JP6481279B2 - シーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物とそれからなるフィルム - Google Patents
シーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物とそれからなるフィルムInfo
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Description
そのシール層に使用されるポリプロピレン系樹脂(PP)は、従来からチーグラー系PPが提案されているが、クリーン性(ベタツキ、ブリードアウト、残留揮発分等)が劣るために、クリーン性に優れた、メタロセン系PP化が望まれている。
しかしながら、メタロセン系PPを溶断シール層に用いた場合、チーグラー系PPを使用した場合と比較し、溶断ヒートシール強度が低下するといった問題があった。
例えば、上記特許文献1には、プロピレン単独重合体で形成された中間層と、前記中間層を挟むように表裏面に設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層とを備え、前記中間層には、プロピレン単独重合体100質量部に対し、結晶化核剤が0.005〜0.1重量部含まれていることを特徴とする溶断シール用OPPフィルムが開示されている。
また、上記特許文献2には、少なくともマット層とシール層の2層を含む積層フィルムであって、前記マット層がプロピレン系ブロック共重合体(A)を主成分とし、少なくともアルキルスルホン酸塩を含有する帯電防止剤を3000〜10000ppm添加したものであり、また、前記シール層がプロピレン系ランダム共重合体樹脂(B)50〜80重量%と、密度が0.870〜0.895のエチレン−α−オレフィン共重合体樹脂(C)20〜50重量%とからなる樹脂組成物100重量部に対し、滑剤及び/あるいは帯電防止剤を合計で2000〜5000ppm添加したものであることを特徴とするポリオレフィン系樹脂積層フィルムが開示されている。
また、上記特許文献3には、ポリプロピレン系樹脂を主体とする基層の表裏両面にポリオレフィン系樹脂を主体とするシール層が積層されており、二軸延伸されているとともに、厚みが10μm以上70μm未満であり、かつ、ヘイズ値が0.4%以上5.0%以下である生鮮品包装用のポリプロピレン系樹脂積層フィルムであって、基層およびシール層を構成するポリプロピレン系樹脂が気相法によって形成されたものであるとともに、少なくともシール層中に無機微粒子が添加されており、かつ、基層を形成する樹脂、シール層を形成する樹脂の少なくとも一方に防曇剤が配合されていることなどを満たすことを特徴とする生鮮品包装用のポリプロピレン系樹脂積層フィルムが開示されている。
さらに、上記特許文献4には、NMRペンタッド分率93〜98%のプロピレン単独重合体を含む(A)層と、プロピレン系ランダム共重合体とポリエチレン系樹脂を含む(B)層の2層を有することを特徴とする二軸延伸ポリプロピレン系フィルムが開示されている。
しかしながら、上記提案されている溶断シール用OPPフィルムでは、溶断シール強度などの性能の点で、未だ十分とはいえない。
ポリプロピレン延伸フィルム、特にポリプロピレン二軸延伸フィルムは、その優れた機械的物性、光学的物性により包装材料等、主に食品包装用途に広く使用されているが、その溶断ヒートシール層には、チーグラー・ナッタ(ZN)系触媒で重合された樹脂が主に用いられているため、クリーン性に劣り、そのため、ベタツキやブリードアウト、残留揮発分等が少ないクリーンな材料が求められている。
(X−i):メルトフローレート(MFR:230℃、2.16kg荷重)が1.0〜80.0g/10分である。
(X−ii):DSC法(示差走査熱量計測定)により測定される融解ピーク温度が(Tm)が110℃〜150℃である。
(X−iii):伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.5〜6.0である。
(X−iv):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Q値)が2.5〜5.5である。
さらに、第3の発明によれば、第1又は2の発明において、ポリプロピレン樹脂(X)が、下記(X−v)〜(X−vi)の特性を有することを特徴とするシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物が提供される。
(X−v):25℃でp−キシレンに可溶となる成分の割合(CXS)が、0.01〜5.0重量%である。
(X−vi):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上である。
また、第8の発明によれば、第7の発明において、溶断シールに用いられることを特徴とするポリプロピレン系フィルムが提供される。
以下で、成分(X)及び(Y)が満たすべき特性などについて、項目毎に、詳細に述べる。
本発明のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物においては、まず、以下の(X−i)〜(X−iii)の各特性を有することが必須であり、かつ、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)を使用することを特徴とする。
(X−i):MFRが1.0〜80.0g/10分である。
(X−ii):DSC法(示差走査熱量計測定)により測定される融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(X−iii):伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.5〜6.0である。
本発明における長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)のメルトフローレート(MFR)は、1.0〜80.0g/10分の範囲であることが必要であり、好ましくは2.0〜20.0g/10分、さらに好ましくは3.0〜10.0g/10分である。この範囲を下回るものは、流動性不足となり、各種の成形に対して押出機の負荷が高すぎるなどの問題が生じ、一方、上回るものは、張力不足により、高溶融張力材としての特性が乏しくなり、適さないものとなる。
MFR値の制御の方法は、周知であり、ポリプロピレン樹脂(X)の重合条件である温度や圧力を調節したり、水素等の連鎖移動剤を重合時に添加する水素添加量の制御により、容易に調整を行なうことができる。
なお、MFRは、JIS K7210:1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)およびメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」のA法、条件M(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定したもので、単位はg/10分である。
本発明における長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)のDSC法(示差走査熱量計測定)により測定される融解ピーク温度(Tm)が110℃〜150℃の範囲であることが必要であり、好ましくは110℃〜145℃、より好ましくは115℃〜140℃、更に好ましくは120℃〜135℃である。110℃を下回るとフィルムの耐熱性が低下し好ましくなく、150℃を超えるとフィルムの透明性が悪化し外観不良となり好ましくない。
なお、融点は、TA社製DSC(Q2000型)を用い、試料5.0mgを採り、一旦200℃まで加熱し5分間保持した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度とした。
本発明における長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は一軸伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.5〜6.0の範囲であることが必要である。
