JPS6215327B2 - - Google Patents

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JPS6215327B2
JPS6215327B2 JP54037159A JP3715979A JPS6215327B2 JP S6215327 B2 JPS6215327 B2 JP S6215327B2 JP 54037159 A JP54037159 A JP 54037159A JP 3715979 A JP3715979 A JP 3715979A JP S6215327 B2 JPS6215327 B2 JP S6215327B2
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JP
Japan
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film
extrusion
ethylene
density polyethylene
copolymer
Prior art date
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Application number
JP54037159A
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Japanese (ja)
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JPS54154466A (en
Inventor
Aren Fureizaa Uiriamu
Sutanrii Sheroshiiku Gearii
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Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of JPS54154466A publication Critical patent/JPS54154466A/en
Publication of JPS6215327B2 publication Critical patent/JPS6215327B2/ja
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、低密度エチレン炭化水素共重合体か
らフイルムを形成する方法、このフイルムの性質
を制御する方法、および前記低密度エチレン炭化
水素共重合体を含むフイルムに関する。このよう
にして製造されたフイルムは、実質的に溶融破壊
がない。 たいていの商業上入手しうる低密度ポリエチレ
ンは、肉厚壁のオートクレーブまたは管状の反応
器中で、50000psi程の高さの圧力および300℃に
およぶ温度で重合される。高圧低密度ポリエチレ
ンの分子構造は非常に複雑である。その簡単な構
成単位の配置の変換は本質的に無限である。高圧
樹脂は、複雑な長鎖枝分れ分子構造を有する特徴
がある。これらの長鎖枝分れは、樹脂のメルトレ
オロジーに大きな影響を有する。高圧低密度ポリ
エチレン樹脂はまた、一般に1〜6の炭素原子長
さの短鎖枝分れ範囲を有し、樹脂の結晶度(密
度)がこれにより制御される。これらの短鎖枝分
れの頻度分布は、平均で、たいていの鎖が同じ平
均枝分れ数を有する程度である。高圧低密度ポリ
エチレンを特徴づける短鎖枝分れ分布は狭いと考
えることができる。 低密度ポリエチレンはまた、可変原子価の遷移
金属化合物に基づく不均質触媒を使つてエチレン
を種々のα―オレフインと共重合させることによ
り低ないし中程度の圧力で製造できる。これらの
樹脂は、一般に、長鎖枝分れがあつても僅かであ
り、枝分れといえば短鎖枝分れである。枝長さ
は、共単量体の形式により制御される。枝分れの
頻度は、共重合中使用される共単量体の濃度によ
り制御される。枝分れの頻度分布は、共重合行程
中使用される遷移金属触媒の性質により影響され
る。遷移金属接触低密度ポリエチレンを特徴づけ
る短鎖枝分れ分布は非常に広いものである。後述
されるように、本方法により特定のエチレン炭化
水素共重合体から形成されたフイルムは、光学
的、機械的および縮み特性について新しい新規な
組合せを示す。 低密度ポリエチレンは、種々の性質を示す。こ
のポリエチレンは、可撓性であり、引張強さ、衝
撃抵抗、破裂強さおよび引裂強さのごとき機械的
性質の良好なバランスを示す。加えて、この種の
ポリエチレンは、比較的低温度までその強さを保
持する。ある種の樹脂は、−70℃ほどの低い温度
で脆化しない。低密度ポリエチレンは良好な化学
的抵抗を有する。すなわち、酸、アルカリ、およ
び無機溶液に比較的不活性である。他方、炭化水
素、ハロゲン化炭化水素および油およびグリース
には敏感である。低密度ポリエチレンは優れた絶
縁耐力を有する。 全低密度ポリエチレンの50%以上のものがフイ
ルムに処理される。このフイルムは、主として、
肉製品、冷凍食品、アイスバツグ、煮沸可能な
袋、織物および紙製品、棚商品、工業用ライナ、
輸送用サツク、パレツト用ストレツチおよび縮み
包み材のごとき包装の分野で利用される。建築お
よび農薬においては、多量の幅広の厚いフイルム
が使用される。 たいていの低密度ポリエチレンフイルムは、チ
ユーブラインフレートフイルム押出法により製造
される。製品には、スリーブまたはパウチとして
使用される2inまたはそれより小さいフイルムチ
ユーブから、20ftの折り径を提供する巨大なバル
ブまである(後者は縁部に沿つて切り開かれると
き40ft幅を呈する)。 まず、低密度ポリエチレンのレオロジーについ
て説明する。 重合物質のレオロジーは、分子量および分子量
分布に大きく依存する。高圧低密度ポリエチレン
の研究は、長鎖枝分れの重要性も示した。フイル
ム押出においては、流動学的特性の2つの面、す
なわちせん断および伸長が重要である。フイルム
押出機および押出ダイ内においては、重合メルト
は厳しいせん断変形を受ける。押出スクリユーが
メルトをフイルムダイ中に吸引するとき、メルト
は広い範囲のせん断速度でせん断を受ける。たい
ていのフイルム押出法は、メルトが100―
5000sec-1の範囲のせん断速度でせん断を受ける
と考えられる。重合体メルトは、一般にせん断減
粘性すなわち非ニユートン流れ性と称される性質
を示すことが知られている。せん断速度が増すと
粘度(せん断速度γ〓に対するせん断応力τの比)
は減ずる。粘度減少の程度は、分子量、その分布
および分子立体配座、すなわち重合体物質の長鎖
枝分れに依存する。短鎖枝分れはせん断粘度に少
ししか影響しない。一般に、広い分子量分布樹脂
は、フイルム押出に共通のせん断速度範囲におい
てせん断減粘性の改善を示す。狭い分子量分布樹
脂は、押出し等級のせん断速度でせん断減粘性の
減少を示す。これらの差の結果、狭い分布樹脂
は、等価な平均分子量の広い分子量分布樹脂より
も、押出中大きいパワを必要とし、高い圧力を発
生する。 重合物質のレオロジーは、慣習上せん断変形で
研究される。純粋のせん断において、変形樹脂の
速度公配は、流れ方向に垂直である。この変形モ
ードは、実験上便利であるが、フイルム製造工程
における物質のレスポンスを理解するための必須
の情報を示さない。せん断粘度をせん断応力およ
びせん断速度で定義できる。すなわち、 ηshear=τ12/γ〓 (1) こゝに、ηshear=せん断粘度(ポアズ) τ12=せん断応力(dyne/cm2) γ〓=せん断速度(sec-1) 伸長粘度は、垂直応力および歪速度で定義しう
る。すなわち、 ηext=σ11/ε〓 (2) ηext=伸長粘度(ポアズ) σ11=垂直応力(dyne/cm2) ε〓=歪速度(sec-1) 純粋な伸長流れにおいては、せん断流れと異な
り、速度勾配は流れ方向に平行である。商業上使
用される押出法は、せん断変形および伸長変形の
両者が関係する。フイルム押出(チユーブライン
フレートおよびスロツト流延)においては、樹脂
の伸長レオロジー特性がきわめて重要である。こ
れらは、実際に、この方法を支配するものであ
る。 伸長粘度は、多数の実験的技術で測定できる
(例えば、テネシー大学のポリマー・サイエン
ス・アンド・デイパートメントのレポートNo.104
のジエー・エル・ホワイトの論文参照)。こゝで
使用される方法は、一定歪速度法である。簡単に
いうと、本方法は、サーボ制御インストロン引張
試験機を使用する。シリコーン油槽に浸漬される
重合体の溶融リングの端部が、下記の関係にした
がつて加速速度で分離される。 L(t)=Loexp(εt) (3) こゝでL(t)=時点tにおけるあご分離 Lo=初あご分離 ε=歪速度(sec-1)、一定 t=時間 力変換器が変形中負荷を測定する。伸長粘度
は、応力を歪速度で割ることにより計算され、変
形中(温度約150℃)変位または時間の関数とし
て決定される。 高圧低密度ポリエチレンメルトが式(3)にしたが
つて変形されると、伸長粘度は、対数時間に関し
て加速速度で増大することが観察される。この態
様は、0.65のメルトインデツクスおよび0.922の
密度を有する高圧重合低密度ポリエチレンに対し
て第1図に示されている。この場合、メルトは歪
硬化するといわれる。この歪硬化は、歪速度が増
大するとき増大する。ある場合には、メルトは無
限の応力成長を示すことがある。 遷移金属接触エチレン炭化水素共重合体は、一
般に無限の応力成長を示さない。ある種の広い分
子量分布樹脂は歪硬化するが、それらの伸長粘度
は、対数時間に関して直線的に増すと思われる
(第2図参照)。追つて記載されるもののごときあ
る種の狭い分子量分布の樹脂は、歪速度が低いと
き歪硬化を僅かしか示さない。第3図は、歪硬化
が高歪速度で増大するが、広い分子量分布を有す
る高圧低密度ポリエチレンまたはエチレン炭化水
素共重合体で観察される程度には増大しない。 高圧低密度ポリエチレンは、狭い分子量分布の
エチレン炭化水素共重合体と比較してせん断にお
いて「軟」、伸長において「硬」と考えられる。
狭い分子量分布を有するエチレン炭化水素共重合
体は反対のレオロジーを有する。これらは、せん
断において「硬」、伸長において「軟」と考えら
れる。こゝに使用される「軟」および「硬」なる
用語は、高圧低密度ポリエチレンおよび狭い分子
量分布エチレン炭化水素共重合体を比較するとき
のせん断および伸長粘度の相対的大きさをいう。
狭い分子量分布を有する溶融されたエチレン炭化
水素共重合体からフイルムを押し出す改良された
方法が以下に記載されるように開発された。 次に低密度ポリエチレンのフイルム押出しにつ
いて説明する。 低密度ポリエチレンが、インフレートフイルム
押出およびスロツト流延押出のごとき従来のフイ
ルム押出技術によりフイルムに押し出される。高
圧低密度ポリエチレンからフイルムを押し出すの
に使用される押出装置のダイのダイキヤツプは、
一般に狭く、1545milの範囲に維持される。こ
れらの狭いダイギヤツプは、これらの樹脂の
「軟」せん断および「硬」伸長のレオロジーに順
応する。狭いダイギヤツプインフレートフイルム
押出しにおいて、MD引落比、すなわち最終フイ
ルム製品の厚さに対するダイギヤツプの比および
ブローアツプ比は、比較的低く保持される。これ
は、伸長において遂行されねばならぬゲージの低
減の大きさを減ずるようになされる。前述のよう
に、高圧低密度ポリエチレンメルトは、伸長変形
中無限の応力の成長を示しうる。高圧低密度ポリ
エチレンメルトは、良好な溶融強さを示すといわ
れる。インフレートフイルム押出において、この
性質は行程に良好な「バブル安定性」を賦与する
が、達成されうる引落のレベルを制限する。押出
物が伸長において変形されると、溶融応力は増大
し、配向および不平衡フイルム特性を生ずる。変
形が過大であり、すなわち高歪速度でなされる
と、この溶融応力は溶融強さを起すことがあり、
押出物は破壊する。高圧低密度ポリエチレン樹脂
は、注意深く制御された条件下でのみ高引落比を
得ることができる。樹脂は一般に高メルトインデ
ツクスを有し極度にきれいでなければならない。
なんらかの種類の異粒子、不均質メルト、高分子
量ゲル、交叉結合ゲル等の汚染物は、応力集中点
として働き、ブローホールを形成せしめ、チユー
ブラバブルを崩壊せしめる。 スロツト流延押出においては、溶融温度は、イ
ンフレートフイルム押出において使用される溶融
温度よりも相当高い(100−200〓)。より高い引
落比を得ることができる。他方、一般に、このフ
イルム押出方法において使用される伸長変形速度
は、インフレートフイルム押出に使用されるより
相当高い。高圧低密度ポリエチレンの歪硬化伸長
レオロジーは、スロツト流延高圧低密度ポリエチ
レンフイルムの機械的性質に及ぼす影響としてこ
の方法に現われる。高圧低密度ポリエチレン樹脂
を用いる高変形速度スロツト押出は、高度に不平
衡な性質のフイルムを生ずる。機械方向の強さ
は、引落比とともに増大するが、横断方向の強さ
特性は激しく減ずる。機械方向(MD)における
フイルムの極限伸びは非常に小さくなりうる。横
断方向(TD)におけるエレメンドルフ引裂強さ
も相当低くなりうる。 狭い分子量分布、遷移金属接触エチレン炭化水
素共重合体もまた、インフレートフイルム押出お
よびスロツト流延押出のごとき従来技術によりフ
イルムに押出成形されうる。他方、これらの樹脂
は、狭いギヤツプのダイにより押し出されると
き、非常に高い押出ヘツド圧力を発生する。せん
断応力は高くなり、押出物は溶融破壊する傾向が
ある。これらのせん断に関係する諸問題は、押出
機の押出速度をきびしく制限する。これらの樹脂
からフイルムを押出成形するのに使用される押出
装置のダイギヤツプが約50ミルより大きいとき、
押出速度は相当に増大されうることが分つた。本
発明を実施することにより、引落比は相当高くで
きる。ヘツド圧力、ダイ内のせん断応力、および
樹脂が溶融破壊を生ずる傾向はすべて減ぜられ
る。溶融破壊とは、重合体流れ中の溶融乱れに起
因して樹脂押出物が粗く不均一になる現象をい
う。重合体押出物がフイルムの形式をとるとき、
溶融破壊により誘導される表面歪は、押出物が冷
却し、凝固するとき「凍結」することがありう
る。これらの表面歪は、フイルムの機械的強さを
厳しく減ずることがある。押出装置のダイギヤツ
プを増すと、所与の押出速度でせん断応力は減ぜ
られ、溶融破壊を除去することができる。本発明
を実施することにより、引落率は相当高くするこ
とができる。本質的に、伸長変形がせん断変形に
とつて代る。かくして、この方法は、これらの狭
い分子量分布エチレン炭化水素共重合体のせん断
「硬」、伸長「軟」のレオロジーに順応する。さら
に、本方法に使用される大きな伸長変形を、フイ
ルムを高度に配向させることなく遂行できる。本
明細書に定義される樹脂は、優れた引落特性を示
す。溶融応力は、高圧低密度ポリエチレンで経験
した程度には生じない。溶融応力が押出物の強さ
を越す前に非常に高い変形速度および/または引
落率が必要とされる。高引落率フイルムが広い処
理寛容度で製造できる。汚染は問題とならない。
異粒子は応力集中点として作用しない。インフレ
ートフイルム押出において、フローホールの欠除
が大きく改善される。例えば0.1ミル厚の非常に
薄いフイルムが、光学的性質および機械的性質の
優れたバランスをもつて製造できる。非常に薄厚
のフイルムでされ、比較的バランスのとれた機械
的特性および比較的低い熱的縮み性を有する。ス
ロツト流延押出しにおいては、フイルムは引落率
に比較的不感知な性質をもつて製造できる。スロ
ツトにおける引落率はダイギヤツプ/フイルムゲ
ージとして定義される。引張強さおよび極限伸び
は引落率により僅かしか影響されない。エルメン
ドルフの引裂強さはMDおよびTDとも容認でき
るレベルに維持できる。 次に低密度ポリエチレンの構造および性質と行
程の相互作用について説明する。 チユーブラインフレートフイルム押出法は、20
年以上にわたり存在していた。高圧低密度ポリエ
チレンチユーブラインフレートフイルムの光学的
および機械的性質に対する押出変数の影響は、
N.D.フツクおよびP.L.クレツグの論文(SPEトラ
ンザクシヨン、121〜132頁、1961年発行)に詳し
く論述されている。高圧低密度ポリエチレンフイ
ルムの光学的特性、すなわち曇および光沢は、溶
融流れ現象および結晶化態様により惹起される表
面の不規則性により大部分支配される。チユーブ
ラインフレート、高圧低密度ポリエチレンフイル
ムにおいて、光を散乱させるもつとも重要な表面
の不規則性は、押出ダイ自体における複雑な弾性
溶融流れ態様から生ずる押出の欠陥である。光の
散乱の第2の原因は、フイルムの表面またはその
近くにおける微結晶の成長および擬結から生ずる
表面の不規則性である。これはフイルムの表面を
ゆがめ、そしてその影響の大きさは、冷却中の微
結晶核化および成長の速度に依存する。結晶質―
非晶質相境界における屈折率の変化も光を散乱さ
せる。押出欠陥は、チユーブラインフレート高圧
低密度ポリエチレンフイルムにおける光学性が劣
る主たる原因であるから、これらの材料でのフイ
ルムの光学性を制御するため特殊な操作手順が開
発された。ある種のチユーブラインフレートエチ
レン炭化水素共重合体フイルムにおいては、光を
散乱させるもつとも重要な不規則性は結晶化によ
り導入される欠陥である。本発明のフイルムは、
短鎖枝分れ分布が非常に広いエチレン炭化水素共
重合体から押し出される。これらの物質は、冷却
中非常に大きな球晶を発生しうる。これらの遷移
金属接触樹脂でのインフレートフイルムの光学性
を制御するため、高圧低密度ポリエチレンで実施
されるものと全く異なる操作手順が必要とされ
る。これらの操作手順は本発明の他の一面を構成
するものである。 包装分野に適当なフイルムは、広い最終用途お
よび広い商業上の賛同をうるに必須の性能条件に
一致するように重要な性質のバランスがとれたも
のでなければならぬ。これらの性質には、フイル
ムの光学的性質、例えば曇り、光沢および透視性
が含まれる。破壊抵抗、引張強さ、衝撃強さ、ス
チフネスおよび引裂抵抗のごとき機械的強さ特性
も重要である。蒸気透過性および気体透過性も、
腐敗しやすい物品の包装において考慮すべき事項
である。フイルム反転および包装装置の性能は、
摩擦係数、粘着性、熱安定性および屈曲抵抗のご
ときフイルムの性質により影響される。高抵抗低
密度ポリエチレンは、食品の包装および非食品の
包装の分野のごとき広範囲の利用度を有する。一
般に低密度ポリエチレンから製造される袋には、
輸送用サツク、織物用袋、洗たくおよびドライク
リーニング用袋およびごみ入れ用袋がある。低密
度ポリエチレンフイルムは、多数の液体および固
体薬品用のドラムライナとして、また木製クレー
トの内側の保護包みとして使用できる。低密度ポ
リエチレンフイルムは、根覆いのごとき植物およ
び作物の保護、くだものや野菜の貯蔵のごとく
種々の農業および園芸の分野で使用できる。さら
に、低密度ポリエチレンフイルムは、水分または
水蒸気障壁のごとく建築分野で使用できる。低密
度ポリエチレンフイルムは、新聞、本等で使用の
ため被覆、印刷できる。このフイルムは、1978年
3月31日付にてテイー・イー・ノーリン等の名
で、エチレン炭化水素共重合体の誘電体フイルム
を用いた電気装置と題して出願された米国特許第
892125号に記載されるようにコンデンサで使用さ
れる。 低密度ポリエチレンフイルムは、熱成形するこ
ともできるし、積層することもできる。フイルム
は、周知の方法により、一連の層を形成するよう
にそれ自身の上に積層するともできるし、他の物
質上に積層することもできる。 高圧低密度ポリエチレンは、上述の性質の独特
の組合せを有するから、熱硬化性包装フイルムの
もつとも重要なものである。その量は、包装にお
けるこの種のフイルムの総使用量の約50%を占め
る。本発明のエチレン炭化水素共重合体フイルム
は、最終用途特性の組合せを改善し、高圧低密度
ポリエチレンがすでに利用される多くの分野に特
に適当である。 フイルムの性質のいずれかの改良、または樹脂
の押出特性の改良またはフイルム押出法自体の改
良は、多くの最終用途分野において高圧低密度ポ
リエチレンの代替物としてフイルムが受け入れら
れる上できわめて重要なことである。 改善された破壊抵抗、大きい極限伸び、低い熱
収縮性および顕著な衝撃強さおよび溶融破壊の実
質的欠除などの特性組合せを有する薄いフイルム
が、低密度エチレン炭化水素共重合体から、該共
重合体を約50ミルより大きいギヤツプを有する押
出ダイから押し出すことにより形成されることが
分つた。 それゆえ、本発明の目的は、狭い分子量分布の
エチレン炭化水素共重合体を約50ミルより大きい
ギヤツプを有する押出ダイから押し出すことによ
り該共重合体フイルムを押出成形する改良された
方法を提供することである。本発明は、こゝに記
載されるように狭い分子量分布のエチレン炭化水
素にのみ適用する。この改良されたフイルム押出
方法は、前記共重合体での溶融破壊を除去し、ま
たそのレオロジーの性質のため、本発明の実施に
伴なう引落率の増大により過度の分子配向が誘起
されず、したがつて容認し難い方向的に不平衡な
性質は惹起されない。 本発明の他の目的は、冷却速度を制御すること
によりかつある種の不均質の核化添加材を添加す
ることにより、溶融されたエチレン炭化水素共重
合体から押し出されるインフレートフイルムの光
学的性質を改善する方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、エチレン炭化水素
共重合体および高圧低密度ポリエチレンの配合物
を含むフイルムを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、高圧低密度ポリエ
チレンを加えることにより、溶融エチレン炭化水
素共重合体から押し出されるフイルムの処理性お
よび性質を改善することである。 本発明のさらに他の目的は、約7.0in―lb/mil
の破壊抵抗を保持しながら、約0.10ミルに及ぶ薄
い厚さのエチレン炭化水素共重合体のフイルムを
提供することである。 以下本発明の好ましい実施例について説明す
る。 (1) 低密度エチレン炭化水素共重合体 本発明のフイルムが押し出される低密度エチレ
ン炭化水素共重合体は、約2.7〜4.1、好まし
くは約2.8〜3.4の分子量分布Mw/Mnを有す
る。共重合体は、約22〜32、好ましくは25
〜32のメルトフロー比を有する。かくして、
22〜32のメルトフロー比範囲は約2.7〜3.6の
Mw/Mn値範囲に対応し、25〜32のメルト
フロー比範囲は約2.8〜3.6のMw/Mn範囲に対応
する。これらのエチレン炭化水素共重合体はま
た、炭素原子1000当り約0.1〜0.3のC=C、
好ましくは炭素原子1000当り約0.14〜0.24の
C=Cの総不飽和含有量を有する。 本発明のフイルムが押し出される低密度エチレ
ン炭化水素共重合体は、エチレンおよび少なくと
も1種のC3〜C8のオレフインの共重合体として
特徴づけられ、そしてこれは、1978年3月31日付
にてエフ・ジエー・カロル等の名で、「流動床反
応器によるエチレン共重合体の製造」と題して出
願された米国特許第892325号に記載される方法、
および1978年3月31付にてジー・エル・ゴーク等
の名で、「含浸重合触媒、製造方法およびエチレ
ン共重合比への利用」と題して出題された米国特
許第892325号に記載される手法、ならびに上述さ
れたごとき性質をもつエチレン炭化水素共重合体
を製造する手法にしたがつて製造できる。 共重合体は、多モル%(90%)のエチレンお
よび少モル(10%)の1またはそれ以上のC3
〜C8α―オレフインの共重合体である。 C8〜C8α―オレフインは、プロピレン、ブテ
ン―1、ペンテン―1、ヘプテン―1、4―メチ
ルペンテン―1、ヘプテン―1およびオクテン―
1を含む。 共重合体は、約0.912〜0.940、好ましくは
約0.916〜0.928の密度を有し、そして約0.05
〜0.38重量%の揮発物含有量(TEA、熱発生分
析)を有する。加えて、共重合体は、0.1〜
5.0、好ましくは約0.5〜4.0の標準メルトイン
デツクスを有する。 本発明に使用される共重合体は、以下に記載さ
れるごとき特定の動作条件下においてかつこれも
以下に記載される特定の高活性触媒の存在下で単
量体装入物を重合することにより、以下に記載さ
れるごとく低圧力気相流動床反応器で容易に製造
できる。 高活性触媒 本発明に用いられる高活性触媒を形成するのに
使われる化合物は、下述の如き、少なくとも1種
のチタン化合物、少なくとも1種のマグネシウム
化合物、少なくとも1種の電子供与体化合物、少
なくとも1種の活性剤化合物、そして少なくとも
1種の不活性担体物質よりなる。 チタン化合物は構造 Ti(OR)ab 〔式中RはC1〜C14の脂肪族もしくは芳香族炭
化水素基またはCOR′(ここでR′はC1〜C14の脂
肪族または芳香族炭化水素である)であり、Xは
Cl、Br、Iまたはこれらの混合物よりなる群か
ら選ばれ、 aは0または1であり、bは2〜4であり、そ
してa+b=3または4である〕 を有する。 チタン化合物は別個にまたはそれらの混合形で
用いることができ、それにはTiCl3、TiCl4、Ti
(OCH3)Cl3、Ti(OC6H5)Cl3、Ti
(OCOCH3)Cl3およびTi(OCOC6H5)Cl3が包含
される。 マグネシウム化合物は構造 MgX2 (ここでXはCl、Br、Iまたはこれらの混成
物よりなる群から選ばれる) を有する。かかるマグネシウム化合物は個々にま
たはそれらの混合形で用いることができ、それに
はMgCl2、MgBr2およびMgI2が包含される。無水
のMgCl2が特に好ましいマグネシウム化合物であ
る。 本発明に用いられる触媒を製造を製造するにあ
たつては、マグネシウム化合物の使用量はチタン
化合物1モル当り約0.5〜56モル、好ましくは約
1〜10モルである。 チタン化合物とマグネシウム化合物は、これら
が電子供与体化合物に容易に溶解する形態で使用
されるべきである。電子供与体化合物については
以下に説明する。 電子供与体化合物は、チタン化合物とマグネシ
ウム化合物とが部分的にまたは完全に可溶であ
る、25℃で液状の有機化合物である。電子供与体
化合物はそれ自体既知であり、さもなくばルイス
塩基として知られている。 電子供与体化合物には、脂肪族および芳香族カ
ルボン酸のアルキルエステル、脂肪族エーテル、
環状エーテルおよび脂肪族ケトンが包含される。
かかる電子供与体化合物として好ましいものは、
C1〜C4飽和脂肪族カルボン酸のアルキルエステ
ル、C7〜C8芳香族カルボン酸のアルキルエステ
ル、C2〜C8、好ましくはC3〜C4脂肪族エーテ
ル、C3〜C4環状エーテル、好ましくはC4環状モ
ノ―またはジエーテル、C3〜C6、好ましくはC3
〜C4脂肪族ケトンである。最も好ましい電子供
与体化合物として、ぎ酸メチル、酢酸エチル、酢
酸ブチル、エチルエーテル、ヘキシルエーテル、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトンおよ
びメチルイソブチルケトンが包含される。 電子供与体化合物は個々にまたはそれらの混合
形で用いることができる。 電子供与体化合物の使用量は、Ti 1モル当り
約2〜85モル、好ましくは約3〜10モルである。 活性剤化合物は構造 Al(R″)cX′dHe (ここでX′はCまたはORであり、R″およ
びRは同じかまたは別異にしてC1〜C14飽和炭
化水素基であり、 dは0〜1.5であり、eは1または0であり、
そしてc+d+e=3である) を有する。 かかる活性剤化合物は個々にまたはそれらの混
合形で用いることができ、それには、Al
(C2H53、Al(C2H52Cl、Al(iso―C4H93、Al2
(C2H53Cl3、Al(iso―C4H92H、Al(C6H133
Al(C8H173、Al(C2H52HおよびAl(C2H52
(OC2H5)が包含される。 本発明に用いられる触媒を賦活するにはチタン
化合物1モル当りの活性剤化合物の使用量は約10
〜400モル、好ましくは約10〜100モルである。 担体物質は、触媒組成物のその他の成分および
反応系のその他の活性成分に対して不活性な固体
粒状物質である。これらの担体物質は、けい素や
アルミニウムの酸化物およびモレキユラーシーブ
のような無機物質、そしてポリエチレンの如きオ
レフイン重合体のような有機物質を包含する。担
体物質は、約10〜250μ、好ましくは約50〜150μ
の平均粒度を有する乾燥粉末の形態で用いられ
る。また、これらの物質も、好ましくは多孔質で
あり、3m2/g、好ましくは50m2/gの表面
積を有する。担体物質は乾燥しているべきであ
る、すなわち吸蔵水を含むべきでない。これは、
通常、担体物質を使用前に乾燥不活性ガスで加熱
または予乾燥することによりなされる。無機担体
も、さらにこれを活性化するため、約1〜8重量
%の一または二以上のアルミニウムアルキル化合
物で処理されうる。 触媒の製造 本発明で用いられる触媒は、まず、チタン化合
物、マグネシウム化合物および電子供与体から下
記のように先駆体組成物を調製し、次いでこの先
駆体組成物を担体物質および活性剤化合物により
下記のように一または二以上の工程で処理するこ
とによつて製造される。 先駆体組成物は、電子供与体化合物に約20℃か
ら該化合物の沸点範囲の温度でチタン化合物とマ
グネシウム化合物とを溶解させることによつて形
成される。チタン化合物は、マグネシウム化合物
の添加前ないし添加後あるいはそれと同時に電子
供与体化合物に加えることができる。チタン化合
物とマグネシウム化合物の溶解は撹拌によつて促
進することができ、またある場合にはこれら両化
合物を電子供与体化合物中で還流させることによ
り促進させることができる。チタン化合物とマグ
ネシウム化合物が溶解してから、ヘキサン、イソ
ペンタンまたはベンゼンの如きC5〜C8脂肪族ま
たは芳香族炭化水素による沈殿または結晶化によ
つて先駆体組成物が分離される。 この沈殿または結晶化した先駆体組成物は、平
均粒度約10〜100μ、かさ密度約18〜33lb/ft3
微細な自由流動性粒子形状をなして単離される。 流動床プロセスで使用するためには100μの
粒度が好ましい。単離された先駆体組成物の粒度
は、結晶化または沈殿速度によつて制御すること
ができる。 先駆体組成物が上述の如く製造されるとき、そ
れは式 MgnTi′(OR)op〔ED〕q 〔式中、EDは電子供与体化合物であり、mは
0.5〜56、好ましくは1.5〜5.0であり、 nは0〜1であり、 pは6〜116、好ましくは6〜14であ
り、 qは2〜85、好ましくは4〜11であ
り、 RはC1〜C14脂肪族もしくは芳香族炭化水素基
またはCOR′(ここでR′はC1〜C14脂肪族または
芳香族炭化水素基)であり、 XはCl、Br、Iまたはこれらの混合物よりな
る群から選ばれる〕 を有する。 元素チタン(Ti)の右下に記した文字はアラ
ビア数字の1である。 完全に活性化された触媒の重合活性は、本発明
の方法においては非常に高いので、反応速度を有
効に制御するためには先駆体組成物を担体物質で
希釈することが必要である。先駆体組成物の希釈
は、下記するように、先駆体組成物が部分的また
は完全に活性化される前に或るいはそのような活
性化と並行して達することができる。先駆体組成
物の希釈化は、約0.033〜1部、好ましくは約0.1
〜0.33重量部の先駆体組成物を1重量部の担体物
質と機械的に混合または配合することによつて達
成される。 本発明の方法に用いるためには、先駆体組成物
は十分にまたは完全に賦活されていなければなら
ない。すなわち、それは、該先駆体組成物のTi
原子を活性状態に変換させるのに十分な活性剤化
合物で処理されていなければならない。 しかしながら、不活性担体が存在するときでさ
えも、活性物質を得るためには触媒を活性化させ
る方法が非常に臨界的であることがわかつた。例
えば、米国特許第3989881号に記載の方法と類似
の方法(即ち、この方法では、触媒を十分に活性
化するのに理論的に必要とされる還元剤の全量を
炭化水素スラリー中の先駆体組成物に添加し、続
いて気相プロセスでの触媒の使用を容易にさせる
ためにこのスラリーを20〜80℃の温度で乾燥
して溶媒を除去した)によつて触媒の活性化を試
みると、商業目的で下記した気相流動床プロセス
では十分に活性でなかつた生成物が生じた。 有用な触媒を調製するためには、この活性化
が、少なくとも最終的な活性化工程を溶媒の不在
下で行つて十分に活性な乾燥触媒を得るのにそれ
より溶媒を除去せずに済むような態様で実施され
ることが必要とわかつた。かかる結果を達成する
のに二つの方法が開発されている。その一つの方
法では、反応器外で先駆体組成物と活性剤化合物
とをドライブレンデイングすることによつて先駆
体組成物が溶媒の不在下で完全に活性化される。
このドライブレンデイング法では、活性剤化合物
は、担体物質に吸収させながら用いられる。しか
しながら、この方法は、生じた完全に活性化され
た乾燥触媒が>10重量%の活性剤化合物を含有す
る場合にはそれが自然発火性であるという点で欠
点を持つていた。 別の好ましい触媒活性化方法においては、先駆
体組成物が重合反応器外で炭化水素スラリー中の
活性剤化合物によつて部分的に活性化され、炭化
水素溶媒が乾燥によつて除去され、そして部分的
に活性化された先駆体組成物が重合反応器に供給
され、そこで追加の活性剤化合物により活性化が
完了される。 しかして、ドライブレンデイングによる触媒製
造法においては、固体粒状先駆体組成物が多孔質
担体物質の固体粒子に添加され、それと均一に配
合され、そして活性剤化合物が吸収される。活性
剤化合物は、その炭化水素溶媒溶液から、90〜50
重量%の担体物質に対して約10〜50重量%の活性
剤の付着量を与えるように担体物質に吸着され
る。用いられる先駆体組成物、活性剤化合物およ
び担体物質の量は、所望のAl/Tiモル比を与え
るようなかつ約0.50以下、好ましくは約0.33以下
の先駆体組成物対担体物質の重量比を有する最終
組成物を与えるような量である。しかして、この
担体物質の量によつて、反応器での触媒の重合活
性の所望の制御を与えるのに必要な活性化触媒の
希釈が提供される。最終組成物が約10重量%の
活性剤化合物を含有する場合には、これらは自然
発火性である。ドライブレンデイング操作(これ
は周囲温度(25℃)またはこれよりも低い温度で
実施してもよい)中は、乾燥混合物は、最初発熱
性である後続の還元反応中の熱の蓄積を避けるた
めに十分に撹拌される。かくして、生じた触媒は
完全に還元され活性化され、そして重合反応器に
供給し、そのままそこで用いることができる。そ
れは自由流動性の粒状物質である。 第二の好ましい触媒活性化方法においては、活
性化は少なくとも二段階で行なわれる。第一段階
では、担体物質で希釈された固体粒状先駆体組成
物が、約1〜10:1、好ましくは約4〜8:1の
活性剤化合物/Tiモル比を有する部分的に還元
された先駆体組成物を与えるのに十分な活性剤化
合物と反応せしめられ、そして部分的に還元され
る。この部分的活性化反応は、好ましくは、炭化
水素溶媒のスラリー中で実施され、次いで生成す
る混合物を20〜80℃、好ましくは50〜70℃の温度
で乾燥することにより溶媒が除去される。この部
分的活性化方法においては、活性剤化合物は、こ
れを希釈するのに用いた担体物質に吸収させなが
ら用いることができる。生じた生成物は、重合反
応器に容易に供給することができる自由流動性固
体粒状物質である。しかしながら、部分的に活性
化された先駆体組成物は、最善の状態でも、本発
明の方法において重合触媒として活性が弱い。こ
の部分的に活性化された先駆体組成物をエチレン
重合用として活性にさせるためには、追加量の活
性剤化合物を重合反応器に添加して反応器で先駆
体組成物の活性化を完了させなければならない。
追加の活性剤化合物と部分的に活性化された先駆
体組成物は、好ましくは別個の供給ラインにより
反応器に供給される。追加の活性剤化合物は、イ
ソペンタン、ヘキサンまたは鉱油のような炭化水
素溶媒での溶液として反応器に噴霧してもよい。
この溶液は、通常、約2〜30重量%の活性剤化合
物を含有する。また、活性剤化合物は、担体物質
に吸収させることにより固体形態で反応器に添加
してもよい。このためには担体物質は、通常、10
〜50重量%の活性剤を含有する。追加の活性剤化
合物は、活性剤化合物とチタン化合物を部分的に
活性化された先駆体組成物に供給した場合に、反
応器において全Al/Tiモル比を約10〜400、好ま
しくは約15〜60とするような量で反応器に添加さ
れる。反応器に添加された追加量の活性剤化合物
は、反応器内のチタン化合物と反応して活性化を
完了させる。 後述する流動床プロセスのような連続気相方法
においては、部分的にまたは完全に活性化された
先駆体組成物を一定量に分けて反応器に連続的に
供給し、そして連続重合プロセス中に部分的に活
性化された先駆体組成物の活性化を完了させるた
めに必要な追加の活性剤化合物を一定量に分けて
供給して反応過程中に消費された活性触媒個所を
回復させるようにする。 重合反応 重合反応は、湿気、酸素、一酸化炭素、二酸化
炭素およびアセチレンの如き触媒毒の事実上ない
状態で、後述せる流動床にみられる如き気相法に
より重合反応を開始させるに十分な温度および圧
力において、完全に活性化された先駆体組成物
(触媒)の触媒有効量に単量体流れを接触させる
ことによつて実施される。 共重合体の所期密度範囲を得るためには共重合
体中のC3〜C8の共単量体割合を1〜10モル%
とするのに十分なC3共単量体とエチレンとを
共重合させることが必要である。かかる結果を得
るのに必要な共単量体の量は、用いられる共単量
体の種類によつて異なる。 下表に、一定のメルトインデツクスで所期の密
度範囲を有する重合体を得るためにエチレンと共
重合させねばならない各種の共単量体の量(モル
数)を掲載する。この表に、反応器に供給される
単量体の気体流れ中に存在させねばならない共単
量体/エチレンの相対モル濃度を併記する。
The present invention relates to a method of forming a film from a low density ethylene hydrocarbon copolymer, a method of controlling the properties of the film, and a film containing said low density ethylene hydrocarbon copolymer. Films produced in this manner are substantially free from melt failure. Most commercially available low density polyethylenes are polymerized in thick-walled autoclaves or tubular reactors at pressures as high as 50,000 psi and temperatures up to 300°C. The molecular structure of high-pressure low-density polyethylene is very complex. The transformations of the arrangement of its simple building blocks are essentially infinite. High-pressure resins are characterized by having complex long-chain branched molecular structures. These long chain branchings have a large influence on the melt rheology of the resin. High pressure low density polyethylene resins also have a short chain branching range, generally from 1 to 6 carbon atoms in length, which controls the crystallinity (density) of the resin. The frequency distribution of these short chain branches is such that, on average, most chains have the same average number of branches. The short chain branching distribution that characterizes high pressure low density polyethylene can be considered narrow. Low density polyethylene can also be produced at low to moderate pressures by copolymerizing ethylene with various α-olefins using heterogeneous catalysts based on transition metal compounds of variable valence. These resins generally have little if any long chain branching, and the branching is short chain branching. Branch length is controlled by the type of comonomer. The frequency of branching is controlled by the concentration of comonomer used during the copolymerization. The frequency distribution of branching is influenced by the nature of the transition metal catalyst used during the copolymerization process. The short chain branching distribution that characterizes transition metal catalyzed low density polyethylene is very broad. As discussed below, films formed from certain ethylene hydrocarbon copolymers by the present method exhibit new and novel combinations of optical, mechanical, and shrinkage properties. Low density polyethylene exhibits a variety of properties. This polyethylene is flexible and exhibits a good balance of mechanical properties such as tensile strength, impact resistance, burst strength and tear strength. In addition, this type of polyethylene retains its strength up to relatively low temperatures. Some resins do not become brittle at temperatures as low as -70°C. Low density polyethylene has good chemical resistance. That is, it is relatively inert to acids, alkalis, and inorganic solutions. On the other hand, it is sensitive to hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and oils and greases. Low density polyethylene has excellent dielectric strength. Over 50% of all low density polyethylene is processed into film. This film mainly consists of
Meat products, frozen foods, ice bags, boilable bags, textile and paper products, shelf goods, industrial liners,
It is used in the field of packaging such as transport sacks, stretch pallets and shrink wraps. Large amounts of wide and thick films are used in construction and agrochemicals. Most low density polyethylene films are manufactured by tubular blown film extrusion. Products range from 2in or smaller film tubes used as sleeves or pouches to giant valves offering 20ft fold diameters (the latter exhibiting a 40ft width when cut along the edges). First, the rheology of low density polyethylene will be explained. The rheology of polymeric materials is highly dependent on molecular weight and molecular weight distribution. Studies of high pressure low density polyethylene have also shown the importance of long chain branching. Two aspects of rheological properties are important in film extrusion: shear and elongation. Within the film extruder and extrusion die, the polymerized melt undergoes severe shear deformation. As the extrusion screw draws the melt into the film die, the melt is subjected to shear over a wide range of shear rates. In most film extrusion methods, the melt is 100-
It is thought that shearing will occur at a shear rate in the range of 5000 sec -1 . Polymer melts are known to exhibit a property generally referred to as shear thinning or non-Newtonian flow. As the shear rate increases, the viscosity (ratio of shear stress τ to shear rate γ)
decreases. The degree of viscosity reduction depends on the molecular weight, its distribution and molecular conformation, ie, the long chain branching of the polymeric material. Short chain branching has only a small effect on shear viscosity. Generally, broad molecular weight distribution resins exhibit improved shear thinning over the shear rate range common to film extrusion. Narrow molecular weight distribution resins exhibit reduced shear thinning at extrusion grade shear rates. As a result of these differences, narrow distribution resins require more power and generate higher pressure during extrusion than equivalent average molecular weight broad molecular weight distribution resins. The rheology of polymeric materials is traditionally studied under shear deformation. In pure shear, the velocity profile of the deformed resin is perpendicular to the flow direction. Although this deformation mode is convenient experimentally, it does not provide essential information for understanding the response of materials in the film manufacturing process. Shear viscosity can be defined in terms of shear stress and shear rate. That is, ηshear=τ12/γ〓 (1) Here, ηshear=shear viscosity (poise) τ12=shear stress (dyne/cm 2 ) γ=shear rate (sec -1 ) Extensional viscosity is determined by normal stress and strain. It can be defined by speed. That is, ηext=σ11/ε〓 (2) ηext= extensional viscosity (poise) σ11=normal stress (dyne/cm 2 ) ε==strain rate (sec -1 ) In pure extensional flow, unlike shear flow, The velocity gradient is parallel to the flow direction. Extrusion methods used commercially involve both shear and elongation deformation. In film extrusion (tubular inflation and slot casting), the extensional rheological properties of the resin are extremely important. These are what actually govern the method. Extensional viscosity can be measured by a number of experimental techniques (e.g. University of Tennessee Polymer Science and Department Report No. 104).
(see G.L. White's paper). The method used here is the constant strain rate method. Briefly, the method uses a servo-controlled Instron tensile testing machine. The ends of a molten ring of polymer immersed in a silicone oil bath are separated at an accelerated rate according to the following relationships: L(t) = Loexp(εt) (3) Here, L(t) = Jaw separation at time t Lo = Initial jaw separation ε = Strain rate (sec -1 ), constant t = Time Force transducer is deforming Measure the load. The extensional viscosity is calculated by dividing the stress by the strain rate and is determined as a function of displacement or time during deformation (temperature approximately 150 °C). When a high pressure low density polyethylene melt is deformed according to equation (3), the extensional viscosity is observed to increase at an accelerating rate with respect to logarithmic time. This embodiment is illustrated in FIG. 1 for high pressure polymerized low density polyethylene having a melt index of 0.65 and a density of 0.922. In this case, the melt is said to be strain hardened. This strain hardening increases as the strain rate increases. In some cases, the melt may exhibit infinite stress growth. Transition metal catalyzed ethylene hydrocarbon copolymers generally do not exhibit infinite stress growth. Although certain broad molecular weight distribution resins are strain hardening, their elongational viscosity appears to increase linearly with logarithmic time (see Figure 2). Certain narrow molecular weight distribution resins, such as those described below, exhibit little strain hardening at low strain rates. FIG. 3 shows that strain hardening increases at high strain rates, but not to the extent observed with high pressure low density polyethylene or ethylene hydrocarbon copolymers with broad molecular weight distributions. High pressure low density polyethylene is considered "soft" in shear and "hard" in elongation compared to narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymers.
Ethylene hydrocarbon copolymers with narrow molecular weight distributions have the opposite rheology. These are considered "hard" in shear and "soft" in extension. The terms "soft" and "hard" as used herein refer to the relative magnitude of shear and extensional viscosity when comparing high pressure low density polyethylene and narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymers.
An improved method for extruding films from molten ethylene hydrocarbon copolymers with narrow molecular weight distributions has been developed as described below. Next, film extrusion of low density polyethylene will be explained. Low density polyethylene is extruded into a film using conventional film extrusion techniques such as blown film extrusion and slot cast extrusion. The die cap of an extrusion equipment die used to extrude film from high-pressure low-density polyethylene is
Generally narrow and kept in the 1545mil range. These narrow die gaps accommodate the "soft" shear and "hard" elongation rheology of these resins. In narrow die gear blown film extrusion, the MD drawdown ratio, the ratio of die gap to final film product thickness and blowup ratio, is kept relatively low. This is done so as to reduce the amount of gauge reduction that must be performed in elongation. As previously mentioned, high pressure low density polyethylene melts can exhibit infinite stress growth during elongation deformation. High pressure low density polyethylene melts are said to exhibit good melt strength. In blown film extrusion, this property gives good "bubble stability" to the process, but limits the level of drawdown that can be achieved. When the extrudate is deformed in elongation, the melt stress increases, producing oriented and unbalanced film properties. If the deformation is excessive, i.e. done at high strain rates, this melt stress can cause melt strength;
The extrudate is destroyed. High pressure low density polyethylene resins can only obtain high drawdown ratios under carefully controlled conditions. The resin generally has a high melt index and must be extremely clean.
