(57)【要約】  本発明は、多峰性ポリエチレン組成物であって、（Ａ）３５〜６５重量部、好ましくは４５〜６５重量部、最も好ましくは５０〜６０重量部の、２０，０００〜９０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する低分子量ポリエチレン；（Ｂ）５〜４０重量部、好ましくは５〜３０重量部、最も好ましくは５〜２０重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の超高分子量ポリエチレン；及び（Ｃ）２０〜６０重量部、好ましくは２５〜６０重量部、最も好ましくは３５〜５５重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の超高分子量ポリエチレンを含み、ゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される多峰性ポリエチレン組成物の分子量分布が、１０〜２５、好ましくは１０〜２０であり；示差走査熱量測定法による１２３℃の温度における多峰性ポリエチレン組成物の等温結晶化半時間が、７分又はそれ以下、好ましくは６分又はそれ以下、好ましくは２〜６分であり；且つ２２０℃の温度におけるスパイラルフロー長が、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは２５０〜４００ｍｍである、多峰性ポリエチレン組成物、並びにそれを含むスクリューキャップに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多峰性ポリエチレン組成物であって、
（Ａ）３５〜６５重量部、好ましくは４５〜６５重量部、最も好ましくは５０〜６０重量部の、２０，０００〜９０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する低分子量ポリエチレン；
（Ｂ）５〜４０重量部、好ましくは５〜３０重量部、最も好ましくは５〜２０重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の超高分子量ポリエチレン；及び
（Ｃ）２０〜６０重量部、好ましくは２５〜６０重量部、最も好ましくは３５〜５５重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の超高分子量ポリエチレン
を含み、
ゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される前記多峰性ポリエチレン組成物の分子量分布が、１０〜２５、好ましくは１０〜２０であり；
示差走査熱量測定法による１２３℃の温度における前記多峰性ポリエチレン組成物の等温結晶化半時間が、７分又はそれ以下、好ましくは６分又はそれ以下、好ましくは２〜６分であり；且つ
２２０℃の温度におけるスパイラルフロー長が、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは２５０〜４００ｍｍである、
多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項２】
前記分子量分布が、１５〜２５、好ましくは１５〜２０である、請求項１に記載の多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項３】
２２０℃の温度における前記スパイラルフロー長が２５０〜３７０ｍｍである、請求項１又は２に記載の多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項４】
ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、８０，０００〜２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは８０，０００〜２００，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項５】
ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、５，０００〜３０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは５，０００〜２０，０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項６】
ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、７００，０００〜２，５００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは７００，０００〜２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、最も好ましくは７００，０００〜１，５００，０００ｇ／ｍｏｌのＺ平均分子量を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の多峰性ポリエチレン組成物。
【請求項７】
