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JPH0693033A - High-melt-strength ethylene polymer, its production and its use - Google Patents

High-melt-strength ethylene polymer, its production and its use

Info

Publication number
JPH0693033A
JPH0693033A JP4162916A JP16291692A JPH0693033A JP H0693033 A JPH0693033 A JP H0693033A JP 4162916 A JP4162916 A JP 4162916A JP 16291692 A JP16291692 A JP 16291692A JP H0693033 A JPH0693033 A JP H0693033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ethylene polymer
polymer material
irradiated
molecular weight
less
Prior art date
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Application number
JP4162916A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3386150B2 (en
Inventor
Jr Anthony J Denicola
ジェイ デニコラ ジュニア アントニー
John W Mayfield
ダブリュー メイフィールド ジョン
Thomas F Mclaughlin
エフ マックローリン トーマス
James R Beren
アール ベラン ジェームズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Himont Inc
Original Assignee
Himont Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Himont Inc filed Critical Himont Inc
Publication of JPH0693033A publication Critical patent/JPH0693033A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3386150B2 publication Critical patent/JP3386150B2/en
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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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an irradiated ethylene polymer material usable for melt processing operation for production of thermoformed products, extrusion coated products, fibers, etc., having excellent melt strength, etc.
CONSTITUTION: This polymer is a normally solid, high mol.wt., gel-free, irradiated ethylene polymer material of a branching index of less than 1, having a density of 0.89-0.97 g/cc, with strain hardening elongational viscosity.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は化学技術に関する。更に
詳しくは、本発明はα−オレフィン即ち1−オレフィン
から誘導された合成樹脂と関係がある化学技術に関す
る。詳細には、本発明はエチレン単独の重合またはエチ
レンとその他のオレフィンの重合により生成された合成
樹脂に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to chemical technology. More particularly, the present invention relates to chemical techniques related to alpha-olefins or synthetic resins derived from 1-olefins. In particular, the invention relates to synthetic resins produced by the polymerization of ethylene alone or the polymerization of ethylene with other olefins.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】単一モ
ノマーとしてのエチレンの重合により生成された合成樹
脂はポリエチレンと称される。“ポリエチレン”はエチ
レンと少量のその他のモノマー、例えば、ブテン−1の
コポリマーを含むように当業界で次第に使用されるよう
になってきたが、その用語は本明細書ではそのように使
用されない。低密度ポリエチレン(LDPE と称する) 及び
高密度ポリエチレン(HDPE と称する) の如きポリエチレ
ン、並びに市販のエチレンとC3-10 α−オレフィンのコ
ポリマー(一般に線状低密度ポリエチレン(LLDPE) と称
される) は、当業界で公知の種々の方法により特別な一
種以上のモノマーの重合により生成された通常固体の、
若干可撓性の、熱可塑性ポリマーである。例えば、この
ようなポリマーは、高圧の遊離基重合により、またはモ
リブデン系触媒、クロム系触媒、及びチーグラー−ナッ
タ触媒系を使用して、流動床、気相技術の如き低圧法に
より調製し得る。高圧法は長鎖分枝を有するポリマーを
生成し、低圧法は調節された量の短鎖分枝を有する実質
的に線状のポリマーを生成する。チーグラー−ナッタ触
媒系では、触媒は周期律表のI族〜III 族の金属の無機
化合物(例えば、アルキルアルミニウム)、及び周期律
表のIV族〜VIII族の遷移金属の化合物(例えば、ハロゲ
ン化チタン)により生成される。典型的な結晶性はWund
erlick&Guar,J.Phys.Chem.Ref.Data,10巻、1号(1981)
の方法により約21〜約75重量%である。また、前記のエ
チレンホモポリマーまたはコポリマーの典型的なメルト
インデックスは0.2〜50g/10分である(ASTM 1238 、条
件Eにより測定)。更に、市販の通常固体のポリエチレ
ンの結晶相の融点は約135 ℃である。
BACKGROUND OF THE INVENTION A synthetic resin produced by polymerizing ethylene as a single monomer is called polyethylene. "Polyethylene" has become increasingly used in the art to include copolymers of ethylene and small amounts of other monomers, such as butene-1, but the term is not so used herein. Polyethylenes such as low density polyethylene (referred to as LDPE) and high density polyethylene (referred to as HDPE), and commercial ethylene and C 3-10 α-olefin copolymers (commonly referred to as linear low density polyethylene (LLDPE)) Is a normally solid, produced by polymerization of one or more special monomers by various methods known in the art,
It is a slightly flexible, thermoplastic polymer. For example, such polymers may be prepared by high pressure free radical polymerization or by low pressure processes such as fluidized bed, gas phase techniques using molybdenum-based catalysts, chromium-based catalysts, and Ziegler-Natta catalyst systems. The high pressure method produces polymers with long chain branching, and the low pressure method produces substantially linear polymers with controlled amounts of short chain branching. In the Ziegler-Natta catalyst system, the catalyst is an inorganic compound of a metal of Group I to III of the Periodic Table (eg, alkylaluminum) and a compound of a transition metal of Group IV to VIII of the Periodic Table (eg, halogenated). Titanium). Typical crystallinity is Wund
erlick & Guar, J.Phys.Chem.Ref.Data, Volume 10, Issue 1 (1981)
It is about 21 to about 75% by weight. Also, the typical melt index of the ethylene homopolymer or copolymer is 0.2 to 50 g / 10 min (ASTM 1238, measured according to condition E). Further, the melting point of the crystalline phase of commercially available normal polyethylene is about 135 ° C.

【0003】市販の線状ポリエチレンは多くの望ましい
有益な性質を有するが、それらは溶融強度が不十分であ
る。溶融された場合、それらは歪硬化(溶融物質の伸び
の間の延伸に対する抵抗の増加)を示さない。こうし
て、線状ポリエチレンは、紙またはその他の支持体の高
速の押出被覆中のエッジ織り(edge weave)の開始、溶融
熱成形中のシートのたるみ及び局所が薄くなること(loc
al thining) 、並びにラミネート構造の同時押出の際の
流れの不安定性を含む、種々の溶融加工の欠点を有す
る。その結果として、それらの使用は、例えば、押出被
覆、吹込成形、異形押出、及び熱成形の如き潜在的な用
途に制限されていた。
While commercially available linear polyethylenes have many desirable and beneficial properties, they have poor melt strength. When melted, they do not exhibit strain hardening (increased resistance to stretching during elongation of the molten material). Thus, linear polyethylene is the starting material for edge weave during high speed extrusion coating of paper or other substrates, sagging and local thinning of sheets during melt thermoforming (loc.
Al thining), as well as various melt processing drawbacks, including flow instability during coextrusion of laminated structures. As a result, their use has been limited to potential applications such as extrusion coating, blow molding, profile extrusion, and thermoforming.

【0004】市販のポリエチレンの溶融強度の不足を解
消するために或る種の努力が当業界でなされていた。ポ
リエチレンの照射が当業界で知られているが、このよう
な照射は、ポリエチレンを架橋するために、高線量レベ
ル、即ち、2メガラドより大きい線量レベルで、主とし
てポリエチレンから加工された物品、例えば、フィル
ム、繊維及びシートに対して行われていた。例えば、米
国特許第4,668,577 号明細書はポリエチレンのフィラメ
ントの架橋を開示しており、米国特許第4,705,714 号及
び同第4,891,173 号明細書は高密度ポリエチレンからつ
くられたシートを差別的に架橋することを開示してい
る。これらの方法により架橋されたポリエチレンは、改
良された溶融強度及び減少された溶解性及びメルトフロ
ーを有すると報告されている。しかしながら、架橋はポ
リエチレンの溶融伸び率の望ましくない減少を生じ、そ
れによりフィルム用途または繊維用途に典型的に必要と
される延伸長さを制限した。
Certain efforts have been made in the art to overcome the lack of melt strength of commercially available polyethylene. Irradiation of polyethylene is known in the art, but such irradiation is predominantly processed from polyethylene at high dose levels, ie dose levels greater than 2 megarads, to crosslink polyethylene, for example, It was done for films, fibers and sheets. For example, U.S. Pat.No. 4,668,577 discloses cross-linking of polyethylene filaments, and U.S. Pat.Nos. 4,705,714 and 4,891,173 disclose differentially cross-linking sheets made from high density polyethylene. Disclosure. Polyethylene cross-linked by these methods is reported to have improved melt strength and reduced solubility and melt flow. However, cross-linking resulted in an undesired reduction in polyethylene melt elongation, thereby limiting the draw length typically required for film or fiber applications.

【0005】線状ポリエチレンを低レベル、即ち、0.05
〜0.3 メガラドの高エネルギー放射線に暴露することに
よりポリエチレンの溶融強度及び溶融伸び率を改良しよ
うとする別の試みが、米国特許第3,563,870 号明細書に
開示されている。欧州特許出願第047171号明細書は、グ
ラニュール中の酸素含量を減少するためにエチレンポリ
マーグラニュールをスチームの雰囲気で前処理すること
によりそれらを熱熟成し、こうして処理されたポリマー
を1.5 メガラド未満の線量で照射し、次いで照射ポリマ
ーをスチーム処理することによるエチレンポリマーの照
射を開示している。英国特許第2,019,412 号明細書は、
線状低密度ポリエチレン(LLDPE) フィルムを2〜80メガ
ラドで照射して破断値に於ける増大された伸びを与える
ことに関する。
Low levels of linear polyethylene, ie 0.05
Another attempt to improve the melt strength and melt elongation of polyethylene by exposure to high energy radiation of .about.0.3 megarads is disclosed in US Pat. No. 3,563,870. European Patent Application 0 471 171 discloses the heat aging of ethylene polymer granules by pre-treating them in a steam atmosphere to reduce the oxygen content in the granules, thus reducing the treated polymers to less than 1.5 megarads. Of an ethylene polymer by irradiating it with a dose of 1 and then steaming the irradiated polymer. British Patent No. 2,019,412
It relates to irradiation of linear low density polyethylene (LLDPE) films at 2-80 megarads to give increased elongation at break.