Contaminants such as foreign particles of any kind, inhomogeneous melts, high molecular weight gels, crosslinked gels, etc. act as stress concentration points, causing blowholes to form and the tubular bubbles to collapse. In slot cast extrusion, the melt temperature is considerably higher (100-200°) than the melt temperature used in blown film extrusion. A higher withdrawal ratio can be obtained. On the other hand, the elongation deformation rates used in this film extrusion method are generally much higher than those used in blown film extrusion. The strain hardening extensional rheology of high pressure low density polyethylene is manifested in this process as an effect on the mechanical properties of slot cast high pressure low density polyethylene films. High deformation rate slot extrusion using high pressure low density polyethylene resins produces films with highly unbalanced properties. The strength in the machine direction increases with drawdown ratio, but the strength properties in the transverse direction decrease sharply. The ultimate elongation of the film in the machine direction (MD) can be very small. The Elmendorf tear strength in the transverse direction (TD) can also be quite low. Narrow molecular weight distribution, transition metal catalyzed ethylene hydrocarbon copolymers can also be extruded into films by conventional techniques such as blown film extrusion and slot cast extrusion. On the other hand, these resins generate very high extrusion head pressures when extruded through narrow gap dies. The shear stress becomes high and the extrudate tends to melt and fail. These shear-related problems severely limit the extrusion speed of the extruder. When the die gap of the extrusion equipment used to extrude films from these resins is greater than about 50 mils,
It has been found that the extrusion speed can be increased considerably. By implementing the present invention, drawdown ratios can be significantly increased. Head pressure, shear stress within the die, and the tendency of the resin to melt fracture are all reduced. Melt fracture refers to a phenomenon in which a resin extrudate becomes coarse and non-uniform due to melt turbulence in the polymer flow. When the polymer extrudate is in the form of a film,
Surface strains induced by melt fracture can "freeze" as the extrudate cools and solidifies. These surface strains can severely reduce the mechanical strength of the film. Increasing the die gap of the extrusion equipment can reduce shear stress and eliminate melt fracture at a given extrusion speed. By implementing the present invention, withdrawal rates can be increased considerably. Essentially, extensional deformation replaces shear deformation. This method is thus compatible with the shear "hard", extensional "soft" rheology of these narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymers. Furthermore, the large elongation deformations used in the present method can be accomplished without highly orienting the film. The resins defined herein exhibit excellent drawdown properties. Melt stress does not occur to the extent experienced with high pressure low density polyethylene. Very high deformation rates and/or drawdown rates are required before the melt stress exceeds the extrudate strength. High draw rate films can be produced with wide processing latitude. Contamination is not a problem.
Foreign particles do not act as stress concentration points. The lack of flow holes in blown film extrusion is greatly improved. Very thin films, for example 0.1 mil thick, can be made with an excellent balance of optical and mechanical properties. It is a very thin film with relatively balanced mechanical properties and relatively low thermal shrinkage. In slot cast extrusion, films can be produced that are relatively insensitive to drawdown. The drawdown rate at the slot is defined as die gap/film gauge. Tensile strength and ultimate elongation are only slightly influenced by drawdown rate. Elmendorf's tear strength can be maintained at acceptable levels for both MD and TD. Next, the interaction between the structure and properties of low density polyethylene and process will be explained. Tubular blown film extrusion method is 20
It existed for over a year. The influence of extrusion variables on the optical and mechanical properties of high-pressure low-density polyethylene tubular blown films is
It is discussed in detail in the paper by ND Hook and PL Kretz (SPE Transactions, pp. 121-132, published in 1961). The optical properties of high pressure low density polyethylene films, namely haze and gloss, are dominated to a large extent by surface irregularities caused by melt flow phenomena and crystallization behavior. In tubular blown, high pressure low density polyethylene films, the most important light scattering surface irregularities are extrusion defects resulting from complex elastic melt flow regimes in the extrusion die itself. A second source of light scattering is surface irregularities resulting from crystallite growth and pseudocrystallization at or near the surface of the film. This distorts the surface of the film, and the magnitude of the effect depends on the rate of crystallite nucleation and growth during cooling. Crystalline
Changes in refractive index at amorphous phase boundaries also scatter light. Because extrusion defects are a major cause of poor optical properties in tubular blown high pressure low density polyethylene films, special operating procedures have been developed to control the optical properties of films with these materials. In some tubular blown ethylene hydrocarbon copolymer films, the most important irregularities that scatter light are defects introduced by crystallization. The film of the present invention is
It is extruded from an ethylene hydrocarbon copolymer with a very broad short chain branching distribution. These materials can develop very large spherulites during cooling. To control the optical properties of blown films with these transition metal contact resins, a completely different operating procedure is required than that performed with high pressure low density polyethylene. These operating procedures constitute another aspect of the present invention. Films suitable for the packaging field must have a good balance of important properties to meet the essential performance requirements for a wide range of end uses and wide commercial acceptance. These properties include the optical properties of the film, such as haze, gloss and transparency. Mechanical strength properties such as fracture resistance, tensile strength, impact strength, stiffness and tear resistance are also important. Vapor permeability and gas permeability also
This is a consideration when packaging perishable items. The performance of film flipping and packaging equipment is
It is influenced by film properties such as coefficient of friction, tack, thermal stability and resistance to bending. High resistance low density polyethylene has a wide range of uses, such as in the food packaging and non-food packaging areas. Bags made from low-density polyethylene generally include
There are transport sacks, textile bags, washing and dry cleaning bags, and garbage bags. Low-density polyethylene film can be used as drum liners for many liquid and solid chemicals and as a protective wrap inside wooden crates. Low density polyethylene films can be used in various agricultural and horticultural fields such as plant and crop protection such as mulch, fruit and vegetable storage. Additionally, low density polyethylene films can be used in architectural applications such as moisture or water vapor barriers. Low density polyethylene films can be coated and printed for use in newspapers, books, etc. This film is the subject of a U.S. patent application filed March 31, 1978 in the name of T. E. Norlin et al. entitled Electrical Apparatus Using Dielectric Film of Ethylene Hydrocarbon Copolymer.
Used in capacitors as described in No. 892125. Low density polyethylene films can be thermoformed or laminated. The film can be laminated on itself or on other materials to form a series of layers by methods well known in the art. High pressure low density polyethylene is an important component of thermosetting packaging films because it has a unique combination of the properties described above. Its amount accounts for about 50% of the total usage of this type of film in packaging. The ethylene hydrocarbon copolymer films of the present invention offer an improved combination of end use properties and are particularly suitable for many areas where high pressure low density polyethylene is already utilized. Improvements in any of the properties of the film, or in the extrusion properties of the resin or in the film extrusion process itself, are critical to the acceptance of the film as a replacement for high pressure low density polyethylene in many end use areas. be. Thin films with a combination of properties such as improved fracture resistance, high ultimate elongation, low heat shrinkage and significant impact strength and virtual absence of melt fracture have been produced from low density ethylene hydrocarbon copolymers. It has been found that the polymer is formed by extruding it through an extrusion die having a gap greater than about 50 mils. It is therefore an object of the present invention to provide an improved method of extruding a narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymer film by extruding the copolymer film through an extrusion die having a gap of greater than about 50 mils. That's true. The present invention applies only to narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbons as described herein. This improved film extrusion method eliminates melt fracture in the copolymer, and because of its rheological properties, the increased drawdown rate associated with the practice of the present invention does not induce excessive molecular orientation. , therefore no unacceptable directionally unbalanced properties are induced. Another object of the present invention is to improve the optical performance of blown films extruded from molten ethylene hydrocarbon copolymers by controlling the cooling rate and by adding certain heterogeneous nucleating additives. The objective is to provide a method for improving properties. Yet another object of the invention is to provide a film comprising a blend of ethylene hydrocarbon copolymer and high pressure low density polyethylene. Yet another object of the present invention is to improve the processability and properties of films extruded from molten ethylene hydrocarbon copolymers by adding high pressure low density polyethylene. Yet another object of the present invention is to provide approximately 7.0 in-lb/mil
The purpose of the present invention is to provide ethylene hydrocarbon copolymer films with thicknesses as low as approximately 0.10 mils while retaining a fracture resistance of . Preferred embodiments of the present invention will be described below. (1) Low Density Ethylene Hydrocarbon Copolymer The low density ethylene hydrocarbon copolymer from which the film of the present invention is extruded has a molecular weight distribution Mw/Mn of about 2.7 to 4.1, preferably about 2.8 to 3.4. The copolymer has a molecular weight of about 22 to 32, preferably 25
It has a melt flow ratio of ~32. Thus,
The melt flow ratio range of 22-32 is approximately 2.7-3.6
Corresponding to the Mw/Mn value range, the melt flow ratio range of 25-32 corresponds to the Mw/Mn range of approximately 2.8-3.6. These ethylene hydrocarbon copolymers also contain about 0.1 to 0.3 C═C per 1000 carbon atoms,
Preferably they have a total unsaturation content of about 0.14 to 0.24 C=C per 1000 carbon atoms. The low density ethylene hydrocarbon copolymer from which the films of the present invention are extruded is characterized as a copolymer of ethylene and at least one C3 to C8 olefin, and is No. 892,325, filed in the name of F. G. Karol et al.
and U.S. Pat. No. 892,325, issued March 31, 1978, entitled "Impregnated Polymerization Catalysts, Method of Preparation, and Utilization in Ethylene Copolymerization Ratios," issued in the name of G. L. Gauk et al. It can be produced according to the method and method for producing ethylene hydrocarbon copolymers having the properties as described above. The copolymer contains a large mole percent (90%) of ethylene and a small mole percent (10%) of one or more C3
It is a copolymer of ~C 8 α-olefin. C8 - C8 α-olefins include propylene, butene-1, pentene-1, heptene-1, 4-methylpentene-1, heptene-1 and octene-1.
Contains 1. The copolymer has a density of about 0.912 to 0.940, preferably about 0.916 to 0.928, and about 0.05
It has a volatile content (TEA, heat release analysis) of ~0.38% by weight. In addition, the copolymer is 0.1~
5.0, preferably about 0.5 to 4.0. The copolymers used in the present invention are prepared by polymerizing the monomer charge under specific operating conditions as described below and in the presence of specific highly active catalysts, also described below. can be easily produced in a low pressure gas phase fluidized bed reactor as described below. Highly active catalyst The compounds used to form the highly active catalyst used in the present invention include at least one titanium compound, at least one magnesium compound, at least one electron donor compound, at least It consists of one activator compound and at least one inert carrier material. The titanium compound has the structure Ti ( OR) a is a hydrocarbon), and X is
selected from the group consisting of Cl, Br, I or mixtures thereof, a is 0 or 1, b is 2 to 4, and a+b=3 or 4. Titanium compounds can be used separately or in their mixed forms, including TiCl 3 , TiCl 4 , Ti
( OCH3 ) Cl3 ,Ti( OC6H5 ) Cl3 , Ti
( OCOCH3 ) Cl3 and Ti ( OCOC6H5 ) Cl3 are included. Magnesium compounds have the structure MgX 2 , where X is selected from the group consisting of Cl, Br, I, or mixtures thereof. Such magnesium compounds can be used individually or in mixtures thereof and include MgCl 2 , MgBr 2 and MgI 2 . Anhydrous MgCl2 is a particularly preferred magnesium compound. In producing the catalyst used in the present invention, the amount of magnesium compound used is about 0.5 to 56 mol, preferably about 1 to 10 mol, per mol of titanium compound. The titanium and magnesium compounds should be used in a form in which they are readily soluble in the electron donor compound. The electron donor compound will be explained below. The electron donor compound is an organic compound that is liquid at 25° C. in which the titanium and magnesium compounds are partially or completely soluble. Electron donor compounds are known per se and are otherwise known as Lewis bases. Electron donor compounds include alkyl esters of aliphatic and aromatic carboxylic acids, aliphatic ethers,
Included are cyclic ethers and aliphatic ketones.
Preferred examples of such electron donor compounds are:
Alkyl esters of C1 - C4 saturated aliphatic carboxylic acids, alkyl esters of C7 - C8 aromatic carboxylic acids, C2 - C8 , preferably C3 - C4 aliphatic ethers, C3 - C4 cyclic Ethers, preferably C 4 cyclic mono- or diethers, C 3 -C 6 , preferably C 3
~ C4 aliphatic ketone. Most preferred electron donor compounds include methyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl ether, hexyl ether,
Included are tetrahydrofuran, dioxane, acetone and methyl isobutyl ketone. Electron donor compounds can be used individually or in their mixed form. The amount of electron donor compound used is about 2 to 85 moles, preferably about 3 to 10 moles per mole of Ti. The activator compound has the structure Al(R ) c Yes, d is 0 to 1.5, e is 1 or 0,
and c+d+e=3). Such activator compounds can be used individually or in mixtures thereof, including Al
(C 2 H 5 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) 2 Cl, Al (iso-C 4 H 9 ) 3 , Al 2
(C 2 H 5 ) 3 Cl 3 , Al(iso-C 4 H 9 ) 2 H, Al(C 6 H 13 ) 3 ,
Al( C8H17 ) 3 , Al( C2H5 ) 2H and Al ( C2H5 ) 2
(OC 2 H 5 ) is included. To activate the catalyst used in the present invention, the amount of activator compound used per mole of titanium compound is approximately 10
~400 moles, preferably about 10-100 moles. The support material is a solid particulate material that is inert with respect to the other components of the catalyst composition and other active components of the reaction system. These carrier materials include inorganic materials such as silicon and aluminum oxides and molecular sieves, and organic materials such as olefin polymers such as polyethylene. The carrier material is about 10-250μ, preferably about 50-150μ
It is used in the form of a dry powder with an average particle size of . These materials are also preferably porous and have a surface area of 3 m 2 /g, preferably 50 m 2 /g. The carrier material should be dry, ie should not contain occluded water. this is,
This is usually done by heating or pre-drying the carrier material with a dry inert gas before use. The inorganic support may also be treated with about 1-8% by weight of one or more aluminum alkyl compounds to further activate it. Preparation of Catalyst The catalyst used in the present invention is prepared by first preparing a precursor composition from a titanium compound, a magnesium compound, and an electron donor as described below, and then adding this precursor composition to a carrier material and an activator compound as described below. It is manufactured by processing in one or more steps such as. The precursor composition is formed by dissolving the titanium compound and the magnesium compound in the electron donor compound at a temperature ranging from about 20° C. to the boiling point of the compound. The titanium compound can be added to the electron donor compound before, after, or simultaneously with the addition of the magnesium compound. Dissolution of the titanium and magnesium compounds can be promoted by stirring and, in some cases, by refluxing both of these compounds in an electron donor compound. After the titanium and magnesium compounds are dissolved, the precursor composition is separated by precipitation or crystallization with a C5 - C8 aliphatic or aromatic hydrocarbon such as hexane, isopentane or benzene. The precipitated or crystallized precursor composition is isolated in the form of fine, free-flowing particles with an average particle size of about 10-100 microns and a bulk density of about 18-33 lb/ ft3 . A particle size of 100μ is preferred for use in fluidized bed processes. The particle size of the isolated precursor composition can be controlled by the crystallization or precipitation rate. When the precursor composition is prepared as described above, it has the formula Mg n Ti′(OR) o X p [ED] q [where ED is an electron donor compound and m is
0.5-56, preferably 1.5-5.0, n is 0-1, p is 6-116, preferably 6-14, q is 2-85, preferably 4-11, R is a C1 - C14 aliphatic or aromatic hydrocarbon group or COR' (where R' is a C1 - C14 aliphatic or aromatic hydrocarbon group), and X is Cl, Br, I or a mixture thereof selected from the group consisting of]. The letter written at the bottom right of the element titanium (Ti) is the Arabic numeral 1. The polymerization activity of a fully activated catalyst is so high in the process of the invention that it is necessary to dilute the precursor composition with a support material in order to effectively control the reaction rate. Dilution of the precursor composition can be accomplished before the precursor composition is partially or fully activated, or in parallel with such activation, as described below. The dilution of the precursor composition is from about 0.033 to 1 part, preferably about 0.1 part.
This is accomplished by mechanically mixing or blending ~0.33 parts by weight of the precursor composition with 1 part by weight of the carrier material. For use in the method of the invention, the precursor composition must be fully or completely activated. That is, it is the Ti of the precursor composition.
It must be treated with sufficient activator compound to convert the atoms to the active state. However, it has been found that even when an inert support is present, the method of activating the catalyst is very critical in order to obtain active substances. For example, a method similar to that described in U.S. Pat. Activation of the catalyst was attempted by adding it to the composition and subsequently removing the solvent by drying this slurry at a temperature between 20 and 80 °C to facilitate the use of the catalyst in gas phase processes. For commercial purposes, the gas phase fluidized bed process described below resulted in a product that was not sufficiently active. In order to prepare useful catalysts, this activation requires that at least the final activation step be carried out in the absence of solvent so that no further removal of solvent is required to obtain a sufficiently active dry catalyst. It was found that it was necessary to implement the project in a certain manner. Two methods have been developed to achieve such results. In one method, the precursor composition is fully activated in the absence of a solvent by dry blending the precursor composition and an activator compound outside the reactor.
In this dry blending method, the active agent compound is used while being absorbed into a carrier material. However, this process had the disadvantage that the resulting fully activated dry catalyst was pyrophoric if it contained >10% by weight of activator compound. In another preferred method of catalyst activation, the precursor composition is partially activated with an activator compound in a hydrocarbon slurry outside the polymerization reactor, the hydrocarbon solvent is removed by drying, and The partially activated precursor composition is fed to a polymerization reactor where activation is completed with additional activator compound. Thus, in dry blending catalyst preparation methods, a solid particulate precursor composition is added to solid particles of a porous carrier material, homogeneously blended therewith, and the activator compound is absorbed. The activator compound, from its hydrocarbon solvent solution,
It is adsorbed onto the carrier material to give a coverage of about 10 to 50% by weight of active agent relative to the weight % of the carrier material. The amounts of precursor composition, activator compound, and carrier material used are such as to provide the desired Al/Ti molar ratio and have a weight ratio of precursor composition to carrier material of no more than about 0.50, preferably no more than about 0.33. The amount is such as to give the final composition. The amount of support material thus provides the necessary dilution of the activated catalyst to provide the desired control of the polymerization activity of the catalyst in the reactor. If the final compositions contain about 10% by weight of activator compound, they are pyrophoric. During the dry blending operation (which may be carried out at ambient temperature (25 °C) or lower), the dry mixture is initially exothermic to avoid heat accumulation during the subsequent reduction reaction. Stir thoroughly. The resulting catalyst is thus completely reduced and activated and can be fed to the polymerization reactor and used therein as is. It is a free-flowing particulate material. In a second preferred method of catalyst activation, activation is carried out in at least two stages. In a first step, a solid particulate precursor composition diluted with a carrier material is partially reduced having an activator compound/Ti molar ratio of about 1 to 10:1, preferably about 4 to 8:1. It is reacted with sufficient activator compound to provide a precursor composition and partially reduced. This partial activation reaction is preferably carried out in a slurry of hydrocarbon solvent, and the solvent is then removed by drying the resulting mixture at a temperature of 20-80<0>C, preferably 50-70<0>C. In this partial activation method, the activator compound can be used while being absorbed into the carrier material used to dilute it. The resulting product is a free-flowing solid particulate material that can be easily fed to a polymerization reactor. However, partially activated precursor compositions, at best, are poorly active as polymerization catalysts in the process of the present invention. To make this partially activated precursor composition active for ethylene polymerization, an additional amount of activator compound is added to the polymerization reactor to complete activation of the precursor composition in the reactor. I have to let it happen.
Additional activator compound and partially activated precursor composition are preferably fed to the reactor by separate feed lines. Additional activator compounds may be sprayed into the reactor as a solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane, hexane or mineral oil.
This solution typically contains about 2-30% by weight of activator compound. The activator compound may also be added to the reactor in solid form by absorption onto a carrier material. For this purpose the carrier material is usually 10
Contains ~50% by weight of active agent. The additional activator compound increases the total Al/Ti molar ratio in the reactor from about 10 to 400, preferably about 15 when the activator compound and titanium compound are fed to the partially activated precursor composition. ~60% to the reactor. The additional amount of activator compound added to the reactor reacts with the titanium compound within the reactor to complete activation. In continuous gas phase processes, such as the fluidized bed process described below, a partially or fully activated precursor composition is continuously fed into the reactor in fixed quantities and then during the continuous polymerization process. The additional activator compound necessary to complete activation of the partially activated precursor composition is delivered in portions to restore active catalyst sites consumed during the reaction process. do. Polymerization Reaction The polymerization reaction is carried out at a temperature sufficient to initiate the polymerization reaction by a gas phase process such as that found in fluidized beds as described below, in the virtual absence of moisture, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, and catalyst poisons such as acetylene. and pressures by contacting the monomer stream with a catalytically effective amount of a fully activated precursor composition (catalyst). In order to obtain the desired density range of the copolymer, the proportion of C3 to C8 comonomer in the copolymer should be adjusted to 1 to 10 mol%.
It is necessary to copolymerize enough C 3 comonomer and ethylene to give ethylene. The amount of comonomer required to achieve such results will vary depending on the type of comonomer used. The table below lists the amounts (in moles) of various comonomers that must be copolymerized with ethylene to obtain a polymer having the desired density range at a given melt index. This table also lists the relative molar concentrations of comonomer/ethylene that must be present in the monomer gas stream fed to the reactor.

