JPH09291415A - ポリエチレン系超高弾性率高強度繊維 - Google Patents
ポリエチレン系超高弾性率高強度繊維Info
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- JPH09291415A JPH09291415A JP10551696A JP10551696A JPH09291415A JP H09291415 A JPH09291415 A JP H09291415A JP 10551696 A JP10551696 A JP 10551696A JP 10551696 A JP10551696 A JP 10551696A JP H09291415 A JPH09291415 A JP H09291415A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超高弾性率高強度繊維を提供する。
【解決手段】 粘度平均分子量(Mv)が30×104以
上であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
(Mn)の比(Mw/Mn)が3以下であることを特徴と
する高分子量のエチレン単独重合体またはエチレンと
0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合体から超
高弾性率高強度繊維を得る。
上であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
(Mn)の比(Mw/Mn)が3以下であることを特徴と
する高分子量のエチレン単独重合体またはエチレンと
0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合体から超
高弾性率高強度繊維を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレン系の
繊維材料に関するものである。さらに詳しくは、分子量
分布が狭く、高分子量のエチレン単独重合体またはエチ
レンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合体
(以下、これらをポリエチレン系重合体と略す。)から
得られる超高弾性率高強度繊維に関するものである。
繊維材料に関するものである。さらに詳しくは、分子量
分布が狭く、高分子量のエチレン単独重合体またはエチ
レンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合体
(以下、これらをポリエチレン系重合体と略す。)から
得られる超高弾性率高強度繊維に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、分子量が10×104を越えるよ
うな高分子量のポリエチレン系重合体は、ハロゲン化マ
グネシウム、酸化マグネシウム, 水酸化マグネシムなど
の各種無機マグネシウム化合物を担体として、これにチ
タンまたはバナジウムなどの遷移金属化合物を担持させ
た触媒を用いて製造されている。しかしながら、これら
の公知技術で得られる高分子量のポリエチレン系重合体
の重合粉末は、そのかさ密度が一般に小さく、粉末粒子
の粒径分布も広く、しかも粉末粒子にフィブリルが生成
し、溶剤に溶解し難い。この中で、溶剤溶解性に劣る点
は、近年、要求が高まりつつあるゲル紡糸等で製造され
る高分子量のポリエチレン系重合体を用いた超高弾性率
高強度繊維の製造にとって大きな障害となり、この分野
に対しては、高分子量化しても溶剤溶解性に優れる重合
粉末を得ることが技術的な課題の一つとなっている。
うな高分子量のポリエチレン系重合体は、ハロゲン化マ
グネシウム、酸化マグネシウム, 水酸化マグネシムなど
の各種無機マグネシウム化合物を担体として、これにチ
タンまたはバナジウムなどの遷移金属化合物を担持させ
た触媒を用いて製造されている。しかしながら、これら
の公知技術で得られる高分子量のポリエチレン系重合体
の重合粉末は、そのかさ密度が一般に小さく、粉末粒子
の粒径分布も広く、しかも粉末粒子にフィブリルが生成
し、溶剤に溶解し難い。この中で、溶剤溶解性に劣る点
は、近年、要求が高まりつつあるゲル紡糸等で製造され
る高分子量のポリエチレン系重合体を用いた超高弾性率
高強度繊維の製造にとって大きな障害となり、この分野
に対しては、高分子量化しても溶剤溶解性に優れる重合
粉末を得ることが技術的な課題の一つとなっている。
【0003】一方、高分子量のポリエチレン系重合体を
用いた超高弾性率高強度繊維は、その名が示す通り、弾
性率と繊維破断強度が重要な材料性能となる。この中
で、弾性率は繊維試料におけるポリエチレン系重合体の
結晶化度と分子配向度が重要な因子となるが、このよう
な超高弾性率高強度繊維の場合は、繊維中のポリエチレ
ン系重合体の分子鎖は繊維方向にほぼ完全に一軸配向し
ていることから、結晶化度が重要な因子となる。それに
対して、繊維破断強度の場合は分子末端の構造欠陥がそ
の特性を決定する。したがって、繊維破断強度にとって
は分子量が重要な因子で、特に数平均分子量(Mn)が
小さい場合は繊維破断強度にとっては不利となる。その
意味で、同じ重量平均分子量(Mw)のものでも数平均
分子量(Mn)が小さい、すなわち分子量分布が広いも
のは繊維破断強度の面で好ましくない。従来の高分子量
のポリエチレン系重合体は、上記の溶剤溶解性に劣る点
に加えて、分子量分布が広くなる。したがって、より大
きな繊維破断強度が必要とされる場合には、それに対応
しがたい面がある。従来のポリエチレン系重合体におい
ても、繊維破断強度は、その平均分子量を大きくするこ
とによってある程度大きくすることはできるが、その場
合、従来の高分子量のポリエチレン系重合体は、ますま
す溶剤溶解性が劣ることになる。
用いた超高弾性率高強度繊維は、その名が示す通り、弾
性率と繊維破断強度が重要な材料性能となる。この中
で、弾性率は繊維試料におけるポリエチレン系重合体の
結晶化度と分子配向度が重要な因子となるが、このよう
