JP3640340B2 - シラン架橋ポリオレフィン製パイプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の分子量分布、密度を有するエチレン共重合体のシラン架橋において、有機不飽和シラン等を高濃度に含有したキャリアポリマーＡ及びシラノール縮合触媒等を含有したキャリアポリマーＢにより一工程で製造するシラン架橋ポリオレフィン製パイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水ハイプとしては塩化ビニルパイプが使用され、給湯パイプとしては銅パイプ等の金属パイプが使用されてきたが、従来の塩化ビニル及び銅パイプの場合、耐久年数が短いという問題があり、特に銅パイプは長年の使用で錆による青水、赤水等の着色水や漏水が生じる恐れがあり、また施工性が悪いという欠点があるため、近年ではポリオレフィン管が使用されつつある。また、給水・給湯用途には高温時の耐圧性、耐クリープ性が求められているため、これらの特性が優れており、耐熱性、耐寒性にも優れたシラン架橋ポリエチレンパイプが好適に使用されている。
架橋ポリエチレンパイプを製造する代表的な方法としては、特公昭４５−３５６５８号公報にポリエチレンにジクミルパーオキサイドのような有機過酸化物を配合してなる樹脂組成物を、該有機過酸化物の分解温度以上で加熱しながら、パイプ状に押出成形する方法が開示されている。もう一つの代表的な方法としては、ポリエチレンにシラン化合物、有機過酸化物及びシラノール縮合触媒を配合し、得られた組成物を加熱しながらパイプ状に押出成形し、得られたパイプを水分を含む環境にさらし、シラン架橋を進めるという方法が特開昭５７−１７０９１３及び５７−５９７２４号公報等、多数開示されている。
しかし、上記従来技術において用いられている原料ポリエチレンはチーグラー重合触媒またはフィリップス系重合触媒によって重合されたエチレン重合であり、分子量分布が広い為に十分に架橋しにくく、多量のシラン化合物、有機過酸化物及びシラノール縮合触媒を添加する必要があった。この様にして成形されたシラン架橋パイプは通水した時に不飽和シラン化合物等に由来する異臭等の問題が発生し、パイプ押出成形時においてもダイスに多量の目やにが発生してパイプ押出成形の長時間運転が困難となる。
近年はメタロセン化合物とアルミノキサン等から調整された触媒を用いることにより、分子量分布が２〜３であるエチレン共重合体を製造する試みが公報に開示されており、特開平１０−１９３４６８号公報においてはメタロセン触媒により得られたポリエチレンを用いた架橋パイプが開示されているが、分子量分布が狭いために押出成形において、良好なパイプ表面が得られない。また該公報において用いられているポリエチレンは分子中に長鎖分岐を有しており、この様な長鎖分岐有するポリエチレンを架橋させても十分な熱間内圧クリープ特性は得られない。
また、特開平１１−２４８０４６号公報においては、分子中に長鎖分岐を有していない、分子量分布が３〜６であるポリエチレンを用いた架橋パイプが開示されているが、分子量分布が狭いために高速での押出成形において、良好なパイプ表面が得られない。
一方、従来ポリオレフィンをシラン架橋させる簡便な方法としては、該ポリオレフィンに遊離ラジカル発生剤の存在下で有機不飽和シランをグラフト反応させてシラングラフト化した後、このシラングラグトマーをシラノール縮合触媒の存在下で水分と接触させて架橋させる所謂シラン架橋法が一般に知られている。例えば特公昭４８−１７１１号公報、特開昭５７−４９１０９号公報等に開示されている。しかし、この方法は少なくとも二工程を伴う。即ちシラングラフト化反応工程及びシラノール縮合反応工程である。従って少なくとも二回の押出工程を経る事となり、最終製品としての経済的な問題が避けられない。
また一工程プロセスとしてはモノシール法がある。しかし、この方法は有機不飽和シランを液状で押出機に注入する液添装置が必要であるが、滑りや計量不良の問題がある。また押出機も少量添加物を均一分散する為にＬ／Ｄの大きな高価で特殊なタイプが必要であり、経済的な問題が避けられない。更に押出においても非常に高度な技術が必要である。更に一工程プロセスとしては、シランを固体キャリアーポリマーに導入したシラン架橋方法が特開平３−１６７２２９号公報に開示されている。しかし、この方法は固体キャリアーポリマーとしては多孔質ポリマー或いはＥＶＡであり、シラン及び遊離ラジカル発生剤の他にシラノール縮合触媒、酸化防止剤等の添加剤も固体キャリアーポリマーに導入している。この為シランの縮合によるオリゴマー化或いはラジカル捕捉による架橋阻害により架橋効率や保存性が劣るという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決したもので、特定の特性を有するエチレン共重合体のシラン架橋において、有機不飽和シラン等を高濃度に含有したキャリアポリマーＡ及びシラノール縮合触媒等を含有したキャリアポリマーＢにより一工程で製造するシラン架橋ポリオレフィン製パイプを提供する。本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプは機械物性に優れ、通水中の臭気も少なく、パイプ押出成形において良好なパイプ表面平滑性が得られ、目やに等の問題もない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下記の(a)〜(d)からなり、(a)：(b)＝１：３〜３：１である平均分子量分布が６〜９のベースポリマーと、(c)＋(d)＝３〜１５重量％であるキャリアポリマーとからなる組成物をベースポリマーの結晶融点よりも高い温度において溶融混合して成形し、次いで水分と接触させて架橋し、密度が０．９３〜０．９５ｇ／ｃｍ3であるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
(a)少なくとも１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３〜６であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＡ
(b)少なくとの１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が６〜１２であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＢ
(c)一般式ＲＲ’ＳｉＹ2（Ｒは１価のオレフィン性不飽和炭化水素基、Ｙは加水分解しうる有機基、Ｒ’は脂肪族不飽和炭化水素以外の１価の炭化水素基あるいはＹと同じもの）で表され、添加量がポリマーの全重量を基準にして０．１〜５重量％である有機不飽和シラン及び添加量がポリマー全重量を基準にして０．０１〜０．５重量％である遊離ラジカル発生剤を含有させた実質的に水の存在しないキャリアポリマーＡ
(d)添加量がポリマーの全重量を基準にして０．０１〜０．２重量％であるシラノール縮合触媒及び酸化防止剤を含有させたキャリアポリマーＢ
好ましくは、前記ベースポリマーＡのオレフィン共重合体がメタロセン系触媒を用いて製造したものであり、前記ベースポリマーＡのオレフィン共重合体が共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないポリマーであり、前記キャリアポリマーＡがエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、少なくとも１個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、少なくとも１個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ばれたポリマーであり、前記キャリアポリマーＢがポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ばれたポリマーであるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
更に好ましくは、ゲル分率が６５％以上であり、給水、給湯、または暖房用パイプに用いられるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン−１、デセンー１、テトラデセン−１、ヘキサデセン−１、オクタデセン−１、エイコセン−１などが使用できる。さらに、ビニルシクロヘキサンあるいはスチレン及びその誘導体などのビニル化合物も使用できる。特に機械的強度からブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１が好ましい。必要に応じて１、５−ヘキサジエン、１、７−オクタジエンなどの非共役ポリエンを少量含有する３元ランダム重合体であってもよい。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、特定の密度、メルトインデックス及び特定の分子量分布を有していることを特徴としている。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体のメルトインデックス（Ｉ2）は０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ荷重）の範囲である。０．３ｇ／１０ｍｉｎ未満では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、１０ｇ／１０ｍｉｎを超えると押出時に吐出変動し、ドローダウンするなど良好な押出加工性が得られない。
