JP4705702B2 - エチレン系共重合体の製造方法及びエチレン系共重合体並びに成形品 - Google Patents
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Description
このような広範囲な特性の必要性に対処するために、二段重合方法の開発、他のオレフィンとの共重合及び重合体組成物化などの手法が採用されている。
一方、α−オレフィン含有量が異なる高分子量成分二成分と低分子量成分一成分からなり極限粘度と密度が規定され、成形性と剛性及び耐環境応力亀裂性に優れた三成分組成物又は三段重合法も提案されているが(特許文献8を参照)、α−オレフィン含有量の多い高分子量成分の製造が難しく、また、組成物中の高分子量成分の組成分布が広いため、長期寿命が必ずしも改良されないという欠点を内在している。
そして、上記の問題点を解消するために、エチレンとα−オレフィンを多段重合する際の、重合触媒の種類や重合反応条件及び重合装置あるいは共重合プロセスなどについて検討して、特定の共重合プロセスを採用すればα−オレフィンの機械的物性改良作用が多段重合において有効に利用され得ることを見い出した。
その結果として、フィルム成形品や中空成形品や押出成形品の衝撃強度及び耐環境応力亀裂性などの諸特性に優れた向上結果が得られる。また、直列に連結した重合反応器を用いて実質的に同一の高分子量成分を製造するので、これらの成分の混ざりがよく、均質な製品が得られる。
本発明を各先行技術と対比しても、特許文献1には、1段目の重合反応器で高分子量成分を製造し、次いで高分子量成分を含む重合反応液をそのまま2段目の重合反応器に移送して低分子量成分を製造する二段重合法において、実質同一反応条件で運転される2個以上の反応器を直列に結合するという記載があるが(第5頁右上欄)、α−オレフィンを共重合するものではなく、段落0009に記載した本発明の特定の共重合プロセスを示唆するものでもない。特許文献6は、三段重合法により高剛性と高ESCRを実現し、α−オレフィンを共重合するものでもあるが(第3頁右上欄及び第4頁左上欄)、各段階で分子量の異なるポリマーを製造するものであり、本発明の特定の共重合プロセスを示唆するものではない。
[2]高分子量成分量を100(質量%)、高分子量成分の重合反応器数をNとした場合に、低分子量成分の直前の重合反応器1基で製造される重合体の重合割合Xが、100/N−5≦X≦60(質量%)であることを特徴とする[1]におけるエチレン系共重合体の製造方法。
[3]3基の重合反応器のうち、実質的に同一の高分子量成分を製造する直列に連結した重合反応器が2基であることを特徴とする、[1]又は[2]におけるエチレン系共重合体の製造方法。
[4]α−オレフィンが炭素数3〜12のα−オレフィンであり、かつ該α−オレフィンを実質的に高分子量成分の重合反応器にのみに供給することを特徴とする、[1]〜[3]のいずれかにおけるエチレン系共重合体の製造方法。
[5]ハイロードメルトフローレートが0.01〜10g/10min及びα−オレフィンの含量(Da)が10モル%以下の高分子量成分を重合量比(Xa)10〜60質量%の割合で製造し、ハイロードメルトフローレートが10g/10minを超えα−オレフィンの含量(Db)が5モル%以下の低分子量成分を重合量比(Xb)40〜90質量%の割合で製造する(但し、Da>Db、Xa+Xb=100質量%である。)ことを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかにおけるエチレン系共重合体の製造方法。
[6]遷移金属触媒が少なくともチタン及びマグネシウムを含有する固体チーグラー系触媒並びに有機アルミニウム化合物とから形成されることを特徴とする、[1]〜[5]のいずれかにおけるエチレン系共重合体の製造方法。
[7][1]〜[6]のいずれかにおける製造方法によって得られるエチレン系共重合体であって、ハイロードメルトフローレートが0.01〜10g/10min及びα−オレフィンの含量(Da)が10モル%以下である高分子量成分を10〜60質量%含有し、ハイロードメルトフローレートが10g/10minを超えα−オレフィンの含量(Db)が5モル%以下である低分子量成分を40〜90質量%含有し、Da>Dbであることを特徴とする、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとのエチレン系共重合体。
