JPH09501717A - ポリオレフィンブレンド物およびそれらの固体状態加工 - Google Patents
ポリオレフィンブレンド物およびそれらの固体状態加工Info
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Abstract
(57)【要約】
溶融および結晶化曲線が2つの別々の溶融領域を示すとして特徴づけられるか或はブレンド物の1成分がこのブレンド物の個々の成分に比較して低い軟化温度を有するポリオレフィンブレンド物は、固体状態の加工で非常に幅広いウインドーを与える。このようなブレンド物が示す固体状態の加工特性は、このブレンド物を調合する様式、例えば機械的混合、溶媒を用いた分散などから独立している。
Description
【発明の詳細な説明】
ポリオレフィンブレンド物およびそれらの固体状態加工発明の背景
本発明はポリオレフィンブレンド物に関する。1つの面において本発明は固体
状態で加工するに適切なポリオレフィンブレンド物に関する一方、別の面におい
て本発明は多様なポリエチレン類の特別なブレンド物に関する。更に別の面にお
いて、本発明は、溶融および結晶化曲線が2つの別々の溶融領域を示すとして特
徴づけられるか或は一成分が通常のポリオレフィンよりも低い軟化点を有するポ
リオレフィンブレンド物に関し、この技術はいずれも固体状態の加工で非常に幅
広いウインドー(window)を与える。
金属成形の分野では幅広く多様な固体状態加工、例えば打ち抜き加工、鍛造、
ロール加工、押出し加工などが用いられているが、半結晶性ポリマー類の固体状
態加工はずっと制限されている。熱可塑材を固体状態で加工する場合典型的に加
工温度はそのポリマーの融点よりほんの数度低い温度に維持されている。この加
工温度をそのポリマーの融点より高くした場合の加工は単に溶融押出し加工であ
る。温度がポリマーの融点よりかなり低い場合、このポリマーは本質的に固体状
であり、これを変形させるには多大な圧力を用いる必要がある(しばしば百万p
si(7000MPa)を越える)。このように圧力が多大であると大きな変形
を起こさせるのは非常に困難であり、その結果として生産率が比較的低くなり、
この過程のエネルギー効率が一般に低くなる。更に、固体状態の加工では加工温
度が最も重要なパラメーターであることから、このような技術はポリマー類およ
びポリマーブレンド物が示す軟化温度および溶
融温度間の範囲が比較的広い(例えば摂氏温度計目盛りで少なくとも約20度)
ポリマー類およびポリマーブレンド物に限定されていた。通常のポリオレフィン
類およびそれらのブレンド物の場合、上記温度範囲が比較的狭いことから、この
ような材料は広範な商業的規模における固体状態加工の主題にならなかった。
純然たる商業規模のポリオレフィン市場は、比較的狭い加工温度ウインドーを
有するにも拘らず、そのような技術をポリオレフィン類に適用することに関して
かなりの興味を持ち始めていた。得られる潜在的利点には、エネルギー効率、速
度およびスクラップ量低下が含まれる。CiferriおよびWardは「Ul
tra High Modulus Polymers」、Applied S
cience Publications、ロンドン(1979)の中で、融点
以下でポリマーの押出し加工を行うことは高配向材料の製造を約束する方法であ
ると教示している。Krjutchkov他はPolymer Composi
te、7巻、No.6、4−13−420頁(1986)の中で、固体状態押出
し加工の動力学に関する詳細な調査を開示しており、そして彼らはまた、押出し
物欠陥における流れ不安定さを押出し温度および圧力に関係付けるモデルも仮定
した。
Chungは米国特許第5,028,663号の中で、特定の固体状態加工用
途では高密度ポリエチレン(HDPE)と低密度ポリエチレン(LDPE)の特
定ブレンドの製造を溶液混合で行った時に達成され得るオペレーティングウイン
ドー(operating window)の方がこれを機械的混合で行った時
に達成され得るオペレーティングウインドーよりも幅広いことを教示している。
溶液沈澱であることから、
そのブレンド物内の各成分の溶融ピークは分離しており、その結果として、この
2成分が示す溶融ピークの間の温度で大型変形加工を実施することができる。
Pawloski他は米国特許第4,352,766号、4,161,502
号および3,739,052号の中で、予め溶融させた状態でポリマー類および
複合体の成形を行う固相成形(Solid Phase Forming)(S
PF)と呼ぶユニークな方法を教示している。このユニークな製造過程には仕上
げ部品全体に渡る2軸配向が含まれる。 Enikolopow他は米国特許第
4,607,797号の中で、ポリマーの押出し加工をこのポリマーのピーク溶
融温度より低い温度で実施する固体状態せん断押出し(Solid State
Sheer Extrusion)または微粉砕(Pulverizatio
n)と呼ぶ方法を教示している。しかしながら、Shutovは、1992 I
.I.T.Research Reportの中で、特定のポリマー類、例えば
HDPE、ポリプロピレン(PP)およびポリカーボネート(PC)などは上記
方法で充分な性能を示さないことを確認した。
