JP6619819B2 - 改善された粉砕能を有する短鎖ポリエチレンホモポリマー - Google Patents

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Description

本発明は、優れた粉砕性を有する短鎖ポリエチレンホモポリマー及びその使用に関する。
ワックスとも呼ばれる短鎖ポリオレフィンは、様々な利用分野にとって重要である。ワックスが微粒子化された形態で使用される用途、例えば、印刷インキ及び塗料(Lacken)の添加剤として、発泡ポリスチレン中の核生成剤として、並びに、例えば、顔料のための分散剤としての使用に、ますます関心が高まっている。印刷インキでは、ワックス微粒化物は印刷物の耐磨耗性、耐研磨性及び耐引掻性を増加させる。塗料では、−塗料表面の機械的特性を改善する以外に−艶消し効果を達成するためにワックス微粒化物が使用される(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, 5. ed., Vol. A 28, Seite 103 ff(非特許文献1)参照)。微粒子化は、適切な粉砕機で粉砕し、必要に応じて分級することによって行われる。必要とされる平均粒径は、一般に15μm未満である。必要な粉砕技術は特別なインフラストラクチャ及びそれにより条件化された高度な技術的及び財政的支出が必要となるため、微粒子化される材料のスループット率は重要な経済的要因である。相互に関連する材料パラメータである、硬度、脆性、結晶化度、密度及び溶融粘度は、ポリオレフィンワックスの微粒子化におけるスループット率の決定要因である。これらのパラメータは、分岐度、アイソタクチック度(Isotaxie)、飽和度、鎖長及び鎖長分布によって分子レベルで決定される。経験により、ポリエチレンワックスは硬ければ硬い程、そして脆ければ脆い程、粉砕による微粒子化により適していることが示されている。140℃で約50mPa.s未満の−低粘度の範囲で硬度値が低下するという点で溶融粘度はここで重要な役割を果たす。それ故、これまで、高い粘性のワックスを粉砕目的で使用することが提案されている。
様々な製造プロセスからの、特に、微粒子化ポリエチレンワックスが上述の用途に使用されている。慣習的に、例えば、高圧及び高温でのラジカル重合からのワックスである。鎖長の広範な分布、すなわち、多分散性及び得られたポリエチレンの非線状、分岐状の構造は、生成物の硬度を低下させる。さらに、熱劣化したポリエチレンからのワックスを使用することはできるが、線状ポリエチレンの分解プロセスにより、部分的に分岐した、そして不飽和のポリエチレンワックスをもたらし、これは同様に低下した硬度を有する。チーグラー・ナッタ触媒、すなわち触媒活性種としてのチタン化合物による重合により、溶液中で、高い硬度を有する線状飽和ポリエチレンワックスを製造することができる(米国特許第3,951,935号明細書(特許文献1)及び米国特許第4,039,560号明細書(特許文献2)参照)。しかしながら、短鎖の、すなわち、ワックス状のポリエチレンは、収率においてかなりの損失を伴うことでしか達成できない。それに対して、メタロセン触媒系を用いた重合は、高い硬度を有し、かつ、同時に製造時の高い収率でワックス状ポリエチレンへのアクセスを可能にする。
さらに、ポリオレフィンワックスは、酸素含有基、例えば、酸官能基又は酸無水物官能基を導入することによって極性変性され得ることが知られている。この変性は、特別な用途の要求に適合させるのに利用される。例えば、このような手段によって、水中での分散性のような、極性媒体に対するワックスの親和性を改善することができる。該変性は、非極性ワックスから開始して、例えば、空気による酸化又は酸素を含有するモノマー、例えば、アクリル酸又はメタクリル酸又はマレイン酸のような不飽和カルボン酸、又はエステル又は無水物のようなそのような酸の誘導体との反応によって行われる。対応する従来技術は、例えば、欧州特許出願公開第0890583A1号明細書(特許文献3)又は国際公開第1998023652号パンフレット(特許文献4)に見られる。
欧州特許第0890619号明細書(特許文献5)では、メタロセン触媒を用いて製造されたポリエチレンワックス、及び印刷インキ及び塗料におけるそれらの使用が記載されている。ワックスは、特に、粉砕された形態で使用される。その溶融粘度について、140℃で測定される、5〜100000mPa.sという非常に広い範囲が特許請求の範囲に記載されている。PEホモポリマーワックスについての上記の発明による唯一の例は、140℃において350mPa・sの溶融粘度を有するものである。