[8]高分子量成分の密度が890〜950kg/m3の範囲、低分子量成分の密度が910〜980kg/m3の範囲であることを特徴とする[7]におけるエチレン系共重合体。
[9][7]又は[8]におけるエチレン系共重合体を成形してなる、フィルム及びシートあるいは容器ないしはパイプ類。
その結果、フィルム成形品や中空成形品や押出成形品の衝撃強度及び耐環境応力亀裂性などに優れた向上結果が得られ、成形加工性と機械的物性とのバランスに優れ、しかも均質性に優れるため、成形品のゲルやフィッシュアイなどが殆どなく、フィルムやシート、ブロー成形容器及びパイプ類製品など幅広い分野に適した、高分子量成分と低分子量成分からなる分子量分布の広いエチレン系共重合体を効率よく製造することができる。
本発明は、少なくとも3基以上の重合反応器を用いて、遷移金属触媒の存在下でエチレンとα−オレフィンを重合し、高分子量成分と低分子量成分からなるエチレン系共重合体を製造するにおいて、先ず少なくとも2基の直列に連結した重合反応器の各々において実質的に同一の高分子量成分を製造し、次いで該高分子量成分を含む重合反応液をそのまま次の重合反応器に移送して低分子量成分を製造することを特徴とするエチレン系共重合体の製造方法である。
それによって、未反応のα−オレフィンコモノマーが低分子量成分の重合反応器に流れ込むことにより低分子量成分にもコモノマーがかなりの量で導入されるという不都合が生じず、高分子量成分に短鎖分岐を多く導入することによって機械的物性の改良が充分に達成され、そのため高分子量成分に導入することにより機械的物性改良効果をもたらすべきα−オレフィンの短鎖分岐が有効に利用される。α−オレフィンの短鎖分岐が充分に高分子量成分に導入されることにより、幅広い分子量分布を有しながら、機械的物性が改良される。また、直列に連結した重合反応器を用いて実質的に同一の高分子量成分を製造するので、これらの成分の混ざりがよく、均質な製品が得られる。
なお、本発明においては、幅広い分子量分布とは、バイモーダルな(双峰性)分子量分布を有する場合を包含する。
例えば、具体的には各段での重合後の高分子量成分に関して、各物性の目標値に対する振幅範囲(いわゆる誤差範囲)は、密度では±2kg/m3以内、分子量(HLMFR)では±20%以内の範囲である(即ち、目標値がHLMFR=1.0g/10minの場合は、各段での重合後のHLMFRの範囲は下限が0.8g/10min、上限が1.2g/10minとなる)。
(1)ハイロードメルトフローレート
高分子量成分の重合反応器においてハイロードメルトフローレート(HLMFR)が0.01〜10g/minの高分子量成分を製造し、低分子量成分の重合反応器においてハイロードメルトフローレートが10g/minを超える低分子量成分を製造する。
ハイロードメルトフローレートとは、溶融流動性を示す指標であり、温度190℃で荷重211.82NにおけるMFR測定値である。
本発明において製造される低分子量成分とは、ハイロードメルトフローレート(HLb)が10g/10minを超え、好ましくは20g/10min以上、より好ましくは30g/10min以上である。低分子量成分のHLbが10g/10min以下では流動特性が損なわれる惧れが生じる。
ここで低分子量成分のHLMFR(HLb)は、高分子量成分のHLMFR(HLa)と低分子量成分重合後(パウダー)のHLMFR(HLc)、そして高分子量成分の重合量比(Xa(質量%))を使い、以下の式から求められる。
logHLc=(Xa/100)*logHLa+((100−Xa)/100)*logHLb (logは常用対数)
i)α−オレフィンの種類
本発明で使用されるα―オレフィンは、エチレンと共重合可能なα−オレフィンであれば特に制限はないが、炭素数が3〜12のものが好ましく、代表例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテンなどが挙げられる。これらは複数種使用してもよい。
本発明で製造されるエチレン系共重合体の高分子量成分のα−オレフィン含量(Da)は、10モル%以下、好ましくは5モル%以下であり、低分子量成分のα−オレフィン含量(Db)は、5モル%以下、好ましくは3モル%以下であり、また、Da>Dbの条件にて製造される。
