JPS633931A - 架橋ポリオレフィン組成物押出成形品の製造方法 - Google Patents

架橋ポリオレフィン組成物押出成形品の製造方法

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JPS633931A
JPS633931A JP61146133A JP14613386A JPS633931A JP S633931 A JPS633931 A JP S633931A JP 61146133 A JP61146133 A JP 61146133A JP 14613386 A JP14613386 A JP 14613386A JP S633931 A JPS633931 A JP S633931A
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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、シラン架橋ポリオレフィン押出成形品の製造
方法に係り、特に、シリコーングラフト化による架橋ポ
リオレフィン押出成形品、例えば、架橋ポリオレフィン
絶縁電線を得るためのシラン架橋ポリオレフィン押出成
形品の製造方法に関するものである。
ポリエチレン等のポリオレフィン系重合体と、ビニルト
リメトキシシラン及びラジカル発生剤等のグラフト反応
剤を一定の条件下で加熱することにより反応させ、得ら
れたシリル変性ポリオレフィンを、シラノール縮合触媒
の存在下で、水分と反応させ、最終的に架橋ポリオレフ
ィン成形品を得る方法は、既に従来からよく知られてい
る。
しかしながら、このようにして行なう従来の押出加工法
には次のような欠点があった。すなわち、（イ）ポリオ
レフィンとグラフト反応剤とを押出混練し、架橋性グラ
フトポリマーを製造し、これを予めマスターバッチ化し
たシラノール縮合触媒（例えば、ジブチル錫、シラウリ
レート）及びその他フィラーと一緒に加熱混練押出しす
ることにより、架橋ポリオレフィン製品を得る。しかし
、このような２段階法では、架橋性グラフトポリマー及
びマスターバッチを微少量の水分から絶縁管理すること
が必要であり、この管理が実際上極めて困難である上、
２段階製法は、コスト高となる。
特にフィラーを添加した組成物は、吸湿し易（、フィラ
ーとシラノール縮合触媒のマスターバッチは押出し前に
必ず充分な乾燥（例えば、８０℃乾燥空気中で４８時間
以上）を要し、製造日程の長期化を招いている。
（ロ）２段階法の問題点を改良するために、ポリオレフ
ィンと、不飽和アルコキシシランと、グラフト反応剤、
シラノール縮合触媒及びフィラーマスターバッチを、押
出機に投入し、加熱押出して、１段階押出し成形する方
法がある。しかして、この１段階法による製造法では、
各種配合剤を混合後、そのコンパウンドを押出機ホッパ
ーより供給し、不飽和アルコキシシラン（例えばビニル
トリメトキシシラン（ＶＴＭＯ３））　、ラジカル発生
剤（例えば、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）のよう
な有機過酸化物）を押出機内に注入し、ポリマーに不飽
和アルコキシシランをグラフトさせる反応を先ず生せし
める必要がある。そのために押出機内では、短時間（１
分以内）の滞留時間で、ラジカル重合開始剤（ＤＣＰ等
の有機過酸化物）を分解させる必要がある。それ故、押
出機温度を１６０〜２２０℃に設定し、溶融樹脂温度と
して１９０〜２３０℃にする必要がある。しかし、この
ままの溶融樹脂温度で形成ダイス口から大気中へ押出さ
れると、未反応シラン分、その低揮発分は当然気泡源と
なり、押出成形品が冷却されるまでに成形品中に気泡を
生じることが多（見られる。特に、無機系難燃剤（例え
ば、金属水酸化物）、有機系難燃剤（例えば、ＤＢＤＥ
（デカブロモジフェニルエーテル）、あるいはその他の
無機フィラー（例えば、炭酸カルシウム等）を多量に含
む複合シラン架橋組成物は、１段階法で押出成形加工す
ると、不飽和アルコキシシランのグラフト効率が下りか
つ剪断発熱も高くなる（複合組成の粘土が高くなる）こ
とから発泡を生じる。よって、複合シラン架橋組成は、
