JP6187332B2 - パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体 - Google Patents
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Description
現在ガスパイプや配水パイプなどに使われる樹脂は、ISO 9080及びISO 12162で規定されているPE80(MRS:Minimum Required Strength=8MPa)やPE100(MRS=10MPa)といった優れた長期耐久性を満足する必要がある。また、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、流動性を上げると耐久性が劣る傾向があったため、生産性を犠牲にしても、流動性又はメルトフローレート(以下、「MFR」ともいう。)の低いポリエチレン樹脂を使用せざるを得なかった。
近年、押出性改良を目的とし、メタロセン触媒を用いた流動性の高い(高MFR)パイプ用ポリエチレン樹脂が開発されているが、流動性の高いポリエチレン樹脂は溶融張力が低く、大口径パイプなど自重の重いパイプを成形すると、その自重でパイプが垂れ下がってしまい偏肉する(サギング)という別の問題がある。
また、最近、パイプ敷設の施工法の変化により、成形パイプの表面に傷がついても長期耐久性にも優れる、すなわち、ISO 13479に規定されているノッチ入りパイプ試験のような低速亀裂進展性(Slow Crack Growth:SCG)にも優れるという材料性能についてもニーズが高まってきている。
更に、製品の生産性向上・オフ率低減といった製造コストにかかわる面でも、材料に期待されるところが大きくなっている。
チーグラー触媒を用いた多段重合によるエチレンとα−オレフィンとの共重合で得られるパイプ用ポリエチレン樹脂は数多くの先行技術があるが、PE100の規格を満足し、かつ低速亀裂進展性(SCG)、剛性、流動性、耐サギング性、均質性などに優れるポリエチレン樹脂の製造は難しいものの、以下のとおり、各種の提案がなされている。
しかしながら、特許文献1記載のコンパウンドであっても、より高い耐久性及び流動性の要求を満たすものではなかった。また、結晶化時間短縮、製造サイクルの短縮(ハイサイクル)、寸法安定性向上を可能にする材料の結晶化時間については、記載が無く明らかでない。
例えば、改善されたポリエチレンパイプ樹脂を提供することを目的として、実質的にメタロセン触媒により製造された、35〜49重量%の高分子量の第1ポリエチレン画分及び51〜65重量%の低分子量の第2ポリエチレン画分を含んで成るポリエチレン樹脂であって、第1ポリエチレン画分が最高0.928g/cm3の密度及び0.6g/10分未満のHLMIを有する線状低密度ポリエチレンを含んで成り、そして第2ポリエチレン画分が少なくとも0.969g/cm3の密度及び100g/10分より高いMI2を有する高密度ポリエチレンを含んで成り、そしてポリエチレン樹脂が0.951g/cm3より高い密度及び1〜100g/10分のHLMIを有する、ポリエチレンパイプ樹脂が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2記載のポリエチレン樹脂であっても、より高い長期耐久性又は流動性の要求を満たすものではなかった。さらに、溶融張力、結晶化時間短縮、製造サイクルの短縮(ハイサイクル)、寸法安定性向上を可能にする材料の結晶化時間については、記載が無く明らかでない。
すなわち、パイプ、特に配水用パイプ分野において、PE100を満足するだけでなく、特に低速亀裂進展性(SCG)に優れ、流動性、均質性等も十分なポリエチレン樹脂及びその製造方法、並びにその樹脂を用いたパイプ・継手を提供することを目的として、(a)高荷重メルトフローレート(HLMFR、HLa)が5〜20g/10分、(b)密度(Da)が0.945〜0.965g/cm3、(c)α−オレフィン含有量(Ca)が0.05〜1.5mol%、(d)ノッチ入りLander法−ESCRによる破壊時間(T)とHLaとCaが特定の式を満足する、との要件を満足するパイプ用ポリエチレン樹脂を提案した。
該ポリエチレン樹脂は、好ましくはチーグラー触媒を用いたポリエチレン樹脂であって、HLMFR、密度やα−オレフィン含有量を規定し、ノッチ入りLander法−ESCRにより特定される構成を有し、さらに好ましくはこの樹脂において特定のα−オレフィン共重合体を組み合わせ、特定の多段重合法によることをも特徴とするものであり、特にパイプ成形品においてPE100を満足するとともに、非常に優れた低速亀裂進展性(SCG)を可能とするものである。
しかしながら、さらに高い性能又は生産性の要求のために、耐久性、流動性及び結晶化時間短縮において、より一層の向上が望まれている。
エチレン系重合体(I):MFR(190℃、荷重2.16Kg)が10〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm 3 であるエチレン系重合体である。
エチレン系重合体(II):Ti、Zr又はHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)が0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm 3 であり、HLMFRとGPCにて測定される重量平均分子量(Mw)とが下記の式(1)の関係を満たすエチレン系重合体である。
式(1):log[HLMFR]≦−3.85log[Mw/10,000]+6.0
エチレン系重合体(III):有機アルミニウム化合物担持クロムを含有するフィリップス触媒を用いて重合され、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)が1.0〜10g/10分であり、密度が0.950〜0.965g/cm 3 であり、HLMFR、密度(d)及び溶融張力(MT)が下記の式(2)及び(3)の関係を満たすエチレン系重合体である。
式(2):d≧0.0050×log[HLMFR]+0.9570
式(3):MT≧−140×log[HLMFR]+360
特性(i):温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が8〜30g/10分である。
特性(ii):密度が0.947〜0.960g/cm3である。
特性(iii):フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上である。
特性(iv):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が300秒以下である。
特性(v):曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上である。
特性(vi):190℃における溶融張力が100mN以上である。
よって、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適であり、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下での低速亀裂進展性(SCG)への高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、かつ、高流動性であり結晶化速度も速いため高速成形が可能であるという効果を奏し、尚且つ、溶融張力も高いことから大口径ハパイプも安定して生産できる。したがって、従来のPE100を上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するという効果がある。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし、生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるため、よりスクリュー回転数を上げてられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプの結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるばかりでなく、溶融張力が高いことから、自重の重い大口径パイプも安定して生産出来るという効果がある。
また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準を上回る性能を有する上に、高速成形化が可能で、安定生産できるパイプ口径の幅も広いことから、経済的に有利な水道配水用パイプ及び継手等として好適に用いることができる。
以下、本発明を、項目毎に、詳細に説明する。
本発明のポリエチレンは、下記の特性(i)〜(vi)を満足することを特徴とする。
特性(i):温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が8〜30g/10分である。
特性(ii):密度が0.947〜0.960g/cm3である。
特性(iii):フルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上である。
