JP6521405B2 - シングルサイト触媒で製造されるエチレンコポリマー - Google Patents

シングルサイト触媒で製造されるエチレンコポリマー Download PDF

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Description

技術分野
本開示は、エチレンコポリマー、コポリマー組成物及びその製造方法及び使用方法に関する。
背景技術
多種の市販の及び消費者用途の包装フィルム及び高荷重に耐えられるバッグ/サックは、多種のポリマー及びそれらのブレンドから製造できる。そのようなフィルムは、単層又は共押出しプロセスのいずれかを使用して製造できる。異なる触媒、製造技術及び操作条件で製造されるポリエチレン樹脂は、異なる分子特徴及びパーフォーマンス特性を提供する。包装産業で一般に使用されるポリエチレン樹脂は、大ざっぱに、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)及び高密度ポリエチレン(HDPE)に特徴付けられる。これらのタイプのポリエチレン樹脂及びそれらのブレンドは、異なるニーズ及び用途で軟質フィルム、シート及びバッグを製造するために一般に使用される。場合によっては、ポリプロピレン及び/又は他の材料は、最終用途の特徴を変性するために、例えば、高荷重に耐えられるサックフィルムの剛性を増すために、ブレンドもできる。
軟質フィルムのいくつかのパーフォーマンス特性は、フィルム靭性(落槍衝撃強度)、縦及び横方向(MD及びTD)引裂強度、フィルム剛性(又は割線係数)、引張降伏強度、耐破壊性及び密封性(シール開始温度及び極大シール強度)を含む。クリープ抵抗は、例えば、樹脂、肥料、綿、塩、石、芝生及び園芸用品、絶縁体、建築材料、セメント、ペットフード、小麦粉、種及び飼料などの包装などの、多種用途の製袋包装及び高荷重に耐えられるサック/バッグに有用な他のパーフォーマンス特性である。更に、フィルム製造業者は、より高い生産及びプラント生産性を実現するために、良好な気泡安定性、及び妥当な押出機電流及び圧力での良好な樹脂加工性を好む。製袋包装などの自動包装操作では、包装の内容物がフィルムよりも熱い時は特に、過度のクリープ又はしわが寄ることなしに包装の内容物を保持することが望ましい。
こうして、単層及び多層フィルム構造においてフィルム剛性及び加工性の良好なバランス及び改善されたクリープ抵抗及び高い靭性を提供できる新しいエチレンコポリマー設計の必要性が存在する。
最終製品に転化又は加工するのに比較的容易な高いフィルム靭性特性を有するシングルサイト触媒によるエチレンコポリマーの必要性が存在する。更に、高いクリープ抵抗及び良好な加工性を示すエチレンコポリマーの必要性が存在する。理論に縛られる意図はないが、(示差走査熱量計(DSC)測定での単一のピークによって示されるような)エチレンコポリマーの均一な溶融/冷凍挙動は、大きな分離なしに異なるサイズのポリマー分子の共結晶化に役立ち、それによってフィルムのクリープ抵抗を改善し得る。よって、均一な溶融挙動を有する、すなわち、示差走査熱量計(DSC)測定での単一のピーク(シングルピーク)を示す、エチレンコポリマーの必要性が存在する。
発明の開示
以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M/M、ただし、M/Mが3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、及び
d)65よりも大きいCDBI50
以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M/M、ただし、M/Mが3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、
d)60よりも大きいCDBI50、及び
e)DSC測定での単一のピーク。
また、以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)約2〜約3の分子量分布M/M
d)60よりも大きいCDBI50、及び
e)DSC測定での単一のピーク。
また、以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)3より大きい分子量分布M/M
d)標準〜フラットなコモノマー分布、
e)60よりも大きいCDBI50、及び
f)DSC測定での単一のピーク。
また、以下を提供する:
連続重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC3−12アルファオレフィンコモノマーから製造される、ここに記載のエチレンコポリマー。
また、ここに記載のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物を提供する。いくつかの形態では、エチレンコポリマー及びポリマー組成物は、高圧LDPE、LLDPE、HDPE、超低密度ポリエチレン(VLDPE)又は超低密度ポリエチレン(ULDPE)とブレンドされてもよい。
また、ここに記載のエチレンコポリマー及び/又はそれらから製造されるポリマー組成物を含む、フィルム、単層フィルム及び多層フィルムを提供する。
また、ここに記載のエチレンコポリマー及び/又はそれらから製造されるポリマー組成物を含む包装物品を含むプラスチック物品を提供する。
図面の簡単な記述
図1:DOWLEXTM 2045GのDSCプロファイル測定。 図2:SCLAIR(登録商標)FP120−CのDSCプロファイル測定。 図3:実施例1(EX1)のDSCプロファイル測定。 図4:実施例2(EX2)のDSCプロファイル測定。 図5:実施例3(EX3)のDSCプロファイル測定。 図6:実施例4(EX4)のDSCプロファイル測定。
発明を実施するための最良の形態
実施例以外で、又は、特に示さない限り、明細書及び特許請求の範囲で使用される成分量、反応条件などに関する全ての数又は表示は、すべての場合に、用語「約」によって修正されていると理解すべきである。したがって、特に示さない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲で述べる数値パラメーターは、本発明で得られることが望まれる所望の特性に依存して変化し得る近似値である。最低限でも、及び、特許請求の範囲に均等論の適用を限定する意図としてではなく、各々の数値パラメーターは、報告された有意な数字の数を考慮して及び通常の四捨五入技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を記述する数値範囲及びパラメーターは近似値であるにもかかわらず、特定の例で記述される数値は、できるだけ正確に報告される。しかし、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定で見つかる標準偏差から必然的に得られるある誤差を本質的に含有する。
また、ここに記載のいかなる数値範囲も、ここに包含される全てのサブレンジ(副範囲)を含むと意図されることが、理解されるべきである。例えば、範囲「1〜10」は、記載の最小値1及び記載の極大値10を含み及びそれらの間の全てのサブレンジ、すなわち、最小値1又はそれより大きく極大値10又はそれ未満を有するサブレンジ、を含むことが意図される。開示の数値範囲は連続しているので、それらは、当該最小値と当該極大値の間のあらゆる値を含む。特に示さない限り、本願で特定される様々な数値範囲は、近似値である。
ここで表現される全ての組成範囲は、実際、合計で100パーセント(容量パーセント又は重量パーセント)に限定され、それを超えない。複数の成分が組成物中に存在し得る場合、各々の成分の最大量の合計は、100パーセントを超えることができ、ただし、当業者が容易に理解するように、実際に使用される成分の量は最大100パーセントに一致することが理解される。
フィルム包装用のいくつかの公知のポリエチレン(LLDPE及びMDPE)樹脂は、フィルム靭性、剛性、加工性及びクリープ抵抗の満足できないバランスを有する。そのような樹脂からのフィルムの剛性/靭性バランスを改善するために、及び/又は、異なるポリエチレン樹脂及びそれらのブレンドを選択することによって加工性を改善するために、様々な試みがなされてきた。例えば、より高密度ポリエチレンを選択すること又はLLDPEをHDPEとブレンドすることは、フィルム剛性を増加させるが、その靭性及び密封性の特徴は妥協される。より低密度ポリエチレン樹脂を選択することは、フィルム靭性を改善するが、そのようなフィルムは、より低い剛性、クリープ抵抗及び引張強度を有する。メタロセン触媒による狭い分子量分布のLLDPE/MDPE樹脂は、高いフィルム靭性(落槍衝撃強度)及びフィルム剛性を提供できるが、引裂強度及び加工性に欠ける。これに対して、チーグラー・ナッタ(ZN)触媒によるLLDPE樹脂は、改善された加工性及び良好なフィルム剛性を提供できるが、それらは、比較的同様のメルトインデックス及び密度のメタロセン触媒による樹脂と比べて低いフィルム靭性を示す。ポリエチレンの異なる分子構造を開発することによって靭性/剛性バランス及び樹脂加工性を改善するために、二元触媒システムを用いる他の試みが従来なされてきた。しかし、そのような樹脂は、現場操作では満足できないクリープ性能を示す。
