JP4191234B2 - 架橋ポリエチレン管 - Google Patents
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Description
(1)シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管が加熱され、該樹脂組成物がシラノール縮合反応により架橋処理されてなる架橋ポリエチレン管であって、
前記シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管は、ポリエチレンベース樹脂と、該ベース樹脂100重量部に対して0.0005〜1重量部のシラノール縮合触媒と、該ベース樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部のシラン化合物と、前記シラン化合物100重量部に対して0.1〜10重量部のラジカル発生剤とが、押出機内で加熱されながら溶融、混練、反応させられ、これが管状に押出され、冷却されたものであり、
前記ポリエチレンベース樹脂は、
密度0.938〜0.950g/cm3、メルトフローレート1.0〜7.0g/10分の、シングルサイト触媒重合樹脂であり、かつ、
温度上昇溶離分別とゲルパーミエーションクロマトグラフを組み合わせたクロス分別装置を用いた測定における、総溶出量の分子量分布の微分表示において、
最大溶出量を示す極大点温度TWmaxが81℃〜105℃の範囲内にあり;
前記最大溶出量を示す温度TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出量の分子量分布の微分表示において少なくとも2個の極大点を有し;
前記極大点における最も小さい極大点分子量M1Tを3<logM1T<4の範囲に有し、最も大きい極大点分子量M2Tを4<logM2T<5.2の範囲に有し;
前記TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出分の分子量分布の積分表示においてlogM=4のときのwが50%以下である樹脂であることを特徴とする架橋ポリエチレン管。
(2)シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管が加熱され、該樹脂組成物がシラノール縮合反応により架橋処理されてなる架橋ポリエチレン管であって、
前記シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管は、ポリエチレンベース樹脂と、該ベース樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部のシラン化合物と、前記シラン化合物100重量部に対して0.1〜10重量部のラジカル発生剤とが加熱されながら溶融、混練、反応させられたシラン変性ポリエチレン組成物と、ポリエチレンベース樹脂にシラノール縮合触媒を含有させたマスターバッチとが、前記ポリエチレンベース樹脂の総量100重量部に対してシラノール縮合触媒が0.0005〜1重量部となるようにされ、押出機内で加熱されながら溶融、混練されて、管状に押出されたものであり、
前記ポリエチレンベース樹脂は、
密度0.938〜0.950g/cm3、メルトフローレート1.0〜7.0g/10分の、シングルサイト触媒重合樹脂であり、かつ、
温度上昇溶離分別とゲルパーミエーションクロマトグラフを組み合わせたクロス分別装置を用いた測定における、総溶出量の分子量分布の微分表示において、
最大溶出量を示す極大点温度TWmaxが81℃〜105℃の範囲内にあり;
前記最大溶出量を示す温度TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出量の分子量分布の微分表示において少なくとも2個の極大点を有し;
前記極大点における最も小さい極大点分子量M1Tを3<logM1T<4の範囲に有し、最も大きい極大点分子量M2Tを4<logM2T<5.2の範囲に有し;
前記TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出分の分子量分布の積分表示においてlogM=4のときのwが50%以下である樹脂であることを特徴とする架橋ポリエチレン管。
(3)前記ポリエチレンベース樹脂が、ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いた測定において、(i)総溶出量の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比、Mw/Mnが2.5〜9.0であり、(ii)総溶出量の分子量分布の積分表示、すなわちlogMとwの関係を示す曲線において(ここでMとは分子量、wは重量%)、logM=3.5のときのwが5%以下であり、かつlogM=4のときのwが20%以下であり、logM=5のときのwが50%以上であることを特徴とする(1)又は(2)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(4)前記ポリエチレンベース樹脂に、酸化防止剤を共存させることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(5)前記ポリエチレンベース樹脂に、酸化防止剤と、難燃剤、架橋助剤、耐候剤、着色剤、充填剤、及び安定剤からなる群より選ばれた少なくとも1種とを共存させることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(6)前記ポリエチレンベース樹脂が、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素数3以上のαオレフィンとの共重合体、並びにエチレンと官能基に炭素、酸素、及び水素だけを有する非オレフィン単量体との共