我々は、固体状態で加工するに適切な組成物を見い出し、この組成物は第一ポ
リオレフィンと第二ポリオレフィンを含むブレンド物として特徴づけられ、ここ
で、この第一ポリオレフィンは摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化
温度より少なくとも10度低い軟化温度を有するとして特徴づけられ、そしてこ
こで、この第一ポリオレフィン成分は該ポリオレフィンブレンド物全重量の少な
くとも10パーセントを構成する。
この組成物は、好適には、固体状態で加工するに適切なポリオレフィ
ン組成物を含むブレンド物として特徴づけられ、この組成物は、(a)0.85
0g/cm3から0.910g/cm3の密度を有する均一に分枝していて線状も
しくは実質的に線状である第一ポリオレフィン、および(b)0.940g/c
m3から0.965g/cm3の密度を有する第二ポリオレフィンを含むブレンド
物として特徴づけられ、ここで、この第一ポリオレフィンは摂氏温度計目盛りで
該第二ポリオレフィンの軟化点より少なくとも10度低い軟化点を有するとして
特徴づけられる。
我々はまた固体状のポリオレフィンブレンド物を成形する方法も見い出し、こ
の方法は、(a)少なくとも第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを含む固
体状ポリオレフィンブレンド物[この第一ポリオレフィンは摂氏温度計目盛りで
該第二ポリオレフィンの軟化温度より少なくとも10度低い軟化温度を有し、こ
こで、この第一ポリオレフィンは該ポリオレフィンブレンド物全重量の少なくと
も10パーセントを構成する]を、該第一ポリオレフィンの軟化温度より高いが
該第二ポリオレフィンの軟化温度より低い加工温度に加熱し、(b)この加工温
度で該ブレンド物を成形し、そして(c)この加工温度より低い温度に(b)の
成形ブレンド物を冷却する、段階を含むとして特徴づけられる。
この方法は、好適には、(a)(i)0.850g/cm3から0.910g
/cm3の密度を有する均一に分枝していて線状もしくは実質的に線状である第
一ポリオレフィンおよび(ii)0.940g/cm3から0.965g/cm3
の密度を有する第二ポリオレフィンを含む固体状ポリオレフィンブレンド物[こ
の第一ポリマーは摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化点より少なく
とも10度低い軟化点を有するとして特徴づけられる]を、該第一ポリオレフィ
ンの軟化温度より
高いが該第二ポリオレフィンの軟化温度より低い加工温度に加熱し、(b)この
加工温度で該ブレンド物を成形し、そして(c)この加工温度より低い温度に(
b)の成形ブレンド物を冷却する、段階を含むとして特徴づけられる。
本発明に従い、溶融および結晶化曲線が2つの別々の溶融領域を示すとして特
徴づけられるか或はブレンド物の1成分がそれの高融点成分に比較して低い軟化
点を示すポリオレフィンブレンド物は、固体状態の加工で非常に幅広いウインド
ーを与える。このブレンド物は低融点成分を少なくとも10重量パーセント含み
、そして低融点成分と高融点成分のピーク溶融温度間の差は摂氏温度計目盛りを
基準にして少なくとも約20度である。このブレンド物をこれの低融点成分が示
すおおよそのピーク溶融温度より高くそして高融点成分のピーク溶融温度より低
い温度において固体状態で加工する。本発明のブレンド物が示す固体状態加工特
性は、この成分を混合する様式、例えば機械的、溶媒などから独立している。好適な態様の説明
本発明のポリオレフィンブレンド物にポリオレフィン成分を2種以上、典型的
には2種含める。このブレンド物は、
Tm1<Tp<Tm2
で定義する固体状態加工温度(Tp)を有することで特徴づけられ、ここで、Tm 2
は高融点成分のピーク溶融温度でありそしてTm1は低融点成分のピーク溶融温
度である。このTm2とTm1の差または範囲、即ちTm2−Tm1は摂氏温度計目盛り
で典型的に20度以上、好適には30度以上、最も好適には40度以上である。
本発明のブレンド物に含める成分はポリオレフィン類、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリジエン類、ポリスチレンなどである。好適なポリオレフィ
ン類は多様なポリエチレン類およびポリプロピレン類であり、好適なブレンド物
は少なくとも1種のポリエチレン、特に実質的に線状であるエチレンポリマーを
含有するブレンド物である。
このポリエチレン類は2つの幅広い種類に分類分け可能である、即ち不均一に
分枝しているポリエチレン類と均一に分枝しているポリエチレン類に分類分け可
能である。本発明の実施で用いることができる不均一に分枝しているポリエチレ
ン類は2つの幅広いカテゴリーに分けられる、即ちフリーラジカル開始剤を用い
て高温高圧で製造されるポリエチレン類と、配位触媒を用いて比較的低い圧力下
高温で製造されるポリエチレン類に分けられる。前者は低密度ポリエチレン類(
LDPE)として一般に知られており、これはポリマーバックボーンからぶら下
がる重合したモノマー単位の分枝鎖を有することによって特徴づけられる。LD
PEポリマー類の密度は一般に1立方センチメートル当たり0.910から0.
