JP2000179754A - 架橋ポリオレフィン管 - Google Patents
架橋ポリオレフィン管Info
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Abstract
期間に亘って維持し、外観にも優れた架橋ポリオレフィ
ン管を提供すること。 【解決手段】 エチレンと炭素数が4以上のα−オレフ
ィン類との共重合体(A)と直鎖状ポリオレフィン
(B)との樹脂組成物(C)よりなる架橋ポリオレフィ
ン管において、共重合体(A)はMFRが0.1〜95
g/10分、密度が0.888〜0.970g/cm3、
Q値(Mw/Mn)が3.0未満であり、樹脂組成物
(C)にビニルシラン化合物をラジカル発生剤の存在下
でグラフトさせて変性樹脂組成物とし、この変性樹脂組
成物をシラノール縮合触媒の存在下で水雰囲気中に曝し
て、ゲル分率65%以上に架橋させたものである架橋ポ
リオレフィン管。 【効果】 上記課題が解決される。
Description
ン管に関する。さらに詳しくは、表面外観に優れ、曲げ
柔軟性を有し、特に優れた長期クリープ性能を発揮し、
電線管、通信用ケーブルの保護管、ガス管、給水・給湯
管、床暖房の加熱流体の導管などとして使用される架橋
ポリオレフィン管に関する。
とにより、耐熱性、耐クリープ性、耐環境応力亀裂性
(ESCR)、耐薬品性などの物性を改良することは周
知である。さらに、これら架橋ポリエチレン管により優
れたクリープ性能を長期間に亘って発揮させるには、メ
ルトフローレイト(MFR)が低いすなわち分子量が大
きいポリエチレンに、ビニルシランをグラフトさせて変
性した樹脂を用いるのがよいとされている。
ン分子を含んだ変性樹脂では、超高分子量部分の分子鎖
同士が架橋してしまうためか、架橋ポリエチレン管製造
時に成形機のモーター負荷が大きくなり、その結果消費
電力が大きくなり、コスト高となり好ましくない。一
方、成形機のモーター負荷が大きくなるのを防止する方
法としては、変性樹脂の溶融温度を高くして管を製造す
る方法があるが、この方法は変性樹脂の焼けの発生を促
進させ、管の長期クリープ性能や製品としての価値を低
下させるので、好ましくない。
変性させる原料として、特定のエチレンとα−オレフィ
ン類との共重合体を選定し、特定の方法で架橋させた架
橋ポリオレフィン管は、製造時の成形機のモーター負荷
が大きくならず、しかも優れたクリープ性能を長期間に
亘って維持する知見に基づき完成した発明を先に出願し
た(特願平10−264320)。さらにその後研究を
重ねた結果、この架橋ポリオレフィン管は、曲げ柔軟性
およびクリープ性能がなお十分ではないことが判明し
た。
た状況に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、ビニルシランを
グラフト、変性させる原料として、特定のエチレンとα
−オレフィン類との共重合体を選定し、この共重合体に
直鎖状ポリオレフィンを配合した樹脂組成物を原料と
し、特定の方法で架橋させた架橋ポリオレフィン管は、
曲げ柔軟性に優れしかも優れたクリープ性能を長期間に
亘って維持するという知見に基づき、本発明を完成する
に至ったものである。
ィン管を提供すること。 2.優れたクリープ性能を長期間に亘って維持し、耐久
性に優れた架橋ポリオレフィン管を提供すること。
め、第一発明では、エチレンと炭素数が4以上のα−オ
レフィンとの共重合体(A)5〜40重量%と、直鎖状
ポリオレフィン(B)95〜60重量%との樹脂組成物
(C)よりなる架橋ポリオレフィン管において、共重合
体(A)のメルトフローレイトが0.1〜95g/10
分、密度が0.888〜0.970g/cm3、Q値(M
w/Mn)が3.0未満であり、樹脂組成物(C)にビ
ニルシラン化合物をラジカル発生剤の存在下でグラフト
させて変性樹脂組成物とし、この変性樹脂組成物をシラ
ノール縮合触媒の存在下で水雰囲気中に露し、ゲル分率
65%以上に架橋させたものであって密度が0.90〜
0.95g/cm3であることを特徴とする、架橋ポリオ
レフィン管を提供する。
以上のα−オレフィンとの共重合体(A)5〜40重量
%と、直鎖状ポリオレフィン(B)95〜60重量%と
の樹脂組成物(C)よりなる架橋ポリオレフィン管にお
いて、この共重合体(A)が、メルトフローレイトが
0.1〜95g/10分、密度が0.888〜0.97
