DE69406827T2 - Harzzusammensetzung zum Spritzguss - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Harzzusammensetzung beim Spritzgießen, die eine gute Formbarkeit, wie z.B. Wendelströmung, und zudem eine hervorragende Transparenz, eine hervorragende Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit bei normalen und tiefen Temperaturen und eine gute Wärmebeständigkeit aufweist. Sie zeigt eine gute Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Starrheit und kann vorteilhafterweise verwendet werden, um Spritzgießprodukte zu bilden.
- Materialien, die zur Herstellung von Nahrungsbehältern aus flexiblen Harzen, wie z.B. Tupperware (eingetragene Marke) verwendet wurden, schließen Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte und lineares Polyethylen niederer Dichte ein.
- Polyethylen hoher Dichte ist von Nachteil, da es eine geringe Flexibilität und eine schlechte Transparenz aufweist. Als Ergebnis der schlechten Transparenz von Polyethylen hoher Dichte können Gegenstände, wenn ein Behälter aus diesem Material solche enthält, nicht bzw. nicht leicht durch den Behälter gesehen werden. Daher ist der praktische Wert solcher Behälter vermindert, und der Verwendungsbereich für diese Behälter ist beschränkt.
- Polypropylen hat eine relativ gute Transparenz und gute dynamische Eigenschaften bei normalen Temperaturen. Jedoch weist Polypropylen eine unzureichende Festigkeit bei geringen Temperaturen auf. Als Ergebnis tritt leicht Rißbildung oder Eintrübung durch die Einwirkung von lokaler Spannung auf, wenn Polypropylen bei der Gefrierkonservierung verwendet wird. Zudem weist Polypropylen eine geringe Flexibilität auf, was dazu führt, daß, wenn ein Behälter aus Polypropylen in einem relativ großen Maße gebogen wird, eine irreversible Eintrübungslinie gebildet oder die ursprüngliche Form nicht leicht zurückerhalten werden kann.
- Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte ist ein weiteres Material, welches eine relativ gute Transparenz aufweist. Jedoch weist dieses Material keine ausreichende Wärmebeständigkeit zur Verwendung in Mikrowellenöfen auf. Zudem weist Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen umweltbedingte (spannungsbedingte) Rißbildung (als "ESCR" bezeichnet) auf, so daß es nicht in Bereichen verwendbar ist, wo die Widerstandfähigkeit gegenüber Säuren und Basen, gegenüber Ölen und/gegenüber Chemikalien verlangt wird. Daher weist Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte nur einen begrenzten Verwendungsbereich auf.
- Lineares Polyethylen niederer Dichte wurde als Harz, welches die Probleme der obige Harze lösen kann, eingeführt. Jedoch erreicht lineares Polyethylen niederer Dichte bislang weder den Grad an Transparenz, der von dem Markt verlangt wird, noch hat es eine ausreichende Flexibilität.
- Die europäische Patentoffenlegungsschrift EP-A-0 492 656 offenbart Polyethylen-Zusammensetzungen, umfassend eine Ethylen-α-Olefin-Copolymerkomponente mit einer Dichte von 0,89 bis 0,935 g/cm³ und Elutionsvolumenpeaks, gemessen durch Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF), bei sowohl unter 90ºC als auch über 90ºC. Die Zusammensetzung umfaßt auch ein Ethylen-Homopolymer oder ein Ethylen-α-Olefin- Copolymer mit einem geringeren Molekulargewicht als die erste Komponente. Die Polyethylen-Zusammensetzungen können für das Spritzgießen verwendet werden.
- Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Harzzusammensetzung, die zur Verwendung in der Bildung von Spritzgießprodukten geeignet ist, wobei die Harzzusammensetzung eine gute Formbarkeit, wie z.B. Wendelströmung, und zudem eine hervorragende Transparenz, eine hervorragende Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit bei normalen und tiefen Temperaturen und eine gute Wärmebeständigkeit aufweist, wobei sie eine gute Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Starrheit besitzt.
- Die Erfinder haben verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und haben herausgefunden, daß das erfindungsgemäße Ziel durch Verwendung eines Copolymers aus Ethylen und α-Olefin, das besondere Eigenschaften hat, gelöst werden kann. Die Erfindung wurde auf Grundlage dieser obigen Erkenntnisse formuliert.
- Dementsprechend stellt die Erfindung die Verwendung einer Harzzusammensetzung beim Spritzgießen bereit, wobei die Harzzusammensetzung 50 bis 99 Gew.-% einer Komponente A und 1 bis 50 Gew.-% einer Komponente B enthält, wobei die Komponente A ein Copolymer aus Ethylen und einem α- Olefin mit nicht weniger als 4 Kohlenstoffatomen umfaßt und die folgenden Eigenschaften (a) bis (c) aufweist:
- (a) einen Schmelzflußindex (MFR) von 5 bis 150 g/10 min;
- (b) eine Dichte (D) von nicht mehr als 0,915 g/cm³; und
- (c) mindestens einen Elutionsvolumenpeak, der einer Temperatur von nicht mehr als 85ºC entspricht, und keine Peaks bei Temperaturen oberhalb 85ºC, wie durch eine Elutionskurve, die durch eine Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung erhalten wurde, gezeigt sind, wobei die Elutionskurve auch wesentliche Elutionsvolumen bei anderen Temperaturen als der angegebenen, die dem Peak entspricht, zeigen darf,
- und wobei die Komponente B ein Olefin-haltiges Polymer umfaßt.
- Es ist wichtig, daß ein Copolymer aus Ethylen und einem α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, welches als Komponente A in einer erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung für das Spritzgießen enthalten ist, folgende Eigenschaft (1) bis (3), vorzugsweise (1) bis (6) aufweist:
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und einem α-Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte einen Schmelzflußindex (MFR) in dem Bereich von 5 bis 150 g/10 min, gemessen gemäß dem japanischen Industriestandard (JIS) K7210 (bei einer Temperatur von 190ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg), aufweisen, vorzugsweise in dem Bereich von 10 bis 120 g/10 min, besonders bevorzugt von 10 bis 100 g/10 min, noch bevorzugter von 10 bis 70 g/10 min und am bevorzugtesten von 30 bis 70 g/10 min aufweisen.
- Wenn der Schmelzflußindex des Copolymers die obere Grenze des Bereiches von 5 bis 150 g/10 min überschreitet, ist dies nicht bevorzugt, weil die Festigkeit beeinträchtigt sein kann. Ein Schmelzflußindex von weniger als der unteren Grenze ist auch nicht bevorzugt, weil die Bildung schwierig sein kann.
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte eine Dichte (D) von nicht mehr als 0,915 g/cm³, gemäß JIS K7112 gemessen, vorzugsweise von 0,860 bis 0,912 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,870 bis 0,910 g/cm³ aufweisen.
- Wenn die Dichte des Copolymer 0,915 g/cm³ übersteigt, kann die Transparenz wie auch die Flexibilität beeinträchtigt sein. Wenn das Copolymer eine zu geringe Dichte aufweist, kann das Copolymer eine nicht zu vernachlässigende Menge von Komponenten, die ein Blocken auf der Oberfläche eines geformten Produktes oder eines Formteils bewirken, enthalten.
- Das Elutionsvolumen des Copolymers wird durch Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF) gemessen, welche in der folgenden Art und Weise auf Grundlage der in beispielsweise "Journal of Applied Polymer Science" (Bd. 26, S. 4217-4231, 1981) oder "Drafts for Symposium on Polymers" (2P1C09, 1985) beschriebenen Grundsätze durchgeführt wird.
- Prinzipiell wird TREF eines Polymers wie folgt durchgeführt: ein zu vermessendes Polymer wird vollständig in einem Lösungsmittel gelöst. Hiernach wird die resultierende Lösung gekühlt, so daß eine dünne Polymerschicht auf der Oberfläche eines inaktiven Trägers gebildet wird. In der Polymerschicht sind solche Komponenten des Polymers, die leicht kristallisieren, auf der inneren Seite (die Seite der Schicht, die nahe an der Oberfläche des inaktiven Trägers ist), während die Komponenten, die nicht leicht kristallisieren, an der äußeren Seite sind.
- Wenn die Temperatur kontinuierlich oder schrittweise erhöht wird, tritt eine Elution auf, die mit den nicht-kristallinen Komponenten des relevanten Polymers, d.h. den kurzkettigen Zweigen des Polymers mit einem relativ hohen Grad an Verzweigung, beginnt, wobei diese Polymer-Komponenten bei niedrigen Temperaturen eluiert werden. Mit steigender Temperatur werden die Teile mit einem geringeren Verzweigungsgrad nach und nach eluiert. Zuletzt wird der unverzweigte, geradkettige Teil eluiert, wobei das TREF abgeschlossen wird.
