(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
成分(A)がエチレン単独重合体であり、かつ成分(B)がエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンの共重合体である、請求項1に記載のエチレン系重合体組成物(C)。
前記成分(A)と成分(B)の少なくとも一方が、メタロセン系重合触媒の存在下、少なくとも二基の重合反応器を組み合わせた多段重合により、少なくとも一方の重合反応器でエチレン系単独重合体が重合され、少なくとも他の重合反応器でエチレンと炭素数が3〜20のα−オレフィンとのエチレン共重合体が重合されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエチレン系重合体組成物(C)の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)は、下記(1)〜(3)を満たすエチレン系重合体である成分(A)を65質量%以上、80質量%以下、下記(4)〜(5)を満たす、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとを構成単位として含むエチレン系共重合体である成分(B)を20質量%以上、35質量%以下含有し(但し成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする)、さらに下記の(6)〜(10)を満たすことを特徴とする。
【0014】
<成分(A)>
(1)密度が970kg/m
3以上、980kg/m
3以下であり、
(2)190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートが50g/10min以上、300g/10min以下であり、
(3)極限粘度[η]が0.66dl/g以上、0.91dl/g以下である。
<成分(B)>
(4)密度が930kg/m
3以上、945kg/m
3以下であり、
(5)極限粘度[η]が4.8dl/g以上、7.7dl/g以下である。
<組成物(C)>
(6)密度が959kg/m
3以上、970kg/m
3以下であり、
(7)190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR−D)が0.1g/10min以上、1.0g/10min以下であり、
(8)190℃、21.6kg荷重におけるメルトフローレート(MFR−G)が25g/10min以上、220g/10min以下であり
(9)上記(7)と(8)の比であるMFR−G/MFR−Dが25以上、2200以下であり、
(10)スパイラルフロー(10mm幅×2mm厚のスパイラル形状金型での射出成形時の流動長(cm))が35cm以上である。
【0015】
本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)は、2段重合により製造されるものであり、1段目に成分(A)のエチレン系重合体として従来よりも低分子量成分を多く含むものを製造し、2段目に高分子量のエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体を製造する。このように前段の低分子量成分を多くし、後段成分を少なくし、且つ後段の分子量を大きくすることにより、前段の高密度で低分子量の成分(A)により、高密度、良流動性、低引張伸びを実現し、後段の高分子量の成分(B)により高ESCRを実現する。
【0016】
各成分について説明する。
〔成分(A)〕
成分(A)の要件(1):密度は、970kg/m
3以上、980kg/m
3以下であり、973〜975kg/m
3の範囲が好ましい。
成分(A)の要件(2):メルトフローレート(MFR(コードD):190℃、2.16kg荷重)は、50g/10min以上、300g/10min以下であり、120〜200g/10minの範囲が好ましい。
成分(A)の要件(3):極限粘度[η]は、0.66dl/g以上、0.91dl/g以下であり、0.72〜0.78dl/gの範囲が好ましい。
成分(A)は低分子量成分を多く含み、その分子量分布は狭く、GPCにより求められるMw/Mnが2.5以上、6.0以下が好ましく、3.0以上、5.0以下がより好ましい。
成分(A)としては、エチレン単独重合体であることが好ましい。
【0017】
〔成分(B)〕
成分(B)の要件(4):密度は、成分(A)の密度より低く930kg/m
3以上、945kg/m
3以下であり、933〜942kg/m
3の範囲が好ましい。一方、成分(B)の要件(5):極限粘度[η]は、成分(A)の極限粘度より高く、4.8dl/g以上、7.7dl/g以下であり、6.0〜6.8dl/gの範囲が好ましい。
成分(B)は低分子量成分をあまり含まず、その分子量分布は狭く、GPCにより求められるMw/Mnが2.5以上、6.0以下が好ましく、3.0以上、5.0以下がより好ましい。
【0018】
成分(B)は、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンの1種以上との共重合体である。炭素数3〜20のα−オレフィンは、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げられる。これらを1種あるいは2種以上組み合わせて使用することができる。これらのα−オレフィンのうち、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましく、1−ヘキセンが特に好ましい。
【0019】
〔エチレン系重合体組成物(C)〕
