JP7252267B2 - 発泡ビーズ及び焼結発泡構造体 - Google Patents

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Description

本開示は、ポリオレフィン発泡体、及び更にはポリプロピレン系ポリマー発泡体に関する。ポリオレフィン発泡体は、ミッドソール用途等の履物部品に利用される。エチレン酢酸ビニル(EVA)コポリマー及びポリオレフィンエラストマーを含む架橋エチレン系ポリマーは、化学発泡剤で簡単に発泡することができるため、伝統的に履物におけるポリオレフィン発泡体市場を支配してきた。しかしながら、化学発泡剤は、不快な臭いを発生させ、鋳型を汚染することが知られている。
更に、架橋ポリマー発泡体は、(熱可塑性ではなく)熱硬化性であるため、リサイクルすることができない。更に、熱硬化性架橋ポリマー発泡ビーズを一緒に融合して、発泡ミッドソール等の均一な焼結発泡構造体を形成することはできない。その結果、架橋ポリマー発泡体は、伝統的に、物理的発泡剤を利用する発泡ビーズプロセスを使用して調製されることはない。
当技術分野は、発泡ソール及び発泡ミッドソールの用途に好適な密度を示す、ポリオレフィン発泡ビーズ、更にはプロピレン系ポリマー発泡ビーズの必要性を認識している。当技術分野はまた、発泡ソール及び発泡ミッドソールの用途に適切な密度を示す、ポリオレフィン焼結発泡構造体、更にはプロピレン系ポリマー焼結発泡構造体の必要性を認識している。当技術分野は更に、発泡ソール及び発泡ミッドソールの用途に適切な収縮を示す、ポリオレフィン焼結発泡構造体、更にはプロピレン系ポリマー焼結発泡構造体の必要性を認識している。
本開示は、発泡ビーズを提供する。発泡ビーズは、次の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含有する。
本開示はまた、焼結発泡構造体を提供する。焼結発泡構造体は、以下の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含む組成物から形成される。
図1は、本開示の一実施形態による、サンプルペレットの示差走査熱量測定(DSC)の加熱曲線である。 図2は、実施例5の構造体の走査型電子顕微鏡(SEM)の顕微鏡写真である。 図3は、CS1の構造体の走査型電子顕微鏡(SEM)の顕微鏡写真である。 図4は、シングルサイト触媒によって製造されたランダムエチレンオクテンコポリマーの改良されたコモノマー含有量分布分析(iCCD)のオクテン含有量と溶出温度との相関関係を示すグラフである。 図5は、BC2のiCCDクロマトグラムである。
定義
元素周期表への任意の参照は、CRC Press,Inc.,1990-1991によって出版されたものへの参照である。この表の或るグループの元素への参照は、グループに番号を付す新たな表記法によるものである。米国特許慣例の目的で、任意の参照される特許、特許出願又は刊行物の内容は、特に、定義の開示(本開示に具体的に提供される任意の定義と矛盾しない程度において)及び当技術分野の一般的な知見に関して、それらの全体が参照により組み込まれる(又は、その米国版に相当するものが、参照によりそのように組み込まれる)。本明細書に開示される数値範囲は、下限値及び上限値からの全ての値を含み、また上限値及び下限値を含む。明示的な数値(例えば、1又は2、又は3~5、又は6、又は7)を含む範囲については、任意の2つの明示的な数値間の任意の部分範囲が含まれる(例えば、1~2、2~6、5~7、3~7、5~6等)。別段の記載がない限り、文脈から暗黙的であるか、又は当該技術分野で習慣的でない限り、全ての部及びパーセントは重量に基づき、全ての試験方法は、本開示の出願日の時点で最新のものある。
「ブロックコポリマー」又は「セグメント化コポリマー」という用語は、線状に結合された2つ以上の化学的に固別の領域又はセグメント(「ブロック」と称される)を含むポリマー、すなわち、ペンダント又はグラフトの様式ではなく、重合された官能基に対して端と端で結合(共有結合)している化学的に区別された単位を含むポリマーを指す。一実施形態では、ブロックは、その中に組み込まれるコモノマーの量若しくは種類、密度、結晶化度の量、結晶化度の種類(例えば、ポリエチレン対ポリプロピレン)、かかる組成のポリマーに起因する結晶子径、タクティシティの種類若しくは程度(アイソタクチック又はシンジオタクチック)、位置規則性若しくは位置不規則性、長鎖分岐若しくは超分岐を含む分岐の量、均質性、又はその他の化学的若しくは物理的な特性において異なる。ブロックコポリマーは、それらの調製に用いられる触媒(複数の場合がある)と組み合わせたシャトリング剤(複数の場合がある)の効果により、ポリマー多分散性(PDI又はMw/Mn)及びブロック長分布の両方の特有の分布を特徴とする。
「発泡剤」は、発泡プロセスを介して組成物中に気泡構造を生成することができる物質である。
「組成物」「組成」という用語は、組成物を含む材料の混合物と並んで、組成物の材料から形成された反応生成物及び分解生成物を指す。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する」という用語、及びそれらの派生語は、それが具体的に開示されているかどうかにかかわらず、任意の追加の成分、工程又は手順の存在を除外することを意図するものではない。あらゆる疑義を避けるため、「含む(comprising)」という用語の使用を通して特許請求の範囲に記載される全ての組成物は、別段の記載がない限り、ポリマーであるかないかにかかわらず、任意の追加の添加剤、アジュバント、又は化合物を含み得る。対照的に、「~から本質的になる」という用語は、任意の後続の詳述の範囲から、操作性に必要不可欠ではないものを除き、任意の他の成分、工程又は手順を除外する。「~からなる」という用語は、具体的に記述又は列挙されていない任意の成分、工程又は手順を除外する。
「エチレン系ポリマー」又は「エチレンポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレンを含有するポリマーであり、任意に、少なくとも1つのコモノマーを含み得る。「エチレン系インターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、過半量のエチレン、及び少なくとも1つのコモノマーを含有するインターポリマーである。好ましくは、エチレン系インターポリマーは、ランダムインターポリマーである(すなわち、そのモノマー成分のランダム分布を含む)。適切なエチレン系インターポリマーの非限定的な例は、エチレンプラストマー/エラストマーである。
「エチレン/α-オレフィンインターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレン、及び少なくとも1つのα-オレフィンを含有するインターポリマーである。「エチレン/α-オレフィンコポリマー」は、コポリマーの重量に基づいて過半量の重合エチレンを含有し、2つのみのモノマータイプとしてα-オレフィンを含有するインターポリマーである。
本明細書で使用される「発泡ビーズ」という用語は、ポリマー粒子の最高融解温度(Tm)の±30℃以内、更に±25℃以内、更に±20℃以内の温度で、50バール~200バールの圧力にて、不活性ガス(例えば、CO又はN)等の発泡剤の存在下で、ポリマー粒子(例えば、ペレット、粒状粒子、好ましくはペレット)を飽和させることによって形成される発泡粒子を指す。飽和は典型的には、ポリマー粒子の直径(最長寸法)が、発泡前の元の直径に対して少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも100%増加するような時間で発生する。典型的には、飽和時間は0.1時間から2.0時間、若しくは10分間、若しくは15分間、若しくは20分間、又は30分間から60分間、若しくは90分間、若しくは120分間である。ここで、「最高融解温度(Tm)」とは、最高ピーク温度を有する示差走査熱量測定(DSC)溶融ピークを指す。
ここで、「最高融解温度(Tm)」とは、最高ピーク温度を有する示差走査熱量測定(DSC)溶融ピークを指す。
「インターポリマー」は、少なくとも2種類の異なるタイプのモノマーの重合によって調製されるポリマーである。そのため、インターポリマーという総称は、コポリマー(2種類の異なるモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる)、及び3種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーを含む。
「オレフィン系ポリマー」又は「ポリオレフィン」は、過半量(ポリマーの重量に基づいて)の重合オレフィンモノマー、例えばエチレン又はプロピレンを含有するポリマーであり、任意に、少なくとも1つのコモノマーを含有し得る。オレフィン系ポリマーの非限定的な例としては、エチレン系ポリマー及びプロピレン系ポリマーが挙げられる。
「ポリマー」は、同じタイプであるか異なるタイプであるかにかかわらず、モノマーを重合することによって調製されるポリマー化合物である。そのため、ポリマーという総称は、「ホモポリマー」という用語(微量の不純物をポリマー構造に組み込むことができるという理解を前提とすると、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために採用される)、及び以下に定義される「インターポリマー」という用語を包含する。例えば、触媒残渣等の微量の不純物が、ポリマー中及び/又はポリマー内に組み込まれ得る。
「プロピレン系ポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて、過半量の重合プロピレンを含有するポリマーであり、任意に、少なくとも1つのコモノマーを含み得る。
「焼結発泡構造体」という用語は、本明細書に記載されるように、典型的には真空下において、熱源の存在下で発泡ビーズを圧縮することによって形成される発泡構造体を指す。一実施形態では、熱源は、0.5バール以上の蒸気圧の蒸気である。鋳型の充填は、典型的には、1atm未満の圧力等の真空を使用して行われる。
「焼結」という用語は、ビーズを液化点まで溶融させることなく、熱及び/又は圧力によって、融合した発泡ビーズの塊を圧縮して、構造体に形成するプロセスである。
本開示は、発泡ビーズを提供する。発泡ビーズは、次の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含む。
発泡ビーズは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
一実施形態では、本発明の発泡ビーズは、(C)1つ以上の任意の添加剤を更に含む。
(A)ブロック複合材料(BC)
本発明の発泡ビーズは、(A)ブロック複合材料(BC)を含み得る。「ブロック複合材料」(「BC」)という用語は、次の3つのポリマー成分:
(i)エチレン系ポリマー(EP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、10モル%から90モル%未満のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー(EP)(軟質コポリマー)と、
(ii)アルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%を超えるアルファ-オレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)(硬質コポリマー)と、
(iii)エチレンブロック(EB)とアルファ-オレフィンブロック(AOB)とを有するブロックコポリマーとを含有するポリマーを指し、ここで、エチレンブロック(軟質ブロック/軟質セグメント)は、アルファ-オレフィンブロック(硬質ブロック/硬質セグメント)よりも多くの重合エチレンを含有し、
エチレンブロック(EB)は、成分(i)のエチレン系ポリマー(EP)と同じ又は類似するTmを有し、
アルファ-オレフィンブロック(AOB)は、成分(ii)のアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)と同じ又は類似するTmを有し、
「同一又は類似する」という句は、5℃以下、更には4℃以下、更には3℃以下、又は更には2℃以下の絶対Tm差を指す。
好適なアルファ-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCα-オレフィン等のC~C10α-オレフィンが挙げられる。特定の実施形態では、アルファ-オレフィンは、プロピレンである。更なる実施形態では、AOB及びEBはiPP-EPジブロックコポリマーであり得る。
一実施形態では、BCは以下:
(i)エチレン含有量が10モル%から90モル%未満のエチレン系ポリマー(EP)(軟質コポリマー)と、
(ii)アルファ-オレフィン含有量が90モル%を超えるアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)(硬質コポリマー)と、
(iii)エチレンブロック(EB)及びアルファ-オレフィンブロック(AOB)を有するブロックコポリマーとを含み、
ブロックコポリマーのエチレンブロック(軟質ブロック/軟質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(i)のエチレン系ポリマーと同じ組成を有し、ブロックコポリマーのアルファ-オレフィンブロック(硬質ブロック/硬質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(ii)のアルファ-オレフィン系ポリマーと同じ組成を有する。「同じ組成」という用語は、同一のモノマー及びコモノマー含有量、同一の構造、並びに同一の物理的特性を有する2つの成分を指す。エチレン系ポリマー及びアルファ-オレフィン系ポリマーの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じ又は本質的に同じとなる。好適なα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCα-オレフィン等のC~C10α-オレフィンが挙げられる。特定の実施形態では、α-オレフィンは、プロピレンである。更なる実施形態では、AOB及びEBはiPP-EPジブロックコポリマーであり得る。
BCにおいて、「硬質」ブロック(硬質セグメントとも称される)は、モノマー(例えば、プロピレン)が90モル%以上の量で存在する重合単位の高度に結晶性のブロックを指す。言い換えれば、硬質ブロック/セグメント中のコモノマー含有量(例えば、エチレン含有量)は、10モル%以下である。いくつかの実施形態では、硬質セグメントは、全て又は実質的に全てのプロピレン単位(iPP等、すなわち、アイソタクチックポリプロピレン-コポリマー又はホモポリマーブロック)を含む。一方、「軟質」ブロック/セグメントは、モノマー(例えば、エチレン)が、10モル%から90モル%未満の量で存在する、重合単位の、アモルファス、実質的にアモルファス又はエラストマーなブロックを指す。言い換えれば、軟質ブロック/セグメントのコモノマー含有量(例えば、プロピレン含有量)は10モル%よりも多い。
一実施形態では、BCは、BCの総重量に基づいて、25重量%、又は30重量%から50重量%、又は55重量%、又は60重量%、又は70重量%のエチレン総含有量を有する。BCの総重量の残りの部分は、プロピレン等の少なくとも1つのC~C10α-オレフィンに由来する単位によって占められてもよい。一実施形態では、BCは、BCの総重量に基づいて、プロピレンから誘導された50重量%以上の単位を含有するプロピレン系ポリマーである。
一実施形態では、BCは、(i)10モル%から90モル%未満のエチレン含有量を有する軟質コポリマーと、(ii)90モル%以上のプロピレン含有量を有する硬質コポリマーと、(iii)軟質ブロック(すなわち、軟質セグメント)及び硬質ブロック(すなわち、硬質セグメント)を有するブロックコポリマーとを含み、ブロックコポリマーの硬質ブロックは、ブロック複合材料の硬質コポリマーと同じ組成であり、ブロックコポリマーの軟質ブロックはブロック複合材料の軟質コポリマーと同じ組成である。軟質コポリマー及び硬質コポリマーの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じ又は本質的に同じとなる。
一実施形態では、BCは、(i)10重量%より多く86重量%未満のエチレン含有量を有する軟質コポリマーと、(ii)80重量%より多く最大100重量%のプロピレン含有量を有する硬質コポリマーと、(iii)軟質ブロック(すなわち、軟質セグメント)及び硬質ブロック(すなわち、硬質セグメント)を有するブロックコポリマーとを含み、ブロックコポリマーの硬質ブロックは、BCの硬質コポリマーと同じ組成であり、ブロックコポリマーの軟質ブロックはBCの軟質コポリマーと同じ組成である。軟質コポリマー及び硬質コポリマーの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じ又は本質的に同じとなる。