935グラム(g/cm3)である。
配位触媒、例えばチーグラー(Ziegler)またはフィリップス(Phi
llips)触媒などを用いて製造されるエチレンポリマー類およびコポリマー
類は、バックボーンからぶら下がる重合したモノマー単位の分枝鎖を実質的に持
っていないことから、これらは一般に線状ポリマー類として知られる。一般に0
.940から0.965g/cm3の密度を有する高密度ポリエチレン(HDP
E)は典型的にエチレンのホモポリマーであり、これが有する分枝鎖はエチレン
とα−オレフィンの多様な線状コポリマー類のそれに比べて比較的少ない。HD
PEはよ
く知られており、種々のグレードで商業的に入手可能であり、本発明で有用であ
る。
3から12個の炭素原子、好適には4から8個の炭素原子を有する少なくとも
1種のα−オレフィンとエチレンの線状コポリマー類もまたよく知られており、
商業的に入手可能であり、本発明で有用である。本技術分野でよく知られている
ように、線状エチレン/α−オレフィンコポリマーの密度はα−オレフィンの長
さの関数であると共に該コポリマー内のエチレン量に対する上記モノマー量の関
数であり、このコポリマーの密度は、α−オレフィンの長さを長くするにつれて
そして存在させるα−オレフィンの量を多くするにつれて低くなる。線状の低密
度ポリエチレン(LLDPE)は典型的に3から12個の炭素原子、好適には4
から8個の炭素原子を有するα−オレフィン(例えば1−ブテン、1−オクテン
など)とエチレンのコポリマーであり、これに、このコポリマーの密度をLDP
Eの密度にまで下げるに充分な含有量でα−オレフィンを含める。このコポリマ
ーにα−オレフィンを更に多い量で含めると、その密度は0.91g/cm3未
満にまで下がり、このようなコポリマー類は超低密度ポリエチレン(ULDPE
)または非常に低密度のポリエチレン(VLDPE)として知られる。このよう
な線状ポリマー類の密度は一般に0.87から0.91g/cm3の範囲である
。
フリーラジカル触媒を用いて製造される材料および配位触媒を用いて製造され
る材料は両方とも、これらの製造方法と同様に本技術分野でよく知られている。
この種類の材料両方に関する関連した考察およびそれらの製造方法は米国特許第
4,950,541号およびこれに引用されている特許の中に見られる。
本発明の実施で用いることができる均一に分枝しているポリエチレン類はまた
2つの幅広いカテゴリーに分けられる、即ち均一に分枝している線状ポリエチレ
ン類と、均一に分枝していて実質的に線状であるポリエチレン類に分けられる。
両方とも公知である。前者およびそれらの製造方法はElstonの米国特許第
3,645,992号の中に記述されており、そして後者およびそれらの製造方
法は米国特許第5,272,235号および5,278,272号の中で充分に
記述されている。前者の例は三井(Mitsui)のTafmer(商標)ポリ
マーおよびExxonのExact(商標)ポリマーである一方、後者の例はザ
・ダウケミカルカンパニー(The Dow Chemical Compan
y)のInsite(商標)技術で製造されたポリマー類である。
「実質的に線状である」を本明細書で用いる場合、ポリマーのバックボーンが
炭素1000個当たり0.01個の長鎖分枝から炭素1000個当たり3個の長
鎖分枝、好適には炭素1000個当たり0.01個の長鎖分枝から炭素1000
個当たり1個の長鎖分枝、より好適には炭素1000個当たり0.05個の長鎖
分枝から炭素1000個当たり1個の長鎖分枝で置換されていることを意味する
。それとは対照的に、簡単な「線状」は、ポリマーバックボーンに長鎖分枝が本
質的に付いていないことを意味する。本明細書では、炭素原子数が少なくとも6
の鎖長として長鎖分枝を定義し、その鎖長以上は13C核磁気共鳴分光法を用いた
のでは区別不可能であるが、この長鎖分枝は、そのポリマーバックボーンの長さ
とほぼ同じ長さを有している可能性がある。
拘束幾何触媒(constrained geometry catalys
ts)(CGC)を用いてこのユニークな均一に分枝していて
実質的に線状であるポリマー類(以後「実質的に線状であるエチレンポリマー類
」と呼ぶ)を製造し、このポリマー類は、狭い分子量分布を示しそしてインター
ポリマー類である場合狭いコモノマー分布を示すことによって特徴づけられる。
「インターポリマー」を本明細書で用いる場合、これは2種以上のコモノマー類
から作られるポリマー、例えばコポリマー、ターポリマーなどを意味する。この
実質的に線状であるエチレンポリマー類の他の基本的特徴には、残渣含有量が低
いこと(即ち、この実質的に線状であるエチレンポリマー中の、このポリマーの
製造で用いた触媒、未反応のコモノマー類(用いる場合)および重合過程中に生
じる低分子量オリゴマー類の濃度が低いこと)、そして調節された分子構造を有
すること(これにより、通常のオレフィンポリマー類に比べて分子量分布が狭い
にも拘らず良好な加工性を与える)が含まれる。
本発明の実施で用いる実質的に線状であるエチレンポリマー類は実質的に線状
であるエチレンホモポリマー類を包含するが、好適には、この実質的に線状であ
るエチレンポリマー類にエチレンを約95から50重量パーセント含有させそし
て少なくとも1種のα−オレフィンコモノマーを約5から50重量パーセント、
より好適には少なくとも1種のα−オレフィンコモノマーを10から25重量パ
ーセント含有させる。ASTM D−2238方法Bに従う赤外分光法でコモノ
マーのパーセントを測定する。この実質的に線状であるエチレンポリマー類は、
典型的に、3から約20個の炭素原子を有するα−オレフィン(例えばプロピレ
ン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1
−オクテン、スチレンなど)とエチレンのコポリマー類である。典型的な実質的
に線状であるエチレンポリマー類は少なくとも0.850g
/cm3、好適には少なくとも0.879g/cm3の密度を示す。典型的な実質
的に線状であるエチレンポリマー類は0.960g/cm3のみ、好適には0.