特性(iv):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が300秒以下である。
特性(v):曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上である。
特性(vi):190℃における溶融張力が100mN以上である。
本発明のポリエチレンは、上記特性を満たすことにより、耐圧性及び耐久性に優れ、結晶化時間が短いうえに流動性が高く、かつ、溶融張力も十分なものとなり、パイプ及び継手などに好適に用いることができる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、特性(i)のHLMFRは、流動性の観点から、8〜30g/10分であり、好ましくは9〜20g/10分であり、更に好ましくは10〜15g/10分である。
HLMFRは、上記範囲より低い場合には、分子量が増大し、流動性の低下により成形性が確保できなくなるおそれがある。また、上記範囲より高い場合には、長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)及び溶融張力が低下するおそれがある。
MFR及びHLMFRは、ポリエチレンの製造において、エチレン重合温度や連鎖移動剤の使用等により調整することができ、所望のものを得ることができる。即ち、例えば、エチレンとα−オレフィンとの重合温度を上げることにより、分子量を下げた結果として、MFR及びHLMFRを大きくすることができ、重合温度を下げることにより、分子量を上げた結果として、MFR及びHLMFRを小さくすることができる。また、エチレンとα−オレフィンとの共重合反応において、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を増加させることにより、分子量を下げた結果として、MFR及びHLMFRを大きくすることができ、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を減少させることにより、分子量を上げた結果として、MFR及びHLMFRを小さくすることができる。
また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、特性(ii)の密度は、0.947〜0.960g/cm3である。本発明のポリエチレンの密度が0.947g/cm3未満であれば、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性が不足し耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.960g/cm3を超えると、長期耐久性、特にフルノッチクリープ試験(FNCT)を指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下するおそれがある。
密度は、例えば、エチレンと共重合させるコモノマーの種類や量により変化させることにより、所望のものを得ることができる。
また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、耐久性の観点から、特性(iii)のフルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間は、300時間以上である。好ましくは、400時間以上であり、より好ましくは、500時間以上である。
上記時間が300時間未満であると、成形品における耐久性が劣るおそれがあるため好ましくない。上限値は特に設けないが、他の特性を満足する材料設計においては、3000時間程度が上限と考えられる。
なお、FNCT(80℃、5MPaで測定)における破断時間は、JIS K6774(1995)「ガス用ポリエチレン管」の付属書1の全周ノッチ式引張クリープ試験に準拠し、80℃、5MPaで測定を行った値である。試験片は、JIS K6922−2(1997)「プラスチック−ポリエチレン(PE)成形用及び押出用材料−第2部:試験片の作り方及び諸性質の求め方」の表2の条件で作成した厚さ6mmで圧縮成形シートから切出し、全周にノッチを入れたもの(試験片厚み 6mm ノッチ深さ 1mm 全周)を使用する。
試験溶液は水ではなく、アルキル硫酸ナトリウム1%水溶液を用いる。
FNCT(80℃、5MPaで測定)における破断時間は、例えば、本発明のポリエチレンを構成する後述のエチレン系重合体(II)の密度を小さくする及び/又はHLMFRを小さくすることにより、大きくすることができる。
また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、高速形成性の観点から、特性(iv)の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、300秒以下である。本値が300秒を超えると、結晶化時間が長くなり、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。
本値は、ポリエチレンの密度、分子量等にて調節が可能である。
一般的にポリチレンが後述するエチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)の密度、分子量及び配合量にて調節が可能であるが、後述するクロム触媒にて重合されたエチレン重合体(III)が含まれる場合には、エチレン重合体(III)の密度、分子量及び配合量を制御することで調整できる。
例えば、ポリチレンが本発明に用いられるエチレン系重合体(III)よりもHLMFRが高く、密度が低く配合量が少ないエチレン系重合体を用いる場合には、ポリエチレンの示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が300秒を超える。なお、本発明の範囲外にて、同様に、例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)、エチレン系重合体(III)のHLMFRが低い、密度が低い、又は、エチレン系重合体(II)、エチレン系重合体(III)の配合量が多い場合には、剛性、成形性、その他の要件を満たせないおそれがある。
なお、特性(iv)の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、例えば、パーキンエルマー社製DSC−7等の示差走査熱量計(DSC)にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とし、121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した値である。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、特性(v)の曲げ弾性率は、耐圧性の観点から、950MPa以上である。曲げ弾性率が950MPa未満では、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。曲げ弾性率の上限値は、特に限定されないが、通常は1500MPa以下である。
ここで、曲げ弾性率は、JIS K6922−2に準拠して圧縮成形で作成した厚さ4mm成形シートより10mm×80×4mmtの試験片を切出し、測定される値である。 曲げ弾性率は、ポリエチレンの密度を増減させることにより、調節することができ、密度を増加させると、曲げ弾性率を上げることができる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンにおいて、特性(vi)の溶融張力は、大口径パイプ適合性の観点から、100mN以上が好ましい。溶融張力が100mN未満では、パイプ成形時、押出機から出た半溶融のパイプが垂れ、偏肉するおそれがある。特に上限は設けないが、通常は500mN以下である。
なお、本明細書において、溶融張力は、東洋精機製作所製キャピログラフ1Bを用い、温度190℃、オリフィス径2.095mm、オリフィス長さ8.0mm、押出速度15mm/分の条件で溶融樹脂を押出し、巻取り機にて6.5m/分の速度で巻き取った時の荷重で、単位はmNである。
また、溶融張力は、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンのHLMFRを下げたり、フィリップス触媒で重合されたエチレン系重合体(III)の配合量を増やすことにより、調節することができる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性を満たし、特に、パイプ及び継手用途に好適である。
