JP6036492B2 - プロピレン系積層延伸フィルム - Google Patents
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Description
しかし、実用的に満足し得る低温ヒートシール性能を包装用フィルムに与えるには、低温ヒートシール性を有する樹脂、例えば、プロピレン・エチレンランダム共重合体を多量に使用しなくてはならず、これによりフィルムのベタツキ(ブロッキング性)という弊害が発生する。ブロッキング性を改良するためにシリカ等の無機微粒子を添加する方法もあるが、フィルム同士のこすれにより、傷つきが発生し易くなるという問題を有していた。
しかし、プロピレン単独重合体では、充分な低温ヒートシール性が発揮されない上、メタロセン触媒により得られる2種類のプロピレン単独重合体の極限粘度[η]差が小さいのみならず、極限粘度[η]の比較的低いメタロセン触媒により得られるプロピレン単独重合体も極限粘度[η]が1.0〜2.0dl/gの範囲のものであり、この程度の極限粘度[η]では、成形性を充分に改善するには至らず、共押出しにより積層フィルムを製造すると、ダイス出口においてシャークスキンが生じたり、ダイス内部で積層界面の荒れに起因する外観不良が生じたりして、積層フィルムの光学的性質を著しく悪化させる。
しかし、単に、基材層に用いるポリオレフィン系樹脂Bとシーラント層に用いるポリオレフィン系樹脂Aのゼロせん断粘度[η0]と分子量分布Wを調整するだけでは、成形性を充分に改善するには至らないのが現状であった。特に、特許文献4に記載の発明は、基材層に用いるポリオレフィン系樹脂Bの特性に注目して改善しているため、ポリオレフィン系樹脂Aとしてメタロセン触媒により得られたものを用いる場合、メタロセン触媒により得られるポリオレフィン系樹脂(例えば、プロピレン系ランダム共重合体)が根本的に有する成形性の悪さは改善されていない。
上記発明は充分な界面荒れ改善効果が得られるが、ホットタック性能の改善効果は見られない。さらに近年、フィルムの厚薄精度向上を目的としたダイス内定常流動長の増加や、生産性向上を目的とした吐出量増加が要求されており、特許文献5の発明は組成物の緩和時間が不足しているため、表面荒れが生じる問題が顕在してきた。
本発明は、以下のプロピレン系積層延伸フィルムを提供する。
前記プロピレン−エチレン共重合体(B)は、(B1)及び(B2)の合計100重量%基準で、下記特性(B1−i)を有するプロピレン系重合体成分(B1)65〜95重量%と、下記特性(B2−i)及び(B2−ii)を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)5〜35重量%とからなることを特徴とするプロピレン系積層延伸フィルム。
(A−I)重合体(A)中のエチレン含有量E(A)が0〜6.0重量%の範囲にある
(A−II)重合体(A)のメルトフローレートMFR(A)が0.1〜100g/10minの範囲にある
(A−III)重合体(A)のGPC測定における重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比であるMw/Mnが2〜4の範囲にある
(B−I)共重合体(B)中のエチレン含有量E(B)が0.4〜13重量%の範囲にある
(B−II)共重合体(B)のメルトフローレートMFR(B)が0.5〜20g/10minの範囲にある
(B1−i)重合体成分(B1)中のエチレン含有量E(B1)が0〜6.0重量%の範囲にある
(B2−i)共重合体成分(B2)中のエチレン含有量E(B2)が8〜25重量%の範囲にある
(B2−ii)共重合体成分(B2)のメルトフローレートMFR(B2)が0.0001〜0.5g/10minの範囲にある
[3]ヒートシール温度(300g/15mm)が、80℃以上150℃以下である上記[1]又は[2]に記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
[4]プロピレン−エチレン共重合体(B)は、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)とを多段重合して製造されたものである上記[1]〜[3]のいずれかに記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
[5]プロピレン−エチレン共重合体(B)が、チーグラー・ナッタ触媒により製造されたものである上記[1]または[4]に記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
[6]表層が積層される基材層が、プロピレン系樹脂からなる層である上記[1]〜[5]のいずれかに記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載のプロピレン系積層延伸フィルムを用いたヒートシール性包装用フィルム。
本発明に用いられるプロピレン系重合体(A)は、メタロセン系触媒により製造され、以下の特性(A−I)〜(A−III)を有することが必要である。
(A−I)重合体(A)中のエチレン含有量E(A)が0〜6.0重量%の範囲にある
(A−II)重合体(A)のメルトフローレートMFR(A)が0.1〜100g/10minの範囲にある
(A−III)重合体(A)のGPC測定における重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比であるMw/Mnが2〜4の範囲にある
なお、メルトフローレートMFR(A)は、JIS K7210に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgにて測定される。
1.メタロセン触媒
本発明のプロピレン系重合体(A)の製造に用いるメタロセン触媒の種類は特に限定されるものではない。
成分(a):一般式(1)で表される遷移金属化合物から選ばれる少なくとも1種のメタロセン遷移金属化合物
成分(b):下記(b−1)〜(b−4)から選ばれる少なくとも1種の固体成分
(b−1)有機アルミオキシ化合物が担持された微粒子状担体
(b−2)成分(a)と反応して成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸が担持された微粒子状担体
(b−3)固体酸微粒子
(b−4)イオン交換性層状珪酸塩
成分(c):有機アルミニウム化合物
成分(a)は、下記の一般式(1)で表される遷移金属化合物から選ばれる少なくとも1種のメタロセン遷移金属化合物である。
XおよびYの補助配位子は、成分(b)などの助触媒と反応してオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させるものであり、各々水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、あるいは、酸素、窒素、ケイ素等のヘテロ原子を有していてもよい、炭化水素基が例示できる。これらのうち好ましいものは、炭素数1〜10の炭化水素基、あるいはハロゲン原子である。
Mは、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。特に、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
(1)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(2)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(3)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2,4,5−トリメチルシクロペンタジエニル)]ジルコニウム
(4)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(5)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(6)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−イソプロピル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウム
(7)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−t−ブチルフェニル−インデニル)(2−イソプロピル−4−t−ブチルフェニル−インデニル)]ジルコニウム
(8)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ジルコニウム
(9)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ジルコニウム
(10)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ジルコニウム
(11)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル}]ジルコニウム
(12)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(13)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(14)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(15)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(16)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−5,6,7,8−テトラヒドロアズレニル}]ジルコニウム
(17)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(18)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(19)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(20)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル)ジルコニウム
(21)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジt−ブチルフルオレニル)ジルコニウム
(22)ジクロロジメチルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(1,1,4,4,7,7,10,10−オクタメチル−1,2,3,4,7,8,9,10−オクタヒドロジベンゾフルオレニル)ジルコニウム
成分(b)として、上述した成分(b−1)〜成分(b−4)から選ばれる少なくとも1種の固体成分を使用する。これらの各成分は公知のものであり、公知技術の中から適宜選択して使用することができる。その具体的な例示や製造方法については、特開2002−284808号公報、特開2002−53609号公報、特開2002−69116号公報などに詳細な例示がある。
必要に応じて成分(c)として用いられる有機アルミニウム化合物の例は、
一般式 AlRaX3−a
(式中、Rは、炭素数1から20の炭化水素基、Xは、水素、ハロゲン、アルコキシ基、aは0<a≦3の数)
で示されるトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノメトキシドなどのハロゲンもしくはアルコキシ含有アルキルアルミニウムである。
