TWI438078B - 具有比ａｓｔｍ ｄ２８４６之要求高２５％的液體靜力設計基礎之ｃｐｖｃ管 - Google Patents

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Description

具有比ASTM D2846之要求高25%的液體靜力設計基礎之CPVC管 發明範圍
本發明係關於一種藉由擠壓經後氯化的聚氯乙烯(CPVC)化合物所製得之管，其中在該CPVC中選擇嚴密限定的高氯(Cl)濃度與嚴密限定量之特定已知的衝擊改質劑及其它已知成分之組合，其可提供一種CPVC化合物，其能提供一已未預期地發現超過由ASTM D 2846所要求的最小壓力級之管。此較高的壓力級無法在先述技藝所揭示之最好具體實例中獲得。該管從一具有至少1250磅/平方英吋之高液體靜力設計基礎(HDB)(如根據ASTM-D 2837在180℉下測量)的材料製得。該材料可製得一具有標準尺寸比率13.5(SDR 13.5)及具有100psig壓力級的CPVC管。同樣地，可製得一在180℉下具有125psig壓力級之SDR-11管。
 發明背景
商業可購得的CPVC管之物理性質已廣泛地被讚美且應當如此。這些性質包括：(a)高負載下變形溫度(DTUL)，亦指為熱變形(或撓曲)溫度(HDT)；(b)在相當低溫下之延展性；及(c)高抗破裂性(高箍向強度)，甚至當在82.2℃(180℉)處，於690千帕(100psig(每平方英吋計量器的磅數))壓力下攜帶水時。與CPVC的優良抗腐蝕性結合，此等性質決定該管可使用在需要於這些條件下持續使用的工業及家庭二者之熱及冷水安裝及其它水分配系統中。"持續使用"意謂著該管遭受前述條件沒有中斷超過50年。
為了滿足此持續使用的要求，在哈替次(Hartitz)的美國專利案號5,591,497('497專利)中揭示出具有最佳Cl濃度範圍從65重量%至69重量%之CPVC管。所配製的化合物與後氯化的聚乙烯(CPE)、衝擊改質劑、安定劑、塑化劑、玻璃轉換溫度(Tg)提高添加劑、潤滑劑、顏料及其類似物摻合。如描述在'497專利中，在該CPVC化合物(欲擠壓的混合物)中所使用之"包含聚二烯與一或多種硬化單體"的"高橡膠"衝擊改質劑之量在下列性質上具有效應：(i)尤其是影響擠出物之控制的熔融流動率；(ii)熱變形溫度；(iii)拉伸模數；(iv)動態熱穩定性；及(v)風化性。(參見第1欄，第40-43行)。該"高橡膠"衝擊改質劑為一種包含多於50重量%、預形成之橡膠似的聚二烯基材(諸如，1,3-二烯聚合物或其共聚物，特別是丁二烯及/或異戊二烯，於本文中指為"聚二烯")之物質。
在該CPVC化合物中所使用之"流動促進劑"的化學結構及量在下列性質上具有效應：(i)拉伸模數；(ii)在低溫下的易碎性；(iii)抗拉強度；及(iv)熱變形溫度(參見第1欄，第44-47行)。特別是，在CPVC化合物中所使用的潤滑劑(內部(在擠出物內)及外部(在擠出物與擠壓模頭壁間)二者)、加工助劑及塑化劑(若使用的話)及CPE，每種皆會對流動影響其效應。CPE的精確功能未知，但是咸信其作用為流動促進劑(不管是塑化劑、加工助劑或潤滑劑)。
該'497專利提供一闡明性實施例，其顯示出在該CPVC化合物中的成分之選擇如何影響從68.5%的Cl CPVC所製得之管的物理性質。但是，該專利未包含下列建議：在該CPVC中的Cl濃度及前驅物PVC之分子量(以特性黏度「I.V.」測量)、CPE濃度、或在所配製的CPVC化合物中之特別成分的型式及量二者之選擇將影響經擠壓的CPVC管之物理性質。特別是，並無建議CPVC的Cl濃度及前驅物PVC之I.V.、CPE濃度或衝擊改質劑、惰性填料、潤滑劑及安定劑的型式及每種所使用的量將在管的物理性質中(特別是，如藉由缺口式艾氏(Izod)衝擊強度及液體靜力設計基礎「HDB」來測量)造成不成比例地大的差異。HDB為在管壁的周圍定向上之經估計的抗拉強度，當連續施加此強度時將造成該管在100,000小時處破裂或爆破。(參見ASTM D 2837-01)。"惰性"意謂著該填料不與該CPVC化合物之任何成分反應。
