JP2006089513A - プロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体 - Google Patents

プロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体 Download PDF

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Abstract

【課題】 耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度との引裂強度バランスに優れるプロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体を提供する。
【解決手段】 ポリプロピレンブロック共重合体と、メルトフローレートが0.01〜50g/10分であり、下記の式(1)を充足する非晶性α-オレフィン共重合体とを含有するプロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体。
Ua≦1.5×Sa×(Ta/100)3.3 式(1)
ただし、式(1)において、Uaは、前記非晶性α−オレフィン系共重合体50重量%と、特定の物性を有するホモポリプロピレン樹脂50重量%とからなる評価用樹脂組成物の曲げ弾性率(MPa)、SaおよびTaのそれぞれは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂の曲げ弾性率(MPa)および配合割合(50重量%)を表す。
【選択図】 なし

Description

本発明は、プロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体に関するものである。さらに詳しくは、本発明は耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスに優れるプロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体に関するものである。
耐熱性が要求されるフィルム用材料としてポリプロピレン系樹脂が幅広く用いられており、レトルトフィルムのように耐衝撃性の要求される用途には、プロピレン−エチレンブロック共重合体やプロピレン−エチレンブロック共重合体で改質されたポリプロピレン樹脂組成物などが利用されている。
特開2000−119480号公報
しかし、上記の公報等に記載されているポリプロピレン樹脂組成物およびそれからなるフィルムにおいても、耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスについては、さらなる改良が望まれていた。
かかる状況において、本発明の目的は、耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度との引裂強度バランスに優れるプロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体を提供することにある。
本発明者等は、鋭意検討の結果、本発明が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
下記の成分(I)99〜1重量%と、下記の成分(II)1〜99重量%とを含有するプロピレン系樹脂組成物(但し、当該プロピレン系樹脂組成物の全量を100重量%とする)、当該プロピレン系樹脂組成物からなるフィルムおよび積層体に係るものである。
成分(I) :ポリプロピレンブロック共重合体。
成分(II):下記要件(1)および要件(2)を充足する非晶性α-オレフィン共重合体。
要件(1):230℃、2.16kg荷重下で測定されるメルトフローレートが0.01〜50g/10分であること。
要件(2):下記式(1)を充足すること。
Ua≦1.5×Sa×(Ta/100)3.3 式(1)
ただし、式(1)において、
Uaは、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))50重量%と、下記の物性(1)〜(3)を有するホモポリプロピレン樹脂50重量%とからなる評価用樹脂組成物のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Saは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Taは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂の配合割合(50重量%)を表す。
物性(1):JIS K 7203に準拠して測定した曲げ弾性率(Sa)が1400±100MPaであること。
物性(2):荷重2.16kgにおける230℃でのメルトフローレートが12±3g/10分であること。
物性(3):JIS K 7122に準拠して示差走査熱量計(DSC)で測定して得られる結晶の融解に基づくピーク位置(融点)が162±2℃であること。
本発明によれば、耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度との引裂強度バランスに優れるプロピレン系樹脂組成物、そのフィルムおよび積層体を得ることができる。
本発明で用いられるポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))は、少なくともチタン、マグネシウム、ハロゲンを必須とするチーグラー・ナッタ型触媒を用いて、第1工程で実質的に不活性溶剤の不存在下にプロピレンを主体とする単量体を重合して得られる重合体部分(A成分)60〜80重量%と、ついで第2工程で気相中で、前記A成分の存在下にプロピレンとエチレンを重合して得られるエチレン含有量が20〜50重量%であるエチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)20〜40重量%からなり(ただし、B成分に含有されるプロピレン含有量とエチレン含有量の合計を100重量%とし、A成分とB成分の合計を100重量%とする)、B成分の極限粘度(〔η〕B)が2dl/g以上であり、B成分の極限粘度(〔η〕B)とA成分の極限粘度(〔η〕A)の比(〔η〕B/〔η〕A)が1.8以下であるブロック共重合体を溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体であって、20℃キシレン可溶部に含有され、分子量が5万以下である成分の含有量が2重量%以下であるポリプロピレンブロック共重合体である。
ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))に含有される第1工程で実質的に不活性溶剤の不存在下にプロピレンを主体とする単量体を重合して得られる重合体部分(A成分)の含有量、および、第1工程についで第2工程で気相中で、前記A成分の存在下にプロピレンとエチレンを重合して得られるエチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)の含有量は、A成分が60〜80重量%であり、B成分が20〜40重量%である。ただし、A成分とB成分の合計を100重量%とする。