BCでは、硬質ブロックは、重合α-オレフィン単位(例えば、プロピレン)の高度結晶性ブロックを指す。硬質ブロックでは、モノマー(すなわち、プロピレン)は、硬質ブロックの重量に基づいて、80重量%より多い(例えば、85重量%超、90重量%超、及び/又は95重量%超)量で存在してもよい。硬質ブロックの残りの部分は、硬質ブロックの重量に基づいて、20重量%未満(例えば、15重量%未満、及び/又は10重量%未満)の量のコモノマー(例えば、エチレン)であってもよい。例示的な実施形態では、硬質ブロックは、iPP(アイソタクチック)ホモポリマーブロック、又は10重量%未満のエチレンを含むiPPコポリマーブロック等の、全て又は実質的に全てのプロピレン単位を含む。例示的な実施形態では、軟質ブロックは、重合エチレン単位のアモルファス、実質的にアモルファス、又はエラストマーなブロックを指す。軟質ブロックでは、モノマー(すなわち、エチレン)は、軟質ブロックの重量に基づいて、20重量%を超えて90重量%未満(例えば、40重量%~89重量%、45重量%~85重量%、及び/又は50重量%~80重量%)の量で存在し得る。軟質ブロックの残りの部分は、コモノマー(例えば、プロピレン)であり得る。
一実施形態では、ブロック複合材料は、30重量%~70重量%の硬質ブロック及び30重量%~70重量%の軟質ブロックを有するブロックコポリマーを含む。言い換えれば、ブロック複合材料は、ブロックコポリマーの総重量に基づいて30重量%~70重量%の硬質ブロック及び30重量%~70重量%の軟質ブロックを有するブロックコポリマーを含む。
一実施形態では、BCのブロックコポリマーは、式(EP)-(iPP)を有し、式中、EPは、重合したエチレン及びプロピレンモノマー単位の軟質ブロック(例えば、50重量%~80重量%のエチレン、及び残りのプロピレン)を表し、iPPは、アイソタクチックプロピレンホモポリマー又はアイソタクチックプロピレンコポリマー(例えば、10重量%未満のエチレン、及び残りのプロピレン)の硬質ブロックを表す。
ブロックコポリマーの相対量の例示的測定は、以下で更に論じるように、ブロック複合材料インデックス(BCI)と称される。BCについてのBCIは、0より大きく、1.0未満である。一実施形態では、BCは、ゼロより大きい、又は0.1、又は0.2から0.3、又は0.4、又は0.5、又は0.8、又は0.9、又は1.0のブロック複合材料指数(BCI)を有する。別の実施形態では、BCは、0超~0.4、又は0.1~0.3、又は0.4のBCIを有する。別の実施形態では、BCは、0.4超から1.0、若しくは0.4、若しくは0.5、又は0.6から0.7、若しくは0.9、若しくは1.0のBCIを有する。別の実施形態では、BCは、0.7、又は0.8、又は0.9から1.0のBCIを有する。
一実施形態では、BCは、重量平均分子量(Mw)が、10000g/mol、又は35000g/mol、又は50000g/mol、又は80000g/molから200000g/mol、又は500000g/mol、又は1000000g/mol、又は2500000g/molである。一実施形態では、BCの分子量分布(Mw/Mn)又は多分散度は、5未満、又は1、又は1.5、又は2から3、又は4、又は5である。
一実施形態では、BCのメルトフローレート(MFR)(230℃/2.16kg)は、0.1g/10分、又は3g/10分、又は6g/10分から10g/10分、又は15g/10分、又は20g/10分、又は60g/10分、又は100g/10分、又は1000g/10分である。
一実施形態では、BCの密度は、0.850g/cc、又は0.860g/cc、又は0.865g/ccから0.890g/cc、又は0.895g/cc、又は0.900g/cc、又は0.910g/cc、又は0.920g/ccである。
一実施形態では、BCは、第1の溶融ピーク(Tm1BC)及び第2の溶融ピーク(Tm2BC)の2つの溶融ピークを示す。一実施形態では、BCは、35℃超、又は50℃超、又は90℃超、又は100℃超、又は120℃超、又は40℃、若しくは100℃、若しくは120℃から150℃第2の溶融ピーク(Tm2BC)を有する。
一実施形態では、Tm1BCとTm2BCとの差は、40℃以上である。別の実施形態では、Tm1BCとTm2BCとの差は20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超、又は70℃超、又は80℃超である。
一実施形態では、BCは、BCの総重量に基づいて、(i)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のEP、(ii)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のAOP、及び(iii)5重量%、又は50重量%から99重量%のブロックコポリマーを含有する。
EP、AOP、及びブロックコポリマーの重量パーセントの和は100%に等しい。
一実施形態では、(iii)BCのブロックコポリマーは、5重量%、又は10重量%、又は25重量%、又は30重量%から70重量%、又は75重量%、又は90重量%、又は95重量%のEB、及び95重量%、又は90重量%、又は75重量%、又は70重量%から30重量%、又は25重量%、又は10重量%、又は5重量%のAOBを含有する。
一実施形態では、BCは、BCの総重量に基づいて、(i)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のEPと、(ii)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のiPPと、(iii)5重量%、10重量%、又は25重量%、又は30重量%、又は50重量%から70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は95重量%、又は99重量%のブロックコポリマーとを含有し、それらから本質的になり、又はそれらからなり、該ブロック複合材料は、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:
(a)EPは、EPの総モル数に基づいて、10モル%、若しくは20モル%、若しくは30モル%、若しくは40モル%、若しくは50モル%、若しくは60モル%、若しくは65モル%、若しくは70モル%、若しくは73モル%から75モル%、若しくは80モル%、若しくは85モル%、若しくは89モル%の重合エチレン単位、及び逆量の重合プロピレン単位、又は11モル%、若しくは15モル%、若しくは20モル%、若しくは25モル%から27モル%、若しくは30モル%、若しくは35モル%、若しくは40モル%、若しくは50モル%、若しくは60モル%、若しくは70モル%、若しくは80モル%、若しくは90モル%の重合プロピレン単位を含有する;及び/又は
(b)iPPは、iPPの総重量に基づいて、100重量%、若しくは99.5重量%、若しくは99重量%から95重量%、若しくは90重量%、若しくは85重量%、若しくは80重量%、若しくは75重量%、若しくは70重量%、若しくは65重量%、60重量%、若しくは55重量%の重合プロピレン、及び逆量のエチレン、又は0重量%、若しくは0.5重量%から1重量%、若しくは5重量%、若しくは10重量%、若しくは15重量%、若しくは20重量%、若しくは25重量%、若しくは30重量%、若しくは35重量%、若しくは40重量%、若しくは45重量%の重合エチレンを含有する、及び/又は
(c)ブロックコポリマーは、ブロックコポリマーの総重量に基づいて、5重量%、若しくは10重量%、若しくは25重量%、若しくは30重量%から70重量%、若しくは75重量%、若しくは90重量%、若しくは95重量%のEB、及び逆量、又は95重量%、若しくは90重量%、若しくは75重量%、若しくは70重量%から30重量%、若しくは25重量%、若しくは10重量%、若しくは5重量%のiPPブロックを含有する、及び/又は
(d)0.1、若しくは0.2、若しくは0.3、若しくは0.4から0.5、若しくは0.6、若しくは0.7、若しくは0.8、若しくは0.9、若しくは1.0のBCI、及び/又は
(e)0.1g/10分、若しくは5g/10分、若しくは10g/10分、若しくは15g/10分、若しくは18g/10分から20g/10分、又は30g/10分、又は50g/10分、又は1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、及び/又は
(f)50000g/mol、若しくは80000g/mol、若しくは100000g/molから150000g/mol、若しくは200000g/mol、若しくは
300000g/mol、若しくは500000g/mol、若しくは1000000g/molの重量平均分子量(Mw)、及び/又は
(g)1.0、若しくは1.5、若しくは2.0、若しくは2.5、若しくは3.0、若しくは3.5、若しくは3.7から3.8、若しくは4.0、若しくは4.5、若しくは5.0のMw/Mn、及び/又は
(h)1グラムあたり20ジュール(J/g)、若しくは25J/g、若しくは30J/g、若しくは35J/g、若しくは50J/g、若しくは60J/g、若しくは70J/g、若しくは75J/g、若しくは80J/gから85J/g、若しくは90J/g、若しくは95J/g、若しくは100J/g、若しくは125J/gの融解熱(又は融解エンタルピー)、及び/又は
(i)70℃、若しくは75℃、若しくは80℃、若しくは85℃から90℃、若しくは95℃、若しくは100℃の結晶化温度Tc、及び/又は
(j)20℃、若しくは25℃、若しくは35℃、若しくは40℃から45℃、若しくは50℃、若しくは60℃の第1のピークTm1BC、及び/又は
(k)100℃、若しくは110℃、若しくは120℃、若しくは125℃から136℃、若しくは140℃、若しくは145℃、若しくは150℃の第2のピークTm2BC、及び/又は
(l)20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である、Tm1BCとTm2BCとの差、及び/又は
(m)BCの総重量に基づいて、20重量%、若しくは25重量%、若しくは30重量%、若しくは33重量%から35重量%、若しくは40重量%、若しくは45重量%、若しくは50重量%のエチレン総含有量。
更なる実施形態では、BCは、上記の特性(a)~(m)の全てを有する。
一実施形態では、BCは、以下:(i)10モル%から90モル%未満のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマーと、(ii)90モル%を超えるプロピレン含有量を有するプロピレン系ポリマーと、(iii)エチレンブロック及びプロピレンブロックを含むブロックコポリマーとを含有するか、それらから本質的なるか、又はそれらからなり、ここで、(iii)ブロックコポリマーのエチレンブロックは、(i)エチレン系ポリマーと同じ組成を有し、(iii)ブロックコポリマーのプロピレンブロックは、(ii)プロピレン系ポリマーと同じ組成を有し、BCは、次の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:
(a)0.1g/10分、若しくは5g/10分、若しくは10g/10分、若しくは15g/10分、若しくは18g/10分から20g/10分、若しくは30g/10分、若しくは50g/10分、若しくは1000g/10分のメルトフローレート(MFR)、及び/又は
(b)2つの溶融ピークを示す、及び/又は
(c)20℃、若しくは25℃、若しくは35℃、若しくは40℃から45℃、若しくは50℃、若しくは60℃の第1のピークTm1BC、及び/又は
(d)100℃、若しくは110℃、若しくは120℃、若しくは125℃から136℃、若しくは140℃、若しくは145℃、若しくは150℃の第2のピークTm2BC、及び/又は
(e)20℃超、若しくは40℃超、若しくは50℃超、若しくは60℃超であるTm1BCとTm2BCとの差。
更なる実施形態では、BCは、上記の特性(a)~(e)の全てを有する。
ブロック複合材料は、本明細書で検討される2つ以上の実施形態を含み得る。
(B)結晶性ブロック複合材料(CBC)
本発明の発泡ビーズは、(B)結晶性ブロック複合材料(CBC)を含み得る。「結晶性ブロック複合材料」(「CBC」)という用語は、以下の3つのポリマー成分:
(i)結晶性エチレン系ポリマー(CEP)における重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%以上のエチレン含有量を有する、結晶性エチレン系ポリマー(CEP)(本明細書ではCBCの軟質ポリマーとも称される)と、
(ii)アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のアルファオレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)(本明細書ではCBCの硬質コポリマーとも称される)と、
(iii)結晶性エチレンブロック(CEB)及び結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)を含むブロックコポリマーとを含有するポリマーを指し、
ここで、結晶性エチレンブロックは、成分(i)の結晶性エチレン系ポリマー(CEP)と同じ又は類似するTmを有し、
結晶性アルファ-オレフィンブロックは、成分(ii)の結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)と同じ又は類似のTmを有し、
「同一又は類似」という句は、5℃以下、更には4℃以下、更には3℃以下、更には2℃以下の絶対Tm差を指す。
一実施形態では、「結晶性ブロック複合材料」(「CBC」)は、
(i)90モル%以上のエチレン含有量を有する結晶性エチレン系ポリマー(CEP)(本明細書では軟質ポリマーとも称される)と、
(ii)90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有する結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)(本明細書では硬質ポリマーとも称される)と、
(iii)結晶性エチレンブロック(CEB)及び結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)を含むブロックコポリマーとを含み、
ここで、ブロックコポリマーの結晶性エチレンブロック(CEB)(軟質ブロック/軟質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(i)の結晶性エチレン系ポリマー(CEP)と同じ組成を有し、ブロックコポリマーの結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)(硬質ブロック/硬質セグメント)は、ブロック複合材料の成分(ii)の結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)と同じ組成を有する。CEP及びCAOPの量の間の組成分割は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のものと同じ又は本質的に同じになる。連続プロセスで製造される場合、CBCの多分散度指数(PDI)は、1.7、又は1.8から3.5、又は5、又は10、又は15を有する。かかるCBCは、例えば、いずれも2011年12月22日に公開された米国特許出願公開第2011/0313106号、同第2011/0313108号及び同第2011/0313108号、並びに2014年3月20日に公開されたPCT公開番号WO2014/043522A1に記載されており、これらはそれぞれ、CBCの説明、CBCを作製するためのプロセス、及びCBCを分析する方法に関して、参照により本明細書に組み込まれる。好適なα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCα-オレフィン等のC~C10α-オレフィンが挙げられる。特定の実施形態では、α-オレフィンは、プロピレンである。
「結晶性エチレン系ポリマー」(「CEP」)は、任意のコモノマー含有量が10モル%以下、又は0モル%から5モル%、若しくは7モル%、若しくは10モル%である少なくとも90モル%の重合エチレン単位を含有する。結晶性エチレン系ポリマーは、具体的には75℃以上、又は90℃以上、又は100℃以上の対応する融点を有する。
CBCにおいて、「結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー」(「CAOP」)は、結晶性α-オレフィン系ポリマー(プロピレン)の総重量に基づいて、モノマー(例えば、プロピレン)が90モル%超、93モル%超、又は95モル%超、又は98モル%超の量で存在する、重合α-オレフィン単位を含む高結晶性ポリマーである。一実施形態では、重合α-オレフィン単位はポリプロピレンである。CAOP中のコモノマー(例えば、エチレン)含有量は、10モル%未満、又は7モル%未満、又は5モル%未満、又は2モル%未満である。プロピレン結晶化度を有するCAOPは、80℃以上、100℃以上、115℃以上、及び120℃以上の対応する融点を有する。一実施形態では、CAOPは、全ての、又は実質的に全てのプロピレン単位を含む。