またこの他に、メチルアルミノキサンなどのアルミノキサン類なども使用できる。
これらのうち、成分(c)として、特にトリアルキルアルミニウムが好ましい。
成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)を接触させて触媒とする。その接触方法は特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。また、この接触は、触媒調製時だけでなく、オレフィンによる予備重合時に行ってもよい。
1)成分(a)と成分(b)を接触させる
2)成分(a)と成分(b)を接触させた後に成分(c)を添加する
3)成分(a)と成分(c)を接触させた後に成分(b)を添加する
4)成分(b)と成分(c)を接触させた後に成分(a)を添加する
5)三成分を同時に接触させる。
使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用することが好ましい。
さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。
・・重合プロセス
重合プロセスは任意のものを用いることが出来る。
まず、経時的な運転手法について述べる。この観点では、バッチ法と連続法のいずれを用いることも可能であるが、一般的には生産性の観点から連続法を用いることが望ましい。いずれの場合においても重合槽の数を任意に設定することが出来る。複数の重合槽を用いる場合、各槽の接続方法は直列であっても良いし並列であっても良い。もちろん、直列と並列を併用しても良い。
また、バルク法と気相法については、それぞれ種々のプロセスが提案されている。攪拌(混合)方法や除熱方法に違いがあるが、この観点において本発明においては特段プロセス種を限定することはない。
重合温度は通常用いられている温度範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0℃〜200℃、好ましくは40℃〜100℃の範囲を用いることができる。
重合圧力は選択するプロセスによって差異が生じるが、通常用いられている圧力範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0より大きく200MPaまで、好ましくは0.1〜50MPaの範囲を用いることができる。この際に、窒素などの不活性ガスを共存させても問題はない。
メタロセン触媒は、チーグラー触媒とは異なり、有機アルミニウム化合物を助触媒として用いることが必須ではない。従って、活性化された触媒の形成という観点では重合反応器に有機アルミニウム化合物を添加することは必ずしも必要ではない。しかし、オレフィンの重合反応は他の触媒反応と較べて極めて短時間に極めて多くの触媒サイクルが回るという点で特異的であり、その為不純物の影響を受けやすいという技術上の課題が存在する。この課題を解決する為に、通常の化成品と較べて遥かに純度の高い原料を用いたり、原料を更に精製して使用したり、種々の工夫がなされているのは周知の事実である。この観点で、重合反応器に反応性の高い有機アルミニウム化合物を添加し、不純物がメタロセン触媒と反応する前に有機アルミニウム化合物と反応させ無害化する手法が良く用いられる。
本発明においても、この観点で有機アルミニウム化合物(c)を用いることが望ましい。有機アルミニウム化合物(c)として任意の化合物を用いることができるが、好適な化合物の例はメタロセン触媒の任意成分である成分(c)と同様であり、とりわけ、トリイソブチルアルミニウムとトリオクチルアルミニウムが好ましい。
次に、プロピレン系重合体(A)の各特性の制御方法について詳述する。
エチレン含有量を制御する手段として、重合槽に供給するエチレンの量を制御する方法を用いるのが簡便である。具体的には、重合槽に供給するエチレンのプロピレンに対する量比(エチレン供給量÷プロピレン供給量)を高くすれば、得られるプロピレン系重合体(A)のエチレン含有量は高くなる。逆も同様である。重合槽に供給するプロピレンとエチレンの量比と得られるプロピレン系重合体(A)のエチレン含有量との関係は使用するメタロセン触媒の種類によって異なるが、適宜供給量比を調整することによって目的のエチレン含有量を有するプロピレン系重合体(A)を得ることは当業者にとって極めて容易なことである。
プロピレン系重合体(A)のMFRは水素を連鎖移動剤として用いることにより調整することが出来る。具体的には、連鎖移動剤である水素の濃度を高くするとプロピレン系重合体(A)のMFRが高くなる。逆も又同様である。重合槽における水素の濃度を高くするには、重合槽への水素の供給量を高くすれば良く、当業者にとって調整は極めて容易である。
メタロセン触媒を用いることによりチーグラー・ナッタ触媒を用いる場合よりもMw/Mnを小さくすることが出来るが、Mw/Mnを制御する際には、狙いの値に対して適切なメタロセン触媒を選択すると同時に、重合条件を工夫することも有効である。例えば、2槽連続の重合プロセスを採用し、1段目の重合槽と2段目の重合槽で分子量の異なるプロピレン−エチレン共重合体を製造すれば、用いるメタロセン触媒が本来与える値よりもMw/Mnを高くすることが出来る。この際、用いる重合条件、特に水素濃度と得られるプロピレン−エチレン共重合体の分子量の関係を事前に把握しておき、各槽の水素濃度を適当に調整することによりMw/Mnを望みの値に調整することは当業者にとって容易なことである。
本発明に用いられるプロピレン−エチレン共重合体(B)は、特性(B−I)〜(B−II)を有することが必要である。
(B−I)共重合体(B)中のエチレン含有量E(B)が0.4〜13重量%の範囲にある
(B−II)共重合体(B)のメルトフローレートMFR(B)が0.5〜20g/10minの範囲にある
(B−II)のプロピレン−エチレン共重合体(B)のMFR(B)は、0.5〜20g/10minである。0.5g/10minより小さい場合は、プロピレン系重合体(A)への分散性が劣り、フィルムにスジが生じ、実用に耐えない外観となる。20g/10minよりも大きい場合は、フィルムの厚薄精度が劣ることがあるか、プロピレン系重合体成分(B1)のMFRとプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)のMFRとの格差が大きくなり、プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の分散不良に起因したフィッシュアイやゲルが生じて、フィルムとして実用に耐えない結果となるため好ましくない。
(B1−i)重合体成分(B1)中のエチレン含有量E(B1)が0〜6.0重量%の範囲にある
(B2−i)共重合体成分(B2)中のエチレン含有量E(B2)が8〜25重量%の範囲にある
(B2−ii)共重合体成分(B2)のMFR(B2)が0.0001〜0.5g/10minの範囲にある
E(B2)={E(B)−E(B1)×(W(B1)÷100)}÷(W(B2)÷100)
(ここで、W(B1)、W(B2)は、それぞれプロピレン−エチレン共重合体(B)におけるプロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比率であり、W(B1)+W(B2)=100の関係を満たす。)
MFR(B2)=exp{(loge[MFR(B)]−(W(B1)÷100)×loge[MFR(B1)])÷(W(B2)÷100)}
(ここで、MFR(B1)はプロピレン系重合体成分(B1)のMFRであり、W(B1)、W(B2)は上記で定義したものである。)
また、成分(B2)は180℃程度の比較的低温にて押出成形を実施した場合、ダイス内流動において緩和時間が長い分子鎖の配向結晶化が生じないように、結晶性が低い又は結晶性を有さない必要があり、結晶性はエチレン含有量で制御されるため、エチレン含有量E(B2)が8重量%以上であることが必要であり、好ましくは10重量%以上、より好ましくは10.5重量%以上、さらに好ましくは11重量%以上である。
一方、エチレン含有量E(B2)が高すぎると、成分(A)及び成分(B1)のプロピレン分子鎖と、成分(B2)の分子鎖との相溶性が著しく低下し、せん断流動場での応力伝播が生じなくなり、表面荒れ抑制効果を示さないため、エチレン含有量E(B2)が25重量%以下であることが必要であり、好ましくは20重量%以下である。
以下、具体的な例を挙げながら、本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造する為の適正な形態を説明する。
プロピレン−エチレン共重合体(B)を製造する為の触媒は任意のものを用いることが出来るが、特性(B2−i)〜(B2−ii)を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)を構成成分として製造する観点から、チーグラー・ナッタ触媒を用いる方が好ましい。チーグラー・ナッタ触媒を用いる場合、具体的な触媒の製造法は特に限定されるものではないが、一例として特開2007−254671号公報に開示された触媒を例示することが出来る。
具体的には、本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の代表的な例として、以下の構成成分、(a1)チタン、マグネシウム、ハロゲンを必須成分として含有する固体成分、(a2)有機アルミニウム化合物、(a3)電子供与体、からなる触媒を挙げることが出来る。
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の構成成分である固体成分(a1)は、チタン(a1a)、マグネシウム(a1b)、ハロゲン(a1c)を必須成分として含有するものであり、任意成分として電子供与体(a1d)を用いることが出来る。ここで、「必須成分として含有する」ということは、挙示の三成分以外に、本発明の効果を損なわない範囲で任意の成分を任意の形態で含んでも良いということを示すものである。以下に詳述する。
チタン源となるチタン化合物としては、任意のものを用いることが出来る。代表的な例としては特開平3−234707号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。チタンの価数に関しては、4価、3価、2価、0価の任意の価数を持つチタン化合物を用いることが出来るが、好ましくは4価および3価のチタン化合物、更に好ましくは4価のチタン化合物を用いることが望ましい。
上記のチタン化合物類は単独で用いるだけではなく、複数の化合物を併用することも可能である。また、上記チタン化合物類の混合物や平均組成式がそれらの混合された式となる化合物(例えば、Ti(OBu)mCl4−m;0<m<4などの化合物)、また、フタル酸エステル等のその他の化合物との錯化物(例えば、Ph(COOBu)2・TiCl4などの化合物)、などを用いることが出来る。
マグネシウム源となるマグネシウム化合物としては、任意のものを用いることが出来る。代表的な例としては、特開平−234707号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。一般的には、塩化マグネシウムに代表されるハロゲン化マグネシウム化合物類、ジエトキシマグネシウムに代表されるアルコキシマグネシウム化合物類、金属マグネシウム、酸化マグネシウムに代表されるオキシマグネシウム化合物類、水酸化マグネシウムに代表されるヒドロキシマグネシウム化合物類、ブチルマグネシウムクロライドに代表されるグリニャール化合物類、ブチルエチルマグネシウムに代表される有機金属マグネシウム化合物類、炭酸マグネシウムやステアリン酸マグネシウムに代表される無機酸及び有機酸のマグネシウム塩化合物類、及びそれらの混合物や平均組成式がそれらの混合された式となる化合物(例えば、Mg(OEt)mCl2−m;0<m<2などの化合物)、などを用いることが出来る。この中で特に好ましいのは、塩化マグネシウム、ジエトキシマグネシウム、金属マグネシウム、ブチルマグネシウムクロライドである。
ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、及びそれらの混合物を用いることが出来る。この中で塩素が特に好ましい。
ハロゲンは上記のチタン化合物類及び/又はマグネシウム化合物から供給されるのが一般的であるが、その他の化合物より供給することも出来る。代表的な例としては、四塩化ケイ素に代表されるハロゲン化ケイ素化合物類、塩化アルミニウムに代表されるハロゲン化アルミニウム化合物類、1,2−ジクロロエタンやベンジルクロライドに代表されるハロゲン化有機化合物類、トリクロロボランに代表されるハロゲン化ボラン化合物類、五塩化リンに代表されるハロゲン化リン化合物類、六塩化タングステンに代表されるハロゲン化タングステン化合物類、五塩化モリブデンに代表されるハロゲン化モリブデン化合物類、などを挙げることが出来る。これらの化合物は単独で用いるだけでなく、併用することも可能である。この中で、四塩化ケイ素が特に好ましい。
固体成分(a1)は、任意成分として電子供与体を含有しても良い。電子供与体(a1d)の代表的な例としては、特開2004−124090号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。一般的には、有機酸及び無機酸並びにそれらの誘導体(エステル、酸無水物、酸ハライド、アミド)化合物類、エーテル化合物類、ケトン化合物類、アルデヒド化合物類、アルコール化合物類、アミン化合物類、などを用いることが望ましい。
エステルの構成要素であるアルコールとしては、脂肪族及び芳香族アルコールを用いることが出来る。これらのアルコールの中でも、エチル基、ブチル基、イソブチル基、ヘプチル基、オクチル基、ドデシル基、等の炭素数1から20の脂肪族の遊離基からなるアルコールが好ましい。更に好ましくは炭素数2から12の脂肪族の遊離基からなるアルコールが望ましい。また、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、等の脂環式の遊離基からなるアルコールを用いることも出来る。
固体成分(a1)を構成する各成分の使用量の量比は、触媒の性能を損なわない範囲で任意のものでありうるが、一般的には、次の範囲内が好ましい。
チタン化合物類の使用量は、使用するマグネシウム化合物類の使用量に対してモル比(チタン化合物のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.0001から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.01から10の範囲内が望ましい。マグネシウム化合物類及びチタン化合物類以外にハロゲン源となる化合物を使用する場合は、その使用量はマグネシウム化合物類及びチタン化合物類の各々がハロゲンを含むか含まないかに関わらず、使用するマグネシウム化合物類の使用量に対してモル比(ハロゲン源となる化合物のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.01から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.1から100の範囲内が望ましい。
固体成分(a1)を調製する際に任意成分として電子供与体を用いる場合の使用量は、使用するマグネシウム化合物の量に対してモル比(電子供与体のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.001から10の範囲内であり、特に好ましくは0.01から5の範囲内が望ましい。
接触温度は、−50から200℃程度、好ましくは0から100℃である。接触方法としては、回転ボールミルや振動ミルなどによる機械的な方法、並びに、不活性希釈剤の存在下に撹拌により接触させる方法、などを例示することが出来る。
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の構成成分である有機アルミニウム化合物(a2)としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式にて表される化合物を用いることが望ましい。
R9 cAlXd(OR10)e
(式中、R9は炭化水素基を表す。Xはハロゲン若しくは水素を表す。R10は炭化水素基若しくはAlによる架橋基を表す。c≧1、0≦d≦2、0≦e≦2、c+d+e=3である。)
R9の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、オクチル基、などを挙げることが出来る。この中で、メチル基、エチル基、イソブチル基、が最も好ましい。
上記式中、Xはハロゲン若しくは水素である。Xとして用いることの出来るハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、などを例示することが出来る。この中で、塩素が特に好ましい。
また、上記式中、R10は炭化水素基若しくはAlによる架橋基である。R10が炭化水素基である場合には、R9の炭化水素基の例示と同じ群からR10を選択することが出来る。また、有機アルミニウム化合物(a2)としてメチルアルモキサンに代表されるアルモキサン化合物類を用いることも可能であり、その場合R10はAlによる架橋基を表す。
有機アルミニウム化合物(a2)は単独の化合を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の構成成分である電子供与体(a3)として、アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、若しくは、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を例示することが出来る。
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の構成成分であるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式にて表される化合物を用いることが望ましい。
R3R4 aSi(OR5)b
(式中、R3は炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。R4は水素、ハロゲン、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。R5は炭化水素基を表す。0≦a≦2,1≦b≦3,a+b=3である。)
R3として用いることの出来る炭化水素基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数3から10のものである。R3として用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げることが出来る。より好ましくは、R3として分岐状脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基を用いることが望ましく、とりわけ、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、テキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
R3がヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、ヘテロ原子が、窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素から選ばれることが望ましく、とりわけ、窒素又は酸素であることが望ましい。R3のヘテロ原子含有炭化水素基の骨格構造としては、R3が炭化水素基である場合の例示から選ぶことが望ましい。とりわけ、N,N−ジエチルアミノ基、キノリノ基、イソキノリノ基、などが好ましい。
R4として用いることの出来るハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、などを例示することが出来る。R4が炭化水素基である場合は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。R4として用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、メチル基やエチル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げることが出来る。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
R4がヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、R3がヘテロ原子含有炭化水素基である場合の例示から選ぶことが望ましい。とりわけ、N,N−ジエチルアミノ基、キノリノ基、イソキノリノ基、などが好ましい。
aの値が2の場合、二つあるR4は同一であっても異なっても良い。また、aの値に関わらず、はR4とR3同一であっても異なっても良い。
これらの有機ケイ素化合物類は単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
本発明のプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に好適なチーグラー・ナッタ触媒の構成成分である少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物としては、特開平3−294302号公報および特開平8−333413号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式にて表される化合物を用いることが望ましい。
R8O−C(R7)2−C(R6)2−C(R7)2−OR8
(式中、R6及びR7は水素、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。R8は炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。)
R6として用いることの出来る炭化水素基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。R6として用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げることが出来る。より好ましくは、R6として分岐状脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基を用いることが望ましく、とりわけ、i−プロピル基、i−ブチル基、i−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
二つのR6は結合して一つ以上の環を形成しても良い。この際、環構造中に2個又は3個の不飽和結合を含むシクロポリエン系構造を取ることも出来る。また、他の環式構造と縮合していても良い。単環式、複環式、縮合の有無に関わらず、環上に炭化水素基を置換基として1つ以上有していても良い。環上の置換基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げることが出来る。