【0006】米国特許第4,586,995 号及び同第4,598,12
8 号明細書は、エチレンポリマーを非ゲル化条件、非酸
化条件下で加熱して不飽和末端基をもたないエチレンポ
リマー中に末端ビニル不飽和を生じ、または不飽和末端
基を含むポリエチレン中の末端ビニル不飽和を増加し、
熱処理エチレンポリマーを0.1 〜4メガラドの線量で照
射し、次いで得られる照射ポリマーを次第に、または迅
速に冷却することによりエチレンポリマー中の長鎖
“Y”分枝を得る方法に関する。米国特許第4,525,257
号明細書は、狭い分子量の、線状の、低密度エチレン/C
3-18α−オレフィンコポリマーを0.05〜2メガラドの放
射線線量で照射して、相当する未架橋ポリマーと比較し
た場合に伸び粘度(extensional viscosity) の増加及び
実質的に等しい高剪断粘度を与えるのに充分な程度まで
ゲル化しないで架橋されているコポリマーを製造するこ
とを開示している。照射コポリマーは残留遊離基中間体
を減少または排除するように失活されない。
US Pat. Nos. 4,586,995 and 4,598,12
No. 8 describes ethylene polymer under non-gelling conditions, non-acid
When heated under oxidative conditions, ethylene
Occurrence of terminal vinyl unsaturation in the limer, or unsaturated terminal
Increase terminal vinyl unsaturation in polyethylene containing groups,
Illuminate the heat-treated ethylene polymer with a dose of 0.1 to 4 megarads.
And then the resulting irradiated polymer is gradually or rapidly
Long chains in ethylene polymer due to rapid cooling
It relates to a method of obtaining a "Y" branch. U.S. Pat.No. 4,525,257
Is a narrow molecular weight, linear, low density ethylene / C
3-18Release α-olefin copolymer from 0.05 to 2 megarads
Irradiate at a radiation dose and compare with the corresponding uncrosslinked polymer
The increase in extensional viscosity and
To an extent sufficient to give substantially equal high shear viscosities
It is possible to produce copolymers that are crosslinked without gelation.
Is disclosed. Irradiated copolymers are residual free radical intermediates
Is not deactivated to reduce or eliminate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】一つの特徴に於いて、本
発明は、0.89〜0.97g/ccの密度、かなりの量の自由末端
の長い分枝を有する分子鎖、1未満である分枝インデッ
クス(branching index) を有し、且つかなりの歪硬化伸
び粘度(strain hardening elongational viscosity) を
有する通常固体の、高分子量の、ゲルを含まない、照射
エチレンポリマーを含む。更に一般的に、本発明は、分
枝インデックスが1未満であり、且つかなりの歪硬化伸
び粘度を有する通常固体の、ゲルを含まない、高分子量
の、照射エチレンポリマー物質を含む。
In one aspect, the invention features a density of 0.89 to 0.97 g / cc, a molecular chain having a significant amount of long branches with free ends, and less than 1 branching. It comprises a normally solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer with a branching index and with a considerable strain hardening elongational viscosity. More generally, the invention comprises a normally solid, gel-free, high molecular weight, irradiated ethylene polymer material having a branching index of less than 1 and having a significant strain hardening elongational viscosity.

【0008】本発明のエチレンポリマーは、減少された
メルトインデックス(190 ℃でI2により明示される) を
有し、これは分子量の増加、メルトインデックス比(I10
/I2)( これは広くされた分子量分布を示す) 、改良され
た溶融張力及び歪硬化伸び粘度、並びに1未満の分枝イ
ンデックスを明示する。本発明のエチレンポリマーは調
節された条件下の低レベルの放射線により製造される。
The ethylene polymers of the present invention have a reduced melt index (as evidenced by I 2 at 190 ° C.) which is an increase in molecular weight, melt index ratio (I 10
/ I 2 ), which exhibits a broadened molecular weight distribution, improved melt tension and strain hardening elongational viscosity, and a branching index of less than 1. The ethylene polymers of this invention are produced by low levels of radiation under controlled conditions.

【0009】本明細書に使用される“エチレンポリマー
物質”は、(a) エチレンのホモポリマー、(b) エチレン
とC3-10 α−オレフィンからなる群から選ばれたα−オ
レフィンのランダムコポリマー(約20重量%(好ましく
は約16重量%) の重合α−オレフィン含量を有する) 、
及び(c) エチレンと前記のα−オレフィンのランダムタ
ーポリマー(但し、最大の重合α−オレフィン含量が約
20重量%(好ましくは約16重量%) であることを条件と
する)からなる群から選ばれたエチレンポリマー物質を
意味する。C3-10 α−オレフィンは、例えば、プロピレ
ン、1-ブテン、イソブチレン、1-ペンテン、3-メチル-1
- ブテン、1-ヘキセン、3,4-ジメチル-1- ブテン、1-ヘ
プテン、3-メチル-1- ヘキセン、1-オクテン等の如き線
状α−オレフィン及び分枝α−オレフィンを含む。
As used herein, "ethylene polymer material" means (a) a homopolymer of ethylene, (b) a random copolymer of ethylene and an α-olefin selected from the group consisting of C 3-10 α-olefins. (Having a polymerized α-olefin content of about 20% by weight (preferably about 16% by weight)),
And (c) a random terpolymer of ethylene and the aforementioned α-olefin (provided that the maximum polymerized α-olefin content is about
Mean ethylene polymer material selected from the group consisting of 20% by weight (preferably about 16% by weight). C 3-10 α-olefin is, for example, propylene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 3-methyl-1.
-Including linear α-olefins and branched α-olefins such as butene, 1-hexene, 3,4-dimethyl-1-butene, 1-heptene, 3-methyl-1-hexene, 1-octene and the like.

【0010】エチレンポリマーがエチレンホモポリマー
である場合、それは典型的には0.960g/cm3以上の密度を
有し、またエチレンポリマーがエチレンとC3-10 α−オ
レフィンのコポリマーである場合、それは典型的には0.
91g/cm3 以上で0.94g/cm3 未満の密度を有する。好適な
エチレンコポリマーは、エチレン/ブテン-1、エチレン
/ヘキセン-1、エチレン/オクテン-1及びエチレン/4-
メチル-1- ペンテンを含む。エチレンコポリマーはHDPE
または短鎖分枝LLDPE であってもよく、またエチレンホ
モポリマーはHDPEまたはLDPEであってもよい。典型的に
はLLDPE 及びLDPEは0.910g/cm3以上で0.940g/cm3未満の
密度を有し、またHDPEは0.940g/cm3より大きく、通常0.
950 g/cm3 以上の密度を有する。一般に、0.89〜0.97g/
ccの密度を有するエチレンポリマー物質が本発明の実施
に使用するのに適している。エチレンポリマーは0.89〜
0.97g/ccの密度を有するLLDPE 及びHDPEであることが好
ましい。
When the ethylene polymer is an ethylene homopolymer, it typically has a density of 0.960 g / cm 3 or more, and when the ethylene polymer is a copolymer of ethylene and a C 3-10 α-olefin, it is Typically 0.
It has a density of 91 g / cm 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-.
Contains methyl-1-pentene. Ethylene copolymer is HDPE
Or it may be a short chain branched LLDPE and the ethylene homopolymer may be HDPE or LDPE. Typically LLDPE and LDPE has a density of less than 0.940 g / cm 3 at 0.910 g / cm 3 or more and HDPE is greater than 0.940 g / cm 3, usually 0.
It has a density of 950 g / cm 3 or more. Generally, 0.89-0.97g /
Ethylene polymer materials having a density of cc are suitable for use in the practice of this invention. 0.89 for ethylene polymer
LLDPE and HDPE with a density of 0.97 g / cc are preferred.

【0011】本件出願で使用される“高分子量" は少な
くとも約50,000の重量平均分子量を意味する。分枝イン
デックスは長鎖分岐の程度を定量化する。好ましい実施
態様に於いて、分枝インデックスは約0.9 未満であるこ
とが好ましく、約0.2 〜0.8 であることが最も好まし
い。それは次式により定義される。
As used in this application, "high molecular weight" means a weight average molecular weight of at least about 50,000. The branching index quantifies the extent of long chain branching. In a preferred embodiment, the branching index is preferably less than about 0.9, most preferably about 0.2-0.8. It is defined by

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】(式中、g’は分枝インデックスであり、
[IV]Brは分枝エチレンポリマー物質の固有粘度であ
り、且つ[IV]Lin は実質的に同じ重量平均分子量(そ
してコポリマー及びターポリマーの場合には、実質的に
同じ関連する分子部分またはモノマー単位の部分)の相
当するエチレンポリマー物質、即ち、通常固体のエチレ
ンポリマー物質の固有粘度である)
(Where g'is a branching index,
[IV] Br is the intrinsic viscosity of the branched ethylene polymer material, and [IV] Lin is substantially the same weight average molecular weight (and in the case of copolymers and terpolymers, substantially the same related molecular moiety or monomer). Part of the unit) is the corresponding ethylene polymer material, ie the intrinsic viscosity of a normally solid ethylene polymer material)

【0014】極限粘度数としても知られている固有粘度
は、その最も一般的な意味で、溶液の粘度を増大するポ
リマー分子の能力の目安である。これは溶解されたポリ
マー粒子のサイズ及び形状の両方に依存する。それ故、
非線状ポリマーを実質的に同じ重量平均分子量の線状ポ
リマーと比較する際に、それは非線状ポリマー分子の形
状の指標である。実際に、固有粘度の上記の比は非線状
ポリマーの分枝の程度の目安である。エチレンポリマー
物質の固有粘度を測定する方法がJ.App.Poly.Sci.,21
巻、3331〜3343頁(1977)に記載されている。重量平均分
子量は種々の操作により測定し得る。しかしながら、こ
こで使用されることが好ましい操作はレーザー光散乱測
光の操作であり、これは“PolymerMolecular Weights a
nd Molecular Weight Distribution by Low-Angle Lase
r Light Scattering"と題する文献(Am.Lab.のMcConnell
著、1978年5月)に開示されている。
Intrinsic viscosity, also known as intrinsic viscosity number, is in its most general sense a measure of a polymer molecule's ability to increase the viscosity of a solution. This depends on both the size and shape of the dissolved polymer particles. Therefore,
When comparing a non-linear polymer to a linear polymer of substantially the same weight average molecular weight, it is an indication of the shape of the non-linear polymer molecule. In fact, the above ratio of intrinsic viscosities is a measure of the degree of branching of non-linear polymers. A method for measuring the intrinsic viscosity of ethylene polymer materials is J.App.Poly.Sci., 21.
Vol. 3331-3343 (1977). The weight average molecular weight can be measured by various operations. However, the procedure preferably used here is that of laser light scattering photometry, which is described in "Polymer Molecular Weights a
nd Molecular Weight Distribution by Low-Angle Lase
r Light Scattering "(Am. Lab.'s McConnell
, May 1978).