B成分が20重量%未満の場合、低温での耐衝撃性が悪化することがあり、40重量%を超えた場合、耐熱性が悪化することがある。
A成分とB成分のそれぞれの含有量は、低温での耐衝撃性の観点から、好ましくは、A成分が60〜75重量%であり、B成分が25〜40重量%である。
ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))に含有されるプロピレンを主体とする単量体を重合して得られる重合体部分(A成分)は、耐熱性の観点から、好ましくは、融点が157℃以上のプロピレン単独重合体、プロピレンと少量のエチレン、ブテン−1などのα−オレフィンとの共重合体である。より好ましくは、融点が160℃以上のプロピレン単独重合体である。
ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))に含有されるエチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)のエチレン含有量は20〜50重量%であり(ただし、B成分に含有されるプロピレン含有量とエチレン含有量の合計を100重量%とする)、極限粘度(〔η〕B)は2dl/g以上である。
B成分のエチレン含有量が20重量%未満である場合や50重量%を超えた場合、低温での耐衝撃性が低下することがあり、また、極限粘度(〔η〕B)が2dl/g未満の場合も、低温での耐衝撃性が低下することがある。
B成分のエチレン含有量は、外観と低温での耐衝撃性の観点から、好ましくは25〜45重量%であり、B成分の極限粘度(〔η〕B)として、好ましくは2.5dl/g以上であり、より好ましくは2.5〜4.5dl/gである。
さらに、B成分の極限粘度(〔η〕B)とA成分の極限粘度(〔η〕A)の比(〔η〕B/〔η〕A)が1.8以下である。
極限粘度の比(〔η〕B/〔η〕A)が1.8を超えた場合、フィルムにフィッシュアイが発生して外観が損なわれることがある。
極限粘度の比(〔η〕B/〔η〕A)は、低温での耐衝撃性と外観の観点から、好ましくは0.8〜1.7である。
本発明で用いられる溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体(ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I)))の20℃キシレン可溶部に含有され、分子量が5万以下である成分の含有量(L−CXS)は、2重量%以下である。前記L−CXSの含有量が2重量%を超えた場合、ヘキサン抽出量が増加して、食品包装用フィルムとしての使用が制限されることがある。
本発明で用いられる溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体(ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I)))に含有される20℃キシレン可溶部(CXS)の含有量は、低温での耐衝撃性や耐熱性、食品包装用フィルムとして使用するという観点から、好ましくは10重量%以上25重量%未満である。
本発明で用いられるプロピレンを主体とする単量体を重合して得られる重合体部分(A成分)と、エチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)とからなるブロック共重合体の製造方法としては、少なくともチタン、マグネシウム、ハロゲンを必須とするチーグラー・ナッタ型触媒を用いて、同一の重合槽中においてA成分を重合した後、引き続いて、A成分の存在下に、B成分を重合する回分式重合法、または少なくとも2槽からなる重合槽を使用してA成分とB成分を連続的に重合する連続式重合法等が挙げられる。
具体的には、
(a)Si−O結合を有する有機ケイ素化合物の共存下、一般式Ti(OR1n4-n(R1は炭素数が1〜20の炭化水素基、Xはハロゲン原子、nは0<n≦4の数字を表わす。)で表されるチタン化合物を、有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エステル化合物及び、エーテル化合物と四塩化チタンとの混合物で処理して得られる三価のチタン化合物含有固体触媒成分、
(b)有機アルミニウム化合物
(c)Si−OR2結合(R2は炭素数が1〜20の炭化水素基である。)を有するケイ素化合物よりなる触媒系
などのチーグラー・ナッタ型触媒を用いて、
(b)成分中のAl原子/(a)成分中のTi原子のモル比を1〜1000、好ましくは5〜600、(c)成分/(b)成分中のAl原子のモル比を0.02〜500、好ましくは0.05〜10となるように使用し、重合温度20〜150℃、好ましくは50〜95℃、重合圧力は大気圧〜40kg/cm2G、好ましくは2〜30kg/cm2Gの条件下に、第1工程で実質的に不活性溶剤の不存在下にプロピレンと分子量調節のため水素を供給してプロピレンを主体とした重合体部分(A成分)を重合した後、引き続いて、A成分の存在下に、第2工程で気相中でプロピレンとエチレンと水素を供給してエチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)を重合する方法が挙げられる。
本発明で用いられる溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体(ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I)))のメルトフローレイトは、製膜性や、フィッシュアイの発生を抑えて外観を良くするという観点から、好ましくは0.05〜100g/10分であり、より好ましくは0.1〜20g/10分であり、さらに好ましくは0.5〜10g/10分である。
本発明で用いられる溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体(ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I)))のメルトフローレイトを調整する方法としては、例えば、有機過酸化物の存在下または不存在下に、公知の方法で溶融混練を行う方法が挙げられる。
本発明で用いられる非晶性α-オレフィン系共重合体(成分(II))としては、炭素原子数2〜8個のα−オレフィンの単独重合体または炭素原子数2〜8個のα−オレフィンを主成分とするα−オレフィンの共重合体が挙げられる。α−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ヘキセン、2,2,4−トリメチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン等が挙げられる。
