JP7515284B2 - プロピレン系樹脂組成物および成形体 - Google Patents
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Landscapes
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Description
これらの要求に応えるために、特許文献6では、特定のプロピレン系ブロック共重合体、シングルサイト触媒を用いて製造された特定のエチレン・α-オレフィン共重合体、および造核剤を含み、食品包装容器等の容器をはじめとする成形体を製造した際に、従来よりも薄肉化かつ軽量化した場合であっても、剛性、低温耐衝撃性および透明性に優れるプロピレン系樹脂組成物が提案されている。
[1]
下記要件(a1)~(a5)を満たすプロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)を75~93質量%、
下記要件(b1)~(b2)を満たすエチレン・1-ブテン共重合体(B)を2~10質量%、および
下記要件(c1)~(c2)を満たすエチレン系重合体(C)を5~15質量%(但し、前記ブロック共重合体類(A)、前記共重合体(B)および前記重合体(C)の合計を100質量%とする。)を含み、
下記要件(d1)を満たすプロピレン系樹脂組成物。
(a1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が、60~200g/10分である。
(a2)室温n-デカン不溶部量が82~96質量%であり、室温n-デカン可溶部量が4~18質量%である(前記不溶部量と前記可溶部量の合計を100質量%とする)。
(a3)室温n-デカン可溶部のエチレン含有量が20~40質量%である。
(a4)室温n-デカン可溶部の極限粘度[η]が2.0~5.0dl/gである。
(a5)融点が150℃以上である。
(b1)MFR(190℃、2.16kg荷重)が、0.5~5g/10分である。
(b2)密度が860~900kg/m3である。
(c1)MFR(190℃、2.16kg荷重)が、15~80g/10分である。
(c2)密度が960~980kg/m3である。
(d1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が、50~200g/10分である。
前記エチレン・1-ブテン共重合体(B)の含有量がエチレン系重合体(C)の含有量以下である前記[1]のプロピレン系樹脂組成物。
造核剤(E)を、前記ブロック共重合体類(A)、前記共重合体(B)および前記重合体(C)の合計100質量部に対して0.05~0.6質量部含む前記[1]または[2]のプロピレン系樹脂組成物。
前記[1]~[3]のいずれかのプロピレン系樹脂組成物の射出成形体。
[5]
最も薄い部分の肉厚が0.3~2.0mmの範囲にある前記[4]の射出成型体。
また、本発明の薄肉成形体は、剛性及び低温耐衝撃性のバランスに優れている。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、後述する要件(a1)~(a5)を満たすプロピレン・エチレンブロック重合体類(A)を75~93質量%、後述する要件((b1)~(b2)を満たすエチレン・1-ブテン共重合体(B)を2~10質量%、および後述する要件(c1)~(c2)満たすエチレン系重合体(C)を5~15質量%(但し、前記ブロック共重合体類(A)、前記共重合体(B)および前記重合体(C)の合計を100質量%とする。)含み、後述する要件(d1)を満たすことを特徴としている。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、以下に説明する要件(a1)~(a5)を満たすプロピレン系重合体を含む。以下、「要件(a1)~(a5)を満たすプロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)」を単に「プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)」、「ブロック共重合体類(A)」または「成分(A)」とも記載する。
要件(a1)は、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)の、ASTM D-1238に準拠して、測定温度230℃、荷重2.16kgで測定されるメルトフローレート(以下「MFRA」とも記載する。)が60~200g/10分である、というものである。前記MFRAは、好ましくは80~180g/10分である。
要件(a2)は、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)が、室温n-デカンに不溶な部分(以下「Dinsol」とも記載する。)を82~96質量%、および室温n-デカンに可溶な部分(以下「Dsol」とも記載する。)を4~18質量%含む、というものである。ただし、Dinsolの割合とDsolの割合との合計を100質量%とする。好ましくは、Dinsolが84~94質量%であり、Dsolが6~16質量%である。また、室温とは、具体的には25℃である。
前記Dinsolの割合および前記Dsolの割合は、後述する実施例で採用した方法により測定した場合のものである。
要件(a3)は、前記Dsolに占めるエチレン由来の構成単位の割合が20~40質量%である、というものである。なお、Dsolの量を100質量%とする。この割合は、好ましくは22~38質量%、より好ましくは24~36質量%である。
