JP6826109B2 - 増加した溶融強度安定性を有する長鎖分岐ポリプロピレン組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP:branched propylene homopolymer or copolymer)と、少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP:linear propylene homopolymer or copolymer)とを含む、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC:branched polypropylene composition)に関する。本発明はさらに、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の生成のためのプロセスに関する。加えて本発明は、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)から作られた物品と、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を含む物品を製造するためのプロセスとに関する。
プロピレンホモポリマーおよびコポリマーは、たとえばパッケージング、織物、自動車、実験用機器、およびパイプなどの多くの適用に対して好適である。これらのポリマーは、たとえば高い係数、引張り強度、剛性、および耐熱性などのさまざまな特性を提供する。これらの特性によって、ポリプロピレンはたとえば発泡体などの多数の適用における非常に魅力的な材料となっている。
熱可塑性発泡体は一般的に、発泡剤の膨張によって生じる細胞状の構造を有する。この細胞状構造が提供する一意の特性によって、発泡プラスチックをさまざまな工業、インフラおよびパッケージングの適用に用いることが可能になる。ポリプロピレンの上述の有利な特性のため、ポリプロピレンでできた発泡体は、たとえばポリエチレンおよびポリスチレンなどの他の熱可塑性発泡体の代替物であると考えられてきた。しかし、ポリプロピレン材料は熱可塑性処理の際に、発泡体の調製への使用を制限するいくつかの不利益を示すことも公知である。特に、多くのポリプロピレンは低い溶融強度および/または低い溶融伸展性を有する。発泡体適用は、高い溶融強度と同時に良好な流動特性を必要とする。したがって、ポリプロピレンのこれらの特性を改善する必要がある。
この目的は、ポリプロピレンにたとえば高溶融強度(HMS:high melt strength)プロセスなどのポストリアクタ修飾プロセスを受けさせることによって、達することができる。このプロセスは、ポリプロピレン材料に分岐を生じさせて、結果として長鎖分岐ポリプロピレンをもたらす。長鎖分岐は一般的に、改善した溶融強度に関連する。したがって、これらの長鎖分岐ポリプロピレンはしばしば発泡体の作製に用いられる。
既存の長鎖分岐ポリプロピレンの分野における課題は、処理の際の剪断および伸長に対するそれらの感受性(剪断履歴効果)であり、結果として溶融強度特性の損失がもたらされる。この剪断履歴効果は、たとえば高圧プロセスからの低密度ポリエチレン(LDPE:low−density polyethylene)などの他の長鎖分岐ポリマーからも公知である(たとえば非特許文献1などを参照)が、これまでの文献には前記感受性を克服するための好適なやり方が提示されていない。これらの長鎖分岐ポリプロピレンは一般的に、長鎖分岐ポリプロピレン組成物およびこうした組成物を含む物品の調製のために用いられる。よって、長鎖分岐ポリプロピレン組成物の生成の際の長鎖分岐ポリプロピレンの感受性の問題は、結果として溶融強度特性の損失をもたらし、こうした長鎖分岐ポリプロピレン組成物およびこうした組成物を含む物品の品質および再現性の特性に影響する。他方で、長鎖分岐ポリプロピレンの処理の際の剪断および伸長に対する感受性は、結果として得られる長鎖分岐ポリプロピレン組成物がさらに処理される可能性を制限し、こうした組成物に可能な再利用性を妨げる。
よって、長鎖分岐ポリプロピレン組成物の処理の際の剪断および伸長に対する感受性に関して、長鎖分岐ポリプロピレン組成物を改善することが望まれている。
特許文献1(BOREALIS AGの名義)が記載しているポリプロピレン組成物は、(A)ポリプロピレン組成物の総重量に基づいて70〜95wt%の高溶融強度長鎖分岐ポリプロピレンと、(B)ポリプロピレン組成物の総重量に基づいて5wt%から30wt%の低分子量直鎖アイソタクチックポリプロピレン成分とを含み、500〜5000g/10minの範囲のISO 1133(230℃、2.16kg荷重)に従って測定されたMFRを有する。記載されるポリプロピレン組成物は、成分(B)として低分子量直鎖アイソタクチックポリプロピレン成分に限定されている。加えて、この組成物は射出成形物品の製造に用いられる。
したがって、処理またはさらなる処理の際の剪断および伸長に耐えること、ならびに良好な溶融強度特性を保つことが可能な長鎖分岐ポリプロピレン組成物に対する要求がなおも存在する。
欧州特許第2386601号
Rokudai,J.Appl.Polym.Sci.23,1979,463−471
ここで上述の不利益は長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を提供することによって克服され、この長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、
a)少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)を含み、この長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は、
i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5〜3.5g/10minの範囲のメルトフローレートMFRと、
ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0〜40.0cNの範囲のF30溶融強度とを有し、この長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はさらに、
b)少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含み、この直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は、
i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5g/10min以下のメルトフローレートMFRと、
ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された40.0cN超のF30溶融強度とを有し、
長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0cN以上のF30溶融強度を有し、かつ長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総量に対して10.0〜50.0wt%の少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含む。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物は、処理の際の剪断および伸長に耐えることができ、加えて処理された後に良好な溶融強度特性を保つことができる。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物の付加的な利点は、こうした組成物が2つ以上の処理ステップの後にも良好な溶融強度特性を保つことである。このことは、長鎖分岐ポリプロピレン組成物調製の際、およびこうした長鎖分岐ポリプロピレン組成物でできた物品の製造の際に生じた再利用物を直接再使用することを可能にする。加えて、こうした長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた使用済み物品および既製物品の再利用も可能になる。
本発明は長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を提供し、この長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、
a)少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)を含み、この長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は、
i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5〜3.5g/10minの範囲のメルトフローレートMFRと、
ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0〜40.0cNの範囲のF30溶融強度とを有し、この長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はさらに、
b)少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含み、この直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は、
i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5g/10min以下のメルトフローレートMFRと、
ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された40.0cN超のF30溶融強度とを有し、
長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0cN以上のF30溶融強度を有し、かつ長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総量に対して10.0〜50.0wt%の少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含む。