本発明で用いられる非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))としては、具体的には、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−1−オクテン共重合体、プロピレン−1−へプテン共重合体、プロピレン−1−オクテン共重合体、プロピレン−1−ノネン共重合体、プロピレン−1−デセン共重合体、プロピレン−1−ウンデセン共重合体、プロピレン−1−ドデセン共重合体、プロピレン−1−トリデセン共重合体、プロピレン−1−テトラデセン共重合体、プロピレン−1−ペンタデセン共重合体、プロピレン−1−ヘキサデセン共重合体、プロピレン−1−ヘプタデセン共重合体、プロピレン−1−オクタデセン共重合体、プロピレン−1−ナノデセン共重合体、プロピレン−1−エイコセン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−プロピレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体等が挙げられる。上記の重合体は、単独で用いてもよく、少なくとも2種を併用してもよい。
非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))として、好ましくは、プロピレンから誘導された構造体単位を含有する重合体であり、より好ましくは、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−1−オクテン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−プロピレン−1−オクテン共重合体であり、さらに好ましくは、プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体である。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))は、エチレンから誘導された構造体単位と、プロピレンから誘導された構造体単位と、炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造体単位とからなる群から選ばれた構造体単位以外に、ポリエン化合物から誘導された構造体単位、環状オレフィンから誘導された構造体単位、ビニル芳香族化合物から誘導された構造体単位等を含有していてもよい。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))に用いられるポリエン化合物としては、共役ポリエン化合物、非共役ポリエン化合物等が挙げられる。共役ポリエン化合物としては、脂肪族共役ポリエン化合物、脂環族共役ポリエン化合物等が挙げられ、非共役ポリエン化合物としては、脂肪族非共役ポリエン化合物、脂環族非共役ポリエン化合物、芳香族非共役ポリエン化合物等が挙げられる。前記の共役ポリエン化合物や非共役ポリエン化合物は、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、アラルキルオキシ基等を有していてもよい。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))に用いられる環状オレフィンとしては、例えば、ノルボルネン、5−メチルノルボルネン、5−エチルノルボルネン、5−プロピルノルボルネン、5,6−ジメチルノルボルネン、1−メチルノルボルネン、7−メチルノルボルネン、5,5,6−トリメチルノルボルネン、5−フェニルノルボルネン、5−ベンジルノルボルネン、5−エチリデンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−エチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2,3−ジメチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−ヘキシル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−エチリデン−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−フルオロ−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、1,5−ジメチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−シクロへキシル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2,3−ジクロロ−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−イソブチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、1,2−ジヒドロジシクロペンタジエン、5−クロロノルボルネン、5,5−ジクロロノルボルネン、5−フルオロノルボルネン、5,5,6−トリフルオロ−6−トリフルオロメチルノルボルネン、5−クロロメチルノルボルネン、5−メトキシノルボルネン、5,6−ジカルボキシルノルボルネンアンハイドレート、5−ジメチルアミノノルボルネン、5−シアノノルボルネン、シクロペンテン、3−メチルシクロペンテン、4−メチルシクロペンテン、3,4−ジメチルシクロペンテン、3,5−ジメチルシクロペンテン、3−クロロシクロペンテン、シクロへキセン、3−メチルシクロへキセン、4−メチルシクロヘキセン、3,4−ジメチルシクロヘキセン、3−クロロシクロヘキセン、シクロへプテン等が挙げられる。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))に用いられるビニル芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルキシレン、モノクロルスチレン、ジクロルスチレン、モノブロムスチレン、ジブロムスチレン、フルオロスチレン、p−tert−ブチルスチレン、エチルスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。
本発明で用いられる非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))は、下記の要件(1)および要件(2)を充足する非晶性α−オレフィン系共重合体であることが好ましい。
要件(1):230℃、2.16kg荷重下で測定されるメルトフローレートが0.01〜50g/10分であること。
要件(2):下記式(1)を充足すること。
Ua≦1.5×Sa×(Ta/100)3.3 式(1)
ただし、式(1)において、