高分子量成分のα−オレフィン含量(Da)が、10モル%を超える場合には得られた共重合体の剛性が著しく低下するばかりでなく、ポリマーのベタツキのために製造自体が困難となる惧れが生じる。低分子量成分のα−オレフィン単位の含量(Db)が5モル%を超えると得られた共重合体の剛性が低下するなどの不都合を生じる惧れがある。
ここで低分子量成分のα−オレフィンの含量(Cb、質量%)は、高分子量成分のα−オレフィンの含量(Ca、質量%)と低分子量成分重合後(パウダー)のα−オレフィンの含量(Cc、質量%)、そして高分子量成分の重合量比(Xa(質量%))を使い、以下の式から求められる。
Cc=(Xa/100)*Ca+((100−Xa)/100)*Cb
この際、α−オレフィンの含量(質量%)とα−オレフィンの含量(モル%)はエチレンとα−オレフィンの分子量を使い、互いに変換される。
α−オレフィンの含量は、重合触媒との関連におけるα−オレフィンの供給量の調整により制御され、実際には実験的に適宜に制御しえる。
なお、低分子量成分を製造する重合反応器に実質的にα−オレフィンを供給しない場合でもα−オレフィンの含量(Db)が0モル%にならないのは、高分子量成分を製造する時の未反応α−オレフィンが低分子量成分を製造する重合反応器に多少あるいは僅かに流れ込むことによるものである。
高分子量成分により多くの分岐を導入するためには、α−オレフィンコモノマーの供給は、実質的に高分子量成分を製造する重合反応器にのみに行うのが好ましい。これによりα−オレフィンは高分子量成分の重合反応器でより多く共重合される。
重合成分の重合量比については、高分子量成分の合計重合量比(Xa)が10〜60質量%であり、低分子量成分の重合量比(Xb)が40〜90質量%の割合(但し、Xa+Xb=100質量%である)で製造される。この割合は、各重合反応器の反応条件や供給モノマー量などの調整により制御される。
高分子量成分の合計重合量比(Xa)が60質量%を超える場合には、得られた共重合体の剛性が著しく低下するばかりでなく、ポリマーのベタツキのため製造自体が困難となる。低分子量成分の重合量比(Xb)が90質量%を超える場合には、成形品のESCRなどの性能が低下する惧れが生じる。これらの重合量比から各々の重合量比の下限(10及び40質量%)も設定される。
(1)各段の重合
高分子量成分は、少なくとも2基の直列に連結した重合反応器の各々において、実質的に同一の密度及び分子量の重合体として製造される。「実質的に同一」については段落0019に前記されている。なお、高分子量成分の密度は890−950kg/cm3の範囲、低分子量成分の密度は910−980kg/cm3の範囲で選択される。
ここで低分子量成分の密度(Mb)は、高分子量成分の密度(Ma)と低分子量成分重合後(パウダー)の密度(Mc)、そして高分子量成分の重合量比(Xa(質量%))を使い、以下の式から求められる。
1/Mc=(Xa/100)/Ma+((100−Xa)/100)/Mb
上記の下限量未満では運転条件が難しく、かつ生産性が低下して経済性に劣るものとなる。上限の60質量%を超える場合には、低分子量成分への未反応コモノマーの流れ込みが多くなり共重合体の剛性の低下などが生じ、本発明の効果が発現しない惧れが生じる。
また、例えば2基の直列に連結した重合反応器を用いた場合は、第2工程の重合反応器において製造される高分子量成分の重合量(Xa2)は第1工程の重合反応器において製造される高分子量成分の重合量(Xa1)と同等以上(Xa2≧Xa1)であることが好ましい。
本発明では少なくとも3基の重合反応器を用いて、高分子量成分の複数の重合反応器の次に、1基又は2基以上の低分子量成分の重合反応器が直結され、高分子量成分を含む重合反応液をそのまま次の重合反応器に移送して低分子量成分を製造するが、実施例でも示されるように、設備費などの経済性やポリマーの製造条件、製造効率などを考慮すると、3基の重合反応器を用いて、2基の直列に連結した重合反応器で実質同一の高分子量成分を製造し、次いで低分子量成分を製造することが好ましい。
