JP7190024B2 - ポリエチレンパウダー、並びにこれを成形してなる成形体 - Google Patents
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Description
〔1〕
135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が2.0dL/g以上20.0dL/g未満であって、
120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)が0.1%以上35%未満である、
ポリエチレンパウダー。
〔2〕
BET法により測定した相対圧0.120~0.200における吸着量から得られた線形近似式の傾きが、0.03以上0.20未満である、〔1〕に記載のポリエチレンパウダー。
〔3〕
120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積が0.05m2/g以上0.35m2/g未満である、〔1〕又は〔2〕に記載のポリエチレンパウダー。
〔4〕
120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)が10%以上35%未満である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔5〕
BET法により測定した相対圧0.120~0.200における吸着量から得られた線形近似式の傾きが、0.07以上0.18未満である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔6〕
粒子径106μm未満の粒子の含有量が、10.0質量%以上50.0質量%未満であり、
粒子径53μm未満の粒子の含有量が、3.0質量%未満である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔7〕
固め見掛けかさ密度が、0.50g/cm3以上0.65g/cm3以下である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔8〕
粒子径100μmの粒子の10%変位時の圧縮強度が、4.0MPa以上10.0MPa未満である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔9〕
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から求められる分子量10,000未満の割合が5%未満である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔10〕
Al、Ti、Zr及びHfの総含有量が、1ppm以上10ppm以下であって、塩素含有量が30ppm未満である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダー。
〔11〕
〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のポリエチレンパウダーを成形してなる成形体。
〔12〕
前記成形体が、微多孔膜、高強度繊維又は多孔質焼結体である、〔11〕に記載の成形体。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が2.0dL/g以上20.0dL/g未満であって、120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)が0.1%以上35%未満である。本実施形態のポリエチレンパウダーは、このような要件を満たすことにより、溶剤への溶解性、及び分散性に優れ、高品質(例えば、均一で、未溶解物が少なく、寸法精度に優れる)な成形体(例えば、微多孔膜、高強度繊維、及び多孔質焼結体)を得ることができる。以下、上記要件について説明する。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が、2.0dL/g以上20.0dL/g未満であり、好ましくは3.0dL/g以上18.0dL/g未満であり、より好ましくは4.0dL/g以上16.0dL/g未満である。ポリエチレンパウダーの極限粘度[η]は、例えば、後述する重合条件等を適宜使用することで調整することができる。具体的には、例えば、重合系内に連鎖移動剤として水素を存在させるか、又は重合温度を変化させること等によってポリエチレンパウダーの極限粘度[η]を調節することができる。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)、以下「120℃で5時間加熱する前後の比表面積の減少率」とも記す)が、0.1%以上35%未満であり、好ましくは10%以上35%未満であり、より好ましくは12%以上33%未満であり、更に好ましくは14%以上31%未満である。本実施形態のポリエチレンパウダーは、120℃で5時間加熱する前後の比表面積の減少率が0.1%以上であることにより、ポリエチレンの熱分解による分子量低下が抑制される温度で、パウダーが容易に変形することができるため、賦形性に優れ、成形歪が少なく、均一で欠陥の少ない成形体が得られる。