フィルム剛性及び加工性の良好なバランス及び改善されたクリープ抵抗及び高い靭性を示すエチレンコポリマー及びそれから製造されるポリマー組成物をここに提供する。これらの組成物を製造するために使用される触媒及び重合方法条件も開示する。
以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M/M、ただし、M/Mが3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、及び
d)65よりも大きいCDBI50
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、DSC曲線又は測定でのバイモダル又はマルチモダルピークを有する。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、チーグラー・ナッタ触媒ではない重合触媒を使用して製造される。いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、50%未満、又は25未満%、又は10%未満又は5未満%、又は1未満%のチーグラー・ナッタ型触媒を含有する重合触媒を使用して製造される。他の形態では、エチレンコポリマーは、シングルサイト触媒を使用して製造される。他の形態では、エチレンコポリマーは、メタロセン触媒を使用して製造される。
以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M/M、ただし、M/Mが3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、
d)60よりも大きいCDBI50、及び
e)DSC測定での単一のピーク。
また、以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)約2〜約3の分子量分布M/M、及び
d)60よりも大きいCDBI50
いくつかの形態では、エチレンコポリマーは、DSC測定での単一のピークも有する。いくつかの形態では、エチレンコポリマーは、DSC測定での1つの単一のピークよりも多く有する。
また、以下を提供する:
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cmの密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
c)3より大きい分子量分布M/M
d)標準〜フラットなコモノマー分布、及び
e)60よりも大きいCDBI50
いくつかの形態では、エチレンコポリマーは、DSC測定での単一のピークも有する。いくつかの形態では、エチレンコポリマーは、DSC測定での1つの単一のピークよりも多く有する。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、メルトインデックスIが約0.4g/10分〜約10g/10分、又は約0.4g/10分〜約5g/10分、又は約0.5g/10分〜約2g/10分、又は約5g/10分〜約10g/10分である。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、密度が、約0.918g/cm〜約0.930g/cm、又は約0.919g/cm〜約0.927g/cmである。いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、密度が、約0.918g/cm〜約0.925g/cm、又は約0.925g/cm〜約0.935g/cmである。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、G’ at G”(500Pa)の値(190℃で)が35Pa未満である。いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、G’ at G”(500Pa)の値(190℃で)が30Pa未満である。
いくつかの形態では、エチレンコポリマー又はそれらから製造されるポリマー組成物のM/Mが、約2.0〜約2.5、又は約2.5〜約2.8、又は約2.5〜約3、又は約2.1〜約2.8である。
いくつかの形態では、エチレンコポリマー又はそれらから製造されるポリマー組成物のM/Mが約2〜約3の時、エチレンコポリマー又は組成物は、逆のコモノマー分布を示す、又はそれは標準のコモノマー分布を示す、又はそれはフラットなコモノマー分布を示す。
いくつかの形態では、エチレンコポリマー又はそれから製造されるポリマー組成物のM/Mが約2〜約3の時、エチレンコポリマー又は組成物は、フラットな〜逆のコモノマー分布を示す。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、約2.1〜約5.5のM/Mを有する。いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、約2.2〜約4.5のM/Mを有する。いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマーは、約2.3〜約3.8のM/Mを有する。
他の形態では、エチレンコポリマー又はそれらから製造されるポリマー組成物のM/Mが、3〜約6、又は3〜約5、又は3〜約4、又は3〜約3.5であり、そして、エチレンコポリマー又はそれらから製造されるポリマー組成物のコモノマー分布が標準〜フラットなコモノマー分布を有する。
エチレンコポリマーは、ASTM D6474−99の方法に従って発生したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)曲線において、ユニモダル、広いユニモダル、バイモダル、又はマルチモダルプロファイルを有することができる。
ここで使用する「ユニモダル」とは、ASTM D6474−99の方法に従って測定したGPC曲線での区別できるピークの存在が1つよりも多くないことを意味する。ユニモダルは、1つのピークのみが存在するGPC曲線でのピークを含む。ユニモダルはまた、明確な固有のピークにデコンボリューション(deconvolute)又は容易に分離されることができない埋没ピーク又はショルダーを含有するGPCトレースも含む。バイモダルGPCトレースは、ピーク間に局部的な極値が存在する時の曲線を含み、当該ピーク(複数)は分離又はデコンボリューションされ得る。あるいは、用語「バイモダル」は、ASTM D6474−99の方法に従って発生した分子量分布曲線での(同等でも良く、又は、1つの局部的及び1つの全体的な極大を有してもよい)2つの極大の存在を意味する。用語「マルチモダル」は、ASTM D6474−99の方法に従って発生した分子量分布曲線での2つ以上の極大の存在を意味する(同様に、これらの極大は単一の全体的な極大を有し得るが、1つよりも多い同等のピークが存在し得る)。
本発明の一形態では、エチレンコポリマーは、ASTM D6474−99の方法に従って発生したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)曲線でユニモダルプロファイルを有するであろう。
本発明の一形態では、エチレンコポリマーは、ASTM D6474−99の方法に従って発生したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)曲線で埋没ピーク又はショルダーを持つユニモダルプロファイルを有するであろう。
本発明の一形態では、エチレンコポリマーは、ASTM D6474−99の方法に従って発生したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)曲線でバイモダルプロファイルを有するであろう。
本発明の一形態では、エチレンコポリマーは、ASTM D6474−99の方法に従って発生したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)曲線でマルチモダルプロファイルを有するであろう。