本発明では、それぞれの重合反応器における重合条件は目的とする成分を製造することができる限り、特に限定されるものではないが、通常は50℃〜110℃の重合温度で、20分〜6時間、その圧力は使用する溶媒の種類にも因るが、0.2〜10MPaで実施される。
高分子量成分を製造する重合反応器においては、エチレンとα−オレフィンとの共重合を、水素濃度のエチレン濃度に対する重量比又は分圧比、重合温度あるいは双方により分子量を調節しながら、さらにα−オレフィン濃度のエチレン濃度に対する重量比又は分圧比により密度を調節しながら重合反応を行なう。
第1工程で製造される重合反応器と実質的に同一の高分子量成分を製造する第2工程の重合反応器では、第1工程の重合反応器から流れ込む重合反応液(混合物)中に水素及びα−オレフィンが存在するが、エチレン以外に必要に応じてそれぞれ新たな水素とα−オレフィンを加えることができる。
低分子量成分を製造する重合反応器においては、高分子量成分を製造する重合反応器から流れ込む重合反応液(混合物)中に水素及びα−オレフィンが存在するが、エチレン以外に必要に応じて新たな水素を加えることができる。上記水素濃度は、高分子量成分の製造時の水素濃度より低分子量成分の製造時の水素濃度を高くして運転される。
本発明において用いる遷移金属触媒としては、チーグラー系触媒及びメタロセン系触媒などが挙げられるが、広い分子量分布を得るためにチーグラー系触媒が好ましく、特に、チタン及びマグネシウムを含有する固体チーグラー触媒と有機アルミニウム化合物とからなる触媒系が代表的に例示される。
チタン及びマグネシウムを含有する固体チーグラー触媒としては、汎用されており、例えば、特開昭53−78287号公報、特開昭54−21483号公報、特開昭55−71707号公報、特開昭58−225105号公報などに記載された触媒系が挙げられる。
共粉砕生成物を製造するためには、この種の固体触媒成分を製造する際に一般に使われている回転ボールミルや振動ボールミル及びコロイドミルなどの粉砕機を用いて、通常行われている方法を適用すればよい。
得られる共粉砕生成物の平均粒径は通常50〜200μmであり、比表面積は20〜200m2/gである。
以上のようにして得られた共粉砕生成物と四価のチタン化合物とを液相にて接触させることによって、固体触媒成分が得られる。
本発明の特定の重合方法により製造されるエチレン系共重合体は、新規な共重合体であり、各重合段階の重合体の組成物といえるものであって、分子量分布が広く、従来の順二段重合物より、高分子量成分に効率よくコモノマーが入ることにより段落0015に前記したとおりの特性を有している。
すなわち、本発明のエチレン系共重合体は、少なくとも2基の直列に連結した重合反応器の各々において実質的に同一の高分子量成分を製造し、次いで該高分子量成分を含む重合反応液をそのまま次の重合反応器に移送して低分子量成分を製造してなるエチレン系共重合体であって、ハイロードメルトフローレートが0.01〜10g/10min及びα−オレフィンの含量(Da)が10モル%以下である高分子量成分を10〜60質量%含有し、ハイロードメルトフローレートが10g/10minを超えα−オレフィンの含量(Db)が5モル%以下である低分子量成分を40〜90質量%含有し、Da>Dbであることを特徴とする、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとのエチレン系共重合体である。
また、高分子量成分の密度は、890〜950kg/m3の範囲であり、低分子量成分の密度は910〜980kg/m3の範囲で調製される。
(1)添加剤
本発明の多段重合法によって得られたエチレン系共重合体には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、酸吸収剤、耐候剤、滑剤、抗ブロック剤、防曇剤、帯電防止剤、造核剤、難燃剤、顔料などの各種添加剤を添加して使用することができる。
通常は、重合後のパウダーに必要な添加剤を添加後、単軸押出機や二軸押出機などの押出機で造粒される。その際、過酸化物を添加し変性することも可能である。
本発明の多段重合法によって得られたエチレン系共重合体は、ブロー成形や押出成形などの成形加工性及び機械的物性のバランスに優れ、しかも均質性、耐環境応力亀裂性(ESCR)などにも優れるため、フィルム、シート、ブロー成形による小型や大型容器などの容器類、配水パイプ、ガスパイプなどのパイプ類さらには各種被覆材料などに好適に使用される。