エチレン系重合体組成物(C)は、成分(A)を65質量%以上、80質量%以下、成分(B)を20質量%以上、35質量%以下含有する(但し成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする)。成分(A)が65質量%より少なくなると、密度が低くなり、キャップ材としての剛性が低下する。また、流動性の低下や引張伸びが大きくなる。一方、成分(A)が80質量%を超えると、成分(B)の量が少なくなり、ESCRが低下する。好ましくは、成分(A)は70〜75質量%の範囲であり、成分(B)は25〜30質量%の範囲である。この範囲であれば、本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)は、上記要件(6)〜(10)を満足することができる。
【0020】
上記要件(6)のエチレン系重合体組成物(C)の密度は、959kg/m
3以上、970kg/m
3以下であり、962〜965kg/m
3の範囲が好ましい。
上記要件(7)のMFR(コードD)は、0.1g/10min以上、1.0g/10min以下であり、0.2〜0.4g/10minの範囲が好ましい。
上記要件(8)のMFR(コードG)は25g/10min以上、220g/10min以下であり、40〜100g/10minの範囲が好ましい。
上記要件(9)は、上記要件(7)と(8)の比MFR(コードG)/MFR(コードD)が25以上、2200以下であり、100〜500の範囲が好ましい。
上記要件(10)のスパイラルフローは35cm以上であり、40〜50cmであることが好ましい。ここで、スパイラルフローは、10mm幅×2mm厚のスパイラル形状金型での射出成形時の流動長(cm)であり、後述する方法で測定されたものである。
【0021】
また、本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)は、さらに下記(11)〜(13)を満たすことが好ましい。
(11)耐ストレスクラック性(ESCR)が200時間以上であり、
(12)射出成形試験片の曲げ弾性率が1250MPa以上であり、かつ、熱プレス成形試験片の曲げ弾性率が1550MPa以上であり、
(13)射出成形試験片の引張破壊呼び歪みが50%以下である。
【0022】
上記要件(11)のESCRが200時間以上であることにより、本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)を用いた成形品、特にボトルキャップにおいては、炭酸飲料などの内圧が高い容器に適応できる点で好ましい。ESCR試験は、JIS K 7651に従って厚み2mmの熱圧プレスシート試料を成形し、ASTM D1693に従って行う。
上記要件(12)では、射出成形試験片及び熱プレス成形試験片の曲げ弾性率が、それぞれ1250MPa以上、1550MPa以上であることにより、本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)を用いて射出成形もしくは熱プレス成形により得られた成形品の剛性が高く、特にボトルキャップにおいては、天面の膨らみを抑制することができる。曲げ弾性率は、JIS K 7171に準拠して測定される。
上記要件(13)の射出成形試験片の引張破壊呼び歪みが50%以下であることにより、開栓時のキャップ下部リングを引きちぎり易い。なお、引張破壊呼び歪みは、降伏後に破断する場合において、応力が引張強さの10%以下にまで減少する直前の呼び歪みであり、引張破断伸び(EB)とは測定ポイントが標線間かチャック間かの違いであり、EBと実質同じである。引張破壊呼び歪みは、JIS K 7161(−1:2014)に準拠して測定される。
【0023】
本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)における成分(A)及び(B)は、例えば、以下の遷移金属触媒を用いて製造することができる。
【0024】
成分(I):シクロペンタジエニル基とフルオレニル基が第14族原子を含む共有結合架橋によって結合されている遷移金属化合物と、
成分(II):
(II−1):有機金属化合物、
(II−2):有機アルミニウムオキシ化合物、および
(II−3):遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と、担体(III)から形成されるオレフィン重合用触媒を用いて、1段目にエチレンを単独重合させ、2段目にエチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得ることができる。さらに詳しく述べると、本発明で使用できる各成分(I)、(II)、(III)は以下の通りである。
【0025】
成分(I):遷移金属化合物
遷移金属化合物(I)は、例えば、WO2004/029062号に記載の架橋メタロセン化合物(以下に記載する一般式[1]で表される化合物)であることが好ましい。
【0027】
上記一般式[1]において、R
1、R
2、R
3、R
4、R
5、R
6、R
7、R
8、R
9、R
10、R
11、R
12、R
13、R
14は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Yは炭素、ケイ素、ゲルマニウム及びスズ原子から選ばれる1種の元素であり、MはTi、Zr又はHf等の周期律表第4族から選ばれた金属であり、Qはハロゲン、炭化水素基、アニオン配位子、または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一又は異なる組み合わせで選んでもよく、jは1〜4の整数である。R
13とR
14は結合して環を形成してもよい。
【0028】
R
1〜R
