JP7359773B2 - エチレン/coインターポリマー及びその製造プロセス - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2017年10月31日に出願された米国仮特許出願第62/579,571号の優先権を主張するものであり、その全容は本明細書において参照により援用されている。
低密度ポリエチレン(LDPE)をはじめとする多様なポリマーを紙及びペーパーボードに押出コーティングする企業各社は、良好な「繊維引裂き」接着を達成するうえでの問題をひっきりなしに抱えている。この繊維引裂き接着は、ポリマーと紙との間の接着を、紙繊維どうしの間の接着を超える程度に増強するのに必要とされる接着量である。この接着が受け入れ可能なものと見なされるのは、紙基材からポリマーが牽引されたときに、繊維引裂きが生起される場合である。この接着が受け入れ難いものと見なされるのは、紙からポリマーが牽引されたにもかかわらず、繊維が出ない場合(繊維が引き裂かれずじまいの場合)である。また、多層基材の製造に使用される押出ラミネーションプロセスにおいても、接着の向上が所望される。コーティング及びフィルムに使用されるエチレン系ポリマーが開示されている参考文献は、次の通り:国際公開公報:国際公開第2014/105608号、国際公開第2011/071843号、国際公開第1991/18944号、国際公開第2007/110127号、国際公開第1997/45465号、国際公開第2012/057975号、国際公開第2012/084787号;米国特許第9523015号;同第6407191号;同第5178960号;同第3860538号;同第4714741号;同第6558809号;同第4962164号;同第3676401号;英国特許第1448062号;欧州特許第0230143(B1)号;米国特許出願公開第2017/0114163号;同第2017/0107315号;同第2008/0242809号、ならびにEthylene-Carbon Monoxide Extrudable Adhesive Copolymers for Polyvinylidene Chloride、June 1988 Tappi Journal,pp.140-144;Scott et al.、及びDegradable Polymers,Principles and Applications,Chapter 8:Ethylene-carbon monoxide copolymers,pp.156-168,Chapman and Hall(1995)である。
周知のように、従来のポリマーを用いてライン速度を漸増させて押出コーティングラインを実行した場合、結果として得られる繊維引裂き接着は、受け入れ難いものとなる。この接着は、溶融ポリマーが押出ダイから出された際、及び紙に接触する前の(またはエアギャップ内にある時点における)、溶融ポリマーの酸化に付随するものである。ライン速度を高速化した場合、溶融ポリマーカーテンがあまり時間をかけずに酸化されてしまい、接着が弱くなる可能性がある。高速な押出コーティングラインにおいて使用可能であり、溶融強度に優れ且つ紙基材への接着が良好であり、低温の溶融温度においても使用可能であり、しかも/あるいは、紙基材のライン速度を高速にしても使用可能なものとされる、新規なエチレン系ポリマーに対してニーズが存在している。これらのニーズを満たしてきたのが、以下の発明である。
高圧フリーラジカル重合により形成されたエチレン/COインターポリマー含有の組成物であって、本エチレン/CO(一酸化炭素)インターポリマーが、次の特性:
a)CO含有量が、インターポリマーの重量を基準にして「0より大きい」重量パーセントから10重量パーセントCO(一酸化炭素)以下であることと、
b)融点(T)(単位:℃)が、次の関係:
(℃)が、601.4×(密度、単位:g/cc)-452.5(℃)以下であることを満たすことと、を具備する組成物。
本発明において使用されるリアクター系を示す。 本発明例の溶融強度対COレベル(%)の対数スケールのプロットを示す。 本発明例の溶融強度対COレベル(%)の線形スケールプロットを示す。 本発明例の融解温度対密度を示す。
既述の本エチレン/COインターポリマー、及び更なるコポリマーを使用することにより、溶融強度を上昇させること、及び基材への低温接着を向上させることが可能となる、という発見が為されてきた。エチレン/COインターポリマー及びコポリマーを、2~3wt%のCOで作製した場合、1wt%以下のCOで作製した場合と比較して、溶融強度が実質的に高くなる、という発見も為されてきた。また、試料のCOレベルを上昇させた場合、COレベルを下降させた場合と比較して、低温での接着が向上するという結果が得られる。
高圧フリーラジカル重合により形成されたエチレン/COインターポリマー含有の組成物であって、本エチレン/COインターポリマーが、次の特性:
a)CO含有量が、インターポリマーの重量を基準にして「0より大きい」重量パーセント乃至10重量パーセントCO(一酸化炭素)以下であることと、
b)融点(T)(単位:℃)が、次の関係:
(℃)が、601.4(℃/(g/cc))×(密度、単位:g/cc)-452.5(℃)以下であることを満たすことと、を具備する組成物。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
本組成物は、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
エチレン/COインターポリマー、及び更なるコポリマーは、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
本明細書において、CO含有量は、ポリマー中の重合済みCOを指す。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのCO含有量は、インターポリマーの重量を基準にして0.1wt%~10wt%未満、または0.2~10wt%未満、または0.5wt%~10wt%未満である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのCO含有量は、インターポリマーの重量を基準にして1.0wt%~9.0wt%、または1.0wt%~9.0wt%または1.2~8.0wt%、または1.4wt%~7.0wt%、または1.6wt%~6.0wt%、または1.8wt%~5.0wt%である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのCO含有量は、インターポリマーの重量を基準にして1.2wt%以上、または1.4wt%以上、または1.6wt%以上、または1.8wt%以上、または2.0wt%以上、または2.2wt%以上、または2.4wt%以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのCO含有量は、インターポリマーの重量を基準にして4.0wt%以下、または3.8wt%以下、または3.6wt%以下、または3.4wt%以下、または3.2wt%以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、次の関係:MS(cN)≧2.0×(wt%CO)+2.0を満たす。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのメルトインデックス(I)は、0.1~100g/10分、または0.5~50g/10分、または1.0~30g/10分である。加えて、エチレン/COインターポリマーのメルトインデックス(I)は、0.1~6g/10分、または0.3~3g/10分、または0.3~0.7g/10分であり得る。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのメルトインデックス(I)は、1.5g/10分以上、または2.0g/10分以上、または2.5g/10分以上、または3.0g/10分以上、または3.5g/10分以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのメルトインデックス(I)は、20g/10分以下、または15g/10分以下、または10g/10分以下、または8.0g/10分以下、または7.0g/10分以下、または6.0g/10分以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのT(℃)は、601.4(℃/(g/cc))×(密度、単位:g/cc)-460.0(℃)以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの融解温度(T)は、102℃以上、または103℃以上、または104℃以上、または105℃以上、または106℃以上(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの融解温度(T)は、114℃以下、または113℃以下、または112℃以下、または111℃以下、または110℃以下、または109℃以下(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン系ポリマーの融解温度(T)は、102℃~114℃、または103℃~113℃、または104℃~112℃、または105℃~111℃、または106℃~110℃(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの結晶化温度(T)は、91℃以上、または92℃以上、または93℃以上、または94℃以上(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの結晶化温度(T)は、99℃以下、または98℃以下、または97℃以下、または96℃以下(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの結晶化度(%)は、45以上、または46以上、または47以上、または48以上、または49以上(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの結晶化度(%)は、55以下、または54以下、または53以下、または52以下、または51以下(DSC(ピーク温度)により算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの密度は、0.940g/cc以上、または0.945g/cc以上、または0.950g/cc以上、または0.955g/cc以上(1cc=1cm)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの密度は、0.990g/cc以下、または0.985g/cc以下、または0.980g/cc以下、または0.975g/cc以下、または0.970g/cc以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの密度は、0.910g/cc以上、または0.912g/cc以上、または0.915g/cc以上、または0.918g/cc以上、または0.920g/cc以上、または0.922g/cc以上、または0.925g/cc以上、または0.928g/cc以上、または0.930g/cc以上、または0.932g/cc以上、または0.935g/cc以上(1cc=1cm)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの密度は、0.950g/cc以下、または0.948g/cc以下、または0.945g/cc以下、または0.942g/cc以下、または0.941g/cc以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの密度は、0.910~0.950g/cc(1cc=1cm)、または0.920~0.950g/cc、または0.925~0.950g/cc、または0.930~0.945g/cc、または0.935~0.942g/ccである。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの分子量分布(cc-GPC Mw/Mn)は、8.0以上、または8.5以上、または9.0以上、または9.5以上、または10.0以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの分子量分布(cc-GPC Mw/Mn)は、15.0以下、または14.5以下、または14.0以下、または13.5以下、または13.0以下、または12.5以下、または12.0以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの分子量分布(cc-GPC Mw/Mn)は、8.0~14.0、更に9.0~13.0、更には10.0~12.0(従来のGPCにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