本発明に従うと「プロピレンホモポリマー」という表現は、実質的に、すなわち少なくとも99.0wt%、より好ましくは少なくとも99.5wt%、さらにより好ましくは少なくとも99.8wt%、たとえば少なくとも99.9wt%などのプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。別の実施形態においてはプロピレン単位のみが検出可能であり、すなわちプロピレンのみが重合されている。
本発明に従うと、「プロピレンコポリマー」という表現は、プロピレンに由来する単位と、エチレンおよびC〜C20アルファオレフィン、好ましくはエチレンまたは少なくともC〜C12アルファオレフィンから選択される少なくとも1つのコモノマーとを含むコポリマーに関する。したがってプロピレンコポリマーは、プロピレンに由来する単位と、エチレン、Cアルファオレフィン、Cアルファオレフィン、Cアルファオレフィン、Cアルファオレフィン、Cアルファオレフィン、Cアルファオレフィン、およびC10アルファオレフィンからなる群より選択される少なくとも1つの直鎖または分岐コモノマーとを含む。より好ましくは、プロピレンコポリマーは、プロピレンに由来する単位と、エチレンまたは直鎖C〜C10アルファオレフィンより選択されるか、より好ましくはエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、および1−デセンより選択される少なくとも1つのコモノマーとを含み、ここではエチレン、1−ブテン、および1−ヘキセンが最も好ましい。プロピレンコポリマーは、プロピレンおよびエチレンに由来する単位からなることが特に好ましい。
直鎖プロピレンコポリマー(l−PP)は一般的に、2.0〜35.0wt%の範囲、好ましくは3.5〜30.0wt%の範囲、より好ましくは5.0〜25.0wt%の範囲の量のエチレン、C〜C20アルファオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせに由来する単位を有する。好適な下限は2.0wt%、好ましくは3.5wt%、より好ましくは5.0wt%である。好適な上限は35.0wt%、好ましくは30.0wt%、より好ましくは25.0wt%である。これらの範囲の下側および上側に示される値は含まれる。2つ以上のタイプのコモノマーが用いられる場合、上に示される量は使用されるすべてのコモノマーの合計に関する。
一般的に、本発明に従う直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は、少なくとも750kg/molの重量平均分子量(M)を有する。好ましくは、直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は、750〜2000kg/molの範囲、より好ましくは800〜1500kg/molの範囲の重量平均分子量(M)を有する。
一般的に、直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)に対するメルトフローレート(MFR)は1.5g/10min以下である。直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)に対するMFRはISO 1133に従って、230℃の温度および2.16kgの荷重下で定められる。直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)の正確な性質にかかわらず、MFRは0.1〜1.5g/10minであることが好ましく、より好ましくはMFRは0.2〜1.2g/10minである。好適な下限は0.1g/10min、好ましくは0.2g/10minである。好適な上限は1.5g/10min、好ましくは1.2g/10minである。これらの範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)のF30溶融強度は、30バールのダイ圧力にてISO 16790:2005に従って測定され、一般的には40.0cN超、好ましくは41.0〜100.0cNの範囲、より好ましくは45.0〜90.0cNの範囲である。好適な下限は41.0cN、好ましくは45.0cNである。好適な上限は100.0cN、好ましくは90.0cNである。F30溶融強度範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は一般的に、200mm/s未満、好ましくは50〜180mm/sの範囲、より好ましくは80〜170mm/sの範囲、さらにより好ましくは90〜160mm/sの範囲のISO 16790:2005に従って測定されたv30溶融伸展性を有する。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の調製に用いるための直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は一般的に、重合プロセスにおいて、プロピレンポリマー作製の技術分野の当業者に周知の条件下で生成される。直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は一般的に、プロピレンをそれぞれ重合することによって生成されるか、またはプロピレンと前述の量のコモノマーとを共重合することによって生成される。
直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)がコポリマーである場合、それは異相コポリマーであることが好ましい。こうしたポリマーは、2つまたはそれ以上の段階を伴う重合プロセスの結果もたらされ、かつ少なくともホモポリマーマトリックス相と分散エラストマー相とを含み、これはエチレンがコモノマーである場合にはエチレン−プロピレンゴム(EPR:ethylene−propylene rubber)である。よってマトリックスは、そのマトリックスの一部ではない(細かく)分散された包接を含有し、前記包接はエラストマープロピレンコポリマー(EPR)を含有する。本発明に従う「包接」という用語は、好ましくはマトリックスと包接とが異相プロピレンコポリマー(HECO:heterophasic propylene copolymer)内の異なる相を形成することを示し、前記包接は、たとえば電子顕微鏡もしくは原子間力顕微鏡などの高解像度顕微鏡、または動的機械的熱分析(DMTA:dynamic mechanical thermal analysis)によって見ることができる。特定的にDMTAにおいては、少なくとも2つの異なるガラス転移温度の存在によって、多相構造の存在を識別できる。一般的に、こうした異相コポリマーにおける分散エラストマー相の量は5.0〜30.0wt%の範囲、好ましくは8.0〜25.0wt%の範囲、より好ましくは10.0〜22.0wt%の範囲である。
一般的に、直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を生成するための重合プロセスには重合触媒が存在する。重合触媒は典型的に、遷移金属化合物および活性化剤を含む。当該技術分野において公知の好適な重合触媒は、一般的にチーグラー・ナッタ触媒である。
プロピレン重合および/または共重合に典型的に用いられるチーグラー・ナッタ型の触媒は、主成分としてMg、TiおよびClを含む立体特異性固体高収率チーグラー・ナッタ触媒成分である。重合プロセスにおいては、固体触媒成分に加えて、共触媒(単数または複数)および外部供与体(単数または複数)が一般的に用いられる。
触媒の成分は、たとえばシリカまたはアルミナなどの無機酸化物などの粒子状支持体に支持されていてもよいし、通常はハロゲン化マグネシウムが固体支持体を形成してもよい。触媒成分が外部支持体に支持されるのではなく、触媒調製の技術分野の当業者に周知であるとおり、エマルション凝固法または沈降法によって触媒が調製されることも可能である。
加えて固体触媒は通常、少なくとも1つの電子供与体(内部電子供与体)と、任意にはアルミニウムとを含む。
重合に用いられる好適な外部電子供与体は当該技術分野において周知であり、エーテル、ケトン、アミン、アルコール、フェノール、ホスフィン、およびシランを含む。
好適なチーグラー・ナッタ触媒および触媒の成分の例は、特に国際公開第87/07620号、国際公開第92/21705号、国際公開第93/11165号、国際公開第93/11166号、国際公開第93/19100号、国際公開第97/36939号、国際公開第98/12234号、国際公開第99/33842号、国際公開第03/000756号、国際公開第03/000757号、国際公開第03/000754号、国際公開第03/000755号、国際公開第2004/029112号、欧州特許第2610271号、国際公開第2012/007430号、国際公開第92/19659号、国際公開第92/19653号、国際公開第92/19658号、米国特許第4382019号、米国特許第4435550号、米国特許第4465782号、米国特許第4473660号、米国特許第4560671号、米国特許第5539067号、米国特許第5618771号、欧州特許第45975号、欧州特許第45976号、欧州特許第45977号、国際公開第95/32994号、米国特許第4107414号、米国特許第4186107号、米国特許第4226963号、米国特許第4347160号、米国特許第4472524号、米国特許第4522930号、米国特許第4530912号、米国特許第4532313号、米国特許第4657882号、米国特許第4581342号、米国特許第4657882号に記載されている。
