KR100266044B1 - Irradiated ethylene polymer, process for making it, and use thereor - Google Patents

Irradiated ethylene polymer, process for making it, and use thereor

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KR100266044B1
KR100266044B1 KR1019920010649A KR920010649A KR100266044B1 KR 100266044 B1 KR100266044 B1 KR 100266044B1 KR 1019920010649 A KR1019920010649 A KR 1019920010649A KR 920010649 A KR920010649 A KR 920010649A KR 100266044 B1 KR100266044 B1 KR 100266044B1
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안소니제이.데니콜라2세
존더블유.메이필드
토마스에프.맥러프린
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간디 지오프리 에이치
몬텔 노쓰 아메리카 인코포레이티드
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/02Ethene

Abstract

본 발명은 중합체를 형성하는 분자쇄의 유리 말단 장측쇄에 의한 것으로 여겨지는 변형 경화로 인한 고용융 강도를 지님을 특징으로 하는 밀도가 0.89 내지 0.97g/cc이고 통상 고체이며 겔이 없는 조사된 고분자량 에틸렌 중합체에 관한 것이다.The present invention is characterized by having a high melt strength due to strain hardening, which is believed to be due to the free terminal long side chains of the molecular chains forming the polymer, having a density of 0.89 to 0.97 g / cc, usually solid, gel-free irradiated high A molecular weight ethylene polymer relates.

또한, 본 발명은 활성 산소가 감소된 환경하에서 고에너지 조사선을 통상 고체인 고분자량 에틸렌 중합체에 조사하고, 조사된 물질을 상기 환경하에서 특정 기간동안 유지시킨 다음, 이러한 물질속의 유리 라디칼을 탈활성화 시킴으로써 당해 중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is directed to irradiating high-energy radiation to a high-molecular weight ethylene polymer, which is usually a solid under reduced oxygen, and to maintaining the irradiated material in the environment for a certain period of time, and then deactivating the free radicals in such material A method for producing the polymer.

Description

조사된 에틸렌 중합체 물질의 제조방법, 당해 중합체 물질 및 이의 용도Process for preparing ethylene polymer material investigated, the polymer material and use thereof

제1도는 예를 들면, 통상 고체인 폴리에틸렌을 변경 경화성(strain hardening)을 갖는 통상 고체인 겔을 함유하지 않는 폴리에틸렌으로 전환시키기 위한 연속 공정의 바람직한 양태의 도식적 작업 공정도이다.1 is a schematic working flow diagram of a preferred embodiment of a continuous process for converting, for example, polyethylene, which is typically solid, to polyethylene that does not contain gel, which is normally solid, with strain hardening.

제2도는 2개의 샘플, 즉 본 발명의 방법으로 수득한 자유단(free end) 자아쇄 분지된 고밀도 폴리에틸렌과 대조용 고밀도 폴리에틸렌의 신장 점도(elongational viscosity) 대 신장 시간을 도시한 것이다.2 shows the elongational viscosity versus elongation time of two samples, the free end ego chain branched high density polyethylene obtained with the method of the present invention and the control high density polyethylene.

제3도는 본 발명의 방법으로 수득한 자유단 장쇄 분지된 저밀도 폴리에틸렌과 대조용 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 샘플의 신장 점도 대 신장 시간을 도시한 것이다.3 shows the elongation viscosity versus elongation time of the free end long chain branched low density polyethylene and control linear low density polyethylene (LLDPE) samples obtained by the process of the present invention.

본 발명은 화학 기술분야에 해당된다. 특히, 본 발명은 α-올레핀 또는 1-올레핀으로부터 유도된 합성 수지에 관련된 화학 기술에 관한 것이다. 구체적으로 언급하면, 본 발명은 에틸렌을 단독으로 또는 다른 올레핀과 함께 중합하여 형성시킨 합성 수지에 관한 것이다.The present invention is in the chemical art. In particular, the present invention relates to chemical techniques related to synthetic resins derived from α-olefins or 1-olefins. Specifically, the present invention relates to a synthetic resin formed by polymerizing ethylene alone or together with other olefins.

단량체로서 에틸렌만을 중합하여 제조한 합성 수지를 폴리에틸렌이라 한다. "폴리에틸렌"은 당해 분야에서 때때로 에틸렌과 소량의 또 다른 단량체(예: 부텐-1)와의 공중합체를 포함하는 것으로 사용되어 왔지만, 본원에서는 당해 용어가 이와 같이 사용되지는 않는다.Synthetic resin produced by polymerizing only ethylene as a monomer is called polyethylene. "Polyethylene" has sometimes been used in the art to include copolymers of ethylene with a small amount of another monomer, such as butene-1, but the term is not used herein as such.

현재 시판중인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌, 및 에틸렌과 C3-C10α-올레핀과의 공중합체[일반적으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 지칭됨]는 특정 단량체(들)를 당해 기술분야에 널리 공지된 각종 방법으로 중합함으로써 제조하는 통상 고체이고 다소 연질인 열가소성 중합체이다. 예를 들면, 이러한 중합체는 고압하에 유리 라디칼 중합시키거나, 몰리브덴계 촉매, 크롬계 촉매 및 지글러-낫타(Ziegler-Natta) 촉매 시스템을 사용한 저압 공정(예: 유동층의 기체상 기술)으로 제조할 수 있다. 고압 공정을 사용하면 장쇄분지를 갖는 중합체가 제조되고 저압 공정을 사용하면 제한된 정도의 단쇄 분지를 갖는 본질적으로 선형인 중합체가 제조된다. 지글러-낫타 촉매 시스템에서, 촉매는 주기율표의 제I족 내지 제III족 금속의 무기 화합물(예: 알루미늄 알킬) 및 주기율표의 제IV족 내지 제VIII족 전이금속의 화합물(예: 할로겐화티탄)에 의해 형성된다. 문헌[참조: Wunderlick & Guar, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 10, No. 1(1981)]에 기재된 방법으로 측정한 전형적인 결정화도는 약 21 내지 약 75중량%이다. 또한, 상기 에틸렌 단독중합체 또는 공중합체의 전형적인 용융 지수는 0.2 내지 50g/10min(ASTM 1238, 조건 E에 따라서 측정)이다. 더우기, 시판중인 통상 고체인 폴리에틸렌의 결정 상의 융점은 약 135℃이다.Currently commercially available polyethylenes, such as low density polyethylene (LDPE) and high density polyethylene (HDPE), and copolymers of ethylene and C 3 -C 10 α-olefins (commonly referred to as linear low density polyethylene (LLDPE)) are known as specific monomers ( S) are usually solid and somewhat soft thermoplastic polymers prepared by polymerization by various methods well known in the art. For example, such polymers can be prepared by free radical polymerization under high pressure or by low pressure processes (eg, gas phase technology of fluidized beds) using molybdenum-based catalysts, chromium-based catalysts and Ziegler-Natta catalyst systems. have. High pressure processes produce polymers with long chain branches and low pressure processes produce essentially linear polymers with a limited degree of short chain branches. In the Ziegler-Natta catalyst system, the catalyst is formed by an inorganic compound (eg aluminum alkyl) of the Group I to III metals of the periodic table and a compound of Group IV to VIII transition metals (eg titanium halide) of the periodic table. Is formed. See Wunderlick & Guar, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 10, No. Typical crystallinity measured by the method described in 1 (1981)] is about 21 to about 75% by weight. In addition, typical melt indices of such ethylene homopolymers or copolymers are from 0.2 to 50 g / 10 min (measured according to ASTM 1238, condition E). Moreover, the melting point of the crystalline phase of polyethylene, which is a commercially available common solid, is about 135 ° C.

시판중인 선형 폴리에틸렌이 바람직하고도 유익한 수많은 특성을 지닌다 할지라도, 이들은 용융 강도가 떨어진다. 용융시, 이들 선형 폴리에틸렌은 변형 경화성(strain hardening; 용융 물질을 연신하는 동안의 내신장성의 증가)을 전혀 나타내지 않는다. 따라서, 선형 폴리에틸렌은 종이 또는 기타 지지체의 고속 압출 피복 동안의 엣지 제직(edge weave)의 개시, 용융 열성형시의 시트 처짐(sheet sag) 및 국부적 박층화 및 적층 구조물의 동시압출시 유동 불안정을 포함하는, 각종 용융 가공상의 단점들을 지닌다. 그 결과, 이들 폴리에틸렌의 용도는, 예를 들면, 압출 피복, 취입 성형, 프로파일 압출(profile extrusion) 및 열성형과 같은 잠재적 적용 분야로 제한되어 왔다.Although commercially available linear polyethylenes have numerous desirable and beneficial properties, they have poor melt strength. Upon melting, these linear polyethylenes exhibit no strain hardening (increase in stretch resistance during stretching of the molten material). Thus, linear polyethylene includes the initiation of edge weave during high-speed extrusion coating of paper or other supports, sheet sag during melt thermoforming, and local lamination and flow instability during coextrusion of laminate structures. Has various drawbacks in melt processing. As a result, the use of these polyethylenes has been limited to potential applications such as, for example, extrusion coating, blow molding, profile extrusion and thermoforming.

당해 기술분야에서는 이와 같이 시판되고 있는 폴리에틸렌의 용융 강도 결핍성을 극복하기 위하여 노력하여 왔다.In the art, efforts have been made to overcome the melt strength deficiency of such commercially available polyethylene.

폴리에틸렌을 조사(irradiation)시키는 것은 당해 기술분야에 공지되어 있긴 하지만, 이러한 조사는 폴리에틸렌을 가교결합시키기 위하여, 높은 선량(dosage level), 즉 2Mrads 초과로 폴리에틸렌으로부터 가공된 제품(예: 필름, 석유 및 시트)에 대하여 주로 수행되어 왔었다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,668,577호에는폴리에틸렌의 필라멘트를 가교결합시키는 방법이 기술되어 있고, 미합중국 특허 제4,705,714호 및 제4,891,173호에는 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된 시트를 차별적으로 가교결합시키는 방법이 기술되어 있다. 이들 방법에 의해 가교결합된 폴리에틸렌은, 용융 강도는 향상되지만 가용성 및 용융 유동성은 감소되는 것으로 보고되었다. 그러나, 가교결합으로 인해 폴리에틸렌의 용융 신장성(melt extensibility)이 바람직하지 않게 감소됨으로써 전형적으로 필름 또는 섬유 적용 분야에 필요한 연신 길이를 제한한다.Irradiation of polyethylene is known in the art, but such irradiation is required to crosslink the polyethylene, such as products processed from polyethylene at high dose levels, ie greater than 2 Mrads, such as films, petroleum and Sheet). For example, US Pat. No. 4,668,577 describes a method for crosslinking filaments of polyethylene, and US Pat. Nos. 4,705,714 and 4,891,173 describe methods for differentially crosslinking sheets made of high density polyethylene. . Polyethylene crosslinked by these methods has been reported to improve melt strength but decrease solubility and melt flowability. However, cross-linking undesirably reduces the melt extensibility of polyethylene, which typically limits the stretch length required for film or fiber applications.

