(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）プロピレンのホモポリマー、またはプロピレンとエチレンおよび／または１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）とのコポリマー（但し、このコポリマーは少なくとも９５重量％のプロピレン誘導単位を含む）の１４〜１８重量部、
Ｂ）エチレン誘導単位を含有し、室温でキシレン不溶であるプロピレンコポリマー区分の５〜１８重量部と、
Ｃ）エチレンおよびエチレンと１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）との混合物から選択されるコモノマーの誘導単位を含有するプロピレンコポリマー区分（但し、この区分は室温でキシレン可溶であり、１５〜２３重量％の前記コモノマーの誘導単位をも含む）の７２〜８０重量部、
（但し、全ポリオレフィン組成物に対するＢ成分とＣ成分の和の重量％は８２〜８６％）、
からなるポリオレフィン組成物。
【請求項２】
成分Ａが、プロピレンのホモポリマーである請求項１によるポリオレフィン組成物。
【請求項３】
成分Ａが、プロピレンとエチレンのコポリマーである請求項１によるポリオレフィン組成物。
【請求項４】
成分Ｃが、エチレンと１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）とのプロピレンコポリマーである請求項１によるポリオレフィン組成物。
【請求項５】
エチレンと１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィンとのプロピレンコポリマーが、エチレン誘導単位５〜１５重量％とα−オレフィン誘導単位５〜１５重量％を含み、コポリマーのエチレンまたはα−オレフィン誘導単位の全含量がコポリマーの１５〜２３重量％である請求項４によるポリオレフィン組成物。
【請求項６】
コポリマーが、エチレンおよび１−ブテンとプロピレンとのコポリマーである請求項４によるポリオレフィン組成物。
【請求項７】
成分Ａがプロピレンのホモポリマーであり、成分Ｃがエチレンおよび１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）とプロピレンとのコポリマーである請求項１によるポリオレフィン組成物。
【請求項８】
成分Ａがエチレンとのプロピレンのコポリマーであり、成分Ｃがエチレンおよび１以上のＣＨ2＝ＣＨＲ  α−オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）とのプロピレンのコポリマーである請求項１によるポリオレフィン組成物。
【請求項９】
弾性率が１５０ＭＰａ以下で、曇り価が３０％以下である請求項１〜８のいずれかによるポリオレフィン組成物。
【請求項１０】
弾性率が１００ＭＰａ以下で、曇り価が２５％以下である請求項９によるポリオレフィン組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つによるポリオレフィン組成物からなる物品。
【発明の詳細な説明】
この発明は、予期しない高い透明性を有する高度に柔軟な弾性プラスチックポリオレフィン組成物に関する。
弾性を有し、一方良好な熱可塑性挙動を保持するポリオレフィン組成物は、任意に少量のオレフィンコモノマー類を含有するプロピレンについて、次いでエチレン／プロピレンまたはエチレン／α-オレフィン混合物との逐次共重合によって得ることができることが知られている。この目的に、塩化マグネシウムに支持されたハロゲン化チタン化合物ベースの触媒が用いられる。
このタイプの組成物は、EP 400333号に特に記載されている。この組成物は、良好なレベルの機械特性に加えて、化学的不活性と毒性の欠失といったポリオレフィンの典型的な特性を示すことから多くの分野で実質的な興味を有するものである。特に、この組成物は、残留伸び値に関連して700〜200MPa範囲の低い曲げ弾性率値で例証されるような価値ある弾性特性を有する。しかし、これらの組成物は、一般に良好な光学特性、特に透明性を有さない。
逐次重合で製造した組成物の透明特性を改良する試みによって、弾性と柔軟特性が一般に減少した。しかし、この方向での有意な改良がEP 472946号に報告されている。これには、Ａ）10〜50、好ましくは20〜35重量部のプロピレンベースのマトリックス；Ｂ）５〜20、好ましくは７〜15重量部の、室温でキシレン不溶であるエチレン含有の弾性コポリマー区分；Ｃ）40〜80、好ましくは50〜70重量部の、室温でキシレン可溶である40重量％以下好ましくは25〜38重量％のエチレン含有の弾性コポリマー区分からなる高柔軟性を有する弾性プラスチックポリオレフィン組成物を開示している。150MPa以下の曲げ弾性率値で確認された高い柔軟性に加えて、これらの組成物は、実施例で31〜36％範囲の曇り価で示される良好な透明性を有する。
