JPH03132327A - 樹脂パイプの成形法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 〈産業上の利用分野〉 本発明は、厚肉パイプの平滑性に優れた外径サイジング
成形法により成形するパイプの成形法に関する。

〈従来の技術〉 従来、ポリエチレン製パイプの成形法は、ジョインド接
続の施工上、パイプ寸法管理において内径よりも外径の
方が重要視されることから外径サイジング成形法を用い
、また材料として、押出成形性の観点より比較的分子量
分布の広い汎用の押出成形用高密度ポリエチレンおよび
低密度ポリエチレンを使用するのが一般的であった。

ポリエチレン製パイプは長期性能、耐薬品性に優れ、し
かも安価で加工が容易であるため、その特性を活かして
古くから給排水管に主として用いられてきた。特に低密
度のエチレン中α−オレフィン共重合体（直鎖状低密度
ポリエチレン）は柔軟性、耐塩素水性等の優れた特徴を
有していることから、ＪＩＳ−に６７６２の一種管（軟
質管）にも近年使用されだしている。

また、外径サイジング成形法により成形されたパイプの
場合、押出機ダイスから樹脂がいったん溶融状態で押し
出された後、外部冷却サイジング装置に導かれることか
ら、溶融状態での形状保持性、すなわちドローダウン性
に優れたものであることが必要とされ、比較的分子量分
布の広いエチレン単独重合体もしくは、エチレン・α−
オレフィン共重合体等が使用されてきた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前述のような比較的分子量分布が広く押
出加工性のよい直鎖状エチレン系重合体を用いて厚肉の
パイプを外径サイジング成形法により成形しようとする
と、パイプ内面（内壁）にランダムな筋状の皺が発生し
、外観上の商品価値を損なうと同時に管内流量抵抗の増
加等が生じて実用上大きな問題となることが判明した。

このような皺の発生の詳細なメカニズムは不明であるが
、溶融樹脂の流動状態が不安定（一種の脈動）になるこ
と、サイジングダイスで溶融樹脂の外径よりも絞られて
いること、パイプ製品の肉厚が厚くなると外表面から先
に冷却されるため、その結果として内表面が外表面側・
＼収縮されること等が原因ではないかと考えられる。

一方、比較的分子量分布の狭い樹脂を用いて成形すれば
皺は発生しないが、樹脂の溶融張力不足によってドロー
ダウン性が低下し、その結果として溶融樹脂が垂れて成
形が困難になるばかりでなく、特に低温、高速押出成形
の条件下ではパイプの内外面に肌荒れ現象（通称シャー
クスキン）が発生し、これも大きな問題となることが知
られている。

〔発明の概要〕

く要　旨〉 本発明者らは、前述の問題点を解決するために、外径サ
イジング成形法による厚肉パイプ内面の皺の発生を防止
すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のエチレン系樹脂に
特定の添加剤を配合することにより、ドローダウン性に
優れ、かつ皺の発生しないパイプ用樹脂組成物となるこ
とを見い出して本発明を完成した。

すなわち、本発明の樹脂パイプの成形法は、樹脂を外径
サイジング成形法に付して肉厚が３ｍｍ以上のペイプを
成形する方法において、樹脂としてＭＦＲが０．０５〜
２ｇ／１０分かつ１９０℃における溶融張力が３ｇ以上
である直鎖状エチレン重合体に、フォスファイトおよび
／またはフォスファイトを０．０２〜１重量％配合した
組成物を用いること、を特徴とするものである。

く効　果〉 本発明の樹脂パイプの成形法によれば、特定のエチレン
系重合体に特定の添加剤を配合すると、前記した従来技
術でのパイプの内面に皺が発生するといった問題が解決
される。

さらに、従来二次酸化防止剤として用いられていた特定
のリン系化合物を用いることによってドローダウン性に
優れ、パイプ内面の皺発生の問題が解決されるというこ
とは、全く思いがけなかったことである。

従って、本発明の樹脂パイプの成形法は、厚肉サイズの
パイプが必要とされる分野へ実用性の高い成形法として
活用することができる。

〔発明の詳細な説明〕

〔１〕組成物 （１）構成成分 （ａ）エチレン重合体 本発明の樹脂パイプの成形法で用いるエチレン重合体は
、イオン重合触媒を用いて製造した直鎖状重合体であり
、気相法、溶液法、スラリー法、高圧法等いずれの製造
法によるものでも適用でき、エチレンの単独重合体もし
くは、主成分のエチレンとエチレン以外のコーモノマー
の一種または、二種以上を共重合させて得られた共重合
体である。