- Die Konzentrationen der bei jeder Temperatur eluierten Fraktionen werden detektiert, und jedes Elutionsvolumen wird gegen die Elutionstemperaturen aufgetragen, wobei eine Elutionskurve in graphischer Darstellung erhalten wird. Eine solche Elutionskurve ermöglicht die Bestimmung der Verteilung der Komponenten des Polymers.
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte zumindest einen, und vorzugsweise nur einen, Peak einer durch Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF) erhaltenen Elutionskurve aufweisen. Der Hauptpeak sollte einer Temperatur von nicht mehr als 85ºC, vorzugsweise nicht mehr als 75ºC und noch bevorzugter von nicht mehr als 60ºC entsprechen. Die Elutionskurve kann ein wesentliches Elutionsvolumen bei anderen Temperaturen als der, die dem Hauptpeak entspricht, aufzeigen.
- Wenn der Hauptpeak der Elutionskurve einer Temperatur über 85ºC entspricht, könnte die Flexibilität und Transparenz beeinträchtigt sein.
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte vorzugsweise ein spezifisches Elutionsvolumen Y (in Gew.-% in bezug auf das Gesamtgewicht des als Komponente A dienenden Copolymers aus Ethylen und α-Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen) bei einer Elutionstemperatur von 40ºC in der Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung aufweisen, wobei das Elutionsvolumen Y der folgenden Bedingung genügt:
- Y ≤ - 3600D + 3304 jedoch Y ≤ 100 vorzugsweise Y ≤ - 3800D + 3482, jedoch Y ≤ 100
- (wobei D die Dichte des als Komponente A dienenden Copolymers bezeichnet).
- Wenn das Copolymer ein Elutionsvolumen Y außerhalb des obigen Bereiches aufweist, weist das geformte Produkt leicht den Nachteil des als "Durchschlagen" bekannten Phänomens auf der Oberfläche auf, welches nicht bevorzugt ist, insbesondere, wenn das Produkt bestimmten Nahrungsmittel-Hygienestandards genügen soll.
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte vorzugsweise eine Trübung von nicht mehr als 70 %, gemäß JIS K7105 gemessen, in bezug auf eine Folie des als Komponente A dienenden Copolymers, die durch Spritzgießen gebildet wurde und 2 mm dick ist, vorzugsweise nicht mehr als 50 %, noch bevorzugter nicht mehr als 40 % und besonders bevorzugt nicht mehr als 30 % aufweisen.
- Das erfindungsgemäß verwendete Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sollte vorzugsweise ein Biege-E-Modul von nicht mehr als 1500 kgf/cm², gemäß JIS K7203 gemessen, vorzugsweise nicht mehr als 1200 kgf/cm² und besonders bevorzugt von nicht mehr als 1000 kgf/cm² aufweisen.
- Ein Biege-E-Modul des Copolymers über 1500 kgf/cm² bedeutet, daß das Copolymer eine unzureichende Flexibilität aufweist und daher nicht bevorzugt ist.
- Ein erfindungsgemäß verwendetes Copolymer aus Ethylen und α- Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen kann durch Copolymerisieren der Hauptkomponente, Ethylen, und der Nebenkomponente, α-Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, durch Verwendung eines Metallocen-Katalysators, insbesondere eines Metallocen-Alumoxan-Katalysators oder eines wie z.B. in der internationalen Patentoffenlegungsschrift Nr. WO92/01723 offenbarten Katalysators, umfassend eine Mischung einer Metallocen-Verbindung und einer Verbindung, wie sie beispielsweise unten beschrieben wird, die zur Bildung eines stabilen Ions durch Reaktion mit einer Metallocen-Verbindung fähig ist, hergestellt werden. Ein in beispielsweise eine der folgenden Veröffentlichungen offenbartes Herstellungsverfahren kann verwendet werden: japanische Patentoffenlegungsschriften Nrn. 58-19309, 59-95292, 60- 35005, 60-35006, 60-35007, 60-35008, 60-35009, 61-130314 und 3-163088; europäische Patentoffenlegungsschrift Nr. 420436; US-Patent Nr. 5055438 und internationale Patentoffenlegungsschrift Nr. WO91/04257.
- Die oben angegebene Verbindung, die zur Bildung eines stabilen Ions durch Reaktion mit einer Metallocen-Verbindung fähig ist, ist entweder eine ionische Verbindung mit Ionenpaaren aus Kationen und Anionen oder eine elektrophile Verbindung. Eine solche Verbindung bildet ein stabiles Ion durch Reaktion mit einer Metallocen-Verbindung, wodurch eine aktive Spezies für die Polymerisation bereitgestellt wird.
- Die obige ionische Verbindung wird durch die folgende allgemeine Formel (I) ausgedrückt:
- [Q]m+ [y]m- (I)
- (m ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr)
- In der Formel (I) stellt Q eine kationische Komponente der ionischen Verbindung dar. Die kationische Komponente kann beispielsweise ein Carbonium-Kation, Tropylium-Kation, Ammonium-Kation, Oxonium-Kation, Sulfonium-Kation oder Phosphonium-Kation sein. Zudem kann die kationische Komponente ein metallisches Kation oder ein organometallisches Kation, welches leicht reduziert werden kann, sein.
- Die kationische Komponente kann ein Kation sein, welches leicht (ein) Proton(en) abgibt, wie in der japanische Patentschrift Nr. 1-501950 offenbart, oder ein Kation, welches kein(e) Proton(en) abgibt. Besondere Beispiele der Kationen der zweiten Art schließen Triphenylcarbonium, Diphenylcarbonium, Cycloheptatrienium, Idenium, Triethylammonium, Tripropylammonium, Tributylammonium, N,N- Dimethylanilinium, Dipropylammonium, Dicyclohexylammonium, Triphenylphosphonium, Trimethylphosphonium, Tri(dimethylphenyl)phosphonium, Tri(methylphenyl)phosphonium, Triphenylsulfonium, Triphenyloxonium, Triethyloxonium, Pyrylium, Silberion, Goldion, Platinion, Palladiumion, Quecksilberion und Ferrocen-Ion.
- In der obigen Formel (I) stellt Y eine anionische Komponente der ionischen Verbindung dar, die in ein stabiles Ion durch Reaktion mit einer Metallocen-Verbindung umgewandelt werden kann. Die anionische Komponente kann beispielsweise eine anionische organische Bor-Verbindung, eine anionische organische Aluminium-Verbindung, eine anionische organische Gallium-Verbindung, eine anionische organische Phosphor- Verbindung, eine anionische organische Arsen-Verbindung oder eine anionische organische Antimon-Verbindung sein. Besondere Beispiele dieser Anionen schließen Tetraphenylbor, Tetrakis(3,4,5-trifluorphenyl)bor, Tetrakis(3,5- di(trifluormethyl)phenyl)bor, Tetrakis(3,5-(t- butyl)phenyl)bor, Tetrakis(pentafluorphenyl)bor, Tetraphenylaluminium, Tetrakis(3,4,5- trifluorphenyl)aluminium, Tetrakis(3,5- di(trifluormethyl)phenyl)aluminium, Tetrakis(3,5-di(t- butyl)phenyl)aluminium, Tetrakis(pentafluorphenyl)aluminium, Tetraphenylgallium, Tetrakis(3,4,5-trifluorphenyl)gallium, Tetrakis(3,5-di(trifluormethyl)phenyl)gallium, Tetrakis(3,5- di(t-butyl)phenyl)gallium, Tetrakis(pentafluorphenyl)gallium, Tetraphenylphosphor, Tetrakis(pentafluorphenyl)phosphor, Tetraphenylarsen, Tetrakis(pentafluorphenyl)arsen, Tetraphenylantimon, Tetrakis(pentafluorphenyl)antimon, Decaborat, Undecaborat, Carbadodecaborat und Decachlordecaborat ein.
- Wie oben aufgeführt, kann eine elektrophile anstatt der ionischen Verbindung verwendet werden, wobei die elektrophile Verbindung eine bestimmte Art von Lewis-Säure, die zur Bildung eines stabilen Ions durch Reaktion mit einer Netallocen-Verbindung fähig ist, umfaßt, wodurch eine aktive Spezies für die Polymerisation bereitgestellt wird. Die elektrophile Verbindung kann beispielsweise eine halogenierte Metaliverbindung verschiedener Art oder ein als feste Säure bekanntes Metalloxid sein. Insbesondere kann halogeniertes Magnesium, anorganische Oxide der Lewis-Säure-Art oder ähnliches verwendet werden.