代替の実施形態において、エチレン/COインターポリマーの分子量分布(cc-GPC Mw/Mn)は、3~12、または4~11、または4.5~11である。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの数平均分子量(cc-GPC Mn)は、10,000g/mol以上、または11,000g/mol以上、または12,000g/mol以上、または13,000g/mol以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの数平均分子量(cc-GPC Mn)は、20,000g/mol以下、または19,000g/mol以下、または18,000g/mol以下、または17,000g/mol以下、または16,000g/mol以下、または15,000g/mol以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン系ポリマーの数平均分子量(Mn)は、10,000g/mol~25,000g/mol、更には10,000g/mol~20,000g/mol、更には11,000g/mol~19,000g/mol、更には11,000g/mol~16,000g/mol、更には12,000g/mol~15,000g/mol(従来のGPCにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの重量平均分子量(cc-GPC Mw)は、100,000g/mol以上、130,000g/mol以上、または135,000g/mol以上、または140,000g/mol以上、または145,000g/mol以上である。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの重量平均分子量(cc-GPC Mw)は、200,000g/mol以下、または195,000g/mol以下、または190,000g/mol以下、または185,000g/mol以下、または180,000g/mol以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの重量平均分子量(Mw)は、135,000g/mol~190,000g/mol、更には140,000g/mol~185,000g/mol、更には145,000g/mol~180,000g/mol(従来のGPCにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
代替の実施形態において、エチレン/COインターポリマーの重量平均分子量(cc-GPC Mw)は、60,000~150,000g/mol、または65,000~150,000g/mol、または70,000~145,000g/molであり得る。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの損失正接(0.1rad/秒、190℃)は、1.50以上、2.00以上、3.00以上、または3.10以上、または3.20以上、または3.30以上、または3.40以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの損失正接(0.1rad/秒、190℃)は、6.40g/mol以下、または6.20g/mol以下、または6.00g/mol以下、または5.80g/mol以下、または5.60g/mol以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(0.1rad/秒、190℃)は、1800Pa・s以上、2,000Pa・s以上、または2,200Pa・s以上、または2,400Pa・s以上、または2,600Pa・s以上、または2,800Pa・s以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(0.1rad/秒、190℃)は、5,000Pa・s以下、または4,800Pa・s以下、または4,600Pa・s以下、または4,400Pa・s以下、または4,200Pa・s以下、または4,000Pa・s以下、または25,000Pa・s以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(0.1rad/秒、190℃)は、1800~30,000Pa・s、または2000~25,000Pa・sである。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(100rad/秒、190℃)は、200Pa・s以上、220Pa・s以上、240Pa・s以上、260Pa・s以上、または270Pa・s以上、または280Pa・s以上、または290Pa・s以上、または300Pa・s以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(100rad/秒、190℃)は、370Pa・s以下、または360Pa・s以下、または350Pa・s以下、または340Pa・s以下、または330Pa・s以下、または320Pa・s以下、または800Pa・s以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度(100rad/秒、190℃)は、200~1,000Pa・s、または220~800Pa・sである。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度比(V0.1/V100、190℃)は、7.0以上、または7.5以上、または8.0以上、または8.5以上、または9.0以上、または9.5以上、または15以上、または20以上、または30以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの粘度比(V0.1/V100、190℃)は、15.5以下、または15.0以下、または14.5以下、または14.0以下、または13.5以下、または13.0以下、または12.0以下、または11.0以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのgpcBRは、2.45以上、または2.50以上、または2.55以上、または2.60以上、または2.65以上、または2.70以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのgpcBRは、3.20以下、または3.15以下、または3.10以下、または3.05以下、または3.00以下、または2.95以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン系ポリマーのgpcBRは、2.50~3.20、更には2.60~3.10、更には2.70~3.00である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン系ポリマーのgpcBRは、1.00~3.20、または1.10~3.10、または1.10~3.00である。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのアミル(C5)基レベルは、炭素原子1000個当たり0.50アミル基以上、または炭素原子1000個当たり0.75アミル基以上、または炭素原子1000個当たり1.00アミル基以上、または炭素原子1000個当たり1.10アミル基以上、または炭素原子1000個当たり1.20アミル基以上(13C NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのアミル(C5)基レベルは、炭素原子1000個当たり5.00アミル基以下、または炭素原子1000個当たり4.00アミル基以下、または炭素原子1000個当たり3.00アミル基以下、または炭素原子1000個当たり2.00アミル基以下(13C NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのビニル基レベルは、炭素原子1000個当たり0.030ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.035ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.050ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.055ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.060ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.065ビニル基以上、または炭素原子1000個当たり0.070ビニル基以上(H NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーのビニル基レベルは、炭素原子1000個当たり0.250ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.200ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.110ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.105ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.100ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.090ビニル基以下、または炭素原子1000個当たり0.095ビニル基以下(H NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの総不飽和レベルは、炭素原子1000個当たり0.15以上の不飽和、炭素原子1000個当たり0.20以上の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.22以上の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.24以上の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.26以上の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.28以上の不飽和(H NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーの総不飽和レベルは、炭素原子1000個当たり0.60以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.55以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.44以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.42以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.40以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.38以下の不飽和、または炭素原子1000個当たり0.36以下の不飽和(H NMRにより算定)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、インターポリマーの重量を基準にして80wt%以上、または85wt%以上の重合エチレンを含む。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、インターポリマーの重量を基準にして90wt%以上、または95wt%以上の重合エチレンを含む。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、COコモノマーを含む低密度ポリエチレン(LDPE)である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、重合形態のエチレン及びCOを唯一のモノマータイプとして含む、コポリマーである。更なる実施形態において、エチレン/COコポリマーは、コポリマーの重量を基準にして過半量の重合エチレンを含む。更なる実施形態において、エチレン/COコポリマーは、コポリマーの重量を基準にして90wt%以上、または95wt%以上、または98wt%以上の重合エチレンを含む。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、本組成物の重量を基準にして10wt%以上、または20wt%以上、または30wt%以上、または40wt%以上、または50wt%以上、または60wt%以上、または70wt%以上、または80wt%以上、または90wt%以上、または95wt%以上、または98wt%以上、または99wt%以上にて存在する。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、本組成物の重量を基準にして10~50wt%、または20~40wt%の量にて存在する。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、本組成物の重量を基準にして60~90wt%、または65~85wt%の量にて存在する。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、本組成物の重量を基準にして1.0~10wt%、または1.5~5.0wt%の量にて存在する。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、本組成物は更に、第2のエチレン系ポリマーを含む。更なる実施形態において、第2のエチレン系ポリマーは、LDPE、エチレン/α-オレフィンインターポリマー、またはそれらの組み合わせから選択される。
一実施形態において、本組成物は更に、別のエチレン系ポリマーを含む。このエチレン系ポリマーは、密度、メルトインデックス、コモノマー、コモノマー含有量のような1つ以上の特性が、エチレン/COインターポリマー、及び更なるコポリマーとは異なる。好適な他のエチレン系ポリマーとしては、限定されるものではないが、DOWLEXポリエチレン樹脂、TUFLIN線状低密度ポリエチレン(LLDPE)樹脂、ELITE及び/またはELITE AT強化ポリエチレン樹脂(いずれもダウケミカルカンパニーから入手可能)、高密度ポリエチレン(d≧0.955g/cc)、中密度ポリエチレン(密度0.935~0.955g/cc)、EXCEEDポリマー及びENABLEポリマー(両方ともエクソンモービル製)、LDPE、及びEVA(エチレンビニル酢酸ビニル)が挙げられる。
一実施形態において、本組成物は更に、プロピレン系ポリマーを含む。好適なプロピレン系ポリマーとしては、ポリプロピレンホモポリマー、プロピレン/α-オレフィンインターポリマー及びコポリマー、ならびにプロピレン/エチレンインターポリマー及びコポリマーが挙げられる。
一実施形態において、本組成物は更に、不均一に分岐したエチレン/α-オレフィンインターポリマー、好ましくは不均一に分岐したエチレン/α-オレフィンコポリマーを含む。一実施形態において、不均一に分岐したエチレン/α-オレフィンインターポリマー、好ましくは不均一に分岐したエチレン/α-オレフィンコポリマーの場合、密度は、0.89~0.94g/cc、更には0.90~0.93g/ccである。更なる実施形態において、本組成物は、本組成物の重量を基準にして1~99重量パーセント、更には15~85重量パーセントの、エチレン/COインターポリマーを含む。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、本組成物のイオウ含有量は、本組成物の重量を基準にして5ppm未満、更には2ppm未満、更には1ppm未満、更には0.5ppm未満である。一実施形態において、本組成物にはイオウが含有されていない。
一実施形態において、本組成物は、本組成物の重量を基準にして1.5~80wt%のエチレン/COインターポリマー、及び更なるエチレン/COコポリマーを含む。更なる実施形態において、本組成物は更に、LLDPEを含む。
一実施形態において、本組成物は、本組成物の重量を基準にして1.5~20wt%のエチレン/COインターポリマー、及び更なるエチレン/COコポリマーを含む。更なる実施形態において、本組成物は更に、LLDPEを含む。
一実施形態において、本組成物は、本組成物の重量を基準にして20~80wt%、または30~80wt%、または40~80wt%、または50~80wt%のエチレン/COインターポリマー,及び更なるエチレン/COコポリマーを含む。更なる実施形態において、本組成物は更に、LLDPEを含む。
本発明の組成物は、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。本発明のエチレン/COインターポリマーは、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。本発明のエチレン/COコポリマーは、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
また、本明細書に記載されている1つ以上の実施形態の組成物から形成された少なくとも1つのコンポーネントを含む物品も、提供されている。更なる実施形態において、物品は、コーティングされた基材またはフィルムである。
一実施形態において、物品は、押出コーティングまたは押出ラミネーションにより製造されるコーティングである。一実施形態において、物品は、コーティングされた基材である。更なる実施形態において、基材は、紙製品である。一実施形態において、物品は、ラミネートされた基材である。更なる実施形態において、基材は、紙製品である。一実施形態において、物品は、押出コーティングまたは押出ラミネーションにより製造されている。本発明の物品は、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
また、本発明は、本明細書に記載される1つ以上の実施形態の組成物から形成されるコーティングを提供する。本発明のコーティングは、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
また、本明細書に記載されている1つ以上の実施形態の組成物を形成するためのプロセスも提供されている。前記プロセスが、高圧フリーラジカル重合プロセスを用いてエチレン及びCOを重合させ、エチレン/COインターポリマーを形成することを含み、且つ重合の発生するリアクターコンフィグレーションが、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのオートクレーブリアクターと、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのチューブ状リアクターと、を含み、且つオートクレーブリアクター内で、重合が、FRmautoと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」、及びFRlautoと標示された少なくとも1つの「低温フリーラジカル開始剤」の存在下にて重合が発生し、オートクレーブリアクター内の各反応ゾーンでFRmauto対FRlautoの重量比(ratioauto)が0.04~1.00であり、且つ
