JPS5859032A - 架橋ポリオレフインパイプの接続方法 - 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】 本発明は、架橋ポリエチレンパイプなどの架橋ポリオレ
フィンパイプの新規な接続力法に関する。

架橋ポリオレフィンパイプは、架橋していないポリオレ
フィンからなるパイプと比較して、耐熱性、機械強度、
耐圧強度、とりわけ耐環境応力亀裂性に優れていること
から、ガス管、水道管、あるいは給湯管として有望視さ
れている。

架橋ポリオレフィンパイプの接続ζこは、従来、金属製
の接続部材を用いた、所ｔ１１１、メカニカル・ジョイ
ン１−が採用されて来ていたが、メカニカル・ンヨイン
１はコスｌ’　ａ％である、１１】５食の問題がある、
あるいはパイプと金属製接続部拐とは硬度が互い１こ全
く相違するかＦ）接続部の気密性が必ずしも充分である
とはいいがたいなど種４の問題がある。

上記に鑑み、本発明は、メカニカル・ジョイン１−蚤こ
み［）れろｌ二ｉ己の唱１！川の々い？」１１見り架（
ｔ５ポリオレフィンパイプの接続力θミを１）、１案す
るものてあって、架橋し得るもしく＋ｊ架橋したポリオ
レフィンから々るパイプ継手と該継手に１Φ人された’
４１！ｉポリオレフィンパイプとの界面に、有機過酸化
物を有する架橋しイ↓）るポリオレフィン組成物（以下
、該組成物を接着削組成物と称す）を介在をせ、該組成
物を加熱′Ａ１２橋することを特徴とするものである。

本発明（こおいては、パイプ本体の構成原拐料としての
ポリオレフィン、パイプ継手の構成源Ｉ料としてのボＩ
Ｊ　Ｊレフイン及び接盲削組成物のベースとして用いら
れるポリオレフィンは、いずれも同じ概念であって、α
オレフィン、たトエハエチレン、フロピレン、ブテン−
１，４−メチルペンテン−１など、のホモポリマー類、
コポリマー類、ハロゲン、カルボン酸又はその誘導体を
化学的に含むαオレフィンのホモポリマー類、コポリマ
ー類、あるいはカルボン酸又はその誘導体とαオレフィ
ンとのコポリマー類、たとえば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブテン−１、ポリ−４−メチルペンテン
−１、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロ
ピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、塩素
化ポリエチレンなどが例示できる。特番こ好ましいもの
は次にあけるものである。

（ｉ）　　ＪＴ８　Ｋ　６７６０て測定した密度Ｃ’ｉ
／ｃｍ）即ちρが０９１５〜０９７ｏであり、かつ下記
の関係式を満足するＭ　、　Ｐ　、　（℃）を有するボ
ＩＪ　エチレン： ここにＭＰ（°Ｃ）はも神原、藤原編１高分子分析ハｙ
トフックＪ　３．’ｌ　５．＋］、ｌ”ｉ、　Ｐ　＋７
８−１８３（昭和４０年）朝食書店Ｊに示された方法で
測定した。示差熱分析法による融解の最高温度（℃）を
意味する。

市販品では多くのリニヤ−低密度ポリエチレン、リニヤ
−中密度ポリエチレンを例示し得る。

（１１λ　次の一般式 （ここに、ｔｔｌ、ル２、ル８は水素、ハ１１ゲン、カ
ルボキシル基、アルキルＪ＋（、カルボギシアルキル基
）て示されるラジカル重合ｔ’１ｇを有するエチレン性
不飽和カルボン酸又はその無水物、たとえばアクリル酸
、マレイン酸、イタコン酸、ハイミ・ツク酸又はそれら
の無水物’ａ；０．００ｊ〜１゜重１ｆ％程度コポリマ
ー成分、グラフ１−成分などとして含むαオレフィンの
重合体。該αＡレフが用いられる。

特に、エチレン−マレインｆｆ共ｍ合体（マレイン酸含
ａ　＠　０．０１〜１重量％）、エチレン−アクリル酸
共重合体（アクリル酸含有用ｏ、　０１〜１重量％）が
好普しい。

