KR20020071947A - 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물 - Google Patents

교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물 Download PDF

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Abstract

100 -CH2- 단위당 0.05-0.24 가수분해성 실란기를 함유하고, 최소한 954㎏/㎥의 표준밀도 SD와 1.5g/10min 이하의 용융유동지수 MI5를 갖는 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물. 이 조성물을 압출한 다음 이를 가수분해하여 얻을 수 있는 압력하의 유체운반용 파이프.

Description

교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물 {CROSSLINKABLE POLYETHYLENE COMPOSITION}
가수분해성 실란기를 갖는 폴리에틸렌이 물의 작용에 의하여 교차결합할 수 있는 것은 알려져 있다. 특허 US 3 646 155에는 폴리에틸렌, 과산화물과 비닐알콕시 실란의 혼합물을 압출하여 교차결합성 폴리에틸렌의 조성물을 얻는 방법이 기재되어 있다. 이러한 조성물은 축합 촉매를 함유하는 조성물과 혼합하여 형성시킨 다음 습기에 노출시켜서 교차결합시킨다.
더우기, 교차결합형 폴리에틸렌을 함유하는 조성물은 파이프, 특히 뜨거운 물을 운반하는 파이프를 제조하는데 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 목적에 사용되는 폴리에틸렌은 일반적으로 비교적 낮은 비밀도를 갖는 에틸렌공중합체이다. 일반적으로 이들은 비교적 높은 용융유동지수를 갖는다. 이들 폴리에틸렌에서 얻은 파이프는 고압에서 견디지 못하는 결함을 가지기 때문에 이들은 고압하에 유체를 운반하는데 사용할 수 없다.
본 발명은 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물에 관한 것이며, 특히 본 발명은 가수분해성 실란기를 함유하는 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 조성물로부터 파이프를 얻는 방법과 여기서 얻은 파이프에 관한 것이다.
본 발명은 상술한 결함을 갖지 않고 고압하에 유체를 운반할 수 있는 파이프의 제조가 가능한 교차결합성 폴리에틸렌을 공급하는데 그 목적이 있다.
그러므로 본 발명은 100 -CH2- 단위당 0.05-0.24 가수분해성 실란기를 함유하고, 최소한 954㎏/㎥의 표준밀도 SD, 1.5g/10min 이하의 용융유동지수와 2g/10min 이상의 용융유동지수 HLMI를 갖는 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌은 가수분해성 실란기를 함유하는 중합체이다. "가수분해성 실란기"란 용어는 물에 의하여 가수분해한 후, 여러가지 폴리에틸렌 쇄 사이에 Si-O-Si 결합을 형성할 수 있는 Si-OR 형기를 뜻한다.
본 발명에서, 교차결합성 폴리에틸렌의 가수분해성 기의 함량은 존재하는 100 -CH2- 단위당 가수분해성 실란기의 수로서 표현된다. 이러한 함량은 FT-IR(푸리에 변환 적외선)분광분석으로 측정할 수 있다. 본 발명의 설명에서 가수분해성 기의 함량은 NMR에 의하여 측정된다.
본 발명에 따른 교차결합성 폴레에틸렌은 100 -CH2- 단위당 최소한 0.1 가수분해성 실란기를 함유하는 것이 바람직하다. 가수분해서 실란기의 함량은 100 -CH2- 단위당 0.22를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌의 가수분해성 실란기의 함량은 가수분해 후, 최소한 65중량%, 바람직하기로는최소한 69중량%의 교차결합도를 갖는 교차결합된 폴리에틸렌을 얻도록 고정되는 것이 바람직하다. 교차결합도는 ISO/DIS 10147 표준(키실렌의 비점으로 8시간 동안 추출)에 따라 측정된, 뜨거운 실란에 불용인 교차결합된 폴리에틸렌의 함수로서 정의된다. 일반적으로 교차결합도는 85중량%를 초과하지 않으며, 바람직하기로는 80중량%를 초과하지 않는 것이다.