【表】 本発明の実施に用いることのできる流動床反応
系を第4図に例示する。これを説明するに、反応
器10は反応帯域12と減速帯域14よりなる。 反応帯域12は、この反応帯域に補充供給物状
の重合性及び変性用気体成分と循環気体とを連続
的に通すことにより流動化された生長中の重合体
粒子と生成重合体粒子と少量の触媒粒子との床か
ら構成される。活発な流動床を保持するためには
床への気体の質量流量は、流動に必要な最低流量
を上回らねばならず、好ましくはGmfの約1.5〜
10倍、更に好ましくは約3〜6倍である。ここに
使用せるGmfは、流動化を達成するのに必要な気
体の最低質量流量を意味する〔C.Y.Wen&Y.H.
Yu、「Mechanics of Fluidization」、Chemical
Engineering Progress Symposium Series、
Vol.62、p100〜111(1966)〕。 床は、局部的な「ホツトスポツト」の形成を防
止し、また粒状触媒を反応帯域に閉じ込め、しか
も該帯域全体に分布させるように粒子を常に内蔵
する。運転を開始するには、気体を流す前に通常
反応帯域に粒状重合体のペース材料を装入する。
かかる粒状重合体は、製造しようとする重合体と
種類が同じであつても異なつていてもよい。種類
が異なるときは、それは、最初の生成物として形
成せる所期重合体粒子と共に取出される。結局、
開始時の床は、所期重合体粒子の流動床によつて
置き代えられる。 この流動床に用いられる部分的また完全に活性
化された先駆体組成物(触媒)は、使用に備えて
ガスシールされた溜め32に貯蔵されることが好
ましい。しかして、該ガスは窒素又はアルゴンの
ように、貯蔵物質に対して不活性なものとする。 流動化は、床に流入しそこを通過する多流量
(代表的には補給気体の供給物の流量の約50倍程
度)の循環気体によつて達成される。流動床は、
該床に気体をパーコレーシヨンすることによつて
創生される可能な渦なし流れ状の活発な粒子の稠
密体という外観を呈する。この床での圧力降下
は、床の質量を断面積で除した値に等しいかある
いはそれよりわずかに高い。かくして、それは反
応器の幾何学的形状に依拠する。 補給気体は、粒状重合体生成物が取出される流
量に等しい流量で床に供給される。補給気体の組
成は、床より上に位置せる気体分析装置16によ
つて測定される。この装置は、再循環させようと
する気体の組成を測定する。従つて、補給気体の
組成は、反応帯域内に本質上定常状態の気体組成
を保持するように調整される。 完全な流動化を確実にするためには、循環気体
と所望ならば補給気体の一部分が流動床より下に
位置せる箇所18から反応器内に戻される。しか
して、気体分配板20が床の流動化を助成するた
めに戻り箇所18より上に存在する。 床で反応しない気体流れの部分は循環気体を構
成する。このものは好ましくは、該床より上に位
置せる減速帯域14に通すことによつて重合帯域
から除去され、また減速帯域では連行された粒子
が下の床に落ち戻る機会を与えられる。粒子の戻
りは、減速帯域の一部分を構成しあるいはその外
部に位置し得るサイクロン22によつて助成され
うる。所望ならば、循環気体は、微粉が伝熱面や
圧縮機プレートに接触しないように高い気体流量
で、小粒子を取り除くべく設計された過装置2
4に通され得る。 次いで、循環気体は圧縮機25で圧縮されたの
ち、熱交換器26に通され、そこで反応熱を除か
れ、しかるのち床に戻される。反応熱を絶えず除
去することによつて、床の上方部分には何ら目立
つた温度勾配は存在しないように思える。床底部
の約6〜12inには、流入ガス温度と床の残り部分
温度との間に温度勾配が存在する。かくして、床
は、床帯域のこの底部層より上に来た循環気体の
温度をほとんど即座に調節してこれを床の残部の
温度と同じようにしそれによつて定常条件で本質
上恒温に保つように作用することが観察された。
次いで、循環物は反応器の基部18から器内に入
り、分配板20を通つて流動床に戻される。圧縮
機25は、熱交換器26の上流にも設置すること
ができる。 反応器を操作するにあたつて分配板20が果す
役割は重要である。流動床には、生長中の粒状重
合体及び形成せる粒状重合体と触媒粒子が含まれ
る。重合体粒子は熱く、活性であり得るので、そ
の沈降を防止せねばならない。なぜなら、もし静
止体を存在させるならば、そこに含まれる活性触
媒は反応し続け、溶融を引き起こしうるからであ
る。それ故、床の基部において流動化を保持する
のに十分な流量で循環気体を床内に拡散させるこ
とは重要である。分配板20はこのために役立
ち、しかしてそれはスクリーン、スロツト付きプ
レート、有孔プレート、泡鐘型プレート等とする
ことができる。分配板の部材は全て固定したもの
か、あるいは米国特許第3298792号に開示された
可動型のものであつてもよい。分配板の意匠がど
のようなものであれ、それは、床の基部において
循環気体を粒子中に分散させて該粒子を流動状態
に保たねばならず、また反応器が作動されていな
いときは樹脂粒子の静止層を支持すべく機能せね
ばならない。分配板の可動部材は、分配板内に閉
じ込められまたは分配板上に付着せる重合体粒子
を全て追い出し移動させるのに用いることができ
る。 本発明の重合反応において、水素を連鎖移動剤
として用いることができる。使用水素/エチレン
比は、気体流れ中のエチレン単量体1モル当り約
0〜2.0モルの水素の間である。 気体流れには、触媒と反応体の両者に不活性な
任意の気体を存在させることもできる。活性剤化
合物は、好ましくは、普通熱交換器の下流にある
気体の最も熱い部分で反応系に加えるのがよい。
それゆえ、活性剤はデイスペンサ27から管路2
7Aを介して気体循環系に供給できる。 製造しようとする共重合体のメルトインデツク
ス値を高めるためには分子量調節剤または連鎖移
動剤として構造Zn(Ra)(Rb)(ここでRaおよ
びRbは同一または別異のC1〜C14脂肪族または芳
香族炭化水素基である)の化合物を、水素ととも
に、本発明の触媒と併用することができる。この
Zn化合物は反応器内の気体流れ中に該反応器内
のチタン化合物1モル(Tiとして)当り約0〜
50モル、好ましくは約20〜30モル(Znとして)
量で使用されている。また、このZn化合物は、
好ましくは炭化水素溶媒中の稀薄溶液(2〜10重
量%)であるいは上述の形式のシリカの如き固体
稀釈剤に約10〜50重量%で吸着させた形で反応器
内に導入されている。亜鉛化合物は、それだけ
で、あるいは供給器(図示せず)から反応器に加
えられる活性剤化合物の追加部分とともに加える
ことができる。しかして、この供給器は、気体循
環系の最も熱い部分の近傍にデイスペンサ27に
隣接して位置づけることができよう。 流動床反応器を重合体粒子の焼結温度より低い
温度で作動させることが不可欠である。しかし
て、焼結が確実に起こらないようにするには、焼
結温度より低い操作温度が望ましい。本発明の方
法でエチレン共重合体を製造するには、約30〜
115℃の作業温度が好ましく、また約75〜95℃の
温度が最も好ましい。約0.91〜0.92の密度を有す
る製品をつくるために、約75〜90℃の温度が用い
られ、また約>0.92〜0.94の密度を有する製品を
作るのに約80〜100℃の温度が用いられる。 流動床反応器は約1000psiまでの圧力で操作さ
れ、好ましくは約150〜350psiの圧力で操作され
る。かかる範囲中で高い方の圧力を用いることに
より伝熱が促進される。なぜなら、圧力の上昇は
気体の単位容積熱容量を高めるからである。 部分的にまたは完全に活性化された先駆体組成
物はその消費量に等しい流量で、分配板20より
上に位置せる箇所30から床内に注入される。分
配板より上の箇所から触媒を注入することは本発
明の重要な特徴である。本発明の実施に用いられ
る触媒は高活性であるため、もし完全に活性化さ
れた触媒を分配板より低い領域に注入するなら
ば、そこで重合が開始し、結局は分配板の目詰り
を惹起することになる。それに代えて、活発な床
への注入は、触媒が床全体に分布するのを助成
し、また「ホツトスポツト」の生成原因ともなり
うる局部的な高い触媒濃度箇所の形成を排除する
傾向がある。 部分的にまたは完全に活性化された先駆体組成
物ならびに必要とされる追加量の活性剤化合物ま
たは非気体状連鎖移動剤を床内に搬送するには触
媒に不活性な窒素またはアルゴンの如き気体が用
いられる。 床の生成速度は触媒の注入速度によつて制御さ
れる。生産速度は、触媒の注入速度を増加するだ
けで高めることができ、また触媒の注入速度を減
少するだけで低めることができる。 触媒の注入速度を変えると、反応熱の発生量も
変化するので、循環気体の温度は、この発熱量を
加減するために上下に調節される。しかして、そ
れにより、床内に本質上一定の温度が確保され
る。また、操業者が循環気体の温度を適宜調整で
きるように床内のどんな温度変化をも検出するよ
うにするには、無論、流動床と循環気体冷却系と
の完全な機械化が必要である。 所定の組合せ操作条件下では、生成物として層
の一部分を粒状重合体製品の生成速度に等しい割
合で取出すことにより流動床は本質上一定の高さ
に保持される。発熱速度と製品の生成速度とは直
接関係があるので、気体速度を一定にするとき、
反応器を横切る気体の温度上昇(流入気体の温度
と流出気体の温度との差)を測定することによつ
て、粒状重合体の生成速度が求められる。 粒状重合体製品は、好ましくは、分配板20ま
たはその近傍の箇所34から、粒子がその最終的
な収集帯域に達して更に重合し焼結するのを防ぐ
ように、それが沈降しないうちに排気される気体
流れの一部分による浮遊状態で連続的に取出され
る。この浮遊用の気体は、既述の如く、一つの反
応器から別の反応器に製品を搬送するのにも使用
することができる。 粒状重合体製品は、分離帯域40を画成する一
対の調時弁36と38の連続操作によつて絶えず
引出されることが好ましい。弁38が閉じている
間は、弁36は開放されていて弁36と帯域40
との間で気体および製品のプラグ流れを帯域40
へと放ち、次いで弁36が閉じられる。そのと
き、弁38は開放されて製品を外部の回収帯域へ
と搬送する。そのあと、弁38は次回の製品回収
操作に備えて閉じられる。 結局、流動床には、始動から停止の間床を排出
させるのに適当な排出系が備えられる。しかし
て、この反応器は撹拌手段および(または)壁掻
き手段の使用を必要としない。 本発明の担持された高活性触媒系は、約0.005
〜約0.07in、好ましくは約0.02〜約0.04inの平均
粒子寸法を有する流動床製品をもたらすものと思
われる。 気体状単量体の供給流れは、不活性気体希釈剤
とともにあるいは該希釈なしに、約2〜10lb/
hr/ft3(層容積)の空時収率で反応器に供給さ
れる。 本明細書に使用されるバージン樹脂すなわち重
合体は、重合反応器から回収される粒状形態の重
合体を意味する。 (2) フイルム 本発明の方法によつて製造するフイルムの厚さ
は、約0.10ミルから約20ミルまで、好ましくは約
0.10ミルから約10ミルまで、最も好ましくは約
0.10ミルから約6.0ミルまでの範囲とする。0.10〜
6.0ミル厚のフイルムの特性は下記の通りであ
る。 破壊抵抗:約7.0in.lbs/mil以上 極限伸び率:約400%以上 熱収縮率:105〜110℃にまで加熱した後室温に
まで冷却した場合、3%以下 衝撃引張強さ:約400〜約2000ft.lbs/in3 引張強さ:約2000〜約7000psi このフイルムには、スリツプ剤、粘着防止剤、
酸化防止剤等のいろいろな慣用の添加剤を慣用の
技法に従つて添加することができる。また、後述
するようにインフレートフイルム押出工程におけ
るバブルの安定度を高めるための特に望ましい加
工助剤は、エチレン炭化水素共重合体と1〜20重
量%の高圧低密度ポリエチレンのブレンドであ
る。 更に、本発明の共重合体から形成されるフイル
ムの光学的特性を高める不均質成核剤を該共重合
体に添加することができる。光学的特性が主とし
て流動学的要素によつて支配される高圧低密度ポ
リエチレンとは異なり、本発明のエチレン炭化水
素共重合体の光学的特性は、結晶化効果によつて
制御される。即ち、上記不均質成核剤は、本発明
のエチレン炭化水素共重合体内に結晶化を起させ
る追加の場を提供し、結晶化、核形成割合および
結晶化温度の増大と、球晶サイズの縮小が達成さ
れる。不均質成核剤としては、高表面積シリカ、
カーボンブラツク、フタロシアニングリーンおよ
びフタロシアニンブルー顔料等がある。これらの
添加剤は、約2.5ppm〜約2000ppmの割合で使用
する。 (3) インフレートフイルム押出成形 本発明のフイルムは、チユーブラインフレート
フイルム押出法によつて押出成形するとができ
る。この方法においては、狭い分子量分布の溶融
したエチレン炭化水素共重合体を、約50ミルから
約120ミルまでの、好ましくは約50ミル〜約100ミ
ルまでのダイキヤツプを有する環状ダイスを用い
て押出す。共重合体は、約325〓〜約500〓の温度
でチユーブの形で垂直上向き方向に押出す。(下
向き、または横方向に押出してもよい)。環状ダ
イスを通して溶融重合体を押出した後、その形成
されたチユーブラフイルムを所望の度合にまで膨
脹させ、積極的に、または単に放置して冷却さ
せ、扁平化する。チユーブラフイルムの扁平化
は、フイルムを圧潰用フレームおよび1組のニツ
プロールの間を通してフイルムを通過させること
によつて行う。それらのニツプロールを駆動さ
せ、チユーブラフイルムを環状ダイスから引出す
働きをさせる。 チユーブラバブル内には空気または窒素等の気
体圧を維持する。在来のフイルム加工技術におい
て周知のように、この気体圧は、チユーブラフイ
ルムに所望の膨脹度を与えるように制御する。こ
の膨脹度は、ダイス環の円周に対する完全膨脹時
の比として表わした場合、1/1〜6/1、好ましくは
1/1〜4/1の範囲である。このチユーブラ押出品
は、空気冷却、水中急冷、あるいはマンドレル冷
却等の慣用の技法によつて冷却する。 本発明のエチレン炭化水素共重合体の引落し特
性は非常に優れている。引落し比、即ち、フイル
ム厚とブローアツプ比の積に対するダイギヤツプ
の比は、約2〜約250まで、好ましくは約25〜約
150までである。本発明のエチレン炭化水素共重
合体からは、たとえそれが異物粒子および/また
はゲルによつてひどく汚染されていたとしても、
高い引落し比でもつて極めてフイルムを製造する
ことができる。約0.5ミル以上の薄肉フイルムの
場合、約400%〜約700%の縦方向極限伸び率およ
び約00%〜約700%の横方向極限伸び率を示すよ
うに加工することができる。しかも、これらのフ
イルムは、「裂け易い」という部類には入らな
い。「裂け易さ」とは、高変形率におけるフイル
ムの切込み付引裂応答を表わす定性用語である。
即ち、「裂け易さ」とは、亀裂生長速度を表わ
す。それは、ある種のフイルムの最終使用時の特
性であり、基礎的因子からは推測し難い。 エチレン炭化水素共重合体は、押出品として環
状ダイスから押出されると、冷却し、その融点以
下にまで温度が低下し、固化する。押出品の光学
的特性は、結晶化が生じると変化し、その結果フ
ロストラインが形成される。フイルムを環状ダイ
スから上向きに押出す場合、このフロストライン
の高さ、即ちダイスからフロストラインまでの距
離は、共重合体フイルムの冷却速度の尺度であ
る。この冷却速度は、本発明に従つて製造される
エチレン炭化水素共重合体フイルムの光学的特性
に極めて顕著な影響を及ぼす。 先に述べたように、結晶化効果は、本発明のエ
チレン炭化水素共重合体フイルムの光学的特性を
支配する。インフレートフイルムの加工パラメー
タは、フイルムの光学特性に顕著な影響を及ぼ
す。本発明に使用されるエチレン炭化水素共重合
体フイルムの光学的特性を制御するために特別の
インフレートフイルムの加工方法論を案出した。
即ち、これらのインフレートフイルムの45゜(正
反射)鏡面光沢は、フイルム押出工程を下記の関
係式に従つて操作するとによつて制御するとがで
きる。 45゜鏡面光沢=336.4φ-664 φは冷却速度パラメータ φ=τ(MI)0.29 〔(Tm−Tc)/Tm〕-1 ここで、Tc=樹脂結晶化温度(〓) Tm=コンパウンドの温度(〓) MI=樹脂のメルトインデツクス
(g/10min) τ=ダイスからフロストラインまでの
間の押出品の滞溜時間(sec) τは、ダイスがフロストラインの高さまでの押
出品の伸長は、一定歪度の変形に近似するものと
仮定して計算する。 τ=FLH/V−VinV/V ここで、FLH=フロストラインの高さ(cm) V1=ニツプロールの線速度(cm/
sec) V0=ダイス出口における押出品の平
均線速度(cm/sec) V0は下式に従つて計算する。 V0=Q/ρmπDG ここで、Q=押出機の押出量(g/sec) ρm=溶融体密度 D=ダイスの直径(cm) G=ダイスギヤツプ(ダイスの間隙)
(cm) パラメータφの関数としての45゜鏡面光沢は、
第5図に示されている。このデータは、0.5〜3.1
g/10minのメルトインデツクス範囲以上のエチ
レン炭化水素共重合体から2:1のブローアツプ
比で1.5ミル厚のフイルムを製造した場合に得ら
れたデータである。 第5図の実線は、45゜鏡面光沢=336φ-0.66
表わす。第5図に示されるように、45゜鏡面光沢
は、バブルを冷却するために使用される空気の温
度および/または速度を調節し、それによつて押
出品の冷却速度を制御することによりパラメータ
φに応じて調節することができる。 本発明のエチレン炭化水素共重合体は、チユー
ブラインフレートフイルム押出工程中低い溶融強
度を示す。このことは、樹脂のメルトインデツク
スが低い場合、あるいは押出コンパウンドの温度
が高過ぎる場合、「バブル安定度」の問題を惹起
するおそれがある。しかしながら、エチレン炭化
水素共重合体に約0.1〜約6.0g/10minのメルト
インデツクスを有する約1〜20重量%程度の少量
の高圧低密度ポリエチレンを添加すれば、「バブ
ル安定度」が高められ、従つて高い押出量を可能
にすることが判明した。「バブル安定度」とは、
チユーブラインフレートフイルム押出工程中の押
出品の安性加工安定度のことである。バブル安定
度が劣ることは、押出品を冷却しフロストライン
の高さを制御するためにチユーブラバブル(膨脹
させたチユーブ状フイルム)に空気噴射リングか
ら吹きつけられる乱流空気によつて該バブルが
「チヤター」(びびり震動現象)を起すことによつ
て顕示される。上記高圧低密度ポリエチレンの添
加は、フイルム押出工程の前に別個の高温配合工
程として行つてもよく、あるいは、単に、エチレ
ン単化水素共重合体をフイルム押出機のホツパに
装入する際に該共重合体に高圧低密度ポリエチレ
ンをドライブレンドすることによつて行うことも
できる。この高圧低密度ポリエチレン樹脂は、例
えばスリツプ剤、粘着防止コンパウンド、着色
剤、酸化防止剤、安定剤、充填材、成核剤等のマ
スターバツチキヤリヤーとしての役割をも果すこ
とができる。また、このような高圧低密度ポリエ
チレン添加剤は、しばしば、フイルムの光学的お
よび機械的特性を改良する機能をも果す。高圧低
密度ポリエチレンのメルトインデツクスの好まし
い範囲は、約0.2〜約5.0であり、そして好ましい
添用量は、約2〜約12重量%である。 (4) スロツト流延フイルム押出 このフイルム押出法は、斯界において周知であ
り、溶融重合体のシートをスロツトダイを通して
押出し、次いでその押出品を、チルドキヤスロー
ルまたは水浴を用いて急冷することから成る。チ
ルロール法において、フイルムを水平方向に押出
してチルロールの頂面に沿つて延長させる場合
と、フイルムを下向きに押出してチルロールの下
面を通して引張る場合とがある。スロツト流延法
における押出品の冷却速度は非常に速い。チルロ
ールまたは水浴急冷の速度が極めて速いので、押
出品がその融点以下に冷却する際、微結晶が急激
に核化し、超分子構造が生長するいとまがなく、
球晶は非常に小さいサイズに抑えられる。スロツ
ト流延フイルムの光学的特性は、比較的冷却速度
の遅いチユーブラフイルム押出法を用いて形成し
たフイルムのそれに比べて大幅に改良される。一
般に、スロツト流延フイルム押出法のコンパウン
ド温度は、チユーブラインフレートフイルム法の
場合よりもはるかに高くなる。このスロツト流延
フイルム押出法の場合は、溶融強度は加工の制約
要因とはならない。せん断粘度および伸長粘度
は、いずれも低下される。フイルムの押出速度
は、インフレートフイルム法の場合より速くする
とができる。コンパウンド温度が高いので、ダイ
内におけるせん断応力を減少させ、溶融破壊に関
する押出速度の上限を高める。 スロツト流延フイルム法においては、引落し比
は、フイルム厚に対するダイギヤツプの比として
定義される。押出ダイリツプから押出品が固化す
る点までの距離は、引落しスパンと称する。この
距離は、引落し、即ち伸長変形が生じる区間の長
さを規定する。引落しスパンは、伸長変形の歪率
を制御する。引落しスパンを短くすると、歪率が
高くなり、引落しスパンを長くすると、歪率は低
くなる。引落しスパンは、分子配合が行われる区
間である。 高圧低密度ポリエチレンのスロツト流延フイル
ム押出においては、該ポリエチレンメルトの歪硬
化特性が、高い引落し比で押出される場合のフイ
ルム内に過度の分子配向を生じさせる。高圧低密
度ポリエチレンのスロツト流延フイルムは、非常
に不均衡な機械的特性を示す場合がある。しかし
ながら、本発明において使用される狭い分子量分
布のエチレン炭化水素共重合体がそのメト状態に
おいて示す歪硬化挙動は、先に述べたように、小
さい。従つて、スロツト流延フイルム押出法にお
いても、インフレートフイルム押出法の場合と同
様に、過度の分子配向を生じさせることなく、上
記材料を高い引落し比で押出すことができる。こ
れらのフイルムの機械的特性のバランスは、引落
し比を増大させても、著しくは変化しない。 (5) 押出被覆 本発明のエチレン炭化水素共重合体は、当該技
術において周知の方法によつて各種の支持体上に
直接押出して複合シートを形成することができ
る。支持体(基材)としては、ポリエチレン、
紙、アルミニウム箔等の材料がある。被覆装置
は、単一の押出ラインを有するものであつてもよ
く、あるいは、複数の基材層を被覆するために、
あるいは複数の基材層を貼合わせるために2つ以
上の押出ラインを有するものであつてもよい。 (6) 共重合体およびフイルムの特性 エチレン炭化水素共重合体およびそれから製造
されたフイルムの特性は、下記の方法によつて測
定した。 密 度…ASTM D―1505:プラツク(薄い平
板)を100℃の温度で1時間状態調節し、
平衡結晶度に近づけた。g/cm3として記録
した。 メルトインデツクス(MI)…ASTM D―1238、
条件E:190℃の温度において測定した。
10分当りのg数を記録した。 フローインデツクス(HLMI)…ASTM D―
1238、条件F:上記メルトインデツクスの
測定に使用した試料の10倍の重量の試料を
用いて測定した。10分当りのg(グラム)
数を記録した。 メルトフロー比(MFR)…フローインデツク
ス/メルトインデツクス 分子量分布Mw/Mn…ゲル透過クロマトグラフ
イ法;スチロゲル充填材の細孔径は107
105、104、103、60Åである。溶媒は117℃
のパークロロエチレン; 検出法…3.45μの赤外線 不飽和度…赤外線分光光度計(パーキンエルマー
21型)。厚さ25ミルのプレツシングを使用
した。特性吸収は、transビニレンについ
ては10.35μ、末端ビニルについては11.0
μ、側鎖ビニリデンについては11.25μの
ところにおいてみられた。各波長における
1ミル当りの吸収量は、不飽和濃度吸収率
との積に比例する。吸収率は、J.Poly.
Sci・Part B,,339(1964)にR.J.
dekock氏およびP.Hol氏によつて記載され
た文献掲載値を採用した。 TEA揮発分…この測定は、デユポンの916型熱発
生分析器(TEA)によつて実施し、ほぼ
500以下の分子量の試料に存在する揮発物
の割合を測定する。5mgの試料を窒素の存
在下において毎分32℃の割合で300℃にま
で加熱し、20分間恒温に保持する。試料が
加熱されると、発生した気体は、窒素によ
つて炎イオン化検出器へ掃引される。C20
基準でもつて校正することにより測定器の
出力を揮発分重量に換算することができ
る。試料の単位重量当りの揮発分重量を求
めて100を乗ずるとにより揮発分の重量%
が得られる。 フイルムの曇り度…ASTM D―1003―61:垂直
入射ビームから2.5゜を越えて拡散した透
過光の百分率。%曇り度として表わす。 45゜の鏡面光沢…ASTM D―2457―70:光沢測
定はガードナUX―6型光沢計を用いて行
つた。45゜鏡面光沢とは、入射ビームを垂
直から45゜傾けて試料面に当て、受光器を
入射ビームの光軸の鏡面反射の位置に置い
た場合のフイルム試料の視感正反射率をい
う。 60℃鏡面光沢…ASTM D―2457―70:光沢測定
はガードナUX―6型光沢計を用いて行つ
た。60゜鏡面光沢(磨かれたもの)とは、
入射ビームを垂直から60゜傾けて試料面に
当て、受光器を入射ビームの光軸の鏡面反
射の位置に置いた場合のフイルム試料の視
感正反射率をいう。 破壊抵抗…測定された一定の厚さのフイルムを
3.25in径のリング上に支持し、該リングを
インストロン引張試験機に取付ける。この
フイルムを支持したリングを通して0.75in
径の半球状ヘツドを有する丸味端付プラン
ジヤを20in/minの速度でプレスする。フ
イルムを破断するまで変形させるのに要し
たエネルギーをフイルムの単位厚さ当りの
値として求め、in・lb/milとして記録し
た。ASTM D―1922:これは切込み付引
裂試験である。 エルメンドルフ引裂強さ…2 1/2in×3 1/2inの
フイルム片を「パンツ脚部」型引裂試験に
かける。これは、振子型衝撃試験であり、
引裂を伝播させるのに要する力を測定す
る。引裂強さは、グラムで測定し、得られ
たデータをフイルムの単位厚さ当りの値と
して表わし、g/milとして記録した。 引張強さと伸び率…ASTM D―882:1in×5inの
フイルム片をゲージ長2inでクランプし、
20in/minのジヨー引離し速度で変形させ
る。この引張強さは、破断点において生じ
る工学応力である。破断点の伸びは、フイ
ルム試料に記した1inゲージのマークの離
間距離によつて測定し、パーセントで表わ
す。 引張衝撃強さ…これは振子型衝撃試験であり、
ASTM試験手法D1822の試験片を用いる。
15ミルの最小試験片厚を得るために複数枚
のフイルムを重ね合せ、それによつて破壊
エネルギーを測定可能範囲の値にする。得
られた振子型衝撃エネルギーを試料は単位
容積当りの値とし、ft.lbs/in3として記録
する。 割線モジユラス…ASTM D―882:10in×0.5in
のフイルム片をゲージ長5inとしてクラン
プし、0.5in/minのジヨー引離し速度で変
形させる。加力伸長の足跡を測定する。割
線モジユラスとは、原点から1%変形率に
おける荷重点のところまで引いた割線の勾
配である。変形率はクロスヘツドの位置に
よつて測定する。割線モジユラスは、試料
の不変形時の単位断面積当りの値とし、
psiで表わす。 フイルムの等級評価…フイルムの試料は、裸眼で
観察し、ゲルまたはその他の異物粒子のサ
イズおよび分布を標準フイルム試料と対比
して検査する。このようにして標準品と比
較して検査したフイルムの外観に−100
(極めて不良)から+100(優秀)までの段
階に分けて等級をつける。 結晶化温度Tc…パーキンエルマーDSC―2型示
差式走査熱量計を使用。厚さ10〜12ミルの
試料を窒素雰囲気中で150℃にまで加熱
し、3分間恒温に保持し、次いで10℃/
minの割合で冷却した。結晶化温度は、樹
脂が結晶化発熱を生じ始める時点の温度を
表わす。 落槍衝撃強さ…ASTM―1709:単一層のフイル
ムを5in径のリングクランプに把持させ、
1 1/2in径の半球状ヘツドを有する槍を
26inの高さから落下させる。フイルムの破
断は、槍の突入の結果として真に破断が観
察されたとき記録する。破断重量を総計学
的に記録するために15グラム刻みで槍に錘
りを加えたり、除去したりする。試験は30
回繰返し行う。破断重量とは、フイルムス
パンの50%が破断した時点における槍の重
量である。ここに例示する目的で、破断重
量はフイルムの単位厚さ当りの値とし、
g/milとして表わす。 溶融破壊…先に述べたように、溶融とは、樹脂押
出物が重合体の流動中におけるメルトの不
安定により表面の不整および不均一を生ず
る現象のことである。そのような表面の歪
は、そのまま重合体のフイルム内に「凍
結」されることがあり、裸眼で見出すこと
ができる。このような表面不整を眼で観察
することによりフイルムの溶融破壊を検出
する。 嵩密度…樹脂を3/8in径の漏斗を通して100mlの目
盛付シリンダの中へ、該シリンダを震盪さ
せずに100mlの目盛線にまで注ぎ入れ、重
量の差を測定する。 以上の実施例は、本発明の方法を例示するため
のものであり、発明の範囲を限定することを意図
したものではない。 実施例 I 先駆体組成物の調製 機械的撹拌器を備えた5lのフラスコ内で16.0g
(0.168モル)の無水MgCl2を窒素雰囲気下で850
mlの純テトラヒドロフタンと混合させた。この混
合物を、それに13.05g(0.069モル)のTiCl4
滴下しながら室温(〜25℃)で撹拌した。TiCl4
を完全に添加した後、フラスコの内容物を還流が
生じるまで約1/2〜1時間加熱して固形物を溶解
させた。次いで、この系を室温にまで冷却し、3l
の純n―ヘキサンを1/4時間に亘つてゆつくり添
加した。その結果黄色固形物が沈澱した。上澄液
をデカンテーシヨンし、1lのn―ヘキサンで3回
洗浄した。次いで、固形物を過し、回転蒸発フ
ラスコ内で40〜60℃の温度で乾燥させて55gの固
形先駆体組成物を形成した。 この先駆体組成物の単離中Mgおよび/または
Ti化合物の一部が失われてしまつているかもし
れないので、この時点で先駆体組成物のMgおよ
びTiの含有量を分析する。これらの先駆体組成
物を記録するのにこの実施例で使用した実験式
は、MgおよびTiはそれらが最初に電子供与体に
添加されたときのままの化合物の形で存在してお
り、先駆体組成物内の他のすべての残留重量分は
電子ドナー化合物に起因しているものと仮定する
ことによつて導かれたものである。 固形物の分析の結果は、Mg:6.1%、Ti:4.9
%であつた。これは、TiMg2.45、Cl8.9(THF)
7.0に相当する。THFはテトラヒドロフランのこ
とである。 活性化操作 燥作A:この操作は先駆体組成物の多段活性化
法に関する。この操作によれば、先駆体組成物が
重合反応器内へ導入される前においては部分的に
しか還元されず、反応器内に導入されてから残り
の還元過程が完成されるように活性化を行う。 所望重量の乾燥した不活性担体を混合容器また
はタンク内へ装入する。ここに述べる実施例にお
いては、不活性担体の量は、シリカの場合ならば
約500g、ポリエチレン担体の場合ならば約1000
gである。次いで、この不活性担体をスラリー系
を形成するのに十分な量の、例えばイソペンタン
のような無水脂肪族炭化水素稀釈剤と混合させ
る。スラリーを作るには、通常、不活性担体1g
当り約4〜7mlの稀釈剤を必要とする。次に、所
望の重量の先駆体組成物を混合容器内へ装入し、
スラリー系に完全に混合させる。ここで述べる実
施例において触媒を調製するためにこの活性化操
作に使用した先駆体組成物の量は、約80〜135g
である。先駆体組成物は、1g当り1±0.1ミリ
モルのチタン元素含有量を有している。 先駆体組成物を部分的に活性化させるのに必要
な所望量の活性剤化合物を前記混合容器の内容物
に添加し、先駆体組成物を部分的に活性化させ
る。ここで使用される活性剤化合物の量は、部分
的に還元された先駆体組成物内のAl/Ti比を>
0〜10:1、好ましくは4〜8:1とする量であ
る。この活性剤化合物は、不活性脂肪族炭化水素
溶媒(ここに述べる実施例ではヘキサン)内に約
20重量%の活性剤化合物(ここに述べる実施例で
はトリエチルアルミニウム)を含有する溶液の形
で混合タンク内へ添加する。活性化は、活性剤化
合物を先駆体組成物に混合し接触させることによ
つて行う。上述の操作は、すべて室温で、かつ、
不活性雰囲気内において大気圧で行う。 こうして得られたスラリーを例えば窒素または
アルゴンのようなパージ用乾燥不活性ガスのもと
で大気圧において60℃の温度で乾燥させて、炭化
水素稀釈剤を除去する。この過程には通常約3〜
5時間を必要とする。その結果得られた生成物
は、活性化された先駆体組成物が不活性担体と均
一に配合されている、乾燥した自由流動性粒状材
の形である。この乾燥された非自然発火性生成物
は、不活性ガス範囲気のもとで保管する。 先駆体組成物の活性化を完了させるためにこの
操作Aにおいて追加の活性剤化合物を重合反応器
へ供給する場合、まず、活性剤をシリカまたはポ
リエチレンのような不活性担体に吸着させる方法
がよいが、活性剤をイソペンタンのような炭化水
素溶媒の稀釈溶液として反応帯域内へ注入するの
が最も好ましい。 活性剤化合物をシリカ支持体に吸収させる場合
は、それらの2つの物質を、担体1g当り約4ml
のイソペンタンを含有した容器内で混合する。次
いで、得られたスラリーを大気圧のパージ用窒素
雰囲気下において65±10℃の温度で約3〜5時間
乾燥させて炭化水素稀釈剤を除去する。 活性剤化合物を稀釈溶液として重合反応系内へ
注入する場合は、約5〜10重量%の濃度の溶液が
好ましい。 先駆体組成物の活性化を完了させるために活性
剤を重合反応器内へ導入するのにどのような方法
を使用しようとも、活性剤は、該反応器内の
Al/Ti比を10〜400:1、好ましくは10〜
100:1のレベルに維持するような割合で添加す
る。 シリカは、本発明に使用される前に200℃で
4時間乾燥させる。 操作B:この燥作においては、先駆体組成物
を、不活性担体に吸収させた活性剤化合物と配合
し、接触させることによつて先駆体組成物の完全
な活性化を行う。 活性剤化合物は、不活性炭化水素溶媒内で担体
とともにスラリー化させ、次いで該スラリーを乾
燥させて溶媒を除去することにより不活性担体に
吸収させ、それによつて約10〜50重量%の活性剤
化合物を含有した組成物を調製する。即ち、予め
800℃の温度で4時間かけて脱水した500gのシリ
カを混合容器内に装入する。次いで、所望量の活
性剤化合物を、例えばヘキサンのような炭化水素
溶媒に溶解した20重量%の溶液として該混合容器
へ添加し、室温で、かつ、大気圧において不活性
担体と混合(スラリー化)させる。次いで、得ら
れたスラリーを例えば窒素のような乾燥不活性ガ
スの流動流れ内において大気圧で65±10℃の温度
で約3〜5時間乾燥させることによつて上記溶媒
を除去する。この乾燥された組成物は、担体材の
寸法を有する自由流動性粒子の形である。 次に、約500gの乾燥シリカ担持活性剤(50/50
重量%のシリカ/活性剤)を混合容器に入れる。
所望重量の先駆体組成物(80〜100g)もこの混
合容器内へ添加する。これらの材料を窒素または
アルゴン等の乾燥不活性気体のもとで大気圧、室
温で約1〜3時間完全に混合する。得られる組成
物は、10〜150μ程度の粒度を有する乾燥した自
由流動性粒子の物理的な混合物である。この混合
操作中活性剤が、先駆体組成物に接触し、それを
完全に活性化させる。その結果生ずる発熱反応
中、触媒組成物の著しい失活を回避するように触
媒の温度は50℃を越えないようにすべきである。
かくして得られた活性化組成物は、約10対50の
Al/Ti比を有し、>10重量%の活性剤を含有して
いる場合は自然発火性を有することもある。この
組成物を、反応器に注入するまで窒素またはアル
ゴン等の乾燥不活性ガスのもとに保管しておく。 例 1 この一連の実験においては、上述のようにして
生成し、活性化操作Aによつて活性化させた触媒
を用いてエチレンをプロピレンまたはブテン―1
(実験1および2においてはプロピレン、実験3
〜14においてはブテン―1)と共重合させ、
0.940の密度を有する重合体を生成した。いずれ
の場合にも、部分的に活性化された先駆体組成物
のAl/Tiモル比は4.4〜5.8であつた。重合反応器
内での先駆体組成物の活性化の完成は、トリエチ
ルアルミニウム(実験1〜3および6〜14におい
てはイソペンタンの5重量%溶液として、実験4
および5においては50/50重量%比でシリカに吸
着させたものとして)を用いて行い、反応器内に
約29〜140のAl/Tiモル比を有する完全に活性化
された触媒を生成した。 各実験の重合反応は、平衡に到達した後>1時
間に亘つて流動床反応器内において約300psigの
圧力で、Gmfの約5〜6倍の気体速度で、床空間
1ft3当り約3〜6lbs/hrの空時収率で連続的に実
施した。この反応器系統は、第4図に示されるよ
うなものであり、高さ10ft、内径13 1/2inの下方
部分と、高さ16ft、内径23 1/2inの上方部分を有
するのである。 幾つかの実験においては反応操作中ジエチル亜
鉛をイソペンタンの2.6重量%溶液として添加
し、一定のZn/Tiモル比を維持するようにし
た。ジエチル亜鉛を用いた場合、トリエチルアル
ミニウムもイソペンタンの2.6重量%として添加
した。 下記の表Aは、実験1〜14に関して使用された
下記の操作条件を示す。 シリカと先駆体組成物のブレンド中における先
駆体組成物の重量%;部分的に活性化された先駆
体組成物のAl/Ti比;反応器内において維持さ
れたAl/Ti比;重合温度;反応器内におけるエ
チレンの容量%;H2/エチレンモル比;/反応
器内の共単量体(Cx)/C2モル比;触媒の生産
性おびZn/Tiモル比。 表Bは、実験1〜14において製造された粒状バ
ージン樹脂の特性、即ち、密度、メルトインデツ
クス(M.I.);メルトフロー比(MFR);灰分
の重量%;Ti含有量(ppm);嵩密度;および
平均粒度を示す。
[Table] A fluidized bed reaction system that can be used in carrying out the present invention is illustrated in FIG. To explain this, the reactor 10 consists of a reaction zone 12 and a moderation zone 14. Reaction zone 12 contains growing polymer particles and product polymer particles fluidized by continuous passage of polymerizable and modifying gas components in the form of make-up feeds and recycle gas through the reaction zone, and a small amount of polymerizable polymer particles. Consists of a bed with catalyst particles. To maintain an active fluidized bed, the mass flow rate of gas into the bed must exceed the minimum flow rate required for fluidization, preferably from about 1.5 to Gmf.
10 times, more preferably about 3 to 6 times. As used herein, Gmf means the minimum mass flow rate of gas required to achieve fluidization [CYWen & Y.H.
Yu, “Mechanics of Fluidization”, Chemical
Engineering Progress Symposium Series,
Vol.62, p100-111 (1966)]. The bed always contains particles to prevent the formation of local "hot spots" and to confine the particulate catalyst to the reaction zone, yet distribute it throughout the zone. To begin operation, the reaction zone is typically charged with a particulate polymeric paste material before the gas flow.
Such particulate polymers may be the same or different in type from the polymer to be produced. When the type is different, it is removed together with the desired polymer particles to be formed as the initial product. in the end,
The starting bed is replaced by a fluidized bed of the desired polymer particles. The partially or fully activated precursor composition (catalyst) used in the fluidized bed is preferably stored in a gas-sealed reservoir 32 in preparation for use. Thus, the gas should be inert to the storage material, such as nitrogen or argon. Fluidization is accomplished by a high flow rate (typically on the order of about 50 times the flow rate of the make-up gas feed) of circulating gas entering and passing through the bed. The fluidized bed is