１ｉ）　　α−オレフィン、たとエバエチレン、プロピ
レン、ブテン−１あるいは４−メチルペンテン−１など
の一種又は二種以上とカルボン酸又はその誘導体、たと
えば酢酸ビニル、エチルアクリレートとの共重合体。特
に、酢酸ビニル含有量５〜６０重匿矛　　　　　　　　
　を有するものが好ましい。

（ｉｖ）　　ａ３〜Ｏ＋ｏ　のα−オレフィン、たとえ
ばプロピレン、ブテン−１、あるいは４−メチル１ ベンテベーの少なくとも一種とエチレンとの共重合体て
あり、か−）　Ｊ　ｒ　ｓ　Ｋ　６７６０−ｃ　ｉ＋ｓ
定した密度力０．９１５Ｌｉ／ｃｍ未７ｔ：Ｌ、ｌてあ
り、０３−ｃ、ｏのα−オレフィンの含有Ｉ什が０５〜
５０重＠％程度のもの。更にはシンクロペンタジェン、
メチルナ１−ラヒドロインデン、メチレンノルボーネン
、エチリデンノルポー不ン、１．４ヘキサジエンなどの
非共役ジエン及び／又は前記したユ：チレン性不飽和カ
ルボン酸又はその無水物を０．０＋〜１０重ｆｆｔ重相
ｆｔポリマー成分、グラフ１−成分などとして含むもの
も用いられる。特番こ好捷しくはエチレン−プロピレン
−ジエン共重合体である。

本発明【こおいて上記したポＩＪ　、！レフインは二相
（以上併用してもよい。１だ、パイプ、パイプ継手、及
び接着剤組成物に用いられるポリオレフィンは同じ種類
であってもよく、まだ、互いに別種のものであってもよ
い。

本発明において接続の対象となし得る架橋ポリオレフィ
ンパイプ及びパイプ継手は、」１記ポリオレフィンを有
機過酸化物架橋１こより、水架橋番こより、又は電子線
の照射番こより、あるいは史番こ他の方法で架橋したゲ
ル分率５〜５０％の低度架橋のもの、ゲル分率５０％以
−に、たとえば８０〜９５％の高度架橋のいずれてあっ
てもよい。１だ、後記するパイプ接続時（こおいては５
〜５０％程度の低度架橋状態１こおさえておき、接続作
業路ｒ后追架橋を行ってゲル分率５０％以上の高度架橋
とすることは好ましい。パイプ継手としてはヌリ一つ、
ソケット、エルボ、チーズ、あるいはその他の形状のも
のが用いられる。

不発明番こおいて用いる接着剤組成物は、上記したポリ
オレフィンの少なくとも一種と有機過酸化物架橋剤とか
らなる。有機過酸化物は、たとえばポリエチレンの架橋
剤として公知のものタトエば、シャｌミルパーオキサイ
１−１２．５−ジメチル−２，５−シー　（＋−ブチル
パーオキシ）−ヘキシン−６、ｉ、３−ビス−（ｔ−ブ
チルパーオキシイソプロピル）−ベンゼン、１．１−ジ
−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−１リメチルンク
ロヘキサン、ｔ−プチル−クミルパーオギサイト、シー
ｔ−プチルパーオキザイｌ”、４．４’−ジー１−プチ
ルパーオギシバレリックシットｎ−ブチルエステルなど
のシアルギル系パーオキサイド類、２，５−ジメチルヘ
ギンノー２，５−ジーヒドロパーオキ勺イＩ゛などのヒ
ドロパーオキサイド ゾエート、シー１−プチルーンーバ〜メキンフタレート
、２．５−シー（ベンゾイルパーオキシ）ヘギサンなど
のパーオギン酸又はそのエステルＭが用いに）れるが、
就中、シアルギル系パーオキシ類は一般に架橋所要時間
が短かく、而して架橋ポリオレフィンパイプの接続、特
に現場でのパイプ接続が短時間で行い州るので特に好ま
しいものである。この接着剤組成物はパイプとパイプ継
手との界面に介在さ帥て加熱架橋すると界面という狭隘
な場所において加熱を受けること番こより膨張しつつ、
従って、自身加圧された状態において架橋するととも番
こ、該組成物中の有機過酸化物がパイプ及びパイプ継手
の双方に移行してそれらと接着剤組成物との界面におい
て架橋が生じ、而して接着が達成される。接着前におい
て、パイプ継手番こパイプを挿入したとき、パイプ継手
内面とパイプ外面との間の間隙の太きざは０１〜５＋Ｉ
ＩＩ１１８度、特に０．　２　−　１　ｗｎ程度が胸当
である。パイプ継手と接着されるパイプの長さは、パイ
プ外径の長さ以上とするのが好ましい。接着剤組成物に
おける有機過酸化物の使用けが少いと接着、接続の強度
が弱く、一方、その使用量が多いと有機過酸化物の分解
主我物番こよる発泡が生じ易く、発泡番こよりやはり接
着、接続の強度が低下する傾向にあるので、架橋性ポリ
オレフィン組成物中番こおける有機過酸化物の好まｌ〜
い使用量はポリオレフィン１００部あたり０５〜５部で
ある。