선형 폴리에틸렌을 낮은 선량, 즉 0.05 내지 0.3Mrad의 고에너지 방사선에 노출시킴으로써 폴리에틸렌의 용융강도와 용융 신장성을 증진시키기 위한 또다른 시도가 미합중국 특허 제3,563,870호에 기재되어 있다.Another attempt to improve the melt strength and melt extensibility of polyethylene by exposing linear polyethylene to low doses, high energy radiation of 0.05 to 0.3 Mrad, is described in US Pat. No. 3,563,870.

유럽 특허원 제047171호에는 에틸렌 중합체 과립내의 산소 함량을 감소시키기 위하여 중합체 과립을 증기 대기로 예비처리함으로써 열노화(heat aging) 처리하고, 이와 같이 처리된 중합체를 1.5Mrad 미만의 선량으로 조사한 다음, 조사된 중합체를 증기 처리함으로써 에틸렌 중합체를 조사시키는 방법이 기재되어 있다.European Patent Application No. 047171 discloses heat aging by pretreatment of polymer granules with a steam atmosphere to reduce the oxygen content in the ethylene polymer granules, and the polymers thus treated are irradiated at a dose of less than 1.5 Mrad. A method is disclosed for irradiating an ethylene polymer by steam treating the irradiated polymer.

영국 특허 제2,019,412호는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름을 2 내지 80Mrad으로 조사하여 파단시 신장도 값을 증가시키는 것에 관한 것이다.British Patent No. 2,019,412 relates to increasing the elongation value at break by irradiating a linear low density polyethylene (LLDPE) film at 2 to 80 Mrad.

미합중국 특허 제4,586,995호 및 제4,598,128호는 에틸렌 중합체를 겔화되지 않고, 산화되지 않는 조건하에서 가열하여 불포화 말단 그룹을 전혀 갖지 않는 에틸렌 중합체에 말단 비닐 불포화를 생성시키거나 불포화 말단 그룹을 갖는 폴리에틸렌에 말단 비닐 불포화를 증가시키고, 이와 같이 열처리된 에틸렌 중합체를 0.1 내지 4Mrad의 선량으로 조사한 다음, 생성된 조사된 중합체를 점차적으로 또는 신속하게 냉각시킴으로써 에틸렌 중합체내에 장쇄 "Y" 분지를 수득하기 위한 방법에 관한 것이다.US Pat. Nos. 4,586,995 and 4,598,128 disclose terminal vinyl unsaturation in ethylene polymers having no unsaturated end groups or heating endethylenes in polyethylene having no unsaturated end groups by heating the ethylene polymers under gelling and not oxidizing conditions. To increase the unsaturation and irradiate the heat treated ethylene polymer at a dose of 0.1 to 4 Mrad and then cool the resulting irradiated polymer gradually or rapidly to obtain a long chain “Y” branch in the ethylene polymer. .

미합중국 특허 제4,525,257호에는 분자량 범위가 협소하고 선형인 저밀도 에틸렌/C3-C18α-올레핀 공중합체를 0.05 내지 2Mrad의 선량으로 조사하여, 가교결합되지 않은 상응하는 폴리에틸렌과 비교하여 증가된 신장 점도 및 사실상 등가의 고전단 점도를 제공하기에 충분한 정도로 가교결합되지만 겔화되지는 않는 공중합체를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이러한 조사된 공중합체는 탈활성화하지 않고 잔류 라디칼 중간체를 감소시키거나 제거한다.U.S. Patent No. 4,525,257 discloses an increased elongational viscosity compared to the corresponding uncrosslinked polyethylene by irradiating a narrow and linear low density ethylene / C 3 -C 18 α-olefin copolymer in a dose of 0.05 to 2 Mrad in a molecular weight range. And methods of making copolymers that are crosslinked but not gelled to a degree sufficient to provide substantially equivalent high shear viscosity. Such irradiated copolymers reduce or eliminate residual radical intermediates without deactivation.

본 발명은 한가지 양태에서 밀도가 0.89 내지 0.97g/cc이고, 이의 분자 쇄가 상당량의 자유단 장 측쇄를 갖고, 분지화 지수가 1 미만이며, 상당한 변형 경화 신장 점도를 갖고, 통상 고체이고 겔이 없는 조사된 고분자량 폴리에틸렌을 포함한다.In one embodiment the present invention has a density from 0.89 to 0.97 g / cc, the molecular chains thereof having a significant amount of free-long side chains, a branching index of less than 1, a significant strain hardening elongation viscosity, usually solid and gels. Free irradiated high molecular weight polyethylene.

더욱 광범위하게, 본 발명은 분지화 지수가 1 미만이고, 상당한 변형 경화 신장 점도를 갖고, 통상 고체이고 겔이 없는 조사된 고분자량 에틸렌 중합체 물질을 포함한다.More broadly, the present invention includes irradiated high molecular weight ethylene polymer materials having a branching index of less than 1, having significant strain hardening elongation viscosity, and which are typically solid and gel-free.

본 발명의 에틸렌 중합체는 분자량 증가를 입증하는 감소된 용융 지수(190℃에서의 I2로 입증된 바와 같음), 확장된 분자량 분포를 나타내는 용융 지수 비(I10/I2)의 증가, 증진된 용융 장력 및 변형 경화 신장 점도, 및 1 미만의 분지화 지수를 지닌다.Ethylene polymers of the present invention have a reduced melt index (as evidenced by I 2 at 190 ° C.) demonstrating an increase in molecular weight, an increase in the melt index ratio (I 10 / I 2 ) indicating an extended molecular weight distribution, enhanced Melt tension and strain hardening elongation viscosity, and a branching index of less than one.

본 발명의 에틸렌 중합체는 조절된 조건하에서 저 선량의 방사선에 의해 제조된다.Ethylene polymers of the present invention are prepared by low dose radiation under controlled conditions.

본원에서 사용된 바와 같이, "에틸렌 중합체 물질"은 (a) 에틸렌의 단독중합체, (b) 중합된 α-올레핀 최대 함량이 약 20중량%(바람직하게는 약 16중량%)인 C3-C10α-올레핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 α-올레핀과 에틸렌과의 랜덤 공중합체, 및 (c) 중합체 α-올레핀 최대 함량이 약 20중량%(바람직하게는 약 16중량%)인 상기 α-올레핀과 에틸렌과의 랜덤 삼원공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 에틸렌 중합체 물질을 의미한다. C3-C10α-올레핀으로는 직쇄 및 측쇄 α-올레핀, 예를 들면, 프로필렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 3,4-디메틸-1-부텐, 1-헵텐, 3-메틸-1-헥센, 1-옥텐 등이 있다.As used herein, "ethylene polymer material" refers to (a) homopolymers of ethylene, (b) C 3 -C having a maximum content of polymerized α-olefins of about 20% by weight (preferably about 16% by weight). A random copolymer of ethylene with an α-olefin selected from the group consisting of 10 α-olefins, and (c) said α-olefins having a maximum content of polymer α-olefins of about 20% by weight (preferably about 16% by weight); Ethylene polymer material selected from the group consisting of random terpolymers with ethylene. C 3 -C 10 α-olefins include straight and branched α-olefins such as propylene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 3,4 -Dimethyl-1-butene, 1-heptene, 3-methyl-1-hexene, 1-octene and the like.

에틸렌 중합체가 에틸렌 단독중합체일 경우, 이의 밀도는 전형적으로 0.960g/cm3이상이고, 에틸렌 중합체가 C3-C10α-올레핀과의 에틸렌 공중합체일 경우, 이의 밀도는 전형적으로 0.91g/cm3이상 0.94g/cm3미만이다. 적합한 에틸렌 공중합체로는 에틸렌/부텐-1, 에틸렌/헥센-1, 에틸렌/옥텐-1 및 에틸렌/4-메틸-1-펜텐이 있다. 에틸렌 공중합체는 HDPE 또는 단쇄 분지된 LLDPE일 수 있고 에틸렌 단독중합체는 HDPE 또는 LDPE일 수 있다. LLDPE 및 LDPE의 밀도는 전형적으로 0.910g/cm3이상 0.940g/cm3미만이고, HDPE의 밀도는 0.940g/cm3이상, 통상적으로 0.950g/cm3이상이다. 일반적으로, 밀도가 0.89 내지 0.97g/cc인 에틸렌 중합체 물질이 본 발명을 실행하는데 사용하기에 적합하다. 에틸렌 중합체는 밀도가 0.89 내지 0.97g/cc인 LLDPE 및 HDPE인 것이 바람직하다.If the ethylene polymer is an ethylene homopolymer, its density is typically at least 0.960 g / cm 3 , and if the ethylene polymer is an ethylene copolymer with a C 3 -C 10 α-olefin, its density is typically 0.91 g / cm It is 3 or more and less than 0.94 g / cm <3> . Suitable ethylene copolymers are ethylene / butene-1, ethylene / hexene-1, ethylene / octene-1 and ethylene / 4-methyl-1-pentene. The ethylene copolymer can be HDPE or short chain branched LLDPE and the ethylene homopolymer can be HDPE or LDPE. The density of LLDPE and LDPE is typically 0.910g / cm 3 or more and less than 0.940g / cm 3, the density of HDPE is 0.940g / cm 3 or more, typically 0.950g / cm 3 or more. In general, ethylene polymer materials having a density of 0.89 to 0.97 g / cc are suitable for use in practicing the present invention. The ethylene polymer is preferably LLDPE and HDPE having a density of 0.89 to 0.97 g / cc.

본원에서 사용된 바와 같이, "고분자량"은 중량평균분자량이 약 50,000 이상 임을 의미한다.As used herein, "high molecular weight" means that the weight average molecular weight is about 50,000 or more.

분지화 지수는 장쇄 분지화도를 정량화한 것이다. 바람직한 양태에서 분지화 지수는 바람직하게는 약 0.9 미만, 가장 바람직하게는 약 0.2 내지 0.8 이다.The branching index is a quantification of the long chain branching degree. In a preferred embodiment the branching index is preferably less than about 0.9 and most preferably about 0.2 to 0.8.