前記構成単位の割合は、後述する実施例で採用した方法により測定した場合のものである。
要件(a4)は、前記Dsolの、135℃デカリン中における極限粘度(以下「極限粘度[ηsol]」とも記載する。)が2.0~5.0dl/gである、というものである。前記極限粘度[ηsol]は、好ましくは2.5~4.0dl/gである。
前記極限粘度[ηsol]の値は、後述する実施例で採用した方法により測定した場合のものである。
プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)の、後述する実施例で採用した条件により測定される融点は、150℃以上であり、好ましくは150~170℃である。
前記プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)、その製造方法に特に限定はないが、通常は、メタロセン化合物含有触媒存在下、またはチーグラーナッタ触媒存在下で、プロピレンおよびエチレンを共重合することにより得られる。
前記メタロセン化合物含有触媒としては、メタロセン化合物、並びに、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物およびメタロセン化合物と反応してイオン対を形成することのできる化合物から選ばれる少なくとも1種以上の化合物、さらに必要に応じて粒子状担体とからなるメタロセン触媒を挙げることができ、好ましくはアイソタクチックまたはシンジオタクチック構造等の立体規則性重合をすることのできるメタロセン触媒を挙げることができる。前記メタロセン化合物の中では、国際公開第01/27124号に例示されている架橋性メタロセン化合物、国際公開第2010/74001号の[0068]~[0076]に記載のメタロセン化合物などが好ましい。また、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物、および遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物、さらには必要に応じて用いられる粒子状担体としては、国際公開第01/27124号、特開平11-315109号公報等に開示された化合物を制限無く使用することができる。
プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)は、高立体規則性チーグラーナッタ触媒を用いることにより製造することができる。前記高立体規則性チーグラーナッタ触媒としては、公知の種々の触媒が使用できる。たとえば、(a)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有する固体状チタン触媒成分と、(b)有機金属化合物触媒成分と、(c)シクロペンチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する有機ケイ素化合物触媒成分とからなる触媒を用いることができ、この触媒成分は公知の方法、たとえば国際公開第2010/74001号の[0078]~[0094]に記載の方法で製造することができる。
前記プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)は、前述のメタロセン化合物含有触媒存在下、またはチーグラーナッタ触媒存在下でプロピレンおよびエチレンを共重合することにより得られる。
重合終了後、必要に応じて公知の触媒失活処理工程、触媒残渣除去工程、乾燥工程等の後処理工程を行うことにより、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)が得られる。
また、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)として市販品を使用してもよい。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、以下に説明する要件(b1)~(b2)を満たすエチレン・1-ブテン共重合体(B)を含む。以下、「要件(b1)~(b2)を満たすエチレン・1-ブテン共重合体(B)」を単に「エチレン・1-ブテン共重合体(B)」、「共重合体(B)」または「成分(B)」とも記載する。
要件(b1)はエチレン・1-ブテン共重合体(B)の、ASTM D-1238に準拠して、測定温度190℃、荷重2.16kgで測定されるメルトフローレート(以下、単に「MFRB」とも記載する。)が0.5~5g/10分である、というものである。前記MFRBは、好ましくは0.6~4g/10分である。
要件(b2)は、エチレン・1-ブテン共重合体(B)の密度が860~900kg/m3である、というものである。前記密度は、好ましくは860~890kg/m3である。
なお、エチレン・1-ブテン共重合体(B)の密度の値は、エチレン・1-ブテン共重合体(B)のMFR測定時に得られるストランドを、120℃で1時間熱処理し、1時間かけて室温まで徐冷したものをサンプルとして用い、密度勾配管法によって測定した場合のものである。