前記多峰性ポリエチレン組成物が、ＡＳＴＭ  Ｄ１５０５による０．９５０〜０．９６５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．９５３〜０．９６０ｇ／ｃｍ３の密度及び／又はＡＳＴＭ  Ｄ１２３８による０．１〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは０．３〜１７ｇ／１０ｍｉｎのＭＩ２を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のポリエチレン組成物。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の多峰性ポリエチレン組成物を含むスクリューキャップ。
【請求項９】
射出成形又は圧縮成形によって得ることができる、請求項８に記載のスクリューキャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリューキャップを製造するための多峰性ポリエチレン組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン樹脂の需要は、様々な用途においてますます使用されている。ポリエチレンの高性能が比較的新しいプラスチックに必要であるため、重合プロセス技術が、新しいポリマー材料製造を支援するために開発された。加工性と、エチレンコポリマーの物理特性のバランスをとるために、多峰性の重合プロセスにおける開発が調査された。
【０００３】
先行技術では、多峰性ポリエチレン重合を用いて、別々の反応器内で各樹脂画分を生成することによって、異なる分子量を有するポリマーを製造する。低分子量画分は、最終ポリマーの良好な加工性を与えるのに適したポリマーの分子量を制御するために過剰な水素を使用して、反応器内で生成される。高分子量画分は、物理特性に影響し、低水素濃度の重合条件下で生成される。低分子量ポリマーが第１の反応器内で好ましく製造されることは当分野において周知である。良好な物理特性を持つ多峰性ポリマーを得るために、第１の反応器からのすべての水素は、重合されたスラリーポリマーが、高分子量ポリマーの製造が行われる第２の反応器に移送される前に除去されるべきである。
【０００４】
目的は、先行技術の欠点を克服する、特に、改善された機械特性、例えばシャルピー値、結晶化時間及びスパイラルフロー長を有する多峰性ポリエチレン組成物を提供することである。
【０００５】
スクリューキャップ、例えば飲料スクリューキャップ及び他のクロージャは、飲料ボトル、特に炭酸清涼飲料用ボトルに蓋をするために特に使用され、当分野において公知である。特に、このようなスクリューキャップを調製するための様々なポリエチレン組成物が存在する。
国際公開第２００９／０７７１４２号には、射出成形スクリューキャップ及びクロージャを製造するための、特に炭酸飲料製品の容器と共に使用するためのポリエチレン成形組成物が開示されている。
【０００６】
国際公開第２００７／００３５３０号には、射出成形完成部品を製造するためのポリエチレン成形組成物が開示されている。この組成物は、例えば、クロージャ及びボトルの製造に適していると記載されている。さらに記載されているのは、多峰性ポリエチレン組成物の使用である。
【０００７】
米国特許第８７５９４４８号は、多峰性の分子量分布を有するポリエチレン成形組成物に関する。キャップ及びクロージャの調製、輸送包装、家庭用品並びに薄肉包装用途のために開示の組成物を使用することが提案されている。
【０００８】
欧州特許第２３６５９９５号には、多峰性ポリエチレン組成物、及びシングルピースボトルキャップを調製するためのその使用が開示されている。多峰性ポリエチレン組成物は、核剤を加えてより速い結晶化速度を得て、耐応力亀裂性を変化させた。
【０００９】
しかし、やはり上述の先行技術に照らして、改善されたキャップ、特にスクリューキャップを提供すること、並びに先行技術の欠点を克服するキャップを調製するためのポリマー組成物、特に、より良い加工性、優れた流動性、高い剛性及び高い耐環境応力亀裂性（ＥＳＣＲ）を有するキャップを調製するためのポリマー組成物を提供することが依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００９／０７７１４２号
【特許文献２】国際公開第２００７／００３５３０号
【特許文献３】米国特許第８７５９４４８号
【特許文献４】欧州特許第２３６５９９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、改善されたキャップ及び多峰性ポリエチレン組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、独立請求項の主題による本発明にしたがって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項から得られる。
【００１３】
この目的は、多峰性ポリエチレン組成物であって、
（Ａ）３５〜６５重量部、好ましくは４５〜６５重量部、最も好ましくは５０〜６０重量部の、２０，０００〜９０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する低分子量ポリエチレン；
（Ｂ）５〜４０重量部、好ましくは５〜３０重量部、最も好ましくは５〜２０重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１の超高分子量ポリエチレン；及び
（Ｃ）２０〜６０重量部、好ましくは２５〜６０重量部、最も好ましくは３５〜５５重量部の、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の高分子量ポリエチレン又は１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２の超高分子量ポリエチレン
