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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024096232
(43)【公開日】2024-07-12
(54)【発明の名称】フィルム、多層フィルム、積層体
(51)【国際特許分類】
   C08L 23/08 20060101AFI20240705BHJP
   C08F 210/02 20060101ALI20240705BHJP
   C08J 5/18 20060101ALI20240705BHJP
【FI】
C08L23/08
C08F210/02
C08J5/18 CES
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【公開請求】
(21)【出願番号】P 2024071751
(22)【出願日】2024-04-25
(71)【出願人】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】505130112
【氏名又は名称】株式会社プライムポリマー
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】辰巳 修平
(72)【発明者】
【氏名】関谷 慶子
(72)【発明者】
【氏名】金澤 暉
(72)【発明者】
【氏名】田村 直也
(72)【発明者】
【氏名】岩澤 孝
(57)【要約】
【課題】従来公知のエチレン系重合体からなるフィルムと比較してクリーン性と機械的強度とのバランスに優れたフィルムを提供すること。
【解決手段】重合体材料からなるフィルムであって、前記重合体材料が、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)、および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を実質的に含有しない材料であり、前記共重合体(A)が、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとの共重合体であり、特定の要件(1)~(6)を満たす共重合体である、フィルム。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合体材料からなるフィルムであって、
前記重合体材料が、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)、および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を実質的に含有しない材料であり、
前記共重合体(A)が、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとの共重合体であり、下記要件(1)~(6)を満たす共重合体である、
フィルム。
(1)密度が890kg/m以上935kg/m以下の範囲にある。
(2)190℃における2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が3.0g/10分以上15.0g/10分以下の範囲にある。
(3)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η*(P)〕との比〔MT/η*(g/P)〕が1.20×10-4以上4.00×10-4以下の範囲にある。
(4)200℃におけるゼロせん断粘度〔η(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)が、下記関係式(Eq-1)を満たす。
0.01×10-13×Mw3.4≦η≦2.5×10-13×Mw3.4・・・(Eq-1)
(5)示差走査熱量測定(DSC)により得られた融解曲線に複数個のピークが存在する。
(6)135℃デカリン中で測定した極限粘度〔[η](dl/g)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-2)を満たす。
0.70×10-4×Mw0.776 ≦ [η]≦ 1.65×10-4×Mw0.776 ・・・(Eq-2)
【請求項2】
前記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)がさらに下記要件(7)を満たす、請求項1に記載のフィルム。
(7)H-NMRにより測定された炭素原子1000個当たりのビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、3置換内部オレフィンの合計(個/1000C)が0.1以上1.0以下の範囲にある。
【請求項3】
請求項1または2に記載のフィルムからなる層を有する多層フィルム。
【請求項4】
請求項1または2に記載のフィルムからなる層を有する積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィルム、多層フィルム、積層体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンフィルムは適度なコシをもち、強度、透明性、ヒートシール性、防湿性、耐薬品性、低温衝撃強度等に優れているため食品・飲料、医療品・医薬品、産業資材、生活資材等の各種包装材料として広く使用されている。中でも、食品・飲料、医療・医薬、光学フィルム、液晶部材、電子・電気部品、精密部品等を保管、輸送するために使用されるポリエチレンフィルムには、前述したフィルム物性以外にも、低臭性、低味性、低粉性、低アウトガス性、防汚性といったクリーン性が要求される。
【0003】
このようなクリーン性が要求される用途において、クリーン性と各種成形加工性に優れる高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)が使用されることが多い。しかしながら、高圧法低密度ポリエチレンは機械的強度に劣る。
【0004】
高圧法低密度ポリエチレンの代替として、成形品の機械的強度に優れる線状低密度ポリエチレン(LLDPE)が考えられるが、一般的に線状低密度ポリエチレンは酸化防止剤等の添加剤を含むことが多く、これら添加剤がフィルム表面にブリードアウトするため、クリーン性に劣るという問題がある。
【0005】
これらの課題を解決するために、例えば、特許文献1および特許文献2には、添加剤を含まない線状低密度ポリエチレンあるいは高密度ポリエチレンと、高圧法低密度ポリエチレンからなる組成物を用いて成形されるフィルムが開示されている。
【0006】
また、特許文献3には、機械的強度に優れる線状低密度ポリエチレン、ならびに当該線状低密度ポリエチレンを用いて成形されるフィルムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2001-341249号公報
【特許文献2】特開2008-073854号公報
【特許文献3】国際公開2022/210843号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示の構成は、機械的強度に劣る高圧法低密度ポリエチレンを依然として含むことから、特に高いクリーン性・機械的強度が求められる用途においては、要求される物性を十分に満たすことは困難であると予想される。
【0009】
また、酸化防止剤等の添加剤を含まない線状低密度ポリエチレンを用いる方法には、改善の余地があった。具体的には、線状低密度ポリエチレンのMFRが低い場合には、成形時のせん断発熱が大きく樹脂の熱劣化が顕著に生じることで、成形体のクリーン性や機械的強度が損なわれる一方、線状低密度ポリエチレンのMFRが高い場合は、せん断発熱による樹脂の熱劣化は低減されるが、成形時の伸長粘度や溶融張力が不十分であるため、各種フィルム成形時の成形加工性が不足するという課題がある。
【0010】
本発明は、従来公知のエチレン系重合体からなるフィルムと比較してクリーン性と機械的強度とのバランスに優れたフィルムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、上記のような状況に鑑み鋭意研究した結果、重合体材料からなるフィルムであって、前記重合体材料が、特定の溶融特性と分子構造をもつエチレン系重合体、および任意の熱可塑性樹脂以外の成分を実質的に含有しない材料であることを特徴とするフィルムが、クリーン性と機械的強度とのバランスに優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、たとえば以下の<1>~<4>に関する。
<1>
重合体材料からなるフィルムであって、
前記重合体材料が、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)、および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を実質的に含有しない材料であり、
前記共重合体(A)が、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとの共重合体であり、下記要件(1)~(6)を満たす共重合体である、
フィルム。
(1)密度が890kg/m以上935kg/m以下の範囲にある。
(2)190℃における2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が3.0g/10分以上15.0g/10分以下の範囲にある。
(3)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η*(P)〕との比〔MT/η*(g/P)〕が1.20×10-4以上4.00×10-4以下の範囲にある。
(4)200℃におけるゼロせん断粘度〔η(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)が、下記関係式(Eq-1)を満たす。
0.01×10-13×Mw3.4≦η≦2.5×10-13×Mw3.4・・・(Eq-1)
(5)示差走査熱量測定(DSC)により得られた融解曲線に複数個のピークが存在する。
(6)135℃デカリン中で測定した極限粘度〔[η](dl/g)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-2)を満たす。
0.70×10-4×Mw0.776 ≦ [η]≦ 1.65×10-4×Mw0.776 ・・・(Eq-2)
【0012】
<2> 前記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)がさらに下記要件(7)を満たす、<1>に記載のフィルム。
(7)H-NMRにより測定された炭素原子1000個当たりのビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、3置換内部オレフィンの合計(個/1000C)が0.1以上1.0以下の範囲にある。
【0013】
<3> <1>または<2>に記載のフィルムからなる層を有する多層フィルム。
<4> <1>または<2>に記載のフィルムからなる層を有する積層体。
【発明の効果】
【0014】
本発明の一実施形態によれば、従来公知のエチレン系重合体からなるフィルムと比較してクリーン性および機械的強度のバランスに優れたフィルムが提供される。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[フィルム]
本発明のフィルムは、重合体材料からなるフィルムであって、
前記重合体材料が、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)、および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を実質的に含有しない材料であり、
前記共重合体(A)が、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとの共重合体であり、下記要件(1)~(6)を満たす共重合体である。
以下、重合体材料を構成するエチレン-α-オレフィン共重合体(A)について具体的に説明する。
【0016】
<エチレン-α-オレフィン共重合体(A)>
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとの共重合体であり、好ましくはエチレンと炭素数6~10のα-オレフィンとの共重合体である。
エチレンとの共重合に用いられる上記炭素数4~10のα-オレフィンとしては、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンなどが挙げられる。α-オレフィンは1種でもよく、2種以上でもよい。
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、下記要件(1)~(6)に示すような特性を有している。
【0017】
≪要件(1)≫
(1)密度が890kg/m以上935kg/m以下の範囲にあり、好ましくは900kg/m以上930kg/m以下、より好ましくは910kg/m以上929kg/m以下の範囲にある。
【0018】
密度が890kg/m以上の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のクリーン性が良好であり、密度が935kg/m以下の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の機械的強度が良好である。
【0019】
密度は、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のα-オレフィン含量に依存しており、α-オレフィン含量が少ないほど密度は高く、α-オレフィン含量が多いほど密度は低くなる。エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のα-オレフィン含量は、重合系内におけるα-オレフィンとエチレンとの組成比(α-オレフィン/エチレン)により決定されることから(例えば、Walter Kaminsky, Macromol.Chem. 193, p.606(1992))、α-オレフィン/エチレンを増減させることで、上記範囲の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体(A)を製造することができる。
【0020】
密度の測定は以下のように行われる。
MFR測定時に得られるストランドを100℃で30分間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定する。
【0021】
≪要件(2)≫
(2)190℃における2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が3.0g/10分以上15.0g/10分以下の範囲にあり、好ましくは3.0g/10分以上10.0g/10分以下であり、より好ましくは3.5g/10分以上8.0g/10分以下である。
【0022】
MFRが3.0g/10分以上の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のせん断粘度が高すぎず、押出負荷が良好であるため、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を添加せずに成形した場合において顕著な熱劣化が発生せず、フィルムのクリーン性に優れる。MFRが15.0g/10分以下の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の機械的強度およびフィルム成形時の成形加工性が良好である。
【0023】