910g/cm3のみの密度を示す。I10/I2として測定するメルトフロー比(
ASTM D−1238)は5.63に等しいか或はそれ以上であり、好適には
約6.5から15、より好適には約7から10である。ゲル浸透クロマトグラフ
ィー(GPC)で測定する分子量分布(Mw/Mn)を方程式:
Mw/Mn−(I10/I2)−4.63
で定義し、これは好適には約1.5から2.5の範囲である。この実質的に線状
であるエチレンポリマー類の場合のI10/I2比は長鎖分枝度を示す、即ちI10
/I2比が高くなればなるほど、このポリマー中の分枝鎖が多くなる。
「流動学的プロセシング・インデックス」(PI)は、気体押し出しレオメー
ター(gas extrusion rheometer)(GER)で測定す
るポリマーの見掛け粘度(kポイズで表す)である。この気体押し出しレオメー
ターは、「Polymer Engineering Science」、17
巻、No.11、770頁(1977)の中でM.Shida、R.N.Shr
offおよびL.V.Cancioが記述していると共に、Van Nostr
and Reinhold Co.が出版しているJohn Dealy著「R
heometers for Molten Plastics」、(1982
)の97−99頁に記述されている。入り口角度が180°で直径が約7.54
cmの20:1 L/Dダイスを用い、250から5500psig(1.8か
ら38MPa)の窒素圧力下、190℃の温度でGER実
験を実施する。本明細書で記述する実質的に線状であるエチレンポリマー類の場
合のPIは、GERを用い2.15x106ダイン/cm2の見掛けせん断応力で
測定した材料の見掛け粘度(kポイズで表す)である。この実質的に線状である
エチレンインターポリマー類およびホモポリマー類のPIは、好ましくは、約0
.01kポイズから50kポイズ、好適には15kポイズまたはそれ以下であり
、これは、ほぼ同じI2とMw/Mnにおいて、比較線状エチレンポリマー(チー
グラー重合ポリマーまたはElstonが米国特許第3,645,992号で記
述した如き均一に分枝している線状ポリマー)が示すPIの70%に等しいか或
はそれ以下である。
メルトフラクチャー現象を識別する目的で、見掛けせん断速度に対する見掛け
せん断応力のプロットを用いる。Ramamurthy「Journal of
Rheology」、30(2)、337−357、1986に従い、特定の
臨界流量以上で観察される押し出し物の不規則さは、幅広い意味で2つの主要な
型に分類分け可能である、即ち表面メルトフラクチャーとグロスメルトフラクチ
ャー(gross melt fracture)とに分類分け可能である。
表面メルトフラクチャーは、明らかに安定した流れ条件下で起こり、そしてそ
の詳細な範囲は、フィルムの鏡面光沢損失から、よりひどい「鮫肌」形態に至る
。本開示では、押し出し物の表面粗さが40x倍率でのみ検出可能になる押し出
し物の光沢が失われ始める時であるとして、表面メルトフラクチャーが起こり始
める時(OSMF)を特徴づける。この実質的に線状であるエチレンインターポ
リマー類およびホモポリマー類の表面メルトフラクチャーが起こり始める時の臨
界せん断速度は、ほ
ぼ同じI2とMw/Mnを有する比較線状エチレンポリマー(チーグラー重合ポリ
マーまたはElstonが米国特許第3,645,992号で記述した如き均一
に分枝している線状ポリマー)の表面メルトフラクチャーが起こり始める時の臨
界せん断速度より、少なくとも50%大きい。
グロスメルトフラクチャーは不安定な押出し流れ条件下で起こり、そしてその
詳細な範囲は、規則正しい歪み(粗い部分と滑らかな部分が交互に現れる、螺旋
状など)から不規則な歪みに至る。商業的受け入れに関して(例えばブローンフ
ィルムおよびそれらから作られるバッグ類などの)フィルム品質および特性が良
好であるには、表面の欠陥は存在していたとしても最小限でなければならない。
本発明の2軸配向した熱収縮性フィルムの製造で用いる実質的に線状であるエチ
レンインターポリマー類およびホモポリマー類の場合のグロスメルトフラクチャ
ーが起こり始める時の臨界せん断応力は4x106ダイン/cm2以上である。本
明細書では、GERで押し出した押し出し物が示す表面粗さおよび構造の変化を
基準にして、表面メルトフラクチャーが起こり始める時(OSMF)およびグロ
スメルトフラクチャーが起こり始める時(OGMF)の臨界せん断速度を用いる
ことにする。
「均一に分枝している」を本明細書で用いる場合、これは、一定の分子内にそ
のコモノマーがランダムに分布しておりそしてこのコポリマー分子の実質的に全
部が同じエチレン/コモノマー比を有することを意味する。この実質的に線状で
あるインターポリマー類およびホモポリマー類の場合のコモノマー分枝の分布ま
たは均一さを短鎖分枝分布指数(SCBDI)(Short Chain Br
anch Distribution Index)または組成分布分枝指数(
CDBI)(Co
mposition Distribution Branch Index)
で特徴づけ、そしてこれを、全コモノマーモル含有量中央値の50%以内に入る
コモノマー含有量を有するポリマー分子の重量パーセントとして定義する。ポリ
マーのCDBIは、本技術分野で知られている技術で得られるデータ、例えばW
ild他著「Journal of Polymer Science,Pol
y.Phys.Ed」、20巻、441頁(1982)または米国特許第5,7
98,081号などの中に記述されている如き、例えば昇温溶出分離法(tem
perature rising elution fractionatio
n)(本明細書では「TREF」と省略する)などから容易に計算される。本発
明の均一に分枝していて実質的に線状であるインターポリマー類およびホモポリ
マー類の場合のSCBDIまたはCDBIは、好適には約30パーセント以上、
特に約50パーセント以上である。
本発明で用いる均一に分枝していて線状のエチレンポリマー類および均一に分
枝していて実質的に線状であるエチレンポリマー類の両方とも、示差走査熱量計
(DSC)で測定した時単一の溶融ピークを示し、これは、幅広い分枝分布を有
することが原因で溶融ピークを2つ以上示す不均一に分枝している線状エチレン
ポリマー類とは対照的である。
この均一に分枝していて実質的に線状であるエチレンポリマー類のユニークな
特徴は、このポリマーのI10/I2値がこのポリマーの多分散指数(即ちMw/Mn
)から本質的に独立していると言った非常に予想外な流れ特性である。これは