이는 다음 식으로 정의된다 :This is defined as:

상기식에서, g'은 분지화 지수이고, [IV]Br은 분지된 에틸렌 중합체 물질의 고유 점도이며, [IV]Lin은 상응하는 에틸렌 중합체 물질, 즉 중량평균분자량이 거의 동일하고, 에틸렌 공중합체 및 삼원공중합체의 경우, 단량체 단위의 상대 분자 비율(들)이 거의 동일한 통상 고체인 에틸렌 중합체 물질의 고유점도이다.Wherein g 'is the branching index, [IV] Br is the intrinsic viscosity of the branched ethylene polymer material, [IV] Lin is the corresponding ethylene polymer material, ie the weight average molecular weight is about the same, and the ethylene copolymer and For terpolymers, it is the intrinsic viscosity of an ethylene polymer material which is a common solid with about the same relative molecular ratio (s) of monomer units.

제한 점도 수로도 공지되어 있는 가장 일반적인 의미의 고유 점도는 용액의 점도를 증진시키는 중합체 분자의 능력의 척도이다. 이는 용해된 중합체 입자의 크기와 형상 모두에 좌우된다. 따라서, 비선형 중합체를 중량평균분자량의 거의 동일한 선형 중합체와 비교해 보면, 상기 고유 점도는 비선형 중합체 분자의 형태를 나타낸다. 실제로, 고유 점도의 상기 비율은 비선형 중합체의 분지화도의 척도이다. 에틸렌 중합체 물질의 고유 점도를 측정하는 방법은 문헌[참조: J. App. Poly. Sci., 21, pp 3331-3343(1977)]에 기재되어 있다.Intrinsic viscosity in the most common sense, also known as the limiting viscosity number, is a measure of the polymer molecule's ability to enhance the viscosity of a solution. This depends on both the size and shape of the dissolved polymer particles. Thus, when comparing a nonlinear polymer with a nearly identical linear polymer of weight average molecular weight, the intrinsic viscosity indicates the form of the nonlinear polymer molecule. Indeed, this ratio of intrinsic viscosity is a measure of the degree of branching of the nonlinear polymer. Methods for determining the intrinsic viscosity of ethylene polymer materials are described in J. App. Poly. Sci., 21, pp 3331-3343 (1977).

중량평균분자량은 각종 방법으로 측정할 수 있다. 그러나, 본원에서 바람직하게 사용되는 공정은 문헌[참조: McConnell in Am. Lab., May 1978, in the article entitled "Polymer Molecular weights and Molecular Weight Distribution by Low-Angle Laser Light Scattering"]에 기술된 레이저 광 산란 광도 측정법이다.The weight average molecular weight can be measured by various methods. However, the process preferably used herein is described in McConnell in Am. Lab., May 1978, in the article entitled "Polymer Molecular weights and Molecular Weight Distribution by Low-Angle Laser Light Scattering".

신장 점도는 유체 또는 반유체 물질의 신장에 대한 저항치이다. 이는 일정 속도로 인장변형 처리하는 경우 용융 상태에서 시험편의 응력 및 변형률을 측정하는 기기로 측정할 수 있는 열가소성 물질의 용융 특성이다. 이러한 기기중의 하나는 문헌[참조: Munstedt, J. Rheology, 23, (4), 421-425, (1979)]의 제1도에 기술되어 나타나 있다. 유사한 설계의 상업용 기기는 레오메트릭스 RER-9000 신장형 유동계[Rheometrics RER-9000 extensional rheometer]이다. 용융된 고분자량 에틸렌 중합체 물질은 비교적 고정된 지점으로부터 일정 속도로 신장되거나 연신됨에 따라, 신장 속도에 따라 거리가 증가한 다음, 소위 연성 결함 또는 넥킹 결함(necking failure)이 거의 없을 때까지 급속하게 감소하는 경향이 있는 신장 점도를 나타낸다. 다른 한편으로, 상응하는 용융된 고분자량의 에틸렌 중합체 물질과 중량평균분자량이 거의 동일하고 시험 온도도 거의 동일한 본 발명의 용융 에틸렌 중합체 물질은 거의 동일한 신장 속도에서 비교적 고정된 지점으로부터 신장되거나 연신됨에 따라 긴 거리에 걸쳐 증가하는 경향이 이써는 신장 점도를 나타내고, 파쇄, 이른바 취성 또는 탄성 파단에 의해 파괴되거나 파단된다. 이러한 특성은 변형 경화성의 지표가 된다. 사실상, 본 발명의 에틸렌 중합체 물질의 장쇄 분지화가 더욱 커질수록, 신장된 물질이 결함에 접근함에 따라 신장 점도가 증가하는 경향이 더욱 커진다. 후자의 경향은 분지화 지수가 약 0.8 미만인 경우에 가장 분명하다.Elongational viscosity is the resistance to elongation of a fluid or semi-fluid material. This is a melting characteristic of thermoplastics that can be measured with a device that measures the stress and strain of a specimen in the molten state when subjected to tensile strain at a constant rate. One such device is shown and described in FIG. 1 of Munstedt, J. Rheology, 23, (4), 421-425, (1979). A commercial device of similar design is the Rheometrics RER-9000 extensional rheometer. As the molten high molecular weight ethylene polymer material elongates or elongates from a relatively fixed point at a constant rate, the distance increases with elongation rate, and then rapidly decreases until there is little so-called ductile or necking failure. Elongational viscosity tends to be shown. On the other hand, the molten ethylene polymer material of the present invention is about the same in weight as the corresponding molten high molecular weight ethylene polymer material and the test temperature is almost the same, as it is elongated or stretched from a relatively fixed point at about the same elongation rate. The tendency to increase over long distances shows elongational viscosity and is broken or broken by fracture, so-called brittleness or elastic fracture. This property is an index of strain hardenability. In fact, the greater the long chain branching of the ethylene polymer material of the present invention, the greater the tendency for the stretch viscosity to increase as the stretched material approaches defects. The latter tendency is most evident when the branching index is less than about 0.8.

또한, 용융 장력은 물질의 용융 강도의 지표를 제공한다. 용융 장력은 다음과 같이 용융 에틸렌 중합체의 스트랜드의 장력을 센티-뉴톤(centi-newtons)으로 측정함으로써 고트페르트 레오텐즈 용융 장력 장치(Gottfert Rheotens melt tension apparatus, 제조원 : Gottfert Inc.)를 사용하여 측정한다.: 시험할 중합체를 길이가 20mm이고 직경이 2mm인 모세관을 통해 180℃로 압출시킨 다음, 스트랜드를 0.3cm/sec2의 일정 가속도로 연신 시스템을 사용하여 연신시킨다. 상기한 연신 공정으로부터 생성된 장력을 (센티-뉴톤으로) 측정한다. 용융 장력이 커진다는 것은 용융 강도 값이 크다는 것을 의미하며, 이는 차례로 특정 물질의 변형 경화력의 지표이다.Melt tension also provides an indication of the melt strength of the material. Melt tension is measured using a Gottfert Rheotens melt tension apparatus (manufactured by Gottfert Inc.) by measuring the tension of strands of molten ethylene polymer in centi-newtons as follows. The polymer to be tested is extruded at 180 ° C. through a 20 mm long, 2 mm diameter capillary, and then the strand is drawn using a drawing system with a constant acceleration of 0.3 cm / sec 2 . The tension generated from the stretching process described above (in centi-Newtons) is measured. Higher melt tension means higher melt strength values, which in turn are indicative of the strain hardening force of a particular material.

또다른 측면에서의 본 발명은 통상 고체인 고분자량 에틸렌 중합체 물질을 분지화 지수가 1 미만이고 상당한 변형 경화 신장 점도 갖는 통상 고체이며 겔이 없는 에틸렌 중합체 물질로 전환시키기 위한 실질적인 방법을 제공한다.In another aspect the present invention provides a practical process for converting high molecular weight ethylene polymer materials that are typically solids into conventional solid, gel-free ethylene polymer materials having a branching index of less than 1 and having significant strain hardened elongation viscosity.

당해 방법은,The method,

(1) 상기한 통상 고체인 고분자량 에틸렌 중합체 물질을(1) the high molecular weight ethylene polymer material,

(a) 활성 산소 농도가 환경의 약 15용적% 미만으로 설정되어 유지되는 환경하에서 (b) 2.0Mrads 이하의 방사선에 노출시키기에는 충분하지만 당해 물질의 겔화를 일으키기에는 불충분한 시간 동안 약 1 내지 약 1x104Mrads/min 범위의 선량률(dose rate)의 고에너지 이온화 방사선으로 조사시키고,(a) under an environment where the active oxygen concentration is maintained at less than about 15% by volume of the environment; (b) about 1 to about for a time sufficient to expose to radiation below 2.0 Mrads but insufficient to cause gelation of the material. Irradiated with high energy ionizing radiation in the dose rate in the range of 1 × 10 4 Mrads / min,

(2) 이렇게 조사된 물질을 상당량의 장쇄 분지가 형성되기에 충분한 시간 동안 상기 환경하에 유지시킨 다음,(2) the material so irradiated is kept in this environment for a time sufficient to produce a significant amount of long chain branches,

(3) 조사된 물질을 상기 환경하에서 처리하여 조사된 물질중에 존재하는 거의 모든 유리 라디칼들을 탈활성화시키는 것을 포함한다.(3) treating the irradiated material under the above environment to deactivate almost all free radicals present in the irradiated material.

본 발명의 방법에 따라 처리되는 에틸렌 중합체 물질은 임의의 통상 고체인 고분자량 에틸렌 중합체 물질일 수 있다. 일반적으로, 분자량의 지표인 에틸렌 중합체 출발물질의 고유점도는 약 1 내지 25, 바람직하게는 1 내지 6이어서, 고유점도가 0.8 내지 25, 바람직하게는 1 내지 3인 목적 생성물을 생성시켜야 한다. 그러나, 고유점도가 이들 일반 값보다 크고 작은 에틸렌 중합체 물질도 본 발명의 넓은 영역 내에 존재한다. 용융 지수가 약 0.01 이상인 에틸렌 중합체 물질을 사용할 수 있다.The ethylene polymer material treated according to the method of the present invention may be a high molecular weight ethylene polymer material which is any conventional solid. In general, the intrinsic viscosity of the ethylene polymer starting material, which is an indicator of molecular weight, should be about 1 to 25, preferably 1 to 6, resulting in the desired product having an intrinsic viscosity of 0.8 to 25, preferably 1 to 3. However, ethylene polymer materials with intrinsic viscosities greater and smaller than these general values also exist within the broad scope of the present invention. Ethylene polymer materials having a melt index of at least about 0.01 can be used.