- Ein α-Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, welches als Nebenkomponente des Copolymers dient, kann beispielsweise 1- Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Hepten, 4-Methylpenten- 1,4-Methylhexen-1 oder 4,4-Dimethylpenten-1 umfassen. Unter den Olefinen mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen werden solche mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt und solche mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt. Es wird bevorzugt, daß 2 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer solcher α- Olefine mit 40 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 70 bis 90 Gew.-% Ethylen copolymerisiert.
- Verfahren, die zur Copolymerisation von Ethylen und α- Olefinen mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen verwendet werden können, schließen beispielsweise Gasphasenverfahren, Schlammverfahren, Lösungsverfahren und Hochdruck-Ionen- Polymerisationsverfahren ein. Von diesen werden Lösungsverfahren und Hochdruck-Ionen-Polymerisationsverfahren bevorzugt, wobei die Herstellung durch ein Hochdruck-Ionen- Polymerisationsverfahren besonders bevorzugt ist.
- Das oben erwähnte Hochdruck-Ionen-Polymerisationsverfahren ist ein Verfahren zum Herstellen eines Polymers auf Ethylenbasis, wie es z.B. in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 56-18607 oder 58-225106 offenbart wird, wobei in dem Verfahren Reaktionsbedingungen umfassend einen Druck nicht weniger als 100 kg/cm², vorzugsweise einem Druck in dem Bereich von 300 bis 2000 kg/cm², und einer Temperatur nicht unter 125ºC, vorzugsweise einer Temperatur in dem Bereich von 130 bis 250ºC und besonders bevorzugt von 150 bis 200ºC gewählt werden.
- Ein als Komponente B einer erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zum Spritzgießen dienendes Olefinhaltiges Polymer kann ein von der Komponente A unterschiedliches Polyolefin sein. Beispiele, die als solche Polyolefine verwendet werden können, schließen ein: ein ethylenhaltiges Polymer, wie z.B. Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen niederer Dichte oder lineares Polyethylen niederer Dichte, und ein Propylen-haltiges Polymer. Von diesen werden Polyethylen niederer Dichte und ein Propylenhaltiges Polymer bevorzugt. Insbesondere wird Polyethylen niederer Dichte bevorzugt, und von den verschiedenen Polyethylenen niederer Dichte wird Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte, welches durch ein Hochdruck- Polymerisationsverfahren erhalten wurde, bevorzugt. Zwei oder mehrere dieser Polyolefine können verwendet werden.
- Als Komponente B verwendbare Beispiele werden unten beschrieben werden.
- Wenn die Komponente B umfassend ein Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte mit einem als Komponente A der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zum Spritzgießen dienenden Copolymer aus Ethylen und α-Olefinen mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen vermischt wird, sollte das Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte vorzugsweise die folgenden Eigenschaften (a) bis (e) aufweisen:
- Das als Komponente B dienende Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise einen Schmelzflußindex (MFR) im Bereich von 0,1 bis 100 g/10 min, gemäß JIS K7210 (bei einer Temperatur von 190ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg) gemessen, vorzugsweise 1 bis 50 g/10 min und besonders bevorzugt 10 bis 50 g/10 min aufweisen.
- Wenn der Schmelzflußindex des Hochdruck-Polyethylens niederer Dichte die obere Grenze des Bereiches von 0,1 bis 100 g/10 min übersteigt, kann die Festigkeit beeinträchtigt sein. Wenn der Schmelzflußindex weniger als die untere Grenze dieses Bereiches beträgt, kann es schwierig sein, die Komponente B mit der Komponente A zu vermischen.
- Das als Komponente B dienende Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise eine Dichte in dem Bereich von 0,915 bis 0,93 g/cm³, gemessen gemäß JIS K7112, vorzugsweise von 0,918 bis 0,927 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,919 bis 0,923 g/cm³ aufweisen.
- Wenn die Dichte des Hochdruck-Polyethylens niederer Dichte die obere Grenze des Bereiches von 0,915 bis 0,93 g/cm³ übersteigt, kann die Transparenz beeinträchtigt sein. Wenn die Dichte geringer ist als die untere Grenze dieses Bereiches, kann das Polyethylen eine beträchtliche Menge von Komponenten enthalten, die ein Blocken auf der Oberfläche eines Formteils bewirken.
- Das Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise einen Memory-Effekt (3 g) von nicht weniger als 1,3, vorzugsweise nicht weniger als 1,6 und besonders bevorzugt nicht weniger als 1,8 aufweisen.
- Ein Memory-Effekt unter 1,3 ist nicht bevorzugt, da es das Maß, zu dem die Formbarkeit verbessert wird, vermindert.
- Der Memory-Effekt (3 g) wird in der folgenden Art und Weise unter Verwendung eines Schmelzindexprüfers wie z.B. verwendet in JIS K7210, und durch Einstellen der Meßbedingungen, umfassend eine Zylindertemperatur von 240ºC und eine konstante Extrusionsgeschwindigkeit von 3 g/min, gemessen:
- Die gewünschte Probe wird in eine Vorrichtung geladen und lediglich der Kolben auf die Probe gelegt. Nach 6 min wird die vorgeschriebene Extrusionsgeschwindigkeit angewendet. Dann wird ein graduierter, Methylalkohol enthaltender Zylinder sofort unter die Öffnung der Düse gestellt, so daß ein gerades Extrudat aufgesammelt werden kann.
- Der Durchmesser D, des aufgesammelten Extrudates wird mit einem Mikrometer gemessen, und der Memory-Effekt ME der Probe wird durch die folgende Formel berechnet, wobei der Durchmesser der Öffnung durch D&sub0; dargestellt ist:
- ME = D&sub1;/D&sub0;
- Das als Komponente B dienende Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise einen spezifischen Q-Wert aufweisen (das Verhältnis Mw/Mn des gewichtsgemittelten Molekulargewichts Mw in bezug auf das zahlengemittelte Molekulargewicht Mn), erhalten durch Größenausschlußchromatographie (SEC), wobei der Q-Wert nicht weniger als 5, vorzugsweise nicht weniger als 7 und besonders bevorzugt nicht weniger als 9 beträgt.
- Ein zu geringer Q-Wert wird nicht bevorzugt, weil er das Maß der Formbarkeitsverbesserung vermindert.
- Das als Komponente B dienende Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise eine spezielle Aktivierungsenergie (Ea) haben, wenn die Schergeschwindigkeit, berechnet aus der Viskosität des Hochdruck-Polyethylens niederer Dichte, 24 s&supmin;¹ beträgt, wobei die Aktivierungsenergie nicht weniger als 5 KJ/mol, vorzugsweise nicht weniger als 8 KJ/mol und besonders bevorzugt nicht weniger als 12 KJ/mol beträgt.
- Eine zu geringe Aktivierungsenergie wird nicht bevorzugt, weil sie das Maß der Verbesserung der Wendelströmung vermindert.
- Die Aktivierungsenergie des Hochdruck-Polyethylens niederer Dichte wird durch ein in z.B. "Rheology" (S. 604; von Tsurutaro Nakagawa und Hirotaro Kanbe; veröffentlicht durch Misuzu Shobo in Japan) oder "Rheology; Kodansha Modern Science Series 18" (S. 160-161; von Shizuo Hayashi; veröffentlicht von Kodansha in Japan) beschriebenen Verfahren berechnet. In diesem Verfahren wird die Aktivierungsenergie durch die Arrhenius-Gleichungen oder Andrade-Gleichungen, die die Beziehung zwischen dem Viskositätkoeffizienten und der Temperatur ausdrücken, berechnet. Ein kapillographenartiger Viskosimeter wird zur Messung der Viskosität bei Temperaturen von jeweils 160ºC (433 K), 190ºC (463 K) und 230ºC (503 K) verwendet. Eine Viskositätskurve wird erhalten, die Änderungen der Viskosität mit Änderungen der Schergeschwindigkeit bei jeder Temperatur angibt, und eine Scherviskosität (η), die einer Schergeschwindigkeit von 24 s&supmin;¹ entspricht, wird durch jede Viskositätskurve erhalten. Anschließend werden die Scherviskositätsdaten verwendet, um eine Graphik mit einer Abszisse, die 1/T (T: jeweils Meßtemperatur in der Kelvin-Temperaturskala) darstellt, und einer log (1) darstellenden Ordinate, und der logarithmische Wert (log (A)) des Achsenabschnittes wird aus der Graphik abgelesen. Die so erhaltenen Werte η und A werden in den folgenden Formeln verwendet, um die relevante Aktivierungsenergie (Ea) zu berechnen:
- η = Ae-Ea/RT T log(η) = log(A) - Ea/RT
- (wobei η: Scherviskosität (Poise); A: Präexponentialfaktor; Ea: Aktivierungsenergie (KJ/mol); R: Gaskonstante (8,3145 J/K mol); und T: absolute Temperatur (K))
- Ein als Komponente B zu verwendendes Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte kann angemessen aus den im Handel erhältlichen Produkten mit den oben beschriebenen Eigenschaften gewählt werden.