1000炭素原子当りの短鎖枝分れの数は、異なる分子量のコポリマーフラクションに対して測定される。片対数目盛グラフでプロットした時、傾斜したライン(対数の水平のx軸上の低分子量フラクション〜高分子量フラクション及び垂直のy軸上の短鎖枝分れの数)が、異なる分子量フラクションのフーリエ変換赤外(FTIR)分光測定によって決定した短鎖枝分れ分布である。上向きに傾斜したラインでは、分子量の増加とともに短鎖枝分れの数が増加し、及びそれ故に、コモノマー取込みは、「逆」と言われる。下向きに傾斜したラインでは、分子量の増加とともに短鎖枝分れの数が減少し、及びそれ故に、コモノマー取込みは、「標準」と言われる。フラットなラインでは、分子量の増加とともに短鎖枝分れの数は比較的一定のままであり、及びそれ故に、コモノマー取込みは、「フラットな」と言われる。溶液中のポリマー鎖の低濃度に起因してMよりも低い分子及びMよりも高い分子量では、短鎖枝分れ分布をFTIRによって正確に決定することは困難であることがある。この開示では、フラットなコモノマー分布とは、Mで及びMで決定した1000炭素原子当りの短鎖枝分れの数がお互いの5%以内であることを意味する。
「逆のコモノマー取込み」というフレーズはまた、10,000Da以上の分子量分布セグメントを使用するGPC−FTIR(又はTREF)データプロファイルのデコンボリューションで、1つ以上の低分子量セグメント中のコモノマー取込みよりも高いコモノマー取込みを有する1つ以上の高分子量成分が存在することを意味する。
いくつかの形態では、エチレンコポリマー及び/又はそれらから製造されるポリマー組成物は、CDBI50が60よりも大きい。いくつかの形態では、CDBI50が約60〜約98、約70〜約98、又は約70〜約95である。他の形態では、CDBI50が約65〜約95である。他の形態では、CDBI50が70より大きい。
いくつかの形態では、ここに開示のポリマーは、ASTM D3418−12を使用して測定した時、DSC測定で単一のピークを有する。この方法は、加熱、アニーリング、冷却及び再加熱して、サンプル中の残留応力を除去することを含む。ここで使用する「単一のピーク」とは、(10℃/分のランプ速度でのDSC測定を使用して決定して)DSCプロファイル中に多くて1つの区別できるピークが存在することを意味する。単一のピークは、1つのピークのみが存在するDSC曲線中のピーク(単数)を含む。当該単一のピークは、明確な特有のピークにデコンボリューション又は容易に分離できないショルダーを含有するDSC溶融曲線をも含む。図1及び2(比較例)は、DSCプロファイル中に代表的な1つよりも多いピークを示す。これらの図では、当該ピーク間に1つ以上の局部的な極値が存在し、当該ピーク(複数)は、分離又はデコンボリューション可能である。しばしば、1つよりも多いピークを持つDSCプロファイルは、識別可能な低溶融成分及び識別可能な高溶融成分を有するものとして特徴付けられる。対照的に、図3、4及び5及び図6(本発明の実施例)は、DSCプロファイル中に代表的な単一のピークを示す。これらの例は、単一のピークを含む。特定の図は含まれないが、ASTM D3418−12及びここに記載の方法を使用して測定した時にDSC測定でのバイモダル又はマルチモダルピークを有するここに開示のポリマーの形態も、考えられる。
いくつかの形態では、少なくとも1つのシングルサイト触媒を使用する重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC3−12アルファオレフィンコモノマー、又は1つ以上のC4−10アルファオレフィンコモノマーから製造されるエチレンコポリマーを提供する。
一形態では、シングルサイト触媒が以下の式の触媒から選択される:
ここで、Mは、第4族金属;
PIは、ホスフィンイミンリガンド;
Lは、シクロペンタジエニル型リガンドから成る群から選択されるモノアニオン性リガンド;
Yは、活性化可能なリガンド;
mは、1又は2;
nは、0又は1;及び
pは整数であり、m+n+pの合計は、Mの原子価状態に等しい。
いくつかの形態では、エチレンコポリマーは、以下の式のホスフィンイミン触媒の存在下に調製される:
ここで、Mは、第4族金属、例えばTi、Zr、及びHfの群から選択される金属(一形態では、MはTi);
PIは、ホスフィンイミンリガンド;
Lは、シクロペンタジエニル型リガンドから成る群から選択されるモノアニオン性リガンド;
Yは、活性化可能なリガンド;
mは、1又は2;
nは、0又は1;及び
pは整数であり、m+n+pの合計は、Mの原子価状態に等しい。
ホスフィンイミンリガンドは、式((R21P=N)を有し、ここで、各々のR21は独立してC3−6アルキル基から選択される。例えば、R21はt−ブチル基である。
Lは、η結合を通して金属原子と結合してリング内に非局在化した結合を有する5員環カーボンリングであり、そして、前記リガンドは、非置換であるか又はC1−10ヒドロカルビル基から選択される1つ以上の置換基で十分に置換されており、当該ヒドロカルビル置換基は、非置換であるか又は以下から選択される1つ以上の置換基で更に置換されている:ハロゲン原子及びC1−8アルキル基;ハロゲン原子;C1−8アルコキシ基;C6−10アリール又はアリールオキシ基;非置換又は2つまでのC1−8アルキル基で置換されているアミド基;非置換又は2つまでのC1−8アルキル基で置換されているホスフィド基;式-Si-(R)のシリル基、ここで、各々のRは独立して水素、C1−8アルキル又はアルコキシ基、及びC6−10アリール又はアリールオキシ基から選択される;及び式Ge-(R)のゲルマニル基、ここで、Rは上記で定義したものである。例えば、シクロペンタジエニル型リガンドは、シクロペンタジエニル基、インデニル基及びフルオレニル基から選択される。
Yは、以下から選択される:水素原子;ハロゲン原子、C1−10ヒドロカルビル基;C1−10アルコキシ基;C5−10アリールオキシド基;前記ヒドロカルビル、アルコキシ、及びアリールオキシド基の各々は、非置換又はハロゲン原子から選択される1つ以上の置換基によって更に置換されていてもよい;C1−8アルキル基;C1−8アルコキシ基;C6−10アリール又はアリールオキシ基;非置換又は2つまでのC1−8アルキル基で置換されているアミド基;非置換又は2つまでのC1−8アルキル基で置換されているホスフィド基。例えば、Yは、水素原子、塩素原子及びC1−4アルキル基から選択される。
いくつかの形態では、ポリマーを製造するために使用される触媒は、以下から選択される助触媒で活性化してもよい:
式R12 AlO(R12AlO)AlR12 のアルミノキサン化合物、ここで、各々のR12は独立してC1−20ヒドロカルビル基から選択され、mは3〜50であり、及び場合により、もしヒンダードフェノールが存在する場合には、2:1〜5:1のAl:ヒンダードフェノールのモル比を提供するヒンダードフェノール;
以下から選択してもよいイオン活性化剤:
式[R13[B(R14の化合物、ここで、Bはホウ素原子、R13は環状のC5−7芳香族カチオン又はトリフェニルメチルカチオン、及び各々のR14は独立して以下から選択される:非置換又はフッ素原子から選択される3〜5個の置換基で置換されているフェニル基;非置換又はフッ素原子で置換されているC1−4アルキル基;非置換又はフッ素原子で置換されているC1−4アルコキシ基;及び式−Si−(R15のシリル基;ここで各々のR15は独立して水素原子及びC1−4アルキル基から選択される;及び
式[(R18ZH][B(R14の化合物、ここで、Bはホウ素原子、Hは水素原子、Zは窒素原子又はリン原子、tは2又は3、R18は3個までのC1−4アルキル基によって置換されているか又は非置換のフェニル基、C1−8アルキル基から選択され;又は窒素原子と一緒になっている1つのR18はアニリニウム基を形成していてもよく、R14は上記で定義したとおりである;及び
式B(R14の化合物、ここで、R14は上記で定義したとおりである;及びそれらの混合物。
アルミノキサン(助触媒)及びイオン活性化剤(助触媒)は、別々でも(例えば、第1の又は第2の反応器ではMAO及び第2の又は第1の反応器ではイオン活性化剤、又は両方の反応器でMAO又は両方の反応器イオンで活性化剤)又は一緒でも(例えば、同じ反応器で(すなわち、第1の及び第2の反応器で)混合した助触媒:MAO及びイオン活性化剤)使用できる。一形態では第1の反応器(例えば、冷反応器)では、助触媒は、主に(例えば、助触媒の>50重量%の)アルミノキサン助触媒を含むことができる。冷反応器中の助触媒は、より少ない量(例えば、助触媒の<50重量%)の上記記載のイオン活性化剤も含んでもよい。この形態では第2の反応器(例えば、高温反応器)では、活性化剤は、支配的な(例えば、助触媒の>50重量%)量のイオン活性化剤を含んでもよい。高温反応器中の助触媒は、より少ない量(例えば、助触媒の<50重量%)の上記アルミニウム系助触媒(活性化剤)も含んでもよい。第2の形態では、助触媒は上記とは逆でもよい(例えば、第1の反応器では主にイオン活性化剤で、第2の反応器では主にアルミニウム系助触媒)。他の形態では、助触媒は、両方の反応器(例えば、第1の及び第2の反応器)にアルミノキサン助触媒を主に含んでもよい。両方の反応器中の助触媒は、より少ない量(例えば、助触媒の<50重量%)の上記記載のイオン活性化剤を含んでもよい。