プロピレンを重合するためのプロセス、またはプロピレンと前述のコモノマーとを共重合するためのプロセスは、当該技術の水準において公知である。こうした重合プロセスは一般的に少なくとも1つの重合段階を含むが、重合プロセスは付加的な重合段階も含んでもよい。各段階の重合は、一般的に溶液、スラリー、バルク、または気相において行われる。1つの特定の実施形態において、このプロセスは少なくとも1つのバルクリアクタ段階と、少なくとも1つの気相リアクタ段階とを含み、各段階は少なくとも1つのリアクタを含み、すべてのリアクタはカスケード状に配置される。1つの特に好ましい実施形態において、重合プロセスはその順序で配置された少なくとも1つのバルクリアクタと少なくとも1つの気相リアクタとを含む。いくつかの好ましいプロセスにおいて、このプロセスは1つのバルクリアクタと少なくとも2つの気相リアクタ、たとえば2つまたは3つなどの気相リアクタとを含む。このプロセスはさらに、プレリアクタおよびポストリアクタを含んでもよい。プレリアクタは典型的に、予備重合リアクタを含む。この種のプロセスにおいては、ポリマーの特定の特性を達成するために、一般的に高い重合温度が用いられる。すべてのプロセスにおける典型的な温度は70℃またはそれ以上、好ましくは80℃またはそれ以上、より好ましくは85℃またはそれ以上である。上述の高い重合温度は、一般的にリアクタカスケードのいくつかまたはすべてのリアクタに適用される。
上述のとおり、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)をも含む。
本発明に従う長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)のメルトフローレート(MFR)は、一般的に1.5〜3.5g/10minの範囲である。好ましくは、前記長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)に対するMFRは1.9〜3.0g/10minの範囲、より好ましくは2.0〜2.5g/10minの範囲である。長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)のMFRはISO規格1133に従って、230℃の温度および2.16kgの荷重下にて定められる。好適な下限は1.5g/10min、好ましくは1.9g/10min、より好ましくは2.0g/10minである。好適な上限は3.5g/10min、好ましくは3.0g/10min、より好ましくは2.5g/10minである。MFR範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)のF30溶融強度は、30バールのダイ圧力にてISO 16790:2005に従って測定され、一般的には10.0〜40.0cNの範囲、好ましくは12.0〜38.0cNの範囲、より好ましくは14.0〜36.0cNの範囲である。好適な下限は10.0cN、好ましくは12.0cN、より好ましくは14.0cNである。好適な上限は40.0cN、好ましくは38.0cN、より好ましくは36.0cNである。F30溶融強度範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
本発明に従う長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は一般的に、180mm/s以上、好ましくは180〜500mm/sの範囲、より好ましくは200〜400mm/sの範囲、さらにより好ましくは220〜350mm/sの範囲の、30バールのダイ圧力にてISO 16790:2005に従って測定されたv30溶融伸展性を有する。好適な下限は180mm/s、好ましくは200mm/s、より好ましくは220mm/sである。好適な上限は500mm/s、好ましくは400mm/s、より好ましくは350mm/sである。v30溶融伸展性範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
長鎖分岐プロピレンコポリマー(b−PP)は一般的に、エチレン、C〜C20アルファオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるコモノマーを有し、かつ0.5〜8.0wt%の範囲、好ましくは0.8〜6.5wt%の範囲、より好ましくは1.0〜5.0wt%の範囲のコモノマー含有量を有する。好適な下限は0.5wt%、好ましくは0.8wt%、より好ましくは1.0wt%である。好適な上限は8.0wt%、好ましくは6.5wt%、より好ましくは5.0wt%である。これらの範囲の下側および上側に示される値は含まれる。2つ以上のタイプのコモノマーが用いられる場合、上に示される量は使用されるすべてのコモノマーの合計に関する。さらに好ましくは、長鎖分岐プロピレンコポリマー(b−PP)はエラストマー包接を何ら有さない単相構造を有するランダムコポリマーである。
本発明に従う長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は一般的に、たとえば当該技術分野において公知の任意の好適なプロセスなどを用いて生成され、たとえばプロピレンポリマーと熱分解フリーラジカル形成剤との反応、および/または電離放射線によるプロピレンポリマーの処理などによって生成され、どちらの場合も任意には官能不飽和化合物との反応が付随または後続してもよい。
前述のとおり、「プロピレンポリマー」という用語はプロピレンホモポリマーまたはプロピレンコポリマーに関する。加えて「プロピレンポリマー」という用語は、上述のプロピレンホモポリマーおよびプロピレンコポリマーの混合物にも関し得る。
「プロピレンポリマー」という用語に関するプロピレンホモポリマーおよびプロピレンコポリマーは、一般的に重合プロセスにおいて前述の条件下で生成される。
プロピレンポリマーは一般的に、プロピレンコポリマー中に0.5〜8.0wt%の範囲、好ましくは0.8〜6.5wt%の範囲、より好ましくは1.0〜5.0wt%の範囲の量の、エチレンおよび/またはC〜C20アルファオレフィンに由来する単位を有する。好適な下限は0.5wt%、好ましくは0.8wt%、より好ましくは1.0wt%である。好適な上限は8.0wt%、好ましくは6.5wt%、より好ましくは5.0wt%である。これらの範囲の下側および上側に示される値は含まれる。2つ以上のタイプのコモノマーが用いられる場合、上に示される量は使用されるすべてのコモノマーの合計に関する。
当該技術分野において公知のさらなるプロセスも、結果として得られる長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)が本発明に従うF30溶融強度値および好ましくはv30溶融伸展性値に関して要求される特徴を満たせば、長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成に好適である。たとえば、本発明に従う長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は、メタロセン触媒を用いた重合プロセスによって生成され得る。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成に対する好ましいプロセスは、プロピレンポリマーが熱分解フリーラジカル形成剤と、任意には以下から選択される官能不飽和化合物と反応するようなプロセスである。
a)少なくとも1つの二官能不飽和モノマーおよび/もしくはポリマー、
または
b)少なくとも1つの多官能不飽和モノマーおよび/もしくはポリマー、
または
c)(a)および(b)の混合物。
一般的に、熱分解フリーラジカル形成剤として過酸化物が用いられる。好ましくは、熱分解フリーラジカル形成剤はアシルペルオキシド、アルキルペルオキシド、ヒドロペルオキシド、ペルエステル、ペルオキシカルボネート、およびそれらの任意のものの混合物を含む群より選択される。以下に挙げる過酸化物は特に好ましい。
a)アシルペルオキシド(ACPER:acyl peroxides):ベンゾイルペルオキシド、4−クロロベンゾイルペルオキシド、3−メトキシベンゾイルペルオキシド、および/またはメチルベンゾイルペルオキシド。
b)アルキルペルオキシド(ALPER:alkyl peroxides):アリルt−ブチルペルオキシド、2,2−ビス(t−ブチルペルオキシブタン)、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)吉草酸、ジイソプロピルアミノメチル−t−アミルペルオキシド、ジメチルアミノメチル−t−アミルペルオキシド、ジエチルアミノメチル−t−ブチルペルオキシド、ジメチルアミノメチル−t−ブチルペルオキシド、1,1−ジ−(t−アミルペルオキシ)シクロヘキサン、t−アミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、t−ブチルペルオキシド、および/または1−ヒドロキシブチルn−ブチルペルオキシド。
c)ペルエステルおよびペルオキシカルボネート(PER:peresters and peroxy carbonates):ブチルペルアセテート、クミルペルアセテート、クミルペルプロピオネート、シクロヘキシルペルアセテート、ジ−t−ブチルペルアジペート、ジ−t−ブチルペルアゼレート、ジ−t−ブチルペルグルタレート、ジ−t−ブチルペルタレート、ジ−t−ブチルペルセバケート、4−ニトロクミルペルプロピオネート、1−フェニルエチルペルベンゾエート、フェニルエチルニトロ−ペルベンゾエート、t−ブチルビシクロ−(2,2,1)ヘプタンペルカルボキシレート、t−ブチル−4−カルボメトキシペルブチレート、t−ブチルシクロブタンペルカルボキシレート、t−ブチルシクロヘキシルペルオキシカルボキシレート、t−ブチルシクロペンチルペルカルボキシレート、t−ブチルシクロプロパンペルカルボキシレート、t−ブチルジメチルペルシンナメート、t−ブチル−2−(2,2−ジフェニルビニル)ペルベンゾエート、t−ブチル−4−メトキシペルベンゾエート、t−ブチルペルベンゾエート、t−ブチルカルボキシシクロヘキサン、t−ブチルペルナフトエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボネート、t−ブチルペルトルエート、t−ブチル−1−フェニルシクロプロピルペルカルボキシレート、t−ブチル−2−プロピルペルペンテン−2−オエート、t−ブチル−1−メチルシクロプロピルペルカルボキシレート、t−ブチル−4−ニトロフェニルペルアセテート、t−ブチルニトロフェニルペルオキシカルバメート、t−ブチル−N−スクシイミドペルカルボキシレート、t−ブチルペルクロトネート、t−ブチルペルマレイン酸、t−ブチルペルメタクリレート、t−ブチルペルオクトエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボネート、t−ブチルペルイソブチレート、t−ブチルペルアクリレート、および/またはt−ブチルペルプロピオネート。