- Ein erfindungsgemäßes Propylen-haltiges Polymer, das in der Harzzusammensetzung zum Spritzgießen als Komponente B enthalten sein kann, ist entweder ein Propylen-Homopolymer oder ein statistisches oder Block-Copolymer von Propylen mit einer relativ geringen Menge eines α-Olefins. Das Verfahren zum Herstellen eines solches Propylen-haltigen Polymers ist nicht besonders beschränkt. Im allgemeinen wird jedoch ein Propylen-haltiges Polymer, welches erfindungsgemäß verwendet werden kann, durch ein Schlamm-Polymerisationsverfahren, ein Gasphasen-Polymerisationsverfahren, ein Massen- Polymerisationsverfahren, ein Lösungs- Polymerisationsverfahren oder eine Kombination aus einem oder mehrerer dieser Verfahren hergestellt werden, wobei sogenannte Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet werden, die eine Kombination einer organischen Verbindung und einer titanhaltigen, festen Übergangsmetall-Verbindung, insbesondere einem Katalysator, der eine organische Metall- Komponente, umfassend eine organische Aluminium-Verbindung und eine Übergangsmetall-Komponente umfassend eine feste Komponente oder Titantrichlorid enthält, welche wiederum Titan, Magnesium und Halogen als wesentliche Komponenten und zudem einen Elektronen-Donator als optionale Komponente enthält, verwendet wird. Eine solche Herstellung stellt entweder ein Propylen-Homopolymer, welches durch Homopolymerisieren von Propylen in einer einzelnen oder einer Mehrzahl von Stufen erhalten wird, oder ein Propylen-Ethylen- Copolymer, welches durch Copolymerisieren in einer einzelnen oder einer Mehrzahl von Stufen von Propylen mit α-Olefin mit 2 oder 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Ethylen, erhalten wird.
- Obwohl das Propylen-haltige Polymer entweder ein statistisches Polymer oder ein Block-Polymer sein kann, wird ein Block-Polymer bevorzugt. Das Propylen-haltige Polymer kann eine Kombination von zwei oder mehr Propylen-haltigen Polymeren umfassen.
- Wenn ein wie oben beschriebenes Propylen-haltiges Polymer als Komponente B der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung dient, sollte das Propylen-haltige Polymer vorzugsweise die folgenden Eigenschaften (a) bis (d) aufweisen:
- Das als Komponente B dienende Propylen-haltige Polymer sollte vorzugsweise einen Schmelzflußindex (MFR) in dem Bereich von 1 bis 100 g/10 min, gemäß JIS K7210 (bei einer Temperatur von 230ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg) gemessen, vorzugsweise von 5 bis 50 g/10 min und besonders bevorzugt von 10 bis 40 g/10 min aufweisen.
- Ein zu hoher Schmelzflußindex des Propylen-haltigen Polymers wird nicht bevorzugt, weil dieser die Festigkeit beeinträchtigt. Ein zu niedriger Schmelzflußindex ist auch nicht bevorzugt, weil dieser die Wendelströmung beeinträchtigt.
- Das als Komponente B dienende Propylen-haltige Polymer sollte vorzugsweise eine spezielle Aktivierungsenergie (Ea) aufweisen, wenn die Schergeschwindigkeit, die aus der Viskosität des Propylen-haltigen Polymers berechnet wird, 24 s&supmin;¹ beträgt, wobei die Aktivierungsenergie nicht weniger als 8 KJ/mol, vorzugsweise nicht weniger als 10 KJ/mol und besonders bevorzugt nicht weniger als 12 KJ/mol beträgt.
- Eine zu geringe Aktivierungsenergie ist nicht bevorzugt, weil diese das Maß, in dem die Wendelströmung verbessert wird, vermindert.
- Die Aktivierungsenergie des Propylen-haltigen Polymers wird durch das gleiche Verfahren wie oben gemessen, nur daß Temperaturen zum Messen der Viskosität auf 190ºC (463 K), 230ºC (503 K) und 260ºC (533 K) eingestellt wurden.
- Wenn das als Komponente B dienende Propylen-haltige Polymer ein Produkt-α-Olefin-Copolymer umfaßt, sollte das Copolymer vorzugsweise das α-Olefin in einer speziellen Menge enthalten. Wenn das Propylen-α-Olefin-Copolymer ein Block- Copolymer ist, sollte es vorzugsweise das α-Olefin in einer Menge in dem Bereich von 1 bis 40 Gew.-% in bezug auf das Gesamtgewicht des Copolymers, bevorzugter von 1 bis 25 Gew.-%, noch bevorzugter von 2 bis 20 Gew.-% und an bevorzugtesten von 3 bis 15 Gew.-% enthalten. Wenn das Propylen-α-Olefin-Copolymer ein statistisches Polymer ist, sollte es vorzugsweise das Olefin in einer Menge von nicht mehr als 10 Gew.-% in bezug auf die Gesamtmenge des Copolymers, besonders bevorzugt in einer Menge in dem Bereich von 0,5 bis 7 Gew.-% enthalten.
- Das als Komponente B dienende Propylen-haltige Polymer sollte vorzugsweise spezielle Eigenschaften einer kristallinen Komponente (I), einer nicht-kristallinen gebundenen Komponente (II) und einer nicht-kristallinen ungebundenen Komponente (III) aufweisen, die in dem Propylen-haltigen Polymer durch das Impuls-Kernspinresonanz-Verfahren (pulse NMR) detektiert werden, wie in dem folgenden Dokument beschrieben: "Multiple-Pulse Nuclear Magnetic Resonance on Some Crystalline Polymers" (Polymer Journal Bd. 3, Nr. 41 S. 448-462, 1972, von K. Fujimoto, T. Nishi und R. Kado). Die kristalline Komponente (I) und die nicht-kristalline gebundene Komponente (II) genügen dem Verhältnis (I)/(II) bezüglich ihrer Gewichte, so daß dieses Verhältnis in einem Bereich von 1,5 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3,5 liegt, während die nicht-kristalline ungebundene Komponente (III) 3 bis 30 %, vorzugsweise 5 bis 20 % des Gesamtgewichtes des Propylen-haltigen Polymers wiegt.
- Wenn das Verhältnis (I)/(I) kleiner als die untere Grenze des Bereich von 1,5 bis 4 ist, kann die Wärmebeständigkeit beeinträchtigt sein. Wenn das Verhältnis (I)/(II) die obere Grenze dieses Bereiches überschreitet, können die Zugdehnungseigenschaften unzureichend sein. Wenn die nichtkristalline ungebundene Komponente (III) in einer Menge unter der unteren Grenze des Bereiches von 3 bis 30 Gew.-% enthalten ist, kann die Schlagzähigkeit beinträchtigt sein. Wenn der Gehalt der nicht-kristallinen ungebundenen Komponente (III) die obere Grenze dieses Bereiches überschreitet, kann ein Formteil eine leicht zu verletzende Oberfläche haben und weist dadurch einen geringeren Wert als Produkt auf.
- Ein als Komponente B zu verwendendes Propylen-haltiges Polymer kann geeignet aus im Handel erhältlichen Produkten mit den obigen Eigenschaften ausgewählt werden.
- Wenn ein lineares Polyethylen niederer Dichte als Komponente B in der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung enthalten ist, sollte das lineare Polyethylen niederer Dichte vorzugsweise die folgenden Eigenschaften (a) bis (d) aufweisen.
- Das als Komponente B dienende lineare Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise einen Schmelzflußindex (MFR) in dem Bereich von 1 bis 100 g/10 min, gemessen gemäß JIS K7210 (bei einer Temperatur von 190ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg), vorzugsweise 1 bis 50 g/10 min und besonders bevorzugt von 10 bis 40 g/10 min aufweisen.
- Ein zu hoher Schmelzflußindex des linearen Polyethylens niederer Dichte ist nicht bevorzugt, weil er die Festigkeit beeinträchtigen kann. Ein zu geringer Schmelzflußindex ist auch nicht bevorzugt, weil er die Wendelströmung beeinträchtigen kann.
- Das als Komponente B dienende lineare Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise eine Dichte in dem Bereich von 0,90 bis 0,935 g/cm³, gemäß JIS K7112 gemessen, vorzugsweise 0,91 bis 0,93 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,915 bis 0,925 g/cm³ aufweisen.