為了改良長時間性能及信賴度因而在持續使用上提供較高程度的安全性，已決定嘗試及改質揭示在該'497專利的闡明性實施例7中之CPVC化合物的調配物，其中該實施例滿足單元等級(cell class)2-4-4-4-7之要求，其中該新的調配物可滿足較高單元等級(換句話說2-4-4-4-8)之更嚴厲的需求。在該單元等級標號中，第一個數字「2」具體指為CPVC管；第二個數字(不論是「3」或「4」)具體指為缺口式艾氏衝擊強度之程度，其中「3」說明至少80.1焦耳/公尺(1.5呎‧磅/英吋)的缺口，「4」說明至少266.9焦耳/公尺(5呎‧磅/英吋)的缺口；第三個數字「4」具體指為至少48.3百萬帕(7,000磅/平方英吋)之抗拉強度；第四個數字「4」具體指為至少2482百萬帕(360,000磅/平方英吋)之拉伸模數；及第五個數字(不論是「7」或「8」)具體指為在1.82百萬帕(264磅/平方英吋)負載下所測量之DTUL或HDT程度。數字「7」說明至少100℃的DTUL或HDT；及「8」說明至少110℃的DTUL或HDT(參見ASTM D 1784)。
該'497專利具體指出該高橡膠衝擊改質劑為「具有蕭而(Shore)D硬度通常少於約64及較佳範圍在約35至45間之ABS接枝共聚物及具有蕭而D硬度在35至少於42間之非ABS接枝共聚物」(參見第4欄，第2-5行)，此指示出關於接枝型式或所選擇的高橡膠衝擊改質劑之硬度並非關鍵。首字母縮略字「ABS」指為接枝在含聚二烯的骨架上之苯乙烯及丙烯腈。
該'497專利的闡明性實施例1、2、6及7未確認所使用之衝擊改質劑超越其為「具有蕭而D硬度44」(實施例1、2及7)或「具有蕭而D硬度64」(實施例6)的ABS接枝共聚物之描述。實施例5以7份蕭而D 42 MBS接枝共聚物取代該ABS衝擊改質劑。首字母縮略字「MBS」指為接枝在聚丁二烯或苯乙烯-丁二烯骨架上之甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯。並未知曉其使用許多商業可購得的「高橡膠」ABS或MBS接枝共聚物衝擊改質劑之何種，而無法決定其硬度。實施例3及4未使用衝擊改質劑。
該'497專利教導使用具有Cl含量「較佳在約65重量%至69重量%間」之CPVC，但是要注意的是，「若氯含量在該特定的範圍外時，該CPVC具有不合適於提供在本發明之特徵。大於最大詳細指出的氯含量時，由彼所衍生出之組成物將對意欲之用途具有不足的加工性質、差的衝擊性質及不足的動態熱穩定性」。(參見第4欄，第18-24行)。
雖然該闡明性實施例使用具有68.5重量%的Cl含量之CPVC及由從0.7至1.2之特性黏度定量出該前驅物PVC的最佳分子量範圍，但該CPVC的Cl含量或該前驅物PVC之I.V.在經衝擊改質的CPVC之物理性質上的效應尚未了解。68.5重量%的Cl含量與用於熱及冷水用途之CPVC管應該為「高Cl」含量(所選擇的特別Cl濃度範圍從67重量%-70重量%)管，以提供符合期望的高HDT之要求。無論如何，在所發生的寬廣範圍內之I.V.僅是巧合。特別是，並無建議Cl含量在缺口式艾氏衝擊強度或HDB上將具有效應(參見ASTM D 2837-01)；及並無建議在特別窄至少0.88(從0.88-1.05較佳)的範圍內之I.V.的選擇，與填料及其顆粒尺寸、具有特定Cl含量的CPE之濃度及高橡膠衝擊改質劑的特別選擇結合將在缺口式艾氏衝擊強度或HDB或二者上具有非常大的效應。
參照揭示在美國專利案號4,647,646中之「具有氯含量在60.5重量%至64.5重量%間之CPVC與苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物的高強度摻合物」，該'497專利描述出：「該摻合物具有改良的抗拉強度，但是在缺乏改良的抗衝擊性特別是缺乏低溫延展性之特別高的抗拉強度對熱及冷水分配系統(HCWD)構件(諸如配管管線及配件或在排水-廢水-排氣系統中)無用。需要該等性質之組合。在此摻合物的衝擊改質上，預測HDT及模數將減低」。(參見'497，第2欄，第33-42行)。預測「低Cl」化合物之「衝擊改質」將造成HDT及模數減低之觀察，並未指示出所使用的改質劑之量是增加或減少。亦未有任何跡象指出在不考慮所使用的化學結構或量下，CPVC的Cl含量(特別是，若其大於67重量%)如何影響由改質劑(若的確有的話)所授予之性質。在具有Cl含量低於64.5重量%之CPVC中已改良抗拉強度之指示並未建議HDB將亦增加(如HDB為該管的強度(而非其抗拉強度)之度量法)。
現在已出售的CPVC管藉由適當地選擇在該CPVC化合物中之成分的混合物來滿足ASTM D 2846之單元等級要求(如概述在ASTM D 1784中，如其必需)。雖然已知該擠出物的性質將由每種關鍵成分(在該'497專利中認定為流動促進劑及衝擊改質劑)之化學結構及量二者影響，但如此做之困難處提出在該'497專利之七個闡明性實施例的六個中。