本発明のベースレジンＡで用いるエチレンとの炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、３〜６の範囲である。３未満では押出加工性が劣り、６を超えると架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ性が得られない。また、本発明のベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は６〜１２の範囲である。６未満では押出加工性が劣り、１２を超えると架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ性が得られない。
なお、本発明のエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体が示す分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下ＧＰＣ）により算出される。ＧＰＣ装置は及び測定法は特に限定はないが、本発明者は下記の装置及び測定法を用いた。
１．装置 Ｗａｔｅｒｓ １５０Ｃ、ＡＬＣ／ＧＰＣ
２．カラム Ｓｈｏｄｅｘ社製ＡＴ−８０７Ｓと
東ソー社製ＴＳＫ−ｇｅｌＧＨＭ−Ｈ６を直列にして用いた
３．溶媒 トリクロロベンゼン
４．測定温度 １４０℃
５．標準物質 ポリスチレン
【０００７】
本発明のベースポリマーＡのオレフィン共重合体は、メタロセン系触媒を用いて製造され、共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないポリマーである。
本発明にて用いられるベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体は、チーグラー系触媒等を用いる従来のもと比較して重合触媒が異なり、且つ得られる重合体の性質も従来のものと比較して大きく異なっている。
メタロセン系重合触媒を用いた共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体の特徴を列挙すると、
１．チーグラー系ポリマーと比較してコモノマーの分布が均一である。
２．チーグラー系ポリマーと比較して分子量分布がシャープであり、低分子量成分が少なく、低臭気、耐塩素水性、易架橋性、耐磨耗性、機械的強度に優れ、高品質である。
３．耐候性に大変優れている。
４．成形したパイプの熱間内圧クリープ特性が大変優れている。等である。
【０００８】
メタロセン系触媒とは、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム等のIV族金属のシクロペンタジエニル誘導体と助触媒からなり、重合触媒として超高活性であるだけでなく、従来の触媒、例えばチーグラー系触媒と比較して、得られる重合体の分子量分布が狭く、共重合体中のコモノマーである炭素数３〜２０のα−オレフィンの分布が均一であり、触媒種が均一であることを特徴としている。
また、チーグラー触媒によるエチレンとα−オレフィンの共重合体であるオレフィン系重合体では、上記のメルトインデックス比（Ｉ10／Ｉ2）と分子量分布は、ほぼ直線的な比例関係を示し、メルトインデックス比の増加とともに分子量分布も増大する傾向を示す。分子量分布は６〜１０程度である。
一方、メタロセン系触媒によるオレフィン系重合体ではメルトインデックス比の値の如何にかかわらず、分子量分布は６．０未満のシャープな値となり、低分子量成分が少ない。このため、本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体の低臭気性、耐塩素水性、易架橋性、機械的強度、耐磨耗性は優れている。
【０００９】
本発明のベースポリマーＡの「共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していない」オレフィン系共重合体とは、すでに公知の13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により長鎖分岐が確認できないことを意味する。
本明細書では、少なくとも約６個の炭素から成る鎖長として長鎖分岐を定義し、13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法を用いて長鎖分岐を測定し、そしてＲａｎｄａｌｌの方法（Ｒｅｖ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．、Ｃ２９（２＆３）、２８５−２９７貢）を用いてそれの定量を行う。
また、本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体は重合時にメタロセン系触媒のうち適切な拘束幾何触媒（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｙｃａｔａｌｙｓｔｓ）を用いて製造する。
本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体の製造で用いるに適切な共触媒には、これらに限定するものでないが、例えばポリマー状もしくはオリゴマー状のアルミノキサン類、特にメチルアルミノキサン、並びに不活性であり、適合性を示し、配位しない、イオンを生じる化合物などが含まれる。好適な共触媒は、配位しない不活性なホウ素化合物である。
本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体の重合は、スラリー重合法、気相重合法等の公知の重合方法を用いることができる。本発明の目的を達成するためには、スラリー重合法が特に好適である。スラリー重合法に用いる溶媒としては、不活性炭化水素溶媒が好適であり、特にイソブタン、イソペンタン、ヘプタン、ヘキサン、オクタン等が好適である。
【００１０】
本発明に用いられるベースポリマーＢのエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、押出加工性を向上する目的で添加される。
本発明に用いられるベースポリマーＢのエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、チーグラー系触媒、クロム系触媒等の各種触媒を用い、中低圧下又は高圧下において、気相法、溶液法、懸濁重合法等の各種の重合法によるエチレンを主成分としたα−オレフィンとの共重合体である。
本発明に用いられるベースポリマーの添加量はベースポリマーＡとベースポリマーＢの比率が１：３〜３：１の範囲である。ベースポリマーＢが前記比率以下では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、また前記比率以上では架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ特性が得らない。 また、本発明に用いられるベースポリマーの混合物の平均分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は６〜９の範囲である。６未満では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、９を超えると架橋度が低下する。
ベースポリマーの混合物の平均分子量分布＝（ベースポリマーＡの平均分子量分布×ベースポリマーＡの配合量＋ベースポリマーＢの平均分子量分布×ベースポリマーＢの配合量）／ベースポリマーの配合量
【００１１】
本発明の有機不飽和シランは、ベースレジンＡ及びベースレジンＢ相互の架橋点となるべくベースレジンＡ及びベースレジンＢにグラフト化されるものである。本発明において使用される有機不飽和シランとしては、一般式RR'SiY2（Rは１価のオレフィン性不飽和炭化水素基、Yは加水分解しうる有機基、R'は脂肪族不飽和炭化水素以外の１価の炭化水素基あるいはYと同じもの）で表される化合物が使用される。R'がYと同一で一般式RSiY3で表される有機不飽和シランを使用するのが望ましく、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらの添加量としてはポリマーの全重量を基準にして０．１〜５重量％、好ましくは０．７〜３重量％である。０．１重量％未満では充分なグラフト化が起こらず、又５重量％を超えると成形不良を起こすとともに経済的でなくなる。