２段階法で押出成形加工するか、加圧冷却装置を用いる
等加工コスト、設備コスト的に高価になりていた。
本発明者等は、上記の問題を改良するために、（い）ベ
ント型押出機の応用、（ろ）ミキシングスクリューによ
るグラフト効率の向上、分散性の向上、（は）高沸点不
飽和アルコキシンラン化合物の応用、（例えば、ビニル
トリス（β−メトキシエトキシ）シラン　ｂ、　ｐ、　
＝　２８５℃、ビニルトリエトキシシラン　ｂ、ｐ、　
＝　１６０℃）、（に）温度プロフィールの変更等を検
討してきた。その結果、（い）ベント型押出機の応用に
ついては、気泡抑制に対する効果はあるものの、押出機
を更新するという設備コスト的なデメリットがある。（
ろ）ミキシングスクリューについては、フルーテイソド
ミキシング（マドツクタイプ）、マクファータイプのミ
キシングについて評価してみたが、完全に気泡をな（す
ことはできない。（は）高沸点不飽和アルコキシシラン
は、必要架橋度を得たが、加工上の制約が大きくやはり
気泡を抑えることができなかった。
最後に、本発明にみられる如く、シラングラフト反応後
の溶融樹脂温度を成形加工に必要で、かつ気泡を生じな
い限界の溶融樹脂温度まで低下させる実験を行ったとこ
ろ、架橋度も高く、気泡を生じることなく押出成形がで
きた。
しかし、各種の冷却ゾーンを設けて実験したところ、樹
脂温度を均一に低下させる攪拌機能をもった冷却ゾーン
が必要であることが分った。すなわち、静止型混合攪拌
器、押出機、ギヤーポンプ等である。静止型混合攪拌器
とは、例えば、ケエックス・ジャパンのスタティックミ
キサー、ノリタケカンパニーのスタティックミキサー、
特殊機化工業（株）の無駆動ミキサー（ＩＳＧミキサー
、ＬＰＤミキサー）、見立産業（株）のシマザキ式パイ
プミキサー、（株）桜製作所のスケヤーミキサー、巽工
業（株）のハニカム・ミキサー、その他ハイミキサー、
スタティックミキシングユニット等がある。これらは連
続的に流れる流体をいくつかに分割し、分割面の組み合
せを変え、連続的に重ね合せて混合するものであり、そ
れ故に溶融樹脂の溶融温度を均一に低下させることがで
きる。
又、押出機、ギヤーポンプ等も効果があった。
つまり、本発明の目的は、シラン１段階法で押出成形す
ると気泡を生じ易い組成について、シラン１段階法で押
出成形加工が可能となる。すなわち、気泡を生ずること
な（、有効なグラフト率の得られる安価で簡便な押出成
形技術を提供することにある。
本発明は、ポリオレフィン１００重量部当り、無機系難
燃剤、有機系難燃剤及び無機フィラーの群から選ばれた
１種以上を１０〜２００重量部添加混合し、さらに所望
量の不飽和アルコキシシランと、ラジカル重合開始剤と
を添加してシリコーングラフト化反応を行なわせ、シラ
ノール縮合触媒の存在下で水と接触させ架橋させて架橋
ポリオレフィン押出成形品を製造するにあたり押出機と
成形ヘッドとの間に所望の冷却ゾーンを設けて混線樹脂
の溶融状態における温度を均一化しかつ樹脂温度を所望
の温度まで好ましくは押出樹脂温度を１００〜１７０℃
に冷却低下せしめ制御することを特徴とする。
又、本発明においては、冷却ゾーンにおける冷却設備と
して静止型混合攪拌器を用いて、又は押出機を用いてさ
らに又はギヤーポンプを用いてなどの手段により冷却攪
拌し押出樹脂温度制御を行なうことを特徴とする。
すなわち、押出機のホッパーからポリオレフィンペレッ
ト及び難燃剤等のフィラーと、シラノール縮合触媒との
コンパウンドを供給し、ホッパー下部より、不飽和アル
キルシランと、有機過酸化物のようなグラフト反応剤と
を定量し、注入ポンプで押出機シリンダー内に供給し、
シリコーングラフト化反応を行わせ、かつ同時に、成形
するシラン１段階法において、押出機と、成形ヘッドと
の関に溶融樹脂温度を均一化し、かつ低下させる冷却部
を配し、シリコーングラフト化反応完了後の樹脂温度を
、気泡が発生する限界温度すなわち１７０℃以下に下げ
押出し成形する架橋ポリオレフィン押出成形品の製造方
法である。
実施例： 本実験に用いた組成は、次の通りである。
このものを難燃剤・触媒マスターバッチとし、実験組成
としては、 とし、ＥＲＡペレットと、マスターバッチとを所定量ブ