在該'497專利的每個實施例中，僅在約190小時至600小時間進行於82.2℃(180℉)下之長時間靜水應力破裂(LTHS)測試，但是並無跡象指出其在什麼特定壓力下進行該測試(參見第9欄，第55-59行)。該外插法尚描述出"可預測該100,000小時截距值"。在ASTM D 2837-01中詳細指出達到預測的HDB之要求；數種樣品每種之最小測試時間為在連續壓力下於82.2℃(180℉)處10,000小時。考慮到此嚴格的要求，接受從該測試記錄所製得之預測並不合理。所進行的最長測試時期僅為由ASTM測試所詳細指出的測試之6%(在190小時至600小時間進行測試取代10,000小時)。在該'497專利的每個實施例中所預測之100,000小時截距以過度太短的時間(儘管其在衝擊強度上的測量值將可信)之資料為準。
於此以下參考在該'497專利中的各七個實施例，在各個中，該CPVC化合物以下列物質配製：100重量份含有C1含量68.5重量%之CPVC；所描述的量、具有Cl含量範圍從30%-40%、但是未指定分子量之CPE(參見該'497的第1欄，第53-54行)；5份未指定顆粒尺寸的二氧化鈦("顏料")；及特定量的潤滑劑、安定劑及未適當指出的衝擊改質劑。
該與所使用的二氧化鈦相關之揭示未言明關於其顆粒尺寸，且無示意出其在衝擊強度及HDB上的關鍵性效應。並未提及使用抗氧化劑，其中已發現該抗氧化劑有助於在範圍從200℃-225℃之「高Cl」CPVC管的擠壓溫度下維持想要的物理性質。
參照至100,000小時截距，該'497描述出："銅管尺寸(cts)(銅管規格)3/4英吋(19毫米)標準尺寸比率11(SDR-11)，從一粉末組成物直接擠壓出的管，其在低溫跌落衝擊測試期間具有出乎意料的延展性及超過ASTM D 2846的最小長時間靜水應力破裂要求"。(參見第3欄，第55-60行)。
「SDR」指為「標準尺寸比率」，其定義為：[Do /t]，其中「Do 」為平均外直徑及「t」為最小壁厚。
該壓力級由下式決定：
對由要求具有HDB 1000磅/平方英吋的CPVC所製得及其安全性因子為0.5之SDR-11管來說，該壓力級為：
100psig=(1000磅/平方英吋)/(11-1)。
若以具有HDB 1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)之材料來測試相同的SDR-11管時，該壓力級為：(1250磅/平方英吋)/(11-1)=125psig，也就是說，比具有HDB 1000磅/平方英吋的材料高25%。該安全性因子(亦已知為維修設計因子)已在塑膠管協會(PPI)的TR-9/2002中詳細指明。用來計算該管的壓力級之CPVC水管的安全性因子由PPI詳細出為0.5。因此，使用在此專利說明書及申請專利範圍中之安全性因子在全部實施例中皆為0.5。若未來該安全性因子由合適的標準組織改變時，則該管之壓力級將根據上述式改變。
使用在82.2℃(180℉)下於約190小時至600小時間所製得的測量之可信性與並無指出在何種特定的連續壓力下進行該測試(參見第9欄，第55-59行)結合，在該'497專利中明顯沒有爭議，因為在該闡明性實施例中的目標顯示出尚未滿足或超過在100,000小時截距處1000磅/平方英吋(6.89百萬帕)之最小HDB要求(如由ASTM D 2846詳細指出)，而是僅獲得長時間靜水應力破裂(LTHS)的近似指示。
在來自該'497專利之隨後的每個實施例中，將該實質上由100份68.5重量%的Cl及摻合的成分所組成之化合物形成測試用飾板，及習知地擠壓成19毫米(")SDR-11管二者。前驅物PVC(從其製得68.5重量%的CPVC)之I.V.為0.90。
在該'497專利的實施例1中，使用CPVC與9份之衝擊改質劑(換句話說，「具有蕭而D硬度44之ABS接枝共聚物」，大概為苯乙烯及丙烯腈在聚丁二烯上的接枝共聚物(參見第6欄，第28-30行))、2.2份之潤滑劑(聚乙烯「PE」及聚環氧乙烷「PEO」，參見第7欄，第39-40行)及5份之二氧化鈦(指為顏料，參見第7欄，第60-61行)擠壓。並無二氧化鈦的顆粒尺寸之指示。在全部實施例中皆使用此潤滑劑與二氧化鈦的組合。該化合物產生一具有缺口式艾氏衝擊強度9.5呎‧磅/英吋(507.1焦耳/公尺的缺口)的缺口、拉伸模數為342,200psig(2,359百萬帕)及抗拉強度為7,745磅/平方英吋(53.39百萬帕)之飾板。該管指出1,242磅/平方英吋(8.562百萬帕)之預測的100,000小時截距。雖然該衝擊強度及100,000小時截距似乎優良，但該管無法滿足由ASTM D-2846所要求的最小拉伸模數。