例えば、水道配水用ポリエチレン管及びその継手用途の場合、各種規格等の要請により、ポリエチレン管(パイプ)及び継手の材料として同一のものを使用することが望まれている。本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性により、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐久性、ノッチ形状等による応力集中化での低速亀裂進展性(SCG)への高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有するものとなり、パイプ及び継手に必要な耐久性等の物性を有する上に、特に、流動性が高いとともに、結晶化時間が短いため射出成形性に優れ、加えて押出成形では、溶融張力が高いことから大口径のパイプでも安定生産できるという、優れた生産性を発揮するものとなる。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となる。また、溶融張力も高いことから、自重の重い大口径パイプも安定して生産できるという効果がある。
すなわち、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、流動性が高く、結晶化時間が短く、かつ、溶融張力が高いという上記特性を併せ持つことにより、特に、射出成形及び押出成形の両者において経済的に有効な点を兼ね備えた、パイプ及び継手用に好適な樹脂組成物となったものである。
さらに、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準において従来製品を上回る性能を有することから、ポリエチレン製パイプ及び継手として好適である。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの構成成分は、上記特性を満たす限り特に限定されないが、本発明のポリエチレンの各特性を調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなる観点から、特定性状のエチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)、クロム触媒で重合されたエチレン系重合体(III)を特定量配合してなることが好ましい。
以下に、エチレン系重合体(I)〜(III)について詳述する。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計100重量%対して、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が10〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であるエチレン系重合体(I)を50〜65重量%含有させたものであることが好ましい。
本発明のポリエチレンにおいて、エチレン系重合体(I)を含有することにより、成形性、特に押出負荷が低減され押出不良を改善でき、耐圧性を有するための密度上昇が見込める。
エチレン系重合体(I)のMFRは、好ましくは10〜200g/10分であり、より好ましくは、50〜100g/10分である。該MFRが10g/10分未満では、分子量が増大し流動性が低下し成形性が確保できなくなる。一方、該MFRが200g/10分を超えると、耐衝撃性が低下したり低速亀裂進展性(SCG)が低下するおそれがある。
また、MFRは、主に製造時の水素量により調整され、密度は、主として製造時のα−オレフィンの量により調整することができる。
エチレン系重合体(I)の重合触媒は特に限定されないが、MFRと密度のバランスから好ましくはチーグラー系触媒が用いられる。好ましい触媒の例としては、Ti及び/又はVの化合物と周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物からなる固体チーグラー触媒である。
本発明において、エチレン系重合体(I)の種類としては、エチレンの単独重合体及び/又はエチレンとα−オレフィンとの共重合体であることが好ましく、すなわち、エチレン系重合体であることが好ましい。
なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜40モル%、好ましくは0〜30モル%である。
エチレン系重合体(I)は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの製造プロセスにより製造することができ、好ましくはスラリー重合法が望ましい。該エチレン系重合体の重合条件のうち、重合温度としては、0〜300℃の範囲から選択することができる。スラリー重合においては、生成ポリマーの融点より低い温度で重合を行なう。重合圧力は、大気圧〜約10MPaの範囲から選択することができる。実質的に酸素、水等を断った状態で、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下でエチレン及びα−オレフィンのスラリー重合を行なうことにより製造することができる。
本発明に係るエチレン系重合体(I)においては、上記の通り、水素供給量を変化させることは重要であるが、その他の重合条件、例えば重合温度、触媒供給量、エチレンなどのオレフィンの供給量、1−ヘキセンなどのコモノマーの供給量、溶媒の供給量等を、適宜に水素の変化と同時に又は別個に変化させることも、重要である。
具体的な好ましい重合方法は、以下の方法である。即ち、チタン系遷移金属化合物及び有機アルミニウム化合物を含むチーグラー触媒及び二器の反応器を使用し、第1段目の反応器にエチレン及びα−オレフィンを導入し、低密度の高分子量成分の重合体を製造し、第1段目の反応器から抜き出された重合体を第2段目の反応器に移送し、第2段目の反応器にエチレン及び水素を導入し、高密度の低分子量成分の重合体を製造する方法である。
なお、多段重合の場合、第2段目以降の重合域で生成するエチレン系重合体の量とその性状については、各段における重合体生成量(未反応ガス分析等により把握できる)を求め、各段の後でそれぞれ抜出した重合体の物性を測定し、加成性に基づいて各段で生成した重合体の物性を求めることができる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、本発明のポリエチレン各特性を調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計100重量%対して、Ti、Zr、又はHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、HLMFRが0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)を25〜45重量%含有させたものであることが好ましい。
本発明のポリエチレンにおいて、エチレン系重合体(II)を含有することにより、低速亀裂進展性(SCG)が向上する効果がある。
エチレン系重合体(II)のHLMFRは、0.1〜0.5g/10分以下、好ましくは0.1〜0.4g/10分、更に好ましくは0.2〜0.3g/10分の範囲である。このHLMFRが0.1g/10分未満であれば、最終のポリエチレンにおいて、HLMFRが規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このHLMFRが0.5g/10分を超えた場合には、最終ポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下し、更に溶融張力も低下するおそれがある。
エチレン系重合体(II)の密度は、0.915〜0.930g/cm3であり、好ましくは0.915〜0.925g/cm3、更に好ましくは0.920〜0.925g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.930g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下するおそれがある。
エチレン系重合体(II)は、HLMFRとGPCにて測定される重量平均分子量(Mw)が下記の式(1)の関係を満たすことが好ましい。
式(1):log[HLMFR]≦−3.85log[Mw/10,000]+6.0
本関係式を満たすエチレン系重合体(II)は長鎖分岐構造を有しており、エチレン系重合体(I)、エチレン重合体(III)とともに使用することにより、溶融張力を向上させたり、結晶化速度を速くすることができ、パイプ及び継手用ポリエチレンとしての安定生産、高速成形ハイサイクル化を達成できる。
溶融張力、成形速度を律する長鎖分岐構造は、具体的には、例えば星形分岐高分子や櫛形分岐高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)としては、エチレンへの連鎖移動によって末端ビニル基を有するポリエチレン(マクロモノマー)を生成させ、マクロモノマーとエチレンの共重合を経て、長鎖分岐構造を有する重合体を得ることができる。
メタロセン系触媒の中では、特定構造のメタロセン錯体を有する触媒が好ましく、特にシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒、又はシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒が好ましい。
なお、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例に記載の方法で測定される値である。
