35007号、特開昭61−130314号、特開昭63−295607号、特開平1−275609号、特開平2−41303号、特開平2−131488号、特開平2−76887号、特開平3−163088号、特開平4−300887号、特開平4−211694号、特開平5−43616号、特開平5−209013号、特開平6−239914号、特表平7−504934号、特開平8−85708号の各公報に開示されている。
【0018】
更に、具体的には、メチレン(シクロペンタジエニル)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(3,5−ジメチルペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン1,2−ビス(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(4−メチルシクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[4−(1−フェニル−3−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(フルオレニル)t−ブチルアミドジルコニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス[1−(2−メチル−4,5−ベンゾ(インデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレンビス[1−(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリドなどのジルコニウム化合物が例示できる。上記において、ジルコニウムをチタニウム、ハフニウムに置き換えた化合物も同様に使用できる。場合によっては、ジルコニウム化合物とハフニウム化合物等の混合物を使用することもできる。また、クロリドは他のハロゲン化合物、メチル、イソブチル、ベンジル等の炭化水素基、ジメチルアミド、ジエチルアミド等のアミド基、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシド基、ヒドリド基等に置き換えることが出来る。
【0019】
また、メタロセン化合物は、無機または有機化合物の担体に担持して使用してもよい。該担体としては、無機または有機化合物の多孔質化合物が好ましく、具体的には、イオン交換性層状珪酸塩、ゼオライト、SiO2、Al2O3、シリカアルミナ、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2、等の無機化合物、多孔質ポリオレフィン、スチレン・ジビニルベンゼン共重合体、オレフィン・アクリル酸共重合体等からなる有機化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。
【0020】
▲2▼メタロセン化合物と反応して安定なイオン状態に活性化しうる助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物(たとえば、アルミノキサン化合物)、イオン交換性層状珪酸塩、ルイス酸、ホウ素含有化合物、イオン性化合物、フッ素含有有機化合物が挙げられる。
【0021】
▲3▼有機アルミニウム化合物としては、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウムハイドライド、有機アルミニウムアルコキサイド等が挙げられる。
【0022】
重合法としては、上記触媒の存在下に、不活性溶媒を用いたスラリー法、溶液法、実質的に溶媒を用いない気相法や、あるいは重合モノマーを溶媒とするバルク重合法等が挙げられる。本発明が特定するプロピレン・α−オレフィン共重合体を得る方法としては、例えば、重合温度やコモノマー量を調節して、分子量および結晶性の分布を適宜制御することにより、所望のポリマーを得ることができる。
【0023】
また、かかるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体は、メタロセン系ポリプロピレンとして市販されているものの中から適宜選択し使用することもできる。市販品としては、日本ポリケム社製「ウィンテック」等が挙げられる。
【0024】
(iv)物性
本発明で用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体が具備する(A1)〜(A3)の物性について以下に説明する。
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)
本発明で用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体のMFRは、1〜50g/10分、好ましくは2〜20g/10分、より好ましくは4〜15g/10分である。MFRが上記範囲未満の場合には、押出性が低下し好適な生産性が得られず、更に透明性が得られないので好ましくない。上記範囲を超える場合には、フィルムの強度が低下し、且つ空冷インフレーション成形におけるチューブの安定性が悪くなるので好ましくない。ポリマーのMFRを調節するには、例えば、重合温度、触媒量、分子量調節剤としての水素の供給量など適宜調節する方法がとられる。
なお、MFRの測定は、JIS−K6921−2:1997付属書(230℃、21.18N荷重)に準拠して行う。
【0025】
(A2)融解ピーク温度(Tm)