メルトフローレート(MFR)は、分子量に強く依存しており、メルトフローレート(MFR)が小さいほど分子量は大きく、メルトフローレート(MFR)が大きいほど分子量は小さくなる。また、エチレン系重合体の分子量は、重合系内における水素とエチレンとの組成比(水素/エチレン)により決定されることが知られている(例えば、曽我和雄他編、「Catalytic Olefin Polymerization」、講談社サイエンティフィク、1990年、p.376)。このため、水素/エチレンを増減させることで、エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR)を増減させることが可能である。メルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に従い、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定される。
【0024】
≪要件(3)≫
(3)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(P)〕(PはPoiseである。)との比〔MT/η(g/P)〕が1.20×10-4以上4.00×10-4以下の範囲にあり、好ましくは1.30×10-4以上3.80×10-4以下、より好ましくは1.20×10-4以上3.50×10-4以下の範囲にある。
【0025】
MT/ηが1.20×10-4以上の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は分子量の割に溶融張力が高いため、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は成形性に優れる。MT/ηが4.00×10-4以下の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は機械的強度に優れる。
【0026】
MT/ηは、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の長鎖分岐含量に依存しており、長鎖分岐含量が多いほどMT/ηは大きく、長鎖分岐含量が少ないほどMT/ηは小さくなる。長鎖分岐とは、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)中に含まれる絡み合い点間分子量(Me)以上の長さの分岐構造と定義され、長鎖分岐の導入によりエチレン系重合体の溶融物性、及び成形加工性は著しく変化することが知られている(例えば、松浦一雄他編、「ポリエチレン技術読本」、工業調査会、2001年、p.32, 36)。
MT/ηは、後述のオレフィン重合用触媒(X)の成分(T)または固体状担体(S)の種類によって調整可能である。また、同じオレフィン重合用触媒(X)を使用する場合であっても重合条件または重合プロセスによって調整可能であり、例えばエチレン分圧を上げることによって、MT/ηを下げることができる。
【0027】
溶融張力〔MT(g)〕は以下のように測定する。
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の190℃における溶融張力(MT)(単位;g)は、一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定する。測定にはキャピラリーレオメーターを用いる(たとえば、後述する実施例では、(株)東洋精機製作所製キャピラリーレオメーター:キャピログラフ1Dを用いた)。
測定条件は樹脂温度190℃、溶融時間6分、バレル径9.55mmφ、押し出し速度15mm/分、巻取り速度24m/分(溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を5m/分ずつ低下させる)、ノズル径2.095mmφ、ノズル長さ8mmとする。
【0028】
200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(P)〕は、以下のように測定する。せん断粘度(η)は、測定温度200℃におけるせん断粘度(η)の角速度〔ω(rad/秒)〕分散を0.01≦ω≦100の範囲で測定する。測定には、粘弾性測定装置を用い(たとえば、後述する実施例では、アントンパール社製粘弾性測定装置Physica MCR301を用いた。)、サンプルホルダーとして25mmφのパラレルプレートを用い、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のサンプル厚さを約2.0mmとする。測定点はω一桁当たり5点とする。歪み量は、測定範囲でのトルクが検出可能で、かつトルクオーバーにならないよう、3~10%の範囲で適宜選択する。
【0029】
せん断粘度測定に用いるサンプルは、成形機を用い(たとえば、後述する実施例では、(株)神藤金属工業所製プレス成形機を用いた。)、予熱温度190℃、予熱時間5分間、加熱温度190℃、加熱時間2分間、加熱圧力100kgf/cm、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kgf/cmの条件にて、測定サンプルを厚さ2mmにプレス成形することにより作製する。
【0030】
≪要件(4)≫
(4)200℃におけるゼロせん断粘度〔η(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とは下記関係式(Eq-1)を満たす。
0.01×10-13×Mw3.4≦η≦2.5×10-13×Mw3.4・・・(Eq-1)
【0031】
ゼロせん断粘度〔η(P)〕および重量平均分子量(Mw)は、好ましくは以下関係式(Eq-1’)を満たす。
0.05×10-13×Mw3.4≦η≦2.2×10-13×Mw3.4・・・(Eq-1’)
ゼロせん断粘度〔η(P)〕および重量平均分子量(Mw)は、より好ましくは以下関係式(Eq-1”)を満たす。
0.10×10-13×Mw3.4≦η≦2.0×10-13×Mw3.4・・・(Eq-1”)
【0032】
重量平均分子量(Mw)に対してゼロせん断粘度〔η(P)〕を両対数プロットしたとき、長鎖分岐のない直鎖状のエチレン系重合体のように伸長粘度がひずみ硬化性を示さない樹脂は、傾きが3.4のべき乗則に則るのに対し、高圧法低密度ポリエチレンのように伸長粘度がひずみ速度硬化性を示す樹脂はべき乗則よりも低いゼロせん断粘度〔η(P)〕を示すことが知られている(C Gabriel, H.Munstedt, J.Rheol., 47(3), 619(2003))。
【0033】
200℃におけるゼロせん断粘度〔η(P)〕が上限2.5×10-13×Mw3.4以下の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の伸長粘度がひずみ速度硬化性を示すため、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)を成形する際に引取サージングが発生しない。
ゼロせん断粘度〔η(P)〕と重量平均分子量(Mw)との関係は、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)中の長鎖分岐の含量および長さに依存していると考えられ、長鎖分岐含量が多いほど、また、長鎖分岐の長さが短いほどη/Mw3.4は小さい値を示し、長鎖分岐含量が少ないほど、また、長鎖分岐の長さが長いほどη/Mw3.4は大きい値を示すと考えられる。
【0034】
ゼロせん断粘度〔η(P)〕は、後述のオレフィン重合用触媒(X)の成分(T)または固体状担体(S)の種類によって調整可能である。また、同じオレフィン重合用触媒(X)を使用する場合であっても重合条件または重合プロセスによって調整可能である。例えばエチレン分圧を上げることによって、ゼロせん断粘度〔η(P)〕を上げることができる。
【0035】
200℃におけるゼロせん断粘度〔η(P)〕は以下のように測定する。
測定温度200℃にて、せん断粘度(η)の角速度ω(rad/秒)分散を0.01≦ω≦100の範囲で測定する。測定には粘弾性測定装置(たとえば、後述する実施例では、アントンパール社製粘弾性測定装置Physica MCR301)を用いて、サンプルホルダーとして25mmφのパラレルプレートを用い、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のサンプル厚さを約2.0mmとする。測定点はω一桁当たり5点とする。歪み量は、測定範囲でのトルクが検出可能で、かつトルクオーバーにならないよう、3~10%の範囲で適宜選択する。
せん断粘度測定に用いるエチレン-α-オレフィン共重合体(A)のサンプルは、成形機を用い(たとえば、後述する実施例では、(株)神藤金属工業所製プレス成形機を用いた。)、予熱温度190℃、予熱時間5分間、加熱温度190℃、加熱時間2分間、加熱圧力100kgf/cm、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kgf/cmの条件にて、測定サンプルを厚さ2mmにプレス成形することにより作製する。
【0036】
ゼロせん断粘度(η)は、下記式のCarreauモデルを非線形最小自乗法により実測のレオロジー曲線〔せん断粘度(η)の角速度(ω)分散〕にフィッティングさせることで算出する。
η=η〔1+(λω)(n-1)/a
〔λは時間の次元を持つパラメーター、aはフィッティングパラメータ、nは材料の冪法則係数(power law index)を表す。〕
なお、非線形最小自乗法によるフィッティングは、下記式におけるdが最小となるように行う。
【0037】
【数1】
【0038】
〔ηexp(ω)は実測のせん断粘度を表し、ηcalc(ω)はCarreauモデルより算出したせん断粘度を表す。〕
【0039】
重量平均分子量(Mw)等は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のように測定する。
検出器には示差屈折計およびキャピラリー粘度計を用い、カラム温度は145℃とし、移動相としてはo-ジクロロベンゼンを用い、流量を1.0mL/分とし、試料濃度は0.1質量%とし、標準ポリマーとしてポリスチレンを用いる。
なお、後述する実施例では、測定装置としてAgilent社製GPC-粘度検出器(GPC-VISCO)PL-GPC220を用い、分析カラムにはAgilent PLgel Olexisを2本用い、標準ポリスチレンには、東ソー(株)製のものを用いた。分子量計算は、粘度計および屈折計から実測粘度を計算し、実測ユニバーサルキャリブレーションより数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、分子量分布(Mw/Mn、および、Mz/Mw)を求める。
【0040】
≪要件(5)≫
(5)示差走査熱量測定(DSC)により得られた融解曲線に複数個のピークが存在する。
複数ピークを持つ場合、低融点成分が多く、低温でのヒートシール性に優れる。
【0041】
示差走査熱量測定(DSC)は、示差走査熱量計を用い(たとえば、後述する実施例では、パーキンエルマー社製Diamond DSCを用いた。)、下記のように行う。
試料約5mgをアルミパンに詰め、10℃/分で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持した後、10℃/分で-30℃まで降温し、次いで10℃/分で200℃まで昇温する際の吸熱曲線を得る。この吸熱曲線が2つ以上のピークを持つことが、示差走査熱量測定(DSC)により得られた融解曲線に複数個のピークが存在することを意味する。
【0042】
DSCにおける融解曲線のピーク数は、後述のオレフィン重合用触媒(X)の成分(T)または固体状担体(S)の種類によって調整可能である。また、同じオレフィン重合用触媒(X)を使用する場合であっても重合系内におけるα-オレフィンとエチレンの組成比を増減させることによって調整可能である。
【0043】
≪要件(6)≫
(6)135℃デカリン中で測定した極限粘度〔[η](dl/g)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-2)を満たす。
0.70×10-4×Mw0.776≦[η]≦1.65×10-4×Mw0.776・・・(Eq-2)
上記極限粘度〔[η](dl/g)〕と重量平均分子量(Mw)とは、好ましくは以下関係式(Eq-2’)を満たす。
0.70×10-4×Mw0.776≦[η]≦1.45×10-4×Mw0.776・・・(Eq-2’)
上記極限粘度〔[η](dl/g)〕と重量平均分子量(Mw)とは、より好ましくは以下関係式(Eq-2”)を満たす。
0.70×10-4×Mw0.776≦[η]≦1.35×10-4×Mw0.776・・・(Eq-2”)
【0044】
エチレン系重合体中に長鎖分岐が導入されると、長鎖分岐の無い直鎖型エチレン系重合体に比べ、分子量の割に極限粘度〔[η](dl/g)〕が小さくなることが知られている(例えばWalther Burchard, ADVANCES IN POLYMER SCIENCE, 143, Branched PolymerII, p.137(1999))。そのため、極限粘度〔[η](dl/g)〕が1.65×10-4×Mw0.776以下の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、多数の長鎖分岐を有しており、成形性、流動性に優れる。
【0045】
極限粘度〔[η](dl/g)〕は、後述のオレフィン重合用触媒(X)の成分(T)または固体状担体(S)の種類によって調整可能である。また、同じオレフィン重合用触媒(X)を使用する場合であっても重合条件または重合プロセスによって調整可能であり、例えばエチレン分圧を上げることによって、極限粘度〔[η](dl/g)〕を上げることができる。
【0046】
極限粘度〔[η](dl/g)〕はデカリン溶媒を用い、以下のように測定する。
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ηspを測定する。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ηspを測定する。この希釈操作をさらに2回繰り返し、下記式に示すように濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度[η](単位;dl/g)として求める。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
重量平均分子量(Mw)は、上述の要件(4)に記載の方法で測定する。
【0047】
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、好ましくは、さらに下記要件(7)に示すような特性を有している。
≪要件(7)≫
(7)H-NMRにより測定されたビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数(以下、単に「ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数」ともいう。)が0.1以上1.0以下の範囲にある。
ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数は、好ましくは下記関係式(Eq-3’)を満たす。
0.2≦ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数≦1.0・・・(Eq-3’)
ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数は、より好ましくは、下記関係式(Eq-3”)を満たす。
0.3≦ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数≦1.0・・・(Eq-3”)
【0048】
ポリマー中のビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの個数は、H-NMR法によって測定される、ポリマー中に含まれる1000個の炭素数あたりの個数である。ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの生成量比ならびに個数は、用いる遷移金属化合物によって増減することが知られている(H.SAIKI, S.MAKOTO, T.MASAO, S.MORIHIKO, Y.AKIHIRO, J. Polym. Sci., A: Polym. Chem., 38, 4641 (2000))。これらは、後述のオレフィン重合用触媒(X)の成分(T)または固体状担体(S)の種類によって調整可能である。また、同じオレフィン重合用触媒(X)を使用する場合であっても重合条件または重合プロセスによって調整可能であり、例えばエチレン分圧を増減させることによっても、増減させることが可能である。