Uaは、非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))50重量%と、下記の物性(1)〜(3)を有するホモポリプロピレン樹脂50重量%とからなる評価用樹脂組成物のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Saは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Taは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂の配合割合(50重量%)を表す。
物性(1):JIS K 7203に準拠して測定した曲げ弾性率(Sa)が1400±100MPaであること。
物性(2):荷重2.16kgにおける230℃でのメルトフローレートが12±3g/10分であること。
物性(3):JIS K 7122に準拠して示差走査熱量計(DSC)で測定して得られる結晶の融解に基づくピーク位置(融点)が162±2℃であること。
非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))の要件(1)は、加工性や製膜製の観点から、230℃、2.16kg荷重下で測定されるメルトフローレートが0.05〜100g/10分であり、製膜性の観点から、好ましくは、0.1〜20g/10分であり、より好ましくは0.5〜10g/10分である。
非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))の要件(2)は、下記式(1)を充足することである。
Ua≦1.5×Sa×(Ta/100)3.3 式(1)
ただし、式(1)において、
Uaは、非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))50重量%と、下記の物性(1)〜(3)を有するホモポリプロピレン樹脂50重量%とからなる評価用樹脂組成物のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Saは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
Taは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂の配合割合(50重量%)を表す。
物性(1):JIS K 7203に準拠して測定した曲げ弾性率(Sa)が1400±100MPaであること。
物性(2):荷重2.16kgにおける230℃でのメルトフローレートが12±3g/10分であること。
物性(3):JIS K 7122に準拠して示差走査熱量計(DSC)で測定して得られる結晶の融解に基づくピーク位置(融点)が162±2℃であること。
非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))の要件(2)として、好ましくは下記式(1−a)を充足することであり、より好ましくは下記式(1−b)を充足することであり、さらに好ましくは下記式(1−c)を充足することである。
Ua≦1.4×Sa×(Ta/100)3.3 式(1−a)
Ua≦1.3×Sa×(Ta/100)3.3 式(1−b)
Ua≦1.2×Sa×(Ta/100)3.3 式(1−c)
非晶性α−オレフィン系重合体の要件(2)を満足するか否かの判断、すなわち、上記式(1)を充足するか否かの判断は、以下の手順からなる方法によって決定される。
(I)ホモポリプロピレン樹脂として、JIS−K−7203に準拠して測定した曲げ弾性率(Sa)が1400±100MPa、荷重2.16kgにおける230℃でのメルトフローレートが12±3g/10分、JIS−K−7122に準拠して示差走査熱量計(DSC)で測定して得られる結晶の融解に基づくピーク位置(融点)が162±2℃、であるプロピレンの単独重合体を用いる。該ホモポリプロピレン樹脂として、市販品を用いてもよい。
(II)該ホモポリプロピレン樹脂の曲げ弾性率(Sa)を、JIS−K−7203に準拠して測定する。
(III)該ホモポリプロピレン樹脂50重量部と、非晶性α-オレフィン系共重合体50重量部(Ta)と、イルガノックス1010(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製の酸化防止剤)0.25重量部とを、バッチ式密閉混練機(例えば、プラスチコーダーPLV151型混練機(商品名、ブラベンダー社製))を用いて、スクリュー回転数10rpm、200℃で2分間混練した後、次いで、100rpmで5分間混練することによって、評価用樹脂組成物(1)を得る。
(IV)上記(III)で得られた評価用樹脂組成物(1)を、JIS−K−6758に準拠して230℃でプレス成形し、3種類のシートを得る。
(V)上記(IV)で得られたシートの曲げ弾性率(Ua)を、JIS−K−7203に準拠して測定する。
(VI)上記(II)で測定されたホモポリプロピレン樹脂の曲げ弾性率(Sa)の値および非晶性α-オレフィン系共重合体の含有量(Ta)の値(50重量部)を上記式(1)の各々の右辺に代入し、右辺の値を算出する。
(VII)上記(VI)で算出された右辺の値と上記(V)で測定されたシートの曲げ弾性率(Ua)の値とを比較して、上記(III)で得られた評価用樹脂組成物(1)が上記式(1)を満足するか否かを検定する。
(VIII)上記(III)で得られた評価用樹脂組成物(1)が上記式(1)を満足する場合、評価用樹脂組成物(1)に用いられた非晶性α-オレフィン系共重合体は、本発明の要件(2)を満足すると判断でき、すなわち、上記式(1)を充足すると判断でき、評価用樹脂組成物(1)に用いられた非晶性α-オレフィン系共重合体を、本発明で用いられる非晶性α-オレフィン系共重合体(成分(II))に該当すると判断することができる。
本発明で用いられる非晶性α-オレフィン系共重合体(成分(II))として、好ましくは、エチレンから誘導された構造体単位と、プロピレンから誘導された構造体単位と、炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造体単位とからなる群から選ばれた少なくとも二種の構造体単位を含有する非晶性α-オレフィン系共重合体である。
非晶性α-オレフィン系共重合体(成分(II))として、より好ましくは、得られる本発明のプロピレン系樹脂組成物の耐熱性や、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスをより優れたものにするという観点から、エチレンから誘導された構造体単位と、プロピレンから誘導された構造体単位と、炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造体単位とからなる群から選ばれた少なくとも二種の構造体単位を含有する非晶性α-オレフィン系共重合体であって(要件(3))、下記式(2)を充足する非晶性α−オレフィン系重合体である(要件(4))。
0 ≦[x/(x+y)] ≦ 0.5 式(2)