14の炭化水素基としては、総炭素数1〜20の炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基などの飽和の、またはアリル基等の不飽和の、直鎖状脂肪族炭化水素基;イソプロピル基、tert−ブチル基、アミル基、3−メチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、1−メチル−1−プロピルブチル基、1,1−プロピルブチル基、1,1−ジメチル−2−メチルプロピル基、1−メチル−1−イソプロピル−2−メチルプロピル基などの分岐状脂肪族炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの脂環族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの芳香族炭化水素基;ベンジル基、クミル基、1,1−ジフェニルエチル基、トリフェニルメチル基などの芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、フリル基、N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N−フェニルアミノ基、ピリル基、チエニル基などのヘテロ原子含有炭化水素基等を挙げることができる。
【0029】
ケイ素含有基としては、例えば、環上炭素とケイ素原子が直接共有結合している基であり、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基等のアルキルシリル基、及びトリフェニルシリル基等のアリールシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基等のアルキルアリールシリル基が挙げられる。
【0030】
また、R
5からR
12の隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような置換フルオレニル基としては、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、オクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニル基などを挙げることができる。
【0031】
Qのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。炭化水素基としてはR
1〜R
14の炭化水素基と同様の基が挙げられる。アニオン配位子としては、メトキシ基、tert−ブトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシ基、アセテート、ベンゾエート等のカルボキシレート基、メシレート、トシレート等のスルホネート基が挙げられる。アニオン配位子としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン等の有機リン化合物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン,1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類が挙げられる。Qの少なくとも一つがハロゲン原子又はアルキル基であることが好ましい。
【0032】
成分(II−1):有機金属化合物
本発明で必要に応じて用いられる(II−1)有機金属化合物として、具体的には下記のような周期律表第1、2族および第12、13族の有機金属化合物が挙げられる。
一般式 R
amAl(OR
b)
nH
pX
q
(式中、R
aおよびR
bは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される有機アルミニウム化合物である。このような化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドを挙げることができる。
【0033】
成分(II−2):有機アルミニウムオキシ化合物
本発明で必要に応じて用いられる(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
【0034】
成分(II−3):遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物
本発明の架橋メタロセン化合物(I)と反応してイオン対を形成する化合物(II−3)(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、US−5321106号公報などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。このようなイオン化イオン性化合物(II−3)は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0035】
成分(III):担体
本発明で必要に応じて用いられる担体(III)は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる担体は、粒径が1〜300μm、好ましくは3〜200μmであって、比表面積が50〜1000m
2/g、好ましくは100〜800m
2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3〜3.0cm
3/gの範囲にあることが望ましい。このような担体は、必要に応じて80〜1000℃、好ましくは100〜800℃で焼成して使用される。
【0036】
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、架橋メタロセン化合物(I)、(II−1)有機金属化合物、(II−2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(II−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(II)、必要に応じて担体(III)と共に、必要に応じて後述するような特定の有機化合物成分(IV)を含むこともできる。
【0037】
成分(IV):有機化合物成分
本発明において、(IV)有機化合物成分は、必要に応じて、重合性能および生成ポリマーの物性を向上させる目的で使用される。このような有機化合物としては、アルコール類、フェノール性化合物、カルボン酸、リン化合物およびスルホン酸塩等が挙げられるが、この限りではない。
【0038】
重 合