な超高弾性率高強度繊維の場合は、繊維中のポリエチレ
ン系重合体の分子鎖は繊維方向にほぼ完全に一軸配向し
ていることから、結晶化度が重要な因子となる。それに
対して、繊維破断強度の場合は分子末端の構造欠陥がそ
の特性を決定する。したがって、繊維破断強度にとって
は分子量が重要な因子で、特に数平均分子量(Mn)が
小さい場合は繊維破断強度にとっては不利となる。その
意味で、同じ重量平均分子量(Mw)のものでも数平均
分子量(Mn)が小さい、すなわち分子量分布が広いも
のは繊維破断強度の面で好ましくない。従来の高分子量
のポリエチレン系重合体は、上記の溶剤溶解性に劣る点
に加えて、分子量分布が広くなる。したがって、より大
きな繊維破断強度が必要とされる場合には、それに対応
しがたい面がある。従来のポリエチレン系重合体におい
ても、繊維破断強度は、その平均分子量を大きくするこ
とによってある程度大きくすることはできるが、その場
合、従来の高分子量のポリエチレン系重合体は、ますま
す溶剤溶解性が劣ることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、超高弾性率高
強度繊維用の高分子量ポリエチレン系重合体は、従来の
高分子量ポリエチレン系重合体と同等の重量平均分子量
(Mw)を有するとともに、繊維破断強度を向上させる
方向を見い出すことが望まれていた。
強度繊維用の高分子量ポリエチレン系重合体は、従来の
高分子量ポリエチレン系重合体と同等の重量平均分子量
(Mw)を有するとともに、繊維破断強度を向上させる
方向を見い出すことが望まれていた。
【0005】本発明は、より大きな繊維破断強度を有す
る超高弾性率高強度繊維を提供することを目的とする。
る超高弾性率高強度繊維を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の粘度平
均分子量を有し、かつ、従来のものに比べて著しく分子
量分布が狭い、高分子量のエチレン単独重合体またはエ
チレンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合
体から得られる超高弾性率高強度繊維が、課題を解決で
きるものであることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の粘度平
均分子量を有し、かつ、従来のものに比べて著しく分子
量分布が狭い、高分子量のエチレン単独重合体またはエ
チレンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合
体から得られる超高弾性率高強度繊維が、課題を解決で
きるものであることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
【0007】すなわち本発明は、粘度平均分子量
(Mv)が30×104以上であり、重量平均分子量(M
w)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が3以下で
あることを特徴とする高分子量のエチレン単独重合体ま
たはエチレンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの
共重合体から得られる超高弾性率高強度繊維に関するも
のである。
(Mv)が30×104以上であり、重量平均分子量(M
w)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が3以下で
あることを特徴とする高分子量のエチレン単独重合体ま
たはエチレンと0.5モル%以下のα−オレフィンとの
共重合体から得られる超高弾性率高強度繊維に関するも
のである。
【0008】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
のポリエチレン系超高弾性率高強度繊維を得るために使
用するポリエチレン系重合体は、エチレンの単独重合体
またはエチレンと0.5モル%以下のα−オレフィンと
の共重合によって得られるエチレン・α−オレフィン共
重合体、およびそれらの混合物のいずれであってもよ
い。ここで、α−オレフィンとしては炭素数3〜20の
ものであり、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペ
ンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1
−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、
1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−
テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、
1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセ
ン、1−エイコセンなどが挙げられ、これらの1種もし
くは2種以上が用いられる。中でも入手の容易さからプ
ロピレン、1−ブテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、
1−オクテンなどが好ましい。
のポリエチレン系超高弾性率高強度繊維を得るために使
用するポリエチレン系重合体は、エチレンの単独重合体
またはエチレンと0.5モル%以下のα−オレフィンと
の共重合によって得られるエチレン・α−オレフィン共
重合体、およびそれらの混合物のいずれであってもよ
い。ここで、α−オレフィンとしては炭素数3〜20の
ものであり、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペ
ンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1
−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、
1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−
テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、
1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセ
ン、1−エイコセンなどが挙げられ、これらの1種もし
くは2種以上が用いられる。中でも入手の容易さからプ
ロピレン、1−ブテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、
1−オクテンなどが好ましい。
【0009】ここで、α−オレフィン含量は、共重合体
全体の0.5モル%以下である。α−オレフィン含量が
0.5モル%を越えると、得られるエチレン・α−オレ
フィン共重合体の結晶化度が低下し、要求性能の一つで
ある繊維の弾性率が低下してしまうので好ましくない。
全体の0.5モル%以下である。α−オレフィン含量が
0.5モル%を越えると、得られるエチレン・α−オレ
フィン共重合体の結晶化度が低下し、要求性能の一つで
ある繊維の弾性率が低下してしまうので好ましくない。
【0010】また、本発明のポリエチレン系超高弾性率
高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体
は、粘度平均分子量(Mv)が30×104以上、好まし
くは50×104、さらに好ましくは100×104以上
である。Mvが30×104未満の場合は、弾性率はその
繊維に要求される性能を満足するが、繊維破断強度が十
分でなく、好ましくない。また、Mvが100×104未
満の場合は、用途によっては繊維破断強度が十分でない
場合があるため、得られた超高弾性率高強度繊維を各種
用途に対して安定的に使用するためには、Mvが100
×104以上のいわゆる超高分子量のポリエチレン系重
合体が特に好ましい。
高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体
は、粘度平均分子量(Mv)が30×104以上、好まし
くは50×104、さらに好ましくは100×104以上
である。Mvが30×104未満の場合は、弾性率はその
繊維に要求される性能を満足するが、繊維破断強度が十
分でなく、好ましくない。また、Mvが100×104未
満の場合は、用途によっては繊維破断強度が十分でない
場合があるため、得られた超高弾性率高強度繊維を各種
用途に対して安定的に使用するためには、Mvが100
×104以上のいわゆる超高分子量のポリエチレン系重
合体が特に好ましい。
【0011】さらに、本発明のポリエチレン系超高弾性
率高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合
体は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の
比(Mw/Mn)が3以下である。Mw/Mnが3より大き
い場合は、ポリエチレン系重合体のMwが同等でもMnが
小さくなり、得られる繊維の繊維破断強度が小さくなっ
てしまい、好ましくない。
率高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合
体は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の
比(Mw/Mn)が3以下である。Mw/Mnが3より大き
い場合は、ポリエチレン系重合体のMwが同等でもMnが
小さくなり、得られる繊維の繊維破断強度が小さくなっ
てしまい、好ましくない。
【0012】本発明のポリエチレン系超高弾性率高強度
繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体は、例
えば、無機化合物担体に、下記一般式(1) R1(C5H4)(C4H4-mR2 mC5C4H4-nR3 n)M1X2 (1) [式中、R1は(C5H4)基と(C4H4-mR2 mC5C4H
4-nR3 n)基を架橋し、一般式(1)で表される化合物
の立体剛性を高めるアリール基含有炭化水素基、シラン
ジイル基またはゲルマンジイル基であり、(C5H4)基
はシクロペンタジエニル基であり、(C4H4-mR2 mC5
C4H4-nR3 n)基は置換フルオレニル基であり、R2お
よびR3は置換フルオレニル基のベンゾ環部分上の置換
基であり、各々同一でも異なっていてもよく、炭素数1
〜20のアミノ基もしくは酸素含有炭化水素基またはハ
ロゲンであり、M1はチタニウム、ジルコニウムまたは
ハフニウムであり、Xは各々独立して水素原子、炭化水
素基、炭素数1〜20のアミノ基もしくは酸素含有炭化
水素基またはハロゲンであり、mは0〜4の整数であ
り、nは0〜4の整数であり、m+nは1以上であ
る。]で表されるメタロセン化合物を担持したメタロセ
ン担持成分と下記一般式(2) AlR4 3 (2) [式中、R4は各々独立して水素原子、炭素数1〜20
のアルキル基である。]で表されるアルキルアルミニウ
ム化合物からなるメタロセン担持触媒、またはさらに水
とからなるメタロセン担持触媒を用いて、−70〜12
0℃の温度、0.5〜100kg/cm2・Gの圧力
で、エチレンを単独重合、あるいはエチレンと炭素数3
〜20のα−オレフィンを共重合することによって、高
い触媒活性で製造される。
繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体は、例
えば、無機化合物担体に、下記一般式(1) R1(C5H4)(C4H4-mR2 mC5C4H4-nR3 n)M1X2 (1) [式中、R1は(C5H4)基と(C4H4-mR2 mC5C4H
4-nR3 n)基を架橋し、一般式(1)で表される化合物
の立体剛性を高めるアリール基含有炭化水素基、シラン
ジイル基またはゲルマンジイル基であり、(C5H4)基
はシクロペンタジエニル基であり、(C4H4-mR2 mC5
C4H4-nR3 n)基は置換フルオレニル基であり、R2お
よびR3は置換フルオレニル基のベンゾ環部分上の置換