ただし、式(2)において、
xは非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))に含有されるエチレンから誘導された構造体単位の含有量(モル%)を表し、yは非晶性α−オレフィン系重合体(成分(II))に含有される炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造体単位の含有量(モル%)を表す(ただし、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))に含有されるエチレン、プロピレンまたは炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造体単位の合計量を100モル%とする)。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))の製造方法としては、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等によって、所定のモノマーを、メタロセン系触媒を用いて重合する方法が挙げられる。
メタロセン系触媒としては、例えば、特開昭58−19309号公報、特開昭60−35005号公報、特開昭60−35006号公報、特開昭60−35007号公報、特開昭60−35008号公報、特開昭61−130314号公報、特開平3−163088号公報、特開平4−268307号公報、特開平9−12790号公報、特開平9−87313号公報、特開平11−80233号公報、特表平10−508055号公報等に記載されているメタロセン系触媒が挙げられる。
メタロセン系触媒を用いる非晶性α−オレフィン系共重合体(II)の製造方法として、好ましくは、欧州特許出願公開第1211287号明細書に記載されている方法が挙げられる。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))としては、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスの観点から、好ましくは、示差走査熱量測定(DSC)によって、−100〜200℃に結晶の融解熱量が1J/g以上である融解ピーク、および結晶化熱量が1J/g以上である結晶化ピークのいずれもが観測されない非晶性α−オレフィン系共重合体である。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))の135℃のテトラリン溶媒中で測定される極限粘度[η]は、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスを高めるという観点から、好ましくは、0.5〜10dl/gであり、より好ましくは0.9〜5dl/gであり、さらに好ましくは1.2〜3dl/gである。
非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))の分子量分布は、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスの観点から、好ましくは1〜3である。なお、該分子量分布は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)であり、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)により、標準ポリスチレンを分子量標準物質として測定される。
本発明のプロピレン系樹脂組成物に含有されるポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))と非晶性α−オレフィン共重合体(成分(II))の含有量は、成分(I)の含有量が99〜1重量%であり、成分(II)の含有量が1〜99重量%である。但し、本発明のプロピレン系樹脂組成物の全量を100重量%とする。
好ましくは、成分(I)の含有量が98〜40重量%であり、成分(II)の含有量が2〜60重量%であり、より好ましくは、成分(I)の含有量が97〜60重量%であり、成分(II)の含有量が3〜40重量%である。
成分(I)の含有量が99重量%を超えた場合(すなわち、成分(II)の含有量が1重量%未満の場合)、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスに劣ることがあり、成分(I)の含有量が1重量%未満の場合(すなわち、成分(II)の含有量が99量%を超えた場合)、低温での耐衝撃性に劣ることがある。
本発明のプロピレン系樹脂組成物には、必要に応じて、耐熱安定剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、オゾン劣化防止剤、耐候性安定剤、発泡剤、防曇剤、防錆剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤、無機充填剤、帯電防止剤、着色剤、分散剤、抗菌剤、石油樹脂、発泡剤、発泡助剤、高周波加工助剤、有機顔料、無機顔料等の各種添加剤を加えることができる。また、必要に応じて、オレフィン系樹脂を添加しても良い。
本発明のプロピレン系樹脂組成物の製造方法としては、本発明に用いられる各成分を配合し、公知の混合方法や、公知の溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法が挙げられる。
公知の混合方法に用いられる装置としては、例えば、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラブレンダー等が挙げられ、公知の溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法に用いられる装置としては、例えば、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等が挙げられる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物の製造方法としては、例えば、ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))に非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))をそのまま混合する方法や、あらかじめ、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))とポリプロピレンブロック共重合体とが溶融混練されたペレットをマスターバッチとして作成しておき、そのマスターバッチをポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))に混合する方法が挙げられる。また、押出機に成分(I)と成分(II)及び適宜用いられる付加成分をペレットブレンドした後、直接投入し、押出成形する方法が挙げられる。