本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)は、上記のようなオレフィン重合用触媒(メタロセン触媒)を用いて、少なくとも二基の重合反応器を組み合わせた多段重合により、少なくとも一方の重合反応器でエチレン系単独重合体が重合され、少なくとも他の重合基でエチレンと炭素数が3〜20のα−オレフィンとのエチレン共重合体が重合されて得られる。特に、1段目にエチレンを単独重合させた成分(A)を、2段目にエチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィン、特に1−ヘキセンとを共重合させた成分(B)を重合させることにより得られる。
【0039】
重合の際には、各成分の使用法、添加順序は任意に選ばれるが、以下のような方法、(P1)〜(P10)が例示される。
(P1) 成分(I)と、(II−1)有機金属化合物、(II−2)有機アルミニウムオキシ化合物および(II−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の成分(II)(以下単に「成分(II)」という。)とを任意の順序で重合器に添加する方法。
(P2) 成分(I)と成分(II)を予め接触させた触媒を重合器に添加する方法。
(P3) 成分(I)と成分(II)を予め接触させた触媒成分、および成分(II)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(II)は、同一でも異なっていてもよい。
(P4) 成分(I)を担体(III)に担持した触媒成分、および成分(II)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(P5) 成分(I)と成分(II)とを担体(III)に担持した触媒を、重合器に添加する方法。
(P6) 成分(I)と成分(II)とを担体(III)に担持した触媒成分、および成分(II)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(II)は、同一でも異なっていてもよい。
(P7) 成分(II)を担体(III)に担持した触媒成分、および成分(I)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(P8) 成分(II)を担体(III)に担持した触媒成分、成分(I)、および成分(II)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(II)は、同一でも異なっていてもよい。
(P9) 成分(I)と成分(II)とを担体(III)に担持した触媒を、成分(II)と予め接触させた触媒成分を、重合器に添加する方法。この場合各々の成分(II)は、同一でも異なっていてもよい。
(P10) 成分(I)と成分(II)とを担体(III)に担持した触媒を、成分(II)と予め接触させた触媒成分、および成分(II)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(II)は、同一でも異なっていてもよい。
上記の(P1)〜(P10)の各方法においては、各触媒成分の少なくとも2つ以上は予め接触されていてもよい。
【0040】
上記の担体(III)に成分(I)および成分(II)が担持された固体触媒成分はオレフィンが予備重合されていてもよい。この予備重合された固体触媒成分は、通常固体触媒成分1g当たり、ポリオレフィンが0.1〜1000g、好ましくは0.3〜500g、特に好ましくは1〜200gの割合で予備重合されて構成されている。
【0041】
また、重合を円滑に進行させる目的で、帯電防止剤やアンチファウリング剤などを併用したり、担体上に担持しても良い。
【0042】
重合は溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施でき、特に懸濁重合および気相重合法が好んで採用される。
【0043】
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、又オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0044】
上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、(共)重合を行うに際して、成分(I)は、反応容積1リットル当り、通常10
−12〜10
−2モル、好ましくは10
−10〜10
−3モルになるような量で用いられる。
【0045】
必要に応じて用いられる成分(II−1)は、成分(II−1)と、成分(I)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(II−1)/M〕が、通常0.01〜100,000、好ましくは0.05〜50,000となるような量で用いられる。
【0046】
必要に応じて用いられる成分(II−2)は、成分(II−2)中のアルミニウム原子と、成分(I)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(II−2)/M〕が、通常10〜500,000、好ましくは20〜100,000となるような量で用いられる。
【0047】
必要に応じて用いられる成分(II−3)は、成分(II−3)と、成分(I)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(II−3)/M〕が、通常1〜10、好ましくは1〜5となるような量で用いられる。
【0048】
必要に応じて用いられる成分(IV)は、成分(II)が成分(II−1)の場合には、モル比〔(IV)/(II−1)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で、成分(II)が成分(II−2)の場合には、モル比〔(IV)/(II−2)〕が通常0.001〜2、好ましくは0.005〜1となるような量で、成分(II)が成分(II−3)の場合には、モル比〔(IV)/(II−3)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で用いられる。
