JP2007218324A - ポリエチレンパイプ - Google Patents
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Abstract
【課題】成形性に優れ、且つ長期寿命に特に優れたポリエチレンパイプを提供する。
【解決手段】密度が940〜960 kg/m3、190℃、5kg荷重のメルトフローレート(以下、MFR5)が0.1〜5.0 g/10min.及び、190℃、21.6kg荷重のMFR(以下、MFR21.6)とMFR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下の範囲にあるエチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られることを特徴とする長期寿命に特に優れたポリエチレンパイプを提供するものである。
【選択図】なし
【解決手段】密度が940〜960 kg/m3、190℃、5kg荷重のメルトフローレート(以下、MFR5)が0.1〜5.0 g/10min.及び、190℃、21.6kg荷重のMFR(以下、MFR21.6)とMFR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下の範囲にあるエチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られることを特徴とする長期寿命に特に優れたポリエチレンパイプを提供するものである。
【選択図】なし
Description
本発明は、特定の範囲の密度及び溶融流動特性を有する成形性に優れるポリエチレン系重合体から成形された長期寿命に優れたパイプに関する。
ポリエチレンパイプはその強度、特に長期強度に優れる点と軽量である事から使用量を増やして来た。しかしながら、パイプは長期にわたって使用される事が前提である為、ISO 1167に記載されているような極めて高性能の熱間内圧パイプクリープ性能を有する必要がある。かかる性能を発揮するためには、生産性を犠牲にしても、MFRの低いポリエチレンを使用せざるを得ないのが現状である。
ポリエチレンパイプの耐圧性を改良する方法として、低分子量エチレンホモポリマー画分と高分子量エチレンコポリマー画分を有するパイプ用マルチモーダルポリエチレン組成物が提案されている(例えば、特許文献1)。しかしながら、かかるパイプ用マルチモーダルポリエチレン組成物を用いたパイプも、必ずしも耐久性については要求を満たすものではない。
成形性と長期寿命に優れるエチレン系重合体は長い間望まれていたが、その実現には限界があった。本発明者らは、このような従来技術に鑑みて、成形性に優れ、かつ長期寿命に特に優れるパイプが得られるようなエチレン系重合体について研究したところ、特定の分子量と分子量分布を有することで成形性(流動性)に優れ、かつ疲労特性に極めて優れるエチレン系重合体および該エチレン系重合体からなるパイプ成形体を見出し、本発明を完成するに至った。
特表2002-519496号公報
本発明は、成形性に優れ、且つ長期寿命に特に優れたポリエチレンパイプを提供することを目的としている。
本発明は、密度が940〜960 kg/m3、190℃、5kg荷重のメルトフローレート(以下、MFR5)が0.1〜5.0 g/10min.及び、190℃、21.6k
g荷重のMFR(以下、MFR21.6)とMFR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下の範囲にあるエチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られることを特徴とするポリエチレンパイプを提供するものである。
g荷重のMFR(以下、MFR21.6)とMFR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下の範囲にあるエチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られることを特徴とするポリエチレンパイプを提供するものである。
また、本発明は、前記ポリエチレンパイプが、ISO 1167に準拠して測定された
熱間内圧クリープ試験成績が下記要件[a]〜[d]を同時に満たすことを特徴とするポリエチレンパイプを提供するものである。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上である。
熱間内圧クリープ試験成績が下記要件[a]〜[d]を同時に満たすことを特徴とするポリエチレンパイプを提供するものである。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上である。
また、本発明は、前記パイプの打ち抜き試験片についての、JIS K6774に準拠
して測定されたフルノッチ引張疲労試験(FNFT;試験温度80℃、試験速度0.5Hz)において、破壊に至る回数が10,000回の時の実応力が10〜15 MPaであり、且つ100,000回の時の実応力が7〜11 MPaである前記記載のポリエチレン
パイプである。
して測定されたフルノッチ引張疲労試験(FNFT;試験温度80℃、試験速度0.5Hz)において、破壊に至る回数が10,000回の時の実応力が10〜15 MPaであり、且つ100,000回の時の実応力が7〜11 MPaである前記記載のポリエチレン
パイプである。
また、本発明は、エチレン系重合体(A)の押出成形時のダイス出口の樹脂温度が180℃〜230℃の範囲で押出成形することにより得られる前記記載のポリエチレンパイプである。
さらに、本発明は、エチレン系重合体(E)100質量部に対して、カーボンブラック、酸化チタン、チタンイエロー、フタロシアニンブルー、イソインドリノン、キナクリドン化合物、縮合アゾ化合物、群青及びコバルトブルーから選ばれる1種以上の顔料が0.