0g/cm3、Q値(Mw/Mn)が3.0未満であり、
樹脂組成物(C)にビニルシラン化合物をラジカル発生
剤の存在下で変性樹脂組成物とする工程と、シラノール
縮合触媒の添加を単一成形機で行い、その後水雰囲気中
に露し、ゲル分率65%以上に架橋させたものであって
密度が0.90〜0.95g/cm3であることを特徴と
する、架橋ポリオレフィン管を提供する。
本発明において共重合体(A)とは、エチレンと炭素数
が4以上のα−オレフィン類との共重合体をいう。炭素
数が4以上のα−オレフィン類としては、1−ブテン、
2−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、2−メチル−
1−ペンテン、1−ヘキセン、2,2−ジメチル−1−
ブテン、2−メチル−1−ヘキセン、4−メチル−1−
ペンテン、1−ヘプテン、2−メチル−1−ヘキセン、
3−メチル−1−ヘキセン、2,2−ジメチル−1−ペ
ンテン、3,3−ジメチル−1−ペンテン、2,3−ジ
メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、
2,2,3−トリメチル−1−ブテン、1−オクテン、
2,2,4−トリメチル−1−オクテンなどが挙げられ
る。
を使用して製造することができる。メタロセン触媒と
は、一般に遷移金属をπ電子系の不飽和化合物を挟んだ
構造の触媒を指称し、その構造は、国際公開W091−
04257号公報に記載されており、ビス(シクロペン
タジエニル)金属化合物が代表的なものである。メタロ
セン触媒としては、具体的にはチタン、ジルコニウム、
ニッケル、パラジウム、ハフニウム、白金などの四価の
遷移金属に、1または2以上のシクロペンタジエニル環
またはその類縁体がリガンド(配位子)として存在する
化合物が挙げられる。
できるメタロセン触媒は、非電解質錯体で、2個のシク
ロペンタジエニル環が正五角形構造をして互いに平行に
相対し、その中間に金属原子が挟まれてサンドイッチ構
造の分子からなる立体構造を呈するものである。共重合
体の原料のエチレンとα−オレフィンとは、金属原子と
結合している五員環に結合した置換基によって立体的に
ブロックされている方向からは接触できず、常に一定の
方向から金属と単量体が接触することになり、立体規則
性重合が起こるので、触媒はシングルサイト触媒と呼称
され、得られるオレフィン系共重合体は、分子量、分岐
構造、結晶構造が一定となり好ましい。
はなく、溶液重合法、気相重合法、懸濁重合法、塊状重
合法などのいずれによってもよい。
架橋ポリオレフィン管を得るには、上記の共重合体
(A)は、JIS K6922−2に準拠して測定した
メルトフローレイト(MFR、温度190℃、荷重2.
16kgの条件)が0.1〜95g/10分の範囲、JI
S K6922−2に準拠して測定した密度が0.88
8〜0.970g/cm3の範囲、さらに分子量分布Q値
{重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)}
が、3.0未満のものが適していることが分かった。
(B)とは、長鎖の分岐がなく、気相重合法や溶液重合
法などで製造されるポリオレフィンを言い、具体的に
は、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状中密度ポリエチ
レン、直鎖状高密度ポリエチレンなどが挙げられる。
記の共重合体(A)と直鎖状ポリオレフィン(B)とよ
りなる樹脂組成物(C)に、ビニルシラン化合物をラジ
カル発生剤の存在下でグラフトさせて変成樹脂組成物と
し、この変性樹脂組成物をシラノール縮合触媒の存在下
で架橋させたものである。ビニルシラン化合物として
は、次の一般式[I] で表されるものが挙げられる。
飽和ハイドロカーボン基またはハイドロカーボンオキシ
基であり、ラジカル反応性を有するものである。このよ
うな基の例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル
基、γ−(メタ)アクリロキシプロピル基などが挙げら
れる。R2は脂肪族飽和ハイドロカーボン基であり、例
としては、メチル基、エチル基、プロピル基、デシル基
などが挙げられる。Yは加水分解可能な有機基を表し、
例としては、メトキシ基、エトキシ基、ホルミルオキシ
基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、アリールア