柔軟で透明なポリオレフィン物品は、多くの分野、特に医療、自動車、包装や電気ケーブル保護の分野で大きな興味があることから、現存材料の品質改良の研究がなされている。その結果、上で議論したタイプの異相ポリマーについての柔軟性と透明性のバランスは、弾性相のパーセント量を増加し、同時に弾性相のエチレン含量を減少させることにより改良できることが見出されている。従来技術、特にEP 472946号の開示に対し全く驚くべきことに、透明性が、キシレン可溶の弾性コポリマー区分のエチレン単位の量に明らかに依存していることが分かった。図１は、EP 472946号に報告された実施例１〜５の組成物と、下記に報告する実施例１〜４の組成物について、キシレン可溶区分のエチレン含量（成分Ｃ）の関数として曇り価を示す。前記コポリマー区分のエチレン含量が約25重量％以上のとき曇り価はほぼ35％あたりで一定であるが、キシレン可溶のコポリマー区分のエチレン含量が25％から20％に減少すると、曇り価は意外に上記価の半分以下に低下することが認められる。曇り価はこの価以下に僅かに減少するが、約15％のキシレン可溶のコポリマー区分のエチレン含量以下のこの発明の範囲外の組成物は弾性率の増加を伴う。しかし、弾性相のエチレン部分がα-オレフィンで置換される場合は（実施例５参照）、曇り価と弾性率の両方についてなお興味のある結果を得ることができる。
従って、この発明は、
Ａ）プロピレンのホモポリマー、またはプロピレンとエチレンおよび／または１以上のCH2=CHRα-オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）とのコポリマー（但し、コポリマーは少なくとも95重量％のプロピレン誘導単位を含む）の10〜20重量部、
Ｂ）エチレン誘導単位を含有し、室温でキシレン不溶であるプロピレンコポリマー区分の５〜20重量部と、
Ｃ）エチレンおよびエチレンと１以上のCH2=CHRα-オレフィン（式中、Ｒは２〜６の炭素原子を有するアルキル基）との混合物から選択されるコモノマーの誘導単位を含有するプロピレンコポリマー区分（但し、この区分は室温でキシレン可溶であり、15〜25重量％、好ましくは15〜23重量％の前記コモノマーの誘導単位をも含む）の60〜80重量部、
（但し、全ポリオレフィン組成物に対するＢ成分とＣ成分の和の重量％は80〜90％）、
からなる高い柔軟性と透明性を有する弾性プラスチックポリオレフィン組成物を提供するものである。
この発明による好ましい組成物は、成分Ａの14〜18重量部、成分Ｂの５〜18重量部および成分Ｃの72〜80重量部からなり、成分Ｃがコモノマーの誘導単位の15〜23重量％を含む際に、成分ＢとＣの和は全ポリオレフィン組成物の82〜86重量％の範囲にある組成物である。
組成物中のコモノマー、すなわちエチレンと任意にα-オレフィンとの全量は、15〜22重量％が好ましい。
この発明のポリオレフィン組成物は、30％以下、ほとんど25％以下の曇り価を示すが、一方弾性率はつねに150MPa以下、ほとんど100MPa以下である。
この組成物は、二段階のモノマーに逐次重合で製造することができる。１以上の反応器で行う第一段階では、前述のようなコモノマーを５重量％まで任意に含有するプロピレンが重合して成分Ａをつくり、１以上の反応器で行う第二段階では、エチレンと任意に前述のα-オレフィンとのプロピレンの混合物が重合し、成分Ｂと成分Ｃをつくる。エチレンまたはエチレンと１以上のα-オレフィンとの混合物、特に1-ブテンは、成分Ｃ中の好ましいコモノマーである。より好ましい成分Ｃは、それぞれ５〜15重量％量のエチレンと前記α-オレフィンからの誘導単位を含む。コモノマーの誘導単位の全量は、成分Ｃの15〜23重量％が好ましい。
最初の重合段階は、液相または気相のどちらかで行うことができる。第二の重合段階は、通常気相で行なわれる。両段階とも、気相で行うことが好ましい。簡便な重合方法は、国際特許出願WO 92/21706号に記載されている。
重合温度は、通常40〜90℃である。重合圧力は、反応温度と反応混合物の組成物により、５〜30気圧が示唆される。二段階の滞留時間の割合は、区分Ａと区分Ｂ＋Ｃ間の所望の割合による。水素のような伝統的な連鎖移動剤は、分子量調節剤として用いることができる。
重合で用いられる触媒は、塩化マグネシウムに支持されるチタン化合物と内部電子供与化合物を含む固体成分と、トリアルキルアルミニウム化合物と外部電子供与化合物との反応生成物からなる。本発明のコポリマーの製造に特に適切な触媒は、EP 395083号に記載される触媒である。これらの触媒を用いて、約0.5〜７mmの平均直径を有する球状粒子の形態のポリオレフィン組成物を得ることができる。
この発明のポリオレフィン組成物から得ることができる生成物は、特に医療、自動車及び包装の分野で応用することができる。