本発明におけるパイプ接続作業においては接着剤組成物
は、有機過酸化物が充分に反応する高温度、たとえば１
５０°ｃｌａ上、特（こ２００°Ｃ以上番こもたらきれ
るが、この加熱（こよって、該組成物中に予め溶在して
いた酸素や大気中の酸素（こより該組成物中のポリオレ
フィンが大なり小なり酸化し、この酸化のためにパイプ
接着、接続強度が多少低下する問題がある。この問題を
解決するために接着剤組１１１２．物中に酸化防止剤を
少量存在せしめることにより、上記した酸化が防止され
、而してパイプ接着、接続強度が向］二する。ト記酸化
防市削は、要（」架橋ボ１１　Ａレフインパイプの接着
時の．′ｉｉｆ１ＱＸ　Ｉｕ　＋こ」：って接着剤組成
物中のポリオレフィンが酸化劣化するのを防止するため
（こ、必要に応じて用い「）れるものであるから、か＼
る機能をイーする酸化防止剤であればいずれのものも好
適に使用することかでＩメ きる。コ゛ム、プラスチック、又、石油製品、良品へ 等の酸化防１１−ｃこ添加使用されているものが使用で
きるが、以下にその代表例を示−す。

＋　、芳香族アミン誘導体、１．１バラミン（バラフェ
ニレンジアミン）誘轡（本，Ｎ．Ｎ’−ンナフチルパラ
ミン、Ｎ，Ｎ’−７フエニルバラミン、Ｎ−イソプロピ
ル−Ｎ′−）Ｊニルバラミン、Ｎ−（１．５−ンメチル
ブチル）−Ｎ’−フェニルバラミン、Ｎ−オクチル−Ｎ
′−フェニルムラミンＮ−アルキル〜Ｎ’−アリルパラ
ミノ、Ｎ，Ｎ’−シ（１−エチル−３−メチルペンチル
）パラミノなど、１．２ケ１ン一アミン縮合物；　２，
　２．４　−　１サメチル−１２−シヒドロギノリン、
アセトンーンフェニルアミノｔｆ物、ケトン−アルデヒ
ド−ジフェニルアミンに４　合ｅＪ　ナト、１．３アル
デヒド−アミン縮合物、アルドール−１−ナフチルアミ
ンに６合物、フェノールーアルデヒ１−゛−アミノ縮合
物ナト、１．４ナフチルアミン類ｉＮ−フェニル−２−
ナフチルアミン、Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミンナ
ト、１．５ジフ工ニルアミン誘導体；アルキル化ジフェ
ニルアミン、チオンフェニルアミンなど、１．６ジアリ
ルンアミン類；　Ｎ、Ｎ’−ンフェニルプロピレンンア
ミン、Ｎ、Ｎ’−ジ勺すチリデンー１，２−プロパンン
アミン、４．４’−７アミノジフエニルメタン、ポリフ
ェニルアミンなど、ｊ、７各棟アミン類；置換芳香族ア
ミン、尚分子槍アミン化合物など、ノ。