要注意的是，因為於82.2℃(180℉)下在約190小時至600小時間之時期製得在該'497專利中的測量(參見第9欄，第55-59行)，此實施例1或任何其它實施例皆未指出如在ASTM D 2837-01中詳細指出的預測HDB值之100,000小時截距。
在該'497專利的實施例2中，該CPVC與7份之與在實施例1中所使用相同的衝擊改質劑擠壓。減少2份的改質劑可產生抗拉強度8,088磅/平方英吋(5.575百萬帕)、拉伸模數390,800磅/平方英吋(2,694百萬帕)；跌落衝擊強度34.9呎‧磅(47.3牛頓-公尺)(未描述出其如何測量)。該化合物具有差的加工特徵及視為不合適於擠壓。所預測的100,000小時截距為1,365磅/平方英吋(9.410百萬帕)。
在該'497專利的實施例3中，該CPVC與9份CPE擠壓且無衝擊改質劑，其它成分相同。結果為該飾板具有抗拉強度7,956磅/平方英吋(54.84百萬帕)、拉伸模數346,000磅/平方英吋(2,385百萬帕)(其相對於實施例1增加)及艾氏衝擊1.9呎‧磅/英吋(101.4焦耳/公尺)(其低於實施例1及2)。跌落衝擊強度為21.1呎‧磅(28.6牛頓-公尺)，但是未描述出其如何測量。所預測的100,000小時截距僅有161磅/平方英吋(1.09百萬帕)，其顯示出CPE濃度在該管之爆破強度上具有大的效應。
在該'497專利的實施例4中，該CPVC與2份CPE擠壓且無衝擊改質劑，其它成分相同。結果為該飾板具有抗拉強度8678磅/平方英吋(59.82百萬帕)及拉伸模數393,000磅/平方英吋(2,709百萬帕)。缺口式艾氏衝擊強度為0.7呎‧磅/英吋(37.36焦耳/公尺的缺口)的缺口。跌落衝擊值為5呎‧磅(6.7牛頓-公尺)(如何測試或所使用的ASTM測試未描述)；在40℉(4.4℃)下之延展性為12呎‧磅(16.25牛頓-公尺)。該化合物難以進行所要求的延展性測試。該管無法滿足ASTM D 2846之要求。該100,000小時截距為535磅/平方英吋(3.688百萬帕)。
在該'497專利的實施例5中，該CPVC與2份的CPE及7份的甲基丙烯酸酯丁二烯苯乙烯(MBS)衝擊改質劑(蕭而D 42)擠壓，其它成分相同。MBS樹脂定義為「甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯接枝在聚丁二烯或苯乙烯-丁二烯橡膠上之接枝共聚物」('497，第6欄，第34-36行)。結果為該飾板具有HDT 99℃；抗拉強度8,089磅/平方英吋(55.76百萬帕)；拉伸模數360,600磅/平方英吋(2,485百萬帕)；及缺口式艾氏衝擊強度7.7呎‧磅/英吋(411焦耳/公尺缺口)的缺口。該管之100,000小時截距為1,170磅/平方英吋(8.06百萬帕)(滿足ASTM D 2846要求)，但是該管不滿足最小HDT要求。此已描述出2份CPE與7份特別的MBS(非ABS)衝擊改質劑組合難以滿足HDT要求。現在已發現此在新穎的較佳CPVC化合物中之MBS接枝共聚物衝擊改質劑容易滿足在該'497專利中詳細指出的HDT要求。
在該'497專利的實施例6中，該CPVC與2份CPE及7份ABS衝擊改質劑(蕭而D64)擠壓，其它成分相同。變化該衝擊改質劑之化學結構及硬度(相對於實施例5)提供該飾板具有HDT 100℃；抗拉強度8,352磅/平方英吋(57.57百萬帕)；拉伸模數450,300磅/平方英吋(3,104百萬帕)；及缺口式艾氏衝擊強度2.0呎‧磅/英吋(106.7焦耳/公尺缺口)的缺口。該管之100,000小時截距為1,306磅/平方英吋(9.003百萬帕)(滿足ASTM D 2846要求)，但是其冷溫度延展性令人不滿意。
