JPS5846212B2 - ポリエチレン組成物 - Google Patents

ポリエチレン組成物

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JPS5846212B2
JPS5846212B2 JP54060387A JP6038779A JPS5846212B2 JP S5846212 B2 JPS5846212 B2 JP S5846212B2 JP 54060387 A JP54060387 A JP 54060387A JP 6038779 A JP6038779 A JP 6038779A JP S5846212 B2 JPS5846212 B2 JP S5846212B2
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density polyethylene
low
polyethylene
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正 池上
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、すぐれた物性と成形性を有するポリエチレン
樹脂組成物に関する。
ポリエチレンは成形方法と用途によって要求される特性
が異なっており、それぞれに適合するようにポリマーの
特性が設計される。
すなわち、射出成形によって成形される製品には、分子
量が比較的低く、分子量分布が狭いポリマーが適してお
り、押出成形すなわち中墾敗形あるいはインフレーショ
ン成形等によって成形される製品には、分子量が比較的
高く、分子量分布の広いポリマーが用いられる。
分子量分布の広い押出成形用のポリエチレンの製造方法
として、別途製造した高分子量のポリエチレンと低分子
量のポリエチレンとを溶融混合する方法が提案されてい
る(特公昭45−3215、特公昭45−22007)
この方法によって製造されるポリマーは、極めてすぐれ
た物性を有している。
すなわち、剛性と環境ストレスクラック性(ESCR)
のバランスが通常の方法で製造されるポリマーよりもす
ぐれているために、薄い肉厚で十分な強度と耐薬品性を
示す。
したがって、この樹脂を用いて成形した瓶は、軽量で従
来の製品と十分対抗でき、省資源、省エネルギーの観点
からも工業的に極めて価値が高い。
また剛性が高く、かつESCRが良好であることは、よ
り厳しい条件での使用を可能にし、従来のものに比し機
能性の高い製品とすることができる。
高分子量ポリエチレンと低分子量ポリエチレンを混合す
ることにより製造されたポリマーは、上記のごときすぐ
れた性能を有する反面、欠点も有している。
それはダイスウェルが通常のポリエチレンに比し低いこ
と、溶融張力が低く成形性が劣ることである。
溶融ポリマーが成形機のダイから押出されると、バラン
ス効果によって膨潤が起る。
これをダイスウェルと称する。
中空成形を行う場合には、ある一定の長さの同筒状溶融
ポリマー(パリソン)で瓶が形成される。
ポリエチレンの成形メーカーは、市場の多様な要求に合
致した製品を製造するために多種類のポリエチレングレ
ードを使用する。
高分子量と低分子量のポリエチレンの混合によって製造
されるポリエチレンは、これらのポリマーよりダイスウ
ェルが低いためIこ、瓶を成形した場合には肉厚が薄く
なり、一定の品質の製品を得ることが困難となる。
肉厚を調節するためにはダイスを交換することが必要と
なり、生産性が低下する上に予備ダイスが必要になる等
、スウェルが著しく異なる場合には工業的に極めて不利
である。
また、か\る高分子量と低分子量のポリエチレンの混合
によって製造されるポリエチレンは、溶融張力が低く、
成形時にドローダウンが起り易いなどの欠点を有する。
本発明は、これらの欠点を解決し、良好な物性を有する
組成物を得るに至ったものである。
すなわち、本発明は、高分子量の高中密度ポリエチレン
(4)、低分子量の高中密度ポリエチレン(B)および
低密度ポリエチレン(0から成る緊密に溶融混和された
組成物であって、 (i) (A)の平均分子量は10万から100万、
(B)の平均分子量は0.1万から10万であり、(4
)対(B)の分子量比は5から200であり、(Qはデ
カリン中135℃の固有粘度〔η〕が0.70 dl/
g以上、膨張因子が3.3以上であり、 (i)(A)、(B)および(qの混合比率は(4)対
(B)が30対70から80対20であり、組成物中の
(C)の混合比率が1重量%以上12重量%以下である
ことを特徴とするポリエチレン組成物に係るものである
本発明によれば、工業的に適用範囲の広い調節されたダ
イスウェル、高い溶融張力を有し、成形性に優れ、しか