본 발명의 방법의 가장 광범위한 개념하의 본 발명의 공정에 따라 처리된 에틸렌 중합체 물질은, 예를 들면, 미분된 입자, 과립, 펠릿, 필름, 시트 등의 특정한 물리적 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명의 방법의 바람직한 양태에서, 에틸렌 중합체 물질이 펠릿 또는 구형 입자 형태인 경우에 만족스러운 결과가 수득된다. 평균 직경이 0.4mm 초과인 구형 입자 형태가 바람직하다.The ethylene polymer material treated according to the process of the invention under the broadest concept of the process of the invention may be in certain physical forms, for example, finely divided particles, granules, pellets, films, sheets and the like. However, in a preferred embodiment of the process of the invention, satisfactory results are obtained when the ethylene polymer material is in the form of pellets or spherical particles. Preferred spherical particle forms with an average diameter of greater than 0.4 mm are preferred.

3개의 공정 단계가 수행되는 환경의 활성 산소 함량은 중요한 인자이다. 본원에서 사용된 "활성 산소"라는 표현은 조사된 물질 및 특히 당해 물질속의 유리 라디칼과 반응하는 형태의 산소를 뜻한다. 이것은 분자 산소(공기중에서 통상 발견되는 산소의 형태)를 포함한다. 본 발명의 방법에 필요한 활성 산소 함량은 진공을 사용하거나 환경속의 공기의 일부 또는 전부를 불활성 기체[예: 질소]로 대체시킴으로써 수득할 수 있다.The active oxygen content of the environment in which three process steps are performed is an important factor. The expression "active oxygen" as used herein refers to oxygen in the form of reacting with the irradiated material and in particular with the free radicals in the material. This includes molecular oxygen (a form of oxygen commonly found in air). The active oxygen content required for the process of the invention can be obtained by using a vacuum or by replacing some or all of the air in the environment with an inert gas such as nitrogen.

제조된 직후의 에틸렌 중합체 물질은 보통 활성 산소를 거의 함유하지 않는다. 따라서, 본 발명의 방법을 사용하여 (에틸렌 중합체 물질이 공기중에 노출되지 않는 경우) 중합 단계 및 중합체 후처리 단계(work-up steps)를 수행하는 것은 본 발명의 개념내에 있는 것이다. 그러나 대부분의 경우, 에틸렌 중합체 물질은 공기 중에 저장되기 때문에 또는 몇몇의 다른 이유들 때문에 활성 산소 함유물을 지니게 된다. 결과적으로, 본 발명의 방법의 바람직한 실행에서는, 미분된 에틸렌 중합체 물질을 먼저 이의 활성 산소 함량을 감소시키도록 처리한다. 당해 처리를 수행하는 바람직한 방법은 당해 물질을 질소를 사용하여 취입된 동일한 것의 상(bed) 속으로 도입시키는 방법인데, 이의 활성 산소 함량은 약 0.004용적% 이하이다. 상 속에서의 물질의 잔류 시간은 물질의 입자들의 간극으로부터 활성 산소를 제거시키기에 효과적인 약 5분 이상, 바람직하게는 물질이 환경과 평형이 되기에 충분할 정도로 길어야 한다.Ethylene polymer materials immediately after preparation usually contain little active oxygen. Therefore, it is within the concept of the present invention to carry out the polymerization step and the polymer work-up steps (if the ethylene polymer material is not exposed to air) using the process of the invention. In most cases, however, ethylene polymer materials have active oxygen content because they are stored in air or for some other reason. As a result, in a preferred implementation of the process of the invention, the finely divided ethylene polymer material is first treated to reduce its active oxygen content. A preferred method of carrying out this treatment is to introduce the material into a bed of the same blown with nitrogen, the active oxygen content of which is no greater than about 0.004% by volume. The residence time of the material in the phase should be at least about 5 minutes effective to remove active oxygen from the gaps of particles of the material, preferably long enough to allow the material to be in equilibrium with the environment.

당해 제조 단계와 조사 단계 사이에서 제조된 에틸렌 중합체 물질은 활성 산소 농도가 약 15용적% 미만, 바람직하게는 기체 운반 시스템에서 5용적% 미만, 보다 바람직하게는 0.004용적% 미만인 환경하에 유지시켜야 한다. 또한, 에틸렌 중합체 물질의 온도는 에틸렌 중합체 물질의 무정형 분획의 유리전이온도를 초과하지만 약 70℃ 이하, 바람직하게는 약 60℃ 이하로 유지시켜야 한다.The ethylene polymer material prepared between this preparation step and the irradiation step should be maintained in an environment where the active oxygen concentration is less than about 15% by volume, preferably less than 5% by volume and more preferably less than 0.004% by volume in the gas delivery system. In addition, the temperature of the ethylene polymer material should be maintained above the glass transition temperature of the amorphous fraction of the ethylene polymer material but below about 70 ° C, preferably below about 60 ° C.

조사 단계에서 환경 속의 활성 산소의 농도는 바람직하게는 약 5용적% 미만, 보다 바람직하게는 약 1용적% 미만이다. 활성 산소의 가장 바람직한 농도는 0.004 용적% 미만이다.The concentration of active oxygen in the environment in the irradiation step is preferably less than about 5% by volume, more preferably less than about 1% by volume. The most preferred concentration of active oxygen is less than 0.004% by volume.

조사 단계에서, 이온화 방사선은 조사되는 에틸렌 중합체 물질의 덩어리를 목적하는 정도로 침투시키기에 충분한 에너지를 지녀야 한다. 에너지는 분자 구조를 이온화시킨 다음 원자 구조를 여기시키기에 충분해야 하지만, 원자 핵에 영향을 미칠만큼 충분하지는 않아야 한다. 이온화 방사선은 임의의 종류일 수 있지만, 대부분의 실용적인 종류는 전자 및 감마선을 포함한다. 가속 포텐셜이 500 내지 4,000KV인 전자 발생기로부터 방출된 전자가 바람직하다. 에틸렌 중합체 물질의 경우에 만족스러운 결과는 일반적으로 약 1 내지 10,000Mrads/min, 바람직하게는 약 18 내지 2,000Mrads/min의 선량률로 운반된, 약 0.2 내지 2.0Mrads, 바람직하게는 0.3 내지 2.0Mrads 미만, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1.5Mrads의 지선량의 이온화 방사선에서 수득된다.In the irradiation step, the ionizing radiation should have enough energy to penetrate the desired mass of ethylene polymer material to be irradiated. The energy must be sufficient to ionize the molecular structure and then excite the atomic structure, but not enough to affect the atomic nucleus. Ionizing radiation can be of any kind, but most practical kinds include electrons and gamma rays. Preference is given to electrons emitted from an electron generator having an acceleration potential of 500 to 4,000 KV. Satisfactory results in the case of ethylene polymer materials are generally less than about 0.2 to 2.0 Mrads, preferably less than 0.3 to 2.0 Mrads, carried at a dose rate of about 1 to 10,000 Mrads / min, preferably about 18 to 2,000 Mrads / min. Most preferably at a branch dose of ionizing radiation of 0.5 to 1.5 Mrads.

용어 "rad"는 대개 방사선 공급원에 관계없이, 조사된 물질의 g당 에너지 100erg를 흡수하도록 하는 이온화 방사선의 양으로서 정의된다. 본 발명에 관한한, 대개 조사되는 경우 에틸렌 중합체 물질에 의해 흡수된 에너지의 양은 측정되지 않는다. 그러나, 당해 방법의 일반적인 실시에서 이온화 방사선으로부터의 에너지 흡수량은 방사선 감지성 염료를 포함하는 직물 스트립이 에너지 흡수 감지 수단인 측정 장치인, 공지된 통상적인 방사선량제(dosimeter)를 사용하여 측정한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 용어 "rad"는 입자, 필름 또는 시트가 상 형태이든 층 형태이든 간에 조사되는 에틸렌 중합체 물질의 표면에 위치시키는 방사선량계의 직물 g당 에너지 100erg 등량을 흡수하도록 하는 이온화 방사선량을 뜻한다.The term "rad" is usually defined as the amount of ionizing radiation that causes it to absorb 100 erg of energy per gram of irradiated material, regardless of the radiation source. As far as the present invention is concerned, the amount of energy absorbed by the ethylene polymer material is not usually measured when irradiated. However, in the general practice of the method, the amount of energy absorption from ionizing radiation is measured using a known conventional dosimeter, which is a measuring device in which a fabric strip comprising a radiation sensitive dye is an energy absorption sensing means. Thus, as used herein, the term "rad" refers to ionizing radiation that absorbs an equivalent amount of energy of 100 ergs per gram of fabric of the radiation meter placed on the surface of the ethylene polymer material being irradiated, whether in the form of particles or films or sheets. It means quantity.

본 발명에 따르는 방법의 제 2 단계는 일반적으로 약 1분 내지 약 1시간 및 바람직하게는 약 2 내지 30분 범위의 시간 동안 수행해야 한다. 최소 시간은 유리 라디칼 부위에 에틸렌 중합체 연쇄 단편을 충분히 이동시키고 이때 완전한 쇄를 다시 형성시키거나 쇄에 장쇄 분지를 형성시키기 위한 조합에 필요하다. 1분 미만[예: 약 30초]의 라디칼 이동 시간은 본 발명의 광범위한 개념내에 존재하지만, 수득한 유리 말단의 장쇄 분지의 양이 매우 적기 때문에 바람직하지 않다.The second step of the process according to the invention should generally be carried out for a time ranging from about 1 minute to about 1 hour and preferably from about 2 to 30 minutes. The minimum time is required for the combination to sufficiently transfer the ethylene polymer chain fragments to the free radical sites, wherein the complete chain is re-formed or long chain branches are formed in the chain. Radical shift times of less than 1 minute [eg, about 30 seconds] are within the broad concept of the present invention, but are not preferred because the amount of free chain long chain branch obtained is very small.

당해 방법의 마지막 단계인 유리 라디칼 탈활성화 또는 급냉 단계는 일반적으로 60 내지 약 280℃의 열을 적용하거나, 유리 라디칼 트랩(trap)으로서 작용하는 첨가제(예: 메틸 메르캅탄)를 가함으로써 수행할 수 있다.The final step of the process, the free radical deactivation or quenching step, can generally be carried out by applying heat at 60 to about 280 ° C. or by adding an additive (eg methyl mercaptan) that acts as a free radical trap. have.