エチレン系重合体(II)の配合量は、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計100重量%に対して、25〜45重量%、好ましくは30〜40重量%、更に好ましくは33〜35重量%である。この配合量が25重量%未満であれば、本発明のポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下するおそれがある。一方、45重量%を超えれば、本発明のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下するおそれがある。
エチレン系重合体(II)は、Ti、Zr、又はHfを含有するメタロセン系触媒で重合され、好ましくは、シクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒、さらに好ましくはシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒である。
メタロセン系触媒としては、メタロセン触媒と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hfなどを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデン等のシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒として、アルミノキサン等の周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物とを、組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカ等の担体に担持させた担持型のものが挙げられる。
成分(A):メタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(C):微粒子担体
成分(A)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。具体的には、下記一般式(I)〜(VI)で表される化合物が使用される。
(C5H5−aR1 a)(C5H5−bR2 b)MXY・・・(I)
Q(C5H4−cR1 c)(C5H4−dR2 d)MXY・・・(II)
Q’(C5H4−eR3 e)ZMXY・・・(III)
(C5H5−fR3 f)ZMXY ・・・(IV)
(C5H5−fR3 f)MXYW・・・(V)
Q”(C5H5−gR4 g)(C5H5−hR5 h)MXY・・・(VI)
すなわち、メチレン基、エチレン基のようなアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、フェニルメチリデン基、ジフェニルメチリデン基のようなアルキリデン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基のような珪素含有架橋基、ゲルマニウム含有架橋基、アルキルフォスフィン、アミン等である。これらのうち、アルキレン基、アルキリデン基、珪素含有架橋基、及びゲルマニウム含有架橋基が特に好ましく用いられる。
また、一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)及び(VI)で示される成分(A)は、同一の一般式で示される化合物、又は異なる一般式で示される化合物の二種以上の混合物として用いることができる。
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド。
ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
(第3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフイド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
以上において記載した遷移金属化合物成分(A)の中で、エチレン系重合体(II)を製造するための好ましいメタロセン錯体としては、一般式(I)又は一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましく、さらには、高分子量のポリマーを生成可能であり、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合において共重合性に優れるという観点から、一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましい。高分子量体を製造可能ということは、後述するような種々のポリマーの分子量の調整手法により、様々な分子量のポリマーの設計が行えるという利点がある。
本発明のポリエチレンの特性を満たすための一つの方法は、エチレン系重合体中に長鎖分岐を導入することであるが、高分子量でかつ長鎖分岐を有するポリエチレンを製造可能という観点から、一般式(II)で表されるメタロセン錯体の中でも、以下の2つの化合物群が好ましい。
本発明に係るエチレン系重合体(II)の製造方法は、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記成分(A)以外に、成分(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(B))、必要に応じて微粒子担体(成分(C))を含むことに、特徴がある。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
R5 tAlX3 3−t・・・式(3)
(式中、R5は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X3は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液又は分散させた溶液としたものを用いても良い。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
[L1−H]+[BR6R7X4X5]−・・・式(4)
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
さらに、X4及びX5は、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
[L2]+[BR6R7X4X5]−・・・式(5)
成分(C)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体又はこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、又はこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造及び成分比率は特に限定されるものではない。
また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物、シリカ、アルミナなどの使用が好ましい。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、平均粒径は5〜200μm、好ましくは10〜150μm、平均細孔径は20〜1000Å、好ましくは50〜500Å、比表面積は150〜1000m2/g、好ましくは200〜700m2/g、細孔容積は0.3〜2.5cm3/g、好ましくは0.5〜2.0cm3/g、見掛比重は0.10〜0.50g/cm3を有する無機物担体を用いるのが好ましい。
(II)成分(A)と、成分(C)とを接触させた後、成分(B)を接触させる。
(III)成分(B)と、成分(C)とを接触させた後、成分(A)を接触させる。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜50℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行なうことが望ましい。
さらに、成分(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
(IV)成分(A)と成分(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物又はこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物又はこれらの混合物と成分(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で成分(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件及び溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
層状珪酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとる珪酸塩化合物である。
大部分の層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状珪酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。