基であり、各々同一でも異なっていてもよく、炭素数1
〜20のアミノ基もしくは酸素含有炭化水素基またはハ
ロゲンであり、M1はチタニウム、ジルコニウムまたは
ハフニウムであり、Xは各々独立して水素原子、炭化水
素基、炭素数1〜20のアミノ基もしくは酸素含有炭化
水素基またはハロゲンであり、mは0〜4の整数であ
り、nは0〜4の整数であり、m+nは1以上であ
る。]で表されるメタロセン化合物を担持したメタロセ
ン担持成分と下記一般式(2) AlR4 3 (2) [式中、R4は各々独立して水素原子、炭素数1〜20
のアルキル基である。]で表されるアルキルアルミニウ
ム化合物からなるメタロセン担持触媒、またはさらに水
とからなるメタロセン担持触媒を用いて、−70〜12
0℃の温度、0.5〜100kg/cm2・Gの圧力
で、エチレンを単独重合、あるいはエチレンと炭素数3
〜20のα−オレフィンを共重合することによって、高
い触媒活性で製造される。
【0013】ここで、無機化合物担体としては特に制限
はないが、シリカ、アルミナ、マグネシア、ゼオライト
などの無機酸化物、前記無機酸化物のハロゲン置換体、
前記無機酸化物のホウ素化合物置換体、塩化マグネシウ
ムなどの無機塩化物、モンモリロナイト、サポナイト、
ヘクトライトなどの粘土鉱物および前記粘土鉱物をその
層間にカチオンを導入可能な化合物で処理した変性粘土
などを例示することができる。
はないが、シリカ、アルミナ、マグネシア、ゼオライト
などの無機酸化物、前記無機酸化物のハロゲン置換体、
前記無機酸化物のホウ素化合物置換体、塩化マグネシウ
ムなどの無機塩化物、モンモリロナイト、サポナイト、
ヘクトライトなどの粘土鉱物および前記粘土鉱物をその
層間にカチオンを導入可能な化合物で処理した変性粘土
などを例示することができる。
【0014】さらに、高い触媒活性で、高分子量のポリ
エチレン系重合体を得る場合には、上記無機化合物担
体、メタロセン化合物と下記一般式(3)
エチレン系重合体を得る場合には、上記無機化合物担
体、メタロセン化合物と下記一般式(3)
【0015】
【化1】
【0016】および/または下記一般式(4)
【0017】
【化2】
【0018】[式中、R5は各々独立して水素原子、炭
素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリ
ール基、アリールアルキル基もしくはアルキルアリール
基であり、qは2〜50の整数である。]で表されるア
ルミノキサンからなるメタロセン担持触媒、またはさら
にアルキルアルミニウム化合物とからなるメタロセン担
持触媒を用いて、上記と同様の条件下で製造することが
できる。
素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリ
ール基、アリールアルキル基もしくはアルキルアリール
基であり、qは2〜50の整数である。]で表されるア
ルミノキサンからなるメタロセン担持触媒、またはさら
にアルキルアルミニウム化合物とからなるメタロセン担
持触媒を用いて、上記と同様の条件下で製造することが
できる。
【0019】本発明の超高弾性率高強度繊維を得るため
に使用するポリエチレン系重合体は、上記メタロセン担
持触媒を用いて、溶液状態、懸濁状態または気相状態で
重合することによって得ることができる。この場合、高
い触媒活性でポリエチレン系重合体を得ること、および
さらにかさ密度の大きなポリエチレン系重合体を得るた
めには、重合温度は−70〜120℃、好ましくは0〜
100℃、さらに好ましくは30〜90℃の温度で、重
合時の圧力は0.5〜100kg/cm2・G、好まし
くは1〜80kg/cm2・G、さらに好ましくは5〜
50kg/cm2・Gである。
に使用するポリエチレン系重合体は、上記メタロセン担
持触媒を用いて、溶液状態、懸濁状態または気相状態で
重合することによって得ることができる。この場合、高
い触媒活性でポリエチレン系重合体を得ること、および
さらにかさ密度の大きなポリエチレン系重合体を得るた
めには、重合温度は−70〜120℃、好ましくは0〜
100℃、さらに好ましくは30〜90℃の温度で、重
合時の圧力は0.5〜100kg/cm2・G、好まし
くは1〜80kg/cm2・G、さらに好ましくは5〜
50kg/cm2・Gである。
【0020】本発明において、ポリエチレン系重合体を
得るための重合を溶液状態または懸濁状態で実施する場
合、重合溶媒としては一般に用いられる有機溶剤であれ
ばいずれでもよく、具体的には、クロロホルム、塩化メ
チレン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、プロパ
ン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、n−ヘキ
サン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−
デカンなどの炭素数3〜20の脂肪族炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、キシレンなどの炭素数6〜20の芳香族
炭化水素などを用いることができ、さらにはエチレンも
しくは炭素数3〜20のα−オレフィン自身を溶媒とし
て用いることもできる。
得るための重合を溶液状態または懸濁状態で実施する場
合、重合溶媒としては一般に用いられる有機溶剤であれ
ばいずれでもよく、具体的には、クロロホルム、塩化メ
チレン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、プロパ
ン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、n−ヘキ
サン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−
デカンなどの炭素数3〜20の脂肪族炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、キシレンなどの炭素数6〜20の芳香族
炭化水素などを用いることができ、さらにはエチレンも