- Eine zu hohe Dichte des linearen Polyethylens niederer Dichte ist nicht bevorzugt, weil sie die Transparenz beeinträchtigen kann. Eine zu geringe Dichte des linearen Polyethylens niederer Dichte ist auch nicht bevorzugt, weil das Polyethylen eine nicht zu vernachlässigende Menge an Komponenten enthalten kann, die ein Blocken auf der Oberfläche des Formteils bewirken.
- Das als Komponente B dienende lineare Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise zumindest einen, insbesondere bevorzugt zumindest zwei, Peaks von Elutionsvolumen aufweisen, wie durch eine durch Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF) erhaltenen Elutionskurve angezeigt, wobei zumindest einer der Peaks einer Temperatur von nicht weniger als 90ºC entspricht.
- Das als Komponente dienende lineare Polyethylen niederer Dichte sollte vorzugsweise einen speziellen Q-Wert (das Verhältnis Mw/Mn des gewichtsgemittelten Molekulargewichts Mw in bezug auf das zahlengemittelte Molekulargewicht Mn) aufweisen, wobei der Q-Wert in dem Bereich von 2,5 bis 6, vorzugsweise von 2,7 bis 4 liegt.
- Ein erfindungsgemäßes lineares Polyethylen niederer Dichte, welches als Komponente B in der Harzzusammensetzung zum Spritzgießen enthalten sein kann, ist ein Copolymer von Ethylen mit einem anderen α-Olefin, welches durch Copolymerisieren von Ethylen mit α-Olefin wie z.B. Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Hepten, 4- Methylpenten-1,4-Methylhexen-1 oder 4,4-Dimethylpenten-1 hergestellt wird. Von diesen α-Olefinen werden solche mit einer Kohlenstoffanzahl von 4 bis 12 bevorzugt, wobei 1-Hexen besonders bevorzugt ist.
- Verfahren, die zum Herstellen des linearen Polyethylens niederer Dichte verwendet werden, sind nicht besonders beschränkt. Jedoch kann die Herstellung durch Verwendung sogenannter Ziegler-Katalysatoren und Verfahren wie z.B. Gasphasenverfahren, Schlammverfahren, Lösungsverfahren oder Hochdruck-Ionen-Polymerisationsverfahren durchgeführt werden.
- Ein als Komponente A dienendes Copolymer aus Ethylen und einem α-Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen und einem als Komponente B dienenden olefinhaltigen Polymer sollte in der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zu einem bestimmten Verhältnis zwischen den einzelnen Gehalten (in Gew.-%) der Komponenten A und B in der Harzzusammensetzung enthalten sein, wobei das Verhältnis in dem Bereich von Komponente A:Komponente B gleich 50:50 Gew.-% bis 99:1 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von Komponente A:Komponente B = 50:50 Gew.-% bis 95:5 Gew.-%, besonders bevorzugt in dem Bereich von Komponente A:Komponente B = 60:40 Gew.-% bis 90:10 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einem Bereich von Komponente A:Komponente B = 70:30 Gew.-% bis 90:10 Gew.-% liegt.
- Wenn die Menge der Komponente B zu groß ist, kann die Ausgewogenheit zwischen verschiedenen Eigenschaften, wie z.B. Flexibilität und Schlagfestigkeit, beeinträchtigt sein. Und wenn sie zu niedrig ist, ist das Maß, in dem die Formbarkeit verbessert ist, vermindert.
- Eine erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zum Spritzgießen kann Hilfszusatzstoffe enthalten, wie sie im allgemeinen in einer Harzzusammensetzung verwendet werden, wie z.B. Antioxidantien, Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Schmiermittel und/oder antistatische Mittel, so lange die Zusatzstoffe in einer Menge in einem Bereich enthalten sind, daß sie nicht zu einer wesentlichen Verminderung der durch die Erfindung erreichbaren Wirkungen führen. Die obige Liste von Zusatzstoffen kann Pigmente etc. einschließen, wenn notwendig.
- Eine erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zum Spritzgießen, erhalten wie oben beschrieben, sollte vorzugsweise die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- Wenn die Harzzusammensetzung in Formteile spritzgegossen wird (insbesondere eine spritzgegossene Folie mit einer Dicke von 2 mm), sollte das Formteil vorzugsweise eine Trübung von nicht mehr als 70 %, gemessen gemäß JIS K7105, vorzugsweise nicht mehr als 50 %, noch bevorzugter nicht mehr als 40 %, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 30 % und am bevorzugtesten nicht mehr als 25 % aufweisen.
- Die Harzzusammensetzung zum Spritzgießen sollte vorzugsweise einen Schmelzflußindex in dem Bereich von 5 bis 100 g/10 min und besonders bevorzugt von 5 bis 50 g/10 min aufweisen.
- Die Harzzusammensetzung zum Spritzgießen sollte vorzugsweise einen Memory-Effekt von nicht weniger als 1,1 und vorzugsweise nicht weniger als 1,2 aufweisen.
- Eine erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zum Spritzgießen wird in Granulate durch Schmelzen und Kneten der Harzzusammensetzung durch einen uniaxialen oder biaxialen Extruder, einem Knetmischer, einem Plastographen, einem Banburymischer, Walzen oder ähnlichem geformt. Die Granulate werden verwendet, um Formteile durch eine Spritzgußmaschine zu bilden.
- Das Spritzgießen der Formteile kann unter Verwendung einer normalen Spritzgußmaschine und unter Annahme normaler Bedingungen durchgeführt werden. Daher ist die Anwendbarkeit der Erfindung nicht besonders durch eine Bedingung, etc. des Spritzgießens beschränkt.
- Die Erfindung wird genauer durch Beispiele beschrieben werden.
- Bevor die erfindungsgemäßen Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben werden, die in Abschnitt [II] aufgeführt sind, werden bestimmte Verfahren zur Messung verschiedener Eigenschaften der Beispiele und zur Bewertung dieser Beispiele umrissen.
- Ethylen-Polymer: bei 190ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg Propylen-Polymer: bei 230ºC unter einem Gewicht von 2,16 kg
- (3) Elutionskurve: Erfindungsgemäß wird der Peak einer durch Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF) erhaltenen Elutionskurve kontrolliert. TREF wird im Prinzip wie folgt durchgeführt: Das relevante Polymer wird vollständig in einem Lösungsmittel bei hoher Temperatur gelöst. Hiernach wird die resultierende Lösung gekühlt, so daß eine dünne Polymerschicht auf der Oberfläche eines inaktiven Trägers gebildet wird. Anschließend wird die Temperatur kontinuierlich oder schrittweise erhöht, und eluierte Fraktionen des Polymers werden aufgesammelt. Die Konzentrationen der bei jeder Temperatur eluierten Fraktionen werden hintereinander detektiert, und jedes Elutionsvolumen wird gegen die Elutionstemperatur aufgetragen, um eine Elutionskurve in einer graphischen Darstellung zu erhalten. Die Komponentenverteilung des Polymers kann auf Grundlage der Elutionskurve bestimmt werden. Erfindungsgemäß wird der Peak in einer solchen Elutionskurve kontrolliert.
- Eine Elutionskurve einer Probe wird in der folgenden Art und Weise erhalten:
- Die für die Messung verwendete Vorrichtung ist eine kreuzfraktionierende Vorrichtung "CFC T150A" (hergestellt von Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.), und die Messung wird gemäß der Bedienungsanleitung der Vorrichtung durchgeführt.
- Die kreuzfraktionierende Vorrichtung schließt zwei on-lineverbundene Abschnitte ein, einen Temperaturerhöhungselutionsfraktionierungs (TREF)-Mechanismus zum Fraktionieren einer Probe, wobei von den Unterschieden der Lösungstemperatur verschiedener Teile der Probe Gebrauch gemacht wird, und ein Größenausschluß-Chromatographie (SEC)- Abschnitt zum Trennen des fraktionierten Teils in die Größe der Moleküle.
- Zunächst wird die vermessende Probe in dem Lösungsmittel o- Dichlorbenzol bei einer Temperatur von 140ºC gelöst, um die Probenlösung mit einer Probenkonzentration von 4 mg/ml herzustellen. Die Probenlösung wird in die Probenschleife der Vorrichtung beladen. Hiernach führt die Vorrichtung die Messungen bei den eingestellten Bedingungen automatisch durch.