なお、エチレン系共重合体に対して、実施例及び比較例において使用した測定方法は以下の通りである。
JIS K−7210(1996年版)の表1−条件4に従い、温度190℃、荷重21.18Nにおける測定値をMFRとして示した。
b)ハイロードメルトフローレート(HLMFR):
JIS K−7210(1996年版)の表1−条件7に従い、温度190℃、荷重211.82Nにおける測定値をHLMFRとして示した。
c)密度:
JIS K−7112(1996年版)に従い測定した。
d)α−オレフィン含量:
13C−NMRにより、以下の条件で測定した。
装置:日本電子(株)製JNM−GSX400
パルス幅:8.0μsec(フリップ角=40°)
パルス繰り返し時間:5秒
積算回数:5,000回以上
溶媒および内部標準:1,2,4−トリクロロベンゼン/ベンゼン−d6/ヘキサメチルジシロキサン(混合比:30/10/1)
測定温度:120℃
試料濃度:0.3g/ml
測定で得られたスペクトルを(1)エチレン/1−ブテン共重合体については
、「Macromolecules,15,353−360(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)、(2)エチレン/1−ヘキセン共重合体については、「Macromolecules,15,1402−1406(1982)(Eric T.Hsieh and James C.Randall)の文献に従い、観測ピークの帰属後、α−オレフィン含量を求めた。
e)剛性:
JIS K−7203(1996年版)に従って測定した曲げ弾性率を剛性の値とした。
f)耐環境応力亀裂(ボトルESCR):
ベクム(株)製の90mmφ押出機付き中空成形機を用い、シリンダー設定温度170℃、ダイ設定温度200℃、金型温度20℃にて、図1(a)に正面断面図、(b)に側面断面図を示す380ml容量の偏平型ボトル(重量30g)を成形した。この成形ボトルはピンチオフ長さ(H)40mm〜43mm、下バリ長さ45mm〜49mm、ボトルの底面角部(C)の厚みが400〜600μmである。この成形ボトル5本の各々にノニオン系界面活性剤(日本油脂(株)製NS210)33%の水溶液100mlを充填し密栓して、60℃のオーブンに入れ、ボトル内部に0.35kgf/cm2の圧力をかけた状態で、ボトルにクラックが入るまでの時間を測定し、5本の平均値をとった。
g)フィルムインパクト:
造粒ペレットを用い、以下の条件でインフレーションフィルム成形を行い、厚さ20μmのフィルムを得た。
押出機:(株)プラコーENF−75
設定温度:190℃ スクリュー回転数:約40rpm
ダイ:トミー機械工業(株)120φ SPNL
ダイ径:120mm リップギャップ:0.7mm
引取速度:60m/min フロストライン高さ:1150mm
フィルム折径:450mm 安定体:90mm
成形フィルムをJIS P−8134(1998年版)に従って、孔開け強さを
測定し、フィルムインパクトとした。
h)外観:
成形品の表面を目視観察した
(1)触媒調製
直径10mmの磁製ボールを約700個充填した内容積1Lの粉砕用ポットを充分に窒素置換した後、市販のマグネシウムエチラート20g(17.5mmol)、粒状の三塩化アルミニウム1.66g(17.5mmol)及びジフェニルジエトキシシラン2.72g(10mmmol)を入れた。このポットを振動ボールミルに取り付け、振幅が6mm及び振動数が30Hz/分の条件で3時間共粉砕を行った。粉砕後に内容物を窒素雰囲気下で取り出し、約20gの共粉砕物を得た。
充分に窒素置換した200mlの三ツ口フラスコに、上記で得られた共粉砕物5g及びn−ヘプタン20mlを加え、攪拌しながら室温で10mlの四塩化チタンを滴下した。滴下が終了後、反応系を90℃まで昇温し、90分間攪拌を続けた。次いで反応系を室温まで冷却後、n−ヘキサンを用いたデカンテーションを繰り返すことにより、未反応の四塩化チタンなどを除去した後、50℃にて減圧乾燥することにより、7.2gの固体触媒成分を得た。この固体触媒成分は元素分析の結果、10.1重量%のチタン原子を含んでいた。