を含み、
ゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される多峰性ポリエチレン組成物の分子量分布が、１０〜２５、好ましくは１０〜２０であり；
示差走査熱量測定法による１２３℃の温度における多峰性ポリエチレン組成物の等温結晶化半時間が、７分又はそれ以下、好ましくは６分又はそれ以下、好ましくは２〜６分であり；且つ
２２０℃の温度におけるスパイラルフロー長が、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは２５０〜４００ｍｍである、
多峰性ポリエチレン組成物によって達成される。
【００１４】
好ましい実施形態において、多峰性ポリエチレン組成物は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、８０，０００〜２５０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは８０，０００〜２００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する。
【００１５】
さらに、多峰性ポリエチレン組成物が、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、５，０００〜３０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは５，０００〜２０，０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有することが好ましい。
【００１６】
好ましくは、多峰性ポリエチレン組成物は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、７００，０００〜２，５００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは７００，０００〜２，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは７００，０００〜１，５００，０００ｇ／ｍｏｌのＺ平均分子量を有する。
【００１７】
好ましくは、多峰性ポリエチレン組成物は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５０５による０．９５０〜０．９６５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．９５３〜０．９６０ｇ／ｃｍ３の密度及び／又はＡＳＴＭ  Ｄ１２３８による０．１〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは０．３〜１７ｇ／１０ｍｉｎのＭＩ２を有する。
【００１８】
好ましくは、多峰性ポリエチレン組成物は、１５〜２５、好ましくは１５〜２０の分子量分布を有する。
【００１９】
好ましくは、２２０℃の温度におけるスパイラルフロー長は２５０〜３７０ｍｍである。
【００２０】
この目的はさらに、本発明による多峰性ポリエチレン組成物を含むスクリューキャップによって達成される。
【００２１】
この点に関して、スクリューキャップ（又はスクリュークロージャ）は、容器の「仕上げ（finish）」をねじって開け閉めする機械的デバイスである。これは、効果的なシール（及びバリヤ）を与え、内容物と適合し、消費者が容易に開けられ、多くの場合、再び閉じることができて、製品及びパッケージに適合するように設計されなければならない。スクリューキャップは、ボトル、ジャー及びチューブのための一般的なタイプのクロージャである。
【００２２】
最も好ましくは、スクリューキャップは、射出成形又は圧縮成形により得られる。
【００２３】
本発明のスクリューキャップに関して、スクリューキャップが、本発明の多峰性ポリエチレン組成物を主に含むことが好ましく、これは、スクリューキャップが別の成分を、加工性（特にサイクルタイム）、流動性、剛性及び耐応力亀裂性に関してキャップ性能に影響を与えない量でのみ含むことを意味する。最も好ましくは、スクリューキャップは、本発明の多峰性ポリエチレン組成物からなる。
【００２４】
本発明の反応器システム、本発明のプロセス及び本発明の多峰性ポリエチレン組成物の好ましい実施形態において、「を含む（comprising）」は「からなる（consisting of）」である。
【００２５】
好ましい実施形態において、「重量部」は「重量パーセント」である。
【００２６】
この目的はさらに、本発明の反応器システム内で多峰性ポリエチレン組成物を製造するためのプロセスであって、
（ａ）第１の反応器内で、チーグラー・ナッタ触媒又はメタロセンから選択される触媒系の存在下、及び第１の反応器内の気相中に存在する全気体に対して０．１〜９５ｍｏｌ％の量の水素の存在下で、不活性炭化水素媒体中のエチレンを重合して、低分子量ポリエチレン又は中分子量ポリエチレンを得る工程；
（ｂ）水素除去ユニット内で、１０３〜１４５ｋＰａ（ａｂｓ）の範囲内の圧力の第１の反応器から得られたスラリー混合物に含まれる９８．０〜９９．８重量％の水素を除去し、且つ得られた残留混合物を第２の反応器に移送する工程；