しくは炭素数3〜20のα−オレフィン自身を溶媒とし
て用いることもできる。
【0021】また、本発明のポリエチレン系超高弾性率
高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体
の分子量は、重合温度、メタロセン化合物の種類または
触媒成分の使用割合等の重合条件を変えることによって
調整できるほか、重合系に水素を添加することによって
調整できる。
高強度繊維を得るために使用するポリエチレン系重合体
の分子量は、重合温度、メタロセン化合物の種類または
触媒成分の使用割合等の重合条件を変えることによって
調整できるほか、重合系に水素を添加することによって
調整できる。
【0022】本発明に使用するポリエチレン系重合体の
重合粉末には、例えば、フェノ−ル系安定剤、有機フォ
スファイド系安定剤、有機チオエーテル系安定剤、高級
脂肪酸の金属塩等の安定剤などの安定剤を本発明の目的
を損なわない範囲、例えば、ポリエチレン系重合体10
0重量部に対して0.5重量部程度までならば添加する
ことができる。
重合粉末には、例えば、フェノ−ル系安定剤、有機フォ
スファイド系安定剤、有機チオエーテル系安定剤、高級
脂肪酸の金属塩等の安定剤などの安定剤を本発明の目的
を損なわない範囲、例えば、ポリエチレン系重合体10
0重量部に対して0.5重量部程度までならば添加する
ことができる。
【0023】本発明における超高弾性率高強度繊維は、
上記のメタロセン担持触媒を用いて製造されたポリエチ
レン系重合体を用いて製造される。本発明の目的を満足
する繊維を作製するための方法としては、例えば、上記
ポリエチレン系重合体の準希薄溶液(ポリマー濃度1重
量%以上)を急冷して得られるゲルを延伸する、いわゆ
るゲル延伸法や、上記ポリエチレン系重合体の希薄溶液
(ポリマー濃度0.2重量%以下)から単結晶を析出さ
せ、その単結晶集合物の乾燥試料から固相共押出と引張
延伸を組み合わせた2段延伸法などが知られている。工
業的には、ゲル延伸法を応用したプロセスで製造される
のが一般的である。
上記のメタロセン担持触媒を用いて製造されたポリエチ
レン系重合体を用いて製造される。本発明の目的を満足
する繊維を作製するための方法としては、例えば、上記
ポリエチレン系重合体の準希薄溶液(ポリマー濃度1重
量%以上)を急冷して得られるゲルを延伸する、いわゆ
るゲル延伸法や、上記ポリエチレン系重合体の希薄溶液
(ポリマー濃度0.2重量%以下)から単結晶を析出さ
せ、その単結晶集合物の乾燥試料から固相共押出と引張
延伸を組み合わせた2段延伸法などが知られている。工
業的には、ゲル延伸法を応用したプロセスで製造される
のが一般的である。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【0025】ここで、実施例および比較例に用いたポリ
エチレン系重合体の諸特性は、以下の方法により測定し
た。
エチレン系重合体の諸特性は、以下の方法により測定し
た。
【0026】1.粘度平均分子量(Mv):極限粘度
[η]は、ASTM D 1601−86(1990
年)に準拠し、135℃のオルトジクロロベンゼン中で
測定した。粘度平均分子量(Mv)は、下記式(5)に
上記極限粘度[η]を代入して算出した。
[η]は、ASTM D 1601−86(1990
年)に準拠し、135℃のオルトジクロロベンゼン中で
測定した。粘度平均分子量(Mv)は、下記式(5)に
上記極限粘度[η]を代入して算出した。
【0027】 [η]=5.05×10-4×Mv 0.693 (5) 2.重量平均分子量(Mw),数平均分子量(Mn):M
w,Mnは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ
ー(GPC)によって測定した。GPC装置としてWa
ters 150C ALC/GPCを用い、カラムと
しては東ソー(株)製 GMH−HR−H(S)を用
い、カラム温度を145℃に設定し、溶離液として1−
クロロナフタレンを用いて測定した。測定試料は0.0
8mg/ミリリットルの濃度で調整し、200マイクロ
リットル注入し測定した。分子量の検量線は、ユニバー
サルキャリブレーション法により、分子量既知のポリス
チレン試料(絶対分子量=2600〜8640000の
範囲)を用いて校正されている。
w,Mnは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ
ー(GPC)によって測定した。GPC装置としてWa
ters 150C ALC/GPCを用い、カラムと
しては東ソー(株)製 GMH−HR−H(S)を用
い、カラム温度を145℃に設定し、溶離液として1−
クロロナフタレンを用いて測定した。測定試料は0.0
8mg/ミリリットルの濃度で調整し、200マイクロ
リットル注入し測定した。分子量の検量線は、ユニバー
サルキャリブレーション法により、分子量既知のポリス
チレン試料(絶対分子量=2600〜8640000の
範囲)を用いて校正されている。
【0028】[繊維の製造]工業的にはゲル紡糸法で製
造されるのが一般的であるが、ここでは単結晶集合物の
乾燥試料の2段延伸法によって繊維を作製した。製造工
程は、以下に示す通りである。まず、ポリエチレン系重
合体のキシレン希薄溶液を作製する。溶液の濃度は0.
2重量%で、135℃で30分溶解させた後に、直ちに
80℃のオイルバス中に入れ、そのままの状態で48時
間放置し、ポリエチレン系重合体の単結晶浮遊物を作製
した。その後、これを平坦なヌッチェを用いて濾過し、
メタノールで洗浄した後に、上から一定の荷重を加え、
吸引濾過を続けた。それによって、フィルム状の単結晶
集合試料が得られることになり、その後、荷重を加えた
ままで60℃で48時間真空乾燥して、その単結晶集合
物の乾燥試料を得た。
造されるのが一般的であるが、ここでは単結晶集合物の
乾燥試料の2段延伸法によって繊維を作製した。製造工
程は、以下に示す通りである。まず、ポリエチレン系重
合体のキシレン希薄溶液を作製する。溶液の濃度は0.