内容積100Lの第1の重合液体充填ループ型反応器に脱水精製したイソブタンを190L/hr、トリイソブチルアルミニウムを33g/hrの速度で、前記固体触媒を4.5g/hrの速度で、さらにエチレンを41kg/hr、水素を2.5g/hr、コモノマーとして1−ヘキセンを1.6kg/hrの速度で連続的に供給し、80℃、重合圧力4.3MPa、平均滞留時間0.5hrの条件下でエチレンと1−ヘキセンとの共重合を行った。重合反応生成物の一部を採取し物性を測定した結果、HLMFRは1.37g/10min、密度は932.3kg/m3、1−ヘキセン含有量は0.57モル%であった。
次いで、第一工程重合生成物を含むイソブタンスラリーをそのまま内容積200Lの第二工程反応器に全量導入し、触媒を追加することなく、イソブタンを120L/hr、エチレンを40kg/hr、水素を1.5g/hr、1−ヘキセンを1.1kg/hrの速度で連続的に供給し、80℃、重合圧力4.2MPa、平均滞留時間0.5hrの条件下で第二工程の重合を行った。重合反応生成物の一部を採取し物性を測定した結果、HLMFRは1.36、密度は932.0kg/m3、1−ヘキセン含有量は0.55モル%であった。
次いで、第二工程重合生成物を含むイソブタンスラリーをそのまま内容積400Lの第三工程反応器に全量導入し、トリイソブチルアルミニウムを160g/hr、イソブタンを80L/hr、エチレンを90kg/hr、水素を140g/hrの速度で連続的に供給し、90℃、重合圧力4.1MPa、平均滞留時間0.5hrの条件下で第三工程の重合を行った。第三工程反応器から排出されたエチレン系重合体のMFRは0.70、HLMFRは41.2g/10min、密度は950.6kg/m3、1−ヘキセン含有量は0.36モル%であった。なお、高分子量成分(第一工程および第二工程で製造された重合体の総計)の割合は47質量%であった。
得られた重合体に、酸化防止剤としてチバガイギー社製のイルガノックスB225を0.2phr、酸吸収剤としてステアリン酸カルシウムを0.1phr加えて、(株)神戸製鋼所製のKTX−37mmφ同方向噛み合い型二軸押出機(L/D=32)にて、設定温度190℃、スクリュー回転数200rpmの条件で造粒した。
造粒後物性測定を行うと共に、上述の方法に従いブロー成形後ボトルESCRを測定した。
各工程後のパウダー、造粒ペレット、ブロー成形品の結果は表2に示す。曲げ弾性率が1160MPa、ボトルESCRは200hrであり、ピンチオフ部の融着状態は良好であった。
実施例1と同じ触媒及び重合装置を用いて、重合条件を表1に示すように変えた他は、実施例1と全く同様に重合を行った。重合後の造粒、ブロー成形は実施例1と同様に行った。結果は表2に示す。
実施例1と同じ触媒及び重合装置を用いて、重合条件を表1に示すように変えた他は、実施例1と全く同様に重合を行った。重合後の造粒は、有機過酸化物として、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを40ppmさらに加えた以外は実施例1と同様に行った。造粒後物性測定を行うとともに、上述の方法に従いインフレーションフィルム成形後フィルムインパクトを測定した。
実施例1と同じ触媒及び重合装置を用いて、重合条件を表1に示すように変えた他は、実施例1と全く同様に重合を行った。重合後の造粒、ブロー成形は実施例1と同様に行った。結果は表2に示す。
内容積200Lの第1の重合液体充填ループ型反応器に脱水精製したイソブタンを270L/hr、トリイソブチルアルミニウムを224g/hrの速度で、前記固体触媒を5.2g/hrの速度で、さらにエチレンを87kg/hr、水素を5.4g/hr、コモノマーとして1−ヘキセンを2.7kg/hrの速度で連続的に供給し、80℃、重合圧力4.2MPa、平均滞留時間0.55hrの条件下でエチレンと1−ヘキセンとの共重合を行った。
重合反応生成物の一部を採取し物性を測定した結果、HLMFRは1.30g/10min、密度は934.6kg/m3、1−ヘキセン含有量は0.45モル%であった。
次いで、第一工程重合生成物を含むイソブタンスラリーをそのまま内容積400Lの第二工程反応器に全量導入し、触媒を追加することなく、イソブタンを120L/hr、エチレンを98kg/hr、水素を150g/hrの速度で連続的に供給し、90℃、重合圧力4.1MPa、平均滞留時間0.6hrの条件下で第二工程の重合を行った。第二工程反応器から排出されたエチレン系重合体のMFRは0.68、HLMFRは42g/10min.、密度は950.9kg/m3、1−ヘキセン含有量は0.35モル%であった。なお、高分子量成分(第一工程で製造された重合体)の割合は47質量%であった。