式中、R8は炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。具体的には、R8はR6が炭化水素基である場合の例示から選ぶことが出来る。好ましくは、炭素数1から6の炭化水素基であることが望ましく、更に好ましくはアルキル基であることが望ましい。最も好ましくはメチル基である。
R6からR8がヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、ヘテロ原子が、窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素から選ばれることが望ましい。また、R6からR8が炭化水素基であるかヘテロ原子含有炭化水素基であるかに関わらず、任意にハロゲンを含んでいても良い。R6からR8がヘテロ原子及び/又はハロゲンを含む場合、その骨格構造は炭化水素基である場合の例示から選ばれることが望ましい。また、R6からR8の八個の置換基はお互いに同一であっても異なっても良い。
これらの少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物は単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。また、固体成分(A1)中の任意成分(A1d)として用いられる多価エーテル化合物と同一であっても異なっても良い。
上記に例示した触媒における各構成成分の使用量は特に制限されるものではないが、一般的には、次の範囲内が好ましい。
有機アルミニウム化合物(a2)の使用量は、固体成分(a1)を構成するチタン成分に対するモル比(有機アルミニウム化合物(a2)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは1から1,000の範囲内であり、特に好ましくは10から500の範囲内が望ましい。
電子供与体(a3)として少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(a3b)を用いる場合の使用量は、固体成分(a1)を構成するチタン成分に対するモル比(少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.01から10,000の範囲内であり、特に好ましくは0.5から500の範囲内が望ましい。
上記に例示した触媒は、本重合で使用する前に予備重合されていても良い。重合プロセスに先立って、予め少量のポリマーを触媒周囲に生成させることによって、触媒がより均一となり、微粉の発生量を抑えることができる。
予備重合におけるモノマーとしては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。具体的な化合物の例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、などに代表されるオレフィン類、スチレン、α−メチルスチレン、アリルベンゼン、クロロスチレン、などに代表されるスチレン類似化合物、及び、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、2,6−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,9−デカジエン、ジビニルベンゼン類、などに代表されるジエン化合物類、などを挙げることが出来る。中でも、エチレン、プロピレン、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、スチレン、ジビニルベンゼン類、などが特に好ましい。
固体成分(a1)1グラムあたりの基準で、予備重合量は0.001から100gの範囲内であり、好ましくは0.1から50g、更に好ましくは0.5から10gの範囲内が望ましい。予備重合時の反応温度は−150から150℃、好ましくは0から100℃である。そして、予備重合時の反応温度は本重合のときの重合温度よりも低くすることが望ましい。反応は、一般的に撹拌下に行うことが好ましく、そのときヘキサン、ヘプタン等の不活性溶媒を存在させることもできる。
予備重合は複数回行っても良く、この際用いるモノマーは同一であっても異なっても良い。また、予備重合後にヘキサン、ヘプタン等の不活性溶媒で洗浄を行うことも出来る。
次に、プロピレン−エチレン共重合体(B)の製造方法について詳述する。
本発明におけるプロピレン−エチレン共重合体(B)は、特性(B1−i)を有するプロピレン系重合体成分(B1)65〜95重量%と、特性(B2−i)〜(B2−ii)を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)5〜35重量%とからなることを特徴とするプロピレン−エチレン共重合体であり、プロピレン−エチレン共重合体(B)の製造に際しては、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の2つの重合体成分を製造する必要がある。両重合体成分を個別に製造しておいて、その後ブレンドすることでも製造することが出来るが、相対的に分子量が高く粘度やMFRが低いプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)をプロピレン系重合体成分(B1)中にきれいに分散させてプロピレン−エチレン共重合体(B)本来の性能を発現させるという観点から、当該両成分を多段重合(以下「逐次重合」と呼ぶことがある)により製造する方が望ましい。
プロピレン−エチレン共重合体(B)を製造するのに望ましい方法としての多段重合は、成分(B1)を製造する工程(以下、「B1製造工程」という)と成分(B2)を製造する工程(以下、「B2製造工程」という)とを有する多段重合であれば、B1製造工程、B2製造工程の先後は問わない。
B1製造工程においてプロピレン系重合体成分(B1)を重合した後で、B2製造工程においてプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)を重合することが望ましい。製造順を逆にすることも可能ではあるが、プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)は(B2−i)の規定から共重合体中のエチレン含有量E(B2)が8〜25重量%の範囲にあり、結晶性が低い又は結晶性を有さない重合体であるため、最初の工程で製造すると重合槽内部で付着したり、移送配管を閉塞したりするなどの製造トラブルを起こす可能性がある。
多段重合を行う際には、バッチ法と連続法のいずれを用いることも可能であるが、一般的には生産性の観点から連続法を用いることが望ましい。
重合プロセスは任意のものを用いることが出来る。
反応相については、液体の媒体を用いる手法であっても良いし、気体の媒体を用いる手法であっても良い。具体的な例として、スラリー法、バルク法、気相法を挙げることが出来る。バルク法と気相法の中間的な条件として超臨界条件を用いることも可能であるが、実質的には気相法と同等であるため、特に区別することなく気相法に含める。なお、多槽連続重合プロセスの場合、バルク法の重合反応器の後に気相法の重合反応器を付ける場合があるが、この場合は当業界の慣例に従ってバルク法と呼ぶことにする。また、バッチ法の場合に第1工程をバルク法で行い第2工程を気相法で行うこともあるが、この場合も同様にバルク法と呼ぶことにする。この様に反応相は特に限定されるものではないが、スラリー法はヘキサンやヘプタンといった有機溶媒を用いる為に付属設備が多く、一般的に生産コストが高くなるという問題がある。従って、バルク法か気相法を用いる方が一層望ましい。
また、バルク法と気相法については、それぞれ種々のプロセスが提案されている。攪拌(混合)方法や除熱方法に違いがあるが、この観点において本発明は特段プロセス種を限定することはない。
重合温度は通常用いられている温度範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0℃〜200℃、好ましくは40℃〜100℃の範囲を用いることができる。
重合圧力は選択するプロセスによって差異が生じるが、通常用いられている圧力範囲であれば特に問題なく用いることができる。具体的には、0より大きく200MPaまで、好ましくは0.1〜50MPaの範囲を用いることができる。この際に、窒素などの不活性ガスを共存させても問題はない。
また、プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)を製造する第2工程においては、エタノールや酸素などの重合抑制剤を添加することも出来る。この様な重合抑制剤を用いると、第2工程における重合量の制御が容易であるだけでなく、重合体粒子の性状を改良することも出来る。
次に、プロピレン−エチレン共重合体(B)の特性の制御方法について詳述する。
まずエチレン含有量であるが、既述の通りプロピレン系重合体成分(B1)のエチレン含有量は0〜6.0重量%であり、好ましくは0.5〜5.0重量%である。エチレン含有量を制御する手段として、重合槽に供給するエチレンの量を制御する方法を用いるのが簡便である。具体的には、重合槽に供給するエチレンのプロピレンに対する量比(エチレン供給量÷プロピレン供給量)を高くすれば、得られるプロピレン系重合体成分(B1)のエチレン含有量は高くなる。逆も同様である。重合槽に供給するプロピレンとエチレンの量比と得られるプロピレン系重合体成分(B1)のエチレン含有量との関係は使用するチーグラー・ナッタ触媒の種類によって異なるが、適宜供給量比を調整することによって目的のエチレン含有量を有するプロピレン系重合体成分(B1)を得ることは当業者にとって極めて容易なことである。
プロピレン−エチレン共重合体(B)の構成成分であるプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)は、共重合体中のエチレン含有量E(B2)が8〜25重量%の範囲にあり、共重合体成分(B2)のMFR(B2)が0.0001〜0.5g/10minの範囲にあることを特徴とするものである。エチレン含有量とMFRを制御する必要があるが、いずれもプロピレン系重合体成分(B1)と同様に制御することが出来る。
プロピレン−エチレン共重合体(B)は、共重合体中のエチレン含有量E(B)が0.4〜13重量%の範囲にあり、共重合体のMFR(B)が0.5〜20g/10minの範囲にあり、かつ、プロピレン系重合体成分(B1)65〜95重量%とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)5〜35重量%とからなるものである。従って、プロピレン−エチレン共重合体(B)の特性を制御する上で考慮すべき項目は、エチレン含有量E(B)、MFR(B)、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比の3つである。
プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比はプロピレン系重合体成分(B1)を製造する第1工程における製造量とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)を製造する第2工程における製造量によって制御する。例えば、プロピレン系重合体成分(B1)の量を増やしてプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の量を減らすためには、第1工程の製造量を維持したまま第2工程の製造量を減らせばよく、それは、第2工程の滞留時間を短くしたり、重合温度を下げたりすれば良い。また、エタノールや酸素などの重合抑制剤を添加したり、元々添加している場合にはその添加量を増やしたりすることでも制御することができる。その逆も又同様である。
成分(B1)の重量:成分(B2)の重量=W(B1):W(B2)