本発明で用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体は、示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110〜135℃、好ましくは110〜130℃、更に好ましくは110〜125℃である。Tmが上記範囲未満の場合には、剛性の低下ならびに好適な耐ブロッキング性が得られず、上記範囲を超える場合には、低温ヒートシール性が損なわれる。
Tmは、α−オレフィン含量やその種類およびプロピレン構成単位のレジオ規則性などの影響を受けうる。α−オレフィンがエチレンの場合には、その含有量は1〜5重量%程度であり、α−オレフィンが1−ブテンの場合には、その含有量は3〜15重量%程度である。
Tmの調節は、共重合させるα−オレフィンの種類と量を制御することにより適宜調整することができる。
なお、Tmの測定は、セイコー社製DSCを用い、サンプル量5.0mgを採り、170℃で5分間保持した後、−10℃まで10℃/分の降温スピードで結晶化させた後に1分間保持し、さらに10℃/分の昇温スピードで融解させたときの融解ピーク温度(Tm)で評価する。
【0026】
(A3)重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)
本発明で用いるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.5〜3.5、好ましくは1.8〜3.3、より好ましくは2.0〜3.0である。Mw/Mnが上記範囲を超える場合には、透明性が低下するので好ましくなく、上記範囲未満の場合には、押出負荷が上昇したり、シャークスキンが発生しやすくなるなど、加工適性が悪化する。
Mw/Mnを所定の範囲に調整する方法としては、適当なメタロセン触媒を選択する方法等が挙げられる。
なお、Mw/Mnの測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で行い、測定条件は次の通りである。
装置:ウオーターズ社製GPC 150C型
検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S 3本(カラムの較正は東ソー製単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量はポリスチレンとポリプロピレンの粘度式を用いてポリプロピレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数はα=0.723、logK=−3.967であり、ポリプロピレンはα=0.707、logK=−3.616である。)
測定温度:140℃
濃度:20mg/10mL
注入量:0.2ml
溶媒:オルソジクロロベンゼン
流速:1.0ml/分
【0027】
(2)(B)成分
本発明の空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムに用いるポリプロピレン樹脂組成物を構成する(B)造核剤成分は、結晶核生成過程の進行速度を向上させるものであればよい。一般的には、ポリプロピレンの結晶化は、結晶核生成過程と結晶成長過程の2過程からなり、結晶核生成過程では、結晶化温度との温度差や分子鎖の配向挙動等がその結晶核生成速度に影響し、特に分子鎖の吸着等を経て分子鎖配向を助長する効果のある物質の存在等による不均一な結晶核生成速度は著しく増大する。
【0028】
本発明に用いる造核剤の具体例としては、ジベンジリデンソルビトール若しくはその誘導体、有機リン酸化合物若しくはその金属塩、芳香族スルホン酸塩若しくはその金属塩、有機カルボン酸若しくはその金属塩、ロジン酸部分金属塩、タルク等の無機微粒子、イミド類、アミド類、キナクリドンキノン類、高密度ポリエチレン等の結晶性高分子化合物又はこれらの混合物が挙げられる。中でもジベンジリデンソルビトール誘導体、有機リン酸金属塩、有機カルボン酸金属塩、高密度ポリエチレン等は臭いの発生が少なく食品向けに好適である。
【0029】
ジベンジリデンソルビトール誘導体を含む樹脂を用いて成形されたフィルムは、特に透明性に優れディスプレー効果が大きいため玩具、文具等の包装向けに好適である。ジベンジリデンソルビトール誘導体の具体例としては、1,3:2,4−ビス(o−3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビト−ル、1,3:2,4−ビス(o−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビト−ル、1,3:2,4−ビス(o−4−エチルベンジリデン)ソルビト−ル、1,3:2,4−ビス(o−4−クロロベンジリデン)ソルビト−ル、1,3:2,4−ジベンジリデンソルビト−ルが挙げられる。
【0030】
有機リン酸金属塩を含む樹脂を用いて成形されたフィルムは、特に臭いや衛生性に優れているため食品の包装向けに好適である。有機リン酸金属塩の具体例としては、下記一般式(I)で示される化合物が挙げられる。
【0031】
【化1】
【0032】
(式中、R1は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R2およびR3はそれぞれ水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示す。Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、亜鉛のいずれかを示し、Mがアルカリ金属のときmは0を、nは1を示し、Mが二価金属のときnは1又は2を示し、nが1のときmは1を、nが2のときmは0を示し、Mがアルミニウムのときmは1を、nは2を示す。)