ミノ基などが挙げられる。nは、0、1または2であ
る。中でも特に好ましいのは、次の一般式[II]で表され
る化合物である。
H3、R4は炭素数4以下の直鎖または分岐アルキル基、
R5は炭素数4以下の直鎖、分岐アルキル基、または、
フェニル基である。具体的には、ビニルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキ
シシランなどが挙げられる。
させる反応系に存在させるビニルシラン化合物の量は、
目的とする樹脂管の架橋度、反応条件(温度、時間)な
どにより決定されるが、経済性、反応前・反応中の取扱
いの容易性の観点から、樹脂組成物(C)100重量部
に対し、0.1〜15重量部の範囲で選ばれる。この量
が少な過ぎるとグラフト率が低く、十分な架橋度が得ら
れない。また多すぎると、逆に未反応のビニルシラン化
合物の影響などにより、成形品の樹脂管は外観不良とな
る場合もあり好ましくない。好ましいビニルシラン化合
物の量は0.3〜10重量部の範囲であり、特に好まし
いのは0.5〜7重量部の範囲である。
遊離ラジカルを発生することができ、グラフト反応温度
において6分未満の半減期を有する化合物の中から選ぶ
のが好ましい。より好ましいのは、グラフト反応温度に
おいて1分未満の半減期を有する化合物である。これら
ラジカル発生剤は、特公昭48−1711号公報に記載
されている化合物が総て使用できる。具体的には、ベン
ゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−
t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルオキシ−2−エ
チルヘキサノエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソ
ブチロニトリル、メチルアゾビスイソブチレートなどの
アゾ化合物が挙げられる。
グラフト反応させる際には、グラフト反応系に存在させ
るラジカル発生剤の量は、樹脂組成物(C)100重量
部に対し0.001〜5重量部の範囲で選ばれる。存在
させるラジカル発生剤の量が少なすぎると、ビニルシラ
ン化合物のグラフト量が少なく、逆に多すぎると、ラジ
カル発生剤による目的としない架橋反応が進行し、流れ
特性不良や成形品である樹脂管の外観の悪化などの原因
となることがあり、好ましくない。ラジカル発生剤の好
ましい量は、0.01〜2.0重量部の範囲である。
グラフトさせて変性樹脂組成物とする方法は、特公昭4
8−1711号公報、特開昭59−36115号公報お
よび特開昭55−9611号公報などの刊行物に記載さ
れている方法によることができ、容易に製造することが
できる。
には、上記変性樹脂組成物にシラノール縮合触媒の存在
下に架橋させる。シラノール縮合触媒としては、錫、亜
鉛、鉄、鉛、コバルトなどの金属カルボン酸塩、チタン
酸エステルおよびキレート化合物の有機金属化合物、有
機塩基、無機酸、および、有機酸などが挙げられる。具
体的には、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセ
テート、ジオクチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、カプ
リル酸第一錫、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、チ
タン酸テトラブチルエステル、チタン酸テトラノニルエ
ステル、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、ピリジン、
硫酸、塩酸、トルエンスルホン酸、酢酸、ステアリン
酸、マレイン酸などが挙げられる。
反応系にシラノール縮合触媒を存在させるには、(a) 事
前にシラノール縮合触媒をポリオレフィンに溶融混練し
たマスターバッチとして配合する方法、(b) シラノール
縮合触媒を直接変性樹脂組成物に配合して管を製造する
方法、(c) シラノール縮合触媒を溶液または分散液とし
て変成樹脂組成物製の管に塗布または含浸させる方法、
などが挙げられる。中でも、上記(a),(b) の方法が特に
好適である。存在させるシラノール縮合触媒の量は、変
性樹脂組成物100重量部に対して0.001〜10重
量部の範囲で選ぶことができ、中でも好ましいのは0.