チューブ状リアクター内で、重合が、FRhtubeと標示された少なくとも1つの「高温フリーラジカル開始剤」、及びFRmtubeと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」の存在下にて重合が発生し、且つチューブ状リアクター内の各反応ゾーンでFRhtube対FRmtubeの重量比(ratiotube)は、0.06~0.50である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクター内の各反応ゾーンでFRmauto対FRlautoの重量比(ratioauto)は、0.05以上、または0.06以上、または0.07以上、または0.08以上、または0.09以上、または0.10以上、または0.11以上、または0.12以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、オートクレーブリアクター内の各反応ゾーンでFRmauto対FRlautoの重量比(ratioauto)は、0.90以下、または0.80以下、または0.70以下、または0.60以下、または0.50以下、または0.40である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、チューブ状リアクター内の各反応ゾーンでFRhtube対FRmtubeの重量比(ratiotube)は、0.07以上、または0.08以上、または0.09以上、または0.10以上、または0.11以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、チューブ状リアクター内の各反応ゾーンでFRhtube対FRmtubeの重量比(ratiotube)は、0.45以下、または0.40以下、または0.35以下、または0.30以下、または0.25以下、または0.20以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクターで、「反応ゾーンに添加されたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに添加されたCOの量」の重量比は、30以上、または35以上、または40以上、または45以上、または50以上、または55以上、または60以上、または65以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、「反応ゾーンに添加されたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに添加されたCOの量」の重量比は、400以下、または395以下、または390以下、または385以下、または380以下、または375以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクターで、「反応ゾーンに添加されたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに添加されたCOの量」の重量比は、95以上、または100以上、または105以上、または110以上である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。一実施形態において、「反応ゾーンに添加されたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに添加されたCOの量」の重量比は、205以下、または200以下、または195以下、または190以下、または185以下、または180以下である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクターで、「反応ゾーンに添加されたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに添加されたCOの量」の重量比は、388~39である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクターの各反応ゾーンの重合温度は、独立に190℃~270℃、または200℃~260℃、または210℃~250℃、または220℃~240℃である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、オートクレーブリアクターの各反応ゾーンの重合温度は、独立に250℃未満、または245℃以下、または240℃以下、または235℃である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
一実施形態において、チューブ状リアクター内の各反応ゾーン内の重合温度は、独立に260℃~300℃、または265℃~295℃、または270℃~290℃、または270℃~285℃である。更なる実施形態において、エチレン/COインターポリマーは、エチレン/COコポリマーである。
本発明のプロセスは、本明細書に記載されている2つ以上の実施形態の組み合わせを含む場合がある。
プロセス
エチレン/COインターポリマーまたはコポリマーを製造するには、本明細書に記載されているように、高圧のフリーラジカル開始重合が使用される。公知となっている高圧フリーラジカル開始重合プロセスタイプには、2通りがある。第1のタイプには、1つ以上の反応ゾーンを有する撹拌オートクレーブ容器が使用されている。本オートクレーブリアクターは通例、開始剤用またはモノマー原料用、あるいはその両用の注入点をいくつか具備している。第2のタイプの場合、1つ以上の反応ゾーンを有するジャケット付きチューブが、リアクターとして使用される。適切なリアクターの長さは、限定されるものではないが、100~3000メートル(m)、または1000~2000mであり得る。いずれかのタイプのリアクターの反応ゾーンの開始は、通常、いずれかの反応開始剤、例えばエチレン、連鎖移動剤(またはテロマー)、コモノマー、及びそれらの任意の組み合わせの側面噴射(side injection)により定義されるのが、一般的である。高圧プロセスの遂行には、オートクレーブまたはチューブ状リアクターで、1つ以上の反応ゾーンを有するものを使用してもよいし、あるいはオートクレーブ及びチューブ状リアクターで、各々に1つ以上の反応ゾーンが含まれるものを併用してもよい。
連鎖移動剤(CTA)を使用することにより、分子量を制御することが可能である。一実施形態では、1つ以上の連鎖移動剤(CTA)を、本発明の重合プロセスに加える。使用可能なCTAの代表としては、限定されるものではないが、プロピレン、イソブタン、n-ブタン、1-ブテン、メチルエチルケトン、アセトン、及びプロピオンアルデヒドが挙げられる。一実施形態において、本プロセスにおいて使用されるCTAの量は、反応混合物総量の0.03~10重量パーセントである。
エチレン/COインターポリマーの製造に使用されるエチレンを、精製されたエチレンとしてもよい。この精製済みエチレンは、ループリサイクルストリームから極性成分を除去することにより、または反応系コンフィグレーションを使用ことにより、得られる。結果として、新鮮なエチレンだけを使用して、本発明のポリマーを製造する。稀れではあるが、エチレン系ポリマーを製造する際に、精製エチレンだけが必要とされることもある。そのような事例では、再循環ループから得られたエチレンが使用される場合もある。
添加剤
本発明の組成物は、1つ以上の添加剤を含む場合がある。添加剤としては、限定されるものではないが、安定剤、可塑剤、帯電防止剤、顔料、染料、核剤、充填剤、スリップ剤、難燃剤、加工助剤、発煙防止剤、粘度調整剤、及びブロッキング防止剤が挙げられる。ポリマー組成物は、例えば、本発明のポリマー組成物の重量を基準にして10%未満(総合重量基準)の1つ以上の添加剤を含み得る。
一実施形態において、本発明のポリマーは、1つ以上の安定剤、例えば、IRGANOX1010、IRGANOX1076、及びIRGAFOS168(チバスペシャリティケミカルズ;スイス国グラットブルック)のような酸化防止剤で処理される。ポリマーは、押出または他の溶融プロセスに先立って、1つ以上の安定剤で処理されるのが、一般的である。可塑剤のような加工助剤としては、限定されるものではないが、フタル酸ジオクチル及びフタル酸ジイソブチルなどのフタル酸エステル、ラノリン及びパラフィンなどの天然油、石油精製により得られるナフテン系及び芳香族油、ロジンまたは石油原料由来の液体樹脂が挙げられる。加工助剤として有用な油の例示的なクラスとしては、KAYDOLオイル(ケムチュラコーポレーション;コネチカット州ミドルベリー)、及びSHELLFLEX371ナフテン油(シェルルブリカンツ;テキサス州ヒューストン)などの白色鉱油が挙げられる。TUFFLOオイル(ライオンデルルーブリカント;テキサス州ヒューストン)は、他の好適なオイルの1つである。
本発明のポリマーと他のポリマーとのブレンド、及び混合を実施してもよい。本発明のポリマーとブレンドするのに好適なポリマーには、天然及び合成ポリマーが包含される。ブレンドするための例示的なポリマーとしては、プロピレン系ポリマー(例えば、耐衝撃性改良ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン及びランダムエチレン/プロピレンコポリマー);多様な種類のエチレン系ポリマー、例えば、高圧、フリーラジカルLDPE、チーグラー・ナッタ触媒で調製されたLLDPE;シングルサイト触媒で調製されたPE(ポリエチレン)、例えば、複数原子炉PE(「リアクター内での」チーグラー・ナッタPEとシングルサイト触媒PEとのブレンド、例えば、米国特許第6,545,088号(Kolthammer et al.);同第6,538,070号(Cardwell,et al.);同第6,566,446号(Parikh,et al.);同第5,844,045号(Kolthammer et al.);同第5,869,575号(Kolthammer et al.);及び同第6,448,341号(Kolthammer et al.))に開示されている製品));EVA;エチレン/ビニルアルコール共重合体;ポリスチレン;衝撃改質ポリスチレン;ABS;スチレン/ブタジエンブロックコポリマー及びその水素化誘導体(SBS及びSEBS);ならびに熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。オレフィンプラストマー及びエラストマーのような均質ポリマー、エチレン及びプロピレン系コポリマー(例えば、商品名VERSIFY Plastomers&Elastomers(ダウケミカルカンパニー)及びVISTAMAXX(エクソンモービルケミカルカンパニー)で入手可能なポリマー)はまた、本発明のポリマーを含むブレンドの成分としても有用であり得る。
用途
エチレン/COインターポリマー含有の組成物は、多様な押出コーティング用途(シュガーパウチ、ペーパーボード、温冷飲料カップ、ゲーブルトップカートン、不織布、織布基材、練り歯磨きチューブ、スタンドアップパウチ、または他の基材など)において使えるが、従来のLDPEまたはLLDPE(またはいずれかのブレンド)のポリマーは、接着が低劣であるため、不利益であるとされてきた。また、本発明のポリマーは、無菌ドリンクボックス、スナックパッケージ、リームラップ、スタンドアップパウチ、練り歯磨きチューブ、チーズパッケージ、ラミネートフィルムなどの多層構造において接着性が向上することが有益となる様々な押出ラミネーションにおいて、またはその他のLDPEもしくはLLDPE(またはいずれかのブレンド)は接着が低劣であるという理由から不利益であるとされてきた押出ラミネーションにおいて使用することができる。
本発明の組成物は、様々な従来の熱可塑性加工プロセスで使用することにより、単層及び多層フィルムをはじめとする有用な物品を製造することを可能にしている。これらの有用物品を製造する手段としては、インフレーションフィルムプロセス(例えば、空気急冷インフレーションフィルムプロセス);キャストフィルムまたはキャストシートプロセス(例えば、冷却ローラーを使用して押し出された溶融ポリマーを、急冷すること);またはフィルムもしくはシート押出(例えば、水浴を利用すること等)が挙げられる。また、これらの物品には、フィルムだけでなく、成形物品(例えば、ブロー成形、射出成形、または回転成形物品;コーティング;繊維;及び織布もしくは不織布)も、包含され得る。
エチレン/COインターポリマー含有の組成物が用いられているフィルムは、種類が多岐にわたっている。例えば、限定されるものではないが、押出コーティング、食品包装、消費者、工業、農業(アプリケーションまたはフィルム)、ラミネーションフィルム、フレッシュカットプロデュースフィルム、肉フィルム、チーズフィルム、飴玉フィルム、透明度収縮フィルム、照合収縮フィルム、延伸性フィルム、牧草梱包用フィルム、温室フィルム、燻蒸フィルム、内張り用フィルム、延伸性フード、頑丈な輸送用袋、ペットフード、サンドイッチバッグ、封止剤、及びオムツの外側カバーが挙げられる。