メタロセン触媒の使用下で製造された微粒子化PEワックスは、さらに、欧州特許第1261669号明細書(特許文献6)から知られている。それらは有機顔料のための分散助剤として使用される。それらの溶融粘度は、特許請求の範囲によれば140℃で10〜10,000mPa・sであり、例として使用されるワックスの溶融粘度に関する情報は示されていない。
欧州特許第1272575号明細書(特許文献7)では、印刷インキのための添加剤として、さらなる成分との混合物中での微粒子化ポリエチレンワックスの使用が記載されている。ワックスの溶融粘度に関して、140℃で10〜10000mPa・sの範囲が挙げられており、当該発明による例では350mPa・sである。
上述した従来技術では、粉砕プロセスについての詳細は記載されていなく、特に、達成されたスループット等に関するデータなどの形で、その経済性又は効率に影響を及ぼす態様は取り上げられていない。
米国特許第3,951,935号明細書 米国特許第4,039,560号明細書 欧州特許出願公開第0890583A1号明細書 国際公開第1998023652号パンフレット 欧州特許第0890619号明細書 欧州特許第1261669号明細書 欧州特許第1272575号明細書 欧州特許出願公開第0 321 851A号明細書 欧州特許出願公開第571 882A号明細書 国際公開第2013/026530号パンフレット
Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, 5. ed., Vol. A 28, Seite 103 ff
本発明の課題は、品質を損なうことなく既存の用途で同時に使用することができる、改善された粉砕性を有するポリエチレンワックスを提供することである。
驚くべきことに、メタロセン触媒系を用いて製造し、かつ、所定の要件を満たす場合に、改善された粉砕性を有する短鎖ワックス状ポリエチレンホモポリマーを得ることができることが見出された。
それゆえ、本発明の対象は、改善された粉砕性を有する短鎖ワックス状ポリエチレンホモポリマーであり、これらはメタロセン触媒系によって製造され、そして、140℃で5〜<60mPa・sの範囲の溶融粘度並びにDGF M−III 9eに従って測定された210〜500バールの圧子貫入硬度(Stempelpenetrationshaerte)を有する。
本発明の好ましい実施形態では、本発明のポリエチレンホモポリマーは、さらに、
− 113〜128℃の滴点、
− 100〜123℃の融点、
− 25℃で0.93〜0.97g/cmの密度、並びに、
− 210〜270J/gの融解熱
によって特徴付けられる。
特に140℃での溶融粘度は、7〜50mPa・sの範囲、好ましくは8〜30mPa・sの範囲、特に好ましくは9〜14mPa・sの範囲である。
溶融粘度は、以下のように回転粘度計を用いてDIN53019に従って測定される:
検査するワックス溶融物を、二つの同軸シリンダーの間の環状の空隙内に配置し、一方を一定の回転数で回転させ(ロータ)、他方を静止させる(ステータ)。環状の空隙内の液体の摩擦抵抗に打ち勝つために必要な回転数及びトルクを測定する。システムの幾何学的寸法並びに測定されたトルク値及び回転数値から、液体中で支配的なせん断応力及び速度勾配、及びそれにより粘度を計算することができる。
本発明によるポリエチレンホモポリマーは、113〜128℃、好ましくは114〜127℃、特に好ましくは115〜125℃、特に好ましくは115〜122℃の範囲の滴点、100〜123℃、好ましくは110〜122℃、特に好ましくは112〜121℃の範囲の融点、25℃で、0.93g/cm〜0.97g/cm、好ましくは0.94g/cm〜0.97g/cm、特に好ましくは0.95g/cm〜0.97g/cmの範囲の密度、210J/g〜270J/g、好ましくは220J/g〜260J/g、より好ましくは225J/g〜250J/gの範囲の融解熱、並びに、210バール〜500バール、好ましくは220バール〜480バール、特に好ましくは225バール〜460バールの圧子貫入硬度(Stempelpenetrationshaerte)を有する。
滴点はDIN 51801−2に従い、密度はDIN EN ISO 1183−3に従って測定される。融点及び融解熱は、DIN EN ISO 11357−1に従い、示差熱分析を使って、窒素下において50〜200℃の温度範囲で、かつ、10K/分の加熱速度で測定される。圧子貫入硬度は、DGF M−III 9e(Deutschen Gesellschaft fuer Fettwissenschaft, 2. Auflage 2014の“Deutsche Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten, Fettprodukten, Tensiden und verwandten Stoffen”)に従って測定される。