CAOPで使用できる他の適切なα-オレフィン単位(プロピレンに加えて)の非限定的な例は、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、及び1-オクテン等の4個~10個の炭素原子を含有するものである。好適なジオレフィンの非限定的な例として、イソプレン、ブタジエン、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン、1,9-デカジエン、ジシクロペンタジエン、メチレン-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン等、又は前述のα-オレフィン単位のうちの少なくとも1つを含有する組み合わせである。
CBCの(iii)ブロックコポリマーは、結晶性エチレンブロック(CEB)及び結晶性アルファ-オレフィンブロック(CAOB)を含有する。結晶性エチレンブロック(CEB)において、エチレンモノマーは、CEBの総モル数に基づいて、90モル%超、又は93モル%超、又は95モル%超、又は90モル%超の量で存在する。一実施形態では、結晶性エチレンブロック(CEB)ポリマーは、ポリエチレンである。ポリエチレンは、CEBの総モル数に基づいて、90モル%超、93モル%超、又は95モル%超の量で存在する。CEB中に何らかのコモノマーが存在する場合、それは、CEBの総モル数に基づいて、10モル%未満、又は5モル%未満の量で存在する。
CAOBは、4個~10個の炭素原子を含む他のα-オレフィン単位と共重合しているポリプロピレンブロックを含む。適切なα-オレフィンの非限定的な例が上に提供されている。ポリプロピレンは、CAOBの総モル数に基づいて、90モル%以上、又は93モル%超、又は95モル%超の量でCAOB中に存在する。CAOB中のコモノマー含有量は、CAOB中の総モル数に基づいて、10モル%未満、又は7モル%未満、又は5モルパーセント未満である。プロピレン結晶化度を有するCAOBは、80℃以上、又は100℃以上、又は115℃以上、又は120℃以上の対応する融点を有する。一実施形態では、CAOBは、全ての、又は実質的に全てのプロピレン単位を含む。
一実施形態では、CBCは、プロピレン、1-ブテン、又は4-メチル-1-ペンテン、及び1つ以上のコモノマーを含有する。更なる実施形態では、CBCは、重合形態で、プロピレン及びエチレン、及び/又は1つ以上のC4~20α-オレフィンコモノマー、及び/又は1つ以上の追加の共重合性コモノマーを含有するか、又はCBCは、4-メチル-1-ペンテン及びエチレン、及び/又は1つ以上のC4~20α-オレフィンコモノマーを含有するか、又はCBCは、1-ブテン及びエチレン、プロピレン、及び/又は1つ以上のC~C20α-オレフィンコモノマー、及び/又は1つ以上の追加の共重合性コモノマーを含有する。追加の好適なコモノマーは、ジオレフィン、環状オレフィン、及び環状ジオレフィン、ハロゲン化ビニル化合物、並びにビニリデン芳香族化合物から選択される。一実施形態では、モノマーはプロピレンであり、コモノマーはエチレンである。
一実施形態では、CBCは、CBCの総重量に基づいて、50重量%以上のプロピレンから誘導された単位を含有するプロピレン系ポリマーである。
CBC中のコモノマー含有量を、核磁気共鳴(NMR)分光法に基づく技術等の任意の好適な技術を使用して測定することができる。
一実施形態では、CBCは、第1の溶融ピーク(Tm1CBC)及び第2の溶融ピーク(Tm2CBC)の2つの溶融ピークを示す。一実施形態では、CBCは、100℃超、又は120℃超、又は125℃超である第2の溶融ピーク(Tm2CBC)を有する。一実施形態では、CBCは、100℃、又は120℃、又は125℃から130℃、又は250℃の第2の溶融ピーク(Tm2CBC)を有する。
一実施形態では、Tm1CBCとTm2CBCとの差は、20℃以上、又は40℃以上である。別の実施形態では、Tm1CBCとTm2CBCとの差は20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である。
一実施形態では、CBCは、0.1g/10分から30g/10分、又は50g/10分、又は1000g/10分のメルトフローレート(MFR)を有する。
一実施形態では、CBCは、10000g/mol、又は50000g/molから200000g/mol、又は1000000g/mol、又は2500000g/molの、重量平均分子量(Mw)を有する。
一実施形態では、CBCは、ゼロより大きい、又は0.1、又は0.2、又は0.3から0.4、又は0.5、又は0.6、又は0.7、又は0.8、又は0.9、又は1.0の結晶性ブロック複合材料指数(CBCI)を有する。別の実施形態では、BCは、0超~0.4、又は0.1~0.3、又は0.4のBCIを有する。別の実施形態では、CBCは、0.4超~1.0、又は0.4、若しくは0.5、若しくは0.6から0.7、若しくは0.9、若しくは1.0のCBCIを有する。別の実施形態では、CBCは、0.7、又は0.8、又は0.9から1.0のCBCIを有する。
一実施形態では、CBCは、結晶性ブロック複合材料の総重量に基づいて、(i)0.5重量%から79重量%、又は95重量%のCEPと、(ii)0.5重量%から79重量%、又は95重量%CAOPと、(iii)5重量%、又は50重量%から99重量%のブロックコポリマーとを含有する。
CEP、CAOP、及びブロックコポリマーの重量パーセントの和は、100%に等しい。
一実施形態では、(iii)CBCのブロックコポリマーは、5重量%、又は10重量%、又は25重量%、又は30重量%から70重量%、又は75重量%、又は90重量%、又は95重量%のCEB、及び95重量%、又は90重量%、又は75重量%、又は70重量%から30重量%、又は25重量%、又は10重量%、又は5重量%のCAOBを含有する。
一実施形態では、CBCは、(i)結晶性エチレン/プロピレンコポリマー(CEP)であるCEP、(ii)アイソタクチック結晶性プロピレンホモポリマー(iPP)であるCAOP、(iii)iPPブロック(CAOB)及びEPブロック(CEB)を含有するブロックコポリマーを含有し、ブロックコポリマーは、式(2):(CEP)-(iPP)式(2)のジブロックを含む。
一実施形態では、CBCは、CBCの総重量に基づいて、(i)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のCEPと、(ii)0.5重量%、又は10重量%、又は20重量%、又は30重量%から40重量%、又は50重量%、又は60重量%、又は70重量%、又は79重量%、又は95重量%のiPPと、(iii)5重量%、10重量%、又は25重量%、又は30重量%、又は50重量%から70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は95重量%、又は99重量%のブロックコポリマーとを含有し、それらから本質的になり、又はそれらからなり、該結晶性ブロック複合材料は、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:
(a)CEPは、CEPの総重量に基づいて、85重量%、若しくは89重量%から92重量%、若しくは95重量%、若しくは99重量%のエチレン、及び逆量のプロピレン、又は1重量%、若しくは5重量%、若しくは8重量%から11重量%、若しくは15重量%のプロピレンを含有する、及び/又は
(b)CEPは、CEPの総モル数に基づいて、90モル%、若しくは91モル%、若しくは92モル%から95モル%、若しくは96モル%、若しくは97モル%、若しくは98モル%、若しくは99モル%の重合エチレン単位、及び逆量の重合プロピレン単位、又は1モル%、若しくは2モル%、若しくは3モル%、若しくは4モル%、若しくは5モル%から8モル%、若しくは9モル%、若しくは10モル%の重合プロピレン単位を含有し、及び/又は
(c)iPPは、iPPの総重量に基づいて、100重量%、若しくは99.5重量%、若しくは99重量%から95重量%、若しくは90重量%、若しくは85重量%、若しくは80重量%、若しくは75重量%、若しくは70重量%、若しくは65重量%、60重量%、若しくは55重量%のプロピレン、及び逆量のエチレン、又は0重量%、若しくは0.5重量%から1重量%、若しくは5重量%、若しくは10重量%、若しくは15重量%、若しくは20重量%、若しくは25重量%、若しくは30重量%、若しくは35重量%、若しくは40重量%、若しくは45重量%のエチレンを含有する、及び/又は
(d)iPPは、iPPの総モル数に基づいて、90モル%、若しくは91モル%、若しくは92モル%、若しくは93モル%、若しくは94モル%、若しくは95モル%、若しくは96モル%、若しくは97モル%、若しくは98モル%から99モル%の重合プロピレン単位、及び逆量のエチレン単位、又は1モル%から2モル%、若しくは3モル%、若しくは4モル%、若しくは5モル%、若しくは6モル%、若しくは7モル%、若しくは8モル%、若しくは9モル%、若しくは10モル%の重合エチレン単位を含有し、及び/又は
(e)ブロックコポリマーは、ブロックコポリマーの総重量に基づいて、5重量%、若しくは10重量%、若しくは25重量%、若しくは30重量%から50重量%、若しくは70重量%、若しくは75重量%、若しくは90重量%、若しくは95重量%のEB、及び逆量の、又は95重量%、若しくは90重量%、若しくは75重量%、若しくは70重量%、若しくは50重量%から30重量%、若しくは25重量%、若しくは10重量%、若しくは5重量%のiPPブロックを含有する、及び/又は
(f)0.1、若しくは0.2、若しくは0.3、若しくは0.4、若しくは0.5、若しくは0.6から0.7、若しくは0.8、若しくは0.9、若しくは1.0のCBCI、及び/又は
(g)0.1g/10分、若しくは5g/10分から10g/10分、若しくは15g/10分、20g/10分、又は40g/10分、又は50g/10分、又は1000g/10分のメルトフローレート(MFR)(230℃/2.16kg)、及び/又は
(h)50000g/mol、若しくは70000g/mol、若しくは80000g/mol、若しくは100000g/molから130000g/mol、若しくは150000g/mol、若しくは200000g/mol、若しくは300000g/mol、若しくは500000g/mol、若しくは1000000g/molの重量平均分子量(Mw)、及び/又は
(i)1.0、若しくは1.5、若しくは2.0、若しくは2.5から3.0、若しくは
3.5、若しくは3.8、若しくは4.0、若しくは4.5、若しくは5.0のMw/Mn、及び/又は
(j)20J/g、若しくは25J/g、若しくは30J/g、若しくは50J/g、若しくは60J/g、若しくは70J/g、若しくは75J/g、若しくは80J/g、若しくは85J/g、若しくは90J/gから100J/g、若しくは110J/g、若しくは115J/g、若しくは125J/gの融解熱(又は融解エンタルピー)、及び/又は
(k)70℃、若しくは75℃、若しくは80℃、若しくは85℃から90℃、若しくは95℃、若しくは100℃の結晶化温度Tc、及び/又は
(l)90℃、若しくは95℃、若しくは100℃、若しくは105℃から110℃、若しくは115℃、若しくは120℃、若しくは125℃、若しくは130℃、若しくは140℃、若しくは150℃の第1のピークTm1CBC、及び/又は
(m)100℃、若しくは110℃、若しくは120℃、若しくは130℃から135℃、若しくは140℃、若しくは145℃、若しくは150℃の第2のピークTm2CBC、及び/又は
(n)20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である、Tm1CBCとTm2CBCとの差、及び/又は
(o)CBCの総重量に基づいて、20重量%、若しくは25重量%、若しくは28重量%から47重量%、若しくは50重量%、若しくは55重量%、若しくは60重量%、若しくは70重量%のエチレン総含有量。
更なる実施形態では、CBCは、上記の特性(a)~(o)の全てを有する。
一実施形態では、結晶性ブロック複合材料は、以下:(i)90モル%超のエチレン含有量を有する結晶性エチレン系ポリマーと、(ii)プロピレン含有量が90モル%を超える結晶性プロピレン系ポリマーと、(iii)結晶性エチレンブロック及び結晶性プロピレンブロックを含むブロックコポリマーとを含むか、それらから本質的になるか、又はそれらからなり、ここで、(iii)ブロックコポリマーの結晶性エチレンブロックは、(i)結晶性エチレン系ポリマーと同じ組成を有し、(iii)ブロックコポリマーの結晶性プロピレンブロックは、(ii)結晶性プロピレン系ポリマーと同じ組成であり、CBCは、次の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:
(a)0.1g/10分、若しくは5g/10分から10g/10分、若しくは15g/10分、20g/10分、又は40g/10分、又は50g/10分、又は1000g/10分のメルトフローレート(MFR)(230℃/2.16kg)、及び/又は
(b)2つの溶融ピークを示す、及び/又は
(c)90℃、若しくは95℃、若しくは100℃、若しくは105℃から110℃、若しくは115℃、若しくは120℃、若しくは125℃、若しくは130℃、若しくは140℃、若しくは150℃の第1のピークTm1CBC、及び/又は
(d)100℃、若しくは110℃、若しくは120℃、若しくは130℃から135℃、若しくは140℃、若しくは145℃、若しくは150℃の第2のピークTm2CBC、及び/又は
(e)20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である、Tm1CBCとTm2CBCとの差。
更なる一実施形態では、CBCは、上記の特性(a)~(e)の全てを有する。
結晶性ブロック複合材料は、本明細書で検討される2つ以上の実施形態を含み得る。
前述のBC及びCBCのポリマーを含む、本明細書に開示されるポリマーの各々の成分の和は、100モル%になることが理解される。
(A)ブロック複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料の重合
CBC及びBC(合わせて「複合材料成分」)は、従来のランダムコポリマー、ポリマーの物理的ブレンド、及び連続的なモノマー付加により調製されるブロックコポリマーとは区別され得る。複合材料成分は、同等量のコモノマーCBCI及びBCIのより高い溶融温度等の特徴により、ランダムコポリマーから区別され、CBCI BCI等、より良好な引張応力、改善された破壊強度、より微細な形態、改善された光学特性、及び/又は低温でのより大きな耐衝撃性強度等の特徴により、物理的ブレンドから区別され、分子量分布、レオロジー、剪断減粘性、レオロジー比、及びブロック多分散性の存在によって、連続モノマー付加により調製されたブロックコポリマーから区別される。例えば、複合材料成分は、直鎖状に結合された別個の領域又はセグメント(「ブロック」と称される)を有するブロックコポリマーを含む。ブロックは、例えば、ポリエチレン(PE)対ポリプロピレン(PP)等の結晶化度のタイプが異なる。ブロックコポリマーは、直鎖状又は分岐状であり得る。連続プロセスで製造される場合、複合材料成分は1.7、又は1.8から3.5、又は5、又は10 15のPDIを有する。バッチ又はセミバッチプロセスで製造される場合、複合材料成分は1.0、又は1.3、又は1.4から1.8、又は2.0、又は2.5、又は2.9のPDIを有する。
ブロック複合材料成分は、最も可能性のあるブロック長の分布を持つブロックコポリマーを含む。ブロックコポリマーは、2つ又は3つのブロック又はセグメントを含み得る。複合材料成分のポリマーを製造するプロセスでは、一連の複数の反応器の少なくとも第1の反応器、若しくは複数に区画された反応器の第1の反応器区画で、ポリマー鎖の実質的な画分を排出し、実質的に鎖シャトリング剤で終結されたポリマーの形態で、プラグ流条件下にて操作され、ポリマー鎖が異なる重合条件を次の反応器又は重合区画で経るように、ポリマー鎖の寿命を延ばす手段として鎖シャトリングが使用される。それぞれの反応器又は区画における異なる重合条件は、異なるモノマー、コモノマー、若しくはモノマー/コモノマー(複数の場合もある)比、異なる重合温度、様々なモノマーの圧力若しくは分圧、異なる触媒、異なるモノマー勾配、又は識別可能なポリマーセグメントの形成をもたらす任意の他の差異の使用を含む。そのため、ポリマーの少なくとも一部は、分子内に配置された2つ、3つ、又はそれ以上、好ましくは2つ又は3つの区別されたポリマーセグメントを含む。
複合材料成分は、例えば、付加重合条件下で、付加重合性モノマー又はモノマーの混合物を、少なくとも1つの付加重合触媒、共触媒、及び鎖シャトリング剤を含む組成物と接触させることを含むプロセスによって調製され得る。プロセスは、定常状態の重合条件下で操作される2つ以上の反応器、又はプラグ流重合条件下で操作される反応器の2つ以上の区画において、異なるプロセス条件下で成長するポリマー鎖の少なくともいくつかを形成することを特徴とする。
