(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレン組成物の製造方法において、
１）２３℃でＩＳＯ  １１８３によって判定した密度が０．９４５〜０．９５２ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．９４８〜０．９５１ｇ／ｃｍ３であり、
２）ＭＩＦは温度１９０℃、負荷２１．６０ｋｇにおける溶融流動性指数であり、ＭＩＰは温度１９０℃、負荷５ｋｇにおける溶融流動性指数であり、双方を共にＩＳＯ  １１３３によって判定したとき、ＭＩＦ／ＭＩＰ比は１５〜３０、特に１７〜２９であり、
上記組成物は、
ａ）水素の存在下で気相反応器内において必要に応じて１種以上の共単量体とともに、エチレンを重合するステップ、及び
ｂ）ａ）ステップより少ない量の水素の存在下で他の気相反応器内において、１種以上の共単量体とともにエチレンを共重合するステップを順次行う重合方法によって得ることができ、
上記気相反応器のうちの少なくとも１つにおいて、成長する重合体粒子は高速流動条件又は輸送条件下で第１重合領域を通過して上向きに流れ、上記上昇部から離れ第２重合領域に進入して重力の作用下で上記第２重合領域を通過して下向きに流れ、上記第２重合領域から離れ上記第１重合領域に再導入されることにより、上記２つの重合領域の間の重合体の循環を成立させ、上記重合ステップは全てＭｇＣｌ２上に担持されたチーグラーナッタ重合触媒の存在下で行われ、
ｉ）上記重合ステップａ）において、密度が０．９６０ｇ／ｃｍ３以上であり、温度１９０℃、負荷２．１６ｋｇでＩＳＯ  １１３３による溶融流動性指数ＭＩＥが１０〜３５ｇ／１０ｍｉｎであるエチレン単独重合体又はエチレン共重合体Ａ）３０〜５０重量％が重合され、
ｉｉ）上記重合ステップｂ）において、Ａ）より低いＭＩＥ値、好ましくは０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満のＭＩＥ値を有するエチレン共重合体Ｂ）５０〜７０重量％が重合されることを特徴とする、ポリエチレン組成物の製造方法。
【請求項２】
−２５００００ｇ／ｍｏｌ以上、特に２８００００ｇ／ｍｏｌ以上の分子量（Ｍｗ）、
−２０〜３０のＭｗ／Ｍｎ、
−０．７０以上、特に０．７２以上の長鎖分岐指数、
−ＭＩＰ：０．０５〜０．５ｇ／１０ｍｉｎ、
−ＭＩＦ：１〜１５ｇ／１０ｍｉｎ
のうちの少なくとも１つ以上の特徴をさらに有する、第１項に記載のポリエチレン組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な種類の成形品の製造に適したポリエチレン組成物を提供する。具体的には、優れた加工性、高いダイスウェル比、高品質の表面、最終製品の寸法安定性、環境応力亀裂抵抗（ＦＮＣＴ）及び衝撃抵抗により、本組成物はドラム、容器、ガソリン用貯蔵タンク等の中空の押出ブロー成形の作製に適する。
【０００２】
本発明はまた、上記ポリエチレン組成物を製造する多段階重合方法に関する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明のポリエチレン組成物はさらに、非常に高いせん断速度で溶融加工が可能であるという重要な利点を有する。すなわち、加工補助手段がなくても、一般的に成形品に致命的な欠陥（例：シャークスキンやメルトフラクチャー）をもたらす流動不安定を起こすことなく、加工速度の向上及び／又は溶融加工温度の低下を達成できる。
【０００４】
さらに、本組成物の優れた加工性に決定的に寄与する高速結晶化動力学は、成形品の収縮率を著しく低減させ、その結果、驚くべきほどの寸法安定性を達成できるようになる。
【０００５】
したがって、本発明の組成物は、同様の用途の従来のポリエチレン組成物、特にＵＳ６２０１０７８に開示された組成物に比べて機械的性質と加工性に優れたバランスを有する。
【０００６】
実際に、ＵＳ６２０１０７８に開示された重合体は、実施例に表されるように、相対的に低いバランスのスウェル比と環境応力亀裂抵抗を有する。
【０００７】
上記特許においては、高度の衝撃抵抗を達成するとともに流動不安定を低減させ、寸法安定性を向上（収縮率低減）させるという問題についての言及がない。
【０００８】
したがって、本発明のポリエチレン組成物は以下のような特徴を有する。
１）２３℃でＩＳＯ  １１８３によって判定した密度が０．９４５〜０．９５２ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．９４８〜０．９５１ｇ／ｃｍ３であり、
２）ＭＩＦは温度１９０℃、負荷２１．６０ｋｇにおける溶融流動性指数であり、ＭＩＰは温度１９０℃、負荷５ｋｇにおける溶融流動性指数であり、双方を共にＩＳＯ  １１３３によって判定したとき、ＭＩＦ／ＭＩＰ比は１５〜３０、特に１７〜２９であり、
３）ＳＩＣ指数が２．５〜５．５、好ましくは２．５〜４．５、より好ましくは３．２〜３．９であり、
上記ＳＩＣ指数は、式ＳＩＣ  Ｉｎｄｅｘ＝（ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣ＠１０００×ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ）／（ＨＬＭＩ）によって判定されるせん断誘起結晶化指数であり、
上記式において、ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣ＠１０００は秒単位で測定された、１０００ｓ−１のせん断速度での結晶化の開始に要する時間を表し、ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔは秒単位で測定された、温度１２５℃の無せん断状態での結晶化の開始に要する時間であり、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）の等温モードで判定され、ＨＬＭＩは１９０℃、負荷２１．６ｋｇでＩＳＯ  １１３３によって判定した溶融流動性指数である。
【０００９】
本発明の特徴、様態及び利点は、後述する詳細な説明及び請求の範囲、添付図面を参照することにより一層正確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図面は、本明細書に開示されているエチレン重合方法の各実施形態によって使用するのに適した２つの直列連結気相反応器において、本明細書に開示されたポリエチレン組成物の各実施形態を生産する工程を簡略化したフローチャートの具体的な例示である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
なお、各実施形態は図面に示した配置及び手段に限定されるものではない。
【００１２】
「ポリエチレン組成物」という表現は、単一エチレン重合体及びエチレン重合体組成物の両方を全て包含し、特に「二峰性」又は「多峰性」重合体とも呼ばれる関連技術の組成物のように、好ましくは異なる分子量を有する２種以上のエチレン重合体成分からなる組成物を包含する。
【００１３】
一般的に、本発明のポリエチレン組成物は１種以上のエチレン共重合体からなるか、又はこれを含む。
【００１４】