【0015】伸び粘度は、伸びに対する液体または半液
体物質の抵抗である。それは熱可塑性樹脂物質の溶融特
性であり、それは一定の速度で引張歪を受けた場合の溶
融状態の試験片の応力と歪を測定する装置により測定し
得る。一つのこのような装置がMunstedt,J.Rheology,2
3,(4),421-425,(1979) に記載され、その図1に示され
ている。同様の設計の市販の装置はレオメトリクス(Rhe
ometrics)RER-9000 伸びレオメーターである。溶融され
た高分子量のエチレンポリマー物質は伸び粘度を示し、
これは、その物質が比較的に固定された位置から一定の
速度で伸ばされ、または延伸される際に、伸びの速度に
依存する距離にわたって増加し、その後、それが薄くな
ってなくなるまで(所謂、延性破壊またはネッキング破
壊)迅速に減少する傾向がある。一方、その相当する溶
融された高分子量のエチレンポリマー物質と実質的に同
じ重量平均分子量であり、実質的に同じ試験温度の本発
明の溶融されたエチレンポリマー物質は、伸び粘度を示
し、これは、比較的に固定された位置から実質的に同じ
伸びの速度で伸ばされ、または延伸される際に、更に長
い距離にわたって増加する傾向があり、そしてそれは破
壊−所謂、脆性破壊または弾性破壊により分解または破
損する。これらの特徴は歪硬化を示す。実際に、本発明
のエチレンポリマー物質が更に長い鎖分枝を有する程、
伸ばされた物質が破壊に近づくにつれて伸び粘度が増加
する傾向が大きくなる。この最後の傾向は、分枝インデ
ックスが約0.8 未満である場合に最も明らかである。
Elongation viscosity is the resistance of a liquid or semi-liquid substance to elongation. It is the melting property of a thermoplastic material, which can be measured by a device that measures the stress and strain of a molten specimen when subjected to tensile strain at a constant rate. One such device is Munstedt, J. Rheology, 2
3, (4), 421-425, (1979) and shown in FIG. A commercially available device of similar design is Rheometrics (Rhe
ometrics) RER-9000 Elongation rheometer. The molten high molecular weight ethylene polymer material exhibits elongational viscosity,
It increases as the material is stretched or stretched at a constant rate from a relatively fixed position, over a distance that depends on the rate of elongation, until it is no longer thin (so-called , Ductile fracture or necking fracture) tends to decrease rapidly. On the other hand, a melted ethylene polymer material of the present invention having substantially the same weight average molecular weight and substantially the same test temperature as its corresponding melted high molecular weight ethylene polymer material exhibits an elongational viscosity which is , When stretched or stretched from a relatively fixed position at substantially the same rate of elongation, tends to increase over longer distances, and it decomposes by so-called brittle or elastic fracture. Or it will be damaged. These features indicate strain hardening. In fact, the longer the ethylene polymer material of the invention has longer chain branching,
As the stretched material approaches fracture, the elongational viscosity tends to increase. This last trend is most apparent when the branching index is less than about 0.8.

【0016】また、溶融張力は物質の溶融強度の指標を
与える。溶融張力は、以下のようにして溶融されたエチ
レンポリマーのストランドの張力( センチ−ニュート
ン)を測定することによりゴットフェルト(Gottfert)社
からのゴットフェルト・レオテンズ(Rheotens)溶融張力
装置で測定される。試験されるポリマーを長さ20mm、直
径2mmのキャピラリィを通して180 ℃で押出す。次い
で、0.3cm/秒2 の一定の加速度で延伸系を使用してスト
ランドを延伸にかける。上記の延伸から生じる張力( セ
ンチ−ニュートン)を測定する。溶融張力が高い程、溶
融強度値が大きいことを意味し、これらの溶融強度値
は、順に、特別な物質の歪硬化能力を示す。
The melt tension also gives an indication of the melt strength of the substance. Melt tension is measured on a Gottfert Rheotens melt tension device from Gottfert by measuring the tension (centimeter-Newton) of the melted strands of ethylene polymer as follows. . The polymer to be tested is extruded at 180 ° C. through a 20 mm long, 2 mm diameter capillary. The strand is then subjected to stretching using the stretching system with a constant acceleration of 0.3 cm / sec 2 . The tension (centi-Newton) resulting from the above stretching is measured. Higher melt tensions mean higher melt strength values, which in turn indicate the strain hardening capacity of a particular material.

【0017】別の特徴に於いて、本発明は、通常固体
の、高分子量の、エチレンポリマー物質から、分枝イン
デックスが1未満であり、且つかなりの歪硬化伸び粘度
を有する通常固体の、ゲルを含まない、エチレンポリマ
ー物質に変換する実用的な方法を提供する。その方法
は、 (1)(a)活性酸素濃度が環境の約15容量%未満に確立さ
れ、保たれている環境中で、(b)放射線の2.0 メガラド
までの暴露を与えるのに充分であるが、物質のゲル化を
生じるのには不充分な期間にわたって毎分約1〜約1x10
4 メガラドの範囲の線量率で高エネルギーイオン化放射
線で、前記のエチレンポリマー物質を照射し、 (2) こうして照射された物質を、かなりの量の長鎖分枝
が形成するのに充分な期間にわたってこのような環境中
に維持し、次いで (3) 照射された物質をこのような環境中にある間に処理
して照射物質中に存在する遊離基の実質的に全部を失活
させる ことを含む。
In another aspect, the present invention relates to a normal solid, high molecular weight, ethylene polymer material, a normal solid, gel having a branching index of less than 1 and having a significant strain hardening elongational viscosity. It provides a practical method of converting to an ethylene polymer material that is free of. The method is sufficient to provide (1) (a) exposure to up to 2.0 megarads of radiation in an environment where the active oxygen concentration is established and maintained below about 15% by volume of the environment. , But about 1 to about 1x10 / min for a period of time insufficient to cause gelation of the material.
Irradiating the ethylene polymer material with high-energy ionizing radiation at a dose rate in the range of 4 megarads, and (2) exposing the material thus irradiated for a period sufficient to form a significant amount of long chain branching. Maintaining in such an environment, and then (3) treating the irradiated material while in such environment to quench substantially all of the free radicals present in the irradiated material. .

【0018】本発明の方法により処理されるエチレンポ
リマー物質は、あらゆる通常固体の、高分子量のエチレ
ンポリマー物質であり得る。一般に、原料のエチレンポ
リマー物質の固有粘度(これはその分子量を示す)は、
0.8 〜25、好ましくは1〜3の固有粘度を有する最終ポ
リマーを生じるために一般に約1〜25、好ましくは1〜
6であるべきである。しかしながら、これらの一般の値
より高いか、低い固有粘度を有するエチレンポリマー物
質が本発明の広い範囲内にある。約0.01以上のメルトイ
ンデックスを有するエチレンポリマー物質が使用し得
る。最も広義の方法のもとに本発明の方法により処理さ
れるエチレンポリマー物質は、あらゆる物理形態、例え
ば、微細な粒子、グラニュール、ペレット、フィルム、
シート、等であり得る。しかしながら、本発明の方法の
好ましい実施態様では、エチレンポリマー物質はペレッ
トまたは球形粒子形態であり、それにより満足な結果が
得られる。0.4mm より大きい重量平均直径を有する球形
粒状形態が好ましい。
The ethylene polymer material treated by the method of the present invention can be any normally solid, high molecular weight ethylene polymer material. Generally, the intrinsic viscosity of the raw ethylene polymer material (which indicates its molecular weight) is
Generally from about 1 to 25, preferably from 1 to 25 to yield a final polymer having an intrinsic viscosity of 0.8 to 25, preferably 1 to 3.
Should be 6. However, ethylene polymer materials having an intrinsic viscosity above or below these general values are within the broad scope of the present invention. Ethylene polymer materials having a melt index of about 0.01 or greater can be used. The ethylene polymer material, which is treated according to the method of the present invention in its broadest sense, has any physical form, such as fine particles, granules, pellets, films,
It can be a sheet, etc. However, in a preferred embodiment of the method of the present invention, the ethylene polymer material is in pellet or spherical particle form, which gives satisfactory results. Spherical granular morphology with a weight average diameter greater than 0.4 mm is preferred.