（ｃ）第２の反応器内で、チーグラー・ナッタ触媒又はメタロセンから選択される触媒系の存在下、及び工程（ｂ）において得られた量の水素の存在下で、エチレン及び任意選択でＣ４〜１２α−オレフィンコモノマーを重合して、第１の高分子量ポリエチレン又はホモポリマー若しくはコポリマーの形態の第１の超高分子量ポリエチレンを得、且つ得られた混合物を第３の反応器に移送する工程；及び
（ｄ）第３の反応器内で、チーグラー・ナッタ触媒又はメタロセンから選択される触媒系の存在下、及び第３の反応器内の水素の量が、第３の反応器内の気相中に存在する全気体に対して０．１〜７０ｍｏｌ％、好ましくは０．１〜６０ｍｏｌ％の範囲内である水素の存在下で、又は任意選択で水素の実質的な不在下で、エチレン及び任意選択でＣ４〜１２α−オレフィンコモノマーを重合して、第２の高分子量ポリエチレン又は第２の超高分子量ポリエチレンホモポリマー若しくはコポリマーを得る工程
を（この順番で）含む、プロセスによって達成される。
【００２７】
「実質的な不在」はこの点に関して、水素が第３の反応器に、技術的手段によって避けることができない量でわずかに含まれることを意味する。
【００２８】
第１の反応器から得られ、水素除去ユニット内で水素を除去する工程が施されたスラリー混合物は、第１の反応器内で得られた固体成分及び液体成分、特に低分子量ポリエチレン又は中分子量ポリエチレンのすべてを含む。さらに、第１の反応器から得られたスラリー混合物は、第１の反応器内で使用される水素の量に関わらず、水素で飽和している。
【００２９】
好ましくは、除去は、９８．０〜９９．８重量％、より好ましくは９８．０〜９９．５重量％、最も好ましくは９８．０〜９９．１の水素の除去である。
【００３０】
好ましくは、第２の反応器及び／又は第３の反応器に含まれるα−コモノマーは、１−ブテン及び／又は１−ヘキセンから選択される。
【００３１】
好ましくは、水素除去ユニットの運転圧力は、１０３〜１４５ｋＰａ（ａｂｓ）、より好ましくは１０４〜１３０ｋＰａ（ａｂｓ）、最も好ましくは１０５〜１１５ｋＰａ（ａｂｓ）の範囲内である。
【００３２】
好ましくは、工程（ａ）は、低分子量ポリエチレン又は中分子量ポリエチレンを生じ、工程（ｃ）は、高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンを生じ、工程（ｄ）は、高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンを生じる。
【００３３】
本明細書に記載の低分子量ポリエチレン、中分子量ポリエチレン、高分子量ポリエチレン及び超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量（Ｍｗ）は、それぞれ２０，０００〜９０，０００ｇ／ｍｏｌ（低）、９０，０００超〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌ（中）、１５０，０００超〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ（高）及び１，０００，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌ（超高）の範囲内である。
【００３４】
本発明のスクリューキャップに関して、スクリューキャップが、本発明の多峰性ポリエチレン組成物を主に含むことが好ましく、これは、スクリューキャップが別の成分を、加工性（特にサイクルタイム）、流動性、剛性及び耐応力亀裂性に関してキャップ性能に影響を与えない量でのみ含むことを意味する。最も好ましくは、スクリューキャップは、本発明の多峰性ポリエチレン組成物からなる。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の反応器システム、本発明のプロセス及び本発明の多峰性ポリエチレン組成物の好ましい実施形態において、「を含む（comprising）」は「からなる（consisting of）」である。
【００３６】
好ましい実施形態において、「重量部」は「重量パーセント」である。
【００３７】
好ましいと述べた上の実施形態は、得られた多峰性ポリエチレン組成物のさらにいっそう改善された機械特性及びそれから調製されるスクリューキャップをもたらした。最良の結果は、２つ又はそれ以上の上述の好ましい実施形態を組み合わせることによって得られた。同じく、より好ましい、又は最も好ましいと上述した実施形態は、機械特性を最も良く改善した。
【００３８】
驚くべきことに、特定の多峰性ポリエチレン組成物を使用すると、スクリューキャップ及びクロージャの優れた特性、特に、加工性（速いサイクルタイム）、流動性、剛性及び耐応力亀裂性が向上することが明らかになった。
【００３９】
本発明の多峰性ポリエチレン樹脂を製造するための触媒は、チーグラー・ナッタ触媒、メタロセン系触媒及び非メタロセン系触媒を含むシングルサイト触媒、又はクロム系から選択され、好ましくは従来のチーグラー・ナッタ触媒又はシングルサイト触媒が使用され得る。触媒は、典型的には、当分野において周知の共触媒と共に使用される。
【００４０】