また、パウダーを溶剤に溶解させる工程においては、パウダーを昇温する過程で、パウダー中の細孔径、細孔容積や比表面積が変化するため、物理的にパウダー内部に溶剤が取り込まれやすくなり、溶解性に優れるパウダーになる傾向にある。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積が、好ましくは0.05m2/g以上0.35m2/g未満であり、より好ましくは0.10m2/g以上0.35m2/g未満であり、更に好ましくは0.12m2/g以上0.33m2/g未満であり、より更に好ましくは0.14m2/g以上0.30m2/g未満である。本実施形態のポリエチレンパウダーは、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積が0.05m2/g以上であることにより、パウダー中に溶剤を含浸しやすく、溶解速度が速くなる傾向にある。また、多孔質焼結体の比表面積も大きくなる傾向にあり、ガス透過性、吸着性、不純物の濾過・分離性能に優れる。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、BET法により測定した相対圧0.120~0.200における吸着量から得られた線形近似式の傾き(以下「相対圧0.120~0.200における吸着量の線形近似式の傾き」とも記す)は、好ましくは0.03以上0.20未満であり、より好ましくは0.05以上0.19未満であり、更に好ましくは0.07以上0.18未満である。本実施形態のポリエチレンパウダーは、相対圧0.120~0.200における吸着量の線形近似式の傾きが、0.03以上であることにより、パウダー中の細孔径分布が広く、細孔が連結孔になり易いため、溶剤の含浸性が高くなり溶解性に優れる傾向にある。
本実施形態のポリエチレンパウダーにおいて、粒子径106μm未満のポリエチレンパウダー(粒子)の含有量は、好ましくは10.0質量%以上50.0質量%未満であり、より好ましくは13.0質量%以上47.0質量%未満であり、更に好ましくは16.0質量%以上44.0質量%未満ある。粒子径106μm未満のポリエチレンパウダーの含有量が、10.0質量%以上50.0質量%未満であることにより、パウダーの溶解速度が速くなる傾向にある。粒子径106μm未満のポリエチレンパウダーは、完全に溶解するまでの時間が短く、溶解後、スラリーの粘度を高くして混練時のシェアを高くする効果があり、その結果、パウダー全体の溶解速度を早める効果がある。尚、粒子径106μm未満のポリエチレンパウダーの含有量の測定は後述する実施例に記載の方法により行うことができる。
本実施形態のポリエチレンパウダーにおいて、粒子径53μm未満のポリエチレンパウダー(粒子)の含有量は、パウダーの凝集性の観点、成形体の通気性の観点から、好ましくは3.0質量%未満であり、より好ましくは2.0質量%未満であり、更に好ましくは1.0質量%未満である。粒子径53μm未満のポリエチレンパウダーは、パウダーを昇温する過程において、細孔が無くなったり、早く溶解しすぎてパウダー同士が混練中に融着して凝集したりする傾向にある。また多孔質焼結体等の成形体においては、空孔を埋めてしまうため、通気性が低下する等の問題が生じる場合がある。そのため、粒子径53μm未満のポリエチレンパウダー(粒子)の含有量は少ないほど好ましい。粒子径53μm未満のポリエチレンパウダー(粒子)の含有量の下限は、例えば、0.1質量%である。
本実施形態のポリエチレンパウダーの固め見掛けかさ密度は、0.50g/cm3以上0.65g/cm3未満であることが好ましく、0.53g/cm3以上0.63g/cm3未満であることがより好ましく、0.55g/cm3以上0.60g/cm3未満であることが更に好ましい。固め見掛けかさ密度は、凝集体や異形状のパウダーが少なく、球形状に近く、規則的な表面構成を有し、細孔容積が小さいものほど増加する傾向にある。固め見掛けかさ密度が0.50g/cm3以上0.65g/cm3未満であることにより、外部応力に対する耐久性に優れ、溶解性が異なる異形状のパウダー及びパウダー凝集体が少なく、流動性に優れたものとなる。そのため、ポリエチレンパウダーのホッパー等への投入やホッパーからの計量等のハンドリング性がより良好となる傾向にある。また、ポリエチレンパウダー全体の溶解性が向上する傾向にあり、均一な溶解性を示すことで未溶解パウダーが減少する傾向にある。
本実施形態のポリエチレンパウダーにおいて、粒子径100μmのポリエチレンパウダー(粒子)の10%変位時の圧縮強度(「圧壊強さ」ともいう。)は、好ましくは4.0MPa以上10.0MPa未満であり、より好ましく5.0MPa以上9.0MPa未満であり、更に好ましくは6.0MPa以上8.0MPa未満である。尚、本実施形態において、粒子径100μmの粒子とは、100μm±5μmの粒子のことを言う。また、10%変位時の圧縮強度とは、圧子でポリエチレンパウダー1粒に負荷力(試験力)を与え、その変形量(圧縮変位)を計測し、10%変形したときの圧縮強度を測定した値である。