【００１２】
本発明の遊離ラジカル発生剤は、シラングラフト化反応の開始剤として働く。本発明において使用される遊離ラジカル発生剤には、重合開始作用の強い種々の有機過酸化物及びパーエステル、例えばジクミルパーオキサイド、α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の中から選ばれる１種または２種以上の有機過酸化物が使用される。これらの添加量としてはポリマーの全重量を基準にして０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０１５〜０．２重量％である。０．０１重量％未満では充分なシラングラフト化反応が進行せず、また０．５重量％を超えると押出加工性が低下するとともに成形表面が悪くなる。
【００１３】
本発明のキャリヤーポリマーＡは、遊離ラジカル発生剤をシランに溶解した液体混合物をこのシランの液体混合物で膨潤させることによって加入することができる。この時シランを高濃度に加入させる為にはキャリヤーポリマーＡの予熱が必要であるが、ポリマーが溶融しないように結晶融点以下の温度でなければならない。又キャリヤーポリマーＡは、粒状形であり且つ架橋するベースポリマーＡ及びベースポリマーＢ及びシランと相溶性の個体でなければならない。相溶性とは、キャリヤーポリマーＡがシランと容易に反応してはならず、且つベースポリマーＡ及びベースポリマーＢに分散可能或いは可溶性でなければならないことを意味する。適したキャリヤーポリマーＡは非吸湿性である。即ちシランの早期加水分解及び縮合の可能性を最小にする為に水分の吸収が比較的遅いのが好ましい。何れにしても、キャリヤーポリマーＡは実質的に水が存在すべきでない。本発明のキャリヤーポリマーＡはグラニュール、或いはペレットの形の粒状物にするのが普通であり、好ましい形はペレットである。
本発明において使用されるキャリヤーポリマーＡとしては、例えばエチレンーエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンーメチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、少なくとも１個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、少なくとも１個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックよりなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体、例えば水添スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）等であり、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００１４】
本発明のキャリヤーポリマーＢはシラノール縮合触媒及び酸化防止剤等を混練し造粒することにより加入することができる。又キャリヤーポリマーＢは粒状形であり且つ架橋するベースポリマーと相溶性の固体でなければならない。
本発明のキャリヤーポリマーＢはグラニュール、或いはペレットの形の粒状物にするのが普通であり、好ましい形はペレットである。
本発明において使用されるキャリヤーポリマーＢとしては、例えばポレエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体、α−オレフィンとしてはＣ３〜Ｃ１２の例えばプロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、オクテン−１、４−メチルペンテン−１、４−メチルヘキセン−１、４，４−ジメチルペンテン−１、ノネン−１、デセン−１、ウンデセン−１、ドデセン−１等であり、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００１５】
本発明のシラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトラブチルエステル、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の有機金属化合物が挙げられる。これらの添加量としては、ポリマーの全重量を基準として０．０１〜０．２重量％、好ましくは０．０２〜０．１重量％である。０．０１重量％未満では十分な架橋反応が進まず、又０．２重量％を超えると押出時に押出機内で局部的に架橋が進行し外観が著しく悪化する。又シラノール縮合触媒はキャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。これはキャリヤーポリマーＡに加入するとシランの縮合によるオリゴマー化を促進し外観悪化を引き起こす為である。
【００１６】
本発明の酸化防止剤はポリオレフィンを加工する際に通常用いられるもので特に限定するものではないが、キャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。これはキャリヤーポリマーＡに加入するとラジカル捕捉により架橋を阻害する為である。その他添加剤を加入する場合においても架橋を阻害する可能性のある添加剤はキャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。
【００１７】
キャリヤーポリマーの添加量はキャリヤーポリマーＡとキャリアポリマーＢの合計量（(c)＋(d)）が３〜１５重量％の範囲で添加される。３重量％未満では充分なグラフト化が起こらず、又１５重量％を超えると成形不良を起こすとともに経済的でなくなる。
【００１８】
その他の添加剤としては所望により通常に使用される添加剤、例えば中和剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、分散剤、増粘剤、金属劣化防止剤、防カビ剤、流動調整剤、その他の無機質充填剤等、または他の合成樹脂を含有させることもできる。
【００１９】
本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプは密度が０．９３〜０．９５ｇ／ｃｍ3である。０．９３ｇ／ｃｍ3未満では所望の高温での耐圧力が得られず、０．９５ｇ／ｃｍ3 を超えると所望のパイプの曲げに対する柔軟性が得られない。本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプはＪＩＳ Ｋ ６７６９において、ゲル分率が６５％以上であることが必要である。６５％を下回ると所望の高温での耐圧力や熱間内圧クリープ特性が得られない。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて説明する。
《キャリヤーポリマーＡの製造》
表１に示すような配合割合に従って、まずキャリヤーポリマーＡをスーパーミキサーに投入し攪拌混合し８０℃に予熱する。次に不飽和シランに遊離ラジカル発生剤を溶かした液体混合物をスーパーミキサーに投入し攪拌しながらキャリヤーポリマーＡに１０分間で含浸させた。
《キャリヤーポリマーＢの製造》
表２に示すような配合割合に従って、キャリヤーポリマーＢ、シラノール縮合触媒、酸化防止剤等を加圧ニーダーを用いて混練、造粒した。
《押出成形及び評価》
ポリオレフィン系ベースポリマーＡ及びＢと得られたキャリヤーポリマーＡ及びＢを表３〜８の比率で混合し、単軸押出機を用いて、外径φ１７、内径φ１３の単層のパイプを押出した後、温水中に浸漬することによって架橋処理を行った。このパイプを用いてゲル分率、引張降伏強さ、引張破断伸び、９５℃破壊円周応力、熱間内圧クリープ性、曲げ試験を実施した。また、押出加工性を前記パイプの平滑性によって評価した。
【００２１】
＊使用した原材料
(1)ＥＥＡ：エチレンーエチルアクリレート共重合体（EA含量；23重量％）
(2)ＳＥＰＳ：
水添スチレンーイソプレンブロック共重合体（スチレン含量；30重量％）
(3)ＬＤＰＥ（１）：
低密度ポリエチレン（密度；0.923g/cm3、ＭＩ；1.5g/10min）
(4)ＶＴＭＯＳ：ビニルトリメトキシシラン
(5)有機過酸化物（１）：
α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン
(5)有機過酸化物（２）：ジクミルパーオキサイド
(6)ＨＤＰＥ（１）：
高密度ポリエチレン（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；4.0g/10min）
(7)ＤＯＴＤＬ：ジオクチルスズジラウレート
(8)ＤＢＴＤＬ：ジブチルスズジラウレート
(9)酸化防止剤：フェノール系酸化防止剤／イルガノックス１０１０
（チバガイギー(株)製）