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(7)マルチサイト触媒で重合した、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、及び低密度ポリエチレンの、前記ポリエチレンベース樹脂中の含有率が10重量%以下であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(8)前記シラン化合物が、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、及びビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シランからなる群より選ばれた少なくとも1種である(1)〜(7)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(9)前記ラジカル発生剤が、ジクミルパーオキサイド、ジ−(t−ブチルパーオキシ)−m−ジ−イソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、4,4’−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレリック酸n−ブチルエステル、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンの有機過酸化物、アゾビス−イソブチロニトリル、及びジメチルアゾイソジブチレートからなる群より選ばれた少なくとも1種である(1)〜(8)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(10)前記シラノール縮合触媒が、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジオクチルスズジラウレート、スズ(II)オクテート、ナフテン酸スズ、カプリル酸亜鉛、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、及びビス(アセチルアセトニトリル)ジイソプロピルチタネートからなる群より選ばれた少なくとも1種である(1)〜(9)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
(11)前記酸化防止剤が、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、又はそれらの組み合わせであり、該酸化防止剤を前記ポリエチレンベース樹脂100重量部に対して0.05〜0.6重量部含有させる(4)〜(10)のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
3<logM1T<4
4<logM2T<5.2である。
また本発明は、図8の前記(TWmax−30)℃と前記(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出分の分子量分布の積分表示において、logM=4のときのwが50%以下である。
a.logM=3.5のときのwが5%以下であり、かつlogM=4のときのwが20%以下であり、logM=5のときのwが50%以上である;
b.最大溶出量を示す温度TWmaxが81℃〜105℃の範囲内にある;
c.前記最大溶出量を示す温度TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出量の分子量分布の微分表示において少なくとも2個の極大点を有する;
d.前記極大点における最も小さい極大点分子量をM1T、最も大きい極大点分子量をM2Tとそれぞれした場合、
3<logM1T<4
4<logM2T<5.2
である架橋ポリエチレン管は耐圧性と生産性が優れた特性を示し、好適に使用できる。
(実施例1)
(2段製造法で架橋PE管を製造する場合)
[シラン変性ポリエチレン組成物]
シングルサイト触媒を用いて重合した密度0.938g/cm3、MFR2.1g/10分のポリエチレン100重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2.2重量部、ジクミルパーオキサイド0.11重量部(ビニルトリメトキシシラン100重量部に対して5.0重量部)を配合してタンブラーにて混合した混合物を反応ゾーン温度210℃、ストランドダイ温度(T1)223℃に設定した、スクリュー径50mm、L/D=30の単軸押出機にてストランド形状に押出し、冷却、カッティングを経て、シラン変性ポリエチレン組成物のペレット状コンパウンドを得た。
[触媒マスターバッチ]
上記と同様のポリエチレン100重量部に対して、ジブチルスズジラウレートを1重量部(最終的にベース樹脂100重量部に対して0.05重量部となる量)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンを5重量部配合して、ストランドダイ温度(T2)200℃に設定した、スクリュー径50mm、L/D=30の単軸押出機にてストランド形状に押出し、冷却、カッティングを経て、ペレット状の酸化防止剤およびシラノール縮合触媒マスターバッチを作製した。
[架橋ポリエチレン管の作製]
得られたシラン変性ポリエチレン組成物と触媒マスターバッチとを95重量部:5重量部の割合でタンブラーにて混合し、パイプダイ温度(T3)223℃に設定した、スクリュー径50mm、L/D=30の単軸押出機にて管状に押出し、真空成形、冷却を経て、内径10mm、肉厚1.5mmの成形管を得た。得られた成形管を95℃の温水に24時間浸漬し、実施例1の架橋ポリエチレン管を作製した。
表1に示すポリエチレンをベース樹脂として、実施例1と同様の手順で得られたシラングラフトポリエチレンと触媒マスターバッチとを実施例1と同様の割合で混合して、架橋ポリエチレン管を作製した。
(実施例6)
[触媒マスターバッチ]