본 발명에서 용융유동지수 MI2, MI5와 HLMI는 각 2.16㎏, 5㎏과 21.6㎏의 하중하에 ASTM D 1238(공정 B)에 따라 측정한다. 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌은 1.4g/10min을 초과하지 않는 용융유동지수 MI5을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌은 최소한 0.1g/10min의 용융유동지수 MI5를 갖는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은 최소한 0.2g/10min의 MI5를 갖는 교차결합성 폴리에틸렌일 때이다. 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌은 최소한 10g/10min의 용융유동지수 HLMI를 갖는 것이 바람직하고, 특히 최소한 10g/10min일 때가 바람직하다. 일반적으로 용융유동지수 HLMI는 100g/10min을 초과하지 않으며, HLMI는 50g/10min을 초과하지 않는 것이 바람직하다. 통상 교차결합성 폴리에틸렌은 0.8g/10min 이하이고, 바람직하기로는 0.5g/10min 이하일 때이다. 이의 용융유동지수 MI2는 일반적으로 0.03g/10min 이상이고, 0.05g/10min 이상일 때가 바람직하다. 교차결합성 폴리에틸렌의 용융유동지수 MI5가 1.5g/10min 이상일 때, 새깅현상(즉, 용융시 튜브의 비중하에 유동)때문에 일정한 두께를 갖는 튜브를 압출하는 것이 어렵다는 것을 알았다. 더우기, 교차결합성 폴리에틸렌의 용융유동지수 HLMI가 2g/10min 이하일 때, 조성물은 수용할 수 있는 외양과 성질을 갖는 파이프를 제조하는데 적합치 않음을 알았다.
본 발명에서 표준밀도 SD는 ASTM D792-66 표준에 따라 측정한다. 교차결합성 폴리에틸렌은 최소한 955㎏/㎥의 SD를 가지며, 일반적으로 교차결합성 폴리에틸렌의 SD는 962㎏/㎥를 초과하지 않으며, 960㎏/㎥를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
좋은 결과는 가수분해성 실란기를 함유하는 화합물에 이하여 주성분 폴리에틸렌을 결합시켜서 얻은 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 얻는다. 본 발명에 따른 조성물은 비닐실란의 주성분 폴리에틸렌 100부(중량)당 1.0-2.5부(중량)와 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물의 주성분 폴리에틸렌의 100부(중량)당 0.04-0.15부(중량)로 최소한 956㎏/㎥의 SD, 0.15g/10min 이상의 MI2와 10g/10min 이하의 MI5를 갖는 주성분 폴리에틸렌을 용융혼합시켜서 얻는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물을 얻는 방법에 사용되는 주성분 폴리에틸렌은 최소한 958㎏/㎥이고, 970㎏/㎥을 초과하지 않는 SD를 갖는 것이 바람직하다. 주성분 폴리에틸렌은 에틸렌 동종중합체 또는 특히 부텐이나 헥센과 같은 소량의 다른 단량체와 에틸렌의 공중합체가 좋다. 이는 에틸렌 동종중합체가 바람직하다.
주성분 폴리에틸렌은 최소한 0.5g/10min이고, 8g/10min을 초과하지 않는 용융유동지수 MI5를 갖는 것이 바람직하다. 6g/10min을 초과하지 않는 용융유동지수 MI5를 갖는 주성분 폴리에틸렌에서 좋은 결과를 얻는다. 특히 바람직한 것은 최소한1.0g/10min의 용융유동지수 MI5를 갖는 주성분 폴리에틸렌일 때이다. 통상 주성분 폴리에틸렌은 4g/10min 이하, 바람직하기로는 2g/10min 이하의 MI2를 갖는 것이다. 이의 용융유동지수 MI2는 일반적으로 0.16g/10min 이상, 바람직하기로는 0.2g/10min이다.
"비닐실란"이란 용어는 최소한 하나의 비닐기능기를 갖는 실란을 뜻한다. 본 발명에 따른 조성물을 얻는 방법에 사용되는 비닐실란은 통상 일반식 R1R2R3SiY(여기서 Y는 최소한 하나의 비닐기능기를 함유하는 탄화수소기를 나타내고, R1은 가수분해성기를 나타내고, R2와 R2는 각각 알킬기 또는 가수분해성기 R1를 나타낸다)를 만족시키는 비닐실란이다. 가수분해성기 R1은 알콕시, 아실옥시, 옥심과 아민형의 기에서 선택한다. R1은 1-6개의 탄소원자를 함유하는 알콕시기가 바람직하다. 또한 R2와 R3가 상술한 가수분해성기인 비닐실란을 사용하는 것이 바람직하다. 각 알콕시가 1-4개의 탄소원자를 함유하는 비닐트리알콕시실란으로 좋은 결과를 얻는다. 특히 바람직하나 것은 비닐트리에톡시실란과 비닐트리메톡시실란일 때이다.