01〜3質量部添加されてなるポリエチレンパイプであり、カーボンブラックを顔料として使用する場合は、0.01〜3質量部添加されてなるポリエチレンパイプである。
01〜3質量部添加されてなるポリエチレンパイプであり、カーボンブラックを顔料として使用する場合は、0.01〜3質量部添加されてなるポリエチレンパイプである。
本発明に係るエチレン系重合体(E)から得られるポリエチレンパイプは、破壊時間が、
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上、
と極めて優れており、特に水道管・ガス管などのパイプに適している。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上、
と極めて優れており、特に水道管・ガス管などのパイプに適している。
エチレン系重合体(E)
本発明のポリエチレンパイプの原料となるエチレン系重合体(A)は、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素原子数3以上、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−デセンなどのα−オレフィンとの共重合体あるいはそれら重合体の混合物(組成物)であって、密度が940〜960kg/m3の範囲にあり、好ましくは940〜958kg/m3、さらに好ましくは945〜957kg/m3、5kg荷重のメルトフローレート(以下、M
FR5)が0.1〜5.0 g/10min.、好ましくは0.3〜5.0g/10min
.、さらに好ましくは0.5〜4.5g/10min.、特に好ましくは0.6〜4.5g/10min.、及び190℃、21.6kg荷重のMFR(以下、MFR21.6)とM
FR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下、好ましくは10〜25の範囲にある。
本発明のポリエチレンパイプの原料となるエチレン系重合体(A)は、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素原子数3以上、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−デセンなどのα−オレフィンとの共重合体あるいはそれら重合体の混合物(組成物)であって、密度が940〜960kg/m3の範囲にあり、好ましくは940〜958kg/m3、さらに好ましくは945〜957kg/m3、5kg荷重のメルトフローレート(以下、M
FR5)が0.1〜5.0 g/10min.、好ましくは0.3〜5.0g/10min
.、さらに好ましくは0.5〜4.5g/10min.、特に好ましくは0.6〜4.5g/10min.、及び190℃、21.6kg荷重のMFR(以下、MFR21.6)とM
FR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下、好ましくは10〜25の範囲にある。
密度が上記範囲にあるエチレン系重合体(E)を用いることにより、高い応力で発生する延性破壊への耐性に優れるポリエチレンパイプが得られる。また、MFR5が上記範囲
にあるエチレン系重合体(E)を用いることにより、成形性に優れるポリエチレンパイプが得られる。さらに、MFR21.6/MFR5が上記範囲にあるエチレン系重合体(E)を
用いることにより、成形性に優れ、且つ表面の肌、耐破壊応力及び耐熱間内圧クリープ特性に優れるポリエチレンパイプが得られる。
にあるエチレン系重合体(E)を用いることにより、成形性に優れるポリエチレンパイプが得られる。さらに、MFR21.6/MFR5が上記範囲にあるエチレン系重合体(E)を
用いることにより、成形性に優れ、且つ表面の肌、耐破壊応力及び耐熱間内圧クリープ特性に優れるポリエチレンパイプが得られる。
本発明におけるエチレン系重合体(E)のMFR5、MFR21.6及びMFR2.16は、J
IS K6922−2に準拠し、温度190℃で、5kg荷重、21.6kg荷重及び2
.16kg荷重でそれぞれ測定した値であり、密度は、JIS K6922−2に従って
測定したMFR計のストランドを120℃で1時間アニール後、1時間かけて直線的に室温まで降温させた試料をJIS K7112に準じて密度勾配管により測定した値である
。
IS K6922−2に準拠し、温度190℃で、5kg荷重、21.6kg荷重及び2
.16kg荷重でそれぞれ測定した値であり、密度は、JIS K6922−2に従って
測定したMFR計のストランドを120℃で1時間アニール後、1時間かけて直線的に室温まで降温させた試料をJIS K7112に準じて密度勾配管により測定した値である
。
本発明に係るエチレン系重合体(E)は、上記特性に加え、190℃、2.16kg荷重のMFR2.16が、0.3g/10min.〜2,000g/10min.、より好ましくは、1〜500g/10min.の低分子量エチレン単独重合体成分が40〜75質量%、より好ましくは、50〜70質量%とエチレンと炭素原子数3以上のα―オレフィン、より好ましくは、炭素原子数6以上のα―オレフィンとの高分子量エチレン・α―オレフィン共重合体成分が25〜60質量%、より好ましくは、30〜50質量%の組成物が、機械的強度と成形性のバランスがよく好ましい。
本発明に係わるエチレン系重合体(E)には、エチレン系重合体(E)100質量部に対して、酸化チタン、チタンイエロー、フタロシアニンブルー、イソインドリノン、キナクリドン化合物、縮合アゾ化合物、群青及びコバルトブルーから選ばれる1種類以上の顔料が0.01〜3質量部、さらには、0.05〜2質量部添加されていることが好ましい。かかる顔料を添加することにより、水道管あるいはガス管に適したポリエチレンパイプが得られる。
本発明に係わるエチレン系重合体(E)には、エチレン系重合体(E)100質量部に対して、カーボンブラックが、0.01〜3質量部、好ましくは0.5〜2.5質量部、さらに好ましくは、2.0〜2.5質量部添加されることが好ましい。カーボンブラックを添加することにより、耐候性に優れた水道管あるいはガス管に好適なポリエチレンパイプが得られる。
本発明に係わるエチレン系重合体(E)には、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、核剤、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤などの通常オレフィン重合体に使用される添加剤を必要に応じて配合しておいてもよい。
エチレン系重合体(E)の製造方法
本発明に係るエチレン系重合体(E)は、例えば、シクロペンタジエニル基とフルオレニル基が第14族原子を含む共有結合架橋によって結合されている遷移金属化合物(A)と、
(B)(B−1)有機金属化合物、
(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3)遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と、担体(C)から形成されるオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合させるか、またはエチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数6〜20のα-オレフィンとを共重合させることによって得ることができ
る。
本発明に係るエチレン系重合体(E)は、例えば、シクロペンタジエニル基とフルオレニル基が第14族原子を含む共有結合架橋によって結合されている遷移金属化合物(A)と、
(B)(B−1)有機金属化合物、