非晶性α−オレフィン共重合体(成分(II))のマスターバッチを作成する方法としては、例えば、特開2000−72923号公報に記載されている方法が挙げられる。また、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))のマスターバッチには、必要に応じて、従来公知の方法によって、イオウ架橋、過酸化物架橋、過酸化物分解、金属イオン架橋、シラン架橋等の処理を施しても良い。さらに、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))のマスターバッチであるペレットの表面には、必要に応じて、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、タルク、ステアリン酸、およびポリオレフィンパウダーから選ばれる少なくとも一種の粉末が、打粉されていても良い。
本発明のプロピレン系樹脂組成物からなるフィルムの製造方法としては、公知の成形方法が挙げられる。例えば、Tダイフィルム成形法、延伸フィルム成形法、空冷インフレーションフィルム成形法、水冷インフレーションフィルム成形法、シート成形法、バンク成形法、カレンダ成形法、ラミネート成形法等が挙げられ、好ましくTダイフィルム成形法、空冷インフレーションフィルム成形法である。
押出機における樹脂組成物の樹脂温度は、成形機やオレフィン系樹脂組成物の分子量によって、適宜、決定され、通常、150℃〜250℃であり、好ましくは170〜230℃程度である。また、押出機やダイスには、常用の押出機やダイスが用いられる。
溶融樹脂を環状ダイから押出した場合には、環状フィルムの外部および/または内部を冷却媒体、例えば冷却された空気あるいは水等で冷却し、その後フィルムをスリットしてから、あるいはそのままの状態で巻き取って目的のフィルムを製造する。このようにして得られたフィルムの厚みは、通常20〜1000μmであり、好ましくは30〜200μmであり、より好ましくは40〜100μmである。
本発明のフィルムは、単層フィルムとして一般包装用フィルムに使用することができ、特にレトルト食品包装用フィルムに好適である。また、本発明のフィルムの片面に基材層が積層されている積層体として使用することもできる。
基材層としては、包装材料として使用可能なものであればよく、その形状はシート、フィルム、トレー、容器等のいずれであってもよい。
基材層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂のフィルム、ポリカーボネートフィルム、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミドのフィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルクロライドフィルム、ポリビニリデンクロライドフィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルムのような熱可塑性樹脂フィルム、それらの熱可塑性樹脂シート、シートを熱成形したトレーやカップ状容器、あるいはアルミニウム箔や紙から形成した同様の形状物が挙げられる。
基材層がフィルムである場合、無延伸フィルムであってもよく、一軸または二軸方向に延伸されたフィルムであってもよい。さらに、基材層に用いられるフィルムには、アルミニウムや亜鉛等の金属、シリカのような酸化物または無機物を蒸着したフィルムであってもよい。さらに、それらを組み合わせた複合体や積層体であってもよい。
基材層の表面にフィルム層を形成させて積層体を成形する方法としては、一般に行われる積層方法が挙げられる。その際両層の中間に接着層を設けることができる。例えば、基材層にウレタン系やイソシアネート系のアンカーコート剤を塗布してからその上にフィルムをドライラミネートする方法や、直接ポリプロピレン樹脂組成物を押し出してラミネートないし押出しコーティングする方法が挙げられる。
また、基材層が熱可塑性樹脂で形成される場合には、共押出し法で直接積層体を成形することもできる。なお、レトルト食品包装用積層体の場合には、通常、フィルムの一方の面に基材層が積層され、別の包装材として使用される場合には、フィルムの両面に基材層を積層してもよい。
本発明の積層体は、耐熱性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度とのバランスに優れる本発明のプロピレン系樹脂組成物よりなるポリプロピレンの層が表面に形成されており、また、基材層の種類によっては高いガスバリヤー性や機械的強度等をさらに付与することができることから、レトルト食品包装用を初め、広い用途分野で使用することができる。また、本発明の積層体は、フィルム形状や、トレーや容器の形状に成形してから包装材として使用することもできる。
本発明を、以下の実施例および比較例によって、具体的に説明する。
[I]測定方法
物性測定は、下記のとおりに行った。
(1)非晶性α−オレフィン系共重合体に含有される各単量体から誘導される構造単位の含有量(単位:モル%)
核磁気共鳴装置(Bruker社製 商品名AC−250)を用いて、13C−NMRスペクトルの測定結果に基づき算出した。具体的には、13C−NMRスペクトルのプロピレンから誘導される構造単位に由来するメチル炭素のスペクトル強度と1−ブテンから誘導される構造単位に由来するメチル炭素のスペクトル強度の比からプロピレンから誘導される構造単位と1−ブテンから誘導される構造単位の組成比を算出した。
(2)メルトインデックス(MI、単位:g/10分)
メルトインデックス(MI)は、JIS K6758に従って、230℃、2.16kgfで測定した。
(3)極限粘度([η]、単位:dl/g)
135℃において、ウベローデ粘度計を用いて行った。テトラリン単位体積あたりの非晶性α−オレフィン系重合体の濃度(c)が、0.6、1.0、1.5mg/mlである非晶性重合体のテトラリン溶液を調整し、135℃における極限粘度を測定した。それぞれの濃度で3回繰り返し測定し、得られた3回の値の平均値をその濃度での比粘度(ηsp)とし、ηsp/cのcをゼロ外挿した値を極限粘度([η])として求めた。
(4)分子量分布(Mw/Mn)
ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)法によって測定した。測定装置としてはWaters社製150C/GPCを用い、測定溶媒としてはo−ジクロロベンゼンを用い、カラムとしては昭和電工社製Sodex Packed ColumnA−80M(2本)を用い、分子量標準物質としはポリスチレン(東ソー社製、分子量68〜8,400,000)を用い、溶出温度140℃、溶出溶媒流速1.0ml/minの条件で、重合体約5mgを5mlのo−ジクロロベンゼンに溶解したものを400μl注入し、示差屈折検出器にてポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、この比である分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