も高剛性で、かつ高ESCR性を示す物性的に極めてす
ぐれた吹込成形に適したポリエチレン組成物が与えられ
る。
高中密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンから戒る組
成物のいくつかはすでに公知である。
しかしながら、これらの公知組成物の概念には、本発明
の組成物は開示されていないことはもちろん示唆すらも
されていない。
たとえば特公昭4324532号には、(a)低密度ポ
リエチレン、(b)密度0.930以上でMIIO21
以下のポリエチレン0.3〜8重量%、および(c)密
度0.930以上でMIIO21以上のポリエチレン1
〜33重量%から威る組成物が開示されているが、この
組成物は低密度ポリエチレンが50%以上であり、本発
明の組成物とは全く性能が異なる。
後述の詳細な説明ならびに実施例、比較例から明らかな
とおり、低密度ポリエチレンが13重量%以上特に15
重量%以上となると、物性が著しく悪くなり、本発明の
効果は得られない。
また特公昭44−22904号、特公昭50−6022
号にも低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンから成
る組成物が開示されているが、高密度ポリエチレンが1
種類であること\、混合比率が異なる点で本発明とは異
質の組成物である。
本発明の構成々分である高分子量の高中密度ポリエチレ
ン(4)および低分子量の高中密度ポリエチレン(B)
は、密度0.93〜0.98のエチレンの単独重合体ま
たはエチレンと他のオレフィン、ジエン類との共重合体
である。
共重合に用いられる他のオレフィン、ジエンとしては、
プロピレン、ブテン、ペンテン、4〜メチルペンテン−
1、ヘキセン、オクテン、デセン等のαオレフイン類、
ブタジェン、イソプレン等のジオレフィン類、シクロペ
ンテン、シクロヘキセン、シクロペンタジェン、ノルボ
ルネン等のシクロオレフィン類が挙げられる。
高分子量成分(4)は平均分子量が10万から100万
、好ましくは30万から80万であり、低分子量成分(
B)は平均分子量0.1万から10万、好ましくは0.
5万から5万である。
(4)と(B)の分子量の比は5から200、好ましく
は10から100である。
分子量の比が5より低いと、本発明のすぐれた物性が得
にく\、また分子量分布が十分に広くならないため成形
性が悪くなる。
さらに低密度ポリエチレン(0の効果が出にく5なる。
一方、分子量の比が200以上になっても、物性、成形
性を向上させる上で何らの利点もなく、かつ製造上も不
利となる。
(4)および(B)の高中密度ポリエチレンは、通常の
懸濁重合、気相重合、溶液重合で製造することができる
重合に用いる触媒は、(4)、(B)の高中密度ポリエ
チレンを製造できるものであればどのような触媒であっ
てもかまわない。
しかしながら、工業的には脱触媒工程を省略できる高活
性触媒が望ましく、本発明者らの発明になる特公昭52
36788号、同52−36790号、同52−367
91号、同52−36795号、同52−36796号
、同52−36917号、特開昭52−127490号
、同53−70991号等に記載の触媒類および重合方
法が適している。
製造方法としては、(4)および(B)の高中密度ポリ
エチレンを2段以上の多段連続法によって製造すること
も可能である。
本発明の構成4分である低密度ポリエチレン(Qは、密
度0.90から0.93のいわゆる高圧法ポリエチレン
である。
このポリマーは、デカリン中135℃の固有粘度〔η〕
が0.70d11g以上、好ましくは0.85d11g
以上であり、膨張因子が33以上、好ましくは3.4以
上である。
〔η〕が0.70未満では、本発明の特徴であるダイス
ウェルを高くする効果、溶融張力を高くして成形性を良
くする効果が得られない。
また、膨張因子が3.3未満の低い値の場合には、本発
明の特徴であるダイスウェルを高くする効果、溶融張力
を高くする効果が得られない。
なお、膨張因子の上限は4である。
通常、膨張因子が4を越える低密度ポリエチレンは無い
こ\で膨張因子とは、デカリン中135°Cで求めた〔
η〕(〔η〕デカリンとする)と、ジオクチルアジペー
ト中14.5℃で求めた0711(02IDoAとする
)との比であり、次の式で表わしたものである。
膨張因子=〔η〕デカリン/〔η)DoA低密度ポリエ
チレン(0の種類としては、エチレンの単独重合体、プ
ロピレン、ブテン等の他のαオレフィン、酢酸ビニル、
アクリル酸エステル、塩化ビニル等のビニルモノマーと
の共重合体であってもよい。
低密度ポリエチレンは、いわゆる高圧法で製造される。
プロセスにはチュブラ−法とオートクレーブ法の2つが
あるが、本発明で用いられる低密度ポリエチレンは、オ