【0049】
ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数が0.1以上の場合、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)において長鎖分岐が生成しやすく、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は成形性に優れる。また、ビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数が1.0以下の場合は、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、成形時の溶融膜が酸化されにくくなり、ヒートシール性に優れ、また、フィルムの透明性や機械的強度・クリーン性に優れる。
【0050】
H-NMR(500MHz)により測定されたビニル、ビニリデン、2置換内部オレフィン、および、3置換内部オレフィンの合計個数は、核磁気共鳴装置(たとえば、後述する実施例では、Bruker社製AVANCE III(クライオプローブ)型核磁気共鳴装置)を用いて、以下のように測定する。
測定モードはシングルパルス、パルス幅45°とする。ポイント数は32k、観測範囲は20ppm(-6~14ppm)、繰り返し時間は7秒で積算回数は64回とする。試料は20mgをオルトジクロロベンゼン-d40.6mLに溶解させた後、120℃にて測定する。
H-NMRスペクトルにおいて、4.5ppm~5.8ppmにおける各種二重結合(ビニル、ビニリデン、内部オレフィン)由来のシグナル積分値より算出した二重結合数および全Hシグナルの総積分値より算出した全炭素数の相対値を求め、ポリマー炭素1000個当たりの各種二重結合数を算出する。
【0051】
上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、バイオマス由来モノマー(エチレン、α-オレフィン)を含んでいてもよい。エチレン-α-オレフィン共重合体(A)を構成するモノマーが、バイオマス由来モノマーのみでもよいし、化石燃料由来モノマーのみでもよいし、バイオマス由来モノマーと化石燃料由来モノマーの両方を含んでもよい。
上記バイオマス由来モノマーとは、菌類、酵母、藻類および細菌類を含む、植物由来または動物由来などの、あらゆる再生可能な天然原料およびその残渣を原料としてなるモノマーで、炭素として14C同位体を1×10-12程度の割合で含有し、ASTM D 6866に準拠して測定したバイオマス炭素濃度(pMC)が100(pMC)程度である。バイオマス由来モノマーは、従来から知られている方法により得られる。上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)がバイオマス由来モノマーを含むことは環境負荷低減(主に温室効果ガス削減)の観点から好ましい。重合用触媒、重合プロセス重合温度などの重合体製造条件が同等であれば、原料モノマーがバイオマス由来モノマーを含んでいても、14C同位体を1×10-12~1×10-14程度の割合で含む以外の分子構造は、化石燃料由来モノマーからなるエチレン-α-オレフィン共重合体と同等である。従って、性能も変わらないとされる。
【0052】
上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、ケミカルリサイクル由来モノマー(例えば、エチレン、α-オレフィンなど)を含んでいてもよい。エチレン-α-オレフィン共重合体(A)を構成するモノマーが、ケミカルリサイクル由来モノマーのみでもよいし、化石燃料由来モノマーのみでもよいし、ケミカルリサイクル由来モノマーと、化石燃料由来モノマーおよび/またはバイオマス由来モノマーと、を含んでもよい。ケミカルリサイクル由来モノマーは、従来から知られている方法により得られる。上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)がケミカルリサイクル由来モノマーを含むことは環境負荷低減(主に廃棄物削減)の観点から好ましい。ケミカルリサイクル由来モノマーは、廃プラスチックなどの重合体を解重合、熱分解等でエチレンなどのモノマー単位にまで戻したモノマー、ならびに該モノマーを原料にして製造したモノマーであるため、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の原料モノマーとしてケミカルリサイクル由来モノマーが含まれていても、重合用触媒、重合プロセス、重合温度などの重合体製造条件が同等であれば、分子構造は化石燃料由来モノマーからなるエチレン-α-オレフィン共重合体と同等である。従って、性能も変わらないとされる。
【0053】
<エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造方法>
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造方法としては、効率的に重合が行えるという観点から、好ましくは、下記成分からなるオレフィン重合用触媒(X)の存在下、エチレンと炭素数4~10のα-オレフィンとを重合する方法である。以下、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造方法に用いられるオレフィン重合用触媒(X)の詳細について説明する。
【0054】
≪オレフィン重合用触媒(X)≫
オレフィン重合用触媒(X)は、以下の成分(T)および固体状担体(S)を含んでなる。
【0055】
〔成分(T)〕
成分(T)は、下記式(1)で表される遷移金属化合物(以下「遷移金属化合物(T1)」ともいう。)である。オレフィン重合用触媒(X)は、遷移金属化合物(T1)を少なくとも1種含む。すなわち、成分(T)として、遷移金属化合物(T1)を1種用いてもよく、複数種用いてもよい。
【0056】
【化1】
【0057】
上記式(1)において、Mはジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくはジルコニウム原子である。
【0058】
上記式(1)において、nは遷移金属化合物(T1)が電気的に中性となるように選択される1~4の整数であり、好ましくは2である。
上記式(1)において、Xはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または共役ジエン系誘導体基であり、好ましくはハロゲン原子または炭素数1~20の炭化水素基である。
【0059】
上記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、特に好ましくは塩素である。
【0060】
上記炭素数1~20の炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、1-プロピル基、1-ブチル基、1-ペンチル基、1-ヘキシル基、1-ヘプチル基、1-オクチル基、iso-プロピル基、sec-ブチル基(ブタン-2-イル基)、tert-ブチル基(2-メチルプロパン-2-イル基)、iso-ブチル基(2-メチルプロピル基)、ペンタン-2-イル基、2-メチルブチル基、iso-ペンチル基(3-メチルブチル基)、ネオペンチル基(2,2-ジメチルプロピル基)、シアミル基(1,2-ジメチルプロピル基)、iso-ヘキシル基(4-メチルペンチル基)、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、テキシル基(2,3-ジメチルブタ-2-イル基)、4,4-ジメチルペンチル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基;
ビニル基、アリル基、プロペニル基(プロパ-1-エン-1-イル基)、iso-プロペニル基(プロパ-1-エン-2-イル基)、アレニル基(プロパ-1,2-ジエン-1-イル基)、ブタ-3-エン-1-イル基、クロチル基(ブタ-2-エン-1-イル基)、ブタ-3-エン-2-イル基、メタリル基(2-メチルアリル基)、ブタ-1,3-ジエニル基、ペンタ-4-エン-1-イル基、ペンタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-2-エン-1-イル基、iso-ペンテニル基(3-メチルブタ-3-エン-1-イル基)、2-メチルブタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-4-エン-2-イル基、プレニル基(3-メチルブタ-2-エン-1-イル基)などの直鎖状または分岐状のアルケニル基もしくは不飽和二重結合含有基;
エチニル基、プロパ-2-イン-1-イル基、プロパルギル基(プロパ-1-イン-1-イル基)などの直鎖状または分岐状のアルキニル基もしくは不飽和三重結合含有基;
ベンジル基、2-メチルベンジル基、4-メチルベンジル基、2,4,6-トリメチルベンジル基、3,5-ジメチルベンジル基、クミニル基(4-iso-プロピルベンジル基)、2,4,6-トリ-iso-プロピルベンジル基、4-tert-ブチルベンジル基、3,5-ジ-tert-ブチルベンジル基、1-フェニルエチル基、ベンズヒドリル基(ジフェニルメチル基)などの芳香族を含有する直鎖状または分岐状のアルキル基および不飽和二重結合含有基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロヘプタトリエニル基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基などの環状飽和炭化水素基;
フェニル基、トリル基(メチルフェニル基)、キシリル基(ジメチルフェニル基)、メシチル基(2,4,6-トリメチルフェニル基)、クメニル基(iso-プロピルフェニル基)、ジュリル基(2,3,5,6-テトラメチルフェニル基)、2,6-ジ-iso-プロピルフェニル基、2,4,6-トリ-iso-プロピルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ter-フェニル基、ビナフチル基、アセナフタレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェロセニル基などの芳香族置換基が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、メチル基、iso-ブチル基、ネオペンチル基、シアミル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基である。
【0061】
上記炭素数1~20の炭化水素基は、上記炭素数1~20の炭化水素基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子に置換された、ハロゲン置換炭化水素基であってもよく、その例としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタクロロエチル基、ペンタフルオロフェニルメチル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、ビストリフルオロメチルフェニル基、が挙げられ、好ましくはペンタフルオロフェニル基である。
【0062】
上記ケイ素含有基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-iso-プロピルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、トリメチルシリルメチル基などが挙げられ、好ましくはトリメチルシリルメチル基である。
【0063】
上記酸素含有基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、アリルオキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、iso-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ベンジルオキシ基、メトキシメトキシ基、フェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基、2,6-ジ-iso-プロピルフェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基、2,4,6-トリメチルフェノキシ基、2,4,6-トリ-iso-プロピルフェノキシ基、アセトキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセトキシ基、過塩素酸アニオン、過ヨウ素酸アニオンが挙げられ、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、iso-プロポキシ基、tert-ブトキシ基である。
【0064】
上記窒素含有基としては、例えば、アミノ基、シアノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アリルアミノ基、ジアリルアミノ基、ベンジルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、モルホリル基、ピロリル基、ビストリフリルイミド基などが挙げられる。
【0065】
上記共役ジエン系誘導体基としては、例えば、1,3-ブタジエニル基、イソプレニル基(2-メチル-1,3-ブタジエニル基)、ピペリレニル基(1,3-ペンタジエニル基)、2,4-ヘキサジエニル基、1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル基、シクロペンタジエニル基などが挙げられ、好ましくは1,3-ブタジエニル基、1,3-ペンタジエニル基である。
上記式(1)において、Qは炭素原子またはケイ素原子であり、好ましくはケイ素原子である。
【0066】
上記式(1)において、R~R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20のケイ素含有基、炭素数1~20の酸素含有基または炭素数1~20の窒素含有基であり、好ましくは水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の酸素含有基である。
【0067】
~R14としての炭素数1~20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、1-ブチル基、1-ペンチル基、1-ヘキシル基、1-ヘプチル基、1-オクチル基、iso-プロピル基、sec-ブチル基(ブタン-2-イル基)、tert-ブチル基(2-メチルプロパン-2-イル基)、iso-ブチル基(2-メチルプロピル基)、ペンタン-2-イル基、2-メチルブチル基、iso-ペンチル基(3-メチルブチル基)、ネオペンチル基(2,2-ジメチルプロピル基)、シアミル基(1,2-ジメチルプロピル基)、iso-ヘキシル基(4-メチルペンチル基)、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、テキシル基(2,3-ジメチルブタ-2-イル基)、4,4-ジメチルペンチル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基;
ビニル基、アリル基、プロペニル基(プロパ-1-エン-1-イル基)、iso-プロペニル基(プロパ-1-エン-2-イル基)、アレニル基(プロパ-1,2-ジエン-1-イル基)、ブタ-3-エン-1-イル基、クロチル基(ブタ-2-エン-1-イル基)、ブタ-3-エン-2-イル基、メタリル基(2-メチルアリル基)、ブタ-1,3-ジエニル基、ペンタ-4-エン-1-イル基、ペンタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-2-エン-1-イル基、iso-ペンテニル基(3-メチルブタ-3-エン-1-イル基)、2-メチルブタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-4-エン-2-イル基、プレニル基(3-メチルブタ-2-エン-1-イル基)などの直鎖状または分岐状のアルケニル基もしくは不飽和二重結合含有基;