C(x):10%変位時の圧縮強度(MPa)、P:粒子径の10%変位時の試験力(N)、d:粒子径(mm)
本実施形態のポリエチレンパウダーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から求められる分子量10,000未満の割合が、好ましくは5%未満であり、より好ましくは4%未満であり、更に好ましくは3%未満である。本実施形態のポリエチレンパウダーにおいて、分子量10,000未満の割合の下限は、例えば、0.1%である。本実施形態のポリエチレンパウダーは、分子量10,000未満の割合が5%未満であることにより、パウダーを加熱しても、微細な細孔まで維持されやすく溶解性に優れ、多孔質焼結体においては通気性が向上する傾向がある。また、パウダーを溶剤に溶解させる工程においては、パウダー同士が混練中に融着し難い傾向がある。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、Al、Ti、Zr及びHfの総含有量が、好ましくは1ppm以上10ppm以下であり、より好ましくは1.1ppm以上9.0ppm以下であり、更に好ましくは1.2ppm以上8.0ppm以下である。Al、Ti、Zr及びHfの総含有量が1.0ppm以上であることにより、ポリエチレンパウダーの破砕や変形による微粉発生、及び粒子凝集体の生成を抑制でき、反応槽へのパウダーの付着、配管詰まり、篩分効率の低下等を抑制することができる。一方、Al、Ti、Zr及びHfの総含有量が10.0ppm以下であることにより、加熱によるポリエチレンの劣化が抑制されて、脆化や変色、機械的物性の低下、未溶融物の増加等が起こりにくくなり長期安定性に優れるものとなる。
本実施形態のポリエチレンパウダーの塩素含有量は、好ましくは30ppm未満であり、より好ましくは20ppm未満であり、更に好ましくは10ppm未満であり、より更に好ましくは0ppmである。塩素含有量が30ppm未満であると、ポリエチレンパウダーの劣化が抑制されて脆化や変色、機械的物性の低下等が起こりにくくなり、ポリエチレンパウダーは長期安定性により優れる。また、塩素含有量が30ppm未満であることは、成形加工時のロールや金型等の腐食起こりにくくし、腐食成分が被接触物を汚染することも抑制できる。
本実施形態のポリエチレンパウダーの製造方法におけるポリエチレンの重合法としては、以下に限定されないが、例えば、スラリー重合法、気相重合法、溶液重合法により、エチレン、又はエチレンを含む単量体を(共)重合させる方法が挙げられる。このなかでも、重合熱を効率的に除熱できるスラリー重合法が好ましい。スラリー重合法においては、例えば、媒体として不活性炭化水素媒体を用いることができ、さらにオレフィン自身を媒体として用いることもできる。
本実施形態のポリエチレンパウダーは、上記のような各成分以外にもポリエチレンの製造に有用な他の公知の成分を含むことができる。本実施形態のポリエチレンパウダーは、例えば、さらに、中和剤、酸化防止剤、及び耐光安定剤等の添加剤を含有してもよい。
上記により得られる本実施形態のポリエチレンパウダーは、種々の加工方法により、種々の用途に応用されることができる。本実施形態のポリエチレンパウダーを成形してなる成形体は、欠陥が無く、均一で強度や寸法精度に優れることから、例えば、微多孔膜、繊維、シート状やブロック状の成形体や多孔質焼結体用の原料として好適に用いることができる。このような成形体としては、特に限定されないが、例えば、二次電池用セパレータ、特にはリチウムイオン二次電池セパレータ、鉛蓄電池セパレータ、高強度繊維、圧縮成形体等が挙げられる。また、超高分子量ポリエチレンの特性である耐摩耗性、高摺動性、高強度、高衝撃性に優れた特徴を活かし、押出し成形やプレス成形や切削加工等の、ソリッドでの成形により、ギアやロール、カーテンレール、パチンコ球のレール、穀物等の貯蔵サイロの内張りシート、ゴム製品等の摺動付与コーティング、スキー板材及びスキーソール、トラックやシャベルカー等の重機のライニング材等に使用することが挙げられる。また、本実施形態のポリエチレンパウダーは、ポリエチレンパウダーを焼結して得られる成形体として、フィルター、分離材、トラップ材、吸引搬送シート等に使用できる。
(1)極限粘度[η]
20ミリリットルのデカヒドロナフタレン(デカリン)(ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を1g/リットル含む)にポリエチレンパウダー20mgを入れ、150℃、2時間攪拌して溶解させた。その溶液を135℃の恒温槽で、キャノン-フェンスケ粘度計(SO)を用いて、標線間の落下時間(ts)を測定した。同様に、ポリエチレンパウダーを10mg、5mg、2.5mgと変えたサンプルついても同様に標線間の落下時間(ts)を測定した。なお、ブランクとしてポリエチレンパウダーを入れていない、デカヒドロナフタレンのみの落下時間(tb)を測定した。以下の式Aに従い求めたポリエチレンパウダーの比粘度(ηsp/C)をプロットし、濃度0に外挿した極限粘度[η]を求めた。