【0019】三つの工程が行われる環境の活性酸素含量
は重要な因子である。本明細書中の“活性酸素" という
表現は、照射物質と反応する形態の酸素、更に特別には
その物質中の遊離基を意味する。それは分子状の酸素
(これは空気中に通常見られる酸素の形態である)を含
む。本発明の方法の活性酸素含量要件は、真空の使用に
より、または環境中の空気の一部または全部を、例え
ば、窒素の如き不活性ガスで置換することにより達成し
得る。製造直後のエチレンポリマー物質は、通常、活性
酸素を実質的に含まない。それ故、本発明の方法による
重合工程及びポリマー処理工程(エチレンポリマー物質
が空気に暴露されない場合)に従うことは本発明の概念
内にある。しかしながら、殆どの状況下で、エチレンポ
リマー物質は、空気中で貯蔵されたために、または或る
種のその他の理由のために活性酸素含量を有する。従っ
て、本発明の方法の好ましい実施に於いて、微細なエチ
レンポリマー物質はまずその活性酸素含量を減少するた
めに処理される。これを行う好ましい方法は、その物質
を窒素が吹き込まれた同物質の床(その活性酸素含量は
約0.004 容量%以下である)に導入することである。床
中の物質の滞留時間は、物質の粒子の間隙から活性酸素
を有効に除去するために一般に少なくとも約5分である
べきであり、物質が環境と平衡になるのには充分長いこ
とが好ましい。
The active oxygen content of the environment in which the three steps are performed is an important factor. The expression "active oxygen" as used herein means oxygen in the form which reacts with the irradiated substance, more particularly the free radicals in that substance. It contains molecular oxygen, which is the form of oxygen normally found in air. The active oxygen content requirement of the method of the present invention may be achieved by the use of vacuum or by replacing some or all of the air in the environment with an inert gas such as nitrogen. The as-prepared ethylene polymer material is typically substantially free of active oxygen. Therefore, it is within the concept of this invention to follow the polymerization and polymer treatment steps (if the ethylene polymer material is not exposed to air) according to the method of this invention. However, under most circumstances, ethylene polymer materials have an active oxygen content because they have been stored in air or for some other reason. Therefore, in a preferred practice of the method of the present invention, the finely divided ethylene polymer material is first treated to reduce its active oxygen content. The preferred way to do this is to introduce the material into a bed of the material which is blown with nitrogen, the active oxygen content of which is less than about 0.004% by volume. The residence time of the material in the bed should generally be at least about 5 minutes in order to effectively remove active oxygen from the interstices of the material's particles, preferably long enough for the material to equilibrate with the environment. .

【0020】この調製工程と照射工程の間に、調製され
たエチレンポリマー物質は、活性酸素濃度がガス輸送系
中約15%未満、好ましくは5%未満であり、更に好まし
くは環境の0.004 容量%である環境中に保たれるべきで
ある。加えて、エチレンポリマー物質の温度は物質の無
定形部分のガラス転移温度より上から約70℃以下、好ま
しくは約60℃以下に保たれるべきである。照射工程で
は、環境の活性酸素濃度は約5容量%未満であることが
好ましく、約1容量%未満であることが更に好ましい。
活性酸素の最も好ましい濃度は0.004 容量%未満であ
る。
Between this preparation step and the irradiation step, the ethylene polymer material prepared has an active oxygen concentration in the gas transport system of less than about 15%, preferably less than 5%, more preferably 0.004% by volume of the environment. Should be kept in an environment that is. In addition, the temperature of the ethylene polymer material should be maintained above the glass transition temperature of the amorphous portion of the material at about 70 ° C or less, preferably about 60 ° C or less. In the irradiation step, the active oxygen concentration of the environment 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.

【0021】照射工程では、イオン化放射線は、照射さ
れるエチレンポリマー物質の塊中に所望の程度まで侵入
するのに充分なエネルギーを有するべきである。エネル
ギーは分子構造をイオン化し、且つ原子構造を励起する
のに充分である必要があるが、原子核に影響するのに充
分であってはならない。イオン化放射線はあらゆる種類
のものであってもよいが、最も実用的な種類は電子線及
びγ線を含む。500 〜4,000 キロボルトの加速電位を有
する電子発生装置から放たれる電子が好ましい。エチレ
ンポリマー物質の場合、一般に毎分約1〜10,000メガラ
ド、好ましくは毎分約18〜2,000 メガラドの線量率で送
出される約0.2 〜2.0 メガラド、好ましくは0.3 〜2.0
メガラド、最も好ましくは0.5 〜1.5 メガラドの低レベ
ルの線量のイオン化放射線で満足な結果が得られる。
In the irradiation step, the ionizing radiation should have sufficient energy to penetrate to the desired degree into the mass of ethylene polymer material to be irradiated. The energy should be sufficient to ionize the molecular structure and excite the atomic structure, but not enough to affect the nucleus. The ionizing radiation may be of any type, but the most practical types include electron beams and gamma rays. Electrons emitted from an electron generator having an acceleration potential of 500 to 4,000 kilovolts are preferred. For ethylene polymer materials, generally about 0.2 to 2.0 megarads, preferably 0.3 to 2.0, delivered at a dose rate of about 1 to 10,000 megarads per minute, preferably about 18 to 2,000 megarads per minute.
Satisfactory results are obtained with low doses of ionizing radiation of megarads, most preferably 0.5-1.5 megarads.

【0022】“ラド" という用語は、通常、放射線の源
にかかわらず、照射物質1g当たり100 エルグのエネル
ギーの吸収を生じるイオン化放射線の量と定義される。
本発明に関する限り、それが照射される場合にエチレン
ポリマー物質により吸収されるエネルギーの量は通常測
定されない。しかしながら、本法の通常の実施に於い
て、イオン化放射線からのエネルギー吸収は公知の通常
の線量計により測定され、その測定装置では、放射線感
受性染料を含む布のストリップがエネルギー吸収感知手
段である。それ故、本明細書に使用される“ラド" とい
う用語は、粒子の床もしくは層、もしくはフィルム、ま
たはシートの形態で照射されるエチレンポリマー物質の
表面に配置された線量計の布1g当たり100 エルグのエ
ネルギーに相当する吸収を生じるイオン化放射線の量を
意味する。
The term "rad" is usually defined as the amount of ionizing radiation that results in the absorption of 100 ergs of energy per gram of irradiated material, regardless of the source of the radiation.
As far as the invention is concerned, the amount of energy absorbed by the ethylene polymer material when it is irradiated is usually not measured. However, in the normal practice of the method, energy absorption from ionizing radiation is measured by known conventional dosimeters, in which the strip of cloth containing the radiation sensitive dye is the energy absorption sensing means. Therefore, as used herein, the term "rad" is 100 per gram of dosimeter cloth placed on the surface of an ethylene polymer material that is irradiated in the form of a bed or layer of particles, or a film or sheet. It refers to the amount of ionizing radiation that produces absorption corresponding to the energy of an erg.

【0023】本発明の方法の第二工程は、一般に約1分
〜約1時間、好ましくは約2〜30分間の範囲の期間で行
われるべきである。遊離基部位へのエチレンポリマー鎖
フラグメントの充分な移動及び完全な鎖を再度形成し、
または鎖に長い分枝を形成するためのその場の化合のた
めに最小の時間が必要とされる。1分未満、例えば、約
0.5 分の遊離基移動時間が本発明の広い概念内にある
が、好ましくない。何となれば、得られる自由末端の長
鎖分枝の量が非常に少ないからである。本法の最終工
程、即ち、遊離基失活工程または急冷工程は、一般に少
なくとも60℃から約280 ℃までの熱の適用により、また
は、例えば、メチルメルカプタンの如き遊離基トラップ
として作用する添加剤の添加により行うことができる。
The second step of the method of the present invention should generally be conducted for a period in the range of about 1 minute to about 1 hour, preferably about 2 to 30 minutes. Sufficient migration of the ethylene polymer chain fragment to the free radical site and reforming of the complete chain,
Or minimal time is required for in situ compounding to form long branches in the chain. Less than 1 minute, eg about
Free radical transfer times of 0.5 minutes are within the broad concept of the invention, but are not preferred. This is because the amount of long-chain branch at the free end obtained is very small. The final step of the process, i.e. the free radical quenching or quenching step, is generally by the application of heat of at least 60 ° C to about 280 ° C, or of an additive that acts as a free radical trap such as, for example, methyl mercaptan. It can be performed by addition.

【0024】本法の一つの実施態様に於いて、熱の適用
は照射エチレンポリマー物質を溶融押出することを含
む。その結果、遊離基の急冷が実質的に完結される。こ
の実施態様では、押出または溶融配合の前に、照射エチ
レンポリマー物質は、所望により、その他のポリマー及
び添加剤、例えば、安定剤、顔料、充填剤、等とブレン
ドし得る。また、このような添加剤は押出機への側流添
加として混入し得る。本発明の方法の別の実施態様で
は、熱の適用は、照射エチレンポリマー物質を流動床ま
たは段階流動床系に導入することにより行われ、この場
合、流動化媒体は、例えば、窒素またはその他の不活性
ガスである。一つ以上の床がつくられ、少なくとも約60
℃からポリマーの融点を越えない温度までの温度範囲に
保たれ、一つ以上の流動床中の照射エチレンポリマー物
質の平均滞留時間は約5分〜約120 分であり、約20〜30
分が最適である。こうして得られた生成物は、歪硬化を
特徴とする通常固体の、高分子量の、ゲルを含まないエ
チレンポリマー物質である。また、その物質は10より大
きいメルトインデックス比を特徴とする。
In one embodiment of the method, applying heat comprises melt extruding the irradiated ethylene polymer material. As a result, the quenching of the free radicals is substantially complete. In this embodiment, prior to extrusion or melt compounding, the irradiated ethylene polymer material may optionally be blended with other polymers and additives such as stabilizers, pigments, fillers, and the like. Also, such additives may be incorporated as a sidestream addition to the extruder. In another embodiment of the method of the present invention, the application of heat is carried out by introducing the irradiated ethylene polymer material into a fluidized bed or staged fluidized bed system, where the fluidizing medium is, for example, nitrogen or other. It is an inert gas. One or more floors created, at least about 60
C. to a temperature not exceeding the melting point of the polymer, the average residence time of the irradiated ethylene polymer material in the one or more fluidized beds is about 5 minutes to about 120 minutes, about 20 to 30 minutes.
Minutes are optimal. The product thus obtained is a normally solid, high molecular weight, gel-free ethylene polymer material characterized by strain hardening. The material is also characterized by a melt index ratio greater than 10.