本発明はまた、140℃で5〜<60mPa・sの溶融粘度を有するポリエチレンホモポリマーを含む、≦15μmの平均粒径d50を有するワックス微粒子化物に関する。
好ましい実施形態では、本発明によるポリエチレンホモポリマーワックスは、<12μm、特に<10μmの平均粒径を有する微粒子物として存在する。
50値はISO 13320−1に従って測定される。
別の実施形態では、ポリエチレンホモポリマーは極性変性され、そして、酸素含有基の含有量によって特徴付けられる。この場合、好ましくは、ポリマー1g当たり0.5〜100mgKOHの酸価を有する。特に好ましくは、酸価は、ポリマー1g当たり15〜60mgKOHである。その酸価は、ISO 2114に従って測定される。
本発明のポリエチレンワックスの製造のために、次の式Iのメタロセン化合物を触媒として使用する。
Figure 0006619819
この式は、次の式Iaの化合物、
Figure 0006619819
次の式Ibの化合物、
Figure 0006619819
及び、次の式Icの化合物も含む。
Figure 0006619819
式I、Ia及びIbにおいて、Mは、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンなどの周期律表第IVb族、第Vb族又は第VIb族の金属であり、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。
及びRは、同一又は異なって、水素原子、C−C10、好ましくはC−C−アルキル基、特にメチル、C−C10、好ましくはC−C−アルコキシ基、C−C10、好ましくはC−Cアリール基、C−C10、好ましくはC−Cアリールオキシ基、C−C10、好ましくはC−Cアルケニル基、C−C40、好ましくはC−C10アリールアルキル基、C−C40、好ましくはC−C10アルキルアリール基、C−C40、好ましくはC−C12アリールアルケニル基、又はハロゲン原子、好ましくは塩素原子を意味する。
及びRは、同一又は異なって、中心原子Mとサンドイッチ構造を形成することができる、単核又は多核炭化水素残基である。好ましくは、R及びRはシクロペンタジエニル、インデニル、テトラヒドロインデニル、ベンゾインデニル又はフルオレニルであり、その際、基本骨格は、追加の置換基を有することができるか、又は互いに架橋することができる。さらに、残基R及びRの一方は置換された窒素原子であってもよく、その際、R24は、R17の意味を有し、好ましくはメチル、tert−ブチル又はシクロヘキシルである。
、R、R、R、R及びR10は、同一又は異なって、水素、ハロゲン原子、好ましくは、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子、C−C10−、好ましくはC−C−アルキル基、C−C10−、好ましくはC−Cアリール基、C−C10、好ましくはC−C−アルコキシ基、−NR16 残基、SR16−残基、−OSiR16 −残基、−SiR16 −残基又は−PR16 残基(式中、R16は、C−C10−、好ましくはC−C−アルキル基又はC−C10、好ましくはC−C−アリール基である。)を意味し、又はSi又はPを含む残基の場合には、ハロゲン原子、好ましくは塩素原子であるか、又は二つの隣接する残基R、R、R、R、R又はR10は、それらを結合するC原子と共に環を形成する。特に好ましいリガンドは、基本骨格のシクロペンタジエニル、インデニル、テトラヒドロインデニル、ベンゾインデニル又はフルオレニルの置換化合物である。
13は、
Figure 0006619819
=BR17、=AlR17、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO、=NR17、=CO、=PR17又=P(O)R17であり、その際、R17、R18及びR19は、同一又は異なって、水素、ハロゲン原子、好ましくは、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子、C−C30−、好ましくはC−C−アルキル基、特にメチル基、C−C10−フルオロアルキル基、好ましくはCF基、C−C10−フルオロアリール基、好ましくはペンタフルオロフェニル基、C−C10−、好ましくはC−Cアリール基、C−C10−、好ましくはC−C−アルコキシ基、特にメトキシ基、C−C10、好ましくはC−C−アルケニル基、C−C40−、好ましくはC−C10アラルキル基、C−C40−、好ましくはC−C12アリールアルケニル基、又は、C−C40−、好ましくはC−C12アルキルアリール基を意味するか、又は、R17とR18又はR17とR19は、それらを結合する原子と共に環を形成する。