본 발명에 따른 조성물을 얻는 방법에 사용된 비닐실란의 양은 주성분 폴리에틸렌 100부당 최소한 1.5부일 때가 바람직하다. 바람직하기로는 비닐실란의 사용량이 주성분 폴리에틸렌 100부당 2.4부를 초과하지 않을 때이다.
"유리기를 발생시킬 수 있는 화합물"이란 표현은 조작조건하에 주성분 폴리에틸렌에 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물을 뜻한다. 본 발명에 따른 조성물을 얻는 방법에 사용되는 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물은 통상 유기 과산화물, 과에스테르와 디아조화합물에서 선택한다. 유기 과산화물이 바람직하며, 좋은 결과는 특히 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산과 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난과 같은 알킬과산화물에서 얻는다.
본 발명에 따른 조성물을 얻는 방법에 사용되는 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물의 양은 주성분 폴리에틸렌 100부당 최소한 0.045일 때가 바람직하다. 바람직하기로는 사용량이 주성분 폴리에틸렌 100부당 0.12부를 초과하지 않을때이다.
용융혼합은 통상 140-300℃, 바람직하기로는 150-250℃의 온도에서 행한다. 통상 혼합시간은 2초 내지 10분이다. 주성분 폴리에틸렌, 비닐실란과 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물의 용융혼합은 내부 또는 외부혼합기와 같은 이러한 목적으로 공지되어 있는 장치에서 행할 수 있다. 혼합은 연속혼합기에서 행하는 것이 바람직하고, 특히 압출기에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물은 일반적으로 공지방법에 따라 압출기에서 나온 로드를 과립으로 절단하여 얻은 과립형태이다. 또한 본 발명에 따른 조성물은 과립을 분쇄 또는 미쇄하여 얻은 분말형태일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 최소한 95중량%의 교차결합성 폴리에틸렌을 함유하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은 최소한 99중량%, 더우기 최소한 99.7중량%의 교차결합성 폴리에틸렌을 함유하는 조성물인 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 교차결합성 폴리에틸렌과 더불어 폴리올레핀 조성물에 통상 존재할 수 있는 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 소량의 첨가제, 특히 산화방지제만을 함유하는 것이 바람직하다. 이는 0.3중량% 이하의 산화방지제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물은 이들을 사용할 때까지 습기에서 떨어져 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물은 물품을 성형하는 일반공정에 사용하는데, 특히 압출공정에 사용하는데 적합하다. 따라서, 본 발명은 성형된 물품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 제1단계에서 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 물품형상으로 성형한 다음, 제2단계에서 제1단계에서 나온 물품을 가수분해하여 교차결합성 폴리에틸렌이 교차결합하도록 한다.
특히 본 발명에 따른 조성물은 파이프, 특히 압력하에 물과 가스와 같은 유체운반용 파이프를 압출하는데 매우 적합하다.
따라서, 본 발명은 파이프제조방법에 관한 것으로, 이 방법은 제1단계에서 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 파이프형태로 압출한 다음, 제2단계에서 제1단계에서 나온 파이프를 가수분해하여 교차결합성 폴리에틸렌을 교차결합하도록 한다.
본 발명에 따른 파이프를 제조하는 방법의 제1단계에서 압출은 통상의 폴리에틸렌 파이프를 압출하는 조건하에서 행한다. 본 발명에 따른 조성물의 압출에 의한 파이프 제조는 나선형 헤드, 사이징 유니트와 후퇴장치가 장착된 압출기로 이루어지는 압출라인에서 행하는 것이 유리하다. 압출은 일반적으로 150-230℃의 온도에서 단일-스크류 압출기에서 행한다. 파이프의 사이징은 파이프 외부에 부분진공을 일으키거나 파이프 내부에 과압을 일으켜서 행한다.