【0025】本発明の方法はバッチ式で行い得るが、そ
れは連続式で行われることが好ましい。本法の一つの連
続の実施態様では、物質の活性酸素含量に応じて、調製
工程を伴い、またはその工程を伴わない微細なエチレン
ポリマー物質は、必要とされる環境中で移動ベルト上で
層にされる。その層の厚さは、層中のイオン化放射線の
侵入の所望の程度及び最終生成物中に所望される照射エ
チレンポリマー物質の割合に依存する。移動ベルトの移
動の速度は、微細なエチレンポリマー物質の層が所望の
線量のイオン化放射線を受ける速度でイオン化放射線の
一つ以上のビーム中を通過するように選ばれる。所望の
線量のイオン化放射線を受けた後に、照射層は遊離基の
移動及び化合が起こる期間にわたって前記の環境中で移
動ベルトの上に残すことができ、次いでベルトから除去
され、照射物質の融解温度で操作される押出機に導入さ
れ、または別の特別な実施態様では、窒素またはその他
の不活性ガスで流動化された照射物質の粒子の加熱床、
または段階加熱床系に導入される。いずれの実施態様に
於いても、照射物質は、その中の少なくとも実質的に全
部の遊離基が失活された後に、大気中に排出され、室温
に迅速に冷却される。別の実施態様では、照射エチレン
ポリマー物質がベルトから排出され、必要とされる環境
中で保持容器(その内部は必要とされる環境を有する)
に運ばれ、容器中に保持されて必要な遊離基移動時間を
完結する。次いで照射物質は照射物質の融解温度で操作
される押出機に導入され、またはエチレンポリマー物質
の照射粒子の加熱された不活性ガス流動床、もしくは段
階流動床系に導入され、遊離基の急冷後に、照射ポリエ
チレンが大気中に排出される。
Although the process of the invention can be carried out batchwise, it is preferably carried out continuously. In one continuous embodiment of the process, depending on the active oxygen content of the material, finely divided ethylene polymer material with or without a preparation step is layered on a moving belt in the required environment. To be The thickness of the layer depends on the desired degree of penetration of ionizing radiation in the layer and the proportion of irradiated ethylene polymer material desired in the final product. The speed of movement of the moving belt is selected so that the layer of fine ethylene polymer material passes through one or more beams of ionizing radiation at a rate that receives the desired dose of ionizing radiation. After receiving the desired dose of ionizing radiation, the irradiation layer can be left on the moving belt in said environment for the period of time during which free radical migration and compounding occur, and then removed from the belt to determine the melting temperature of the irradiated material. A heated bed of particles of radiation material introduced into an extruder operated in, or in another special embodiment, fluidized with nitrogen or other inert gas,
Alternatively it is introduced into a staged heating bed system. In either embodiment, the irradiated material is vented to the atmosphere and rapidly cooled to room temperature after at least substantially all of the free radicals therein have been deactivated. In another embodiment, the irradiated ethylene polymer material is discharged from the belt and held in a required environment, the interior of which has the required environment.
And then held in a container to complete the required free radical transfer time. The irradiated material is then introduced into an extruder operated at the melting temperature of the irradiated material, or into a heated inert gas fluidized bed of irradiated particles of ethylene polymer material, or a staged fluidized bed system, after quenching of the free radicals. Irradiated polyethylene is discharged into the atmosphere.

【0026】更に別の特徴に於いて、本発明は、本発明
の歪硬化性エチレンポリマー物質の延伸流(extentional
flow)の使用を含む。溶融状態のエチレンポリマー物質
が、それが通常一つ以上の方向に流れるよりも速い速度
でこれらの方向に引っ張られる場合に延伸流が生じる。
それは押出被覆操作中で起こり、その場合、溶融被覆物
質が紙または金属シートの移動ウェブの如き支持体の上
に押出され、押出機または支持体が押出速度より高速で
移動されている。それはフィルム製造中に行われ、この
場合、溶融フィルムが押出され、次いで所望の薄さに延
伸される。それは熱成形操作中に存在し、この場合、溶
融シートがプラグ金型に締付けられ、真空が適用され、
シートが金型に押しつけられる。それは発泡製品の製造
中に起こり、この場合、溶融エチレンポリマー物質が発
泡剤で発泡される。本発明の歪硬化性エチレンポリマー
物質は、有益な物品を製造するためのこれらの加工法及
びその他の溶融加工法に使用される溶融プラスチック物
質の一部(例えば、0.5 重量%程度の少量から95重量%
以上程度の多量まで) として特に有益であり、またはそ
の溶融プラスチック物質の実質的に全部として特に有益
である。
In yet another aspect, the invention provides an extensional flow of the strain-hardening ethylene polymer material of the invention.
flow) is included. Stretch flow occurs when the molten ethylene polymer material is pulled in these directions at a faster rate than it normally flows in one or more directions.
It occurs during extrusion coating operations, in which the molten coating material is extruded onto a support, such as a moving web of paper or metal sheets, and the extruder or support is moving faster than the extrusion speed. It is done during film production, where the molten film is extruded and then stretched to the desired thinness. It is present during the thermoforming operation, in this case the molten sheet is clamped into the plug mold, vacuum is applied,
The sheet is pressed against the mold. It occurs during the production of foamed products, where the molten ethylene polymer material is foamed with a blowing agent. The strain-hardening ethylene polymer material of the present invention is part of the molten plastic material used in these and other melt processing processes to produce useful articles (eg, as little as 0.5% by weight up to 95% by weight). weight%
(Up to the above order of magnitude) or substantially all of the molten plastic material.

【0027】本発明を、これらの開示の本質的な部分を
形成する図面、及び下記の実施例により説明する。更に
詳しくは、図1は通常の構造及び操作の流動床ユニット
10を示し、これには微細な高分子量ポリエチレンが導管
11により導入され、窒素ガスが導管13により導入され、
それから実質的に活性酸素を含まない高分子量ポリエチ
レンが固体排出導管15により除去され、それはまた固体
流量調節装置16を有する。固体排出導管15はコンベヤー
ベルト供給ホッパー20に通じている。コンベヤーベルト
供給ホッパー20は通常の設計の蓋締め構造である。それ
は、その内部が窒素雰囲気を含むように操作される。そ
れは下部の固体排出出口を有し、その中をポリエチレン
粒子が移動し、エンドレスコンベヤーベルト21の上部の
水平走行の上に層を形成する。コンベヤーベルト21は一
般に水平に配置され、通常の操作条件下で連続的に移動
する。それは放射線室22中に含まれる。この室はコンベ
ヤーベルトを完全に囲み、そしてその内部に窒素雰囲気
をつくり、維持するようにつくられ、操作される。
The invention is illustrated by the drawings, which form an essential part of these disclosures, and the examples below. More specifically, FIG. 1 shows a fluidized bed unit of conventional construction and operation.
10 shows a fine high molecular weight polyethylene conduit
11 is introduced, nitrogen gas is introduced by conduit 13,
The high molecular weight polyethylene, which is substantially free of active oxygen, is then removed by solids discharge conduit 15, which also has a solids flow controller 16. The solids discharge conduit 15 leads to a conveyor belt feed hopper 20. The conveyor belt feed hopper 20 has a conventional design of a lid fastening structure. It is operated so that its interior contains a nitrogen atmosphere. It has a lower solids discharge outlet through which the polyethylene particles move and form a layer on the upper horizontal run of the endless conveyor belt 21. The conveyor belt 21 is generally arranged horizontally and moves continuously under normal operating conditions. It is contained in the radiation room 22. This chamber is constructed and operated to completely enclose the conveyor belt and to create and maintain a nitrogen atmosphere within it.

【0028】通常の設計及び操作の電子線発生装置25が
放射線室22と組み合わされている。通常の操作条件下
で、それはコンベヤーベルト21の上のポリエチレン粒子
の層に送られる高エネルギー電子線を発生する。コンベ
ヤーベルト21が反対の移動のその通路に回転する際に、
コンベヤーベルト21から落下する照射ポリエチレン粒子
を受け取るように配置された固体回収装置28が、コンベ
ヤーベルトの排出端部の下にある。固体回収装置28中の
照射ポリエチレン粒子は回転弁または星形車29によりそ
れから除去され、それにより固体移送管30に送出され
る。移送管30はガス−固体分離器31に通じている。この
ユニットは通常の構造のものであり、通常、サイクロン
型分離器である。その中で分離されたガスはガス排出管
33により除去され、一方、分離された固体は回転弁また
は星形車32によるようにそれから固体排出管34に排出さ
れる。固体排出管34は押出機ホッパー35に直接通じてい
る。
An electron beam generator 25 of conventional design and operation is associated with the radiation chamber 22. Under normal operating conditions, it produces a high energy electron beam that is directed to the layer of polyethylene particles on the conveyor belt 21. As the conveyor belt 21 rotates in its path of opposite travel,
Below the discharge end of the conveyor belt is a solids recovery device 28 arranged to receive the irradiated polyethylene particles falling from the conveyor belt 21. The irradiated polyethylene particles in the solids recovery unit 28 are then removed therefrom by a rotary valve or star wheel 29 and thereby delivered to the solids transfer tube 30. The transfer pipe 30 leads to a gas-solid separator 31. This unit is of conventional construction, usually a cyclone separator. The gas separated in the gas exhaust pipe
The separated solids are removed by 33, while the separated solids are then discharged to a solids discharge pipe 34 as by a rotary valve or star wheel 32. The solid discharge pipe 34 leads directly to the extruder hopper 35.