(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3)遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と、担体(C)から形成されるオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合させるか、またはエチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数6〜20のα-オレフィンとを共重合させることによって得ることができ
る。
(A)遷移金属化合物
遷移金属化合物(A)としては、具体的には以下に記載する一般式(1)および(2)
で表される化合物を例示できる。
遷移金属化合物(A)としては、具体的には以下に記載する一般式(1)および(2)
で表される化合物を例示できる。
(上記一般式(1)、(2)中、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15
、R16、R17、R18、R19およびR20は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R7〜R18までの隣接した置換基は互
いに結合して環を形成してもよく、Aは一部不飽和結合および/または芳香族環を含んでいてもよい炭素原子数2〜20の2価の炭化水素基であり、Yとともに環構造を形成しており、AはYと共に形成する環を含めて2つ以上の環構造を含んでいてもよく、Yは炭素またはケイ素であり、Mは周期表第4族から選ばれた金属であり、Qはハロゲン、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または異なる組合せで選んでもよく、jは1〜4の整数である。)
、R16、R17、R18、R19およびR20は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R7〜R18までの隣接した置換基は互
いに結合して環を形成してもよく、Aは一部不飽和結合および/または芳香族環を含んでいてもよい炭素原子数2〜20の2価の炭化水素基であり、Yとともに環構造を形成しており、AはYと共に形成する環を含めて2つ以上の環構造を含んでいてもよく、Yは炭素またはケイ素であり、Mは周期表第4族から選ばれた金属であり、Qはハロゲン、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または異なる組合せで選んでもよく、jは1〜4の整数である。)
具体的には、R7〜R10は水素であり、Yは炭素であり、MはZrであり、jは2であ
る。今回用いた遷移金属化合物(A)は具体的には下記式(3)であるが、本発明においてはこの化合物に何ら限定されるものではない。
る。今回用いた遷移金属化合物(A)は具体的には下記式(3)であるが、本発明においてはこの化合物に何ら限定されるものではない。
得られた遷移金属化合物は、270MHz1H-NMR(日本電子 GSH−270)、
FD−質量分析(日本電子 SX−102A)を用いて構造を決定する。
FD−質量分析(日本電子 SX−102A)を用いて構造を決定する。
(B−1) 有機金属化合物
本発明で必要に応じて用いられる(B−1)有機金属化合物として、具体的には下記のような周期表第1、2族および第12、13族の有機金属化合物が挙げられる。
一般式 Ra m Al(ORb)n Hp Xq
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される有機アルミニウム化合物である。
なお、実施例で用いたアルミニウム化合物はトリイソブチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムである。
本発明で必要に応じて用いられる(B−1)有機金属化合物として、具体的には下記のような周期表第1、2族および第12、13族の有機金属化合物が挙げられる。
一般式 Ra m Al(ORb)n Hp Xq
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される有機アルミニウム化合物である。
なお、実施例で用いたアルミニウム化合物はトリイソブチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムである。
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物
本発明で必要に応じて用いられる(B-2) 有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
本発明で必要に応じて用いられる(B-2) 有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
(B−3) 遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物
前記遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B−3) (以下、「
イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、US−5321106号公報などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。このようなイオン化イオン性化合物(B−3)は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
前記遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B−3) (以下、「
イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、US−5321106号公報などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。このようなイオン化イオン性化合物(B−3)は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
なお、実施例で用いた有機アルミニウムオキシ化合物は市販されている日本アルキルアルミ株式会社製のMAO/トルエン溶液である。実施例では(B)成分として、上記に示した(B−1)および(B−2)の2つを用いた。
(C)担体
本発明で必要に応じて用いられる(C)担体は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。
本発明で必要に応じて用いられる(C)担体は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。
このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。
このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる担体は、粒径が1〜300μm、好ましくは3〜200μmであって、比表面積が50〜1000m2/g、好ましくは100〜800m2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3〜3.0cm3/gの範囲にあることが望ましい。このような担体は、必要に
応じて80〜1000℃、好ましくは100〜800℃で焼成して使用される。
応じて80〜1000℃、好ましくは100〜800℃で焼成して使用される。
なお、実施例で用いた担体は平均粒径が12μm、比表面積が800m2/gであり、
細孔容積が1.0cm3/gである旭硝子株式会社製のSiO2である。
細孔容積が1.0cm3/gである旭硝子株式会社製のSiO2である。
エチレン系重合体(E)の重合