は、ケイ素、ゲルマニウム又はスズ、好ましくはケイ素及びゲルマニウムである。R13は、好ましくは、=CR1718、=SiR1718、=GeR1718、−O−、−S−、=SO、=PR17又=P(O)R17である。
11及びR12は、同一又は異なって、R17のための上述の意味を有する。m及びnは、同一又は異なって、0、1又は2、好ましくは、0又は1を意味し、その際、m+nは0、1又は2、好ましくは、0又は1である。
14及びR15は、R17及びR18の意味を有する。
適切なメタロセンの具体的な例は次の通りである:
ビス(1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(1,2−ジメチルシクロペンタジエニル)ジクロニウムジクロリド、
ビス(1,3−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、
ビス(1−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(1−n−ブチル−3−メチル−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(2−メチル−4,6−ジ−i.プロピル−インデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(4−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(5−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(アルキルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(アルキルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(オクタデシルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジベンジル、
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジメチル、
ビステトラヒドロインデニルジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−9−フルオレニルシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−(2,4−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、
ジメチルシリル−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、
ジメチルシリル−ビス−1−(2−メチル−4−エチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−(2−メチル−4−i−プロピルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−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、
ジメチルシリル−ビス−1−(2−メチル−インデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−(2−メチルテトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−インデニルジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル−ビス−1−インデニルジルコニウムジメチル、
ジメチルシリル−ビス−1−テトラヒドロインデニルジルコニウムジクロリド、
ジフェニルメチレン−9−フルオレニルシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、
ジフェニルシリル−ビス−1−インデニルジルコニウムジクロリド、
エチレン−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、
エチレン−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、
エチレン−ビス−1−(2−メチル−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
エチレン−ビス−1−(4,7−ジメチル−インデニル)ジルコニウムジクロリド、
エチレン−ビス−1−インデニルジルコニウムジクロリド、
エチレン−ビス−1−テトラヒドロインデニルジルコニウムジクロリド、