【0033】
有機カルボン酸金属塩、特に安息香酸金属塩を含む樹脂を用いて成形されたフィルムは、特に経済性に優れ安価であるため汎用の包装向けに好適である。安息香酸金属塩の具体例としては、ヒドロキシ−ジ(t−ブチル安息香酸)アルミニウム等が挙げられる。
【0034】
高密度ポリエチレンを含む樹脂を用いて成形されたフィルムは、特に加工安定性に優れるため高速成形に好適である。高密度ポリエチレンとして好ましいものは、下記物性(B1)、(B2)を備えた高密度ポリエチレンである。
(B1)190℃におけるMFRが10g/分以上である。
(B2)密度が0.94〜0.98g/cm3である。
【0035】
本発明で用いる高密度ポリエチレンの製造は、目的の物性を有する重合体を製造し得る限りその重合方法や触媒について特に制限はないが、中圧法プロセスによって得られるポリエチレンが好適である。
触媒については、チーグラー型触媒(すなわち、担持または非担持ハロゲン含有チタン化合物と有機アルミニウム化合物の組み合わせに基づくもの)、カミンスキー型触媒(すなわち、担持または非担持メタロセン化合物と有機アルミニウム化合物、特にアルモキサンの組み合わせに基づくもの)が挙げられる。
チーグラー型触媒としては、例えば、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化チタン、および電子供与体化合物を成分とする固体触媒成分と有機アルミニウム化合物との組み合わせ触媒を用いて通常の重合法により得ることができる。
ポリエチレンの形状は限定されるものでなく、ペレット状、粉末状、ワックス状いずれであってもよい。
【0036】
高密度ポリエチレンが具備する(B1)、(B2)の物性について説明する。(B1)190℃におけるメルトフローレート(MFR)
本発明で用いる高密度ポリエチレンの190℃におけるMFRは、10g/10分以上、好ましくは10〜3000g/10分である。高密度ポリエチレンのMFRが10g/10分未満であると、ポリエチレンの分散径が充分に小さくならず、フィルム表面に分散粒子が凹凸として反映されてしまうため透明性の悪化につながる。また、ポリエチレンが微分散するためには、好ましくは高密度ポリエチレンのメルトフローレートがプロピレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレートより大きい方がよい。
なお、本発明における高密度ポリエチレンの190℃メルトフローレートは、JIS−K6922−2:1997付属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定する。
【0037】
(B2)密度
本発明で用いる高密度ポリエチレンの密度は、0.94〜0.98g/cm3、好ましくは0.95〜0.98g/cm3、さらに好ましくは0.96〜0.98g/cm3である。高密度ポリエチレンの密度が0.94g/cm3未満では、透明性改良効果が充分ではなく、0.98g/cm3を超えるポリエチレンの製造は困難である。
なお、本発明における高密度ポリエチレン樹脂は、JIS−K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠して測定する。
【0038】
(3)(A)成分と(B)成分の配合割合
本発明で用いるポリプロピレン樹脂組成物における上記(A)成分と(B)成分の配合割合は、(A)成分;95〜99.99重量%に対して、(B)成分;0.01〜5重量%である。また、用いる造核剤によって好ましい範囲は異なり、ソルビトール誘導体やリン酸塩化合物、安息香酸塩化合物の場合は、好ましくは(A)成分;97〜99.99重量%に対して、(B)成分;0.01〜3重量%、より好ましくは(A)成分;99〜99.99重量%に対して、(B)成分;0.01〜1重量%、特に好ましくは(A)成分;99.5〜99.99重量%に対して、(B)成分;0.01〜0.5重量%である。高密度ポリエチレンの場合には、好ましくは(A)成分;95〜99.9重量%に対して、(B)成分;0.1〜5重量%、より好ましくは(A)成分;97〜99.5重量%に対して、(B)成分;0.5〜3重量%、特に好ましくは(A)成分;99〜99.5%に対して、(B)成分;0.5〜1重量%である。(B)成分が0.01重量%未満ではフィルム透明性改良効果が充分ではなく、一方、5重量%を超えるとポリエチレンがフィルム中で連続層を形成し、フィルム透明性が損なわれ、(B)成分が凝集してブツになるといった問題が生じる。
【0039】
(4)その他の配合成分
本発明の(A)成分及び(B)成分からなる樹脂組成物に対し、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、他の付加的任意成分を配合することができる。このような任意成分としては、通常のポリオレフィン樹脂材料に使用される酸化防止剤、透明化剤、滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、中和剤、金属不活性剤、着色剤、分散剤、過酸化物、充填剤、蛍光増白剤等を挙げることができる。
また、(A)成分及び(B)成分からなる樹脂組成物または(A)成分、(B)成分それぞれに、発明の効果を損なわない範囲で、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、アイソタクチックポリプロピレン、プロピレン・α−オレフィンブロック共重合体、オレフィン系エラストマー等を混合することもできる。