エチニル基、プロパ-2-イン-1-イル基、プロパルギル基(プロパ-1-イン-1-イル基)などの直鎖状または分岐状のアルキニル基もしくは不飽和三重結合含有基;
ベンジル基、2-メチルベンジル基、4-メチルベンジル基、2,4,6-トリメチルベンジル基、3,5-ジメチルベンジル基、クミニル基(4-iso-プロピルベンジル基)、2,4,6-トリ-iso-プロピルベンジル基、4-tert-ブチルベンジル基、3,5-ジ-tert-ブチルベンジル基、1-フェニルエチル基、ベンズヒドリル基(ジフェニルメチル基)、ペンタフルオロフェニルメチル基などの芳香族を含有する直鎖状または分岐状のアルキル基および不飽和二重結合含有基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロヘプタトリエニル基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基などの環状飽和炭化水素基;
フェニル基、トリル基(メチルフェニル基)、キシリル基(ジメチルフェニル基)、メシチル基(2,4,6-トリメチルフェニル基)、クメニル基(iso-プロピルフェニル基)、ジュリル基(2,3,5,6-テトラメチルフェニル基)、2,6-ジ-iso-プロピルフェニル基、2,4,6-トリ-iso-プロピルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ter-フェニル基、ビナフチル基、アセナフタレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェロセニル基などの芳香族置換基;
フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタクロロエチル基、ペンタフルオロフェニルメチル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、ビストリフルオロメチルフェニル基などの、上記炭素数1~20の炭化水素基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子に置換された、ハロゲン置換炭化水素基;
が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、1-プロピル基、1-ブチル基、1-ペンチル基、1-ヘキシル基、1-ヘプチル基、1-オクチル基、iso-プロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、iso-ブチル基、iso-ペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、アリル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、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、シクロオクテニル基、ノルボルニル基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1-イル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、ベンジル基、ベンズヒドリル基、クミル基、1,1-ジフェニルエチル基、トリチル基、2-フェニルエチル基、3-フェニルプロピル基、シンナミル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、2,6-ジ-iso-プロピルフェニル基、2,4,6-トリ-iso-プロピルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル基、4-アダマンチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、tert-フェニル基、ビナフチル基、フェナントリル基、アントラセニル基、フェロセニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
【0068】
~R14としての炭素数1~20のケイ素含有基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ-iso-プロピルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、シクロペンタジエニルジメチルシリル基、シクロペンタジエニルジフェニルシリル基、インデニルジメチルシリル基、フルオレニルジメチルシリル基、4-トリメチルシリルフェニル基、4-トリエチルシリルフェニル基、4-トリ-iso-プロピルシリルフェニル基、3,5-ビス(トリメチルシリル)フェニル基などが好ましく、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、4-トリメチルシリルフェニル基、4-トリエチルシリルフェニル基、4-トリ-iso-プロピルシリルフェニル基、3,5-ビス(トリメチルシリル)フェニル基が挙げられる。
【0069】
~R14としての炭素数1~20の酸素含有基は、メトキシ基、エトキシ基、iso-プロポキシ基、アリルオキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、プレニルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、トルイルオキシ基、iso-プロピルフェノキシ基、アリルフェノキシ基、tert-ブチルフェノキシ基、メトキシフェノキシ基、ビフェニルオキシ基、ビナフチルオキシ基、アリルオキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、フェノキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシアリル基、ベンジルオキシアリル基、フェノキシアリル基、ジメトキシメチル基、ジオキソラニル基、テトラメチルジオキソラニル基、ジオキサニル基、ジメチルジオキサニル基、メトキシフェニル基、iso-プロポキシフェニル基、アリルオキシフェニル基、フェノキシフェニル基、メチレンジオキシフェニル基、3,5-ジメチル-4-メトキシフェニル基、3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェニル基、フリル基、メチルフリル基、テトラヒドロピラニル基、フロフリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基等などが挙げられ、好ましくはメトキシ基、iso-プロポキシ基、tert-ブトキシ基、アリルオキシ基、フェノキシ基、ジメトキシメチル基、ジオキソラニル基、メトキシフェニル基、iso-プロポキシフェニル基、アリルオキシフェニル基、フェノキシフェニル基、3,5-ジメチル-4-メトキシフェニル基、3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェニル基、フリル基、メチルフリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基である。
【0070】
~R14としての炭素数1~20の窒素含有基は、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アリルアミノ基、ベンジルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、モルホリル基、ジメチルアミノメチル基、ベンジルアミノメチル基、ピロリジニルメチル基、ジメチルアミノエチル基、ピロリジニルエチル基、ジメチルアミノプロピル基、ピロリジニルプロピル基、ジメチルアミノアリル基、ピロリジニルアリル基、アミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、3,5-ジメチル-4-ジメチルアミノフェニル基、3,5-ジ-iso-プロピル-4-ジメチルアミノフェニル基、ジュロリジニル基、テトラメチルジュロリジニル基、ピロリジニルフェニル基、ピロリルフェニル基、カルバゾリルフェニル基、ジ-tert-ブチルカルバゾリルフェニル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、テトラヒドロキノリル基、iso-キノリル基、テトラヒドロ-iso-キノリル基、インドリル基、インドリニル基、カルバゾリル基、ジ-tert-ブチルカルバゾリル基、イミダゾリル基、ジメチルイミダゾリジニル基、ベンゾイミダソリル基、オキサゾリル基、オキサゾリジニル基、ベンゾオキサゾリル基などが挙げられ、好ましくはアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジニル基、ジメチルアミノフェニル基、3,5-ジメチル-4-ジメチルアミノフェニル基、3,5-ジ-iso-プロピル-4-ジメチルアミノフェニル基、ジュロリジニル基、テトラメチルジュロリジニル基、ピロリジニルフェニル基、ピロリル基、ピリジル基、カルバゾリル基、イミダゾリル基である。
【0071】
上記式(1)において、R~Rのうちの隣接した置換基同士(例:RとR、RとR、RとR、RとR、およびRとR)は、互いに結合して、置換基を有していてもよい環を形成してもよい。この場合に形成される環としては、インデニル環部分に縮環する、置換基を有していてもよい、飽和炭化水素(上記インデニル環部分の炭化水素を除く)または不飽和炭化水素からなる5~8員環が好ましい。なお、環が複数存在する場合には、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、上記環は、より好ましくは5又は6員環であり、この場合、上記環と母核のインデニル環部分とを併せた構造としては、例えば、ベンゾインデニル環、テトラヒドロインダセン環、シクロペンタテトラヒドロナフタレン環が挙げられ、ベンゾインデニル環、テトラヒドロインダセン環が好ましい。これらの環は置換基を有していてもよい。
【0072】
上記式(1)において、R~R12のうちの隣接した置換基同士(例:RとR、RとR、RとR10、R10とR11、およびR11とR12)は、互いに結合して、置換基を有していてもよい環を形成してもよい。この場合に形成される環としては、インデニル環部分に縮環する、置換基を有していてもよい、飽和炭化水素(上記インデニル環部分の炭化水素を除く。)または不飽和炭化水素からなる5~8員環が好ましい。なお、環が複数存在する場合には、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、上記環は、より好ましくは5又は6員環であり、この場合、上記環と母核のインデニル環部分とを併せた構造としては、例えば、ベンゾインデニル環、テトラヒドロインダセン環、シクロペンタテトラヒドロナフタレン環、テトラヒドロフルオレン環、フルオレン環が挙げられ、ベンゾインデニル環、テトラヒドロインダセン環が好ましい。これらの環は置換基を有していてもよい。
【0073】
上記式(1)において、R13とR14は、互いに結合してQを含む環を形成してもよく、これらの環は置換基を有していてもよい。この場合に形成される環は、置換基を有していてもよい3~8員環の飽和または不飽和環を形成することが好ましい。本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、好ましくは4~6員環であり、この場合、Qと併せた構造として、例えば、シクロブタン環、シクロペンタン環、フルオレン環、シラシクロブタン(シレタン)環、シラシクロペンタン(シロラン)環、シラシクロヘキサン(シリナン)環、シラフルオレン環が挙げられ、シクロペンタン環、シラシクロブタン環、シラシクロペンタン環であることが好ましい。これらの環は置換基を有していてもよい。
【0074】
以下に遷移金属化合物(T1)の具体例を示すが、特にこれによって本発明の範囲が限定されるものではない。
便宜上、上記遷移金属化合物(T1)のMXn(金属部分)で表される部分を除いたリガンド構造を、2-インデニル環部分、1-インデニル環部分、インデニル環部分R、RおよびR置換基、インデニル環部分R、R、RおよびR12置換基、インデニル環部分R、R、R10およびR11置換基、1-インデニル環部分R置換基、架橋部分の構造の7つに分ける。2-インデニル環部分の略称をα、1-インデニル環部分の略称をβ、インデニル環部分R、RおよびR置換基の略称をγ、インデニル環部分R、R、RおよびR12置換基の略称をδ、インデニル環部分R、R、R10およびR11置換基の略称をε、1-インデニル環部分R置換基の略称をζ、架橋部分の構造の略称をηとし、各置換基の略称を[表1]~[表7]に示す。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】
なお、上記[表1]~[表2]中の波線は架橋部分との結合部位を示す。
【0078】
【表3】
【0079】
上記[表3]中のR、RおよびR置換基は、その組み合わせにおいて互いに同一でも異なっていてもよい。
【0080】
【表4】
【0081】
上記[表4]中のR、R、RおよびR12置換基は、その組み合わせにおいて互いに同一でも異なっていてもよい。
【0082】
【表5】
【0083】
上記[表5]中のR、R、R10およびR11置換基は、その組み合わせにおいて互いに同一でも異なっていてもよい。
【0084】
【表6】
【0085】
【表7】
【0086】
金属部分MXnの具体的な例示としては、ZrF、ZrCl、ZrBr、ZrI、Zr(Me)、Zr(Bn)、Zr(Allyl)、Zr(CH-tBu)、Zr(1,3-ブタジエニル)、Zr(1,3-ペンタジエニル)、Zr(2,4-ヘキサジエニル)、Zr(1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル)、Zr(CH-Si(Me)、Zr(ОMe)、Zr(ОiPr)、Zr(NMe、Zr(ОMs)、Zr(ОTs)、Zr(ОTf)、HfF、HfCl、HfBr、HfI、Hf(Me)、Hf(Bn)、Hf(Allyl)、Hf(CH-tBu)、Hf(1,3-ブタジエニル)、Hf(1,3-ペンタジエニル)、Hf(2,4-ヘキサジエニル)、Hf(1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル)、Hf(CH-Si(Me)、Hf(ОMe)、Hf(ОiPr)、Hf(NMe、Hf(ОMs)、Hf(ОTs)、Hf(ОTf)などが挙げられる。Meはメチル基、Bnはベンジル基、tBuはtert-ブチル基、Si(Me)はトリメチルシリル基、ОMeはメトキシ基、ОiPrはiso-プロポキシ基、NMeはジメチルアミノ基、ОMsはメタンスルホナート基、ОTsはp-トルエンスルホナート基、ОTfはトリフルオロメタンスルホナート基である。
【0087】
上記の表記に従えば、2-インデニル環部分が[表1]中のα-1、1-インデニル環部分が[表2]中のβ-5、インデニル環部分R、RおよびR置換基がいずれも[表3]中のγ-1、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表4]中のδ-1、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表5]中のε-1、1-インデニル環部分R置換基が[表6]中のζ-30、1-インデニル環部分R置換基が[表4]中のδ-38、1-インデニル環部分R12置換基が[表4]中のδ-3、架橋部分が[表7]中のη-20の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがZrClの場合は、下記式[6]で表される化合物を例示している。
【0088】
【化2】
【0089】