【0029】押出機ホッパー35(これは押出機36に原料
を供給する)は、構造及び操作の点で通常である。ま
た、それはその内部で窒素雰囲気をつくり、維持するの
に適した密閉構造である。押出機36は通常の構造のもの
であり、通常の方法で操作される。押出機ホッパー35中
の固体はそれから押出機に移動し、その押出機は自由末
端の長鎖分枝のかなりの量が形成するのに充分であるポ
リエチレンの照射と押出機へのその流入との間の期間を
生じるような押出の速度で操作される。それ故、押出機
ホッパー35の容積は、必要により、この条件を満たすホ
ッパー貯蔵時間の所望の量を与えるように選ばれる。押
出機36は設計され(押出機バレル及びスクリューの長
さ)、そしてその中に遊離基を含むポリエチレンを、存
在する遊離基の実質的に全てを失活するのに必要とされ
る時間の量に維持するのに充分な圧力で溶融温度で操作
される。こうして処理された微細なポリエチレンは、実
質的にゲルを含まず、0.89〜0.97g/ccの密度を有し、且
つエチレン単位の自由末端の長鎖で実質的に分枝してい
ることを特徴とする。それはそのままで使用でき、また
は、例えば、ペレット化兼冷却ユニット37に直接導入さ
れ、固体ペレット(これは貯蔵され、次いで使用でき、
または貯蔵しないで使用できる)として固体輸送管38に
よるようにそれから運び去られる。
The extruder hopper 35, which feeds the extruder 36, is conventional in construction and operation. Also, it is a closed structure suitable for creating and maintaining a nitrogen atmosphere inside. The extruder 36 is of conventional construction and operates in a conventional manner. The solids in the extruder hopper 35 then move to the extruder, which is sufficient to form a significant amount of free-chain long-chain branching between the irradiation of polyethylene and its entry into the extruder. It is operated at a rate of extrusion that produces a period of time between. Therefore, the volume of the extruder hopper 35 is selected as necessary to provide the desired amount of hopper storage time that meets this condition. The extruder 36 is designed (extruder barrel and screw length), and the amount of time required to deactivate polyethylene with free radicals therein, substantially all of the free radicals present. Operated at the melt temperature with sufficient pressure to maintain The finely treated polyethylene is characterized by being substantially gel-free, having a density of 0.89-0.97 g / cc and being substantially branched with a long chain at the free end of the ethylene unit. And It can be used as it is, or, for example, introduced directly into the pelletizing and cooling unit 37 and solid pellets (which can be stored and then used,
Or it can be used without storage) and then carried away as by solid transport tube 38.

【0030】その他の特別な実施態様の高分子量のエチ
レンポリマー物質が上記の連続法により処理される場合
に同様の結果が得られる。下記の実施例は、本発明の高
分子量ポリエチレン、及びその製造法の上記の好ましい
実施態様を説明する。メルトインデックス、I2及びI10
はASTM D-1238 により測定される。メルトインデックス
比はI10 をI2で割ることにより求められる。その比は分
子量分布を示し、その数が高い程、分子量は広い。
Similar results are obtained when the high molecular weight ethylene polymer material of the other particular embodiment is treated by the continuous process described above. The following examples illustrate the high molecular weight polyethylene of the present invention, and the above-described preferred embodiments of its method of manufacture. Melt index, I 2 and I 10
Is measured according to ASTM D-1238. The melt index ratio is determined by dividing I 10 by I 2 . The ratio shows a molecular weight distribution, the higher the number, the broader the molecular weight.

【0031】[0031]

【実施例】実施例1 2のメルトインデックス及び0.95の密度を有するペレッ
ト形態のソルテックス(Soltex)T50-200 ポリエチレンを
密閉放射線室22に導入し、40ppm の酸素量が得られるま
で窒素でパージした。その物質を移動するステンレス鋼
コンベヤーベルト21の上に分配して高さ1.3cm 、幅15cm
のポリエチレンの床を形成する。その床をコンベヤーベ
ルト21により50マイクロアンペアのビーム電流で操作す
る2MeV のファン・デ・グラーフ発生装置により生じた
電子線中に通す。得られる吸収表面線量は0.40メガラド
である。加えて、密閉放射線室22中、及び照射ポリエチ
レン移送管30、固体−ガス分離器31及び分離器排出管34
を含む系の残部中の環境または雰囲気の活性酸素含量を
140ppmより低く確立し、保つ。照射後に、ポリエチレン
がコンベヤーベルト21の端部からベルト排出物回収装置
28に落下し、回転弁29を通って移送管30に落下する。照
射ポリマーからガスの分離後に、ポリマーを分離器排出
管34を通って窒素でパージしたバッグに供給する。照射
ポリエチレンを酸素の不在下で室温で30分間保つ。その
物質を、窒素でパージした押出機供給ホッパーに導入
し、次いで2.5 インチの一軸スクリュー押出機中で260
℃で押出す。実施例1のゲルを含まない最終生成物の性
質を表1にまとめる。
EXAMPLES introduced Sol tex (Soltex) T50-200 polyethylene in pellet form having a density of melt index and 0.95 of Example 1 2 in a closed radiation chamber 22 and purged with nitrogen until the oxygen content of 40ppm can be obtained . The material is distributed over a moving stainless steel conveyor belt 21, height 1.3 cm, width 15 cm.
Forming a polyethylene floor. The floor is passed by a conveyor belt 21 into an electron beam generated by a 2 MeV van der Graaf generator operated with a beam current of 50 microamps. The resulting absorbed surface dose is 0.40 megarads. In addition, in the closed radiation chamber 22, and the irradiation polyethylene transfer pipe 30, the solid-gas separator 31 and the separator discharge pipe 34.
The active oxygen content of the environment or atmosphere in the rest of the system containing
Establish and keep below 140ppm. After irradiation, the polyethylene is removed from the end of the conveyor belt 21 by a belt discharge recovery device.
28 to the transfer pipe 30 through the rotary valve 29. After separation of the gas from the irradiated polymer, the polymer is fed through a separator discharge line 34 into a bag purged with nitrogen. The irradiated polyethylene is kept for 30 minutes at room temperature in the absence of oxygen. The material was introduced into a nitrogen-purged extruder feed hopper and then heated in a 2.5 inch single screw extruder.
Extrude at ° C. The properties of the gel-free final product of Example 1 are summarized in Table 1.

【0032】実施例2〜4 得られる吸収線量が夫々0.6 、0.9 及び1.0 メガラドで
あった以外は、実施例1の方法及び成分を使用して実施
例2〜4を行う。酸素量を、密閉放射線室22、照射ポリ
エチレン移送管30、固体ガス分離器31及び分離器排出管
34中で60ppm より低く保つ。実施例2〜4のゲルを含ま
ない最終生成物の性質を表1にまとめる。実施例5〜8 4のMI及び0.952 の密度を有するペレット形態のダウ(D
ow)04052N ポリエチレンを使用し、得られる吸収線量が
夫々0.5 、0.7 、0.8 、及び1.0 メガラドであった以外
は、実施例1の方法及び成分を使用して実施例5〜8を
行う。酸素量を、密閉放射線室22、照射ポリエチレン移
送管30、固体ガス分離器31及び分離器放出管34中で100p
pmより低く保つ。実施例5〜8のゲルを含まない最終生
成物の性質を下記の表1にまとめる。対照例1及び2 対照1及び2は夫々ソルテックスT50-200 及びダウ0405
2Nの未照射試料である。
[0032] Examples 2-4 absorbed dose obtained is respectively 0.6, except were 0.9 and 1.0 megarads, performs Examples 2-4 Using the method and ingredients of Example 1. The oxygen amount is controlled by the closed radiation chamber 22, the irradiation polyethylene transfer pipe 30, the solid gas separator 31, and the separator discharge pipe.
Keep below 60ppm in 34. The properties of the gel-free final products of Examples 2-4 are summarized in Table 1. Dow in pellet form with MI of Examples 5 to 84 and a density of 0.952 (D
Examples 5-8 are carried out using the methods and ingredients of Example 1 except that ow) 04052N polyethylene was used and the absorbed doses obtained were 0.5, 0.7, 0.8, and 1.0 megarads, respectively. The amount of oxygen is set to 100 p in the closed radiation chamber 22, the irradiation polyethylene transfer pipe 30, the solid gas separator 31 and the separator discharge pipe 34.
Keep below pm. The properties of the gel-free final products of Examples 5-8 are summarized in Table 1 below. Control Examples 1 and 2 Controls 1 and 2 are Soltex T50-200 and Dow 0405, respectively.
It is a non-irradiated sample of 2N.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】実施例9及び対照例3〜8 本法の照射工程(1) に相当する照射雰囲気(IA と称す
る) 、及び本法の第二工程(2) に相当する15%未満の酸
素含量を有する調節される環境中の遊離基中間体熟成(R
IAと称する) 、並びに本発明の方法の最終工程に相当す
る遊離基中間体失活工程(RIDと称する) の臨界的意義を
示すため、下記の例外でもって実施例1の方法を使用し
て実施例9及び対照例4〜8を行う。 −ソルテックスT50-200 に代えてハイモント・イタリア
(HIMONT Italia)S.r.l. からの球形粒状形態の6.90のMI
を有する高密度ポリエチレンを使用した。 −得られる吸収線量は1.1 メガラドである。 −対照3〜8の加工環境を表2に報告したように変え、
そして −遊離基失活を3/4 インチのブラベンダー押出機で約26
0 ℃で行う。 結果を下記の表2に示す。
Example 9 and Comparative Examples 3 to 8 Irradiation atmosphere (referred to as IA) corresponding to the irradiation step (1) of this method, and an oxygen content of less than 15% corresponding to the second step (2) of this method. Aging of free-radical intermediates in regulated environments (R
IA), as well as the free radical intermediate deactivation step (designated RID) corresponding to the final step of the method of the present invention, using the method of Example 1 with the following exceptions: Example 9 and Controls 4-8 are performed. -Highmont Italy instead of the Soltex T50-200
6.90 MI in spherical granular form from (HIMONT Italia) Srl
High density polyethylene having -The absorbed dose obtained is 1.1 megarads. -Changing the processing environment of Controls 3-8 as reported in Table 2,
And-removing the free radicals by about 26 in a 3/4 inch Brabender extruder.
Perform at 0 ° C. The results are shown in Table 2 below.