レンドし、不飽和アルコキシシラン、有機過酸化物は液
状混合物とし、押出量に合わせ、ポンプで押出機内に注
入した。
添付図面により実施例につき、さらに説明すれば、押出
機３のホッパー４から、ポリオレフィンペレットと難燃
剤とシラノール縮合触媒とのコンパウンド（以下マスタ
ーバッチと略称する）を供給し、押出機内へ不飽和アル
キルシランと、有機過酸化物との混合液１を注入ポンプ
２で定量的に供給した。Ｌ／Ｄ　＝２０〜２８、圧縮比
２〜４のスローコンプレッションタイプのスクリュー５
を使用し１、ペレット内の水分を充分に脱気すると共に
、分散しにくい触媒、難燃剤を均一に混練り分散させる
。
押出機３は５５ｎφ、Ｌ／Ｄ＝２８を用いた。供給ゾー
ンＦは６〜８Ｄ（Ｄは押出機口径）、混線ゾーンＣは７
〜８Ｄ、計量ゾーンＭは１２〜１５Ｄを有し、均一混練
と、溶融ポリオレフィンの計量化を行ない、しかる後、
溶融した組成物は、従来技術であれば、先端に取付けら
れたクロスヘツド６より走行する導体Ｗの周上に押出さ
れる。この押出線状体は、その後、水分にさらされて架
橋化される（第４図参照）。押出機は、サーモカップル
９、ヒーター７、温度調節計算により、ある温度勾配を
もって温度コントロールされる。スクリュー５はフルフ
ライト型でもよいし、各種ミキシングスクリューを用い
てもよい。本実験では、フルーティラドミキシングスク
リューを用いた。ブレーカ−プレート部には、４０メツ
シユ、６０メソシユ、８０メツシユのステンレス金網を
各１牧人れた。気泡の有無の評価は、先ずダイス口から
押出される材料を中空パイプのまま３０〜４０ｔｍ長さ
に取り、すぐに水槽に入れ冷却し、断面を目視及び１０
倍のルーパで見た。その後、断面積２２ｆｉ２の円型圧
縮銅導体５．５ｎφ上に１．５　ｍの肉厚で同心円状に
押出した。ニップルは５．６φ、ダイスは８．６φを用
い、押出量に対し、線速を計算し、冷却時間が概ね一定
になるようにした。
ル較■二よ 冷却ゾーンがない状態で クロスヘフＦ　　　　ダイス Ｆ　　　　　ＣＭ　　　　Ｃ，Ｈ，０ １６０℃　１８０℃２００℃　２００℃　２００℃　２
００℃の条件で押出した。結果は表−１に示す。
さらに、 Ｆ　　　　ＣＭ　　　　Ｃ，Ｈ０Ｄ １２０℃　１４０℃１６０℃　１６０℃　１６０℃　１
６０℃で押出してみた。結果は表−１に示す。
ここで気泡は、パイプ状及び電線状成形後の断面の評価
、Ｇｅ１分率は、１２０℃Ｘ２４）１ｒキシレン中で押
出後の不溶分重量、加熱変形率は、ＪＩＳに基づく方法
により、１２０℃中で３０分子熱後２１．５ｋｇの荷重
を３０分かけた時の変形率 である。
外観は、押出した電線の表面外観であり、目視で評価し
た。
これかられかるように、押出機の設定温度を高（すると
、充分高い架橋度（高いＧｅ１分率）を得ることができ
、加熱変形率も小さいが、気泡は多い。逆に押出機温度
を下げると、溶融樹脂温度は低く、気泡の発生は見られ
ないが、架橋度が低く（低いＧｅ１分率）て加熱変形率
が大きく実用的ではない。
此皇■（二■ 単純な冷却ゾーンとして、円筒（５５φ、Ｌ／Ｄ　＝９
）１１を押出機３に接続した（第５図参照）。押出機３
は温度プロフィール次のようにした。
Ｆ　　　　　　ＣＭ　　　　Ｃ，Ｈ，０１６０℃　１８
０℃２００℃　２００℃　１６０℃　１６０℃冷却ゾー
ンの円筒の温度は６５℃〜１６０℃まで変化させてみた
。クロスヘツド、ダイスの温度プロフィールは、１７０
℃の場合と、１００〜１３０℃の場合で評価した。結果
は表−１に示す。充分に溶融樹脂温度は低下しなかった
。
合攪拌器（スタティックミキサー、ケエックスジャパン
、内径３８φ、Ｌ／Ｄ　＝　９）　１１を入れた（第１
図参照）。
押出機３は、温度プロフィールを、 ＰＣＭ １６０℃　１８０℃　２００℃　２００℃とした。スタ
ティックミキサーは６５℃〜１６０℃まで変化させてみ
た。クロスヘツド、ダイスの温度プロフィールは１７０
℃の場合と、１００〜１３０℃の場合で評価した。結果
は表−２に示す。この結果より、溶融樹脂温度は気泡を
生じない程度に低く（１７０℃以下）、なる条件が得ら
れ又、架橋度も充分高いレベルであることが判る。