ポリエチレンパウダーの比表面積を以下のとおりBET法により求めた。まず、ポリエチレンパウダー 約1gをガラス管に入れ、約100mTorrの減圧下において70℃の温度で約18時間かけて加熱真空脱気した。その後、多検体高性能比表面積・細孔分布測定装置(商品名:3Flex、マイクロメリティックス社製)により、吸着ガスとしてクリプトンガスを用いて-196℃における吸着等温線を測定し、多点BETプロットからポリエチレンパウダーの比表面積を求めた。また、120℃で5時間加熱した後のポリエチレンパウダーについて、同様のBET法により比表面積を測定した。120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積をAとし、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積をBとした場合、120℃で5時間加熱する前後の比表面積の減少率を(A-B)/A×100により算出した。
尚、ポリエチレンパウダーの加熱は、ポリエチレンパウダーを入れたアルミバットを、120℃に加熱したギアーオーブン中に投入して、空気下で加熱を行った。
200mLのポリカップにポリエチレンパウダー100gを量り取り、カーボンブラック1gを加えて薬さじで十分に撹拌した。撹拌したポリエチレンパウダーを、JIS Z 8801規格に準拠した目開きが300μm、212μm、150μm、106μm、75μm、53μmのふるいにかけて分級した。
粒子径53μm未満の粒子の含有量は、上記(3)の測定と同様に、全粒子に対する、目開き53μmの篩を通過した粒子の重量の割合として求めた。
ポリエチレンパウダーの固め見掛けかさ密度は、JIS K-7370:2000に記載された方法により測定した。
圧縮強度測定用の100μmの粒子径のポリエチレンパウダーは、JIS Z 8801規格に準拠した目開き106μmと90μmのふるいにかけて分級し、オリンパス(株)社製のシステム顕微鏡BX43で、長辺及び短辺の平均値が約100μmになるポリエチレンパウダーを選別した。続いて、微小圧縮試験機の光学モニタで、長辺及び短辺の平均値が、100μm±5μmとなるポリエチレンパウダーを使用して圧縮強度の測定を行った。
C(x):10%変位時の圧縮強度(MPa)、P:粒子径の10%変位時の試験力(N)、d:粒子径(mm)
尚、粒子径dは、ポリエチレンパウダーの長辺及び短辺の平均値とした。
ポリエチレンパウダー20mgとo-ジクロロベンゼン15mLとを混合して、150℃で1時間撹拌することで調製したサンプル溶液について、下記の条件によりゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定を行った。測定結果から、市販の単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線に基づいて、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
・検出器:RI検出器
・移動相:o-ジクロロベンゼン(高速液体クロマトグラフ用)
・流量:1.0mL/分
・カラム:Shodex製AT-807Sを1本と東ソー製TSK-gelGMH-H6を2本連結したものを用いた。
・カラム温度:140℃
ポリエチレンパウダーをマイクロウェーブ分解装置(型式ETHOS TC、マイルストーンゼネラル社製)を用い加圧分解し、内部標準法にて、ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析装置、型式Xシリーズ X7、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)にて、ポリエチレンパウダー中のTi、Al、Zr、Hfの元素濃度を測定した。
ポリエチレンパウダーを自動試料燃焼装置(三菱化学アナリテック社製 AQF-100)で燃焼後、吸収液(Na2CO3とNaHCO3との混合溶液)に吸収させ、その吸収液をイオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製、ICS1500、カラム(分離カラム:AS12A、ガードカラム:AG12A)サプレッサー ASRS300)に注入させ塩素含有量を測定した。
押出機でポリエチレンパウダーと流動パラフィンとを混練する時間を通常の3分の1として、それ以外は実施例に記載の方法でポリエチレン微多孔膜を作成し、膜厚の均一性を測定することで、ポリエチレンパウダーの溶解性、及びポリエチレン分子の分散性を評価した。
△ ・・・ 変動幅が1.0μm以上3.0μm未満で、破れやピンホールは無い。
× ・・・ 変動幅が3.0μm以上、若しくは破れやピンホールが有る。
実施例に記載の方法でポリエチレン微多孔膜を作成し、微多孔膜100m2分について、目視観察を行い、面積10m2当たりの0.1mm2以上の未溶解ポリエチレンパウダー(欠点)の個数、及び0.5mm以上の微多孔膜表面の汚れの個数を数えた。判断基準は以下のとおりである。
〇 ・・・ 欠点が10m2当たり1個で、汚れがない。
△ ・・・ 欠点が10m2当たり2個以上5個未満で、汚れがない。
× ・・・ 欠点が10m2当たり5個以上、又は汚れが1個以上ある。