本発明に係るエチレン系重合体(E)は、上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合させるかまたはエチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数6〜20のα-オレフィンとを共重合させることにより得られる。
本発明に係るエチレン系重合体(E)は、上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合させるかまたはエチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数6〜20のα-オレフィンとを共重合させることにより得られる。
重合の際には、各成分の使用法、添加順序は任意に選ばれるが、以下のような方法、(
P1)〜(P10)が例示される。
(P1) 成分(A)と、(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合
物および(B−3) イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の成分(B)(
以下単に「成分(B)」という。)とを任意の順序で重合器に添加する方法。
(P2) 成分(A)と成分(B)を予め接触させた触媒を重合器に添加する方法。
(P3) 成分(A)と成分(B)を予め接触させた触媒成分、および成分(B)を任意の
順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P4) 成分(A)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成分(B)を任意
の順序で重合器に添加する方法。
(P5) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、重合器に添
加する方法。
(P6) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成
分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P7) 成分(B)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成分(A)を任意
の順序で重合器に添加する方法。
(P8) 成分(B)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、成分(A)、および成分
(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P9) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、成分(B)
と予め接触させた触媒成分を、重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P10) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、成分(B
)と予め接触させた触媒成分、および成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
上記の(P1)〜(P10)の各方法においては、各触媒成分の少なくとも2つ以上は予め接触されていてもよい。
P1)〜(P10)が例示される。
(P1) 成分(A)と、(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合
物および(B−3) イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の成分(B)(
以下単に「成分(B)」という。)とを任意の順序で重合器に添加する方法。
(P2) 成分(A)と成分(B)を予め接触させた触媒を重合器に添加する方法。
(P3) 成分(A)と成分(B)を予め接触させた触媒成分、および成分(B)を任意の
順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P4) 成分(A)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成分(B)を任意
の順序で重合器に添加する方法。
(P5) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、重合器に添
加する方法。
(P6) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成
分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P7) 成分(B)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、および成分(A)を任意
の順序で重合器に添加する方法。
(P8) 成分(B)を微粒子状担体(C)に担持した触媒成分、成分(A)、および成分
(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P9) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、成分(B)
と予め接触させた触媒成分を、重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(P10) 成分(A)と成分(B)とを微粒子状担体(C)に担持した触媒を、成分(B
)と予め接触させた触媒成分、および成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合各々の成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。
上記の(P1)〜(P10)の各方法においては、各触媒成分の少なくとも2つ以上は予め接触されていてもよい。
上記の微粒子状担体(C)に成分(A)および成分(B)が担持された固体触媒成分はオレフィンが予備重合されていてもよい。この予備重合された固体触媒成分は、通常固体触媒成分1g当たり、ポリオレフィンが0.1〜1000g、好ましくは0.3〜500g、特に好ましくは1〜200gの割合で予備重合されて構成されている。
また、重合を円滑に進行させる目的で、帯電防止剤やアンチファウリング剤などを併用
したり、担体上に担持しても良い。
したり、担体上に担持しても良い。
重合は溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施でき、特に懸濁重合が好ましい。
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、(共)重合を行うに際して、成分(A)は、反応容積1リットル当り、通常10-12〜10-2モル、好ましくは10-10〜10-3モルになるような量で用いられる。
必要に応じて用いられる成分(B−1)は、成分(B−1)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−1)/M〕が、通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。
必要に応じて用いられる成分(B−2)は、成分(B−2)中のアルミニウム原子と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−2)/M〕が、通常10〜500000、好ましくは20〜100000となるような量で用いられる。
必要に応じて用いられる成分(B−3)は、成分(B−3)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−3)/M〕が、通常1〜10、好ましくは1〜5となるような量で用いられる。