λmaxが小さすぎると、溶融張力が低下する。したがって、λmaxは、好ましくは1.5以上、より好ましくは3.0以上、さらに好ましくは4.0以上である。一方、λmaxが大きすぎると、他の樹脂との分散性が劣る。また、フィルムの透明性が悪化してしまうという問題が生じる。したがって、λmaxは、好ましくは6.0以下、より好ましくは5.9以下、さらに好ましくは5.8以下である。
・治具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
・測定温度:180℃
・歪み速度:0.1/sec
・試験片の作製:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作製する。
歪み速度は、0.001/sec〜10.0/secの範囲で測定可能であり、歪硬化度は、歪み速度の違いで変化する。歪硬化度の歪み速度依存性は、導入された分岐の形態や長さで変化すると考えられる。
なお、上記の歪み量が4.0となるまでのηmax/ηlin=λmaxの値が1.1を超える場合に、歪硬化性を持つと定義する。
歪硬化性は、分岐成分が導入された長期緩和成分が存在する時に、歪硬化性を発現する。したがって、λmaxの値は、分岐成分の量および分岐長さが多く、長いほど、大きな値となる。
これは、骨格炭素数に換算すると、約400以上に相当する。ここでいう骨格炭素とは、プロピレン単独、またはプロピレンとエチレンの共重合を行った場合には、メチル炭素以外の全ての炭素原子を意味する。また、上記モノマーの他にブテンを用いた場合には、メチル炭素およびエチル炭素原子以外の全ての炭素原子を意味する。分岐鎖の長さがより長くなると、溶融張力は、より高くなると考えられる。また、分岐鎖の長さがより長くなると、伸長粘度の測定において、より遅い歪み速度領域においても、歪み硬化が検出されるようになると考えられている。
ここでいうポリプロピレン分子量換算値は、厳密にはGPCで測定される分子量値とは異なるものであるが、GPCで測定される数平均分子量(Mn)に近似している。したがって、本発明のポリプロピレン樹脂(X)の分岐鎖の長さは、GPCで測定される数平均分子量(Mn)として、好ましくは1.1万以上、より好ましくは2.1万以上、さらに好ましくは4.2万以上である。
本発明における長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比[Mw/Mn(以下Q値という。)]が2.5〜5.5であることが好ましい。
Q値は、分子量分布の広がりを表す指標であり、この値が大きいほど、分子量分布が広いことを意味する。したがって、成形性の観点からQ値は、好ましくは2.5以上、より好ましくは2.6以上、さらに好ましくは2.7以上である。一方、低分子量成分の量に起因するクリーン性の観点から、Q値は、好ましくは5.5以下、より好ましくは5.2以下、さらに好ましくは5.0未満である。
そこで、本発明のような分子量分布は、多段重合法により一の重合段階でプロピレン系重合体を重合し、他の重合段階で異なる分子量のプロピレン重合体を製造する際に、それぞれの重合段階で製造するプロピレン系重合体の分子量を増減させたり、重合量の重量割合を増減させたりすることや、複数のメタロセン錯体を含む触媒を用いる方法により異なる分子量のプロピレン系重合体を与えるメタロセン錯体の組み合わせ及びその比率を調整することで、活性点の質に分布を持たせることや、活性点の質に分布が生じるように、メタロセン錯体を担体に担持させた触媒を使用すること、これらの組み合わせの方法等を用いることにより、得ることができる。
また、水素等の連鎖移動剤を重合時に添加する方法により、Q値を容易に調整することができる。さらに、エチレンなどのコモノマー含有量が増すと、Q値が狭くなるという傾向を利用して、コモノマー含有量によっても、調整することができる。
・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本直列)
・移動相溶媒:オルトジクロロベンゼン(ODCB)
・測定温度:140℃
・流速:1.0ml/min
・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。
GPC測定で得られた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(PS)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
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。
なお、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
本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、立体規則性が高く、製品となったときにベタツキやブリードアウトの原因となる低結晶性成分が少ないことが好ましい。この低結晶性成分は、25℃キシレン可溶成分量(CXS)によって評価され、それが成分(X)全量に対して、0.01〜5.0重量%であることが好ましい。上限値については、より好ましくは3.0重量%、さらに好ましくは1.0重量%、特に好ましくは0.5重量%である。より好ましい下限値は、0.03重量%である。
2gの試料を300mlのp−キシレン(0.5mg/mlのBHTを含む)に130℃で溶解させ溶液とした後、25℃で12時間放置する。その後、析出したポリマーを濾別し、濾液からp−キシレンを蒸発させ、さらに100℃で12時間減圧乾燥し室温キシレン可溶成分を回収する。この回収成分の重量の仕込み試料重量に対する割合(重量%)をCXSと定義する。
また、有機アルミニウム化合物の量を増やすと、錯体の一部に配位したり、変質させることにより、立体規則性が低下する。したがって有機アルミニウム化合物の量を最適化することにより、CXSの量を制御可能である。
本発明に用いる長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)は、13C−NMRによって得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上であることが好ましい。
mm分率は、ポリマー鎖中、頭−尾結合からなる任意のプロピレン単位3連鎖中、各プロピレン単位中のメチル分岐の方向が同一であるプロピレン単位3連鎖の割合である。mm分率は、ポリプロピレン分子鎖中のメチル基の立体構造がアイソタクチックに制御されている程度を示す値であり、高いほど、アイソ特異性が高いことを意味する。
弾性率等の機械的物性の観点から、mm分率は、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上である。
また、主鎖および分岐鎖の立体規則性は、後述するプロピレン系重合体の製造方法で用いられる触媒成分[A−1]および[A−2]のもつ立体規則能力によって決まる。分岐鎖のアイソ特異性が低いと、たとえ主鎖のアイソ特異性が高くても、重合体全体としての結晶性を落としてしまい、弾性率等の機械的物性が低下する。そこで、本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、主鎖、分岐鎖とも、アイソ特異性が高いことが好ましい。その値としては、主鎖、側鎖ともに、mm分率として、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上であり、さらに好ましくは97%以上である。
mm分率は、使用するメタロセン錯体の選択や重合温度等により、容易に調整を行なうことができる。
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2、−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃においてプロトン完全デカップリング法で測定する。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定する。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