不活性（innert）炭化水素は、好ましくは、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソブタンを含む脂肪族炭化水素である。好ましくは、ヘキサン（最も好ましくはｎ−ヘキサン）が使用される。配位触媒、エチレン、水素及び任意選択でα−オレフィンコモノマーが、第１の反応器内で重合される。第１の反応器から得られた全生成物は、次いで、９８．０〜９９．８重量％の水素、未反応のガス及び一部の揮発物を除去するために水素除去ユニットに移送された後、重合を継続するために第２の反応器に供給される。第２の反応器から得られたポリエチレンは、第１の反応器から得られた生成物及び第２の反応器の生成物の組み合わせである二峰性ポリエチレンである。この二峰性ポリエチレンは、次いで、重合を継続するために第３の反応器に供給される。第３の反応器から得られた最終的な多峰性（三峰性）ポリエチレンは、第１、第２及び第３の反応器からのポリマーの混合物である。
【００４１】
第１、第２及び第３の反応器における重合は、異なるプロセス条件下で実施される。これらは、気相中のエチレン及び水素の濃度の変化、各反応器に供給されるコモノマーの温度又は量であり得る。所望の特性の、特に所望の分子量の各ホモポリマー又はコポリマーを得るための適切な条件は、当分野において周知である。当業者は、その一般的な知識に基づいて、これに基づく各条件を選ぶことができる。その結果、各反応器内で得られたポリエチレンは、異なる分子量を有する。好ましくは、低分子量ポリエチレン又は中分子量ポリエチレンは、第１の反応器内で製造され、一方、高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンは、第２及び第３の反応器内でそれぞれ製造される。
第１の反応器という用語は、低分子量ポリエチレン（ＬＭＷ）又は中分子量ポリエチレン（ＭＭＷ）が製造される段階を指す。第２の反応器という用語は、第１の高分子量又は超高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ１）が製造される段階を指す。第３の反応器という用語は、第２の高分子量ポリエチレン又は超高分子量（ＨＭＷ２）が製造される段階を指す。
【００４２】
ＬＭＷという用語は、第１の反応器内で重合された、２０，０００〜９０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する低分子量ポリエチレンポリマーを指す。
【００４３】
ＭＭＷという用語は、第１の反応器内で重合された、９０，０００超〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する中分子量ポリエチレンポリマーを指す。
【００４４】
ＨＭＷ１という用語は、第２の反応器内で重合された、１５０，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する高分子量又は超高分子量ポリエチレンポリマーを指す。
【００４５】
ＨＭＷ２という用語は、第３の反応器内で重合された、１５０，０００超〜５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する高分子量又は超高分子量ポリエチレンポリマーを指す。
【００４６】
ＬＭＷ又はＭＭＷは、ホモポリマーを得るために、第１の反応器内でコモノマーの不在下で製造される。
【００４７】
本発明の改善されたポリエチレン特性を得るために、エチレンは、０．９６５ｇ／ｃｍ３以上の密度、及びＬＭＷについては１０〜１０００ｇ／１０ｍｉｎ、ＭＭＷについては０．１〜１０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内のＭＩ２を有する高密度ＬＭＷポリエチレン又はＭＭＷポリエチレンを得るために、第１の反応器内でコモノマーの不在下で重合される。目標密度及びＭＩを第１の反応器内で得るために、重合条件が制御及び調節される。第１の反応器内の温度は、７０〜９０℃、好ましくは８０〜８５℃の範囲である。水素が、ポリエチレンの分子量を制御するように、第１の反応器に供給される。第１の反応器は、２５０〜９００ｋＰａの間、好ましくは４００〜８５０ｋＰａの圧力で運転される。第１の反応器の気相中に存在する水素の量は、０．１〜９５ｍｏｌ％、好ましくは０．１〜９０ｍｏｌ％の範囲内である。
【００４８】
第２の反応器に供給される前に、好ましくはヘキサン中のＬＭＷ又はＭＭＷポリエチレンを含む第１の反応器から得られたスラリーは、水素除去ユニットに移送され、この水素除去ユニットは、揮発物、未反応のガス及び水素がスラリー流から除去されるように、フラッシュドラム内の圧力が下げられる真空ポンプ、圧縮機、ブロワ及びエジェクタのうちの１つ又は組み合わせを好ましくは含む減圧装置と接続されたフラッシュドラムを有してもよい。水素除去ユニットの運転圧力は、典型的には、９８．０〜９９．８重量％、好ましくは９８．０〜９９．５重量％、最も好ましくは９８．０〜９９．１重量％の水素を除去できる、１０３〜１４５ｋＰａ（ａｂｓ）、好ましくは１０４〜１３０ｋＰａ（ａｂｓ）の範囲である。
【００４９】
本発明において、これらの水素含有量の条件下で９８．０〜９９．８重量％の水素が除去され、重合が起こるとき、非常に高分子量のポリマーがこのようにして得られ、シャルピー衝撃及び曲げ弾性率が改善される。驚くべきことに、９８．０〜９９．８重量％の水素除去の範囲外で運転すると、非常に高分子量のポリマーを得て、シャルピー衝撃及び曲げ弾性率を改善する本発明の効果は同程度に観察されないことが明らかになった。効果は、好ましいと述べた範囲内でより顕著であった。
【００５０】
