JPS5859016A - 架橋ポリオレフイン物品の接続法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に架橋ポリオレフィン物品の接続に用い
られるが、特に、架橋ポリオレノインパイプの接続に用
いられたとき、優れた効果が期待できる。

架橋ポリオレフィンからなるパイプは、架橋していない
ポリオレフィンからなるパイプに比べて、耐熱性、機械
強度、とりわけ、耐環境応力亀裂性に優れていることか
ら、ガス管、水道管および給湯管などの構成材料として
有望視されている。架橋ポリオレフィンパイプの接続に
は、従来、金属製の接続部材を用いた、いわゆるメカニ
カル・ジヨイントが採用されてきているが、メカニカル
・ジヨイントは、コスト高である、接続部に金属製接続
部材の大きな突起が生じ、このため狭い場所に設けられ
たバイブの接続には不向きである、またはバイブと金属
製接続部材とは硬度が互いに全く相違するため接続部の
気密性が必ずしも良好ではない場合が生じるなどの種々
の問題がある。架橋していないポリオレフィンパイプは
、端面同士を互いに圧接しつつ加熱して融着させること
により容易に接続することが可能であるため、メカニカ
ル・ジヨイントに見られる上記の欠点が解消されるが、
架橋ポリオレフィンパイプの場合は上記圧接・加熱法に
よっても、架橋ポリオレフィンは実質的に融解しないの
で、架橋していないポリオレフィンバイブの場合のよう
に良好に接続することはできない。

上記に鑑み、メカニカル・ジヨイントによらずして、架
橋ポリオレフィンバイブを良好に接続し得る新規な接続
法が本件出願人による先の出願、特願昭５６−９６９７
２号により提案された。これは接続される架橋ポリオレ
フィンバイブの端面同士の間に有機過酸化物を含有する
架橋性ポリオレフィン組成物層を介在させ、前記架橋性
ポリオレフィン組成物層を前記バイブにより圧迫しつつ
加熱し、架橋させることを特徴とするものである。

本件発明者は、上記の先に出願された方法をさらに研究
し、優れた結果をもたらす条件を見出した。

すなわち、この発明は、介在物としての架橋性ポリオレ
フィン組成物はαオレフィンとカルボン酸またはその誘
導体との共重合体であって、ＭＩ＝ｎＸＭＩＯ なるメルトインデックスを有する共重合体をベースとす
ることを特徴とするものである。ここに、Ｍ　Ｉは前記
ベースとなる共重合体のｒＪＩｓ　　Ｋ６７６０Ｊの方
法によるメルトインデックス（ｏ／１０分）、ＭＩＯは
前記バイブなどの物品を構成するポリオレフィンの架橋
前の同方法によるメルトインデックス、ｎは０．２〜５
である。

ｒｎＪについて、この範囲を外れると、被着体としての
物品のポリオレフィン分子と介在物のポリオレフィン分
子との充分な相互拡散が起こり難く、したがって高い接
合力を得ることができない。

この発明において接続の対象となし得るたとえばバイブ
などの物品としては、 （１）たとえばエチレン、プロピレン、ブテン−１，４
−メチルペンテン−１などのαオレフィンのホモポリマ
ーおよびコポリマー類、（２）ハロゲン、カルボン酸又
はその誘導体を化学的に含有するαオレフィンのホモポ
リマーおよびコポリマー類、あるいは （３）たとえば架橋ポリエチレン、架橋ポリプロピレン
、架橋ポリブテン−１、架橋ポリ−４−メチルペンテン
−１、架橋エチレン−プロピレン共重合体、架橋エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、架橋エチレン−エチルアクリ
レート共重合体および架橋塩素化ポリエチレンなどのカ
ルボン酸またはその誘導体とαオレフィンとのコポリマ
ー類の架橋体、 などからなるものが例示できる。接続されるべき物品を
構成するポリオレフィンの架橋度はゲル分率にして９０
〜１００％の高度架橋であってもよく、９０％以下、た
とえば１０〜９０％の低度ないし中度架橋であってもよ
い。これらの架橋ポリオレフィン物品は、（１）たとえ
ば後述する有機過酸化物の一種を含むポリオレフィン組
成物を用いて成形・加熱架橋する、（２）水架橋性のポ
リオレフィン組成物を成形後、水により架橋する、５− あるいは（３）放射線または紫外線に対して感能性を有
する感能性物質を含むポリオレフィン組成物を成形後放
射線または紫外線を照射して架橋させるなどの様々な公
知の方法により製造することができ、この発明において
は、いずれの架橋法によりＩｌｌ造されたものでも用い
ることができる。これらの製造方法のうち、好ましいも
のは、有機過酸化物を用いて加熱架橋された、または水
架橋法により架橋された、ゲル分率が少なくとも２０％
の架橋ポリエチレンよりなる物品である。接続されるべ
き物品がバイブである場合には、架橋前のポリオレフィ
ン組成物が押出成形されてから、上記（１）〜（３）の
いずれかの架橋方法が適用される。