It presents the appearance of a dense body of lively particles in a flow-like manner without the possible vortices created by percolation of gas into the bed. The pressure drop across this bed is equal to or slightly greater than the mass of the bed divided by its cross-sectional area. It thus depends on the geometry of the reactor. Makeup gas is supplied to the bed at a flow rate equal to the flow rate at which particulate polymer product is removed. The makeup gas composition is measured by a gas analyzer 16 located above the bed. This device measures the composition of the gas that is to be recycled. Accordingly, the makeup gas composition is adjusted to maintain an essentially steady state gas composition within the reaction zone. To ensure complete fluidization, the recycle gas and, if desired, a portion of the make-up gas are returned into the reactor at a point 18 located below the fluidized bed. Thus, a gas distribution plate 20 is present above the return point 18 to aid fluidization of the bed. The portion of the gas stream that does not react in the bed constitutes the recycle gas. This is preferably removed from the polymerization zone by passing it through a moderation zone 14 located above the bed, where the entrained particles are given the opportunity to fall back to the bed below. The return of particles may be assisted by a cyclone 22 which may form part of the deceleration zone or be located outside of it. If desired, the circulating gas can be passed through a filtration system 2 designed to remove small particles at high gas flow rates to prevent fines from contacting heat transfer surfaces or compressor plates.
4 can be passed. The circulating gas is then compressed in a compressor 25 and passed through a heat exchanger 26 where the heat of reaction is removed and then returned to the bed. Due to the constant removal of the heat of reaction, there appears to be no noticeable temperature gradient in the upper part of the bed. Approximately 6 to 12 inches at the bottom of the bed, a temperature gradient exists between the inlet gas temperature and the temperature of the remainder of the bed. The bed thus almost instantly adjusts the temperature of the circulating gas that has come above this bottom layer of the bed zone to bring it in line with the temperature of the rest of the bed, thereby keeping it essentially isothermal at steady-state conditions. was observed to have an effect on
The recycle then enters the vessel from the base 18 of the reactor and is returned to the fluidized bed through the distribution plate 20. Compressor 25 can also be installed upstream of heat exchanger 26. The role played by the distribution plate 20 in operating the reactor is important. The fluidized bed contains growing and forming particulate polymer and catalyst particles. Since polymer particles can be hot and active, their settling must be prevented. This is because if a stationary body is present, the active catalyst contained therein can continue to react and cause melting. It is therefore important to diffuse the circulating gas into the bed at a flow rate sufficient to maintain fluidization at the base of the bed. The distribution plate 20 serves this purpose; it can be a screen, a slotted plate, a perforated plate, a bell-shaped plate, etc. All members of the distribution plate may be fixed or of the movable type as disclosed in US Pat. No. 3,298,792. Whatever the design of the distribution plate, it must disperse the circulating gas into the particles at the base of the bed to keep them in a fluid state and keep the resin flowing when the reactor is not in operation. It must function to support a stationary layer of particles. The movable member of the distribution plate can be used to dislodge and displace any polymer particles that become trapped within or deposited on the distribution plate. In the polymerization reaction of the present invention, hydrogen can be used as a chain transfer agent. The hydrogen/ethylene ratio used is between about 0 and 2.0 moles of hydrogen per mole of ethylene monomer in the gas stream. Any gas that is inert to both the catalyst and the reactants can also be present in the gas stream. The activator compound is preferably added to the reaction system in the hottest part of the gas, usually downstream of a heat exchanger.
Therefore, the activator is transferred from dispenser 27 to line 2.
7A to the gas circulation system. In order to increase the melt index value of the copolymer to be produced, the structure Zn(R a )(R b ) (where R a and R b are the same or different C 1 to C14 aliphatic or aromatic hydrocarbon groups) can be used together with hydrogen with the catalyst of the invention. this
The Zn compound is added to the gas flow in the reactor from about 0 to 1 mole of titanium compound (as Ti) in the reactor.
50 moles, preferably about 20-30 moles (as Zn)
used in quantity. In addition, this Zn compound is
It is preferably introduced into the reactor as a dilute solution (2-10% by weight) in a hydrocarbon solvent or adsorbed at about 10-50% by weight on a solid diluent such as silica of the type described above. The zinc compound can be added by itself or with an additional portion of activator compound added to the reactor from a feeder (not shown). This feeder could thus be located adjacent to the dispenser 27 in the vicinity of the hottest part of the gas circulation system. It is essential to operate the fluidized bed reactor at a temperature below the sintering temperature of the polymer particles. Thus, operating temperatures below the sintering temperature are desirable to ensure that sintering does not occur. To produce ethylene copolymers by the method of the present invention, approximately 30 to
A working temperature of 115°C is preferred, and a temperature of about 75-95°C is most preferred. Temperatures of about 75-90°C are used to make products with densities of about 0.91-0.92, and temperatures of about 80-100°C are used to make products with densities of about >0.92-0.94. . Fluidized bed reactors operate at pressures up to about 1000 psi, preferably from about 150 to 350 psi. Heat transfer is enhanced by using higher pressures within this range. This is because an increase in pressure increases the unit volume heat capacity of the gas. The partially or fully activated precursor composition is injected into the bed from a point 30 located above the distribution plate 20 at a flow rate equal to its consumption. Injecting the catalyst above the distribution plate is an important feature of the invention. Because the catalyst used in the practice of this invention is highly active, if a fully activated catalyst is injected into an area below the distribution plate, polymerization will begin there and eventually cause clogging of the distribution plate. I will do it. Instead, active bed injection tends to help distribute the catalyst throughout the bed and eliminate the formation of localized areas of high catalyst concentration that can also cause the formation of "hot spots." A catalyst inert gas such as nitrogen or argon is used to convey the partially or fully activated precursor composition and any required additional amount of activator compound or non-gaseous chain transfer agent into the bed. Gas is used. The bed formation rate is controlled by the catalyst injection rate. Production rates can be increased simply by increasing the catalyst injection rate, and can be decreased by simply decreasing the catalyst injection rate. Since changing the catalyst injection rate also changes the amount of reaction heat generated, the temperature of the circulating gas is adjusted up or down to adjust this amount of heat. Thus, an essentially constant temperature is thereby ensured within the bed. Also, complete mechanization of the fluidized bed and circulating gas cooling system is of course required to be able to detect any temperature changes within the bed so that the operator can adjust the temperature of the circulating gas accordingly. Under certain combined operating conditions, the fluidized bed is maintained at an essentially constant height by withdrawing a portion of the bed as product at a rate equal to the production rate of particulate polymer product. There is a direct relationship between the rate of heat generation and the rate of product formation, so when the gas velocity is held constant,
By measuring the temperature rise of the gas across the reactor (the difference between the temperature of the incoming gas and the temperature of the outgoing gas), the rate of formation of particulate polymer is determined. The particulate polymer product is preferably evacuated from a point 34 at or near the distribution plate 20 before it settles out to prevent the particles from reaching their final collection zone and further polymerizing and sintering. is continuously removed in suspension by a portion of the gas flow. This floating gas can also be used to transport product from one reactor to another, as described above. Preferably, particulate polymer product is continuously withdrawn by continuous operation of a pair of timing valves 36 and 38 defining separation zone 40. While valve 38 is closed, valve 36 is open and valve 36 and zone 40
Plug flow of gas and product to and from zone 40
and then valve 36 is closed. Valve 38 is then opened to transport the product to an external collection zone. Valve 38 is then closed in preparation for the next product recovery operation. Eventually, the fluidized bed will be equipped with a suitable drainage system to evacuate the bed during start-up and shutdown. This reactor thus does not require the use of stirring and/or wall scraping means. The supported highly active catalyst system of the present invention has approximately 0.005
It is believed to result in a fluidized bed product having an average particle size of from about 0.07 inches, preferably from about 0.02 to about 0.04 inches. The feed stream of gaseous monomer, with or without an inert gas diluent, is approximately 2 to 10 lb/min.
It is fed to the reactor with a space-time yield of hr/ft 3 (bed volume). As used herein, virgin resin or polymer refers to the particulate form of the polymer recovered from the polymerization reactor. (2) Film The thickness of the film produced by the method of the present invention ranges from about 0.10 mil to about 20 mil, preferably about
0.10 mil to about 10 mil, most preferably about
It should range from 0.10 mils to approximately 6.0 mils. 0.10~
The properties of the 6.0 mil thick film are as follows. Fracture resistance: Approximately 7.0in.lbs/mil or more Ultimate elongation rate: Approximately 400% or more Heat shrinkage rate: 3% or less when cooled to room temperature after heating to 105~110℃ Impact tensile strength: Approximately 400~ Approx. 2000ft.lbs/in 3 Tensile strength: Approx. 2000 to approx. 7000psi This film contains slip agents, anti-stick agents,
Various conventional additives such as antioxidants can be added according to conventional techniques. Also, as discussed below, a particularly desirable processing aid for increasing bubble stability in the blown film extrusion process is a blend of ethylene hydrocarbon copolymer and 1-20% by weight high pressure low density polyethylene. Additionally, heterogeneous nucleating agents can be added to the copolymers of the present invention to enhance the optical properties of films formed from the copolymers. Unlike high pressure low density polyethylene, whose optical properties are primarily dominated by rheological factors, the optical properties of the ethylene hydrocarbon copolymers of the present invention are controlled by crystallization effects. That is, the heterogeneous nucleating agent provides additional sites for crystallization to occur within the ethylene hydrocarbon copolymers of the present invention, increasing the crystallization, nucleation rate and crystallization temperature, and increasing the spherulite size. Reduction is achieved. Heterogeneous nucleating agents include high surface area silica,
Examples include carbon black, phthalocyanine green, and phthalocyanine blue pigments. These additives are used at a rate of about 2.5 ppm to about 2000 ppm. (3) Blown film extrusion molding The film of the present invention can be extruded by a tubular blown film extrusion method. In this method, a molten ethylene hydrocarbon copolymer of narrow molecular weight distribution is extruded using an annular die having a die cap of from about 50 mils to about 120 mils, preferably from about 50 mils to about 100 mils. . The copolymer is extruded in a vertically upward direction in the form of a tube at a temperature of about 325° to about 500°. (It may also be extruded downward or sideways). After extruding the molten polymer through an annular die, the tubular film formed is expanded to the desired degree, cooled actively or simply allowed to cool, and flattened. The tubular film is flattened by passing the film through a crushing frame and a set of nip rolls. These nip rolls are driven to pull out the tubular film from the annular die. The pressure of a gas such as air or nitrogen is maintained within the tubular bubble. As is well known in the conventional film processing art, this gas pressure is controlled to provide the desired degree of expansion to the tubular film. The degree of expansion is preferably between 1/1 and 6/1 when expressed as a ratio of the fully expanded circumference of the die ring to the circumference of the die ring.
It ranges from 1/1 to 4/1. The tubular extrudate is cooled by conventional techniques such as air cooling, water quenching, or mandrel cooling. The draw-down properties of the ethylene hydrocarbon copolymer of the present invention are very excellent. The drawdown ratio, ie, the ratio of die gap to the product of film thickness and blowup ratio, is from about 2 to about 250, preferably from about 25 to about
Up to 150. The ethylene hydrocarbon copolymer of the invention, even if it is heavily contaminated with foreign particles and/or gels,
Extremely high films can be produced even at high draw down ratios. For thin films of about 0.5 mil or greater, they can be processed to exhibit ultimate longitudinal elongation of about 400% to about 700% and ultimate transverse elongation of about 00% to about 700%. Moreover, these films do not fall into the category of "tear easily". "Tearability" is a qualitative term that describes the notched tear response of a film at high deformation rates.
That is, "tearability" refers to the rate of crack growth. This is a characteristic of a certain type of film at the time of final use, and is difficult to estimate from basic factors. When the ethylene hydrocarbon copolymer is extruded as an extrudate through an annular die, it is cooled, the temperature is lowered to below its melting point, and the copolymer solidifies. The optical properties of the extrudate change when crystallization occurs, resulting in the formation of frost lines. When the film is extruded upward through an annular die, the height of this frost line, ie, the distance from the die to the frost line, is a measure of the cooling rate of the copolymer film. This cooling rate has a very significant effect on the optical properties of the ethylene hydrocarbon copolymer films produced according to the present invention. As mentioned above, crystallization effects govern the optical properties of the ethylene hydrocarbon copolymer films of the present invention. The processing parameters of blown films have a significant effect on the optical properties of the film. A special blown film processing methodology was devised to control the optical properties of the ethylene hydrocarbon copolymer films used in the present invention.
That is, the 45° (specular) specular gloss of these blown films can be controlled by operating the film extrusion process according to the following relationship. 45゜Specular gloss = 336.4φ -664 φ is the cooling rate parameter φ=τ (MI) 0.29 [(Tm-Tc)/Tm] -1 where, Tc = Resin crystallization temperature (〓) Tm = Compound temperature Temperature (〓) MI = Melt index of the resin (g/10min) τ = Residence time of the extrudate from the die to the frost line (sec) τ is the elongation of the extrudate from the die to the height of the frost line is calculated assuming that it approximates a deformation with constant skewness. τ=FLH/V 1 -V 0 inV 1 /V 0 where, FLH = height of frost line (cm) V 1 = linear velocity of niproll (cm/
sec) V 0 = Average linear velocity of the extrudate at the die exit (cm/sec) V 0 is calculated according to the formula below. V 0 = Q/ρmπDG Where, Q = Extrusion rate of extruder (g/sec) ρm = Melt density D = Die diameter (cm) G = Die gap (dice gap)
(cm) The 45° specular gloss as a function of the parameter φ is:
It is shown in FIG. This data ranges from 0.5 to 3.1
The data was obtained when a 1.5 mil thick film was prepared at a 2:1 blow-up ratio from an ethylene hydrocarbon copolymer over a melt index range of g/10 min. The solid line in FIG. 5 represents 45° specular gloss = 336φ -0.66 . As shown in Figure 5, the 45° specular gloss can be achieved by adjusting the parameter φ by adjusting the temperature and/or rate of the air used to cool the bubbles, thereby controlling the cooling rate of the extrudate. It can be adjusted accordingly. The ethylene hydrocarbon copolymers of the present invention exhibit low melt strength during the tubular blown film extrusion process. This can lead to "bubble stability" problems if the melt index of the resin is low or if the temperature of the extrusion compound is too high. However, if a small amount of high-pressure low-density polyethylene of about 1 to 20% by weight with a melt index of about 0.1 to about 6.0 g/10 min is added to the ethylene hydrocarbon copolymer, the "bubble stability" can be increased. , thus allowing high throughputs. What is “bubble stability”?
It refers to the processing stability of extruded products during the tubular blown film extrusion process. Poor bubble stability is due to the fact that the bubbles are blown by turbulent air from an air injection ring onto the tubular bubbles to cool the extrudate and control the height of the frost line. It is manifested by causing "chatter" (chattering vibration phenomenon). The addition of the high pressure low density polyethylene may be done as a separate high temperature compounding step prior to the film extrusion step, or simply added when the ethylene monohydrogen copolymer is charged into the hopper of the film extruder. It can also be carried out by dry blending high pressure low density polyethylene with the copolymer. The high pressure low density polyethylene resin can also serve as a masterbatch carrier for, for example, slip agents, anti-stick compounds, colorants, antioxidants, stabilizers, fillers, nucleating agents, etc. Such high pressure low density polyethylene additives often also function to improve the optical and mechanical properties of the film. The preferred range of melt index for high pressure low density polyethylene is from about 0.2 to about 5.0, and the preferred loading is from about 2 to about 12% by weight. (4) Slot Cast Film Extrusion This film extrusion process is well known in the art and consists of extruding a sheet of molten polymer through a slot die and then quenching the extrudate using a chilled cast roll or water bath. In the chill roll method, the film may be extruded horizontally and extended along the top surface of the chill roll, or the film may be extruded downward and pulled through the bottom surface of the chill roll. The cooling rate of the extrudate in the slot casting method is very fast. The speed of chill roll or water bath quenching is so fast that as the extrudate cools below its melting point, microcrystals are bound to rapidly nucleate and supramolecular structures grow;