【0049】
また、このようなオレフィン重合用触媒を用いた重合温度は、通常−50〜+250℃、好ましくは0〜200℃、特に好ましくは60〜170℃の範囲である。重合圧力は、通常常圧〜9.8MPa(100kgf/cm
2)、好ましくは常圧〜4.9MPa(50kgf/cm
2)の条件下であり、重合反応は、回分式(バッチ式)、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。重合は、通常気相または重合粒子が溶媒中に析出しているスラリー相で行う。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行う。このうち、バッチ式で行うことが好ましい。また、スラリー重合または気相重合の場合、重合温度は好ましくは60〜90℃、より好ましくは65〜85℃である。この温度範囲で重合することで、より組成分布が狭いエチレン系重合体が得られる。得られた重合体は数十〜数千μmφ程度の粒子状である。重合器が二つ以上からなる連続式で重合した場合には、良溶媒に溶解後に貧溶媒に析出させる、特定の混練機で十分に溶融混練するなどの操作が必要となる。
【0050】
このようなオレフィン重合用触媒はエチレンと共重合させるα−オレフィン(例えば1−ヘキセン)に対しても極めて高い重合性能を有するため、所定の重合が終了した後で、高すぎるα−オレフィン含量の共重合体が生成しないような工夫が必要である。例えば、重合槽内容物を重合槽から抜き出すと同時あるいは可及的速やかに、[1]溶媒分離装置で重合体と溶媒、未反応α−オレフィンとを分離する方法、[2]該内容物に窒素などの不活性ガスを加えて溶媒、未反応α−オレフィンを強制的に系外へ排出する方法、[3]該内容物にかかる圧力を制御して溶媒、未反応α−オレフィンを強制的に系外へ排出する方法、[4]該内容物に多量の溶媒を添加して実質的に重合が起こらないと考えられる濃度まで未反応α−オレフィンを希釈する方法、[5]メタノールなどの重合用触媒を失活させる物質を添加する方法、[6]実質的に重合が起こらないと考えられる温度まで該内容物を冷却する方法などを挙げることができる。
【0051】
これらの方法は単独で実施してもよいし、いくつかを組み合わせて実施してもよい。
得られるエチレン系重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する成分(II)の違いにより調節することもできる。
【0052】
重合反応により得られた重合体粒子は、以下の方法によりペレット化してもよい。
(1)エチレン系重合体粒子および所望により添加される他の成分を、押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(2)エチレン系重合体および所望により添加される他の成分を適当な良溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の炭化水素溶媒)に溶解し、次いで溶媒を除去、しかる後に押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
【0053】
本発明に係わるエチレン系重合体組成物(C)には、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、核剤、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤などの添加剤やカーボンブラック、酸化チタン、チタンイエロー、フタロシアニン、イソインドリノン、キナクリドン化合物、縮合アゾ化合物、群青、コバルトブルー等の顔料が必要に応じて配合されていてもよい。
【0054】
[ボトルキャップ]
本発明は、上述した特定のエチレン重合体組成物(C)をボトルキャップの構成材料として用いる点に特徴を有するものであり、ボトルキャップの形状及び構造はそれ自体公知の任意のものであってよい。しかしながら、本発明のボトルキャップは、圧縮成形や射出成形で形成され、天面部とその周囲から垂下するスカート部とから成り、天面部内面にはボトル口部と当接するシール部を有し、スカート部内周にはボトル口部外周のネジと係合するネジを備え、且つスカート部の下部には開封明示機構を備えているものに好適に適用できる。このようなボトルキャップはワンピース型とツーピース型とがある。詳細については、特開2007−161881号公報の記載を参考できる。
【0055】
キャップを本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)で成形することにより、密封部も高耐ストレスクラック性(ESCR)に優れているために内圧による割れが抑えられると共に、高剛性により天面の内圧による変形も小さく抑えられ、優れた密封性が得られる。また、ボトル口部との滑り性にも優れており、開栓操作が容易である。
特に、本発明に係るキャップは、炭酸飲料用容器(ボトル)のキャップとして好適である。
【0056】
[ボトルキャップの製造法]
本発明では、本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)をボトルキャップの製造に用いることにより、MFRが低いにもかかわらず、流動性が良好であり、圧縮成形、射出成形両方のキャップ成形が可能である。
【0057】
ボトルキャップの成形は、圧縮成形或いは射出成形により行うことができる。圧縮成形では、押出機のホッパーに本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)を供給し、スクリューで溶融混練した後、ダイスを通してストランドの形に押出し、この押出物を一定の量になるように切断し、切断された溶融樹脂塊を開いた圧縮成形型中に投入し、圧縮成形型を圧力下に閉じることにより、圧縮成形を行うことができる。