また、2-インデニル環部分が[表1]中のα-1、1-インデニル環部分が[表2]中のβ-2、インデニル環部分R、RおよびR置換基がいずれも[表3]中のγ-1、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表4]中のδ-2、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表5]中のε-1、1-インデニル環部分R置換基が[表6]中のζ-1、架橋部分が[表7]中のη-4の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがZr(NMeの場合は、下記式[7]で表される化合物を例示している。
【0090】
【化3】
【0091】
また、2-インデニル環部分が[表1]中のα-3、1-インデニル環部分が[表2]中のβ-1、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表3]中のγ-2、インデニル環部分R、RおよびR12置換基がいずれも[表4]中のδ-1、1-インデニル環部分R置換基が[表6]中のζ-12、1-インデニル環部分R置換基が[表3]中のγ-1、1-インデニル環部分R置換基が[表4]中のδ-42、1-インデニル環部分R10置換基が[表5]中のε-3、1-インデニル環部分R11置換基が[表5]中のε-12、架橋部分が[表7]中のη-31の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがHfMeの場合は、下記式[8]で表される化合物を例示している。
【0092】
【化4】
【0093】
また、2-インデニル環部分が[表1]中のα-1、1-インデニル環部分が[表2]中のβ-1、2-インデニル環部分RおよびR置換基がいずれも[表3]中のγ-1、2-インデニル環部分R置換基が[表4]中のδ-7、2-インデニル環部分R、R、R10およびR11置換基がいずれも[表5]中のε-1、2-インデニル環部分R置換基が[表4]中のδ-2、1-インデニル環部分R置換基が[表6]中のζ-1、1-インデニル環部分R置換基が[表3]中のγ-9、1-インデニル環部分RおよびR12置換基がいずれも[表4]中のδ-1、架橋部分が[表7]中のη-29の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがZr(1,3-ペンタジエニル)の場合は、下記式[9]で表される化合物を例示している。
【0094】
【化5】
【0095】
上記遷移金属化合物(T1)は、従来公知の方法を利用して製造することができ、特に製造方法が限定されるわけではない。
出発物質である置換インデン化合物は、公知の方法によって製造可能であり、特に製造方法が限定されるわけではない。公知の製造方法として例えば、「Оrganometallics 1994,13,954.」、「Оrganometallics 2006,25,1217.」、特表2006-509059号公報、「Bioorg.Med.Chem. 2008,16,7399.」、WО2009/080216号公報、「Оrganometallics 2011,30,5744.」、特表2011-500800号公報、「Оrganometallics 2012,31,4962.」、「Chem.Eur.J. 2012,18,4174.」、特開2012-012307号公報、特開2012-121882号公報、特開2014-196319号公報、特表2014-513735号公報、特開2015-063495号公報、特開2016-501952号公報、特開2019-059933号公報などに開示された製造方法が挙げられる。
【0096】
遷移金属化合物(T1)および前駆体化合物(配位子)の公知の製造方法としては、例えば、「Macromolecules 2001,34,2072.」、「Macromolecules 2003,36,9325.」、「Organometallics 2004,23,5332.」、「Eur.J.Inorg.Chem. 2005,1003.」、「Eur.J.Inorg.Chem. 2009,1759.」などが挙げられる。
また、上記遷移金属化合物(T1)は、架橋部分を挟んで中心金属と結合するインデニル環部分の面が2方向存在する(表面と裏面)。故に、2-インデニル環部分に対称面が存在しない場合、一例として下記一般式[10a]あるいは[10b]で示される2種類の構造異性体が存在する。
【0097】
【化6】
【0098】
同様に、架橋部分の置換基R13とR14が同一でない場合にも、一例として下記一般式[11a]あるいは[11b]で示される2種類の構造異性体が存在する。
【0099】
【化7】
【0100】
これら構造異性体混合物の精製、分取、あるいは構造異性体の選択的な製造は、公知の方法によって可能であり、特に製造方法が限定されるわけではない。公知の製造方法としては、上記遷移金属化合物(T1)の製造方法として挙げたものの他に、特開平10-109996号公報、「Оrganometallics 1999,18,5347.」、「Оrganometallics 2012,31,4340.」、特表2011-502192号公報などに開示された製造方法が挙げられる。
【0101】
なお、上記遷移金属化合物(T1)の範囲内で、遷移金属化合物を1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよく、構造異性体混合物を用いてもよく、構造異性体を1種単独で用いてもよく、2種以上の構造異性体混合物を用いてもよい。オレフィン重合用触媒を構成する遷移金属化合物として上記遷移金属化合物(T1)を使用した場合、長鎖分岐が多く導入されたエチレン系重合体を高い触媒活性で製造することができる。また、この効果が損なわれない範囲で、上記遷移金属化合物として上記遷移金属化合物(T1)とは別の1種以上の遷移金属化合物を併用してもよい。この際、遷移金属化合物(T1)は上記のいずれの態様であってもよい。
【0102】
〔固体状担体(S)〕
オレフィン重合用触媒(X)に含まれる固体状担体(S)は、無機化合物または有機化合物であって、顆粒状または微粒子状の固体である。
【0103】
上記固体状担体(S)として用いられる無機化合物としては、多孔質酸化物、固体状アルミノキサン化合物、無機塩化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が挙げられる。
【0104】
上記多孔質酸化物としては、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaOおよびThOなど、またはこれらを含む複合物または混合物、具体的には、天然または合成ゼオライト、SiO-MgO、SiO-Al、SiO-TiO、SiO-V、SiO-CrおよびSiO-TiO-MgOなどが用いられる。これらのうち、SiOを主成分とするものが好ましい。
なお、上記多孔質酸化物には、少量のNaCO、KCO、CaCO、MgCO、NaSO、Al(SO、BaSO、KNO、Mg(NO、Al(NO、NaO、KO、LiO等の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物成分を含有していても差し支えない。
【0105】
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、固体状担体(S)としては、粒径が通常0.2~300μm、好ましくは1~200μmであって、比表面積が通常50~1200m/g、好ましくは100~1000m/gの範囲にあり、細孔容積が通常0.3~30cm/gの範囲にあるものが好ましい。このような担体は、必要に応じて、例えば、100~1000℃、好ましくは150~700℃で焼成して用いられる。
上記固体状アルミノキサン化合物としては、下記一般式(S-a)で表される構造のアルミノキサン、下記一般式(S-b)で表される構造のアルミノキサン、および下記一般式(S-c)で表される繰り返し単位と下記一般式(S-d)で表される繰り返し単位とを構造として有するアルミノキサンなどが挙げられる。
【0106】
【化8】
【0107】
上記式(S-a)~(S-d)において、Rは、それぞれ独立に、炭素原子数1~10、好ましくは1~4の炭化水素基であり、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソプロペニル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基などの炭化水素基を例示することができ、メチル基、エチル基、イソブチル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。また、Rの一部が塩素や臭素などのハロゲン原子で置換され、かつハロゲン含有率がRを基準として40重量%以下であってもよい。上記式(S-c)および(S-d)中の、片方が原子と繋がっていない直線は、図示していない別の原子との結合を示す。
【0108】
上記式(S-a)および(S-b)中、rは2~500、好ましくは6~300、特に好ましくは10~100の整数を示す。上記式(S-c)および(S-d)中、sおよびtはそれぞれ1以上の整数を示す。r、sおよびtは、上記アルミノキサンが、用いられる反応環境下において、実質的に固体状態を維持できるように、選択される。
【0109】
上記固体状アルミノキサン化合物は、従来公知のオレフィン重合触媒用担体と異なり、シリカやアルミナなどの無機固体成分、および、ポリエチレンやポリスチレンなどの有機系ポリマー成分を含まず、アルキルアルミニウム化合物を主たる成分として固体化したものである。「固体状」とは、アルミノキサン成分が、用いられる反応環境下において、実質的に固体状態を維持することである。より具体的には、後述のように上記成分(T)とアルミノキサン成分とを接触させてオレフィン重合用触媒(例:エチレン重合用触媒)を調製する際、および調製されたオレフィン重合用触媒を用いてオレフィン(例:エチレン)の重合(たとえば懸濁重合)を行う際に、アルミノキサン成分が実質的に固体状態を維持することである。
【0110】
上記アルミノキサン成分が固体状態であるかどうかは、目視による確認が最も簡便な方法であるが、例えば重合時などは目視による確認が困難である場合が多い。その場合は、例えば重合後に得られた重合体パウダーの性状や反応器への付着状態などから判断することが可能である。逆に、重合体パウダーの性状が良好で、反応器への付着が少なければ、重合環境下において上記アルミノキサン成分の一部が多少溶出したとしてもよい。重合体パウダーの性状を判断する指標としては、嵩密度、粒子形状、表面形状、不定形ポリマーの存在度合いなどが挙げられるが、定量性の観点からポリマー嵩密度が好ましい。上記嵩密度は通常0.01~0.9であり、好ましくは0.05~0.6、より好ましくは0.1~0.5の範囲内である。
【0111】
上記固体状アルミノキサン化合物の、25℃の温度に保持されたn-ヘキサンに対する溶解割合は、通常0~40モル%、好ましくは0~20モル%、特に好ましくは0~10モル%の範囲にある。
【0112】
上記溶解割合は、25℃に保持された50mLのn-ヘキサンに固体状アルミノキサン化合物担体2gを加えてから2時間の撹拌を行ない、次いでG-4グラス製フイルターを用いて溶液部を分離し、この濾液中のアルミニウム濃度を測定することにより求められる。従って、溶解割合は用いたアルミノキサン2gに相当するアルミニウム原子の量に対する上記濾液中に存在するアルミニウム原子の割合として決定される。
【0113】
上記固体状アルミノキサン化合物としては、公知の固体状アルミノキサンを制限なく用いることができ、たとえば国際公開第2014/123212号に記載された固体状ポリアルミノキサン組成物を用いることもできる。公知の製造方法としては、例えば、特公平7-42301号公報、特開平6-220126号公報、特開平6-220128号公報、特開平11-140113号公報、特開平11-310607号公報、特開2000-38410号公報、特開2000-95810号公報、国際公開第2010/55652号などに記載された製造方法が挙げられる。
【0114】
上記固体状アルミノキサン化合物の平均粒子径は、一般に0.01~50,000μm、好ましくは0.1~1,000μm、特に好ましくは1~200μmの範囲にある。固体状アルミノキサン化合物の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡により粒子を観察し、100個以上の粒子の粒径を測定し、重量平均化することにより求められる。まず、各粒子の粒径dは、粒子像を水平方向、垂直方向それぞれに2本の平行線ではさんで長さを測り、下式により求められる。
粒径d=((水平方向長さ)+(垂直方向長さ)0.5
【0115】
次に、固体状アルミノキサン化合物の重量平均粒子径は、上記で求めた粒径dと粒子個数nとを用いて下式により求められる。
平均粒子径=Σnd/Σnd
上記固体状アルミノキサン化合物は、比表面積が50~1,000m/g、好ましくは100~800m/gであり、細孔容積が0.1~2.5cm/gであることが望ましい。
【0116】
上記無機ハロゲン化物としては、例えば、MgCl、MgBr、MnCl、MnBrなどが挙げられる。無機ハロゲン化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコール等の溶媒に無機ハロゲン化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
【0117】
粘土は、通常粘土鉱物を主成分として構成される。また、イオン交換性層状化合物は、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有するイオンが交換可能なものである。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。また、これらの粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物としては、天然産のものに限らず、人工合成物を使用することもできる。
【0118】
また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物として、粘土、粘土鉱物、また、六方細密パッキング型、アンチモン型、CdCl型、CdI型等の層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物等を例示することができる。
【0119】
このような粘土、粘土鉱物としては、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土、アロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、ウンモ群、モンモリロナイト群、バーミキュライト、リョクデイ石群、パリゴルスカイト、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイト等が挙げられ、イオン交換性層状化合物としては、α-Zr(HAsO・HO、α-Zr(HPO、α-Zr(KPO・3HO、α-Ti(HPO、α-Ti(HAsO・HO、α-Sn(HPO・HO、γ-Zr(HPO、γ-Ti(HPO、γ-Ti(NHPO・HO等の多価金属の結晶性酸性塩等が挙げられる。
【0120】
このような粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物は、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上のものが好ましく、0.3~5cc/gのものが特に好ましい。ここで、細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、細孔半径20~3×10Åの範囲について測定される。半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/gより小さいものを担体として用いた場合には、高い重合活性が得られにくい傾向がある。
【0121】