シングルサイト触媒を用いて重合した、密度0.941g/cm3、MFR3.5g/10分のポリエチレン100重量部に対して、ジブチルスズジラウレートを1重量部、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンを5重量部配合して、スクリュー径50mm、L/D=30の単軸押出機にて、加熱しながら溶融、混練を経て、温度(T2)200℃に設定したストランドダイからストランド形状に押出し、冷却、カッティングを行って、ペレット状の酸化防止剤および触媒マスターバッチを作製した。
[架橋ポリエチレン管の作製]
上記と同様のポリエチレン100重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン2.6重量部、ジクミルパーオキサイド0.13重量部(ビニルトリメトキシシラン100重量部に対して5重量部)を配合してタンブラーにて混合した混合物をスクリュー径50mm、L/D=30の単軸押出機にて、反応ゾーン温度を210℃に設定し、加熱しながら溶融、混練、反応を経て、温度(T3)222℃に設定したパイプダイから管状に押出し、真空成形、冷却を経て、内径10mm、肉厚1.5mmの成形管を得た。得られた成形管を95℃の温水に24時間浸漬し、実施例6の架橋ポリエチレン管を作製した。
(測定条件)
カラム構成:Shodex AD−806M/S(昭和電工(株))
GPC測定温度:140℃
溶媒:オルト−ジクロロベンゼン
流速:1.0ml/分
試料濃度:0.4g/100ml(酸化防止剤のBHTを0.1%含む)
注入量:0.5ml検出器:赤外検出(3.42μ)
溶出温度:29フラクション
0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,49,52,55,58,61,64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,95,100,120,140℃
コーティング:プレカラムへのコーティング条件は次のとおり
140℃から0℃へ、140分かけて冷却(−1℃/分)
分子量の換算:汎用較正曲線を使用し、ポリエチレンとして分子量に換算した。
(耐圧性)
JIS K 6787−1997 水道用架橋ポリエチレン管 付属書4(規定)水道用架橋ポリエチレン管の熱間内圧クリープ試験方法における試験温度95℃、円周応力4.6MPaにて試験を行い、管が破壊するまでの時間を測定した。目標値は170h以上、好ましくは500h以上である。
高密度ポリエチレン製のサヤ管に、架橋ポリエチレン管を挿入する時の最大押し込み力を測定した。試験に用いたサヤ管は一般的なモデル配管で、内径が22mm、長さ15mで、曲げ半径450mm、曲げ角度90°の水平曲げ4ヶ所と、曲げ半径150mm、曲げ角度90°の立ち上げ曲げ1ヶ所を設けたものである。目標値は300N以下、好ましくは260N以下である。
JIS K 6787−1997 水道用架橋ポリエチレン管 第6項.外観及び形状、第7項.寸法及びその許容差に適合する管が得られるための製造速度の最大値をm/分で表した。管のサイズは代表として呼び径10の場合について行った。目標値は9m/分、好ましくは10m/分以上である。これらの結果を表1に示す。
Claims (11)
- シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管が加熱され、該樹脂組成物がシラノール縮合反応により架橋処理されてなる架橋ポリエチレン管であって、
前記シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管は、ポリエチレンベース樹脂と、該ベース樹脂100重量部に対して0.0005〜1重量部のシラノール縮合触媒と、該ベース樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部のシラン化合物と、前記シラン化合物100重量部に対して0.1〜10重量部のラジカル発生剤とが、押出機内で加熱されながら溶融、混練、反応させられ、これが管状に押出され、冷却されたものであり、
前記ポリエチレンベース樹脂は、
密度0.938〜0.950g/cm3、メルトフローレート1.0〜7.0g/10分の、シングルサイト触媒重合樹脂であり、かつ、
温度上昇溶離分別とゲルパーミエーションクロマトグラフを組み合わせたクロス分別装置を用いた測定における、総溶出量の分子量分布の微分表示において、
最大溶出量を示す極大点温度TWmaxが81℃〜105℃の範囲内にあり;
前記最大溶出量を示す温度TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出量の分子量分布の微分表示において少なくとも2個の極大点を有し;
前記極大点における最も小さい極大点分子量M1Tを3<logM1T<4の範囲に有し、最も大きい極大点分子量M2Tを4<logM2T<5.2の範囲に有し;
前記TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出分の分子量分布の積分表示においてlogM=4のときのwが50%以下である樹脂であることを特徴とする架橋ポリエチレン管。 - シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管が加熱され、該樹脂組成物がシラノール縮合反応により架橋処理されてなる架橋ポリエチレン管であって、
前記シラン変性ポリエチレン樹脂組成物からなる成形管は、ポリエチレンベース樹脂と、該ベース樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部のシラン化合物と、前記シラン化合物100重量部に対して0.1〜10重量部のラジカル発生剤とが加熱されながら溶融、混練、反応させられたシラン変性ポリエチレン組成物と、ポリエチレンベース樹脂にシラノール縮合触媒を含有させたマスターバッチとが、前記ポリエチレンベース樹脂の総量100重量部に対してシラノール縮合触媒が0.0005〜1重量部となるようにされ、押出機内で加熱されながら溶融、混練されて、管状に押出されたものであり、