インデニル−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(1−インデニル)(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(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
フェニルメチルシリル−ビス−1−(2−メチル−インデニル)ジルコニウムジクロリド、
並びに、それぞれの場合において、これらのメタロセンジクロリドのアルキル誘導体又はアリール誘導体。
適切な共触媒は、単一中心触媒系を活性化するために使用される。式(I)のメタロセンのための適切な共触媒は、有機アルミニウム化合物、特にアルモキサン又はアルミニウムを含まない系、例えば、R20 NH4−xBR21 、R20 PH4−xBR21 、R20 CBR21 又はBR21 である。これらの式において、xは1〜4の数であり、残基R20は、同一又は異なって、好ましくは、同一であり、C−C10−アルキル又はC−C18−アリールを意味するか、又は、二つの残基R20はそれらを結合する原子と共に環を形成し、及び、残基R21は、同一又は異なって、好ましくは同一であり、アルキル、ハロアルキル又はフッ素で置換することができるC−C18−アリールを表す。特に、R20は、エチル、プロピル、ブチル又はフェニルを表し、そして、R21は、フェニル、ペンタフルオロフェニル、3,5−ビス−トリフルオロメチルフェニル、メシチル、キシリル又はトリルを表す。方法に依存して、担持されたメタロセン触媒も使用することができる。
重合は、溶液中、懸濁液中又は気相中で、不連続に又は連続的に、一段階又は二段階以上で実施される。重合の温度は0〜200℃であり、好ましくは70〜150℃の範囲である。
本発明によるポリオレフィンワックスを製造するための可能な方法は、欧州特許出願公開第0 321 851A号明細書(特許文献8)及び欧州特許出願公開第571 882A号明細書(特許文献9)に記載されている。しかしながら、原則的に、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン又はタングステンを中心原子とするメタロセン触媒又は他の単一中心触媒系を使用できる他のすべての方法も適している。
重合系中の全圧は0.5〜120バールである。工業的に特に興味深い5〜64バールの圧力範囲での重合が好ましい。
モル質量又は溶融粘度を調整するための調節剤として、水素を公知の方法で添加する。溶融粘度は、水素分圧の増加と共に減少する;これは0.05〜50バール、好ましくは0.1〜25バール、特に0.2〜10バールの範囲である。さらに、重合温度を調整することにより溶融粘度を変化させることもできる。一般に、低い溶融粘度は温度上昇により得られる。
広く分布したポリマーは、多段階プロセスによって、又はいくつかの触媒の混合物を使用することによって入手可能である。
遷移金属に対する遷移金属成分の濃度は、溶媒1dm当たり、又は反応器体積1dm当たり10−3〜10−7モル、好ましくは10−4〜10−6モルの遷移金属である。共触媒は、活性化するための効率に応じて、遷移金属に対して好ましくは1:500までの比である。しかしながら、原則的に、より高い濃度も可能である。
懸濁液又は溶媒は、少なくとも3C原子を有する脂肪族、非分岐状又は分岐状の開鎖又は環式炭化水素、例えば、プロパン、i−ブタン、n−ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン又はディーゼル油、又は芳香族炭化水素、例えば、トルエン、又は低沸点ハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレン、並びにそれらの混合物である。
重合のために、別のアルミニウムアルキル化合物を触媒の添加前に添加することができ、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム又はイソプレニルアルミニウムを、その重合系を不活性化するために、反応器内容物1kg当たり1〜0.001ミリモルのAlの濃度で添加することができる。さらに、これらの化合物は、モル質量を調節するために追加的に使用することもできる。
本発明によるポリエチレンワックスの微粒子化は、粉砕及びその後の粉砕物のスクリーニングによって、公知の方法で行われる。すべての適切なミルの設計を、粉砕プロセスに使用することができる。例えば、インパクトミル又はジェットミルが挙げられる。