(10)滑剤：低分子量ポリエチレン／サンワックス１７１Ｐ（三洋化成工業(株)製）
【００２２】
(11)エチレン／１−ブテンコポリマー（１）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.940g/cm3、ＭＩ；2.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；4.0）
(12)エチレン／１−ブテンコポリマー（２）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(13)エチレン／１−ブテンコポリマー（３）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；3.5）
(14)エチレン／１−ブテンコポリマー（４）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.950g/cm3、ＭＩ；5.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；4.5）
(15)エチレン／１−ブテンコポリマー（５）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(16)エチレン／１−ブテンコポリマー（６）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；5.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；9.0）
(17)エチレン／１−ブテンコポリマー（７）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.935g/cm3、ＭＩ；2.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；8.0）
(18)エチレン／１−ブテンコポリマー（８）：チーグラー触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.940g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.0）
(19)エチレン／１−ブテンコポリマー（９）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.920g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(20)エチレン／１−ブテンコポリマー（10）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.2g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(21)エチレン／１−ブテンコポリマー（11）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；12.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(22)エチレン／１−ブテンコポリマー（12）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.946g/cm3、ＭＩ；0.2g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.8）
(23)エチレン／１−ブテンコポリマー（13）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；12.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(24)エチレン／１−ブテンコポリマー（14）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；2.0）
(25)エチレン／１−ブテンコポリマー（15）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.0）
(26)エチレン／１−ブテンコポリマー（16）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.946g/cm3、ＭＩ；7.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.0）
(27)エチレン／１−ブテンコポリマー（17）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；13.0）
(28)エチレン／１−ブテンコポリマー（18）：拘束幾何触媒を用いて溶液重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(29)エチレン／１−ブテンコポリマー（18）：チーグラー触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；3.5）
【００２３】
＊評価方法
(30)シラン含浸性：スーパーミキサーでＶＴＭＯＳ／有機過酸化物の液体混合物を加熱攪拌した時の含浸性を評価した。
○：含浸性良好、×：含浸不可とし、○のレベルを合格とした。
(31)押出加工性（−）：押出されたパイプの平滑性を評価した。
50mmφの押出機 130-160-180-190-180℃
L/D:20 圧縮比 3.5 パイプ：外径φ１７、内径φ１３（単層）
評価：○＞△＞×の順とし、○のレベルを合格とした。
(32)ゲル分率（％）：JIS K 6769による。６５％以上を合格とした。
(33)引張降伏強さ（ＭＰａ）：JIS K 6769による。１３ＭＰａ以上を合格とした。
(34)引張破断伸び（％）：JIS K 6769による。３５０％以上を合格とした。
(35)９５℃破壊円周応力（ＭＰａ）：JIS K 6769に準拠による。
（試験温度９５℃）
４．５ＭＰａ以上を合格とした。
(36)熱間内圧クリープ（ｈｒ）：JIS K 6769に準拠による。
（試験温度９５℃、円周応力４ＭＰａを加圧）
７００ｈｒ以上を合格とした。
(37)パイプ曲げ試験（−）：曲げ半径２０ｃｍにパイプを曲げて座屈の無いことを合格とした。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】
【表８】
【００３２】
表から明らかなように、実施例に示す材料は押出加工性が良好で、柔軟性を有し、かつ非常に優れた架橋特性、機械的強度及び耐久性を示している。これに対し比較例は全て、押出加工性、柔軟性、架橋特性、機械的強度及び耐久性のバランスが取れていない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、押出加工性に優れ、又柔軟性、架橋特性、機械的強度、耐久性及び生産性に優れたシラン架橋オレフィン製パイプを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の分子量分布、密度を有するエチレン共重合体のシラン架橋において、有機不飽和シラン等を高濃度に含有したキャリアポリマーＡ及びシラノール縮合触媒等を含有したキャリアポリマーＢにより一工程で製造するシラン架橋ポリオレフィン製パイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水ハイプとしては塩化ビニルパイプが使用され、給湯パイプとしては銅パイプ等の金属パイプが使用されてきたが、従来の塩化ビニル及び銅パイプの場合、耐久年数が短いという問題があり、特に銅パイプは長年の使用で錆による青水、赤水等の着色水や漏水が生じる恐れがあり、また施工性が悪いという欠点があるため、近年ではポリオレフィン管が使用されつつある。また、給水・給湯用途には高温時の耐圧性、耐クリープ性が求められているため、これらの特性が優れており、耐熱性、耐寒性にも優れたシラン架橋ポリエチレンパイプが好適に使用されている。
架橋ポリエチレンパイプを製造する代表的な方法としては、特公昭４５−３５６５８号公報にポリエチレンにジクミルパーオキサイドのような有機過酸化物を配合してなる樹脂組成物を、該有機過酸化物の分解温度以上で加熱しながら、パイプ状に押出成形する方法が開示されている。もう一つの代表的な方法としては、ポリエチレンにシラン化合物、有機過酸化物及びシラノール縮合触媒を配合し、得られた組成物を加熱しながらパイプ状に押出成形し、得られたパイプを水分を含む環境にさらし、シラン架橋を進めるという方法が特開昭５７−１７０９１３及び５７−５９７２４号公報等、多数開示されている。