【0035】[0035]

【表2】 IA RIA RID 1日目のI2 2日目のI2 13日目のI2 C-3 - - - 6.90 - - C-4 N2 空気 空気 3.56 3.13 3.23 C-5 N2 - - 2.44 3.67 4.58 C-6 空気 空気 空気 4.62 4.30 4.51 C-7 空気 N2 N2 4.39 4.14 4.13 C-8 空気 - - 4.56 5.90 8.40 9 N2 N2 N2 2.86 2.63 2.60TABLE 2 Example IA RIA RID 1 Day I 2 2 Day I 2 13 Day I 2 C-3 - - - 6.90 - - C-4 N 2 air air 3.56 3.13 3.23 C-5 N 2 --2.44 3.67 4.58 C-6 Air Air Air 4.62 4.30 4.51 C-7 Air N 2 N 2 4.39 4.14 4.13 C-8 Air--4.56 5.90 8.40 9 N 2 N 2 N 2 2.86 2.63 2.60

【0036】本発明の実施例9と比較して13日間の溶融
流量の不充分な安定性が対照例5及び8により示され
た。対照例4、6及び7は対照例5及び8よりも良好な
溶融流量の安定性を示したが、その溶融流量は本発明の
実施例9程低くない。実施例10〜15並びに対照例9及び10 使用したエチレンポリマーを分離器排出管34を通って第
一帯域中の210 ℃の3/4 インチのブラベンダー押出機の
窒素パージされたホッパーに供給し、第二帯域中で215
℃で供給し、ダイで220 ℃で供給し、次いで常法でペレ
ット化する以外は、実施例1の方法を使用して実施例10
及び15を行う。次いでペレットを、マドッチ(Maddoch)
ミキサーを備えた1-1/4 インチのキリアン(Killian) 一
軸スクリュー押出機中で420 oF の平らなプロフィール
で100rpmで0.1 %のイルガノックス(Irganox)1010 安定
剤と共に再度押出す。照射と押出の間の保持時間は平均
約15分である。実施例10〜15の最終生成物の性質を表3
及び表4にまとめ、実施例10、12及び14並びに対照例9
及び10の伸び粘度(0.05〜2.0 秒-1の間の歪率で180 ℃
でレオメトリクスRER9000 伸びレオメーターを使用して
測定した)を図2及び図3に示す。
Insufficient melt flow stability for 13 days compared to Example 9 of the present invention was demonstrated by Controls 5 and 8. Controls 4, 6 and 7 showed better melt flow stability than Controls 5 and 8, but the melt flow is not as low as Example 9 of the present invention. Examples 10-15 and Controls 9 and 10 The ethylene polymer used was fed through separator discharge tube 34 to the nitrogen purged hopper of a 210 ° C 3/4 inch Brabender extruder in the first zone. , In the second band 215
Example 10 using the method of Example 1 except that it was fed at 0.degree. C., 220.degree.
Repeat steps 15 and 15. The pellets are then made into Maddoch
Re-extrude with 0.1% Irganox 1010 stabilizer at 100 rpm in a 1-1 / 4 inch Killian single screw extruder equipped with a mixer at a flat profile of 420 ° F. The holding time between irradiation and extrusion averages about 15 minutes. The properties of the final products of Examples 10-15 are shown in Table 3.
And Table 4, summarized in Examples 10, 12 and 14 and Control Example 9.
And elongational viscosities of 10 (180 ° C at strain rates between 0.05 and 2.0 sec- 1
(Measured using a Rheometrics RER9000 Elongation Rheometer at.) Are shown in Figures 2 and 3.

【0037】[0037]

【表3】例 ポリマーの種類 線量 溶融張力(1) 溶融伸び(1) (メガラド) (センチ−ニュートン) (cm) C-9 ダウ4352N (5) 0 0.9 19.6 10 0.5 2.8 19.5 11 1.0 4.1 22.0 12 1.5 4.6 22.5 C-10 LLDPE 1E10/A(6) 0 0.4 20.1 13 0.5 0.8 22.6 14 1.5 1.5 21.1 15 3.0 -- -- [Table 3] Example Polymer type Dose Melt tension (1) Melt elongation (1) (Megarad) (cm-Newton) (cm) C-9 Dow 4352N (5) 0 0.9 19.6 10 0.5 2.8 19.5 11 1.0 4.1 22.0 12 1.5 4.6 22.5 C-10 LLDPE 1E10 / A (6) 0 0.4 20.1 13 0.5 0.8 22.6 14 1.5 1.5 21.1 15 3.0 ----

【0038】[0038]

【表4】 例 190 ℃に 190℃に I10/I2 IV(2) Mw(3) B.I.(4) 於けるI2 於けるI10 C-9 3.9 27.4 7.0 1.57 150000 1.0 10 1.5 15.8 10.1 1.65 211000 0.83 11 0.8 12.0 13.5 1.72 370000 0.57 12 0.7 10.3 15.1 1.79 633000 0.40 C-10 7.9 58.4 -- 1.3 -- -- 13 -- 51.6 -- 1.29 -- -- 14 -- 39.7 -- -- -- -- 15 -- 27 -- 1.40 -- -- [Table 4] Example 190 to 190 ° C I 10 / I 2 IV (2) Mw (3) BI (4) I 2 at I 10 C-9 3.9 27.4 7.0 1.57 150000 1.0 10 1.5 15.8 10.1 1.65 211000 0.83 11 0.8 12.0 13.5 1.72 370000 0.57 12 0.7 10.3 15.1 1.79 633000 0.40 C-10 7.9 58.4 --1.3 ---- 13 --51.6 --1.29 ---- 14 --39.7 ------ -15 --27 --1.40 ----

【0039】(1) ゴットフェルト社からのゴットフェル
トレオテンズ溶融張力装置を使用して以下のように溶融
エチレンポリマーのストランドの張力( センチ−ニュー
トン)を測定することにより測定した。試験されるポリ
マーを長さ20mm、直径2mmのキャピラリィを通して180
℃で押出す。次いでストランドを、0.3cm/秒2 の一定の
加速度で延伸系を使用して延伸にかける。張力が高い
程、粘弾性は良好であり、それ故、溶融状態のポリマー
の加工性は良好である。 (2)135℃のデカリン中で測定した固有粘度。 (3)135℃のトリクロロベンゼン中でワイアット・テクノ
ロジィ社からのワイアット・ダウンレーザー光散乱装置
でレーザー光散乱することにより測定した重量平均分子
量。 (4) 分枝インデックス;[IV]Lin =2.77x10-4Mw0.725 (5) ダウ・ケミカル社からの3.9 のメルトインデックス
(MI)を有するペレット形態の、0.5 %のプロピレンモノ
マー単位を含む高密度ポリエチレン。 (6) ハイモント・イタリアS.r.l.からの7.9 のMIを有す
るペレット形態の、200ppmのイルガノックス1076安定剤
と混合された、6.1 %のブテン-1モノマー単位を含むLL
DPE 。
(1) Measured by measuring the tension (centimeters-Newton) of the strands of molten ethylene polymer as follows using a Gottfeld Rheotens melt tension device from Gottfeld. 180 the polymer to be tested through a 20 mm long, 2 mm diameter capillary
Extrude at ° C. The strands are then subjected to drawing using the drawing system with a constant acceleration of 0.3 cm / sec 2 . The higher the tension, the better the viscoelasticity and therefore the better the processability of the polymer in the molten state. (2) Intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. (3) Weight average molecular weight measured by laser light scattering with a Wyatt Down Laser light scattering device from Wyatt Technology Inc. in trichlorobenzene at 135 ° C. (4) Branching index; [IV] Lin = 2.77x10 -4 Mw 0.725 (5) Melt index of 3.9 from Dow Chemical Company.
High density polyethylene containing 0.5% propylene monomer units in pellet form with (MI). (6) LL containing 6.1% butene-1 monomer units mixed with 200 ppm Irganox 1076 stabilizer in pellet form with MI of 7.9 from Himont Italia Srl.
DPE.

【0040】上記の表に示された結果は、本発明のエチ
レンポリマーがメルトインデックス比を増大したことを
示し、これは分子量分布の増大、溶融強度の増加を明示
する増大された溶融張力並びに長鎖分枝の形成を示す分
枝インデックスを示した。図2及び3に示された結果
は、本発明のエチレンポリマーがその物質の歪硬化能力
を示す伸び粘度を有することを示す。分枝インデックス
が減少するにつれて、即ち、長鎖分枝の程度が増大する
につれて、歪硬化伸び粘度の傾向が増大する。本発明の
自由末端の長鎖分枝エチレンポリマー物質は、有益な製
品、例えば、発泡シート材料及び熱成形シート材料の如
き発泡製品及び熱成形製品、押出被覆製品並びに繊維を
形成するために溶融加工操作に実用性を有する。実際
に、本発明の歪硬化性エチレンポリマー物質は、増強さ
れた溶融強度の高分子量エチレンポリマー物質が所望さ
れる全ての溶融加工操作に有益である。
The results shown in the above table show that the ethylene polymers of the present invention increased the melt index ratio, which shows an increase in the molecular weight distribution, an increase in the melt strength as well as an increase in the melt tension. The branching index indicating the formation of chain branching is shown. The results shown in Figures 2 and 3 show that the ethylene polymers of the present invention have extensional viscosities indicative of the strain hardening ability of the material. As the branching index decreases, ie, the degree of long chain branching increases, the tendency of strain hardening elongational viscosity increases. The free-ended long-chain branched ethylene polymer materials of the present invention are melt processed to form useful products such as foamed and thermoformed products such as foamed sheet materials and thermoformed sheet materials, extrusion coated products and fibers. It has practicality in operation. In fact, the strain-hardening ethylene polymer materials of the present invention are useful in all melt processing operations where high melt molecular weight ethylene polymer materials are desired.

【0041】本明細書に開示された本発明のその他の特
徴、利点及び実施態様は、以上の開示を読んだ後に当業
者に直ちに明らかになる。これに関し、本発明の特別な
実施態様がかなり詳しく説明されたが、これらの実施態
様の変更及び改良が、記載され、特許請求された本発明
の精神及び範囲から逸脱しないでなし得る。本明細書に
使用される“─から実質的になる”という用語は、特定
される物質の組成物の必須の性質及び特徴にかなり悪影
響するのに充分な濃度の未記載の物質を排除するが、前
記の必須の性質及び特徴にかなり悪影響するのに不充分
な濃度の一種以上の未記載の物質の存在を認める。
Other features, advantages and embodiments of the invention disclosed herein will be immediately apparent to those skilled in the art after reading the above disclosure. In this regard, although particular embodiments of the present invention have been described in considerable detail, modifications and improvements of these embodiments can be made without departing from the spirit and scope of the invention described and claimed. As used herein, the term “consisting essentially of” excludes an undescribed substance at a concentration sufficient to significantly adversely affect the essential properties and characteristics of the composition of matter identified. , The presence of one or more unlisted substances in concentrations that are insufficient to significantly adversely affect the essential properties and characteristics described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】例えば、通常固体のポリエチレンを歪硬化性を
有する通常固体の、ゲルを含まないポリエチレンに変換
するための連続法の好ましい実施態様のフローシートで
ある。
FIG. 1 is a flowsheet of a preferred embodiment of a continuous process for converting, for example, normally solid polyethylene into normally solid, gel-free polyethylene having strain hardening properties.