ワックスは、さらなる成分との混合物中で一緒に粉砕することもできる。さらなる成分としては、PTFE、アミドワックス、モンタンワックス、天然植物ワックス、例えば、カルナウバワックス、又はモンタンワックス又は天然植物ワックスの誘導体、ソルビトールエステル、合成炭化水素ワックス、例えば、フィッシャー・トロプシュパラフィン又はメタロセン触媒を用いずに製造されたポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンパラフィン及びマクロクリスタリンパラフィン、極性ポリオレフィンワックス、ポリアミド及びポリオレフィンが挙げられる。これらの追加成分のより正確な決定のために、欧州特許第1272575号明細書(特許文献7)を明確に参照する。さらに、例えば、国際公開第2013/026530号パンフレット(特許文献10)に記載されているようなグリコシドポリマーも、本発明によるポリエチレンワックスと一緒に粉砕するのに適しており、例えば、変性されていない又は変性されたデンプンである。粉末状の混合物を製造する限り、本発明によるポリエチレンワックスの高い結晶化度により、混合物の容易な粉砕性を可能にし、かつ、他の低融点ワックスを使用した場合に一般に観察されるような粉末の付着が回避される。
本発明によるポリエチレンホモポリマーは、様々な使用分野において有利に使用することができる。それらは、トナー中の成分として、その低い粘度によって、トナー製造における良好な混和性を可能にし、そして、それゆえに、複写機及びレーザープリンタにおける黒色トナー及びカラートナー中で特別な方法で使用することができる。同様に、これらのワックスは、印刷インキ、塗料、発泡性ポリスチレンの核形成助剤として、並びにホットメルト接着剤の成分として有利に使用することができる。
ワックスが高温で溶融状態で処理される全ての用途において、溶融物の変色又は架橋が回避され、それによって、処理機内において高温及び長い停滞時間の場合であっても、熱に誘発される変化はワックス溶融物には起こらない。この理由のために、本発明によるポリエチレンホモポリマーの使用は、例えば、潤滑剤としてのプラスチック加工における助剤として非常に有用である。特に有利なのは、マスターバッチ、例えば、ポリマーを着するための顔料又は染料のマスターバッチの製造における使用である。本発明によるポリエチレンワックス溶融物の低い粘度は、改善された潤れ性及び着色剤担体の分散性、及びそれにより高められたカラーイールド及び強度を可能にする。
ポリエチレンワックスの製造
例2(本発明によらない)
触媒を調製するために、6mgのビス(インデニル)ジルコニウムジクロライドを、20cmの、トルエン含有メチルアルミノキサン溶液(27ミリモルのAlに相当)中に溶解し、そして、15分間放置することによってそのメチルアルミノキサンと反応させた。並行して、乾燥窒素パージした16dmの容器に4kgのプロパンを充填し、70℃に調温した。この温度で、0.15バールの水素及び30cmのトルエンのメチルアルミノキサン溶液を加圧下で加え、そしてその混合物(Ansatz)を100rpmで撹拌した。その圧力をエチレンで補充して31バールの全圧とし、触媒を、圧力ロックを介して添加することにより250rpmで重合を開始した。重合温度を、70℃に冷却することによって制御し、全圧をエチレンの添加によって一定に保った。1時間の重合後、イソプロパノールの添加により反応を停止させ、反応器をアンロックして開放した。得られたポリエチレンワックスの物理的性質を表1に示す。
例3、例4及び例9(本発明によらない)及び例5〜8(本発明による)
例2について記載したのと同様の方法で製造を実施した。溶融粘度は水素濃度を徐々に高めて調整した。
例5〜8の本発明によるポリエチレンを、Hosokawa Alpine社の流動層式対向型ジェットミル AFG100で粉砕した。分級速度は毎分8000回転(rpm)であり、粉砕圧力は6.0バールであった。グラム/時で測定された処理能力(Durchsatzleistung)は、粉砕性の尺度として役立った。粒径の測定は、Malvern社のMastersizer 2000を用いて行った:レーザ回折によって測定された0.02〜2000μmの測定範囲。試料を、Malvern社のの湿式分散装置Hydro 2000 Sを用いて調製した。
比較のために、例2〜4及び9からの本発明によらないポリエチレンを同様の条件下で粉砕した。
LLDPE又はHDPEの熱分解によって生成されたGreenMantra社からのワックス状のポリエチレンGW115.92.HV又はGW105.95.LVを、さらには、チーグラー・ナッタ重合により製造されたClariant社からのタイプLICOWAX(登録商標)PE 130のHDPE、及びSasolからの、二つのフィッシャー・トロプシュパラフィンSASOLWAX(登録商標)C80及びSASOLWAX(登録商標)H1を、さらなる本発明によらない比較として試験した。