一形態では、連続重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC3−12アルファオレフィンコモノマーから製造されるエチレンコポリマーを提供する。他の形態では、エチレンコポリマーは、連続重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC4−10アルファオレフィンコモノマーから製造される。いくつかの形態では、連続溶液重合プロセスは、少なくとも2つの重合反応器を含む。
いくつかの形態では、連続溶液重合プロセスが、約100℃〜約140℃の平均反応器温度を有する第1の撹拌槽重合反応器、及び、第1の反応器の平均反応器温度より少なくとも約20℃大きい平均温度を有する第2の撹拌槽反応器、を含む。
いくつかの形態では、第1の撹拌槽重合反応器が約120℃〜約138℃の平均反応器温度を有するか、又は、第1の撹拌槽重合反応器が約130℃〜約137℃の平均反応器温度を有する。
いくつかの形態では、反応器の少なくとも1つは、シングルサイト触媒を含有する。
いくつかの形態では、シングルサイト触媒が第1の撹拌槽中に存在する。
エチレンの(共)重合用の溶液法は業界で周知である。これらの方法は、不活性な炭化水素溶媒の存在下に実施され、それは、例えば、ペンタン、メチルペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン及び水素化ナフサ及びそれらの混合物などの、C1−4アルキル基で置換されていても非置換でもよいC5−12炭化水素である。市販の適切な溶媒の例は、“Isopar E”(C5−12脂肪族溶媒、ExxonMobil Chemical Company)である。
当該溶液重合法は、2つ以上の重合反応器を使用してもよい。第1の重合反応器は、上記記載の「ホスフィンイミン触媒」を使用して低い温度(「冷反応器」)で操作してもよい。1つの形態では、第1の反応器での重合温度は、約80℃〜約140℃であり、及び、高温反応器は例えばより高い温度(約220℃まで)で操作する。他の形態では、反応方法は「中圧法」であり、それは、各々の反応器中の圧力が約6,000psi(約42,000キロパスカル又はkPa)まで,又は約2,000psi〜約3,000psi(約14,000〜約22,000kPa)でもよいことを意味する。他の形態では、圧力は、約725psi〜約3,000psi(約5,000kPa〜22,000kPa)でもよい。
エチレンとの共重合用の適切なモノマーは、C3−20モノ及びジオレフィンを含む。コモノマーの例は、以下を含む:非置換又は2つまでのC1−6アルキル基で置換されているC3−12アルファオレフィン、非置換又はC1−4アルキル基から選択される2つまでの置換基で置換されているC5−12ビニル芳香族モノマー、非置換又はC1−4アルキル基で置換されているC4−12直鎖又は環状のジオレフィン。そのようなアルファオレフィンの例示の非限定的な例は、1つ以上のプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及び1−デセン、スチレン、アルファメチルスチレン、及び制約されたリング環状のオレフィン、シクロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエンノルボルネン、アルキル置換ノルボルネン、アルケニル置換ノルボルネンなど(例えば、5−メチレン−2−ノルボルネン及び5−エチリデン−2−ノルボルネン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジエン)である。
一形態では、エチレンコポリマーは、約70重量%以上又は約75重量%以上のエチレンと残りが1つ以上のC4−10アルファオレフィンを含んでもよい。いくつかの形態では、C4−10アルファオレフィンは、1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンから選択される。他の形態では、C4−10アルファオレフィンは、30重量%未満、又は20重量%未満の量で存在してもよい。
いくつかの形態では、ここに記載のコポリマー又はポリマー組成物は、エチレン、C3−10アルファオレフィン、及び場合により1つ以上のジエンモノマーのコポリマー及びターポリマーでもよい。一般に、そのようなポリマーは、約70〜約99重量%エチレン又は約70〜約95重量%エチレン、及びそれに対応して30〜1重量%又は30〜5重量%のC3−10アルファオレフィン又はジエンからのコモノマーの混合物を含有するであろう。そのようなジエンの例示の非限定的な例は、1つ以上の、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、及び5−ビニル−2−ノルボルネンである。
当該モノマーは、第1の反応器へ供給する前に溶媒中に溶解/分散してもよく、(または、ガスのモノマーなら、当該モノマーは、反応混合物中に溶解するように反応器に供給してもよい)。混合前に、溶媒及びモノマーは、一般に精製して、水、酸素又は金属不純物などの潜在的な触媒毒を除去する。供給原料精製は、業界での標準的技法で実施し、例えば、モレキュラーシーブス、アルミナ床及び酸素除去触媒が、モノマーの精製用に使用される。溶媒それ自身(例えば、メチルペンタン、シクロヘキサン、ヘキサン又はトルエン)は同様に同じように処理してもよい。
供給原料は、第1の反応器への供給の前に加熱又は冷却してもよい。場合により加熱又は冷却してもよい追加のモノマー及び溶媒を、第2の反応器に添加してもよい。
触媒成分は、反応用溶媒中に使用前に混合してもよく、又は、各々の反応器への別個の流れとして供給してもよい。ある場合には、反応に入る前に触媒成分の反応時間を提供するために、使用前の混合が望ましくてもよい。そのような「インライン混合」技術は業界で公知である。
各々の反応器中の滞留時間は、反応器の容量及び設計に依存するであろう。反応器は、反応物質の完全な混合を実現するための条件下で操作してもよい。いくつかの形態では、反応は、2つの反応器を直列に又は並列に使用して実施できる。最終のポリマーの約20〜約60重量%が第1の反応器で重合され、残りは、第2の反応器で重合される。反応器システムを出ると、非反応性の成分を除去してもよく、得られるポリマーを従来のやり方で仕上げてもよい。
いくつかの形態では、第1の重合反応器は、第2の重合反応器よりも小さい容量を有する。いくつかの形態では、これらの条件下で製造されるエチレンコポリマーは、望ましい特性の組合せを有する。例えば、以下の例で例証されるエチレン−オクテン型エチレンコポリマーは、優れた落槍衝撃強さ及び耐破壊性を有し(それらは、典型的に、メタロセン触媒を使用して調製されるエチレンコポリマーに関連する)及び、良好な加工性を示す(しばしば、従来のチーグラー・ナッタ触媒を使用して製造されるエチレンコポリマーに関連する)。さらに、以下の例で例証されるエチレンコポリマーは、DSCプロファイルで単一の溶融ピークを示す均一の溶融挙動を有する。最終のエチレンコポリマーで望ましい特性のこの組合せを示すいくつかの形態では、溶液法での第1の反応器は、140℃未満で操作した。表1は、本発明の4つのコポリマー例での反応器1の平均温度を含む反応条件を提供する。
いくつかの形態では、上記のここに記載のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物は、FTIR分析で決定して約0.2〜約2未満の鎖当たり平均合計不飽和を有する。
上記でここに記載のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物も、提供する。ポリマー組成物は、一般に業界で公知の添加物、着色剤、老化防止剤、酸化防止剤、ポリマー加工助剤などを更に含んでもよい。いくつかの形態では、熱可塑性添加物もまた使用してもよい。これらの添加物は、ポリマー樹脂を形成するために使用される押出しプロセスの間に又は重合プロセスの間に添加できる。他の形態では、添加物は、一般に業界で公知のホットブレンド又は溶融押出しプロセスの間に又は乾燥ブレンドを使用して導入できる。