該'497專利的實施例7提供該管之最好模式，其中該管從一包含100份的CPVC、2份的CPE及7份的衝擊改質劑(換句話說，「具有蕭而D硬度44的ABS接枝共聚物」，大概為苯乙烯及丙烯腈在聚丁二烯上的接枝共聚物(參見實施例1)之化合物擠壓，其它成分相同。該飾板具有HDT 101℃、抗拉強度7,997磅/平方英吋(55.13百萬帕)、拉伸模數363,500磅/平方英吋(2,505百萬帕)及缺口式艾氏衝擊強度7.7呎‧磅/英吋(411焦耳/公尺的缺口)的缺口。該管的100,000小時截距為1,242磅/平方英吋(8.562百萬帕)(超過ASTM D 2846之要求)；其延展性令人滿意及符合ASTM D-1784的要求。要注意的是，雖然其HDT 101℃符合單元等級2-4-4-4-7的要求，但其不符合單元等級2-4-4-4-8的HDT要求。
因為該'497專利的此實施例7顯現出最好模式，已決定重覆該實施例(如在該實施例中的描述所允許般一樣最好)與在獲得100,000小時截距前延伸超過至少10,000小時的測試。現在，本發明人已發現最有效的衝擊改質劑為於本文中所詳細明的那些，使用最有效之一(換句話說，布連戴斯(Blendex)338(ABS接枝共聚物))來複製該'497專利的實施例7。
為了改良該管以便其滿足「在100,000小時處至少1250磅/平方英吋」之HDB要求和單元等級2-4-4-4-8的要求，在該CPVC化合物中留下2份之CPE濃度，因為此為在實施例7中所使用的濃度，且因為其主要作用為流動促進劑(其在濃度高於3份時於爆破強度上具有副作用)。根據一種特定商業可購得之接枝的「高橡膠」ABS接枝共聚物衝擊改質劑與另一種具有不同接枝之相同種類無太大不同效應的實驗觀察，已決定在測試進行時選擇一種(換句話說，布連戴斯338)及僅變化其使用量。因此，使用6份的布連戴斯338與2份的CPE之組合。該衝擊改質劑具有蕭而D硬度44(在22℃下測量)(ASTM D 2240)。
目前，以下列方式配製呈鐵管尺寸(IPS)之布雷日馬斯特(BlazeMaster)CPVC SDR-13.5管：在已配製使用於已出售用於灑水器系統，以控制在辦公室及住宅建築物、倉庫及其它封閉空間中的失火之擠壓管的化合物中，每100份的「高Cl含量」CPVC使用4份的布連戴斯338衝擊改質劑。此用於灑水器系統之管係以SDR-13.5來裝配，以滿足ASTM F-442的尺寸要求及UL-1821的壓力要求(其要求該管支撐1.307百萬帕(175磅/平方英吋)＠65.5℃(150℉)的最大操作壓力)。因為該高Cl含量提供容易滿足ASTM F-442的要求之期望的高HDT，且亦容易滿足相當低的溫度要求，並無較大的安全性顧慮。當在ASTM D 2837-01下測試布雷日馬斯特管時，其滿足在100,000小時處HDB 1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)之要求；因為該用於灑水器系統的管不使用於家庭及工業的熱及冷水，未在ASTM D 2846下測試布雷日馬斯特管。但是，布雷日馬斯特管係從不滿足至少2-4-4-4-7的單元等級之材料製得。
問題：
雖然現在已出售的CPVC管滿足ASTM D 2846之單元等級要求(2-3-4-4-7)，該管在100,000小時處的1000磅/平方英吋(6.89百萬帕)HDB可提供該管之性能少於安全性的最理想邊緣，其中該性能需要滿足在提高壓力(690千帕(100psig))及溫度(82.2℃(180℉))之所描述的條件下持續使用超過50年之要求。該管之安全性及性能為其HDB及缺口式艾氏衝擊強度的函數。已決定嘗試對尋找比ASTM D 2846要求高的性能安全性程度之使用者提供一可保証在持續使用上具有比現在可獲得的CPVC管所提供之安全性及信賴度大的CPVC管。將藉由提供一比現在要求的單元等級還高之管來提供較大的安全性及信賴度，其中該管將滿足在ASTM D 2837的表1中所詳細指明之1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)HDB的較高標準(較佳超過其)。更佳的是，該管將滿足前述較高的標準，且亦具有缺口式艾氏衝擊強度及退火的HDT二者高於由隨意選擇的高橡膠接枝共聚物衝擊改質劑所提供者。在100℃下達成退火該飾板24小時。
若該CPVC化合物可再配製以提供具有比所要求的壓力級高25%(HDB 1250磅/平方英吋對HDB 1000磅/平方英吋)之管時，則SDR-11管可提供較高的安全性極限。另一方面，若使用者滿足由ASTM D 2846之要求所給予的安全性極限時，則使用者可使用具有較薄的壁厚之SDR-13.5管，其將提供比相同直徑但是較厚的壁厚之SDR-11管較高的流動及較低的壓力降。同樣地，該SDR-13.5管之重量將較輕及需要較少的CPVC材料來製造該管。較輕的重量將使得該管較易安裝及運送。