−メチル−６−ブチルフェノール、２Ｉ６−ノプチルー
４−メチルフェノール、ブチル化クレゾール混合物、ア
ルキル−アラルキルフェノール、２．６−シブチル−（
α−ジメチルアミノ）−ｐ−クレゾール、直換フェノー
ル改質物など、２．２ポリフェノール類、２．５−ジゾ
ナルハイド［ｌギノン、２，４．５−１−リヒドロキシ
プチロフエノン、ｐ−シメトギンベンゼンなト、２．３
ビスフェノール類ｉ４，４’−ビス（２，６−ジプチル
）フェノール、２．２′−メチレンビス（４−ノナルー
６−プチルフエノール）、２．２’−メチレンビス（４
−エチル−６−ブチルフェノール）、４Ｉ４′−ブチリ
デンビス（３−メチル−６−ブチルフェノール）、１．
３．５−１−リフチル−２，４，６−トリス（５，５−
７プチルー４１ｉ　Ｆロキシルペンシル）ベンゼン、テ
１−ラギス［メチレン−３（３’　−５’−ジ第６プナ
ルー４′−ヒドロギンフェニル）プロピオネ−Ｉ・］メ
タン、１Ｆｊｌ　分−Ｆｉ１４ヒンダーフェノールなト
、２．４チオビスフエノール１４．４’−チオビス（３
−メチル−６−ブチルフェノール）、チオビス（シアミ
ルフェノ−ｔｂ）、シアルギルフェノール−スルフィＬ
゛など、３４の他、３．１有機チオｉｆ！／（塩、エス
テル）、ジブチルンチオカルバミン酸ニッケル、チオシ
フ０ロピオン酸、チオンプロピオン酸ジラウリルエステ
ル、シプチルアンモニウムージプチルンチオ力ルバメ−
ト、ペンシルジチオカルバミン酸亜鉛、プロピルギサン
トゲン酸亜鉛など、５．２チオ尿素類、アルキルチオ尿
素、ジー０−Ｉ・リルチオ尿素チオカーバニライトなど
、３．３亜りん酸エステル類；亜りん酸トリフェニルエ
ステル、亜りン［Ｗｌ−リ（ノニルフェニル）エステル
、亜リン酸トリス（クロロアルキル）エステルなど、３
．４イミダゾール、チアゾール類、２−メルカプトベン
ズイミダゾール、又はその亜鉛塩、２−メルカプトベン
ゾチアゾール（およびＺｎ塩）など、５．５７ジン類、
Ｉ・リアジン誘導体、ヒドラジン誘導体など、６．６雑
、テトラメチルーテトラヒドロキシスピロビインデン、
ジトリルグアニジニウム−シカテコ−ルーホウ酸エステ
ル、などである。

酸化防止剤は、一種又は二種以上の混合物として用いら
れるが、好ましい使用鼠はポリオレフィン１００部あた
り０２〜５部である。

また、本発明で用いる接着剤組成曲番こは、硫黄加硫剤
として知られているものをポリオレフィン１００部あた
り少なくとも００１部、好ましくは０２〜１０部配合し
ておくと架橋密度が向上して接着強度を向上させる好ま
しい効果がある。接着前組成物に上記酸化防止剤が配合
されている場合でも、硫黄加硫剤の上記効果は変らない
。

硫黄加硫剤としては、粉末硫黄、硫黄華、コロイド硫黄
などの硫黄類、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベ
ンゾチアジルシスルフィド、亜鉛−２−メルカプトベン
ゾチアゾール、あるいはその他のチアゾール類、Ｎ−シ
クロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、
Ｎ。

Ｎ−ジエチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、
Ｎ−１−ブナルー２−ベンゾチアジルスルフェンアミド
あるいｌ；Ｊ　ソ（７）　（Ｉｌｌ　（７）　スルフェ
ンアミＦ　類、テトラチ１７ラムモノス！レフイド、テ
トラメチルチウラムジスルフィド、テｉ−ラエチルチウ
ラムモノスルフィ１゛あるいはその他のチウラム類、ジ
メチルチオカルバミン酸、ペンタメチレンンチオ力ルバ
ミノ酸、シクロヘキンルエチルシチオ力ルバミノ酸ある
いはその他のンチオカルバミン酸のＮａ、に、Ｐｂ　　
などの金媚塩類、−＋ｍ化硫黄、モルホリンジスルフィ
ド゛、アルキルフェノールジスルフィドなどのその他の
硫黄化合物類、などである。