ートクレーブ法によって製造されたといわれるものであ
り、かつ上記各特性を満す特定のものである。
上記の特徴を示し、本発明の効果を発揮するものであれ
ば、もちろんどのような方法で製造したものでもよい。
次lこ(4)、(B)および(0成分の混合比率につい
て説明する。
(A)対(B)の比率は30対70から80対20の範
囲であり、好ましくは40対60から70対30である
(4)が80%または(B)が70%を越える場合には
、良好な物性、成形性が得られない。
組成物中の(C)成分の混合比率は1重量%以上12重
量%以下、好ましくは3〜10重量%である。
この範囲で混合することにより、高中密度ポリエチレン
の物性を損うことなくダイスウェル溶融張力の改良を行
うことができる。
成分(C)の混合量が少ないと効果が得られず、また混
合量が13重重量板上特に15重最重量上となると、流
動性が低下し溶融伸張性が低下して成形品の表面が悪く
なる等成形性が悪くなり、また剛性、ESCR等の物性
が低下する。
(4)、(B)および(C)の3成分の混合方法は、内
、(BL(C)を同時に混合混練する方法、3成分のう
ちのいずれか2e、分をあらかじめ混合し、続いて3番
目の成分を混合混練する方法のいずれを用いてもかまわ
ない。
高中密度ポリエチレン(4)、(B)と低密度ポリエチ
レン(qの混合は、溶融状態で通常の押出機、混線機を
用い、通常の条件で行なわれる。
押出機としては、シングルスクリユー、ダブルスクリユ
ーのいずれでもよく、ダブルスクリユー型としては、た
とえば日本製鋼所等のCIM、ファール(Farrel
)社製のFCM、DSM等が、また混線機としては、
たとえばバンバリーミキサ−を用いることができる。
本発明の組成物にはもちろん通常の安定剤、滑剤、帯電
防止剤、顔料、無機または有機の充填剤を混合すること
が可能である。
これらの例としてはチバガイギー社製イルガノックス1
076゜1010 、CHT 、DLTDP、ステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチ
ウム、チタンホワイト等が挙げられる。
低密度ポリエチレン(0のダイスウェル、溶融張力等成
形性改良効果は、本発明のような高分子量ポリエチレン
(4)と低分子量ポリエチレン(B)を組合せた高中密
度ポリエチレンの場合にのみ顕著であり、通常の一段法
重合によって得られるポリエチレンの場合には、効果が
ほとんどないか、効果があってもそれは非常に小さい。
以下実施例を挙げで説明するが、本発明は、これらの実
施例によって何ら制限されるものではない。
実施例で用いられている用語の意味は下記のとおりであ
る。
(i) 分子量(MW): デカリン溶液を用い、135℃で測定した固有粘度(η
)と、ジャーナル・オブ・ポリマーサイエンス36巻9
1頁(1957)記載の式%式% ): ASTMD−1505にしたがって測定した。
(!!す Izod衝撃強度: ASTMI) −256にしたがって測定した。
OV)MI: メルトインデックスを表ワシ、ASTMD−1238に
したがい、温度190℃、荷重2.16kgの条件下で
測定した。
(V)MIR: MI測定条件において、荷重21.6kgで測定、した
値をMIで除した商を意味する。
分子量分布の1つの尺度であり、これが高いほど分子量
分布が広いことを示す。
(Vt ESCR: 環境応力破壊抵抗力を示す。
50φ中空成型機を用い、シリンダ一温度160℃、金
型温度40℃にて成形した5 00rILl瓶(重量4
2.9、肉厚0.8 mm )に、ノニオン系界面活性
剤を内容積の10%充填し、60℃のオープンに入れ、
一定の内圧を加える。
ESCRは試験瓶の50%が破壊するまでの時間で表わ
される。
(vii)ダイスウェル: 外径16間、内径10mrnの中仝底形用ダイを用い、
温度170℃で押出したパリソン201n7rL当りの
重量で表わされる。
■11D膨張因子: デカリン中135°Cで測定した〔η〕(これを〔η〕
デカリンとする)とジオクチルアジペート中145℃で
測定した〔η〕(これを〔η)DoAとする)とからそ
の比を求め、これを膨張因子とする。
膨張因子=〔η〕デカリン/〔η)DoA(IX)溶融
張カニ フローテスターにより、190℃の温度でプランジャー
スピード2.0cm / 品i nで押出し、このス。
トラットをIon/Th1nで曳き伸ばし、そのときの
張力を溶融張力とする。
(X) 溶融伸長性: 上の溶融張力測定時のストランドの伸長状態から判定で
きる。
ストランドが切断しないでスムーズに伸長すれば、伸長
状態が良い。
逆に、ストランドが切断したり、スムーズに伸長しない
で溶融張力のハンチングが大きい場合は、伸長状態が悪