実１」［二ｌ 押出機３に５５φＬ／Ｄ　＝１２の押出機１１を接続し
たく第２図参照）。
押出機３は温度プロフィールを次のようにした。
Ｆ　　　　　　ＣＭ １６０℃　１８０℃　２００℃　２００℃押出機１１は
、６５℃〜１６０℃まで変化させてみた。
クロスヘツド、ダイスの温度プロフィールは、１７０℃
の場合と、１３０℃の場合とで評価した。結果と表−３
に示す。この結果から冷却部の温度範囲では、気泡の発
生なしに、充分高い架橋度が得られる。
ス１」Ｌ二１ 押出機３に、１０ｃｃ／ｒｅｖ、のストレート型ギヤー
ポンプ１１を接続した（第３図参照）。参照数字１２は
そのギヤーである。押出機３は、温度プロフィールを下
記のようにした。
Ｆ　　　　　　ＣＭ １６０℃　１８０℃　２００℃　２００℃ギヤーポンプ
１１は、６５℃〜１６０℃まで変化させてみた。クロス
ヘツド、ダイスの温度プロフィールは、１７０℃の場合
と、１００〜１３０℃との場合で評価した。その結果を
表−４に示す。溶融樹脂温度の低下率は小さいが、冷却
能力（ブロワ−１水冷等）で充分気泡のない条件を見出
せることが判った。
以上述べたように、本発明の効果は次の如（である。
（イ）シラン１段法において、難燃剤その他無機フィラ
ーを多量に含む複合シラン架橋組成を押出成形する場合
における気泡の発生を防止できる。
（ロ）静止型混合攪拌器を用いることにより既設の押出
機を用いることが可能であり、設備コストとしても安価
となる。
（ハ）同様に、副押出機、ギヤーポンプを用いても可能
である。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第３図は、それぞれ、本発明の実施例に係
る押出成形装置の説明略図であり、第４図及び第５図は
、それぞれ、従来例に係る従来の押出成形装置の説明略
図である。 １・・・不飽和アルキルシランと有機過酸化物との混合
液 ２・・・注入ポンプ　　　　３・・・押出機４・・・ホ
ンパー　　　　　５・・・スクリュー６・・・クロスヘ
ツド　　　７・・・ヒータ８・・・押出機シリンダー　
９・・・サーモカプセル１０・・・ブレーカ−プレート １１・・・冷却部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオレフィン１００重量部当り、無機系難燃剤、
    有機系難燃剤及び無機フィラーの群から選ばれた１種以
    上を１０〜２００重量部添加混合し、さらに所望量の不
    飽和アルコキシシランと、ラジカル重合開始剤とを添加
    してシリコーングラフト化反応を行なわせ、シラノール
    縮合触媒の存在下で水と接触させ架橋させて架橋ポリオ
    レフィン押出成形品を製造するにあたり、 押出機と成形ヘッドとの間に冷却ゾーンを設けて混練樹
    脂の溶融状態における温度を均一化し、かつ樹脂温度を
    所望の温度まで冷却低下せしめ制御することを特徴とす
    る架橋ポリオレフィン押出成形品の製造方法。 ２、樹脂温度を１００〜１７０℃に制御することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の架橋ポリオレフィン
    押出成形品の製造方法。 ３、冷却ゾーンにおける冷却設備として静止型混合攪拌
    器を用いて冷却攪拌し押出樹脂温度制御を行なうことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の架橋ポリオレフ
    ィン押出成形品の製造方法。 ４、冷却ゾーンにおける冷却設備として押出機を用いて
    冷却攪拌し押出樹脂温度制御を行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の架橋ポリオレフィン押出成
    形品の製造方法。 ５、冷却ゾーンにおける冷却設備としてギヤーポンプを
    用いて冷却攪拌し押出樹脂温度制御を行なうことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の架橋ポリオレフィン
    押出成形方法。
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