방법의 제1단계에서 조성물은 교차결합촉매의 존재하에 사용하는 것이 유리하다. "교차결합촉매"란 용어는 가수분해를 받을 때 교차결합성 폴리에틸렌의 교차결합을 촉진시킬 수 있는 촉매를 뜻한다. 통상 교차결합촉매는 금속 카르복실산염, 유기금속화합물, 유기염기와 산에서 선택한다.
촉매는 금속 카르복실산염, 특히 납, 코발트, 철, 니켈, 아연과 주석 카르복실산염에서 선택하는 것이 바람직하다. 특히 유기와 무기 주석 카르복실산염이 바람직하다. 좋은 결과는 디알킬주석 카르복실산염, 특히 디부틸주석 디라우르산염으로 얻는다. 제조공정의 제1단계에서 본 발명에 따른 조성물에 첨가되는 교차결합촉매의 양은 일반적으로 교차결합성 폴리에틸렌에 존재하는 가수분해서 실란기 100mol당 0.12-0.47mol이다. 이 양은 100mol당 최소한 0.13mol이 바람직하다. 바람직하기로는 교차결합성 폴리에틸렌에 존재하는 가수분해성 실란기 100mol당 0.33mol을 초과하지 않는 것이다.
교차결합촉매는 마스터배취형태로 본 발명에 따른 조성물에 첨가하는 것이 유리하다. 이러한 마스터배취는 통상 0.2-0.52중량%의 교차결합촉매를 함유하고, 나머지는 폴리에틸렌으로 이루어진다. 이 폴리에틸렌은 상술한 주성분 폴리에틸렌과 동일한 특성을 갖는 것이 바람직하다.
파이프를 제조하는 제1단계에서 안정화제(산화방지제와/또는 UV 안정화제), 정전기 방지제와 가공보조제와 같은 통상의 폴리올레핀 가공첨가제를 안료와 함께본 발명에 따른 조성물에 혼합할 수 있다. 이들 첨가제는 본 발명에 따른 조성물과 분리하여 혼합하거나 또는 이들을 마스터배취 부분으로 형성시킬 수 있다. 변경된 제조방법에 따르면 상술한 첨가제는 교차결합촉매를 함유하는 마스터배취의 부분을 형성한다. 가공첨가제의 양은 일반적으로 사용되는 본 발명에 따른 조성물의 100부당 5부(중량)를 초과하지 않는다. 이는 3부를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 첨가제의 양은 통상 조성물 100부당 최소한 0.3부이다. 다른 파이프를 제조하는 변경된 방법에 따르면 본 발명에 따른 조성물을 소량의 핵생성체와, 바람직하기로는 탈크와 혼합한다. 핵생성제 또는 탈크의 사용량은 일반적으로 조성물 100부당 1중량부를 초과하지 않는다. 조성물에 핵생성제 또는 탈크의 첨가는 분리하여 또는 마스터배취의 첨가를 통하여, 특히 교차결합촉매를 함유하는 마스터배취에 첨가하여 행할 수 있다. 조성물에 핵생성제, 특히 탈크의 첨가는 파이프의 장기간 내압성을 개량시킬 수 있다.
본 발명에 따른 파이프의 제조방법을 이행하는 특수한 한가지 방법에 따르면, 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 조성물을 공정의 제1단계에 있어 원위치에서 제조하는 것이며, 즉 파이프를 압출하는 것이다. 이를 위하여 주성분 폴리에틸렌, 비닐실란과 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물과, 적당하기로는 교차결합촉매와/또는 기타 첨가제의 혼합물을 파이프 제조방법의 제1단계에서 파이프형태로 압출한다.
본 발명에 따른 파이프 제조방법의 제2단계에서, 제1단계에서 나온 파이프를 가수분해하여 교차결합성 폴리에틸렌과 교차결합하도록 한다. 가수분해는 통상 물의 존재하에서 행한다. 일반적으로 가수분해는 10-150℃의 온도에서 물, 증기 또는 습기에 파이프를 노출시켜서 행한다. 최적의 노출시간은 온도와 파이프 두께에 따라 변하며 일반적으로 몇분과 며칠 사이이다.