解答：
由於費力的試錯法(包括超過數年的連續實驗)，從顯現在下列之測試所累積的資料指出，從所顯露僅在先述技藝調配物中進行少許改變之組合產生出乎意料的效應。特別是，已發現從下列物質製得具有Cl範圍從66.5至70重量%之高Cl含量CPVC：將具有0.88之最小I.V.的聚(氯化乙烯)聚合物(PVC)，與從5phr(每100份的CPVC聚合物所含之份數)至6phr具有特定結構的特別「高橡膠」衝擊改質劑、1.25-3phr安定劑(較佳為有機錫安定劑，可選擇性與該安定劑相結合著使用一共安定劑，其中該共安定劑諸如羧酸鹽、磷酸二鈉、檸檬酸鈉、沸石及水滑石為合適)、1.5-3phr的CPE及1-7phr(較佳3-5phr)的填料結合。該填料為具有一級顆粒直徑範圍從約0.01微米至少於3微米且約90%的顆粒在範圍從約0.01微米至少於2微米之碳黑或二氧化鈦填料較佳，使用從0.1-1phr的抗氧化劑較佳，從1.3-3.5phr潤滑劑，及使用習知範圍之其它習知使用的成分(諸如，加工助劑及顏料)，以上可對該問題提供解答。再者，該有效的衝擊改質劑為一種需要其橡膠含量在範圍從多於50重量%至少於90重量%(較佳為60-85重量%)之接枝共聚物，且當其為一接枝共聚物時，該接枝含量為剩餘者。
該以關鍵量的丙烯腈-苯乙烯在聚二烯橡膠上之接枝共聚物再配製的CPVC化合物不僅提供該飾板具有缺口式艾氏衝擊強度至少5呎‧磅/英吋(266.9焦耳/公尺)(取代要求的1.5呎‧磅/英吋(80.1焦耳/公尺))，而且該飾板及管亦滿足單元等級2-4-4-4-8(取代較低的單元等級2-3-4-4-7)的全部其它性能要求。特別是，從該CPVC化合物所製得的管滿足在100,000小時截距處具有HDB至少1250磅/平方英吋之要求。
於本文中詳細指出的擠壓化合物在該CPVC中的Cl濃度上，及與其它成分組合著使用之一或多種特定的衝擊改質劑之量上均被嚴密地限定在嚴苛的極限內。該CPE的濃度保持與在該'497專利之實施例7中所描述的最好模式相同。因為其它成分每種的濃度皆未揭示在該'497專利中，它們以在下列詳細指出的窄範圍中使用，以便獲得想要的結果。
該等成分(包括使用具有高Cl含量的CPVC及較少改質劑)之組合未預期地產生具有HDB比要求高至少25%(如根據ASTM D 2837之要求測量)及衝擊強度比使用7重量份的衝擊改質劑所獲得者高之擠壓的CPVC管；及該新穎的管取得單元等級2-4-4-4-8之資格。
 發明概述
雖然該'497專利描述出欲使用具有Cl含量在最佳範圍從65重量%至69重量%之CPVC，已發現當該Cl含量少於66.5重量%時，使用在下列詳細指出的關鍵量之衝擊改質劑所配製的CPVC無法提供HDB大於1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)，且無法將該管的品質保持在單元等級2-4-4-4-8。為了滿足單元等級2-4-4-4-8及在100,000小時截距處的HDB至少1250磅/平方英吋之要求，關鍵的Cl含量需要在範圍66.5重量%至70重量%，已發現Cl含量愈高(但是不高於70重量%)愈好，其限制為該化合物的其它成分包含在所描述的量中。
在CPVC化合物中的衝擊改質劑之量減少將減低衝擊強度(由缺口式艾氏衝擊測量)及增加擠出物的抗拉強度，但是與HDB無關。但是，已在較佳的具體實例中發現，藉由將該CPE含量維持在每100重量份的CPVC聚合物從1.5至3重量份之範圍，及在該化合物中CPVC僅包含範圍從5至6phr(每百份所含的份數)之高橡膠衝擊改質劑，該擠壓管滿足在100,000小時截距處1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)的HDB，進一步提供該化合物包含範圍從1-7phr(較佳3-5phr)的填料(上述描述的尺寸範圍之二氧化鈦或碳黑較佳)與1.25-3phr的安定劑(較佳為有機錫安定劑，選擇性與一共安定劑)及1.3-3.5phr的潤滑劑之組合。若使用共安定劑時，使用從0.1至1.0phr較佳及從0.1至0.5phr更佳。如在該'497專利中看見，使用9份CPE(非接枝共聚物)作為衝擊改質劑無法提供用於想要的管之可接受的CPVC化合物。
雖然於本文中詳細指出的接枝共聚物衝擊改質劑已描述在該'497專利中，但其使用的量非常高，即使亦使用於本文中詳細指出的使用量之剩餘成分。