(5)融解ピーク
JIS K7121に従い、示差走査熱量計(セイコー電子工業社製DSC220C:入力補償DSC)によって測定を行った。具体的には、状態調整として、室温から200℃まで30℃/分で昇温し、200℃で5分間保持した。次に、10℃/分で−100℃まで降温し、−100℃で5分間保持した後、−100℃から200℃まで10℃/分で昇温し、融解ピークの測定を行った。
(6)耐熱性(単位:℃)
JIS K7121に従い、示差走査熱量計(セイコー電子工業社製DSC220C:入力補償DSC)によって測定を行った。具体的には、状態調整として、室温から200℃まで30℃/分で昇温し、200℃で5分間保持した。次に、10℃/分で−100℃まで降温し、−100℃で5分間保持した後、−100℃から200℃まで10℃/分で昇温し、融解ピークの測定を行った。融解ピークが最も大きいピークのピーク値を融点とし、この値が大きいほど耐熱性に優れることを示す。
また、レトルト食品包装では、滅菌のため135℃で高温高圧処理を行うことから、同温度で10分間処理を行った後の目視によるフィルムのヘタリについて、次の基準で表示した。
○:フィルムにヘタリが見られなかった。
△:フィルムにヘタリが若干見られた。
×:フィルムにヘタリが見られ熱融着が生じていた。
(7)低温での耐衝撃性(単位:Kg・cm/mm)
−10℃において東洋精機フィルムインパクトテスターを使用して、直径15mmの半球状衝撃頭を用いて、フィルムの衝撃強度を測定した。この値が大きいほど、低温での耐衝撃性が高いことを示す。
(8)縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度のバランス
JIS Z1702に従い、フィルムの縦方向(MD)の引裂強度および横方向(TD)の引裂強度を測定し、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度の比(MD値/TD値)を、引裂強度のバランスとして評価した。この値が1に近いほど、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度のバランスに優れていることを示す。
(9)製膜性
直径100mmで、リップギャップ1.2mmのサーキュラーダイを備えた(株)プラコー製空冷インフレ成形機にて、樹脂温度210℃、引取速度7m/分、ブロー比を3とし、平均厚み60μmで加工したときのバブルの安定性について、次の基準で表示した。
○:バブルが長時間にわたり安定し、良好なフィルムが得られた。
△:バブルが左右に若干蛇行し、バブルがなかなか安定しなかった。
×:バブルが安定せず、安定成形が不可能であった。
実施例1
[非晶性α−オレフィン系共重合体の製造]
攪拌機を備えた100LのSUS製重合器中で、プロピレンと1−ブテンとを、分子量調節として水素を用い、以下の方法で連続的に共重合させて、本発明の成分(II)に相当するプロピレン−1−ブテン共重合体を得た。
重合器の下部から、重合溶媒としてのヘキサンを100L/時間の供給速度で、プロピレンを24.00Kg/時間の供給速度で、1−ブテンを1.81Kg/時間の供給速度で、それぞれ連続的に供給した。
重合器の上部から、重合器中の反応混合物が100Lの量を保持するように、反応混合物を連続的に抜き出した。
重合器の下部から、重合触媒の成分として、ジメチルシリル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(3−tert−ブチル−5−メチル−2−フェノキシ)チタニウムジクロライドを0.005g/時間の供給速度で、トリフェニルメチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.298g/時間の供給速度で、トリイソブチルアルミニウムを2.315g/時間の供給速度で、それぞれ連続的に供給した。
共重合反応は、重合器の外部に取り付けられたジャケットに冷却水を循環させることによって、45℃で行った。
重合器の上部から連続的に抜き出された反応混合物に少量のエタノールを添加して重合反応を停止させた後、脱モノマー及び水洗浄し、次いで、大量の水中でスチームによって溶媒を除去することによって、プロピレン−1−ブテン共重合体(以下、重合体Bと称する。)を得、これを80℃で1昼夜減圧乾燥した。重合体Bの生成速度は7.10Kg/時間であった。重合体B中のプロピレンに基づく構造単位の含有量は94.5モル%、1−ブテンに基づく構造単位の含有量は5.5モル%であった。また、重合体Bの[η]値は2.3dl/gであり、Mw/Mn値は2.2であり(Mw=420000、Mn=191000)、融解ピークは観測されなかった。
[非晶性α−オレフィン系共重合体マスターバッチの製造]
上記の方法により製造した非晶性プロピレン−1−ブテン共重合体85重量部とポリプロピレンブロック共重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンWFS5293−10 MI=2.9g/10分)15重量部と、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製 Irganox1010)0.2重量部と、芳香族フォスファイト系酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製 Irgafos168)0.2重量部とを配合した後、得られた配合物(100.24重量部)に、過酸化物(日本油脂(株)製CH−3)0.3重量部を配合し、二軸押出機により220℃で溶融混練し、MI=3g/10分の非晶性α−オレフィン系共重合体マスターバッチ1を得た。また、上記のポリプロピレンブロック共重合体をプロピレン-エチレン単独重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンFS2011DG3 MI=2.3g/10分、エチレン含量=0.3重量%)とした他は同様にし、マスターバッチ2を得た。
[製膜評価]
成分(I)のポリプロピレンブロック共重合体として、ポリプロピレンブロック共重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンWFS5293−10 MI=2.9g/10分)95重量%と成分(II)の非晶性α−オレフィン系共重合体として前記方法で製造した非晶性α−オレフィン系共重合体マスターバッチ1を5重量%をペレットブレンドを行い、直径100mmで、リップギャップ1.2mmのサーキュラーダイを備えた(株)プラコー製空冷インフレ成形機へ前記のブレンドしたペレットを供給し、樹脂温度210℃、引取速度7m/分、ブロー比を3とし、空冷インフレーション成形を行い、平均厚み60μmのフィルムを得た。実際の成分(I)、成分(II)含量は表1に示した。得られたフィルムの耐熱性、低温での耐衝撃性、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度のバランスを評価し、評価結果をそれぞれ表2に示した。