複合材料成分の製造に有用な好適な方法は、例えば、米国特許第8,053,529号、第8,686,087号、及び第8,716,400号に見ることができる。重合は、例えば、連続的な溶液重合等の連続重合として実施されてもよく、この連続重合では、触媒成分、モノマー、及び任意に溶媒、アジュバント、捕捉剤、及び/又は重合助剤が、1つ以上の反応器又は区画に連続的に供給され、そこからポリマー生成物が連続的に除去される。この文脈において使用される場合、「連続的」及び「連続的に」という用語の範囲内では、それらのプロセスは、反応物質の間欠的な付加、及び小さな規則的又は不規則な間隔での生成物の除去があり、時間の経過と共に全体的なプロセスは実質的に連続的である。更に、鎖シャトリング剤(複数の場合もある)は、第1の反応器若しくは区画内、第1の反応器の出口、又は第1の反応器の出口の少し前、第1の反応器若しくは区画と、第2若しくはその後に続く任意の反応器若しくは区画との間、又は更には第2若しくはその後に続く任意の反応器若しくは区画のみ、を含む、重合中の任意の時点で添加されてもよい。例示的な鎖シャトリング剤、触媒、及び共触媒は、例えば、米国特許第7,951,882号及びWO2011/016991A2に開示されているものである。例えば、ジアルキル亜鉛化合物である鎖シャトリング剤を使用してもよい。
触媒は、必要な金属錯体又は複数の錯体を、重合が行われる溶媒に、又は最終反応混合物と適合する希釈剤中に添加することによって、均一な組成物として調製されてもよい。所望の共触媒又は活性化剤、及び任意にシャトリング剤は、触媒と、重合されるモノマー及び任意の追加の反応希釈剤とを組み合わせる前、組み合わせと同時に、又は組み合わせた後のいずれかで、触媒組成物と組み合わされてもよい。
モノマーや、温度や、圧力の違い、又は直列に連結された少なくとも2つの反応器又は区画における他の重合条件の違いに起因して、同じ分子内におけるコモノマー含有量、結晶化度、密度、立体規則性、位置規則性、又は他の化学的若しくは物理的相違等の異なる組成のポリマーセグメントが、異なる反応器又は区画で形成される。各セグメント又はブロックのサイズは、連続ポリマー反応条件によって決定され、ポリマーサイズの最も可能性の高い分布が好ましい。一連の各反応器を、高圧、溶液、スラリー、又は気相重合条件下で操作することができる。
以下の例示的なプロセスでは、連続的又は実質的に連続的な重合条件を用いてもよい。多重区画重合では、全ての区画が、溶液、スラリー、又は気相等の重合条件が同じ種類であるが、異なるプロセス条件で操作される。溶液重合プロセスの場合、使用される重合条件下でポリマーが可溶性である液体希釈剤中の触媒成分の均質な分散液を使用することが望ましい。高圧プロセスは、100℃~400℃の温度及び500バール(50MPa)を超える圧力で実施されてもよい。スラリープロセスは、不活性炭化水素希釈剤を使用してもよく、また、0℃から、得られるポリマーが不活性重合媒質中で実質的に可溶性となる温度直下までの温度を使用してもよい。スラリー重合における例示的な温度は30℃からであり、圧力は大気圧(100kPa)~500psi(3.4MPa)の範囲であり得る。
実施形態の範囲を何ら限定することなく、かかる重合プロセスを実施するための1つの手段は以下の通りである。溶液重合条件下で操作される1つ以上のよく撹拌されたタンク又はループ反応器において、重合されるモノマーは、反応器の一部で任意の溶媒又は希釈剤と共に連続的に導入される。反応器は、任意の溶媒又は希釈剤及び溶解したポリマーと共に、実質的にモノマーで構成される比較的均一な液相を含む。例示的な溶媒としては、C4~10炭化水素、又はそれらの混合物、特に、ヘキサン等のアルカン、又はアルカンの混合物と並んで、重合に用いられる1つ以上のモノマーが挙げられる。共触媒及び任意に鎖シャトリング剤と共に触媒は、反応器の液相又はそのリサイクルされた任意の部分の最低1ヶ所に、連続的又は断続的に導入される。
反応器の温度及び圧力は、溶媒/モノマー比、触媒添加速度を調節することにより、また同様に、冷却若しくは加熱コイル、ジャケット、又はその両方を使用することにより、制御され得る。重合速度は、触媒添加速度によって制御される。ポリマー生成物中の所与のモノマーの含有量は、反応器中のモノマーの比率によって影響を受け、この比率は、これらの成分の反応器へのそれぞれの供給速度を操作することにより制御される。ポリマー生成物の分子量は、任意に、温度、モノマー濃度等の他の重合変数を制御することにより、又は前述の鎖シャトリング剤若しくは水素等の鎖停止剤により、制御される。第1の反応器で調製された反応混合物がポリマー成長を実質的に停止させることなく第2の反応器に排出されるように、任意に導管又は他の移送手段によって反応器の排出口に、第2の反応器が接続される。第1及び第2の反応器の間で、少なくとも1つのプロセス条件の違いが確立される。例えば、2つ以上のモノマーのコポリマーの形成における使用では、この差異は、1つ以上のコモノマーの存在若しくは不在、又はコモノマー濃度の違いである。一連の第2の反応器と同様に配置された追加の反応器を設けてもよい。一連の最後の反応器を出る際に、流出物を、水、水蒸気、若しくはアルコール等の触媒停止剤、又はカップリング剤と接触させる。得られたポリマー生成物は、残留モノマー又は希釈剤等の反応混合物の揮発性成分を減圧下でフラッシュオフし、必要に応じて、脱揮発押出機等の装置で更なる脱揮を実施することによって回収される。
或いは、前述の重合は、モノマー、触媒、シャトリング剤、温度、又はその異なる区画若しくは領域の間で確立された他の勾配を有するプラグ流反応器中で実施されてもよく、任意に、触媒及び/又は鎖シャトリング剤を別に添加することを伴って、断熱的又は非断熱的重合条件下で操作されてもよい。
BC及びCBCは、本明細書で論じられる2つ以上の実施形態を含み得る。
C.添加剤
本発明の発泡ビーズは、1つ以上の任意の添加剤を含み得る。好適な添加剤の非限定的な例としては、核剤(例えば、タルク及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE))、加工助剤、潤滑剤、安定剤(酸化防止剤)、発泡助剤、界面活性剤、流動助剤、粘度調整剤、着色剤、銅抑制剤、無機充填剤(例えば、炭酸カルシウム(CaCO)、二酸化チタン(TiO))、エチレン系ポリマー、プロピレン系ポリマー、及びそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含む。
任意の添加剤は、本明細書で検討される2つ以上の実施形態を含み得る。
D.発泡ビーズ
本発明の発泡ビーズは、次の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含む。一実施形態では、発泡ビーズは、(C)1つ以上の任意の添加剤を更に含む。
一実施形態では、発泡ビーズは、4mm、又は5mmから6mm、又は7mmの直径を有し、及び/又は4mm、又は5mmから6mm、又は7mmの長さを有する。
発泡ビーズは、(A)ブロック複合材料、及び(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含む。言い換えれば、発泡ビーズは、(A)ブロック複合材料又は(B)結晶性ブロック複合材料のいずれかを含有し得るか、又は、発泡ビーズは、(A)ブロック複合材料と(B)結晶性ブロック複合材料の両方を含有し得る。
一実施形態では、発泡ビーズは、(A)ブロック複合材料、(B)結晶性ブロック複合材料、及びそれらの組み合わせから選択される複合材料成分を含む。一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、少なくとも50重量%、又は少なくとも80重量%、又は少なくとも90重量%、又は少なくとも95重量%、又は少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%、100重量%の複合材料成分を含有する。一実施形態では、発泡ビーズは、(C)1つ以上の任意の添加剤を更に含む。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、発泡ビーズ中の(A)ブロック複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料の重量比は、0:1.0、又は0.25:1、又は1:1から4:1.0、又は1.0:0である。
一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、(A)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなるが、但し、発泡ビーズは(A)ブロック複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料のうち少なくとも1つを含有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、(A)20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、(A)50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%のブロック複合材料と、(B)20重量%、又は30重量%、又は40重量%から50重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、発泡ビーズは、第1の溶融ピーク(Tm1FB)及び第2の溶融ピーク(Tm2FB)を含む、2つの溶融ピークを有する。一実施形態では、Tm1FBとTm2FBとの差は20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である。
一実施形態では、発泡ビーズは、30J/g、又は40J/g、又は45J/g、又は50J/g、又は55J/gから60J/g、又は65J、又は70J/g、又は75J/g、又は80J/gの融解熱、Hを有する。別の実施形態では、発泡ビーズは、30J/g~80J/g、又は34J/g~80J/gの融解熱Hfを有する。
一実施形態では、発泡ビーズは、0.20g/cc未満の発泡密度を有する。別の実施形態では、発泡ビーズは、0.05g/cc、又は0.09g/cc、又は0.10g/cc、又は0.11g/cc、又は0.12g/cc、又は0.14g/cc、又は0.15g/cc、又は0.19g/cc、又は0.20g/cc未満の発泡密度を有する。別の実施形態では、発泡ビーズは、0.05g/cc~0.20g/cc未満、又は0.05g/cc~0.11g/ccの密度を有する。他の特徴が等しい場合、発泡密度が低いことは、組成物の発泡能力が改善されていることを示す。
一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、(A)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなるが、但し、発泡ビーズは(A)ブロック複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料のうち少なくとも1つを含有する。一実施形態では、発泡ビーズは熱可塑性であり、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:(i)2つの溶融ピークを示す、及び/又は(ii)20℃超、若しくは40℃超、若しくは50℃超、若しくは60超であるTm1FBとTm2FBとの差、及び/又は(iii)30J/g、若しくは40J/g、若しくは45J/g、若しくは50J/g、若しくは55J/gから60J/g、若しくは65J/g、若しくは70J/g、若しくは75J/g、若しくは80J/gの融解熱H、及び/又は(iv)0.05g/cc、若しくは0.09g/cc、若しくは0.10g/ccから0.11g/cc、若しくは0.12g/cc、若しくは0.14g/cc、若しくは0.15g/cc、若しくは0.19g/cc、若しくは0.20g/cc未満の発泡密度。更なる実施形態では、発泡ビーズは、上記の特性(i)~(iv)の全てを有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、
(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、発泡ビーズは、発泡ビーズの総重量に基づいて、(A)20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。一実施形態では、発泡ビーズは熱可塑性であり、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する:(i)2つの溶融ピークを示す、及び/又は(ii)20℃超、若しくは40℃超、若しくは50℃超、若しくは60超であるTm1FBとTm2FBとの差、及び/又は(iii)30J/g、若しくは40J/g、若しくは45J/g、若しくは50J/g、若しくは55J/gから60J/g、若しくは65J/g、若しくは70J/g、若しくは75J/g、若しくは80J/gの融解熱H、及び/又は(iv)0.05g/cc、若しくは0.09g/cc、若しくは0.10g/ccから0.11g/cc、若しくは0.12g/cc、若しくは0.14g/cc、若しくは0.15g/cc、若しくは0.19g/cc、若しくは0.20g/cc未満の発泡密度。更なる実施形態では、発泡ビーズは、上記の特性(i)~(iv)の全てを有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
前述の発泡ビーズを含む、本明細書に開示される発泡ビーズ中の成分の和は、100重量パーセント(重量%)となることを理解されたい。
発泡ビーズを製造するためのプロセスの非限定的な例は、Polymer 56(2015)5~19に記載されており、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、成分(すなわち、(A)BC及び/又は(B)CBC;及び(C)任意に、1つ以上の添加剤)がドライブレンドされ、該ブレンドが押し出され、押し出し物がペレット化される。ペレットは、2.0mm、又は2.3mmから3.0mm、又は3.5mmの長さ、及び2.0mm、又は2.3mmから3.0mm、又は3.5mmの長さを有し得る。一実施形態では、組成物は、2.3mm~3.0mmの直径及び2.3mm~3.0mmの長さを有するペレットの形態である。ペレットは、その後、発泡剤で飽和されて発泡ビーズを形成する。
好適な発泡剤の非限定的な例は、物理的発泡剤である。好適な物理的発泡剤の非限定的な例としては、窒素(N)、炭素ガス(例えば、CO、CO等)、ヘリウム、及びアルゴン等の不活性ガス;メタン、プロパン及びブタン(例えば、イソブタン)、ペンタン等の炭化水素;並びにジクロロジフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタン、モノクロロジフルオロメタン、トリクロロモノフルオロメタン、モノクロロペンタフルオロエタン、及びトリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。実施形態では、物理的発泡剤は、二酸化炭素(CO)である。好適な二酸化炭素の非限定的な例は、超臨界二酸化炭素である。超臨界二酸化炭素は、その臨界温度(31.10℃)及び臨界圧力(7.39MPa)以上で保持される流動状態の二酸化炭素である。実施形態では、発泡剤は、化学発泡剤を除く物理的発泡剤である。実施形態では、ペレットを、90℃、又は95℃、又は100℃、又は110℃、又は115℃から117℃、又は120℃、又は125℃、又は130℃、又は135℃の温度で物理的発泡剤と接触させる。
実施形態では、オートクレーブ内で発泡剤を組成物ペレットに含浸させることにより、ペレットを物理的発泡剤(例えば、超臨界二酸化炭素)と接触させる。含浸は、BC及び/又はCBC(すなわち、Tm2BC又はTm2CBC)の第2の融点の±0℃から±40℃以内の温度で起こる。一実施形態では、含浸は、90℃、又は95℃、又は100℃、又は110℃、又は115℃から117℃、又は120℃、又は125℃、又は130℃、又は135℃温度で起こる。実施形態では、含浸は、5MPa、又は8MPa、又は10MPa、又は11MPaから12MPa、又は13MPa、又は15MPa、又は20MPa、又は25MPa、又は30MPaの物理的発泡剤圧力、及び0.5時間、又は1.0時間から1.5時間、又は2.0時間、又は3.0時間の飽和時間で起こる。飽和時間に続いて、オートクレーブを25℃及び0.1MPaに低下させる。低下の間、含浸されたペレットは発泡ビーズへと膨張する。
本開示は、本発明の発泡ビーズから形成された焼結発泡構造体を提供する。
E.焼結発泡構造体
本開示は、焼結発泡構造体を提供する。焼結発泡構造体は、次の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料の少なくとも1つを含む。
焼結発泡構造体は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
一実施形態では、本発明の焼結発泡構造体は、(C)1つ以上の任意の添加剤を更に含む。
(A)ブロック複合材料、(B)結晶性ブロック複合材料、及び(C)任意の添加剤は、本明細書に開示される任意のそれぞれの(A)ブロック複合材料、(B)結晶性ブロック複合材料、及び(C)任意の添加剤であり得る。