再者，迄今為止，仍缺乏考慮使用習知小量之其它需要的二級成分(CPVC為一級成分)(諸如，填料、安定劑、加工助劑、潤滑劑、抗氧化劑及Tg提高添加劑)可獨自地釋放出每種的特別功能，及提供每種特別成分的化學本質及所使用的量在衝擊強度、HDT及HDB上之結合效應。
由於高Cl含量與關鍵指明的特別衝擊改質劑、有機錫安定劑、惰性填料及CPE量之組合的出乎意料的效應，可製造出具有額定直徑範圍從英吋(15毫米)至6英吋(15.24公分)，且從具有缺口式艾氏衝擊強度至少5呎‧磅/英吋(266.9焦耳/公尺)的缺口及HDB大於1250磅/平方英吋(8.62百萬帕)之材料製得的SDR-11管及SDR-13.5管二者。該SDR-11管提供比僅需要滿足HDB 1000磅/平方英吋(6.89百萬帕)之管大至少25%的強度，即使其亦可滿足單元等級2-4-4-4-8的要求。對該管在100psig(0.69百萬帕)及180℉(82.2℃)下連續使用超過時期50年，現在滿足單元等級2-3-4-4-7及HDB 1000磅/平方英吋(6.89百萬帕)的管來說，該新穎的CPVC化合物保証比所要求者大的安全性因子。因為該管之抗拉(箍向)強度及爆破強度與其是SDR-11或SDR-13.5無關，該新穎的管可以任一種含有該再配製的化合物者來製造。經擠壓的SDR-13.5管(具有鐵管規格(IPS))亦滿足在ASTM D 1784中對單元等級2-4-4-4-8之要求。特別是，現在可擠壓出具有額定直徑範圍從0.5英吋(15毫米)至6英吋(15.24公分)之管(不論在CTS或IPS及清單(schedule)40或80中)及提供大於所要求至少25%的安全性因子。
已發現該CPVC化合物的每種關鍵成分(組合)之小改變在經擠壓的CPVC管之物理性質上會產生未預期地大的改變，將明瞭的是，僅有一或二種關鍵成分小改變將不會類似於全部小改變的組合所達成之改良想要的物理性質。測量在退火後使用來製得於本文詳細指出的新穎管之化合物的HDT性質，除非其它方面詳細指出。除了HDT外，在未退火的樣品上測量全部其它性質。因為如所製造的管未經正常退火，可從一管切割出樣品並退火以檢查使用來製得該管之材料的性質。可藉由讓該樣品曝露至100℃ 24小時來完成退火。可使用不同時間及溫度來退火該樣品，只要其能解除產生自加工的材料之內部應力。為了評估該材料在製成管前之HDT性質，首先將該材料塑成一飾板及從該飾板切割出樣品及如上述描述般退火。
較佳具體實例的詳細說明
因為在製造時的正常變化，SDR-11管可不具有精確為壁厚11倍的外徑，且此亦適用於SDR-13.5管。該SDR藉由以該管的平均外徑除以最小壁厚度來決定，如描述在ASTM D 2846中。例如，SDR-11，1英吋管具有最小壁厚度0.102英吋(2.59毫米)與製造容忍度+0.020英吋(+0.51毫米)及平均外徑(O.D.)1.125英吋(28.6毫米)與製造容忍度±0.003英吋(±0.08毫米)。這些數值提出在ASTM D 2846標準中。當具體指定CTS尺寸管的尺寸時，在ASTM D 2846中使用名稱「管子(tube)」。在此專利說明書及申請專利範圍中，使用名稱「管(pipe)」及其包括當其描述CTS及IPS尺寸二者時的名稱「管子」及「管」。除了美國外的國家會需要稍微不同的標準。遵從該適當的標準允許該管以適當的SDR設計出售。此亦適用於本文所提及的其它SDR尺寸管，也就是說，所分派的SDR數目以所認可在製造時之標準變化為基礎。
使用在該化合物中的CPVC：
具有Cl含量從66.5重量%-70重量%的嚴苛範圍(較佳範圍從約67至68重量%)之CPVC來自具有I.V.(如在ASTMD 1243中所描述般測量)至少0.88及較佳範圍從0.88至約1.05之聚(氯化乙烯)(PVC)。從PVC及用於CPVC管之調配物來製造CPVC的方法描述在美國專利案號2,996,049、3,100,762、5,194及5,591,497中，尤其是，該等揭示以參考方式向那裹併入本文，如若完全提出於本文般。雖然該CPVC的Cl濃度及該前驅物PVC的I.V.需要在前述的窄範圍中以滿足單元等級，用來配製該用於新穎管之CPVC化合物的CPVC樹脂之密度或Tg不必各別為在25℃下從1.56-1.61克/立方公分及從120℃-150℃(藉由示差掃描卡計(DSC)測量)的嚴密嚴苛範圍，只要該Cl濃度及I.V.保持在上述描述的範圍內。較佳的CPVC組成物具有該組成物的至少80重量%(較佳為85重量%及更佳為約86重量%)作為CPVC樹脂。