粘土および粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理等、いずれも使用できる。化学処理として具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造中のAl、Fe、Mg等の陽イオンを溶出させることによって表面積を増大させる。アルカリ処理では粘土の結晶構造が破壊され、粘土の構造の変化をもたらす。また、塩類処理や有機物処理では、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体等を形成し、表面積や層間距離を変えることができる。
【0122】
イオン交換性層状化合物は、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと交換することにより、層間が拡大した状態の層状化合物であってもよい。このような嵩高いイオンは、層状構造を支える支柱的な役割を担っており、通常、ピラーと呼ばれる。また、このように層状化合物の層間に別の物質を導入することをインターカレーションという。インターカレーションするゲスト化合物としては、TiCl、ZrCl等の陽イオン性無機化合物、Ti(OR)、Zr(OR)、PO(OR)、B(OR)等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)、[Al13(OH)247+、[Zr(OH)142+、[FeO(OCOCH等の金属水酸化物イオン等が挙げられる。これら化合物は単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いられる。また、これら化合物をインターカレーションする際に、Si(OR)、Al(OR)、Ge(OR)等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)等を加水分解して得た重合物、SiO等のコロイド状無機化合物等を共存させることもできる。また、ピラーとしては、上記金属水酸化物イオンを層間にインターカレーションした後に加熱脱水することにより生成する酸化物等が挙げられる。
【0123】
粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物は、そのまま用いてもよく、またボールミル、ふるい分け等の処理を行った後に用いてもよい。また、新たに水を添加吸着させ、あるいは加熱脱水処理した後に用いてもよい。さらに、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0124】
上記固体状担体(S)として用いられる有機化合物としては、例えば、粒径が10~300μmの範囲にある顆粒状または微粒子状固体などが挙げられる。上記有機化合物の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン等の炭素原子数が2~14のオレフィンを主成分として生成される重合体またはビニルシクロヘキサン、スチレン、ジビニルベンゼンを主成分として生成される重合体や反応体、およびそれらの変成体からなる顆粒状または微粒子状固体などが挙げられる。
上記固体状担体(S)としては、成形時の異物防止の観点から、多孔質酸化物が好ましい。
【0125】
<成分(C)>
オレフィン重合用触媒(X)は、好ましくは、さらに成分(C)を含んでよく、成分(C)は下記一般式(3)~(5)で表される有機金属化合物(c-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)、ならびに、成分(T)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である。
【0126】
Al(OR ・・・(3)
式(3)中、RおよびRは、それぞれ独立に炭素原子数が1~15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。
【0127】
AlR ・・・(4)
式(4)中、MはLi、NaまたはKを示し、Rは炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示す。
【0128】
・・・(5)
式(5)中、RおよびRは、それぞれ独立に炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示し、MはMg、ZnおよびCdから選ばれ、Xはハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。
【0129】
上記有機金属化合物(c-1)の中では、上記式(3)で示されるものが好ましく、具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;
ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド;
メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;
メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド;
ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジヒドロフェニルアルミニウムハイドライド、ジイソプロピルアルミニウムハイドライド、ジ-n-ブチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジイソヘキシルアルミニウムハイドライド、ジフェニルアルミニウムハイドライド、ジシクロヘキシルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ヘプチルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ノニルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライド;
ジメチルアルミニウムエトキサイド、ジエチルアルミニウムエトキサイド、ジイソプロピルアルミニウムメトキサイド、ジイソブチルアルミニウムエトキサイドなどのジアルキルアルミニウムアルコキサイド
などが挙げられる。
【0130】
上記式(4)の例としては、水素化アルミニウムリチウムなどが挙げられ、上記式(5)の例としては、特開2003-171412号公報などに記載されたジアルキル亜鉛化合物などが挙げられ、フェノール化合物などと組合せて用いることもできる。
【0131】
上記有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)としては、トリアルキルアルミニウムまたはトリシクロアルキルアルミニウムから調製された有機アルミニウムオキシ化合物が好ましく、トリメチルアルミニウムまたはトリイソブチルアルミニウムから調製されたアルミノキサン、例えばメチルアルミノキサンが特に好ましい。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
【0132】
上記成分(T)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)としては、特表平1-501950号公報、特表平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号公報およびUS5321106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や、さらにはヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物などを用いることができる。
【0133】
オレフィン重合用触媒(X)では、助触媒成分としてメチルアルミノキサン等の有機アルミニウムオキシ化合物を併用すると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示すだけでなく、固体状担体中の活性水素と反応し助触媒成分を含有した固体担体成分を容易に調製できるため、成分(C)は、少なくとも有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)を含むことが好ましい。
【0134】
〔各成分の使用法および添加順序〕
オレフィン重合用触媒(X)は、成分(T)および成分(S)、ならびに任意に成分(C)を不活性炭化水素中で混合し接触させることにより、調製することができる。
各成分を接触させる方法としては、接触の順序に着目すると、例えば、
(i) 成分(S)に成分(T)を接触させる方法
(ii) 成分(S)に成分(C)を接触させ、次いで成分(T)を接触させる方法
(iii) 成分(T)に成分(C)を接触させ、次いで成分(S)を接触させる方法
(iv) 成分(S)に成分(C)を接触させ、次いで成分(T)と成分(C)との混合物を接触させる方法、
(v) 成分(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させ、次いで成分(T)と成分(C)との混合物を接触させる方法
などが挙げられる。成分(C)が複数種用いられる場合は、その成分(C)同士が同一であっても異なっていてもよい。上記の方法のうち(i)、(ii)および(iii)が好ましい。
【0135】
上記接触順序形態を示した各方法において、成分(S)と成分(C)との接触を含む工程、および成分(S)と成分(T)との接触を含む工程においては、成分(G)を共存させることにより、重合反応中のファウリングが抑制されたり、生成重合体の粒子性状が改善されたりする。成分(G)としては、極性官能基を有する化合物を用いることができ、非イオン性(ノニオン)界面活性剤が好ましく、ポリアルキレンオキサイドブロック、高級脂肪族アミド、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル、アルキルジエタノールアミン、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、N-アシルアミノ酸がより好ましい。これらは1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0136】
オレフィン重合用触媒(X)の調製に用いる溶媒としては、不活性炭化水素溶媒が挙げられ、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、灯油等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物等を挙げることができる。
【0137】
成分(C)と成分(S)との接触においては、成分(C)中の反応部位と成分(S)中の反応部位との反応により化学的に結合され、成分(C)と成分(S)との接触物が形成される。成分(C)と成分(S)との接触時間は、通常1分~20時間、好ましくは30分~10時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-20~120℃で行われる。成分(C)と成分(S)との初期接触を急激に行うと、その反応発熱や反応エネルギーにより成分(S)が崩壊し、得られる固体触媒成分のモルフォロジーが悪化し、これを重合に用いた場合、ポリマーモルフォロジー不良により連続運転が困難になることが多い。そのため、成分(C)と成分(S)との接触初期は、反応発熱を抑制する目的で、より低温で接触させる、または、反応発熱を制御し、初期接触温度を維持可能な速度で反応させることが好ましい。また、成分(C)と成分(S)を接触させ、さらに成分(C)を接触させる場合においても同様である。成分(C)と成分(S)との接触質量比(成分(C)の質量/成分(S)の質量)は、任意に選択できるが、接触質量比が高いほうが、より多くの成分(T)を接触させることができ、固体触媒成分の質量当たりの触媒活性を向上させることができる。
【0138】
成分(C)と成分(S)の接触質量比[=成分(C)の質量/成分(S)の質量]は、好ましくは0.05~3.0、特に好ましくは、0.1~2.0である。
成分(C)と成分(S)との接触物と、成分(T)とを接触させる際には、接触時間は、通常1分~20時間、好ましくは1分~10時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-50~100℃の範囲内である。
【0139】
成分(C-1)は、成分(C-1)と成分(T)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(C-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。
【0140】
成分(C-2)は、成分(C-2)(アルミニウム原子換算)と成分(T)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(C-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。
【0141】
成分(C-3)は、成分(C-3)と成分(T)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(C-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。
【0142】
なお、成分(C)と成分(T)中の全遷移金属原子(M)との比は、誘導結合プラズマ発光分析法(ICP分析法)により求めることができる。エチレン重合には、オレフィン重合用触媒(X)をそのまま用いることができるが、このオレフィン重合用触媒にオレフィンを予備重合させて予備重合触媒(XP)を形成してから用いることもできる。
【0143】
予備重合触媒(XP)は、オレフィン重合用触媒(X)の存在下、通常、不活性炭化水素溶媒中、エチレン等を予備重合させることにより調製することができ、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても実施することができ、また減圧、常圧あるいは加圧下、いずれでも行うことができる。さらに、予備重合によって、固体触媒成分1g当り0.01~1000g、好ましくは0.1~800g、さらに好ましくは0.2~500gの量で予備重合触媒(XP)を生成することが望ましい。
【0144】
不活性炭化水素溶媒中で生成した予備重合触媒(XP)を懸濁液から分離した後、再び不活性炭化水素中に懸濁させ、得られた懸濁液中にエチレンを導入してもよく、また、乾燥させた後エチレンを導入してもよい。
【0145】
予備重合温度は、-20~80℃、好ましくは0~60℃であり、また予備重合時間は、0.5~100時間、好ましくは1~50時間程度である。予備重合には、好ましくはエチレンを主成分とするオレフィンが用いられる。
【0146】
予備重合に使用する固体触媒成分の形態としては、既に述べたものを制限無く利用できる。また、必要に応じて成分(C)が用いられ、上記式(3)で示される有機金属化合物(c-1)が好ましく使用される。成分(C)が用いられる場合は、成分(C)は、成分(C)中のアルミニウム原子(Al)と成分(T)中の遷移金属原子(M)とのモル比(Al/M)が、0.1~10000、好ましくは0.5~5000となる量で用いられる。
【0147】
予備重合系におけるオレフィン重合用触媒(X)の濃度は、オレフィン重合用触媒/重合容積比で、通常1~1000グラム/リットル、さらには10~500グラム/リットルであることが望ましい。予備重合時には、ファウリング抑制あるいは粒子性状改善を目的として、上記の成分(G)を共存させてもよい。
【0148】
また、予備重合触媒(XP)の流動性改善や重合時のヒートスポット・シーティングやポリマー塊の発生抑制を目的に、予備重合によって一旦生成させた予備重合触媒(XP)に成分(G)を接触させてもよい。
【0149】
上記成分(G)を接触させる際の温度は、通常-50~50℃、好ましくは-20~50℃であり、接触時間は、通常1分~20時間、好ましくは5分~10時間である。
オレフィン重合用触媒(X)と成分(G)とを接触させるに際して、成分(G)は、オレフィン重合用触媒(X)100質量部に対して、0.1~20質量部、好ましくは0.3~10質量部、より好ましくは0.4~5質量部の量で用いられる。