他の高圧低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)又は超低密度ポリエチレン(VLDPE)又は超低密度ポリエチレン(ULDPE)などとブレンドしたここに記載のコポリマーの混合物を含むポリマー組成物も提供する。当業者なら、必要とされるブレンドのタイプは、使用されるであろうブレンドの特定の用途又は生成物に依存することを、認識するであろう。そのようなブレンド組成物に使用する時、ここに記載のコポリマーは、ポリマー組成物の約1%〜約99重量%、又は約1%〜約50%、又は約1%〜約25%、又は約10%〜約90%、又は約15%〜約95%、又は約50%〜約99%又は約75%〜約95%を含んでもよい。これらの組成物の残りは、1つ以上の追加のポリマー、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリα−オレフィン及び場合により上記のここに記載されたような添加物を含む。
ここに記載のコポリマー又はポリマー組成物を含むフィルム(膜)も提供する。一形態では、当該フィルムは単層フィルムである。他の形態では、当該フィルムは多層フィルムである。
押出しブロンフィルムプロセスは、プラスチックフィルムの調製用の周知の方法である。当該方法は、押出機を使用し、それは、加熱し、溶融し、そして、溶融プラスチックを運び、そして、それを環状ダイに通す。押出し温度は、約330°F(165℃)〜約500°F(260℃)、又は約350°F(175℃)〜約460°F(240℃)の範囲でもよい。
エチレンコポリマーを含むフィルムは、ダイから引っ張られ、そして、チューブ形状に形成され、そして、一対のドロー又はニップローラーを最終的に通過する。その後、内部の圧縮空気をマンドレルから導入して管の直径を増加させ、所望のサイズの「気泡」を形成させる。こうして、ブロンフィルム(インフレーションフィルム)が2つの方向に延伸される。すなわち、気泡の径を「ブローアウト」する強制空気を用いて横方向に、及び、機構を通して気泡を引っ張るウィンディング要素の作用によって気泡の縦方向に、延伸される。外気もまた気泡周辺の周囲に導入され、それがダイを出ていく時に溶融物を冷却する。多かれ少なかれ室内の空気を気泡中に導入してこうして気泡サイズが増加又は減少することによって、フィルム幅は変化する。フィルム厚みは、ドローロール又はニップロールのスピードを増加又は減少させてドローダウン速度を制御することによって、主に制御される。
その後、ドローロール又はニップロールを通過した後に直ちに気泡は崩壊する。冷却されたフィルムは、その後、種々の消費財を製造するためにカット又は密封することによって更に加工できる。理論によって縛られることを望まないが、仕上がった膜(完成フィルム)の物理特性は、エチレンコポリマーの分子構造及びプロセス条件の両方によって影響されることが、ブロンフィルムを製造する当業者によって一般に考えられている。例えば、プロセス条件は、縦方向及び横又は幅方向の両方で分子配向の程度に影響すると考えられている。
縦方向(「MD」)及び横方向(「TD」−MDに対して垂直)分子配向のバランスは、本発明のいくつかの形態に関連するフィルムにとって望ましいと一般に考えられている。例えば、落槍衝撃強さ、縦方向及び横方向の引裂特性に影響し得る。
こうして、気泡のこれらの延伸力は、仕上がったフィルムの物理特性に影響し得ることが認識される。特に、ブローアップ比(すなわち、環状ダイの直径に対するブローン気泡の直径の比)が仕上がったフィルムの引裂強度及び落槍衝撃強さにかなりの影響を及ぼし得ることが知られている。
上記の記述は、単層フィルムの調製に関する。多層フィルムは、1)溶融ポリマーの1つよりも多い流れを環状ダイに導入して多層のフィルム膜を得る共押出しプロセス、又は、2)フィルム層を共に積層する積層プロセス、によって、調製できる。
本発明のいくつかの形態では、上述のブロンフィルム方法を使用してフィルムを調製する。
別の方法は、いわゆるキャストフィルム法であって、そこでは、エチレンコポリマー又はそれから製造されるポリマー組成物が押出機中で溶融され、その後、リニアースリットダイを通し、それによって薄いフラットなフィルムを「キャスティング」する。キャストフィルムの押出し温度は、ブロンフィルム方法で使用されるものよりも多少熱くてもよく、約400°F(205℃)〜約550°F(290℃)の範囲の操作温度を持つ。キャストフィルムは、ブロンフィルムよりも急速に冷却(又はクエンチ)してもよい。
上記の記述は、単層キャストフィルムの調製に関する。多層フィルムは、1)溶融ポリマーの1つよりも多い流れをリニアースリットダイに導入して多層のフィルム膜を得る共押出しプロセス、又は、2)フィルム層を共に積層する積層プロセス、によって、調製できる。
いくつかの形態では、キャストフィルム法を使用してフィルムを調製する。他の形態では、ブロンフィルム法を使用してフィルムを調製する。いくつかの形態では、二重気泡フィルムブローイング法を使用してフィルムを調製する。いくつかの形態では、二軸延伸フィルム法を使用してフィルムを調製する。いくつかの形態では、シュリンク膜法を使用してフィルムを調製する。いくつかの形態では、多層フィルムを調製し、そこでは、フィルム構造は、上述の1つ以上のエチレンコポリマー組成物を含む1つ以上の層を含有する。
ここに記載のエチレンコポリマー又はそれから製造されるポリマー組成物を含む、バッグ、ポーチ、カートン、ビン、コンテナなどの包装物品も提供する。いくつかの形態では、当該包装物品は、シーラント層及び/又は靭性向上層としてここに記載のコポリマーを含む多層フィルムを含む。いくつかの形態では、当該コポリマーがスキン層で使用される時、それらは、改善されたフィルム靭性と同様に良好な熱間粘着性及び密封性特徴を提供する。いくつかの形態では、当該コポリマーが多層フィルムのコア層で使用される時、それらは、改善されたフィルム靭性及び耐破壊性を提供する。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマー及びそれから製造されるポリマー組成物は、フィルムで、例えば単層フィルムで、改善されたクリープ抵抗及び良好な樹脂加工性を提供する。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマー及びそれから製造されるポリマー組成物は、フィルムで、例えば単層フィルムで、改善されたフィルム靭性及びクリープ抵抗を提供する。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマー及びそれから製造されるポリマー組成物は、フィルムで、例えば単層フィルムで、又は例えば多層フィルム構造で、改善されたフィルム靭性及びクリープ抵抗を提供する。
いくつかの形態では、包装物品は、タイ層濃縮物の成分としてここに記載のコポリマー又はポリマー組成物を含む多層フィルムである。
いくつかの形態では、包装物品は、食品包装用途などの異なる包装用途に使用するための熱成形包装に使用するためのここに記載のコポリマー又はポリマー組成物を含む多層フィルム又はシートを含む。
いくつかの形態では、包装物品は、照合シュリンクを含む異なる包装用途に使用するための二軸シュリンク包装に使用するためのここに記載のコポリマー又はポリマー組成物を含む多層フィルム又はシートを含む。
いくつかの形態では、高圧LDPE、HDPE、LLDPEなどの他のエチレンポリマー及びコポリマーとブレンドされたここに記載のコポリマー又はポリマー組成物は、多層フィルム又はシートの1つ以上の層で使用できる。
いくつかの形態では、ここに記載のエチレンコポリマー及びそれから製造されるポリマー組成物は、吹込成形品(タンク、ドラム及びコンテナなど);押出製品(プロファイル又はホースなど);及び食品コンテナなどの射出成形製品を含むプラスチック物品を製造するために使用できる。いくつかの形態では、プラスチック物品は、ここに記載のポリマー組成物を5〜100重量%含む。
本発明を、以下の例を参照して更に記載する。特に指定のない限り、全てのパーセンテージは重量基準である。以下の例は、本発明の単なる例示であり、それらに限定する意図ではない。
実施例
コモノマーとしてオクテン及びエチレンモノマーを使用する二元反応器溶液法でシングルサイト触媒で、エチレンコポリマー組成物が、製造された。
ポリマー組成物特性(樹脂及び分子特徴)及びフィルム特性が、以下に記載の試験方法を使用して測定された。
ポリマー密度が、ASTM D792に従って立方センチメートル当りグラム(g/cm)で決定された。