い。
実施例1〜4および比較例1〜6 (1)触媒の台底 トリクロルシラン(Hs r cls ) 1モル/l
のヘキサン溶液21を81のオートクレーブに入れ、5
0℃に保った。
これに組成物A1Mg6.。(C2Hi)2.o(n
C+Ho)9.5(OC+Ho)3.、の有機アルミニ
ウムーマグネシウム錯体の1モル/lのヘキサン溶液2
1を攪拌下に2時間かけて滴下し、さらにこの温度で2
時間反応させた。
生成した固体成分を21のヘキサンで2回沈降法によっ
て洗浄した。
この固体成分を含むスラリーに四塩化チタン21を仕込
み、130°Cにて2時間反応させた後、固体触媒を単
離し、遊離のハロゲンが検出されなくなるまでヘキサン
で洗浄した。
この固体触媒は261%のチタンを含有していた。
(2)高中密度ポリエチレンの製造 反応容積2001のステンレス製重合機を用い、連続重
合によりポリエチレンを製造した。
重合温度は86°CA重合圧力は12に、iiGで81
v/Hrの生成量となるよう重合をコントロールした。
触媒はトリエチルアルミニウムを0.5 mm al/
1の濃度で、また固体触媒は重合生成量が8 kg/
Hrとなるよう301/Hrのヘキサンと3もに導入し
た。
水素を分子量調節剤として用いた。高分子量のポリエチ
レン(4)は、分子量480000となるように気相組
成を調節した。
水素濃度は約13%であり、触媒効率は78万gポリマ
ー/jiTiであった。
低分子量ポリエチレン(B)は分子量が24000とな
るようlこ重合を行なった。
水素濃度は約73%、触媒効率は11万gポリマー/j
jTiであった。
(3)ポリエチレン組成物の製造 (2)で製造したポリエチレン(4)と(B)を55対
45の比率で混合し、これにさらに第1表に示した低密
度ポリエチレン(Qを6重量%加え、イルガノックス1
0761000pl)III、ステアリン酸カルシウム
1000pIXIIと\もに、40m1φの押出機で1
90℃にて混練、押出を行ないペレットとした。
なお、(2)で製造したポリエチレン(4)と(B)の
2成分を55対45の比率で混合し、低密度ポリエチレ
ン(0を770えない(4)と(B)の2成分のみから
成る組成物に、上と同様の添加剤を加え、上と同様の条
件でペレットにした。
これらの組成物の特性値を第1表に示す。
第1表には、(4)+(B)の2成分の組成物、低密度
ポリエチレン(0、および(4)+(B)の組成物に各
々の(C)を添加しでできた各々の(4)+(B)+(
C)の組成物の特性値を示す。
第1表から明らかな如く、(4)+(B)の組成物では
、溶融張力(Melt tension)が低く、ダ
イスウェルが低い。
たゾし、アイゾツト衝撃強度、ESCRは優れている。
一方、本発明の実施例1〜4に示す(4)+(B)+
(C)の組成物では、(4)+(B)の組成物のアイゾ
ツト衝撃強度、ESCRを損なわないで、かつMelt
tens−ion、ダイスウェルが非常に向上してい
る。
これに対し、比較例2〜6に示す(4)+(B)+ (
C)の組成物では、(4)+(B)の組成物のアイゾツ
ト衝撃強度、ESCRは大きく低下しないもの\、Me
l ttensionはほとんど改良されておらず、
ダイスウェルは改良効果が小さい。
すなわち、これら比較例では、(4)+(B)+ (C
)の組成物は(4)+(B)の組成物に比較し、実用的
メリットは認められない。
したがって、これらの実施例、比較例から、(Cmm分
の特性が(4)+(B)+ (03成分の特性に大きな
影響を与えることが明白である。
第1表に示される本発明の効果を、より解り易く説明す
ると、実施例1〜4におけるMelt ten−sio
n、ダイスウェルの増力0率は、それぞれ122〜14
5%、118〜120%であり、これに比較して比較例
のそれらは、それぞれ101〜1121%、113〜1
15%である。
すなわち(Q成分の種類によって、成形性改良効果が明
白に異なる。
なお、上記の増加率は下記の式による。
(4)+(B)+(C)(7)特性値、□。
。−増力。率(%)(4)+(B)の特性値 実施例5,6および比較例7,8 低密度ポリエチレン(Q(塩ダウAD−1000)の混
合比率を変える以外は、実施例1と同様にしで、(4)
、 (B) 、 (○から成る組成物を製造した。
結果は第2表に示す。
第2表から明らかな如く、傘・低密度ポリエチレン(0
の添加量が20%および40%のものはMIRが低く、
また溶融伸長性が悪く、成形品の表面状態が悪い等成形
性も悪く、かつアイゾツト衝撃強度、ESCRも低下し
、(4)+(B)+(C)三成分組成物のメリットが悪
くなる。
実施例 7 実施例1と同様の触媒を用い、同様の方法で高分子量ポ
リエチレン(4)、低分子量ポリエチレン(B)を合成
