DE19813399A1 - Statistische Propylencopolymerisate - Google Patents
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Abstract
Statistische Copolymerisate des Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen, DOLLAR A deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 1,4 Gew.-% liegt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer nur Ethylen enthalten ist, oder DOLLAR A deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% liegt, falls als Comonomer mindestens ein C¶4¶-C¶10¶-Alk-1-en enthalten ist, und DOLLAR A deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% beträgt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer Ethylen enthalten ist, oder DOLLAR A deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 0,75 bis 2,0 Gew.-% beträgt, falls als Comonomere nur C¶4¶-C¶10¶-Alk-1-ene enthalten sind, DOLLAR A ein Verfahren zur Herstellung der statistischen Copolymerisate des Propylens, deren Verwendung zur Herstellung von Folien, Fasern oder Formkörpern, die Folien, Fasern oder Formkörper an sich sowie biaxial gereckte Folien aus solchen statistischen Copolymerisaten des Propylens und Verfahren zu deren Herstellung.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft statistische Copolymerisate
des Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen,
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 1,4 Gew.-% liegt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer nur Ethylen enthalten ist, oder
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% liegt, falls als Comonomer mindestens ein C4-C10-Alk-1-en enthal ten ist, und
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% be trägt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer Ethylen enthalten ist, oder
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 0,75 bis 2,0 Gew.-% beträgt, falls als Comonomere nur C4-C10-Alk-1-ene enthalten sind.
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 1,4 Gew.-% liegt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer nur Ethylen enthalten ist, oder
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% liegt, falls als Comonomer mindestens ein C4-C10-Alk-1-en enthal ten ist, und
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% be trägt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer Ethylen enthalten ist, oder
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 0,75 bis 2,0 Gew.-% beträgt, falls als Comonomere nur C4-C10-Alk-1-ene enthalten sind.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung der statistischen Copolymerisate des Propylens, deren
Verwendung zur Herstellung von Folien, Fasern oder Formkörpern,
die Folien, Fasern oder Formkörper an sich sowie biaxial gereckte
Folien aus solchen statistischen Copolymerisaten des Propylens
und Verfahren zu deren Herstellung.
Propylenhomopolymerisate oder Copolymerisate aus Propylen und an
deren Alk-1-enen haben eine breite Verwendung bei der Herstellung
von Folien, Fasern oder Formkörpern aus thermoplastischen Form
massen gefunden. Häufig werden hierbei sowohl die Propylenhomopo
lymerisate als auch die Propylencopolymerisate zusammenfassend
als Polypropylen bezeichnet. Zur Herstellung von Folien und ins
besondere von biaxial gereckten Folien kommen besonders Homopoly
merisate oder statistische Copolymerisate des Propylens zum Ein
satz. Die aus diesen Materialien hergestellten biaxial gereckten
Folien werden oft auch als BOPP-("Biaxial Orientiertes Polypropy
len-")Folien bezeichnet.
Für die Herstellung von biaxial gereckten Polypropylen-Folien ist
es nicht nur erwünscht, daß die erhaltenen Folien gute mechani
sche und anwendungstechnische Eigenschaften wie Steifigkeit, Zä
higkeit, Transparenz oder Glanz aufweisen, sondern es ist vor al
lem eine gute Verarbeitbarkeit der Propylenpolymerisate erforder
lich. Eine gute Verarbeitbarkeit ergibt einerseits einen stö
rungsfrei ablaufenden Produktionsprozeß. Dies wird angestrebt, da
jede Unterbrechung der kontinuierlichen Produktion (z. B. ein
"Filmriß") ein zeitaufwendiges Wiederanfahren der Produktion not
wendig macht. Und andererseits erhält man eine bessere Qualität
der Folien, beispielsweise eine gleichmäßigere Dickenverteilung.
Ein gute Verarbeitbarkeit bedeutet auch, daß der Produktionspro
zeß nicht zu empfindlich auf Temperaturschwankungen reagiert,
d. h. daß ein großes Verarbeitungsfenster zur Verfügung steht.
Da zur Herstellung biaxial gereckter Folien herkömmliche Propy
lenhomopolymerisate nicht eingesetzt werden können, weil deren
Verarbeitbarkeit nicht ausreichend ist, werden häufig Propylenho
mopolymerisate mit angehobenen löslichen Anteilen verwendet. Aus
diesen Materialien hergestellte Folien zeigen jedoch Nachteile in
der Steifigkeit und auch die Verarbeitbarkeit ist noch verbesse
rungswürdig.
Herkömmliche statistische Propylencopolymerisate, wie sie bei
spielsweise in der EP-A 778 295 beschrieben werden, eignen sich
nicht zur Herstellung von BOPP-Folien, weil deren Steifigkeit bei
weitem zu niedrig wäre. Außerdem ist wegen der hohen löslichen
Anteile die Anwendung der Folien im Bereich Lebensmittelverpac
kungen nicht möglich.
In der EP-A 339 804 werden Reaktorblends aus einem Propylenhomo
polymerisat und einem statistischen Propylencopolymerisat be
schrieben, die vor allem zur Herstellung von orientierten Folien
geeignet sind. Solche Reaktorblends sind allerdings nur über eine
Reaktorkaskade zugänglich und somit wirtschaftlich unattraktiv.
In der US-A 4 355 144 wird vorgeschlagen, zur Verbesserung der
Dehnbarkeit ein statistisches Propylen-Ethylen-Copolymerisat mit
0,1 bis 1,0 Gew.-% Ethylen zu verwenden, das mit einem Titan
trichlorid enthaltenden Katalysator polymerisiert wird. Aller
dings wird so selbst bei sehr kleinen Ethylenmengen die Isotakti
zität des Copolymerisats drastisch herabgesetzt und man erhält
gereckte Produkte mit niedriger Steifigkeit und hohen extrahier
baren Anteilen.
Die EP-A 115 940 offenbart zur Herstellung von biaxial gedehnten
Folien geeignete Propylen-Ethylen-Copolymerisate mit 0,1 bis
2,0 mol-% Ethylen und einer hohen Isotaktizität, wobei die Iso
taktizität als Triadentaktizität im 13C-NMR-Spektrum bestimmt
wird. Diese Copolymerisate haben eine gute Dehnbarkeit, Steifig
keit, Transparenz, Schlagzähigkeit und Wärmeschrumpfbeständig
keit. Allerdings genügen sie in ihren mechanischen, optischen und
rheologischen Eigenschaften häufig noch nicht den Ansprüchen der
Hersteller von BOPP-Folien. Insbesondere weisen sie häufig nicht
gleichzeitig eine optimale Verarbeitbarkeit und sehr gute mecha
nische Eigenschaften auf.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Poly
propylene zu entwickeln, die eine weiter verbesserte Verarbeit
barkeit aufweisen und aus denen sich biaxial gereckte Folien her
stellen lassen, die eine hohe Steifigkeit, Zähigkeit und Transpa
renz besitzen.
Demgemäß wurden die eingangs definierten statistischen Copolyme
risate des Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Ato
men gefunden. Außerdem wurden ein Verfahren zur Herstellung der
statistischen Copolymerisate des Propylens, deren Verwendung zur
Herstellung von Folien, Fasern oder Formkörpern, die Folien, Fa
sern oder Formkörper an sich sowie biaxial gereckte Folien aus
solchen statistischen Copolymerisaten des Propylens und Verfahren
zu deren Herstellung gefunden.
Unter der Bezeichnung andere Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen
sollen lineare oder verzweigte Alk-1-ene mit Ausnahme des Propy
lens verstanden werden, die von zwei bis zehn Kohlenstoffatome
aufweisen. Bevorzugt sind lineare Alk-1-ene. Insbesondere sind
Ethylen, But-1-en, Pent-1-en, Hex-1-en, Hept-1-en oder Oct-1-en
oder Gemische aus diesen Comonomeren zu nennen, wobei bevorzugt
Ethylen oder But-1-en verwendet wird. Bei den besonders bevorzug
ten Copolymerisaten kann es sich um Propylen-Ethylen- oder um
Propylen-But-1-en-Copolymerisate oder um Propylen-Ethylen-
But-1-en-Terpolymerisate handeln.
Die erfindungsgemäßen statistischen Propylencopolymerisate weisen
einen Ethylen-Gehalt von 0,7 bis 1,4 Gew.-%, bevorzugt von 0,75
bis 1,2 Gew.-% auf, falls es sich bei den Propylencopolymerisaten
um Propylen-Ethylen-Copolymerisate ohne weitere Comonomere han
delt. Falls die Propylencopolymerisate als Comonomere
C4-C10-Alk-1-ene enthalten, d. h. falls es Copolymerisate aus Pro
pylen und mindestens einem C4-C10-Alk-1-en oder Copolymerisate aus
Propylen, Ethylen und mindestens einem C4-C10-Alk-1-en sind, liegt
der Gehalt an Comonomer im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% und be
vorzugt von 0,75 bis 1,9 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen Gehalte an
C4-C10-Alk-1-enen, ausgedrückt in Gew.-%, liegen etwas höher als
die an Ethylen, da die Beeinflussung der Polymereigenschaften
durch den Comonomereinbau über das molekulare Verhältnis der Mo
nomere erfolgt.
Des weiteren zeichnen sich die erfindungsgemäßen Propylencopoly
merisate durch einen in kaltem Xylol löslichen Anteil von 1,0 bis
2,5 Gew.-%, insbesondere von 1,5 bis 2,0 Gew.-%, aus, falls in den
Propylencopolymerisaten Ethylen enthalten ist, d. h. es sich um
Propylen-Ethylen-Copolymerisate oder Copolymerisate aus Propylen,
Ethylen und mindestens einem C4-c10-Alk-1-en handelt. Handelt es
sich bei den Propylencopolymerisaten um Copolymerisate aus Propy
len und mindestens einem C4-C10-Alk-1-en, jedoch ohne Ethylen,
liegt der in kaltem Xylol löslichen Anteil im Bereich von 0,75
bis 2,0 Gew.-% und bevorzugt von 0,8 bis 1,4 Gew.-%.
Die xylollöslichen Anteile der erfindungsgemäßen Copolymerisate
liegen etwas höher, wenn Ethylen als Comonomer eingesetzt wird,
weil Ethylen vorwiegend im niedermolekularen Bereich eingebaut
wird.