加えて、上に挙げたこれらの熱分解フリーラジカル形成剤の混合物が予期される。よってたとえば、次の組み合わせが可能である。
i)ACPERおよびALPER
ii)ACPERおよびPER
iii)ALPERおよびPER
iv)ACPERおよびALPERおよびPER
本発明に従う長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のための好ましいプロセスの間に熱分解する適切な熱分解フリーラジカル形成剤をいかにして選択するかは、当業者に公知である。たとえば当業者は、長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のための好ましいプロセスにおいて用いられる温度に関して、熱分解フリーラジカル形成剤の分解温度を考慮するだろう。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のための好ましいプロセスにおいて、プロピレンポリマーは一般的に、100重量部のプロピレンポリマー当り0.25〜1.00重量部(ppw:parts per weight)の熱分解フリーラジカル形成剤と混合される。
上記で用いられた「二官能不飽和または多官能不飽和」とは、それぞれ2つまたはそれ以上の非芳香族二重結合の存在を意味する。一般的に、フリーラジカルの助けによって重合され得る二官能または多官能不飽和化合物のみが使用される。好ましくは、二官能不飽和モノマーは以下から選択される。
− ジビニル化合物、たとえばジビニルアニリン、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン、ジビニルペンタン、およびジビニルプロパンなど、
− アリル化合物、たとえばアクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、マレイン酸アリルメチル、およびアリルビニルエーテルなど、
− ジエン、たとえば1,3−ブタジエン、クロロプレン、シクロヘキサジエン、シクロペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、ヘプタジエン、ヘキサジエン、イソプレン、および1,4−ペンタジエンなど、
− 芳香族および/または脂肪族ビス(マレイミド)ビス(シトラコンイミド)、
− ならびにこれらの不飽和モノマーの任意のものの混合物。
特に好ましい二官能不飽和モノマーは、1,3−ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン、およびジビニルベンゼンである。二官能不飽和ポリマーとは、好ましくは上述の二官能不飽和モノマーの少なくとも1つを含むポリマーである。多官能不飽和ポリマーは、2つ以上の上述の不飽和モノマーを含有する。オリゴマーを含むこうしたポリマーの例は次のとおりである。
− ポリブタジエン、特にポリマー鎖中の異なる微細構造、すなわち1,4−シス、1,4−トランスおよび1,2−(ビニル)が主に1,2−(ビニル)構成であるもの、
− ポリマー鎖中に1,2−(ビニル)構成を有する、ブタジエンおよびスチレンのコポリマー。
好ましいポリマーはポリブタジエン、特にブタジエンの50.0wt%より多くが1,2−(ビニル)構成であるポリブタジエンである。1,2−(ビニル)構成は、Hおよび13C NMR分光法によって定められる。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のための好ましいプロセスにおいて、任意には熱分解フリーラジカル形成剤の次に少なくとも1つの官能不飽和化合物が用いられる。通常は、3つ以下の異なる官能不飽和化合物が用いられる。好ましくは、1つの官能不飽和化合物が用いられる。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のための好ましいプロセスにおいて、任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物は、100重量部のプロピレンポリマー当り0.4〜2.5重量部(ppw)の任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物の濃度で用いられ得る。
長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のためのより好ましいプロセスは、次のステップを含むプロセスである。プロピレンポリマーを、熱分解フリーラジカル形成剤と、任意には少なくとも1つの官能不飽和化合物とともに、20〜100℃の温度にて少なくとも2分間混合して予備混合材料を形成するステップ、および溶融混合デバイス内で180〜300℃の範囲のバレル温度にて予備混合材料を溶融混合するステップ。
少なくとも1つの熱分解フリーラジカル形成剤および任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物が用いられるとき、少なくとも1つの熱分解フリーラジカル形成剤および任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物の添加は、たとえば次のものなどの当業者に公知のさまざまな態様で達成されてもよいことが理解されるべきである。すなわち、混合ステップにおいて一度に添加すること、または混合ステップにおける第1の添加と、溶融混合ステップにおける第2の添加との2回の添加に分けることである。少なくとも1つの熱分解フリーラジカル形成剤および任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物が、混合ステップにおいて完全に添加されることが好ましい。
任意の少なくとも1つの官能不飽和化合物は、任意には長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)の生成のためのプロセスの間に、マスターバッチ組成物の形でプロピレンポリマーおよび少なくとも1つの熱分解フリーラジカル形成剤に加えられて混合される。
予備混合材料を形成するためにプロピレンポリマーと、少なくとも1つの熱分解フリーラジカル形成剤と、任意には少なくとも1つの官能不飽和化合物とを混合するステップは一般的に、たとえばパドルスターラを有する水平ミキサなどの粉末混合デバイス内で行われる。混合ステップは一般的に20〜100℃の温度範囲、好ましくは30〜90℃の温度範囲、より好ましくは40〜80℃の温度範囲にて行われる。混合ステップにおけるプロピレンポリマーの滞留時間は通常は少なくとも2分間、好ましくは5〜30分間の範囲、より好ましくは8〜20分間の範囲である。混合ステップの後、次いで予備混合材料は180〜300℃の範囲のバレル温度にて溶融混合され、このバレル温度は溶融混合ステップ全体にわたって必ずしも一定ではない。バレル温度は、好ましくは200〜280℃の範囲である。予備混合材料は、好ましくはたとえばシングルスクリュー押出し機、共回転ツインスクリュー押出し機、または共回転ニーダーなどの連続溶融混合デバイスにおいて溶融混合される。好ましくは、溶融混合デバイスはフィードゾーンと、ニーディングゾーンと、ダイゾーンとを含む。より好ましくは、溶融混合デバイスのスクリューに沿って特定の温度プロファイルが維持され、その温度プロファイルはフィードゾーンにおける初期温度T1と、ニーディングゾーンにおける最高温度T2と、ダイゾーンにおける最終温度T3とを有し、すべての温度がバレル温度と定義される。(フィードゾーンの)バレル温度T1は、好ましくは180〜260℃の範囲である。(ニーディングゾーンの)バレル温度T2は、好ましくは260〜300℃の範囲である。(ダイゾーンの)バレル温度T3は、好ましくは220〜280℃の範囲である。溶融混合デバイスのスクリュー速度は、材料特性によって調整され得る。当業者はこのことに精通しており、適切なスクリュー速度を容易に定めることができる。一般的に、スクリュー速度は100〜750回転/分(rpm:rotations per minute)の範囲、好ましくは150〜650回転/分(rpm)の範囲に調整される。溶融混合ステップの後、得られた長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)溶融物は一般的に、たとえば水中ペレタイザーにおいてペレット状にされるか、または水浴における1つまたはそれ以上のストランドの凝固後にストランドペレタイザーにおいてペレット状にされる。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は一般的に、30バールのダイ圧力にてISO 16790:2005に従って測定された10cN以上のF30溶融強度を有する。好ましくは、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)のF30溶融強度は10.0〜40.0cNの範囲、好ましくは12.0〜38.0cNの範囲、より好ましくは14.0〜36.0cNの範囲である。好適な下限は10.0cN、好ましくは12.0cN、より好ましくは14.0cNである。好適な上限は40.0cN、好ましくは38.0cN、より好ましくは36.0cNである。F30溶融強度範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は180mm/s以上、好ましくは180〜500mm/sの範囲、より好ましくは200〜400mm/sの範囲、たとえば220〜350mm/sの範囲などのISO 16790:2005に従って測定されたv30溶融伸展性を有してもよい。好適な下限は180mm/s、好ましくは200mm/s、より好ましくは220mm/sである。好適な上限は500mm/s、好ましくは400mm/s、より好ましくは350mm/sである。