要件(b1)におけるMFRBは、エチレンを重合(またはエチレンおよびα-オレフィンを共重合)してエチレン・1-ブテン共重合体(B)を製造する際に、モノマー(すなわち、エチレンの単独重合の場合にはエチレン、共重合の場合にはエチレンおよびα-オレフィン)のフィード量に対する連鎖移動剤としての水素ガスのフィード量の割合を調整することにより調整できる。すなわち、この割合を大きくすることでMFRBを高くすることができ、この割合を小さくすることでMFRBを低くすることができる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、以下に説明する要件(c1)~(c2)を満たすエチレン系重合体(C)を含む。以下、「要件(c1)~(c2)を満たすエチレン系重合体(B)」を単に「エチレン系重合体(C)」、「重合体(C)」または「成分(C)」とも記載する。
前記α-オレフィンとしては炭素数3~20のα-オレフィンが挙げられ、その例としてはプロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが挙げられる。
要件(c1)は、エチレン系重合体(C)の、ASTM D-1238に準拠して、測定温度190℃、荷重2.16kgで測定されるメルトフローレート(以下、単に「MFRB」とも記載する。)が15~80g/10分である、というものである。前記MFRCは、好ましくは15~70g/10分であり、より好ましくは15~60g/10分である。
MFRCが上記範囲を下回ると、プロピレン系樹脂組成物の流動性が低下する。
要件(c2)は、エチレン系重合体(C)の密度が960~980kg/m3以上である、というものである。前記密度は、好ましくは962~980kg/m3である。
なお、エチレン系重合体(C)の密度の値は、エチレン系重合体(C)のMFR測定時に得られるストランドを、120℃で1時間熱処理し、1時間かけて室温まで徐冷したものをサンプルとして用い、密度勾配管法によって測定した場合のものである。
要件(c1)におけるMFRCは、エチレンを重合(またはエチレンおよびα-オレフィンを共重合)してエチレン系重合体(C)を製造する際に、モノマー(すなわち、エチレンの単独重合の場合にはエチレン、共重合の場合にはエチレンおよびα-オレフィン)のフィード量に対する連鎖移動剤としての水素ガスのフィード量の割合を調整することにより調整できる。すなわち、この割合を大きくすることでMFRCを高くすることができ、この割合を小さくすることでMFRCを低くすることができる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は造核剤(E)を含んでいてもよい。
本発明のプロピレン系樹脂組成物に含まれる造核剤としては、特に限定はないが、ソルビトール系造核剤、リン系造核剤、カルボン酸金属塩系造核剤、ポリマー造核剤、無機化合物等が挙げられる。造核剤としては、ソルビトール系造核剤、リン系造核剤、ポリマー造核剤が好ましい。
これらの造核剤の中でも、2,4,8,10-テトラ-t-ブチル-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ〔d,g〕〔1,3,2〕ジオキサホスホシン-6-オキシドナトリウム塩、1,2,3-トリデオキシ-4,6:5,7-ビス-O-[(4-プロピフェニル)メチレン]-ノニトール、およびヒドロキシ-ジ(p-t-ブチル安息香酸)アルミニウムが好ましい。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、造核剤(E)を含有することにより、好ましくは下記範囲の量で含有することにより、本発明の組成物から形成される容器等の成形体の剛性に優れる。これは結晶化度の向上による高剛性化によると推定される。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、前述のプロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)を75~93質量%、エチレン・1-ブテン共重合体(B)を2~10質量%、およびエチレン系重合体(C)を5~15質量%(ただし、成分(A)、成分(B)および成分(C)の合計量を100質量%とする。)を含み、以下に説明する要件(d1)を満たす。
要件(d1)は、本発明のプロピレン系樹脂組成物の、ASTM D-1238に準拠して、測定温度230℃、荷重2.16kgで測定されるメルトフローレート(以下、単に「MFRD」とも記載する。)が、50~200g/10分である、というものである。前記範囲は、好ましくは60~140g/10分である。
本発明の成形体は、上述した本発明のプロピレン系樹脂組成物を含むことを特徴としている。その具体例としては、本発明のプロピレン系樹脂組成物を射出成形または射出ブロー成形したものが挙げられる。
前記容器としては、洗髪剤、調髪剤、化粧品、洗剤、殺菌剤などの液体日用品用の包装容器;清涼飲料水、水、調味料などの液体用の食品包装容器;ゼリー、プリン、ヨーグルトなどの固体用の食品包装容器(デザートカップ);その他の薬品用の包装容器;工業用の液体用の包装容器などが挙げられる。
1.測定方法
(1)曲げ弾性率
ISO178に準拠し、試験温度23℃、試験速度2.0mm/分で測定した(単位はMPa)。なお、試験片は、東芝機械社製EC40射出成形機を用い、成形温度200℃、金型温度40℃で平板(厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm)を成形し使用した。
JIS K7112に準拠し、試験温度23℃及び-10℃で測定した(単位はkJ/m2)。試験片は、東芝機械社製EC40射出成形機を用い、成形温度190℃、金型温度40℃で平板(厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm)を成形して作製した。