データポイント数:32768
mm分率の解析は、前記の条件により測定された13C−NMRスペクトルを用いて行う。
スペクトルの帰属は、Macromolecules,(1975年)8卷,687頁やPolymer, 30巻 1350頁(1989年)を参考に行う。
なお、mm分率決定のより具体的な方法は、特開2009−275207号公報の段落[0053]〜[0065]に詳細に記載されており、本発明においても、この方法に従って行うものとする。
本発明の長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)の分岐構造を発現させる機構、メカニズムを以下のように推察して、後述するような触媒成分およびプロピレン系重合体の重合方法の好ましい態様を示す。
分岐構造に関しては、分岐構造ができる機構、メカニズムを考慮して、本発明者らは、下記のように推察している。
すなわち、β−メチル脱離と一般に呼ばれる特殊な連鎖移動反応を生じる活性種から、ポリマー片末端が主としてプロペニル構造(ビニル構造)を示し、所謂マクロマーが生成する。
βメチル脱離反応で停止した末端のプロペニル構造(ビニル構造)を下記に示す(参照文献:Macromol. Rapid Commun. 2000,21,1103―1107)。
したがって、本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、下記構造式(2)に示すような特定の分岐構造を有する。
構造式(2)において、Ca、Cb、Ccは、分岐炭素に隣接するメチレン炭素を示し、Cbrは、分岐鎖の根元のメチン炭素を示し、P1、P2、P3は、プロピレン系重合体残基を示す。
P1、P2、P3は、それ自体の中に、構造式(2)に記載されたCbrとは、別の分岐炭素(Cbr)を含有することもあり得る。
分岐メチン炭素Cbrに近接する3つのメチレン炭素が、ジアステレオトピックに非等価に3本に分かれて観測されることが特徴である。
分岐数は、上記の13C−NMRによる帰属を利用して、31.5〜31.7ppmに観測される分岐炭素(Cbr)の全骨格形成炭素1000個あたり個数を分岐数(密度)とする。但し、全骨格形成炭素とは、メチル炭素以外の全ての炭素原子を意味する。
したがって、分岐数は、好ましくは0.1個以下、より好ましくは0.08個以下、さらに好ましくは0.06個以下である。また、下限としては0.01個以上である。
全骨格形成炭素1000個あたりの分岐数を0.1個以下にすることで、λmaxを6未満にすることができる。
例えば、本発明のポリプロピレン樹脂(X)では、マクロマーの分子量は、数平均分子量で5万の場合、組み込まれた分岐鎖の平均分子量が5万あり、骨格炭素に換算すると2400個と、解釈される。
上記マクロマーの数平均分子量は、GPCにおいてプロピレン重合体中のマクロマー部分のピークトップ、またはマクロマーを生じる活性種のみを用いてマクロマーの重合を単独で行った場合の分子量から求めることができる。
また、触媒成分[A−1]由来の分子量成分には、触媒成分[A−1]自身でマクロマーを取り込んで、できた分岐構造も存在する。
上記触媒成分[A−1]由来、触媒成分[A−2]由来の分子量分布の一例を、図2に示す。
しかしながら、ここで開示されたプロピレン単独重合体は、単一の錯体で製造するため、プロピレン重合体の分子量分布が異なり、その分子量分布中に分岐成分が効果的に高分子量側に導入されていないため、歪硬化度は小さいものの分岐個数が多く含まれている。また、分子量分布の高分子量側への偏りが大きい。その結果、分岐点の個数に由来すると考えられる溶融時の延展性の悪化を引き起こすという問題が生じる。
また、規則性は低いものの、融点が高くヒートシール材として用いた場合には、成形時にヒートシール温度が十分低くできない。また、規則性自体が低いために、低分子量成分にべたつき成分が増えてしまう。
本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、分岐数が従来の分岐型重合体に比べて、必ずしも多くはないが、複数の錯体を組み合わせることで、分岐を高分子量側にも導入することにより、溶融張力を改良し、かつ分岐量を制御することにより、溶融時の延展性悪化を抑制した物である。
ここで、GPC−Visの測定方法に関しては、原理的に同一であれば、どのような方法を用いても、分岐に関する分布の情報が得られるが、例えば、好ましい測定方法及び測定機器に関しては、後述の構造解析例に記載の方法を挙げることができる。
側鎖の立体規則性は、触媒成分[A−1]単独による重合体の立体規則性と等しいと考えられる。
尚、主鎖および側鎖の立体規則性の詳細については、後述する。
しかし、本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、分子量分布を広げ、分岐を導入することにより、分子量分布の拡大による制御が行われているが、低分子量成分が増大せずに、高分子量成分が増大するために、上記のようなデメリットが発生しない。
このように、本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、長鎖分岐型であるために、従来のプロピレン系重合体にみられない溶融延展性や溶融張力を制御した、物性と加工性のバランスに優れたものとなっている。
本発明のポリプロピレン樹脂(X)は、プロピレンとコモノマーとを共重合して得られる重合体である。コモノマーとしては、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどから選ばれる一種又は二種以上のコモノマーを用いることができ、好ましくはエチレンである。コモノマーとして、1.0モル%以上、10.0モル%以下を含有し得る。
プロピレンと少量のコモノマーを共重合するいわゆるランダム共重合して得られるプロピレン系ランダム共重合体は、プロピレン単独重合体と比べて、コモノマーによって結晶性が低下するため、容器、蓋といった分野に使用する場合には、柔軟性、透明性が向上するという利点がある。
したがって、コモノマーを含有させたランダム共重合体にすることが好ましい。
重合時に加えるコモノマーの役割として、コモノマーへの連鎖移動がβメチル脱離反応と競合し、マクロマーの生成効率を低下させることも挙げられる。その結果としてコモノマーの量を制御することができ、本発明のポリプロピレン樹脂(X)のλmaxなどの物性値を適切な範囲に制御することが可能である。
また、コモノマーの量の範囲に関しては、コモノマーが多すぎると、結晶性が低下しすぎて融点が低下し、製品の耐熱性を悪化させるという問題が生じてしまう。
したがって、柔軟性、透明性と、耐熱性、溶融張力のバランスがよい本発明のポリプロピレン樹脂(X)を得るためには、エチレンなどのコモノマー含有量を10モル%以下にすることが好ましく、より好ましくは9.0モル%以下であり、更に好ましくは8.0モル%以下である。
反対に、コモノマーが少なすぎると、結晶性が高くなりすぎてしまい、ヒートシール材として用いた場合に、ヒートシール温度を高くしなければならず、製品の性能を損なう。また、結晶性が高くなると、透明性が悪化する。また、他の材料とブレンドした場合に、互いに結晶性に差がある場合に、分散が不良となり、フィルムにムラ感が出る等の外観の不具合が生じる。
したがって、本発明のポリプロピレン樹脂(X)を得るためには、エチレンなどのコモノマー含有量を1.0モル%以上にすることが好ましく、より好ましくは2.0モル%以上であり、更に好ましくは3.0モル%以上である。
本発明のポリプロピレン樹脂(X)のエチレン含有量は、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、測定した13C−NMRスペクトルを解析することにより求める。
・溶媒:ODCB/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
Macromolecules;17,1950(1984)
上記条件により測定されたスペクトルの帰属は、下表の通りである。表中Sααなどの記号は、以下の文献の表記法に従い、Pはメチル炭素、Sはメチレン炭素、Tはメチン炭素をそれぞれ表わす。
Carman,Macromolecules;10,536(1977)