Unter den in kaltem Xylol löslichen Anteilen sind die nach einem
Verfahren analog der ISO-Norm 1873-1: 1991 bestimmten Anteile zu
verstehen. Hierzu werden 5 g Polypropylen in 500 ml destilliertes
Xylol, das zuvor auf 100°C erhitzt wurde, gegeben. Anschließend
erhitzt man die Mischung auf den Siedepunkt des Xylols und hält
60 min bei dieser Temperatur. Daraufhin wird innerhalb von 20 min
mit einem Kältebad auf 5°C abgekühlt und dann wieder auf 20°C er
wärmt. Diese Temperatur wird für 30 min gehalten. Das ausgefal
lene Polymerisat filtriert man ab. Von dem Filtrat werden exakt
100 ml abgefüllt und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer
entfernt. Der verbleibende Rückstand wird für ca. 2 h bei
80°C/250 mbar bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und nach dem Er
kalten ausgewogen.
Der xylollösliche Anteil ergibt sich aus
mit
XL = xylollöslicher Anteil in %,
g = gefundene Menge in g,
G = Produkteinwaage in g,
V = Volumen der eingesetzten Filtratmenge in ml.
XL = xylollöslicher Anteil in %,
g = gefundene Menge in g,
G = Produkteinwaage in g,
V = Volumen der eingesetzten Filtratmenge in ml.
Überraschenderweise ist gerade dann die Verarbeitbarkeit zu bia
xial gereckten Folien besonders gut, wenn der xylollösliche An
teil im oben angegebenen Bereich liegt.
Es wurde nun gefunden, daß die statistischen Copolymerisate des
Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen besonders
dann zur Herstellung von biaxial gereckten Folien geeignet sind,
d. h. eine gute Verarbeitbarkeit zeigen, wenn sich die Viskosität
ihrer Schmelze in der Nähe der Schmelztemperatur nur wenig än
dert. Unter der Schmelztemperatur wird in diesem Zusammenhang die
niedrigste Temperatur verstanden, bei der das Polymerisat voll
ständig aufgeschmolzen ist, und unter Schmelze das Polymerisat im
vollständig oder teilweise aufgeschmolzenen Zustand. Eine geringe
Abhängigkeit der Fließeigenschaften der Schmelze von der Tempera
tur ist insbesondere vorteilhaft, da sich die Temperatur der Po
lymerisatschmelze im Laufe der Folienherstellung mehrfach ändert,
wobei Temperaturgradienten auftreten können, die sehr hoch sind.
Eine Erfassung der Änderung der Viskosität mit der Temperatur ge
lingt beispielsweise dadurch, daß man die Werte Q5 oder Q3 be
stimmt, wobei der Q5-Wert sich aus
ergibt, µ(Tm) die Dehnviskosität des statistischen Copolymerisats
des Propylens bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Copoly
merisat vollständig aufgeschmolzen ist, µ(Tm-5K) die Dehnviskosi
tät bei der um 5K niedrigeren Temperatur und µ(Tm-3K) die Dehnvis
kosität bei der um 3K niedrigeren Temperatur bedeuten und bei al
len Temperaturen T die Dehnviskositäten µ(T) 2 Sekunden nach Dehn
beginn bei einer konstanten Dehngeschwindigkeit (Hencky-Dehnrate)
von 0,2 s-1 bestimmt werden.
Die Messung der Dehnviskositäten erfolgt in der Regel mittels ei
nes Dehnrheometers. Solche Geräte sind beispielsweise von der Fa.
Rheometric Scientific kommerziell erhältlich. Bei diesen wird
eine rechteckige Probe durch zwei Paare von Klemmen mit konstan
ter Hencky-Dehnrate ( = l-1 dl/dt) gestreckt, wobei die Probe
auf einem Strom heißen Stickstoffs schwebt. Um Orientierungen in
der Probe zu vermeiden, wird das zu untersuchende Polymerisat zu
nächst durch eine Düse extrudiert, dann zu einem flachen Streifen
von 2 mm Dicke gepreßt und langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.
Aus dem Streifen wird eine rechteckige Probe von 2 × 8 × 56 mm3
geschnitten, die Probe in das vorgewärmte Dehnrheometer einge
legt, nach dem Einbau zehn Minuten bei dieser Temperatur gehalten
und dann gestreckt. Da mit einer konstanten Hencky-Dehnrate ge
arbeitet wird, ist die Dehnung ε direkt proportional zu der Zeit.
Als gut geeignet hat sich eine Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 her
ausgestellt.
Erfolgt die Messung bei einer Temperatur, bei der die Probe voll
ständig aufgeschmolzen ist, steigt die Viskosität im Verlauf der
Messung (d. h. mit zunehmender Dehnung) an, um dann auf ein Pla
teau abzuflachen. Beispielhaft kann man ein solches Verhalten in
der 166°C-Kurve der nachstehenden Fig. 1 erkennen. Die Dehnvisko
sität verläuft entsprechend dem Dreifachen der Scherviskosität
(Trouton-Viskosität). Bei Temperaturen, bei denen die Probe nur
teilweise aufgeschmolzen ist, ist eine kristallisationsinduzierte
Dehnverfestigung zu beobachten (151°C-Kurve in Fig. 1). Die Kur
vensteigung wird mit zunehmender Dehnung ε größer und die Dehnvis
kosität steigt über die Trouton-Viskosität.
Da die Viskositäten auch von der Dehnung der Probe (d. h. vom
Zeitpunkt des Dehnexperiments) abhängen, ist es notwendig, die
Dehnviskositäten µ(T) unterschiedlicher Temperaturen bei gleicher
Dehnung ε (d. h. zum gleichen Zeitpunkt t des Dehnexperiments) mit
einander zu vergleichen. Hierbei hat sich für die Hencky-Dehn
rate = 0,2 s-1 der Zeitpunkt t = 2 s (d. h. ε = 0,4) als geei
gnet herausgestellt. Die Dehnviskositäten µ(T) werden also vor
zugsweise 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-
Dehnrate von 0,2 s-1 bestimmt.
Die Schmelztemperatur Tm, bei der das Copolymerisat gerade voll
ständig aufgeschmolzen ist, kann aus einem Diagramm der logarith
misch aufgetragenen Dehnviskosität µ(T) 2 Sekunden nach Dehnbeginn
bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 gegen die Tem
peratur T entnommen werden. Hierbei ist Schmelztemperatur Tm die
Temperatur, bei der die Dehnviskosität um weniger als 7,5% höher
liegt als bei T + 1K und um 7,5% oder mehr tiefer liegt als bei
T-1K. Dies ist beispielhaft in der nachstehenden Fig. 2 darge
stellt. Die Schmelztemperatur Tm ist in dieser Darstellung die
Temperatur, bei der eine Gerade mit der negativen Steigung 7,5%
die Kurve der Dehnviskositäten µ(T) gegen die Temperatur T gerade
tangiert.
Die erfindungsgemäßen Propylencopolymerisate zeichnen sich durch
eine geringe Abhängigkeit der Fließeigenschaften von der Tempera
tur aus und lassen sich somit besonders gut zu biaxial gereckten
Folien verarbeiten. Dies äußert sich darin, daß in einem Dia
gramm, in dem analog der nachstehenden Fig. 2 µ(T) gegen die Tem
peratur T aufgetragen ist, µ(T) bei Temperatur kleiner als Tm nur
langsam ansteigt. Die erfindungsgemäßen Propylencopolymerisate
weisen somit hohe Q-Werte auf. (Würde µ(T) mit abnehmender Tempe
ratur nicht ansteigen, wäre Q gleich 1000). Der Q5-Wert der erfin
dungsgemäßen Copolymerisate ist bevorzugt größer oder gleich 200
und insbesondere größer oder gleich 300. Der Q3-Wert ist bevorzugt
größer oder gleich 350 und insbesondere größer oder gleich 500.
Die teilkristallinen Polymerisate sind auch dann zur Herstellung
von biaxial gereckten Folien besonders gut geeignet, wenn sich
bei partiellem Aufschmelzen der Polymerisate eine große Dehnver
festigung zeigt. Als Maß der Dehnverfestigung kann man den Faktor
SH ("Strain Hardening") ermitteln. Hierzu wird aus Diagrammen
analog der nachstehenden Fig. 1 zum einen die maximale Steigung
der Dehnviskosität bei Temperaturen kleiner Tm-5K und zum anderen
die Steigung 1 Sekunde nach Dehnbeginn bei einer konstanten
Hencky-Dehnrate E von 0,2 s-1 und einer Temperatur von Tm-5K be
stimmt. Der Faktor SH ist dann entsprechend der Formel
in der m für die Steigung steht, das Verhältnis dieser beiden
Steigungen. Die erfindungsgemäßen Propylencopolymerisate weisen
bevorzugt Faktoren SH größer als 1,5 auf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Effekte stark ausgeprägt
sind und die Kenngröße PI ("Processability Index"), die sich nach
der Formel
PI = ln(SH + 1).(ln Q3 + ln Q5)
ergibt, einem möglichst großen Wert annimmt. Die Größe PI gibt
ein Maß für die Breite des Verarbeitungsfensters wieder und ist
gleichzeitig eine Maßzahl für die Gleichmäßigkeit des zu erwar
tenden Folienprofils. Ein hoher PI steht für ein breites Verar
beitungsfenster und eine gleichmäßige Foliendicke.
Die erfindungsgemäßen Propylencopolymerisate weisen bevorzugt
Werte PI größer 18 und insbesondere größer 20 auf.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen statistischen Copolymeri
sate des Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen
kann in den üblichen, für die Polymerisation von Alk-1-enen ver
wendeten Reaktoren entweder absatzweise oder bevorzugt konti
nuierlich u. a. in Lösung, als Suspensionspolymerisation oder als
Gasphasenpolymerisation durchgeführt werden. Geeignete Reaktoren
sind beispielsweise kontinuierlich betriebene Rührreaktoren,
Schleifenreaktoren oder Wirbelbettreaktoren. Selbstverständlich
kann die Reaktion auch in einer Reihe von mehreren, hintereinan
der geschalteten Reaktoren durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt
die Polymerisation in der Gasphase. Geeignete Gasphasenreaktoren
sind hierbei Wirbelbettreaktoren sowie horizontal oder vertikal
gerührte Pulverbettreaktoren. Insbesondere werden Pulverbettreak
toren eingesetzt, bei denen das Reaktionsbett durch vertikale
Rührer in Bewegung gehalten werden. Das Reaktionsbett besteht im
allgemeinen aus dem Polymerisat, das im jeweiligen Reaktor produ
ziert wird.