、I10/I2値を高くするにはまた多分散指数も高くする必要があるような流動
学的特性を有する通常の均一に分枝していて線状のポリエチレンおよび不均一に
分枝していて線状のポリエ
チレン樹脂とは対照的である。
I2として測定する、好適なメルトインデックス(ASTM D−1238、
条件190/2.16(以前は条件E))は、0.5g/10分から20g/1
0分、より好適には1から5g/10分である。本発明の実施で用いるプラスチ
ックフィルムの構成で使用する好適な実質的に線状であるエチレンポリマー類は
、典型的に均一に分枝しており、高密度画分を測定可能な量で全く含まない、即
ち米国特許第5,089,321号に記述されている昇温溶出分離法で測定した
時、短鎖分枝分布を測定可能な度合で示さず、例えばこれらは炭素1000個当
たりのメチル数が2に等しいか或はそれ以下である分枝度を示すポリマー画分を
全く含まない。この好適な実質的に線状であるエチレンポリマー類は示差走査熱
量測定(DSC)で単一の溶融ピークを示す。
本発明のポリプロピレン成分を存在させる場合、これはプロピレンのホモポリ
マーであるか或は約12個以下の炭素原子を有する他のα−オレフィンまたはエ
チレンを約20モルパーセント以下の量で用いた1種以上のプロピレンコポリマ
ー類である。コポリマーである場合、これはランダム、ブロックまたはグラフト
コポリマーであってもよい。これのポリプロピレン成分が示す典型的なメルトフ
ロー比(ASTM D−1238、条件230/2.16(以前は条件L)で測
定した時の)は0.1から30g/10分、好適には0.8から30g/10分
の範囲である。
本発明のブレンド物にまた消費後の再利用(post−consumer r
ecycle)(PCR)源由来のポリオレフィン類を含有させてもよい。この
ような材料の組成は変化するが、これには牛乳ボトル
再利用樹脂由来のHDPEおよび再利用食料包装由来のLLDPEが含まれる。
本発明で用いるPCR樹脂は、この樹脂の重量を基準にしてポリエチレンを通常
少なくとも約70重量パーセントの含有量で含み、約100重量パーセントに及
ぶ。このPCR樹脂内のポリエチレンは通常0.1から10g/10分の範囲の
メルトインデックスおよび0.86から0.97g/cm3の範囲の密度を有す
る。
本発明のポリオレフィンブレンド物に低融点成分をこのブレンド物の重量を基
準にして典型的に少なくとも10パーセント、好適には少なくとも20パーセン
ト、より好適には少なくとも30パーセント含有させる。本発明の好適な態様に
おいて、低い溶融温度または軟化温度を有する成分は、少なくとも1種の均一に
分枝していて線状または実質的に線状であるポリエチレン、例えばTafmer
(商標)、Exact(商標)、Insite(商標)技術で製造されたポリマ
ー、エチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーの
ターポリマーの少なくとも1つである。このブレンド物の低溶融温度成分を、よ
り好適には、均一に分枝していて実質的に線状であるポリマー、例えばInsi
te(商標)で製造されたポリマーにする。このような態様では、このブレンド
物の残りに、不均一に分枝しているポリエチレンを1種以上、好適には1種含め
る。
このブレンド物の固体状態加工温度を、摂氏温度計目盛りで、最も高い溶融温
度を有するブレンド成分のピーク溶融温度より通常少なくとも5度、好適には少
なくとも10度低くし、そして摂氏温度計目盛りで、最も低い溶融温度または軟
化温度を有するブレンド成分の溶融温度または軟化温度より通常少なくとも5度
、好適には約10度高くする。
本発明のポリオレフィンブレンド物は、比較的均一なブレンドを保証する数多
いいろいろな方法のいずれか1つを用いて製造可能であり、使用する個々の方法
は便利さの問題である。説明的方法には、ローラーミリング、押出し加工、溶媒
混合などが含まれる。同様に、通常の固体状態技術のいずれか、例えば打ち抜き
加工、鍛造、ロール加工、押出し加工などを用いて、このブレンド物の加工を行
うことができる。
以下に示す実施例は本発明の具体的な特定態様を説明するものである。特に明
記しない限り全ての部およびパーセントは重量である。具体的態様 実施例1
Haakeブレンダーを180℃で4分間運転することにより、CGC樹脂(
米国特許第5,272,236号および5,278,272号の教示に従って製
造した実質的に線状であるエチレン/1−オクテンコポリマー(サンプルC−1
))とザ・ダウケミカルカンパニーから入手可能なDOWLEX(商標)120
65 HDPE樹脂(サンプルC−2)の50/50ブレンド物からサンプルE
−1を製造した。通常のLLDPE[サンプルC−3(ザ・ダウケミカルカンパ
ニーから入手可能なDOWLEX(商標)2045 LLDPE)とC−4]の
50/50ブレンド物から製造する以外は同様な様式でサンプルC−5を製造し
た。サンプルC−1を除く全サンプルに、8号ダイス[直径が0.0494イン
チ(1.255mm)で長さ/直径比が5.10]使用のInstron Ca
pillary Rheometer(ICR)を105℃で用いた固体状態押
出し評価を受けさせた。プランジャーの速度を1分当たり0.1インチ(2.5
4mm)にしそして圧力を250p
si(1.72MPa)にすることでサンプルE−1[50(133−83)の
Tpを有する]を成功裏に押出し加工した。このような条件を用いるか、或はI
CRの最大安全押出し圧力である4500psi(31MPa)にしても、他の
サンプル[10(122−132)のTpを有するサンプルC−5を含む]を押
出し加工するのは不可能であった。この結果を表Iに報告する。
実施例2
異なるサンプル(サンプルC−6の組成をサンプルC−1の組成と同じにした
が)を用いて実施例1の手順を繰り返した。C7はザ・ダウケミカルカンパニー
からDOWLEX(商標)10062として入手可能な高密度ポリエチレンであ
った。ICRを用い、プランジャーの速度を1分当たり0.1インチ(2.54
mm)にし、圧力を約2800ps
i(19.3MPa)にし、温度を約105℃にし、そして2号ダイス[0.0
30インチ(0.762mm)、長さ/直径比33.3]を用いることで、サン
プルE−2[C−6とC−7のブレンド物(51のTpを有する)]およびサン
プルE−3[C−8とC−9(Fina 3824ポリプロピレンホモポリマー
)のブレンド物(79のTpを有する)]を成功裏に押出し加工した。このよう
な条件を用いるか、或は最大安全押出し圧力である4500psi(31MPa