実施例2
成分(I)のポリプロピレンブロック共重合体として、ポリプロピレンブロック共重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンWFS5293−10 MI=2.9g/10分)70重量%と成分(II)の非晶性α−オレフィン系共重合体として前記方法で製造した非晶性α−オレフィン系共重合体マスターバッチ1を30重量%をペレットブレンドを行い、実施例1と同じ方法でフィルムを製膜した。実際の成分(I)、成分(II)含量は表1に示した。得られたフィルムの物性を評価し、評価結果をそれぞれ表2に示した。
比較例1
成分(I)のポリプロピレンブロック共重合体の代わりに、プロピレン-エチレン共重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンFS2011DG3 MI=2.3g/10分、エチレン含量=0.3重量%)70重量%と成分(II)の非晶性α-オレフィン系共重合体マスターバッチ2を30重量%をペレットブレンドを行い、実施例1と同じ方法でフィルムを製膜した。実際の成分(I)、成分(II)含量は表1に示した。得られたフィルムの物性を評価し、評価結果をそれぞれ表2に示した。
比較例2
成分(I)のポリプロピレンブロック共重合体(住友化学工業(株)製 ノーブレンWFS5293−10 MI=2.9g/10分)100重量%を実施例1と同じ方法でフィルムを製膜した。実際の成分(I)、成分(II)含量は表1に示した。得られたフィルムの物性を評価し、評価結果をそれぞれ表2に示した。
Figure 2006089513
Figure 2006089513
本発明の要件を満足する実施例1、2のプロピレン系樹脂組成物からなるフィルムは、耐熱性、低温での耐衝撃性および、縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度のバランスに優れるものであることが分かる。
これに対して、本発明のエチレン含有量に関する要件を満足しないプロピレン-エチレン共重合体を用いた比較例1のフィルムは、低温での耐衝撃性が不充分であり、
本発明の要件である非晶性α-オレフィン系共重合体(成分(II))を用いなかった比較例2のフィルムは、製膜性、低温での耐衝撃性および縦方向(MD)の引裂強度と横方向(TD)の引裂強度のバランスが不充分であったことが分かる。

Claims (6)

  1. 下記の成分(I)99〜1重量%と、下記の成分(II)1〜99重量%とを含有するプロピレン系樹脂組成物(但し、当該プロピレン系樹脂組成物の全量を100重量%とする)。
    成分(I):ポリプロピレンブロック共重合体。
    成分(II):下記要件(1)および要件(2)を充足する非晶性α-オレフィン共重合体。
    要件(1):230℃、2.16kg荷重下で測定されるメルトフローレートが0.01〜50g/10分であること。
    要件(2):下記式(1)を充足すること。
    Ua≦1.5×Sa×(Ta/100)3.3 式(1)
    ただし、式(1)において、
    Uaは、非晶性α−オレフィン系共重合体(成分(II))50重量%と、下記の物性(1)〜(3)を有するホモポリプロピレン樹脂50重量%とからなる評価用樹脂組成物のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
    Saは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂のJIS K7203に準拠して測定される曲げ弾性率(MPa)を表し、
    Taは、該評価用樹脂組成物に含まれるホモポリプロピレン樹脂の配合割合(50重量%)を表す。
    物性(1):JIS K 7203に準拠して測定した曲げ弾性率(Sa)が1400±100MPaであること。
    物性(2):荷重2.16kgにおける230℃でのメルトフローレートが12±3g/10分であること。
    物性(3):JIS K 7122に準拠して示差走査熱量計(DSC)で測定して得られる結晶の融解に基づくピーク位置(融点)が162±2℃であること。
  2. 非晶性α−オレフィン共重合体(成分(II))がエチレン、プロピレン及び炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選ばれた少なくとも二種のオレフィンから誘導された構造単位を有し、下記式(2)を充足する非晶性α−オレフィン系重合体である請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物。
    0 ≦[x/(x+y)] ≦ 0.5 式(2)
    ただし、式(2)において、xは非晶性α−オレフィン系共重合体に含有されるエチレンから誘導された構造単位の含有量(モル%)を表し、yは非晶性α−オレフィン系重合体に含有される炭素原子数4〜20のα−オレフィンから誘導された構造単位の含有量(モル%)を表す。(ただし、非晶性α−オレフィン系共重合体に含有されるオレフィンから誘導された構造単位の全量を100モル%とする。)
  3. ポリプロピレンブロック共重合体(成分(I))が少なくともチタン、マグネシウム、ハロゲンを必須とするチーグラー・ナッタ型触媒を用いて、第1工程で実質的に不活性溶剤の不存在下にプロピレンを主体とする単量体を重合して得られる重合体部分(A成分)60〜80重量%と、ついで第2工程で気相中で、前記A成分の存在下にプロピレンとエチレンを重合して得られるエチレン含有量が20〜50重量%であるエチレン−プロピレン共重合体部分(B成分)20〜40重量%からなり(ただし、B成分に含有されるプロピレン含有量とエチレン含有量の合計を100重量%とし、A成分とB成分の合計を100重量%とする)、B成分の極限粘度(〔η〕B)が2dl/g以上であり、B成分の極限粘度(〔η〕B)とA成分の極限粘度(〔η〕A)の比(〔η〕B/〔η〕A)が1.8以下であるブロック共重合体を溶融混練してなるポリプロピレンブロック共重合体であって、20℃キシレン可溶部に含有され、分子量が5万以下である成分の含有量が2重量%以下である請求項1または2に記載のプロピレン系樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のプロピレン系樹脂組成物からなるフィルム。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成物からなる層を少なくとも一層有するフィルム。
  6. レトルト食品包装用である請求項4記載のフィルム、または、請求項5記載の積層体。
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