単位g/10分のメルトインデックス(MI)(I)が、2.16キログラム重量で190℃でASTM D1238 Procedure A(Manual Operation)に従ってTinius Olsen Plastomer(Model MP993)で決定された。単位g/10分のメルトインデックス(I10)が、10キログラム重量で190℃でASTM D1238 Procedure Aに従って決定された。単位g/10分のメルトインデックス(I)が、6.48キログラム重量で190℃でASTM D1238 Procedure Aに従って決定された。高負荷の単位g/10分のメルトインデックス(I21)が、21.6キログラム重量で190℃でASTM D1238 Procedure Aに従って決定された。メルトフロー比(MFR、時々、メルトインデックス比とも呼ばれる)は、I21/Iである。応力指数(S.Ex.)は、log(I/I)/log(6480/2160)である。
コポリマーの結晶化度パーセント、ピークの数、及びピーク融点(T)を含む溶融挙動は、ASTM D3418−12に準拠している10℃/分の割合でTA Instrument DSC Q1000 Thermal Analyzerを使用することにより決定される。DSC測定では、室温〜200℃の加熱−冷却−加熱サイクルがポリマーに適用されて、それらに関連する熱加工履歴を最小限にする。結晶化度パーセント及び融点は、第2の加熱データからそれぞれDSC曲線下の総面積及び主要ピーク温度によって決定される。2個のピークがバイモダルDSCプロファイル中に存在する時(典型的には、最大ピーク高さをも有する)、ピーク溶融温度Tより高い温度ピークである。
平均分子量及び分子量分布は、示差屈折率検出器を具備するWaters Model 150 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)装置を使用して決定された。樹脂のコモノマー分布は、GPC−FTIRを通して決定された。
は数平均分子量、Mは重量平均分子量、及びMはz−平均分子量である。比M/Mは、ポリマーの分子量分布の幅の指標であり、この比は、多分散指数と呼ばれる。比M/Mは、ポリマー分子量分布の高分子量フラクションの幅の指標である。M、M、及びMを計算するための式は、ASTM 6474−99で提供される。
分子量の関数としての枝分れ頻度(そしてそれ故にコモノマー分布)の決定は、溶出液の高温ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)及びFTIRを使用して実施された。公知の分子量を持つ炭化水素及びポリスチレン、公知の枝分れ含量を持つポリエチレン標準がキャリブレーション用に使用された。
組成分布幅指数(CDBI50)を決定するために、溶解度分布曲線が、ポリエチレン組成物用にまず生成される。これは、昇温溶出分別(TREF)技術から取得されるデータを使用して達成される。この溶解度分布曲線は、温度の関数として可溶性コポリマーの重量フラクションのプロットである。これは、コモノマー含量対重量フラクションの累積分布曲線に変換され、それから、CDBI50が、メジアンの各側でのメジアンコモノマー含量の50%以内のコモノマー含量を有するコポリマーサンプルの重量パーセンテージを確立することによって決定される。
ここで使用の特定のTREF法は、以下の通りであった。ポリマーサンプル(50〜150mg)が、結晶化−TREF装置の反応容器(Polymer ChARTM)中に導入された。反応容器は、20〜40mlの1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)で満たされ、そして、所望の溶解温度(例えば、150℃)に1〜3時間加熱された。溶液(0.5〜1.5ml)は、その後、ステンレス鋼ビーズで満たされたTREFカラム中に装填された。所定の安定化温度(例えば、110℃)で30〜45分間の平衡後、ポリマー溶液は、安定化温度〜30℃(0.1又は0.2℃/分の割合で)の温度低下で結晶化させた。30℃で30分間の平衡後、結晶化したサンプルが、30℃〜安定化温度(0.25又は1.0℃/分)の温度ランプでTCB(0.5又は0.75mL/分)で溶出された。TREFカラムは、溶解温度で30分間の運転の最後で、きれいにされた。データは、社内で開発されたPolymer ChAR software,Excel spreadsheet and TREF softwareを使用して加工された。
動的機械分析(DMA)流動学的測定(例えば、小歪み(10%)振動せん断測定)が、完全な窒素ブランケット下に周波数掃引モードで25mm径平行板でdynamic Rheometrics SR5 応力回転レオメータで実施された。ポリマーサンプルは、酸化防止剤添加物で適切に安定化され、そしてその後、少なくとも1分間の予熱のために試験装置中に挿入して標準力をゼロに戻して減少することを確保した。DMA実験は、10%歪み、0.05〜100rad/s及び190℃で実施される。貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)を含む粘弾性パラメーターを決定するために、Orchestrator Softwareが使用された。貯蔵弾性率G’の値は、190℃での500Paでの損失弾性率G”の一定値で見積られる(G’ at G”(500Pa))。これは、比較のコポリマー及び本発明のコポリマーの粘弾性特性の差異を見分けて特徴付けることである。この試験技術は、ポリマー溶融物の様々な特徴を検討する機会を提供するのであり、そこでは、分子構造との相関で流動学的挙動に関する情報を提供するために、動的振動(振動数)の関数として弾性率及び粘性率(G’及びG”)、粘度(η)及びtanδが生成する。
エチレンコポリマー組成物中の不飽和は、ASTM D3124−98によりフーリエ変換赤外分光分析(FTIR)によって決定された。測定用に、OMNIC version 7.2a softwareを具備するThermo−Nicolet 750 Magna−IR Spectrophotometerが使用された。
種々の試験が、フィルム品質を測定するために使用できる。いくつかの例は以下の通りである。
ASTM D−1709−04(Method A)に従ってKayeness Inc.製の落槍衝撃試験機(Model D2085AB/P)で、落槍衝撃強さが測定された。
ASTM D−1922に従ってThwing−Albert Instrument Co.製のProTearTM Tear Testerで、縦(MD)及び横(TD)方向エルメンドルフ引裂強度が測定された。
ASTM D−5748に従ってMTS Systems Universal Tester(Model SMT (HIGH)−500N−192)で耐破壊性が測定された。
割線係数(MD及びTD)などの引張特性は、ASTM D−882−10に従って10%歪みまで0.2in/min(0.508cm/min)のクロスヘッドスピードでInstrument 5−Head Universal Tester(Model TTC−102)で測定された。1%割線係数(MD及びTD)は、起点から1%歪みまでの応力−歪み曲線の初期傾斜によって決定された。
クリープのパーセントは、NOVA Chemicalsによって社内で開発された方法を使用して決定される。この方法は、特定の試験条件下でのフィルムサンプルのクリープ性能を決定する。クリープの程度(又はパーセント)は、材料、フィルム配向(縦方向、MD又は横方向、TD)、引張荷重、温度、及びフィルムが応力下にある時間、に依存する。縦方向の変形は、特定の時間間隔で記録され、そして、%クリープは、時間に対して計算される。この試験方法からの結果は、(1)材料を比較するために、(2)二次加工品の設計において、及び、(3)一定の荷重下での長期間パフォーマンスのプラスチックの差異を見分ける及び特徴付けるために、使用できる。