[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。
従って、
[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。
エチレン含有量(モル%)=([PEP]+[PEE]+[EEE])×100
エチレン含有量のモル%(X)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
本発明のポリプロピレン樹脂(X)を製造する方法については、本発明の特徴である上記の物性を満足するプロピレン系重合体が得られる方法であればよく、特に制限はないが、好ましくは長鎖分岐型プロピレン系重合体が得られる下記のような複数の錯体を用いる方法を挙げることができる。
すなわち、上記の長鎖分岐型のプロピレン系重合体を製造する方法であって、プロピレン重合用触媒として、下記の触媒成分(A)、(B)及び(C)を用いて、プロピレンとα−オレフィンを共重合すること、また、重合方法としては、プロピレンを溶媒として用いるバルク重合または各モノマーをガス状に保つ気相重合を行う、本発明の特性を有するプロピレン系重合体の製造方法が挙げられる。
(A):下記一般式(a1)で表される化合物である成分[A−1]から少なくとも1種類、および一般式(a2)で表される化合物である成分[A−2]から少なくとも1種類、選んだ2種以上の周期表4族の遷移金属化合物
成分[A−1]:一般式(a1)で表される化合物
成分[A−2]:一般式(a2)で表される化合物
(B):イオン交換性層状珪酸塩
(C):有機アルミニウム化合物
(1)触媒成分(A)
(i)成分[A−1]:一般式(a1)で表される化合物
また、置換された2−フリル基、置換された2−チエニル基、置換された2−フルフリル基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、トリアルキルシリル基、が挙げられる。これらのうち、メチル基、トリメチルシリル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
さらに、R11およびR12として、特に好ましくは、2−(5−メチル)−フリル基である。また、R11およびR12は、互いに同一である場合が好ましい。
ただし、2−(5−メチル)−フリル基を用いた場合には、分岐差が十分長くなりすぎて、歪硬化度が大きくなりすぎる場合があり、R11およびR12として、2−(5−メチル)−フリル基を用いる場合には、エチレン含有量をあげる、MFRを上げるなどの手法と組み合せて、プロピレン系重合体の物性値を制御できる。
R13およびR14としては、好ましくは少なくとも1つが、フェニル基、4−tブチルフェニル基、2,3―ジメチルフェニル基、3,5―ジtブチルフェニル基、4−フェニル−フェニル基、クロロフェニル基、ナフチル基、又はフェナンスリル基であり、更に好ましくはフェニル基、4−tブチルフェニル基、4−クロロフェニル基である。また、R13およびR14が互いに同一である場合が好ましい。
上記のQ11の具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2−エチレン、等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n−プロピル)シリレン、ジ(i−プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることができる。これらの中では、炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1〜20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、アルキルシリレン基、アルキルゲルミレン基が特に好ましい。
ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、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}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジフェニルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−トリメチルシリル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−フェニル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(4,5−ジメチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウムジクロライド、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−ベンゾフリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジフェニルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フルフリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、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−クロロフェニル)−インデニル}]ハフニウム、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−フルオロフェニル)−インデニル}]ハフニウム、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−トリフルオロメチルフェニル)−インデニル}]ハフニウム、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}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、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−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、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}]ハフニウム、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−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、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−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−t−ブチル−2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル}]ハフニウム、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−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、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−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニル−インデニル}]ハフニウム、などを挙げることができる。
ただし、煩雑な多数の例示を避けて代表的例示化合物のみ記載した。また中心金属がハフニウムの化合物を記載したが、同様のジルコニウム化合物も使用可能であり、種々の配位子や架橋結合基または補助配位子を任意に使用し得ることは自明である。