接着剤組成物のペースとなるポリオレフィンは化学構造
的には上記の通りであるが、分子量については、押出成
形し得る程度の常温で固体の高分子酸のものであっても
よく、また、常温で液体のもの、ペースト状の半固体の
もの、あるいは常温で固体ではあっても高Ｍ■、たとえ
ばＭ■１００ＬＪ上、を有し、而して軽度の加熱で軟化
又は液化する低分子−のものであってもよい。従って、
接着剤組成物は用いるポリオレフィンの物性（こよって
、常温で固体、半固体又は液体と種々の状態のものが含
−まれる。このうち常温で半固体や液体のものは接続す
べきパイプの表面に塗布してパイプ継手に挿入して加熱
架橋さぎればよい。一方常温で固体のものは加熱溶融し
て上記と同様しこして使用すればよく、あるいは糸状、
テープ状、フィルム状薔こ成形したものをパイプ表面に
巻イ・１けて施与してよい。

四番こ接着剤組成物が常温で固体であるときは、ポリオ
レフィンに対する親溶媒を適当用加えて半固体又は液体
とじ−Ｃ用いてもよい１．ス見溶媒の例ヲアケるとベン
ゼン、１ルエン、ギンレン、ジュレン、メンチレン、デ
カリン、テ１−ラリン、常温て液状のオレフィンオリコ
゛マーなどの炭化水素類、アニリン、ギノリン、Ｎ−メ
チルピロリドン、ジメチルホルムアミ１゛、ジメチルア
セＩ・アミドなどの含窒素炭化水素力１、テ１ラヒ１゛
ｏ　フラン、犠ｍ　、マ〔１ン酸エステル、メチルイソ
ブチルケ１ン、シクロヘキシノン、ノフェニルエーテル
、２−エチルヘギタノールなどの含窒素炭化水素力、あ
るいはンメチルスルホギシｉパ、ヘキサメチルホスファ
−アミ１゛、ｏ−ジクロルベンゼンなどのその他のイ１
機化合物類である。

上記溶媒の使用計はポリオレフィン（こ対する溶解度齋
こよって区４であり要は前記した温度域において液体又
は前記した稠度の半固体状となし得る搦を用いればよい
。最高使用用は試行錯誤的に決定し得るが、たとえばポ
リオレフィン１００部あたり１０〜２０００部である。

たソし溶媒の大量の使用は接着時、溶媒の蒸発に多大の
時間を便するのみならず、接着層の発泡の原因とも々る
のでポリオレフィンＩＤ０１３あたり１５００部以下、
特に１０００部以下とするのが好ましい。

以下、実施例により本発明を一層詳細に説明する。

実施例１〜２１ 第１表に示す材質（表中の部、係はいずれも重置部、重
量％）からなる内径２７叫、外径５４ｔｔｒｍの架橋ポ
リオレフィンパイプの先端部外面と第１表に示す旧質か
らなる内径３４ｍｍ、外径４２ｍｍの架橋ポリオレフィ
ンソケ・ソト継手の受口内面の油分及び水分を乾布で拭
きとった後、パイプ差込口端内面を肉厚の約捧のところ
葦で、約３０の角度で而取りをした。

予め、電気的に加熱しておいた接続冶具にパイプ及びソ
ケ・ソト継手を挿入し、約２５０　℃で２分間加熱した
後、該両者を接続冶具からはなし、別昏こ用意した第１
表に示す組成物かｒノなる接着剤をすばやくパイプ先端
外面に巻ｆ・１又は塗布した後、ンケット′Ｘ杯手にパ
イプを差し込んだ。

差し込んだ接合部の表面温度が約５０℃になるまで、接
合部を動かさないよう押えつり、固定させた後、再び１
−チランプで該揉合部を約２３０℃迄昇温し、２３０℃
用温度クレヨンが融けた時点で加熱をやめ、放冷固化さ
せた。