- 0,4 ml der in der Probenschleife gehaltenen Probenlösung wird in eine TREF-Säule (eine Säule aus rostfreiem Stahl an der Vorrichtung, die mit als inaktiven Träger dienenden Glasperlen gefüllt ist und einen inneren Durchmesser von 4 mm und eine Länge von 150 mm aufweist) gefüllt. Anschließend wird die gefüllte Probe von 140ºC auf 0ºC bei einer Kühlgeschwindigkeit von 1ºC/min gekühlt, wodurch bewirkt wird, daß sich die Probe auf der Oberfläche des inaktiven Trägers niederschlägt. In diesem Verfahren wird eine Polymer- Schicht auf der Oberfläche des inaktiven Trägers in einer solchen Art und Weise gebildet, daß die Komponenten, die relativ hoch-kristallin sind (Komponenten, die leicht kristallisiert werden) sich als erstes abscheiden, und anschließend scheiden sich die Komponenten auf der Schicht ab, die relativ gering kristallin sind (Komponenten, die nicht leicht kristallisiert werden können). Nachdem die TREF- Säule 30 min lang bei 0ºC gehalten wurde, wird eine bei 0ºC eluierte 2 ml-Fraktion aus der TREF-Säule in eine SEC- Säuleneinheit, umfassend drei SEC-Säulen "AD80M/S" (Handelsname; hergestellt von Showa Denko K.K.) bei einer Flußrate von 1 ml/min gefüllt.
- Während der SEC-Abschnitt eine Trennung nach Molekulargröße durchführt, wird die Temperatur der TREF-Säule auf die nachfolgende Elutionstemperatur (in diesem Fall 5ºC) erhöht und bei dieser Temperatur ungefähr 30 min lang gehalten. Daher führt die SEC-Säuleneinheit nacheinander die Trennung jeder eluierten Fraktion in einem Zyklus von 39 min durch. Die Elutionstemperatur wird schrittweise von 0ºC auf 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 49, 52, 55, 58, 61, 64, 67, 70, 73, 76, 79, 82, 85, 88, 91, 94, 97, 100, 102, 120 und 140ºC erhöht.
- Die durch die SEC-Säuleneinheit nach der molekularen Größe abgetrennten Teile der Probenlösung werden einem an der Vorrichtung beigefügten Infrarot-Spektrophotometer zugeführt. Das Infrarot-Spektrophotometer mißt durch die Detektion bei einer Wellenlänge von 3,42 um auf Grundlage der Streckschwingung des Methylens die Absorption jeden getrennten Teils, die einer Konzentration des Polymers in einem besonderen Teil entspricht. Daher werden Chromatogramme, die einzelne, bei verschiedenen Elutionstemperaturen eluierte Fraktionen betreffen, erhalten.
- Hiernach wird eine in der Vorrichtung bereitgestellte Datenverarbeitungs-Software verwendet. Insbesondere wird für jede der aus der obigen Messung erhaltenen Chromatogramme eine Grundlinie gezeichnet, und die folgenden Rechnungen werden durchgeführt. Die einzelnen Flächen der Chromatogramme werden integriert, und eine integrierte Elutionskurve wird erhalten. Weiterhin wird die integrierte Elutionskurve bezüglich der Temperatur differenziert, wodurch eine differenzierte Elutionskurve erhalten wird. Die aus diesen Berechnungen resultierenden Graphen werden dann durch einen an der Vorrichtung verbundenen Drucker ausgegeben.
- In dem so ausgegebenen Graphen der differenzierten Elutionskurve, wobei die Größe von 89,3 mm der Abszisse einer Veränderung von 100ºC entspricht, und die Ordinate das differenzierte Elutionsvolumen darstellt, wobei eine Größe von 76,5 mm der Ordinate einer veränderung von 0,1 entspricht, wenn das gesamte integrierte Elutionsvolumen 1,0 beträgt und jede differenzierte Menge aus einer Änderung im Elutionsvolumen mit einer Temperaturveränderung von 1ºC besteht.
- Eine Vorrichtung für die Größenausschluß-Chromatographie (SEC) wird zum Messen jedes Q-Wertes (gewichtsgemitteltes Molekulargewicht/zahlengemitteltes Molekulargewicht) unter den unten aufgezeigten Bedingungen verwendet. In dieser Messung wird eine universelle Kalibrierungskurve durch Verwendung monodispersen Polystyrols erhalten, und die Molekulargewichte werden wie die von linearem Polyethylen berechnet:
- Vorrichtungsart: Waters Modell 150C GPC
- Lösungsmittel: o-Dichlorbenzol
- Flußgeschwindigkeit: 1 ml/min
- Temperatur: 140ºC
- Meßkonzentration: 2 mg/ml
- Beladene Menge: 200 µl
- Säulen: Drei Säulen ("AD80MS": (Handelsname); hergestellt von Showa Denko K.K.)
- Ein Schmelzindexprüfer von der Art, wie er in JIS K7210 beschrieben ist, wird mit Meßbedingungen umfassend eine Zylindertemperatur von 240ºC und eine konstante Extrusionsgeschwindigkeit von 3 g/min verwendet.
- Jede Probe wird in die Vorrichtung beladen, und nur ein Kolben wird auf die Probe gebracht. Nach 6 min wird die vorgeschriebene Extrusionsgeschwindigkeit angewendet. Anschließend wird ein graduierter Zylinder enthaltend Ethylalkohol sofort unter die Öffnung der Düse gebracht, und ein gerades Extrudat wird aufgesammelt. Der Durchmesser D&sub1; des aufgesammelten Extrudates wird mit einem Mikrometer gemessen, und der Memory-Effekt ME der Probe wird durch die folgende Formel berechnet:
- ME = D&sub1;/D&sub0; (D&sub0;: Durchmesser der Öffnung)
- Die Viskosität jeder Probe wird unter Verwendung eine "Capillograph 1B PMD-C" (hergestellt von Toyo Seiki Seisakusho K.K.) mit Kapillaren mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 10 mm gemessen. Jede Extrusionsgeschwindigkeit, mit anderen Worten 2,5, 5, 10, 20, 50, 100 und 200 m/min wird automatisch eingestellt, und die Viskosität bei verschiedenen Temperaturen wird gemessen.
- Das Festkörperecho jeder Probe wird bei einer Temperatur von 30ºC unter Verwendung von "JEOL-GSX270" (hergestellt von Nihon Denshi K.K.) gemessen, wobei Impulse mit einer Impulsbreite von 1,8 µs bei 90ºC verwendet wurden.
- Die resultierende Magnetisierungs-Abschwächungskurve wird logarithmisch aufgetragen, und die Komponenten (I), (II) und (III) werden durch das in dem oben erwähnten Dokument ("Muliple-Pulse Nuclear Magnetic Resonance on Some Crystalline Polymers"; Polymer Journal Bd. 3, Nr. 4, S. 448-462; 1972; von K. Fujimoto, T. Nishi und R. Kado) beschriebene Verfahren getrennt. Anschließend wird der Gew.-%satz jeder Komponente in bezug auf das Gesamtgewicht des Propylen-haltigen Polymers berechnet, um das Verhältnis (I)/(II) wie auch den Gehalt der Komponente (III) zu bestimmen.
- Jede Probe (Harzzusammensetzung) wird durch ein spiralförmiges Formwerkzeug unter den unten aufgeführten Bedingungen spritzgegossen. Das Formwerkzeug hat einen Flußkanal mit einer Dicke von 2 mm, einer Breite von 6 mm auf der festen Oberfläche des Formwerkzeugs und einer Breite von 4 mm auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Formwerkzeuges. Eine Vielzahl flacher Kerben mit einem Abstand von 5 mm werden auf der den Flußkanal definierenden Oberfläche gebildet, so daß ein Teil der Skala auf jeden Probekörper transferiert werden kann. Auf Grundlage des transferierten Teils der Skala wird die Entfernung, über die die Probe in dem Formwerkzeug geflossen ist, gemessen.