v30溶融伸展性範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は一般的に、10.0〜50.0wt%、好ましくは15.0〜45.0wt%、より好ましくは18.0〜42.0wt%の少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含む。こうしたパーセンテージは、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総量に対するものである。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は一般的に、添加剤か、または少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーもしくはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーもしくはコポリマー(l−PP)以外のポリマーから選択される、少なくとも1つまたはそれ以上の化合物を含む。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)に使用される例示的添加剤は、たとえば抗酸化剤(たとえば立体障害フェノール、亜リン酸塩/ホスホナイト、硫黄含有抗酸化剤、アルキルラジカルスカベンジャー、芳香族アミン、ヒンダードアミン安定剤、またはそれらの混合物など)、金属不活性化剤(たとえばIrganox(登録商標)MD1024など)、またはUV安定剤(たとえばヒンダードアミン光安定剤など)などの安定剤を含むが、それらに限定されない。その他の典型的な添加剤は、修飾因子、たとえば静電気防止剤または防曇剤(たとえばエトキシ化アミンおよびアミド、またはグリセロールエステルなど)など、酸スカベンジャー(たとえばCa−ステアリン酸など)、発泡剤、付着剤(たとえばポリイソブテンなど)、潤滑剤および樹脂(たとえばイオノマーワックス、ポリエチレン−およびエチレンコポリマーワックス、フィッシャー−トロプシュワックス、モンタンベースのワックス、フルオロベースの化合物、またはパラフィンワックスなど)、核形成剤(たとえばタルク、安息香酸塩、リンベースの化合物、ソルビトール、ノニトールベースの化合物、またはアミドベースの化合物など)、ならびに滑剤およびブロッキング防止剤(たとえばエルカ酸アミド、オレアミド、タルク、天然シリカおよび合成シリカ、またはゼオライトなど)、ならびにそれらの混合物である。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)に使用される、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマーの例は、添加剤がマスターバッチの形の本発明の組成物中に存在する場合には、周知のマスターバッチ中の添加剤(単数または複数)の担体ポリマーを含むが、それらに限定されない。こうした担体ポリマーは、好ましくはたとえば高密度ポリエチレン(HDPE:high density polyethylene)、低密度ポリエチレン(LDPE:low density polyethylene)、または直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE:linear low density polyethylene)などのポリエチレンホモポリマーまたはコポリマーである。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)に使用される、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマーのさらなる例は、ポリプロピレンに一般的に適用される耐衝撃性改良剤を含む。こうした耐衝撃性改良剤はエチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエンエラストマー(EPDM:ethylene−propylene−diene elastomers)、ポリエチレンエラストマーおよびプラストマー(POE、POP:polyethylene elastomers and plastomers)、オレフィンブロックコポリマー(OBC:olefin block copolymers)、およびスチレンエラストマー、たとえばスチレン−エチレン/ブチレン−スチレン(SEBS:styrene−ethylene/butylene−styrene)ブロックコポリマーなどを含むが、それらに限定されない。好ましい耐衝撃性改良剤はポリエチレンエラストマー(POE)、たとえばエチレンとC〜C10アルファオレフィンとのコポリマーであって0.860〜0.915g/cmの範囲の密度を有するエチレン−アルファオレフィンエラストマーなどである。
一般的に、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)に含まれる、添加剤ならびに/または少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーもしくはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーもしくはコポリマー(l−PP)以外のポリマーの総量は、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総重量に対して10.0wt%以下、好ましくは5.0wt%以下の量、より好ましくは3.0wt%以下の量、さらにより好ましくは1.5wt%以下の量である。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は一般的に、EN579に従って測定した0.5wt%未満の高温キシレン不溶性成分(XHU:xylene hot insoluble)フラクションを有する。好ましくは、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の高温キシレン不溶性成分(XHU)フラクションは0.0〜0.4wt%の範囲、より好ましくは0.0〜0.3wt%の範囲である。高温キシレン不溶性成分(XHU)フラクション範囲の下側および上側に示される値は含まれる。
本発明はさらに、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を生成するためのプロセスに関し、このプロセスは、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)と、少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)とが、以下から選択される少なくとも1つまたはそれ以上の化合物と混合されることを特徴とする。
a)添加剤、
b)少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマー、ならびに
c)フィラー
ただし(c)の相対量は、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総重量に対して15.0wt%を超えないものとする。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物を生成するために用いられる添加剤と、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマーとのタイプについては、前述の記載が参照される。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)に用いられる例示的フィラーは、
a)ミネラル、たとえばタルク、炭酸カルシウム、およびカオリンクレイなど、または
b)有機成分、たとえばセルロース繊維、セルロース粉末、およびデンプン粉末など、または
c)(a)および(b)の混合物である。
一般的に、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)中のフィラーの総量は、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総重量に対して15.0wt%以下、好ましくは10.0wt%以下の量、より好ましくは5.0wt%以下の量である。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は一般的に、当業者に公知の方法の任意のものを用いて調製される。長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)調製の例示的な例は、
a)バッチ乾式混合デバイスを用いて、所望の重量パーセントの少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)と、少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)とを混合するステップを伴う乾式混合プロセス、および
b)バッチまたは連続溶融混合デバイスを用いて、所望の重量パーセントの少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)と、少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)とを混合するステップを伴う溶融混合プロセスである。