上述の特徴１）〜３）を含む本明細書で定義する全ての特徴は、上記のエチレン重合体又はエチレン重合体組成物を指すものである。当該分野でよく用いられる添加剤のような他の成分を添加することにより、上述の特徴のうちの１つ以上を変更することができる。
【００１５】
ＭＩＦ／ＭＩＰ比は分子量分布のレオロジー測定値を表す。
【００１６】
分子量分布の測定値は、Ｍｗ／Ｍｎ比でも表すことができる。ここでＭｗは重量平均モル質量、Ｍｎは数平均モル質量を示し、共に実施例にて説明しているＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定する。
【００１７】
本発明のポリエチレン組成物において好ましいＭｎ／Ｍｎ値は２０〜３０の範囲である。
【００１８】
さらに、本発明のポリエチレン組成物は以下の追加的な特徴の少なくとも１つを有することが好ましい。
−２５００００ｇ／ｍｏｌ以上、より好ましくは２８００００ｇ／ｍｏｌ以上、特に３０００００ｇ／ｍｏｌ以上の分子量（Ｍｗ）
−０．７０以上、より好ましくは０．７２以上、特に０．７８以上の長鎖分岐指数（ＬＣＢ）
−ＭＩＰ：０．０５〜０．５ｇ／１０ｍｉｎ
−ＭＩＦ：１〜１５ｇ／１０ｍｉｎ
−組成物の総重量に対して１重量％以下、特に０．０５〜１重量％の共単量体含有量
【００１９】
エチレン共重合体内に存在する共単量体は、一般的に式ＣＨ２＝ＣＨＲで表されるオレフィンから選択される。上記式においてＲは１〜１０個の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖のアルキルラジカルである。
【００２０】
具体的な例としては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、デセン−１が挙げられる。特に好ましい共単量体はヘキセン−１である。
【００２１】
特に、好ましい実施例において、本組成物は下記の成分を含む。
Ａ）密度が０．９６０ｇ／ｃｍ３以上であり、溶融流動性指数ＭＩＥ（温度１９０℃、負荷２．１６ｋｇでＩＳＯ  １１３３による）が１０〜３５ｇ／１０ｍｉｎであるエチレン単独重合体又はエチレン共重合体（単独重合体が好ましい）３０〜５０重量％
Ｂ）Ａ）より低いＭＩＥ値、好ましくは０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満のＭＩＥ値を有するエチレン共重合体５０〜７０重量％
上述の百分率値はＡ）＋Ｂ）の総重量に対して決定される。
Ｂ）における共単量体の量は、Ｂ）の総重量に対して０．１〜２重量％であることが好ましい。
【００２２】
上述のように、当該ポリエチレン組成物は、その優れた機械的性質により、中空の押出ブロー成形品、特に頂部開口型ドラム（ＯＴＤ）、工業用バルクコンテナ（ＩＢＣ）のような大型ブロー成形品の製造に有用に用いることができる。
【００２３】
当該製品は実際には下記の性質を有することが好ましい。
−４Ｍｐａ、８０℃で測定したＦＮＣＴが１０時間以上、より好ましくは１００時間以上、特に１５０時間以上
−ノッチ引張衝撃強さ（−３０℃）が１００ｋＪ／ｍ２以上
−シャークスキンに対する臨界せん断速度（１９０℃）が２５０ｓ−１以上
−ダイスウェル比が１５０％以上
−１５００ｓ−１（１９０℃）における収縮率が１７％以下
【００２４】
試験方法の詳細については実施例にて説明している。
【００２５】
特に、シャークスキン試験（シャークスキンに対する臨界せん断速度）を通じて、圧力振動によって流動不安定が開始する地点のせん断速度、溶融加工条件、押出片表面の凹凸が目視で確認される地点の押出処理量が分かる。上記凹凸は表面の光沢と滑らかさを著しく低減させ、それにより押出製品の品質も使用不可能なレベルまで低下することとなる。
【００２６】
上述のように、本発明のポリエチレン組成物は、圧力振動及び流動不安定をもたらすことなく、非常に高いせん断速度での溶融加工が可能である。
【００２７】
用いられる重合方法と触媒の種類には原則的に制限がないが、本発明のポリエチレン組成物はチーグラーナッタ触媒の存在下における気相重合方法で製造することができることが明らかになった。
【００２８】
チーグラーナッタ触媒は、元素周期表の第１族、第２族又は第１３族の有機金属化合物と元素周期表の第４族〜第１０族の遷移金属化合物（新表記法による）との反応による生成物を含む。具体的には、遷移金属化合物はＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＨｆの化合物の中から選択でき、ＭｇＣｌ２に担持されることが好ましい。
【００２９】
特に好ましい触媒は、上述の元素周期表の第１族、第２族又は第１３族の有機金属化合物と、ＭｇＣｌ２に担持された電子供与体化合物（ＥＤ）及びＴｉ化合物を含む固体触媒成分との反応による生成物を含む。
好ましい有機金属化合物は有機アルミニウム化合物である。
【００３０】
したがって、好ましい実施例において、本発明のポリエチレン組成物は、チーグラーナッタ重合触媒、より好ましくはＭｇＣｌ２に担持されたチーグラーナッタ触媒、さらに好ましくは、
ａ）ＭｇＣｌ２に担持された電子供与体化合物（ＥＤ）及びＴｉ化合物を含む固体触媒成分、
ｂ）有機アルミニウム化合物、及び必要に応じて
ｃ）外部電子供与体化合物ＥＤｅｘｔ
の反応による生成物を含むチーグラーナッタ触媒を用いて得られる。
成分ａ）において、ＥＤ／Ｔｉのモル比は１．５〜３．５の範囲であり、Ｍｇ／Ｔｉのモル比は５．５を超え、具体的には６〜８０の範囲であることが好ましい。
【００３１】
好適なチタン化合物としては、テトラハライド又は、式ＴｉＸｎ（ＯＲ１）４−ｎで表される化合物が挙げられる。上記式において、０≦ｎ≦３であり、Ｘはハロゲンであって、好ましくは塩素であり、Ｒ１はＣ１−Ｃ１０の炭化水素基である。四塩化チタンが好ましい化合物である。
【００３２】
ＥＤ化合物は、一般的にアルコール、ケトン、アミン、アミド、ニトリル、アルコキシシラン、脂肪族エーテル、脂肪族カルボン酸のエステルから選択される。
【００３３】
ＥＤ化合物は、アミド、エステル、アルコキシシランの中から選択されることが好ましい。
【００３４】
特に好ましいＥＤ化合物であるエステルを用いることにより優れた結果物を得ることができた。エステルの具体例としては、Ｃ１−Ｃ２０の脂肪族カルボン酸のアルキルエステル、特に脂肪族モノカルボン酸、例えば酢酸エチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル、ｉ−酢酸プロピル、ｎ−酢酸ブチル、ｉ−酢酸ブチル等のＣ１−Ｃ８のアルキルエステルが挙げられる。また、脂肪族エーテル、特にＣ２−Ｃ２０の脂肪族エーテル、例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やジオキサンも好ましい。
【００３５】
上記固体触媒成分において、基本となる担持体はＭｇＣｌ２であるが、少量の追加的な担体を用いても良い。ＭｇＣｌ２は、ハロゲン化化合物との反応によってＭｇＣｌ２に変換される前駆体に該当するＭｇ化合物を用いたり、当該化合物から得ることができる。チーグラーナッタ触媒の担持体としては、特許文献で広く知られている活性型ＭｇＣｌ２を用いることが特に好ましい。ＵＳＰ４，２９８，７１８及びＵＳＰ４，４９５，３３８は、チーグラーナッタ触媒反応において上記化合物の使用を言及した最初の特許である。これらの特許によると、オレフィン重合用触媒の成分の中で担持体又は共担持体として用いられる活性型二ハロゲン化マグネシウムはＸ線スペクトルにおいてＡＳＴＭカードによる非活性ハロゲン化物のスペクトルに表される最も高強度の回折線の強度が減少しながら広がるという特徴が見られる。好ましい活性型二ハロゲン化マグネシウムのＸ線スペクトルにおいて、最も高強度の回折線は強度を失い、最大強度が最も高強度の回折線の角度に対してさらに低い角度に向かうハロに代替される。