前記ポリエチレンベース樹脂は、
密度0.938〜0.950g/cm3、メルトフローレート1.0〜7.0g/10分の、シングルサイト触媒重合樹脂であり、かつ、
温度上昇溶離分別とゲルパーミエーションクロマトグラフを組み合わせたクロス分別装置を用いた測定における、総溶出量の分子量分布の微分表示において、
最大溶出量を示す極大点温度TWmaxが81℃〜105℃の範囲内にあり;
前記最大溶出量を示す温度TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出量の分子量分布の微分表示において少なくとも2個の極大点を有し;
前記極大点における最も小さい極大点分子量M1Tを3<logM1T<4の範囲に有し、最も大きい極大点分子量M2Tを4<logM2T<5.2の範囲に有し;
前記TWmaxより30℃低い温度(TWmax−30)℃と前記TWmaxより15℃低い温度(TWmax−15)℃との間に溶出される総溶出分の分子量分布の積分表示においてlogM=4のときのwが50%以下である樹脂であることを特徴とする架橋ポリエチレン管。 - 前記ポリエチレンベース樹脂が、ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いた測定において、(i)総溶出量の重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比、Mw/Mnが2.5〜9.0であり、(ii)総溶出量の分子量分布の積分表示、すなわちlogMとwの関係を示す曲線において(ここでMとは分子量、wは重量%)、logM=3.5のときのwが5%以下であり、かつlogM=4のときのwが20%以下であり、logM=5のときのwが50%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記ポリエチレンベース樹脂に、酸化防止剤を共存させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記ポリエチレンベース樹脂に、酸化防止剤と、難燃剤、架橋助剤、耐候剤、着色剤、充填剤、及び安定剤からなる群より選ばれた少なくとも1種とを共存させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記ポリエチレンベース樹脂が、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素数3以上のαオレフィンとの共重合体、並びにエチレンと官能基に炭素、酸素、及び水素だけを有する非オレフィン単量体との共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- マルチサイト触媒で重合した、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、及び低密度ポリエチレンの、前記ポリエチレンベース樹脂中の含有率が10重量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記シラン化合物が、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、及びビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シランからなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1〜7のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記ラジカル発生剤が、ジクミルパーオキサイド、ジ−(t−ブチルパーオキシ)−m−ジ−イソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、4,4’−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレリック酸n−ブチルエステル、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンの有機過酸化物、アゾビス−イソブチロニトリル、及びジメチルアゾイソジブチレートからなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1〜8のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記シラノール縮合触媒が、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジオクチルスズジラウレート、スズ(II)オクテート、ナフテン酸スズ、カプリル酸亜鉛、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、及びビス(アセチルアセトニトリル)ジイソプロピルチタネートからなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1〜9のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
- 前記酸化防止剤が、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、又はそれらの組み合わせであり、該酸化防止剤を前記ポリエチレンベース樹脂100重量部に対して0.05〜0.6重量部含有させる請求項4〜10のいずれか1項に記載の架橋ポリエチレン管。
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