エチレン/COインターポリマー含有の組成物は、ワイヤー及びケーブルのコーティング操作、真空成形操作のためのシート押出、ならびに射出成形、ブロー成形プロセスまたは回転成形プロセスの使用を含む成形品の成形といった用途にも使える。本発明のポリマーの好適な用途としては、ほかにも、弾性フィルム及び繊維、器具の取っ手のようなソフトタッチグッズ;ガスケット及びプロファイル;自動内装部品及びプロファイル;発泡製品(連続気泡及び独立気泡の両方);高密度ポリエチレン及び他のオレフィンポリマーなどの他の熱可塑性ポリマーの耐衝撃性改良剤;キャップ用内張り材;ならびに床張り材が挙げられる。
定義
本明細書中に使用されている「高圧フリーラジカル重合プロセス」という語句は、少なくとも1000bar(100MPa)の高圧にて遂行されるフリーラジカル開始重合を指す。
本明細書中に使用されている「ポリマー」という用語は、同じタイプでも異なるタイプでも、モノマーを重合することによって調製されるポリマー化合物を指す。ゆえに、ポリマーという総称には、ホモポリマーという用語(1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指し、微量の不純物がポリマー構造に組み込まれる可能性があることを理解して採用される)、及び以下に定義されているインターポリマーという用語が包含される。痕跡量の不純物(例えば、触媒残留物)が、ポリマー中に取り込まれ且つ/またはポリマーの内部に組み込まれる場合もある。
本明細書中に使用されている「インターポリマー」という用語は、少なくとも2つの異なるタイプのモノマーを重合することによって調製される、ポリマー類を指す。インターポリマーの総称には、コポリマー(2つの異なるタイプのモノマーから調製されたポリマーを指すために使用されるもの)と、3つ以上の異なるタイプのモノマーから調製されたポリマーと、が包含される。
本明細書中に使用されている「エチレン系ポリマー」という用語は、(ポリマーの重量を基準にして)50wt%または過半量の重合エチレンモノマーを含み、任意で少なくとも1つのコモノマーを含み得るポリマーを指す。
本明細書中に使用されている「エチレン/α-オレフィンインターポリマー」という用語は、(インターポリマーの重量を基準にして)50wt%または過半量の重合エチレンモノマー及び少なくとも1つのα-オレフィンを含む、インターポリマーを指す。本明細書中に使用されている「エチレン/α-オレフィンコポリマー」という用語は、(コポリマーの重量を基準にして)50wt%または過半量の重合エチレンモノマーとα-オレフィンとを、(唯一2つのモノマータイプとして)含む、コポリマーを指す。
本明細書中に使用されている「エチレン/COインターポリマー」という用語は、(インターポリマーの重量を基準にして)50wt%または過半量の重合エチレンモノマーと一酸化炭素(CO)とを含む、インターポリマーを指す。本明細書中に使用されている「エチレン/COポリマー」という用語は、(コポリマーの重量を基準にして)50wt%または過半量の重合エチレンモノマーと一酸化炭素(CO)とを、(唯一2つのモノマータイプとして)含む、コポリマーを指す。
本明細書中に使用されている「プロピレン系ポリマー」という用語は、(ポリマーの重量を基準にして)過半量の重合プロピレンモノマーを含み、且つ、任意に少なくとも1つのコモノマーを含み得る、ポリマーを指す。
本明細書中に使用されている「組成物」という用語には、本組成物を構成する材料の混合物、ならびに本組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物が包含される。
「ブレンド」または「ポリマーブレンド」という用語が使用されている場合、2つ以上のポリマーの混合物を指す。ブレンドとは、混和性がある場合もあれば、混和性が無い(分子レベルでは相分離していない)場合もある。ブレンドは、相分離している場合もあれば、相分離していない場合もある。ブレンドには、1つ以上のドメインコンフィグレーションが含まれる場合もあればまたは含まれない場合もある。含まれるかどうかは、透過電子分光法、光散乱、X線散乱、及び当該技術分野において公知である他の方法により決定される。ブレンドは、2つ以上のポリマーをマクロレベル(例えば、溶融ブレンド樹脂もしくはコンパウンディング)にて、またはミクロレベル(例えば、同じリアクター内での同時成形)にて、物理的に混合することによって、達成することが可能である。
本明細書中に使用されている「リアクター系」という用語は、ポリマーを重合及び単離することを目的に使用されるコンポーネント(デバイス)を指す。そのようなコンポーネント/デバイスとしては、限定されるものではないが、1つまたは複数のリアクター、二次コンプレッサー、一次コンプレッサー、及びブースターコンプレッサーが挙げられる。本明細書中に使用されている「リアクターコンフィグレーション」という用語は、ポリマーを重合することを目的に使用される1つ以上のリアクター(例えば、オートクレーブ及び/またはチューブ状リアクター)、ならびに、任意に1つ以上のリアクター予熱器を指す。本リアクターは、ジャケット付きのものであり得る。
本明細書中に使用されている「反応ゾーン」という用語は、フリーラジカルを添加することにより、及び/または成分をフリーラジカルに分解することにより、及び/または成分を分解することにより、重合反応が開始または再開始されフリーラジカルが生成される、リアクターゾーンを指す。
本明細書中に使用されている「反応ゾーン内の重合温度」という用語または類似の語句は、反応ゾーン内で測定された最高温度を指す。オートクレーブ反応ゾーンは通常、最大ゾーン温度として標示されるのに対して、チューブ状反応ゾーンは通常、ピーク温度として標示される。
「含む(comprising)」、「具備する(including)」、「有する(having)」という用語及びそれらの派生語は、具体的に同一物が開示されているかどうかに関係なく、追加的なコンポーネント、ステップ、または手順が存在する場合にその存在を除外することを意図するものではない。誤解を回避する目的から、「含む(comprising)」という用語を使用することにより請求される全ての組成物は、ポリマーであろうとなかろうと、他にどのような記載があろうとそれとは無関係に、任意の追加的な添加剤、アジュバント、または化合物を包含し得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、後続の引用の範囲から、操作性に必須のもの以外の、他の任意のコンポーネント、ステップ、または手順を除外するものである。「からなる」という用語は、具体的にリストされていない一切のコンポーネント、ステップ、または手順を除外するものである。
試験方法
密度
密度測定用の試料は、ASTM D 4703-10に準拠して調製した。試料を374°F(190℃)で5分間、10,000psi(68MPa)にて押圧した。先に述べた5分間は温度を374oF(190℃)に維持し、次いで、圧力を3分間かけて30,000psi(207MPa)に上昇させた。この後、70°F(21℃)及び30,000psi(207MPa)で1分間保持した。ASTM D792-08、方法Bを用いて、試料のプレスから1時間以内に測定を行った。
メルトインデックス
メルトインデックス(すなわちI2)は、ASTM D 1238-10に準拠し、
190℃/2.16kgの条件にて、方法Bにより測定され、10分ごとに溶出されたグラム数でレポートされた。
核磁気共鳴(13C NMR)
10mm径NMRチューブで「0.25~0.40g」のポリマー試料に約「3g」の「0.025MのCr(AcAc)含有のテトラクロロエタン-d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合液」を加えることにより、試料を調製した。開いたチューブを窒素環境に少なくとも45分間置くことにより、試料から酸素を除去した。次いで、ヒートブロック及びヒートガンを使用して、チューブ及びその内容物を150℃に加熱することにより、試料を溶解し、均質化した。溶解された各試料を視覚的に検査して、均一性を確証した。分析の直前に試料を完全に混合し、ただし冷却はせずに、加熱したNMR試料ホルダーに挿入した。
データはいずれも、ブルカー(Bruker)400MHz分光計を使用して収集されたものである。パルス繰り返し遅延を6秒間とし、フリップ角度を90度とし、且つ逆ゲートデカップリングを使用して、試料温度120℃にて、データを取得した。いずれの測定も、ロックされたモードにて、回転していない試料を対象に実施された。データの取得に先立って、試料を7分間熱平衡させた。13C NMR化学シフトは、30.0ppmのEEEトライアドを内部的に参照したものである。「C6+」の値は、LDPE中のC6+分岐を直接測定したものであり、長い分岐は「鎖末端」と区別されない。「32.2ppm」ピークは、6つ以上の炭素における全ての鎖または分岐の端から3番目の炭素を表し、「C6+」値を算定する目的に使用される。C1000個当たりのCO単位は、43ppmのピーク積分を2で除算した値として算出される。エチレン/COコポリマーの場合、COのモル百分率(mol%)値及びCOの重量百分率(wt%)値は同じである。COのモル百分率(Mol%)の計算は、次式の通り:
CO単位/1000C=全炭素1000個当たりのCOのモル数;
モルエチレン=(1000-CO単位/1000C)/2。
核磁気共鳴(H NMR)
試料の調製
NORELL 1001-7、10mmのNMRチューブ内で、試料約130mgを0.001M Cr(AcAc)を含有する「3.25gの50/50重量、テトラクロロエタン-d2/パークロロエチレン」に加えることにより、試料を調製した。酸化防止のため、チューブに挿入されたピペットを介してN2を溶媒にバブリングすることにより、試料を約5分間パージした。各チューブに蓋をして、TEFLONテープで密閉し、室温で一晩浸して試料の溶解を促進した。試料は、保管中、調製前及び調製後に、Oへの曝露を最小限に抑える目的で、Nパージボックスに保管された。均一性を確保するために、試料を115℃で加熱してボルテックスした。
データ取得パラメーター
ブルカー(Bruker)Dual DUL高温CryoProbe装備のBruker AVANCE400MHz分光計で、試料温度120℃にて、H NMRを実施した。スペクトルを得るための2つの実験を行った。このスペクトルは、ポリマーのプロトン全体を定量化するための対照スペクトルである。なお、二重事前飽和実験により、強いポリマーバックボーンピークが抑制され、高感度スペクトルにより末端基の定量化を可能とした。対照は、ZGパルス、4スキャン、SWH 10,000Hz、AQ 1.64秒、D1 14秒で実行された。二重事前飽和実験は、修正済みパルスシーケンス、TD 32768、100スキャン、DS 4、SWH 10,000Hz、AQ 1.64秒、D1 1秒、D13 13秒にて実行された。
データ分析-H NMR計算