フィルムは、2.5cm幅で28cm長さのストリップにカットされた。当該長さは縦方向(MD)においてである。定規を使用して、各々の試験品の中央に、10cm離れた(元の長さ)2つのラインを引くことによって、マークが作成された。フィルムサンプルストリップの上部は、ラバークランプの下にフィルムの上部を配置することによって、バーの上に留めた。(10cm分離でより早くマークされた)上部マークが、(測定の際に基準点として端の使用のための)バーの端に配置され、その後、クランプはロックされた。各1ミル(25.4ミクロン)のフィルム厚みで1 lbs(0.453kg)の合計質量が、フィルムストリップ上のより低くマークされたラインで取り付けられ、穏やかに留められ、そしてその後、しっかり固定された。(例えば、3 lbs(1.361Kg)の合計質量が、3ミルフィルム用に取り付けられ、それに対して、6 lbs(2.722Kg)の合計質量が、6ミルフィルム用に取り付けられた。)重さ(ウェート)を付けたフィルムの底部は、自由につるされた。フィルムサンプルストリップがしっかり固定されてそしてねじれたり動き回らないことを確保するために注意された。温度は、試験の持続時間の間、室温(23±2℃)に維持された。元の測定のフィルム長さ(10cm)が記録された。特定の時間間隔(t=0、0.5、1、2、4、6、24、及び48時間)でのフィルム長さが、各々のサンプルで記録された。これらのデータから、パーセントクリープが以下の式によって決定された:
比較及び本発明のエチレンコポリマー
ExceedTM1018HA及びEnableTM20−05HHは、ExxonMobil Chemical Companyから市販されている。MarFlex(登録商標)D139及びMarlex(登録商標)7104は、Chevron Phillips Chemical Companyから市販されている。mPE M 2710 EPは、Total Petrochemicals USA,Inc.から市販されている。Borstar(登録商標)FB2310は、Borealisから市販されている。Evolue(登録商標)SP3010は、Prime Polymer Companyから市販されている。ELITETM5111、ELITETM5100G、及びDOWLEXTM2045Gは、The Dow Chemical Companyから市販されている。SCLAIR(登録商標)FP120−Cは、NOVA Chemicals Corporationから市販されている。それは、チーグラー・ナッタ触媒を使用して単一反応器溶液法で製造されたエチレンオクテンコポリマーである。
本発明の実施例のエチレンコポリマー、EX1、EX2、EX3及びEX4の調製は、二元反応器溶液法でシングルサイト触媒を使用して達成された。用いた試薬及び条件は、表1に特定される。

CAT A:触媒成分A=シクロペンタジエニルチタニウム(トリ−tert−ブチルホスフィンイミン)ジクロライド
CAT B:触媒成分B=メチルアルモキサン(又は“MAO”)、Akzo−Nobel.からの“MMAO−7”
CAT C:触媒成分C=2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチル−フェノール
CAT D:触媒成分D=テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート
酸化防止剤1=BASF Corporationから市販のIrganox 1076
酸化防止剤2=BASF Corporationから市販のIrgafos 168
比較及び本発明のコポリマーのポリマー特性が、上述のように測定され、表2及び表3にそれぞれ報告される。表2中の樹脂のメルトインデックス(I)及び密度の値は、製造業者から発行されたそれぞれの樹脂グレードの生成物データシートからのものである。
Exceed 1018HA、MarFlex D139、mPE M 2710 EP及びEnable 20−05HHは、2未満のM/Mを有することが確認できる。それに対して、本発明の例(EX1、EX2、EX3、及びEX4)は、2より大きいM/Mを有しており、これは、比較のコポリマーとは対照的に異なる分子構造を示している。
Marlex 7104、Borstar FB2310、Evolue SP3010、ELITE 5111及びELITE 5100Gは、40Paよりもかなり大きい190℃でのG’ at G”(500Pa)の値を有することが確認できる。それに対して、本発明の例(EX1、EX2、EX3、及びEX4)は、40Pa未満の190℃でのG’ at G”(500Pa)の値を有する。
NOVAPOL TF−0119−F、DOWLEX 2045G及びSCLAIR FP120−Cは、40Paよりも大きい190℃でのG’ at G”(500Pa)の値を有することが確認できる。DOWLEX 2045G及びSCLAIR FP120−Cは、それらのDSCプロファイル(それぞれ図1及び2)で2つ以上のピークも有し、そして、60未満のCDBI50も有する。それに対して、本発明の例(EX1、EX2、EX3、及びEX4)は、40Pa未満の190℃でのG’ at G”(500Pa)の値、それらのDSCプロファイル(それぞれ図3、4、5及び6)で1つのみのピーク、及び60よりも大きいCDBI50を有する。
いくつかの実施例のフィルムは、ダイ直径4インチ(101.6mm)、及びダイ間隙35ミル(0.889mm)を使用してBattenfeld Gloucester Engineering Company of Gloucester,Mass.製のブロンフィルムラインで製造された。フィルム製造の目的で、(Ingenia Polymerから市販の)Ingenia 1150 Process Aid Masterbatchを介してフルオロエラストマー型加工助剤(PPA)が、EX1、EX2、EX3、及びEX4に、1.5重量%の装填量で添加された。SCLAIR FP120−CはPPAを含有し使用された。このブロンフィルムラインは、約100ポンド/時間(45.4kg/h)の標準生産を有する。スクリュースピードは、30〜50RPMの範囲にある。押出機スクリュー(バリヤースクリュー)は、直径2.5インチ(63.5mm)及び24/1の長さ/直径(L/D)比を有する。溶融温度及びフロストライン高さ(FLH)は、それぞれ、420〜440°F(215〜227℃)及び15−18インチ(0.381〜0.457m)の範囲にある。ブロンフィルム気泡は、空気冷却される。このラインで調製されたブロンフィルムの典型的なブローアップ比(BUR)は、2:1〜4:1である。35ミル(0.889mm)の間隙を有する環状ダイが、これらの実験で使用された。これらの例のフィルムは、BUR照準点2.0:1及びフィルム厚み照準点3ミル(76.2ミクロン)及び6ミル(152.4ミクロン)を使用して調製された。ブローンフィルムラインプロセス条件が表4に報告される。3ミル及び6ミルフィルムのフィルム特性が上述のように測定され、それぞれ表5及び表6に報告される。
表4で確認されるように、本発明のコポリマーの実施例EX1、EX2、EX3及びEX4は比較樹脂(FP120−C)と比較的同様に加工した。
表5及び表6の両方から、本発明の実施例であるEX1、EX2、EX3及びEX4から製造されたフィルムは全て、FP120−C(比較)から製造されたフィルムに比べて、改善されたフィルム靭性−剛性バランスを有することが、わかる。改善された靭性は、より高い落槍衝撃強度値によって示されている。改善された剛性は、MDでのより高い1%割線係数値によって、示されている。本発明の実施例のEX2、EX3及びEX4から製造されたフィルムは、いくつかの実験条件下では、FP120−Cから製造されたフィルムに比べて、改善された耐破壊性も有する。
表7は、本発明の実施例のEX1及びEX3及び比較ポリマー組成物FP120−Cから製造された3ミルフィルムのクリープ性能を提供する。表8は、本発明の実施例のEX2及びEX4及び比較ポリマー組成物FP120−Cから製造された6ミルフィルムのクリープ性能を提供する。
本発明の実施例のエチレンコポリマーEX1及びEX3から製造された3ミル(76.2ミクロン)フィルムは、比較例の組成物FP120−Cから製造された3ミル(76.2ミクロン)フィルムよりも、48時間実験条件下後、約16%低いクリープを有することが、表7から確認される。
本発明の実施例のエチレンコポリマーEX2及びEX4から製造された6ミル(152.4ミクロン)フィルムは、比較例の組成物FP120−Cから製造された6ミル(152.4ミクロン)フィルムよりも、それぞれ、約30%及び25%低いクリープを有することが、表8から確認される。
本発明は、それらの特定の形態のある詳細を参照して記載された。そのような詳細は、それらが添付の特許請求の範囲に含まれる範囲で及びそれらの限りにおいてを除いて、本発明の範囲を限定するとみなされることを意図しない。
産業上の利用可能性
本開示は、エチレンコポリマー、コポリマー組成物及びその製造方法及び使用方法に関する。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
[1]