典型的なバッチ溶融混合デバイスの例は、バンバリーおよび加熱ロールミルである。溶融混合プロセスは一般的に180〜300℃の範囲のバレル温度にて行われ、このバレル温度は溶融混合ステップ全体にわたって必ずしも一定ではない。バレル温度は、好ましくは200〜280℃の範囲である。本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の調製のための、少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)と少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)とを混合するステップを伴う溶融混合プロセスは、好ましくはたとえばシングルスクリュー押出し機、共回転ツインスクリュー押出し機、または共回転ニーダーなどの連続溶融混合デバイスにおいて行われる。より好ましくは、溶融混合デバイスはフィードゾーンと、ニーディングゾーンと、ダイゾーンとを含む。さらにより好ましくは、溶融混合デバイスのスクリューに沿って特定の温度プロファイルが維持され、その温度プロファイルはフィードゾーンにおける初期温度T1と、ニーディングゾーンにおける温度T2と、ダイゾーンにおける最終温度T3とを有し、すべての温度がバレル温度と定義される。(フィードゾーンの)バレル温度T1は、好ましくは180〜240℃の範囲である。(ニーディングゾーンの)バレル温度T2は、好ましくは240〜300℃の範囲である。(ダイゾーンの)バレル温度T3は、好ましくは240〜280℃の範囲である。溶融混合デバイスのスクリュー速度は、材料特性によって調整され得る。当業者はこのことに精通しており、適切なスクリュー速度を容易に定めることができる。一般的に、スクリュー速度は100〜750回転/分(rpm)の範囲、好ましくは150〜650回転/分(rpm)の範囲に調整される。溶融混合プロセスの後、得られた長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)溶融物は一般的に、たとえば水中ペレタイザーにおいてペレット状にされるか、または水浴における1つまたはそれ以上のストランドの凝固後にストランドペレタイザーにおいてペレット状にされる。
加えて本発明は、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)から作られた物品を提供する。
本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)から作られる好適な物品は、たとえば玩具、グリップ、ハンドル、フローリング、ホイール、家具およびアプライアンスフィート、ホース、事務用品、チューブ、蓋、カップ、台所用品、パイプ、繊維、テープ、または発泡体などである。本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)から作られる好ましい物品は、発泡体または発泡物品である。
加えて本発明は物品、好ましくは発泡体または発泡物品を提供し、この物品は少なくとも部分的に次のものから作られる。
a)本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物を生成するための本発明に従うプロセスの際に生じた再利用物、
b)本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られる新たに調製された物品または中間物の製造の際に生じた再利用物、
c)本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた使用済み物品からの再利用物、
および/または
d)本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた既製物品からの材料。
物品のタイプについては、前述の記載が参照される。本記載および後の請求項の目的に対して、「再利用物」という用語は、使用済み廃棄物および産業廃棄物の両方から回収される材料を示すために用いられる。すなわち、使用済み廃棄物とは少なくとも第1の使用サイクル(またはライフサイクル)を完了した、すなわちすでに第1の目的を果たした対象物および物品を示すのに対し、産業廃棄物とは通常消費者に届いていない物品の製造中に生じる製造スクラップを示す。
加えて本発明は、本発明に従う物品を製造するためのプロセスを提供し、このプロセスは次のステップを含む。
a)押出し機に
i.本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)、
ii.本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物を生成するための本発明に従うプロセスの際に生じた再利用物、
iii.本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られる新たに調製された物品または中間物の製造の際に生じた再利用物、
iv.本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた使用済み物品からの再利用物、
および
v.本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた既製物品からの材料
のうちの少なくとも1つを導入するステップ、
b)押出し機においてステップ(a)で言及した成分を溶融混合することによって溶融材料を形成するステップ、
c)溶融材料をモールドまたは押出しダイに導入するステップ、
d)プロセスの最後に成形または押出しした物品を送るステップ。
加えて本発明は、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を含む発泡体または発泡物品を提供する。好ましくは、発泡体は少なくとも70.0wt%、より好ましくは少なくとも80.0wt%、最も好ましくは少なくとも90.0wt%、さらに最も好ましくは少なくとも95.0wt%の本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を含む。上に与えた重量パーセント(wt%:weight percent)は、発泡体に含まれる熱可塑性材料の総量に対するものである。好ましい実施形態において、発泡体は本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)からなる。
一般的に、発泡体は最大300kg/mの密度を有する。好ましくは発泡体は60〜300kg/mの範囲の密度を有し、より好ましくは発泡体は70〜280kg/mの範囲の密度を有し、さらにより好ましくは発泡体は80〜260kg/mの範囲の密度を有する。
加えて本発明は、本発明に従う発泡体を生成するためのプロセスを提供し、このプロセスは次のステップを含む。
a)押出し機に本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を導入するステップ、
b)押出し機に発泡剤を導入するステップ、
c)溶融材料を形成するために押出し機内で本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を溶融混合するステップ、
d)ダイを通じて溶融材料を放出することによって、溶融材料を発泡させるステップ。
発泡は、化学的および/または物理的発泡剤によって達成され得る。適切な発泡ラインは当該技術の水準であり、たとえばS.−T.Lee(編),Foam Extrusion Principles and Practice,CRC Press(2000)などに記載されている。
さらに、本発明は上記で定義された発泡体の調製のためのプロセスにも関し、ここで本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、60.0〜300kg/mの発泡体密度を達成するように発泡を受ける。こうしたプロセスにおいて、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の溶融物と、化学的および/または物理的発泡剤とが押出し機内で混合される。たとえばブタン、部分的にフッ化した炭化水素(HFC)、またはCOなどのガス状発泡剤は、一般的に圧力降下によって膨張する。連続的発泡プロセスおよび非連続的プロセスが適用されてもよい。
連続的発泡プロセスにおいて、ポリマーは融解されて、典型的に20.0バールを超える圧力下でガスとともに押出し機に装填された後に、ダイを通じて押出され、ダイにおける圧力降下が発泡体の形成をもたらす。発泡押出しにおけるポリプロピレン発泡の機構は、たとえばH.E.Naguib,C.B.Park,N.Reichelt,「Fundamental foaming mechanisms governing the volume expansion of extruded polypropylene foams,Journal of Applied Polymer Science,91,2661−2668(2004)などに説明されている。
非連続的発泡プロセスにおいて、ポリマー(マイクロ)ペレットは発泡剤とともに圧力下で装填され、融解温度よりも低く加熱された後に、オートクレーブ内の圧力が突然緩和される。溶解された発泡剤が気泡を形成し、発泡体構造を生じる。発泡ビーズのこうした非連続的調製は、たとえば独国特許第3 539 352号などに記載されている。
最後に、本発明は、押出し発泡体および/または押出し発泡物品を製造するための本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の使用にも向けられている。
別様に定義されない限り、以下の用語の定義および判定方法は、上記の本発明の一般的説明および以下の実施例に適用される。
I− 測定方法
a)コモノマー含有量
ポリマーのコモノマー含有量およびコモノマー配列分布を定量化するために、定量的核磁気共鳴(NMR:nuclear−magnetic resonance)分光法を用いた。Hおよび13Cに対してそれぞれ400.15MHzおよび100.62MHzにて動作するBruker Advance III 400 NMR分光計を用いて、溶液状態で定量的13C{H}NMRスペクトルを記録した。すべての空気圧に対して窒素ガスを用いた125℃における13C最適化10mm拡張温度プローブヘッドを用いて、すべてのスペクトルを記録した。約200mgの材料を3mlの1,2−テトラクロロエタン−d(TCE−d:tetrachloroethane−d)にクロム−(III)−アセチルアセトネート(Cr(acac):chromium−(III)−acetylacetonate)とともに溶解することによって、溶剤中の緩和剤の65mM溶液を得た(Singh,G.,Kothari,A.,Gupta,V.,Polymer Testing 28 5(2009),475)。均質な溶液を確実にするために、ヒートブロックにおける最初のサンプル調製の後に、回転オーブン中でNMRチューブを少なくとも1時間さらに加熱した。磁石への挿入の際に、チューブを10Hzで回転させた。このセットアップは主に高分解能のために選択されたものであり、正確なエチレン含有量の定量のために定量的に必要であった。核オーバーハウザー効果(NOE:Nuclear Overhauser Effect)を伴わない標準的なシングルパルス励起を使用し、最適化した先端角度、1sリサイクル遅延、およびバイレベルWALTZ16デカップリングスキームを用いた(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,1128)。スペクトル当り合計6144(6k)のトランジェントを取得した。