본 발명의 방법의 한가지 양태에서, 열의 적용은 조사된 에틸렌 중합체 물질의 용융 압출 공정을 포함한다. 그 결과, 유리 라디칼의 급냉이 실질적으로 완료된다. 이 양태에서, 압출 또는 용융 배합 전에, 조사된 에틸렌 중합체 물질을 다른 중합체, 경우에 따라 첨가제(예: 안정화제, 안료, 충전제 등)와 블렌딩할 수 있다. 또다른 방법으로, 이러한 첨가제를 압출기에 사이드 스트림(side stream) 첨가로서 혼입할 수 있다.In one embodiment of the process of the invention, the application of heat comprises a melt extrusion process of the irradiated ethylene polymer material. As a result, the quenching of the free radicals is substantially completed. In this embodiment, the irradiated ethylene polymer material may be blended with other polymers, optionally with additives such as stabilizers, pigments, fillers, etc., prior to extrusion or melt blending. Alternatively, this additive may be incorporated into the extruder as side stream addition.

본 발명의 방법의 또다른 양태에서, 열의 적용은 조사된 에틸렌 중합체 물질을 유동 매질이 예를 들면, 질소 또는 기타 불활성 기체인 유동 상 또는 단계화된 유체상 시스템 속에 도입함으로써 성취된다. 상(들)을 약 60℃ 이상 내지 중합체의 융점 이하의 온도 범위로 설정하여 유지시키며, 유동 상(들)에서의 조사된 에틸렌 중합체 물질의 평균 체류 시간은 약 5 내지 약 120분이고, 약 20 내지 30분인 것이 최적이다.In another aspect of the process of the invention, the application of heat is accomplished by introducing the irradiated ethylene polymer material into a fluidized or staged fluidized bed system in which the flow medium is, for example, nitrogen or other inert gas. The phase (s) are maintained at a temperature range of at least about 60 ° C. up to the melting point of the polymer, wherein the average residence time of the irradiated ethylene polymer material in the fluidized bed (s) is from about 5 to about 120 minutes, from about 20 to 30 minutes is optimal.

이렇게 수득된 생성물은 변형 경화성을 특징으로 하는, 통상 고체이고 겔을 함유하지 않는 고분자량 에틸렌 중합체 물질이다. 또한, 당해 물질은 용융 지수비가 10 초과임을 특징으로 한다.The product thus obtained is a high molecular weight ethylene polymer material which is usually solid and free of gel, characterized by strain hardenability. In addition, the material is characterized by a melt index ratio of greater than 10.

본 발명의 방법은 뱃치식으로 수행할 수 있으나, 연속식으로 수행하는 것이 바람직하다. 당해 방법의 연속식 양태중의 하나에서, 미분된 에틸렌 중합체 물질을 제조 단계를 포함하거나 포함하지 않고 이를 물질의 활성 산소 함량에 따라 필요한 환경에서 이동 벨트 위에 적층시킨다. 층의 두께는 층 속으로 투과는 이온화 방사선의 필요 정도 및 최종 목적 생성물에 필요한 조사된 에틸렌 중합체 물질의 비율에 좌우된다. 이동 벨트의 이동 속도는 미분된 에틸렌 중합체 물질 층이 이온화 방사선의 목적하는 선량을 수용하는 속도를 이온화 방사선의 빔을 통과하도록 선택된다. 필요한 선량의 이온화 방사선을 수용한 후, 조사된 층을 유리 라디칼의 이동 및 조합이 발생하는 시간 동안 상기 환경내의 이동 벨트 위에 방치시킨 다음, 벨트로부터 제거시키고, 조사된 물질의 용융 온도에서 가동되는 압출기 속으로 도입하거나, 또다른 특정 양태에서는 질소 또는 기타 불활성 기체로 유동화된 조사된 물질 입자의 가열상 또는 가열상의 단계화된 시스템으로 도입한다. 다른 양태에서는, 조사된 물질을 적어도 그속의 사실상 모든 유리 라디칼이 탈활성화된 후 대기로 방출시키고 실온으로 급격히 냉각한다. 또 다른 양태에서는, 조사된 에틸렌 중합체 물질을 벨트로부터 제거하고 필요한 환경에서 내부에 필요 환경을 포함한 지지 용기로 이동시킨 다음, 용기 속에서 유지시켜 필수적인 유리 라디칼 이동 시간을 완료한다. 이어서, 조사된 물질을 조사된 물질의 융점에서 가동되는 압출기 속으로 도입하거나 에틸렌 중합체 물질의 조사된 입자의 가열된 불활성 기체 유동 상 또는 유동 상의 단계화된 시스템 속으로 도입하고, 유리 라디칼을 급냉시킨 후, 조사된 폴리에틸렌을 대기중으로 방출시킨다.The process of the invention can be carried out batchwise, but is preferably carried out continuously. In one of the continuous embodiments of the process, the finely divided ethylene polymer material is included with or without the preparation step and laminated onto the moving belt in the required environment depending on the active oxygen content of the material. The thickness of the layer depends on the required degree of ionizing radiation and the proportion of irradiated ethylene polymer material needed for the final desired product. The moving speed of the moving belt is selected to pass through the beam of ionizing radiation at a rate at which the finely divided layer of ethylene polymer material receives the desired dose of ionizing radiation. After receiving the required dose of ionizing radiation, the irradiated layer is left on a moving belt in the environment for the time that the movement and combination of free radicals occur, then removed from the belt and operated at the melting temperature of the irradiated material Or into another particular embodiment into a heated or heated phased system of irradiated material particles fluidized with nitrogen or other inert gas. In another embodiment, the irradiated material is released to the atmosphere after at least virtually all free radicals in it are deactivated and cooled rapidly to room temperature. In another embodiment, the irradiated ethylene polymer material is removed from the belt and transferred from the required environment to a support vessel containing the required environment therein and then maintained in the vessel to complete the required free radical transfer time. The irradiated material is then introduced into an extruder running at the melting point of the irradiated material or into a heated inert gas fluidized bed or fluidized staged system of irradiated particles of ethylene polymer material and quenched free radicals. The irradiated polyethylene is then released into the atmosphere.

또 다른 양태에서의 본 발명은 본 발명의 변형 경화성 에틸렌 중합체 물질의 신장성 유동(extensional flow) 용도를 포함한다. 신장성 유동은 용융 상태의 에틸렌 중합체 물질을 통상 유동하는 방향보다 빠른 속도로 하나 이상의 방향으로 잡아당겼을때 발생한다. 이는 용융된 피복 물질을 지지체(예: 종이 또는 금속 시트의 이동 웹)위로 압출하고, 압출기 또는 지지체를 압출 속도보다 빠른 속도로 이동시키는 압출 피복 공정에서 발생한다. 이는 용융 필름을 압출시킨 다음 목적하는 두께로 신장시키는 필름 제조에서 발생한다. 이는 또한 용융 시트가 플러그 금형위에 쌓여지고, 진공이 적용된 다음 시트가 금형속으로 밀려들어가는 열성형 공정에서 존재한다. 이는 용융된 에틸렌 중합체 물질을 발포제로 팽창시키는 발포품 제조에서 발생한다. 본 발명의 변형 경화처리된 에틸렌 중합체 물질은 유용한 제품을 제조하기 위한 위에서 언급한 용융 공정법 및 기타 용융 공정법(예를 들면, 섬유의 용융 방사시 프로파일 압출)에 사용되는 용융된 가소성 물질의 일부(예를 들면, 0.5 내지 95중량% 또는 그 이상)또는 특히 거의 전부로서 특히 유용하다.In another aspect the invention encompasses the use of extensional flow of the modified curable ethylene polymer materials of the invention. Extensible flow occurs when the molten ethylene polymer material is pulled in one or more directions at a rate faster than the flow direction. This occurs in an extrusion coating process in which the molten coating material is extruded onto a support (eg, a moving web of paper or metal sheet) and the extruder or support is moved at a speed faster than the extrusion speed. This occurs in film production which extrudes the molten film and then stretches it to the desired thickness. It is also present in the thermoforming process where the molten sheet is stacked on the plug mold, vacuum is applied and then the sheet is pushed into the mold. This occurs in the manufacture of foam articles which expand the molten ethylene polymer material with a blowing agent. The modified cured ethylene polymer material of the present invention is part of the molten plastic material used in the above-mentioned melt process and other melt processes (eg, profile extrusion during melt spinning of fibers) for producing useful products. (E.g., 0.5 to 95% by weight or more) or in particular almost all.

본 발명을 위에서 기술한 물질 부분을 형성하는 양태를 나타내는 첨부한 도면 및 하기 실시예를 통해 추가로 설명한다.The invention is further illustrated through the accompanying drawings and embodiments which illustrate aspects of forming the material portions described above.

제1도는 미분된 고분자량 폴리에틸렌을 도관(11)을 통해 도입하고, 질소 기체를 도관(13)을 통해 도입하여, 이로부터 활성 산소가 거의 없는 고분자량 폴리에틸렌을, 고체 유속 조절기(16)가 장착된 고체 배출 도관(15)을 통해 제거하는 통상적인 구조 및 조작의 유동 상 단위(10)를 도시한 것이다. 고체는 배출 도관(15)으로 방출되어 컨베이어 벨트 공급 호퍼(20)로 이동된다.FIG. 1 introduces finely divided high molecular weight polyethylene through conduit 11 and nitrogen gas through conduit 13 from which a high molecular weight polyethylene with little free radicals is fitted with a solid flow rate regulator 16. The flow bed unit 10 of a conventional construction and operation is shown to be removed through the solid discharge conduit 15. Solids are discharged to the discharge conduit 15 and transferred to the conveyor belt feed hopper 20.

컨베이어 벨트 공급 호퍼(20)는 통상적인 설계의 캡핑(capping)된 구조이다. 이것은 이의 내부가 질소 대기를 함유하도록 조작된다. 하부에는 폴리에틸렌 입자가 이동하여 무한 컨베이어 벨트(21)의 최상부 수평 작동기 위에 층을 형성하는 고체 배출 출구가 있다.The conveyor belt feed hopper 20 is a capped structure of a conventional design. It is manipulated so that its interior contains a nitrogen atmosphere. At the bottom is a solid discharge outlet where polyethylene particles move to form a layer on the top horizontal actuator of the endless conveyor belt 21.