焼結発泡構造体は、発泡ビーズの焼結によって形成された物品である。発泡ビーズは、本明細書に開示されている任意の発泡ビーズであり得る。焼結の非限定的な方法としては、スチームチェスト(steam-chest)成形が挙げられる。スチームチェスト成形は、80℃、若しくは90℃から100℃、若しくは110℃、若しくは120℃、若しくは130℃、若しくは140℃の温度、及び/又は0.05MPa、若しくは0.1MPaから0.2MPa、若しくは0.4MPaの圧力で起こる。別の実施形態では、焼結発泡構造体は、Polymer 56(2015)5~19に記載されるとおりに形成され、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、焼結発泡構造体では、図2に示すように、各ビーズのスキンが隣接するビーズのスキンと溶融されて、連続発泡体を形成する。
焼結発泡構造体は、(A)ブロック複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料のうちの少なくとも1つを含有する。言い換えれば、焼結発泡構造体は、(A)ブロック複合材料又は(B)結晶性ブロック複合材料のいずれかを含有し得るか、又は、焼結発泡構造体は、(A)ブロック複合材料と(B)結晶性ブロック複合材料の両方を含有し得る。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、(A)ブロック複合材料、(B)結晶性ブロック複合材料、及びそれらの組み合わせから選択される複合材料成分を含有する。一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、少なくとも50重量%、又は少なくとも80重量%、又は少なくとも90重量%、又は少なくとも95重量%、又は少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%、100重量%の複合材料成分を含有する。一実施形態では、焼結発泡構造体は、(C)1つ以上の任意の添加剤を更に含有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、結晶性ブロック複合材料中の(A)ブロック複合材料及び(B)焼結発泡構造体中の結晶性ブロック複合材料の重量比は、0:1.0、又は0.25:1、又は1:1から4:1.0、又は1.0:0である。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、(A)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなるが、但し、焼結発泡構造体は(A)ブロックコ複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料のうち少なくとも1つを含有する。
(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、(A)20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、(A)50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%のブロック複合材料と、(B)20重量%、又は30重量%、又は40重量%から50重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、焼結発泡構造体は熱可塑性である。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、30、又は35、又は40から60、又は70のアスカーC硬度を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、0.20g/cc未満の発泡密度を有する。別の実施形態では、焼結発泡構造体は、0.05g/cc、又は0.08g/ccから0.19g/cc、又は0.20g/cc未満の発泡密度を有する。別の実施形態では、焼結発泡構造体は、0.05g/cc~0.20g/cc未満、又は0.05g/cc~0.19g/ccの密度を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、30%、又は35%、又は40%から50%、又は55%、又は60%、又は65%、又は70%、又は80%の落下球リバウンドを有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、20%、又は24%から45%、又は50%の平均破断歪みを有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、0.50MPa以上の平均破断応力を有する。別の実施形態では、焼結発泡構造体は、0.50MPa、又は0.55MPa、又は0.60MPa、又は0.65MPa、又は0.70MPa、又は0.75MPaから1.40MPa、又は1.65MPa、又は1.70MPa、又は2.00MPaの平均破断応力を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、4.5N/mm、又は5.0N/mm、又は5.5N/mm、又は6.0N/mm、又は8N/mmから10N/mm、又は11N/mm、又は12N/mm、又は15N/mmのタイプC引裂きを有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、1.0N/mm、又は1.5N/mm、又は1.75N/mmから2.25N/mm、又は2.5N/mmのスプリット引裂きを有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、1.0%以下、又は0.8%以下の線形収縮(70℃/40分)を有する。別の実施形態では、焼結発泡構造体は、0.1%、又は0.3%から0.5%、又は0.6%、又は0.7%、又は0.8%又は1.0%の線形収縮(70℃/40分)を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、70%、又は75%、又は77%から88%、又は90%の圧縮永久歪み(50%、50℃/6時間)を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体が、0.20g/cc未満の発泡密度及び1.0%以下の線形収縮を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、90%以下の圧縮永久歪み、及び0.50MPa以上の平均破断応力を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、第1の溶融ピーク(Tm1SFS)及び第2の溶融ピーク(Tm2SFS)を含む、2つの溶融ピークを有する。一実施形態では、Tm1SFSとTm2SFSとの差は20℃超、又は40℃超、又は50℃超、又は60℃超である。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、4.5N/mm、又は5.0N/mm、又は5.5N/mm、又は6.0N/mm、又は8N/mmから10N/mm、又は11N/mm、又は12N/mm、又は15N/mmのタイプC引裂き、及び0.50MPa以上の平均破断応力を有する。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、(A)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)0重量%、又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなるが、但し、焼結発泡構造体は(A)ブロックコ複合材料及び(B)結晶性ブロック複合材料のうち少なくとも1つを含有する。一実施形態では、焼結発泡構造体は熱可塑性であり、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する。(i)30、若しくは35、若しくは40から60、若しくは70のアスカーC硬度、及び/又は(ii)0.05g/cc、若しくは0.08g/ccから0.19g/cc、若しくは0.20g/cc未満の発泡密度、及び/又は(iii)30%、若しくは35%、若しくは40%から50%、若しくは55%、若しくは60%、若しくは65%、若しくは70%、若しくは80%の落下球リバウンド、及び/又は(iv)20%、若しくは24%から45%、若しくは50%の平均破断歪み、及び/又は(v)0.50MPa、若しくは0.55MPa、若しくは0.60MPa、若しくは0.65MPa、若しくは0.70MPa、若しくは0.75MPaから1.40MPa、若しくは1.65MPa、若しくは1.70MPa、若しくは2.00MPaの平均破断応力、及び/又は(vi)4.5N/mm、若しくは5.0N/mm、若しくは5.5N/mm、若しくは6.0N/mm、若しくは8N/mmから10N/mm、若しくは11N/mm、若しくは12N/mm、若しくは15N/mmのタイプC引裂き、及び/又は(vii)1.0N/mm、若しくは1.5N/mm、若しくは1.75N/mmから2.25N/mm、若しくは2.5N/mmのスプリット引裂き、及び/又は(viii)0.1%、若しくは0.3%から0.5%、若しくは0.6%、若しくは0.7%、若しくは0.8%、若しくは1.0%の線形収縮(70℃/40分)、及び/又は(ix)70%、若しくは75%、若しくは77%から88%、若しくは90%の圧縮永久歪み(50%、50℃/時間)、及び/又は(x)2つの溶融ピークを示す、及び/又は(xi)Tm1SFSとTm2SFSとの差が20℃超、若しくは40℃超、若しくは50℃超、若しくは60℃超である。更なる一実施形態では、焼結発泡構造体は、上記の特性(i)~(xi)の全てを有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
一実施形態では、焼結発泡構造体は、焼結発泡構造体の総重量に基づいて、(A)20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%のブロック複合材料と、(B)又は20重量%、又は30重量%、又は40重量%、又は50重量%から60重量%、又は70重量%、又は80重量%、又は90重量%、又は100重量%の結晶性ブロック複合材料と、任意に(C)0重量%、又は0.01重量%から0.3重量%、又は0.5重量%、又は1重量%、又は2重量%、又は3重量%、又は5重量%の任意の添加剤を含むか、又はそれらから本質的になるか、又はそれらからなる。一実施形態では、焼結発泡構造体は熱可塑性であり、以下の特性の1つ、いくつか、又は全てを有する。(i)30、若しくは35、若しくは40から60、若しくは70のアスカーC硬度、及び/又は(ii)0.05g/cc、若しくは0.08g/ccから0.19g/cc、若しくは0.20g/cc未満の発泡密度、及び/又は(iii)30%、若しくは35%、若しくは40%から50%、若しくは55%、若しくは60%、若しくは65%、若しくは70%、若しくは80%の落下球リバウンド、及び/又は(iv)20%、若しくは24%から45%、若しくは50%の平均破断歪み、及び/又は(v)0.50MPa、若しくは0.55MPa、若しくは0.60MPa、若しくは0.65MPa、若しくは0.70MPa、若しくは0.75MPaから1.40MPa、若しくは1.65MPa、若しくは1.70MPa、若しくは2.00MPaの平均破断応力、及び/又は(vi)4.5N/mm、若しくは5.0N/mm、若しくは5.5N/mm、若しくは6.0N/mm、若しくは8N/mmから10N/mm、若しくは11N/mm、若しくは12N/mm、若しくは15N/mmのタイプC引裂き、及び/又は(vii)1.0N/mm、若しくは1.5N/mm、若しくは1.75N/mmから2.25N/mm、若しくは2.5N/mmのスプリット引裂き、及び/又は(viii)0.1%、若しくは0.3%から0.5%、若しくは0.6%、若しくは0.7%、若しくは0.8%、若しくは1.0%の線形収縮(70℃/40分)、及び/又は(ix)70%、若しくは75%、若しくは77%から88%、若しくは90%の圧縮永久歪み(50%、50℃/時間)、及び/又は(x)2つの溶融ピークを示す、及び/又は(xi)Tm1SFSとTm2SFSとの差が20℃超、若しくは40℃超、若しくは50℃超、若しくは60℃超である。更なる一実施形態では、焼結発泡構造体は、上記の特性(i)~(xi)の全てを有する。(A)BC及び/又は(B)CBCに適したα-オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C、C及びCのα-オレフィンが挙げられる。一実施形態では、(A)BC及び/又は(B)CBCのα-オレフィンはプロピレンである。
好適な焼結発泡構造体の非限定的な例としては、履物(例えば、履物のミッドソール)、包装、スポーツ用品、建築材料、及び断熱材が挙げられる。
試験方法
アスカーC焼結発泡構造体の硬度を、ASTM D2240に従って、20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)のプラーク(2つのスキン層を備えた元の焼結発泡構造体)に対して測定した。各例について1つのサンプルを試験した。各サンプルを、サンプルの表面全体(すなわち、サンプルに沿った異なる位置)で少なくとも3回(各測定の間に5秒の待ち時間で)測定した。平均を記録した。
平均破断応力を、ASTM D638に従って測定した。寸法が20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)のプラーク形態の焼結発泡構造体(2つのスキン層を備えた元の焼結発泡構造体)を、タイプ4の試験片(片側のスキン、ドッグボーン、厚さ3mm~5mm)のサンプルにダイカットした。破断歪みを、20インチ/分の試験速度で測定した。3つのサンプルの平均を報告した。結果を、パーセンテージでINSTRON 5565に記録した。
圧縮永久歪みを、50℃で50%圧縮の条件下で6時間、ASTM D395法Bに従って測定した。最上部のスキン層を、20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)の寸法のプラーク形態で、焼結発泡構造体から(水平帯鋸を使用して)除去した。次いで、サンプルをプラークからダイカットした。サンプルは、直径29mm、厚さ19mmの円筒形であった。各実施例について2つのサンプルを試験し、平均を報告した。圧縮永久歪みを、次の等式を用いて計算した:圧縮永久歪み=(T-T)/(T-T)×100;式中、Tは装置の間の距離であり、Tは試験前のサンプルの厚さであり、Tは30分間の回復後のサンプルの厚さである。
発泡ビーズの密度を、ASTM D792に従い水置換法を使用して測定した。この結果を、1立方センチメートルあたりのグラム(g)(g/cc又はg/cm)で記録した。
密度を、ASTM D792、B法に従って測定した。結果を、1立方センチメートルあたりのグラム(g)(g/cc又はg/cm)で記録した。
2つの溶融ピークの間の差(Tm1FB、Tm2FBの間)を、第1の溶融ピーク(例えば、Tm1FB)の絶対値マイナス第2の溶融ピーク(例えば、Tm2FB)として算出した。
焼結発泡構造体の発泡密度を、20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)(2つのスキン層を備えた元の焼結発泡構造体)の寸法のプラークをグラムで計量し、プラークの長さ、幅、厚さを使用してプラークの体積(立方センチメートル、cm)決定することによって測定した。結果(重量/体積)をg/cm(g/cc)で記録した。
直径5/8インチ(1.59cm)の鉄球を500mmの高さから、20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)のプラーク形態の焼結発泡構造体(2つのスキン層を備えた元の焼結発泡構造体)に落として、落下球リバウンドを測定した。プラークの上面から球が跳ね返る距離を、ミリメートル(mm)で測定した。落下球リバウンドを、次の等式を使用してパーセンテージとして計算した:落下球リバウンド=(球のリバウンド距離×100)/500。
線形収縮を、20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)の寸法のプラーク形態の元の焼結発泡構造体から垂直に切断されたサンプル(垂直帯鋸)で測定した。サンプルを、垂直帯鋸を使用して、75mm×75mm×10mmのサンプルサイズに切断し、各サンプルには、「10mm」の厚さに沿った上部スキン層と「10mm」の厚さに沿った下部スキン層が含まれていた。各サンプルの長さ(L)を測定した。次いで、サンプルを70℃に予熱したオーブンに入れた。サンプルをオーブンで40分間加熱した。オーブンからサンプルを取り出した後、サンプルを室温(23℃)で24時間冷却した。次いで、各サンプルの長さ(L)を測定した。パーセンテージで報告されるサンプルの長さの変化が、線形収縮(L-L)/(L)である。
メルトインデックス(I2)を、ASTM D1238に従って、2.16kgの荷重下で190℃で測定した。結果は、10分あたりに溶出したg(g/10分)で記録した。
ショアA硬度を、ASTM D2240に従って測定した。
タイプC引裂きを、ASTM D624に従って測定した。寸法が20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)のプラーク形態の焼結発泡構造体を、ASTM D624に指定されるタイプCの試験片(片側のスキン、厚さ=3mm)に従ってサンプルに切断した。タイプC引裂きを、20インチ/分の試験速度で測定した。結果をニュートン/ミリメートル(N/mm)で記録した。3つのサンプルの平均を記録した。