)にしても、Tafmer(商標)A−4085樹脂[三井石油化学(Mits
ui Petrochemical)から入手可能]もポリプロピレン樹脂も押
出し加工するのは不可能であった。この結果を表IIに報告する。
実施例3
異なるサンプルを用いて実施例1の手順を繰り返した。サンプルC−10とC
−12の組成は同じであり、両方とも米国特許第5,272,236号および5
,278,272号の教示に従って製造した実質的に線状であるエチレン/1−
オクテンコポリマーであった。サンプルC−13のPCR樹脂は、Advanc
ed Environmental Recycling Technolog
y、Little Rock、アーカンサス州から入手した消費後の再利用食料
包装用樹脂であり、サンプルC−11のPCR樹脂は、Akron WTE C
orp、Akron、オハイオ州から入手した消費後の再利用牛乳ボトル樹脂F
R−120フレークであった。実施例2で用いたのと同じ条件下で、サンプルE
−4(C−10とC−11のブレンド物)およびE−5(C−12とC−13の
ブレンド物)(49のTpを有する)の樹脂両方を成功裏に押出し加工した。こ
のような条件を用いたのではC−11樹脂もC−13樹脂も押出し加工されず、
そしてこのような条件下で最大安全押出し圧力である4500psi(31MP
a)にしても、これらを押出し加工するのは不可能であった。この結果を表II
Iに報告する。
実施例4
異なるサンプルを用いて実施例1の手順を繰り返した。サンプルC−14(サ
ンプルC−3と同じである)は、サンプルE−6[C−16(ザ・ダウケミカル
カンパニーから入手可能なDOWLEX(商標)12065 HDPE)とC−
15(米国特許第5,272,236号および5,278,272号の教示に従
って製造したMw/Mnが2の実質的に線状であるエチレン/1−オクテンコポリ
マー)のブレンド物](107のTpを有する)と同様なメルトインデックスお
よび密度を有するDOWLEX(商標)2045 LLDPE(ザ・ダウケミカ
ルカンパニーから入手可能)であった。サンプルE−6とC−14の両方をAS
TM−1238の手順に従って圧縮成形して厚さが125ミル(3.175mm
)のプラークにした。このプラークを65℃に加熱した後、40トン(2075
psi(14.3MPa))の固相成形機で3分間圧縮
した。次に、このサンプルを同じ圧力下で冷却し、室温で取り出した後、引張り
応力と変形率を測定した。この結果を表IVに報告し、サンプルE−6の引張り
応力および変形率特性はサンプルC−14のそれよりも明らかに優れる。
上に示した実施例で本発明をかなり詳細に記述してきたが、この詳細は単に説
明の目的であり、以下の請求の範囲に記述する如き発明の精神および範囲に対す
る制限として解釈されるべきでない。
【手続補正書】特許法第184条の7第1項
【提出日】1995年1月11日
【補正内容】
請求の範囲
1. 固体状態で加工するに適切なポリオレフィン組成物であって、該組成物
が第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを含むブレンド物であるとして特徴
づけられ、ここで、
該第一ポリオレフィンが、
a.メルトフロー比I10/I2が≧5.63であり、
b.方程式:Mw/Mn≦(I10/I2)−4.63で定義される分子量
分布Mw/Mnを有し、かつ
c.グロスメルトフラクチャーが起こり始める時の臨界せん断応力が約
4x106ダイン/cm2以上である、
として特徴づけられる均一に分枝していて実質的に線状であるポリエチレンとし
て特徴づけられ、
該第二ポリオレフィンが、不均一に分枝しているポリエチレンホモポリ
マー、不均一に分枝しているエチレン/α−オレフィンコポリマーまたはポリプ
ロピレンであり、更に、
該第一ポリオレフィンが摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟
化温度より少なくとも10度低い軟化温度を有するとして特徴づけられ、そして
該第一ポリオレフィン成分が該ポリオレフィンブレンド物全重量の少な
くとも10パーセントを構成する、
ポリオレフィン組成物。
2. 該第二ポリオレフィンが高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線
状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレンの少なくとも1つであるとし
て特徴づけられる請求の範囲第1項のブレンド物。
3. 固体状態で加工するに適切なポリオレフィン組成物であって、該組成物
が、
a. 0.850g/cm3から0.910g/cm3の密度を有する均
一に分枝していて線状もしくは実質的に線状である第一ポリオレフィン、および
b. 0.940g/cm3から0.965g/cm3の密度を有する第
二ポリオレフィン、
を含むブレンド物であるとして特徴づけられ、ここで、この第一ポリオレフィン
が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化点より少なくとも10度低い
軟化点を有するとして特徴づけられるポリオレフィン組成物。
4. 該第一ポリオレフィンの軟化点が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフ
ィンの軟化点より少なくとも20度低い前請求の範囲いずれかのブレンド物。
5. 該第一ポリオレフィンが該ポリオレフィンブレンド物全重量の少なくと
も20パーセントを構成する前請求の範囲いずれかのブレンド物。
6. 該第二ポリオレフィンが消費後の再利用ポリエチレン樹脂を含む前請求
の範囲いずれかのブレンド物。
7. 該第二ポリオレフィンがポリプロピレンである前請求の範囲いずれかの
ブレンド物。
8. 固体状のポリオレフィンブレンド物を成形する方法であって、該方法が
、
a. 少なくとも第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィン
を含んでいて該第一ポリオレフィンが
i.メルトフロー比I10/I2が≧5.63であり、
ii.方程式:Mw/Mn≦(I10/I2)−4.63で定義される分
子量分布Mw/Mnを有し、かつ
iii.グロスメルトフラクチャーが起こり始める時の臨界せん断応
力が約4x106ダイン/cm2以上である、
として特徴づけられる均一に分枝していて実質的に線状であるポリエチレンとし
て特徴づけられそして該第二ポリオレフィンが不均一に分枝しているポリエチレ