컨베이어 벨트(21)는 일반적으로 수평으로 배치되어 있고, 통상적인 조작 조건하에서 연속적으로 이동한다. 이는 방사 챔버(radiation chamber)(22) 속에 함유되어 있다. 이 방사 챔버는 컨베이어 벨트를 완전히 감싸고 있고, 이 내부에 질소 대기를 설치하여 유지하도록 구성되고 조작된다.The conveyor belt 21 is generally arranged horizontally and continuously moves under normal operating conditions. It is contained in a radiation chamber 22. This spinning chamber completely surrounds the conveyor belt and is constructed and manipulated to install and maintain a nitrogen atmosphere therein.

방사 챔버(22)와 연결되어 있는 것은 통상적인 설계 및 조작의 전자 빔 발생기(25)이다. 이는 통상적인 조작 조건하에, 컨베이어 벨트(21) 위의 폴리에틸렌 입자 층의 방향으로 고에너지 전자 빔을 발생시킨다. 컨베이어 벨트의 배출 말단밑에는 컨베이어 벨트(21)가 반대편 이동 경로로 회전될때 이로부터 낙하하는 조사된 폴리에틸렌 입자를 수용하도록 배열된 고체 수집기(28)가 있다. 고체 수집기(28)내의 조사된 폴리에틸렌 입자는 회전 밸브 또는 스타 휠(star wheel)(28)에 의해 제거되어 고체 이동 라인(30)으로 이동된다.Connected with the radiation chamber 22 is an electron beam generator 25 of conventional design and operation. This generates a high energy electron beam in the direction of the layer of polyethylene particles on the conveyor belt 21 under normal operating conditions. Below the discharge end of the conveyor belt is a solid collector 28 arranged to receive irradiated polyethylene particles falling from it as the conveyor belt 21 is rotated in the opposite travel path. Irradiated polyethylene particles in solid collector 28 are removed by rotary valves or star wheels 28 and moved to solid transfer line 30.

이동 라인(30)은 기체-고체 분리기(31)로 연결된다. 이 단위는 통상적인 구조이고 보통 사이클론형 분리기이다. 여기서 분리된 기체는 기체 배출 도관(33)에 의해 제거되며 분리된 고체는 회전 밸브 또는 스타 휠(32)에 의해 고체 배출 라인(34)으로 배출된다. 고체 배출 라인(34)은 압출기 호퍼(35)로 직접 연결될 수 있다.The moving line 30 is connected to the gas-solid separator 31. This unit is a conventional structure and usually a cyclonic separator. The separated gas is removed by the gas exhaust conduit 33 and the separated solid is discharged to the solid discharge line 34 by a rotary valve or star wheel 32. The solid discharge line 34 may be directly connected to the extruder hopper 35.

압출기(36)로 공급되는 압출기 호퍼(35)는 구조 및 조작이 통상적이다. 역시, 내부에 질소 대기가 설치되고 유지되도록 한 밀폐 구조이다. 압출기(36)는 통상적인 구조이고, 통상적 방법으로 작동된다. 압출기 호퍼(35) 속의 고체는 폴리에틸렌에 조사하여 이를 압출기로 도입하기까지의 시간이 상당량의 유리 말단 장쇄 분지가 형성되기에 충분한 압출기의 속도를 조작되는 압출기 속으로 이동된다. 따라서, 압출기 호퍼(35)의 용적은 필요한 경우 이 조거을 만족시키는데 필요한 호퍼 저장 시간을 제공하도록 선택된다. 압출기(36)는 설계(압출기 통 및 스크류의 길이)되고 존재하는 거의 모든 유리 라디칼을 탈활성화 하는데 필요한 시간 동안 유리 라디칼 함유 폴리에틸렌을 유지시키는데 충분한 압력 및 융점에서 작동된다.The extruder hopper 35 fed to the extruder 36 is conventional in structure and operation. Also, it is a sealed structure in which a nitrogen atmosphere is installed and maintained therein. The extruder 36 is of conventional construction and is operated in a conventional manner. The solids in the extruder hopper 35 are transferred into the extruder which is operated at a speed of the extruder sufficient for the time to irradiate the polyethylene and introduce it into the extruder so that a significant amount of free end long chain branch is formed. Thus, the volume of the extruder hopper 35 is chosen to provide the hopper storage time needed to satisfy this jogger, if necessary. The extruder 36 is designed (length of the extruder barrel and screw) and operated at a pressure and melting point sufficient to maintain the free radical containing polyethylene for the time necessary to deactivate nearly all free radicals present.

이렇게 처리된 미분된 폴리에틸렌은 겔이 거의 없고, 밀도가 0.89 내지 0.97g/cc이며, 에틸렌 단위의 유리 말단 장쇄로 사실상 분지화되어 있는 것을 특징으로 한다. 이는 그 자체로서 사용되거나 예를 들면, 펠릿화 및 냉각 단위(37_ 속으로 직접 도입되고, 저장된 후 사용될 수 있거나 저장되지 않고 사용될 수 있는 고체 펠릿으로서 고체 이동 라인(38)에 의해 냉각 단위(37)로부터 이동된다.The finely divided polyethylene thus treated is characterized by almost no gel, has a density of 0.89 to 0.97 g / cc, and is virtually branched into free terminal long chains of ethylene units. It can be used as such or for example by a solid transfer line 38 as solid pellets which can be introduced directly into the pelletizing and cooling unit 37_ and used after being stored or used without being stored. Is moved from.

다른 특정 양태의 고분자량 에틸렌 중합체 물질을 바로 전에 기술한 연속 공정에 따라 처리할 경우 유사한 결과가 수득된다.Similar results are obtained when other specific embodiments of high molecular weight ethylene polymer materials are treated according to the continuous process just described.

하기 실시예는 본 발명의 고분자량 폴리에틸렌 및 이를 제조하기 위한 바람직한 양태의 방법을 설명한다.The following examples illustrate the high molecular weight polyethylene of the present invention and the preferred embodiment of the method for preparing the same.

용융 지수, I2및 I10은 ASTM D-1238에 따라 측정한다. 용융 지수 비는 I10을 I2로 나누어 측정한다. 당해 비는 분자량 분포를 나타내고 번호가 클수록 분자량 분포가 광범위한 것이다.Melt index, I 2 and I 10 are measured according to ASTM D-1238. Melt index ratio is measured by dividing I 10 by I 2 . The ratio indicates molecular weight distribution, and the larger the number, the wider the molecular weight distribution.

[실시예 1]Example 1

MI가 2이고 밀도가 0.95인 펠릿 형태의 솔텍스(Soltex) T50-200 폴리에틸렌을 밀폐된 방사 챔버(22)에 도입하여 산소 농도가 40ppm에 이를 때까지 질소로 퍼어징(purging)한다.Soltex T50-200 polyethylene in pellet form with a MI of 2 and a density of 0.95 is introduced into the closed spinning chamber 22 and purged with nitrogen until the oxygen concentration reaches 40 ppm.

상기 물질을 이동하는 스테인레스 강 컨베이어 벨트(21) 위에 분포시켜 폴리에틸렌 분말의 상(높이 1.3cm, 너비 15cm)을 형성시킨다. 컨베이어 벨트에 의해 상을 50 마이크로암페어(μA) 빔 전류에서 작동하는 2MeV 반 드 그라프 발전기(Van de Graff generator)에 의해 생성된 전자 빔내로 통과시킨다. 수득된 흡수 표면선량은 0.40Mard이다. 추가로, 밀폐된 방사 챔버(22)내의 환경 또는 대기 및 조사된 폴리에틸렌 이동 라인(30), 고체-기체 분리기(31) 및 분리기 배출 라인(34)을 포함하는 시스템의 나머지 부분 내에서의 산소 함량은 140ppm 미만으로 설정하여 유지한다.The material is distributed on a moving stainless steel conveyor belt 21 to form an image of polyethylene powder (height 1.3 cm, width 15 cm). The conveyor belt passes the phase into an electron beam produced by a 2MeV Van de Graff generator operating at 50 microamperes (μA) beam current. The absorbed surface dose obtained is 0.40 Mard. In addition, the oxygen content in the environment within the closed spinning chamber 22 or in the rest of the system including the atmosphere and the irradiated polyethylene transfer line 30, solid-gas separator 31 and separator discharge line 34. Is maintained at less than 140ppm.

조사시킨 후, 폴리에틸렌을 컨베이어 벨트(21)의 말단에서 벨트 배출 수집기(28)로 이동시키고 회전 벨트(29)를 통하여 이동 라인(30)으로 이동시킨다. 조사된 중합체로부터 기체를 분리시킨 후, 중합체를 분리기 배출 라인(34)을 통해 질소로 퍼어징된 백으로 공급한다.After irradiation, the polyethylene is moved from the end of the conveyor belt 21 to the belt discharge collector 28 and through the rotating belt 29 to the movement line 30. After separating the gas from the irradiated polymer, the polymer is fed through a separator discharge line 34 to a bag purged with nitrogen.

조사된 폴리에틸렌을 산소 부재하의 실온에서 30분 동안 유지한다. 상기 물질을 질소로 퍼어징된 압출기 공급 호퍼 속으로 도입한 다음 260℃에서 2.5"의 일축 압축기(single screw extruder)에서 압출시킨다.The irradiated polyethylene is kept for 30 minutes at room temperature in the absence of oxygen. The material is introduced into an extruder feed hopper purged with nitrogen and then extruded at 260 ° C. in a 2.5 ”single screw extruder.

실시예 1의 겔 없는 최종 생성물의 특성을 표 I에 요약하여 나타내었다.The properties of the gelless final product of Example 1 are summarized in Table I.

[실시예 2 내지 4][Examples 2 to 4]

수득된 흡수 표면 선량이 각각 0.6, 0.9 및 1.0Mrad인 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법 및 성분을 사용하여 실시예 2 내지 4의 생성물들을 제조한다. 산소농도는 밀폐된 방사 챔버(22), 조사된 폴리에틸렌 이동 라인(30), 고체-기체 분리기(31) 및 분리기 배출 라인(34)내에서 60ppm 미만으로 유지한다. 실시예 2 내지 4의 겔이 없는 최종 생성물의 특성을 표 I에 요약하여 나타내었다.The products of Examples 2-4 are prepared using the methods and components of Example 1, except that the absorbed surface doses obtained are 0.6, 0.9 and 1.0 Mrad, respectively. Oxygen concentration is maintained below 60 ppm in the closed spinning chamber 22, the irradiated polyethylene moving line 30, the solid-gas separator 31 and the separator discharge line 34. The properties of the gel-free final product of Examples 2-4 are summarized in Table I.