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−4−ヒドロアズレニル)}ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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−2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−クロロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(9−フェナントリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−n−プロピル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−(9−シラフルオレン−9,9−ジイル)ビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−クロロ−2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−(9−シラフルオレン−9,9−ジイル)ビス{2−エチル−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、などが挙げられる。
次に、本発明のポリプロピレン樹脂(X)の製造方法に用いられる触媒成分(B)は、イオン交換性層状珪酸塩である。
(i)イオン交換性層状珪酸塩の種類
本発明において、原料として使用するイオン交換性層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記する。)とは、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、かつ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)が含まれることが多いが、それらを含んでもよい。それら夾雑物の種類、量、粒子径、結晶性、分散状態によっては純粋な珪酸塩以上に好ましいことがあり、そのような複合体も、成分(B)に含まれる。
尚、本発明に係る原料とは、後述する本発明に係る化学処理を行う前段階の珪酸塩をさす。また、本発明で使用する珪酸塩は、天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。それらを含んでもよい。
すなわち、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族、バーミキュライト等のバーミキュライト族、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群等である。
本発明に係る触媒成分(B)のイオン交換性層状珪酸塩は、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を施すことが好ましい。ここでイオン交換性層状珪酸塩の化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と粘土の構造に影響を与える処理のいずれをも用いることができ、具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。
酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造のAl、Fe、Mg、等の陽イオンの一部または全部を溶出させることができる。
酸処理で用いられる酸は、好ましくは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸から選択される。
処理に用いる塩類(次項で説明する)および酸は、2種以上であってもよい。塩類および酸による処理条件は、特には制限されないが、通常、塩類および酸濃度は、0.1〜50重量%、処理温度は、室温〜沸点、処理時間は、5分〜24時間の条件を選択して、イオン交換性層状珪酸塩から成る群より選ばれた少なくとも一種の化合物を構成している物質の少なくとも一部を溶出する条件で行うことが好ましい。また、塩類および酸は、一般的には水溶液で用いられる。
なお、本発明では、以下の酸類、塩類を組み合わせたものを処理剤として用いてもよい。また、これら酸類、塩類の組み合わせであってもよい。
本発明においては、塩類で処理される前の、イオン交換性層状珪酸塩の含有する交換可能な1族金属の陽イオンの40%以上、好ましくは60%以上を、下記に示す塩類より解離した陽イオンと、イオン交換することが好ましい。
このようなイオン交換を目的とした塩類処理で用いられる塩類は、1〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンと、ハロゲン原子、無機酸および有機酸から成る群より選ばれた少なくとも一種の陰イオンとから成る化合物であり、更に好ましくは、2〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンとCl、Br、I、F、PO4、SO4、NO3、CO3、C2O4、ClO4、OOCCH3、CH3COCHCOCH3、OCl2、O(NO3)2、O(ClO4)2、O(SO4)、OH、O2Cl2、OCl3、OOCH、OOCCH2CH3、C2H4O4およびC5H5O7から成る群から選ばれる少なくとも一種の陰イオンとから成る化合物である。
また、Ti(OOCCH3)4、Ti(CO3)2、Ti(NO3)4、Ti(SO4)2、TiF4、TiCl4、Zr(OOCCH3)4、Zr(CO3)2、Zr(NO3)4、Zr(SO4)2、ZrF4、ZrCl4、ZrOCl2、ZrO(NO3)2、ZrO(ClO4)2、ZrO(SO4)、HF(OOCCH3)4、HF(CO3)2、HF(NO3)4、HF(SO4)2、HFOCl2、HFF4、HFCl4、V(CH3COCHCOCH3)3、VOSO4、VOCl3、VCl3、VCl4、VBr3等が挙げられる。
酸、塩処理の他に、必要に応じて、下記のアルカリ処理や有機物処理を行ってもよい。アルカリ処理で用いられる処理剤としては、LiOH、NaOH、KOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Sr(OH)2、Ba(OH)2などが例示される。
また、有機物処理に用いられる有機処理剤の例としては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、N,N−ジメチルアニリニウム、トリフェニルホスホニウム、等が挙げられる。
また、有機物処理剤を構成する陰イオンとしては、塩類処理剤を構成する陰イオンとして例示した陰イオン以外にも、例えば、ヘキサフルオロフォスフェート、テトラフルオロボレート、テトラフェニルボレートなどが例示されるが、これらに限定されるものではない。
イオン交換性層状珪酸塩の吸着水および層間水の加熱処理方法は、特に制限されないが、層間水が残存しないように、また、構造破壊を生じないよう条件を選ぶことが好ましい。加熱時間は0.5時間以上、好ましくは1時間以上である。その際、除去した後の成分(B)の水分含有率が、温度200℃、圧力1mmHgの条件下で2時間脱水した場合の水分含有率を0重量%とした時、3重量%以下、好ましくは1重量%以下、であることが好ましい。
また、造粒の際に、有機物、無機溶媒、無機塩、各種バインダ−を用いてもよい。
上記のようにして得られた球状粒子は、重合工程での破砕や微粉の生成を抑制するためには0.2MPa以上、特に好ましくは0.5MPa以上の圧縮破壊強度を有することが好ましい。このような粒子強度の場合には、特に予備重合を行う場合に、粒子性状改良効果が有効に発揮される。
本発明のポリプロピレン樹脂(X)の製造方法に用いられる触媒成分(C)は、有機アルミニウム化合物である。成分(C)として用いられる有機アルミニウム化合物は、一般式:(AlR11 qZ3−q)pで示される化合物が好適である。
本発明では、この式で表される化合物を単独で、複数種混合してまたは併用して使用することができることは言うまでもない。この式中、R11は、炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Zは、ハロゲン原子、水素原子、アルコキシ基、アミノ基を示す。qは1〜3の、pは1〜2の整数を各々表す。R11としては、アルキル基が好ましく、また、Zは、それがハロゲンの場合には塩素が、アルコキシ基の場合には炭素数1〜8のアルコキシ基が、アミノ基の場合には炭素数1〜8のアミノ基が、好ましい。