가수분해는 주위 온도와 습도조건하에 며칠동안 파이프를 유지하여 행한다. 가수분해는 60-130℃의 온도로 수증기를 함유하는 분위기에 또는 60-100℃의 온도에서 유지되는 뜨거운 물의 존재하에 제1단계에서 나온 파이프를 놓아서 행하는 것이 바람직하다. 만약 파이프를 수증기를 함유하는 분위기에 놓는다면, 대표적으로 처리는 최소한 한시간 동안 행한다. 이 경우에, 일반적으로 처리시간은 몇 주일을 초과하지 않는다.
만약 파이프를 뜨거운 물의 존재하에 놓는다면, 일반적으로 처리시간은 최소한 한시간 내지 몇 주이다. 본 발명에 따른 제2단계는 파이프를 설치한 후 행할 수 있다. 이 경우, 교차결합되지 않은 폴리에틸렌 파이프를 접착시키는 일반적인 방법에 의하여 파이프를 서로 접착시킬 수 있다. 접착과/또는 설치 후, 방법의 제2단계는 상술한 바와 같이 증기 또는 뜨거운 물을 파이프로 통과시켜서 행할 수 있다.
제조방법의 제2단계 후에는 상술한 바와 같이 최소한 65중량%, 바람직하기로는 최소한 70중량%의 교차결합도를 갖는 교차결합된 폴리에틸렌을 함유하는 파이프를 일반적으로 얻는다.
본 발명에 따른 제조방법으로 950㎏/㎥ 이상 또는 953㎏/㎥ 이상의 SD를 갖는 파이프를 얻을 수 있다.
본 방법은 몇 ㎜ 내지 몇 dm 범위의 크기와 직경을 갖는 파이프의 제조에 사용할 수 있따. 본 발명에 따른 방법은 큰 두께, 특히 1㎝이거나 그 이상의 두께를 갖는 교차결합된 폴리에틸렌 파이프의 제조에 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻은 파이프는 일반적으로 5000시간 이상, 또는 실제 10000시간 이상 또는 15000시간 이상의 ISO F/DIS 13479 (1996) 표준[80℃에서, 110㎜의 직경과 10㎜의 두께를 갖는 노치 파이프에서와 5.4㎫의 응력하에서]에 기재된 방법에 따라 측정된 파괴시간에 해당하는 환경응력균열(ESCR)에 대하여 내성이 좋은 특성을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻은 파이프는 ISO F/DIS 13477 (1996) 표준에 기재되어 있는 S4방법에 따른 110㎜의 직경과 10㎜의 두께를 갖는 파이프로, -130℃에서 측정된 일반적으로 최소한 12바아의 내압에 균열전파정지에 해당하는 빠른 균열전파(RCP)에 대하여 내성이 좋은 특성을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻은 파이프는 다음과 같은 특성을 갖는다:
- 32㎜의 직경과 3㎜의 두께를 갖는 파이프로 13.6㎫의 응력하에 ISO 1167 표준에 따라 측정된, 일반적으로 1000시간 이상 파괴시간에 해당하는 양호한 내압성;
- ISO 1167 표준에 따라서 2.8㎫의 응력하에 압력시험에 의하여 측정된, 일반적으로 15000시간 이상의 파괴시간에 해당하는 양호한 열안정성;
- EN 921 표준에 기재된 방법에 따라서 2㎫의 응력하에, 합성가스축합물의 혼합물(50% n-데칸과 50% 트리메틸벤젠을 함유한다)로 충전된, 32㎜의 직경과 3㎜의 두께를 갖는 파이프로 80℃에서 측정된, 일반적으로 1000시간 이상의 파괴시간에 해당하는 가스축합물에 대한 양호한 내성;
- 양호한 내화학성;
- 양호한 내마멸성.
본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻은 파이프는 이들이 ISO/TR 9080 표준에 따른 MRS 등급 이상의 MRS 등급이 되게 하는 장기간의 내압성을 갖는다. 본 방법에 의하여 얻은 파이프는 이들이 ISO/TR 9080 표준에 따른 11.2 또는 12.5의 MRS 등급이 되게 하는 내압성을 갖는다.
그러므로, 본 발명은 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻을 수 있는 파이프, 특히 압력하에 유체를 운반하는 파이프에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 11.2의 ISO/TR 9080에 따른 MRS 등급을 갖는 교차결합된 폴리에틸렌을 주성분으로 한 파이프에 관한 것이다.
본 발명을 실시예를 들어 예시하면 다음과 같다.