JIS K7211-2に準拠し、試験温度-10℃、試験速度3.0m/秒でパンクチャーエネルギー(以下「衝撃エネルギー」とも記載する。)(単位はJ)を測定した。試験片は、日精樹脂工業(株)製NEX110IV射出成形機を用い、成形温度190℃、金型温度40℃で平板(厚さ2mm 幅120mm 長さ130mm)を成形して作製した。
プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)及びプロピレン系樹脂組成物のMFRは、JIS K7210に準拠し、230℃、2.16kg荷重で測定した(単位はg/10分)。
エチレン・α-オレフィン共重合体(B)及びエチレン系重合体(C)のMFRは、ASTM D1238に準拠し、190℃、2.16kg荷重で測定した(単位はg/10分)。
室温n-デカン不溶部量と室温n-デカン可溶部量は以下の方法により求めた。
プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)5gにn-デカン200mlを加え、145℃、30分間加熱溶解を行い、次に約2時間かけて、溶液を室温25℃まで冷却を行い、25℃で30分間放置した。その溶液を目開き約15μmの濾布でろ別したものを乾燥させ、室温n-デカン不溶部を得た。この室温n-デカン不溶部の質量をプロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)5gで除したものを、n-デカン不溶部量とする。
室温n-デカン可溶部の極限粘度[η](単位はdl/g)は下記のようにして決定した。
室温n-デカン可溶部量約25mgをデカリン25mlに溶解し、ウベローデ型粘度計を用いて135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定する。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定する。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求め、デカリン中135℃で測定した極限粘度[η]とした。
室温n-デカン可溶部中のエチレン含有量は13C-NMRの測定に基づき下記のようにして測定・算出し決定した。サンプルは、前記のDinsolおよびDsolの割合を求めた際に得られた析出物(α)および(β)を用いた。
13C-NMR測定条件測定装置:日本電子製LA400型核磁気共鳴装置
測定モード:BCM(Bilevel Complete decoupling)
観測周波数:100.4MHz
観測範囲:17006.8Hz
パルス幅:C核45°(7.8μ秒)
パルス繰り返し時間:5秒
試料管:5mmφ
試料管回転数:12Hz
積算回数:20000回
測定温度:125℃
溶媒:1,2,4-トリクロロベンゼン:0.35ml/重ベンゼン:0.2ml
試料量:約40mg
測定で得られたスペクトルより、下記文献(1)に準じて、モノマー連鎖分布(トリアッド(3連子)分布)の比率を決定し、前記の室温n-デカン可溶部中のエチレンに由来する構成単位のモル分率(mol%)(以下E(mol%)と記す)およびプロピレンに由来する構成単位のモル分率(mol%)(以下P(mol%)と記す)を算出した。求められたE(mol%)およびP(mol%)から下記(式1)に従い質量%に換算しプロピレン系重合体の前記の室温n-デカン可溶部中のエチレン含有量(質量%)(以下E(質量%)と記す)を算出した。
E(質量%)=E(mol%)×28×100/[P(mol%)×42+E(mol%)×28](式1)
示差操作熱量計(DSC、パーキンエルマー社製)を用いて融点(Tm)を測定した。サンプル5mg程度を炉に入れ、最初に500℃/分の速度で230℃まで昇温し、10分間保持し、次いで10℃/分の速度で降温して結晶化させた。次いで、10℃/分の速度で230℃まで昇温し、その際に吸熱ピークが得られた温度を融点(Tm)と定義した。吸熱ピークが複数個存在する場合には最も高温側のピークを融点として採用する。
エチレン・α-オレフィン共重合体(B)及びエチレン系重合体(C)の密度は、ASTM D1505によって決定することができる。
実施例、比較例において、原材料として、以下のものを使用した。
(A)プロピレンブロック共重合体類
以下のプライムポリマー製ポリプロピレン(a1)~(a3)の溶融混練によりプロピレンブロック共重合体類を作製した。
(a1)(株)プライムポリマー製、プライムポリプロ(登録商標)X860(2段重合で得られたプロピレン・エチレンブロック共重合体)
(a2)(株)プライムポリマー製、プライムポリプロJ13B(ホモPP)
(a3)(株)プライムポリマー製、プライムポリプロH-50000(ホモPP)
(B)エチレン・α-オレフィン共重合体
(B1)三井化学(株)製タフマーA-1085S(MFR(190℃、2.16kg)=1.2g/10分、密度885kg/m3)エチレン・1-ブテン共重合体
(B2)三井化学(株)製タフマーDF610(MFR(190℃、2.16kg)=1.2g/10分、密度862kg/m3)エチレン・1-ブテン共重合体
(B3)ダウ製ENGAGE(登録商標)8003(MFR(190℃、2.16kg)=1.0g/10分、密度885kg/m3)エチレン・1-オクテン共重合体
(B4)ダウ製ENGAGE8100(MFR(190℃、2.16kg)=1.0g/10分、密度870kg/m3)エチレン・1-オクテン共重合体
(C)エチレン系重合体