該ワックスの物理的データを表1に示す。微粒子化の結果を表2に示す。それらの結果から、例5〜8のポリエチレンでは、少なくとも同等の微細粒子サイズd50で微粒子化が、非常に高い処理能(Durchsatzmenge)で得られることを示している。
Figure 0006619819
Figure 0006619819
例14〜16(インク調合物中での使用)
本発明による例7からの微粒子化ワックスを、それぞれの印刷インキ系中に分散させ、適用技術的に異なる印刷技術で試験した。
例14:フレキソ印刷
ディゾルバーにより、微粒子化物を、0.5%及び0.8%の割合で、水性フレキソ印刷インキ中に激しく撹拌して分散させ、標準に従って試験した。比較例として、その用途に典型的な二種の微粒子化物、Sasol社のProdukt Spray 30(フィッシャー・トロプシュパラフィン、d50=6μm)及びClariant社のCeridust(登録商標)3610(微粒子化ポリエチレンワックス、d50=5.5μm)を使用した。
インキを製造するために、Flexonylblau A B2G(Clariant)と蒸留水との混合物(5:1;混合物A)、並びに、Viacryl SC 175 W、40 WAIP(Cytec Ind.)と蒸留水との混合物(1:1;混合物B)を製造した。続いて、30部の混合物A中に70部の混合物Bをゆっくりと添加し、そして、得られた混合物を、1200rpmの撹拌速度で30分間均質化した。0.5重量%又は0.8重量%の微粒子物をイン中に導入した。ワイヤーハーネスを用いたフィルムコーター(Control Coater)を用いて、フレキソ印刷インキを吸収性フレキソ用紙に塗布した(LWC 60g/m2;6μmの湿潤フィルム厚さ)。24時間の乾燥後、摩耗保護性、光沢性及び摺動摩擦性を測定した。
耐摩耗性を測定するために、印刷物を最初にスクラビングした(摩耗試験装置Pruefbau Quartant、摩耗荷重48g/qcm、磨耗速度15cm/s)。試験シートに転写された色の強度を測定した(DIN 6174による色差ΔE、Hunterlab D 25−2、Hunter2による測定)。
摩擦係数は、Friction Peel Tester 225−1(Thwing−Albert Instruments)を用いて測定した。
光沢度は、micro−TRI−gloss−μ−光沢度計(BYK−Gardner GmbH)を用いて測定した。以下の表3に示す結果から、本発明のワックスは、色差、耐摩耗性、光沢性、摺動摩擦性の点で比較例に劣るものではないことがわかる。
Figure 0006619819
例15:グラビアインキ
微粒子化物を、ディゾルバーを用いて強力に攪拌しながら、1%の割合で、グラビアインキ中に分散させ、標準に従って試験した。比較例として、該用途に典型的な二種の微粒子化物、Sasol社のProdukt Spray 30(d50=6μm)及びClariant社のCeridust3610(d50=5.5μm)を使用した。
トルエンをベースとする、タイプRR Grav Redのイラストグラビアインキ(Siegwerk Druckfarben AG)を、グラビア印刷用紙(坪量80g/m2)上に、グラビア印刷機 LTG 20、単一の試験機構造、を使用して印刷した。
耐摩耗性、摺動摩擦係数、光沢性を測定した。以下の表4に示す結果から、本発明のワックスは、色差、耐摩耗性、光沢性、摺動摩擦性の点で比較例に劣るものではないことがわかる。
Figure 0006619819
例16: オフセット印刷インキ
ディソルバーを用いて激しく撹拌しながら、オフセット印刷インキ(Novaboard cyan 4 C 86、K+E印刷インキ)に1.5%及び3%の割合で微粒子化物を分散し、標準に従って試験した。比較例として、該用途に典型的な二種の微粒子化物、Sasol社のProdukt Spray 30(d50=6μm)及びClariant社のCeridust3610(d50=5.5μm)を使用した。
タイプPhoenomatt 115g/m(Scheufelen GmbH+Co KG)の紙上の試料の印刷物(Pruefbau−Mehrzweck−Probedruckmaschine System Dr. Duerner)を作製し、そして、48g/cmの摩耗荷重及び15cm/sの摩耗速度で、摩耗試験装置(Scheuerpruefer Pruefbau Quartant)上での磨耗挙動を試験した。試験シートに転写された色の強度(DIN 6174に従った色差、Hunterlab D 25−2、Hunterによる測定)を評価した。以下の表5に示す結果は、本発明によるワックスが、色差、それ故に耐摩耗性、並びに光沢性及び摺動摩擦性に関して比較例よりも劣るものではないことを示す。
Figure 0006619819
さらに、本発明は以下の実施の態様を包含する:
1.