- Vorrichtungstyp: Toshiba IS-90B
- Zylindertemperatur: 240ºC
- Formtemperatur: 40 ºC
- Spritzdruck: 800 kg/cm²
- Schneckengeschwindigkeit: 70 U/min
- Polstermenge: 5 mm
- (2) Biege-E-Modul: JIS K7203
- (3) Trübung: JIS K7105 (eine spritzgegossene Folie mit einer Dicke von 2 mm)
- (4) Zugfestigkeit bei Bruch (kg/cm²) : JIS K7113
- Ein Prüfer mit den folgenden Eigenschaften wird verwendet:
- Kapazität: 20 kgf cm
- Größe des Schlages: 3,4 m/s
- Hammerhebewinkel: 150ºC
- Spannart: Umlenkkopf
- Eine gepreßte Folie, die aus jeder Probe (Harzzusammensetzung) hergestellt wurde und eine Dicke von 0,5 mm aufwies, wurde unter Verwendung eines stufenweisen Kühlverfahrens und einer Temperatur von 160ºC hergestellt. Eine Dumbbell-Probe mit einer Länge von 50 mm und einer Breite von 10 mm (mit einer maximalen Breite von 3 mm in der Mitte) wird aus der Folie ausgestanzt, und die Dicke der Probe wird gemessen. Das Prüfgerät wird zunächst ohne Probe betrieben, so daß ein freier Schlagwert (F) erhalten wird. Anschließend wird die Probe angebracht, mit dem Hammer geschlagen, und die Schlagzugzähigkeitsenergie (E) wird abgelesen. Die Schlagzugzähigkeit der Probe wird durch die folgende Formel berechnet:
- Schlagzugzähigkeit = (E - F)/(a x b)
- worin E: Schlagzugzähigkeit (kgf cm)
- F: freier Schlagwert (kgf cm)
- a: Probendicke (cm)
- b: Probenbreite (cm)
- (6) Schlagbiegezähigkeit nach Izod bei -30ºC: JIS K7110
- Die Messung wird durch ein vom Institute for Telecommunications Sciences entwickeltes Verfahren durchgeführt (Kerbtiefe: 0,3 mm).
- (8) Rockwell Härte: ASTM D785-Verfahren (R-Härte)
- Ein Katalysator wurde nach einem Verfahren, welches in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-130314 beschrieben ist, hergestellt. 2,0 mmol des Komplexes Ethylenbis (4,5,6,7-tetrahydroindenyl) zirkoniumdichlorid wurde mit Methylalumoxan (hergestellt von Toyo Stauffer K.K.) in der 1000-fachen Menge in bezug auf die molare Menge des Komplexes gemischt, und die resultierende Mischung wurde in Toluol verdünnt, wobei 10 l der Katalysator-Lösung hergestellt wurde. Anschließend wurde die Polymerisation in der folgenden Art und Weise unter Verwendung des Katalysators durchgeführt.
- Eine Mischung aus Ethylen und 1-Hexen wurde in einen Autoklaven-artigen, kontinuierlichen Reaktor mit Rührer und einem inneren Volumen von 1,5 l in einer solchen Art zugeführt, daß die Menge von 1-Hexen 83 % des Gesamtgewichts der Mischung betrug. Der Druck in dem Reaktor wurde auf 1600 kg/cm² gehalten, und die Reaktion wurde bei 165ºC durchgeführt.
- Nachdem die Reaktion beendet war, wurde ein Ethylen-1-Hexen- Copolymer (C&sub2;-C&sub6; (1)), welches 1-Hexen in einer Menge von 20 % des Gesamtgewichts des Copolymers enthielt und welches als Komponente A dienen sollte, erhalten. Das Copolymer hatte die folgenden Eigenschaften: Einen Schmelzflußindex (MFR) von 13 g/10 min; eine Dichte von 0,898 g/cm³; eine TREF- Elutionskurve mit einem einzigen Peak, der einer Temperatur von 55ºC entsprach, und mit wesentlichem Elutionvolumen bei anderen Temperaturen; und ein Elutionsvolumen bei 40ºC von 15 Gew.-%.
- Verschiedene der folgenden Substanzen (a) bis (g) wurden als Olefin-haltige Polymere, welche als Komponente 3 in Beispiel 1 wie auch in den Beispielen 2 bis 8 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 dienen sollte, verwendet, wie später beschrieben wird. Die Substanzen (a) bis (g) hatten die folgenden Eigenschaften:
- Schmelzflußindex (MFR): 20 g/10 min; Dichte: 0,918 g/cm³; Memory-Effekt (ME): 1,5; Q-Wert: 7; und Aktivierungsenergie (Ea): 16 KJ/mol
- Schmelzflußindex (MFR): 40 g/10 min; Dichte: 0,923 g/cm³; Memory-Effekt (ME): 1,3; Q-Wert: 11; und Aktivierungsenergie (Ea) : 19 KJ/mol
- Schmelzflußindex (MFR): 1 g/10 min; Dichte: 0,923 g/cm³; Memory-Effekt (ME): 2,0; Q-Wert: 7; und Aktivierungsenergie (Ea): 10 KJ/mol
- Schmelzflußindex (MFR): 10 g/10 min; Ea: 12 KJ/mol; Olefin Gehalt: 2 Gew.-%; Gewichtsverhältnis (I)/(II) der Komponenten (I) und (II) wie durch Impuls-NMR-Verfahren bestimmt: 2,5; und Gehalt der Komponente (III): 6 Gew.-%.
- Schmelzflußindex (MFR): 30 g/10 min; Ea: 16 KJ/mol; Olefin Gehalt: 4 Gew.-%; Gewichtsverhältnis (I)/(II) der Komponenten (I) und (II) wie durch Impuls-NMR-Verfahren bestimmt: 2,5; und Gehalt der Komponente (III): 8 Gew.-%.
- Schmelzflußindex (MFR): 11 g/10 min; Ea: 13 KJ/mol; Gewichtsverhältnis (I)/(II) der Komponenten (1) und (II) wie durch Impuls-NMR-Verfahren bestimmt: 2,4; und Gehalt der Komponente (III): 5 Gew.-%.
- Schmelzflußindex (MFR): 30 g/10 min; Dichte: 0,919 g/cm³; Anzahl der TREF-Peaks: 2; Temperaturen, die den Peaks entsprechen: 78ºC und 92ºC; Q-Wert 4; und Aktivierungsendergie (Ea): 12 KJ/mol.
- In Beispiel 1 wurden die obige Komponente A (Ethylen-1-hexen- Copolymer) und die in Tabelle 1 gezeigte Komponente B in einem gewissen Verhältnis miteinander trockenvermischt, und die resultierende Mischung wurden in einem uniaxialen Extruder (Durchmesser: 40 mm) bei einer Temperatur von 160ºC geschmolzen, wodurch Granulate erhalten wurden. Einige der Granulate wurden in eine gepreßte Folie geformt, und die Schlagzugzähigkeit der gepreßten Folie wurde gemessen.
- Anschließend wurden die anderen Granulate in die Spritzgußmaschine des SJ-45 (hergestellt von Meiki Seisakusho K.K.: 15 oz-150 t; 45 mm φ In-line-Schneckentyp) beladen und in geformte Folien unter den folgenden Bedingungen Spritzgegossen:
- Formart nach JIS klassifiziert: JIS Nr. 2
- Formtemperatur: 200 ºC
- Formwerkzeugtemperatur (Kühltemperatur): 40ºC
- Schneckengeschwindigkeit: 80 U/min
- Spritzdruck:
- Werkzeugzuhaltungsdruck: 95 bis 105 kg/cm²
- Erster Spritzdruck: 400 kg/cm²
- Zweiter Spritzdruck: 300 kg/cm²
- Spritzzeit:
- Anwendungszeit des ersten Spritzdruckes: 5 s
- Anwendungszeit des zweiten Spritzdruckes: 10 s
- Abkühlzeit: 20 s
- Die so erhaltenen spritzgeformten Folien wurden bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 aufgezeigt.
- Die als andere erfindungsgemäße Beispiele und Vergleichsbeispiele dienenden Harzzusammensetzungen wurden jeweils in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur daß in jedem der obigen Beispiele die Komponente A und die Komponente mit den in Tabelle 1 gezeigten Eigenschaften verwendet wurden, und daß das Aufbereitungsverhältnis etc. verändert wurde. Die resultierenden Harzzusammensetzungen wurden geformt und wie in Beispiel 1 bewertet.
- Die Ergebnisse der Bewertung sind auch in Tabelle 1 gezeigt.
- Andere Vergleichs-Harzzusammensetzungen wurden jeweils in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, nur daß Komponente A durch ein lineares Polyethylen niederer Dichte (LLDPE (2)), welches unter Verwendung eines Ziegler- Katalysators hergestellt wurde, ersetzt wurde, wobei das Polyethylen LLDPE (2) eine Dichte von 0,922 g/cm³ und einen Schmelzflußindex von 16 g/10 min aufwies. Die so erhaltenen Harzzusammensetzungen wurden geformt und wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Andere erfindungsgemäße Harzzusammensetzungen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, nur daß Komponente A und Komponente B durch die folgenden Substanzen ersetzt wurden:
- Ein Ethylen-1-hexen-Copolymer (C&sub2;-C&sub6;- (2)), welches 28 Gew.-% 1-Hexen enthielt, wurde durch Polymerisieren von Ethylen und 1-Hexen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur daß der Druck in dem Reaktor auf 1500 kg/cm² gehalten wurde und die Reaktion bei 180ºC durchgeführt wurde. Das Copolymer hatte die folgenden Eigenschaften: Einen Schmelzflußindex (MFR) von 31 g/10 min; eine Dichte von 0,892 g/cm³; eine TREF-Elutionskurve mit einem einzigen Peak, der einer Temperatur von 43ºC entsprach, und mit wesentlichem Elutionsvolumen bei anderen Temperaturen; und ein Elutionsvolumen bei 40ºC von 46 Gew.-%.