【0040】
2.ポリプロピレン樹脂組成物の調製方法
本発明で用いるポリプロピレン樹脂組成物は、上記必須成分と必要に応じて配合される付加的成分とを混合し、溶融混練することにより得られる。
溶融混練は、例えば粉末状、ペレット状等の形状の各成分を一軸又は二軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダーブレンダー、ブラベンダープラストグラフ、小型バッチミキサー、連続ミキサー、ミキシングロール等の混練機を使用して行う。混練温度は、一般に180〜270℃で行われる。また、混練機は上述したものを二種以上を組み合わせることもできる。
【0041】
3.フィルム
本発明の空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムとは、空冷インフレーション成形法により得られるポリプロピレンフィルムをいい、上記ポリプロピレン樹脂組成物を空冷インフレーション成形法により成形して得られるフィルムである。空冷インフレーション法の好ましい態様は、ポリプロピレン樹脂組成物を環状ダイ付きの押出機により溶融させてチューブ状にして押出し、ブロアーなどから供給される空気を空冷リングから溶融チューブに吹き付けて冷却固化させた後、ガイド板を経てピンチロールにて折り畳み、引取機にて引き取る方法である。この成形方法で使用できる成形機、冷却リング、ブロアー、ガイド板、ピンチロール、及びフィルムの引取機などは広く市場にて使用されている装置で構わず、特別なものは必要としない。本発明における空冷インフレーション成形法フィルムを成形する条件としては、本発明で特定する特性が得られる限り特に限定しないが、成形温度は170〜250℃、好ましくは170〜200℃、成形速度は5〜50m/分、好ましくは10〜40m/分が好適である。
【0042】
上記のようにして得られた本発明の空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムのHAZEは、5%以下あり、好ましくは3%以下であり、より好ましくは2.5%以下である。HAZEが5%を超えると内容物が鮮明に見えないなど、商品価値に劣り、好ましくない。
さらに、造核剤が高密度ポリエチレンの場合には、上記のようにして得られた本発明の空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムのHAZEは、3%以下であり、好ましくは2.5%以下である。
なお、本発明におけるフィルムのHAZEは、JIS−K7136−2000に準拠して測定する。
【0043】
また、本発明における空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムの厚みは、10〜150μmが好ましい。上記範囲内であれば透明性に優れるフィルムが安定的に成形できるので好ましい。更に、本発明で得られたポリプロピレンフィルムに対し、通常工業的に採用されている方法によってコロナ放電処理、あるいは火炎処理等の表面処理を施すこともできる。
【0044】
4.用途
本発明で得られる空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムは、従来の技術で得られる空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムに比べて、白味がなく、すっきりした透明感があり、包装材料としては極めて商品価値の高いものである。用途としては、特に限定されないが、食品、衣料、医薬、文具、雑貨などの包装用途に好適に用いられる。
【0045】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例、比較例で用いた評価方法及び使用樹脂は、以下の通りである。
【0046】
1.評価方法
(1)メルトフローレート(MFR):前述の通り、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体のMFRは、JIS−K6921−2:1997付属書(230℃、21.18N荷重)に準拠して測定し、ポリエチレンのMFRは、JIS−K6922−2:1997付属書(190℃、21.18N荷重)に準拠し測定した。
(2)Tm:前述の通り、DSCにより測定した。
(3)Mw/Mn:前述の通り、GPCにより測定した。
(4)密度:前述の通り、JIS−K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠して測定した。
(5)HAZE:前述の通り、JIS−K7136−2000に準拠して測定した。
【0047】
2.使用樹脂
(A)成分
(A)成分として、以下のプロピレン重合体の製造例1〜6で製造した(PP−1)〜(PP−6)を用いた。
【0048】
製造例1
(1)触媒の調製
(i)ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリドのラセミ体の合成
特開平10―226712号公報の実施例12に記載された方法に従って合成した。
(ii)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