【００３６】
本発明のポリエチレン組成物の製造に特に適した触媒は、必要に応じて非活性媒体の存在下でチタン化合物とＭｇＣｌ２、又は前駆体Ｍｇ化合物の最初の接触によってＭｇＣｌ２に担持されたチタン化合物を含有する中間生成物ａ’）を生成し、必要に応じて非活性媒体の存在下で中間生成物ａ’）を反応混合物自体に添加されるか或いは他の成分との混合物（ＥＤ化合物が主成分である）に存在するＥＤ化合物と接触させて得た固体触媒成分ａ）を含む触媒である。
【００３７】
上述の「主成分」とは、接触混合に用いられる非活性溶媒又は希釈剤を除いたそれ以外の成分に対してＥＤ化合物がモル量の観点で主成分でなければならないということを意味する。ＥＤ処理された生成物は、その後適切な溶媒で洗浄して最終生成物を回収しても良い。必要な場合、ＥＤ化合物による処理を１回以上繰り返して行っても良い。
【００３８】
上述のように、ＭｇＣｌ２の前駆体を必須的な出発Ｍｇ化合物として用いることができる。これは例えば式ＭｇＲ’２で表されるＭｇ化合物の中から選択可能である。上記式において、Ｒ’基は独立的に、置換されていてもよいＣ１−Ｃ２０の炭化水素基、ＯＲ基、ＯＣＯＲ基、塩素であり、Ｒは置換されていてもよいＣ１−Ｃ２０の炭化水素基である。但し、Ｒ’基は同時に塩素にはならない。前駆体として好適な物質には、ＭｇＣｌ２と好適なルイス塩基とのルイス付加体が挙げられる。好ましい特定部類はＭｇＣｌ２（Ｒ”ＯＨ）ｍ付加体から構成され、Ｒ”基はＣ１−Ｃ２０の炭化水素基、好ましくはＣ１−Ｃ１０のアルキル基であり、ｍは０．１〜６、好ましくは０．５〜３、より好ましくは０．５〜２である。上記の種類の付加体は、一般的には付加体に混合されない非活性炭化水素の存在下でアルコールとＭｇＣｌ２を混合し、付加体の融点（１００〜１３０℃）で攪拌条件下で操作して得ることができる。続いて、エマルジョンを急速冷却して付加体が球状粒子の形態に固化されるようにする。上記球状粒子を製造する代表的な方法は、例えばＵＳＰ４，４６９，６４８、ＵＳＰ４，３９９，０５４及びＷＯ９８／４４００９に報告されている。それ以外の球状化の方法としては、例えばＵＳＰ５，１００，８４９及びＵＳＰ４，８２９，０３４に説明されているスプレー冷却法が挙げられる。
【００３９】
特に興味深いものはＭｇＣｌ２・（ＥｔＯＨ）ｍ付加体であって、ここでｍは０．１５〜１．７の値であり、アルコール含有量をさらに高めた付加体に対し、５０〜１５０℃の温度で窒素流にて高熱脱アルコール方法をアルコール含有量が上述の値に低減するまで行う。上述の種類の方法はＥＰ３９５０８３を参照できる。
【００４０】
脱アルコールは、アルコール基と反応可能な化合物に付加体を接触させて化学的に行っても良い。
【００４１】
また、一般的に、このような脱アルコール化付加体は、半径最大０．１μｍの気孔による気孔率（水銀法で測定する）が０．１５〜２．５ｃｍ３／ｇ、好ましくは０．２５〜１．５ｃｍ３／ｇであるという特徴を有する。
【００４２】
脱アルコール反応は、チタン化合物を用いる反応ステップと同時に行うことが好ましい。したがって、これらの付加体は、好ましくは四塩化チタンである上述のＴｉＸｎ（ＯＲ１）４−ｎ化合物（又はその混合物）と反応することとなる。Ｔｉ化合物との反応は、付加体をＴｉＣｌ４（一般的に低温）内に懸濁させることにより発生する。混合物を８０〜１３０℃の範囲の温度まで加熱し、同じ温度で０．５〜２時間保持する。チタン化合物による処理は１回以上行っても良く、２回繰り返して行うことが好ましく、上述の電子供与体化合物の存在下で行っても良い。過程の最後に通常の方法（液体の沈澱及び除去、ろ過、遠心分離等）を通じて懸濁液を分離し、固体を回収して溶媒で洗浄できる。洗浄は典型的に非活性炭化水素溶液で行うが、ハロゲン化炭化水素等のようなより極性の溶媒（例えば、誘電率がさらに高い溶媒）を用いても良い。
【００４３】
上述のように、有効量の供与体を固体に固定させることができる条件下で中間生成物をＥＤ化合物と接触させる。この方法の用途は様々であり、供与体の使用量の範囲も非常に広い。例えば、中間生成物においてＴｉ含有量に対するモル比が０．５〜２０、好ましくは１〜１０になるように使用量を調節することができる。必須条件ではないが、接触は通常液状炭化水素のような液状媒体内で行われる。接触を行う温度は試薬の性質によって非常に様々に変化するが、一般的に−１０〜１５０℃の範囲であり、好ましくは０〜１２０℃の範囲である。一般的に適切な範囲内の温度であっても、特定試薬の分解又は劣化をもたらす温度は避けるべきである。処理時間も試薬の性質、温度、濃度等の他の条件によって様々に変わることができる。一般的には当該接触ステップは１０分から１０時間にわたり、０．５〜５時間にわたる場合が多い。必要な場合、最終供与体の含有量をさらに増やすために当該ステップを１回以上繰り返して行っても良い。当該ステップの最後に、通常の方法（液体の沈澱及び除去、ろ過、遠心分離等）を通じて懸濁液を分離し、固体を回収して溶媒で洗浄できる。洗浄は典型的に非活性炭化水素溶液で行うが、ハロゲン化炭化水素等のようなより極性の溶媒（例えば、誘電率がさらに高い溶媒）を用いても良い。
【００４４】
上述のように、上記固体触媒成分は、当該成分を周知の方法によって元素周期表の第１族、第２族又は第１３族の有機金属化合物、特にアルキルアルミニウム化合物と反応させることによりオレフィン重合用触媒に変換される。
【００４５】
アルキルアルミニウム化合物は、トリアルキルアルミニウム化合物、例えばトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、トリ−ｎ−オクチルアルミニウムの中から選択されることが好ましい。ＡｌＥｔ２Ｃｌ及びＡｌ２Ｅｔ３Ｃｌ３等のハロゲン化アルキルアルミニウム、水素化アルキルアルミニウム又はアルキルアルミニウムセスキクロリドを、必要に応じて上記トリアルキルアルミニウム化合物と混合して用いても良い。
【００４６】
上記チーグラーナッタ触媒の製造のために必要に応じて用いられる外部電子供与体化合物ＥＤｅｘｔは、固体触媒成分ａ）に用いられるＥＤと同一であっても異なっていても良く、エーテル、エステル、アミン、ケトン、ニトリル、シラン及びこれらの混合物からなる群より選択されることが好ましい。特にＣ２−Ｃ２０の脂肪族エーテルから選択されることができ、特にテトラヒドロフラン又はジオキサン等、好ましくは炭素原子３〜５個の環状エーテルであることが有利である。
【００４７】
上述のチーグラーナッタ触媒及び製造方法の具体例は、ＷＯ２００４１０６３８８に記載されている。但し、当該特許が説明しているＴｉ化合物と電子供与体化合物ＥＤ（固体触媒成分ａ））を含有する固体触媒成分の半重合は本発明による好ましい実施形態には含まれていない。
【００４８】
具体的には、本発明のポリエチレン組成物は全ての重合ステップが上記触媒の存在下で行われる方法を通じて取得可能である。
【００４９】
実際に、上述の重合用触媒を用いることにより、本発明のポリエチレン組成物は、