Bevorzugt erfolgt die Polymerisation der erfindungsgemäßen stati
stischen Propylencopolymerisate aus der Gasphase heraus bei Tem
peraturen im Bereich von 50 bis 100°C, bevorzugt von 60 bis 90°C,
und Drücken im Bereich von 15 bis 40 bar, bevorzugt von 20 bis
35 bar, in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysatorsystems ent
haltend,
- a) eine titanhaltige Feststoffkomponente, enthaltend mindestens eine halogenhaltige Magnesiumverbindung und einen Elektronen donor,
- b) eine Aluminiumverbindung und
- c) eine weitere Elektronendonorverbindung.
In der Regel beträgt die mittlere Verweilzeit von 0,5 bis
5 Stunden, bevorzugt von 0,5 bis 3 Stunden. Das Verhältnis der
Partialdrücke von Propylen zu dem der Comonomere wird bevorzugt
auf von 400 : 1 bis 15 : 1 eingestellt. Handelt es sich bei den sta
tistischen Copolymerisaten um Propylen-Ethylen-Copolymerisate,
beträgt das Verhältnis der Partialdrücke von Propylen zu Ethylen
besonders bevorzugt von 200 : 1 bis 30 : 1 und insbesondere von 150 : 1
bis 50 : 1. Enthalten die statistischen Propylen-Copolymerisate als
Comonomere mindestens ein C4-C10-Alk-1-en, beträgt das Verhältnis
der Partialdrücke von Propylen zu dem der Comonomere besonders
bevorzugt von 350 : 1 bis 30 : 1 und insbesondere von 250 : 1 bis 40 : 1.
Zur Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) werden
als Titanverbindungen im allgemeinen die Halogenide oder Alkoho
late des drei- oder vierwertigen Titans verwendet, wobei auch Ti
tanalkoxyhalogenverbindungen oder Mischungen verschiedener Titan
verbindungen in Betracht kommen. Beispiele für geeignete Titan
verbindungen sind TiBr3, TiBr4, TiCl3, TiCl4, Ti(OCH3)Cl3,
Ti(OC2H5)Cl3, Ti(O-iso-C3H7)Cl3, Ti(O-n-C4H9)Cl3, Ti(OC2H5)Br3,
Ti(O-n-C4H9)Br3, Ti(OCH3)2Cl2, Ti(OC2H5)2Cl2, Ti(O-n-C4H9)2Cl2,
Ti(OC2H5)2Br2, Ti(OCH3)3Cl, Ti(OC2H5)3Cl, Ti(O-n-C4H9)3Cl
Ti(OC2H5)3Br, Ti(OCH3)4, Ti(OC2H5)4 oder Ti(O-n-C4H9)4. Bevorzugt
werden die Titanverbindungen eingesetzt, die als Halogen Chlor
enthalten. Ebenfalls bevorzugt sind die Titanhalogenide, die ne
ben Titan nur Halogen enthalten, und hierbei vor allem die Ti
tanchloride und insbesondere Titantetrachlorid.
Die titanhaltige Feststoffkomponente a) enthält mindestens eine
oder eine Mischung verschiedener halogenhaltiger Magnesiumverbin
dungen. Als Halogene werden hierbei Chlor, Brom, Jod oder Fluor
oder Mischungen aus zwei oder mehr Halogenen verstanden, wobei
Chlor oder Brom und insbesondere Chlor bevorzugt sind.
Die halogenhaltigen Magnesiumverbindungen werden entweder bei der
Herstellung der titanhaltige Feststoffkomponente a) direkt einge
setzt oder bei deren Herstellung gebildet. Als Magnesiumverbin
dungen, die sich zur Herstellung der titanhaltige Feststoffkompo
nente a) eignen, kommen vor allem die Magnesiumhalogenide, wie
insbesondere die Chloride oder Bromide, oder Magnesiumverbindun
gen, aus denen die Halogenide in üblicher Weise z. B. durch Umset
zung mit Halogenierungsmitteln erhalten werden können wie Magne
siumalkyle, Magnesiumaryle, Magnesiumalkoxy- oder Magnesiumarylo
xyverbindungen oder Grignardverbindungen in Betracht. Geeignete
Halogenierungsmitteln sind beispielsweise Halogene, Halogenwas
serstoffe, SiCl4 oder CCl4 und bevorzugt Chlor oder Chlorwasser
stoff.
Beispiele für halogenfreie Verbindungen des Magnesiums, die zur
Herstellung der titanhaltige Feststoffkomponente a) geeignet
sind, sind Diethylmagnesium, Di-n-propylmagnesium, Di-iso-propyl
magnesium, Di-n-butylmagnesium, Di-sek.-butylmagnesium, Di-tert.
butylmagnesium, Diamylmagnesium, n-Butylethylmagnesium, n-Butyl
sek.-butylmagnesium, n-Butyloctylmagnesium, Diphenylmagnesium,
Diethoxymagnesium, Di-n-propyloxymagnesium, Di-iso-propyloxyma
gnesium, Di-n-butyloxymagnesium, Di-sek. -butyloxymagnesium, Di
tert.-butyloxymagnesium, Diamyloxymagnesium, n-Butyloxyethoxyma
gnesium, n-Butyloxy-sek.-butyloxymagnesium, n-Butyloxyoctyloxyma
gnesium oder Diphenoxymagnesium. Von diesen sind n-Butylethylma
gnesium oder n-Butyloctylmagnesium besonders bevorzugt.
Als Beispiele für Grignardverbindungen sind Methylmagnesiumchlo
rid, Ethylmagnesiumchlorid, Ethylmagnesiumbromid, Ethylmagnesium
jodid, n-Propylmagnesiumchlorid, n-Propylmagnesiumbromid, n-Bu
tylmagnesiumchlorid, n-Butylmagnesiumbromid, sek.-Butylmagnesi
umchlorid, sek.-Butylmagnesiumbromid, tert.-Butylmagnesiumchlo
rid, tert.-Butylmagnesiumbromid, Hexylmagnesiumchlorid, Octylmag
nesiumchlorid, Amylmagnesiumchlorid, Isoamylmagnesiumchlorid,
Phenylmagnesiumchlorid und Phenylmagnesiumbromid zu nennen.
Bevorzugt werden außer Magnesiumdichlorid oder Magnesiumdibromid
vor allem die Magnesiumdi-(C1-C10-alkyl)-Verbindungen zur Herstel
lung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) eingesetzt.
Darüber hinaus enthält die titanhaltige Feststoffkomponente a)
Elektronendonorverbindungen, beispielsweise mono- oder polyfunk
tionelle Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäure
ester, ferner Ketone, Ether, Alkohole, Lactone oder
phosphor- oder siliciumorganische Verbindungen.
Bevorzugt werden als Elektronendonorverbindungen innerhalb der
titanhaltigen Feststoffkomponente Carbonsäurederivate und insbe
sondere Phthalsäurederivate der allgemeinen Formel (II)
verwendet, wobei X und Y jeweils für ein Chlor- oder Bromatom
oder einen C1-C10-Alkoxyrest oder gemeinsam für Sauerstoff in An
hydridfunktion stehen. Besonders bevorzugte Elektronendonorver
bindungen sind Phthalsäureester, wobei X und Y einen C1-C8-Alkoxy
rest, beispielsweise einen Methoxy-, Ethoxy-, n-Propyloxy-, iso-
Propyloxy-, n-Butyloxy-, sek.-Butyloxy-, iso-Butyloxy- oder einen
tert.-Butyloxyrest, bedeuten. Beispiele für vorzugsweise einge
setzte Phthalsäureester sind Diethylphthalat, Di-n-butylphthalat,
Di-iso-butylphthalat, Di-n-pentylphthalat, Di-n-hexylphthalat,
Di-n-heptylphthalat, Di-n-octylphthalat oder Di-2-ethylhexylph
thalat.
Weiter bevorzugte Elektronendonorverbindungen innerhalb der
titanhaltigen Feststoffkomponente sind Diester von 3- oder
4-gliedrigen, gegebenenfalls substituierten Cycloalkyl-1,2-di
carbonsäuren, sowie Monoester von substituierten Benzophe
non-2-carbonsäuren oder substituierten Benzophenon-2-carbonsäu
ren. Als Hydroxyverbindungen werden bei diesen Estern die bei
Veresterungsreaktionen üblichen Alkanole verwendet, beispiels
weise C1-C15-Alkanole oder C1-C7-Cycloalkanole die ihrerseits
eine oder mehrere C1-C10-Alkylgruppen tragen können, ferner
C6-C10-Phenole.
Es können auch Mischungen verschiedener Elektronendonorverbindun
gen verwendet werden.
Bei der Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) wer
den in der Regel pro Mol der Magnesiumverbindung von 0,05 bis
2,0 mol, bevorzugt von 0,2 bis 1,0 mol, der Elektronendonorver
bindungen eingesetzt.
Darüber hinaus enthält die titanhaltige Feststoffkomponente a) in
einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein anor
ganisches Oxid als Träger. Es wird in der Regel ein feinteiliges
anorganisches Oxid als Träger verwendet, welches einen mittleren
Teilchendurchmesser von 5 bis 200 µm, bevorzugt von 20 bis 70 µm,
aufweist. Unter dem mittleren Teilchendurchmesser ist hierbei der
volumenbezogene Mittelwert (Medianwert) der durch Coulter-Coun
ter-Analyse nach ASTM Standard D 4438 bestimmten Korngrößenver
teilung zu verstehen.
Vorzugsweise sind die Körner des feinteilige anorganischen Oxids
aus Primärpartikeln zusammengesetzt, die einen mittleren Teil
chendurchmesser der Primärpartikel von 1 bis 20 µm, insbesondere
von 3 bis 10 µm aufweisen. Bei den sogenannten Primärpartikeln
handelt es sich um poröse, granuläre Oxidpartikel, welche im all
gemeinen durch Mahlung aus einem Hydrogel des anorganischen Oxids
erhalten werden. Es ist auch möglich die Primärpartikeln vor ih
rer Weiterverarbeitung zu sieben.
Weiterhin ist das bevorzugt zu verwendende anorganische Oxid auch
dadurch charakterisiert, daß es Hohlräume bzw. Kanäle mit einem
mittleren Durchmesser von 0,1 bis 20 µm, insbesondere von 1 bis
15 µm, aufweist, deren makroskopischer Volumenanteil am Gesamtpar
tikel im Bereich von 5 bis 30%, insbesondere im Bereich von
10 bis 30%, liegt.