しかし、上記従来技術において用いられている原料ポリエチレンはチーグラー重合触媒またはフィリップス系重合触媒によって重合されたエチレン重合であり、分子量分布が広い為に十分に架橋しにくく、多量のシラン化合物、有機過酸化物及びシラノール縮合触媒を添加する必要があった。この様にして成形されたシラン架橋パイプは通水した時に不飽和シラン化合物等に由来する異臭等の問題が発生し、パイプ押出成形時においてもダイスに多量の目やにが発生してパイプ押出成形の長時間運転が困難となる。
近年はメタロセン化合物とアルミノキサン等から調整された触媒を用いることにより、分子量分布が２〜３であるエチレン共重合体を製造する試みが公報に開示されており、特開平１０−１９３４６８号公報においてはメタロセン触媒により得られたポリエチレンを用いた架橋パイプが開示されているが、分子量分布が狭いために押出成形において、良好なパイプ表面が得られない。また該公報において用いられているポリエチレンは分子中に長鎖分岐を有しており、この様な長鎖分岐有するポリエチレンを架橋させても十分な熱間内圧クリープ特性は得られない。
また、特開平１１−２４８０４６号公報においては、分子中に長鎖分岐を有していない、分子量分布が３〜６であるポリエチレンを用いた架橋パイプが開示されているが、分子量分布が狭いために高速での押出成形において、良好なパイプ表面が得られない。
一方、従来ポリオレフィンをシラン架橋させる簡便な方法としては、該ポリオレフィンに遊離ラジカル発生剤の存在下で有機不飽和シランをグラフト反応させてシラングラフト化した後、このシラングラグトマーをシラノール縮合触媒の存在下で水分と接触させて架橋させる所謂シラン架橋法が一般に知られている。例えば特公昭４８−１７１１号公報、特開昭５７−４９１０９号公報等に開示されている。しかし、この方法は少なくとも二工程を伴う。即ちシラングラフト化反応工程及びシラノール縮合反応工程である。従って少なくとも二回の押出工程を経る事となり、最終製品としての経済的な問題が避けられない。
また一工程プロセスとしてはモノシール法がある。しかし、この方法は有機不飽和シランを液状で押出機に注入する液添装置が必要であるが、滑りや計量不良の問題がある。また押出機も少量添加物を均一分散する為にＬ／Ｄの大きな高価で特殊なタイプが必要であり、経済的な問題が避けられない。更に押出においても非常に高度な技術が必要である。更に一工程プロセスとしては、シランを固体キャリアーポリマーに導入したシラン架橋方法が特開平３−１６７２２９号公報に開示されている。しかし、この方法は固体キャリアーポリマーとしては多孔質ポリマー或いはＥＶＡであり、シラン及び遊離ラジカル発生剤の他にシラノール縮合触媒、酸化防止剤等の添加剤も固体キャリアーポリマーに導入している。この為シランの縮合によるオリゴマー化或いはラジカル捕捉による架橋阻害により架橋効率や保存性が劣るという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決したもので、特定の特性を有するエチレン共重合体のシラン架橋において、有機不飽和シラン等を高濃度に含有したキャリアポリマーＡ及びシラノール縮合触媒等を含有したキャリアポリマーＢにより一工程で製造するシラン架橋ポリオレフィン製パイプを提供する。本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプは機械物性に優れ、通水中の臭気も少なく、パイプ押出成形において良好なパイプ表面平滑性が得られ、目やに等の問題もない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下記の(a)〜(d)からなり、(a)：(b)＝１：３〜３：１である平均分子量分布が６〜９のベースポリマーと、(c)＋(d)＝３〜１５重量％であるキャリアポリマーとからなる組成物をベースポリマーの結晶融点よりも高い温度において溶融混合して成形し、次いで水分と接触させて架橋し、密度が０．９３〜０．９５ｇ／ｃｍ3であるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
(a)少なくとも１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３〜６であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＡ
(b)少なくとの１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が６〜１２であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＢ
(c)一般式ＲＲ’ＳｉＹ2（Ｒは１価のオレフィン性不飽和炭化水素基、Ｙは加水分解しうる有機基、Ｒ’は脂肪族不飽和炭化水素以外の１価の炭化水素基あるいはＹと同じもの）で表され、添加量がポリマーの全重量を基準にして０．１〜５重量％である有機不飽和シラン及び添加量がポリマー全重量を基準にして０．０１〜０．５重量％である遊離ラジカル発生剤を含有させた実質的に水の存在しないキャリアポリマーＡ
(d)添加量がポリマーの全重量を基準にして０．０１〜０．２重量％であるシラノール縮合触媒及び酸化防止剤を含有させたキャリアポリマーＢ
好ましくは、前記ベースポリマーＡのオレフィン共重合体がメタロセン系触媒を用いて製造したものであり、前記ベースポリマーＡのオレフィン共重合体が共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないポリマーであり、前記キャリアポリマーＡがエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、少なくとも１個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、少なくとも１個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ばれたポリマーであり、前記キャリアポリマーＢがポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ばれたポリマーであるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
更に好ましくは、ゲル分率が６５％以上であり、給水、給湯、または暖房用パイプに用いられるシラン架橋ポリオレフィン製パイプである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン−１、デセンー１、テトラデセン−１、ヘキサデセン−１、オクタデセン−１、エイコセン−１などが使用できる。さらに、ビニルシクロヘキサンあるいはスチレン及びその誘導体などのビニル化合物も使用できる。特に機械的強度からブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１が好ましい。必要に応じて１、５−ヘキサジエン、１、７−オクタジエンなどの非共役ポリエンを少量含有する３元ランダム重合体であってもよい。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、特定の密度、メルトインデックス及び特定の分子量分布を有していることを特徴としている。
本発明のベースレジンＡ及びベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体のメルトインデックス（Ｉ2）は０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ荷重）の範囲である。０．３ｇ／１０ｍｉｎ未満では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、１０ｇ／１０ｍｉｎを超えると押出時に吐出変動し、ドローダウンするなど良好な押出加工性が得られない。
本発明のベースレジンＡで用いるエチレンとの炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、３〜６の範囲である。３未満では押出加工性が劣り、６を超えると架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ性が得られない。また、本発明のベースレジンＢで用いるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は６〜１２の範囲である。６未満では押出加工性が劣り、１２を超えると架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ性が得られない。
なお、本発明のエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体が示す分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下ＧＰＣ）により算出される。ＧＰＣ装置は及び測定法は特に限定はないが、本発明者は下記の装置及び測定法を用いた。
１．装置 Ｗａｔｅｒｓ １５０Ｃ、ＡＬＣ／ＧＰＣ
２．カラム Ｓｈｏｄｅｘ社製ＡＴ−８０７Ｓと