スプリット引裂きを、ASTM D3574試験Fに従って測定した。20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)の寸法のプラーク形態の焼結発泡構造体を、次の寸法のサンプル:15cm(長さ)×12.5cm(幅)×1.0cm(厚さ)に切断(垂直帯鋸)した。各サンプルには、「1cm」の厚さに沿った上部スキン層と「1cm」の厚さに沿った下部スキン層が含まれていた。スプリット引裂きを、ノッチの深さ2.5cm~4cmで、スキン層を介して、厚さの方向に垂直に、50mm/分の検査速度で測定した。結果をニュートン/ミリメートル(N/mm)で記録した。3つのサンプルの平均を記録した。
示差走査熱量測定(DSC)
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融、結晶化、及びガラス転移挙動を測定することができる。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)及びオートサンプラを装備するTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を行った。試験中、50ml/分の窒素パージガス流量を使用した。各サンプルを薄いフィルムに190℃で溶融プレスし、次いで、溶融したサンプルを室温(25℃)まで空冷した。3mg~10mg、直径6mmの試験片を冷却したポリマーから抽出し、秤量し、軽量アルミニウムパン(50mg)内に置き、圧着して閉じた。次いで、その熱特性を決定するために分析を行った。
サンプルの熱的挙動は、サンプルの温度を上下させて、熱流量対温度プロファイルを作成するによって決定した。その熱履歴を除去するため、最初に、サンプルを180℃まで急速に加熱し、3分間等温に保った。次に、サンプルを10℃/分の冷却速度で-80℃まで冷却し、-80℃で3分間等温に保った。次いで、サンプルを10℃/分の加熱速度で180℃まで加熱した(これが、「第2の加熱」勾配である)。冷却曲線及び第2の加熱曲線を記録した。決定した値は、外挿溶融開始T及び外挿結晶化開始Tである。(1グラムあたりのジュール単位の)融解熱(H)、及び以下の等式を使用して計算されたポリエチレンサンプルの結晶化度%:結晶化度%=((H)/292J/g)×100。
融解熱(H)(融解エンタルピーとしても知られている)及びピーク融解温度は、別段の指示がない限り、第2の加熱曲線から報告される。
溶融転移の開始と終了との間のベースラインを最初に引くことによって、融点TをDSC加熱曲線から決定した。次いで、溶融ピークの低温度側のデータに接線を描いた。この線が、ベースラインと交差する場所が、外挿された融解開始(T)である。これは、The Basis of Thermal Analysis,in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92,277-278(Edith A.Turi ed.,2d ed.1997)に記載されるとおりである。融点はピーク温度である。
ガラス転移温度(T)は、DSC加熱曲線から決定され、Bernhard Wunderlich,The Basis of Thermal Analysis,in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92,278-279(Edith A.Turi ed.,2d ed.1997)に記載されるように、サンプルの半分で液体熱容量が増加した。ベースラインをガラス転移領域の下及び上から引き、T領域を通って外挿した。サンプルの熱容量がこれらのベースラインの中間となる温度が、Tである。
分子量のゲル浸透クロマトグラフィー(3D-GPC)
クロマトグラフィーシステムは、Precision Detectors(現在はAgilent Technologies)2角レーザ光散乱(LS)検出器モデル2040に結合された内部IR5赤外検出器(IR5)を備える、PolymerChar GPC-IR(スペイン国バレンシア)高温GPCクロマトグラフからなる。全ての光散乱測定について、15度角を測定目的で使用する。オートサンプラオーブンコンパートメントを摂氏160度に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150度に設定した。使用したカラムは、4つのAgilent「Mixed A」30cm、20ミクロンの直線状混合床カラムであった。使用したクロマトグラフィー溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼンであり、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有していた。溶媒源に、窒素注入した。使用した注入体積は200マイクロリットルであり、流量は1.0ミリリットル/分であった。
GPCカラムセットの較正は、580~8400000の範囲の分子量を有する少なくとも20の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて実施し、個々の分子量の間に少なくとも10の間隔を空けて、6つの「カクテル」混合物中に該標準物質を配置した。標準物質を、Agilent Technologiesから購入した。1000000以上の分子量については50ミリリットルの溶媒中0.025グラムで、また1000000未満の分子量については50ミリリットルの溶媒中0.05グラムでポリスチレン標準物質を調製した。ポリスチレン標準物質を、30分間、静かに撹拌しながら80℃で溶解した。ポリスチレン標準ピーク分子量を、式1を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載される):
ポリエチレン-A×(Mポリスチレン (等式1)
式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい。
第5次多項式を使用して、それぞれのポリエチレンの同等較正点に当てはめた。NIST標準物質NBS 1475が52000Mwで得られるように、カラム分解能及びバンドの広がり効果を補正するため、Aに対してわずかな調整(約0.415~0.44)を行った。
サンプルをPolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いて半自動で調製し、ここでは、2mg/mlをサンプルの標的重量とし、PolymerChar高温オートサンプラを介して、予め窒素を注入したセプタキャップ付バイアルに溶媒(200ppmのBHTを含有)を添加した。サンプルを、「低速」振とうしながら摂氏160度で2時間溶解した。
Mn(GPC)、Mw(GPC)、及びMz(GPC)の計算は、PolymerChar GPC-IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用し、等式2~等式4に従い、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェア、各等間隔のデータ回収点(i)でベースラインを差し引いたIRクロマトグラム、及び等式1からの点(i)の狭い標準較正曲線から得られるポリエチレン等価分子量を使用したGPCの結果に基づいた。
Figure 0007252267000001
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC-IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して各サンプルに流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカー(FM)を、サンプル(RV(FMサンプル))内のそれぞれのデカンピークの保持容量(RV)を、狭い標準較正(RV(FM較正済み))内のデカンピークのRVと一致させることによって、各サンプルのポンプ流量(流量(公称))を直線的に補正するために使用した。流量マーカーピークの処理を、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアにより行った。許容可能な流量補正は、実効流量が公称流量の+/-2%以内となるものである。
多重検出器オフセット決定のための系統的アプローチは、Balke,Mourey,et.al.(Mourey and Balke,Chromatography Polym.Chpt 12,(1992))(Balke,Thitiratsakul,Lew,Cheung,Mourey,Chromatography Polym.Chpt 13、(1992))、によって公開されたものと一致する方法で行われ、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを使用した、広いホモポリマーポリエチレン標準物質(Mw/Mn>3)からのトリプル検出器ログ(MW及びIV)の結果を、狭い標準検量線からの狭い標準カラム較正結果に最適化する。
絶対分子量データを、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを使用して、Zimm(Zimm,B.H.,J.Chem.Phys.,16,1099(1948))及びKratochvil(Kratochvil,P.,Classical Light Scattering from Polymer Solutions,Elsevier,Oxford,NY(1987))によって公表されたものと一貫した方法で得た。分子量の決定において使用される全体的な注入濃度を、好適な直鎖状ポリエチレンホモポリマー、又は既知の重量平均分子量のポリエチレン標準物質のうちの1つから誘導される、質量検出器の面積及び質量検出器の定数から得た。(GPCOne(商標)を使用して)計算される分子量を、以下に述べるポリエチレン標準物質のうちの1つ以上から誘導される、光散乱定数、及び0.104の屈折率濃度係数、dn/dcを用いて得た。一般に、(GPCOne(商標)を用いて決定される)質量検出器応答(IR5)及び光散乱定数は、約50000g/モルを超える分子量を有する直鎖状標準物質から決定されるべきである。粘度計の較正(GPCOne(商標)を使用して決定)は、製造業者によって説明される方法を使用して、又は代替として標準参照材料(SRM)1475a(国立標準技術研究所(NIST)から入手可能)等の好適な線形の標準物質の公表された値を使用して達成され得る。粘度計定数(GPCOne(商標)を使用して取得)を計算し、特定の粘度領域(DV)及び較正標準物質の注入質量をその固有粘度に関連付ける。クロマトグラフィー濃度は、第2のバイラル(viral)係数効果(分子量に対する濃度効果)への対処を排除するのに十分に低いと仮定される。
他のそれぞれのモーメント、Mn(Abs)及びMz(Abs)は、等式5~等式7に従って次のように計算される。
Figure 0007252267000002
高温液体クロマトグラフィー(HTLC)
高温液体クロマトグラフィー(HTLC)実験方法の計測手段を、軽微な修正を加えた、D.Lee et al.,J.Chromatogr.A 2011,1218,7173の方法従って実施した。2つのShimadzu(米国メリーランド州コロンビア)LC-20ADポンプを使用して、それぞれデカン及びトリクロロベンゼン(TCB)を送達した。各ポンプを、10:1の固定分流器(部品番号:620-PO20-HS、米国カリフォルニア州のAnalytical Scientific Instruments Inc.)に接続した。分流器は、製造業者によれば、HO中0.1mL/分で1500psi(10.34MPa)の圧力降下を有した。両方のポンプの流量を、0.115mL/分に設定した。分流後、小流を、収集された溶媒を30分超の間計量することによって決定すると、デカン及びTCBの両方については0.01mL/分であった。収集された溶出液の体積を、室温での溶媒の質量及び密度によって決定した。小流をHTLCカラムに送達して、分離した。主流を溶媒貯蔵器に送り返した。50μLの混合機(Shimadzu)を分流器の後に接続して、Shimadzuポンプからの溶媒を混合させた。次いで、混合溶媒を、Waters(米国マサチューセッツ州ミルフォード)GPCV2000のオーブン内の注入器に送達した。Hypercarb(商標)カラム(2.1×100mm、粒径5μm)を、注入器と10ポートVICIバルブ(米国テキサス州ヒューストン)との間に接続した。バルブは、2つの60μLのサンプルループを備えた。このバルブを使用して、第1次元(D1)HTLCカラムから第2次元(D2)SECカラムへの連続的なサンプル溶出を行った。Waters GPCV2000のポンプ及びPLgel Rapid(商標)-Mカラム(10mm×100mm、粒径5μm)を、D2サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)のVICIバルブに接続した。文献(Y.Brun&P.Foster,J.Sep.Sci.2010、33、3501)に記載されるとおりに、接続には対称構成を使用した。二重角光散乱検出器(PD2040、米国カリフォルニア州サンタクララ)及びIR5赤外線吸収検出器をSECカラムの後に接続し、濃度、組成及び分子量を測定した。
HTLCのための分離:バイアルを160℃で2時間穏やかに振盪することによって、およそ30mgを8mLのデカン中で溶解させた。デカンは、ラジカル捕捉剤として400ppmのBHT(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール)を含有した。次いで、サンプルバイアルを注入用GPCV2000のオートサンプラに移した。オートサンプラ、注入器、Hypercarbカラム及びPLgelカラムの両方、10ポートVICIバルブ、並びにLS検出器及びIR5検出器の両方の温度を、分離を通して140℃に維持した。
注入前の初期条件は次のとおりであった:HTLCカラムの流量は0.01mL/分であった;D1 Hypercarbカラムの溶媒組成は100%デカンであった;SECカラムの流量は室温で2.51mL/分であった;D2 PLgelカラムの溶媒組成は100%TCBであった;D2 SECカラムの溶媒組成は、分離全体を通して変化しなかった。サンプル溶液の311μLアリコートを、HTLCカラムに注入した。注入により、以下に説明する勾配が引き起こされた。
0分~10分、100%デカン/0%TCB;
10分~651分、TCBは、0%TCB~80%TCBまで直線的に増加した。
注入はまた、EZChrom(商標)クロマトグラフィーデータシステム(Agilent)を使用して、15°角度(LS15)での光散乱シグナルの収集、並びにIR5検出器からの「測定」及び「メチル」シグナル(IR測定及びIRメチル)を引き起こした。検出器からのアナログシグナルを、SS420Xアナログ/デジタル変換器を介してデジタルシグナルに変換した。収集周波数は10Hzであった。注入により、10ポートVICIバルブの切り替えも引き起こした。バルブのスイッチを、SS420X変換器からのリレーシグナルによって制御した。バルブは、3分毎に切り替わった。クロマトグラムを、0分~651分に収集した。それぞれのクロマトグラムは、651/3=217 SECクロマトグラムからなった。勾配分離の後、0.2mLのTCB及び0.3mLのデカンを使用して、次の分離のためにHTLCカラムを洗浄及び再平衡化した。この工程の流量は、0.2mL/分であり、混合機に連結したShimadzu LC-20 ABポンプによって送達された。
HTLCのデータ分析:最初に651分の生のクロマトグラムを展開して、217 SECクロマトグラムをもたらした。各クロマトグラムは、2D溶出体積の単位で0mL~7.53mLであった。次いで、積分限界を設定し、SECクロマトグラムは、スパイク除去、ベースライン補正、及び平滑化を受けた。このプロセスは、従来のSECにおける複数のSECクロマトグラムのバッチ分析と類似していた。全てのSECクロマトグラムの和を検査して、ピークの左側(上限積分限界)及び右側(下限積分限界)の両方がゼロとしてベースラインにあったことを保証した。そうでない場合、積分限界を調整して、プロセスを繰り返した。
1~217のそれぞれのSECクロマトグラムnは、HTLCクロマトグラムでX-Y対をもたらし、ここで、nは、画分番号である:
=溶出体積(mL)=D1流量×n×tスイッチ
式中、tスイッチ=3分は、10ポートVICIバルブのスイッチ時間である。
Figure 0007252267000003
上記の方程式は、IR測定シグナルを例として使用する。得られたHTLCクロマトグラムは、分離されたポリマー成分の濃度を溶出体積の関数として示す。データのX-Y対も、IRメチル及びLS15シグナルから得た。IRメチル/IR測定の比を使用して、較正後の組成を計算する。LS15/IR測定の比を使用して、較正後の重量平均分子量(M)を計算する。