ンホモポリマー、不均一に分枝しているエチレン/α−オレフィンコポリマーま
たはポリプロピレンでありそして更に該第一ポリオレフィンが摂氏温度計目盛り
で該第二ポリオレフィンの軟化温度より少なくとも10度低い軟化温度を有する
として特徴づけられそして該第一ポリオレフィン成分が該ポリオレフィンブレン
ド物全重量の少なくとも10パーセントを構成する固体状ポリオレフィンブレン
ド物を、該第一ポリオレフィンの軟化温度より高いが該第二ポリオレフィンの軟
化温度より低い加工温度に加熱し、
b. この加工温度で該ブレンド物を成形し、そして
c. この加工温度より低い温度に(b)の成形ブレンド物を冷却す
る、
段階を含むとして特徴づけられる方法。
9. 該第二ポリオレフィンが高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線
状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレンの少なくとも1つである請求
の範囲第8項の方法。
10. 固体状ポリオレフィンブレンド物を成形する方法であって、
該方法が、
a. (i)0.850g/cm3から0.910g/cm3の密度を
有する均一に分枝していて線状もしくは実質的に線状である第一ポリオレフィン
および(ii)0.940g/cm3から0.965g/cm3の密度を有する第
二ポリオレフィンを含んでいて該第一ポリマーが摂氏温度計目盛りで該第二ポリ
オレフィンの軟化点より少なくとも10度低い軟化点を有するとして特徴づけら
れる固体状ポリオレフィンブレンド物を、該第一ポリオレフィンの軟化温度より
高いが該第二ポリオレフィンの軟化温度より低い加工温度に加熱し、
b. この加工温度で該ブレンド物を成形し、そして
c. この加工温度より低い温度に(b)の成形ブレンド物を冷却す
る、
段階を含むとして特徴づけられる方法。
11. 該第一ポリオレフィンが該ポリオレフィンブレンド物全重量の少なく
とも20パーセントを構成する請求の範囲8−10いずれかの方法。
12. 該加工温度が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化温度よ
り少なくとも5度低くそして摂氏温度計目盛りで該第一ポリオレフィンの軟化温
度より少なくとも5度高い温度である請求の範囲第11項の方法。
13. 該加工温度が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化温度よ
り少なくとも10度低くそして該第一ポリオレフィンの軟化温度より少なくとも
10度高い温度である請求の範囲第11項の方法。
14. 該第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを互いに機械的
に混合することで該ポリオレフィンブレンド物を製造する請求の範囲8−10い
ずれかの方法。
15. 請求の範囲第8項の方法を用いて製造された製品。
16. 該第二ポリオレフィンがポリプロピレンである請求の範囲8−10い
ずれかの方法。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年3月15日
【補正内容】
レフィンの軟化温度より少なくとも5度高い温度である請求の範囲第15項の方
法。
17. 該加工温度が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化温度よ
り少なくとも10度低くそして該第一ポリオレフィンの軟化温度より少なくとも
10度高い温度である請求の範囲第15項の方法。
18. 該第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを互いに機械的に混合す
ることで該ポリオレフィンブレンド物を製造する請求の範囲11−14いずれか
の方法。
19. 請求の範囲第11項の方法を用いて製造された製品。
20. 該第二ポリオレフィンがポリプロピレンである請求の範囲11−14
いずれかの方法。
21. 固体状態で加工するに適切なポリオレフィン組成物であって、該組成
物が第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを含むブレンド物であるとして特
徴づけられ、ここで、
該第一ポリオレフィンが、
a.メルトフロー比I10/I2が≧5.63であり、
b.方程式:Mw/Mn≦(I10/I2)−4.63で定義される分子量
分布Mw/Mnを有し、かつ
c.グロスメルトフラクチャーが起こり始める時の臨界せん断応力が約
4x106ダイン/cm2以上である、
として特徴づけられる均一に分枝していて実質的に線状であるポリエチレンとし
て特徴づけられ、更に
該第一ポリオレフィンが摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟
化温度より少なくとも10度低い軟化温度を有するとして特徴づ
けられ、そして
該第一ポリオレフィン成分が該ポリオレフィンブレンド物全重量の少な
くとも10パーセントを構成する、
ポリオレフィン組成物。
22. 該第二ポリオレフィン成分が、均一に分枝しているポリエチレンホモ
ポリマー、均一に分枝しているエチレン/α−オレフィンコポリマー、不均一に
分枝しているポリエチレンホモポリマー、不均一に分枝しているエチレン/α−
オレフィンコポリマーまたはポリプロピレンである請求の範囲第21項のポリオ
レフィン組成物。
23. 2つの別々の溶融領域を示す溶融および結晶化曲線を有するとして更
に特徴づけられる請求の範囲第21または22項のポリオレフィン組成物。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD),AM,AT,
AU,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C
Z,DE,DK,ES,FI,GB,GE,HU,JP
,KE,KG,KR,KZ,LK,LT,LU,LV,
MD,MG,MN,MW,NL,NO,NZ,PL,P
T,RO,RU,SD,SE,SI,SK,TJ,TT