実施例に記載の方法でポリエチレン多孔質焼結体を作成し、強度及び通気度の測定を行った。多孔質焼結体の通気度の測定は、通気度測定機(TEXTEST社製「FX3360PORTAIR」)を用い、測定範囲20cm2、測定差圧125Paの条件にて測定した。強度は、JIS K 7127に記載された方法により引張破断応力を5回測定し、その平均を値とした。
〇 ・・・ 通気度が15SLB以上で、引張破断応力が2.8MPa以上3.5MPa未満。
〇 ・・・ 通気度が10SLB以上15SLB未満で、引張破断応力が3.5MPa以上。
△ ・・・ 通気度が10SLB以上15SLB未満で、引張破断応力が2.8MPa以上3.5MPa未満。
× ・・・ 通気度が10SLB未満、又は引張破断応力が2.8MPa未満。
〔固体触媒成分[A]の調製〕
充分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブにヘキサン1,300mLを添加した。10℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液600mLと1mol/Lの組成式AlMg5(C4H9)11(OSiH)2で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液800mLとを30分間かけて同時に添加した。添加後、ゆっくりと昇温し、60℃で2時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を除去し、ヘキサン1,500mLで5回洗浄することにより、固体触媒成分[A]を調製した。この固体触媒成分[A]1g中に含まれるチタン量は2.39mmolであり、固体触媒成分[A]の圧縮強度は1.1MPaであった。
(1)(B-1)担体の合成
充分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブに2.5mol/Lのヒドロキシトリクロロシランのヘキサン溶液1,000mLを仕込み、55℃で攪拌しながら組成式AlMg5(C4H9)11(OC4H9)2で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液2,300mL(マグネシウム2.68mol相当)を3時間かけて滴下し、さらに70℃に昇温して1時間攪拌しながら反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を除去し、1,600mLのヘキサンで5回洗浄した。この固体((B-1)担体)を分析した結果、固体1g当たりに含まれるマグネシウムが6.93mmolであった。
上記(B-1)担体110gを含有するヘキサンスラリー1,800mLに15℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液110mLと1mol/Lの組成式AlMg5(C4H9)11(OSiH)2で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液110mLとを同時に30分間かけて添加した。添加後、15℃で1.5時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を除去し、ヘキサン1,300mLで5回洗浄することにより、固体触媒成分[B]を調製した。この固体触媒成分[B]1g中に含まれるチタン量は0.62mmolであり、固体触媒成分[B]の圧縮強度は2.3MPaであった。
平均粒子径が6μm、表面積が650m2/g、粒子内細孔容積が2.1mL/g、圧縮強度が1.5MPaの球状シリカを、窒素雰囲気下、500℃で6時間焼成し、脱水した。脱水シリカの表面水酸基の量は、SiO2 1gあたり1.82mmol/gであった。窒素雰囲気下、容量1.8Lのオートクレーブ内で、この脱水シリカ40gをヘキサン800mL中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを攪拌下30℃に保ちながらトリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(濃度1mol/L)を80mL加え、その後3時間攪拌し、トリエチルアルミニウムとシリカの表面水酸基とを反応させ、トリエチルアルミニウム処理されたシリカと上澄み液とを含み、該トリエチルアルミニウム処理されたシリカの表面水酸基がトリエチルアルミニウムによりキャッピングされている成分[a]を得た。その後、得られた反応混合物中の上澄み液を除去し、ヘキサン800mLで5回洗浄することにより、トリエチルアルミニウム処理されたシリカのヘキサンスラリー880mLを得た。
平均粒子径が7μm、表面積が450m2/g、粒子内細孔容積が1.7mL/g、圧縮強度が6.0MPaの球状シリカを使用した以外は、担持型メタロセン触媒成分[C]の調製方法と同様の操作により、担持型メタロセン触媒成分[D]を得た。尚、担持型メタロセン触媒成分[D]の圧縮強度は5.9MPaであった。
(ポリエチレンの重合工程)