較正は、Lee et al.の手順に従う。20.0重量%、28.0重量%、50.0重量%、86.6重量%、92.0重量%及び95.8重量%Pのプロピレン含有量を有するHDPE、アイソタクチックポリプロピレン(iPP)及びエチレン-プロピレンコポリマーを、IRメチル/IR測定較正の標準物質として使用した。標準物質の組成を、NMRによって決定した。標準物質を、IR5検出器を用いてSECによって実行した。得られた標準物質のIRメチル/IR測定比を、それらの組成物の関数としてプロットし、較正曲線を得た。
HDPE参照を、通例のLS15較正のために使用した。参照のMを、LS及びRI(屈折率)検出器を用いて104.2kg/モルとして、GPCによって予め決定した。GPCは、GPCの標準物質としてNBS 1475を使用した。この標準物質は、NISTによって52.0kg/モルの認証値を有していた。7mg~10mgの標準物質を、8mLのデカン中、160℃に溶解した。溶液を、100%TCB中のHTLCカラムに注入した。ポリマーを、0.01mL/分で一定の100%TCB下で溶出した。したがって、ポリマーのピークは、HTLCカラム空隙体積に現れた。較正定数、Ωを、LS15シグナルの合計
(ALS15)及びIR測定シグナルの合計(AIR、測定)から決定した。
Figure 0007252267000004
次いで、実験のLS15/IR測定比を、からMに変換したΩ。
13C核磁気共鳴(NMR)
サンプル調製:クロムアセチルアセトネート(緩和剤)中0.025Mであったテトラクロロエタン-d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物、およそ2.6gを、10mmのNMRチューブ内のサンプル0.21gに添加することによって、サンプルを調製した。チューブ及びその内容物を135℃~140℃に加熱することにより、サンプルを溶解し、均質化した。
データ取得パラメータ:Bruker Dual DULの高温CryoProbeを装備するBruker 400MHz分光計を使用してデータを収集した。データファイルあたり320回の過渡応答、7.3秒のパルス繰り返し遅延(6秒の遅延+1.3秒の取得時間)、90度のフリップ角、及び120℃のサンプル温度での逆ゲート付きデカップリングを使用して、データを取得した。全ての測定を、固定様式の非回転サンプルに対して実施した。加熱した(125℃)NMRサンプル交換器に挿入する直前にサンプルを均質化し、データ取得前に7分間プローブ中で熱平衡化した。25000Hzの分光幅及び65Kデータポイントのファイルサイズを使用して、取得を行った。NMRを、例えば、以下で検討するように、結晶性ブロック複合材料指数又はブロック複合材料指数に関して、ポリマー全体のエチレンの総重量パーセント、キシレン可溶性画分中のエチレンの重量パーセントを決定するために使用する。
キシレン可溶性(XS)分画分析(ASTM D5492-17)
秤量した量の樹脂(2.0000±0.1000、g)を還流条件下で200mlのo-キシレンに溶解した。次いで、溶液を温度制御された水浴中で60分間25℃に冷却して、キシレン不溶性(XI)画分を結晶化させた。溶液が冷却され、不溶性画分が溶液から析出すると、キシレン不溶性画分(XI)からのキシレン可溶性(XS)画分の分離を、濾紙による濾過によって行った。キシレン溶液中の残りのo-キシレンを濾液から蒸発させ、
ASTM D5492-17に従って乾燥させた。乾燥キシレン可溶性画分中のエチレン含有量(キシレン可溶性中の重量%C2)を、本明細書で指定された13C NMR法を使用して測定した。
改良されたコモノマー含有量分布分析(iCCD)によって測定したアモルファスピーク
コモノマー含有量分析(iCCD)の改良法は、2015年に開発された(Cong and Parrott et al.、WO2017040127A1)。iCCD試験を、IR-5検出器(スペイン国のPolymerChar)及び二角光散乱検出器モデル2040(Precision検出器、現在はAgilent Technologies)を備えるCrystallization Elution Fractionation機器(CEF)(スペイン国のPolymerChar)を用いて実施した。検出器オーブン内のIR-5検出器の直前に、10cm(長さ)×1/4インチ(ID)のステンレスに20ミクロン~27ミクロンのガラス(米国のMoSCi Corporation)を詰めたガードカラムを取り付けた。オルトジクロロベンゼン(ODCB、99%無水グレード又はテクニカルグレード)を使用した。EMD Chemicalsからシリカゲル40(粒子径0.2mm~0.5mm、カタログ番号10181-3)を入手した(先にODCB溶媒の乾燥に使用することができる)。CEF機器に、Nパージ能力を備えたオートサンプラを装備した。ODCBを、使用前に1時間、乾燥窒素(N)を注入する。サンプル調製は、160℃で1時間振盪しながら、オートサンプラを4mg/mLで用いて(特に指定のない限り)行う。注入量は300μlであった。iCCDの温度プロファイルは、3℃/分で105℃~30℃での結晶化、30℃で2分間の熱平衡化(2分間に設定された可溶性画分溶出時間を含む)、3℃/分で30℃~140℃での溶出、であった。結晶化中の流量は、0.0ml/分である。溶出中の流量は、0.50ml/分である。データを、1秒あたり1データポイントで収集した。
iCCDカラムには、金でコーティングされたニッケル粒子(Bright 7GNM8-NiS、Nippon Chemical Industrial Co.)を15cm(長さ)×1/4インチ(ID)のステンレス管に詰めた。カラムの充填及びコンディショニングは、参考文献(Cong,R;Parrott,A.;Hollis,C.;Cheatham,M.WO2017040127A1)によるスラリー法を用いた。TCBスラリー充填の最終圧力は、150バールであった。
カラム温度の較正を、ODCB中の参照物質の直鎖状ホモポリマーポリエチレン(コモノマー含有量がゼロ、メルトインデックス(I)が1.0、多分散度M/Mがゲル浸透クロマトグラフィーで約2.6、1.0mg/ml)と、エイコサン(2mg/ml)との混合物を使用して行った。iCCD温度較正は、次の4つの工程からなった:(1)エイコサンの測定されたピーク溶出温度間の温度オフセットから30.00℃を引いたものとして定義されるディレイボリュームを計算する工程;(2)iCCD生温度データから溶出温度の温度オフセットを差し引く工程。この温度オフセットは、溶出温度、溶出流量等の実験条件の関数であることに留意されたい;(3)直鎖状ホモポリマーポリエチレン参照が101.0℃でピーク温度を有し、エイコサンが30.0℃のピーク温度を有するように、30.00℃~140.00℃の範囲にわたる溶出温度を変換する線形較正直線を作成する工程;(4)30℃で等温的に測定された可溶性画分について、30.0℃未満の溶出温度で、参考文献(Cerk and Cong et al.、米国特許第9,688,795号)に従って3℃/分の溶出加熱速度を使用することによって直線的に外挿する工程。
コモノマー含有量対iCCDの溶出温度を、12の参照物質(エチレンホモポリマー及びシングルサイトメタロセン触媒で作製されたエチレン-オクテンランダムコポリマー、35000~128000の範囲のエチレン当量の重量平均分子量を有する)を使用することで構築した。これらの参照物質を、いずれも、4mg/mLで以前に指定したものと同じ方法で分析した。報告された溶出ピーク温度は、0.978のRでiCCDの溶出温度に対するオクテンモル%の図4に従った。
アモルファス成分の重量分率の計算には、次の手順が含まれる:
(1)iCCDでクロマトグラムを取得し、これは、「dW/dT対溶出温度」を表示し、ここで、dW/dTは、Tの温度で溶出するポリマーの重量分率(W)である。
(2)アモルファス成分Tアモルファスの溶出温度の谷を決定し、ここで、Tアモルファスは、アモルファス成分のピークがベースライン又はほぼベースラインに戻る溶出温度として定義される。iCCDクロマトグラムから、Tアモルファスは、積分下限と40℃の間のピークバレーでの溶出温度である(例えば、図5を参照されたい);
(3)アモルファスピークのピーク面積(%)を計算する;
(4)アモルファスピーク(w可溶性)の重量分率を次のように計算する
Figure 0007252267000005
アモルファス材料は、38.5℃以下で溶出する材料を、濃度検出器で観察される積分限界全体での総物質溶出で割ったものとして定義される。
ここで、本開示のいくつかの実施形態を、以下の実施例において詳述する。
実施例
代表的な重合
サンプル複合材料成分BC2を、表1の反応条件で調製した。触媒は([[rel-2’、2’’’-[(1R、2R)-1,2-シクロヘキサンジイルビス(メチレンオキシ-κO)]ビス[3-(9H-カルバゾール-9-イル)-5-メチル[1,1’-ビフェニル]-2-オラト-κO]](2-)]ジメチルハフニウム)。共触媒-1は、米国特許第5,919,983号の実施例2に実質的に開示されている、長鎖トリアルキルアミン(Akzo Nobel,Inc.から入手可能なArmeen(商標)M2HT)の反応によって調製したテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのメチルジ(C14~18アルキル)アンモニウム塩と、HClと、Li[B(C6F5)4]との混合物であり、これはBoulder Scientificから購入し、更に精製することなく使用した。共触媒-2は、変性メチルアルモキサン(MMAO)であり、Akzo Nobelから購入し、更に精製することなく使用した。「DEZ」は、鎖シャトリング剤であるジエチル亜鉛を指す。
Figure 0007252267000006
BC1、BC2、及びCBC3の測定された特性を、表2及び表3に提供する。
Figure 0007252267000007
Figure 0007252267000008
A.結晶性ブロック複合材料指数(CBCI)
CBCIは、ジブロック内のCEB対CAOBの比が、CBC全体におけるエチレン対α-オレフィンの比と同じであるという推定の下、ブCBC内のブロックコポリマーの量の推定値を提供する。この仮定は、本明細書に記載されるように、個別の触媒動態及び鎖シャトリング触媒作用を介したジブロックの形成のための重合機構の理解に基づいて、これらの統計的オレフィンブロックコポリマーに対して有効である。このCBCI分析は、ポリマーがプロピレンホモポリマー(これらの実施例ではCAOP)とポリエチレン(これらの実施例ではCEP)との単純なブレンドである場合よりも、単離PPの量が少ないことを示す。結果として、ポリエチレン画分は、ポリマーが単にポリプロピレンとポリエチレンとのブレンドである場合には存在しないであろうかなりの量のプロピレンを含有する。この「余分なプロピレン」を説明するために、質量平衡計算を行って、ポリプロピレン及びポリエチレン画分の量、並びにHTLCによって分離される画分の各々に存在するプロピレンの重量%からCBCIを推定することができる。CBC3に対応するCBCIの計算を表4に提供する。
Figure 0007252267000009
上記の表3及び表4を参照して、最初に、ポリマー中の各成分からの重量パーセントプロピレンの和を、全重量%プロピレン/C(ポリマー全体の)をもたらす下記等式1に従って決定することにより、CBCIを測定する。この質量平衡の等式を使用して、ブロックコポリマー中に存在するPP及びPEの量を定量することができる。この質量平衡の等式を使用して、2成分ブレンド中、又は3成分若しくはn成分ブレンドにまで拡大してPP及びPEの量を定量することもできる。CBC3の場合、PP又はPEの総量は、ブロックコポリマー、並びに非結合のPP及びPEポリマーに存在するブロック内に含有されていた。
重量%C3全体=wPP(重量%C3 PP+wPE(重量%C3 PE) 等式1
式中、wPPはポリマー中のPPの重量分率である;wPEは、ポリマー中のPEの重量分率である;重量%C3 PPは、PP成分又はブロック内のプロピレンの重量パーセントである;重量%C3 PEは、PE成分又はブロック内のプロピレンの重量パーセントである。
プロピレン(C)の全重量パーセントが、ポリマー全体に存在するCの総量を表すC13 NMR又はいくつかの他の組成の測定から測定されることに留意されたい。PPブロック中のプロピレンの重量パーセント(重量%C3 PP)を100(該当する場合)に設定するか、そうでなければ、そのDSC融点、NMR測定、又は他の組成推定値から既知である場合、その値をその場所に当てはめることができる。同様に、PEブロック中のプロピレンの重量パーセント(重量%C3 PE)を100(該当する場合)に設定するか、そうでなければ、そのDSC融点、NMR測定、又は他の組成推定値から既知である場合、その値をその場所に当てはめることができる。Cの重量パーセントを表4に示す。
等式1に基づいて、ポリマーに存在するPPの全体の重量分率を、ポリマーで測定された総Cの質量平衡から等式2を使用して計算することができる。或いは、重合中のモノマー及びコモノマー消費量の質量平衡からも推定され得る。全体的に、これは、非結合成分中に存在するか又はブロックコポリマー中に存在するかにかかわらず、ポリマー中に存在するPP及びPEの量を表す。従来のブレンドの場合、PPの重量分率及びPEの重量分率は、存在するPP及びPEポリマーの個別の量に対応する。CBCの場合、PP対PEの重量分率の比率も、この統計的ブロックコポリマーに存在するPP及びPEの間の平均ブロック比率に対応すると想定される。
Figure 0007252267000010
式中、wPPはポリマー中のPPの重量分率である;重量%C3 PPは、PP成分又はブロック中のプロピレンの重量パーセントである;重量%C3 PEは、PE成分又はブロック中のプロピレンの重量パーセントである。
CBC中のブロックコポリマー(ジブロック)の量を推定するため、等式3~等式5を適用し、HTLC分析によって測定される単離PPの量を使用して、ジブロックコポリマー中に存在するポリプロピレンの量を決定する。HTLC分析において最初に単離又は分離された量は、「非結合PP」を表し、その組成は、ジブロックコポリマー中に存在するPPブロックを表す。等式3の左辺にポリマー全体の全重量パーセントC、並びに(HTLCから単離された)PPの重量分率及び(HTLCによって分離された)PEの重量分率を、等式3の右辺に置換することによって、等式4及び等式5を使用して、PE画分中のCの重量パーセントを計算することができる。PE画分は、非結合PPから分離された画分として記載され、ジブロック及び非結合PEを含有する。単離PPの組成は、前述のようなPPブロック中のプロピレンの重量パーセントと同じであると仮定される。
Figure 0007252267000011
式中、wPP単離は、HTLCから単離されたPPの重量分率である;wPE-画分は、HTLCから分離されたPEの重量分率であり、ジブロック及び非結合PEを含有する;重量%C3 PPは、PP中のプロピレンの重量%であり、これは、PPブロック及び非結合PPに存在する同量のプロピレンでもある;重量%C3 PE-画分は、HTLCによって分離されたPE-画分中のプロピレンの重量%である;並びに重量%C3全体は、ポリマー全体の全重量%プロピレンである。
HTLCからのポリエチレン画分中の重量%Cの量は、「非結合ポリエチレン」に存在する量を超える、ブロックコポリマー画分に存在するプロピレンの量を表す。ポリエチレン画分に存在する「追加の」プロピレンを説明するために、この画分にPPを存在させる唯一の方法は、PPポリマー鎖をPEポリマー鎖に接続する必要があることである(そうでなければ、HTLCで分離されたPP画分により単離される)。そのため、PPブロックは、PE画分が分離されるまでPEブロックに吸着されたままである。
ジブロック中に存在するPPの量を等式6を使用して計算する。
Figure 0007252267000012
式中、重量%C3 PE-画分は、HTLCによって分離されたPE-画分中のプロピレンの重量%である(等式4);重量%C3 PPは、PP成分又はブロック(先に定義される)中のプロピレンの重量%である;重量%C3 PEは、PE成分又はブロック(先に定義される)中のプロピレンの重量%である;wPP-ジブロックは、HTLCによってPE-画分で分離されたジブロック内のPPの重量分率である。
このPE画分中に存在するジブロックの量は、PPブロック対PEブロックの比が、全ポリマー中に存在するPP対PEの全体比と同じであると仮定することによって推定することができる。例えば、PP対PEの全体比が全ポリマーにおいて1:1である場合、ジブロック中のPP対PEの比もまた1:1であると仮定される。そのため、PE画分中に存在するジブロックの重量分率は、ジブロック中のPPの重量分率(wPP-ジブロック)に2を乗算したものとなる。これを計算するための別の方法は、ジブロック中の重量分率PP(wPP-ジブロック)を、全ポリマー中のPPの重量分率で除算することによる(等式2)。
全ポリマー中に存在するジブロックの量を更に推定するため、PE画分中のジブロックの推定量に、HTLCから測定したPE画分の重量分率を乗算する。結晶性ブロック複合材料指数を推定するため、ジブロックコポリマーの量を、等式7によって決定する。CBCIを推定するため、等式6を使用して計算されたPE画分中のジブロックの重量分率を(等式2で計算されるように)PPの全重量分率で除算し、次いで、PE画分の重量分率で乗算する。
Figure 0007252267000013