Spherulites are kept to a very small size. The optical properties of slot cast films are significantly improved over those of films formed using tubular film extrusion processes, which have relatively slow cooling rates. In general, the compound temperature for slot cast film extrusion is much higher than for tubular blown film. In this slot cast film extrusion method, melt strength is not a limiting factor in processing. Both shear viscosity and extensional viscosity are reduced. The extrusion speed of the film can be faster than in the blown film process. The high compound temperature reduces shear stress in the die and increases the extrusion rate upper limit for melt failure. In slot cast film processes, the drawdown ratio is defined as the ratio of die gap to film thickness. The distance from the extrusion die lip to the point at which the extrudate solidifies is called the drawdown span. This distance defines the length of the section in which drawdown, ie, elongation deformation occurs. The drawdown span controls the strain rate of the elongation deformation. When the draw span is shortened, the strain rate increases, and when the draw span is lengthened, the strain rate decreases. The drawdown span is the section where molecular blending is performed. In slot cast film extrusion of high pressure low density polyethylene, the strain hardening properties of the polyethylene melt result in excessive molecular orientation within the film when extruded at high draw down ratios. Slot cast films of high pressure low density polyethylene can exhibit highly imbalanced mechanical properties. However, as mentioned above, the strain hardening behavior of the narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymer used in the present invention in its met state is small. Therefore, in the slot cast film extrusion method as well, as in the case of the blown film extrusion method, the above material can be extruded at a high draw-down ratio without causing excessive molecular orientation. The balance of mechanical properties of these films does not change significantly with increasing draw down ratio. (5) Extrusion Coating The ethylene hydrocarbon copolymers of the present invention can be directly extruded onto various supports to form composite sheets by methods well known in the art. As a support (base material), polyethylene,
Materials include paper and aluminum foil. The coating equipment may have a single extrusion line, or may include a single extrusion line for coating multiple substrate layers.
Alternatively, it may have two or more extrusion lines in order to bond a plurality of base material layers together. (6) Properties of copolymer and film The properties of the ethylene hydrocarbon copolymer and the film produced therefrom were measured by the following method. Density…ASTM D-1505: Condition a plaque (thin flat plate) at a temperature of 100℃ for 1 hour,
Close to equilibrium crystallinity. Recorded as g/ cm3 . Melt index (MI)…ASTM D-1238,
Condition E: Measured at a temperature of 190°C.
The number of grams per 10 minutes was recorded. Flow index (HLMI)…ASTM D-
1238, Condition F: Measurement was performed using a sample 10 times the weight of the sample used for the above melt index measurement. g (grams) per 10 minutes
The number was recorded. Melt flow ratio (MFR)...flow index/melt index molecular weight distribution Mw/Mn...gel permeation chromatography method; the pore diameter of the styrogel packing material is 10 7 ,
10 5 , 10 4 , 10 3 , and 60 Å. Solvent temperature is 117℃
of perchlorethylene; Detection method: Infrared unsaturation degree of 3.45μ: Infrared spectrophotometer (PerkinElmer
21 type). 25 mil thick pressing was used. Characteristic absorption is 10.35μ for trans vinylene and 11.0 for terminal vinyl
μ, side chain vinylidene was observed at 11.25μ. The amount of absorption per mil at each wavelength is proportional to the product of the unsaturated concentration absorption rate. The absorption rate is J.Poly.
RJ in Sci Part B, 2 , 339 (1964)
The literature values described by Mr. dekock and Mr. P. Hol were adopted. TEA volatile content…This measurement was performed with a DuPont Model 916 Thermal Release Analyzer (TEA) and approximately
Measure the percentage of volatiles present in a sample with a molecular weight below 500. 5 mg of the sample is heated to 300°C at a rate of 32°C per minute in the presence of nitrogen and kept at constant temperature for 20 minutes. As the sample is heated, the gas generated is swept by nitrogen to the flame ionization detector. C20
By calibrating with a standard, the output of the measuring device can be converted into the weight of volatile matter. Calculate the weight of volatile matter per unit weight of the sample and multiply by 100 to get the weight% of volatile matter.
is obtained. Film Haze…ASTM D-1003-61: Percentage of transmitted light scattered beyond 2.5° from a normally incident beam. Expressed as % haze. Specular gloss at 45° ASTM D-2457-70: Gloss measurement was performed using a Gardner UX-6 gloss meter. 45° specular gloss refers to the luminous specular reflectance of a film sample when the incident beam is incident on the sample surface at an angle of 45° from the vertical, and the receiver is placed at the specular reflection position of the optical axis of the incident beam. Specular gloss at 60° C. ASTM D-2457-70: Gloss measurement was performed using a Gardner UX-6 gloss meter. What is 60° mirror gloss (polished)?
This is the luminous specular reflectance of a film sample when the incident beam is incident on the sample surface at an angle of 60 degrees from the vertical, and the receiver is placed at a position where the optical axis of the incident beam is specularly reflected. Breaking resistance...A measured film of a certain thickness
Support on a 3.25 inch diameter ring and attach the ring to an Instron tensile tester. 0.75in through the ring that supported this film
A rounded end plunger with a hemispherical diameter head is pressed at a speed of 20 in/min. The energy required to deform the film to breakage was determined as a value per unit thickness of the film and was recorded as in·lb/mil. ASTM D-1922: This is a notched tear test. Elmendorf Tear Strength: A 2 1/2 inch x 3 1/2 inch piece of film is subjected to a "pant leg" tear test. This is a pendulum impact test,
Measure the force required to propagate the tear. Tear strength was measured in grams and the resulting data was expressed as a value per unit thickness of film and was reported as g/mil. Tensile strength and elongation rate...ASTM D-882: Clamp a 1in x 5in film piece with a gauge length of 2in,
Deform at a Jio pull-off speed of 20 in/min. This tensile strength is the engineering stress that occurs at the point of break. Elongation at break is measured by the separation of 1 inch gauge marks on the film sample and is expressed as a percentage. Tensile impact strength...This is a pendulum impact test,
A test piece according to ASTM test method D1822 is used.
Multiple films are stacked to obtain a minimum specimen thickness of 15 mils, thereby bringing the fracture energy to a measurable value. The resulting pendulum impact energy is measured per unit volume of the sample and is recorded as ft.lbs/in 3 . Secant modulus...ASTM D-882: 10in x 0.5in
A piece of film is clamped with a gauge length of 5 inches and deformed at a Jio pull-off speed of 0.5 inches/min. Measure the footprint of applied extension. The secant modulus is the slope of the secant drawn from the origin to the load point at a 1% deformation rate. The rate of deformation is measured by the position of the crosshead. The secant modulus is the value per unit cross-sectional area of the sample when it is not deformed,
Expressed in psi. Film Grading: Film samples are viewed with the naked eye and examined for size and distribution of gel or other foreign particles relative to standard film samples. In this way, the appearance of the film tested by comparing it with the standard product was -100%
Grades are given on a scale from (extremely poor) to +100 (excellent). Crystallization temperature Tc...PerkinElmer DSC-2 type differential scanning calorimeter was used. Samples 10-12 mils thick were heated to 150°C in a nitrogen atmosphere, incubated for 3 minutes, and then heated to 10°C/
Cooled at a rate of min. Crystallization temperature refers to the temperature at which the resin begins to generate a crystallization exotherm. Drop impact strength...ASTM-1709: A single layer film is gripped by a 5 inch diameter ring clamp,
1 A spear with a hemispherical head of 1/2 inch diameter.
Drop from a height of 26 inches. Film breakage is recorded when a true break is observed as a result of spear thrust. Weights are added and removed from the spear in 15 gram increments to record the breaking weight grossly. The exam is 30
Repeat several times. Breaking weight is the weight of the spear when 50% of the film span breaks. For illustrative purposes, the breaking weight is the value per unit thickness of the film;
Expressed as g/mil. Melt fracture...As mentioned above, melting is a phenomenon in which a resin extrudate becomes irregular and non-uniform on its surface due to instability of the melt during polymer flow. Such surface distortions may remain "frozen" within the polymer film and are visible to the naked eye. Melting failure of the film is detected by visually observing such surface irregularities. Bulk Density: Pour the resin through a 3/8 inch diameter funnel into a 100 ml graduated cylinder without shaking the cylinder to the 100 ml graduation line and measure the difference in weight. The above examples are intended to illustrate the method of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. Example I Preparation of Precursor Composition 16.0 g in a 5 l flask equipped with a mechanical stirrer
(0.168 mol) of anhydrous MgCl2 under nitrogen atmosphere
ml of pure tetrahydrophthane. This mixture was stirred at room temperature (~25<0>C) while 13.05 g (0.069 mol) of TiCl4 was added dropwise thereto. TiCl4
After complete addition, the contents of the flask were heated for about 1/2 to 1 hour until reflux occurred to dissolve the solids. The system was then cooled to room temperature and 3 l
of pure n-hexane was slowly added over 1/4 hour. As a result, a yellow solid was precipitated. The supernatant was decanted and washed three times with 1 liter of n-hexane. The solid was then filtered and dried in a rotary evaporation flask at a temperature of 40-60°C to form 55 g of solid precursor composition. During the isolation of this precursor composition Mg and/or
Analyze the Mg and Ti content of the precursor composition at this point, as some of the Ti compounds may have been lost. The empirical formula used in this example to record these precursor compositions is that the Mg and Ti are present in the form of the compounds as they were originally added to the electron donor, and the precursor It was derived by assuming that all other residual weight in the body composition is due to the electron donor compound. The results of solid analysis are Mg: 6.1%, Ti: 4.9
It was %. This is TiMg2.45, Cl8.9 (THF)
Equivalent to 7.0. THF stands for tetrahydrofuran. Activation Operation Drying A: This operation relates to a multi-step activation process of the precursor composition. According to this operation, the precursor composition is only partially reduced before it is introduced into the polymerization reactor, and activated so that the remaining reduction process is completed after it is introduced into the reactor. I do. Charge the desired weight of dry inert carrier into a mixing vessel or tank. In the examples described herein, the amount of inert support is about 500 g for silica and about 1000 g for polyethylene support.
It is g. This inert carrier is then mixed with a sufficient amount of anhydrous aliphatic hydrocarbon diluent, such as isopentane, to form a slurry system. To make a slurry, usually 1 g of inert carrier
Approximately 4-7 ml of diluent is required per serving. Next, charge the desired weight of the precursor composition into a mixing vessel;
Mix thoroughly into slurry system. The amount of precursor composition used in this activation operation to prepare the catalysts in the examples described herein ranges from about 80 to 135 g.
It is. The precursor composition has an elemental titanium content of 1±0.1 mmol/g. The desired amount of activator compound necessary to partially activate the precursor composition is added to the contents of the mixing vessel to partially activate the precursor composition. The amount of activator compound used here is such that the Al/Ti ratio in the partially reduced precursor composition is >
The amount is 0 to 10:1, preferably 4 to 8:1. The activator compound is dissolved in an inert aliphatic hydrocarbon solvent (hexane in the examples described herein) at about
It is added to the mixing tank in the form of a solution containing 20% by weight of the activator compound (triethylaluminum in the example described). Activation is accomplished by mixing and contacting the activator compound with the precursor composition. All of the above operations were performed at room temperature, and
Carry out at atmospheric pressure in an inert atmosphere. The slurry thus obtained is dried to remove the hydrocarbon diluent at atmospheric pressure and a temperature of 60° C. under a dry inert purging gas such as nitrogen or argon. This process usually takes about 3~
It takes 5 hours. The resulting product is in the form of dry, free-flowing granules in which the activated precursor composition is homogeneously blended with the inert carrier. The dried non-pyrophoric product is stored under an inert gas atmosphere. If additional activator compound is to be fed to the polymerization reactor in this step A to complete activation of the precursor composition, it is preferred to first adsorb the activator onto an inert support such as silica or polyethylene. Most preferably, however, the activator is injected into the reaction zone as a dilute solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane. If the activator compound is to be absorbed onto a silica support, the two materials should be mixed at approximately 4 ml per gram of support.
of isopentane. The resulting slurry is then dried to remove the hydrocarbon diluent at a temperature of 65±10° C. for about 3 to 5 hours under a purge nitrogen atmosphere at atmospheric pressure. When the activator compound is injected into the polymerization reaction system as a dilute solution, a solution having a concentration of about 5 to 10% by weight is preferred. Regardless of the method used to introduce the activator into the polymerization reactor to complete the activation of the precursor composition, the activator must be present within the reactor.
Al/Ti ratio of 10-400:1, preferably 10-400:1
Add in proportions to maintain a 100:1 level. The silica is dried at 200° C. for 4 hours before being used in the present invention. Procedure B: In this drying step, complete activation of the precursor composition is achieved by combining and contacting the precursor composition with an activator compound absorbed on an inert carrier. The activator compound is absorbed onto the inert carrier by slurrying it with the carrier in an inert hydrocarbon solvent and then drying the slurry to remove the solvent, thereby leaving about 10-50% by weight of the activator. A composition containing the compound is prepared. That is, in advance
500 g of silica, which has been dehydrated for 4 hours at a temperature of 800° C., is charged into the mixing vessel. The desired amount of activator compound is then added to the mixing vessel as a 20% by weight solution in a hydrocarbon solvent such as hexane and mixed (slurried) with the inert carrier at room temperature and atmospheric pressure. ). The solvent is then removed by drying the resulting slurry in a flowing stream of dry inert gas, such as nitrogen, at atmospheric pressure and a temperature of 65±10° C. for about 3 to 5 hours. The dried composition is in the form of free-flowing particles having the dimensions of the carrier material. Next, approximately 500 g of dry silica-supported activator (50/50
% silica/activator) into a mixing vessel.
The desired weight of precursor composition (80-100 g) is also added into the mixing vessel. These materials are thoroughly mixed under a dry inert gas such as nitrogen or argon at atmospheric pressure and room temperature for about 1 to 3 hours. The resulting composition is a physical mixture of dry, free-flowing particles having a particle size on the order of 10-150 microns. During this mixing operation, the activator contacts the precursor composition and fully activates it. During the resulting exothermic reaction, the temperature of the catalyst should not exceed 50°C to avoid significant deactivation of the catalyst composition.
The activated composition thus obtained has a ratio of approximately 10:50
It may be pyrophoric if it has an Al/Ti ratio and contains >10% by weight of activator. The composition is kept under a dry inert gas such as nitrogen or argon until it is injected into the reactor. Example 1 In this series of experiments, the catalyst produced as described above and activated by activation procedure A was used to convert ethylene to propylene or butene-1.
(propylene in experiments 1 and 2, experiment 3
~14, copolymerized with butene-1),
A polymer with a density of 0.940 was produced. In each case, the Al/Ti molar ratio of the partially activated precursor composition was between 4.4 and 5.8. Completion of activation of the precursor composition in the polymerization reactor was accomplished using triethylaluminum (as a 5 wt% solution in isopentane in runs 1-3 and 6-14,
and 5 as adsorbed on silica at a 50/50 wt% ratio) to produce a fully activated catalyst with an Al/Ti molar ratio of about 29-140 in the reactor. . The polymerization reaction for each experiment was carried out in a fluidized bed reactor at a pressure of about 300 psig and a gas velocity of about 5 to 6 times Gmf for >1 hour after equilibrium was reached in the bed space.
It was run continuously at a space-time yield of about 3-6 lbs/hr/ft 3 . The reactor system, as shown in Figure 4, has a lower section 10 feet high and 13 1/2 inches inside diameter and an upper section 16 feet high and 23 1/2 inches inside diameter. In some experiments, diethylzinc was added as a 2.6% by weight solution in isopentane during the reaction run to maintain a constant Zn/Ti molar ratio. When diethylzinc was used, triethylaluminum was also added as 2.6% by weight of isopentane. Table A below shows the following operating conditions used for Experiments 1-14. the weight percent of the precursor composition in the blend of silica and precursor composition; the Al/Ti ratio of the partially activated precursor composition; the Al/Ti ratio maintained within the reactor; the polymerization temperature; Volume % of ethylene in the reactor; H2 /ethylene molar ratio;/comonomer (Cx)/ C2 molar ratio in the reactor; catalyst productivity and Zn/Ti molar ratio. Table B shows the properties of the granular virgin resins produced in Experiments 1 to 14, namely density, melt index (MI); melt flow ratio (MFR); weight % ash content; Ti content (ppm); bulk density. ; and the average particle size is shown.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 例 2〜9 例1の条件で製造したエチレン―ブテン―1共
重合体(例2〜3)、従来技術のエチレン―ブテ
ン―1共重合体(例4〜7)、および高圧低密度
ポリエチレン(ユニオン・カーバイド社DYNH、
例8〜9)の特性は次表の通りである。
[Table] Examples 2 to 9 Ethylene-butene-1 copolymers produced under the conditions of Example 1 (Examples 2 to 3), prior art ethylene-butene-1 copolymers (Examples 4 to 7), and high pressure and low Density polyethylene (Union Carbide DYNH,
The properties of Examples 8 to 9) are shown in the following table.