特開平11−80229号公報の実施例1に記載された方法に従って製造した。さらに、この化学処理モンモリロナイト200gを内容積3Lの攪拌翼のついたガラス製反応器に導入し、ノルマルヘプタン750ml、さらにトリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液(500mmol)を加え、室温で攪拌した。1時間後、ノルマルヘプタンにて洗浄(残液率1%未満)し、スラリーを2000mLに調製した。
(iii)触媒の調製/予備重合
次に、(r)−ジメチルシリレンビス[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル]ジルコニウムジクロリド3mmolのトルエンスラリー870mLとトリイソブチルアルミニウム(15mmol)のヘプタン溶液42.6mLを、あらかじめ室温にて1時間反応させておいた混合液を、上記の化学処理モンモリロナイトスラリーに加え、1時間攪拌した。
続いて、窒素で十分置換を行った内容積10Lの攪拌式オートクレーブにノルマルヘプタン2.1Lを導入し、40℃に保持した。そこに先に調製したモンモリロナイト/錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを100g/時間の速度で供給し、その温度を維持した。4時間後、プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。回収した予備重合触媒スラリーから、上澄みを約3L除き、トリイソブチルアルミニウム(30mmol)のヘプタン溶液を170mL添加し、10分間撹拌した後に、40℃にて減圧下熱処理した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレン2.08gを含む予備重合触媒が得られた。
(iv)プロピレン−エチレンランダム共重合体の製造
内容積270Lの攪拌装置付き液相重合槽、内容積400Lの失活槽、スラリー循環ポンプ、循環ラインからなる失活システム、二重管式熱交換器と流動フラッシュ槽からなる高圧脱ガスシステム、さらに低圧脱ガス槽および乾燥器などを含む後処理系を組み込んだプロセスにより、プロピレン・エチレン共重合体の連続製造を実施した。
上記で製造した予備重合触媒を流動パラフィン(東燃社製:ホワイトレックス335)に濃度15重量%で分散させて、触媒成分として0.52g/hrで液相重合槽に導入した。さらにこの重合槽に液状プロピレンを38kg/hr、エチレンを1.38kg/hr、水素を0.20g/hr、トリイソブチルアルミニウムを9.0g/hrで連続的に供給し、内温を62℃に保持し、重合を行った。
液相重合槽からポリマーと液状プロピレンの混合スラリーをポリマーとして11kg/hrとなるように失活槽に抜き出した。このとき重合槽の触媒の平均滞留時間は、1.3時間であった。失活槽には、失活剤としてエタノールを10.5g/hrで供給した。さらにポリマーは、循環ラインから高圧脱ガス槽へ抜き出し、さらに低圧脱ガス槽を経て、乾燥器で乾燥を行った。乾燥器の内温80℃、滞留時間が1時間となるように調整し、さらに室温の乾燥窒素をパウダーの流れの向流方向に12m3/hrの流量で流した。乾燥後のポリマー(PP−1)は、ホッパーから取り出した。
得られた重合体(PP−1)は、エチレン含量=3.3重量%、MFR=7g/10分、Tm=125℃、Mw/Mn=2.8であった。
【0049】
製造例2
製造例1(iv)において、エチレンを0.77kg/hr、水素を0.10g/hr、内温を70℃にした以外は、製造例1と同様にして、エチレン含量=2.0重量%、MFR=7g/10分、Tm=135℃、Mw/Mn=2.8の重合体(PP−2)を得た。
【0050】
製造例3
製造例1(iv)において、エチレンを1.35kg/hr、水素を0.03g/hrとした以外は、製造例1と同様にして、エチレン含量=3.4重量%、MFR=2g/10分、Tm=125℃、Mw/Mn=2.8の重合体(PP−3)を得た。
【0051】
製造例4
製造例1(iv)において、エチレンを1.32kg/hr、水素を0.47g/hrとした以外は、製造例1と同様にして、エチレン含量=3.3重量%、MFR=25g/10分、Tm=125℃、Mw/Mn=2.8の重合体(PP−4)を得た。
【0052】
製造例5
製造例1(iv)において、エチレンを0.52kg/hr、水素を0.20g/hr、重合温度を70℃とした以外は、製造例1と同様にして、エチレン含量=1.3重量%、MFR=7g/10分、Tm=140℃、Mw/Mn=2.8の重合体(PP−5)を得た。
【0053】
製造例6
(1)触媒の調整、予備重合
十分に窒素置換したフラスコに脱水及び脱酸素したn−ヘプタン200ミリリットルを導入し、ついでMgCl20.4モル、Ti(O−n−C4H9)4を0.8モル導入し、95℃に保ちながら2時間反応させた。反応終了後、40℃に温度を下げ、次いでメチルハイドロジェンポリシロキサン(20センチストークス)を48ミリリットル導入し、3時間反応させた。生成した固体成分をn−ヘプタンで洗浄した。
次いで、十分に窒素置換したフラスコに生成したn−ヘプタンを50ミリリットル導入し、上記で合成した固体成分をMg原子換算で0.24モル導入した。さらに、n−ヘプタン25ミリリットルSiCl40.4モルを混合して30℃に保ちながら60分間かけてフラスコへ導入し、90℃で3時間反応させた。
これに、さらにn−ヘプタン25ミリリットルにフタル酸クロライド0.016モルを混合して、90℃に保ちながら30分間かけてフラスコに導入し、90℃で1時間反応させた。