Die Bestimmung der mittleren Teilchendurchmesser der Primärparti
kel, der mittleren Durchmesser der Hohlräume bzw. Kanäle sowie
des makroskopischen Volumenanteils der Hohlräume und Kanäle des
anorganischen Oxids erfolgt zweckmäßigerweise durch Bildanalyse
mit Hilfe der Scanning Electron Mikroscopy (Rasterelektronen
mikroskopie) bzw. der Electron Probe Micro Analysis (Elektronen
strahl-Mikrobereichsanalyse) jeweils an Kornoberflächen und an
Kornquerschnitten des anorganischen Oxids. Die erhaltenen elek
tronenmikroskopischen Aufnahmen werden ausgewertet und daraus die
mittleren Teilchendurchmesser der Primärpartikel sowie der makro
skopische Volumenanteil der Hohlräume und Kanäle bestimmt. Die
Bildanalyse erfolgt vorzugsweise durch Überführung des elektro
nenmikroskopischen Datenmaterials in ein Grauwert-Binärbild und
die digitale Auswertung mittels einer geeigneten EDV-Programms.
Das bevorzugt zu verwendende anorganische Oxid kann beispiels
weise durch Sprühtrockenen des vermahlenen Hydrogels, welches
hierzu mit Wasser oder einem aliphatischen Alkohol vermischt
wird, erhalten werden. Solche feinteiligen anorganischen Oxide
sind auch im Handel erhältlich.
Das feinteilige anorganische Oxid weist ferner üblicherweise ein
Porenvolumen von 0,1 bis 10 cm3/g, bevorzugt von 1,0 bis
4,0 cm3/g, und eine spezifische Oberfläche von 10 bis 1000 m2/g,
bevorzugt von 100 bis 500 m2/g, auf, wobei hier die durch Queck
silber-Porosimetrie nach DIN 66 133 und durch Stickstoff-Adsorp
tion nach DIN 66 131 bestimmten Werte zu verstehen sind.
Als anorganische Oxide kommen vor allem die Oxide des Siliciums,
des Aluminiums, des Titans oder eines der Metalle der I. bzw. der
II. Hauptgruppe des Periodensystems in Betracht. Bevorzugte Oxide
sind beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Schichtsi
likate. Besonders bevorzugt wird Siliciumoxid (Kieselgel) verwen
det. Es können auch Mischoxide wie Aluminiumsilikate oder Magne
siumsilikate eingesetzt werden.
Die als Träger eingesetzten anorganischen Oxide enthalten auf ih
rer Oberfläche Wasser. Dieses Wasser ist zum Teil physikalisch
durch Adsorption und zum Teil chemisch in Form von Hydroxylgrup
pen gebunden. Durch thermische oder chemische Behandlung kann der
Wassergehalt des anorganischen Oxids reduziert oder ganz besei
tigt werden, wobei in der Regel bei einer chemischen Behandlung
übliche Trocknungsmittel wie SiCl4, Chlorsilane oder Aluminiumal
kyle zum Einsatz kommen. Der Wassergehalt geeigneter anorgani
scher Oxide beträgt von 0 bis 6 Gew.-%. Der Wassergehalt wird
üblicherweise dadurch bestimmt, daß man das anorganische Oxid bei
160°C unter Normaldruck bis zur Gewichtskonstanz trocknet. Die
Gewichtsabnahme entspricht dem ursprünglichen Wassergehalt. Vor
zugsweise wird ein anorganische Oxid in der Form, wie es im Han
del erhältlich ist, ohne weitere Behandlung eingesetzt.
Falls ein anorganisches Oxid zu Einsatz kommt, liegen das anorga
nische Oxid und die Magnesiumverbindung innerhalb der titan
haltigen Feststoffkomponente a) bevorzugt in solchen Mengen vor,
daß pro Mol des anorganischen Oxids von 0,1 bis 1,0 mol, ins
besondere von 0,2 bis 0,5 mol der Verbindung des Magnesiums vor
handen sind.
Bei der Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) kom
men in der Regel ferner C1-C8-Alkanole wie Methanol, Ethanol, n-
Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol,
Isobutanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Oktanol oder 2-Ethylhexanol
oder deren Mischungen zum Einsatz. Bevorzugt wird Ethanol verwen
det.
Die titanhaltige Feststoffkomponente kann nach an sich bekannten
Methoden hergestellt werden. Beispiele dafür sind u. a. in der
EP-A 45 975, der EP-A 45 977, der EP-A 86 473, der EP-A 171 200,
der GB-A 2 111 066, der US-A 48 57 613 und der US-A 52 88 824 be
schrieben.
Bei der Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) wird
bevorzugt folgendes zweistufige Verfahren angewandt:
In der ersten Stufe versetzt man zunächst in einem inerten Lö sungsmittel, bevorzugt einem flüssigen Alkan oder einem aromati schen Kohlenwasserstoff, z. B. Toluol oder Ethylbenzol, das anor ganische Oxid mit einer Lösung der magnesiumhaltigen Verbindung, wonach man dieses Gemisch von 0,5 bis 5 Stunden bei einer Tem peratur von 10 bis 120°C in der Regel unter Rühren reagieren läßt. Anschließend fügt man, üblicherweise unter ständigem Rühren, ein Halogenierungsmittel im wenigstens zweifachen, bevorzugt im we nigstens fünffachen molaren Überschuß, bezogen auf die magnesium haltige Verbindung, hinzu, wobei man etwa 30 bis 120 Minuten rea gieren läßt. Danach gibt man bei einer Temperatur von -20 bis 150°C das C1-C8-Alkanol sowie die Titanverbindung und die Elektro nendonorverbindung hinzu. Die Zugabe der Titanverbindung und der Elektronendonorverbindung kann gleichzeitig mit dem C1-c8-Alkanol erfolgen, man kann jedoch auch zunächst das C1-C8-Alkanol von etwa 10 bis 120 Minuten bei einer Temperatur von 0 bis 100°C auf das Zwischenprodukt einwirken lassen. Man setzt pro Mol Magnesium von 1 bis 5 mol, bevorzugt von 1,6 bis 4 mol des C1-C8-Alkanols, von 1 bis 15 mol, bevorzugt von 2 bis 19 mol der Titanverbindung und von 0,01 bis 1 mol, bevorzugt von 0,3 bis 0,7 mol, der Elektro nendonorverbindung ein. Dieses Gemisch läßt man wenigstens 10 Mi nuten, insbesondere wenigstens 30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 150°C, bevorzugt von 60 bis 130°C, im allgemei nen unter Rühren reagieren. Der so erhaltene feste Stoff wird an schließend abfiltriert und mit einem C7-C10-Alkylbenzol, bevorzugt mit Ethylbenzol, gewaschen.
In der ersten Stufe versetzt man zunächst in einem inerten Lö sungsmittel, bevorzugt einem flüssigen Alkan oder einem aromati schen Kohlenwasserstoff, z. B. Toluol oder Ethylbenzol, das anor ganische Oxid mit einer Lösung der magnesiumhaltigen Verbindung, wonach man dieses Gemisch von 0,5 bis 5 Stunden bei einer Tem peratur von 10 bis 120°C in der Regel unter Rühren reagieren läßt. Anschließend fügt man, üblicherweise unter ständigem Rühren, ein Halogenierungsmittel im wenigstens zweifachen, bevorzugt im we nigstens fünffachen molaren Überschuß, bezogen auf die magnesium haltige Verbindung, hinzu, wobei man etwa 30 bis 120 Minuten rea gieren läßt. Danach gibt man bei einer Temperatur von -20 bis 150°C das C1-C8-Alkanol sowie die Titanverbindung und die Elektro nendonorverbindung hinzu. Die Zugabe der Titanverbindung und der Elektronendonorverbindung kann gleichzeitig mit dem C1-c8-Alkanol erfolgen, man kann jedoch auch zunächst das C1-C8-Alkanol von etwa 10 bis 120 Minuten bei einer Temperatur von 0 bis 100°C auf das Zwischenprodukt einwirken lassen. Man setzt pro Mol Magnesium von 1 bis 5 mol, bevorzugt von 1,6 bis 4 mol des C1-C8-Alkanols, von 1 bis 15 mol, bevorzugt von 2 bis 19 mol der Titanverbindung und von 0,01 bis 1 mol, bevorzugt von 0,3 bis 0,7 mol, der Elektro nendonorverbindung ein. Dieses Gemisch läßt man wenigstens 10 Mi nuten, insbesondere wenigstens 30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 150°C, bevorzugt von 60 bis 130°C, im allgemei nen unter Rühren reagieren. Der so erhaltene feste Stoff wird an schließend abfiltriert und mit einem C7-C10-Alkylbenzol, bevorzugt mit Ethylbenzol, gewaschen.
In der zweiten Stufe extrahiert man den aus der ersten Stufe
erhaltenen Feststoff bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 150°C
mit überschüssigem Titantetrachlorid oder einer im Überschuß vor
liegenden Lösung von Titantetrachlorid in einem inerten Lösungs
mittel, vorzugsweise einem C7-C10-Alkylbenzol, wobei das Lösungs
mittel wenigstens 5 Gew.-% Titantetrachlorid enthält. Die Extrak
tion wird in der Regel wenigstens 30 Minuten lang durchgeführt.
Danach wäscht man das Produkt solange mit einem flüssigen Alkan,
bis der Gehalt der Waschflüssigkeit an Titantetrachlorid weniger
als 2 Gew.-% beträgt.
Geeignete Aluminiumverbindungen b) sind neben Trialkylaluminium
auch solche Verbindungen, bei denen eine Alkylgruppe durch eine
Alkoxygruppe oder durch ein Halogenatom, beispielsweise durch
Chlor oder Brom, ersetzt ist. Die Alkylgruppen können gleich oder
voneinander verschieden sein. Es kommen lineare oder verzweigte
Alkylgruppen in Betracht. Bevorzugt werden Trialkylaluminium
verbindungen verwendet, deren Alkylgruppen jeweils 1 bis 8
C-Atome aufweisen, beispielsweise Trimethylaluminium, Triethylalu
minium, Tri-iso-butylaluminium, Trioctylaluminium oder Methyldie
thylaluminium oder Mischungen daraus.