[실시예 5 내지 8][Examples 5 to 8]

MI가 4이고 밀도가 0.952인 펠릿 형태의 다우(Dow) 04052N 폴리에틸렌 및 수득된 흡수 표면 선량이 각각 0.5, 0.7, 0.8 및 1.0Mrad인 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법 및 성분을 사용하여 실시예 5 내지 8의 생성물을 제조한다. 산소 농도는 밀폐된 방사 챔버(22), 조사된 폴리에틸렌 이동 라인(30), 고체-기체 분리기(31) 및 분리기 배출 라인(34)에서 100ppm 미만으로 유지한다. 실시예 5 내지 8의 겔이 없는 최종 생성물의 특성을 다음에 나타낸 표 I에 요약하여 나타내었다.Dow 04052N polyethylene in pellet form having a MI of 4 and a density of 0.952 and the absorption surface doses obtained were 0.5, 0.7, 0.8 and 1.0 Mrad, respectively, using the method and components of Example 1. Prepare the products of Examples 5-8. The oxygen concentration is maintained at less than 100 ppm in the closed spinning chamber 22, the irradiated polyethylene transfer line 30, the solid-gas separator 31 and the separator discharge line 34. The properties of the gel-free final product of Examples 5-8 are summarized in Table I below.

[대조 실시예 1 및 2][Control Examples 1 and 2]

대조용 1 및 2는 각각 솔텍스(Soltex) T 50-200 및 다우 04052N의 조사되지 않은 샘플이다.Controls 1 and 2 are unirradiated samples of Soltex T 50-200 and Dow 04052N, respectively.

[표 I]TABLE I

[실시예 9 및 대조 실시예 3 내지 8]Example 9 and Control Examples 3 to 8

본 공정의 조사 단계(1)에 상응하는 조사 대기(IA) 및 본 공정의 제 2 단계(2)에 상응하는 산소함량이 15% 미만인 제한된 환경의 라디칼 중간체 노화(RIA) 및 본 발명의 공정의 최종 단계에 상응하는 라디칼 중간체 불활성화 단계(RID)의 중요성을 나타내기 위하여, 다음을 제외하고 실시예 1의 방법을 사용하여 실시예 9 및 대조 실시예 4 내지 8의 생성물들을 제조한다:Radiation Intermediate Aging (RIA) in a restricted environment with less than 15% oxygen content corresponding to irradiation step (IA) corresponding to irradiation step (1) of the process and second step (2) of the process and the process of the invention To show the importance of the radical intermediate inactivation step (RID) corresponding to the final step, the products of Example 9 and Control Examples 4-8 are prepared using the method of Example 1 except for the following:

- 솔텍스 T50-200 대신 구형 입상 형태의 MI가 6.90인 고밀도 폴리에틸렌(제조원: HIMONT Italia S.r.l.)을 사용하고,Instead of Soltex T50-200, use high density polyethylene (manufactured by HIMONT Italia S.r.l.) with a spherical granular MI of 6.90,

- 수득된 흡수 표면 선량은 1.1Mrad이과,The absorbed surface dose obtained is 1.1 Mrad and

- 대조용 3 내지 8의 가공 환경은 표 II에 나타낸 바와 같이 변화시키며,The processing environment of the control 3 to 8 is changed as shown in Table II,

- 라디칼 탈활성화는 약 260℃에서 3/4" 브라벤더 압출기(Brabender Extruder)에서 수행한다.Radical deactivation is carried out in a 3/4 "Brabender Extruder at about 260 ° C.

결과를 다음 표 II에 나타내었다.The results are shown in Table II below.

[표 II]TABLE II

대조 실시예 5 및 8은 본 발명의 실시예 9와 비교할 때 13일간에 걸쳐 불안정한 용융 유량을 나타낸다. 대조 실시예 4,6 및 7은 대조 실시예 5 및 8보다는 다소 안정한 용융 유량을 나타내지만 본 발명의 실시예 9만큼 낮지는 않다.Control Examples 5 and 8 show an unstable melt flow rate over 13 days when compared to Example 9 of the present invention. Control Examples 4, 6 and 7 show a somewhat more stable melt flow rate than Control Examples 5 and 8 but are not as low as Example 9 of the present invention.

[실시예 10 내지 15 및 대조 실시예 9 및 10][Examples 10 to 15 and Control Examples 9 and 10]

사용되는 에틸렌 중합체가 분리기 배출 라인(34)을 통해 제 1 영역에서 21℃, 제 2 영역에서 215℃, 다이에서 220℃인 3/4" 브라벤더 압출기의 질소 퍼어징된 호퍼내로 공급한 다음 통상적인 방법으로 펠릿화하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법을 사용하여 실시예 10 내지 15의 생성물을 제조한다. 이어서, 펠릿을 420℉의 평평한 단면에서 100rpm의 머독 혼합기(Maddock mixer)가 장착된 1-1/4" 킬리언(Killian) 일축 압출기에서 0.1% 이르가녹스(Irganox) 1010 안정화제로 재압출시킨다. 조사와 압출 사이의 방치 시간은 평균 약 15분이다. 실시예 10 내지 15의 최종 생성물의 특성이 표 III에 요약되어 있으며, 0.05 내지 2.0sec-1의 변형속도로 180℃에서 레오메트릭스 PER 9000 연장 유량계를 사용하여 측정한, 실시예 10, 12 및 14와 대조 실시예 9 및 10의 신장 점도를 제2도 및 제3도에 나타내었다.The ethylene polymer used is fed through a separator discharge line 34 into a nitrogen purged hopper of a 3/4 "Brabender extruder, 21 ° C. in the first zone, 215 ° C. in the second zone, and 220 ° C. in the die. The product of Examples 10-15 was prepared using the method of Example 1, except for pelleting by the phosphorous method, and the pellet was then equipped with a 100 rpm Murdock mixer at a flat cross section of 420 ° F. Extruded with 0.1% Irganox 1010 stabilizer in a 1-1 / 4 "Killian single screw extruder. The standing time between irradiation and extrusion is on average about 15 minutes. The properties of the final products of Examples 10-15 are summarized in Table III and are examples 10, 12 and 14, measured using a rheometrics PER 9000 extended flow meter at 180 ° C. at a strain rate of 0.05 to 2.0 sec −1 . And extensional viscosities of Examples 9 and 10 are shown in FIGS. 2 and 3.

[표 III]TABLE III

(1) 다음과 같은 센티-뉴톤 단위의 용융 에틸렌 중합체의 스트랜드의 표준 장력을 측정함으로써 고트페르트 인코포레이티드(Gottfert Inc.)의 고트페르트 레오텐스 용융 장력 장치를 사용하여 측정한다: 피검 중합체는 180℃에서 길이 20mm, 직경 2mm인 모세관을 통해 압출시킨다; 이후에, 스트랜드는 일정 가속도 0.3cm/sec2로 연신 시스템을 사용하여 연신시킨다. 장력이 높을수록 점탄성이 우수하고, 따라서 용융 상태에서 중합체의 작업성이 우수하다.(1) Measured using Gottfert Inc.'s Gottfert rhetens melt tension device by measuring the standard tension of the strand of molten ethylene polymer in centi-Newton units as follows: The polymer is extruded through a capillary tube having a length of 20 mm and a diameter of 2 mm at 180 ° C; The strand is then stretched using a stretching system with a constant acceleration of 0.3 cm / sec 2 . The higher the tension, the better the viscoelasticity, and therefore the better the workability of the polymer in the molten state.

(2) 135℃의 데칼린 중에서 측정한 고유 점도.(2) Intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C.

(3) 135℃의 트리클로로벤젠 중에서 와이어트 던 레이저(Wyatt Dawn laser)(3) Wyatt Dawn laser in trichlorobenzene at 135 ° C

광산란 장치(제조원: Wyatt Technology Corporation)로 레이저 광산란시킴으로써 측정한 중량평균분자량.Weight average molecular weight measured by laser light scattering with a light scattering apparatus (manufactured by Wyatt Technology Corporation).

(4) 분지화 지수 : [IV]Lin= 2.77 ×10-4Mw0.725 (4) Branching Index: [IV] Lin = 2.77 × 10 -4 Mw 0.725

(5) 다우 케미칼(Dow Chemical)의 용융지수(MI)가 3.9인 펠릿 형태의, 0.5% 프로필렌 단량체 단위를 함유하는 고밀도 폴리에틸렌.(5) High density polyethylene containing 0.5% propylene monomer units in pellet form with a Dow Chemical melt index (MI) of 3.9.

(6) MI가 7.9이고 펠릿 형태인 이르가녹스 1076 안정화제(제조원: HIMONT Italia S.r.1.)백만부당 200부로 혼합된, 6.1% 부텐-1 단량체 단위를 함유하는 LLDPE.(6) LLDPE containing 6.1% butene-1 monomer units, mixed at 200 parts per million parts of Irganox 1076 stabilizer (MIMON 7.9, pelletized by HIMONT Italia S.r.1) in MI.

상기 표에 나타난 결과로부터 본 발명의 에틸렌 중합체가 분자량 분포의 증가를 입증하는 증가된 용융 지수비, 용융 강도의 증가를 나타내는 증가된 용융 장력 및 장 측쇄의 형성을 나타내는 분지화 지수를 가짐을 알 수 있다.From the results shown in the table above, it can be seen that the ethylene polymer of the present invention has an increased melt index ratio, which demonstrates an increase in molecular weight distribution, an increased melt tension indicating an increase in melt strength, and a branching index indicating the formation of long side chains. have.

제2도 및 제3도에 나타낸 결과는 본 발명의 에틸렌 중합체가 물질의 변형 경화력을 나타내는 신장 점도를 가짐을 나타낸다. 변형 경화 신장 점도에 대한 경향은 분지화 지수가 감소할수록 증가하며, 즉 장쇄 분지화도가 증가할수록 증가한다.The results shown in FIGS. 2 and 3 show that the ethylene polymer of the present invention has an elongational viscosity, which indicates the strain hardening force of the material. The trend for strain hardened elongation viscosity increases with decreasing branching index, i.e., with increasing long chain branching.