この発明において、有機過酸化物を含有する架橋性ポリ
オレフィン組成物としては、（１）たとえばエチレン、
プロピレン、ブテン−１および４−メチルペンテン−１
などのαオレフィンと（２）たとえば酢酸ビニルおよび
エチルアクリレートなどのカルボン酸またはその誘導体
との共重合体で６− あるポリオレフィン組成物をベースとし、これに有機過
酸化物をポジオレフィン１００部（重量部、以下同様〉
あたり０．１〜２０部程度配合したものが用いられる。

このうち、エチレン−酢酸ビニル共重合体をベースとす
る場合には、酢酸ビニルの含有量は５〜３０重量％が好
ましく、特に、１０〜２０重饅％の酢酸ビニル含有量が
最適である。

また、エチレン−エチルアクリレート共重合体をベース
とする場合には、エチルアクリレートの含有量は５〜３
０重量％が好ましく、特に１０〜２０重蝮％のエチルア
クリレート含有量が最適である。なお、メルトインデッ
クスについては、前述した関係にあるように選ばれる。

上述の有機過酸化物としては、公知の様々なポリオレフ
ィンの架橋剤が用いられる。たとえばポリエチレンの架
橋剤としては、たとえば、（１）ジクミルパーオキサイ
ド、２，５−ジメチル−２，５−ジー（（−ブチルパー
オキシ）−ヘキシン−３，１，３−ビス−（ｔ−ブチル
パーオキシイソプロビル）−ベンゼン、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、【−ブチル−クミルパーオキサイド、ジ−ｔ−
ブチルパーオキサイド、４．４′−ジーｔ−プチルパー
オキシバレリックアシッドｎ−ブチルエステルなどのジ
アルキル系パーオキサイド類、 （２）２．５−ジメチルヘキシン−２，５−ジ−ヒドロ
パーオキサイドなどのヒドロパーオキサイド類、あるい
は （３）ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート。

ジ−ｔ−ブチル−ジ−パーオキシフタレート、２゜５−
ジー（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンなどのパーオキ
シ酸またはそのエステル類、が用いられるが、このうち
ジアルキル系パーオキシ類は一般に架橋に要する時間が
短いため、現場でのパイプなどの物品の接続が短時間で
行なうことができ、特に好ましいものである。また、有
機過酸化物の使用量が少なすぎる場合にはパイプなどの
物品の接続強度が弱くなり、他方、その使用量が多すぎ
た場合には有機過酸化物の分解生成物による発泡が生じ
やすくなり、発泡により接続強度が低下する傾向にある
ため、架橋性ポリオレフィン組成物中における有機過酸
化物の好ましい使用量はポリオレフィン１００部あたり
０．５〜５部である。

この発明がパイプの接続に適用されるとき、接続される
２本のパイプの接続端面ば、両端面を接触したときに、
多少の間隙は許容し得るとしても、できるだけ間隙を残
さぬように予め切り揃えられる。ただし、切口は、必ず
しもパイプの中心軸に垂直である必要はなく、前記中心
軸に対して傾斜していてもよい。さらに、パイプの両端
面は間隙なく互いに嵌合し得るような凹凸を有していて
もよい。

このように端面の切り揃えられたパイプの両端面間に、
上述の架橋性ポリオレフィン組成物を介在させ、２本の
パイプにて前記介在物を圧迫する状態に保持し、加熱す
ることにより、介在物を架橋させる。加熱による介在物
の粘度の低下およびパイプによる圧迫のために、前記介
在物の厚みは、９− 加熱による架橋の進行の間漸次その厚みを減じ、架橋の
終了時点においては１１ＩＩｌ以下の薄層、場合によっ
ては０．１１１１ｍ以下の薄層となるが、介在物のｗＪ
層化はパイプの接続強度において何ら問題とはならない
。