01〜5重量部である。
する際の原料である変性樹脂組成物には、押出成形法に
よって樹脂管を製造する前に、本発明の目的を損なわな
い範囲で、他の樹脂、各種樹脂添加剤を配合することが
できる。他の樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密
度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチ
レン−プロピレン共重合体、ポリプロピレン、プロピレ
ン−ブテン−1共重合体、プロピレン−ヘキセン−1共
重合体などが挙げられる。他の樹脂は、上に例示したも
のに限定されるものではない。樹脂添加剤としては、着
色剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、防錆剤、充填剤、難燃剤などが挙げられる。
の存在下に架橋させるには、(i) シラノール縮合触媒を
配合した変性樹脂組成物を押出成形法によって管とした
あと水雰囲気中に曝す、または(ii)シラノール縮合触媒
を塗布または含浸させた変性樹脂組成物製管を水雰囲気
中に曝す、などの方法によることができる。この水雰囲
気中に曝すことによって、変性樹脂組成物製管が架橋さ
れる。変性樹脂組成物製管を水雰囲気中に曝す際の条件
は、この管を常温〜200℃の温度範囲で、10秒〜1
週間の範囲で曝せばよい。曝す際の特に好ましい条件
は、常温〜130℃の温度範囲で、1分〜100時間の
範囲である。この水雰囲気中での曝しは、押出成形法に
よって管とした直後に、この変性樹脂組成物製管を水槽
を通過させて冷却する工程と同時に行うこともできる。
架橋ポリオレフィン管に長期間に亘って優れた強度を発
揮させるには、ISO 10147:1994に準拠し
て測定したゲル分率(架橋度)が65%以上に架橋さ
せ、JIS K6922−2に準拠して測定した密度が
0.90〜0.95g/cm3であることが必要であるこ
とが分かった。架橋度は、変性樹脂組成物のビニルシラ
ン化合物のグラフト率、シラノール縮合触媒の種類、
量、架橋させる際の条件(温度、時間)などを変えるこ
とにより、調節することができる。
に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下
の記載例に限定されるものではない。
重合体(A)、直鎖状中密度ポリオレフィン(B)は、
次の物性を有するものである。 (1) 共重合体(A):シングルサイト触媒を使用して製
造されたエチレンとα−オレフィンとの共重合体であっ
て、MFRが2.0g/10分、密度が0.934g/
cm3、Q値(Mw/Mn)が2.0のもの. (2) 直鎖状中密度ポリオレフィン(B):直鎖状中密度
ポリエチレンであってMFRが2.1g/10分、密度
が0.936g/cm3、Q値(Mw/Mn)が3.5の
もの。
%、上記直鎖状中密度ポリオレフィン(B)90重量%
よりなる樹脂組成物(C)100重量部に、ジクミルパ
ーオキサイド0.07重量部、および、ビニルトリメト
キシシラン2重量部をそれぞれ秤量し、ヘンシェルミキ
サーで混合し、L/Dが26で40m/m φの単軸押出機
によって、210℃の温度で溶融混練してシラン化合物
をグラフトさせ、変性樹脂組成物を得た。得られた変性
樹脂組成物は、MFRが0.6g/10分、密度は0.
935g/cm3であった。
Rが2.1g/10分、密度が0.935g/cm3の直
鎖状低密度ポリエチレン100重量部、ジブチル錫ジラ
ウレート1重量部からなるマスターバッチを5重量部配
合した。この変性樹脂組成物を、先端に外径13m/m
φ、肉厚1.5m/m のダイを装着し、L/Dが24の5
0m/m φのフルフライトスクリュー押出機によって、2
00℃の温度で溶融混練させ、押出速度10m/分の条
件で樹脂管を押出した。得られた樹脂管を80℃の温水
に24時間浸漬し、架橋させて架橋ポリオレフィン管を
得た。得られた架橋ポリオレフィン管につき、肉眼によ
る表面外観の観察結果、ゲル分率(架橋度)、曲げ弾性
率、およびクリープ破壊までの時間を測定した。なお、
ゲル分率はISO 10147:1994、曲げ弾性率
はISO 178:1993、クリープ破壊までの時間
はISO 1167:1996(円周応力は1.33M
Pa)に準拠した。結果を、表−1に示す。
成の樹脂組成物(C)100重量部に、ジクミルパーオ
キサイド0.075重量部、ビニルトリメトキシシラン
2重量部、およびジブチル錫ジラウレート0.05重量
部を配合し、ヘンシェルミキサーで混合し、この混合物
を、実施例1で樹脂管製造用に使用したのと同じ押出機
によって、実施例1におけると同様の手順で管を押出し
た。得られた架橋ポリオレフィン管につき、実施例1に
おけると同様に、表面外観、ゲル分率(架橋度)、曲げ
弾性率、およびクリープ破壊までの時間を測定した。結
果を、表−1に示す。
%、上記直鎖状中密度ポリオレフィン(B)70重量%
よりなる樹脂組成物(C)100重量部に、ジクミルパ
ーオキサイド0.07重量部、ビニルトリメトキシシラ
ン2重量部を配合し、ヘンシェルミキサーで混合し、こ
の混合物をL/Dが26で40m/m φの単軸押出機によ
って、210℃の温度で溶融混練してシラン化合物をグ
ラフトさせ、変性樹脂組成物を得た。得られた変性樹脂
組成物のMFRは0.8g/10分、密度は0.935
g/cm3であった。得られた変性樹脂組成物100重量
部に、実施例1で使用したのと同種のジブチル錫ジラウ
レートのマスターバッチを5重量部配合した。この混合
物を実施例1で樹脂管製造用に使用したのと同じ押出機
によって、実施例1におけると同様の手順で管を押出し
た。得られた架橋ポリオレフィン管につき、実施例1に
おけると同様に、表面外観、ゲル分率(架橋度)、曲げ
弾性率、およびクリープ破壊までの時間を測定した。結
果を、表−1に示す。
共重合体(A)を配合せず上記直鎖状中密度ポリオレフ
ィン(B)のみに変更し、そのほかは同例におけると同
様の手順でグラフトさせ、変性樹脂を得た。得られた変
性樹脂のMFRは0.2g/10分、密度は0.936
g/cm3であった。この変性樹脂に、実施例1で使用し