TCE(テトラクロロエタン)-d2(6.0ppmで)の残留Hからの信号が統合され、値100に設定した。3~ppm-0.5ppmの積分が、対照実験でのポリマー全体からの信号として使用した。事前飽和実験では、TCE信号もまた100に設定し、不飽和の対応する積分(約5.40~5.60ppmのビニレン、約5.16~5.35ppmの三置換、約4.95~5.15ppmのビニル、及び約4.70~4.90ppmのビニリデン))を得た。
事前飽和実験スペクトルで、シス-及びトランス-ビニレン、三置換、ビニル、及びビニリデンの領域を統合した。対照実験からのポリマー全体の積分を2で除算して、炭素X千個を表す値を得た(つまり、ポリマーの積分=28,000の場合、これは14,000の炭素を表し、X=14)である。
不飽和基積分を、その積分に寄与するプロトンの対応する数で除算して得られた値は、炭素X千個当たりの各タイプの不飽和モル数を表す。各タイプの不飽和のモルをXで除算すると、炭素1000モル当たりの不飽和基のモル数が得られる。
溶融強度
溶融強度の測定は、Gottfert Rheotester 2000キャピラリーレオメーターに取り付けられたGottfert Rheotens71.97(GoettfertInc.,Rock Hill,SC)で実施された。溶融された試料(約25~30グラム)に、Goettfert Rheotester2000キャピラリーレオメーターを取り付けた。このキャピラリーレオメーターは、長さ30mm、直径2.0mm、アスペクト比(長さ/直径)15のフラットな入口角(180度)を具備したものである。試料を190℃で10分間平衡化させた後、一定のピストン速度0.265mm/秒でピストンを作動させた。標準試験温度は190℃とした。試料は、ダイの下部100mmに位置する一組の加速ニップに対し一軸にて、加速度2.4mm/sで牽引された。張力は、ニップロールの巻き取り速度の関数として記録された。溶融強度は、ストランドが破断する前のプラトー力(cN)としてレポートされた。溶融強度の測定に使用された条件は、以下の通り:プランジャー速度=0.265mm/秒;ホイール加速度=2.4mm/s;キャピラリー径=2.0mm;キャピラリーの長さ=30mm;及びバレルの直径=12mmである。
動的機械分光法(DMS)
樹脂を空気中、1500psiの圧力下、350°Fにて5分間「厚さ3mm×1インチ」の円形プラークに圧縮成形した。次いで、試料をプレス機から取り出し、カウンターの上に置いて冷却させた。
一定温度の周波数掃引は、25mm(直径)の平行プレートを装備したテキサスインスツルメンツ(TA Instruments)製の「Advanced Rheometric Expansion System(ARES)」を使用して、窒素パージ下で実行された。試料をプレート上に置き、190℃で5分間溶融させた。次いで、プレートを「2mm」のギャップまで閉じ、試料をトリミングし(「25mm径」プレートの外周を超えて延在している余分な試料を取り除き)、試験を開始した。この方法は、更に5分間の遅延を組み込むことにより、温度平衡を可能にしたものである。実験は、0.1~100rad/秒の周波数範囲で190℃にて実施された。ひずみ振幅は10%で一定であった。これらのデータから、複素粘度η、タンジェントδ(すなわち損失正接)、0.1rad/秒での粘度(V0.1)、100rad/秒での粘度(V100)、及び粘度比(V0.1/V100)が計算された。
トリプル検出器ゲル浸透クロマトグラフィー(TDGPC)、すなわち従来のGPC、光散乱GPC、粘度測定GPC及びgpcBR
本明細書中に使用されているGPC技術(従来のGPC、光散乱GPC、及びgpcBR)には、トリプル検出器ゲル浸透クロマトグラフィー(3D-GPCまたはTDGPC)システムを使用した。このシステムは、ウォーターズ社(Waters)(マサチューセッツ州ミルフォード)製のModel 150C High Temperature Chromatographで構成され(他の好適な高温GPC機器として挙げられるのは、ポリマーラボラトリー社(英国シュロップシャー)製のModel 210及びModel 220である)、プレシジョンデテクター社(Precision Detectors)(マサチューセッツ州アマースト)製の2角レーザー光散乱(LS)検出器Model 2040、Polymer ChAR社(スペイン国バレンシア)製のIR4赤外線検出器、及びビスコテク社(Viscotek)(テキサス州ヒューストン)製の150R 4-キャピラリー溶液粘度計(DP)を装備していた。
これら後者の2つの独立の検出器と前者の検出器の少なくとも1つとを具備したGPCは、「3D-GPC」または「TDGPC」と呼称されることもあるが、「GPC」という用語は一般に、従来のGPCを指す。データ収集は、Viscotek TriSECソフトウェア、バージョン3、及び4チャネルのViscotek Data Manager DM400を使用して実施された。このシステムには、ポリマーラボラトリー社(英国シュロップシャー)製のオンライン溶媒脱気装置も装備されていた。
GPCカラムセットから流出した溶離液は、LS検出器、IR4検出器、次いでDP検出器の順に、直列に配置された各検出器を通過した。マルチ検出器オフセットを決定するための体系的なアプローチは、Balke,Mourey,et al.(Mourey and Balke,Chromatography Polym.,Chapter 12,(1992))(Balke,Thitiratsakul,Lew,Cheung,Mourey,Chromatography Polym.,Chapter 13,(1992))によって公開された方法と一致する方法で実行され、トリプル検出器ログ(MW及び固有粘度)の最適化は、下記の光散乱(LS)GPCのセクションの式(5)に続く段落で概説されているように、幅広いポリエチレン標準を使用した結果として得られる。
好適な高温GPCカラムを使用できる。例えば、30cm長のShodex HT803 13ミクロンカラム×4本、20ミクロン混合細孔径パッキング式の30cm Polymer Labsカラム×4本(MixA LS,ポリマーラボラトリー社)、または13ミクロン混合細孔径パッキング式(mixed-pore-size packing)30cm Olexis-LSカラム×4本(ポリマーラボラトリー社)である。ここで使用されたのは、Olexis-LSカラムである。試料カルーセルコンパートメントは140℃で操作し、カラムコンパートメントは150℃で操作した。試料は、「50ミリリットルの溶媒に0.1グラムのポリマー」の濃度で調製した。クロマトグラフィー溶媒及び試料調製用溶媒は、「2,6-ジ-tert-ブチル-4メチルフェノール(BHT)200ppm」を含む1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)であった。溶媒に窒素を散布した。ポリマー試料を、160℃で4時間穏やかに撹拌した。注入容量は200マイクロリットルであった。GPCを通る流量は、1ml/分に設定された。
従来のGPC
従来のGPCでは、IR4検出器を使用して、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準を実行することにより、GPCカラムセットを較正した。標準の分子量(MW)は、580g/mol~8,400,000g/molの範囲で、標準は6つの「カクテル」混合物に含有されていた。各標準混合物は、個々の分子量の間に少なくとも1ディケードの分離を有していた。標準混合物は、ポリマーラボラトリー社(Polymer Laboratories)から購入した。ポリスチレン標準は、分子量が、1,000,000g/mol以上の場合は「溶媒50mL中に0.025g」、分子量が1,000,000g/mol未満の場合は「溶媒50mL中に0.05g」で調製した。標準ポリスチレンを、80℃で穏やかに撹拌しながら、30分間溶解した。分解を最小限に抑えるために、狭い標準混合物を最初に実行し、最も分子量の高い成分から順に分析した。ポリスチレン標準ピーク分子量をポリエチレン分子量に変換した際、式(1)(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Letters,6,621(1968)に記載)を使用した。

式中、Mはポリエチレンまたはポリスチレンの分子量(マーク付き)であり、Bは1.0に等しい。当業者には公知であるように、Aは約0.38~約0.44の範囲で、式(5)の次の段落の光散乱(LS)GPCに関するセクションで概説されているように、幅広いポリエチレン標準を使用して較正時に算定される。分子量分布(MWDまたはMw/Mn)などの分子量値を取得するためのこのポリエチレン較正方法の使用、及び関連する統計は、本明細書中では、ウィリアムズ及びウォード(Williams and Ward)の修正方法として定義されている。数平均分子量、重量平均分子量、及びz平均分子量は、次式から計算される。

(式2)、

(式3)、

(式4)
光散乱(LS)GPC
LS GPCでは、Precision Detector PDI2040検出器Model 2040を使用した。試料に応じて、光散乱検出器の角度15°または角度90°のいずれかを計算に使用した。ここで使用された角度は、15°であった。
分子量データは、Zimm(Zimm,B.H.,J.Chem.Phys.,16,1099(1948))、及びKratochvil(Kratochvil,P.,Classical Light Scattering from Polymer Solutions,Elsevier,Oxford,NY(1987))によって公開された方法と一致する方法により、取得された。分子量の算定に使用される全体的な注入濃度は、質量検出器の領域、及び質量検出器の定数(好適な線状ポリエチレンホモポリマー、または重量平均分子量が既知のポリエチレン標準の1つから導出されたもの)から得られた。計算された分子量を得るため、後述の1つ以上のポリエチレン標準から導出された光散乱定数を使用し、屈折率濃度係数(dn/dc)=0.104とした。一般に、質量検出器の応答と光散乱定数は、分子量が、約50,000g/moleを超える線形標準から算定する必要がある。粘度計の較正は、製造元が記載した方法を用いて、または標準参照材料(SRM)1475a(米国標準技術局(NIST)から入手可能)などの好適な線形標準の公開値を使用して、達成できる。第2のウイルス係数効果(分子量に対して及ぼされる濃度効果)への対処を排除するのに十分な程度にクロマトグラフィー濃度が低いものと想定される。
3D-GPCでは、絶対重量平均分子量(「Mw、Abs」)を算定するために、次式(5)を使用し、正確さ及び精度を向上させるための「ピーク面積」法を使用する。「光散乱検出領域(LS Area)」及び「濃度検出領域(Conc.Area)」は、クロマトグラフィー/検出器を併用することによって生成される。

(式5)
LSプロファイルごとに、x軸(log MWcc-GPC)(ccは従来の検量線を指す)を、次のようにして特定する。まず、ポリスチレン標準(上記を参照)を使用して、保持容量を「log MWPS」に較正する。次いで、式1(Mポリエチレン=A×(Mポリスチレン))を使用して、「log MWPS」を「log MWPE」に変換する。「log MWPE」スケールは、実験セクションのLSプロファイルのx軸として機能する(log MWPEはlog MW(cc-GPC)と同等である)。各LSプロファイルのy軸は、注入された試料の質量で正規化されたLS検出器の応答である。まず、分子量と固有粘度の両方の従来の較正(「cc」)を溶出容量の関数として使用して、SRM1475aまたは同等品などの線状ポリエチレン標準試料の、分子量及び固有粘度を算定する。