重合後の造粒、ブロー成形は実施例1と同様に行った。造粒ペレット、ブロー成形品の結果は表2に示す。曲げ弾性率が1200MPa、ボトルESCRは90hrであり、ピンチオフ部の融着状態は良好であった。
比較例1と同じ触媒及び重合装置を用いて、実施例2〜4に対応する二段重合条件を、表1に示すように変えた他は比較例1と全く同様に行った。重合後の造粒、成形も実施例2〜4に対応して行った。結果は表2に示す。
表2における各実施例と対応する各比較例は、本発明と従来の順二段重合品で、高分子量成分と低分子量成分重合後のHLMFRや低分子量成分重合後の密度とがほぼ同等のエチレン系共重合体における、ブロー成形による容器及びインフレーションフィルムの性能を評価した結果を示すものであり、本発明の成形品は、外観が良好(ブツ、フィッシュアイ)で、かつボトルESCR、フィルムインパクトが格段に向上していることが判る。
このように広い分子量分布又はバイモーダルな(双峰性)分子量分布を有すエチレン系共重合体を特定の多段重合法により製造する本発明においては、従来の順二段重合法の特性を保持し、かつ表2の低分子量成分のα−オレフィン量/高分子量成分のα−オレフィン量比に見られるように高分子量成分にα−オレフィンの短鎖分岐をより多く導入することにより、均質性が良好(成形品のブツやフィッシュアイなどの発生がない)で、ESCRが優れ、フィルムの耐衝撃強度の機械的物性の改良が充分に達成されていることが理解される。
一方、各比較例はエチレン系共重合体を従来の順二段重合法にて製造しているので、α−オレフィンが低分子量成分にも多く共重合され、ESCRや耐衝撃強度などの機械的物性に劣るものであることが示されている。
H:ピンチオフの長さ
Claims (5)
- 少なくとも3基以上の重合反応器を用いて、遷移金属触媒の存在下でエチレンとα−オレフィンを重合し、高分子量成分と低分子量成分からなるエチレン系共重合体を製造する方法において、α−オレフィンが炭素数3〜12のα−オレフィンであり、かつ該α−オレフィンを実質的に高分子量成分の重合反応器にのみに供給し、先ず少なくとも2基の直列に連結した重合反応器の各々において実質的に同一の高分子量成分を製造し、次いで該高分子量成分を含む重合反応液をそのまま次の重合反応器に移送して低分子量成分を製造することを特徴とするエチレン系共重合体の製造方法。
- 高分子量成分量を100(質量%)、高分子量成分の重合反応器数をNとした場合に、低分子量成分を製造する直前の重合反応器1基で製造される重合体の重合割合Xが、100/N−5≦X≦60(質量%)であることを特徴とする請求項1に記載されたエチレン系共重合体の製造方法。
- 3基の重合反応器のうち、実質的に同一の高分子量成分を製造する直列に連結した重合反応器が2基であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載されたエチレン系共重合体の製造方法。
- ハイロードメルトフローレートが0.01〜10g/10min及びα−オレフィンの含量(Da)が10モル%以下の高分子量成分を重合量比(Xa)10〜60質量%の割合で製造し、ハイロードメルトフローレートが10g/10minを超えα−オレフィンの含量(Db)が5モル%以下の低分子量成分を重合量比(Xb)40〜90質量%の割合で製造する(但し、Da>Db、Xa+Xb=100質量%である。)ことを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれかに記載されたエチレン系共重合体の製造方法。
- 遷移金属触媒が少なくともチタン及びマグネシウムを含有する固体チーグラー系触媒並びに有機アルミニウム化合物とから形成されることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載されたエチレン系共重合体の製造方法。
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