W(B1)=第1工程の製造量÷(第1工程の製造量+第2工程の製造量)×100
W(B2)=第2工程の製造量÷(第1工程の製造量+第2工程の製造量)×100
W(B1)+W(B2)=100
(ここで、W(B1)、W(B2)はそれぞれプロピレン−エチレン共重合体(B)におけるプロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比率である。)
ポリプロピレンの結晶性分布をTREF測定により評価する手法は当業者によく知られたものであり、G.Glokner,J.Appl.Polym.Sci:Appl.Poly.Symp.;45,1−24(1990)、L.Wild,Adv.Polym.Sci.;98,1−47(1990)、J.B.P.Soares,A.E.Hamielec,Polymer;36,8,1639−1654(1995)などの文献に詳細な測定法が示されている。
E(B)=
E(B1)×(W(B1)÷100)+E(B2)×(W(B2)÷100)
この式はエチレン含有量に関するマテリアルバランスを示すものである。なお、前述のとおり、プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)のエチレン含有量E(B2)を以下の式で定義しているので、上記の式は定義に使用した式を変形したに過ぎない。
E(B2)=
{E(B)−E(B1)×(W(B1)÷100)}÷W(B2)÷100)
従って、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比が決まれば、すなわち、W(B1)とW(B2)が決まれば、E(B)はE(B1)とE(B2)によって一意的に定まる。つまり、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比、E(B1)、E(B2)の3つの因子を制御することによりE(B)を制御することが出来る。例えば、E(B)を高くする為にはE(B1)を高くしても良いし、E(B2)を高くしても良い。また、E(B2)がE(B1)よりも高いことに留意すれば、W(B1)を小さくしてW(B2)を大きくしても良いことも容易に理解できよう。逆方向の制御方法も同様である。
loge[MFR(B)]=(W(B1)÷100)×loge[MFR(B1)]+(W(B2)÷100)×loge[MFR(B2)]
(ここで、logeは、eを底とする対数である)
この式は粘度の対数加成則と呼ばれる経験式であり、当業界で日常的に使われるものである。なお、前述のとおり、プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)のMFR(B2)を以下の式で定義しているので、上記の式は定義に使用した式を変形したに過ぎない。
MFR(B2)=exp{(loge[MFR(B)]−(W(B1)÷100)×loge[MFR(B1)])÷(W(B2)÷100)}
本発明に用いるプロピレン系重合体樹脂組成物は、(A)及び(B)の合計100重量部基準で、プロピレン系重合体(A)97〜65重量部とプロピレン−エチレン共重合体(B)3〜35重量部を含有する。この範囲を外れると、つまり、プロピレン系重合体(A)の量が97重量部を超えると、プロピレン系重合体樹脂組成物中の含まれる高分子量成分(B2)が不足するため、押出特性が劣る結果となり、表面荒れや界面荒れが生じることとなり、結果として外観に優れた積層延伸フィルムを得ることが出来なくなる。一方、プロピレン系重合体(A)の量が65重量部を下回ると、プロピレン系重合体樹脂組成物中の含まれる高分子量成分(B2)が過剰に含まれることとなり、他成分との分散性が劣ることにより生じるスジ状の模様が散見されるため、結果として外観の劣る積層延伸フィルムとなる。
以上の観点から、プロピレン系重合体(A)97〜65重量部とプロピレン−エチレン共重合体(B)3〜35重量部であることが必要であり、プロピレン系重合体(A)95〜70重量部とプロピレン−エチレン共重合体(B)5〜30重量部がより好ましい。
本発明で用いるプロピレン系重合体樹脂組成物には、本発明の効果を妨げない限り、プロピレン系樹脂に添加できる酸化防止剤などの添加剤を適宜加えることができる。
具体的には、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(BASFジャパン社製、商品名「IRGANOX 1010」)やn−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート(BASFジャパン社製、商品名「IRGANOX 1076」)で代表されるフェノール系安定剤、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトやトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトなどで代表されるホスファイト系安定剤、高級脂肪酸アミドや高級脂肪酸エステルで代表される滑剤、炭素原子数8〜22の脂肪酸のグリセリンエステルやソルビタン酸エステル、ポリエチレングリコールエステルなどの帯電防止剤、シリカ、炭酸カルシウム、タルクなどで代表されるブロッキング防止剤などを添加しても良い。
本発明で用いるプロピレン系重合体樹脂組成物には、本発明の効果を妨げない限り、プロピレン系樹脂に添加できるエラストマー、脂環式炭化水素樹脂などの改質剤を適宜加えることができる。
具体的には、エチレン−α−オレフィン共重合体、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどで代表されるポリエチレン系樹脂、プロピレンと炭素数4〜12のα−オレフィンとの二元ランダム共重合体樹脂、プロピレンとエチレンと炭素数4〜12のα−オレフィンとの三元ランダム共重合体樹脂を挙げることができる。ここで、α−オレフィンとしては、ブテンが好ましく、例えばプロピレンとブテンとの2元ランダム共重合体樹脂として三井化学(株)より「タフマーXM」の商品名で販売されており、適宜用いてもよい。また、石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン系樹脂、クマロンインデン樹脂、並びにそれらの水素添加誘導体等に代表される脂環式炭化水素樹脂を添加しても良い。
本発明で用いるプロピレン系重合体樹脂組成物は、上記のプロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)および必要に応じて他の添加剤および/またはエラストマーをヘンシェルミキサー、vブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダー等で混合後、単軸押出機、多軸押出機、ニーダー、バンバリミキサー等の混練機により混練する方法により得られる。
本発明のプロピレン系積層延伸フィルムは、上記プロピレン系重合体樹脂組成物からなる表層(以下、「シーラント層」ともいう。)と、基材層とを積層した構造を有する。積層フィルムは延伸されていることも好ましく、二軸延伸されていることが好ましい。シーラント層は、基材層の片面であっても両面に積層されていてもよい。
基材層には、プロピレン系樹脂が用いられていることが望ましく、プロピレン系樹脂と本発明の効果を妨げない範囲で、プロピレン系樹脂に添加できる酸化防止剤などの添加剤、エラストマー、脂環式炭化水素樹脂などの改質剤を適宜加えたプロピレン系樹脂組成物より得ることができる。
また、本発明のプロピレン系積層延伸フィルムは、二軸方向に延伸されることが好ましい。延伸の方法としては、共押出して得られた積層フィルムを、その後二軸軸伸する方法が採用され、逐次二軸延伸でも同時二軸延伸でもよい。延伸倍率はMD方向(フィルムの流れ方向)に3〜7.5倍、TD方向(フィルムの流れ方向に対して垂直方向)に8〜12倍に延伸するのが好適である。延伸倍率がMD方向で3倍、TD方向で8倍より小さいと得られた積層延伸フィルムの引張弾性率が小さくなり、また延伸倍率がMD方向で7.5倍、TD方向で12倍より大きいと熱収縮率が大きくなる恐れがある。
一方、TD方向の延伸温度は140℃〜180℃が好ましく、150℃〜170℃がさらに好ましい。延伸温度が140℃より低い場合も、熱収縮率が大きくなり、また、170℃より高い場合、フィルムの白化が起こり透明性が低下する恐れがある。
本発明のプロピレン系積層延伸フィルムは、印刷性、ラミネート性等を向上させるために表面処理を行うことができる。表面処理の方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理、酸処理等が例示でき、特に制限はない。連続処理が可能であり、該積層延伸フィルムの製造過程の巻取り工程前に容易に実施できるコロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理を行うのが好ましい。
該フィルムを使用する用途は、特に限定されるものではないが、例えばパン、野菜等の食品包装用途やシャツなどの衣類包装用途、工業用部品包装用途等に使用することが出来る。また、該フィルムはドライラミネート法、サンドラミ法等のラミネーション法等公知の技術によりセロハン、紙、織物、板紙、アルミニウム箔、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂フィルム、延伸ポリプロピレンフィルム等の基材にラミネートしたフィルムとして利用することもできる。
(1)プロピレン系重合体(A)の諸物性の測定方法
(1−1)エチレン含有量E(A)
エチレン含有量E(A)は、プロトン完全デカップリング法により、以下の条件に従って13C−NMRスペクトルを解析することにより求める値である。
機種:日本電子(株)製 GSX−400又は同等の装置(炭素核共鳴周波数100MHz以上)
溶媒:o−ジクロベンゼン+重ベンゼン(4:1(体積比))
濃度:100mg/mL
温度:130℃
パルス角:90°
パルス間隔:15秒
積算回数:5,000回以上
[PPP]=k×I(Tββ) …(1)
[PPE]=k×I(Tβδ) …(2)
[EPE]=k×I(Tδδ) …(3)
[PEP]=k×I(Sββ) …(4)
[PEE]=k×I(Sβδ) …(5)
[EEE]=k×{I(Sδδ)/2+I(Sγδ)/4} …(6)
ここで[ ]はトリアッドの分率を示し、例えば[PPP]は全トリアッド中のPPPトリアッドの分率である。したがって、
[PPP]+[PPE]+[EPE]+[PEP]+[PEE]+[EEE]=1 … (7)
である。また、kは定数であり、Iはスペクトル強度を示し、例えば、I(Tββ)はTββに帰属される28.7ppmのピークの強度を意味する。上記(1)〜(7)の関係式を用いることにより、各トリアッドの分率が求まり、さらに下式によりエチレン含有量が求まる。
エチレン含有量(モル%)=([PEP]+[PEE]+[EEE])×100
なお、プロピレン系重合体(A)のプロピレンランダム共重合体には少量のプロピレン異種結合(2,1−結合及び/又は1,3−結合)が含まれ、それにより、表2の微小なピークを生じる。
エチレン含有量のモル%から重量%への換算は以下の式を用いて行う。
エチレン含有量(重量%)=(28×X/100)/{28×X/100+42×(1−X/100)}×100
ここで、Xはモル%表示でのエチレン含有量である。
JIS K7210 A法 条件Mに従い、以下の条件で測定した。
試験温度:230℃
公称荷重:2.16kg
ダイ形状:直径2.095mm、長さ8.00mm
ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定して得られる値であり、具体的には次のようにして求める。