ヘキサン、エチレン、水素、触媒を、攪拌装置が付いたベッセル型300L重合反応器に連続的に供給した。重合圧力は0.5MPaであった。重合温度はジャケット冷却により83℃に保った。ヘキサンは40L/時間で30℃に調整して重合器の底部から供給し、エチレンガスは、重合器の底部、及び、液面と底部との中間の二カ所から供給口を攪拌翼の回転方向側に向けた配管から供給した。
ポリエチレンパウダー100質量部に、酸化防止剤としてペンタエリスリチル-テトラキス-[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリエチレンパウダー混合物を得た。得られたポリエチレンパウダー混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーを介して投入した。さらに流動パラフィン(松村石油(株)製P-350(商標))65部をサイドフィードで押出機に注入し、200℃条件で混練し、押出機先端に設置したTダイから押出した後、ただちに25℃に冷却したキャストロールで冷却固化させ、厚さ1500μmのゲル状シートを成形した。
ポリエチレンパウダーをJIS Z 8801規格に準拠したふるいにかけて分級し、目開きが150μmを通過して53μmを通過しなかったポリエチレンパウダーを多孔質焼結体原料として使用した。得られたポリエチレンパウダー100質量部に対して、ポリオキシソルビタンモノラウレート0.3質量部を添加して、ブレンダーで混合した。該ポリエチレンパウダー混合物をホッパーに投入してホッパー下部のローラーを移動速度(円周)9.5cm/分で回転させ樹脂を供給した。供給された樹脂は、移動速度10cm/分で回転している金属製の無端コンベアベルト上に厚さ0.505mmになるように堆積させた。次に200℃にセットされた加熱ゾーンを10分間かけて通過させた。加熱ゾーンの出口の樹脂温度は190℃であった。ロールで巻取りながら無端コンベアベルトから剥がすことで多孔質焼結体を得た。
重合工程において、重合温度78℃、重合圧力0.30MPa、水素濃度2.31mol%とした以外は、実施例1と同様の操作により、実施例2のポリエチレンパウダーを得た。実施例2の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例2のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度78℃、重合圧力0.35MPa、水素濃度2.60mol%とし、固体触媒成分[A]の代わりに固体触媒成分[B]を用い、トリイソブチルアルミニウムを8mmol/時間としたこと以外は、実施例1と同様の操作により、実施例3のポリエチレンパウダーを得た。実施例3の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例3のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度69℃、重合圧力0.35MPa、水素なしとし、1-ブテンをエチレンに対して1.02mol%気相から導入し、フラッシュタンクに1-ブタノールを供給しなかった以外は、実施例1と同様の操作により、実施例4のポリエチレンパウダーを得た。実施例4の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例4のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度75℃、重合圧力0.51MPa、水素濃度0.13mol%とし、固体触媒成分[A]の代わりに固体触媒成分[B]を用い、トリイソブチルアルミニウムを9mmol/時間としたこと以外は、実施例1と同様の操作により、実施例5のポリエチレンパウダーを得た。実施例5の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例5のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度70℃、重合圧力0.80MPa、水素濃度0.01mol%とし、固体触媒成分[A]の代わりに固体触媒成分[C]を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、実施例6のポリエチレンパウダーを得た。実施例6の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例6のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度65℃、重合圧力0.55MPa、水素なしとし、固体触媒成分[A]の代わりに固体触媒成分[D]を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、参考例7のポリエチレンパウダーを得た。参考例7の微多孔膜及び多孔質焼結体は参考例7のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度75℃、重合圧力0.55MPa、水素濃度0.20mo%とし、固体触媒成分[A]の代わりに固体触媒成分[B]を用い、トリイソブチルアルミニウムの添加速度を9mmol/時間としたこと以外は、実施例1と同様の操作により、実施例8のポリエチレンパウダーを得た。実施例8の微多孔膜及び多孔質焼結体は実施例8のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度66℃、重合圧力0.49MPa、水素なしとし、固体触媒成分[A]を40℃に調整して添加した以外は、実施例1と同様の操作により、比較例1のポリエチレンパウダーを得た。比較例1の微多孔膜及び多孔質焼結体は比較例1のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