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cm の密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G” (500Pa) の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M /M 、ただし、M /M が3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、及び
d)65よりも大きいCDBI 50
[2]
コポリマーがDSC測定での単一のピークを更に有する、[1]のエチレンコポリマー。
[3]
コポリマーがDSC測定でのバイモダル又はマルチモダルピークを更に有する、[1]のエチレンコポリマー。
[4]
分子量分布M /M が約2〜約3である、[1]のエチレンコポリマー。
[5]
分子量分布M /M が3よりも大きく、コモノマー分布が標準〜フラットである、[1]のエチレンコポリマー。
[6]
コポリマーが逆のコモノマー分布を更に有する、[1]のエチレンコポリマー。
[7]
メルトインデックスI が約0.4g/10分〜約10g/10分である、[1]のエチレンコポリマー。
[8]
メルトインデックスI が約0.4g/10分〜約5g/10分である、[1]のエチレンコポリマー。
[9]
メルトインデックスI が約5g/10分〜約10g/10分である、[1]のエチレンコポリマー。
[10]
密度が約0.919g/cm 〜約0.927g/cm である、[1]のエチレンコポリマー。
[11]
190℃でのG’ at G” (500Pa) の値が30Pa未満である、[1]のエチレンコポリマー。
[12]
/M が約2.0〜約2.5である、[1]のエチレンコポリマー。
[13]
/M が約2.1〜約2.8である、[1]のエチレンコポリマー。
[14]
/M が3〜約6である、[1]のエチレンコポリマー。
[15]
CDBI 50 が約65〜約95である、[1]のエチレンコポリマー。
[16]
CDBI 50 が約70〜約95である、[1]のエチレンコポリマー。
[17]
/M が約2.1〜約5.5である、[1]のエチレンコポリマー。
[18]
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cm の密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G” (500Pa) の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M /M 、及び
d)60よりも大きいCDBI 50 、及び
e)DSC測定での単一のピーク。
[19]
以下を有するエチレンコポリマー:
a)約0.918〜約0.935g/cm の密度、
b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G” (500Pa) の値が40Pa未満、
c)2より大きい分子量分布M /M 、ただし、M /M が3より大きい時は、当該コポリマーは、標準〜フラットなコモノマー分布を更に有する、
d)60よりも大きいCDBI 50 、及び
e)DSC測定での単一のピーク。
[20]
コポリマーがエチレン及び1つ以上のC 3−12 アルファオレフィンから製造される、[1]のエチレンコポリマー。
[21]
コポリマーが連続重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC 3−12 アルファオレフィンコモノマーから製造される、[1]のエチレンコポリマー。
[22]
連続溶液重合プロセスが少なくとも2つの重合反応器を含む、[21]のエチレンコポリマー。
[23]
コポリマーが少なくとも1つのシングルサイト触媒を使用する重合プロセスでエチレン及び1つ以上のC 3−12 アルファオレフィンコモノマーから製造される、[22]のエチレンコポリマー。
[24]
シングルサイト触媒が以下の式の触媒から選択される、[23]のエチレンコポリマー:

ここで、Mは、第4族金属;
PIは、ホスフィンイミンリガンド;
Lは、シクロペンタジエニル型リガンドから成る群から選択されるモノアニオン性リガンド;
Yは、活性化可能なリガンド;
mは、1又は2;
nは、0又は1;及び
pは整数であり、m+n+pの合計は、Mの原子価状態に等しい。
[25]
連続溶液重合プロセスが、
a)約100℃〜約140℃未満の平均反応器温度を有する第1の撹拌槽重合反応器、及び、
b)第1の反応器の平均反応器温度より少なくとも約20℃大きい平均温度を有する第2の撹拌槽反応器、
を含む、[21]のエチレンコポリマー。
[26]
[1]のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物。
[27]
[21]のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物。
[28]
[24]のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物。
[29]
1つ以上のLDPE、LLDPE、HDPE、VLDPE、又はULDPEとブレンドされた[1]のエチレンコポリマーを含むブレンドポリマー組成物。
[30]
ポリマーが、0.2〜2未満の範囲の鎖当たり平均合計不飽和を有する、[26]のポリマー組成物。
[31]
ポリマーが、0.2〜2未満の範囲の鎖当たり平均合計不飽和を有する、[29]のポリマー組成物。
[32]
[26]のポリマー組成物を5〜100%含む物品。
[33]
[26]のポリマー組成物を含む、単層フィルム。
[34]
[26]のポリマー組成物を含む少なくとも1つの層を含有する、多層フィルム。
[35]
[26]のポリマー組成物を含む包装物品。

Claims (22)

  1. 以下を有するエチレンコポリマー:
    a)0.918〜0.935g/cmの密度、
    b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
    c)2より大きい分子量分布M/M、ただし、M/Mが2より大きく3までの時は、当該コポリマーは、フラットな〜逆のコモノマー分布を更に有する、及び
    d)65よりも大きいCDBI50
  2. コポリマーがDSC測定での単一のピークを更に有する、請求項1のエチレンコポリマー。
  3. 分子量分布M/Mが2〜3である、請求項1のエチレンコポリマー。
  4. メルトインデックスIが0.4g/10分〜10g/10分である、請求項1のエチレンコポリマー。
  5. メルトインデックスIが0.4g/10分〜5g/10分である、請求項1のエチレンコポリマー。
  6. 密度が0.919g/cm〜0.927g/cmである、請求項1のエチレンコポリマー。
  7. 190℃でのG’ at G”(500Pa)の値が30Pa未満である、請求項1のエチレンコポリマー。
  8. /Mが2.0〜2.5である、請求項1のエチレンコポリマー。
  9. /Mが2.1〜2.8である、請求項1のエチレンコポリマー。
  10. CDBI50が65〜95である、請求項1のエチレンコポリマー。
  11. CDBI50が70〜95である、請求項1のエチレンコポリマー。
  12. /Mが2.1〜5.5である、請求項1のエチレンコポリマー。
  13. 以下を有するエチレンコポリマー:
    a)0.918〜0.935g/cmの密度、
    b)190℃で動的機械分析で決定したG’ at G”(500Pa)の値が40Pa未満、
    c)2より大きい分子量分布M/M、及び
    d)60よりも大きいCDBI50、及び
    e)DSC測定での単一のピーク。
  14. コポリマーがエチレン及び1つ以上のC3−12アルファオレフィンから製造される、請求項1のエチレンコポリマー。
  15. 請求項1のエチレンコポリマーを含むポリマー組成物。
  16. 1つ以上のLDPE、LLDPE、HDPE、VLDPE、又はULDPEとブレンドされた請求項1のエチレンコポリマーを含むブレンドポリマー組成物。
  17. ポリマーが、0.2〜2未満の範囲の鎖当たり平均合計不飽和を有する、請求項15のポリマー組成物。
  18. ポリマーが、0.2〜2未満の範囲の鎖当たり平均合計不飽和を有する、請求項16のポリマー組成物。
  19. 請求項15のポリマー組成物を5〜100%含む物品。
  20. 請求項15のポリマー組成物を含む、単層フィルム。
  21. 請求項15のポリマー組成物を含む少なくとも1つの層を含有する、多層フィルム。
  22. 請求項15のポリマー組成物を含む包装物品。
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