JP4302554B2 - １−ブテン系重合体組成物からなる水配管設備 - Google Patents

Description

本発明は、特定量の黒色顔料を含む特定の１−ブテンホモポリマー及び／または１−ブテン系共重合体組成物から成形される水配管設備、例えば水を運ぶためのパイプ若しくは貯蔵するためのタンクに関し、１−ブテンホモポリマー及び／または１−ブテン系共重合体特有の現象である結晶転移の速度を向上させて品質管理、在庫管理を容易化し、同時に顔料分散の均一化、耐塩素水性の向上を実現するものである。

水および温水を保存または輸送するための樹脂成形物材料として、ポリ１−ブテン系重合体が耐クリープ特性等の点で有用であることは良く知られている。
しかしながら、１−ブテンホモポリマー又は１−ブテン系共重合体は、溶融状態から成形品に冷却・賦形した直後は準安定なＩＩ型結晶構造をとり、約１週間かけてより安定なＩ型結晶構造へと固相結晶転移する（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｐａｒｔ Ａ ｖｏｌｕｍｅ １ ｐａｇｅ ５９−８４（１９６３））。このため、本結晶転移により成形後の寸法、剛性の変化が起こり、さらに転移速度が遅いため、顧客での品質管理、在庫管理が煩雑になるという欠点があった。すなわち、ポリブテン系樹脂の溶融成形の分野では、ＩＩ型結晶からＩ型結晶への結晶転移速度が速い１−ブテンホモポリマー又は１−ブテン系共重合体が求められていた。この要求に対し、結晶転移速度を向上させる目的で、ラジカル処理した結晶性オレフィン系重合体をブレンドする方法（特許文献１参照）、添加剤を添加する方法（特許文献２参照、特許文献３参照）等が知られているが、パイプおよびタンクへの成形コストや結晶転移速度を向上させる効果は、未だ満足できるものではなく、更なる改善が求めらていた。
また、飲料水等の上水に含まれる消毒剤には一般に塩素が用いられており、輸送用パイプ等に含まれる顔料の種類によっては、パイプ内面に水泡発生や樹脂薄膜の剥離を促進させ、パイプ詰まりを引き起こすことがあった。１−ブテン系重合体からなる樹脂パイプを屋外配管する場合や野積み在庫とする場合を考慮して、耐候性を向上させるため暗黒色系に着色することがあり、従来より、入手容易な黒色顔料であるファーネス法カーボンブラックが使用されている（特許文献４参照）。しかしながら、ファーネス法カーボンブラックを含む樹脂パイプは、塩素による水泡発生、クラック、及び表層樹脂剥離が促進されることが知られており、樹脂パイプの耐久性の面で問題となっていた（特許文献５参照）。

特開昭６１−０３７８３３号公報 特開昭５７−０３６１４０号公報 特開昭５７−０９２０３８号公報 特開昭６２−２６３２４２号公報 特開平１０−３１０７０５号公報

本発明の課題は、従来問題となってきた、1−ブテン系重合体からなる水配管設備において、結晶転移速度の向上および耐塩素水性の両方を満足させることにより、品質管理、在庫管理を容易とするだけでなく、水道水等を通水した場合における塩素による水泡発生、クラックを防止し、表層樹脂剥離の促進を小さくすることである。

前記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、特定の１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体に、特定量のアセチレンブラックを配合すれば、１−ブテンホモポリマー又は１−ブテン共重合体が元来持っている結晶転移現象を促進し、尚且つ、顔料分散に優れ、耐塩素水性に優れる組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、特定の１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体１００重量部に対し、アセチレンブラック０．０１〜５．０重量部を含む１−ブテン系重合体組成物からなる水配管設備である。

本発明の、特定量のアセチレンブラックを含む特定の１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン共重合体組成物から得られる水配管設備は、結晶転移時間が短いため品質管理、在庫管理が容易であり、さらに耐塩素水性、顔料分散性に優れているため、長期間使用することが可能となる。

以下本発明について具体的に説明する。

１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体（Ａ）
本発明の１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体（Ａ）は、１−ブテンから導かれる重合単位（ａ）が、好ましくは８０〜１００モル％、より好ましくは９０〜１００モル％であり、炭素数２〜１０のα−オレフィン（ただし、１−ブテンを除く）から導かれる重合単位（ｂ）が好ましくは０〜２０モル％、より好ましくは１０〜１００モル％である。（（ａ）＋（ｂ）＝１００モル％とした場合。）
１−ブテン以外の炭素数２〜１０のα−オレフィンとしては、例えばエチレン、プロピレン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン等が挙げられる。これらの他のα−オレフィンは、１種単独または２種以上が１−ブテン系共重合体に含まれても良い。