【0058】
一方、射出成形の場合には、射出機のホッパーに本発明に係るエチレン系重合体組成物(C)を供給し、スクリューで溶融混練した後、スクリューを前進させて、ノズル及びゲートを通して射出型中に射出する。
【実施例】
【0059】
以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。まず、各測定方法について説明する。
【0060】
・密度:JIS K 7112に準拠して測定した。
・MFR:JIS K 7210に準拠し、附属書AのコードD(MFR−D:温度190℃、荷重2.16kg)及びコードG(MFR−G:温度190℃、荷重21.6kg)で測定した。なお、成分(A)のMFR−Dは1段目の重合槽から得られる重合体をサンプリングして測定した。
【0061】
・極限粘度[η]:測定サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度η
spを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度η
spを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、下記式(Eq−2)に示すように濃度[C]を0に外挿した時のη
sp/Cの値を極限粘度[η](単位;dl/g)として求めた。
[η]=lim(η
sp/C) (C→0)・・・・・(Eq−2)。
【0062】
・分子量分布(Mw/Mn):分子量分布は、東ソー社製ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321 GPC/HT型(高温サイズ排除クロマトグラフ)を用い、以下のようにして算出する。
[使用装置および条件]
解析ソフト;クロマトグラフィデータシステムEmpower2(Waters社、登録商標)
カラム;TSKgel GMH6− HT×2+TSKgel GMH6−HTL×2
(内径7.5mm×長さ30cm,東ソー社)
移動相;o−ジクロロベンゼン(和光純薬 特級試薬)
検出器;示差屈折計(装置内蔵)
カラム温度;140℃
流速;1.0mL/分
注入量;0.4ml
サンプリング時間間隔;1秒
試料濃度;0.1%(w/v)
分子量較正;単分散ポリスチレン(東ソー社)/分子量590以上2060万以下
Z. Crubisic, P. Rempp, H. Benoit, J. Polym. Sci., B5, 753 (1967)に記載された汎用較正の手順に従い、ポリエチレン分子量換算として計算した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比を算出する。
【0063】
・スパイラルフロー[SF]:幅10mm、厚み2mm、最長流路長2000mmのスパイラル流路を有する金型を用い、FANUC社製射出成形機 「ROBOSHOT S−2000i」(商品名)を用い、設定温度200℃、射出圧力100MPaで樹脂流動が冷却固化により停止するまで射出し試料の最長流動長を測定した。
【0064】
・ESCR:ASTM D1693に準拠して測定した。尚、試験片はJIS K 7151に準拠し、2mmのプレスシートを作製、試験片を打ち抜き測定した。
・曲げ弾性率(射出):JIS K 7171に準拠して、下記の試験片1を用いて測定した。
・曲げ弾性率(熱プレス):JIS K 7171に準拠して、下記の試験片2を用いて測定した。
・引張破壊呼び歪み(射出):JIS K 7161に準拠して、下記の試験片1を用いて測定した。
・引張降伏応力(射出):JIS K 7161に準拠して、下記の試験片1を用いて測定した。
・シャルピー衝撃強度(射出):JIS K 7111(−1:2012)に準拠して、下記の試験片1を用いて測定した。なお、未破壊であったものをN.B[Non−Break]と表示した。
・天面ふくらみ性:射出成形したキャップを、炭酸水(5ガスボリューム)の入ったPETボトル(500ml)に装着し、23℃×3日間保管した後のキャップ天面の膨らみ(mm)を測定した。
【0065】
試験片1(射出成形)の作製
東洋機械金属社製SI−80III射出成形機にてJIS K 7152に準拠し試験片を作製した。
【0066】
試験片2(熱プレス成形)の作製
神藤金属工業所社製圧縮成形機にて、JIS K 7151に準拠しプレスシートを作製、試験片を打ち抜き、作製した。
【0067】
<メタロセン触媒の製造例>
[固体触媒成分(α)の調製]
200℃で3時間乾燥したシリカ9.0kgを49.4リットルのトルエンで懸濁状にした後、メチルアルミノキサン溶液(Al=3.03モル/リットル)59.4リットルを30分かけて滴下した。次いで1.5時間かけて100℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーション法によって除去した。得られた固体触媒成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンで再懸濁化して固体触媒成分(α)を得た(全容積118リットル)。
【0068】
[メタロセン化合物の担持による固体触媒成分(γ)の調製]
充分に窒素置換した反応容器中に、トルエンに懸濁させた合成例1にて合成した固体触媒(α)をアルミニウム原子換算で18.01モルを入れ、その懸濁液を撹拌しながら、室温下(20〜25℃)でジ(p−トリル)メチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)ジルコニウムジクロライド(化合物1)31.06(ミリモル/リットル)溶液を2リットル(61.12ミリモル)加え1時間反応させ、固体触媒成分(γ)を得た。
【0069】
【化2】
【0070】
実施例1