このエチレン重合体は、分子量の目安となるＭＦＲ（Ｊ
　Ｉ　Ｓ−に６７６０、荷重２．１６ｋｇ）が０．０５
〜２ｇ／１０分のものが適用でき、特に０．１〜１　ｇ
／ｌ　０分のものが好ましい。これらの中でもＭＦＨの
低い方の重合体はドローダウン性、強度等に優れるが、
過度に低くて、例えばＭＦＲが０．０５未満のものは成
形時の流動性等の成形性が悪くなる。またＭＦＲが２超
過のものはドローダウン性、強度等が劣る。

また、このエチレン重合体の溶融張力は、これＬＪ　Ｉ
　Ｓ−に６７６０のＭＦＲｎＪ定法ニテ使用する炉及び
ノズルから１９０℃の温度でシリンダー押出棒を１０關
／分の速度で押出し、４ｍ／分の速度で引っ張ったとき
の溶融張力が３ｇ以上のものが適用でき、特にドローダ
ウン性の観点より４ｇ以上のものが好ましい。

エチレン重合体として、酸化クロムをシリカ・アルミナ
等無機担体等に担持させたもの、すなわち酸化クロム系
フィリップス型触媒を用いて気相法、溶液法、スラリー
法、あるいは圧力５００ｋｇ／ｃｄ以上および温度１０
０〜３５０℃の条件下での高圧イオン重合法等の製造プ
ロセスを適用して、エチレンをＪｉ独で重合もしくは主
成分のエチレンとα−オレフィンを共重合することで得
られるものは、特に本発明の効果が大きく奏される。

エチレンと共重合させる場合のα−オレフィンとしては
、炭素数３〜１２程度のα−オレフィンたとえばプロピ
レン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１，４メ
チルペンテン−１、オクテン１等が挙げられる。特に好
ましいα−オレフィンは、炭素数４〜８のもの、特にブ
テン−１、ヘキセン−１，４メチルペンテン−１および
オクテン−１、である。これらα−オレフィンは二種以
上併用することができる。共重合体中のα−オレフィン
含量は、０．５〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量
％である。

中でも、エチレンφα・オレフィン共ｍ合体の密度（Ｊ
　Ｉｓ−に６７６０の試験法による）が０．９１５〜０
．９３０ｇ／ｍ、特に０１９２０〜０．９２５ｇ／ｃＩ
Ｉｌのものが耐圧強度、長尺開巻の点で好ましい。これ
ら共重合体の密度は共重合させたα−オレフィンの種類
および（または）含量によって変化する。

この重合体は、また分子量分布の目安となるＦＲ（荷重
１０ｋｇ時のＭＦＲと上記荷重２．１６ｋｇ時のＭＦＲ
との比）が１３〜２５のもの、特に１４〜２０のもの、
が好ましい。ＦＲの低い方の重合体は衝撃強度等に優れ
るが、成形時の流動性等の成形性が低下する傾向がある
。また、ＦＲが高いほど衝撃強度等が劣る傾向にある。

このようなエチレン重合体は市販のものの中から適宜選
んで用いることができる。

（ｂ）フォスファイトおよびフォスフォナイト本発明の
樹脂パイプの成形法において前記エチレン重合体に配合
されて樹脂組成物を形成する配合剤としてはフォスファ
イトまたはフォスファイトである。これらは併用して用
いることもできる。

上記フォスファイトとしては、具体的にトリス（２，４
−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、ビス（２
゜６−ジ−ｔ−ブチル−４メチルフエニル）ペンタエリ
スリトール−ジ−フォスファイト、ビス（２，４−ジ−
ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−フォ
スファイト等を挙げることができるが、水道管として使
用する場合は、加水分解によりパイプの耐塩素水性を悪
化さるので加水分解しにくいトリス（２，４−ジ−ｔ−
ブチルフェニル）フォスファイトを使用することが特に
好ましい。

このフォスファイトの配合量は、エチレン重合体に対し
て０．０２〜１ｆｆｉｆｆｉ％である。好ましくは０．
０３〜０．５重量％である。この配合量未満では皺発生
防止効果が小さく、一方、この配合量より多くなっても
効果は飽和してくると同時に製品のコスト高になり、ま
た水道管として使用する場合、ブリードによる水道水へ
の流出、耐塩素水性等の問題を発生する傾向があるので
好ましくない。

また、上記フォスファイトとしては、例えばテトラキス
（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４４′　−ビフ
ェニレンフオスフオナイトを挙げることができる。

このフォスフォナイトの配合量は、エチレン重合体に対
して０．０２〜１重量％である。好ましくは０．０３〜
０．　５ｆｉｊ１％である。この配合量未満では皺発生
防止効果が小さく、一方、この配合量より多くなっても
効果は飽和してくると同時に製品のコスト高になり、ま
た水道管として使用する場合、ブリードによる水道水へ
の流出、耐塩素水性等の問題を生じる傾向になって好ま
しくない。