ａ）水素の存在下で気相反応器内において必要に応じて１種以上の共単量体とともに、エチレンを重合するステップ、及び
ｂ）ａ）ステップより少ない量の水素の存在下で他の気相反応器内において、１種以上の共単量体とともにエチレンを共重合するステップを順次行う方法で製造することができる。上記気相反応器のうちの少なくとも１つにおいて、成長する重合体粒子は高速流動条件又は輸送条件下で第１重合領域（上昇部）を通過して上向きに流れ、上記上昇部から離れ第２重合領域に進入して重力の作用下で上記第２重合領域（下降部）を通過して下向きに流れ、上記下降部から離れ上記上昇部に再導入されることにより、上記２つの重合領域の間の重合体の循環を成立させる。
【００５０】
第１重合領域（上昇部）において、高速流動条件は１種以上のオレフィン（エチレン及び共単量体）を含む気体混合物を重合体粒子の輸送速度よりも速い速度で供給することにより成立される。上記気体混合物の速度は０．５〜１５ｍ／ｓの範囲が好ましく、０．８〜５ｍ／ｓの範囲がより好ましい。「輸送速度」及び「高速流動条件」は当該分野における周知の概念であり、正確な定義については、例えばＤ．  Ｇｅｌｄａｒｔ，  Ｇａｓ  Ｆｌｕｉｄｉｓａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｐａｇｅ  １５５  ｅｔ  ｓｅｑ．，  Ｊ．  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  Ｌｔｄ．，  １９８６を参照できる。
【００５１】
第２重合領域（下降部）において、重合体粒子は重力の作用下で高密度形態で下向きに流れ、その結果、固体の密度値（反応器の体積当たりの重合体質量）が高くなり、重合体のかさ密度に到逹することとなる。
【００５２】
換言すれば、重合体は下降部を通過してプラグ流（密集流動モード）内で垂直に流下する。その結果、極少量の気体のみが重合体粒子に伴うこととなる。
【００５３】
このような方法により、ステップｂ）から得られるエチレン共重合体よりも分子量が低いエチレン重合体をステップａ）から得ることができる。
【００５４】
相対的に低分子量のエチレン重合体（ステップａ）を生成するエチレン重合は、相対的に高分子量のエチレン共重合体（ステップｂ）を生成するエチレンと共単量体の共重合よりも上流側で行うことが好ましい。そのために、ステップａ）からエチレン、水素及び非活性気体を含む気体混合物を第１気相反応器、好ましくは気相流動床反応器に供給する。上述のチーグラーナッタ触媒の存在下で重合を行う。第１気相反応器には共単量体を供給せずに、高結晶化エチレン単独重合体をステップａ）で取得することが好ましい。しかし、ステップａ）における共重合の程度が、ステップａ）で取得されるエチレン重合体の密度が０．９６０ｇ／ｃｍ３以上のレベルに限定されている場合は、極少量の共単量体を供給しても良い。
【００５５】
水素の供給量は、特定の触媒の使用の有無によって変化する。但し如何なる場合でもステップａ）で得られるエチレン重合体の溶融流動性指数ＭＩＥは、１０〜３５ｇ／１０ｍｉｎとならなければならない。上記範囲のＭＩＥを得るため、ステップａ）で水素／エチレンのモル比を０．５〜２に調整する。エチレン単量体の量は、重合反応器に存在する気体の総体積を基準として５〜５０体積％、好ましくは５〜３０体積％である。供給混合物の残りの部分は、存在するのであれば、非活性気体及び１種以上の共単量体からなる。重合反応で生成される熱を消散させる非活性気体は、窒素又は飽和炭化水素から選択され、プロパンが最も好ましい。
【００５６】
ステップａ）において、反応器内の操作温度は５０〜１２０℃の範囲から選択され、好ましくは６５〜１００℃の範囲から選択される。操作圧力は０．５〜１０ＭＰａ、好ましくは２．０〜３．５ＭＰａである。
【００５７】
好ましい実施形態において、ステップａ）で取得したエチレン重合体は、全方法、すなわち直列連結された第１及び第２反応器で生成されたエチレン重合体の総重量の３０〜５０％を占める。
【００５８】
ステップａ）から出たエチレン重合体と同伴気体は、第１重合反応器から出た気体混合物がステップｂ）の反応器（第２重合反応器）に導入されることを防止するために、固体／気体分離ステップが行われる。上記気体混合物は第１重合反応器に再循環され、分離されたエチレン重合体はステップｂ）の反応器に供給される。第２反応器に重合体を導入する適切な供給点は、固体濃度が特に低い下降部と上昇部の連結部位に位置するため、流動条件に悪影響を与えない。
【００５９】
ステップｂ）の操作温度は６５〜９５℃の範囲であり、圧力は１．５〜４．０ＭＰａの範囲である。第２気相反応器はエチレンと１種以上の共単量体とを共重合して相対的に高分子量のエチレン共重合体を生成することを目的とする。さらには、最終的なエチレン重合体の分子量分布を広げるため、上昇部と下降部内において単量体の条件と水素濃度が異なるようにステップｂ）の反応器を操作しても良い。
【００６０】
上記の目的のために、ステップｂ）で重合体粒子を伴い上昇部から出た気体混合物の一部又は全部が下降部に進入することを防止し、２つの異なる気体組成物領域を形成する。これは下降部の適切な地点、好ましくは上部に位置するラインを通じて下降部の内部に気体及び／又は液体混合物を供給することにより達成できる。上記気体及び／又は液体混合物は、上昇部内に存在する気体混合物とは異なるものの好適な組成を有していなければならない。上記気体及び／又は液体混合物の流れを調整して、重合体粒子流に対向する気体上昇流を特に頂部に生成することにより、重合体粒子に伴う気体混合物が上昇部から進入できないようにする遮断流とする。具体的には、水素含有量が低い混合物を供給して下降部内の高分子量重合体の留分を生成することが好ましい。ステップｂ）の下降部に１種以上の共単量体を、必要に応じてエチレン、プロパン又は他の非活性気体とともに供給しても良い。
【００６１】
ステップｂ）の下降部における水素／エチレンのモル比は０．００５〜０．２の範囲である。下降部内に存在する気体の総体積を基準にしたとき、エチレン濃度は１〜２０体積％、好ましくは３〜１０体積％、共単量体濃度は０．２〜１体積％である。残りはプロパン又は類似の非活性気体である。下降部内に存在する水素のモル濃度が極めて低いため、本発明の方法を行うことにより相対的に多量の共単量体を高分子量のポリエチレン留分に結合させることが可能になる。
【００６２】
下降部から出た重合体粒子はステップｂ）の上昇部に再導入される。
【００６３】
重合体粒子が引き続き反応し、共単量体はそれ以上上昇部に供給されないので、上記共単量体の濃度は上昇部に存在する気体の総体積を基準として０．１〜０．５体積％にまで低下する。実際には、最終的なポリエチレンの密度が所望の値になるように共単量体の含有量を調整する。ステップｂ）の上昇部において、水素／エチレンのモル比は０．０５〜０．３の範囲であり、エチレン濃度は上昇部に存在する気体の総体積を基準として５〜１５体積％の範囲である。残りはプロパン又はそれ以外の非活性気体である。
【００６４】
上述の重合方法に関するより詳細な事項はＷＯ９４１２５６８を参照できる。
【００６５】
以下の実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６６】