GPC溶出曲線の低分子量領域では、抗酸化剤または他の添加物の存在によって誘発されることが公知である、有意なピークが存在し、これにより、ポリマー試料の数平均分子量(Mn)が過小評価され、Mw/Mn(Mwは重量平均分子量)として定義される試料の多分散性が過大評価される。したがって、この余分なピークを除外することにより、GPC溶出から、真のポリマー試料分子量分布を計算できる。このプロセスは、液体クロマトグラフィー分析におけるデータ処理手順のピークスキム機能として説明されるのが、ごく一般的である。このプロセスでは、この添加剤のピークがGPC溶出曲線から取り除かれた後で、GPC溶出曲線から試料の分子量計算を行う。
示差走査熱量測定(DSC)
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、広範な温度でのポリマーの溶融及び結晶化挙動を測定した。例えば、RCS(冷凍冷却システム)とオートサンプラーとを装備したTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を実施した。試験中、50ml/分の窒素パージガス流を使用した。各試料を約175℃で溶融プレスし、薄いフィルムにしてから、溶融した試料を室温(約25℃)に空冷した。フィルム試料は、「0.1~0.2グラム」の試料を175℃、1500psi、30秒でプレスして、「0.1~0.2ミルの厚さ」のフィルムを形成することにより、形成した。3~10mg、直径6mmの標本を冷却したポリマーから抽出し、計量して、軽量アルミニウム皿(約50mg)に入れ、圧着して閉じた。次いで、その熱特性を特定するための分析を実施した。
試料の熱挙動は、試料温度を上下に傾斜させて、熱流対温度プロファイルを作成することにより、特定した。まず、試料を180℃まで急速に加熱し、5分間等温に維持して、熱履歴を取り除いた。次に、試料を10℃/分の冷却速度で-40℃に冷却し、-40℃で5分間等温保持した。続いて、試料を10℃/分の加熱速度で150℃に加熱した(これを「第2の熱」ランプとする)。冷却及び二次加熱曲線を記録した。冷却曲線は、結晶化の開始から-20℃にベースラインのエンドポイントを設定することによって分析した。熱曲線は、ベースラインのエンドポイントを-20℃から溶融終了に至るまでに設定することによって分析した。決定された値は、ピーク融解温度(T)、ピーク結晶化温度(T)、融解熱(H)(グラム当たりのJoule数)であった。各試料の計算された結晶化率%は、結晶化率%=((H)/(292J/g))×100を使用して算定した。
融解熱(H)及びピーク融解温度は、第2の熱曲線からレポートした。ピーク結晶化温度は、冷却曲線から算定される。
開始剤の1時間半減期の算定
開始剤の1時間半減期は、モノクロロベンゼン中の開始剤の希薄溶液の示差走査熱量測定-熱活性モニタリング(DSC-TAM)によって算定される。モノクロロベンゼン中のヒドロペルオキシドの分解速度論的データは、滴定により算定される。半減期はアレニウスの式:k=Ae-Ea/RT及びt1/2=ln(2)/k,(式中、kは、s-1における開始剤解離の速度定数であり、Aはs-1のアレニウス周波数係数であり、EaはJ/mole単位sの開始剤解離の活性化エネルギーであり、Rは8.3142J/mol Kであり、TはK(ケルビン)単位の温度であり、t1/2は秒単位の半減期(s)である)で計算できる。高温フリーラジカル開始剤は、130℃~200℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤と定義される。中温フリーラジカル開始剤は、90℃~129℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤として定義される。低温フリーラジカル開始剤は、30℃~89℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤として定義される。
実験
本発明のエチレン系ポリマーの調製
本発明例1~15
本発明例は、同じプロセス反応系で生成された。ゆえに、或る実験から別の実験までの間、同じ機器が言及されている場合、物理的プロセス及びそのユニットは相互に類似するものとされた。図1は、前述の例を生成する目的に使用される、プロセス反応系のブロック図である。
図1のプロセス反応系は、部分的に閉じたループのデュアルリサイクル高圧、低密度ポリエチレン製造系である。プロセス反応系は、新鮮なエチレン供給ライン1;ブースター/プライマリーコンプレッサー「BP」、ハイパーコンプレッサー「ハイパー(Hyper)」、2ゾーン式オートクレーブ、2ゾーン式チューブリアクターで構成されている。オートクレーブ/チューブリアクターの構成は、以下の通り:第1の反応ゾーン1;第1のペルオキシド開始剤ライン2;第2の反応ゾーン2;第2のペルオキシド開始剤ライン3;第3の反応ゾーン3;第3のペルオキシド開始剤ライン4;第4のチューブ反応ゾーン4;第4のペルオキシド開始剤ライン5;チューブリアクター部分の外殻周囲に搭載されている冷却ジャケット(高圧水使用);高圧セパレーター「HPS」;高圧リサイクルライン6;低圧セパレーター「LPS」;低圧リサイクルライン7;CTA供給ライン8;及び一酸化炭素供給ライン9である。
リアクターは、ペルオキシド注入点の位置により画定された、4つの反応ゾーンを更に含む。第1の反応ゾーンの供給口は、オートクレーブ部分に取り付けられている。このオートクレーブ部分には、全リアクター供給物の50%が導入される。第1の反応ゾーンは、ペルオキシド注入点#1で始まり、ペルオキシド注入点#2で終端する。第2の反応ゾーンは、ペルオキシド注入点#2を始点とする。このペルオキシド注入点には、全供給物の残りの50%が注入される。第2の反応ゾーンは、ペルオキシド注入点#3で終端する。第3の反応ゾーンは、チューブリアクターの開始近くにあるペルオキシド注入点#3で始まり、ペルオキシド注入点#4で終端する。第4の反応ゾーンは、ペルオキシド注入#4で始まり、原子炉圧力制御弁の直前で終端する。
本発明例では、t-ブチルペルオキシ-2エチルヘキサノエート(TBPO)、tert-ブチルペルオキシピバレート(PIV)、及びイソパラフィン系炭化水素溶媒(沸点範囲が179℃超のもの)を含む混合物を、第1及び第2の注入点の開始剤混合物として使用した。注入点#3及び#4で、ジ-t-ブチルペルオキシド(DTBP)、TPO及びイソパラフィン系炭化水素溶媒を含有する混合物を使用した。表1に、各ミックスの組成物を示す。
本発明例では、連鎖移動剤(CTA)として、プロピレンとメチルエチルケトンとを併用した。CTAミックスは、ブースター/プライマリーコンプレッサーの吸入側でエチレンストリームに注入した。本プロセスに対するCTA原料の組成物を、プロセスの実行に対応するように調整することによって、製品のメルトインデックスを調整した。
一酸化炭素を、コモノマーとして使用した。一酸化炭素は、吸入側ブースター/一次コンプレッサーでエチレン流に注入された。表2に、製造に使用されたリアクタープロセス条件を示す。一酸化炭素は、使用されたペルオキシドに対し抑制効果を及ぼす。この理由から、PIV対TBPOの重量比を3:1としたミックスを、注入点#1及び#2へと移送される混合物として使用した。比較的低い解離ペルオキシド部位において比較的高い部位を具備させたことにより、TPOがリアクターのチューブ部分にキャリーオーバーされる可能性を低減している。また、240℃超の高温ターゲットを回避することにより、DTBPを使用する必要性を低減している。DTBPは解離温度が高いせいで、COが抑制されてしまい、チューブ状リアクターへのキャリーオーバーの発生につながる可能性がある。これらのプロセス条件によって、COを使用している最中にエチレンが分解されるリスクが低減される。表2に、プロセス条件を示す。
比較例1
比較例1(CE1)では、t-ブチルペルオキシ-2エチルヘキサノエート(TBPO)、tert-ブチルペルオキシピバレート(PIV)、及びイソパラフィン系炭化水素溶媒(沸点範囲が179℃超のもの)を含む混合物を、第1及び第2の注入点の開始剤混合物として使用した。注入点#3及び#4で、ジ-t-ブチルペルオキシド(DTBP)、TPO及びイソパラフィン系炭化水素溶媒を含有する混合物を使用した。表3に、使用されたペルオキシド開始剤、及び溶媒溶液の流れを示す。
比較例1では、連鎖移動剤(CTA)として、プロピレンとメチルエチルケトンとを併用した。CTAミックスは、ブースター/プライマリーコンプレッサーの吸入側でエチレンストリームに注入した。比較例1用のコモノマーとして、一酸化炭素を使用した。一酸化炭素は、吸入側ブースター/一次コンプレッサーでエチレン流に注入された。表4に、比較例1の製造に使用されたリアクタープロセス条件を示す。
表5~表11に、実施例及び比較例の特性を示す。比較例2(CE2)は、ダウケミカルカンパニーから入手可能なDow LDPE 5004I(4.15メルトインデックス、0.924g/cc)である。
本発明のポリマー及び比較ポリマー(IE1~IE15、CE1、CE2)の特性
表5に、メルトインデックス(I2)、密度、メルト強度、及び溶融強度データの破断速度を示す。IE1~IE15のメルトインデックスは、押出コーティングまたはキャストフィルム用途での使用に適した範囲とされる。IE1~15の密度が高密(0.935~0.941g/cc)であるのは、一部には、一酸化炭素(CO)が取り込まれるという理由によるものである。これらの試料の溶融強度が予期せず増強するのは、図2及び図3に示すように、とりわけ、試料のCOレベルを上昇させた場合である。本発明例は、押出コーティングのような用途において有用である。その理由は、特に、分子量分布が広範であるためである(表6のcc-GPC Mw/Mn)。表7に記載されているTDGPC関連の特性は、LS検出器、粘度検出器、及び濃度検出器を併用して導出されたものである。表8に示すDMS粘度データは、以下に要約されている通り:0.1rad/秒、1rad/秒、10rad/秒及び100rad/秒で測定された粘度;粘度比0.1rad/sで測定された粘度と100rad/sで測定された粘度との比(それぞれ190℃で測定);ならびに0.1rad/s及び190℃で測定された損失正接である。
表9に、CO(一酸化炭素)含有量、及びC1000個当たりの分岐数(13C NMRにより測定)を示す。これらのポリマーには、アミル分岐またはC5分岐が含有されている。これらアミル分岐またはC5分岐は、実質的に直鎖状のポリエチレン、例えばAFFINITYポリオレフィンプラストマー、またはLLDPE、例えばDOWLEXポリエチレンレジンには含有されていない。これら両方のポリエチレンの製造元はダウケミカルカンパニーである。IE1~IE15及び比較例1~2には、炭素原子1000個当たり0.5アミル基(分岐)以上が含有されている。つまり、本発明例に含有されているアミル基(分岐)は、炭素原子1000個当たり1.0を超過している。また、本発明例のCO含有レベルは、2~4mol%CO、または2~4wt%COとされる。表10に、H NMRの分岐結果を示す。