【表】 これらの樹脂を、直径2 1/2in、長さ/直径比
24:1の押出機を用いてインフレートフイルム押
出法によつて1.5ミル厚のフイルムに形成した。
マドツク混合ヘツドを備えたポリエチレン押出ス
クリユーを用いた。この機械の混合区間は、直径
2.5in、溝の長さ3.0in、溝の曲率半径0.541in、混
合用障害ランドの幅0.25in、浄化用障害ランドの
幅0.20in、混合用障害部の長さ4.5inの特性を有す
る溝付混合区間である。また、20/60/20メツシ
ユのスクリーン積重体、および6in径のスパイラ
ルピン型インフレートフイルム押出ダイを用い
た。ダイの温度は400〜430〓に設定した。押出速
度は、70lbs/hr.とした。ニツプロールの高さ
は、ほぼ15ftとした。冷却は、ベンチユリ型空気
噴射リングを用いて行つた。どのフイルムも、
2:1のブローアツプ比(ダイの円周に対するバ
ブルの円周の比、以下BURと称する)で成形し
た。 押出ダイのダイギヤツプ、コンパウンドの温度
および混合ヘツド内の圧力は表に記載されてい
る通りである。製造されたフイルムの破壊抵抗、
エルメンドルフ引裂強さ、引張強さ、伸び率、降
伏強さ、引張衝撃強さ、溶融破壊を測定した。そ
れらの特性は表に掲載されている。
[Table] These resins have a diameter of 2 1/2 inches and a length/diameter ratio.
A 1.5 mil thick film was formed by blown film extrusion using a 24:1 extruder.
A polyethylene extrusion screw with a screw mixing head was used. The mixing section of this machine has a diameter
Grooved with the characteristics of 2.5in, groove length 3.0in, groove radius of curvature 0.541in, width of mixing obstruction land 0.25in, width of purification obstruction land 0.20in, and length of mixing obstruction part 4.5in. This is a mixed section. Also, a 20/60/20 mesh screen stack and a 6 inch diameter spiral pin type blown film extrusion die were used. The temperature of the die was set at 400-430°C. The extrusion speed was 70 lbs/hr. The height of Nitzprol was approximately 15ft. Cooling was achieved using a bench lily air injection ring. Any film,
Molding was performed at a blow-up ratio (ratio of bubble circumference to die circumference, hereinafter referred to as BUR) of 2:1. The extrusion die die gap, compound temperature and pressure in the mixing head are as listed in the table. Breaking resistance of the produced film,
Elmendorf tear strength, tensile strength, elongation, yield strength, tensile impact strength, and melt fracture were measured. Their characteristics are listed in the table.