コンピュータプログラムを用いて、定量的13C{H}NMRスペクトルを処理し、積分し、その積分値から関連する定量的特性を定めた。溶剤の化学シフトを用いて、30.00ppmにおけるエチレンブロック(EEE)の中心メチレン基に対して、すべての化学シフトを間接的に参照した。このアプローチは、たとえこの構造単位が存在しないときにも同等の参照を可能にした。Cheng,H.N.,Macromolecules 17(1984),1950)に記載されるとおりに、エチレンの取り込みに対応する特徴信号を観察した。2,1エリトロ部位欠陥に対応する特徴信号を観察したため(L.Resconi,L.Cavallo,A.Fait,F.Piemontesi,Chem.Rev.2000,100(4),1253、Cheng,H.N.,Macromolecules 1984,17,1950、およびW−J.Wang and S.Zhu,Macromolecules 2000,33,1157に記載されるとおり)、決定した特性に対する部位欠陥の影響に対する補正が必要であった。他のタイプの部位欠陥に対応する特徴信号は観察しなかった。
Wangら(Wang,W−J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157)の方法を用い、13C{H}スペクトルのスペクトル領域全体にわたる複数の信号の積分によって、コモノマーフラクションを定量化した。この方法を選択したのは、その頑健な性質および必要なときに部位欠陥の存在を考慮できることのためであった。遭遇したコモノマー含有量の全範囲にわたる適用性を増加させるために、積分領域をわずかに調整した。PPEPP配列の単離エチレンしか観察されない系に対しては、存在が既知である部位の非ゼロ積分の影響を低減させるようにWangらの方法を修正した。このアプローチは、こうした系に対するエチレン含有量の過大評価を低減するものであり、絶対エチレン含有量を定めるために用いる部位の数を低減させることによって達成した。
E=0.5(Sββ+Sβγ+Sβδ+0.5(Sαβ+Sαγ))
この部位の組を用いることによって、対応する積分方程式は次のとおりになる。
E=0.5(I+I+0.5(I+I))
ここではWangらの論文(Wang,W−J.,Zhu,S.,Macromolecules 33(2000),1157)で用いているものと同じ表記法を用いている。絶対プロピレン含有量に対して使用した等式は修正しなかった。モル分率から、モルパーセントコモノマー取り込みを算出した。
E[mol%]=100*fE
モル分率から、重量パーセントコモノマー取り込みを算出した。
E[wt%]=100*(fE*28.06)/((fE*28.06)+((1−fE)*42.08))
Kakugoら(Kakugo,M.,Naito,Y.,Mizunuma,K.,Miyatake,T.Macromolecules 15(1982)1150)の分析方法を用いて、3つ組レベルのコモノマー配列分布を定めた。この方法はその頑健な性質のために選択したものであり、より広範囲のコモノマー含有量に適用性を増加させるために、積分領域をわずかに調整した。
次の関係(等式(I))を用いて、3つ組の配列分布から単離対ブロックエチレン取り込みの相対含有量を算出した。
Figure 0006826109
ここで
I(E)は単離対ブロックエチレン配列の相対含有量[%]であり、
fPEPは、サンプル中のプロピレン/エチレン/プロピレン配列(PEP)のモル分率であり、
fPEEは、サンプル中のプロピレン/エチレン/エチレン配列(PEE)およびエチレン/エチレン/プロピレン配列(EEP)のモル分率であり、
fEEEは、サンプル中のエチレン/エチレン/エチレン配列(EEE)のモル分率である。
b)メルトフローレート
ISO 1133に従ってメルトフローレート(MFR)を定め、g/10minで示す。MFRは流動性を示すものであり、よってポリマーの加工性を示す。メルトフローレートが高いほど、ポリマーの粘度は低い。230℃の温度および2.16kgの荷重下で、ポリプロピレンのMFRを定める。
c)F30溶融強度およびV30溶融伸展性
本明細書に記載されるテストは、ISO 16790:2005に従う。ISO 16790:2005の図1に従う装置を用いる。
論文「Rheotens−Mastercurves and Drawability of Polymer Melts」、M.H.Wagner,Polymer Engineering and Sience,Vol.36,925頁から935頁に記載される方法によって、歪み硬化挙動を定める。この文書の内容を参照によって含ませる。ポリマーの歪み硬化挙動をレオテンス(Rheotens)装置(Goettfert、Siemensstr.2、74711 ブーヘン、ドイツの製品)によって分析し、この装置においては定められた加速度で引き下げることによって溶融ストランドを伸長させる。
レオテンスの実験は、工業的紡績および押出しプロセスをシミュレートするものである。原則として、円形ダイを通じて溶融物を押圧または押出しし、得られたストランドを引き出す。押出し物における応力を、溶融特性および測定パラメータ(特に出力と引き出し速度との比率、実際には伸展速度の尺度)の関数として記録する。以下に提供する結果については、実験用押出し機HAAKEポリラブ(Polylab)システムと、円筒形ダイ(L/D=6.0/2.0mm)を有するギヤポンプとによって材料を押出した。F30溶融強度およびv30溶融伸展性を測定するために、押出しポリマーの一部をバイパスさせることによって、押出し機出口(=ギヤポンプ入口)における圧力を30バールに設定する。同様のやり方で、F200溶融強度およびv200溶融伸展性を測定するために、押出し機出口(=ギヤポンプ入口)における圧力を200バールに設定する。
5mm/sのストランド押出し速度に対してギヤポンプを予め調整し、溶融物温度を200℃に設定した。ダイとレオテンスホイールとの間のスピンラインの長さは80mmであった。実験の初めに、レオテンスホイールの巻取り速度を押出しポリマーストランドの速度に調整した(張力0)。次いで実験を開始し、ポリマーフィラメントが切れるまでレオテンスホイールの巻取り速度をゆっくりと増加させた。張力を準定常条件下で測定するように、ホイールの加速度を十分に小さくした。引き下げた溶融ストランドの加速度は、120mm/secである。レオテンスを、PCプログラムEXTENSと組み合わせて動作させた。これはリアルタイムデータ取得プログラムであり、張力および引き下げ速度の測定データを表示および保存する。ポリマーストランドが破断するレオテンス曲線(力対プーリー回転速度)の終点を、測定によってそれぞれF30溶融強度およびv30溶融伸展性の値、またはF200溶融強度およびv200溶融伸展性の値として取る。
II− 本発明の実施例および比較実施例
a)本発明の実施例、乾式混合化合物
タンブリングデバイスにペレット形状の対応する量のb−PPおよびl−PP−1またはl−PP−2を加えることによって、本発明の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(IE1、IE2、IE3、およびIE4)を調製した。結果として得られたペレット混合物を、テスト前にさらに加熱することなくテストした。
b−PPはBorealisが市販する長鎖分岐プロピレンホモポリマーグレードWB140HMSであり、2.1g/10minのMFRおよび165℃の融解温度を有する。
l−PP−1はBorealisが市販する直鎖プロピレンホモポリマーグレードBE50であり、0.30g/10minのMFRおよび165℃の融解温度を有する。
l−PP21はBorealisが市販する直鎖異相プロピレンコポリマーグレードBA212Eであり、0.3g/10minのMFR、165℃の融解温度、および4.6wt%のエチレン含有量を有する。
b)本発明の実施例、調合
220rpmのスクリュー速度および75kg/hの押出し機スループットを用いて、260℃の溶融物温度にてCoperion ZSK 32MCツインスクリュー押出し機内で対応する量のb−PPおよびl−PP−1またはl−PP−2を溶融混合することによって、本発明の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(IE1−A、IE2−A、IE3−A、およびIE4−A)を調製した。
温度プロファイルを次のとおりに設定した。230−240−250−260℃。
c)比較実施例
比較実施例(CE1)はBorealisが市販するb−PP長鎖分岐プロピレンホモポリマーグレードWB140HMSであり、2.1g/10minのMFRを有する。
d)比較実施例、調合
220rpmのスクリュー速度および75kg/hの押出し機スループットを用いて、260℃の溶融物温度にてCoperion ZSK 32MCツインスクリュー押出し機内で対応する量のb−PPを押出すことによって、比較実施例CE1−Aを調製した。
温度プロファイルを次のとおりに設定した。230−240−250−260℃。
Figure 0006826109