表11には、融点(T)、融解熱、結晶化度(%)、及び結晶化点をはじめとする、DSC結果が記載されている。図4に示すように、本発明例の融点が比較的低いのは、密度が高密であるという理由によるものである。
押出コーティング
表12に示す本発明(IE)及び比較例(CE)は、ブラッククローソン押出コーティングライン(Black-Clawson Extrusion Coating Line)を使用して、押出コーティングされた。ラインは、3.5インチ、長さ/直径30:1、圧縮比4:1のシングルフライトスクリューで構成されている。このスクリューの端近くには、2つの螺旋状マトック(Mattock)混合セクションが位置していた。樹脂の評価では、90RPMの押出速度を利用し、結果として、約250ポンド/時の出力を得た。ライン速度を440フィート/分で運用し、「50lb/連茶色のクラフト紙」に対しおよそ1milのコーティングを施した。
試験片を「24インチ×36インチ」の寸法に切断した。試験片ごとに、2つの「Xの各ライン上に約2インチのXカット」が、試料の横方向に作成した。各「Xカット」は、各試験片のポリマーコーティングの端から約6インチの所で行われた。「Xカット」の貫通箇所は、ポリマーコーティングだけに限られた。「Xカット」の一部のポリマーを、ユーティリティナイフを使用して、紙から部分的に分離させた。手術者が、放出されたポリマーを手で把持し、もう一方の手で試験片を押さえた。ポリマーを紙から約1~2インチの距離に来るまで、ゆっくりと牽引した。ゆっくりと牽引するには、約5~10秒を要する。「合格」という値が記録されたのは、ポリマー層と紙の表面の間の接着が、紙自体の繊維間マトリックスの接着よりも強い場合(すなわち、紙の表面の5%以上がポリマーと共に剥離される場合)であった。「失格」という値が記録されたのは、紙の繊維がほとんど無いかまたは全く無い(または紙の表面の5%未満がポリマーと共に剥離された)状態で、ポリマー層が紙の表面から牽引された場合であった。ポリマーと共に剥離された紙の表面のパーセンテージは、紙の基材から除去されたポリマーコーティングの総面積の目視検査によって算定された。各ポリマーについて、1つの試験片を検査し、各試験片に2つの「Xカット」を作った。
表12に、クラフト紙の繊維引裂き接着試験の結果を示す。いくつかの場合において、本発明例から明らかにされたように、590°F~620°Fの温度にて「合格」となる。比較例2から明らかにされたように、590°F~610°Fの温度にて「失格」となる。ゆえに、本発明例の接着は、比較例2の接着と比較して好ましい。また、本発明例は、高速及び高温においても押出コーティングすることが可能である。
本願は以下の態様にも関する。
(1) 高圧フリーラジカル重合により形成されたエチレン/COインターポリマー含有の組成物であって、前記エチレン/COインターポリマーが、次の特性:
a)CO含有量が、インターポリマーの重量を基準にして「0より大きい」重量パーセントから10重量パーセントCO(一酸化炭素)以下であることと、
b)融点(Tm)(単位:℃)が、次の関係:
Tm(℃)が、601.4×(密度、単位:g/cc)-452.5(℃)以下であることを満たすことと、を具備する組成物。
(2) 前記エチレン/COインターポリマーが、次の関係:MS(cN)≧2.0(wt%CO)+2.0を満たす、上記(1)に記載の組成物。
(3) 前記エチレン/COインターポリマーのメルトインデックス(I2)が、0.1~100g/10分である、上記(1)または上記(2)に記載の組成物。
(4) 前記エチレン/COインターポリマーのTm(℃)が、601.4×(密度、単位:g/cc)-460.0(℃)以上である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の組成物。
(5) 前記エチレン/COインターポリマーの融解温度(Tm)が、105.5℃~110.5℃である、上記(1)~(4)のいずれかに記載の組成物。
(6) 前記エチレン/COインターポリマーの密度が、0.910~0.990g/ccである、上記(1)または上記(2)に記載の組成物。
(7) 前記エチレン/COインターポリマーのアミル基レベルが、炭素原子1000個当たり0.5アミル基以上(13C NMRで算定)である、上記(1)~(6)のいずれかに記載の組成物。
(8) エチレン/COインターポリマーが、エチレン/COコポリマーである、上記(1)~(7)のいずれかに記載の組成物。
(9) 前記組成物が、第2のエチレン系ポリマーを更に含む、上記(1)~(8)のいずれかに記載の組成物。
(10) 前記第2のエチレン系ポリマーが、LDPE、エチレン/α-オレフィンコポリマー、またはそれらの組み合わせから選択される、上記(9)に記載の組成物。
(11) 上記(1)~(10)のいずれかに記載の組成物から形成された少なくとも1つのコンポーネントを含む物品。
(12) 前記物品が、コーティングされた基材またはフィルムである、上記(11)に記載の物品。
(13) 前記物品がコーティングであって、且つ押出コーティングまたは押出ラミネーションにより製造されるものである、上記(11)または上記(12)に記載の物品。
(14) 上記(1)~(10)のいずれかに記載の組成物を形成するためのプロセスであって、前記プロセスが、高圧フリーラジカル重合プロセスを用いてエチレン及びCOを重合させ、前記エチレン/COインターポリマーを形成することを含み、前記重合の発生するリアクターコンフィグレーションが、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのオートクレーブリアクターと、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのチューブ状リアクターと、を含み、且つ
前記オートクレーブリアクター内で、前記重合が、FRmautoと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」、及びFRlautoと標示された少なくとも1つの「低温フリーラジカル開始剤」の存在下にて発生し、前記オートクレーブリアクター内の各反応ゾーンでFRmauto対FRlautoの重量比(ratioauto)が0.04~1.00であり、且つ
前記チューブ状リアクター内で、前記重合が、FRhtubeと標示された少なくとも1つの「高温フリーラジカル開始剤」、及びFRmtubeと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」の存在下にて発生し、前記チューブ状リアクターの各反応ゾーンでFRhtube対FRmtubeの重量比(ratiotube)が0.06~0.50である、プロセス。
(15) 前記オートクレーブリアクターの各反応ゾーン内での重合温度が、独立に190℃~270℃である、上記(14)に記載のプロセス。
(16) 前記オートクレーブリアクターにおいて、「反応ゾーンに加えられたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに加えられたCOの量」の重量比が、388~39である、上記(14または上記(15)に記載のプロセス。
(17) 前記オートクレーブリアクターの各反応ゾーンの重合温度が、独立に250℃未満である、上記(14)~(16)のいずれかに記載のプロセス。
(18) 前記チューブ状リアクターの各反応ゾーンの重合温度が、独立に260℃~300℃である、上記(14)~(17)のいずれかに記載のプロセス。
(19) エチレン/COインターポリマーが、エチレン/COコポリマーである、上記(14)~(18)のいずれかに記載のプロセス。

Claims (5)

  1. 組成物を形成するためのプロセスであって、前記組成物が、高圧フリーラジカル重合により形成されたエチレン/COインターポリマーを含有し、前記エチレン/COインターポリマーが、次の特性:
    a)CO含有量が、インターポリマーの重量を基準にして「0より大きい」重量パーセントから10重量パーセントCO(一酸化炭素)以下であることと、
    b)融点(Tm)(単位:℃)が、次の関係:
    Tm(℃)が、601.4×(密度、単位:g/cc)-452.5(℃)以下であることを満たし、
    前記プロセスが、高圧フリーラジカル重合プロセスを用いてエチレン及びCOを重合させ、前記エチレン/COインターポリマーを形成することを含み、前記重合の発生するリアクターコンフィグレーションが、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのオートクレーブリアクターと、2つ以上の反応ゾーンを備える少なくとも1つのチューブ状リアクターと、を含み、且つ
    前記オートクレーブリアクター内で、前記重合が、FRmautoと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」、及びFRlautoと標示された少なくとも1つの「低温フリーラジカル開始剤」の存在下にて発生し、前記オートクレーブリアクター内の各反応ゾーンでFRmauto対FRlautoの重量比(ratioauto)が0.04~1.00であり、且つ
    前記チューブ状リアクター内で、前記重合が、FRhtubeと標示された少なくとも1つの「高温フリーラジカル開始剤」、及びFRmtubeと標示された少なくとも1つの「中温フリーラジカル開始剤」の存在下にて発生し、前記チューブ状リアクターの各反応ゾーンでFRhtube対FRmtubeの重量比(ratiotube)が0.06~0.50であり、
    前記『高温フリーラジカル開始剤』は、130℃~200℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤と定義され、前記『中温フリーラジカル開始剤』は、90℃~129℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤として定義され、前記『低温フリーラジカル開始剤』は、30℃~89℃の範囲の温度で「1時間半減期」を有する開始剤として定義され、
    前記、「1時間半減期」は、アレニウスの式:
    =Ae-Ea/RT及びt1/2=ln(2)/k
    (式中、kは、s-1における開始剤解離の速度定数であり、Aはs-1のアレニウス周波数係数であり、EaはJ/mole単位sの開始剤解離の活性化エネルギーであり、Rは8.3142J/mol Kであり、TはK(ケルビン)単位の温度であり、t1/2は秒単位の半減期(s)である)で計算される、
    プロセス。
  2. 前記オートクレーブリアクターの各反応ゾーン内での重合温度が、独立に190℃~270℃であり、前記オートクレーブリアクターにおいて、「反応ゾーンに加えられたエチレンの量」対「同じ反応ゾーンに加えられたCOの量」の重量比が、388~39である、請求項に記載のプロセス。
  3. 前記オートクレーブリアクターの各反応ゾーンの重合温度が、独立に250℃未満である、請求項に記載のプロセス。
  4. 前記チューブ状リアクターの各反応ゾーンの重合温度が、独立に260℃~300℃である、請求項に記載のプロセス。
  5. エチレン/COインターポリマーが、エチレン/COコポリマーである、請求項に記載のプロセス。
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