Neben der Aluminiumverbindung b) verwendet man als weiteren Coka
talysator Elektronendonorverbindungen c) wie mono- oder polyfunk
tionelle Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäuree
ster, ferner Ketone, Ether, Alkohole, Lactone, sowie phosp
hor- und siliciumorganische Verbindungen, wobei die Elektronendo
norverbindungen c) gleich oder verschieden von den zur Herstel
lung der titanhaltige Feststoffkomponente a) eingesetzten Elek
tronendonorverbindungen sein können. Bevorzugte Elektronendonor
verbindungen sind dabei siliciumorganische Verbindungen der all
gemeinen Formel (I)
R1nSi(OR2)4-n (I)
wobei R1 gleich oder verschieden ist und eine C1-C20-Alkylgruppe,
eine 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe, die ihrerseits durch
C1-C10-Alkyl substituiert sein kann, eine C6-C18-Arylgruppe oder
eine C6-C18-Aryl-C1-C10-alkylgruppe bedeutet, R2 gleich oder ver
schieden ist und eine C1-C20-Alkylgruppe bezeichnet und n für die
ganzen Zahlen 1, 2 oder 3 steht. Besonders bevorzugt werden sol
che Verbindungen, in denen R1 eine C1-C8-Alkylgruppe oder eine
5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe sowie R2 eine C1-C4-Alkylgrup
pe bedeutet und n für die Zahlen 1 oder 2 steht.
Unter diesen Verbindungen sind insbesondere Diisopropyldimethoxy
silan, Isobutylisopropyldimethoxysilan, Diisobutyldimethoxysilan,
Dicyclopentyldimethoxysilan, Dicyclohexyldimethoxysilan, Cyclohe
xylmethyldimethoxysilan, Isopropyl-tert.-butyldimethoxysilan,
Isobutyl-sek.-butyldimethoxysilan und Isopropyl-sek.-butyldime
thoxysilan hervorzuheben. Ganz besonders bevorzugt ist Dicyclo
pentyldimethoxysilan.
Die als Cokatalysatoren wirkenden Verbindungen b) und c) kann man
sowohl einzeln, nacheinander in beliebiger Reihenfolge als auch
gleichzeitig zusammen auf die titanhaltige Feststoffkomponente a)
einwirken lassen. Üblicherweise geschieht dies bei Temperaturen
von 0 bis 150°C, insbesondere von 20 bis 90°C und Drücken
von 1 bis 100 bar, insbesondere von 1 bis 40 bar.
Bevorzugt wird der Cokatalysator b) in einer solchen Menge einge
setzt, daß das Atomverhältnis zwischen Aluminium aus der Alumini
umverbindung b) und Titan aus der titanhaltigen Feststoffkompo
nente a) von 10 : 1 bis 800 : 1, insbesondere von 20 : 1 bis 200 : 1 be
trägt.
Das Molverhältnis zwischen der Aluminiumverbindung b) und der
weiteren Elektronendonorverbindung c) liegt im bevorzugten Ver
fahren im Bereich von 20 : 1 bis 2 : 1 und insbesondere von 15 : 1
bis 5 : 1.
Die Molmasse der statistischen Copolymerisate des Propylens kann
durch Zugabe von in der Polymerisationstechnik gebräuchlichen
Reglern, beispielsweise von Wasserstoff, kontrolliert und über
einen weiten Bereich eingestellt werden. Weiterhin ist es mög
lich, inerte Lösungsmittel wie Toluol oder Hexan, Inertgas wie
Stickstoff oder Argon und kleinere Mengen Polypropylenpulver mit
zuverwenden. Die erfindungsgemäßen statistischen Propylencopoly
merisate weisen vorzugsweise Molmassen (Gewichtsmittel) von
80 000 bis 600 000 g/mol auf. Ihre Schmelze-Fließraten (MFR), bei
230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg, nach ISO 1133 liegen im
Bereich von 0,1 bis 100 g/10 min, insbesondere im Bereich von
0,5 bis 50 g/10 min.
Üblicherweise enthalten die erfindungsgemäßen statistischen Pro
pylencopolymerisate Additive wie Stabilisatoren, Gleit- und Ent
formungsmittel, Füllstoffe, Nukleierungsmittel, Antistatika,
Weichmacher, Farbstoffe, Pigmente oder Flammschutzmittel, die vor
der Anwendung in üblichen Mengen zugesetzt werden. In der Regel
werden diese bei der Granulierung des pulverförmig anfallenden
Polymerisationsprodukts in das Polymerisat eingearbeitet.
Übliche Stabilisatoren sind Antioxidantien wie sterisch gehin
derte Phenole, Verarbeitungsstabilisatoren wie Phosphite oder
Phosphonite, Säurefänger wie Calcium- oder Zinkstearat oder Dihy
drotalcit, sterisch gehinderte Amine oder auch UV-Stabilisatoren.
Im allgemeinen enthalten die erfindungsgemäßen Polymerisate einen
oder mehrere der Stabilisatoren in Mengen bis zu 2 Gew.-%.
Geeignete Gleit- und Entformungsmittel sind beispielsweise Fett
säuren, Calcium- oder Zinksalze der Fettsäuren, Fettsäureamide
oder niedermolekulare Polyolefinwachse, die üblicherweise in Kon
zentrationen bis 2 Gew.-% eingesetzt werden.
Als Füllstoffe für die statistischen Propylencopolymerisate kom
men z. B. Talkum, Kreide oder Glasfasern in Betracht, wobei hier
Mengen bis 50 Gew.-% verwendet werden können.
Geeignete Nukleierungsmittel sind beispielsweise anorganische Zu
satzstoffe wie Talkum, Kieselsäure oder Kaolin, Salze von Mono-
oder Polycarbonsäuren wie Natriumbenzoat oder Aluminium-tert.-bu
tylbenzoat, Dibenzylidensorbitol oder dessen C1-C8-alkylsubstitu
ierte Derivate wie Methyl- oder Dimethyldibenzylidensorbitol oder
Salze von Diestern der Phosphorsäure wie Natrium-2,2'-methylenbis-
(4,6,-di-tert.-butylphenyl)phosphat. Der Gehalt der statistischen
Propylencopolymerisate an Nukleierungsmitteln beträgt in der Re
gel bis 5 Gew.-%.
Solche Additive sind in der Regel handelsüblich und werden bei
spielsweise in Gächter/Müller, Plastics Additives Handbook,
4th Edition, Hansa Publishers, Munich, 1993 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen statistischen Copolymerisate des Propylens
mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen zeichnen sich ge
genüber den bisher bekannten statistischen Propylencopolymeri
saten insbesondere durch gute Steifigkeit, Zähigkeit und Transpa
renz sowie eine bessere Verarbeitbarkeit zu biaxial gereckten Po
lypropylen-Folien aus. Aufgrund dieser guten anwendungstechni
schen Eigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen statisti
schen Propylencopolymerisate vor allem zur Herstellung von
Folien, Fasern oder Formkörpern.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind aus den erfindungsge
mäßen statistischen Copolymerisaten des Propylens mit anderen
Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen hergestellte biaxial gereckte
Folien mit einem Reckverhältnis von mindestens 4 : 1 in der Längs
richtung und von mindesten 5 : 1 in der Querrichtung.
Die Herstellung der biaxial gereckte Folien kann durch Schmelze
extrusion des Propylencopolymerisats durch eine Düse erfolgen,
wobei die erhaltene Folie dann auf eine Temperatur von 100
bis 20°C abgekühlt wird um sie zu verfestigen und die verfestigte
Folie in der Längsrichtung bei einer Temperatur von 80 bis 150°C
mit einem Reckverhältnis von mindestens 4 : 1 und in der Querrich
tung bei einer Temperatur von 120 bis 170°C mit einem Reckverhält
nis von mindestens 5 : 1 gereckt wird.
Hierzu schmilzt man das Propylencopolymerisat bei Temperaturen
von beispielsweise 220 bis 300°C, bevorzugt von 240 bis 280°C, in
einem Extruder auf, wobei im Extruder weitere Additive oder Poly
merisate zugegeben werden können, und extrudiert die Schmelze
durch eine Flachdüse oder eine ringförmige Düse.
Zur Verfestigung wird die erhaltene Folie dann abgekühlt. Bei ei
ner Extrusion durch eine Flachdüse (Breitschlitzdüse) erfolgt die
Kühlung in der Regel durch eine oder mehrere Abzugswalzen, die
eine Oberflächentemperatur von beispielsweise 10 bis 100°C, vor
zugsweise 20 bis 70°C, haben. Bei Einsatz einer ringförmigen Düse
wird zum Kühlen des Folienschlauchs meist Luft oder Wasser mit
einer Temperatur von 0 bis 40°C eingesetzt.
Die erhaltene Folie wird anschließen längs und quer zur Extru
sionsrichtung gereckt, was zu einer Orientierung der Molekülket
ten führt. Mit dem Recken kann in Längsrichtung oder in Querrich
tung begonnen werden oder es kann simultan erfolgen. Bei der
Breitschlitzextrusion wird in der Regel zunächst die Längsreckung
mit Hilfe von mehreren, entsprechend dem angestrebten Reckver
hältnis unterschiedlich schnell laufenden Walzenpaaren durchge
führt. Anschließend erfolgt die Querreckung mittels eines ent
sprechenden Kluppenrahmens. Beim Einsatz einer ringförmigen Düse
erfolgt das Recken in der Regel simultan in beide Richtungen
durch Einblasen von Gas in den Folienschlauch.
Vor dem Recken ist es möglich, die Folie auf eine Temperatur von
beispielsweise 60 bis 110°C vorzuheizen. Vorzugsweise erfolgt die
Längsreckung bei einer Temperatur von 80 bis 150°C, insbesondere
110 bis 140°C, und die Querreckung bei einer Temperatur von
120 bis 170°C, insbesondere 155 bis 165°C. Das Längsreckverhältnis
beträgt in der Regel mindestens 4 : 1, vorzugsweise von 4,5 : 1 bis
9,0 : 1 und insbesondere von 5,5 : 1 bis 8,5 : 1. Das Querreckverhält
nis beträgt in der Regel mindestens 5 : 1, vorzugsweise von 5 : 1 bis
12 : 1 und insbesondere von 5,5 : 1 bis 10 : 1.
An die biaxiale Reckung kann sich eine Wärmebehandlung zur Thermo
fixierung anschließen, bei der die Folie etwa 0,1 bis 10 s bei
einer Temperatur von 100 bis 160°C gehalten wird. Anschließend
wird die Folie in üblicher Weise von einer Aufwickeleinrichtung
aufgewickelt.
Während oder nach der Herstellung der BOPP-Folie können eine oder
beide Oberflächen nach einer der bekannten Methoden corona- oder
flammbehandelt werden oder es kann ein Metall wie Aluminium auf
gedampft werden.