,UA,UZ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 固体状態で加工するに適切なポリオレフィン組成物であって、該組成物 が第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを含むブレンド物であるとして特徴 づけられ、ここで、この第一ポリオレフィンが摂氏温度計目盛りで該第二ポリオ レフィンの軟化温度より少なくとも10度低い軟化温度を有するとして特徴づけ られ、そしてここで、該第一ポリオレフィン成分が該ポリオレフィンブレンド物 全重量の少なくとも10パーセントを構成するポリオレフィン組成物。 2. 該第一ポリオレフィンおよび第二ポリオレフィンの少なくとも1つがポ リエチレンのホモポリマーまたはエチレン/α−オレフィンのコポリマーである 請求の範囲第1項のブレンド物。 3. 該第一ポリオレフィンが、 a)メルトフロー比I10/I2が≧5.63であり、 b)方程式:Mw/Mn≦(I10/I2)−4.63で定義される分子量 分布Mw/Mnを有し、かつ c)グロスメルトフラクチャーが起こり始める時の臨界せん断応力が約 4x106ダイン/cm2以上である、 として特徴づけられる均一に分枝していて線状のポリエチレンまたは均一に分枝 していて実質的に線状であるポリエチレンである請求の範囲第2項のブレンド物 。 4. 該第二ポリオレフィンが不均一に分枝しているポリエチレンである請求 の範囲第3項のブレンド物。 5. 該第二ポリオレフィンが高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線 状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレンの少なくと も1つであるとして特徴づけられる前請求の範囲いずれかのブレンド物。 6. 固体状態で加工するに適切なポリオレフィン組成物であって、該組成物 が、 a. 0.850g/cm3から0.910g/cm3の密度を有する均 一に分枝していて線状もしくは実質的に線状である第一ポリオレフィン、および b. 0.940g/cm3から0.965g/cm3の密度を有する第 二ポリオレフィン、 を含むブレンド物であるとして特徴づけられ、ここで、この第一ポリオレフィン が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化点より少なくとも10度低い 軟化点を有するとして特徴づけられるポリオレフィン組成物。 7. 該第一ポリオレフィンの軟化点が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフ ィンの軟化点より少なくとも20度低い前請求の範囲いずれかのブレンド物。 8. 該第一ポリオレフィンが該ポリオレフィンブレンド物全重量の少なくと も20パーセントを構成する前請求の範囲いずれかのブレンド物。 9. 該第二ポリオレフィンが消費後の再利用ポリエチレン樹脂を含む前請求 の範囲いずれかのブレンド物。 10. 該第二ポリオレフィンがポリプロピレンである前請求の範囲いずれか のブレンド物。 11. 固体状のポリオレフィンブレンド物を成形する方法であって、該方法 が、 a. 少なくとも第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを含んで いてこの第一ポリオレフィンが摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化 温度より少なくとも10度低い軟化温度を有しておりここで該第一ポリオレフィ ンがポリオレフィンブレンド物全重量の少なくとも10パーセントを構成する固 体状ポリオレフィンブレンド物を、該第一ポリオレフィンの軟化温度より高いが 該第二ポリオレフィンの軟化温度より低い加工温度に加熱し、 b. この加工温度で該ブレンド物を成形し、そして c. この加工温度より低い温度に(b)の成形ブレンド物を冷却す る、 段階を含むとして特徴づけられる方法。 12. 該第一ポリオレフィンが、 a)メルトフロー比I10/I2が≧5.63であり、 b)方程式:Mw/Mn≦(I10/I2)−4.63で定義される分子 量分布Mw/Mnを有し、かつ c)グロスメルトフラクチャーが起こり始める時の臨界せん断応力が 約4x106ダイン/cm2以上である、 として特徴づけられる均一に分枝していて線状のポリエチレンまたは均一に分枝 していて実質的に線状であるポリエチレンである請求の範囲第11項の方法。 13. 該第二ポリオレフィンが高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、 線状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレンの少なくとも1つである請 求の範囲第12項の方法。 14. 固体状ポリオレフィンブレンド物を成形する方法であって、 該方法が、 a. (i)0.850g/cm3から0.910g/cm3の密度を 有する均一に分枝していて線状もしくは実質的に線状である第一ポリオレフィン および(ii)0.940g/cm3から0.965g/cm3の密度を有する第 二ポリオレフィンを含んでいて該第一ポリマーが摂氏温度計目盛りで該第二ポリ オレフィンの軟化点より少なくとも10度低い軟化点を有するとして特徴づけら れる固体状ポリオレフィンブレンド物を、該第一ポリオレフィンの軟化温度より 高いが該第二ポリオレフィンの軟化温度より低い加工温度に加熱し、 b. この加工温度で該ブレンド物を成形し、そして c. この加工温度より低い温度に(b)の成形ブレンド物を冷却す る、 段階を含むとして特徴づけられる方法。 15. 該第一ポリオレフィンが該ポリオレフィンブレンド物全重量の少なく とも20パーセントを構成する請求の範囲11−14いずれかの方法。 16. 該加工温度が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化温度よ り少なくとも5度低くそして摂氏温度計目盛りで該第一ポリオレフィンの軟化温 度より少なくとも5度高い温度である請求の範囲第15項の方法。 17. 該加工温度が摂氏温度計目盛りで該第二ポリオレフィンの軟化温度よ り少なくとも10度低くそして該第一ポリオレフィンの軟化温度より少なくとも 10度高い温度である請求の範囲第15項の方法。 18. 該第一ポリオレフィンと第二ポリオレフィンを互いに機械的 に混合することで該ポリオレフィンブレンド物を製造する請求の範囲11−14 いずれかの方法。 19. 請求の範囲第11項の方法を用いて製造された製品。 20. 該第二ポリオレフィンがポリプロピレンである請求の範囲11−14 いずれかの方法。
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A02 | Decision of refusal |
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