【図2】本発明の方法により得られた自由末端の長鎖分
枝高密度ポリエチレンと高密度ポリエチレン対照の二つ
の試料の伸び粘度対伸び時間を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing elongational viscosity versus elongational time of two samples, a free-end long chain branched high density polyethylene and a high density polyethylene control, obtained by the method of the present invention.

【図3】本発明の方法により得られた自由末端の長鎖分
枝低密度ポリエチレンとLLDPE対照の試料の伸び粘度対
伸び時間を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing elongational viscosity versus elongational time of free end long chain branched low density polyethylene and LLDPE control samples obtained by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10−流動床ユニット 11、13、15−導管 16−固体流量調節装置 20−コンベヤーベルト供給ホッパー 21−エンドレスコンベヤーベルト 22−放射線室 25−電子線発生装置 28−固体回収装置 29、32−星形車 31−ガス−固体分離器 33−ガス排出管 34−固体排出管 35−押出機ホッパー 36−押出機 37−ペレット化兼冷却ユニット 38−固体輸送管 10-Fluidized bed unit 11,13,15-Conduit 16-Solid flow controller 20-Conveyor belt supply hopper 21-Endless conveyor belt 22-Radiation chamber 25-Electron beam generator 28-Solid collector 29,32-Star type Vehicle 31-Gas-solid separator 33-Gas discharge pipe 34-Solid discharge pipe 35-Extruder hopper 36-Extruder 37-Pelletizing and cooling unit 38-Solid transport pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ダブリュー メイフィールド アメリカ合衆国 デラウェア州 19803 ウィルミントン スタッフォード ロード 406 (72)発明者 トーマス エフ マックローリン アメリカ合衆国 デラウェア州 19808 ウィルミントン グレンバリー ドライヴ 6 (72)発明者 ジェームズ アール ベラン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 19803 ウェスト チェスター マッケン ジー ドライヴ 288 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor John W. Mayfield Delaware, United States 19803 Wilmington Stafford Road 406 (72) Inventor Thomas F McCrawlin, Delaware, United States 19808 Wilmington Glenbury Drive 6 (72) Inventor James Arlveran United States Pennsylvania 19803 West Chester McKenzie Drive 288

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分枝インデックスが1未満であり、歪硬
化伸び粘度を有することを特徴とする通常固体の、高分
子量の、ゲルを含まない、照射エチレンポリマー物質。
1. A normally solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material characterized by a branching index of less than 1 and having a strain hardening elongational viscosity.
【請求項2】 分枝インデックスが1未満であり、0.89
〜0.97g/ccの密度を有し、歪硬化伸び粘度を有すること
を特徴とする通常固体の、高分子量の、ゲルを含まな
い、照射エチレンポリマー物質。
2. The branching index is less than 1 and 0.89.
A normally solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material having a density of ˜0.97 g / cc and a strain hardening elongational viscosity.
【請求項3】 0.94g/ccより大きい密度、約0.9 より小
さい分枝インデックスを有する高分子量エチレンポリマ
ーから実質的になる請求項2に記載のエチレンポリマー
物質。
3. The ethylene polymer material of claim 2 consisting essentially of a high molecular weight ethylene polymer having a density greater than 0.94 g / cc and a branching index less than about 0.9.
【請求項4】 分枝インデックスが約0.2 〜0.8 である
請求項3に記載のエチレンポリマー物質。
4. The ethylene polymer material of claim 3 having a branching index of about 0.2-0.8.
【請求項5】 0.94g/ccより小さい密度、約0.9 より小
さい分枝インデックスを有する高分子量エチレンポリマ
ーから実質的になる請求項2に記載のエチレンポリマー
物質。
5. The ethylene polymer material of claim 2 consisting essentially of a high molecular weight ethylene polymer having a density less than 0.94 g / cc and a branching index less than about 0.9.
【請求項6】 分枝インデックスが約0.2 〜0.8 である
請求項5に記載のエチレンポリマー物質。
6. The ethylene polymer material of claim 5 having a branching index of about 0.2-0.8.
【請求項7】 エチレンポリマーが粒子形態である請求
項2に記載のエチレンポリマー物質。
7. The ethylene polymer material of claim 2, wherein the ethylene polymer is in particulate form.
【請求項8】 歪硬化伸び粘度を有しないで0.89〜0.97
g/ccの密度を有する通常固体の、高分子量の、エチレン
ポリマー物質から歪硬化伸び粘度を有する通常固体の、
高分子量の、ゲルを含まない、照射エチレンポリマー物
質の製造法であって、 (1)(a)活性酸素濃度が環境の約15容量%未満に確立さ
れ、保たれている環境中で、(b)放射線の2.0 メガラド
までの暴露を与えるのに充分であるが、物質のゲル化を
生じるのには不充分な期間にわたって毎分約1〜約1x10
4 メガラドの範囲の線量率で高エネルギーイオン化放射
線で、前記のエチレンポリマー物質を照射し、 (2) こうして照射された物質を、かなりの量の長鎖分枝
が形成するのに充分な期間にわたってこのような環境中
に維持し、次いで (3) 照射された物質をこのような環境中にある間に処理
して照射物質中に存在する遊離基の実質的に全部を失活
させることを特徴とする前記の照射エチレンポリマー物
質の製造法。
8. Strain hardening elongation 0.89-0.97 without having elongation viscosity
a normal solid with a density of g / cc, a high molecular weight, normal solid with a strain hardening extensional viscosity from an ethylene polymer material,
A method for producing a high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material, wherein (1) (a) the active oxygen concentration is established and maintained below about 15% by volume of the environment, b) Sufficient to provide exposure to up to 2.0 megarads of radiation, but about 1 to about 1x10 per minute for a period of time insufficient to cause gelation of the substance.
Irradiating the ethylene polymer material with high-energy ionizing radiation at a dose rate in the range of 4 megarads, and (2) exposing the material thus irradiated for a period sufficient to form a significant amount of long chain branching. Maintaining in such an environment, and then (3) treating the irradiated material while in such environment to deactivate substantially all of the free radicals present in the irradiated material. A method of making an irradiated ethylene polymer material as described above.
【請求項9】 照射の前に、前記のエチレンポリマー物
質を前記の減少された活性酸素の環境中でつくり、維持
する請求項8に記載の方法。
9. The method of claim 8 wherein said ethylene polymer material is created and maintained in said reduced active oxygen environment prior to irradiation.
【請求項10】 前記の環境の活性酸素含量が約0.004
容量%未満である請求項8に記載の方法。
10. The active oxygen content of the environment is about 0.004.
9. The method of claim 8, which is less than volume%.
【請求項11】 高エネルギーイオン化放射線の吸収線
量が1〜12メガラドである請求項8に記載の方法。
11. The method of claim 8 wherein the absorbed dose of high energy ionizing radiation is 1 to 12 megarads.
【請求項12】 工程(2) の期間が約1分〜約1時間の
範囲である請求項8に記載の方法。
12. The method of claim 8, wherein the period of step (2) ranges from about 1 minute to about 1 hour.
【請求項13】 0.89〜0.97g/ccの密度、1未満である
分枝インデックスを有する通常固体の、高分子量の、ゲ
ルを含まない、照射エチレンポリマー物質(その物質は
歪硬化伸び粘度を有する)から実質的になるフィルム形
成性組成物。
13. A normal solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material having a density of 0.89 to 0.97 g / cc and a branching index of less than 1, which material has a strain hardening elongational viscosity. A film-forming composition consisting essentially of:
【請求項14】 0.89〜0.97g/ccの密度、1未満である
分枝インデックスを有する通常固体の、高分子量の、ゲ
ルを含まない、照射エチレンポリマー物質(その物質は
歪硬化伸び粘度を有する)から実質的になるフィルム。
14. A normally solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material having a density of 0.89 to 0.97 g / cc and a branching index of less than 1, which material has a strain hardening elongational viscosity. ) Consisting essentially of a film.
【請求項15】 エチレン組成物をチューブに押出し、
続いてこれをバブルに吹込成形するインフレートフィル
ムの製造法に於いて、前記の組成物が0.89〜0.97g/ccの
密度、1未満である分枝インデックスを有する通常固体
の、高分子量の、ゲルを含まない、照射エチレンポリマ
ー物質(その物質は歪硬化伸び粘度を有する)から実質
的になることを特徴とするインフレートフィルムの製造
法。
15. Extruding the ethylene composition into a tube,
Then, in a method for producing a blown film in which this is blow-molded into a bubble, the composition has a density of 0.89 to 0.97 g / cc, a normal solid having a branching index of less than 1, a high molecular weight A method of making a blown film, which consists essentially of a gel-free, irradiated ethylene polymer material, which material has a strain hardening extensional viscosity.
【請求項16】 0.89〜0.97g/ccの密度、1未満である
分枝インデックスを有する通常固体の、高分子量の、ゲ
ルを含まない、照射エチレンポリマー物質(その物質は
歪硬化伸び粘度を有する)のかなりの量を含むエチレン
ポリマー組成物を含むことを特徴とする有益な物品。
16. A normal solid, high molecular weight, gel-free, irradiated ethylene polymer material having a density of 0.89 to 0.97 g / cc and a branching index of less than 1, which material has a strain hardening elongational viscosity. A useful article characterized in that it comprises an ethylene polymer composition comprising a substantial amount of
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