別途の記載がない限り、後述する試験方法は明細書及び実施例に報告されている性質を判定するために用いられる。
【００６７】
−密度
２３℃でＩＳＯ  １１８３によって判定
【００６８】
−分子量分布判定
モル質量分布及び平均Ｍｎ、Ｍｗ及びそれから得られるＭｗ／Ｍｎを２００３年発刊のＳＩＯ  １６０１４−１、１６０１４−２，１６０１４−４に記載されている方法を用いて高温ゲル浸透クロマトグラフィーで判定した。上述のＩＳＯ標準による仕様は以下の通りである。溶媒：１，２，４−卜リクロロベンゼン（ＴＣＢ）、装置及び溶液の温度：１３５℃、濃度検出器：ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ（Ｖａｌｅｎｃｉａ，  Ｐａｔｅｒｎａ  ４６９８０，  スペイン）のＩＲ−４赤外線検出器（ＴＣＢとともに使用可能）。直列に連結した前置カラムＳＨＯＤＥＸ  ＵＴ−Ｇと、分離カラムＳＨＯＤＥＸ  ＵＴ  ８０６Ｍ（３ｘ）及びＳＨＯＤＥＸ  ＵＴ  ８０７（Ｓｈｏｗａ  Ｄｅｎｋｏ  Ｅｕｒｏｐｅ  ＧｍｂＨ，  Ｋｏｎｒａｄ−Ｚｕｓｅ−Ｐｌａｔｚ  ４，  ８１８２９  Ｍｕｅｎｃｈｅｎ，  ドイツ）を備えたＷＡＴＥＲＳのＡｌｌｉａｎｃｅ  ２０００を用いた。溶媒は窒素下で真空蒸留し、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール０．０２５重量％で安定させた。流量は１ｍｌ／ｍｉｎ、注入量は５００μｌ、重合体濃度は０．０１％ｗ／ｗ＜濃度＜０．０５％ｗ／ｗの範囲であった。Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（現Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｈｅｒｒｅｎｂｅｒｇｅｒ  Ｓｔｒ．  １３０，  ７１０３４  Ｂｏｅｂｌｉｎｇｅｎ、  ドイツ）の単分散ポリスチレン（ＰＳ）標準を用い、ヘキサデカンをさらに用いて分子量を５８０ｇ／ｍｏｌから最大１１６０００００ｇ／ｍｏｌの範囲内で成立した。続いて、較正曲線をユニバーサルキャリブレーション法（Ｂｅｎｏｉｔ  Ｈ．，  Ｒｅｍｐｐ  Ｐ．  ａｎｄ  Ｇｒｕｂｉｓｉｃ  Ｚ．，  ＆  ｉｎ  Ｊ．  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉ．，  Ｐｈｙｓ．  Ｅｄ．，  ５，  ７５３（１９６７））によってポリエチレン（ＰＥ）に適用した。ここで用いたＭａｒｋ−Ｈｏｕｗｉｎｇパラメータは、ＰＳ：ｋＰＳ＝０．０００１２１ｄｌ／ｇ、αＰＳ＝０．７０６、ＰＥ：ｋＰＥ＝０．０００４０６ｄｌ／ｇ、αＰＥ＝０．７２５であり、温度１３５℃、ＴＣＢで有効である。データの記録、較正及び算出には、それぞれＮＴＧＰＣ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ＿Ｖ６．０２．０３及びＮＴＧＰＣ＿Ｖ６．４．２４（ｈｓＧｍｂＨ，Ｈａｕｐｔｓｔｒａｓｓｅ  ３６，  Ｄ−５５４３７  Ｏｂｅｒ−Ｈｉｌｂｅｒｓｈｅｉｍ、  ドイツ）を用いて行われた。
【００６９】
−せん断誘起結晶化試験
本方法は、重合体のせん断誘起結晶化（ＳＩＣ）の開始時間ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣの判定に用いられる。サンプルを２１０℃で４分間、実験室のプレスで２００バールの圧力下で１ｍｍ厚さの平板になるまで溶融圧着した。円盤状の試料を半径２５ｍｍの大きさに切り出した。サンプルを平板振動せん断レオメータに入れた。ＡｎｔｏｎＰａａｒ社のＰｈｙｓｉｃａ  ＭＣＲ  ３０１回転式レオメータを用いた。
【００７０】
サンプルをテストジオメトリ内で１９０℃の温度で４分間溶融し、〜１０Ｋ／ｍｉｎの速度で試験温度Ｔ＝１２５℃まで冷却した後、５分間アニールした。その結果、一定のせん断速度下での定常せん断を適用し、時間関数でせん断粘性をモニターした。各時間ごとに０．０５〜０．５ｓ−１の範囲の異なるせん断速度を適用しながら実験を繰り返した。ＳＩＣの開始時間ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣは、粘性が定常状態値η＠１２５℃の５０％に増加する時点を示す。定常状態値は、特定温度における定常せん断溶融粘性の平均値である。
【００７１】
ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣのログ値とせん断速度のログ値の対比プロットは、せん断速度１０００ｓ−１（方法関連）に外挿されてｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣ＠１０００の値を判定する線形関数（ｙ＝Ａｘ＋Ｂの形態）を提供する。
【００７２】
ＳＩＣ指数は以下の関係式によって算出される。
ＳＩＣ  Ｉｎｄｅｘ＝（ｔｏｎｓｅｔ，ＳＩＣ＠１０００×ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ）／（ＨＬＭＩ）
【００７３】
ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ（秒単位）は、温度１２５℃の静止条件、すなわち無せん断状態における結晶化の開始時間であり、後述の示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）の等温モードで測定される。
【００７４】
ＨＬＭＩは、温度Ｔ＝１９０℃、負荷２１．６０ｋｇでＩＳＯ  １１３３によって測定した溶融流動性指数（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
【００７５】
同様の手順について次の文書を参照できる。
−Ｉ．  Ｖｉｔｔｏｒｉａｓ，  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ａｍｏｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，  Ｗｕｒｚｂｕｒｇｅｒ  Ｔａｇｅ  ２０１０，  Ｗｏｌｆｇａｎｇ  Ｋｕｎｚｅ  ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  ドイツ
−Ｗｏ  ＤＬ，  Ｔａｎｎｅｒ  ＲＩ（２０１０），  Ｔｈｅ  ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  ｂｌｕｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｉｓｏｔａｃｔｉｃ  ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，  Ｒｈｅｏｌ．  Ａｃｔａ  ４９，  ７５
−Ｄｅｒａｋｈｓｈａｎｄｅｈ  Ｍ．，  Ｈａｔｚｉｋｉｒｉａｋｏｓ  Ｓ．  Ｇ．，  Ｆｌｏｗ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：  ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｓｈｅａｒ  ａｎｄ  ｕｎｉａｘｉａｌ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ，  Ｒｈｅｏｌ．  Ａｃｔａ，  ５１，  ３１５−３２７，  ２０１２．