【表】【table】

【表】 表は、メルトインデツクス1.7、密度0.920;
メルトインデツクス0.9、密度0.919;およびメル
トインデツクス1.3、密度0.922の3種類のエチレ
ン―ブテン―1共重合体(例2〜7)と、チユー
ブ型反応器で製造したメルトインデツクス2.4、
密度0.918の高圧低密度の分岐状長鎖ポリエチレ
ン樹脂(例8〜9)の広幅ダイギヤツプによる押
出性能を比較したものである。ダイギヤツプを30
〜61milに増大させると、分子量分布の狭いエチ
レン―ブテン―1共重合体(例2〜3)の場合は
混合ヘツド圧が1275psi低下するのに対して、対
照試料である高圧低密度ポリエチレン樹脂(例8
〜9)の場合は僅か400psiしか低下しない。メル
トの温度および押出速度を一定としてダイギヤツ
プを大きく開放すれば、押出ダイ内におけるせん
断応力が減少される。ここで用いた押出条件にお
いては、ダイギヤツプを30から61milに増大させ
れば、例2および3の場合には溶融破壊が解消さ
れる。換言すれば、溶融破壊の面からみた押出速
度の上限は、幅の大きいダイギヤツプによるフイ
ルム押出を行うことによつて上昇される。 本発明の要点は、表のフイルム特性のデータ
によつて実証されている。フイルム厚およびブロ
ーアツプ比を一定とした場合、広幅ダイギヤツプ
ダイによるフイルム押出によれば、ダイギヤツプ
の幅を30milから61milに増大させると、押出フイ
ルムの引落し比は10〜20に実質的に倍になる。こ
の引落し比の増大は、高圧低密度ポリエチレンフ
イルム(例8〜9)の機械的特性に顕著な影響を
及ぼす。即ち、縦方向(MD)のエルメンドルフ
引裂強さは増大するが、横方向の引裂強さは減少
する。引張強さも、これと同じ傾向を示す。しか
し、極限伸び率は、縦方向に関しては減少し、横
方向に関しては増大する。一方、エチレン―ブテ
ン―1共重合体は、上記ポリエチレンとは反対の
挙動を示す。従来の共重合体(例4〜7)の縦方
向エルメンドルフ引裂強さは非常に低い。また、
従来技術のエチレン―ブテン―1共重合体フイル
ムも、縦方向に関しては「裂け易い」部類に入
る。広幅ダイギヤツプ式押出は、更にこの問題を
増長する。横方向の引裂強さは、引落し比を増大
させると、それにつれて増大する。例2および3
の分子量分布の狭いエチレン―ブテン―1共重合
体は、広幅ダイギヤツプを通して押出されても、
縦方向エルメンドルフ引裂強さがかなりのレベル
に維持されるという点で独特である。それは、
「裂け易く」なく、その引張強さは、引落し比の
増大とともに、縦方向に関しても横方向に関して
も増大する。縦方向伸び率は、引落し比の増大に
対して殆んど変化を示さない。(61milのダイギヤ
ツプを使用た場合は630%を越えた。)これらのフ
イルムの破壊抵抗は極めて高い。 例 10〜18 例1の条件に従つて調製したエチレン―ブテン
―1共重合体と、市販の高圧低密度ポリエチレン
樹脂(ユニオン・カーバイド社のDFDA―0154、
例18)の特性は、下表の通りである。
[Table] The table shows melt index 1.7, density 0.920;
and three types of ethylene-butene-1 copolymers (Examples 2 to 7) with a melt index of 0.9 and a density of 0.919; and a melt index of 2.4 produced in a tube reactor,
This figure compares the extrusion performance of high-pressure, low-density branched long-chain polyethylene resins (Examples 8 to 9) with a density of 0.918 using a wide die gap. 30 Dai Gap
When increasing to ~61 mil, the mix head pressure decreased by 1275 psi for the narrow molecular weight distribution ethylene-butene-1 copolymer (Examples 2-3), compared to the control sample high pressure low density polyethylene resin (Examples 2-3). Example 8
~9), the drop is only 400 psi. By keeping the melt temperature and extrusion speed constant and widening the die gap, shear stress within the extrusion die is reduced. Under the extrusion conditions used here, increasing the die gap from 30 to 61 mils eliminates melt failure in Examples 2 and 3. In other words, the upper limit of extrusion speed in terms of melt failure is increased by extruding the film through a wide die gap. The gist of the invention is demonstrated by the film property data in the table. For film extrusion with a wide die gap die, increasing the die gap width from 30 mils to 61 mils effectively doubles the drawdown ratio of the extruded film from 10 to 20, assuming constant film thickness and blow-up ratio. This increase in draw down ratio has a significant effect on the mechanical properties of the high pressure low density polyethylene films (Examples 8-9). That is, the Elmendorf tear strength in the machine direction (MD) increases, but the tear strength in the transverse direction decreases. Tensile strength also shows the same tendency. However, the ultimate elongation rate decreases in the machine direction and increases in the transverse direction. On the other hand, ethylene-butene-1 copolymer exhibits the opposite behavior to the polyethylene described above. The longitudinal Elmendorf tear strength of the conventional copolymers (Examples 4-7) is very low. Also,
Prior art ethylene-butene-1 copolymer films also fall into the category of "tear-prone" in the machine direction. Wide die gap extrusion further exacerbates this problem. The lateral tear strength increases with increasing drawdown ratio. Examples 2 and 3
An ethylene-butene-1 copolymer with a narrow molecular weight distribution can be extruded through a wide die gap.
It is unique in that longitudinal Elmendorf tear strength is maintained at a significant level. it is,
It is not "tearable" and its tensile strength increases with increasing drawdown ratio, both in the machine direction and in the transverse direction. The longitudinal elongation rate shows almost no change with increasing drawdown ratio. (When using a 61 mil die gap, it exceeded 630%.) The break resistance of these films is extremely high. Examples 10-18 Ethylene-butene-1 copolymer prepared according to the conditions of Example 1 and a commercially available high-pressure low-density polyethylene resin (Union Carbide's DFDA-0154,
The properties of Example 18) are as shown in the table below.

【表】 上記のフイルムは、3in径のスパイラルピン型
インフレートフイルム押出ダイを備えた、直径1
1/2in、L/D比18:1の押出機を用いて表の
場合と同様にして一定厚のフイルムに形成した。
ダイギヤツプは50milに設定した。20/60/20メ
ツシユのスクリーン積重体を使用した。押出速度
は、ほぼ27lbs/hr.とした。例10〜17においては
3:1のブローアツプ比(BUR)を使用し、例
18においては2:1のBURを使用した。コンパ
ウンドの温度は、表に示されたとおりである。
フイルムの厚さおよび引落し比、並びにフイルム
の等級、曇り度、45゜鏡面光沢、破壊抵抗、エル
メンドルフ引裂強さ、引張強さ、伸び率、引張衝
撃強さ、割線モジユラス等の特性は表に示され
ている。
[Table] The above film is manufactured using a 1 inch diameter spiral pin type blown film extrusion die with a 3 inch diameter spiral pin type blown film extrusion die.
A film of a constant thickness was formed in the same manner as in the table using a 1/2 inch extruder with an L/D ratio of 18:1.
The die gap was set to 50mil. A 20/60/20 mesh screen stack was used. The extrusion rate was approximately 27 lbs/hr. Examples 10-17 use a blow-up ratio (BUR) of 3:1;
In 18, a 2:1 BUR was used. Compound temperatures are as indicated in the table.
Properties such as film thickness and draw-down ratio, film grade, haze, 45° specular gloss, fracture resistance, Elmendorf tear strength, tensile strength, elongation, tensile impact strength, and secant modulus are listed in the table. It is shown.

【表】【table】

【表】 表のデータは、本発明に使用されるエチレン
炭化水素共重合体から極薄フイルムを容易に製造
することができることを例証している。 これらのエチレン炭化水素共重合体は、押出品
に破断を生じることなく、非常に高い伸び変形に
耐えることができる。これらの極薄フイルムは、
不純度の高い樹脂(フイルム等級―50)から押出
成形したが、インフレート押出操作に全く支障が
なかつた。ゲールによつて惹起されるブローホー
ルはみられなかつた。 しかも、これらのフイルムは、良好な特性を保
持している。破壊抵抗値は極めて高く、極限伸び
率は、非常に高い引落し比においても300%を越
える値を維持している。メルトインデツクスの比
較的高いエチレン炭化水素共重合体の場合は、そ
のような高い引落し比においても更に高い伸び率
を保持する。このような共重合体の引張衝撃強さ
は、高圧低密度ポリエチレンのそれを上回る。エ
ルメンドルフ引裂強さは、引落し比の増大ととも
に、縦方向に関しては減少するが、横方向に関し
ては増大する。極薄フイルムのエルメンドルフ引
裂強さを測定するのは困難であるが、最も薄いフ
イルムでさえも「裂け易い」という感じを与えな
かつた。 本発明に使用されるエチレン炭化水素共重合体
は、その独特の流動学的歪軟化性伸び特性により
極めて高い引落し比において極めて薄いフイルム
を形成することを可能にする。引落し比を最大に
した場合、フイルムは、かなり高いレベルの配向
を示し始め、不均衡な特性を示すが、一般に、フ
イルムの横方向の特性は、まだ全体として商業的
な有用性を失わないほどの高いレベルを保持して
いる。 例 19〜25 例1の条件に従つて調製した、メルトインデツ
クス2.0、密度0.922のエチレン―ブテン―1共重
合体を、2種類の市販高圧低密度ポリエチレン樹
脂即ち樹脂A(ユニオン・カーバイド社製
DYNH、メルトインデツクス2.0、密度0.918)
と、樹脂B(ユニオン・カーバイド社製DYNK、
メルトインデツクス2.0、密度0.920)の各々とバ
ンベリ混合機内において約140℃の温度でブレン
ドした。 このようにしてブレンドした樹脂を、3in径の
スパイラルピン型インフレートフイルム押出ダイ
を備えた、直径1 1/2in、L/D比18:1の押出
機を用いて1.5mil厚のフイルムに押出成形した。
ダイギヤツプは、50milに設定した。20/60/20
メツシユのスクリーン積重体を使用した。押出速
度は、ほぼ18lbs/hr.とした。ブローアツプ比は
2:1とした。フロストラインの高さは、ほぼ7
〜9inに維持された。 高圧低密度ポリエチレン樹脂の種類およびその
濃度は、表に掲載されている。フイルムの曇り
度、45゜鏡面光沢、破壊抵抗、エルメンドルフ引
裂強さ、引張強さ、伸び率、引張衝撃強さ、およ
び割線モジユラスを測定し、表に記載した。 先に述べたように、歪軟化性重合体メルトは、
低い溶融強度を有するものと認知されている。こ
のことは、チユーブラインフレートフイルム押出
工程において温度が高過ぎるか、あるいは樹脂の
メルトインデツクスが高過ぎる場合、「バブル安
定度」を低下させる原因となる。メルトとして伸
長する際歪硬化する少量の高圧低密度ポリエチレ
ンを添加すれば、「バブル安定度」を高めること
ができ、更に、フイルムの特性のバランスを良好
にすることができる。 例19は、メルトインデツクス2.0、密度0.922の
狭い分子量分布を有する、末改質の、即ち添加剤
なしのエチレン―ブテン―共重合体フイルムの特
性を示す。例19〜24は、1〜20重量%の高圧低密
度分岐状長鎖ポリエチレン樹脂(メルトインデツ
クス2.4、密度0.918)の添加がフイルムの特性に
及ぼす効果を例証する。例25〜28は、1〜20重量
%の、メルトインデツクス0.2、密度0.920の高圧
低密度分岐状長鎖樹脂を添加することがフイルム
の特性に及ぼす効果を例証する。 少量の(50重量%より少い)高圧低密度ポリエ
チレン樹脂の添加によつてエチレン―ブテン―1
共重合体の特性が高められることが認められる。
2.4のメルトインデツクスを有する高圧樹脂の場
合、それを1〜2重量%までの割合で添加すれ
ば、どの割合においてもフイルムの光学的性質即
ち曇り度および光沢を相剰的に改良する効果を示
す。0.2のメルトインデツクスを有する高圧樹脂
の場合は、10重量%の添加量までは光学的特性を
改良する効果を有する。機械的特性に関するデー
タが示すように、縦方向のエルメンドルフ引裂強
さは、高圧低密度ポリエチレンの添加量(濃度)
を少くすると増大し、添加量が多くなるにつれて
減少する。一方、横方向の引裂強さは、一般に、
上記添加量の増加と共に増大する。フイルムの引
張強さは、2.4のメルトインデツクスを有する高
圧低密度ポリエチレン樹脂の添加量の増大ととも
に予想外の相剰的増大を示す。伸び率は、縦方向
に関しても、横方向に関しても、600%を越える
値に維持されている。引張衝撃強さは、高圧低密
度ポリエチレンの添加量を低濃度とした方が、他
の機械的特性とのバランスが良くなるように思わ
れる。 機械方向(即ち縦方向)の引張衝撃強さは、総
じて添加量の増加とともに減少し、横方向の引張
衝撃強さは増大する。この効果は、2種の高圧低
密度樹脂のどちらの場合にも5重量%の添加量ま
では持続する。 割線モジユラスも、少量の高圧低密度ポリエチ
レンの添加によつて相剰的な増大を示す。
TABLE The data in the table illustrates that ultrathin films can be readily produced from the ethylene hydrocarbon copolymers used in the present invention. These ethylene hydrocarbon copolymers can withstand very high elongation deformations without causing fracture in the extrudate. These ultra-thin films are
Although extrusion molding was performed using highly impure resin (film grade -50), there was no problem at all with the blow extrusion operation. No blowholes caused by gale were observed. Moreover, these films retain good properties. The fracture resistance value is extremely high, and the ultimate elongation rate remains above 300% even at very high drawdown ratios. Ethylene hydrocarbon copolymers with a relatively high melt index retain even higher elongation rates even at such high drawdown ratios. The tensile impact strength of such copolymers exceeds that of high pressure low density polyethylene. The Elmendorf tear strength decreases in the machine direction but increases in the transverse direction with increasing drawdown ratio. Although it is difficult to measure the Elmendorf tear strength of ultra-thin films, even the thinnest films did not feel "tearable". The ethylene hydrocarbon copolymer used in this invention allows extremely thin films to be formed at extremely high draw down ratios due to its unique rheological strain softening elongation properties. When the drawdown ratio is maximized, the film begins to exhibit a fairly high level of orientation and exhibits unbalanced properties, but in general the lateral properties of the film still do not lose their overall commercial utility. maintains a fairly high level. Examples 19-25 An ethylene-butene-1 copolymer with a melt index of 2.0 and a density of 0.922, prepared according to the conditions of Example 1, was mixed with two commercially available high-pressure low-density polyethylene resins, namely Resin A (Union Carbide Co., Ltd.).
DYNH, melt index 2.0, density 0.918)
and resin B (DYNK manufactured by Union Carbide,
(melt index 2.0, density 0.920) in a Banbury mixer at a temperature of approximately 140°C. The blended resin was extruded into a 1.5 mil thick film using a 1 1/2 inch diameter, 18:1 L/D ratio extruder equipped with a 3 inch diameter spiral pin blown film extrusion die. Molded.
The die gap was set to 50mil. 20/60/20
A mesh screen stack was used. The extrusion rate was approximately 18 lbs/hr. The blow-up ratio was 2:1. The height of the frost line is approximately 7
Maintained at ~9in. The types of high pressure low density polyethylene resins and their concentrations are listed in the table. The haze, 45° specular gloss, fracture resistance, Elmendorf tear strength, tensile strength, elongation, tensile impact strength, and secant modulus of the film were measured and listed in the table. As mentioned earlier, strain-softening polymer melts are
It is recognized as having low melt strength. This causes a reduction in "bubble stability" if the temperature is too high or the melt index of the resin is too high in the tubular blown film extrusion process. Addition of a small amount of high-pressure low-density polyethylene, which is strain-hardened when stretched as a melt, can increase "bubble stability" and further improve the balance of film properties. Example 19 shows the properties of a heavily modified, ie, additive-free, ethylene-butene-copolymer film with a melt index of 2.0 and a narrow molecular weight distribution with a density of 0.922. Examples 19-24 illustrate the effect of adding 1-20% by weight of high pressure low density branched long chain polyethylene resin (melt index 2.4, density 0.918) on film properties. Examples 25-28 illustrate the effect on film properties of adding 1-20% by weight of high pressure low density branched long chain resin with a melt index of 0.2 and a density of 0.920. Ethylene-butene-1 by addition of a small amount (less than 50% by weight) of high-pressure low-density polyethylene resin.
It is observed that the properties of the copolymer are enhanced.
In the case of high-pressure resins with a melt index of 2.4, their addition in proportions up to 1-2% by weight has the effect of additively improving the optical properties of the film, namely haze and gloss, at any proportion. show. In the case of high-pressure resins with a melt index of 0.2, additions of up to 10% by weight have the effect of improving optical properties. Data on mechanical properties show that longitudinal Elmendorff tear strength increases with the addition of high-pressure low-density polyethylene (concentration).
It increases as the amount is decreased, and decreases as the amount added increases. On the other hand, the tear strength in the transverse direction is generally
It increases as the amount added increases. The tensile strength of the film shows an unexpected additive increase with increasing loading of high pressure low density polyethylene resin with a melt index of 2.4. The elongation rate is maintained at over 600% in both the longitudinal and transverse directions. It seems that tensile impact strength is better balanced with other mechanical properties when the amount of high-pressure low-density polyethylene added is at a lower concentration. The tensile impact strength in the machine direction (ie, machine direction) generally decreases with increasing loading, while the tensile impact strength in the transverse direction increases. This effect persists up to a loading of 5% by weight in both cases of the two high pressure low density resins. The secant modulus also shows a additive increase with the addition of small amounts of high pressure low density polyethylene.

【表】【table】

【表】 例 29〜34 例1の条件に従つて調製したエチレン―ブテン
―1共重合体(例29〜30)と、従来技術のエチレ
ン―ブテン―1共重合体(例31〜32)と、表に
記載されたメルトインデツクス、MFRおよび密
度を有する高圧低密度ポリエチレン樹脂(ユニオ
ン・カーバイド社製DYNH、例33〜34)を、それ
ぞれ、直径6inのスパイラルピン型インフレート
フイルム押出ダイを備えた、直径2 1/2in、L/
D比24/1の押出機を使用して1.5mil厚のフイル
ムに押出成形した。20/60/20メツシユのスクリ
ーン積重体を使用した。押出速度は、ほぼ
70lbs/hr.とし、ダイ温度は、例29,30,33,34
に関しては400〓に設定し、例31および32に関し
ては430〓に設定した。ブローアツプ比は2:1
とした。 バーキン・エルマー社製TMS―1型熱機械的
分析器(TMA)を使用して収縮度の測定を実施
した。この測定器は、直線的可変差動変成器を用
いて試料の長さの微小変化を測定するものであ
る。1/16in×3/16inの試料片を固定し、それを囲
繞して所定温度にセツトされたオーブンを配設す
る。試料の長さは、時間の関数として追跡するこ
とができる。試料片をその寸法が安定状態に達す
るまでオーブン内に保持した後取出し、そのまま
放置して室温にまで冷却させた。この加熱・冷却
サイクルを行つた後収縮度を記録した。表に
は、2つの異るオーブン温度で試験した数個のフ
イルム試験片の縦方向の収縮データが記載されて
いる。 表のデータからは、1.7のメルトインデツク
ス、0.922の密度を有する。狭分子量分布のエチ
レン―ブテン―1共重合体は、61milのダイギヤ
ツプを用いて押出したものであつても、117℃の
温度ではほとんど収縮を示さないことが分る。従
来の共重合体は、105℃の温度で僅かな収縮を示
し、117℃ではその収縮度は増大する。高圧低密
度ポリエチレン樹脂は、30milのダイギヤツプを
通して押出されたものである場合、105℃の温度
において僅かな収縮を示す。この樹脂の収縮は、
60milのダイギヤツプを用いて押出されたもので
ある場合、相当増大する。
[Table] Examples 29-34 Ethylene-butene-1 copolymers prepared according to the conditions of Example 1 (Examples 29-30) and ethylene-butene-1 copolymers of the prior art (Examples 31-32) , high-pressure low-density polyethylene resin (Union Carbide DYNH, Examples 33-34) having the melt index, MFR and density listed in the table, respectively, with a 6 inch diameter spiral pin type blown film extrusion die. 2 1/2in in diameter, L/
A 1.5 mil thick film was extruded using an extruder with a D ratio of 24/1. A 20/60/20 mesh screen stack was used. The extrusion speed is approximately
70lbs/hr., die temperature is Example 29, 30, 33, 34
For Examples 31 and 32, it was set to 400〓, and for Examples 31 and 32 it was set to 430〓. Blow up ratio is 2:1
And so. The degree of shrinkage was measured using a Birkin Elmer Model TMS-1 thermomechanical analyzer (TMA). This measuring instrument uses a linear variable differential transformer to measure minute changes in the length of a sample. A sample piece of 1/16 inch x 3/16 inch is fixed, and an oven set at a predetermined temperature is placed surrounding it. Sample length can be tracked as a function of time. The specimen was kept in the oven until its dimensions reached a stable state, then removed and allowed to cool to room temperature. After this heating/cooling cycle, the degree of shrinkage was recorded. The table provides longitudinal shrinkage data for several film specimens tested at two different oven temperatures. From the data in the table, it has a melt index of 1.7 and a density of 0.922. It can be seen that the narrow molecular weight distribution ethylene-butene-1 copolymer exhibits almost no shrinkage at a temperature of 117°C, even when extruded using a 61 mil die gap. Conventional copolymers exhibit slight shrinkage at a temperature of 105°C, and the degree of shrinkage increases at 117°C. High pressure low density polyethylene resin exhibits slight shrinkage at a temperature of 105°C when extruded through a 30 mil die gap. The shrinkage of this resin is
If extruded using a 60 mil die gap, this increases considerably.