保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。
使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である、F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000を用い、各々が0.5mg/mLとなるようにODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器
測定波長:3.42μm
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料はODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
[製造例A−1]
予備重合触媒の調製
(珪酸塩の化学処理)
10リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75リットル、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製、商品名「ベンクレイSL」、平均粒径=25μm、粒度分布=10〜60μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7リットル加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。乾燥後の重量は707gであった。
先に化学処理した珪酸塩は、キルン乾燥機により乾燥を実施した。仕様、乾燥条件は以下の通りである。
回転筒:円筒状 内径50mm 加温帯550mm(電気炉)
かき上げ翼付き回転数:2rpm
傾斜角:20/520
珪酸塩の供給速度:2.5g/分
ガス流速:窒素96リットル/時間
向流乾燥温度:200℃(粉体温度)
内容積1リットルの攪拌翼のついたガラス製反応器に乾燥珪酸塩20gを導入し、混合ヘプタン116ml、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)84mlを加え、室温で攪拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。次に、先に調製した珪酸塩スラリーにトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M/L)0.96mlを添加し、25℃で1時間反応させた。平行して、〔(r)−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム〕218mg(0.3mM)と混合ヘプタン87mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)3.31mlを加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間攪拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
続いて、窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの攪拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。
予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄みを240mlデカントした。続いてトリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液0.95ml、さらに混合ヘプタンを560ml添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを560ml除いた。さらにこの操作を3回繰り返した。最後の上澄み液の成分分析を実施したところ有機アルミニウム成分の濃度は、1.23mモル/リットル、Zr濃度は8.6×10−6g/Lであり、仕込み量に対する上澄み液中の存在量は0.016%であった。続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0ml添加した後に、45℃で減圧乾燥を実施した。触媒1.0g当たりポリプロピレンを2.0g含む予備重合触媒Aが得られた。
内容積200リットルの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで充分置換した後、トリイソブチルアルミニウム(50g/L)のヘプタン溶液を470ml(トリイソブチルアルミニウムとして23.5g)、液化プロピレン45kg、水素4NL、エチレン1900gを導入し、内温を30℃に調整した。次いで、先に合成した予備重合触媒Aを0.6g(予備重合ポリマーを除いた触媒重量として0.2g)を加えた。その後、65℃に昇温して重合を開始した。2時間後にエタノール100mlを添加して重合反応を停止した。その後、未反応のガスをパージし、ポリマーを乾燥した。
こうして得られたPP(A−1)のポリマー収量は20kg、触媒活性(ポリマー収量を触媒量で割った値)は100kg−PP/g−触媒であった。
得られたPP(A−1)を分析した結果を表3に示す。
表3に記載の重合条件を用いた点以外は製造例A−1と同様にして、プロピレン−エチレンランダム共重合を行った(但し、製造例A−2はプロピレン単独重合体である)。
得られたPP(A−2)〜PP(A−8)を分析した結果を表3に示す。
(1)プロピレン−エチレン共重合体(B)の諸物性の測定方法
(1−1)エチレン含有量E(B1)、E(B)
逐次重合の第1工程後に重合槽より抜き出した重合体成分(B1)中のエチレン含有量E(B1)、および、第2工程後に得られたプロピレン−エチレン共重合体(B)中のエチレン含有量E(B)は、上述した13C−NMRにより測定した。
第1工程後に得られたプロピレン系重合体成分(B1)のMFR(B1)、および、第2工程後に得られたプロピレン−エチレン共重合体(B)のMFR(B)は、前述したプロピレン系重合体(A)のMFRと同じ方法で測定した。
既述の通り、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量割合(重量%)は以下の式で定義される。
W(B1)=第1工程の製造量÷(第1工程の製造量+第2工程の製造量)×100
W(B2)=第2工程の製造量÷(第1工程の製造量+第2工程の製造量)×100
第1工程の製造量=[第1工程の収量]−10g(サンプリング量)
第2工程の製造量=[プロピレン−エチレン共重合体(B)の収量]−第1工程の製造量
プロピレン−エチレン共重合体成分(B2)中のエチレン含有量E(B2)は、上述したエチレン含有量E(B1)、E(B)と、各成分量W(B1)とW(B2)を用いて、以下の式より算出した。
E(B2)=
{E(B)−E(B1)×(W(B1)÷100)}÷(W(B2)÷100)
共重合体成分(B2)のMFR(B2)は、上述したMFR(B1)、MFR(B)と、W(B1)、W(B2)を用いて、下記式より算出した。
MFR(B2)=exp{(loge[MFR(B)]−(W(B1)÷100)×loge[MFR(B1)])÷W(B2)}
(ここで、logeはeを底とする対数である)
[製造例B−1]
触媒組成の分析
・Ti含有量:
試料を精確に秤量し、加水分解した上で比色法を用いて測定した。予備重合後の試料については、予備重合ポリマーを除いた重量を用いて含有量を計算した。
・ケイ素化合物含有量:
試料を精確に秤量し、メタノールで分解した。ガスクロマトグラフィーを用いて標準サンプルと比較する事により、得られたメタノール溶液中のケイ素化合物濃度を求めた。メタノール中のケイ素化合物濃度と試料の重量から、試料に含まれるケイ素化合物の含有量を計算した。予備重合後の試料については、予備重合ポリマーを除いた重量を用いて含有量を計算した。
(1)固体成分の調製
撹拌装置を備えた容量10Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、精製したトルエン2Lを導入した。ここに、室温で、Mg(OEt)2を200g投入し、TiCl4を1Lゆっくりと添加した。温度を90℃に上げて、フタル酸ジ−n−ブチルを50ml導入した。その後、温度を110℃に上げて3hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。更に、精製したn−ヘプタンを用いて、トルエンをn−ヘプタンで置換し、固体成分のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分のTi含有量は2.7重量%であった。
その後、精製したn−ヘプタンを導入して液レベルを4Lに調整した。ここに、ジメチルジビニルシランを30ml、t−BuMeSi(OMe)2を30ml、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして80g添加し、40℃で2hr反応を行った。反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄し、固体触媒を得た。得られた固体触媒のスラリーの一部をサンプリングして乾燥し、分析を行った。固体触媒にはTiが1.2重量%、t−BuMeSi(OMe)2が8.9重量%含まれていた。
上記で得られた固体触媒を用いて、以下の手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製したn−ヘプタンを導入して、固体触媒の濃度が20g/Lとなる様に調整した。スラリーを10℃に冷却した後、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして10g添加し、280gのプロピレンを4hrかけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30min反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。得られたスラリーをオートクレーブから抜き出し、真空乾燥を行って予備重合触媒Cを得た。この予備重合触媒Cは、固体触媒1gあたり2.5gのポリプロピレンを含んでいた。分析したところ、この予備重合触媒Cのポリプロピレンを除いた部分には、Tiが1.0重量%、t−BuMeSi(OMe)2が8.3重量%含まれていた。
この予備重合触媒Cを用いて、以下の手順に従ってプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を行った。
第1工程:プロピレン系重合体成分(B1)の製造
撹拌および温度制御装置を有する内容積3Lのオートクレーブをプロピレンで充分置換した後に、Et3Alのn−ヘプタン希釈液をEt3Alとして550mg添加し、水素15NL、エチレン10.5g、続いて液体プロピレン750gを導入し、60℃に昇温しその温度を維持した。上記の予備重合触媒Cをn−ヘプタンでスラリー化し、固体触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)9mgを圧入し重合を開始した。槽内温度を60℃に維持して30分重合を継続した。その後、常圧まで残モノマーをパージし、さらに精製した窒素で完全に置換した。事前に窒素で充分に置換した2Lのガラスのフラスコを準備しておき、第1工程で得られたプロピレン系重合体成分(B1)ポリマーを、窒素気流下でポリテトラフルオロエチレン系樹脂製のチューブを通じて、このフラスコに全量抜き出した。秤量の結果、第1工程で得られたプロピレン系重合体成分(B1)は252gであった。このうち10gを取り分け、分析に使用した。