具体的には、(イ)塩酸、硫酸等を用いて行なう酸処理、(ロ)NaOH、KOH、NH3等を用いて行なうアルカリ処理、(ハ)周期表第2族から第14族から選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンとハロゲン原子又は無機酸由来の陰イオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンからなる塩類を用いた塩類処理、(ニ)アルコール、炭化水素化合物、ホルムアミド、アニリン等の有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)成分(A)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)成分(A)と層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体を接触させた後、成分(A)と接触させる。
成分(A)の担持量は、層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
触媒成分(B)と成分(C)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いると、重合活性が高く、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行った後に使用しても差し支えない。
エチレン系重合体(II)は、エチレンの単独重合、又はエチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン、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−オクテン等との共重合により得られる。また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等を挙げることができる。なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜40モル%、好ましくは0〜30モル%である。
生成重合体の分子量は、重合温度、触媒のモル比等の重合条件を変えることによってもある程度調節可能であるが、重合反応系に水素を添加することで、より効果的に分子量調節を行なうことができる。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、本発明のポリエチレンの各特性を調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計量100重量%に対して、有機アルミニウム化合物担持クロムを有するクロム触媒を用いて重合され、HLMFRが1.0〜10g/10分であり、密度が0.950〜0.965g/cm3であるエチレン系重合体(III)を5〜20重量%含有させたものであることが好ましい。
エチレン系重合体(III)のHLMFR(190℃、荷重21.6Kg)は、1.0g/10分以上、10g/10分以下、好ましくは1.5〜8g/10分、更に好ましくは2.0〜5g/10分の範囲である。このHLMFRが1.0g/10分未満であれば、本発明のポリエチレンにおいて、HLMFRが規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このHLMFRが10g/10分を超えた場合には、本発明のポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下し、更に溶融張力も低下し安定生産に支障をきたすおそれがある。
エチレン系重合体(III)の密度は、0.950〜0.965g/cm3であり、好ましくは0.955〜0.964g/cm3、更に好ましくは0.958〜0.963g/cm3である。密度が0.950g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.965g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とする低速亀裂進展性(SCG)が低下するおそれがある。
エチレン系重合体(III)の配合量は、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計100重量%に対し、5〜20重量%、好ましくは7〜15重量%、更に好ましくは8〜14重量%である。エチレン系重合体(III)の配合量が5重量%未満であると、本発明のポリエチレンの溶融張力、結晶化速度が低下するおそれがある。一方、20重量%を超えると、本発明のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下するおそれがある。
エチレン系重合体(III)は、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)と密度(d)の関係が下記の式(2)を満たす。
式(2):d≧0.0050×log[HLMFR]+0.9570
ここで、前記式(2)の技術的意味は、一般的なフィリップス系触媒にて重合ざれるポリエチレンに比べエチレン系重合体(III)はHLMFR見合いでの密度が高目にあることを示している。これは、このエチレン系重合体(III)の重合において、副生されるα−オレフィンの短鎖分岐量が少ないことに由来する。
エチレン系重合体(III)は、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)と溶融張力(MT)の関係が下記の式(3)を満たす。
式(3):MT≧−140×log[HLMFR]+360
前記式(3)の技術的意味は、一般的なフィリップス系触媒にて重合ざれるポリエチレンに比べエチレン系重合体(III)はHLMFR見合いでの溶融張力(MT)が高目にあることを示している。これは、このエチレン系重合体(III)の分子構造で、溶融張力(MT)に大きな影響を与える高分子量成分側に長鎖分岐構造が発達したことに由来する。
エチレン系重合体(III)は、クロム化合物を担持した無機酸化物担体を、非還元性雰囲気で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とした後、不活性炭化水素溶媒中で有機アルミニウム化合物を担持させ、次いで該溶媒を除去・乾燥して得られるクロム触媒の存在下、エチレンを重合させて得られることを特徴とする。
本発明のエチレン系重合体(III)は、クロム触媒によって重合されたものであることが必要である。特に、有機アルミニウム化合物担持クロム触媒を用いて重合されたものが好ましい。中でも、ジアルキルアルミニウムアルコキシド化合物担持クロム触媒が好ましく、クロム化合物を無機酸化物担体に担持し、非還元性雰囲気で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とした後、さらに不活性炭化水素溶媒中でジアルキルアルミニウムアルコキシド化合物を担持させ、次いで溶媒を除去・乾燥することにより調製されたクロム触媒であることが、より好ましい。
これらのクロム触媒に適する担体の製法、物理的性質及び特徴は、C.E.Marsden著,Preparation of Catalysts,Volume V,215頁,1991年,Elsevier Science Publishers、C.E.Marsden著,Plastics,Rubber and Composites Processing and Applications,Volume 21,193頁,1994年等の文献に記載されている。
これらの方法はC.E.Marsden著,Plastics,Rubber and Composites Processing and Applications,Volume 21,193頁,1994年、T.Pullukatら著,J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.,Volume 18,2857頁,1980年、M.P.McDanielら著,J.Catal.,Volume 82,118頁,1983年等の文献に記載されている。
ジアルキルアルミニウムアルコキシドは、下記一般式(4)
R1R2Al(OR3) (4)
(式中、R1、R2、R3は炭素原子数1〜18のアルキル基であり、同一であっても異なっていてもよい。)で示される化合物である。
すなわち、ジアルキルアルミニウムアルコキシドを合成するには、以下の式に示すようにトリアルキルアルミニウムとアルコールを1:1のモル比で反応させる方法(ここで、RはR4、R5、R6と同一でも異なってもよく、炭素原子数1〜18のアルキル基を表す。)、
これらの反応は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの不活性炭化水素中で行なうことが好ましい。反応温度は反応が進行するならば任意の温度でよいが、好ましくは、0℃以上、さらに好ましくは20℃以上で行なう。使用した溶媒の沸点以上で加熱し、溶媒の還流下で反応を行なわせることは、反応を完結させる上でよい方法である。反応時間は任意でよいが、好ましくは1時間以上、さらに好ましくは2時間以上行なうのがよい。反応終了後はそのまま冷却し、溶液のままクロム触媒との反応に供してもよいし、溶媒を除去して反応生成物を単離してもよいが、溶液のまま用いるのが簡便で好ましい。