【0150】
オレフィン重合用触媒(X)と成分(G)との混合接触は、不活性炭化水素溶媒中で行うことができ、不活性炭化水素溶媒としては、上記と同様のものが挙げられる。
後述するエチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造方法において、オレフィン重合用触媒(X)として、予備重合触媒(XP)を乾燥させたもの(以下「乾燥予備重合触媒」ともいう。)を用いることができる。予備重合触媒(XP)の乾燥は、通常、得られた予備重合触媒の懸濁液から濾過などにより分散媒である炭化水素を除去した後に行われる。
【0151】
予備重合触媒(XP)の乾燥は、予備重合触媒(XP)を不活性ガスの流通下、70℃以下、好ましくは20~50℃の範囲の温度に保持することにより行われる。得られた乾燥予備重合触媒の揮発成分量は2.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以下であることが望ましい。乾燥予備重合触媒の揮発成分量は、少ないほどよく、特に下限はないが、実用的には0.001質量%である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが通常1~48時間である。
【0152】
上記乾燥予備重合触媒は、流動性に優れているので、重合反応器へ安定的に供給することができる。また、上記乾燥予備重合触媒を使用すると、気相重合系内に懸濁に用いた溶媒を同伴させずに済むため安定的に重合を行うことができる。
【0153】
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造方法としては、上述したオレフィン重合用触媒(X)の存在下、エチレンを重合(単独重合または共重合)することによりエチレン-α-オレフィン共重合体(A)を得ることが好ましい。オレフィン重合用触媒(X)を用いることで、高い重合活性を持って、成形加工性および機械的強度に優れ、数多くの長鎖分岐を有する低密度のエチレン系重合体を効率的に製造できる。エチレン-α-オレフィン共重合体(A)は、重合体中のエチレン含量が好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは50モル%以上である。
【0154】
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の重合方法としては、溶解重合、懸濁重合等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るが、懸濁重合法および気相重合法においては上記予備重合触媒(XP)を用いることが好ましい。
【0155】
液相重合法において用いられる不活性炭化水素溶媒の具体例としては、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、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素およびこれらの混合物等が挙げられる。また、液相重合法においては、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0156】
上記オレフィン重合用触媒を用いて、エチレンの重合を行うに際して、オレフィン重合用触媒(X)の成分(T)は、反応容積1リットル当たり、通常1×10-12~1×10-1モル、好ましくは1×10-8~1×10-2モルになるような量で用いられる。また、オレフィン重合用触媒(X)は成分(C)を含むことが好ましく、特に(c-1)中の式(3)に示される有機アルミニウム化合物を含むことがより好ましい。
【0157】
また、上記予備重合触媒(XP)を用いたエチレンの重合温度は、通常-50~+200℃、好ましくは0~170℃、特に好ましくは60~170℃の範囲である。重合圧力は、通常、常圧~100kgf/cm、好ましくは常圧~50kgf/cmの条件下であり、重合反応は、回分式、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。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とも可能である。
得られる重合体の分子量は、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。一般的に低分子量成分が多くなるほど、重合反応器壁や撹拌翼への付着も多くなり、清掃工程への負荷がかかることにより生産性の低下を招くことがある。重合時には、ファウリング抑制または粒子性状改善を目的として、オレフィン重合用触媒(X)中に成分(G)を共存させることができる。
【0158】
また、共重合反応にエチレンと共に供給されるα-オレフィンモノマーは、炭素数4~10のα-オレフィンであり、好ましくは炭素数6~10のα-オレフィンから選ばれる1種以上のモノマーである。炭素数が4~10のα-オレフィンの具体例としては、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、1-デセンが挙げられる。また、本発明の効果を損なわない範囲でエチレンおよび炭素数4~10のα-オレフィン以外のモノマーを供給してもよく、供給しなくてもよい。
【0159】
<任意の熱可塑性樹脂(B)>
上記重合体材料は、上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)以外の任意の熱可塑性樹脂(B)を含んでいてもよい。任意の熱可塑性樹脂(B)としては、上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)以外のポリオレフィン(以下、「その他のポリオレフィン」ともいう。)、エチレン-不飽和エステル系共重合体、ポリアミド、ポリエステルおよびポリアセタール等の結晶性熱可塑性樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアクリレート等の非結晶性熱可塑性樹脂が挙げられる。ポリ塩化ビニルも好ましく挙げられる。また、任意の熱可塑性樹脂(B)としては、バイオマス由来モノマーまたはケミカルリサイクル由来モノマーを含む、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ乳酸またはポリカーボネートであってもよい。
【0160】
上記その他のポリオレフィンとしては、上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)以外のエチレン-α-オレフィン共重合体、プロピレン系重合体、高密度ポリエチレン、非晶性または低結晶性α-オレフィン系共重合体、等が挙げられ、中でも非晶性または低結晶性α-オレフィン系共重合体、上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)以外のエチレン-α-オレフィン共重合体、および高密度ポリエチレンが好ましい。ただし、フィルムの機械的強度等の観点から、上記その他のポリオレフィンは、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)を含まないことが好ましい。
上記非晶性または低結晶性α-オレフィン系共重合体としては、例えば、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-1-ブテン共重合体、エチレン-4-メチル-1-ペンテン共重合体、エチレン-1-ヘキセン共重合体、エチレン-1-オクテン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、エチレン-プロピレン-1-ブテン共重合体が挙げられる。これらの中でも特に、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-1-ブテン共重合体、およびエチレン-プロピレン-1-ブテン共重合体が好ましい。
【0161】
上記その他のポリオレフィンは、それぞれ、バイオマス由来モノマーまたはケミカルリサイクル由来モノマーを含むポリオレフィンであってもよい。上記その他のポリオレフィンを構成するモノマーが、バイオマス由来モノマーのみでもよいし、化石燃料由来モノマーのみでもよいし、バイオマス由来モノマーと化石燃料由来モノマーの両方を含んでもよい。
上記その他のポリオレフィンは、それぞれ、ケミカルリサイクル由来モノマーを含むポリオレフィンであってもよい。上記その他のポリオレフィンを構成するモノマーが、ケミカルリサイクル由来モノマーのみでもよいし、化石燃料由来モノマーのみでもよいし、ケミカルリサイクル由来モノマーと、化石燃料由来モノマーおよび/またはバイオマス由来モノマーと、を含んでもよい。
【0162】
上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)と任意の熱可塑性樹脂(B)とのブレンド比率は特に限定されないが、上記エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の質量分率(W)と上記任意の熱可塑性樹脂(B)の質量分率(W)の合計を100質量%として、好ましくはWが50~100質量%、Wが0~50質量%であり、より好ましくはWが70~100質量%、Wが0~30質量%であり、さらに好ましくはWが90~100質量%、Wが0~10質量%であり、最も好ましくはWが100質量%、Wが0質量%(すなわち、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)単独)である。
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)と任意の熱可塑性樹脂(B)のブレンド比率が該範囲内の場合、得られるフィルムの機械的強度とクリーン性のバランスが良好である。
【0163】
上記重合体材料は、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を実質的に含有しない。
ここで、実質的に含有しないとは、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分が添加剤として外部より配合されないこと意味し、原料等から不可避的に混入し、不純物として微量に含有する場合であっても、後述するクリーン性の指標である、フィルムの純水抽出量が6ng/mL以下であることを意味する。
上記重合体材料を用い、かつ各種加工工程においてもエチレン-α-オレフィン共重合体(A)および任意の熱可塑性樹脂(B)以外の成分を外添せずフィルム成形を行うことで、クリーン性と機械的強度に優れるフィルムが得られる。
【0164】
[フィルム、多層フィルム、積層体]
本発明のフィルムは、上記重合体材料を、各種成形法によりフィルム成形することで製造することができる。
【0165】
フィルムの成形方法としては、いかなる成形方法を用いても良いが、例えば、インフレーション成形(空冷、水冷、多段冷却、高速加工)、Tダイフィルム成形などが挙げられる。この中でも、インフレーション成形およびTダイフィルム成形が好ましく、インフレーション成形が最も好ましい。インフレーション成形により本発明のフィルムを製造した場合、他の成形方法に比べ低温での成形が可能であるため、樹脂の熱劣化が生じにくく、クリーン性や機械的強度に優れたフィルムが得られる。
【0166】
本発明のフィルムは、インフレーション成形により得られるインフレーションフィルム、または、Tダイフィルム成形により得られるキャストフィルムであることが好ましく、インフレーションフィルムであることがより好ましい。インフレーションフィルム、またはキャストフィルムは、押出ラミ成形などと比較して、成形温度が低温であるため、樹脂の酸化劣化による劣化物や揮発成分がより発生しにくく、得られるフィルムのクリーン性の点でより好ましい。
【0167】
得られたフィルムは単層でも使用することができるが、多層フィルムとして用いることで、さらに様々な機能を付与することができる。その場合に用いられる成形法としては、共押出法が挙げられる。
インフレーション成形、Tダイフィルム成形等での、共押出法による多層化での高機能製品の作製については、フィルム成形と同様に可能である。
本発明のフィルムは、高いクリーン性が必要とされる用途に使用でき、食品、乳製品、医療品、電子部品、自動車部品、各種電子基板、鉱石等と接触する用途において好適に用いられる。例えば、食品、医薬品等の包装用フィルム、電子部品包装用フィルム、プロテクトフィルム、輸液バック、電池用封止材等に用いられるフィルム等に好適に用いることができる。また、上記フィルムおよび多層フィルムは、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィンフィルム等の基材と貼り合わせて、積層体として用いることもできる。
【0168】
上記フィルムからなる層を有する積層体について詳しく以下に説明する。
積層体を構成する、本発明のフィルムからなる層以外の層の例としては、基材層およびバリア層等が挙げられる。
基材層としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・ビニルアルコール共重合体等のフィルムが挙げられる。前記フィルムは延伸フィルムであることが好ましい。
また、基材層としては、紙や、紙の上にポリエチレンをコートした紙基材等も挙げられる。
これらの基材には必要に応じて印刷や各種コーティングが施されてもよい。また、基材層は、必要に応じて、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、紫外線処理、アンカーコート処理等の各種前処理がなされていてもよい。
【0169】
基材層としては、具体的には延伸ナイロン、無延伸ナイロン、特殊ナイロン(MXD6等)、K-ナイロン(ポリフッ化ビニリデンコート)等のナイロン系基材、延伸PET(ポリエチレンテレフタレート)、無延伸PET(ポリエチレンテレフタレート)、K-PET(ポリエチレンテレフタレート)、延伸ポリプロピレン(OPP)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、K-PP、共押出フィルムPP等のポリプロピレン系基材、LDPEフィルム、LLDPEフィルム、EVAフィルム、延伸LDPEフィルム、延伸HDPEフィルム、上質紙、クラフト紙、薄葉紙、ケント紙等の紙、セロファン、織布、不織布、等が挙げられる。
【0170】
バリア層として用いられるバリア基材としては、金属箔や、金属または無機物を蒸着した熱可塑性樹脂フィルム等が挙げられ、また、バリア性コーティングを施した熱可塑性樹脂フィルムが挙げられる。熱可塑性樹脂フィルムとしては延伸ナイロン、延伸PET(ポリエチレンテレフタレート)、延伸ポリプロピレン(OPP)、無延伸ポリプロピレン(CPP)等が挙げられる。
基材、バリア基材などの積層体の一部の原料は、バイオマス由来モノマーまたはケミカルリサイクル由来モノマーを含むエチレン系重合体、プロピレン系重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンを含んでいてもよい。
【0171】
上記金属箔としては、アルミニウム、金、銀、鉄、銅、ニッケル、これらを主成分とする合金等の金属箔が挙げられる。金属を蒸着した熱可塑性樹脂フィルムとしては、ポリエステル、ポリアミド等のフィルムの表面にアルミニウム、ケイ素等の金属等を蒸着したフィルムが挙げられる。無機物を蒸着した熱可塑性樹脂フィルムとしては、シリカやアルミナを蒸着した熱可塑性樹脂フィルムが挙げられる。
上記バリア性コーティングの方法としては、特に制限はなく、例えば、ポリビニルアルコールやポリ塩化ビニリデン等のバリア性樹脂をフィルム表面にコーティングする方法が挙げられる。
【0172】
基材層は、たとえば印刷基材として用いられる。一方、バリア基材は、通常、印刷基材としては用いられない。
【0173】
本発明における具体的な積層体の構成は、以下に例示するが、これらに限られない。
積層体において、本発明のフィルムからなる層が、最外層(外界と接する層)あるいは最内層(内容物に接する層)に配置される構成が好ましい。