本発明による触媒は、上記の各成分を(予備)重合槽内で、同時にもしくは連続的に、または一度にもしくは複数回にわたって、接触させることによって、形成させることができる。
各成分の接触は、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素溶媒中で行うのが普通である。接触温度は、特に限定されないが、−20℃〜150℃の間で行うのが好ましい。接触順序としては、合目的的な任意の組み合わせが可能であるが、特に好ましいものを各成分について示せば次の通りである。
成分(C)を使用する場合、成分(A)と成分(B)を接触させる前に、成分(A)と、または成分(B)と、または成分(A)及び成分(B)の両方に成分(C)を接触させること、または、成分(A)と成分(B)を接触させるのと同時に成分(C)を接触させること、または、成分(A)と成分(B)を接触させた後に成分(C)を接触させることが可能であるが、好ましくは、成分(A)と成分(B)を接触させる前に、成分(C)といずれかに接触させる方法である。
また、各成分を接触させた後、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素溶媒にて洗浄することが可能である。
そこで、本発明で使用する成分[A−1]と成分[A−2]の割合は、本発明のポリプロピレン樹脂(X)の特性を満たす範囲において任意であるが、各成分[A−1]と[A−2]の合計量に対する[A−1]の遷移金属のモル比で、好ましくは0.30以上、0.99以下である。
この割合を変化させることで、溶融張力と触媒活性のバランスを調整することが可能である。つまり、成分[A−1]からは、低分子量の末端ビニルマクロマーを生成し、成分[A−2]からは、一部マクロマーを共重合した高分子量体を生成する。したがって、成分[A−1]の割合を変化させることで、生成する重合体の平均分子量、分子量分布、分子量分布の高分子量側への偏り、非常に高い分子量成分、分岐(量、長さ、分布)を制御することができ、そのことにより、歪硬化度、溶融張力、溶融延展性といった溶融物性を制御することができる。
各成分[A−1]と[A−2]の合計量に対する[A−1]の遷移金属のモル比は、好ましくは0.30以上、より好ましくは0.40以上であり、更に好ましくは0.5以上である。また、上限に関しては、好ましくは0.90より小さく、高い触媒活性で効率的に本発明の重合体を得るためには、より好ましくは0.8以下であり、更に好ましくは0.70以下の範囲である。
また、上記範囲で成分[A−1]を使用することにより、水素量に対する、平均分子量と触媒活性のバランスを調整することが可能である。
重合様式は、前記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用し得る。
具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いる、所謂バルク法、溶液重合法または実質的に液体溶媒を用いず各モノマーをガス状に保つ気相法などが採用できる。また、連続重合、回分式重合を行う方法も適用される。また、単段重合以外に、2段以上の多段重合することも可能である。
また、重合温度は、0℃以上150℃以下であることが好ましい。特に、バルク重合を用いる場合には、40℃以上がより好ましく、更に好ましくは50℃以上である。また上限は80℃以下が好ましく、更に好ましくは75度以下である。
さらに、気相重合を用いる場合には、40℃以上が好ましく、更に好ましくは50℃以上である。また上限は100℃以下が好ましく、更に好ましくは90℃以下である。
さらに、気相重合を用いる場合には、1.5MPa以上が好ましく、更に好ましくは1.7MPa以上である。また上限は2.5MPa以下が好ましく、更に好ましくは2.3MPa以下である。
また、使用する水素の量を変化させることで、生成する重合体の平均分子量の他に、分子量分布、分子量分布の高分子量側への偏り、非常に高い分子量成分、分岐(量、長さ、分布)を制御することができ、そのことにより、歪硬化度、溶融張力、溶融延展性といった溶融物性を制御することができる。
そこで、水素は、プロピレンに対するモル比で、1.0×10−6以上で用いるのが好ましく、より好ましくは1.0×10−5以上であり、さらに好ましくは1.0×10−4以上用いるのがよい。また、上限に関しては、1.0×10−2以下で用いるのが好ましく、より好ましくは0.9×10−2以下であり、更に好ましくは0.8×10−2以下である。
そこで、触媒活性と溶融張力のバランスよい本発明のポリプロピレン樹脂(X)を得るためには、エチレンを、プロピレンに対して15モル%以下で使用することが好ましく、より好ましくは1〜10.0モル%であり、更に好ましくは1〜7.0モル%である。
本発明のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物では、上記した長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)とともに配合されるプロピレン系樹脂(Y)としては、メタロセン触媒を用いて重合された、プロピレン単独重合体又はプロピレン−α−オレフィン共重合体を用いる。
プロピレン系樹脂(Y)は、プロピレンの単独重合体であってもよいし、プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4〜20のα−オレフィンとのランダム共重合体もしくはランダムブロック共重合体でもよいし、またはそれらの複数の成分の混合物でもよい。プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体を用いる場合は、コモノマーとしてのエチレンや炭素数4〜20のα−オレフィンの重量分率は、好ましくは8重量%まで、より好ましくは5重量%までのものが好適に用いられる。
なお、融点は示差操作熱量測定(DSC)を用い、一旦200℃まで温度を上げて熱履歴を消去した後、10℃/分の降温速度で40℃まで温度を降下させ、再び昇温速度10℃/分にて測定した際の、吸熱ピークトップの温度とする。Mw/Mnは、前述と同じ方法によって求める。
これらの内、インデニル基またはアズレニル基を珪素またはゲルミル基で架橋したメタロセン化合物が特に好ましい。
該担体としては、無機または有機化合物の多孔質化合物が好ましく、具体的には、イオン交換性層状珪酸塩、ゼオライト、SiO2、Al2O3、シリカアルミナ、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2、等の無機化合物、多孔質のポリオレフィン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、オレフィン−アクリル酸共重合体等からなる有機化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。
本発明のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物には、必要に応じて、ポリプロピレン樹脂(X)及びプロピレン系樹脂(Y)以外のその他の樹脂(例えば、ポリエチレン系重合体、各種エラストマー等)、また、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、耐候安定剤、帯電防止剤、離型剤、難燃剤、ワックス、防かび剤、抗菌剤、フィラー、発泡剤などの添加剤を配合してもよい。
本発明のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物は、中間層を介したその両表面に共押出しにて積層され、使用される。
また、最終の形態としては、熱可塑性樹脂フィルム又はシートが好ましく、一軸もしくは二軸延伸が施されていてもよく、特に二軸延伸ポリプロピレンが好ましい。
また、得られた積層体には、さらに、金属蒸着加工、コロナ放電処理加工、印刷加工等の各種フィルム加工処理を施すことができる。