ジアルキルアルミニウムアルコキシドの合成方法及び物理的・化学的性質については、T.Moleら著,Organoaluminum Compounds,3rd.ed.,1972年,Elsevier,第8章等に詳しく書かれている。
また、触媒の活性を上げるためにジアルキルアルミニウムアルミニウムの他に、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)、あるいはジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウムといった有機マグネシウムを別途加えることが好まれる。この中でMMAOが触媒活性をあげるために好ましく用いられる。その具体的な方法としては、不活性炭化水素溶媒にクロム触媒を懸濁させ、MMAOを添加する。これを攪拌した後、ジアルキルアルミニウム化合物を添加して攪拌する担持反応の操作が好ましい。
近年、Teranoらは、賦活したクロム触媒にトリエチルアルミニウムをヘプタン溶媒中で担持後に乾燥し、X線光電子分光法(XPS)でCr原子の原子価を測定しており、6価クロム原子だけではなく、2価、3価、5価のクロム原子の存在を観測している(M.Teranoら著,J.Mol.Catal.A:Chemical,Volume 238,142頁,2005年)。ただし、全Cr原子のなかで実際の重合活性点の割合は約10%〜30%と言われており(M.P.McDanielら著、J.Phys.Chem.,Volume 95,3289頁、1991年)、重合活性点のクロム原子の原子価が何であるかは現時点で結論は得られていない。Monoiらはトリアルキルクロム錯体をシリカに担持した触媒がフィリップス触媒と同様の重合挙動を示すこと(T.Monoiら著,Polym.J.,Volume 35,608頁,2003年)、またEspelidらはフィリップス触媒のモデル活性点におけるエチレン挿入反応の活性化エネルギーを理論計算することにより、3価のクロム原子が活性点の原子価であることを提唱している(O.Espelidら著,J.Catal.,Volume 195,125頁,2000年)。
担持反応終了後、溶媒を分離し乾燥するのに要する時間は担持反応時間の3倍以内が好ましく、さらに2倍以内が好ましく、特に1倍以内が好ましい。担持開始から溶媒除去・乾燥完了となるまでの合計の時間は、5分〜24時間、好ましくは30分〜18時間、さらに好ましくは1〜12時間である。
上記の有機アルミニウム化合物担持クロム触媒を用いて、ポリエチレンの製造を行なうに際しては、スラリー重合、溶液重合のような液相重合法あるいは気相重合法など、いずれの方法を採用することができるが、特にスラリー重合法が好ましく、パイプループ型反応器を用いるスラリー重合法、オートクレーブ型反応器を用いるスラリー重合法、いずれも用いることができる。なかでもパイプループ型反応器を用いるスラリー重合法が好ましい(パイプループ型反応器とこれを用いるスラリー重合の詳細は、松浦一雄・三上尚孝編著、「ポリエチレン技術読本」、148頁、2001年、工業調査会に記載されている)。
液相重合法における重合温度は、一般的には0〜300℃であり、実用的には20〜200℃、好ましくは50〜180℃、さらに好ましくは70〜150℃である。反応器中の触媒濃度及びエチレン濃度は重合を進行させるのに十分な任意の濃度でよい。例えば、触媒濃度は、液相重合の場合反応器内容物の重量を基準にして約0.0001〜約5重量%の範囲とすることができる。同様にエチレン濃度は、液相重合の場合反応器内容物の重量を基準にして約1%〜約10%の範囲とすることができる。
液相重合法の場合には、その液層中の水素濃度(重量%)(Hcと略記する)と液相中のエチレン濃度(ETc)との比Hc/ETcが、1.0×10−3以下、好ましくは5.0×10−4以下、さらに好ましくは水素が液相中に存在しない条件で重合を行なう。
また、気相重合法の場合には、その反応器中の水素分圧(MPa)(Hpと略記する)と反応器中のエチレン分圧(ETp)との比Hp/ETpが、1.0×10−3以下、好ましくは5.0×10−4以下、さらに好ましくは水素が反応器中に存在しない条件で重合を行なう。
炭素数3以上のα−オレフィンに関して、請求項1に記載のHLMFRと密度の関係を満たすためには、重合時のα−オレフィンの量は制限をしなければならない。また前述のように、エチレンとα−オレフィンの共重合体はエチレンホモ重合体に比較して溶融張力が劣るという特性もあるため、エチレンホモ重合であることが最も望ましい。
得られたポリエチレンは、次いで混練するのが好ましい。単軸又は二軸の押出機又は連続式混練機を用いて行われる。
エチレン系重合体(I)、エチレン系重合体(II)及びエチレン系重合体(III)に使用されるエチレンは、通常の化石原料由来の原油から製造されるエチレンであってもよいし、植物由来のエチレンであってもよい。植物由来のエチレン及びポリエチレンとしては、例えば、特表2010−511634号公報に記載のエチレンやそのポリマーが挙げられる。植物由来のエチレンやそのポリマーは、カーボンニュートラル(化石原料を使わず大気中の二酸化炭素の増加につながらない)の性質を持ち、環境に配慮した製品の提供が可能である。
また、上記の方法により得られるパイプ及び継手用ポリエチレンには、常法に従い、他のオレフィン系重合体やゴム等のほか、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、着色顔料、架橋剤、発泡剤、無機又は有機充填剤、難燃剤等の公知の添加剤を配合することができる。
添加剤として、例えば、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系)、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を1種又は2種以上、適宜併用することができる。充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタン等が使用可能であり、なかでも炭酸カルシウム、タルク及びマイカ等を用いるのが好ましい。いずれの場合でも、上記ポリエチレン樹脂組成物に、必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサー等にて混練し、成形用材料とすることができる。
該核剤としては、一般に知られているものを使用することができ、一般的な有機系又は無機系の造核剤を用いることができる。例えば、ジベンジリデンソルビトールもしくはその誘導体、有機リン酸化合物もしくはその金属塩、芳香族スルホン酸塩もしくはその金属塩、有機カルボン酸もしくはその金属塩、ロジン酸部分金属塩、タルク等の無機微粒子、イミド類、アミド類、キナクリドンキノン類、又はこれらの混合物が挙げられる。
中でもジベンジリデンソルビトール誘導体、有機リン酸金属塩、有機カルボン酸金属塩等は、透明性に優れるなど好適である。
ジベンジリデンソルビトール誘導体の具体例としては、1,3:2,4−ビス(o−3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−4−エチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−4−クロロベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ジベンジリデンソルビトールが挙げられ、安息香酸金属塩の具体例としては、ヒドロキシ−ジ(t−ブチル安息香酸)アルミニウム等が挙げられる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを原料として、主に射出成形法、押出成形法等により成形され、各種成形品が得られる。
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性を満足するものであるので、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下での低速亀裂進展性(SCG)への高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、しかも、成形サイクルの短縮化が可能であり、且つ、大口径パイプなど成形困難なパイプ口径でも安定して生産できることから材料適応範囲が広く、性能が優れる上にコスト的にも有利な成形体である。
従って、本発明の成形体は、特に、このような特性を必要とする、水道配水用ポリエチレン管及び継手に好適に用いることができる。
なお、実施例で用いた測定方法、評価方法及び使用樹脂は以下の通りである。
(1)温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(HLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
また、ポリエチレン全体において、成形性を以下の基準で評価した。
○:HLMFRが8〜30g/10分