した。
なお、この場合、(4)は分子量580000となるよ
うに気相組成を調節した。
水素濃度は約10%であり、触媒効率は85万gl&T
iであった。
(B)は分子量15000となるようにした。
水素濃度は約76%触媒効率は10万g/j!Tiであ
った。
このようにしてつくった(4)、(B)を45対55で
ブレンドし、この組成物100に対して低密度ボ*リエ
チレン(0(塩ダウAD−1000)を5%添加し、実
施例1と同様の方法で混線押出して、(4)+ (B)
+(C)三成分の組成物をつくった。
この組成物の特性値を第3表に示す。
比較例 9 実施例7における(4)+(B) 2 b!i、分の組
成物についても同様に評価した。
結果は第3表に示す。第3表から明らかな如く、本発明
の組成物は、Melt tension、ダイスウェル
が高く、加工性に優れ、かつ衝撃強度、ESCR等の機
能性も優れている。
実施例 8 実施例7において合成した高分子量ポリエチレン(4)
、低分子量ポリエチレン(B)とを60対40でブレン
ドし、この組成物100に対して、低密度ポリエチレン
(0(塩ダウM−1820)8%を添加し、実施例1と
同様の方法で混線押出して、(4)+(B)+(C)3
成分の組成物をつくった。
この組成物の特性値を第4表1こ示す。
比較例 10 実施例8における(4)+(B)2成分の組成物につい
ても同様に評価した。
結果は第4表に示す。第4表から明らかな如く、本発明
の組成物は、Melt tension、ダイスウェ
ルが高く、加工性Iこ優れ、かつ衝撃強度、ESCR等
の機能性も優れている。
比較例 11 (1)触媒の合成 脱水した市販の無水塩化マグネシウム100gと三塩化
チタン(ストーファー社製AAグレード)15gとを2
5醋φのステンレス製ボール60個を入れた内容積31
のステンレス製ボールミル中に窒素雰囲気下にて装入し
、振動ボールミル機にて5時間共粉砕し触媒固体を得た
この固体は31重量%のTiが含まれていた。
(2)重合 実施例1で用いた2001の重合機1機を用い、上記固
体触媒とトリイソブチルアルミニウムを重合触媒として
、温度86°C1重合圧力12ky/iで重合を行った
触媒効率は15万gポリマーlTi&であった。
(3)組成物 (2)で製造したポリマーと低密度ポリエチレン*(旭
ダウAD−1000)とを、後者が6%となるよう実施
例1と同様に混練した。
比較例11の一段法高密度ポリエチレンおよびこの一段
法高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの組成物
の特性値を第5表に示す。
実施例1と比較して解るように、−投法高密度ポリエチ
レンの場合には、低密度ポリエチレンの効果が極めで小
さい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高分子量の高中密度ポリエチレン(4)、低分子量
    の高中密度ポリエチレン(B)および低密度ポリエチレ
    ン(0から威る緊密に溶融混和された組成物であって、 (1) (4)の平均分子量は10万から100万、
    (B)の平均分子量は0.1万から10万であり、(4
    )対(B)の分子量比は5から200であり、(Qはデ
    カリン中135℃の固有粘度〔η〕が0.70dl/g
    以上、膨張因子が3.3以上であり、 にr)(A)、(B)および(0の混合比率は(4)対
    (B)が30対70から80対20であり、組成物中の
    (Qの混合比率が1重量%以上12重量%以下であるこ
    とを特徴とするポリエチレン組成物。 2 高分子量成分(4)の平均分子量が30万から80
    万であり、低分子量成分(B)の平均分子量が0.5か
    ら5万であり、(4)と(B)の分子量比力月Oから1
    00である特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 低密度ポリエチレン(0のデカリン中135℃の固
    有粘度が0.85dl/g以上であり、膨張因子が3.
    5以上である特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    組成物。 4 高分子量成分(4)対低分子量威分(B)の比率が
    40対60から70対30である特許請求の範囲第1項
    ないし第3項のいずれかに記載の組成物。 5 低密度ポリエチレン(0の組成物中の混合比率が3
    重量%から10重量%である特許請求の範囲第1項ない
    し第4項のいずれかに記載の組成物。
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