실시예 1
3g/10min, 0.8g/10min의 MI5와 961㎏/㎥의 SD를 갖는 주성분 폴리에틸렌 100부와 비닐트리메톡시실란 2부의 혼합물과 0.09부의 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산을 175-215℃의 온도를 갖는 쌍축압출기에서 압출하여 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 제조한다.
여기서 얻은 가수분해성 실란기에 의하여 접합된 교차결합성 폴리에틸렌조성물은 18g/10min의 HLMI, 0.5g/10min의 MI5, MI2<0.1g/10min와 955㎏/㎥의 SD를 갖는다.
다음 95부의 이 조성물을 0.36중량%의 디부틸주석 디라우르산염과 9중량%의 산화방지제를 함유하는 폴리에틸렌-주성분 마스터배취 5부와 혼합한다. 이 화합물을 175-190℃의 온도를 갖는 단축압출기로 파이프형태로 압출한다.
특히 50㎜의 직경과 2.9㎜의 두께를 갖는 파이프를 얻는다. 이 파이프를 80℃의 온도로 유지되는 수조에 64시간 동안 침지시켜서 교차결합시킨다.
얻은 이 파이프는 다음과 같은 성질을 갖는다:
- 73%의 교차결합도;
- 3500시간 이상의 13.6㎫의 응력하에서와 20℃에서 ISO 1167 표준에 따른 압력시험에서 측정된 파괴시간;
- 12.5㎫를 초과하는 ISO/TR 9080 표준에 따라 20, 95와 110℃에서 얻은 회귀곡선을 기초로 하여 측정한 장기간의 내압성, 따라서 이 파이프는 12.5의 MRS 등급이 되게 한다;
- 14000시간을 초과하는 파괴시간에 해당하는 환경응력균열(ESCR)에 대한 내성[5.4㎫의 응력하에 110㎜의 두께를 갖는 노치 파이프로 80℃에서 ISO F/DIS 13479 (1996)에 기재된 방법에 따라 측정];
- 12바아 이상의 내압에서 균열전파정지에 해당하는 빠른 균열전파(RCP)에 대한 내성[ISO F/DIS 13477 (1996) 표준에 기재된 S4 방법에 따라 110㎜의 직경과 10㎜의 두께를 갖는 파이프로 -30℃에서 측정].
얻은 파이프는 압축된 유체를 분배하는 시스템의 제조에 사용하는데 적합한 우수한 크리이프/ESCR/RCP 절충을 나타낸다.
실시예 2
0.05부의 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산(0.09부 대신)을 사용하여, 실시예1에 기재된 방법에 따라 교차결합성 폴리에틸렌 조성물을 제조한다.
여기서 얻은 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물은 24g/10min의 HLMI, 1.3g/10min의 MI5와 956㎏/㎥의 SD를 갖는다.
실시예1에 기재된 방법에 따라서 이 조성물로 파이프를 제조한다. 여기서 얻은 파이프는 실시예1에서 얻은 파이프와 유사한 성질을 갖는다.
비교예 3
950㎏/㎥의 SD, 1.3g/10min의 MI5와 0.2g/10min의 MI2를 갖는 주성분 폴리에틸렌을 사용하여, 실시예1에 기재된 방법에 따라 교차결합성 폴리에틸렌 조성물을 제조한다.
여기서 얻은 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물은 0.2g/10min, MI2<10min와 946㎏/㎥의 SD를 갖는다.
실시예1에 기재된 방법에 따라서 이 조성물로 파이프를 제조한다.
여기서 얻은 파이프는 다음과 같은 특성을 갖는다:
- 약 100시간의 13.6㎫의 응력하에서와 20℃에서 ISO 1167 표준에 따른 압력시험으로 측정된 파괴시간;
- 11.2㎫ 이하의 ISO/TR 9080 표준에 따라 20.95와 110℃에서 얻은 회귀곡선을 기초로 하여 측정한 장기간 내압성.
얻은 파이프는 이들이 12.5 또는 11.2의 MRS 등급을 이루도록 하는 특성을 갖지 않는다.
비교예 4
960㎏/㎥, 0.5g/10min의 MI5와 0.15g/10min의 MI2를 갖는 주성분 폴리에틸렌을 사용하여 실시예1에 기재된 방법에 따라 교차결합성 폴리에틸렌 조성물을 제조한다.