×:HLMFRが上記範囲外
(2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(3)密度:
JIS K6922−1,2:1997に準拠して測定した。
JIS K6774(1995)付属書1の全周ノッチ式引張クリープ試験に準拠し、80℃、5MPaで測定を行った。試験片は、JIS K6922−2(1997)表2の条件で作成した厚さ6mmで圧縮成形シートから切出し、全周にノッチを入れたもの(試験片厚み6mm、ノッチ深さ1mm、全周)を使用した。サンプルを浸漬する試験溶液はアルキル硫酸ナトリウム1%水溶液を用いた。
また、ポリエチレン全体において、耐久性を以下の基準で評価した。
○:FNCTによる破断時間が300時間以上
×:FNCTによる破断時間が300時間未満
(5)結晶化時間(示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間):
パーキンエルマー社製DSC−7にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とした。121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した。
また、ポリエチレン全体において、高速形成性を以下の基準で評価した。
○:結晶化時間が300秒以下
×:結晶化時間が300秒を超える
(6)曲げ弾性率:
試験片は、JIS K6922−2(1997)表2の条件で作成した厚さ4mmで圧縮成形シートから切出し、JIS K6922−2(1997)に準拠して測定した。
また、ポリエチレン全体において、耐圧性を以下の基準で評価した。
○:曲げ弾性率が950MPa以上
×:曲げ弾性率が950MPa未満
(7)ゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量の測定(重量平均分子量Mw):
下記条件のゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:WATERS社製150C
カラム:昭和電工社製AD80M/Sを3本
測定温度:140℃
濃度:1mg/1ml
溶媒:o−ジクロロベンゼン
なお、分子量の計算及びカラムの較正は、以下の方法に準拠して行なった。
GPCクロマトデータは、1点/秒の頻度でコンピュータに取り込み、森定雄著・共立出版社発行の「サイズ排除クロマトグラフィー」第4章の記載に従ってデータ処理を行ない、Mw値を計算した。
カラムの較正は、昭和電工社製単分散ポリスチレン(S−7300、S−3900、S−1950、S―1460、S−1010、S−565、S−152、S−66.0、S−28.5、S−5.05)、n−エイコサン及びn−テトラコンタンの各0.2mg/ml溶液を用いて、一連の単分散ポリスチレンの測定を行い、それらの溶出ピーク時間と分子量の対数の関係を4次多項式でフィットしたものを較正曲線とした。
なお、ポリスチレンの分子量(MPS)は、次式を用いてポリエチレンの分子量(MPE)に換算した。MPE=0.468×MPS
(8)溶融張力(MT):
東洋精機製作所製キャピログラフ1Bを用い、温度190℃(実施例2は230℃測定も実施)、オリフィス径2.095mm、オリフィス長さ8.0mm、押出速度15mm/分の条件で溶融樹脂を押出し、巻取り機にて6.5m/分の速度で巻き取った時の荷重で、単位はmNである。
また、ポリエチレン全体において、大口径パイプ適合性を以下の基準で評価した。
○:溶融張力が100mN以上
×:溶融張力が100mN未満
(9)パイプ表面外観(成形時耐傷付き性):
パイプ表面を目視し、以下の基準にて評価した。
○:深く・幅広なスジ状の傷なし
×:深く・幅広なスジ状の傷あり
(10)総合評価:
パイプ及び継手用ポリエチレンとしての適性総合評価し、以下の基準にて判定した。
○:不良項目なし(良好)
×:不良項目あり
(1)エチレン系重合体(I)
(E1):下記(E1の製造方法)の項に記載の方法で調整したエチレン系重合体
(E2):水素量・エチレン分圧を変更し出来上がりのMFR,密度を変えた以外は、上記(E1)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E10):水素量・エチレン分圧を変更し出来上がりのMFR,密度を変えた以外は、上記(E1)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E11):水素量・エチレン分圧を変更し出来上がりの密度を変えた以外は、上記(E1)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(2)エチレン系重合体(II)
(E3):下記(E3の製造方法)の項に記載の方法で調整したエチレン系重合体
(E4):水素量・エチレン分圧を変更し出来上がりのMFRを変えた以外は、上記(E3)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E5):コモノマー量を変更し出来上がりの密度を変えた以外は、上記(E3)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E6):水素量・エチレン分圧を変更し出来上がりのMFR、密度を変えた以外は、上記(E1)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E12):水素量・エチレン分圧を変更し、更にコモノマー量を変更し出来上がりのMFR,密度を変えた以外は、上記(E3)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(3)エチレン系重合体(III)
(E7):下記(E7)の製造方法の項に記載の方法で調整したエチレン単独重合体
(E8):エチレン分圧、重合温度を変更した以外は、上記(E7)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E9):下記(E9)の製造方法の項に記載の方法で調整したエチレン単独重合体
(E13):エチレン分圧、重合温度を変更した以外は、上記(E7)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
(E14):エチレン分圧、重合温度を変更した以外は、上記(E7)と同様の方法で調整したエチレン系重合体
<チーグラー触媒の製造>
市販のマグネシウムエチラート20g、粒状の三塩化アルミニウム1.64g(12.3mmol)及びジフェニルジエトキシシラン2.40g(8.81mmol)を共粉砕して得られた共粉砕生成物10.0gに40mlのヘプタンと10.0g(52.7mmol)の四塩化チタンを室温で滴下し、90℃まで昇温し、90分間撹拌を続けた。室温でヘキサンによる洗浄を行なうことにより固体触媒15.6gを得た。
<重合>
充分に窒素置換した2.0Lのオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム1.0mmol(0.50mol/Lヘキサン溶液)とイソブタン1.0Lを仕込み、内温を90℃まで昇温した。ここへ、更に水素を仕込んだ後、固体触媒20mgをエチレンで加圧導入し、エチレン分圧を保持することにより1時間重合を継続し、エチレン重合体(I)を得た。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例3に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリドを用いて、常法に従い、以下の方法により、エチレン系重合体(II)を製造した。
<担持触媒の調製>
トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度 2.93mol/L)8.5mlとジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド 70.6mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度 0.1mol/L)4mlを添加し、イソブタン800ml導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレン及び1−ヘキセンを導入した。固体触媒のヘキサンスラリー(20mg/ml)7mlをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧1.4MPaを維持した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、水素を追添しながら重合を継続した。1時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止しエチレン系重合体(II)を得た。また、重合中の平均水素濃度は、0.04%であった。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
<クロム触媒の調製>