【００７６】
−等温ＤＳＣ
１２５℃で変形が適用されない開始時間ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔを、ｉｓｏ−ＤＳＣ（等温示差走査熱測量）法で判定する。ＴＡ社のＱ２０００  ＤＳＣを用いて１２５℃で測定し、ｔｏｎｓｅｔ，ｑｕｉｅｓｃｅｎｔを市販のソフトウェアのＴＡ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ２０００で判定する。サンプルの準備及び設定は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １１３５７−１：２００９及びＩＳＯ  １１３５７−３：１９９９によることとする。
【００７７】
−溶融流動指数
温度１９０℃で特定の負荷下でＩＳＯ  １１３３によって判定する。
【００７８】
−長鎖分岐指数（ＬＣＢ）
ＬＣＢ指数は、分子量１０６ｇ／ｍｏｌに対して測定した分岐数ｇ’に対応する。高分子量における長鎖分岐の程度を判定することができる分岐数ｇ’を、多角度レーザー散乱検出器（ＭＡＬＬＳ）と結合したゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で以下のように測定した。パラメータｇ’は、重合体の断面回転平均二乗半径と、同じ分子量を有する線形重合体の断面回転平均二乗半径の比率である。線形分子はｇ’が１であり、１未満の値はＬＣＢが存在することを示す。分子量Ｍによるｇ’の値は以下の式で算出される。
ｇ’（Ｍ）＝＜Ｒｇ２＞ｓａｍｐｌｅ，Ｍ／＜Ｒｇ２＞ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｆ．，Ｍ
ここで＜Ｒｇ２＞、Ｍは、分子量Ｍの留分に対する断面回転二乗平均平方根である。
【００７９】
ＧＰＣから溶出された（上述した通りであるが、但し流量は０．６ｍｌ／ｍｉｎでありカラムは３０μｍ粒子で過密状態）各留分に対する断面回転半径を互いに異なる角度で光散乱を分析して測定する。したがって、上記ＭＡＬＬＳの設定より分子量Ｍと＜Ｒｇ２＞ｓａｍｐｌｅ，Ｍを判定して、Ｍ＝１０６ｇ／ｍｏｌであるときのｇ’を定義することができる。＜Ｒｇ２＞ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｆ．，Ｍは、溶液内の線形重合体の分子量と断面回転半径の間に成立する関係を通じて算出し（Ｚｉｍｍ  ａｎｄ  Ｓｔｏｃｋｍａｙｅｒ  ＷＨ  １９４９）、上述と同じ装置及び方法論を参照して線形ＰＥを測定することにより確定する。
【００８０】
同様の手順について次の文書を参照できる。
Ｚｉｍｍ  ＢＨ，  Ｓｔｏｃｋｍａｙｅｒ  ＷＨ（１９４９）  Ｔｈｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃｈａｉｎ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｂｒａｎｃｈｅｓ  ａｎｄ  ｒｉｎｇｓ．  Ｊ  Ｃｈｅｍ  Ｐｈｙｓ  １７
Ｒｕｂｉｎｓｔｅｉｎ  Ｍ．，  Ｃｏｌｂｙ  ＲＨ．（２００３），  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ
【００８１】
−共単量体含有量
共単量体含有量は、Ｂｒｕｋｅｒ社のＦＴ−ＩＲ分光計Ｔｅｎｓｏｒ  ２７を用いてＡＳＴＭ  Ｄ  ６２４８  ９８に基づきＩＲにより判定し、共単量体であるブテン又はヘキセンに対し、それぞれＰＥ内のエチル側鎖又はブチル側鎖を判定する計量化学モデルで較正した。
【００８２】
−スウェル比
研究対象重合体のスウェル比は、市販の３０／２／２／２０ダイ（全長３０ｍｍ、有効長さ２ｍｍ、半径２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２／２、入口角２０°）と 押出ストランドの厚さを測定する光学装置（Ｇｏｔｔｆｅｒｔ社のレーザーダイオード）を備えた毛細管レオメータであるＧｏｔｔｆｅｒｔ  Ｒｈｅｏｔｅｓｔｅｒ  ２０００及びＲｈｅｏｇｒａｐｈ  ２５を用いて、温度１９０℃で測定する。サンプルを毛細管バレル内で温度１９０℃で６分間溶解し、１４４０ｓ−１のダイで結果的せん断速度に対応するピストン速度で押出する。押出物を（Ｇｏｔｔｆｅｒｔ社の自動カット装置により）ピストンがダイ入口から９６ｍｍ離れた位置に到逹した瞬間にダイ出口から１５０ｍｍ離れたところでカットする。押出物の半径を時間に応じてダイ出口から７８ｍｍ離れた位置からレーザーダイオードで測定する。最大値はＤｅｘｔｒｕｄａｔｅに対応する。スウェル比を式ＳＲ＝（Ｄｅｘｔｒｕｄａｔｅ−Ｄｄｉｅ）１００％／Ｄｄｉｅにより判定する。上記式でＤｄｉｅはレーザーダイオードで測定した、ダイ出口における対応半径である。
【００８３】
−収縮率＠１５００ｓ−１（実験室内収縮試験）
本方法は、溶融押出後のポリエチレンの最終生成物の収縮率、換言すれば品質上の寸法安定性を判定するためのものである。本方法は粒状均一ＰＥに特に適する。粉末サンプルは、安定及び溶融均一化（実験用可塑剤混合器ｋｎｅａｄｅｒを通常使用）を行った後に測定が可能である。但し、後者の場合、サンプルは押出物内の気泡及び変質に非常に敏感であるため、結果に著しい影響を及ぼし得るということに留意すべきである。
【００８４】
粒状のサンプルは直ちに使用が可能である。約２０ｇのサンプルを毛細管バレルに充填する。毛細管レオメータとしては、半径１５ｍｍのバレルを有し、適用圧力範囲は０〜２０００バール、適用温度範囲は２５〜４００℃であり、全長３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２／２、入口角２０°の３０／２／２／２０ダイを備えたＧｏｔｔｆｅｒｔ社のＲｈｅｏｔｅｓｔｅｒ  ２０００を用いる。ポリエチレンに対する推薦試験温度は２１０℃である。
【００８５】
ピストン速度は、ダイ出口が必要せん断速度を有するように設定する。試験はせん断速度５０ｓ−１、１０００ｓ−１、１５００ｓ−１及び２５００ｓ−１で行った。
【００８６】
溶融を行う状態にあるときに押出物にマーキングをしてそれぞれ長さ４０ｍｍのピースにパンチング／スタンプを行った後、室温に冷却されるまで放置した。少なくとも３つの４０ｍｍのピースに対して上記の方法でマーキングを行わなければならない。ダイ出口を出た後、摘出用金属ツールを用いて押出物を長さ４０ｍｍ（各ピースの初期長さ、Ｌｉ，０）、幅１０ｍｍの測定対象ピースにスタンプする。
【００８７】
全ての押出物をカットして、結晶化するように試験用テーブルの上に置いて室温で少なくとも１５分間冷却する。ピースのマーキング位置でカットして長さを測定した。最終長さＬｉ（ｍｍ単位）を各ピースｉに対して記録して４ピースの平均を出す。
【数１】
0006001187.tif 000002
【００８８】
同一過程を適用したせん断速度でそれぞれ行い、各せん断速度での収縮率測定を少なくとも２回繰り返す。
【００８９】
特記事項：ダイから取り外した後、各ピースに対する冷却時間の変動及びたるみによって押出物の長さに沿って収縮率のずれが生じることが予想される（最後にダイから出たパンチングピースは室温にさらされる時間がはるかに短く、押出物の自重によって「伸びている」）。