- Eine der Substanzen (h) oder (i) mit den folgenden Eigenschaften wurde als Komponente B jeweils in den Beispielen 9 und 10 verwendet.
- Schmelzflußindex (MFR): 17 g/10 min; Dichte: 0,917 g/cm³; und Memory-Effekt (ME): 2,0.
- Schmelzflußindex (MFR) : 30 g/10 min; Dichte: 0,918 g/cm³; und Memory-Effekt (ME) : 1,7.
- Die so erhaltenen Harzzusammensetzungen wurden geformt und wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgezeigt
- Wie oben beschrieben, weist die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung beim Spritzgießen eine hervorragende Transparenz und eine hervorragende Festigkeit bei normalen und tiefen Temperaturen auf, während sie zudem eine gute Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Starrheit aufweist. Entsprechend ist die Harzzusammensetzung als Material für Nahrungsbehälter aus flexiblem Harz der Tupperware-Art (eingetragene Marke) sehr geeignet. Zusätzlich kann die Harzzusammensetzung, da sie ein Material ist, welches genauso transparent ist Vinylchloridharze und fähig ist, hervorragende Festigkeit bei geringen Temperaturen zu zeigen, als ein Material zur Herstellung von Behältern für pharmazeutische Produkte, etc., welche für die Gefrierkonservierung anwendbar sind, verwendet werden, und als ein Material für andere Gebiete, wo eine hohe Transparenz und die Fähigkeit, bei geringen Temperaturen verwendet werden zu können, benötigt wird. Daher kann die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung von großem industriellen Wert sein. Tabelle 1
- Bemerkung: N bedeutet nicht gebrochen Tabelle 1 (Fortsetzung)
- Bemerkung: N bedeutet nicht gebrochen Tabelle 1 (Fortsetzung)
- Bemerkung: N bedeutet nicht gebrochen Tabelle 1 (Fortsetzung)
- Bemerkung: N bedeutet nicht gebrochen Tabelle 2
- Bemerkung: N bedeutet nicht gebrochen
Claims (20)
1. Verwendung einer Harzzusammensetzung zum Spritzgießen,
die 50 bis 99 Gew.-% der Komponente A und 1 bis
50 Gew.-% der Komponente B enthält,
wobei die Komponente A ein Copolymer aus Ethylen und
einem α-Olefin mit nicht weniger als 4 Kohlenstoffatomen
umfaßt und die folgenden Eigenschaften (a) bis (c)
aufweist:
(a) einen Schmelzflußindex (MFR) von 5 bis
150 g/10 min;
(b) eine Dichte (D) von nicht mehr als 0,915 g/cm³;
und
(c) mindestens einen Peak eines Elutionsvolumens,
das einer Temperatur von nicht mehr als 85ºC entspricht,
und keine Peaks bei einer Temperatur über 85ºC, wie
durch eine durch
Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (TREF)
erhaltenen Elutionskurve gezeigt, wobei die
Elutionskurve zudem ein wesentliches Elutionsvolumen bei
anderen Temperaturen als der Temperatur, die dem Peak
entspricht, aufzeigen kann,
und wobei die Komponente B ein Olefin-haltiges Polymer
umfaßt.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A in
einer Menge von 50 bis 95 Gew.-% und die Komponente B in
einer Menge von 50 bis 5 Gew.-% in der
Harzzusammensetzung enthalten ist.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, wobei die Komponente A in
einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% und die Komponente B in
einer Menge von 40 bis 10 Gew.-% in der
Harzzusammensetzung enthalten ist.
4. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A
einen Schmelzflußindex von 10 bis 120 g/10 min hat.
5. Verwendung gemäß Anspruch 4, wobei die Komponente A
einen Schmelzflußindex von 10 bis 70 g/10 min hat.
6. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A eine
Dichte von 0,86 bis 0,912 g/cm³ aufweist.
7. Verwendung gemäß Anspruch 6, wobei die Komponente A eine
Dichte von 0,870 bis 0,910 g/cm³ aufweist.
8. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A
einen einzigen Peak eines Elutionsvolumens, das einer
Temperatur von nicht mehr als 75ºC entspricht, aufweist.
9. Verwendung gemäß Anspruch 8, wobei die Komponente A
einen einzigen Peak eines Elutionsvolumens, das einer
Temperatur von nicht mehr als 60ºC entspricht, aufweist.
10. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A ein
Elutionsvolumen Y (in Gew.-% in bezug auf das
Gesamtgewicht der Komponente A) bei einer
Elutionstemperatur von 40ºC in der
Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung aufweist, das
der folgenden Bedingung genügt:
Y ≤ - 3600D + 3304 (wobei D die Dichte der
Komponente A darstellt) jedoch Y ≤ 100.
11. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A ein
Elutionsvolumen Y (in Gew.-% in bezug auf das
Gesamtgewicht der Komponente A) bei einem
Elutionsvolumen von 40ºC in der
Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung aufweist, das
der folgenden Bedingung genügt:
Y ≤ - 3800D + 3482 (wobei D die Dichte der
Komponente A darstellt) jedoch Y ≤ 100.
12. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente A eine
Trübung von nicht mehr als 70 % (gemessen gemäß dem
japanischen Industriestandard K7105 in bezug auf eine
spritzgeformte Folie aus der Komponente A mit einer
Dicke von 2 mm) aufweist.
13. Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei die Komponente A
eine Trübung von nicht mehr als 40 % aufweist.
14. Verwendung gemäß Anspruch 13, wobei die Komponente A
eine Trübung von nicht mehr als 30 % aufweist.
15. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente B
mindestens ein Polymer aus Hochdruck-Polyethylen
niederer Dichte, Propylen-haltiges Polymer und lineares
Polyethylen niederer Dichte umfaßt.
16. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente B
Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte mit den folgenden
Eigenschaften umfaßt: einen Schmelzflußindex von 0,1 bis
30 g/10 min; eine Dichte von 0,915 bis 0,93 g/cm³; und
einen Memory-Effekt (ME) von nicht weniger als 1,3.
17. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente B
Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte mit den folgenden
Eigenschaften umfaßt: einen Schmelzflußindex von 0,1 bis
100 g/10 min; eine Dichte von 0,915 bis 0,93 g/cm³; und
einen Memory-Effekt (ME) von nicht weniger als 1,3, und
einen Q-Wert von nicht weniger als 5.
18. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente B ein
Propylen-haltiges Polymer mit den folgenden
Eigenschaften umfaßt: einen Schmelzflußindex von 0,1 bis
100 g/10 min; eine kristalline Komponente (I), eine
nicht-kristalline gebundene Komponente (II) und eine
nicht-kristalline ungebundene Komponente (III), die
derart in dem Propylen-haltigen Polymer vorhanden sind,
daß die Mengen der kristallinen Komponente (I) und der
nicht-kristallinen gebundenen Komponente (II) dem
Gewichtsverhältnis (I)/(II) von 1,5 bis 4 genügen und
die nicht-kristalline ungebundene Komponente (III) 3 bis
30 % des Gesamtgewichts des Propylen-haltigen Polymers
wiegt, wie durch Impuls-Kernspinresonanzverfahren
bestimmt.
19. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente B
lineares Polyethylen niederer Dichte mit den folgenden
Eigenschaften umfaßt: einen Schmelzflußindex von 1 bis
100 g/min; eine Dichte von 0,90 bis 0,935 g/cm³;
mindestens zwei Peaks von Elutionsvolumen, wobei
mindestens einer der Peaks einer Temperatur von nicht
weniger als 90ºC entspricht, wie durch eine durch
Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung erhaltenen
Elutionskurve gezeigt, und einen Q-Wert von 2,5 bis 6.
20. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die
Harzzusammensetzung die folgenden Eigenschaften
aufweist: eine Trübung von nicht mehr als 50 % (gemessen
gemäß dem japanischen Industriestandard K7105 in bezug
auf eine spritzgeformte Folie aus der
Harzzusammensetzung mit einer Dicke von 2 mm); einen
Schmelzflußindex von 5 bis 100 g/10 min; und einen
Memory-Effekt von nicht weniger als 1,1.
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