【0174】
積層体における層の順序は特に制限はなく、例えば、以下の構成を備える積層体が挙げられる。
積層体の層構成としては、例えば、
延伸ナイロン/接着剤/本発明のフィルム、
紙/本発明のフィルム、
延伸ポリプロピレン/接着剤/本発明のフィルム(1)/アルミニウム箔/接着剤/本発明のフィルム(2)、
延伸ポリプロピレン/接着剤/本発明のフィルム(1)/アルミニウム蒸着フィルム/接着剤/本発明のフィルム(2)(アルミニウム蒸着層は本発明のフィルム(1)層と隣接する)、
延伸ポリプロピレン/接着剤/本発明のフィルム(1)/無機物蒸着フィルム/接着剤/本発明のフィルム(2)、
延伸ポリエチレンテレフタレート/接着剤/本発明のフィルム(1)/無機物蒸着フィルム/接着剤/本発明のフィルム(2)、
本発明のフィルム(1)、/紙/本発明のフィルム(2)、/アルミニウム箔/接着剤/ポリエチレンテレフタレート/接着剤/本発明のフィルム(3)、
本発明のフィルム(1)/紙/本発明のフィルム(2)/アルミニウム蒸着フィルム/接着剤/本発明のフィルム(3)、
本発明のフィルム(1)/紙/本発明のフィルム(2)/無機物蒸着フィルム/接着剤/本発明のフィルム(3)
などが挙げられる。
【0175】
本発明から得られるフィルム、多層フィルムおよび積層体は、内容物を汚染し得る低分子量成分や劣化物、揮発成分等が少なく、クリーン性に優れる。
クリーン性の定量的な評価方法としては様々な方法が考えられるが、例えば、純水抽出成分量を測定する評価方法が挙げられる。
本発明のフィルムは、下記の方法により測定される純水抽出成分量が、好ましくは6ng/mL以下であり、より好ましくは5.5ng/mL以下であり、最も好ましくは5.0ng/mL以下である。
【0176】
フィルムの純水抽出成分量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、本発明に記載のインフレーション成形条件から得たインフレーションフィルムでなくとも、幅320mm×長さ150mmのサンプルバッグを作製し、得られたサンプルバッグについて、ヒートシールされていない側から超純水500mLを充填し、空気を抜いた後ヒートシールで密閉することで、同様に測定可能である。
積層体についても、フィルムからなる層が表面に露出した状態であれば、当該表面をサンプルバッグの内側となるようにする以外は、同様にサンプルバッグを作製し、得られたサンプルバッグについて、ヒートシールされていない側から超純水500mLを充填し、空気を抜いた後ヒートシールで密閉することで、測定可能である。
【実施例0177】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【0178】
[原料の物性測定および評価]
以下の実施例等において、エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の各種物性は、[発明を実施するための形態]に記載の方法で測定した。
【0179】
[フィルムの製造および測定]
<インフレーション成形条件>
エチレン-α-オレフィン共重合体(A)のペレットを用い、50mmφの押出機とダイ径100mmの住友重機械モダン(株)製のインフレーション成形機を用いて、ダイス温度190℃、押出量29kg/h、チューブ幅320mmの条件でインフレーション成形することで、厚み40μmのフィルムを得た。
【0180】
<バブル安定性>
インフレーション成形時のバブル(溶融膜)安定性を目視にて確認した。表10中の記号(評価結果)の意味は以下の通りである。
〇:バブル(溶融膜)が安定している
×:バブル(溶融膜)の安定性が悪くゆれが激しい
【0181】
<ダートインパクト>
ASTM D1709 A法に準拠し、得られたフィルムをエアークランプ方式で締め付け、半球径のダートを一定の高さから落下させ、フィルムが50%破壊する荷重をグラフから読み取った。
【0182】
<引張破壊応力>
JIS K6781に準拠し、試験速度500mm/分で、得られたフィルムのMD方向及びTD方向について測定した。
【0183】
<純水抽出成分量>
得られたフィルムを切り出して得たチューブ状フィルム(チューブ幅320mm、引取方向長さ150mm)の片側をヒートシールすることで、サンプルバッグを作製した。得られたサンプルバッグについて、ヒートシールされていない側から超純水500mLを充填し、空気を抜いた後ヒートシールで密閉した。水を充填したバッグを23℃/24時間(23℃設定の恒温恒湿室)条件でエージングした。エージング後の抽出水50mLとGERSTEL社製Twister2個をガラスバイアルに入れ、マグネチックスターラーで23℃で24時間撹拌した。撹拌後のTwister2個をAgilent社製の加熱脱着GC/MSに供し、加熱抽出温度220℃(15分間)、流量70mL/分、トラップ温度-150℃、脱着温度280℃(2分間)の条件で、抽出水の微量成分を分析した。得られたGC/MSの検出成分をデカン換算定量により定量した。
【0184】
[使用原料]
実施例等で使用した遷移金属化合物(T)、および成分(G)は以下の通りである。
遷移金属化合物(T1-1):ジメチルシリレン(2-インデニル)(4-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェニル)-7-メトキシ-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド[特開2019-059933号公報記載の方法によって合成した。]
成分(G-1):ラウリルジエタノールアミン(花王(株)製)
【0185】
<予備重合触媒(XP-1)の合成>
内容積270Lの撹拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、固体状担体(S)として、富士シリシア(株)製シリカ(平均粒子径70μm、比表面積340m/g、細孔容積1.3cm/g、250℃焼成)10kgを77Lのトルエンに懸濁させた後、0~5℃に冷却した。この懸濁液に成分(C)として、メチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.5mol/L)20.4Lを30分間かけて滴下した。この際、系内の温度を0~5℃に保った。引き続き0~5℃で30分間反応させた後、約1.5時間かけて95~100℃まで昇温して、引き続き95~100℃で4時間反応させた。その後常温まで降温して、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにトルエンで2回洗浄した後、全量58.0Lのトルエンスラリーを調製した。得られたスラリー成分の一部を採取し濃度を調べたところ、スラリー濃度:248.0g/L、Al濃度:1.21mol/Lであった。
【0186】
次いで、充分に窒素置換した内容積114Lの撹拌機付き反応器に、上記で得られたトルエンスラリーを6.1Lおよびトルエン21.9Lを装入し、遷移金属化合物(T1-1)の8mMトルエン溶液を5.4L加え、系内温度20~25℃で1時間接触させた後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて2回洗浄した後、全量30.9Lのスラリーを調製した。得られたスラリーを10~15℃に調整しながら、ジイソブチルアルミニウムハイドライドの0.92Mヘキサン溶液を3.1L添加し、エチレンガスを0.74kg/hの流量で供給を開始し、1-ヘキセンを34.3mL添加した後昇温を開始し、系内温度を32~38℃に調整しながら、1時間ごとに計5回、1-ヘキセンを34.3mL添加し、エチレン供給を開始してから6時間後にエチレン供給量が4.5kgに到達したところで、エチレン供給を停止した。その後、系内を充分に窒素置換し、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて4回洗浄した後、全量21.9Lのスラリーを調製した。得られたスラリーを35~40℃で維持しながら、成分(G-1)の10g/Lヘキサン溶液を6.1L添加し、2時間接触させた。得られたスラリーを全量、内容積43Lの撹拌機付き蒸発乾燥機に、窒素雰囲気下で挿入した後、乾燥機内を約60分かけて-68kPaGまで減圧し、-68kPaGに到達したところで約4.3時間真空乾燥し、ヘキサンならびに予備重合触媒成分中の揮発分を除去した。さらに-100kPaGまで減圧し、-100kPaGに到達したところで8時間真空乾燥し、予備重合触媒(XP-1)6.2kgを得た。得られた予備重合触媒(XP-1)の一部を採取し、組成を調べたところ、予備重合触媒成分1g当たりZr原子が0.56mg含まれていた。
【0187】
<エチレン-α-オレフィン共重合体(A)の製造>
[製造例1]
(エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)の製造)
流動層型気相重合反応器を用いた気相重合プロセスによりエチレン系重合体((エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1))の製造を行った。反応器に予め平均粒子径900μmの球状のエチレン重合体粒子24kgを導入し、窒素を供給して、流動床を形成させた後、表8に示す重合条件にて定常状態になるようにエチレン、水素、1-ヘキセン、予備重合触媒(XP-1)、およびエレクトロストリッパー(登録商標)EA(花王(株)製)などを連続的に供給した。重合反応物は反応器より連続的に抜き出し、乾燥装置にて乾燥し、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のパウダーを得た。
得られた共重合体(A-1)のパウダーについて、(株)神戸製鋼所製の二軸異方向100mmφ押出機を用い、押出量364kg/h、スクリュー回転数351rpmの条件で溶融混練した後、ストランド状に押し出し、カットしてペレットを作製した。
【0188】
[製造例2]
(エチレン-α-オレフィン共重合体(A-2)の製造)
重合条件を表8に記載のとおりに変更したこと以外は製造例1と同様にして、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-2)のパウダーを得た。得られたパウダーについて、製造例1で得られたエチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)と同様の方法で、ペレットを作製した。
【0189】
[製造例3]
(エチレン-α-オレフィン共重合体(A-3)の製造)
重合条件を表8に記載のとおりに変更したこと以外は製造例1と同様にして、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-3)のパウダーを得た。
得られた共重合体(A-3)のパウダーに、これを基準として、耐熱安定剤としてスミライザー(登録商標)GP(住友化学(株)製)850ppm、ステアリン酸カルシウム(日東化成工業(株)製)210ppmを加え、(株)池貝製の二軸同方向46mmφ押出機を用い、設定温度200℃、スクリュー回転数300rpmの条件で溶融混練した後、ストランド状に押し出し、カットしてペレットを作製した。
【0190】
【表8】
【0191】
<重合体の物性測定>
[エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)~(A-3)]
上記で作製したペレットを用いて、物性測定を行った。測定結果を表9に示す。
【0192】
[エチレン系重合体(a-4)]
エチレン系重合体(a-4)として旭化成(株)製の高圧法低密度ポリエチレン(サンテック(登録商標)「L1850A」)を用いた。エチレン系重合体(a-4)の測定結果を表9に示す。
【0193】
[エチレン系重合体(a-5)]
エチレン系重合体(a-5)としてBraskem S.A.製の線状低密度ポリエチレン(SLH118)を用いた。エチレン系重合体(a-5)の測定結果を表9に示す。
【0194】
[エチレン-α-オレフィン共重合体(a-6)]
エチレン-α-オレフィン共重合体(a-6)として(株)プライムポリマー製の線状低密度ポリエチレン(エボリュー(登録商標)SP1540)を用いた。エチレン-α-オレフィン共重合体(a-6)の測定結果を表9に示す。
【0195】
【表9】
【0196】
<インフレーション成形評価>
[実施例1]
上記で作製したエチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットを100質量%用い、上記方法に従ってインフレーション成形し、フィルムを得た。
【0197】
得られたフィルムについて、ダートインパクト、引張破壊応力、および純水抽出成分量を、上記方法に従って測定した。結果を表10に示す。
【0198】
[実施例2]
エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットの代わりに、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-2)のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてフィルムの製造ならびに測定を行った。結果を表10に示す。
【0199】
[比較例1]
エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットの代わりに、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-3)のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてフィルムの製造ならびに測定を行った。結果を表10に示す。
【0200】
[比較例2]
エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットの代わりに、エチレン系重合体(a-4)のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてフィルムの製造ならびに測定を行った。結果を表10に示す。
【0201】
[比較例3]
エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットの代わりに、エチレン系重合体(a-5)のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてフィルムの製造ならびに測定を行った。結果を表10に示す。
【0202】
[比較例4]
エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)のペレットの代わりに、エチレン-α-オレフィン共重合体(a-6)のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてインフレーション成形したが、バブル安定性が悪く、安定したフィルム採取ができなかった。
【0203】
【表10】
【0204】
表10に示されるとおり、実施例1~2のフィルムは、添加剤を含まないことにより、比較例1のエチレン-α-オレフィン共重合体(A-3)からなるフィルム、および比較例3のエチレン-α-オレフィン共重合体(a-5)からなるフィルムよりも純水抽出成分量が少なく、クリーン性に優れることが分かる。
また、表10に示されるとおり、実施例1~2のフィルムは、比較例2のエチレン系重合体(a-4)からなるフィルムよりも純水抽出成分量が少なく、かつ引張強度とダートインパクトが高いことから、クリーン性と機械的強度に優れることが分かる。
また、比較例4において、エチレン-α-オレフィン共重合体(a-6)はバブル安定性が悪く、インフレーション成形が困難であったが、エチレン-α-オレフィン共重合体(A-1)および(A-2)は、インフレーション成形におけるバブル安定性が良好であり、成形性に優れることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0205】
本発明のフィルムは、食品、乳製品、医療品、電子部品、自動車部品、各種電子基板、鉱石等と接触する用途に好適に用いられる。