第２の反応器の重合条件は、第１の反応器の重合条件とは著しく異なる。第２の反応器内の温度は、６５〜９０℃、好ましくは６８〜８０℃の範囲である。エチレンに対する水素のモル比は、この反応器内では制御されないが、その理由は、水素が第２の反応器内に供給されないからである。第２の反応器内の水素は、水素除去ユニットにおいてフラッシングされた後にスラリー流内に残る第１の反応器からの残留水素である。第２の反応器内の重合圧力は、１００〜３０００ｋＰａ、好ましくは１５０〜９００ｋＰａ、より好ましくは１５０〜４００ｋＰａの範囲である。
【００５１】
水素除去は、水素除去ユニット通過前後のスラリー混合物中に存在する水素の量の比較結果である。水素除去の計算は、ガスクロマトグラフィーによる第１及び第２の反応器内のガス組成の測定にしたがって実施される。
【００５２】
相当量の水素が除去された後、水素除去ユニットからの濃縮、スラリーは、重合を継続するために第２の反応器に移送される。この反応器内で、エチレンをα−オレフィンコモノマーあり、又はなしで重合して、第１の反応器から得られたＬＭＷポリエチレン又はＭＭＷポリエチレンの存在下でＨＭＷ１ポリエチレンを生成できる。共重合に有用であるα−オレフィンコモノマー（comomer）には、Ｃ４−１２、好ましくは１−ブテン及び１−ヘキセンが含まれる。
【００５３】
第２の反応器内の重合後、得られたスラリーは、重合を継続するために第３の反応器に移送される。
【００５４】
ＨＭＷ２は、第１及び第２の反応器から得られるＬＭＷ又はＭＭＷ及びＨＷＭ１の存在下、エチレンを任意選択でα−オレフィンコモノマーと共重合することによって第３の反応器内で製造される。共重合に有用であるα−オレフィンコモノマーには、Ｃ４−１２、好ましくは１−ブテン及び／又は１−ヘキセンが含まれる。
【００５５】
目標密度及び目標ＭＩを第３の反応器内で得るために、重合条件が制御及び調節される。しかし、第３の反応器の重合条件は、第１及び第２の反応器とは著しく異なる。第３の反応器内の温度は、６８〜９０℃、好ましくは６８〜８０℃の範囲である。水素は、ポリエチレンの分子量を制御するように、第３の反応器に供給される。第３の反応器内の重合圧力は、１５０〜９００ｋＰａ、好ましくは１５０〜６００ｋＰａの範囲であり、不活性ガス、例えば窒素の添加によって制御される。
【００５６】
本発明の多峰性ポリエチレン組成物中に存在するＬＭＷ又はＭＭＷの量は３０〜６５重量部である。本発明のポリエチレン中に存在するＨＭＷ１は５〜４０重量部であり、本発明のポリエチレン中に存在するＨＭＷ２は１０〜６０重量部である。用いられる重合条件に応じて、ＨＭＷ１＞ＨＭＷ２又はＨＭＷ１＜ＨＭＷ２が可能である。
【００５７】
最終的な（自由流動）多峰性ポリエチレン組成物は、第３の反応器から排出されたスラリーからヘキサンを分離することによって得られる。
【００５８】
得られたポリエチレン粉末は、次いで、押し出され、ペレットに造粒される前に、酸化防止剤及び任意選択で添加剤と混合されてもよい。
【００５９】
定義及び測定方法
メルトフローインデックス：ポリマーのメルトフローインデックス（ＭＩ）を、１９０℃、荷重２．１６ｋｇ（ＭＩ２）、５ｋｇ（ＭＩ５）及び２１．６ｋｇ（ＭＩ２１）の試験条件下でのポリマーの流動性を測定するＡＳＴＭ  Ｄ１２３８にしたがって測定し、ｇ／１０ｍｉｎで表した。
【００６０】
密度：ペレットが液柱勾配管に沈むレベルを公知の密度の標準と比べて観察することによって、ポリエチレンの密度を測定した。この方法は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５０５にしたがった、１２０℃でアニーリングした後の固体プラスチックの測定である。
【００６１】
分子量及び多分散性指数（ＰＤＩ）：重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）及びＺ平均分子量（ＭＺ）（ｇ／ｍｏｌ）をゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で分析した。多分散性指数はＭｗ／Ｍｎにより計算した。約８ｍｇのサンプルを８ｍｌの１，２，４−トリクロロベンゼンに１６０℃で９０分間溶解した。次いで、サンプル溶液２００μｌを、ＩＲ５、赤外線検出器（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈａｒ（スペイン））を備えた高温ＧＰＣに、カラムゾーン内は１４５℃、検出器ゾーン内は１６０℃で、０．５ｍｌ／ｍｉｎの流量で注入した。データは、ＧＰＣ  Ｏｎｅ（登録商標）ソフトウェア（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈａｒ（スペイン））により処理した。
【００６２】
固有粘度（ＩＶ）：この試験方法は、１３５℃のポリエチレン又は１５０℃の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）の希薄溶液粘度の測定を対象とする。ポリマー溶液は、０．２％ｗｔ／ｖｏｌ安定剤（Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０又は同等物）を含むデカリンにポリマーを溶解させることによって調製した。詳細は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５１５によるＩＶの測定について記述されている。
【００６３】