第1工程が終了した後、重合に用いたオートクレーブを開放し、内部にポリマーが残存していない事を確認した。清掃した後に組み立てなおし、加熱しながら窒素を流して充分に乾燥した。乾燥終了後、室温まで冷却した。その後、第1工程で得られたプロピレン系重合体成分(B1)252gのうち、分析用に10gを取り分けた残りの242gを、窒素気流下でポリテトラフルオロエチレン系樹脂製のチューブを通じて、オートクレーブに全量充填した。
別途、撹拌および温度制御装置を有する内容積20Lのオートクレーブを用いて、第2工程で使用する混合ガスを調製した。調製温度は75℃、混合ガス組成はエチレン19vol%、プロピレン81vol%、水素320ppmであった。この混合ガスを3Lのオートクレーブに供給して2.0MPaGまで昇圧し、第2工程の重合を開始した。重合は70℃で14分継続した。その後、エタノールを10ml導入して重合を停止した。回収したポリマーはオーブンで充分に乾燥した。秤量の結果、得られたプロピレン−エチレン共重合体(B)は302gであった。このうち242gがプロピレン系重合体成分(B1)なので、得られたプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)は60gであった。これらの収量の値を基にプロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)の重量比率を計算した結果、W(B1)が80wt%、W(B2)が20wt%となった。
第1工程の終了後に分析用に取り分けたプロピレン系重合体成分(B1)と第2工程の終了後に得られたプロピレン−エチレン共重合体(B)の分析を行い、エチレン含有量E(B1)、E(B)、MFR(B1)、MFR(B)の値を得た。
結果を表4に示す。また、W(B1)、W(B2)、E(B1)、E(B)、MFR(B1)、MFR(B)の値を用いて、E(B2)、MFR(B2)を計算した。これらの値も表4に示す。
表4に記載の重合条件を用いた点以外は製造例B−1と同様にして、プロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を行った。結果を表4に示す。
水素を25NL、エチレンを20g、予備重合触媒Cを固体触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)8mgと変更した以外は製造例B−1と同様にして、プロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を開始したが、第1工程終了後にプロピレン系重合体(A)をポリテトラフルオロエチレン系樹脂製のチューブで抜き出すことが出来ず、プロピレン−エチレン共重合体(B1)を製造する事が出来なかった。オートクレーブを開放した所、内部でプロピレン系重合体成分(B1)の大半が塊を作っていた。塊の一部をサンプルとして採取し分析した所、エチレン含有量は7重量%、MFRは20g/10minであった。
表5に記載の重合条件を用いた点以外は製造例B−1と同様にして、プロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を行った。
結果を表5に示す。
表7に記載の重合条件を用いた点以外は製造例B−1と同様にプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を行った。この際、製造例B−21では第1工程のみ実施し第2工程を行わなかった。
結果を表7に示す。
表8に記載の重合条件を用いた点以外は製造例B−1と同様にプロピレン−エチレン共重合体(B)の製造を行った。
結果を表8に示す。
基材層には、市販品の下記プロピレン系プロピレン系樹脂PP(C−1)を使用した。
PP(C−1)
市販品、日本ポリプロ社製商品名「ノバテックPP FL203D」
プロピレン単独重合体、MFR=3.0g/10min、融点162℃
1.配合
プロピレン系重合体(A)として製造例A−1で得られたPP(A−1)、プロピレン−エチレン共重合体(B)として製造例B−1で得られたPP(B−1)を、各々95重量%、5重量%となるように計量し、ヘンシェルミキサーに投入後、このプロピレン系重合体(A)とプロピレン−エチレン共重合体(B)の混合物100重量部に対して、下記の酸化防止剤、中和剤を下記の量で添加し、充分に混合した。
・酸化防止剤:
テトラキス{メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}メタン(BASFジャパン社製、商品名「イルガノックス1010」) 500wtppm
トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(BASFジャパン社製、商品名「イルガフォス168」) 500wtppm
・中和剤:ステアリン酸カルシウム 500wtppm
スクリュー口径15mmのテクノベル社製「KZW」二軸押出機にて、押出機温度=200℃、スクリュー回転数=300rpm、吐出量=3.0kg/hの条件で溶融混合し、ストランドダイから押し出された溶融樹脂を冷却水槽で冷却固化させながら引き取り、ストランドカッターを用いてストランドを直径3mm、長さ2mmに切断することでプロピレン系重合体樹脂組成物原料ペレットを得た。
(i)未延伸シートの成形
成形には口径30mmの表面層用押出機−1及び口径30mmの表面層用押出機−2、口径75mmの中間層用押出機−3が接続された、ダイス幅265mm、リップ開度1.5mmに調整した3種3層Tダイを用いた。得られたプロピレン系重合体樹脂組成物原料ペレットを押出機−1に、基材層用の樹脂としてPP(C−1)を押出機−2と押出機−3に投入し、240℃にて溶融押出を行った。
押出機−2の吐出量は3kg/h、押出機−3の吐出量は24kgとなるように調整した。押出機−1の吐出量は、未延伸シートを構成する各層の厚み比が、フィルム外観評価用サンプルとしては、シーラント層:基材層=1:19、物性評価用サンプルとしては、シーラント層:基材層=1:9となるように調製した。
ダイス壁面でのせん断速度は、下記式(1)により計算され、フィルム外観評価用サンプル製造時は118sec−1、物性評価用サンプル製造時は123sec−1であった。
溶融押出されたフィルムは、30℃に温調され3m/minで回転する冷却ロールにて冷却固化させ、厚さ約1mmの未延伸シートを得た。
次に、得られた未延伸シートをテンター式逐次二軸延伸装置にて105℃でMD方向に5倍、引き続きテンター炉内で160℃に予熱をかけた後、158℃でTD方向に9倍の延伸倍率で延伸し、5%緩和させつつ158℃で熱セットをかけて2種3層の二軸延伸プロピレン系積層延伸フィルムを得た。
フィルム外観評価用サンプルの全厚さは19μm、物性評価用サンプルの全厚さは20μmであった。
(1)表面荒れ、界面荒れ
表面荒れとは、図1に示すようなフィルム表面に生じる外観不良であり、界面荒れとは、図2に示すような積層フィルムのシーラント層(表層)とコア層(基材層)との積層界面に生じる外観不良である。図1中、矢印は、MD方向を示す。
前述の方法により得られたフィルム外観評価用サンプルの表層(シーラント層)のみ、基材層のみを各々浸漬オイル(屈折率1.515、25℃)で濡らし、目視評価を実施し、波模様が消失しない物を界面荒れによる波模様と特定した。
また、前記と同様の評価を実施し、波模様が消失する物を表面荒れによる波模様と特定した。界面荒れ、表面荒れにおいて、10人が目視にて観察し、8人以上が波模様が生じていないと判定したフィルムを○、5人以上7人以下が波模様が生じていないと判定し、実用上問題ないと判定したフィルムを△、6人以上が波模様があると判定し、波模様が鮮明であり、実用性に劣るフィルムを×と判定した。○、△は実用上問題ないレベルである。なお×のフィルムは透視感が劣っていた。
前述の方法により得られたフィルム外観評価用サンプルの外観を10人が目視にて観察し、8人以上が白濁感が生じていないと判定したフィルムを○、5人以上7人以下が白濁感が生じていないと判定し、実用上問題ないと判定したフィルムを△、全体的に白濁が散見されたフィルムを×と判定した。○、△は実用上問題ないレベルである。
前述の方法により得られたフィルム外観評価用サンプルの外観を目視し、フィッシュアイの有無を確認した。フィッシュアイがほぼ見られず、外観に優れるものを○、フィッシュアイが多少確認されたものを△、フィッシュアイが多数発生して外観が著しく劣るものを×と判定した。
前述した未延伸シートの成形により得られた未延伸シートの外観を10人が目視にて観察し、8人以上がスジが生じていないと判定したシートを○、5人以上7人以下がスジが生じていないと判定し、実用上問題ないと判定したフィルムを△、6人以上が全体的にスジがあると判断したフィルムを×と判定した。○、△は実用上問題ないレベルである。
(1)ヒートシール温度(300g/15mm)
10mm×200mmのヒートシールバーを用い、得られた物性評価用サンプルのシーラント層同士を、上方のヒートシールバーのみを60℃から170℃の範囲で5℃区切りで加熱し、圧力1kg/cm2、時間1秒のヒートシール条件下で溶融押出しした方向(MD)に垂直になるようにシールした試料から15mm幅のサンプルを切り取り、引張試験機を用いて引張速度500mm/分にて引き離し、300gの強度となる温度を求めた。
物性評価用サンプルを、溶融押出しした方向(MD)に平行に、幅15mm、長さ200mm(L0)の短冊状に切出し、前記ヒートシール温度に調整したギアオーブンに投入し、24時間後のMD方向の長さ(L)を測定した。測定したL0とLを用い、以下に示した式によりそれぞれの収縮率(%)を定めた。
収縮率=[(L0−L)÷L0]×100
前記ヒートシール温度(300g/15mm)に調整したヒートシール装置を用い、前記ヒートシール温度(300g/15mm)測定手法と同様にして、ヒートシールを実施し、得られたヒートシール物品のシール部の外観を目視して評価した。
8人以上がシール部の変形がないと判定したフィルムを○、5人以上7人以下がシール部の変形が小さく、実用上問題ないと判定したフィルムを△、6人以上が全体的に変形シワが生じ、実用上問題あると判断したフィルムを×と判定した。
物性評価用サンプルを用い、ASTM F1921−98 B法に準拠し、下記条件にてホットタック強度を測定した。シールバーの長手方向が溶融押出しした方向(MD)に垂直になるように測定を実施し、最大ホットタック強度(HT1)と、最大ホットタック強度を示したシール温度から5℃上昇させた温度で測定したホットタック強度(HT2)を取得し、両者の差を求める事でホットタック強度の優劣を定めた。
測定機器:Lako Tool & Mfg社製 SL−10
サンプル形状:短冊
サンプル幅:15mm
サンプル長さ:13inch
測定温度:60℃〜160℃、5℃刻み
シールバー形状:フラット
シールバー幅:0.5mm
シール圧力:0.3N/mm2
加熱:上下同一温度
剥離速度:200mm/s
冷却時間:100ms
強度読み取り方法:20mmから30mmの間で測定される強度の最大値
得られたフィルムは、プロピレン系樹脂組成物原料が本発明の特定要件を全て満足しているため、フィルム外観に優れ、HS温度も127℃と充分に低く、HS部外観も収縮シワが見られず、ホットタック強度差も28gf/15mmと小さいといった満足される結果であった。
プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を表9に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表9に示す。