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを8.2(kg/hr)、水素を52.5(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、B型粘度計を用いて25℃で測定した粘度が370(mPa・s)である(ポリエチレングリコール)(ポレプロピエングリコール)ブロックポリマー((株)ADEKA製、商品名アデカプロニックL−71)を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン3.2(kg/hr)、水素1.5(N−リットル/hr)、1−ヘキセン40(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−1)は、密度が974(kg/m
3)、[η]が0.74(dl/g)、MFR−Dが160(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−1)は、密度が937(kg/m
3)、[η]が6.43(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が72質量%、第2重合槽で重合される成分が28質量%になるよう運転条件を調整し、密度が963(kg/m
3)、MFR−Dが0.26(g/10min)からなる重合体(C−1)を得た。
【0071】
実施例2
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを8.0(kg/hr)、水素分子を30.0(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、L−71を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン3.4(kg/hr)、水素1.5(N−リットル/hr)、1−ヘキセン40(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−2)は、密度が973(kg/m
3)、[η]が0.86(dl/g)、MFR−Dが70(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−2)は、密度が938(kg/m
3)、[η]が6.55(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が70質量%、第2重合槽で重合される成分が30質量%になるよう運転条件を調整し、密度が962(kg/m
3)、MFR−Dが0.20(g/10min)からなる重合体(C−2)を得た。
【0072】
実施例3
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを8.2(kg/hr)、水素を65.1(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、L−71を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン3.2(kg/hr)、水素1.5(N−リットル/hr)、1−ヘキセン40(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−3)は、密度が974(kg/m
3)、[η]が0.70(dl/g)、MFR−Dが200(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−3)は、密度が937(kg/m
3)、[η]が6.17(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が72質量%、第2重合槽で重合される成分が28質量%になるよう運転条件を調整し、密度が963(kg/m
3)、MFR−Dが0.31(g/10min)からなる重合体(C−3)を得た。
【0073】
比較例1
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを8.2(kg/hr)、水素を30.0(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、L−71を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン3.2(kg/hr)、水素3.4(N−リットル/hr)、1−ヘキセン85(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−4)は、密度が974(kg/m
3)、[η]が0.91(dl/g)、MFR−Dが50(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−4)は、密度が929(kg/m
3)、[η]が5.01(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が70質量%、第2重合槽で重合される成分が30質量%になるよう運転条件を調整し、密度が957(kg/m
3)、MFR−Dが0.50(g/10min)からなる重合体(C−4)を得た。
【0074】
比較例2
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを8.2(kg/hr)、水素を30.0(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、L−71を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン3.2(kg/hr)、水素2.1(N−リットル/hr)、1−ヘキセン40(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−5)は、密度が974(kg/m
3)、[η]が0.92(dl/g)、MFR−Dが45(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−5)は、密度が939(kg/m