本発明に係るシーラント用ポリプロピレン系フィルムは、共押出しにて積層されたフィルムを製袋機で袋状にした場合、シール強度が向上する。
そして、本発明に係るポリプロピレン系フィルムは、溶断シールに用いられることが好ましい。
また、本発明に係るポリプロピレン系フィルムを、溶断して、溶断シール袋を形成することが好ましい。
JIS K6921−2の「プラスチック−ポリプロピレン(PP)成形用及び押出用材料−第2部:試験片の作り方及び性質の求め方」に準拠して、メルトフローレート(試験条件:230℃、荷重2.16kgf)を測定した。単位はg/10分である。
(2)分子量及び分子量分布(Mw、Mn、Q値):
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、上記本明細書記載の方法で、測定した。
(3)mm分率:
日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。単位は%である。
上記本明細書記載の方法で測定した。
(5)伸長粘度:
上記本明細書記載の方法で測定した。
(6)組成分析:
JIS法による化学分析により検量線を作成し、蛍光X線により測定した。
(7)融点(Tm):
上記本明細書記載の方法で測定した。
[触媒成分[A−1]の合成例1]:
(1)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−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウムの合成:(成分[A−1](錯体1)の合成):
rac−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−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウムの合成は、特開2012−149160号公報の合成例1に記載の方法と同様に、実施した。
(2)rac−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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムの合成:(成分[A−2](錯体2)の合成):
rac−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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムの合成は、特開平11―240909号公報の実施例7に記載の方法と同様に、実施した。
(3)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理:
セパラブルフラスコ中で蒸留水2264gに96%硫酸(668g)を加えその後、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水沢化学社製ベンクレイSL:平均粒径19μm)400gを加えた。このスラリーを90℃で210分加熱した。この反応スラリーを蒸留水4000gに加えた後に、ろ過したところケーキ状固体810gを得た。
次に、セパラブルフラスコ中に、硫酸リチウム432g、蒸留水1924gを加え硫酸リチウム水溶液としたところへ、上記ケーキ状固体を全量投入した。このスラリーを室温で120分反応させた。このスラリーに蒸留水4000g加えた後にろ過して、ケーキ状固体を得た。ケーキ状固体に蒸留水4000g加えろ過する操作を繰り返し、スラリーのpHが5〜6になるまで洗浄し、ろ過を行ったところ、ケーキ状固体760gを得た。
得られた固体を窒素気流下100℃で一昼夜予備乾燥後、53μm以上の粗大粒子を除去し、更に200℃、2時間、減圧乾燥することにより、化学処理モンモリロナイト220gを得た。
この化学処理モンモリロナイトの組成は、Al:6.45重量%、Si:38.30重量%、Mg:0.98重量%、Fe:1.88重量%、Li:0.16重量%であり、Al/Si=0.175[mol/mol]であった。
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記で得られた化学処理モンモリロナイト10gを入れ、ヘプタン(66mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(25mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を34.0mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで残液率が1/100になるまで洗浄し、全容量を50mLとした。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、前記触媒成分[A−1]の合成例1で作製したrac−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−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム(105μmol)をトルエン(21mL)に溶解し、溶液1を調製した。更に、別のフラスコ(容積200mL)中で、前記触媒成分[A−2]の合成例2で作製したrac−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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム(45μmol)をトルエン(9mL)に溶解し、溶液2を調製した。
その後、更にトリイソブチルアルミニウム(0.18mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を0.25mL)を加えた後、上記溶液2加えて、1時間室温で攪拌した。
その後、ヘプタンを170mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのちプロピレンを5g/時の速度でフィードし、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、1時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(6mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を8.5mL)を加えて5分攪拌した。
この固体を1時間減圧乾燥することにより、予備重合触媒1 26.1gを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は1.61であった。
[重合例1]
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(143mg/mL)2.86mLを加えた後、水素を117Nml、続いてエチレンを49g導入した。
次いで、液体プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。
その後、前記の予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた重量で15mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持した後、エタノール5mlを圧入して重合を停止した。そうしたところ225gの重合体が得られた。
得られた重合体5gを熱キシレンに溶解した後、大量のエタノールで析出させた。ろ過した後に減圧乾燥し、分析用サンプルとした。
得られた重合体(重合体1)の評価結果を表3に示す。
水素を130Nml、エチレンを6g、予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた重量で40mg導入する以外は、重合例1と同様の重合を行った。そうしたところ240gの重合体が得られた。
得られた重合体(重合体2)の評価結果を表3に示す。
水素を58Nml、エチレンを62g、予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた重量で20mg使用する以外は、重合例1と同様の重合を行った。そうしたところ240gの重合体が得られた。