分子及び物理-機械的特性に用いる実験方法
区分Ａ、ＢとＣの量および区分ＢとＣのコモノマー含量は、EP 0472946 A2号に引用される反応式を用いて算出した。分子及び物理-機械的特性は、以下の方法により測定した。
重量％としてのエチレンおよび1-ブテン含量：IR分光計
極限粘度（Intrinsic Viscosity）：テトラヒドロナフタレン中で135℃で測定
キシレン可溶性のパーセント：ポリマー2.5gを、撹拌しながら135℃でキシレン250mlに溶解した。撹拌しながら20分後に溶液を25℃に冷却し、次いで30分間静置した。沈殿物をろ紙でろ過し、溶液を窒素気流下で蒸発させ、残渣を一定重量に80℃で真空乾燥させた。室温でキシレンに可溶なポリマーの重量％を算出した。
融点（Ｔm）：ポリマーＴmは、以下に方法にしたがってPerkin-Elmer DSC-7装置で測定した。ポリマー10mgを、10℃／分の速度で200℃まで加熱した。次いで、サンプルを５分間200℃で保持し、10℃／分の速度で０℃まで冷却した。次に、サンプルを10℃／分の速度で200℃に再加熱した。表に示すデータは、二回目の加熱のデータである。
弾性率：Polymer LaboratoriesのDMTA(Dynamic-Mechanical Thermal Analysis)装置を用い、圧力成形サンプルについて23℃の引張りモードで測定した。測定頻度は１Hzで、スキャン温度速度は２℃／分であった。
硬度：射出成形試験片についてASTM 2240にしたがって測定した。
曇り価：射出成形プラックについてASTM 1003にしたがって測定した。
溶融流量：Ｌ条件でASTM-D 1238にしたがって測定した。
圧力成形：サンプルを、５分間200℃の温度で、42kg/cm2圧力下でカーバー(Carver)圧力で成形した。室温への冷却速度は、15℃／分であった。
射出成形：サンプルを、以下の条件のBattenfeld BA500CD機で成形した-溶融温度260℃、射出時間３秒、成形温度40℃、滞留時間10秒、冷却持間10秒、射出圧65バール、滞留圧25バール。
実施例
実施例１：
10mlのガラスフラスコでEP A 395083号の実施例３にしたがって製造した固体触媒成分0.1042gを、乾燥ヘキサン４ml中のトリエチルアルミニウム0.4567gおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.094gと接触させた。この混合物を、4.25ｌのスチール製オートクレーブ（あらかじめ１時間80℃でヘキサンで、次いで１時間80℃でプロピレンガスで最初に連続的に洗浄した）に注入した。次に、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン0.95g、プロピレン116.4gおよび水素405mlの混合物を反応器に供給した。温度を60℃にあげ、重合を31分間行った。反応時間にあいだにプロピレン147gとエチレン3.0gを供給した。少量のサンプルを特徴づけのために回収し、以下の結果を得た：エチレン含量2.0重量％、キシレン可溶区分4.2重量％、キシレン可溶区分のエチレン含量11重量％および極限粘度1.97dl/g。次いでモノマー混合物を排出し、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン10g、プロピレン98.35gおよび水素986mlの混合物で置換した。逐次共重合は、反応時間のあいだエチレン142.1gとプロピレン537.9gを供給して60℃で73分間行った。表１に示す特徴を有する異相コポリマー800gを得た。
実施例２：
10mlのガラスフラスコで実施例１で示したように製造した固体触媒成分0.1096gを、乾燥ヘキサン４ml中のトリエチルアルミニウム0.4567gおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.094gと接触させた。この混合物を、4.25ｌのスチール製オートクレーブ（あらかじめ１時間80℃でヘキサンで、次いで１時間80℃でプロピレンガスで最初に連続的に洗浄した）に注入した。次に、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン0.95g、プロピレン116.2gおよび水素135mlの混合物を反応器に供給した。温度を60℃にあげ、重合を33分間行った。反応時間のあいだにプロピレン147gとエチレン3.0gを供給した。少量のサンプルを特徴づけのために回収し、以下の結果を得た：エチレン含量2.0重量％、キシレン可溶区分4.2重量％、可溶区分のエチレン含量８重量％および極限粘度2.45dl/g。次いでモノマー混合物を排出し、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン10.5g、プロピレン97.5gおよび水素985mlの混合物で置換した。逐次共重合は、反応時間にあいだエチレン142.2gとプロピレン513.0gを供給して60℃で67分間行った。表１に示す特徴を有する異相コポリマー780gを得た。