2重量%で、135℃で30分溶解させた後に、直ちに
80℃のオイルバス中に入れ、そのままの状態で48時
間放置し、ポリエチレン系重合体の単結晶浮遊物を作製
した。その後、これを平坦なヌッチェを用いて濾過し、
メタノールで洗浄した後に、上から一定の荷重を加え、
吸引濾過を続けた。それによって、フィルム状の単結晶
集合試料が得られることになり、その後、荷重を加えた
ままで60℃で48時間真空乾燥して、その単結晶集合
物の乾燥試料を得た。
【0029】2段延伸法における1段目の延伸は、この
フィルム状単結晶集合試料から幅5mmの短冊状試料を
切り出し、それを一般的な高密度ポリエチレンからなる
直径10mmの円柱状試料を縦方向に半分に割ったもの
にはさみ込み、これらの円柱状試料を押出すことによっ
て、短冊状試料も同時に押し出されることになる。すな
わち、共押出法である。押出しに用いたダイスは、短冊
状試料の延伸倍率が約6倍となるようなものを用いた
が、実際の延伸倍率は、延伸前後のマーカー間の長さの
変化から求めた。押出し温度は125℃とした。
フィルム状単結晶集合試料から幅5mmの短冊状試料を
切り出し、それを一般的な高密度ポリエチレンからなる
直径10mmの円柱状試料を縦方向に半分に割ったもの
にはさみ込み、これらの円柱状試料を押出すことによっ
て、短冊状試料も同時に押し出されることになる。すな
わち、共押出法である。押出しに用いたダイスは、短冊
状試料の延伸倍率が約6倍となるようなものを用いた
が、実際の延伸倍率は、延伸前後のマーカー間の長さの
変化から求めた。押出し温度は125℃とした。
【0030】2段面の延伸は、1段目で共押出されたテ
−プ状試料を125℃で引張延伸した。延伸は、高温槽
付きの引張試験機を用いて行った。延伸倍率は、延伸前
後のマーカー間の長さの変化から求めた。2段延伸によ
る総延伸倍率は、1段目の共押出延伸による延伸倍率と
2段目の引張延伸による倍率を掛け合わせたものとし
た。今回は、上記の方法で、その総延伸倍率が約200
または150となる繊維を作製した。
−プ状試料を125℃で引張延伸した。延伸は、高温槽
付きの引張試験機を用いて行った。延伸倍率は、延伸前
後のマーカー間の長さの変化から求めた。2段延伸によ
る総延伸倍率は、1段目の共押出延伸による延伸倍率と
2段目の引張延伸による倍率を掛け合わせたものとし
た。今回は、上記の方法で、その総延伸倍率が約200
または150となる繊維を作製した。
【0031】[物性評価]ここでは、上記延伸繊維の引
張弾性率と引張破断強度を測定した。
張弾性率と引張破断強度を測定した。
【0032】1.引張弾性率 得られた繊維の引張弾性率は、引張試験機を用いて、室
温で測定した。測定における初期歪速度は1×10-3と
した。引張弾性率は、得られた応力−歪曲線における初
期直線領域の勾配から見積った。
温で測定した。測定における初期歪速度は1×10-3と
した。引張弾性率は、得られた応力−歪曲線における初
期直線領域の勾配から見積った。
【0033】2.繊維破断強度 得られた繊維の繊維破断強度は、引張試験機を用いて、
引張破断強度を評価した。測定は室温で行った。測定に
おける初期歪速度は1×10-2とした。引張破断強度
は、得られた繊維破断時の応力より見積った。
引張破断強度を評価した。測定は室温で行った。測定に
おける初期歪速度は1×10-2とした。引張破断強度
は、得られた繊維破断時の応力より見積った。
【0034】以下に、各実施例および比較例を説明す
る。
る。
【0035】実施例1で用いたポリエチレン系重合体
は、エチレン単独重合体(A1)である。始めに、(A
1)の製造方法を示す。
は、エチレン単独重合体(A1)である。始めに、(A
1)の製造方法を示す。
【0036】[メタロセン担持触媒の調整]300ミリ
リットルシュレンク管に、富士デヴィソン製シリカ(F
952)13gを導入し、減圧下、180℃で5時間乾
燥した。このシュレンク管に、トルエン85ミリリット
ルを導入し、続いて室温で撹拌しながらメチルアルミノ
キサンのトルエン溶液(アルミニウム濃度:1.51モ
ル/リットル)40ミリリットルを滴下した。得られた
懸濁液を50℃でさらに2時間撹拌し、その後、1時間
室温で静置し、上澄み液を除去した。得られた固体をト
ルエン20ミリリットルで2回洗浄し、再びトルエン4
0ミリリットルを導入した。得られた懸濁液に、撹拌し
ながら室温で、トルエン40ミリリットルに溶解したジ
フェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2−ジメ
チルアミノフルオレニル)ジルコニウムジクロライド
0.82g(1.37ミリモル)を滴下した。得られた
懸濁液を室温でさらに4時間撹拌し、その後、16時間
室温で静置し、上澄み液を除去した。得られた固体をト
ルエン40ミリリットルで洗浄し、デカン40ミリリッ
トルを導入した。得られた懸濁液に、室温で撹拌しなが
らメチルアルミノキサンのトルエン溶液(アルミニウム
濃度:1.51モル/リットル)50ミリリットルを滴
下し、さらに室温で20分間撹拌した。得られた懸濁液
の液体成分を減圧下、100〜110℃の温度で蒸発さ
せることによって、赤色固体であるメタロセン担持触媒
を得た。元素分析の結果、得られたメタロセン担持触媒
には、メタロセン担持触媒1g当り、メタロセン化合物
が45マイクロモル、アルミニウムが6.7ミリモル担
持されていた。
リットルシュレンク管に、富士デヴィソン製シリカ(F
952)13gを導入し、減圧下、180℃で5時間乾
燥した。このシュレンク管に、トルエン85ミリリット
ルを導入し、続いて室温で撹拌しながらメチルアルミノ
キサンのトルエン溶液(アルミニウム濃度:1.51モ
ル/リットル)40ミリリットルを滴下した。得られた
懸濁液を50℃でさらに2時間撹拌し、その後、1時間
室温で静置し、上澄み液を除去した。得られた固体をト
ルエン20ミリリットルで2回洗浄し、再びトルエン4
0ミリリットルを導入した。得られた懸濁液に、撹拌し
ながら室温で、トルエン40ミリリットルに溶解したジ
フェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2−ジメ
チルアミノフルオレニル)ジルコニウムジクロライド
0.82g(1.37ミリモル)を滴下した。得られた
懸濁液を室温でさらに4時間撹拌し、その後、16時間
室温で静置し、上澄み液を除去した。得られた固体をト
ルエン40ミリリットルで洗浄し、デカン40ミリリッ
トルを導入した。得られた懸濁液に、室温で撹拌しなが
らメチルアルミノキサンのトルエン溶液(アルミニウム
濃度:1.51モル/リットル)50ミリリットルを滴
下し、さらに室温で20分間撹拌した。得られた懸濁液
の液体成分を減圧下、100〜110℃の温度で蒸発さ
せることによって、赤色固体であるメタロセン担持触媒
を得た。元素分析の結果、得られたメタロセン担持触媒
には、メタロセン担持触媒1g当り、メタロセン化合物
が45マイクロモル、アルミニウムが6.7ミリモル担
持されていた。
【0037】[エチレンの重合]2リットルのオートク
レーブに、n−ヘキサン1200ミリリットルおよびn
−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6モル/リット
ル)0.19ミリリットルを導入した後、撹拌しながら
オートクレーブの内温を75℃に昇温し、エチレンの全
圧が35kg/cm2・Gになるまで導入した。続い
て、このオートクレーブ内に、上記メタロセン担持触媒
100mgを窒素40kg/cm2・Gとともに圧入
し、重合を開始した。重合中、全圧が40kg/cm2
・Gに保たれるようにエチレンを連続的に導入した。ま
た、重合温度は80℃とした。重合開始90分後にオー
トクレーブの内圧を0kg/cm2・Gまで脱圧し、重
合を終了した。オートクレーブの内容物を濾過し、得ら
れたエチレン単独重合体を減圧下、室温で24時間乾燥
した。結果として、240gのエチレン単独重合体(A
1)が得られた。
レーブに、n−ヘキサン1200ミリリットルおよびn
−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6モル/リット
ル)0.19ミリリットルを導入した後、撹拌しながら