得られた重合体(重合体3)の評価結果を表3に示す。
水素を47Nml、エチレンを0g、予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた重量で70mg使用する以外は、重合例1と同様の重合を行った。そうしたところ245gの重合体が得られた。
得られた重合体(重合体4)の評価結果を表3に示す。
水素を105Nml、エチレンを45g、予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた重量で15mg使用する以外は、重合例1と同様の重合を行った。そうしたところ220gの重合体が得られた。
得られた重合体(重合体5)の評価結果を表3に示す。
[実施例1]
実施例1では、重合例1で製造した重合体1:30重量%と、下記PP1:70重量%を、ヘンシェルミキサーで混合した後、スクリュー径50mmΦの押出機にて220℃の温度で溶融押出して、樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットを、35mmφTダイ成形機を使用して、樹脂温度230℃で押出後、30℃に設定した冷却ロールにて固化させ、厚み30μmの単層フィルムを得た。この単層フィルムを用いて、分散性を評価した。結果を表4に示す。
得られたペレットを、両表層の口径30mmφの押出機に投入し、ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製、商品名:ノバテック(登録商標)FL203D)の中間層を介して幅300mmのTダイから、樹脂温度240℃で共押出し後、30℃に設定した冷却ロールにて固化させ、フィルム原反を得た。
そのフィルム原反を、100℃に設定した縦延伸機にて縦方向に5倍延伸し、160℃に設定した横延伸機にて横方向に7倍延伸させ、表層1μm/中間層18μm/表層1μm、全体厚さ20μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られた二軸延伸フィルムの品質を評価した。結果を表4に示す。
実施例2〜8及び比較例1〜9では、実施例1と同様に、表4、5に示す組成および割合で樹脂組成物のペレットを得、単層フィルムおよび二軸延伸フィルムを得た。
単層フィルムおよび二軸延伸フィルムの評価結果を表4、5に示す。
(i)PP1;
日本ポリプロ(株)製、商品名「ウィンテック(登録商標)WFW5T」、メタロセン触媒によるプロピレン−エチレンランダム共重合体、MFR=3.5g/10分、曲げ弾性率=1350MPa、ビカット軟化温度=130℃、融点=143℃。
(ii)PP2;
日本ポリプロ(株)製、商品名「ウィンテック(登録商標)WFX5233」、メタロセン触媒によるプロピレン−エチレンランダム共重合体、MFR=7g/10分、曲げ弾性率=900MPa、ビカット軟化温度=117℃、融点=130℃。
(iii)PP3;
日本ポリプロ(株)製、商品名「ウェルネクス(登録商標)RFG4VM」、メタロセン触媒によるプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体、MFR=6g/10分、曲げ弾性率=280MPa、ビカット軟化温度=115℃、融点=128℃。
(i)分散性(FE):
単層フィルムから20cm×15cmのサイズの試験片を切り出し、目視にてサイズが0.2mm以上のフィッシュアイの個数を数え、面積1m2当たりの個数を算出した。5枚の試験片の平均値を求め、分散性を評価した。
評価基準は、次のとおりで、△以上を合格とした。
○:10個未満
△:10個以上〜20個未満
×:20個以上〜30個未満
××:30個以上
東洋精機製作所製LSI計(N207)を使用して、二軸延伸フィルムのLSIを測定した。LSIは、小角度の光散乱量を測定するもので、視感に合ったフィルムの透視度の目安となる。数値が高い程透視性が悪く、数値が低い程透視性に優れる。
400℃の溶断シールバーを備えた製袋機を用いて、二軸延伸フィルムを製袋し、シール部が評点間の中心になるように15mm幅の短冊を作製後、JIS K7127(1999)「プラスチック−引張特性の試験方法−第3部:フィルム及びシートの試験条件」に記載の方法に準拠して、溶断シール強度を測定した。
そのため、表4より明らかなように、本発明のポリプロピレン樹脂(X)を樹脂成分の第1成分として用い、そして樹脂成分の第2成分であるプロピレン系樹脂(Y)とブレンドした実施例1〜8の樹脂組成物は、溶断シール強度が高く、透明性に優れ、かつ分散性に優れたものである。
一方、本発明のポリプロピレン樹脂(X)及びプロピレン系樹脂(Y)の2成分を樹脂成分として用いない比較例1〜9の樹脂組成物は、表5より明らかなように、溶断シール強度、透明性、分散性のいずれかが悪く、特に、比較例1〜3では、透明性と分散性が良好なものの、溶断シール強度が悪く、さらに、比較例4〜6は、溶断シール強度は良好なものの透明性および分散性におけるフィッシュアイが悪く、比較例7〜9では溶断シール強度と透明性は良好なものの、分散性におけるフィッシュアイが悪いものである。
Claims (9)
- 下記の(X−i)〜(X−iii)の特性を有し、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(X)3〜50重量%、及び、メタロセン触媒を用いて重合された、プロピレン単独重合体又はプロピレン−α−オレフィン共重合体からなるプロピレン系樹脂(Y)50〜97重量%を含有し、厚み30μmのTダイ単層フィルムとした場合に0.2mm以上のフィッシュアイの個数が10個/m2未満であることを特徴とするシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
(X−i):メルトフローレート(MFR:230℃、2.16kg荷重)が1.0〜80.0g/10分である。
(X−ii):DSC法(示差走査熱量計測定)により測定される融解ピーク温度(Tm)が110〜145℃である。
(X−iii):伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.5〜6.0である。
- ポリプロピレン樹脂(X)が、下記(X−iv)の特性を有することを特徴とする請求項1に記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
(X−iv):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Q値)が2.5〜5.5である。 - さらに、ポリプロピレン樹脂(X)が、下記(X−v)〜(X−vi)の特性を有することを特徴とする請求項1又は2記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
(X−v):25℃でp−キシレンに可溶となる成分の割合(CXS)が0.01〜5.0重量%である。
(X−vi):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上である。 - プロピレン樹脂(Y)は、プロピレン−α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
- プロピレン樹脂(Y)は、MFRが1〜10g/10分のプロピレン−α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
- プロピレン樹脂(Y)は、融点が110〜150℃のプロピレン−α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のシーラント用ポリプロピレン系樹脂組成物は、中間層を介して共押出しにて積層され、少なくとも一軸方向に延伸されてなることを特徴とするポリプロピレン系フィルム。
- 溶断シールに用いられることを特徴とする請求項7に記載のポリプロピレン系フィルム。
- 請求項7又は8に記載のポリプロピレン系フィルムを溶断して形成されることを特徴とする溶断シール袋。
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