必要に応じて用いられる成分(D)は、成分(B)が成分(B−1)の場合には、モル比〔(D)/(B−1)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で、成分(B)が成分(B−2)の場合には、モル比〔(D)/(B−2)〕が通常0.00
1〜2、好ましくは0.005〜1となるような量で、成分(B)が成分(B−3)の場
合には、モル比〔(D)/(B−3)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で用いられる。
必要に応じて用いられる成分(D)は、成分(B)が成分(B−1)の場合には、モル比〔(D)/(B−1)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で、成分(B)が成分(B−2)の場合には、モル比〔(D)/(B−2)〕が通常0.00
1〜2、好ましくは0.005〜1となるような量で、成分(B)が成分(B−3)の場
合には、モル比〔(D)/(B−3)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で用いられる。
また、このようなオレフィン重合用触媒を用いた重合温度は、通常−50〜+250℃、好ましくは0〜200℃、特に好ましくは60〜170℃の範囲である。重合圧力は、通常常〜100kg/cm2 、好ましくは常圧〜50kg/cm2の条件下であり、重合
反応は、回分式(バッチ式)、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。重合は気相または重合粒子が溶媒中に析出しているスラリー相で行う。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行う。このうち、バッチ式で行うことが好ましい。また、スラリー重合または気相重合の場合、重合温度は好ましくは75℃〜90℃、より好ましくは80〜85℃である。この温度範囲で重合することで、より組成分布が狭いエチレン系重合体が得られる。得られた重合体は数十〜数千μmφ程度の粒子状である。重合器がふたつからなる連続式で重合した場合には、良溶媒に溶解後に貧溶媒に析出させる、特定の混練機で十分に溶融混練するなどの操作が必要となる。
反応は、回分式(バッチ式)、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。重合は気相または重合粒子が溶媒中に析出しているスラリー相で行う。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行う。このうち、バッチ式で行うことが好ましい。また、スラリー重合または気相重合の場合、重合温度は好ましくは75℃〜90℃、より好ましくは80〜85℃である。この温度範囲で重合することで、より組成分布が狭いエチレン系重合体が得られる。得られた重合体は数十〜数千μmφ程度の粒子状である。重合器がふたつからなる連続式で重合した場合には、良溶媒に溶解後に貧溶媒に析出させる、特定の混練機で十分に溶融混練するなどの操作が必要となる。
本発明に係るエチレン系重合体(E)を例えば2段階で製造する場合、前段階で極限粘度が0.3〜1.8dl/gのエチレン単独重合体を製造し、後段階で極限粘度が2.0〜8.0dl/gの重合体、好ましくは炭素原子数6以上のα−オレフィンとの共重合体を製造する。この順番は逆でもよい。極限粘度([η])は デカリン溶媒を用いて、1
35℃で測定した値である。すなわちエチレン系重合体約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定する。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定する。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求める。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
得られるエチレン系重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する成分(B)の違いにより調節することもできる。
35℃で測定した値である。すなわちエチレン系重合体約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定する。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定する。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求める。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
得られるエチレン系重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する成分(B)の違いにより調節することもできる。
重合反応により得られたエチレン系重合体(E)粒子は、以下の方法によりペレット化してもよい。
(1)エチレン系重合体(E)粒子および所望により添加される他の成分を、押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(2)エチレン系重合体(E)および所望により添加される他の成分を適当な良溶媒(たとえば;ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の炭化水素溶媒)に溶解し、次いで溶媒を除去、しかる後に押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(1)エチレン系重合体(E)粒子および所望により添加される他の成分を、押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(2)エチレン系重合体(E)および所望により添加される他の成分を適当な良溶媒(たとえば;ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の炭化水素溶媒)に溶解し、次いで溶媒を除去、しかる後に押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
ポリエチレンパイプ
本発明のポリエチレンパイプは、前記エチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られるポリエチレンパイプであり、好ましくは、ISO 1167に準拠して測定さ
れた熱間内圧クリープ試験成績が下記要件[a]〜[d]を同時に満たすことを特徴とするポリエチレンパイプである。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上である。
本発明のポリエチレンパイプは、前記エチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られるポリエチレンパイプであり、好ましくは、ISO 1167に準拠して測定さ
れた熱間内圧クリープ試験成績が下記要件[a]〜[d]を同時に満たすことを特徴とするポリエチレンパイプである。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上である。
本発明のポリエチレンパイプは、さらには、パイプの打ち抜き試験片についての、 J
IS K6774に準拠して測定されたフルノッチ引張疲労試験(FNFT;試験温度8
0℃、試験速度0.5Hz)において、破壊に至る回数が10,000回の時の実応力が10〜15 MPaであり、且つ100,000回の時の実応力が7〜11 MPaの範囲にあることにより、ISO規格に求められる熱間内圧パイプクリープ性能のみでなく、パイプ使用可能期間を長期化できる。
IS K6774に準拠して測定されたフルノッチ引張疲労試験(FNFT;試験温度8