オートクレーブの内温を75℃に昇温し、エチレンの全
圧が35kg/cm2・Gになるまで導入した。続い
て、このオートクレーブ内に、上記メタロセン担持触媒
100mgを窒素40kg/cm2・Gとともに圧入
し、重合を開始した。重合中、全圧が40kg/cm2
・Gに保たれるようにエチレンを連続的に導入した。ま
た、重合温度は80℃とした。重合開始90分後にオー
トクレーブの内圧を0kg/cm2・Gまで脱圧し、重
合を終了した。オートクレーブの内容物を濾過し、得ら
れたエチレン単独重合体を減圧下、室温で24時間乾燥
した。結果として、240gのエチレン単独重合体(A
1)が得られた。
【0038】実施例1として、表1には、(A1)の粘
度平均分子量(Mv)、重量平均分子量(Mw)/数平均
分子量(Mn)を示す。表2には、(A1)から上記の
方法で製造された総延伸倍率約200の延伸繊維の引張
弾性率と引張破断強度を示す。
度平均分子量(Mv)、重量平均分子量(Mw)/数平均
分子量(Mn)を示す。表2には、(A1)から上記の
方法で製造された総延伸倍率約200の延伸繊維の引張
弾性率と引張破断強度を示す。
【0039】比較例1は、実施例1で用いたエチレン単
独重合体(A1)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B1)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
1)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B1)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約200の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
独重合体(A1)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B1)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
1)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B1)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約200の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
【0040】実施例2で用いたポリエチレン系重合体
は、エチレン単独重合体である。重合温度を60℃とし
たこと以外は、実施例1と同様の方法で重合した。結果
として、280gのエチレン単独重合体(A2)が得ら
れた。表1には、(A2)のMvおよびMw/Mnを示
し、表2には、(A2)から上記の方法で作製された総
延伸倍率約200の延伸繊維の引張弾性率と引張破断強
度を示す。
は、エチレン単独重合体である。重合温度を60℃とし
たこと以外は、実施例1と同様の方法で重合した。結果
として、280gのエチレン単独重合体(A2)が得ら
れた。表1には、(A2)のMvおよびMw/Mnを示
し、表2には、(A2)から上記の方法で作製された総
延伸倍率約200の延伸繊維の引張弾性率と引張破断強
度を示す。
【0041】比較例2は、実施例2で用いたエチレン単
独重合体(B2)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B2)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
2)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B2)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約200の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
独重合体(B2)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B2)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
2)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B2)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約200の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
【0042】実施例3で用いたポリエチレン系重合体
は、エチレン単独重合体である。エチレンの重合におい
て、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6モル/
リットル)0.19ミリリットルの代わりにアルキルア
ルミニウムのヘキサン溶液(0.71モル/リットル)
0.7ミリリットルを用いたこと以外は、実施例1と同
様の方法で重合した。結果として、230gのエチレン
単独重合体(A3)が得られた。
は、エチレン単独重合体である。エチレンの重合におい
て、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6モル/
リットル)0.19ミリリットルの代わりにアルキルア
ルミニウムのヘキサン溶液(0.71モル/リットル)
0.7ミリリットルを用いたこと以外は、実施例1と同
様の方法で重合した。結果として、230gのエチレン
単独重合体(A3)が得られた。
【0043】表1には、(A3)のMvおよびMw/Mn
を示し、表2には、(A3)から上記の方法で作製され
た総延伸倍率約150の延伸繊維の引張弾性率と引張破
断強度を示す。
を示し、表2には、(A3)から上記の方法で作製され
た総延伸倍率約150の延伸繊維の引張弾性率と引張破
断強度を示す。
【0044】比較例3は、実施例3で用いたエチレン単
独重合体(A3)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B3)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
3)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B3)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約150の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
独重合体(A3)とほぼ同じMvおよびMwを有するバナ
ジウム系触媒で得られたエチレン単独重合体(B3)か
ら上記の方法で作製された繊維である。表1には、(B
3)のMvおよびMw/Mnを示し、表2には、(B3)
から上記の方法で作製された総延伸倍率約150の延伸
繊維の引張弾性率と引張破断強度を示す。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明のポリエチレン
系重合体からなる超高弾性率高強度繊維は、従来のポリ
エチレン系重合体から得られる同様の繊維に比べて、引
張弾性率と引張破断強度が向上したものである。
系重合体からなる超高弾性率高強度繊維は、従来のポリ
エチレン系重合体から得られる同様の繊維に比べて、引
張弾性率と引張破断強度が向上したものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 粘度平均分子量(Mv)が30×104以
上であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
(Mn)の比(Mw/Mn)が3以下であることを特徴と
する高分子量のエチレン単独重合体またはエチレンと
0.5モル%以下のα−オレフィンとの共重合体から得