続いて、ソケッｌ−ｉ手のもう一方の１１１１を同様の
方法でパイプを接合した。

予め、フィルム状に成形加−１できる接着剤の場合は、
パイプの差し込み長さＩ　８　ｎｕｎと同じ「１］１８
胴、パイプ外周の１．２倍醤こ相当する１２８助長さの
短冊状シー１１こしておい−Ｃ１約２３０℃に加熱した
接続冶具からパイプをはなした時番こすばやくパイプ外
表曲番こ該シー１を巻イ・１けた。。

予め、フィルム状に成形加工できない接着剤の場合は、
ベース１−状とし、１３０℃を上限として、該ベースト
を加温して粘度を下げておき、塗りしろを約１８　ｍｍ
　ｌこし−Ｃおいたはけを用いて加熱されたパイプ外表
曲番こすばやく塗布した。

尚、接合部を一旦５０°Ｃ１で冷却した後、再び加熱し
たのは、接合ｉＢ　＋こ挿入された接着剤組成物中の架
橋剤を完全に分解させるために行なった。

各実施例で得た接続部（こつい−Ｃ１次の２つの試験を
行につだ。その試験結果は第１表の通りであった。

＋ｌ）　　ピー１−勺イクル後の水圧破壊試験該ソケ・
ソト継手部を中央番こして、約８００　＋＋１ｍ長さの
パイプをｌｊ！］り取り、５　Ｋｇ／　ｃｍ”の山川を
かけた状態で、継手部を含むパイプ試料を８０°Ｃて１
時間加熱、２５°Ｃて１時間冷却、を５−Ｕイクル繰り
返した。その後、継手部を含むパイプ試料を２５°Ｃに
て１．Ｉ　ＴＳ　Ｋ　６７７４にｌ）　６．８　Ｊ丁目
こ帖じて水圧破壊試験を行なった。

＋２＋　　７ｌパ食促進試験 該ソクーツ１継手部を中央（こして、３．＋００＋ルの
パイプを切り取り、約１　ｉｌｌ的径のループ状１こな
しで、循」攻ポンプ゛とｌ重粘させ、「め１４２人の化
学組成（こ調合した実験水を温度ｆ３　［１℃’Ｃ’　
０．５ｅ／分の流ＩＩｉで循環させ、６０１１経過后、
継手部を解体し、該継手部の内向を×２１］倍の実体顕
微鏡（こて観察し、著変の−ＩＩ’　Ｊｌｌ（を６（″
、？表１〜た１、（ｌ１ｌ−位１１１．　’ｉ　、／　
ｅ　）比較例１ 実施例１と同じ材質からなる内径２７ｍｍ、外径６４脆
の看を、１４本水道協会規格Ｊ　Ｗ　ＷＡＢ−１１ｂイ
１図４のソケッｌ−Ｂ形（余塵継手）を用いて接続した
。試験方法は実施例１１こ同じ。

試験結果 ＋１１　　ヒートサイクル後の水圧破壊試験（ｎ＝６） 供試した５試料の内で、２試料は１サイクルロで、１試
料は５サイクルロで、いずれも接続部から漏れが発生し
た。金噛継手を更に増締しヒートサイクルを続けたが、
５試料とも、再開１サイクル１」で、丙び都れが発生し
、水圧破壊試験を実施する（こ至らなかった。

（２）　　腐食促進試駆（ｎ−＝３） １５日、１８日、２２日ｎ１こ、接続用Ｓかｐ）ａれが
発生した。実体顛微矩（こて、憔視したところ、腐食１
こより全１萬批手内壁が０２〜０．５ｕ＋ｍ＋溶出して
いた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 架橋し得るもしくは架橋したポリオレフィンからなるパ
   イプ継手と該継手番こ挿入された架橋ポリオレフィンパ
   イプとの界面に、有機過酸化物を有する架橋し得るポリ
   オレフィン組成物を介在させ、該組ｊ滉物を加熱架橋す
   ることを特徴トスる架橋ポリオレフィンパイプの接続方
   法。