3)、[η]が5.87(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が70質量%、第2重合槽で重合される成分が30質量%になるよう運転条件を調整し、密度が963(kg/m
3)、MFR−Dが0.36(g/10min)からなる重合体(C−5)を得た。
【0075】
比較例3
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、固体触媒成分(γ)をジルコニウム原子に換算して0.037(mmol/hr)、トリイソブチルアルミニウムを11.7(mmol/hr)、エチレンを7.4(kg/hr)、水素を52.5(N−リットル/hr)で連続的に供給し、更に、L−71を0.53(g/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80℃、反応圧0.74(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、トリイソブチルアルミニウムを6.9(mmol/hr)、エチレン4.0(kg/hr)、水素1.5(N−リットル/hr)、1−ヘキセン85(g/hr)、更に、L−71を0.31(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度75℃、反応圧0.22(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ヘキセンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−6)は、密度が974(kg/m
3)、[η]が0.74(dl/g)、MFR−Dが160(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−6)は、密度が930(kg/m
3)、[η]が6.30(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が65質量%、第2重合槽で重合される成分が35質量%になるよう運転条件を調整し、密度が958(kg/m
3)、MFR−Dが0.30(g/10min)からなる重合体(C−6)を得た。
【0076】
比較例4
<エチレン重合>
第1重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、チーグラー触媒成分(γ2)をチタン原子に換算して0.663(mmol/hr)、トリエチルアルミニウムを8.2(mmol/hr)、エチレンを7.8(kg/hr)、更に、水素を77.4(N−リットル/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度86℃、反応圧0.63(MPaG)、平均滞留時間2.6hrという条件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.30(MPaG),60℃に保たれたフラッシュドラムにおいて未反応エチレンおよび水素を実質的に除去した。
その後、該内容物は、ヘキサン31.2(リットル/hr)、エチレン4.2(kg/hr)、水素7.7(N−リットル/hr)、更に、1−ブテン113(g/hr)で連続的に供給し、とともに第2重合槽へ連続的に供給され、重合温度78℃、反応圧0.30(MPaG)、平均滞留時間1.6hrという条件で重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1−ブテンを大量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。第1重合槽で得られた重合体成分(A−7)は、密度が974(kg/m3)、[η]が0.84(dl/g)、MFRが80(g/10min)であった。また、第2第重合槽で得られた重合体成分(B−7)は、密度が942(kg/m
3)、[η]が4.1(dl/g)であった。1重合槽で重合される成分が65重量%、第2重合槽で重合される成分が35重量%になるよう運転条件を調整し密度が960(kg/m
3)、MFRが0.40(g/10min)からなる重合体(C−7)を得た。
【0077】
比較例5
<エチレン重合>
重合槽に、ヘキサンを53.1(リットル/hr)、チーグラー触媒成分(γ2)をチタン原子に換算して0.790(mmol/hr)、トリエチルアルミニウムを13.4(mmol/hr)、エチレンを5.8(kg/hr)、更に、水素を52.5(N−リットル/hr)で連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合内容物を連続的に抜出しながら、重合温度85℃、反応圧0.55(MPaG)、平均滞留時間2.3hrという条件で重合を行った。意図しない重合を防止するために、重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2(リットル/hr)で供給し重合用触媒を失活させた。その後、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥し重合体を得た。重合槽で得られた重合体成分は、密度が964(kg/m
3)、[η]が1.49(dl/g)、MFRが5.2(g/10min)からなる重合体(C−8)を得た。
【0078】
(ボトルキャップの製造方法)
日精樹脂工業社製NEX50III射出成形機を使用し、成形温度200℃、射出圧力10/0MPaの条件で、キャップ用金型に樹脂を注入してキャップを作製した。金型は500mlPETボトルキャップ(口径28mm、ワンピースタイプ)を模した金型で、キャップ内側天面にボトル口部と接触するシール部を有し、また内側側面にはボトル口部外周のネジと係合するネジ部を有する。尚、キャップ天面の厚みは1.5mmで、キャップ外側天面中央部にピンゲートを配置する。
【0079】
実施例1〜3,比較例1〜5の各樹脂の特性及び成形体の物性を表1にまとめて示す。
【0080】
【表1】