여기서 얻은 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물은 2g/10min의 HLMI, MI5<0.2g/10min, MI2<0.1g/10min과 955㎏/㎥의 SD를 갖는다.
실시예1에 기재된 방법에 따라 이 조성물로 파이프의 제조를 시도했다. 수용할 수 있는 외양을 갖는 파이프는 제조할 수 없었다. 단지 이 조성물로 얻을 수 있는 파이프는 일정한 두께를 갖지 못하고 매우 거친 표면을 가질 뿐이었다. 그들의 기계적 성질은 압력하에 유체를 운반하는데 사용하기에 만족스럽지 못했다.
본 발명에 따른 파이프는 물과 가스와 같은 유체를 압력하에 운반하는데 매우 적합하다. 이들은 교차결합되지 않은 폴리에틸렌 파이프보다 더 넓은, 매우 광범위한 온도범위에서 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 파이프는 주로 뜨거운 물을 분배하는데와 오일을 운반하는데 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 교차결합된 폴리에틸렌을 주성분으로 한 파이프는 본 발명에 따른 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 하느 조성물로 이루어진 결합조각에 의하여 함께 결합될 수 있다. 이를 위하여, 결합조각을 본 발명에 따른 교차결합성폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 사용하여, 압출, 사출성형 및 압착성형에 의하여 제조한 다음 이를 사용할때까지 습기와 떨어져서 저장한다. 결합조각은 먼저 일반적인 접착방법 중 하나로 교차결합된 파이프에 접착시킨 다음 습기에 노출시켜 교차결합시키는 것이 유리하다.

Claims (13)

100 -CH2- 단위당 0.05-0.24 가수분해성 실란기를 함유하고, 최소한 954㎏/㎥의 표준밀도 SD, 1.5g/10min 이하의 용융유동지수 MI5와 2g/10min 이상의 용융유동지수 HLMI을 갖는 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물.
제1항에 있어서, 교차결합성 폴리에틸렌이 0.8g/10min 이하와 0.03g/10min 이상의 용융유동지수 MI2를 가짐을 특징으로 하는 조성물.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서 교차결합된 폴리에틸렌이 가수분해 후 최소한 65중량%의 교차결합도를 갖도록 교차결합성 폴리에틸렌이 가수분해성 실란기의 함량을 가짐을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 956㎏/㎥의 SD, 0.15g/10min 이상의 MI2와 10g/10min 이하의 MI5를 갖는 주성분 폴리에틸렌과 주성분 폴리에틸렌 100부당 1.0-2.5부의 비닐실란과 주성분 폴리에틸렌 100부당 0.04-0.15부의 유리기를 발생시킬 수 있는 화합물을 용융혼합시켜서 얻음을 특징으로 하는 조성물.
제4항에 있어서, 주성분 폴리에틸렌이 최소한 958㎏/㎥의 SD를 가짐을 특징으로 하는 조성물.
제4항 또는 제5항에 있어서, 주성분 폴리에틸렌이 2g/10min 이하와 0.16g/10min 이상의 용융유동지수 MI2를 가짐을 특징으로 하는 조성물.
제1단계에서, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 파이프형태로 압출한 다음, 제2단계에서 제1단계에서 나온 파이프를 가수분해하여 교차결합성 폴리에틸렌과 교차결합하도록 하는 파이프의 제조방법.
제7항에 있어서, 제1단계에서 조성물을 교차결합촉매의 존재하에서 사용함을 특징으로 하는 제조방법.
제7항과 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 교차결합성 폴리에틸렌을 주성분으로 한 조성물을 제1단계에서 원위치에서 제조함을 특징으로 하는 제조방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 가수분해를 60-130℃의 온도에서 수증기의 존재하에서 또는 60-100℃의 온도에서 뜨거운 물의 존재하에서 행함을 특징으로 하는 제조방법.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 얻을 수 있는 교차결합된 폴리에틸렌으로 이루어지는 파이프.
11.2의 ISO/TR 9080 표준에 따른 MRS 등급을 갖는 교차결합된 폴리에틸렌으로 이루어지는 파이프.
12.5의 ISO/TR 9080에 따른 MRS 등급을 갖는 교차결합된 폴리에틸렌으로 이루어지는 파이프.
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