改善された粉砕能を有し、メタロセン触媒系を用いて製造され、かつ、140℃で5〜<60mPa・sの範囲のDIN53019に従って測定された溶融粘度及び210〜500バールのDGFM−III 9eに従って測定された圧子貫入硬度によって特徴付けられるポリエチレンホモポリマー。
2.
−113〜128℃の滴点、
−100〜123℃の融点、
−25℃で0.93〜0.97g/cm の密度、
−210〜270J/gの融解熱
によって特徴付けられる、前記1に記載のポリエチレンホモポリマー。
3.
≦15μmの平均粒径d 50 を有する、前記1又は2に記載のポリエチレンホモポリマー。
4.
酸素含有基の含有量及びそれの結果としての0.5〜100mgKOH/gの範囲の酸価によって特徴付けられる、前記1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー。
5.
140℃で5〜60mPa・sの溶融粘度を有するポリエチレンホモポリマーを含む、≦15μmの平均粒径d 50 を有する、ワックス微粒状物。
6.
印刷インキのための添加成分としての、前記1〜5のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー又はワックス微粒状物の使用。
7.
塗料(Lacke)のための添加成分としての、前記1〜5のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー又はワックス微粒状物の使用。
8.
ホットメルト接着剤の成分としての、前記1〜5のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー又はワックス微粒状物の使用。
9.
フォトトナーのための成分としての、前記1〜5のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー又はワックス微粒状物の使用。
10.
顔料マスターバッチのための成分としての、前記1〜5のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマー又はワックス微粒状物の使用。

Claims (8)

  1. 改善された粉砕能を有し、メタロセン触媒系を用いて製造され、かつ、140℃で5mPa・s以上60mPa・s未満の範囲のDIN53019に従って測定された溶融粘度及び210〜500バールのDGFM−III 9eに従って測定された圧子貫入硬度によって特徴付けられるポリエチレンホモポリマーであって、
    そのポリエチレンホモポリマーが
    − 113〜128℃の滴点、
    − 100〜123℃の融点、
    − 25℃で0.93〜0.97g/cm の密度、
    − 210〜270J/gの融解熱
    を有する、上記ポリエチレンホモポリマー。
  2. ≦15μmの平均粒径d50を有する、請求項1に記載のポリエチレンホモポリマー。
  3. 酸素含有基の含有量及びそれの結果としての0.5〜100mgKOH/gの範囲の酸価によって特徴付けられる、請求項1または2に記載のポリエチレンホモポリマー。
  4. 印刷インキのための添加成分としての、請求項1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマーの使用
  5. 塗料(Lacke)のための添加成分としての、請求項1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマーの使用
  6. ホットメルト接着剤の成分としての、請求項1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマーの使用
  7. フォトトナーのための成分としての、請求項1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマーの使用
  8. 顔料マスターバッチのための成分としての、請求項1〜3のいずれか一つに記載のポリエチレンホモポリマーの使用
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