もっとも、パイプを接続端面全周にわたり、可及的に均
一の強度で接続するために、前記介在層の厚みは少なく
とも前記介在層の架橋が充分に進行し始める段階、たと
えば介在層およびバイブ接続端面が後述する架橋温度に
適した段階においては、接続端面全周にわたりほぼ均一
となるようにすることが望ましい。このためには、架橋
性ポリオレフィン組成物の介在物として、前記組成物の
シートまたは板を用いるとよい。シートまたは板の厚さ
は、接続されるべき架橋ポリオレフィンバイブの外径お
よび肉厚によって変わり、大きな径のパイプはど肉厚の
ものを用いる。たとえば、外径２０１１前後、肉厚２１
前後の小サイズのパイプの場合には０．５〜５１１１１
１程度のもの、また、外径２００ＩＩＩＩＩ１１肉厚２
０１１前後の大きなサイズのパイ１０− ブの場合には２〜２０１Ｒ１１程度のものを用いるとよ
い。

接続工程における加熱は、任意の方法でなし得るが、好
ましくは、５〜１５０ｋＭｃ段２程度の面迂で、前記架
橋性ポリオレフィン組成物介在物層をパイプにより圧迫
状態に保持しつつ、架橋に至らしめる。加熱においては
、介在物のみならず、パイプの端面またはその近傍、特
にパイプ端面が架橋性ポリオレフィン組成物層の中の有
機過酸化物の分解密度、特に有機過酸化物の１０時間半
減温度より少なくとも１０℃高い温度に充分加熱される
ことが重要である。

以上のような加熱・架橋により、架橋性ポリオレフィン
組成物層内部の有機過酸化物の一部が、パイプ側に移行
して、パイプを構成するポリオレフィン分子と架橋性ポ
リオレフィンを構成するポリオレフィン分子とを結合し
、この結合により２本のパイプが予想外の強度で接続さ
れる。特に、前述のメルトインデックスに関するこの発
明の特定的な条件によれば、常に高い接続強度を得られ
ることがわかった。

この発明の方法は２本のパイプの接続のみならず３本ま
たはそれ以上の多数本を１箇所で夕］足状に接続する場
合にも適用できる。さらに、パイプの接続に限らず、シ
ート状、板状、さらに、他の形状の物品にも適用できる
。

以下、実施例および仕較例によりこの発明を一層詳細に
説明する。

実施例１ 密度０．９２ｏ／ｃ１１″、Ｍｌ−１，１１１／１０分
のポリエチレン１００部をジクミルパーオキサイドを用
いて架橋したゲル分率８０９６の架橋ポリエチレンから
なる、外径９１１１１１１１肉厚１０１１１１のパイプ
２本を接続するために、両バイブの接続端面をパイプ軸
に垂直に切り揃えた。ついで、密度０゜９３ｏ　／ｃｎ
’　、ＭＩ＝３．０（＋　／１０分で酢酸ビニル含有ｍ
１ｏｔｔｔｔａ％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１０
０部あたり、２部のジクミルパーオキサイドを含む組成
物からなる厚さ２１１＋１．内径７１１１１、外径９　
ｉ　ａｎのリングを１２０℃、５分間のブレス成形によ
りＩＩＩ造した（ｎ−２，７）。このリングを上記２本
の架橋ポリエチレンパイプの接続端面間に介在させ、前
記両パイプ上に設置した圧迫治具にＪこりリング状介在
物を２０ｋａ／Ｃ１の面圧にて圧迫した状態に保持し、
接続部全体を２３０℃に１０分間保持した。このＪ：う
にして、接続されたパイプにつき、後述する水圧テスト
で耐水圧強度を測定したところ、水圧５３　ｋＱ／　ａ
ｍ２のときパイプ本体で破壊した。なお、実施例１で用
いた架橋ポリエチレンパイプ自身の耐水圧強度は５３ｋ
ｇ／ａｍ２であって、実施例１で得たパイプ接続部の耐
水圧強度は、架橋ポリエチレンパイプ自身の耐水圧強度
を越えることが理解されるであろう。

また、接続部の引張り強度を測定したところ、２゜１ｋ
ｇ／１ＩＩ１１１２であって、パイプ本体部で切断した
、水圧テスト・・・・・・パイプ内に満たした水の圧ノ
Ｊを２０　ｋｏ／　ｃｌｌ１２／分の速度で漸次上昇さ
せ、パイプを破裂さゼる。パイプが破裂したときの水圧
をもっで、パイプの耐水圧強度とする。