反応終了後、n−ヘプタンで洗浄した。次いでこれらにSiCl40.24ミリモルを導入して、100℃で3時間反応させた。反応終了後、n−ヘプタンで十分洗浄した。十分に窒素置換したフラスコに十分精製したn−ヘプタン50ミリリットルを導入し、次いで上記で得た固体成分を5グラム導入し、さらに(CH3)3CSi(CH3)(OCH3)2を0.81ミリリットル、30℃で2時間接触させた。接触終了後、n−ヘプタンで洗浄した。さらに、プロピレンをフローさせて予備重合を実施し、固体触媒を得た。
(2)プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体の製造
内容積200リットルの撹拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換した後、精製したn−ヘプタン60リットルを導入し、これにトリエチルアルミニウム15g、上述の固体触媒1.8g(予備重合ポリマーを除いた量として)を55℃でプロピレン雰囲気下で導入した。さらに気相部水素濃度を6.0容量%に保ちながらプロピレンを5.8kg/時間のフィード速度で導入し、さらにエチレンを155g/時間の速度で導入し、さらに1−ブテンを重合開始270分後まで570g/時間のフィード速度で導入して6時間重合を実施した。その後、全モノマーの供給を停止し1時間重合を行った。ここでブタノールにて反応を停止させた。その後、生成物をろ過して、乾燥を行い、MFR=8g/10分、Tm=132℃、Mw/Mn=3.9、エチレン含量=2.5重量%、ブテン含量=8.5重量%のプロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体(PP−6)を得た。
【0054】
(B)成分
(B)成分の造核剤として、下記(B−1)〜(B−3)を用い、またポリエチレンとして、下記(PE−1)〜(PE−5)を用いた。
(B−1):ビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトール(新日本理化社製ゲルオールMD)
(B−2):ヒドロキシ−ジ(t−ブチル安息香酸)アルミニウム(シェル化学社製AL−PTBBA)
(B−3):メチレンビス(2,4−ジ−t−ブチル−フェニル)フォスフェート ナトリウム塩(旭電化工業社製アデカスタブNA−11)
(PE−1):ノバテックHD・HJ580(日本ポリケム(株)製);190℃MFR=12g/10分、密度=0.960g/cm3
(PE−2):ノバテックHD・HJ490(日本ポリケム(株)製);190℃MFR=20g/10分、密度=0.958g/cm3
(PE−3):ハイワックス・800P(三井化学(株)製):190℃MFR=2670g/10分、密度=0.970g/cm3
(PE−4):ノバテックLL・UJ790(日本ポリケム(株)製);190℃MFR=16g/10分、密度=0.938g/cm3
(PE−5):ノバテックHD・HJ560(日本ポリケム(株)製);190℃MFR=7g/10分、密度=0.964g/cm3
【0055】
実施例1
(A)成分として(PP−1)を99重量%、(B)成分として(PE−1)を1重量%とフェノール系安定剤をブレンダーにて良くブレンドし、溶融押出してペレットとし、口径50mmの押出機に装着した直径80mm、リップ巾1mmの環状ダイより190℃にて溶融押出し、ブロー比=2、引き取り速度40m/分にて空冷インフレーション成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0056】
実施例2
(A)成分として(PP−2)を95重量%、(B)成分として(PE−2)5重量%を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、ただし、押出量を調整し、厚み50μmとしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0057】
実施例3
(A)成分として(PP−1)を99.9重量%、(B)成分として(PE−3)0.1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、ただし、押出量を調整し、厚み100μmとしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0058】
実施例4
(A)成分として(PP−1)を99重量%、(B)成分として(PE−1)1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、ただし、押出量を調整し、厚み15μmとしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0059】
実施例5
(A)成分として(PP−1)を99.9重量%、(B)成分として(B−1)を0.1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0060】
実施例6
(A)成分として(PP−1)を99.9重量%、(B)成分として(B−2)を0.1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0061】
実施例7
(A)成分として(PP−1)を99.9重量%、(B)成分として(B−3)を0.1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示す。
【0062】
比較例1
(B)成分として(PE−4)を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0063】
比較例2