본 발명의 자유단 장쇄 분지된 에틸렌 중합체 물질은, 예를 들면, 발포되고 열성형된 시트 물질 등의 발포되고 열성형된 제품, 압출 피복된 제품 및 섬유 등의 유용한 제품을 형성하기 위한 용융 공정 조작에 유용하다. 게다가, 본 발명의 변형 경화성 에틸렌 중합체 물질은 용융 강도가 향상된 고분자량 에틸렌 중합체 물질을 목적으로 하는 모든 용융 공정 조작에 유용하다.The free end long chain branched ethylene polymer material of the present invention is a melt process operation for forming useful products such as foamed and thermoformed products, such as foamed and thermoformed sheet materials, extrusion coated products and fibers, for example. Useful for In addition, the strain curable ethylene polymer materials of the present invention are useful for all melt process operations aimed at high molecular weight ethylene polymer materials with improved melt strength.

본원에 기술된 본 발명의 기타 특성, 이점 및 양태는 당해 분야의 통상의 전문가에게는 본원에서 기재한 사항을 읽은 후라면 매우 명백할 것이다. 이점에 관해서는, 본 발명의 특정 양태가 상당히 상세하게 기술되었지만, 이들 양태의 변화 및 변형은 기술되고 청구된 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수행될 수 있다.Other features, advantages, and aspects of the invention described herein will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the disclosure herein. In this regard, while certain aspects of the invention have been described in considerable detail, changes and modifications in these aspects can be made without departing from the spirit and scope of the invention described and claimed.

본 명세서에서 사용된 표현 "본질적으로 이루어진"은 상기 필수적인 성질 및 특성에 실질적으로 역효과를 미치기에는 불충분한 농도의 하나 이상의 언급하지 않았던 물질의 존재는 허용하는 반면에, 정의된 물질의 조성물의 필수적인 성질 및 특성에 실질적으로 역효과를 미치기에 충분한 농도의 언급되지 않았던 물질은 배재시킨다.As used herein, the expression “consisting essentially of” permits the presence of one or more unmentioned substances in concentrations that are insufficient to substantially adversely affect the above essential properties and properties, while the essential properties of the composition of the defined material And materials not mentioned at concentrations sufficient to substantially adversely affect the properties.

Claims (11)

(1) 고밀도 폴리에틸렌, 및 에틸렌과 C3-10알파 올레핀의 랜덤공중합체 및 삼원공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 여기서 상기 공중합체 및 삼원공중합체의 에틸렌 함량은 80중량% 이상이고 상기 폴리에틸렌, 공중합체 및 삼원공중합체는 이들 각각의 중량 평균 분자량이 50,000 이상인, 각각 지글러-나타 촉매 시스템을 사용하여 저압 중합시킴으로써 제조되며 변형 경화 신장 점도를 갖지 않는 에틸렌 중합체 물질을 고체 상태에서, (a) 상기 에틸렌 중합체 물질의 무정형 분획의 유리전이온도를 초과하지만 70℃ 이하인 온도에서 활성 산소 농도가 환경의 15용적% 미만으로 설정되어 유지되는 환경하에서, (b) 2.0Mrad 이하의 방사선에 노출시키기에 충분하지만 상기 에틸렌 중합체 물질의 겔화를 일으키기에는 불충분한 시간 동안 분당 1 내지 1×104Mrad 범위의 선량률(dose rate)의 고에너지 이온화 방사선으로 조사하고, (2) 이렇게 조사된 물질이 분지화 지수가 0.9 미만으로 되고 변형 경화 신장점도를 갖도록 하기에 충분한 자유단 장쇄 분지를 수득하기에 충분한 시간 동안 위에서 언급한 환경하에 고체 상태에서 상기 조사된 물질을 유지시킨 다음, (3) 조사된 물질을 위에서 언급한 환경하에서 처리하여 조사된 물질 내에 존재하는 모든 유리 라디칼을 탈활성화시킴을 포함하여, 변형 경화 신장 점도를 갖지 않는 통상 고체인 에틸렌 중합체 물질로부터, 변형 경화 신장 점도를 갖고 통상 고체이고 고분자량이고 겔이 없는 조사된 에틸렌 중합체 물질을 제조하는 방법.(1) a high density polyethylene, and a random copolymer and terpolymer of ethylene and C 3-10 alpha olefin, wherein the ethylene content of the copolymer and terpolymer is at least 80% by weight and the polyethylene, Copolymers and terpolymers are prepared by low pressure polymerization, each using a Ziegler-Natta catalyst system, each having a weight average molecular weight of 50,000 or more, and in the solid state, an ethylene polymer material having no strain hardening elongation viscosity, in the solid state, (B) sufficient to be exposed to radiation of 2.0 Mrad or less, under conditions in which the active oxygen concentration remains above 15 vol% of the environment at temperatures above 70 ° C. but above the glass transition temperature of the amorphous fraction of the ethylene polymer material. 1 to 1 × 10 4 per minute for an insufficient time to cause gelation of the ethylene polymer material Irradiated with high-energy ionizing radiation in the dose rate in the Mrad range, and (2) to obtain free-end long-chain branches sufficient to cause the irradiated material to have a branching index of less than 0.9 and to have a strain hardening elongation viscosity. Maintaining the irradiated material in a solid state under the above-mentioned environment for a sufficient time, and then (3) treating the irradiated material under the above-mentioned environment to deactivate all free radicals present in the irradiated material. A process for producing an irradiated ethylene polymer material having a strain hardening elongation viscosity and which is usually solid, high molecular weight and gel-free from a normally solid ethylene polymer material without strain hardening elongation viscosity. 제1항에 있어서, 조사하기 전에 고체 상태에서, 에틸렌 중합체 물질이(1)(a) 부분에 기술된 환경하에서 유지되는 방법.The method of claim 1, wherein in the solid state prior to irradiation, the ethylene polymer material is maintained under the environment described in part (1) (a). 제1항에 있어서, 환경내의 활성 산소 함량이 0.004용적% 미만인 방법.The method of claim 1 wherein the active oxygen content in the environment is less than 0.004% by volume. 제1항에 있어서, 고에너지 이온화 방사선의 노출이 1 내지 2Mrads인 방법.The method of claim 1 wherein the exposure of high energy ionizing radiation is between 1 and 2 Mrads. 제1항에 있어서, 단계(2)의 시간이 1분 내지 1시간의 범위인 방법.The method of claim 1 wherein the time of step (2) is in the range of 1 minute to 1 hour. 에틸렌 조성물을 튜브 속으로 압출시킨 다음, 발포시켜 기포를 형성시키는 발포 필름의 제조방법에 있어서, 상기 조성물이 제1항에 따르는 방법에 의해 제조된 에틸렌 중합체 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.A process for producing a foamed film in which an ethylene composition is extruded into a tube, followed by foaming to form bubbles, wherein the composition consists of an ethylene polymer material produced by the process according to claim 1. (1) 고밀도 폴리에틸렌, 및 에틸렌과 C3-10알파 올레핀의 랜덤 공중합체 및 삼원공중합체로 이루얼진 그룹으로부터 선택되며, 여기서 상기 공중합체 및 삼원공중합체의 에틸렌 함량은 80중량% 이상이고 상기 폴리에틸렌, 공중합체 및 삼원공중합체는 이의 각각의 중량 평균 분자량이 50,000 이상인, 각각 지글러-나타 촉매 시스템을 사용하여 저압 중합시킴으로써 제조되는 에틸렌 중합체 물질을 고체상태에서 (a) 상기 에틸렌 중합체 물질의 무정형 분획의 유리 전이 온도를 초과하지만 70℃ 이하인 온도에서 활성 산소 농도가 환경의 15용적% 미만으로 설정되어 유지되는 환경하에서, (b) 2.0Mrad 이하의 방사선에 노출시키기에 충분하지만 상기 에틸렌 중합체 물질의 겔화를 일으키기에는 불충분한 시간 동안 분당 1 내지 104Mrad 범위의 선량률의 고에너지 이온화 방사선으로 조사시키고, (2) 이렇게 조사된 물질을 상당량의 자유단 장쇄 분지가 형성되기에 충분한 시간 동안 위에서 언급한 환경하에 고체 상태에서 유지시킨 다음, (3) 조사된 물질을 위에서 언급한 환경하에서 처리하여 조사된 물질 내에 존재하는 모든 유리 라디칼을 탈활성화시키는 것을 포함하는 방법에 의해 상기 폴리에틸렌, 공중합체 및 삼원공중합체 각각의 분지화 지수가 0.9 미만으로 되고 이들 각각이 상당한 변형 경화 신장 점도를 갖도록 하기에 충분한 자유단 장쇄 분지를 갖는, 상기 방법에 의해 조사된 폴리에틸렌, 공중합체 및 삼원공중합체로부터 선택된 통상 고체이며 겔이 없는 중합체 물질.(1) a high density polyethylene and a random copolymer and terpolymer of ethylene and C 3-10 alpha olefin, wherein the ethylene content of the copolymer and terpolymer is at least 80% by weight and the polyethylene , Copolymers and terpolymers, in the solid state of (a) the amorphous fraction of the ethylene polymer material, in the solid state prepared by low pressure polymerization using a Ziegler-Natta catalyst system, each having a respective weight average molecular weight of 50,000 or more. Under conditions in which the active oxygen concentration remains set below 15 volume percent of the environment at temperatures above the glass transition temperature but below 70 ° C., (b) gelling of the ethylene polymer material is sufficient to expose to radiation below 2.0 Mrad. Dose rate high energy ions in the range of 1 to 10 4 Mrad per minute for insufficient time to produce Irradiated with irradiated radiation, (2) the material so irradiated is kept in the solid state under the above-mentioned environment for a time sufficient to form a significant amount of free-end long chain branching, and (3) the irradiated material is The branching index of each of the polyethylene, copolymer and terpolymer is less than 0.9 and each of these has a significant strain hardened elongation viscosity by a process comprising deactivating all free radicals present in the irradiated material. A conventional solid, gel-free polymeric material selected from polyethylene, copolymers, and terpolymers investigated by the process, having sufficient free end long chain branching to have. 제7항에 있어서, 분지화 지수가 0.2 내지 0.8인 에틸렌 중합체 물질.8. The ethylene polymer material of claim 7, wherein the branching index is from 0.2 to 0.8. 제7항에 따르는 중합체 물질로 이루어진 필름 형성 조성물.Film forming composition consisting of the polymeric material according to claim 7. 제7항에 따르는 중합체 물질로 이루어진 필름.A film made of the polymeric material according to claim 7. 제7항에 따르는 중합체 물질을 상당량 포함하는 에틸렌 중합체 조성물로 이루어진 제품.An article consisting of an ethylene polymer composition comprising a substantial amount of the polymer material according to claim 7.
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