0℃、試験速度0.5Hz)において、破壊に至る回数が10,000回の時の実応力が10〜15 MPaであり、且つ100,000回の時の実応力が7〜11 MPaの範囲にあることにより、ISO規格に求められる熱間内圧パイプクリープ性能のみでなく、パイプ使用可能期間を長期化できる。
本発明のポリエチレンパイプの形状は、パイプの用途に応じて適宜決め得る。例えば、ISO4427、4437、JIS K6774、あるいは、JIS K6761に記載の外径、肉厚に成形されるポリエチレンパイプが含まれる。また、これらの成形体には、エチレン系重合体(E)からなる部分と、他の樹脂からなる部分とを含む成形体(積層体等)が含まれる。
ポリエチレンパイプの製造方法
本発明のポリエチレンパイプは、公知のパイプ製造装置を用いて得られる。例えば、前記エチレン系重合体(E)をパイプ製造装置の押出機を用いて、160℃〜230℃、好ましくは170℃〜200℃の温度(樹脂温度)で溶解した後、樹脂温度が180〜23
0℃、好ましくは190℃〜220℃のダイスから筒状に押出した後、空気あるいは水で冷却することにより得られる。
本発明のポリエチレンパイプは、公知のパイプ製造装置を用いて得られる。例えば、前記エチレン系重合体(E)をパイプ製造装置の押出機を用いて、160℃〜230℃、好ましくは170℃〜200℃の温度(樹脂温度)で溶解した後、樹脂温度が180〜23
0℃、好ましくは190℃〜220℃のダイスから筒状に押出した後、空気あるいは水で冷却することにより得られる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いたエチレン系重合体(A)及び比較例で用いたエチレン重合体の性状測定法、ポリエチレンパイプ成形方法および内圧クリープ破壊時間の測定方法は下記の通りである。
[1] MFR
JIS K6922−2の記載にしたがって、測定温度190℃で5kg荷重(MFR5)
、21.6kg荷重(MFR21.6)及び2.16kg荷重(MFR2.16)で測定をおこなった。
[2] 密度
JIS K6922−2に従って測定したMFR計のストランドを120℃で1時間熱処理
し、1時間かけて直線的に室温まで徐冷したのち、JIS K7112に準じて密度勾配管で測定した。
[3] パイプ成形
エチレン系重合体(A)を、直径65mmφ、L/D=25の池貝機販製押出機を用い、設定温度200℃、押出量22kg/hr.で押出し、JIS K6774に規定される
1号(SDR11)、直径50mmのポリエチレンパイプを得た。
[4] 内圧クリープ破壊時間
パイプ長さ50cm、温度20℃、または80℃、20℃の場合は周応力が11〜15MPaの範囲で、80℃の場合は周応力が5〜7MPaの範囲で、ISO1167に従い測定した。
[5] 80℃引張疲労強度(FNFT破壊応力;MPa)
ポリエチレンパイプから、タテ5〜6mm×ヨコ6mm×長さ60mmの角柱に切削し、評価試料に供した。
[1] MFR
JIS K6922−2の記載にしたがって、測定温度190℃で5kg荷重(MFR5)
、21.6kg荷重(MFR21.6)及び2.16kg荷重(MFR2.16)で測定をおこなった。
[2] 密度
JIS K6922−2に従って測定したMFR計のストランドを120℃で1時間熱処理
し、1時間かけて直線的に室温まで徐冷したのち、JIS K7112に準じて密度勾配管で測定した。
[3] パイプ成形
エチレン系重合体(A)を、直径65mmφ、L/D=25の池貝機販製押出機を用い、設定温度200℃、押出量22kg/hr.で押出し、JIS K6774に規定される
1号(SDR11)、直径50mmのポリエチレンパイプを得た。
[4] 内圧クリープ破壊時間
パイプ長さ50cm、温度20℃、または80℃、20℃の場合は周応力が11〜15MPaの範囲で、80℃の場合は周応力が5〜7MPaの範囲で、ISO1167に従い測定した。
[5] 80℃引張疲労強度(FNFT破壊応力;MPa)
ポリエチレンパイプから、タテ5〜6mm×ヨコ6mm×長さ60mmの角柱に切削し、評価試料に供した。
引張疲労強度(試験片形状)は、JIS K6774に準拠。(全周ノッチ式、ノッチ深さ1mm)評価条件の概略を以下に示した。
試験片形状(5〜6×6×60mm角柱ノッチ入り)、試験波形および試験周波数(矩形波 0.5Hz)、試験温度(80℃)、実応力が10〜18MPaの範囲で数点測定し、試料が破壊したときの疲労回数を疲労強度とした。なお、少なくとも実応力が異なる3点以上で測定し、破断回数で3桁以上または実応力で3MPa以上の範囲で測定し、累乗近似の最小二乗法で近似式を作成して、破断回数が10,000回および100,000回のときに相当する実応力を求める。
〔合成例1〕
[固体触媒成分の調製]
200℃で3時間乾燥したシリカ8.5kgを33リットルのトルエンで懸濁状にした後、メチルアルミノキサン溶液(Al=1.42モル/リットル)82.7リットルを30分で滴下した。次いで1.5時間かけて115℃まで昇温し 、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーション法によって除去した。得られた固体触媒成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンで再懸濁化して固体触媒成分(α)を得た(全容積150リットル)。
[固体触媒成分の調製]
200℃で3時間乾燥したシリカ8.5kgを33リットルのトルエンで懸濁状にした後、メチルアルミノキサン溶液(Al=1.42モル/リットル)82.7リットルを30分で滴下した。次いで1.5時間かけて115℃まで昇温し 、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーション法によって除去した。得られた固体触媒成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンで再懸濁化して固体触媒成分(α)を得た(全容積150リットル)。
[担持触媒の調製]
充分に窒素置換した反応器中に、トルエンに懸濁させた固体触媒成分(α)をアルミニウム換算で19.60モルを入れ、その懸濁液を攪拌しながら、室温下(20〜25℃)
でジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジル
コニウムジクロライド37.38mモル/リットル溶液を2リットル(74.76mモル)加えた後、60分攪拌した。攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n−ヘキサン40リットルを用いて洗浄を2回行い、得られた担持触媒をn−ヘキサンにリスラリーし25リットルの触媒懸濁液として、固体触媒成分(β)を得た。
充分に窒素置換した反応器中に、トルエンに懸濁させた固体触媒成分(α)をアルミニウム換算で19.60モルを入れ、その懸濁液を攪拌しながら、室温下(20〜25℃)
でジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジル
コニウムジクロライド37.38mモル/リットル溶液を2リットル(74.76mモル)加えた後、60分攪拌した。攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n−ヘキサン40リットルを用いて洗浄を2回行い、得られた担持触媒をn−ヘキサンにリスラリーし25リットルの触媒懸濁液として、固体触媒成分(β)を得た。
[固体触媒成分(β)の予備重合]
攪拌機つき反応器に窒素雰囲気下、精製n−ヘキサン15.8リットル、および上記固体触媒成分(β)を投入した後、トリイソブチルアルミニウム5モルを加え、攪拌しながら、固体成分1g当たり4時間で3gのエチレン重合体を生成相当量のエチレンで予備重合を行った。重合温度は20〜25℃に保った。重合終了後、攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n−ヘキサン35リットルを用いて洗浄を4回行い、得られた担持触媒をn-ヘキサン20リットルにて触媒懸濁液として、固体触媒成分(γ)を得た。