【表】【table】

【表】 例 35〜45 例1の条件に従つて調製した基材樹脂としての
エチレン―ブテン―1共重合体(例35〜41)と、
従来技術のエチレン―ブテン―1共重合体(例42
および43)と、高圧低密度ポリエチレン(ユニオ
ン・カーバイド社製DYNH、例44および45)を、
それぞれ1.5mil厚のフイルムに押出成形した。こ
れらの樹脂のメルトインデツクス、MFRおよび
密度は表に示されている。例36〜39の共重合体
は、高圧低密度ポリエチレン(ユニオン・カーバ
イド社製DYNH、メルトインデツクス2.4、
MFR50、密度0.918g/cm3)、即ち樹脂Cと表
に示される割合でブレンドし、例41の共重合体
は、高圧低密度樹脂(ユニオン・カーバイド社製
DFD―0600、メルトインデツクス0.7、密度0.922
g/cm3)、即ち樹脂Dと表に示される割合で例
19〜25に示された手順に従つてブレンドした。 これらの樹脂を、表に示されたギヤツプを有
する3in径のスパイラルピン型インフレートフイ
ルム押出ダイを備えた直径11/2in、L/D比
18/1の押出機を用いてフイルムの形に押出し
た。20/60/20メツシユのスクリーン積重体を使
用した。押出速度はほぼ27lbs/hr.とし、ダイの
温度は400〓に保持した。ブローアツプ比は2:
1とした。 フイルムの収縮度は、下記の手順に従つて測定
した。即ち、3in平方のフイルム試料を135℃に温
度制御された油浴内に60秒間浸漬させた後取出し
て、そのまま放置して室温にまで冷却させ、試料
の寸法変化を縦および横方向の収縮率(%)に換
算した。 表のデータから分るように、収縮は135℃に
おいて相当に増大するが、これらの例の狭分子量
分布の未改質エチレン炭化水素共重合体フイルム
の収縮度は、高圧低密度ポリエチレンフイルムま
たは従来のエチレン―ブテン―1共重合体フイル
ムに比べて小さい。例36〜39からは、狭分子量分
布のエチレン炭化水素共重合体フイルムの収縮挙
動は、少量の高圧低密度の分岐状長鎖ポリエチレ
ンを添加することによつて好便に制御することが
できることが分る。 本発明に使用される狭分子量分布のエチレン炭
化水素共重合体は、その独特の流動学的(レオロ
ジ)歪軟化性伸長特性により、限られた度合の配
向を生じるフイルムを製造することを可能にす
る。伸長変形の際に歪硬化する少量の高圧低密度
ポリエチレンを添加することにより配向度、従つ
て収縮度を制御することができる。
[Table] Examples 35-45 Ethylene-butene-1 copolymer (Examples 35-41) as a base resin prepared according to the conditions of Example 1,
Prior art ethylene-butene-1 copolymer (Example 42
and 43) and high-pressure low-density polyethylene (DYNH manufactured by Union Carbide, Examples 44 and 45),
Each was extruded into a 1.5 mil thick film. The melt index, MFR and density of these resins are shown in the table. The copolymers of Examples 36 to 39 were made of high-pressure low-density polyethylene (DYNH manufactured by Union Carbide, melt index 2.4,
MFR50, density 0.918 g/cm 3 ), i.e. blended with Resin C in the proportions shown in the table, the copolymer of Example 41 was produced using a high pressure low density resin (Union Carbide Co., Ltd.).
DFD-0600, melt index 0.7, density 0.922
g/cm 3 ), i.e. resin D and the proportions shown in the table.
Blend according to the procedure given in 19-25. These resins were extruded into a 11/2 inch diameter, L/D ratio, with a 3 inch diameter spiral pin blown film extrusion die with the gap shown in the table.
It was extruded into a film using an 18/1 extruder. A 20/60/20 mesh screen stack was used. The extrusion rate was approximately 27 lbs/hr. and the die temperature was maintained at 400°C. The blow-up ratio is 2:
It was set to 1. The degree of shrinkage of the film was measured according to the following procedure. That is, a 3-inch square film sample was immersed in an oil bath whose temperature was controlled at 135°C for 60 seconds, taken out, and left to cool to room temperature. (%). As can be seen from the data in the table, the degree of shrinkage of these example narrow molecular weight distribution unmodified ethylene hydrocarbon copolymer films increases significantly at 135°C, compared to high pressure low density polyethylene films or conventional It is smaller than the ethylene-butene-1 copolymer film. Examples 36-39 show that the shrinkage behavior of narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymer films can be conveniently controlled by adding a small amount of high pressure low density branched long chain polyethylene. I understand. The narrow molecular weight distribution ethylene hydrocarbon copolymers used in the present invention, due to their unique rheological strain-softening elongation properties, make it possible to produce films with a limited degree of orientation. do. The degree of orientation and therefore the degree of shrinkage can be controlled by adding a small amount of high pressure low density polyethylene which is strain hardened during elongation deformation.

【表】【table】

【表】 例 46〜51 例1の条件に従つて調製した、メルトインデツ
クス1・7g/cm3、密度0.922g/cm3、MFR26お
よびTEA揮発分0.1重量%のエチレン―ブテン―
1共重合体を、3in径のスパイラルピン型インフ
レートフイルム押出ダイを備えた、直径1 1/2
in、L/D比18/1の押出機を用いてインフレー
トフイルム押出法によつて押出成形した。20/
60/20のスクリーン積重体を使用した。押出速度
はほぼ27lbs/hr.とし、ダイギヤツプは50milと
した。フイルムは、2:1のブローアツプ比で
1.5mil厚に形成した。例50および51のものは、
6in径のスパイラルピン型ダイスを備えた、直径
2 1/2in、L/D比24/1の押出機を用いて押出
した。スクリーン積重体は、20/60/20メツシユ
の組合せのものを使用した。押出速度は、ほぼ
68lbs/hr.とし、ダイギヤツプは61milに設定し
た。フイルムは、2:1のブローアツプ比で
1.5milの厚さに形成した。 ダイの直径、ダイギヤツプおよびコンパウンド
の温度は表に記載されている。押出速度、フロ
ストラインの高さ、ダイからフロストラインまで
の押出品の滞溜時間、冷却速度パラメータ、フイ
ルムの曇り度、60゜および45゜鏡面光沢も表に
記載されている。
[Table] Examples 46 to 51 Ethylene-butene with melt index 1.7 g/cm 3 , density 0.922 g/cm 3 , MFR 26 and TEA volatile content 0.1% by weight, prepared according to the conditions of Example 1.
1 copolymer into a 1 1/2 diameter extrusion die equipped with a 3 inch diameter spiral pin blown film extrusion die.
In, extrusion molding was performed by a blown film extrusion method using an extruder with an L/D ratio of 18/1. 20/
A 60/20 screen stack was used. The extrusion speed was approximately 27 lbs/hr. and the die gap was 50 mil. The film has a blow-up ratio of 2:1.
It was formed to a thickness of 1.5 mil. Those in examples 50 and 51 are
It was extruded using a 2 1/2 inch diameter, 24/1 L/D ratio extruder equipped with a 6 inch diameter spiral pin die. The screen stack used was a combination of 20/60/20 mesh. The extrusion speed is approximately
68lbs/hr., and the die gap was set to 61mil. The film has a blow-up ratio of 2:1.
It was formed to a thickness of 1.5 mil. Die diameter, die gap and compound temperature are listed in the table. Extrusion speed, frost line height, extrudate residence time from die to frost line, cooling rate parameters, film haze, 60° and 45° specular gloss are also listed in the table.

【表】 表は、フロストラインの高さ、従つて冷却速
度が、メルトインデツクス1.7、密度0.922の、分
子量分布の狭いエチレン―ブテン―1共重合体か
ら押出されるインフレートフイルムの光学的特性
に及ぼす影響を示す。 表のデータは、本発明に使用される狭分子量
分布のエチレン―ブテン―1共重合体の極めて特
異な特徴を例証している。曇り度20%、45゜鏡面
光沢41の光学特性から曇り度7%、45゜繞面光沢
70の特性に至るまでいろいろな光学特性を有する
インフレートフイルムを、同一の基材樹脂から冷
却速度を制御することによつて製造することがで
きた。高圧低密度ポリエチレンや、従来技術のエ
チレン炭化水素共重合体は、冷却速度即ちフロス
トラインの高さに対してこのような極端な鋭敏性
を示さない。 本発明に使用されるエチレン炭化水素共重合体
は、非常に広い短鎖分岐分布を有しており、冷却
の際、同様なメルトインデツクスおよび密度の高
圧低密度ポリエチレン樹脂に生じる球晶に比べて
はるかに大きい球晶を生じる。インフレートフイ
ルム押出工程中押出品の冷却速度を慎重に制御す
ることによつて同一の基材樹脂から非常に広い範
囲の光学的特性を有するフイルムを製造しうるこ
とが判明した。 例 52〜54 例1の条件に従つて調製した。メルトインデツ
クス1.7g/cm3、密度0.9200g/cm3のエチレン―
ブテン―1共重合体を、6in径のスパイラルピン
型インフレートフイルム押出ダイを備えた。直径
2 1/2in、L/D比18/1の押出機を用いてイン
フレートフイルム押出法によつて押出した。押出
機の押出スクリユは、12.5inの長の送り区間と、
7.5in長の遷移区間と、20in長の調量区間と、5in
長の混合区間を有するものであつた。混合区間
は、直径2.5in、溝の長さ3.0in、溝の曲率半径
0.541in、混合用障害ランドの幅0.20in、浄化用障
害ランドの幅0.20in、混合用障害部の長さ4.5inの
溝付混合区間である。バレル内の空洞には、長さ
9.0in、直径1.0inの静止ミキサーを包含した直径
2.496、長さ11.0inのプラグを挿入した。スクリー
ン積重体は、20/60/20メツシユの組合せのもの
とした。押出速度は、ほぼ60lbs/hr.とし、ダイ
ギヤツプは60milに設定した。フイルムは、2:
1のブローアツプ比で1.5mil厚に形成した。例53
においては、該共重合体に2.5ppmのフタロシア
ニングリーン顔料を高圧低密度濃厚液(1/4%
濃厚液)として添加した。例54においては、共重
合体に1.5ppmのフタロシアニングリーン顔料を
高圧低密度濃厚液(1.5%濃厚液)として添加し
た。この濃厚液は、99.9重量%の高圧低密度ポリ
エチレン(ユニオン・カーバイド社製DYNH)
と、0.1%のフタロシアニングリーン顔料を高温
配合することによつて調製した。この濃厚液を粒
状共重合体樹脂とドライブレンドし、フイルムに
押出成形した。表に示されるように、該エチレ
ン―ブテン―1共重合体内に占める高圧低密度ポ
リエチレンの割合が1.5%以下では、フイルムの
光学的特性に及ぼす影響は無視しうる程度であ
る。 フロストラインの高さ、45゜鏡面光沢、および
フイルム曇り度は、表に示されている。
[Table] The table shows the optical properties of a blown film extruded from a narrow molecular weight distribution ethylene-butene-1 copolymer with a melt index of 1.7 and a density of 0.922, with a frost line height and thus a cooling rate. Show the impact on The data in the table illustrate the very unique characteristics of the narrow molecular weight distribution ethylene-butene-1 copolymers used in the present invention. From the optical properties of 20% haze and 45° specular gloss, to 7% haze and 45° specular gloss.
Blown films with various optical properties up to 70% were able to be produced from the same base resin by controlling the cooling rate. High pressure low density polyethylene and prior art ethylene hydrocarbon copolymers do not exhibit such extreme sensitivity to cooling rate or frost line height. The ethylene hydrocarbon copolymer used in this invention has a very broad short chain branching distribution, and upon cooling, compared to the spherulites that occur in high pressure low density polyethylene resins of similar melt index and density. produces much larger spherulites. It has been found that by carefully controlling the cooling rate of the extrudate during the blown film extrusion process, it is possible to produce films with a very wide range of optical properties from the same base resin. Examples 52-54 Prepared according to the conditions of Example 1. Ethylene with a melt index of 1.7 g/cm 3 and a density of 0.9200 g/cm 3
A butene-1 copolymer was extruded using a 6 inch diameter spiral pin type blown film extrusion die. It was extruded by blown film extrusion using an extruder with a diameter of 2 1/2 inches and an L/D ratio of 18/1. The extrusion screw of the extruder has a 12.5in long feed section,
7.5in long transition section, 20in long metering section, 5in long
It had a long mixed section. The mixing section is 2.5in in diameter, 3.0in in groove length, and the radius of curvature of the groove.
The grooved mixing section has a width of 0.541in, a width of the mixing obstruction land of 0.20in, a width of the purification obstruction land of 0.20in, and a length of the mixing obstruction part of 4.5in. The cavity inside the barrel has a length
9.0in diameter, encompassing 1.0in diameter static mixer
2.496, a plug with a length of 11.0in was inserted. The screen stack was a 20/60/20 mesh combination. The extrusion speed was approximately 60 lbs/hr. and the die gap was set at 60 mil. The film is 2:
It was formed to a thickness of 1.5 mil with a blow-up ratio of 1. Example 53
, 2.5 ppm of phthalocyanine green pigment was added to the copolymer in a high-pressure, low-density concentrate (1/4%
It was added as a concentrated liquid). In Example 54, 1.5 ppm of phthalocyanine green pigment was added to the copolymer as a high pressure low density concentrate (1.5% concentrate). This concentrated liquid is made of 99.9% by weight high-pressure low-density polyethylene (DYNH manufactured by Union Carbide).
and 0.1% phthalocyanine green pigment at high temperature. This concentrated liquid was dry blended with a particulate copolymer resin and extruded into a film. As shown in the table, when the proportion of high-pressure low-density polyethylene in the ethylene-butene-1 copolymer is 1.5% or less, the effect on the optical properties of the film is negligible. The frost line height, 45° specular gloss, and film haze are shown in the table.

【表】 例 55〜56 例1の条件に従つて調製した、メルトインデツ
クス1.35g/cm3、密度0.921/gcm3のエチレン―
ブテン―1共重合体の球晶サイズを測定した。例
56においては、2.5ppmのフタロシヤニン顔料を
高温配合によつて添加した上記エチレン―ブテン
―1共重合体の球晶サイズを測定した。 球晶のサイズは下記のようにして測定した。即
ち、45Xの偏光顕微鏡で球晶の顕微鏡写真を撮影
した。少量の樹脂をガラススライドとカバーガラ
スの間に狭み、スライド加温器に載せて200〜220
℃の温度で約20秒間加熱した。この間、溶融樹脂
に押圧力を加えて厚さほぼ10μのフイルム形成し
た。次いで、スライドを取出し、押圧力を加えた
まま急激に冷却した。試料は、3〜5秒程度で
210℃から50℃にまで冷却した。この実験結果
は、下の表に記載されている。 表 均質な核形成が球晶サイズに及ぼす効果 球晶サイズ(μ) 55 5〜10 56 〜1 例 57 例1の条件に従つて調製した、メルトインデツ
クス0.5〜5.6、密度0.921〜0.925g/cm3、MFRほ
ぼ26のエチレン―ブテン―1共重合体を、3in径
のスパイラルピン型押出ダイを備えた、直径1
1/2in、L/D比18/1の押出機を用いてインフ
レートフイルム押出法によつて押出した。20/
60/20メツシユのスクリーン積重体を使用した。
押出速度は、ほぼ27lbs/hr.とし、1.5mil厚のフ
イルムを2:1のブローアツプ比で形成した。最
初の押出では30milのダイギヤツプを使用し、ダ
イの温度は400〓とした。 ASTM試験法1709に従つて測定し、単位フイ
ルム厚当りの値として計算した落槍試験データを
第6図に示されるように樹脂のメルトインデツク
スに対してプロツトした。このデータは、ほぼ
1.5のメルトインデツクスのところにおいて際立
つた極大値を示す。この極大値は、溶融破壊現象
に起因するものである。先に説明したインフレー
トフイルム押出条件を用いた場合、本発明のエチ
レン―ブテン共重合体樹脂は、そのメルトインデ
ツクスが約1.5より小さい場合には溶融破壊し
た。この現象によつて惹起されたフイルム表面の
流動学的要因による歪は、最終特性の試験の際応
力集中点の役割をする。そのような歪は、肉眼的
瑕疵であり、早期フイルム破断の原因となる。 上記のインフレートフイルム押出を、50milの
ダイギヤツプを使用して実施した場合は、約1.5
より小さいメルトインデツクスの樹脂についても
溶融破壊は観察されなかつた。単位フイルム厚当
りの値として計算した落槍試験データは、第6図
にみられるように特性の極大値を示さなかつた。
以上のように、本発明による幅広ダイギヤツプ式
押出は、溶融破壊を回避し、押出成形された低メ
ルトインデツクスのエチレン―ブテン―1共重合
体の落槍強度を高める。
[Table] Examples 55-56 Ethylene with a melt index of 1.35 g/cm 3 and a density of 0.921/g cm 3 prepared according to the conditions of Example 1.
The spherulite size of the butene-1 copolymer was measured. example
In No. 56, the spherulite size of the above ethylene-butene-1 copolymer to which 2.5 ppm of phthalocyanine pigment was added by high temperature compounding was measured. The size of the spherulites was measured as follows. That is, a micrograph of the spherulites was taken using a 45X polarizing microscope. Place a small amount of resin between a glass slide and a coverslip and place it on a slide warmer for 200-220 hr.
Heated for about 20 seconds at a temperature of °C. During this time, a pressing force was applied to the molten resin to form a film approximately 10 μm thick. The slide was then removed and rapidly cooled while applying pressure. The sample is heated for about 3 to 5 seconds.
It was cooled from 210°C to 50°C. The results of this experiment are listed in the table below. Table Example of the effect of homogeneous nucleation on spherulite size Spherulite size (μ) 55 5 to 10 56 to 1 Example 57 Prepared according to the conditions of Example 1, melt index 0.5 to 5.6, density 0.921 to 0.925 g /cm 3 , MFR approximately 26 ethylene-butene-1 copolymer was extruded into a 1-diameter extrusion die equipped with a 3-inch spiral pin type extrusion die.
It was extruded by a blown film extrusion method using a 1/2 inch extruder with an L/D ratio of 18/1. 20/
A 60/20 mesh screen stack was used.
The extrusion rate was approximately 27 lbs/hr. and a 1.5 mil thick film was formed with a 2:1 blow up ratio. For the first extrusion, a 30 mil die gap was used and the die temperature was 400 °C. The dart drop test data, measured in accordance with ASTM Test Method 1709 and calculated as a value per unit film thickness, was plotted against the melt index of the resin as shown in FIG. This data is approximately
It shows a remarkable maximum value at a melt index of 1.5. This maximum value is due to the melt fracture phenomenon. Using the blown film extrusion conditions previously described, the ethylene-butene copolymer resins of the present invention melt-ruptured when their melt index was less than about 1.5. The rheological distortion of the film surface caused by this phenomenon serves as a stress concentration point during testing of the final properties. Such distortion is a macroscopic defect and causes premature film breakage. If the above blown film extrusion was performed using a 50 mil die gap, approximately 1.5
No melt failure was observed for resins with smaller melt indexes. The falling spear test data calculated as the value per unit film thickness did not show the maximum value of the characteristics as seen in FIG.
As described above, the wide die gap extrusion according to the present invention avoids melt fracture and increases the drop strength of the extruded low melt index ethylene-butene-1 copolymer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜3図は3つの形式の低密度ポリエチレン
に対する伸長粘度―対数時間プロツトのグラフ、
第4図はエチレン炭化水素共重合体を製造しうる
流動床反応器、第5図はパラメータφ(冷却速度
パラメータ)の関数である45゜鏡面光沢を示す
図、第6図は樹脂メルトインデツクスに対してプ
ロツトされた落槍データを示す図である。 10:反応器、12:反応帯域、14:減速帯
域、16:気体分析器、20:分配板、22:サ
イクロン、24:過装置、25:圧縮器、2
6:熱交換器。
Figures 1-3 are extensional viscosity-logarithmic time plots for three types of low-density polyethylene;
Figure 4 shows a fluidized bed reactor capable of producing ethylene hydrocarbon copolymer, Figure 5 shows the 45° specular gloss as a function of the parameter φ (cooling rate parameter), and Figure 6 shows the resin melt index. It is a figure which shows the falling spear data plotted against. 10: Reactor, 12: Reaction zone, 14: Deceleration zone, 16: Gas analyzer, 20: Distribution plate, 22: Cyclone, 24: Passage device, 25: Compressor, 2
6: Heat exchanger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 90モル%のエチレンと10モル%の1また
はそれ以上のC3〜C8α―オレフインとの共重合
体からなりかつ約2.7〜4.1の分子量分布
Mw/Mnを有する溶融エチレン炭化水素共重合
体を約50milより大きいギヤツプを有する押出ダ
イより押し出すことからなる、該共重合体からフ
イルムを成形する方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
前記フイルムがインフレートフイルム成形法で成
形されるフイルム成形方法。
[Scope of Claims] 1 Consisting of a copolymer of 90 mol% ethylene and 10 mol% of one or more C 3 to C 8 α-olefins and having a molecular weight distribution of about 2.7 to 4.1.
A method of forming a film from a molten ethylene hydrocarbon copolymer having a Mw/Mn comprising extruding the copolymer through an extrusion die having a gap greater than about 50 mils. 2. In the method described in claim 1,
A film forming method, wherein the film is formed by a blown film forming method.
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