Es ist auch möglich, daß die erfindungsgemäßen statistischen Pro
pylencopolymerisate nur eine oder nur einige Schichten einer
mehrschichtig aufgebauten biaxial gereckten Folien bilden.
Die aus den erfindungsgemäßen statistischen Copolymerisaten des
Propylens mit anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen nach dem
ebenfalls erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten biaxial ge
reckten Folien sind insbesondere hervorragend in der Steifigkeit,
der Transparenz und den Barriereeigenschaften.
Es wurden statistischen Copolymerisate des Propylens mit Ethylen
oder But-1-en hergestellt und auf ihre Eignung zur Herstellung
von biaxial gereckten Folien untersucht bzw. aus ihnen biaxial
gereckten Folien hergestellt.
Die Polymerisation der statistischen Propylencopolymerisate er
folgte jeweils in einem kontinuierlich betriebenen, vertikal ge
rührten Gasphasenreaktor mit einem Nutzvolumen von 800 l bei ei
ner Temperatur von 80°C und unter einem Druck von 28 bar, wobei
der Reaktor ein gerührtes Festbett aus feinteiligem Polymerisat
enthielt. Es wurde jeweils eine stationäre Konzentration der ein
gesetzten Monomere im Gasraum eingestellt. Hierzu wurde in Ab
ständen von fünf Minuten die Gaszusammensetzung mittels eines
Gaschromatographen bestimmt und durch Nachführen der benötigten
Monomermengen geregelt. Der Reaktorausstoß wurde über die Menge
der zudosierten titanhaltigen Feststoffkomponente a) auf 150
kg/h, d. h. eine Raum/Zeit-Ausbeute von 187,5 kg/m3h, eingestellt.
Dies entspricht einer mittleren Verweilzeit des Polymerisats
von 1,5 h.
Als Katalysatorkomponente b) wurde während der Polymerisation
Triethylaluminium in einer Menge von jeweils 210 mmol/g titanhal
tiger Feststoffkomponente a) kontinuierlich zugegeben. Ebenfalls
kontinuierlich wurde als weitere Elektronendonorverbindung c) Di
cyclopentyldimethoxysilan in einer Menge von 0,1 mol pro Mol
Triethylaluminium zugeführt.
Zur Charakterisierung der Proben wurden folgende Prüfungen durch
geführt:
Bestimmung des mittleren Teilchendurchmessers:
Zur Bestimmung des mittleren Teilchendurchmessers des Kiesel gels wurde durch Coulter-Counter-Analyse nach ASTM Standard D 54 438 die Korngrößenverteilung der Kieselgelpartikel ermittelt und daraus der volumenbezogene Mittelwert (Medianwert) be rechnet.
Zur Bestimmung des mittleren Teilchendurchmessers des Kiesel gels wurde durch Coulter-Counter-Analyse nach ASTM Standard D 54 438 die Korngrößenverteilung der Kieselgelpartikel ermittelt und daraus der volumenbezogene Mittelwert (Medianwert) be rechnet.
Bestimmung des Porenvolumens:
Durch Quecksilber-Porosimetrie nach DIN 66 133.
Durch Quecksilber-Porosimetrie nach DIN 66 133.
Bestimmung der spezifischen Oberfläche:
Durch Stickstoff-Adsorption nach DIN 66 131.
Durch Stickstoff-Adsorption nach DIN 66 131.
Bestimmung des Wassergehalts:
Zur Bestimmung des Wassergehalts wurden 5 g Kieselgel bei 160°C unter Normaldruck 15 min getrocknet (Gewichtskonstanz). Die Gewichtsabnahme entspricht dem ursprünglichen Wasserge halt.
Zur Bestimmung des Wassergehalts wurden 5 g Kieselgel bei 160°C unter Normaldruck 15 min getrocknet (Gewichtskonstanz). Die Gewichtsabnahme entspricht dem ursprünglichen Wasserge halt.
Bestimmung der mittleren Teilchengröße der Primärpartikel, des
mittleren Durchmessers der Hohlräume bzw. Kanäle und des makro
skopischen Volumenanteils der Hohlräume und Kanäle:
Die Bestimmung der mittleren Teilchengröße der Primärparti kel, des mittleren Durchmessers der Hohlräume bzw. Kanäle so wie des makroskopischen Volumenanteils der Hohlräume und Kanäle der verwendeten Kieselgele geschah mit Hilfe der Scan ning Electron Mikroscopy (Rasterelektronenmikroskopie) bzw. der Electron Probe Micro Analysis (Elektronenstrahl-Mikrobe reichsanalyse) jeweils an Kornoberflächen und an Kornquer schnitten des Kieselgels. Die erhaltenen elektronenmikrosko pischen Aufnahmen wurden in ein Grauwert-Binärbild überführt und mittels des Software-Pakets Analysis der Fa. SIS digital ausgewertet.
Die Bestimmung der mittleren Teilchengröße der Primärparti kel, des mittleren Durchmessers der Hohlräume bzw. Kanäle so wie des makroskopischen Volumenanteils der Hohlräume und Kanäle der verwendeten Kieselgele geschah mit Hilfe der Scan ning Electron Mikroscopy (Rasterelektronenmikroskopie) bzw. der Electron Probe Micro Analysis (Elektronenstrahl-Mikrobe reichsanalyse) jeweils an Kornoberflächen und an Kornquer schnitten des Kieselgels. Die erhaltenen elektronenmikrosko pischen Aufnahmen wurden in ein Grauwert-Binärbild überführt und mittels des Software-Pakets Analysis der Fa. SIS digital ausgewertet.
Bestimmung der Produktivität:
Die Produktivität ist die Menge an Polymerisat in Gramm, die pro Gramm eingesetzter titanhaltiger Feststoffkomponente a) erhalten wurde.
Die Produktivität ist die Menge an Polymerisat in Gramm, die pro Gramm eingesetzter titanhaltiger Feststoffkomponente a) erhalten wurde.
Bestimmung des Ethylen- und des But-1-en-Gehalts:
Der Ethylen- und der But-1-en-Gehalt wurden durch 13C-NMR-Spektroskopie an Polymergranulat bestimmt.
Der Ethylen- und der But-1-en-Gehalt wurden durch 13C-NMR-Spektroskopie an Polymergranulat bestimmt.
Bestimmung des Chlorgehalts:
Der Chlorgehalt der Polymerisate wurde durch mikrocoulometri sche Bestimmung nach DIN 51 408 Teil 2 ermittelt.
Der Chlorgehalt der Polymerisate wurde durch mikrocoulometri sche Bestimmung nach DIN 51 408 Teil 2 ermittelt.
Bestimmung des xylollöslichen Anteils:
nach ISO-Norm 1873-1: 1991.
nach ISO-Norm 1873-1: 1991.
Zur Ermittlung der xylollöslichen Anteile wurden 5 g Propy
lenpolymerisat in 500 ml destilliertes Xylol (Isomerenge
misch), das zuvor auf 100°C erhitzt worden war, gegeben. An
schließend wurde die Mischung auf den Siedepunkt des Xylols
erhitzt und 60 min bei dieser Temperatur gehalten. Daraufhin
wurde innerhalb von 20 min mit einem Kältebad auf 5°C abge
kühlt und dann wieder auf 20°C erwärmt. Diese Temperatur
wurde für 30 min gehalten. Das ausgefallene Polymerisat wurde
abfiltriert. Von dem Filtrat wurden exakt 100 ml abgefüllt
und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Der
verbleibende Rückstand wurde für 2 h bei 80°C/250 mbar ge
trocknet und nach dem Erkalten ausgewogen.
Der xylollösliche Anteil wurde dann nach der Formel
mit
XL = xylollöslicher Anteil in %,
g = gefundene Menge in g,
G = Produkteinwaage in g und
V = Volumen der eingesetzten Filtratmenge in ml
berechnet.
XL = xylollöslicher Anteil in %,
g = gefundene Menge in g,
G = Produkteinwaage in g und
V = Volumen der eingesetzten Filtratmenge in ml
berechnet.
Bestimmung der mm-Triaden:
Durch 13C-NMR-Spektroskopie an Polymergranulat.
Durch 13C-NMR-Spektroskopie an Polymergranulat.
Bestimmung des Schmelze-Fließrate (MFR):
nach ISO-Norm 1133, bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg.
nach ISO-Norm 1133, bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg.
Bestimmung von Tm2:
Die Schmelztemperatur Tm2 wurde durch DSC-Messung nach ISO-Norm 3146 mit einem ersten Aufheizen mit einer Aufheizrate von 20°C pro Minute bis 200°C, einer dynamische Kristallisa tion mit einer Kühlrate von 20°C pro Minute bis 25°C und einem zweiten Aufheizen mit einer Aufheizrate von 20°C pro Minute wiederum bis 200°C ermittelt.
Die Schmelztemperatur Tm2 wurde durch DSC-Messung nach ISO-Norm 3146 mit einem ersten Aufheizen mit einer Aufheizrate von 20°C pro Minute bis 200°C, einer dynamische Kristallisa tion mit einer Kühlrate von 20°C pro Minute bis 25°C und einem zweiten Aufheizen mit einer Aufheizrate von 20°C pro Minute wiederum bis 200°C ermittelt.
Bestimmung des G-Moduls:
Nach ISO 6721-2, bei 23°C Meßtemperatur.
Nach ISO 6721-2, bei 23°C Meßtemperatur.
Bestimmung von Tm:
Mit einem Dehnrheometer der Fa. Rheometric Scientific wurde bei verschiedenen Temperaturen die Dehnviskosität des zu mes senden Propylenpolymerisats bestimmt. Hierzu wurde das Poly merisat zunächst durch eine Düse extrudiert, dann zu einem flachen Streifen von 2 mm Dicke gepreßt und langsam auf Raum temperatur abgekühlt. Aus dem Streifen wurde eine rechteckige Probe von 2 × 8 × 56 mm3 geschnitten. Diese wurde in das auf die Meßtemperatur erwärmte Dehnrheometer eingelegt, zehn Mi nuten bei dieser Temperatur gehalten und dann mit einer kon stanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 gestreckt. Durch Begut achten des Kurvenverlaufs in einem Diagramm der logarithmisch aufgetragenen Dehnviskosität µ(T) 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 gegen die Meßtemperatur T wurde die niedrigste Temperatur Tm ermittelt, bei der das Propylenpolymerisat vollständig aufgeschmolzen ist. Diese rheologische Schmelztemperatur Tm ist die Tempera tur, bei der die Dehnviskosität um weniger als 7,5% höher liegt als bei T + 1K und um 7,5% oder mehr tiefer liegt als bei T - 1K.