引張り強度テスト・・・・・・接続したパイプから接続
１３一 部を含むように試料を切り取りＪＩＳ　　Ｋ　　６７７
４の６．６項にしたがって引張り強度測定を行なう。

実Ｍ例２ 実施例１で用いたポリエチレンパイプと同一のポリエチ
レンパイプ２本を準備した。ついで、密度０．９３０　
／ａｖａ’　、Ｍ　Ｉ−０，８０／１０分でアクリル酸
エチル含有」８遥鳳％のエチレン−アクリレート共重合
体１００部あたり、２．０部のジクミルパーオキサイド
を含む組成物からなる厚さ２＋１１１１、内径７１ｍｌ
ｌ１１外径９１＋ｕ＋＋のリングを１２０℃、５分間の
プレス成形により製造した（ｎ　−０，７２）。このリ
ングを、上記２本の架橋ポリエチレンパイプの接続端面
間に介在させ、実施例１の方法と同一の方法により、圧
迫・加熱した。

このようにして、接続されたパイプについて、耐水圧強
度を測定したところ、５３　ｋＯ１０１以上（バイブ本
体で破壊した）であった。この値から明らかなにうに、
実施例２で得られるパイプ接続部は、実施例１と同様に
、架橋ポリエチレンバイ１４− ブ自身の耐水圧強度を越える耐水圧強度を有することが
理解されるであろう。また、接続部の引張り強度を測定
したところ、１　、９　ｋｌ、／ａｌ１２以上（パイプ
本体部で切断した）であった。

比較例１ 実施例１で用いたパイプと同一の２本のパイプを、リン
グ状介在物を介在させないことのみ実施例１と異なるパ
イプ接続を行ったところ、得られたパイプ接続部の耐水
圧強度は５　ｋ（］／　ｃｌであった。また、この接続
部の引張り強度を測定したところ、０．２部Ｍｍ１であ
った。

比較例２ パイプは実施例１で用いたものと同一のものを２本用い
た。ついで、密度０．９３Ω／ａｍ”　、　ＭＩ＝２５
０／１０分で酢酸ビニル含有量１２重量％のエチレン−
酢酸ビニル共重合体１００部あたり、２部のジクミルパ
ーオキサイドを含む組成物からなる厚さ２＋ｉ、内径７
１１１１１１１外径９１１Ｉｌｌｌノリングを１２０℃
、５分間のプレス成形により製造した（ｎ＝２３）。こ
のようにして製造されたリング状介在物を実施例１のも
のに代わり用い、実施例１と同じ方法にて上記パイプの
接続を行なった。このようにして得られた接続されたパ
イプにつき、耐水圧強度を測定したところ、水圧３８ｋ
。

／Ｃ１１２のとき接続部で破裂した。また、接続部の引
張り強度を測定したところ、１　、１　ｋｇ／Ｈ２であ
った。

比較例３ 実施例１で用いたポリエチレンパイプと同じ組成で厚さ
４ｍｍ、　１０ｃｓｘ　１０ｃｍの板状物を２枚用意し
た。介在物を介在させずに２枚の板状物を２２０℃、５
０ｋＯ／ｃ１１７）圧力ｒ１　Ｃ１１ｌｌ］７Ｌ’スし
た。その結果得られた板状物の接続部の剥離強度を測定
したところ、０．８ｋｏ／１０＋ｕであった。

実施例３ ａＷ度０．９５０１１１　／ａｍ’　、Ｍｌ−０，４５
０／１０分のポリエチレン１００部、ビニルトリメトキ
シシラン２．０部、ジクミルパーオキサイド０゜２部、
ジブチル−錫−ジラウレート０．０５部からなる水で架
橋し得るポリエチレン組成物を用い水架橋により架橋し
たゲル分率７２％の架橋ポリエチレンからなる、外径９
１１１１Ｊ肉厚１０＋ｎｍのパイプ２本を接続するため
に、両バイブの接続端面をパイプ軸に垂直に切り揃えた
。ついで、密度０゜９２５ｏ／ｃｍ’　、ＭＩ＝１．１
ｏ／１０分で酢酸ビニル含有量１５重量％のエチレン−
酢酸ビニル共重合体１００部あたり、２．０部のジクミ
ルパーオキサイドを含む組成物からなる厚さ２ＩＩｌ１
１内径７１１１１１１外径９１１１１１１ノリンクヲ１
２０℃、５分間のプレス成形により製造した（ｎ−２，
４）。

このリングを上記２本の架橋ポリエチレンパイプの接続
端面間に介在させ、実施例１と同様の方法にてパイプの
接続を行った。このようにして、接続されたパイプにつ
き、耐水圧強度を測定したところ、水圧５３　Ｊｌ／Ｃ
１のときパイプ本体で破壊した。また、接続部の引張り
強度を測定したところ、１　、９　ｋｏ／１１１２以上
であった。