東ソー社製ＴＳＫ−ｇｅｌＧＨＭ−Ｈ６を直列にして用いた
３．溶媒 トリクロロベンゼン
４．測定温度 １４０℃
５．標準物質 ポリスチレン
【０００７】
本発明のベースポリマーＡのオレフィン共重合体は、メタロセン系触媒を用いて製造され、共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないポリマーである。
本発明にて用いられるベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体は、チーグラー系触媒等を用いる従来のもと比較して重合触媒が異なり、且つ得られる重合体の性質も従来のものと比較して大きく異なっている。
メタロセン系重合触媒を用いた共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体の特徴を列挙すると、
１．チーグラー系ポリマーと比較してコモノマーの分布が均一である。
２．チーグラー系ポリマーと比較して分子量分布がシャープであり、低分子量成分が少なく、低臭気、耐塩素水性、易架橋性、耐磨耗性、機械的強度に優れ、高品質である。
３．耐候性に大変優れている。
４．成形したパイプの熱間内圧クリープ特性が大変優れている。等である。
【０００８】
メタロセン系触媒とは、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム等のIV族金属のシクロペンタジエニル誘導体と助触媒からなり、重合触媒として超高活性であるだけでなく、従来の触媒、例えばチーグラー系触媒と比較して、得られる重合体の分子量分布が狭く、共重合体中のコモノマーである炭素数３〜２０のα−オレフィンの分布が均一であり、触媒種が均一であることを特徴としている。
また、チーグラー触媒によるエチレンとα−オレフィンの共重合体であるオレフィン系重合体では、上記のメルトインデックス比（Ｉ10／Ｉ2）と分子量分布は、ほぼ直線的な比例関係を示し、メルトインデックス比の増加とともに分子量分布も増大する傾向を示す。分子量分布は６〜１０程度である。
一方、メタロセン系触媒によるオレフィン系重合体ではメルトインデックス比の値の如何にかかわらず、分子量分布は６．０未満のシャープな値となり、低分子量成分が少ない。このため、本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン共重合体の低臭気性、耐塩素水性、易架橋性、機械的強度、耐磨耗性は優れている。
【０００９】
本発明のベースポリマーＡの「共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していない」オレフィン系共重合体とは、すでに公知の13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により長鎖分岐が確認できないことを意味する。
本明細書では、少なくとも約６個の炭素から成る鎖長として長鎖分岐を定義し、13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法を用いて長鎖分岐を測定し、そしてＲａｎｄａｌｌの方法（Ｒｅｖ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．、Ｃ２９（２＆３）、２８５−２９７貢）を用いてそれの定量を行う。
また、本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体は重合時にメタロセン系触媒のうち適切な拘束幾何触媒（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｙｃａｔａｌｙｓｔｓ）を用いて製造する。
本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体の製造で用いるに適切な共触媒には、これらに限定するものでないが、例えばポリマー状もしくはオリゴマー状のアルミノキサン類、特にメチルアルミノキサン、並びに不活性であり、適合性を示し、配位しない、イオンを生じる化合物などが含まれる。好適な共触媒は、配位しない不活性なホウ素化合物である。
本発明のベースポリマーＡの共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないオレフィン系共重合体の重合は、スラリー重合法、気相重合法等の公知の重合方法を用いることができる。本発明の目的を達成するためには、スラリー重合法が特に好適である。スラリー重合法に用いる溶媒としては、不活性炭化水素溶媒が好適であり、特にイソブタン、イソペンタン、ヘプタン、ヘキサン、オクタン等が好適である。
【００１０】
本発明に用いられるベースポリマーＢのエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、押出加工性を向上する目的で添加される。
本発明に用いられるベースポリマーＢのエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体は、チーグラー系触媒、クロム系触媒等の各種触媒を用い、中低圧下又は高圧下において、気相法、溶液法、懸濁重合法等の各種の重合法によるエチレンを主成分としたα−オレフィンとの共重合体である。
本発明に用いられるベースポリマーの添加量はベースポリマーＡとベースポリマーＢの比率が１：３〜３：１の範囲である。ベースポリマーＢが前記比率以下では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、また前記比率以上では架橋度が低下し、所望の熱間内圧クリープ特性が得らない。 また、本発明に用いられるベースポリマーの混合物の平均分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は６〜９の範囲である。６未満では押出負荷が高く、押出成形品の表面平滑性が劣るなど押出加工性が得られず、９を超えると架橋度が低下する。
ベースポリマーの混合物の平均分子量分布＝（ベースポリマーＡの平均分子量分布×ベースポリマーＡの配合量＋ベースポリマーＢの平均分子量分布×ベースポリマーＢの配合量）／ベースポリマーの配合量
【００１１】
本発明の有機不飽和シランは、ベースレジンＡ及びベースレジンＢ相互の架橋点となるべくベースレジンＡ及びベースレジンＢにグラフト化されるものである。本発明において使用される有機不飽和シランとしては、一般式RR'SiY2（Rは１価のオレフィン性不飽和炭化水素基、Yは加水分解しうる有機基、R'は脂肪族不飽和炭化水素以外の１価の炭化水素基あるいはYと同じもの）で表される化合物が使用される。R'がYと同一で一般式RSiY3で表される有機不飽和シランを使用するのが望ましく、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらの添加量としてはポリマーの全重量を基準にして０．１〜５重量％、好ましくは０．７〜３重量％である。０．１重量％未満では充分なグラフト化が起こらず、又５重量％を超えると成形不良を起こすとともに経済的でなくなる。
【００１２】
本発明の遊離ラジカル発生剤は、シラングラフト化反応の開始剤として働く。本発明において使用される遊離ラジカル発生剤には、重合開始作用の強い種々の有機過酸化物及びパーエステル、例えばジクミルパーオキサイド、α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の中から選ばれる１種または２種以上の有機過酸化物が使用される。これらの添加量としてはポリマーの全重量を基準にして０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０１５〜０．２重量％である。０．０１重量％未満では充分なシラングラフト化反応が進行せず、また０．５重量％を超えると押出加工性が低下するとともに成形表面が悪くなる。
【００１３】
本発明のキャリヤーポリマーＡは、遊離ラジカル発生剤をシランに溶解した液体混合物をこのシランの液体混合物で膨潤させることによって加入することができる。この時シランを高濃度に加入させる為にはキャリヤーポリマーＡの予熱が必要であるが、ポリマーが溶融しないように結晶融点以下の温度でなければならない。又キャリヤーポリマーＡは、粒状形であり且つ架橋するベースポリマーＡ及びベースポリマーＢ及びシランと相溶性の個体でなければならない。相溶性とは、キャリヤーポリマーＡがシランと容易に反応してはならず、且つベースポリマーＡ及びベースポリマーＢに分散可能或いは可溶性でなければならないことを意味する。適したキャリヤーポリマーＡは非吸湿性である。即ちシランの早期加水分解及び縮合の可能性を最小にする為に水分の吸収が比較的遅いのが好ましい。何れにしても、キャリヤーポリマーＡは実質的に水が存在すべきでない。本発明のキャリヤーポリマーＡはグラニュール、或いはペレットの形の粒状物にするのが普通であり、好ましい形はペレットである。