(C1)(株)プライムポリマー、ハイゼックス1700J(MFR(190℃、2.16kg)=17g/10分、密度968kg/m3)
(C2)(株)プライムポリマー、ハイゼックス1820J(MFR(190℃、2.16kg)=32g/10分、密度963kg/m3)
(C3)(株)プライムポリマー、ハイゼックス2200J(MFR(190℃、2.16kg)=5g/10分、密度964kg/m3)
(E)造核剤
アデカスタブNA-11(商品名、CAS番号:85209-91-2、ADEKA製)
[実施例1]
ポリプロピレン(a1)、(a2)および(a3)を、それぞれ46質量%、36質量%、18質量%の割合でドライブレンドし、さらに造核剤(E)を添加して、これらを同方向二軸混練機(品番NR2-36、ナカタニ機械(株)製、混練温度:190℃、スクリュー回転数200rpm)にて造粒し、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A1)を得た。ここではプロピレン・エチレンブロック共重合体のn-デカン溶出成分量とMFRを調整するために(a2)、(a3)を配合した。造核剤(E)の添加量は、プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A1)と他の成分とを混合して得られるプロピレン系樹脂組成物中での造核剤(E)の割合が2000ppmとなるように調節した。プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A1)の物性を表1に示す。
ポリプロピレン(a1)、(a2)および(a3)の種類および量を表1に記載のとおり変更し、プロピレン・エチレンブロック共重合体類の種類、および各重合体の割合を表2に記載のとおり変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、組成物を得た。その物性を表2に示す。
ポリプロピレン(a1)、(a2)および(a3)の種類および量を表3に記載のとおり変更し、各重合体の種類を表4に記載のとおり変更したこと以外は実施例1との同様の方法により、組成物を得た。その物性を表4に示す。
各重合体の種類を表5に記載のとおり変更したこと以外は実施例1との同様の方法により、組成物を得た。その物性を表5に示す。
Claims (7)
- 下記要件(a1)~(a5)を満たすプロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)を75~93質量%、
下記要件(b1)~(b2)を満たすエチレン・1-ブテン共重合体(B)を2~10質量%、および
下記要件(c1)~(c2)を満たすエチレン系重合体(C)を5~15質量%(但し、前記ブロック共重合体類(A)、前記共重合体(B)および前記重合体(C)の合計を100質量%とする。)を含み、
下記要件(d1)を満たすプロピレン系樹脂組成物。
(a1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が、60~200g/10分である。
(a2)室温n-デカン不溶部量が82~96質量%であり、室温n-デカン可溶部量が4~18質量%である(前記不溶部量と前記可溶部量の合計を100質量%とする)。
(a3)室温n-デカン可溶部のエチレン含有量が20~40質量%である。
(a4)室温n-デカン可溶部の極限粘度[η]が2.0~5.0dl/gである。
(a5)融点が150℃以上である。
(b1)MFR(190℃、2.16kg荷重)が、0.5~5g/10分である。
(b2)密度が860~900kg/m3である。
(c1)MFR(190℃、2.16kg荷重)が、15~80g/10分である。
(c2)密度が960~980kg/m3である。
(d1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が、50~200g/10分である。 - 請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物(ただし、ビニル芳香族化合物の重合体を含む組成物を除く。)。
- 前記プロピレン・エチレンブロック共重合体類(A)、
前記エチレン・1-ブテン共重合体(B)、
前記エチレン系重合体(C)、
任意に造核剤(E)、
任意に中和剤、酸化防止剤、熱安定剤、耐候剤、滑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、気泡防止剤、分散剤、難燃剤、抗菌剤、蛍光増白剤、架橋剤および架橋助剤から選択される添加剤、および
任意に染料および顔料から選択される着色剤
のみを含む、請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物。 - 前記エチレン・1-ブテン共重合体(B)の含有量がエチレン系重合体(C)の含有量以下である請求項1~3のいずれか一項に記載のプロピレン系樹脂組成物。
- 造核剤(E)を、前記ブロック共重合体類(A)、前記共重合体(B)および前記重合体(C)の合計100質量部に対して0.05~0.6質量部含む請求項1~4のいずれか一項に記載のプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載のプロピレン系樹脂組成物の射出成形体。
- 最も薄い部分の肉厚が0.3~2.0mmの範囲にある請求項6に記載の射出成形体。
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