表1から、本発明に従う乾式混合長鎖分岐ポリプロピレン組成物(IE1、IE2、IE3、およびIE4)は、比較実施例(CE1)よりも高いか、または類似の溶融強度(F30)を提供することを導出できる。加えて、押出し機における溶融混合調合によって調製した本発明の実施例(IE1−A、IE2−A、IE3−A、およびIE4−A)は、比較実施例CE1−Aと比べて処理中の剪断および伸長に耐えることができ、かつ処理後に良好な溶融強度特性を保てることを導出できる。このことは、本発明に従う長鎖分岐ポリプロピレン組成物調製の際、およびこうした長鎖分岐ポリプロピレン組成物でできた物品の製造の際に生じた再利用物を直接再使用することを可能にする。加えて、こうした長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた既製物品および使用済み物品の再利用も可能になる。

Claims (15)

  1. 長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)であって、
    a)少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)を含み、前記長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)は、
    i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5〜3.5g/10minの範囲のメルトフローレートMFRと、
    ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0〜40.0cNの範囲のF30溶融強度とを有し、
    前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はさらに、
    b)少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含み、前記直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)は、
    i.ISO 1133に従って2.16kgの荷重下で230℃にて測定された1.5g/10min以下のメルトフローレートMFRと、
    ii.ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された40.0cN超のF30溶融強度とを有し、
    前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)はISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された10.0cN以上のF30溶融強度を有し、かつ前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総量に対して10.0〜50.0wt%の前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)を含む、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  2. 前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、ISO 16790:2005に従って30バールのダイ圧力にて測定された180mm/s以上のv30溶融伸展性を有することを特徴とする、請求項1に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  3. a)前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンコポリマー(b−PP)は、エチレン、C〜C20アルファオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるコモノマーを有し、かつ0.5〜8.0wt%の範囲のコモノマー含有量を有するか、または
    b)前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマー(b−PP)は本質的にコモノマーを含まず、これは0.5wt%以下のコモノマー含有量を有することを意味する、
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  4. a)前記少なくとも1つの直鎖プロピレンコポリマー(l−PP)は、エチレン、C〜C20アルファオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるコモノマーを有し、かつ2.0〜35.0wt%の範囲のコモノマー含有量を有するか、または
    b)前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマー(l−PP)は少なくとも750kg/molの重量平均分子量(M)を有し、かつ本質的にコモノマーを含まず、これは0.5wt%以下のコモノマー含有量を有することを意味する、
    ことを特徴とする、請求項1〜2のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  5. 前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総量に対して15.0〜45.0wt%の前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマーを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  6. 前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)は、添加剤と、前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマーとから選択される少なくとも1つまたはそれ以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  7. a)前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンコポリマー(b−PP)は単相構造を有するランダムコポリマーであり、
    かつ/または
    b)前記少なくとも1つの直鎖プロピレンコポリマー(l−PP)は異相コポリマーであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を生成するためのプロセスであって、前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)と、前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)とが、
    a)添加剤、
    b)前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマー、ならびに
    c)フィラー
    から選択される少なくとも1つまたはそれ以上の化合物と混合され、ただしc)の相対量は、本発明に従う前記長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の総重量に対して15.0wt%を超えないことを特徴とする、プロセス。
  9. 前記少なくとも1つの長鎖分岐プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(b−PP)および前記少なくとも1つの直鎖プロピレンホモポリマーまたはコポリマー(l−PP)以外のポリマーは、耐衝撃性改良剤であることを特徴とする、請求項8に記載のプロセス。
  10. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)から作られた物品。
  11. 少なくとも部分的に、
    a)請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた使用済み物品からの再利用物、
    および/または
    b)請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた既製物品からの材料
    から作られた、物品。
  12. 請求項10または11に記載の物品を製造するためのプロセスであって、
    a)押出し機に
    i.請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)、
    ii.請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた使用済み物品からの再利用物、
    および
    iii.請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物から作られた既製物品からの材料
    のうちの少なくとも1つを導入するステップ、
    b)押出し機においてステップa)で言及した成分を溶融混合することによって溶融材料を形成するステップ、
    c)前記溶融材料をモールドまたは押出しダイに導入するステップ、
    d)前記プロセスの最後に成形または押出しした物品を送るステップ
    を含む、プロセス。
  13. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を含む、発泡体または発泡物品。
  14. 請求項13に記載の発泡体を生成するためのプロセスであって、
    a)押出し機に請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を導入するステップ、
    b)前記押出し機に発泡剤を導入するステップ、
    c)溶融材料を形成するために前記押出し機内で請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)を溶融混合するステップ、
    d)ダイを通じて前記溶融材料を放出することによって、前記溶融材料を発泡させるステップ
    を含む、プロセス。
  15. 押出し発泡体および/または押出し発泡物品を生成するための、請求項1〜7のいずれか一項に記載の長鎖分岐ポリプロピレン組成物(b−PPC)の使用。
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