たのと同種のジブチル錫ジラウレートのマスターバッチ
を5重量部配合し、この混合物を実施例1で樹脂管製造
用に使用したのと同一の押出機によって、実施例1にお
けると同様の手順で管を押出した。得られた樹脂管につ
き、表面外観、ゲル分率(架橋度)、曲げ弾性率、およ
びクリープ破壊までの時間を測定した。結果を、表−1
に示す。
曲げ柔軟性などに優れ、かつクリープ破壊までの時間が
長く耐久性にも優れている(実施例1〜実施例3参
照)。 (2) これに対して、共重合体(A)を含まず直鎖状中密
度ポリオレフィン(B)のみよりなる架橋ポリオレフィ
ン管は、クリープ破壊までの時間が長く耐久性に優れて
いるが、曲げ柔軟性および表面外観に劣る(比較例参
照)。
り、次のような特別に優れた効果を奏し、その産業上の
利用価値は極めて大である。 1.本発明に係る架橋ポリオレフィン管は、表面外観お
よび曲げ柔軟性に優れており商品価値が高い。 2.本発明に係る架橋ポリオレフィン管は、かつクリー
プ破壊までの時間が長く耐久性に優れている。
Claims (5)
- 【請求項1】 エチレンと炭素数が4以上のα−オレフ
ィンとの共重合体(A)5〜40重量%と、直鎖状ポリ
オレフィン(B)95〜60重量%との樹脂組成物
(C)よりなる架橋ポリオレフィン管において、共重合
体(A)のメルトフローレイトが0.1〜95g/10
分、密度が0.888〜0.970g/cm3、Q値(M
w/Mn)が3.0未満であり、樹脂組成物(C)にビ
ニルシラン化合物をラジカル発生剤の存在下でグラフト
させて変性樹脂組成物とし、この変性樹脂組成物をシラ
ノール縮合触媒の存在下で水雰囲気中に露し、ゲル分率
65%以上に架橋させたものであって密度が0.90〜
0.95g/cm3であることを特徴とする、架橋ポリオ
レフィン管。 - 【請求項2】 エチレンと炭素数が4以上のα−オレフ
ィンとの共重合体(A)5〜40重量%と、直鎖状ポリ
オレフィン(B)95〜60重量%との樹脂組成物
(C)よりなる架橋ポリオレフィン管において、この共
重合体(A)が、メルトフローレイトが0.1〜95g
/10分、密度が0.888〜0.970g/cm3、Q
値(Mw/Mn)が3.0未満であり、樹脂組成物
(C)にビニルシラン化合物をラジカル発生剤の存在下
で変性樹脂組成物とする工程と、シラノール縮合触媒の
添加を単一成形機で行い、その後水雰囲気中に露し、ゲ
ル分率65%以上に架橋させたものであって密度が0.
90〜0.95g/cm3であることを特徴とする、架橋
ポリオレフィン管。 - 【請求項3】 樹脂組成物(C)は、共重合体(A)と
直鎖状ポリオレフィン(B)との両者を、あらかじめ溶
融混練したものまたはドライブレンド物である、請求項
1に記載の架橋ポリオレフィン管。 - 【請求項4】 エチレンとα−オレフィンとの共重合体
(A)が、シングルサイト触媒を使用して製造されたも
のである、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記
載の架橋ポリオレフィン管。 - 【請求項5】 ビニルシラン化合物が、次の一般式[I]
で表されるエチレン性不飽和シラン化合物である、請求
項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の架橋ポリオ
レフィン管。 【化1】 (一般式[I] において、R1はエチレン性不飽和ハイド
ロカーボン基またはハイドロカーボンオキシ基であり、
R2脂肪族飽和ハイドロカーボン基、Yは加水分解可能
な有機基であり、nは0〜2である)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36211198A JP2000179754A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 架橋ポリオレフィン管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36211198A JP2000179754A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 架橋ポリオレフィン管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000179754A true JP2000179754A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18475943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36211198A Pending JP2000179754A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 架橋ポリオレフィン管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000179754A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003074753A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Sekisui Chem Co Ltd | 架橋ポリエチレン管 |
JP2005106255A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Togawa Rubber Co Ltd | 管状体 |
WO2005042634A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-12 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Polymeric pipes made from blends of polyolefins and vinyl alcohol polymers |
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