本発明のポリ−１−ブテンの１９０℃、２．１６ｋｇ荷重でのメルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８）は、好ましくは０．０１〜５０ｇ／１０分であり、より好ましくは０．０１〜２０ｇ／１０分であり、さらに好ましくは０．０２〜１０ｇ／１０分である。
本発明のポリ−１−ブテンのアイソタクチックインデックスは、通常９０以上、好ましくは９３以上、より好ましくは９５以上である。

アセチレンブラック（Ｂ）
アセチレンブラックはアセチレンガスを原料として生産される。本発明のアセチレンブラックは、平均粒子径が好ましくは２０〜５０ｎｍ、より好ましくは３０〜５０ｎｍである。平均粒子径がこの範囲であると、結晶転移速度が速くなるので好ましい。
また、本発明のアセチレンブラックのＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量は、好ましくは１００〜２５０ｍｌ／１００ｇ、より好ましくは１４０〜２２０ｍｌ／１００ｇである。ＤＢＰ吸油量がこの範囲であると、顔料分散が良好なので好ましい。ＤＢＰ吸油量の測定方法はＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠する。

１−ブテン系重合体組成物（Ｃ）
本発明の１−ブテン系重合体組成物（Ｃ）は、１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体（Ａ）１００重量部に対し、アセチレンブラック（Ｂ）を０．０１〜５．０重量部、好ましくは０．０５〜２．０重量部、より好ましくは０．１〜０．４重量部含んでいる。アセチレンブラックが０．０１重量部以上であると、結晶転移時間が短いので好ましい。また、５．０重量部以下であると、耐塩素水性が高いので好ましい。

また、前記１−ブテン系重合体組成物（Ｃ）は、必要に応じて酸化防止剤、耐候安定剤、顔料、耐菌剤等を含有しても良い。耐熱安定剤の例としてはフェノール系、リン系などの酸化防止剤が挙げられ、これらは１種単独でも２種以上を組合せても用いられる。
これらのフェノール系またはリン系の酸化防止剤の具体例としては２，６−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート、ｎ−ヘキサデシル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート、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、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルフェニル）イソシアネート、トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）イソシアネート、ｎ−オクタデシル−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、ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾイルホスホン酸）モノエチルエステルのニッケル塩、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ（α−メチルシクロヘキシル）−５，５’−ジメチル−ジフェニルメタン、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチル−フェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチル−フェニル）ブタン、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、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−メチレン−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−フェノール）、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチル−フェニル）ホスファイト、ビタミンＥ等が挙げられる。

酸化防止剤を含有する場合の添加量は１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン系共重合体（Ａ）に対して、通常０．０１〜２．０ｗｔ％程度、好ましくは０．１〜１．５ｗｔ％程度である。耐候安定剤、顔料、耐菌剤等を含有する場合の添加量は本発明の目的を損なわない範囲で含んでいても良い。

水配管設備
本発明において水配管設備とは、水道水等の水を通水ないし貯蔵するために用いられる成形体であり、例えば、給水・給湯用パイプ、貯水タンク等の成形体を挙げることができる。
これらの成形体は、単層でもよいし、２層以上の積層構造物でもよい。（それらの層の内少なくとも１層が前述のアセチレンブラックを含む１−ブテン系重合体組成物（Ｃ）からなる。）
本発明の重合体組成物は、従来の黒色顔料配合した重合体組成物に比べて耐塩素水性に優れているため、水配管設備の水と接触する側（例．給水・給湯管の内側、貯水用タンクの内側）に用いた場合でも、長期間使用することができる。
パイプ及びタンクは単層もしくは２層以上の多層押出しもしくはブロー成形法といった一般的な成形法のいずれかで成形される。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨
を越えない限りこれらの実施例になんら制約されるものではない。

（実施例１〜８）
＜１−ブテン共重合体組成物の製法＞
１−ブテン単独重合体（三井化学株式会社製、Ｐ５０５０）１００重量部およびアセチレンブラック（電気化学工業社製、デンカブラック粉状、デンカブラックＨＳ−１００またはデンカブラックＦＸ−３５）４０重量部とを２軸押出機にて成形温度２００℃で溶融混練して、１−ブテン単独重合体に対しアセチレンブラックを４０ｗｔ％含有する高濃度マスターバッチを作成した。
得られたマスターバッチと、前記１−ブテン単独重合体とを成形温度２００℃で１軸押出機にて溶融混練して、１−ブテン単独重合体に対しアセチレンブラックを０．１ｗｔ％若しくは２．０ｗｔ％含有する１−ブテン単独重合体組成物を得た。