Mit einem Dehnrheometer der Fa. Rheometric Scientific wurde bei verschiedenen Temperaturen die Dehnviskosität des zu mes senden Propylenpolymerisats bestimmt. Hierzu wurde das Poly merisat zunächst durch eine Düse extrudiert, dann zu einem flachen Streifen von 2 mm Dicke gepreßt und langsam auf Raum temperatur abgekühlt. Aus dem Streifen wurde eine rechteckige Probe von 2 × 8 × 56 mm3 geschnitten. Diese wurde in das auf die Meßtemperatur erwärmte Dehnrheometer eingelegt, zehn Mi nuten bei dieser Temperatur gehalten und dann mit einer kon stanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 gestreckt. Durch Begut achten des Kurvenverlaufs in einem Diagramm der logarithmisch aufgetragenen Dehnviskosität µ(T) 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 gegen die Meßtemperatur T wurde die niedrigste Temperatur Tm ermittelt, bei der das Propylenpolymerisat vollständig aufgeschmolzen ist. Diese rheologische Schmelztemperatur Tm ist die Tempera tur, bei der die Dehnviskosität um weniger als 7,5% höher liegt als bei T + 1K und um 7,5% oder mehr tiefer liegt als bei T - 1K.
Bestimmung des Q5-Wertes:
Es wurden die Werte für µ(Tm) und µ(Tm-5K) ermittelt und nach der Formel
Es wurden die Werte für µ(Tm) und µ(Tm-5K) ermittelt und nach der Formel
in Beziehung gesetzt.
Der Wert µ(Tm) entspricht der Dehnviskosität, die die
Schmelze zwei Sekunden nach Dehnbeginn mit einer konstanten
Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 bei der Temperatur Tm aufweist.
Der Wert µ(Tm-5K) entspricht der Dehnviskosität, die die
Schmelze zwei Sekunden nach Dehnbeginn mit einer konstanten
Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 bei der Temperatur Tm-5K auf
weist.
Bestimmung des Q3-Wertes:
Es wurden die Werte für µ(Tm) und µ(Tm-3K) ermittelt und nach der Formel
Es wurden die Werte für µ(Tm) und µ(Tm-3K) ermittelt und nach der Formel
in Beziehung gesetzt.
Der Wert µ(Tm-3K) entspricht der Dehnviskosität, die die
Schmelze zwei Sekunden nach Dehnbeginn mit einer konstanten
Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 bei der Temperatur Tm-3K auf
weist.
Bestimmung von SH:
Es wurden auf graphischem Weg aus im doppeltlogarithmischen Maßstab aufgetragenen Diagrammen der Dehnviskosität gegen die Zeit die maximale Steigung der Dehnviskosität bei Temperatu ren kleiner Tm-5K und die Steigung 1 Sekunde nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 und einer Temperatur von Tm-5K bestimmt. Aus diesen Größen wurde nach der Formel
Es wurden auf graphischem Weg aus im doppeltlogarithmischen Maßstab aufgetragenen Diagrammen der Dehnviskosität gegen die Zeit die maximale Steigung der Dehnviskosität bei Temperatu ren kleiner Tm-5K und die Steigung 1 Sekunde nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 und einer Temperatur von Tm-5K bestimmt. Aus diesen Größen wurde nach der Formel
der Faktor SH ermittelt.
Bestimmung von PI:
Die Größe PI wurde nach der Formel
Die Größe PI wurde nach der Formel
PI = ln(SH + 1).(ln Q3 + ln Q5)
aus den Werten für Q3, Q5 und SH berechnet.
Bestimmung des Verarbeitungsfensters:
Während der Herstellung der BOPP-Folien wurde durch Variation der Recktemperatur der Temperaturbereich festgestellt, inner halb dem es möglich ist, BOPP-Folien zu erhalten. Dieser Tem peraturbereich ist dadurch begrenzt, daß bei höheren Tempera turen der Film reißt und bei niedrigeren Temperaturen die Kluppen nicht mehr greifen.
Während der Herstellung der BOPP-Folien wurde durch Variation der Recktemperatur der Temperaturbereich festgestellt, inner halb dem es möglich ist, BOPP-Folien zu erhalten. Dieser Tem peraturbereich ist dadurch begrenzt, daß bei höheren Tempera turen der Film reißt und bei niedrigeren Temperaturen die Kluppen nicht mehr greifen.
Bestimmung von 2σ:
Mit einem Foliendickenmeßgerät wurde quer zur Extrusionsrich tung das Foliendickenprofil der erhaltenen BOPP-Folien be stimmt. Der Wert 2σ gibt die doppelte Standardabweichung vom Mittelwert wieder und ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit der Foliendicke.
Mit einem Foliendickenmeßgerät wurde quer zur Extrusionsrich tung das Foliendickenprofil der erhaltenen BOPP-Folien be stimmt. Der Wert 2σ gibt die doppelte Standardabweichung vom Mittelwert wieder und ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit der Foliendicke.
Bestimmung des Elastizitätsmoduls (Zug-E-Modul) und der Bruchdeh
nung (= Dehnbarkeit):
Aus biaxial gereckten Folien wurden in Längs- und in Quer richtung Streifen mit 15 mm Breite geschnitten, an denen nach ISO-Norm 527-2 bei 23°C Meßtemperatur der Zug-E-Modul und die Bruchdehnung bestimmt wurde.
Aus biaxial gereckten Folien wurden in Längs- und in Quer richtung Streifen mit 15 mm Breite geschnitten, an denen nach ISO-Norm 527-2 bei 23°C Meßtemperatur der Zug-E-Modul und die Bruchdehnung bestimmt wurde.
Die Bestimmung der Trübung (Haze):
Nach ASTM D-1003.
Nach ASTM D-1003.
Die Bestimmung des Glanzes:
Nach ISO/IEC 2813.
Nach ISO/IEC 2813.
Bestimmung des Schrumpfs:
nach ISO 2577 (120°C/5 min)
nach ISO 2577 (120°C/5 min)
In einer ersten Stufe wurde ein durch Sprühtrocknung hergestell
tes, feinteiliges, sphärisches Kieselgel, das einen mittleren
Teilchendurchmesser von 45 µm, ein Porenvolumen von 1,5 cm3/g,
eine spezifische Oberfläche von 260 m2/g und einen Wassergehalt
von 2,7 Gew.-% aufwies, mit einer Lösung von n-Butyloctylmagnesi
um in n-Heptan versetzt, wobei pro Mol SiO2 0,3 mol der Magnesium
verbindung eingesetzt wurden. Das feinteilige Kieselgel war zu
sätzlich durch eine mittlere Teilchengröße der Primärpartikel
von 3-5 µm und durch Hohlräume und Kanäle mit einem Durchmesser
von 3-5 µm charakterisiert, wobei der makroskopische Volumenanteil
der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel bei etwa 15% lag. Die
Lösung wurde 45 Minuten bei 95°C gerührt, danach auf 20°C abge
kühlt, wonach die 10-fache molare Menge, bezogen auf die magnesi
umorganische Verbindung, an Chlorwasserstoff eingeleitet wurde.
Nach 60 Minuten wurde das Reaktionsprodukt unter ständigem Rühren
mit 3 mol Ethanol pro Mol Magnesium versetzt. Dieses Gemisch wur
de 0,5 Stunden bei 80°C gerührt und anschließend mit 7,2 mol Ti
tantetrachlorid und 0,5 mol Di-n-butylphthalat, jeweils bezogen
auf 1 mol Magnesium, versetzt. Anschließend wurde 1 Stunde bei
100°C gerührt, der so erhaltene feste Stoff abfiltriert und mehr
mals mit Ethylbenzol gewaschen.
Das daraus erhaltene Festprodukt extrahierte man 3 Stunden lang
bei 125°C mit einer 10 vol.%igen Lösung von Titantetrachlorid in
Ethylbenzol. Danach wurde das Festprodukt durch Filtration vom
Extraktionsmittel getrennt und solange mit n-Heptan gewaschen,
bis das Extraktionsmittel nur noch 0,3 Gew.-% Titantetrachlorid
aufwies.
Die titanhaltige Feststoffkomponente a1) enthielt
3,5 Gew.-% Ti
7,4 Gew.-% Mg
28,2 Gew.-% Cl.
3,5 Gew.-% Ti
7,4 Gew.-% Mg
28,2 Gew.-% Cl.
Die Polymerisation erfolgte mit dem oben beschriebenen titanhal
tigen Feststoff a1) und einem Gasgemisch, das neben Propylen
2,7 Vol.-% Wasserstoff und 0,9 Vol.-% Ethylen enthielt. Die Poly
merisationsbedingen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 und die
gemessenen Produkteigenschaften in der Tabelle 2 zusammenge
stellt. Die nachstehende Fig. 1 zeigt für dieses Polymerisat den
Verlauf der Dehnviskosität µ bei einer konstanten Hencky-Dehnrate
von 0,2 s-1 bei den Temperaturen 151°C und 166°C. Bei 166°C ist
das Polymerisat vollständig aufgeschmolzen, bei 151°C zeigt sich
eine kristallisationsinduzierte Dehnverfestigung. Die nachste
hende Fig. 2 gibt für dieses Polymerisat den Verlauf der Dehn
viskosität µ(T) 1 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten
Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 als Funktion der Temperatur wieder.
Aus dem erhaltenen statistischen Propylen-Ethylen-Copolymerisat
wurde eine biaxial gereckten Folie mit ca. 20 µm Dicke herge
stellt. Die Herstellung erfolgte mit einer Pilotanlage der Fa.
Brückner Maschinenbau mit einer 1,3 m-Breitschlitzdüse. Es wurde
mit einem Durchsatz von 112 kg/h gearbeitet. Die extrudierte Fo
lie wurde auf eine Temperatur von 40°C abgekühlt und die verfest
igte Folie in der Längsrichtung bei einer Temperatur von 125°C und
einem Reckverhältnis von 5,1:1 und in der Querrichtung bei einer
Temperatur von 156°C und einem Reckverhältnis von 8,8:1 gereckt
wird. Die Eigenschaften der hergestellten biaxial gereckten Folie
können der nachfolgenden Tabelle 3 entnommen werden.