（２）組成物の調製 上記構成成分を配合して組成物を製造する方法としては
、直接ロール、バンバリー、ニーダ−押出機等の混練機
で溶融混練する方法、配合剤の分散を良くするためヘン
シェル型ミキサー等で予めエチレン重合体の粉体と混合
させた後、前述の混線機で溶融混練する方法、あるいは
−旦高濃度のマスターバッチを作った後に未配合のエチ
レン重合体で希釈する方法等の種々の公知の方法を適用
することができる。

また、必要に応じて本発明の効果を著しく損なわない範
囲でポリプロピレン、分岐状ポリエチレン（高圧法ラジ
カル重合ポリエチレン）、エチレン・酢酸ビニル共重合
体等の混和可能な他の樹脂、あるいは他の酸化防止剤、
中和剤、滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、紫
外線吸収剤、光安定剤、けい光増白剤等の添加剤、ある
いは有機系顔料、無機系顔料等の着色剤や充填剤等、を
直接または樹脂等のマスターバッチの形で添加すること
もできる。但し、これらを添加することによって皺発生
防止効果が低下する場合もあるので、種類および添加量
は注意しなければならない。

（ｎ）パイプ成形 本発明のパイプ成形法は汎用性があり、かつ外径寸法制
御に特徴を有する外径サイジング成形法であれば、成形
装置の大小、構造等に制限しない。

但し、本発明の目的は肉厚が厚くてもパイプ内面の平滑
性を損なわない点にあり、これを達成するように改良さ
れた樹脂組成物を用いるため、パイプ肉厚は３！ｌｌ１
１以上、好ましくは４關以上、特に好ましくは６關以上
であるものが大きな効果を奏する。

また、このパイプは必ずしも円形でなくてもよく、例え
ば長方形等異形押出成形に分類されるものも含む。なお
、この場合の肉厚とは最小肉厚箇所を意味する。さらに
、本発明の効果が奏される限り多層のパイプに成形する
こともできる。

〔実　験　例〕

実施例１〜５および比較例１ （イ）樹脂組成物の調製 気相法プロセスにて、微量酸素の存在下、二酸化けい素
に酸化クロムと酸化チタンを担持した通称フィリップス
型イオン重合触媒を用いてエチレンとブテン−１を共重
合させて、ＭＦＲｏ、５ｇ／１０分、密度０．９２２ｇ
／ｃ＋＋！の直鎖状エチレン・ブテン−１共重合体を得
た。該共重合体に市販のフォスファイト、フォスフォナ
イト、ステアリン酸亜鉛を第１表に示す配合量で配合し
た後、ヘンシェル型ミキサーで混合し、スクリュー直径
４０關の単軸押出機で溶融混練して樹脂組成物のペレッ
トを得た。

（ロ）パイプ成形 前記（イ）で得た樹脂組成物ペレットを外径３０ｍ１、
内径２０龍のストレートダイスを有するスクリュー径４
０ＩＩＩＩの単軸押出機にて１９０℃の樹脂温度にて、
外径２７ｍ１、内径１５ｍ＋ｓ、肉厚が６ｍｍの寸法に
なるように押出し形成して、真空サイジング装置で外径
を制御しながら水槽でパイプ外面を冷却し単層パイプを
得た。

このような成形で得られたパイプ内面の皺発生度合を目
視にて観察して判定した。

これらの結果を第１表に示す。

比較例２．３ 比較例２．３はパイプの内径を変えて肉厚を変えたこと
以外は比較例１と同様に行った。得られた結果を第２表
に示す。

比較例４．５ 比較例４．５はエチレン系重合体を変えたこと以外は比
較例１と同様に行ったものである。得られた結果を第２
表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂を外径サイジング成形法に付して肉厚が３ｍｍ
   以上のパイプを成形する方法において、樹脂としてＭＦ
   Ｒが０．０５〜２ｇ／１０分、かつ１９０℃における溶
   融張力が３ｇ以上である直鎖状エチレン重合体に、フォ
   スファイトおよび／またはフォスフォナイトを０．０２
   〜１重量％配合した組成物を用いることを特徴とする、
   樹脂パイプの成形法。２、エチレン重合体が酸化クロム
   系フィリップス型触媒によって得られる直鎖状エチレン
   単独重合体もしくは直鎖状エチレン・α−オレフィン共
   重合体である、請求項１に記載の樹脂パイプの成形法。 ３、エチレン重合体が密度０．９１５〜 ０．９３０ｇ／ｃｍ＾３のエチレン・α−オレフィン共
   重合体である、請求項１または２に記載の樹脂パイプの
   成形法。 ４、フォスファイトがトリス（２，４−ジ−ｔ−フヂル
   フェニル）フォスファイトである、請求項１〜３のいず
   れかに記載の樹脂パイプの成形法。 ５、フォスフォナイトがテトラキス（２，４−ジ−ｔ−
   ブチルフェニル）−４，４′−ビフェニレンフォスフォ
   ナイトである、請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂パ
   イプの成形法。