式中、wPP-ジブロックは、HTLCによってPE画分で分離されたジブロック内のPPの重量分率である(等式6);wPPは、ポリマー中のPPの重量分率である;wPE-画分は、HTLCから分離されたPEの重量分率であり、ジブロック及び非結合PEを含有する(等式5)。
B.ブロック複合材料指数(BCI)の計算
本明細書では、ブロック複合材料インデックス(BCI)という用語は、ブロックコポリマーの重量パーセンテージを100%で割ったもの(すなわち、重量分率)として定義される。BCIの値は、0~最大1.0の範囲とすることができ、1.0は、100%のブロックコポリマーに等しく、ゼロは、従来のブレンド又はランダムコポリマー等の材料についてのものとなり得る。別の言い方をすれば、キシレン不溶性画分については、BCIは1.0であり、キシレン可溶性画分については、BCIにはゼロの値が割り当てられる。
計算の詳細な手順は次のとおりである。
1. 13C NMR(全重量%C2合計)によってポリマー全体のエチレン含有量を測定する。
2. 重合プロセス中のモノマー及びコモノマーの供給速度から、PPブロックのエチレン含有量(PPブロック/ポリマー中の重量%C2、重量%C2 iPP硬質とも呼ばれる)を計算する。或いは、DSCのTmとランダムプロピレンエチレンコポリマー中のエチレン含有量との相関関係を使用して、DSC融解温度から計算することもできる。
3. 重合プロセス中のモノマー及びコモノマーの供給速度から、EPブロック/ポリマー中のエチレン含有量(EPブロック/ポリマーの重量%C2、重量%C2 EP軟質とも呼ばれる)を計算する。或いは、DSCのTmとランダムプロピレンエチレンコポリマーのエチレン含有量との相関関係を使用して、DSC融解温度から計算することもできる。
4. 等式8からキシレン不溶性画分(重量%C2キシレン不溶性、又は重量%C2不溶性)中のエチレン含有量を計算し、ここで、w可溶性はiCCD法で測定されたアモルファスピークの重量分率、w不溶性は(1-w可溶性)に等しい不溶性ピークの重量分率である;キシレン可溶性画分中の重量%エチレン含有量(重量%C2可溶性)は、キシレン可溶性画分に対する13C NMRから測定される。
重量%C2全体=w不溶性(重量%C2不溶性)+w可溶性(重量%C2可溶性) 等式8
5. 材料全体の全体的なC2含有量は、等式9に従う。
重量%C2全体=wiPP硬質(重量%C2iPP)+wEP軟質(重量%C2EP軟質) 等式9
6. 等式10に従い、不溶性画分(XI)中の重量分率PP(XI中のwt PP、wiPP硬質)を(XI中の重量%C2からEPブロック中の重量%C2を引いたもの/ポリマー)/(PPブロック中の重量%C2/ポリマー-EPブロック中の重量%C2/ポリマー)として計算する:
Figure 0007252267000014
7. 等式11に従って、XI中のEPの重量分率(XI中の重量分率EP、WEP軟質と呼ばれる)を(1-キシレン不溶性中の重量分率PP)として計算する。
EP軟質=1-wiPP硬質 等式11
8. XI中のジブロックの重量分率(不溶性画分中の重量分率ジブロック)を、ブロック又はポリマーの重量分率EPで割ったXI中の重量分率EPとして計算する。
9. BCIは、(不溶性画分中のジブロックの重量分率)に(キシレン不溶性の重量分率)を掛けて計算される。
BCIの推定は、ポリマーが単にiPPホモポリマーとEPコポリマーとのブレンドである場合には存在しないであろう明らかな量のエチレンを不溶性画分が含有することが示されていることに基づく。この「余分なエチレン」を説明するため、質量平衡の計算を行い、キシレン不溶性及び可溶性画分の量、並びに画分のそれぞれに存在する重量パーセントエチレンから、ブロック複合材料指数を推定することができる(Carnahan et al.、米国特許第8,802,774号公報)。
BC1及びBC2に対応するBCI計算を下記表5に提供する。
Figure 0007252267000015
実施例において使用される材料を、下記表6に提供する。
Figure 0007252267000016
C.ペレット化
成分を、Werner&Pfleiderer ZSK 40 Mc Plus共回転噛み合い二軸スクリュー押出機のホッパーに供給した。温度プロファイルは次のとおりであった:180/180/180/180/185/185/185/180/180℃。
BC1及びCBC3のブレンド(それぞれ上記のように製造された)を含有するサンプルの場合、BC1及びCBC3を、押出機のホッパーに供給する前に、ドライブレンディングによって予備混合した。Gala Industries製の水中ペレタイザーを使用して、押し出し物を含む小さな丸い形のペレットを調製した。ペレットの直径は約1mm~3mmであり、約100カウント/グラム~150カウント/グラムであった。ペレットの組成及び特性を下記表7に提供する。
Figure 0007252267000017
図1は、サンプルペレットのDSC加熱曲線である。示されているように、CS1ペレットには単一の溶融ピークがあるが、実施例2~実施例6にはそれぞれ少なくとも2つの溶融ピークがある。
D.発泡ビーズの製造
ペレットを、加熱ユニット及びガス注入バルブを備えたオートクレーブに供給した。オートクレーブを、下記表8に示す発泡温度まで加熱した。同時に、発泡剤(高圧CO)を飽和するまで(0.5時間~2時間)オートクレーブに注入した。オートクレーブの圧力は樹脂の種類に応じて異なるが、通常は50バール~200バールである。ポリマーが発泡剤で完全に飽和した後、急速な減圧が起こり、発泡ビーズが形成された。発泡ビーズを室温(23℃)で数日間コンディショニングして、発泡ビーズの内側と外側の間でガス交換を可能にした。
発泡ビーズの組成及び特性を下記表8に提供する。
Figure 0007252267000018
E.焼結
焼結発泡構造体を、発泡ビーズから形成した。発泡ビーズを蒸気チェスト型(steam chesting mold)に真空吸引した。次いで、高圧蒸気を鋳型に注入して、発泡ビーズの表面を加熱/溶融した。同時に、ビーズ内焼結を達成するために鋳型を閉じた。蒸気圧は、発泡ビーズに含まれる樹脂の種類に依存した。焼結に続いて、水冷プロセス及び真空プロセスを行い、焼結発泡構造体から水を除去した。全体のサイクルタイムは2分~5分であった。調製された焼結発泡構造体は、次の寸法のプラークであった:20cm(長さ)×10cm(幅)×1cm~2cm(厚さ)。
焼結発泡構造体の組成及び特性を下記表4に提供する。
Figure 0007252267000019
図2は、発泡ビーズの界面を示す実施例5の構造体のSEM顕微鏡写真である。
図3は、発泡ビーズの界面を示すCS1構造のSEM顕微鏡写真である。
(A)ブロック複合材料(BC1又はBC2)と(B)結晶性ブロック複合材料(CBC3)の一方又は両方を含有する発泡ビーズから形成された焼結発泡構造体は、エチレン/1-オクテンマルチブロックコポリマー(INFUSE D9130.05)を含有する比較焼結発泡構造体よりも、(i)低い発泡密度(0.20g/cc未満);(ii)高いアスカーC硬度(42超);並びに(iii)高い平均破断応力(0.50MPa超)、及び(iv)高いタイプC引裂き強度(5N/mm超)及び(v)高いスプリット引裂き強度(1.5N/mm超)を示すことを発見した(実施例2の構造体-実施例6の構造体をCS1構造体と比較)。
より低い発泡密度(0.20g/cc未満)は、(A)ブロック複合材料(BC1又はBC2)及び(B)結晶性ブロック複合材料(CBC3)の一方又は両方を含有する発泡ビーズが良好な発泡性及び十分な蒸気チェスト成形性能の両方を有することを示し、成形プロセスでの収縮が少ないことを示している。焼結発泡体の発泡密度が低いと軽量発泡体が得られ、これは、エネルギー効率が高いことからスポーツシューズに有利である。
(A)ブロック複合材料(BC1又はBC2)及び(B)結晶性ブロック複合材料(CBC3)の一方又は両方を含有する発泡ビーズから形成された焼結発泡構造体は、予想外なことに、低い発泡密度(0.20g/cc未満)及びミッドソール用途等の低発泡密度(更には0.1g/cc未満)での焼結発泡構造体の用途に許容可能な線形収縮(1.0%以下)の両方を示すことを発見した(実施例2の構造体-実施例6の構造体を参照されたい)。従来、密度がより低い発泡構造体ではセル壁の分子鎖のゆるみのため、加熱時に線形収縮が増加することから、低発泡密度(0.20g/cc未満)と低線形収縮(1.0%以下)の両方を併せ持つことは予想外である。低発泡密度(0.20g/cc未満)と低線形収縮(1.0%以下)の両方を併せ持つことは、スポーツランニングシューズ用にエネルギー効率が改善されている材料をそれほど必要としないため、ミッドソール用途等の焼結発泡構造体の用途に有利である。
本開示は、本明細書に含まれる実施形態及び例示に限定されず、実施形態の部分、及び異なる実施形態の要素の組み合わせを含むこれらの実施形態の変更された形態を、以下の特許請求の範囲の範囲内に該当するものとして含むことが、特に意図されている。
なお、本発明は次の態様にも関する。
(1)以下の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料、の少なくとも1つを含む発泡ビーズ。
(2)(A)前記ブロック複合材料を含む、上記(1)に記載の発泡ビーズ。
(3)(B)前記結晶性ブロック複合材料を含む、上記(1)又は(2)に記載の発泡ビーズ。
(4)前記発泡ビーズが、0.25:1.0~4.0:1.0の(A)前記ブロック複合材料と(B)前記結晶性ブロック複合材料との重量比を有する、上記(1)~(3)のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
(5)前記発泡ビーズが2つの溶融ピークを有する、上記(1)~(4)のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
(6)前記発泡ビーズが、第1の溶融ピーク(Tm1 FB )及び第2の溶融ピーク(Tm2 FB )を有し、Tm1 FB とTm2 FB との間の差が20℃以上である、上記(1)~(5)のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
(7)以下の成分:(A)ブロック複合材料、及び/又は(B)結晶性ブロック複合材料、の少なくとも1つを含む組成物から形成される、焼結発泡構造体。
(8)前記焼結発泡構造体が、0.20g/cc未満の発泡密度及び1.0%以下の線形収縮を有する、上記(7)に記載の焼結発泡構造体。
(9)(A)前記ブロック複合材料を含む、上記(7)又は(8)に記載の焼結発泡構造体。
(10)前記焼結発泡構造体が、4.5N/mm~15N/mmのタイプC引裂き、及び0.50MPa以上の平均破断応力を有する、上記(7)~(9)のいずれか一項に記載の焼結発泡構造体。

Claims (10)

  1. 以下の成分(A)及び(B)のうち少なくとも一つの成分を含む発泡ビーズ
    (A)以下の3つのポリマー成分を含むブロック複合材料
    (ai)エチレン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、10モル%以上90モル%未満のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー、
    (aii)アルファ-オレフィン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%を超えるアルファ-オレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー、及び
    (aiii)エチレンブロックとアルファ-オレフィンブロックとを有するブロックコポリマーであって、前記エチレンブロックは前記アルファ-オレフィンブロックよりも多くの重合エチレンを含有する、ブロックコポリマー(ここで、前記エチレンブロックと前記成分(ai)のエチレン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有し、前記アルファ-オレフィンブロックと前記成分(aii)のアルファ-オレフィン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有する);
    及び/又は
    (B)以下の3つのポリマー成分を含む結晶性ブロック複合材料
    (bi)結晶性エチレン系ポリマーにおける重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%以上のエチレン含有量を有する結晶性エチレン系ポリマー、
    (bii)結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有する結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー、及び
    (biii)結晶性エチレンブロック及び結晶性アルファ-オレフィンブロックを含むブロックコポリマー(ここで、前記結晶性エチレンブロックと前記成分(bi)の結晶性エチレン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有し、前記結晶性アルファ-オレフィンブロックと前記成分(bii)の結晶性アルファ-オレフィン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有する)
  2. (A)前記ブロック複合材料を含む、請求項1に記載の発泡ビーズ。
  3. (B)前記結晶性ブロック複合材料を含む、請求項1又は請求項2に記載の発泡ビーズ。
  4. 前記発泡ビーズが、0.25:1.0~4.0:1.0の(A)前記ブロック複合材料と(B)前記結晶性ブロック複合材料との重量比を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
  5. 前記発泡ビーズが2つの溶融ピークを有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
  6. 前記発泡ビーズが、第1の溶融ピーク(Tm1FB)及び第2の溶融ピーク(Tm2FB)を有し、Tm1FBとTm2FBとの間の差が20℃以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の発泡ビーズ。
  7. 以下の成分(A)及び(B)のうち少なくとも1つを含む組成物から形成される、焼結発泡構造体:
    (A)以下の3つのポリマー成分を含むブロック複合材料
    (ai)エチレン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、10モル%以上90モル%未満のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー、
    (aii)アルファ-オレフィン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%を超えるアルファ-オレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー、及び
    (aiii)エチレンブロックとアルファ-オレフィンブロックとを有するブロックコポリマーであって、前記エチレンブロックは前記アルファ-オレフィンブロックよりも多くの重合エチレンを含有するブロックコポリマー(ここで、前記エチレンブロックと前記成分(ai)のエチレン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有し、前記アルファ-オレフィンブロックと前記成分(aii)のアルファ-オレフィン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有する);
    及び/又は
    (B)以下の3つのポリマー成分を含む結晶性ブロック複合材料
    (bi)結晶性エチレン系ポリマーにおける重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%以上のエチレン含有量を有する結晶性エチレン系ポリマー、
    (bii)結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有する結晶性アルファ-オレフィン系ポリマー、及び
    (biii)結晶性エチレンブロック及び結晶性アルファ-オレフィンブロックを含むブロックコポリマー(ここで、前記結晶性エチレンブロックと前記成分(bi)の結晶性エチレン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有し、前記結晶性アルファ-オレフィンブロックと前記成分(bii)の結晶性アルファ-オレフィン系ポリマーとは5℃以下のTm差(絶対値)を有する)
  8. 前記焼結発泡構造体が、0.20g/cc未満の発泡密度及び1.0%以下の線形収縮を有する、請求項7に記載の焼結発泡構造体。
  9. (A)前記ブロック複合材料を含む、請求項7又は請求項8に記載の焼結発泡構造体。
  10. 前記焼結発泡構造体が、4.5N/mm~15N/mmのタイプC引裂き、及び0.50MPa以上の平均破断応力を有する、請求項7~9のいずれか一項に記載の焼結発泡構造体。
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