実施例３：
10mlのガラスフラスコで実施例１により製造した固体触媒成分0.2248gを、乾燥ヘキサン４ml中のトリエチルアルミニウム0.4567gおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.094gと接触させた。この混合物を、4.25ｌのスチール製オートクレーブ（あらかじめ１時間80℃でヘキサンで、次いで１時間80℃でプロピレンガスで最初に連続的に洗浄した）に注入した。次に、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン0.95g、プロピレン115.4gおよび水素810mlの混合物を反応器に供給した。温度を60℃にあげ、反応時間のあいだにプロピレン147gとエチレン3.0gを供給して重合を19分間行った。少量のサンプルを特徴づけのために回収し、以下の結果を得た：エチレン含量2.0重量％、キシレン可溶区分4.3重量％、可溶区分のエチレン含量12重量％および極限粘度1.6dl/g。次いでモノマー混合物を排出し、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン11.5g、プロピレン95.65gおよび水素981mlの混合物で置換した。逐次共重合は、反応時間のあいだエチレン161.8gとプロピレン518.2gを供給して73分間行った。表１に示す特徴を有する異相コポリマー800gを得た。
実施例４（パイロットプラントでの操作）：
管型の0.25ｌの反応器で、実施例１により製造したプロパン1.0kg/h、トリエチルアルミニウム23.1g/h、ジシクロペンチルジメトキシシラン5.5g/hおよび固体触媒成分4.4g/hを連続的に供給した。温度は20℃、滞留時間は5分であった。次いで、予備接触させた触媒系を、予備重合させた反応器に連続的に供給した。同じ反応器に、プロピレン７kg/hとプロパン12kg/hを供給した。温度は20℃で、圧力は30バール、滞留時間は30分であった。プレポリマーを気相100ｌに連続的に供給し、反応器の流動床の温度を65℃に保持し、圧力を18バールにした。気相組成物は、以下のとおりであった：プロピレン8.2モル％、プロパン89.3モル％および水素0.74モル％。接着剤所要量(mileage)は、約800g/g触媒であった。少量のサンプルを特徴づけのために回収したところ、MfR 8dg/分とキシレン可溶区分2.0重量％の値が示された。次に、ホモポリマーを別の300ｌの気相に連続的に供給し、反応器の流動床の温度を65℃に保持した。圧力は16バールであった。気相組成物は、以下のとおりであった：プロピレン65.4モル％、プロパン25.4モル％、エチレン7.2モル％および水素0.65モル％。接着剤所要量は、約4000g/g触媒であった。異相コポリマーの分子及び物理-機械的特性を表１に示す。
実施例５（ターポリマー）：
10mlのガラスフラスコで、実施例１により製造した固体触媒成分0.1094gを、乾燥ヘキサン４ml中のトリエチルアルミニウム0.4567gおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.094gと接触させた。この混合物を、4.25ｌのスチール製オートクレーブ（あらかじめ１時間80℃でヘキサンで、次いで１時間80℃でプロピレンガスで最初に連続的に洗浄した）に注入した。次に、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン0.95g、プロピレン116.3gおよび水素405mlの混合物を同じ反応器に供給した。温度を60℃にあげ、重合を27分間行い、反応時間のあいだにプロピレン147gとエチレン３gを供給した。少量のサンプルを特徴づけのために回収し、以下の結果を得た：エチレン含量2.0重量％、キシレン可溶区分4.2重量％、キシレン可溶区分のエチレン含量15重量％および極限粘度1.9dl/g。
次いでモノマー混合物を排出し、１気圧かつ25℃で測定して、エチレン3.9g、プロピレン91.7g、1-ブテン32.6gおよび水素1061mlの混合物で置換した。逐次共重合は、反応時間のあいだエチレン53.5gとプロピレン434.3gおよび1-ブテン107.1gを供給して60℃で91分間行った。表２に示す特徴を有する異相ターポリマー745gを得た。
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【図１】
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