コモノマー含有量：コモノマー含有量は、高分解能１３Ｃ−ＮＭＲにより求めた。１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、５００ＭＨｚ  ＡＳＣＥＮＤ（商標）（Ｂｒｕｋｅｒ）により、極低温１０ｍｍプローブを用いて記録した。ＴＣＢを主溶媒として、ＴＣＥ−ｄ２をロック剤として、４：１の体積比で使用した。ＮＭＲ実験は１２０℃で実施し、パルスプログラムの逆ゲート１３Ｃ（ｚｇｉｇ）をパルス角９０°で用いた。フルスピン回復（full-spin recovery）のための遅延時間（Ｄ１）は１０秒に設定した。
【００６４】
結晶化度：結晶化度はしばしば、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８にしたがった示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による特性評価に使用される。サンプルをピーク温度及びエンタルピーによって同定すると共に、％結晶化度をピーク面積から計算した。
【００６５】
シアシニングインデックス（ＳＨＩ）：これは、材料の分子量分布としての指標を与える。一般的な測定は、動的レオメータを使用し、直径２５ｍｍのプレート及びギャップ１ｍｍのプレート形状を使用して１９０℃の粘度で行う。ＳＨＩ（１／１００）を、１ｋＰａ及び１００ｋＰａの一定の剪断応力で粘度により計算した。一般に材料が高いＳＨＩを有することは、材料のより良い流動性を意味する。
【００６６】
角周波数０．０１［１／ｓ］における粘度（η０．０１）：レオロジーパラメータは、Ａｎｔｏｎ−Ｐａａｒ製の応力制御レオメータモデルＭＣＲ−３０１を用いて測定される。形状は、測定ギャップ１ｍｍのプレート−プレート２５ｍｍ径である。動的振動剪断は、角周波数（ω）０．０１〜６００ｒａｄ／ｓで、１９０℃で窒素雰囲気下実施する。サンプル調製は、１９０℃での圧縮成形による２５ｍｍ円板に対して実施する。０．０１［１／ｓ］（η０．０１）における粘度は、特定の剪断速度０．０１［１／ｓ］における複素粘度から得られる。
【００６７】
等温結晶化半時間（ＩＣＨＴ）及び結晶成長速度定数（Ｋ）：示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により１２３℃における等温結晶化半時間を測定し、サンプルの結晶化速度を求めた。サンプルを５０℃／ｍｉｎの加熱速度で３０℃から２００℃まで加熱し、５分間保持した。次いで、サンプルを冷却速度５０℃／ｍｉｎで１２３℃まで冷却し、６０分間保持した。アブラミ式の対数表示のデータをあてはめて、結晶成長速度定数（Ｋ）及びｎを決定した。
【００６８】
スパイラルフロー長：スパイラルフロー試験は、Ｆａｎｕｃ  Ｒｏｂｏｓｈｏｔ  Ｓ２０００ｉ  １００Ｂ射出成形機（スクリュー径３６ｍｍ）により、スパイラル金型を用いて、温度２２０℃及び一定の射出圧力１０００ｂａｒで行った。試験片の厚さは１ｍｍである。サンプルを２４時間コンディショニングした後、スパイラルフロー長（ｍｍ）を測定した。
【００６９】
シャルピー衝撃強さ：ＩＳＯ  ２９３による圧縮試験片を調製した。シャルピー衝撃強さは、ＩＳＯ１７９にしたがって２３℃で測定され、単位ｋＪ／ｍ２で示される。
【００７０】
曲げ弾性率：ＩＳＯ  １８７２−２による圧縮試験片を調製し、ＩＳＯ  １７８にしたがった試験を実施した。曲げ試験は、３点曲げ治具を備えた万能試験機を用いて行った。
【００７１】
全周ノッチ式クリープ試験（ＦＮＣＴ）：ＩＳＯ  １６７７０による全周ノッチ式クリープ試験は、ポリマーの耐応力亀裂性を６ＭＰａの一定応力、５０℃で、２％Ａｒｋｏｐａｌ溶液中で測定（Ｎ＝１００）する好ましい方法であった。ＩＳＯ  １８７２−２にしたがった圧縮成形による厚さ６ｍｍのプラーク（plaque）からサンプルを切り出した。試験片（タイプＣ）寸法は９０ｍｍ×６ｍｍ×６ｍｍ、切欠き深さは１ｍｍであった。破壊時間は時間で記録される。
【実施例】
【００７２】
組成物に関する実施例
中密度又は高密度ポリエチレンの調製を、直列の３つの反応器内で実施した。エチレン、水素、ヘキサン、触媒及びＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）共触媒を第１の反応器内に表１に示した量で供給した。市販のチーグラー・ナッタ触媒を使用した。触媒の調製は、例えば、ハンガリー特許出願第０８００７７１ｒ号に記載されている。
【００７３】
第１の反応器内の重合を実施して、低分子量ポリエチレン又は中分子量ポリエチレンを調製した。第１の反応器からの重合されたスラリーポリマーのすべてを、次いで、水素除去ユニットに移送して、未反応のガス及びヘキサンの一部をポリマーから除去した。水素除去ユニット内の運転圧力を１００〜１１５ｋＰａ（ａｂｓ）の範囲内で変化させ、第２の重合反応器に移送する前に、残留水素が、ヘキサンから９８重量％を超えて、ただし９９．８重量％を超えずに除去された。いくらかの新たなヘキサン、エチレン及び／又はコモノマーを第２の反応器内に供給して、第１の高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ１）を製造した。第２の反応器からの重合されたポリマーのすべてを、第２の高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ２）を製造する第３の反応器内に供給した。エチレン、コモノマー、ヘキサン及び／又は水素を第３の反応器内に供給した。
【００７４】
スクリューキャップに関する実施例