【００９０】
−シャークスキンに対する臨界せん断速度（シャークスキン試験）
シャークスキン試験は重合体溶解物の押出中に発生する表面欠陥と流動不安定を定量化する方法である。具体的には、Ｇｏｔｔｆｅｒｔ社のＲｈｅｏｔｅｓｔｅｒ２０００毛細管レオメータで市販のシャークスキンオプションを用いて行う。シャークスキンオプションは、ダイに沿って分布している（ダイ入口、中間部分及びダイ出口の前）圧力変換器を３つ備えた３０×３×０．３ｍｍのスリットダイである。Ｇｏｔｔｆｅｒｔ社のＷｅｂＲｈｅｏソフトウェアを用いて圧力を記録し分析した（フーリエ変換）。
【００９１】
１００−１５０−２００−２５０−３００−３５０−４００−４５０−５００ｓ−１の順にせん断速度を適用しながら重合体を１９０℃で押出する。押出物の表面欠陥を目視で観察する。シャークスキン不安定に対する臨界せん断速度は、シャークスキン不安定（高周波圧力振動及び目視で観測可能な周期的表面歪み）が最初に発生した時点に適用されたせん断速度である。
【００９２】
同様の手順について次の文書を参照できる。
−Ｐａｌｚａ  Ｈ．，  Ｎａｕｅ  Ｉ．Ｆ．Ｃ．，  Ｗｉｌｈｅｌｍ  Ｍ．，  Ｆｉｌｉｐｅ  Ｓ．，  Ｂｅｃｋｅｒ  Ａ．，  Ｓｕｎｄｅｒ  Ｊ．，  Ｇｏｔｔｆｅｒｔ  Ａ．，  Ｏｎ−Ｌｉｎｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ  ｉｎ  ａ  Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ，  ＫＧＫ．  Ｋａｕｔｓｃｈｕｋ，  Ｇｕｍｍｉ，  Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ，  ２０１０，  ｖｏｌ．６３，  ｎｏ１０，  ｐｐ．４５６−４６１．
−Ｓｕｓａｎａ  Ｆｉｌｉｐｅ，  Ｉａｋｏｖｏｓ  Ｖｉｔｔｏｒｉａｓ，  Ｍａｎｆｒｅｄ  Ｗｉｌｈｅｌｍ，  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ  ｉｎ  ＬＡＯＳ  Ｆｌｏｗ  ａｎｄ  Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｆｌｏｗ  Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  Ｂｒａｎｃｈｅｄ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓ，  Ｍａｃｒｏｍｏｌ．  Ｍａｔ．  ａｎｄ  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌｕｍｅ  ２９３，  Ｉｓｓｕｅ  １，  ｐａｇｅｓ  ５７−６５，  ２００８．
−Ｇｏｔｔｆｅｒｔ，  Ａ．；  Ｓｕｎｄｅｒ，  Ｊ．，  ＡＩＰ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，  Ｖｏｌｕｍｅ  １０２７，  ｐｐ．１１９５−１１９７（２００８）．
【００９３】
−ノッチ引張衝撃強さ試験
引張衝撃強さはＩＳＯ  ８２４５：２００４に準じ、方法Ａによって作製したタイプ１のダブルノッチ試料を用いて判定する。試験用試料（４×１０×８０ｍｍ）はＩＳＯ  １８７２−２の要件（平均冷却速度１５Ｋ／ｍｉｎ、冷却器内を高圧で維持すること）に準じて製造した圧縮成形シートでカットする。試験用試料の両側面に４５°でＶ字状のノッチを切り込む。深さは２±０．１ｍｍ、ノッチ凹部の曲率半径は１．０±０．０５ｍｍである。グリップ間の自由長さは３０±２ｍｍである。測定の前に、試験用試料を全て−３０℃の一定の温度で２〜３時間コンディショニングする。方法Ａに準ずるエネルギー補正を含む引張衝撃強さ測定手順は、ＩＳＯ  ８２５６を参照できる。
【００９４】
−全面ノッチクリープ試験（ＦＮＣＴ）による環境応力亀裂抵抗
重合体サンプルの環境応力亀裂抵抗は、水性界面活性剤溶液内で国際標準ＩＳＯ  １６７７０（ＦＮＣＴ）によって判定する。重合体サンプルから厚さ１０ｍｍの圧力成形シートを製造する。正方形断面（１０×１０×１００ｍｍ）を有する棒の、応力方向に対して垂直となる４つの面にレーザーブレードでノッチを入れる。Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ  ７７（１９８７），  ｐｐ．４５のＭ．  Ｆｌｅｉｓｓｎｅｒに説明されているノッチ装置を用いて、深さ１．６ｍｍの鋭いノッチを形成する。張力を初期結束領域に分けて負荷を算出する。結束領域は試料の断面全体からノッチ形成領域を除いた領域を示す。ＦＮＣＴ試料の場合、台形のノッチ形成領域１０×１０ｍｍ２×４＝４６．２４ｍｍ２となる（破損過程／亀裂伝播に対する残りの断面）。試験用試料に、ＩＳＯ  １６７７０が提示する標準条件によって、非イオン性界面活性剤ＡＲＫＯＰＡＬ  Ｎ１００の２重量％の水溶液内で８０℃の温度で４ＭＰａの一定負荷を加える。試験用試料が破裂するまでに要する時間を検出する。
【００９５】
−シャルピーａＦＭ
厚さ１０ｍｍの圧縮成形シートから切り出した１０×１０×８０ｍｍの試験用棒に内部法で測定し破壊靱性を判定する。６つの上記試験用棒の中央部に上述のＦＮＣＴに関して言及したノッチ装置のレーザーブレードを用いてノッチを形成する。ノッチの深さは１．６ｍｍとした。上記測定はＩＳＯ  １７９−１に準ずるシャルピー測定法に概ねよって行ったが、試験用試料及び衝撃面積（支持体間距離）は変更して実施した。試験用試料を全て０℃の測定温度で２〜３時間コンディショニングする。そして試験用試料を速やかにＩＳＯ  １７９−１に準ずる振子式衝撃試験装置の支持体上に載置する。支持体間の距離は６０ｍｍである。２Ｊのハンマーを１６０°の角度で落下させた。振子の長さは２２５ｍｍ、衝撃速度は２．９３ｍ／ｓであった。破壊靱性値はｋＪ／ｍ２単位で表記し、消耗された衝撃エネルギーとノッチａＦＭの初期断面積の比率で計算した。本明細書では一般的な意味を基準として、完全破壊とヒンジ破壊に対する値のみを用いた（ＩＳＯ  １７９−１参照）。
【００９６】
実施例１、２及び比較例１、２
−方法の設定
実施例１において、本発明の方法は２つの直列気相反応器（図１参照）を含むプラント内で連続条件下で行われた。
比較例１は同一の連続条件下で同一プラント内で行った。
【００９７】
実施例１
−固体触媒成分はＷＯ２００４１０６３８８の実施例１３によって製造した。ＡｃＯＥｔ／Ｔｉのモル比は８であった。
−重合
上述の方法で製造した固体触媒成分７ｇ／ｈを液体プロパン５ｋｇ／ｈを用いて予備接触装置に供給した。同様に、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）と塩化ジエチルアルミニウム（ＤＥＡＣ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を注入した。ＴＩＢＡとＤＥＡＣの重量比は７：１であった。アルキルアルミニウムと固体触媒成分の重量比は１０：１であった。アルキルアルミニウムとＴＨＦとの重量比は７０であった。５０℃で攪拌しながら予備接触ステップを行った。総滞留時間は７０分であった。
【００９８】