攪拌機つき反応器に窒素雰囲気下、精製n−ヘキサン15.8リットル、および上記固体触媒成分(β)を投入した後、トリイソブチルアルミニウム5モルを加え、攪拌しながら、固体成分1g当たり4時間で3gのエチレン重合体を生成相当量のエチレンで予備重合を行った。重合温度は20〜25℃に保った。重合終了後、攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n−ヘキサン35リットルを用いて洗浄を4回行い、得られた担持触媒をn-ヘキサン20リットルにて触媒懸濁液として、固体触媒成分(γ)を得た。
実施例1
[重合]
第1重合槽に、ヘキサンを45リットル/hr.、合成例1で得た固体触媒成分(γ)をZr換算原子に換算して0.11mモル/hr.、トリエチルアルミニウムを20mモル/hr.、エチレンを5.0kg/hr.、水素を57N-リットル/hrで連続的に供
給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出しながら、重合温度85℃、反応圧8.5kg/cm2G、平均滞留時間2.5hrs.という条
件で重合を行った。
[重合]
第1重合槽に、ヘキサンを45リットル/hr.、合成例1で得た固体触媒成分(γ)をZr換算原子に換算して0.11mモル/hr.、トリエチルアルミニウムを20mモル/hr.、エチレンを5.0kg/hr.、水素を57N-リットル/hrで連続的に供
給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出しながら、重合温度85℃、反応圧8.5kg/cm2G、平均滞留時間2.5hrs.という条
件で重合を行った。
第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.2kg/m2G、65℃に保た
れたフラッシュドラムで未反応エチレンおよび水素が実質的に除去される。
その後、該内容物は、ヘキサン35リットル/hr.、エチレン4.0kg/hr.、水素0.2N-リットル/hr.、1-ヘキセン130g/hr.とともに第2重合槽へ連続
的に供給され、重合温度80℃、反応圧4.5kg/cm2G、平均滞留時間1.2hr
s.という条件で引き続き重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出し、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥しエチレン重合体を得た。
れたフラッシュドラムで未反応エチレンおよび水素が実質的に除去される。
その後、該内容物は、ヘキサン35リットル/hr.、エチレン4.0kg/hr.、水素0.2N-リットル/hr.、1-ヘキセン130g/hr.とともに第2重合槽へ連続
的に供給され、重合温度80℃、反応圧4.5kg/cm2G、平均滞留時間1.2hr
s.という条件で引き続き重合を行った。
第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出し、該内容物中のヘキサン及び未反応モノマーを溶媒分離装置で除去、乾燥しエチレン重合体を得た。
次に該エチレン重合体粒子100質量部に対して、二次抗酸化剤としてのトリ(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェートを0.1質量部、耐熱安定剤としてのテトラキス−〔メチレン−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〕メタンを0.2質量部、塩酸吸収剤としてのステアリン酸カルシウムを0.08
質量部、耐候安定剤としてのジメチルスクシネート〔2-(4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジル)エタノールポリコンデンセートを0.1質量部配合
する。しかる後にプラコー社製単軸押出機(65mmφ、L/D=25)を用い、設定温度220℃で、樹脂押出量20kg/hr.で造粒してエチレン系重合体を得た。
質量部、耐候安定剤としてのジメチルスクシネート〔2-(4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジル)エタノールポリコンデンセートを0.1質量部配合
する。しかる後にプラコー社製単軸押出機(65mmφ、L/D=25)を用い、設定温度220℃で、樹脂押出量20kg/hr.で造粒してエチレン系重合体を得た。
このようにして得られたエチレン系重合体に占める低分子量ポリマー(エチレン単独重合体)の、2.16kg荷重のMFR2.16は50 (g/10min)であった。この低
分子量ポリマーを55質量部、高分子量コポリマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体)を45質量部からなる、エチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
分子量ポリマーを55質量部、高分子量コポリマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体)を45質量部からなる、エチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
実施例2
コモノマーは1−ヘキセンであり、低分子量ポリマーのMFR2.16が29g/10mi
n.であり、この低分子量ポリマー(エチレン単独重合体) 55質量部、高分子量コポ
リマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体) 45質量部からなり、全体のMFR5が0.96g/10min.、密度954kg/m3になるよう水素供給量、コモノマー供給量
を調整した以外は実施例1と同様の方法でエチレン系重合体を製造した。このエチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
コモノマーは1−ヘキセンであり、低分子量ポリマーのMFR2.16が29g/10mi
n.であり、この低分子量ポリマー(エチレン単独重合体) 55質量部、高分子量コポ
リマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体) 45質量部からなり、全体のMFR5が0.96g/10min.、密度954kg/m3になるよう水素供給量、コモノマー供給量
を調整した以外は実施例1と同様の方法でエチレン系重合体を製造した。このエチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
実施例3
コモノマーは1−ヘキセンであり、低分子量ポリマーのMFR2.16が15g/10mi
n.)であり、この低分子量ポリマー(エチレン単独重合体)65質量部、高分子量コポリマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体)35質量部からなり、全体でMFR5が0.
67g/10min.、密度955kg/m3になるよう水素供給量、コモノマー供給量
を調整した以外は実施例1と同様の方法でエチレン系重合体を製造した。このエチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
コモノマーは1−ヘキセンであり、低分子量ポリマーのMFR2.16が15g/10mi
n.)であり、この低分子量ポリマー(エチレン単独重合体)65質量部、高分子量コポリマー(エチレン・1−ヘキセン共重合体)35質量部からなり、全体でMFR5が0.