重合工程において、重合温度65℃、重合圧力0.26MPa、水素なしとし、1-ブテンをエチレンに対して2.56mol%気相から導入し、フラッシュタンクに1-ブタノールを供給せず、88℃で乾燥した以外は、実施例1と同様の操作により、比較例2のポリエチレンパウダーを得た。比較例2の微多孔膜及び多孔質焼結体は比較例2のポリエチレンパウダー用いた以外は実施例1と同様な操作によって得た。得られたポリエチレンパウダーの特性を表1に示す。
ヘキサン14L(総量)を入れた攪拌装置が付いたベッセル型30L重合反応器にエチレンと水素(8.25mol%)とを供給し、重合圧力を0.30MPaとした。助触媒としてトリイソブチルアルミニウム1.0mmolを添加し、その後、固体触媒成分[A]を重合温度と同じ温度に調整して、0.02g分を添加することで、重合反応を開始した。エチレンガスは、重合器の底部、及び、液面と底部との中間の二カ所から供給口を攪拌翼の回転方向側に向けた配管から各々0.25L/分の一定速度でフィードし、重合圧力は0.30MPaを維持した。重合温度はジャケット冷却により73℃(重合開始温度)から78℃(最高到達温度)に保った。
ヘキサン、エチレン、水素、触媒を、攪拌装置が付いたベッセル型300L重合反応器に連続的に供給した。重合圧力は0.5MPaであった。重合温度はジャケット冷却により83℃に保った。ヘキサンは40L/時間で30℃に調整して重合器の底部から供給し、エチレンガスは重合器の底部から供給口を真下に向けた配管から供給した。
Claims (11)
- 135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が2.0dL/g以上20.0dL/g未満であって、
120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)が0.1%以上35%未満であり、
120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積が0.05m 2 /g以上0.35m 2 /g未満である、
ポリエチレンパウダー。 - BET法により測定した相対圧0.120~0.200における吸着量から得られた線形近似式の傾きが、0.03以上0.20未満である、請求項1に記載のポリエチレンパウダー。
- 120℃で5時間加熱する前のBET法により測定した比表面積Aに対する、120℃で5時間加熱した後のBET法により測定した比表面積Bの減少率((A-B)/A×100)が10%以上35%未満である、請求項1又は2に記載のポリエチレンパウダー。
- BET法により測定した相対圧0.120~0.200における吸着量から得られた線形近似式の傾きが、0.07以上0.18未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。
- 粒子径106μm未満の粒子の含有量が、10.0質量%以上50.0質量%未満であり、
粒子径53μm未満の粒子の含有量が、3.0質量%未満である、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。 - 固め見掛けかさ密度が、0.50g/cm3以上0.65g/cm3以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。
- 粒子径100μmの粒子の10%変位時の圧縮強度が、4.0MPa以上10.0MPa未満である、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。
- ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から求められる分子量10,000未満の割合が5%未満である、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。
- Al、Ti、Zr及びHfの総含有量が、1ppm以上10ppm以下であって、塩素含有量が30ppm未満である、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダー。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載のポリエチレンパウダーを成形してなる成形体。
- 前記成形体が、微多孔膜、高強度繊維又は多孔質焼結体である、請求項10に記載の成形体。
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