本発明において使用されるキャリヤーポリマーＡとしては、例えばエチレンーエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンーメチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、少なくとも１個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、少なくとも１個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックよりなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体、例えば水添スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）等であり、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００１４】
本発明のキャリヤーポリマーＢはシラノール縮合触媒及び酸化防止剤等を混練し造粒することにより加入することができる。又キャリヤーポリマーＢは粒状形であり且つ架橋するベースポリマーと相溶性の固体でなければならない。
本発明のキャリヤーポリマーＢはグラニュール、或いはペレットの形の粒状物にするのが普通であり、好ましい形はペレットである。
本発明において使用されるキャリヤーポリマーＢとしては、例えばポレエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体、α−オレフィンとしてはＣ３〜Ｃ１２の例えばプロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、オクテン−１、４−メチルペンテン−１、４−メチルヘキセン−１、４，４−ジメチルペンテン−１、ノネン−１、デセン−１、ウンデセン−１、ドデセン−１等であり、及びこれらの混合物を挙げることができる。
【００１５】
本発明のシラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトラブチルエステル、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の有機金属化合物が挙げられる。これらの添加量としては、ポリマーの全重量を基準として０．０１〜０．２重量％、好ましくは０．０２〜０．１重量％である。０．０１重量％未満では十分な架橋反応が進まず、又０．２重量％を超えると押出時に押出機内で局部的に架橋が進行し外観が著しく悪化する。又シラノール縮合触媒はキャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。これはキャリヤーポリマーＡに加入するとシランの縮合によるオリゴマー化を促進し外観悪化を引き起こす為である。
【００１６】
本発明の酸化防止剤はポリオレフィンを加工する際に通常用いられるもので特に限定するものではないが、キャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。これはキャリヤーポリマーＡに加入するとラジカル捕捉により架橋を阻害する為である。その他添加剤を加入する場合においても架橋を阻害する可能性のある添加剤はキャリヤーポリマーＢに加入しなければならない。
【００１７】
キャリヤーポリマーの添加量はキャリヤーポリマーＡとキャリアポリマーＢの合計量（(c)＋(d)）が３〜１５重量％の範囲で添加される。３重量％未満では充分なグラフト化が起こらず、又１５重量％を超えると成形不良を起こすとともに経済的でなくなる。
【００１８】
その他の添加剤としては所望により通常に使用される添加剤、例えば中和剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、分散剤、増粘剤、金属劣化防止剤、防カビ剤、流動調整剤、その他の無機質充填剤等、または他の合成樹脂を含有させることもできる。
【００１９】
本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプは密度が０．９３〜０．９５ｇ／ｃｍ3である。０．９３ｇ／ｃｍ3未満では所望の高温での耐圧力が得られず、０．９５ｇ／ｃｍ3 を超えると所望のパイプの曲げに対する柔軟性が得られない。本発明のシラン架橋ポリオレフィン製パイプはＪＩＳ Ｋ ６７６９において、ゲル分率が６５％以上であることが必要である。６５％を下回ると所望の高温での耐圧力や熱間内圧クリープ特性が得られない。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて説明する。
《キャリヤーポリマーＡの製造》
表１に示すような配合割合に従って、まずキャリヤーポリマーＡをスーパーミキサーに投入し攪拌混合し８０℃に予熱する。次に不飽和シランに遊離ラジカル発生剤を溶かした液体混合物をスーパーミキサーに投入し攪拌しながらキャリヤーポリマーＡに１０分間で含浸させた。
《キャリヤーポリマーＢの製造》
表２に示すような配合割合に従って、キャリヤーポリマーＢ、シラノール縮合触媒、酸化防止剤等を加圧ニーダーを用いて混練、造粒した。
《押出成形及び評価》
ポリオレフィン系ベースポリマーＡ及びＢと得られたキャリヤーポリマーＡ及びＢを表３〜８の比率で混合し、単軸押出機を用いて、外径φ１７、内径φ１３の単層のパイプを押出した後、温水中に浸漬することによって架橋処理を行った。このパイプを用いてゲル分率、引張降伏強さ、引張破断伸び、９５℃破壊円周応力、熱間内圧クリープ性、曲げ試験を実施した。また、押出加工性を前記パイプの平滑性によって評価した。
【００２１】
＊使用した原材料
(1)ＥＥＡ：エチレンーエチルアクリレート共重合体（EA含量；23重量％）
(2)ＳＥＰＳ：
水添スチレンーイソプレンブロック共重合体（スチレン含量；30重量％）
(3)ＬＤＰＥ（１）：
低密度ポリエチレン（密度；0.923g/cm3、ＭＩ；1.5g/10min）
(4)ＶＴＭＯＳ：ビニルトリメトキシシラン
(5)有機過酸化物（１）：
α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン
(5)有機過酸化物（２）：ジクミルパーオキサイド
(6)ＨＤＰＥ（１）：
高密度ポリエチレン（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；4.0g/10min）
(7)ＤＯＴＤＬ：ジオクチルスズジラウレート
(8)ＤＢＴＤＬ：ジブチルスズジラウレート
(9)酸化防止剤：フェノール系酸化防止剤／イルガノックス１０１０
（チバガイギー(株)製）
(10)滑剤：低分子量ポリエチレン／サンワックス１７１Ｐ（三洋化成工業(株)製）
【００２２】
(11)エチレン／１−ブテンコポリマー（１）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.940g/cm3、ＭＩ；2.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；4.0）
(12)エチレン／１−ブテンコポリマー（２）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(13)エチレン／１−ブテンコポリマー（３）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；3.5）
(14)エチレン／１−ブテンコポリマー（４）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.950g/cm3、ＭＩ；5.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；4.5）
(15)エチレン／１−ブテンコポリマー（５）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(16)エチレン／１−ブテンコポリマー（６）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；5.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；9.0）
(17)エチレン／１−ブテンコポリマー（７）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.935g/cm3、ＭＩ；2.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；8.0）
(18)エチレン／１−ブテンコポリマー（８）：チーグラー触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.940g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.0）