実施例5では、若干の分散不良が見られたが実用上問題ないレベルであった。それ以外においては、いずれの評価結果も満足される結果であった。
プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を表9に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表9に示す。
比較例1においては、プロピレン−エチレン共重合体(B)が配合されていないため、顕著な表面荒れと界面荒れが同時に生じ、外観に劣るフィルムしか得られなかった。さらに、ホットタック強度差も48gf/15mmと大きく、包装フィルムとして実用上問題ある結果であった。比較例2においては、プロピレン−エチレン共重合体(B)の配合量が不足しているため、界面荒れの改善が見られず、外観に劣るフィルムしか得られなかった。比較例3においては、プロピレン−エチレン共重合体(B)の配合量が過剰であり、分散状態の悪化に起因するスジが散見され、評価に耐えうるフィルムを得られなかった。
実施例1のプロピレン系重合体(A)を製造例A−3〜8で得られたPP(A−3)〜PP(A−8)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表10に示す。
実施例6は、HS温度が147℃と若干高く、HS部に少々の収縮シワを生じたが、実用上問題ないレベルであった。実施例7〜11においては、いずれの評価結果も満足される結果であった。
実施例1のプロピレン系重合体(A)を製造例A−2で得られたPP(A−2)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表10に示す。得られたフィルムは外観は問題ないが、HS温度が150℃を超えておりHS部の収縮シワが顕著に見られたため、実用上はやや問題となるHS部外観であった。
実施例1のプロピレン系重合体(A)を製造例A−3で得られたPP(A−3)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を80:20とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表10に示す。得られたフィルムは外観は問題ないが、HS温度が150℃を超えておりHS部の収縮シワが顕著に見られたため、実用上はやや問題となるHS部外観であった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−2〜6で得られたPP(B−2)〜PP(B−6)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表11に示す。
得られたフィルムは、プロピレン系樹脂組成物原料が本発明の特定要件を全て満足しているため、外観に優れ、物性も満足されるものであった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−9〜12で得られたPP(B−9)〜PP(B−12)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表12に示す。
実施例19はテンター炉内での配向結晶に起因する白濁模様が若干見られたが、使用上問題ないレベルであった。実施例22は、界面荒れが若干生じていたが、使用上問題ないレベルであった。それ以外においては、いずれの評価結果も満足される結果であった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−8、B−13で得られたPP(B−8)、PP(B−13)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。
比較例4は、テンター炉内で極度の配向結晶を呈し、フィルム全体の白濁のまだら模様が生じ、実用に耐えない外観であった。フィルムを得ることが出来なかった。比較例5は、表面荒れと界面荒れが顕著に生じ、さらに全体的に透視性が低下しており、実用に耐えない外観であった。結果を表12に示す。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−14〜19で得られたPP(B−14)〜PP(B−19)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表13に示す。
実施例23は配向結晶に起因する白濁ムラが若干見られたが、使用上問題ないレベルであった。実施例28は、若干の表面荒れと界面荒れが生じていたが、使用上問題ないレベルであった。それ以外においては、いずれの評価結果も満足される結果であった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)をB−20で得られたPP(B−20)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。
得られたフィルムは表面荒れと界面荒れが顕著に生じており、実用に耐えない外観であった。
結果を表13に示す。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−22〜23で得られたPP(B−22)〜PP(B−23)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様に、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表14に示す。
いずれの評価結果も満足される結果であった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−21、B−24で得られたPP(B−21)、PP(B−24)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表14に示す。
比較例7は、表面荒れと界面荒れが顕著に生じたため、実用に耐えうるフィルムは得られなかった。比較例8は、プロピレン−エチレン共重合体(B)に含まれるプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)が過剰であり、分散状態の悪化に起因するスジが散見され、テンター炉内での破膜が頻発したため、評価に耐えうるフィルムを得られなかった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−26〜30で得られたPP(B−26)〜PP(B−30)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表15に示す。
実施例35は高分子量成分の分散不良に起因する微小なフィッシュアイを核としたボイド痕が若干見られたが、使用上問題ないレベルであった。それ以外においては、いずれの評価結果も満足される結果であった。
実施例1のプロピレン−エチレン共重合体(B)を製造例B−25、B−31で得られたPP(B−25)、PP(B−31)に変更し、プロピレン系重合体(A)、プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率を90:10とした以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表15に示す。
比較例9は、プロピレン−エチレン共重合体(B)のMFR(B)が低いため、プロピレン系重合体(A)との分散性が劣るため、分散状態の悪化に起因するスジが散見され、評価に耐えうるフィルムを得られなかった。比較例10は、プロピレン−エチレン共重合体(B)中のMFR(B1)とMFR(B2)の格差が大きいために生じた高分子量ゲル起因のフィッシュアイを核としたボイド痕が顕著に生じ、評価に耐えうるフィルムを得られなかった。
実施例1において、プロピレン系重合体樹脂組成物100重量部に対して、さらに三井化学社製商品名「タフマーXM7070」(プロピレン−ブテンランダム共重合体、MFR=7.0g/10min、Tm=75℃)を、それぞれ5、10、20重量部と添加した以外は、実施例1と同様にして、配合、造粒、成形、外観評価、物性評価を実施した。結果を表16に示す。
プロピレン−ブテンランダム共重合体は固化速度を遅延させる効果があるため、ホットタック強度は低下するが、ホットタック強度差は小さく、フィルム外観に優れ、HS温度も十分に低く満足なものであった。
Claims (6)
- 下記(A)及び(B)の合計100重量部基準で、下記特性(A−I)〜(A−III)を有するメタロセン系プロピレン系重合体(A)97〜65重量部と、下記特性(B−I)〜(B−II)を有するプロピレン−エチレン共重合体(B)3〜35重量部を含有するプロピレン系重合体樹脂組成物が表層に積層され、二軸方向に延伸されたプロピレン系積層延伸フィルムであって、
前記プロピレン−エチレン共重合体(B)は、(B1)及び(B2)の合計100重量%基準で、下記特性(B1−i)を有するプロピレン系重合体成分(B1)65〜95重量%と、下記特性(B2−i)及び(B2−ii)を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)5〜35重量%とからなり、表層が積層される基材層が、プロピレン系樹脂からなる層であることを特徴とするプロピレン系積層延伸フィルム。
(A−I)重合体(A)中のエチレン含有量E(A)が0〜6.0重量%の範囲にある
(A−II)重合体(A)のメルトフローレートMFR(A)が0.1〜100g/10minの範囲にある
(A−III)重合体(A)のGPC測定における重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比であるMw/Mnが2〜4の範囲にある
(B−I)共重合体(B)中のエチレン含有量E(B)が0.4〜13重量%の範囲にある
(B−II)共重合体(B)のメルトフローレートMFR(B)が0.5〜20g/10minの範囲にある
(B1−i)重合体成分(B1)中のエチレン含有量E(B1)が0〜6.0重量%の範囲にある
(B2−i)共重合体成分(B2)中のエチレン含有量E(B2)が8〜25重量%の範囲にある
(B2−ii)共重合体成分(B2)のメルトフローレートMFR(B2)が0.0001〜0.5g/10minの範囲にある - プロピレン系重合体(A)は、エチレン含有量E(A)が0.5〜6.0重量%、メルトフローレートMFR(A)が2〜30g/10minである請求項1に記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
- ヒートシール温度(300g/15mm)が、80℃以上150℃以下であり、前記ヒートシール温度は、15mm幅のサンプルを、引張試験機を用いて引張速度500mm/分にて引き離し、300gの強度となる温度である請求項1又は2に記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
- プロピレン−エチレン共重合体(B)は、プロピレン系重合体成分(B1)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B2)とを多段重合して製造されたものである請求項1〜3のいずれかに記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
- プロピレン−エチレン共重合体(B)が、チーグラー・ナッタ系プロピレン−エチレン共重合体である請求項1または4に記載のプロピレン系積層延伸フィルム。
- 請求請1〜5のいずれかに記載のプロピレン系積層延伸フィルムを用いたヒートシール性包装用フィルム。
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