多峰性ポリエチレンに関する、スクリューキャップに関する本発明のポリマー組成物の実施例を、表１、２、３及び４に示す通り重合した。
【００７５】
比較例１（ＣＥ１）
ホモポリマーを第１の反応器内で製造して、このようなポリマーを水素除去ユニットに移送する前に、低分子量部分を得た。反応混合物を水素除去ユニットに導入して、未反応の混合物をポリマーから分離した。水素除去ユニットを１５０ｋＰａ（ａｂｓ）の圧力で運転したとき、残留水素が９７．６重量％除去された。低分子量ポリマーを、次いで、第２の反応器に移送して、第１の高分子量ポリマーを製造した。第２の反応器からの最終的な製造されたポリマーを第３の反応器に移送して、第２の高分子量ポリマーを生成した。第３に、１−ブテンをコモノマーとして供給することによって共重合を実施した。表２及び３に見られるように、ＣＥ１の最終的なメルトフローレートは、Ｅ１の最終的なメルトフローレートによく似ていた。シャルピー衝撃及び曲げ弾性率の低下が、ＣＥ１においてＥ１と比べて示されたが、さらに、Ｅ１のより低い密度が示された。
【００７６】
本発明の実施例１（Ｅ１）
実施例１（Ｅ１）を、比較例１（ＣＥ１）と同じように実施した。ただし、水素除去ユニットを１１５ｋＰａ（ａｂｓ）の圧力で運転したことを除く。第１の反応器からの水素の残留分を９８．５重量％の程度まで除去した。このプロセス運転によって得られたポリマーのメルトフローレートは、ＣＥ１から得られるような値よりも低い４８ｇ／１０ｍｉｎ（荷重５ｋｇ）であった。表２に見られるように、除去された水素残留分の割合が比較例１の特性と比べて増加するとき、剛性−衝撃バランスの改善が明らかになった。
【００７７】
本発明の実施例Ｅ１による本発明の特性を、比較例ＣＥ１の特性と比べた。
【００７８】
比較例２（ＣＥ２）
比較例２（ＣＥ２）は、チーグラー・ナッタ触媒により製造された二峰性ポリエチレンである。エチレンホモポリマーとエチレンコポリマーの間の重量比は４５：５５〜５５：４５の範囲内である。ポリマー組成物は、少なくとも０．４０ｍｏｌ％の量のコモノマーを含む。
【００７９】
比較例３（ＣＥ３）
比較例３（ＣＥ３）は、市販の多峰性高密度ポリエチレンＨｏｓｔａｌｅｎ（登録商標）ＡＣＰ５３３１  ＵＶＢ  ｐｌｕｓである。
【００８０】
本発明の実施例２及び３（Ｅ２及びＥ３）
本発明２及び３（Ｅ２及びＥ３）の多峰性ポリエチレン組成物を、表３に示す重合条件の本発明のプロセスにしたがって製造した。各反応器内で異なる重量分率を定義し、１−ブテンを第２及び第３の反応器成分中のコモノマー（comomoner）として適用した。本発明の実施例２及び３（Ｅ２及びＥ３）による本発明の特性を、比較例２及び３（ＣＥ２及びＣＥ３）の特性と比べた。
【００８１】
これらの多峰性ポリエチレンの特徴及び特性を表４に示した。多峰性ポリマーであるが重合プロセスが異なる間での比較を示した。驚くべきことに、より高いＭｚ及びより高いシアシニングを持つ本発明による多峰性ポリエチレンは、比較例２及び３（ＣＥ２、ＣＥ３）と比べた本発明の実施例２及び３（Ｅ２及びＥ３）、並びに比較例１（ＣＥ１）と比べた本発明の実施例１（Ｅ１）それぞれの加工性及び剛性において著しい改善を示す。
【００８２】
より良い加工性は、より速いサイクルタイム及びより高い流動性の両方の点から調査できる。より速いサイクルタイムは、より低い結晶化半時間（haft time）（ＩＣＨＴ）及びより高い結晶成長速度（Ｋ）により判断した。本発明の実施例１、２及び３（Ｅ１、Ｅ２及びＥ３）は、比較例１、２及び３（ＣＥ１、ＣＥ２及びＣＥ３）より低いＩＣＨＴ及びより高い結晶成長速度（Ｋ）を示す。本発明のプロセスにしたがって第２の構成要素内で生じる超高分子量は、より容易な核生成の幹として働き、より速い結晶化速度が得られることが推測される。流動性は、温度２２０℃におけるスパイラルフロー長により通常判断される。本発明の実施例Ｅ１のスパイラルフロー長は、比較例１（ＣＥ１）より高く、本発明の実施例２及び３（Ｅ２及びＥ３）は、比較例２及び３（ＣＥ２及びＣＥ３）より高く、さらに、本発明の実施例は、比較例より低いＭＩを有する。
【００８３】
ＣＥ２及びＣＥ３と比べた剛性の改善も調査した。これらの本発明の実施例２（Ｅ２）の多峰性ポリエチレン組成物は、比較例２及び３（ＣＥ２及びＣＥ３）よりも良い曲げ弾性率を有し、さらに、本発明の実施例１（Ｅ１）は、比較例（ＣＥ１）よりも高い曲げ弾性率を有する。より高いＭｚを持つ本発明による多峰性ポリエチレンは、剛性の著しい改善を示す。
【００８４】
これは、本発明の多峰性ポリエチレン組成物が、先行技術を越えるより良い加工性及びより高い剛性、並びに耐応力亀裂性に対する良好なバランスをもたらすことを示した。本発明は、スクリューキャップ及びクロージャの特性の改善を著しく強化した。
【００８５】
【表１】
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【００８６】
【表２】
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【００８７】
【表３】
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【００８８】
【表４】
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【国際調査報告】
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