られる超高弾性率高強度繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10551696A JPH09291415A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | ポリエチレン系超高弾性率高強度繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10551696A JPH09291415A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | ポリエチレン系超高弾性率高強度繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09291415A true JPH09291415A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14409775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10551696A Pending JPH09291415A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | ポリエチレン系超高弾性率高強度繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09291415A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001012885A1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-02-22 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fiber and its use |
| WO2004009888A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | 弾性布帛及びその製造方法 |
| JP2004534681A (ja) * | 2001-07-19 | 2004-11-18 | ランクホルスト インダテク ビー. ブイ. | ポリオレフィンフィルム、テープ又はヤーン |
| JP2012510570A (ja) * | 2008-12-01 | 2012-05-10 | フイナ・テクノロジー・インコーポレーテツド | ポリエチレン繊維およびその製造法 |
| JPWO2016002598A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2017-04-27 | 東洋紡株式会社 | 高機能マルチフィラメント |
| KR101981764B1 (ko) * | 2018-01-05 | 2019-05-27 | 주식회사 휴비스 | 공정성이 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 |
| CN110820058A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-21 | 上海化工研究院有限公司 | 一种民用高性能聚乙烯纤维的制备方法 |
-
1996
- 1996-04-25 JP JP10551696A patent/JPH09291415A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958187B2 (en) | 1999-08-11 | 2005-10-25 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fibers and their applications |
| EP1335047A1 (en) * | 1999-08-11 | 2003-08-13 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | A net comprising high strength polyethylene fibers |
| EP1335046A1 (en) * | 1999-08-11 | 2003-08-13 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | A rope comprising high strength polyethylene fibers |
| EP1335049A1 (en) * | 1999-08-11 | 2003-08-13 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | A protective glove comprising high strength polyethylene fibers |
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| US7235285B2 (en) | 1999-08-11 | 2007-06-26 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fibers and their applications |
| US6770363B2 (en) | 1999-08-11 | 2004-08-03 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fibers and their applications |
| US6770362B2 (en) | 1999-08-11 | 2004-08-03 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fibers and their applications |
| WO2001012885A1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-02-22 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fiber and its use |
| JP2004534681A (ja) * | 2001-07-19 | 2004-11-18 | ランクホルスト インダテク ビー. ブイ. | ポリオレフィンフィルム、テープ又はヤーン |
| WO2004009888A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | 弾性布帛及びその製造方法 |
| US7503941B2 (en) | 2002-07-18 | 2009-03-17 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Elastic fabric and process for producing the same |
| JP2012510570A (ja) * | 2008-12-01 | 2012-05-10 | フイナ・テクノロジー・インコーポレーテツド | ポリエチレン繊維およびその製造法 |
| JPWO2016002598A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2017-04-27 | 東洋紡株式会社 | 高機能マルチフィラメント |
| CN110952160A (zh) * | 2014-07-03 | 2020-04-03 | 东洋纺株式会社 | 高功能复丝 |
| KR101981764B1 (ko) * | 2018-01-05 | 2019-05-27 | 주식회사 휴비스 | 공정성이 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 |
| CN110820058A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-21 | 上海化工研究院有限公司 | 一种民用高性能聚乙烯纤维的制备方法 |
| CN110820058B (zh) * | 2019-11-05 | 2021-02-23 | 上海化工研究院有限公司 | 一种民用高性能聚乙烯纤维的制备方法 |
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