(19)エチレン／１−ブテンコポリマー（９）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.920g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(20)エチレン／１−ブテンコポリマー（10）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.2g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(21)エチレン／１−ブテンコポリマー（11）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；12.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(22)エチレン／１−ブテンコポリマー（12）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.946g/cm3、ＭＩ；0.2g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.8）
(23)エチレン／１−ブテンコポリマー（13）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；12.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；11.0）
(24)エチレン／１−ブテンコポリマー（14）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；2.0）
(25)エチレン／１−ブテンコポリマー（15）：拘束幾何触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；7.0）
(26)エチレン／１−ブテンコポリマー（16）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.946g/cm3、ＭＩ；7.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.0）
(27)エチレン／１−ブテンコポリマー（17）：クロム触媒を用いて気相重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；13.0）
(28)エチレン／１−ブテンコポリマー（18）：拘束幾何触媒を用いて溶液重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有するエチレン／１−ブテンコポリマー（密度；0.930g/cm3、ＭＩ；9.0g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；5.5）
(29)エチレン／１−ブテンコポリマー（18）：チーグラー触媒を用いてスラリー重合法で製造した共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していないエチレン／１−ブテンコポリマー
（密度；0.955g/cm3、ＭＩ；0.5g/10min、Ｍｗ／Ｍｎ；3.5）
【００２３】
＊評価方法
(30)シラン含浸性：スーパーミキサーでＶＴＭＯＳ／有機過酸化物の液体混合物を加熱攪拌した時の含浸性を評価した。
○：含浸性良好、×：含浸不可とし、○のレベルを合格とした。
(31)押出加工性（−）：押出されたパイプの平滑性を評価した。
50mmφの押出機 130-160-180-190-180℃
L/D:20 圧縮比 3.5 パイプ：外径φ１７、内径φ１３（単層）
評価：○＞△＞×の順とし、○のレベルを合格とした。
(32)ゲル分率（％）：JIS K 6769による。６５％以上を合格とした。
(33)引張降伏強さ（ＭＰａ）：JIS K 6769による。１３ＭＰａ以上を合格とした。
(34)引張破断伸び（％）：JIS K 6769による。３５０％以上を合格とした。
(35)９５℃破壊円周応力（ＭＰａ）：JIS K 6769に準拠による。
（試験温度９５℃）
４．５ＭＰａ以上を合格とした。
(36)熱間内圧クリープ（ｈｒ）：JIS K 6769に準拠による。
（試験温度９５℃、円周応力４ＭＰａを加圧）
７００ｈｒ以上を合格とした。
(37)パイプ曲げ試験（−）：曲げ半径２０ｃｍにパイプを曲げて座屈の無いことを合格とした。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
表から明らかなように、実施例に示す材料は押出加工性が良好で、柔軟性を有し、かつ非常に優れた架橋特性、機械的強度及び耐久性を示している。これに対し比較例は全て、押出加工性、柔軟性、架橋特性、機械的強度及び耐久性のバランスが取れていない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、押出加工性に優れ、又柔軟性、架橋特性、機械的強度、耐久性及び生産性に優れたシラン架橋オレフィン製パイプを得ることができる。
Claims (7)
- 下記の(a)〜(d)からなり、(a)：(b)＝１：３〜３：１である平均分子量分布が６〜９のベースポリマーと、(c)＋(d)＝３〜１５重量％であるキャリアポリマーとからなる組成物を、ベースポリマーの結晶融点よりも高い温度において溶融混合して成形し、次いで水分と接触させて架橋し、密度が０．９３〜０．９５ｇ／ｃｍ3であることを特徴とするシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
(a)少なくとも１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３〜５．５であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＡ
(b)少なくとも１種以上のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇｆ）が０．３〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が６〜１２であるエチレンと炭素数が３〜２０のα−オレフィンからなるオレフィン共重合体からなるベースポリマーＢ
(c)一般式ＲＲ’ＳｉＹ2（Ｒは１価のオレフィン性不飽和炭化水素基、Ｙは加水分解しうる有機基、Ｒ’は脂肪族不飽和炭化水素以外の１価の炭化水素基あるいはＹと同じもの）で表され、添加量がポリマーの全重量を基準にして０．１〜５重量％である有機不飽和シラン及び添加量がポリマー全重量を基準にして０．０１〜０．５重量％である遊離ラジカル発生剤を含有させた実質的に水の存在しないキャリアポリマーＡ
(d)添加量がポリマーの全重量を基準にして０．０１〜０．２重量％であるシラノール縮合触媒及び酸化防止剤を含有させたキャリアポリマーＢ - ベースポリマーＡのオレフィン共重合体がメタロセン系触媒を用いて製造したものである請求項１記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
- ベースポリマーＡのオレフィン共重合体が共重合体中に長鎖分岐を実質的に有していない請求項１または２記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
- キャリアポリマーＡがエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、少なくとも１個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、少なくとも１個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求項１、２または３記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
- キャリアポリマーＢがポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求項１、２、３または４記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
- ゲル分率が６５％以上である請求項１、２、３、４または５記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
- 給水、給湯、または暖房用パイプに用いることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のシラン架橋ポリオレフィン製パイプ。
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