Mit dem oben beschriebenen titanhaltigen Feststoff a1) wurde ein
statistisches Propylen-But-1-en-Copolymerisat hergestellt und wie
in Beispiel 1 zu einer biaxial gereckten Folie mit ca. 20 µm Dicke
verarbeitet. Die Polymerisationsbedingungen und die gemessenen
Polymer- und Folieneigenschaften sind ebenfalls in den Tabellen
1 bis 3 aufgeführt.
Die Polymerisation der Propylencopolymerisate erfolgte jeweils
mit dem oben beschriebenen titanhaltigen Feststoff a1). Die Poly
merisationsbedingungen und die gemessenen Polymereigenschaften
sind in den Tabellen 1 und 2 wiedergeben.
Analog Beispiel 1 wurde mit dem oben beschriebenen titanhaltigen
Feststoff a1) ein statistisches Propylen-Ethylen-Copolymerisat
hergestellt und zu einer biaxial gereckten Folie mit ca. 20 µm
Dicke verarbeitet. Die Polymerisationsbedingungen und die gemes
senen Polymer- und Folieneigenschaften sind in den Tabellen 1 bis 3
aufgeführt.
Die Polymerisation der Propylencopolymerisate erfolgte jeweils
mit dem oben beschriebenen titanhaltigen Feststoff a1). Die Poly
merisationsbedingungen und die gemessenen Polymereigenschaften
sind in den Tabellen 1 und 2 wiedergeben.
Es wurde eine Homopolymerisation von Propylen mit dem oben be
schriebenen titanhaltigen Feststoff a1) unter den in der nachste
henden Tabelle 1 angegebenen Bedingungen durchgeführt. Die Poly
mereigenschaften sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Mit einem Propylenhomopolymerisat, das kommerziell zur OPP-Fo
lienherstellung eingesetzt wird (Novolen® 1104 K der BASF Aktien
gesellschaft), wurde wie in Beispiel 1 eine biaxial gereckte Fo
lie mit ca. 20 µm Dicke hergestellt. Die Eigenschaften des für die
Folienherstellung verwendeten Polymerisats sind ebenfalls in Ta
belle 2 zusammengestellt. Die Folieneigenschaften können der
nachfolgenden Tabelle 3 entnommen werden.
Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, daß insbesondere die Polymerisate
der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 PI-Werte größer 18 und
Q5-Werte größer 200 aufweisen.
Der Vergleich zwischen Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen
A und B macht deutlich, daß die Absenkung des Ethylengehalts bei
praktisch gleichen xylollöslichen Anteilen zwar zu statistischen
Copolymerisaten des Propylens führt, die eine höhere Steifigkeit
(d. h. einen höheren G-Modul) aufweisen und deren Schmelzpunkt Tm2
höher liegt, die aber deutlich niedrigere PI- und Q5-Werte besit
zen. Durch die Absenkung des Ethylengehalts wird die Isotaktizi
tät der Copolymerisate, gemessen über den mm-Triaden-Anteil,
nicht verändert. Auch der Vergleich zwischen Beispiel 2 und Ver
gleichsbeispiel C zeigt, daß die Absenkung des Comonomergehalts
zu einer Verschlechterung der PI- und Q5-Werte führt.
Aus den Vergleichsbeispielen D und E geht hervor, daß eine Anhe
bung der xylollöslichen Anteile zwar zu höheren PI- und Q5-Werten
führt, das Niveau der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 jedoch
nicht erreicht wird.
Tabelle 3 belegt, daß Propylenpolymerisate mit hohen PI- und
Q5-Werten eine bessere Verarbeitbarkeit zu biaxial gereckten Fo
lien aufweisen. Die erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 zeigen
ein deutlich größeres Verarbeitungsfenster als die Vergleichs
beispiele B und E und auch die Gleichmäßigkeit der Foliendicke
(niedriger Wert für 2σ ist größer.
Claims (10)
1. Statistische Copolymerisate des Propylens mit anderen
Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen,
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 1,4 Gew.-% liegt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer nur Ethylen enthalten ist, oder
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% liegt, falls als Comonomer mindestens ein C4-C10-Alk-1-en ent halten ist, und
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% beträgt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer Ethylen enthalten ist, oder
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 0,75 bis 2,0 Gew.-% beträgt, falls als Comonomere nur C4-C10-Alk-1-ene enthalten sind.
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 1,4 Gew.-% liegt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer nur Ethylen enthalten ist, oder
deren Gehalt an Comonomeren im Bereich von 0,7 bis 3,0 Gew.-% liegt, falls als Comonomer mindestens ein C4-C10-Alk-1-en ent halten ist, und
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% beträgt, falls in den Propylencopolymerisaten als Comonomer Ethylen enthalten ist, oder
deren in kaltem Xylol löslicher Anteil von 0,75 bis 2,0 Gew.-% beträgt, falls als Comonomere nur C4-C10-Alk-1-ene enthalten sind.
2. Statistische Propylencopolymerisate nach Anspruch 1, die als
Comonomer ausschließlich Ethylen enthalten.
3. Statistische Propylencopolymerisate nach Anspruch 1, die als
Comonomer But-1-en enthalten.
4. Statistische Propylencopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 3,
deren Q5-Wert größer oder gleich 200 ist, wobei der Q5-Wert
sich aus
ergibt, und
µ(Tm) die Dehnviskosität des statistischen Propylencopolyme risats bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Copolyme risat vollständig aufgeschmolzen ist, und µ(Tm-5K) die Dehn viskosität bei der um 5K niedrigeren Temperatur bedeutet, und die Dehnviskositäten 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Dehngeschwindigkeit (Hencky-Dehnrate) von 0,2 s-1 bestimmt werden.
ergibt, und
µ(Tm) die Dehnviskosität des statistischen Propylencopolyme risats bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Copolyme risat vollständig aufgeschmolzen ist, und µ(Tm-5K) die Dehn viskosität bei der um 5K niedrigeren Temperatur bedeutet, und die Dehnviskositäten 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Dehngeschwindigkeit (Hencky-Dehnrate) von 0,2 s-1 bestimmt werden.
5. Statistische Propylencopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 4,
deren PI ("Processability Index") größer 18 ist, wobei der
PI-Wert nach der Formel
PI = ln(SH + 1).(ln Q3 + ln Q5),
bestimmt wird,
der Q5-Wert sich aus
und der Q3-Wert sich aus
ergibt,
µ(Tm) die Dehnviskosität bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Copolymerisat vollständig aufgeschmolzen ist, µ(T3-5K) die Dehnviskosität bei der um 5K niedrigeren Tempe ratur und µ(Tm-3K) die Dehnviskosität bei der um 3K niedrige ren Temperatur bedeuten und die Dehnviskositäten 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Dehngeschwindigkeit (Hencky-Dehnrate) von 0,2 s-1 bestimmt werden,
und der Faktor SH ("Strain Hardening") das Verhältnis der ma ximalen Steigung der im doppeltlogarithmischen Maßstab gegen die Zeit aufgetragenen Dehnviskositätskurve bei Temperaturen kleiner als Tm-5K zur Steigung der Dehnviskositätskurve 1 Se kunde nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 bei einer Temperatur von Tm-5K darstellt.
PI = ln(SH + 1).(ln Q3 + ln Q5),
bestimmt wird,
der Q5-Wert sich aus
und der Q3-Wert sich aus
ergibt,
µ(Tm) die Dehnviskosität bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Copolymerisat vollständig aufgeschmolzen ist, µ(T3-5K) die Dehnviskosität bei der um 5K niedrigeren Tempe ratur und µ(Tm-3K) die Dehnviskosität bei der um 3K niedrige ren Temperatur bedeuten und die Dehnviskositäten 2 Sekunden nach Dehnbeginn bei einer konstanten Dehngeschwindigkeit (Hencky-Dehnrate) von 0,2 s-1 bestimmt werden,
und der Faktor SH ("Strain Hardening") das Verhältnis der ma ximalen Steigung der im doppeltlogarithmischen Maßstab gegen die Zeit aufgetragenen Dehnviskositätskurve bei Temperaturen kleiner als Tm-5K zur Steigung der Dehnviskositätskurve 1 Se kunde nach Dehnbeginn bei einer konstanten Hencky-Dehnrate von 0,2 s-1 bei einer Temperatur von Tm-5K darstellt.
6. Verfahren zur Herstellung von statistischen Propylencopolyme
risate nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei dem man Propylen mit
anderen Alk-1-enen mit bis zu 10 C-Atomen aus der Gasphase
heraus bei einer Temperatur von 50 bis 100°C und einem Druck
von 15 bis 40 bar in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysa
torsystems, enthaltend
- a) eine titanhaltige Feststoffkomponente, enthaltend minde stens eine halogenhaltige Magnesiumverbindung und einen Elektronendonor,
- b) eine Aluminiumverbindung und
- c) mindestens eine weitere Elektronendonorverbindung,
7. Verwendung der statistischen Propylencopolymerisate nach den
Ansprüchen 1 bis 5 zur Herstellung von Folien, Fasern oder
Formkörpern.
8. Folien, Fasern oder Formkörper enthaltend statistische Propy
lencopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 5.
9. Biaxial gereckte Folien aus statistischen Propylencopolymeri
saten nach den Ansprüchen 1 bis 5, die ein Reckverhältnis von
mindestens 4 : 1 in der Längsrichtung und von mindestens 5 : 1 in
der Querrichtung aufweisen.
10. Verfahren zur Herstellung von biaxial gereckten Polypropylen
copolymerisat-Folien, bei dem man statistische Propylencopo
lymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 5 durch eine Düse zu ei
ner Folie schmelzextrudiert, die extrudierte Folie auf eine
Temperatur von 100 bis 20°C abkühlt um sie zu verfestigen,
die verfestigte Folie in der Längsrichtung bei einer Tempera
tur von 80 bis 150°C mit einem Reckverhältnis von mindestens
4 : 1 und in der Querrichtung bei einer Temperatur von 120 bis
170°C mit einem Reckverhältnis von mindestens 5 : 1 reckt.
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ARP990101350A AR023018A1 (es) | 1998-03-26 | 1999-03-26 | UN COPOLíMERO AL AZAR DE PROPILENO CON ETILENO Y MEMBRANA, FIBRAS Y CUERPOS MOLDEADOS QUE LO COMPRENDEN. |
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US10/971,080 US7001965B2 (en) | 1998-03-26 | 2004-10-25 | Random propylene copolymers |
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ES2531334T3 (es) * | 2012-11-16 | 2015-03-13 | Borealis Ag | Resina de PP altamente isotáctico con ancha distribución de fusión y que tiene mejoradas propiedades como película de BOPP y características de fácil procesamiento |
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