触媒は、ライン１０を通じて図１の第１気相重合反応器１に入れた。第１反応器において、エチレンは非活性希釈剤であるプロパンの存在下でＨ２を分子量調節剤として用いて重合された。エチレン３５ｋｇ／ｈと水素６２ｇ／ｈがライン９を通じて第１反応器に供給された。第１反応器には共単量体を供給しなかった。
【００９９】
重合は、温度７５℃、圧力２．５ＭＰａで行われた。第１反応器で取得した重合体をライン１１を通じて断続的に排出し、気体／固体分離器１２で気体から分離して、ライン１４を通じて第２気相反応器に再導入した。
【０１００】
第１反応器で生成された重合体の溶融指数ＭＩＥは約２５ｇ／１０ｍｉｎ、密度は０．９６６ｋｇ／ｄｍ３であった。
【０１０１】
第２反応器を温度約８０℃、圧力２．５ＭＰａの重合条件下で操作した。エチレン１４ｋｇ／ｈと１−ヘキセン０．７５ｋｇ／ｈを、ライン４６を通じて第２反応器の下降部３３に導入した。プロパン５ｋｇ／ｈ、エチレン２８．５ｋｇ／ｈ、水素３．１ｇ／ｈを、ライン４５を通じて再循環系に供給した。
【０１０２】
最終的なエチレン重合体の分子量分布を広げるため、上昇部３２と下降部３３内で単量体及び水素の濃度条件が互いに異なるように第２反応器を操作した。このために、ライン５２を通じて下降部３３の上部に液体流（液体遮断流）３３０ｋｇ／ｈを供給した。上記液体流は、上昇部に存在する気体混合物の組成とは異なる組成を有する。第２反応器の上昇部と下降部内の単量体及び水素の異なる濃度条件、さらに液体遮断流の組成を表１に表した。ライン５２の液体流は、５２℃、２．５ＭＰａの作動条件下で行われた凝縮器４９の凝縮ステップから得られ、凝縮器では再循環流の一部が冷却及び部分凝縮される。図示されたように、分離容器とポンプは凝縮器４９の下流側に順に位置する。最終重合体はライン５４を通じて断続的に排出される。
【０１０３】
第２反応器における重合方法では相対的に高分子量のポリエチレン留分が生成された。表１に最終生成物の性質を表す。表によると、最終生成物の溶融指数は第１反応器で生成されたエチレン樹脂に比べて低いが、これは第２反応器で高分子量の留分が形成されたことを示唆している。
【０１０４】
第１反応器は、第１反応器及び第２反応器の両方で生成される最終的なポリエチレン樹脂の総量の約４４．５重量％（分割ｗｔ％）を生成した。取得した重合体は、ＭＩＦ／ＭＩＰ比は２３．７であるので、相対的に広い分子量分布を有することになる。
【０１０５】
実施例２
本発明の方法を実施例１と同一の設定及び同一の重合用触媒を用いて行った。方法条件及びその結果得られた第１反応器の重合体の性質も同様であった。
【０１０６】
第２反応器を温度約８０℃、圧力２．５ＭＰａの重合条件下で操作した。エチレン１４ｋｇ／ｈと１−ヘキセン０．８６ｋｇ／ｈを、ライン４６を通じて第２反応器の下降部に導入した。プロパン５ｋｇ／ｈ、エチレン２７．４ｋｇ／ｈ、水素３．６ｇ／ｈを、ライン４５を通じて再循環系に供給した。
【０１０７】
最終的なエチレン重合体の分子量分布を再び広げるために、上昇部３２と下降部３３内で単量体及び水素の濃度条件が互いに異なるように第２反応器を操作した。ライン５２を通じて液体遮断流３３０ｋｇ／ｈを再び供給した。表１に上昇部及び下降部の気体組成、さらに液体遮断流を表した。ライン５２の液体流は、５１℃、２．５ＭＰａの作動条件下で行われた凝縮器４９の凝縮ステップから得られ、凝縮器では再循環流の一部が冷却及び部分凝縮される。
【０１０８】
第１反応器は、第１反応器及び第２反応器の両方で生成される最終的なポリエチレン樹脂の総量の約４５重量％（分割ｗｔ％）を生成した。取得した重合体は、ＭＩＦ／ＭＩＰ比は２２．５であるので、相対的に広い分子量分布を有することになる。
【０１０９】
比較例１
実施例１及び２と同一の設定で重合を行う代わりに、重合用触媒としてＷＯ２００５０１９２８０の実施例６で用いたのと同じ触媒を用いた。
【０１１０】
上記の固体触媒成分８ｇ／ｈを液体プロパン５ｋｇ／ｈを用いて予備接触装置に供給した。同様に、トリエチレンアルミニウム（ＴＥＡ）とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を注入した。アルキルアルミニウムと固体触媒成分の重量比は５：１であった。アルキルアルミニウムとＴＨＦとの重量比は４４であった。５０℃で攪拌しながら予備接触ステップを行った。総滞留時間は７０分であった。
【０１１１】
触媒は、ライン１０を通じて図１の第１気相重合反応器１に入れた。第１反応器において、エチレンは非活性希釈剤であるプロパンの存在下でＨ２を分子量調節剤として用いて重合された。エチレン４０ｋｇ／ｈと水素７５ｇ／ｈがライン９を通じて第１反応器に供給された。第１反応器には共単量体を供給しなかった。
【０１１２】
重合は、温度８０℃、圧力２．４ＭＰａで行われた。第１反応器で取得した重合体をライン１１を通じて断続的に排出し、気体／固体分離器１２で気体から分離して、ライン１４を通じて第２気相反応器に再導入した。
【０１１３】
第１反応器で生成された重合体の溶融指数ＭＩＥは約１００ｇ／１０ｍｉｎ、密度は０．９６８ｋｇ／ｄｍ３であった。
【０１１４】
第２反応器を温度約８０℃、圧力２．１ＭＰａの重合条件下で操作した。エチレン１２ｋｇ／ｈと１−ヘキセン１．５ｋｇ／ｈを、ライン４６を通じて第２反応器の下降部３３に導入した。プロパン５ｋｇ／ｈ、エチレン２６．５ｋｇ／ｈ、水素１．２ｇ／ｈを、ライン４５を通じて再循環系に供給した。
【０１１５】
最終的なエチレン重合体の分子量分布を広げるために、上昇部３２と下降部３３内で単量体及び水素の濃度条件が互いに異なるように第２反応器を操作した。このために、ライン５２を通じて下降部３３の上部に液体流（液体遮断流）２００ｋｇ／ｈを供給した。上記液体流は、上昇部に存在する気体混合物の組成とは異なる組成を有する。第２反応器の上昇部と下降部内の単量体及び水素の異なる濃度条件、さらに液体遮断流の組成を表１に表した。ライン５２の液体流は、５３℃、２．１ＭＰａの作動条件下で行われた凝縮器４９の凝縮ステップから得られ、凝縮器では再循環流の一部が冷却及び部分凝縮される。図示されたように、分離容器とポンプは順に凝縮器４９の下流側に位置する。最終重合体はライン５４を通じて断続的に排出される。
【０１１６】
第２反応器における重合方法では相対的に高分子量のポリエチレン留分が生成された。表１に最終生成物の性質を表す。表によると、最終生成物の溶融指数は第１反応器で生成されたエチレン樹脂に比べ低いが、これは第２反応器で高分子量の留分が形成されたことを示唆している。
【０１１７】
第１反応器は、第１反応器及び第２反応器の両方で生成される最終的なポリエチレン樹脂の総量の約５０重量％（分割ｗｔ％）を生成した。取得した重合体は、ＭＩＦ／ＭＩＰ比は３８．８であるので、相対的に広い分子量分布を有することになる。
【０１１８】
比較例２
本比較例の重合体は、単一気相反応器でＣｒ触媒で製造した従来技術のポリエチレン組成物である。
【０１１９】
【表１−１】
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【表１−２】
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【図１】
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