67g/10min.、密度955kg/m3になるよう水素供給量、コモノマー供給量
を調整した以外は実施例1と同様の方法でエチレン系重合体を製造した。このエチレン系重合体を用いて前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
比較例1
チーグラー触媒により製造されたエチレン重合体を用いて、前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
チーグラー触媒により製造されたエチレン重合体を用いて、前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
比較例2
チーグラー触媒により製造されたエチレン重合体を用いて、前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
チーグラー触媒により製造されたエチレン重合体を用いて、前述の方法でポリエチレンパイプを製造し、その性能を評価した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、エチレン系重合体(A)から得られるポリエチレンパイプ(実施例1〜3)は、熱間内圧クリープ強度が、20℃(試験周応力;12.4MPa)で2100時間以上(実施例1)、4200時間(実施例2)及び2100時間(実施例3)といずれも200時間以上であり、且つ80℃(試験周応力;6.4MPa)で680時間以上(実施例1)、5000時間以上(実施例2)及び3050時間(実施例3)といずれも100時間以上であり、80℃(試験周応力;6.2MPa)で2100時間以上(実施例1)、5000時間以上(実施例2)及び2400時間以上(実施例3)といずれも1000時間以上であり、80℃(試験周応力;5.2MPa)で16000時間以上(実施例1〜3)といずれも10000時間以上であり、脆性破壊発生時間(95℃)が2200時間以上(実施例1)、7600時間以上(実施例2)及び8760時間以上(実施例3)で、しかもFNFT破壊応力が10,000回で10MPa以上、100
,000回で7MPa以上と、長期寿命が極めて優れることが判る。
,000回で7MPa以上と、長期寿命が極めて優れることが判る。
それに比べ、従来のチーグラー触媒で得られる(MFR21.6/MFR5)が30を超え
るエチレン重合体から得られるポリエチレンパイプは、熱間内圧クリープ強度が、20℃(試験周応力;12.4MPa)で770時間(比較例1)及び80時間(比較例2)、80℃(試験周応力;6.4MPa)で8時間(比較例1)及び加圧後直ちに破壊(比較例2)並びに80℃(試験周応力;6.2MPa)で23時間(比較例1)及び加圧後直ちに破壊(比較例2)と長期寿命が短く、FNFT破壊応力が10,000回で9.9MPa(比較例1)及び7.0MPa(比較例2)、100,000回で6.7MPa(比較例1)及び4.4MPa(比較例2)といずれも破壊応力が低い。
るエチレン重合体から得られるポリエチレンパイプは、熱間内圧クリープ強度が、20℃(試験周応力;12.4MPa)で770時間(比較例1)及び80時間(比較例2)、80℃(試験周応力;6.4MPa)で8時間(比較例1)及び加圧後直ちに破壊(比較例2)並びに80℃(試験周応力;6.2MPa)で23時間(比較例1)及び加圧後直ちに破壊(比較例2)と長期寿命が短く、FNFT破壊応力が10,000回で9.9MPa(比較例1)及び7.0MPa(比較例2)、100,000回で6.7MPa(比較例1)及び4.4MPa(比較例2)といずれも破壊応力が低い。
本発明の、成形性と機械的強度に優れるポリエチレンパイプは、水道管やガス管などのパイプ用途に好適に使用される。
Claims (6)
- 密度が940〜960 kg/m3、190℃、5kg荷重のメルトフローレート(以下、MFR5)が0.1〜5.0 g/10min.及び190℃、21.6kg荷重のMF
R(以下、MFR21.6)とMFR5の比(MFR21.6/MFR5)が30以下の範囲にあるエチレン系重合体(E)を押出成形することにより得られることを特徴とするポリエチレンパイプ。 - ポリエチレンパイプが、ISO 1167に準拠して測定された熱間内圧クリープ試験
成績が下記要件[a]〜[d]を同時に満たすことを特徴とする請求項1に記載のポリエチレンパイプ。
[a]試験温度20℃、試験周応力12.4 MPaでの破壊時間が200時間以上であり
、
[b]試験温度80℃、試験周応力6.4 MPaでの破壊時間が100時間以上であり、
[c]試験温度80℃、試験周応力6.2 MPaでの破壊時間が1,000時間以上であ
り、
[d]試験温度80℃、試験周応力5.2MPaでの破壊時間が10,000時間以上であり、
且つ、
[e] 試験温度95℃での脆性破壊発生時間が2,190時間以上である。 - 前記パイプの打ち抜き試験片についての、JIS K6774に準拠して測定されたフ
ルノッチ引張疲労試験(FNFT;試験温度80℃、試験速度0.5Hz)において、破壊に至る回数が10,000回の時の実応力が10〜15 MPaであり、且つ100,000回の時の実応力が7〜11 MPaであることを特徴とする請求項1または2に記載
のポリエチレンパイプ。 - 押出成形時のダイス出口の樹脂温度(設定温度)が180℃〜230℃であることを特徴とする請求項1に記載のポリエチレンパイプ。
- エチレン系重合体(E)100質量部に対して、酸化チタン、チタンイエロー、フタロシアニンブルー、イソインドリノン、キナクリドン化合物、縮合アゾ化合物、群青及びコバルトブルーから選ばれる1種以上の顔料が0.01〜3質量部添加されてなることを特
徴とする請求項1に記載のポリエチレンパイプ。 - エチレン系重合体(E)100質量部に対して、カーボンブラックが、0.01〜3質量部添加されてなることを特徴とする請求項1に記載のポリエチレンパイプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006038341A JP2007218324A (ja) | 2006-02-15 | 2006-02-15 | ポリエチレンパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
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