(B)成分として(PE−5)を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0064】
比較例3
配合量を(A)成分93重量%、(B)成分7重量%とした以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0065】
比較例4
(A)成分として(PP−4)を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行った。しかしチューブが不安定であり、均一な厚みのフィルムが得られなかった。
【0066】
比較例5
(A)成分として(PP−5)を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0067】
比較例6
(A)成分として(PP−6)を用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0068】
比較例7
(B)成分を用いず、(A)成分のみを用いた以外は、実施例1と同様にして成形を行い、厚み30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0069】
比較例8
(A)成分として(PP−1)を99.995重量%、(B)成分として(B−1)を0.005重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0070】
比較例9
(A)成分として(PP−1)を94重量%、(B)成分として(B−2)を6重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムにはブツが多く、評価に値しなかった。
【0071】
比較例10
(A)成分として(PP−6)を99.9重量%、(B)成分として(B−3)を0.1重量%を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示す。
【0072】
【表1】
【0073】
【表2】
【0074】
表1、2から明らかなように、特定範囲のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体と高密度ポリエチレンをはじめとする造核剤からなる樹脂組成物より得られる空冷インフレーションフィルムは、透明性に優れている(実施例1〜7)。一方、造核剤としてのポリエチレンの密度やMFRが低すぎたり、造核剤の配合量が多すぎる場合は該フィルムの透明性が劣る(比較例1〜3、9)。また、造核剤の配合量が少なすぎても透明性が劣る(比較例7、8)。また、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の融解ピーク温度が高すぎたり、Mw/Mnが大きすぎても透明性が劣る(比較例5〜6、10)。更に、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体のMFRが高すぎると安定して成形することができない(比較例4)。
【0075】
【発明の効果】
本発明の空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルムは、透明性に優れ、包装材料としては極めて商品価値が高く、食品、衣料、医薬、文具、雑貨などの包装用途に好適に用いることができる。
Claims (2)
- 下記成分(A)を95〜99.99重量%、有機リン酸金属塩、安息香酸金属塩および密度が0.958〜0.98g/cm 3 である高密度ポリエチレンより選ばれる1種以上の成分(B)を0.01〜5重量%含有するポリプロピレン樹脂組成物からなり、HAZEが5%以下であることを特徴とする厚みが10〜150μmである空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルム。
(A)メタロセン触媒を用いて重合され、且つ下記物性(A1)〜(A3)を備えたプロピレン・エチレンランダム共重合体;
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)が1〜20g/分である。
(A2)示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110〜135℃である。
(A3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(B)造核剤 - 下記成分(A)を95〜99.9重量%、有機リン酸金属塩、安息香酸金属塩および下記高密度ポリエチレンより選ばれる1種以上の造核剤である成分(B)を0.1〜5重量%含有するポリプロピレン樹脂組成物からなり、HAZEが3%以下であることを特徴とする厚みが10〜150μmである空冷インフレーション成形ポリプロピレンフィルム。
(A)メタロセン触媒を用いて重合され、且つ下記物性(A1)〜(A3)を備えたプロピレン・エチレンランダム共重合体;
(A1)230℃におけるメルトフローレート(MFR)が1〜20g/分である。
(A2)示差走査熱量計(DSC)による融解ピーク温度(Tm)が110〜135℃である。
(A3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(B)下記物性(B1)、(B2)を備えた高密度ポリエチレン;
(B1)190℃におけるMFRが10g/分以上である。
(B2)密度が0.958〜0.98g/cm3である。
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