＜パイプの製法＞
上記１−ブテン単独重合体組成物を用いて、単層ダイスを組合せた押出機（株式会社池貝製、φ９０ｍｍ一軸スクリュー）にて、成形温度２００℃で、外径２７ｍｍ，肉厚２．４ｍｍのパイプを作成した。
＜タンクの製法＞
上記１−ブテン単独重合体組成物を用いて、ブロー成形機（株式会社日本製鋼所製、φ４０ｍｍ一軸スクリュー）にて、成形温度２００℃で、厚み約３ｍｍの直方体型（外寸１８０ｍｍ×１２０ｍｍ×２８ｍｍ）５００ｃｃ缶を作成した。
得られたパイプ及びタンク（タンクの壁中心部）から測定スペシメンを打抜き、結晶転移速度、耐塩素水性、カーボン分散を測定した。結果を表１に示す。

（各種測定方法）
本実施例等においては、以下の方法に従って測定を実施した。
＜結晶転移速度の測定＞
成形後１日後、２日後、３日後、４日後、７日後にＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠した引張測定を行い、降伏点強度を測定した。この降伏点強度が最大となったときの値を１００％とし、９８％に到達するために必要な時間を結晶転移時間と定めた。
＜耐塩素水性の測定＞
９０℃、１００ｐｐｍ濃度の塩素水中に、スペシメンを沈め、スペシメン表面が完全に白化するまでの時間を測定した。
＜カーボン分散の測定＞
ＩＳＯ１８５５３に準拠して行った。

（比較例１及び２）
アセチレンブラックをファーネス法カーボンブラックに変更した以外は実施例１と同じ方法にて、１−ブテン単独重合体に対してファーネス法カーボンブラックを０．１ｗｔ％若しくは２．０ｗｔ％含む１−ブテン単独重合体組成物を得た。この単独重合体組成物を用いて実施例１と同様にパイプ成形し、その結晶転移速度、耐塩素水性、カーボン分散を測定した。結果を表１に示す。

（比較例３及び４）
アセチレンブラックを鉄黒に変更した以外は実施例１と同じ方法にて、１−ブテン単独重合体に対して鉄黒を０．１ｗｔ％若しくは２．０ｗｔ％含む１−ブテン単独重合体組成物を得た。この単独重合体組成物を用いて実施例１と同様にパイプ成形し、その結晶転移速度、耐塩素水性、顔料分散を測定した。結果を表１に示す。

（比較例５及び６）
アセチレンブラックをファーネス法カーボンブラックに変更した以外は実施例１と同じ方法にて、１−ブテン単独重合体に対してファーネス法カーボンブラックを０．１ｗｔ％若しくは２．０ｗｔ％含む１−ブテン単独重合体組成物を得た。この単独重合体組成物を用いて実施例７と同様にブロー成形し、その結晶転移速度、耐塩素水性、カーボン分散を測定した。結果を表１に示す。

表１に示す通り、比較例１、３、５のファーネス法カーボンブラックもしくは鉄黒を顔料として用いたパイプもしくはタンクは、実施例１、３、５、７のアセチレンブラックを顔料として用いたパイプもしくはタンクに比べ結晶転移速度が遅いことがわかる。実施例１の結晶転移速度１２１時間は約５日に相当し、比較例１の結晶転移速度１６２時間は約７日に相当する。２日の差による在庫管理は、そのまま出荷リードタイムに反映されるため大きな違いがあり、本発明の効果が大きいことが判る。
また、比較例２、４、６のファーネス法カーボンブラックもしくは鉄黒を顔料として用いたパイプもしくはタンクは、実施例２、４、６、８のアセチレンブラックを顔料として用いたパイプもしくはタンクに比べ結晶転移速度が遅く、耐塩素水性に劣り、顔料分散が不均一であることがわかる。因みに比較例４の鉄黒を含むパイプは塩素水により錆を誘発した。

本発明によれば、特定量のアセチレンブラックを含む特定の１−ブテンホモポリマーおよび／または１−ブテン共重合体組成物は、結晶転移時間が短いため品質管理、在庫管理が容易であり、さらに耐塩素水性、顔料分散性に優れているため、長期間使用することが可能な水配管設備として好適に使用できる。

Claims (4)

1. １−ブテンから導かれる重合単位（ａ）８０〜１００モル％および炭素数２〜１０のα−オレフィン（ただし、１−ブテンを除く）から導かれる重合単位（ｂ）０〜２０モル％とからなり、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８による１９０℃、２．１６ｋｇ荷重におけるメルトフ
   ローレートが０．０１〜５０ｇ／１０分である１−ブテンホモポリマー及び／または１−ブテン系共重合体（Ａ）１００重量部に対し、アセチレンブラック（Ｂ）を０．０１〜５．０重量部含む１−ブテン系重合体組成物（Ｃ）からなり、水を通水ないし貯蔵するために用いられる成形体。
2. 前記成形体が、給水・給湯パイプまたは貯水タンクである請求項１に記載の成形体。
3. アセチレンブラックの平均粒子径が２０〜５０ｎｍである請求項１〜２に記載の成形体。
4. アセチレンブラックのＤＢＰ吸油量が１００〜２５０ｍｌ／１００ｇである請求項１〜３のいずれかに記載の成形体。