比較例４ 実施例３で用いたパイプと同一の２本のパイプを、リン
グ状介在物を介在させないことを除いて１７− 実施例３と同じ加熱方法により加熱し、接続したところ
、得られたバイブ接続部の耐水圧強度は４ｋｇ／Ｃｌｌ
１２であった。また、この接続部の引張り強度を測定し
たところ、０　、３　ｋｏ／　＋ｕ’であった。

実施例４ 密度０．９３ｏ　／ａｍ’　、Ｍ　Ｉ−３，Ｏｐ　／１
０分で酢酸ビニル含有１１０１１量％のエチレン−酢酸
ビニル共重合体１００部あたり、ジクミルパーオキサイ
ド２．２部を用いて架橋したゲル分率８２％の架橋エチ
レン−酢酸ビニル共重合体からなる、外径９１１ＩＩＩ
Ｉｌ、肉厚１０ＩｌｌＩＩのパイプ２本を接続するため
に、両パイプの接続端面をパイプ軸に垂直に切り揃えた
。ついで、密度０．９３（］　／ＣＩ’、ＭＩ＝５．５
１３／１０分でアクリル酸エチル含有量８重量％のエチ
レン−エチルアクリレート共重合体１００部あたり、２
．０部のジクミルバーオキナイドを含む組成物からなる
厚さ２１ＩＩ１１１内径７１■、外径９１　ａｍのリン
グを１２０℃、５分間のプレス成形により製造した（ｎ
−１，８）。このようにして製造されたリング状介在物
を２本のパ１８− イブの間に介在させ、実施例１と同じ方法にて上記パイ
プの接続を行なった。このようにして得られた接続され
たパイプにつき、耐水圧強度を測定したところ、水圧５
０　ｋ（１／ｃ１のときパイプ本体で破裂した。また、
接続部の引張り強度を測定したところ、２　、０　ｋｇ
／ａｍ２であった。

実施例５ 密度０．９１０　／ｃｍ”　、　Ｍ　Ｉ　−０，９０／
１０分のポリプロピレン１００部、３−トリメトキシシ
リルプロピルアシッドホルメート３．０部、ジクミルパ
ーオキサイド０．２部、ジブチル−錫−ジラウレート０
．０５部からなる水で架橋し得るポリプロピレン組成物
を用い水架橋により架橋したゲル分率７２％の架橋ポリ
プロピレンからなる、厚さ５ＩｌｌＩｌ１１１０Ｃ嗣ｘ
１０ｃｍの板状物を２枚用意した。ついで、密度０．９
５ｏ　／ｃ１１’　１Ｍ　Ｉ−０゜９（＋／１０分で酢
酸ビニル含有量１５１１量％のエチレン−酢酸ビニル共
重合体１００部あたり、２゜２部のジクミルパーオキサ
イドを含む組成物からなる厚さ０．５ｕ＋、　１０ｃｍ
ｘ　１０ｃｍのシートを１２０℃、５分間のプレス成形
により観造した（ｎ−１，０）。このシートを上記２枚
の架橋ポリプロピレンパイプの間に介在させ、２２０℃
で、５０ｋ（１／Ｃｆｆ１２の面圧にて、１０分間プレ
スした。得られた板状物の接続部の剥離強度を、ＪＩＳ
　　Ｋ６８５４（ただし試料片幅１０１１１１Ｔ＠離法
）にしたがって測定したところ、４９ｋＧ／１０ｓ＋ｍ
であった。

特許出願人　大日日本電線株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 接続される架橋ポリオレフィン物品の端面同士の間に介
   在させた有機過酸化物を含有する架橋性ポリオレフィン
   組成物の層を前記物品により圧迫しつつ加熱し、架橋さ
   せて接続する架橋ポリオレフィン物品の接続法であって
   、 前記架橋性ポリオレフィン組成物はαオレフィンとカル
   ボン酸またはその誘導体との共重合体であって、 ＭＩ＝ｎＸＭＩＯ なるメルトインデックスを右りる共重合体をベースとす
   ることを特徴とする接続法。 ただし、Ｍｌは前記ベースとなる共重合体の１°ＪＩＳ
   　　Ｋ　　６７６０Ｊの月払によるメルトインデックス
   （＜１／１０分）、ＭＩＯは前記物品を構成するポリオ
   レフィンの架橋前の同方法ににるメルトインデックス、
   ｎは０．２〜５である。