クロム原子担持量=1.1重量%、比表面積=500m2/g、細孔体積=1.5cm3/gを有する「触媒−1」(W.R.Grace社製)15gを多孔板目皿付き、管径5cmの石英ガラス管に入れ、円筒状焼成用電気炉にセットし、モレキュラーシーブスを通した空気にて流動化させ、線速6cm/sにて500℃で18時間焼成活性化を行った。6価のクロム原子を含有することを示すオレンジ色のクロム触媒が得られた。
<有機アルミニウム化合物担持クロム触媒の調製>
予め窒素置換した100mlのフラスコに、上記(1)で得られたクロム触媒2gを入れ、蒸留精製したヘキサン30mlを加えスラリーとした。東ソー・ファインケム社製ジエチルアルミニウムエトキシドの1.0mol/L−ヘキサン溶液を2.1ml(Al/Crモル比=5)添加し、40℃で1時間攪拌した。攪拌終了後直ちに減圧下で30分かけて溶媒を除去し、有機アルミニウム化合物担持クロム触媒(C1)を得た。
<重合>
充分に窒素置換した2.0Lのオートクレーブに上記(2)で得られた有機金属化合物担持クロム触媒100mg及びイソブタン0.8Lを仕込み、内温を100℃まで昇温した。エチレン分圧を1.0MPaとなるように保ちながら、触媒生産性が3000g−ポリマー/g−触媒となるように重合を行った。ついで内容ガスを系外に放出することにより重合を終結した。こうしてエチレン系重合体(III)を得た。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
上記(E7)<クロム触媒の調製>において調製した焼成活性化したクロム触媒を用いて、以下の通り重合を行った。
十分に窒素置換した2.0Lのオートクレーブに焼成活性化したクロム触媒100mg及びイソブタン0.8Lを仕込み、内温を108℃まで昇温した。エチレン分圧を1.0MPaとなるように保ちながら、触媒生産性=3000g−ポリマー/g−触媒となるように重合を行った。得られたポリマーの物性値は、3に記載した。なお、(E9)は式(2)、(3)を満足していない。
[実施例1〜14]
上記エチレン系重合体(I)、エチレン系重合体(II)、エチレン系重合体(III)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
上記エチレン系重合体(I)、エチレン系重合体(II)、エチレン系重合体(III)を表3に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
特定の処理を施した有機アルミニウム化合物担持クロムを有していないクロム触媒を用いて重合されエチレン系重合体(III)(E9)を用いた以外は、実施例3と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
比較例2はクロム触媒で製造されたエチレン系重合体(III)を用いず、表3に示すポリエチレンとなるよう条件設定した以外は、実施例1と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
[比較例3]
比較例3はクロム触媒で重合されたエチレン系重合体(III)を用いず、エチレン系重合体(II)がチーグラー触媒により製造されたものであり、表3に示すポリエチレンとなるよう条件設定した以外は、実施例1と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
[比較例4]
比較例4はエチレン系重合体(II)がチーグラー触媒により製造されたものであり、表3に示すポリエチレンとなるよう条件設定した以外は、実施例1と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
[比較例5、6]
比較例5、6は、エチレン系重合体(III)の割合が異なるものであり、表3に示すポリエチレンとなるよう条件設定した以外は、実施例1と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
[比較例7]
比較例7は、エチレン系重合体(II)の割合が異なるものであり、表1に示すポリエチレンとなるよう条件設定した以外は、実施例1と同様に行った。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
以上のとおり、表1に示す結果から、実施例1〜14と比較例1〜7とを対比すると、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、成形性、耐久性のバランスが実施例1〜14のポリエチレンに対して見劣りしている。
これらの比較例に比べて、本発明によるパイプ及び継手用ポリエチレン及びその成形体は、実施例1〜14に示すとおり、成形性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。
すなわち、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準に十分合致する性能を有する上に、高耐久性であり、寸法安定性が優れ、パイプ表面外観が良好な成形品であり生産性、コスト的に有利であるため、産業上大いに有用である。
Claims (7)
- 下記のエチレン系重合体(I)50〜65重量%、下記のエチレン系重合体(II)25〜45重量%及び下記のエチレン系重合体(III)5〜20重量%(ただし、エチレン系重合体(I)〜(III)の合計量を100重量%とする。)を含有し、下記の特性(i)〜(vi)を満足することを特徴とするパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物。
エチレン系重合体(I):MFR(190℃、荷重2.16Kg)が10〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm 3 であるエチレン系重合体である。
エチレン系重合体(II):Ti、Zr又はHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)が0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm 3 であり、HLMFRとGPCにて測定される重量平均分子量(Mw)とが下記の式(1)の関係を満たすエチレン系重合体である。
式(1):log[HLMFR]≦−3.85log[Mw/10,000]+6.0
エチレン系重合体(III):有機アルミニウム化合物担持クロムを含有するフィリップス触媒を用いて重合され、HLMFR(190℃、荷重21.6Kg)が1.0〜10g/10分であり、密度が0.950〜0.965g/cm 3 であり、HLMFR、密度(d)及び溶融張力(MT)が下記の式(2)及び(3)の関係を満たすエチレン系重合体である。
式(2):d≧0.0050×log[HLMFR]+0.9570
式(3):MT≧−140×log[HLMFR]+360
特性(i):温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR)が8〜30g/10分である。
特性(ii):密度が0.947〜0.960g/cm3である。
特性(iii):フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上である。
特性(iv):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が300秒以下である。
特性(v):曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上である。
特性(vi):190℃における溶融張力が100mN以上である。 - エチレン系重合体(III)の重合に用いられるフィリップス触媒が、クロム化合物を担持した無機酸化物担体を、非還元性雰囲気で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とした後、不活性炭化水素溶媒中で有機アルミニウム化合物を担持させ、次いで該溶媒を除去・乾燥して得られるクロム触媒であることを特徴とする請求項1に記載のパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物。
- 前記フィリップス触媒に含有される有機アルミニウム化合物がジアルキルアルミニウムアルコキシド化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物。
- エチレン系重合体(II)の重合に用いられるメタロセン触媒がシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物。
- エチレン系重合体(II)の重合に用いられるメタロセン触媒がシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかにパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のパイプ及び継手用エチレン系重合体組成物を用いてなることを特徴とする成形体。
- 請求項6に記載の成形体からなることを特徴とするパイプ又は継手。
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