該缺口式艾氏衝擊強度對二種CPVC聚合物(每種具有相同分子量(即，I.V.))的不同氯含量之靈敏度已在下列表1中明瞭，其中在二個批次編碼的CPVC化合物配方中之成分以重量份提出。在第一列的第一批次中，該Cl濃度為67.3重量%；同時在第二列中，其為66重量%。每個批次皆包含4重量份的次微米(<1微米)二氧化鈦顆粒，除了第二批次亦包含0.16重量份的次微米碳黑顆粒以提供顏色，使得容易以視覺鑑別出由稍微較低的氯濃度所製得之飾板外。
缺口式艾氏衝擊強度對二種CPVC聚合物(每種具有基本上相同67.3重量%的Cl濃度)之I.V.的靈敏度已在下列表2中表明，其中該等成分如上述對表1之描述般以重量份提出。在第一列的第一批次中，I.V.為0.92；同時在第二列中，其為0.79。每個批次皆包含4重量份的次微米二氧化鈦顆粒，除了第二批次亦包含0.16重量份的次微米碳黑顆粒以提供顏色，使得容易以視覺鑑別出由較低I.V.所製得的飾板外。
使用在較佳的CPVC化合物中之CPE：
所使用之氯化的聚乙烯(CPE)為一種自具有實質上線性結構的聚乙烯之經氯化所產生的橡膠似材料。該聚乙烯可藉由多種方法氯化，包括水性懸浮液、溶液或氣相。製備CPE之方法實施例可在美國專利案號3,563,974中找到。使用水性懸浮液方法來形成CPE較佳。該CPE包含32重量%至40重量%的氯且具有重量平均Mw範圍在120,000-400,000道耳吞間較佳。已發現藉由將CPE含量範-圍限制在每100重量份CPVC含1.5至3份可維持流動提高效應，同時減少在爆破強度上的副作用。
下列表3提出在三個批次編碼之CPVC化合物配方中的成分之重量份，其中在第一列的第一批次中僅包含1份CPE；在第二及第三列之其它二個批次中，每個各別包含2及3份。每個批次皆包含4份的次微米二氧化鈦顆粒，除了第一批次亦包含0.16份的次微米碳黑顆粒以提供顏色使得容易視覺鑑別外。
使用在較佳的CPVC化合物中之"高橡膠"衝擊改質劑：
較佳的衝擊改質劑為ABS或MBS接枝共聚物。這些特定的衝擊改質劑(範圍從5phr至6phr)提供較高的衝擊強度及1250磅/平方英吋HDB(8.62百萬帕)的爆破強度，其比據稱在該'497專利的實施例7中以7phr使用之未經鑑別的衝擊改質劑所獲得者高。
ABS改質劑通常藉由在乳液中讓苯乙烯及丙烯腈單體接枝到聚丁二烯橡膠或苯乙烯-丁二烯橡膠基材上而製備。在ABS衝擊改質劑上的進一步訊息可在由倫納德(Leonard)I.那斯(Nass)所編輯的PVC百科全書第二版(馬賽爾蝶克有限公司(Marcel Dekker Inc.)，N.Y. 1988，第453-459頁))中找到。商業可購得在聚丁二烯橡膠上的ABS接枝共聚物包括布連戴斯338(化土拉(Chemtura))及拜莫德(Baymod)A52(蘭誰施(Lanxess))。
MBS衝擊改質劑為一種接枝共聚物，其通常藉由於聚丁二烯或聚丁二烯-苯乙烯橡膠存在下，聚合甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與其它單體之混合物來製備。在MBS衝擊改質劑上的進一步訊息可在由倫納德I.那斯所編輯的PVC百科全書第二版(馬賽爾蝶克有限公司，N.Y. 1988，第448-452頁)中找到。商業可購得的MBS衝擊改質劑包括卡內艾斯(Kane Ace)B-564(卡內卡(Kaneka))及帕拉羅依德(Paraloid)BTA 751U(隆及哈斯(Rohm and Haas))及帕拉羅依德BTA 751。
已發現具有除了上述描述的那些外之結構的高橡膠衝擊改質劑(其使用量在ABS及MBS衝擊改質劑詳細指出的範圍內)在衝擊性質上具有副作用，如使用帕拉羅依德KM-330由在下列表4中所提出之性質明瞭。
安定劑：
已發現量範圍從1.25phr至3phr的有機錫安定劑最有效，所使用之量依所選擇的特別有機錫化合物而定。這些安定劑包括商業可購得的硫醇烷基錫、羧酸烷基錫及順丁烯二酸烷基錫，如來自化土拉的碼克(Mark)292、碼克292S及碼克17 MOK-A；及以(2-乙基己基巰醋酸)單及二烷基錫系統之組成物為主的安定劑，如可從阿凱馬(Arkema)商業購得之蛇莫萊特(Thermolite)31、蛇莫萊特31HF及蛇莫萊特890F。可選擇性與該安定劑相關聯地使用一量從0.1至1.0重量份(從0.1至0.5重量份較佳)之共安定劑。合適的共安定劑包括羧酸鹽、磷酸二鈉、檸檬酸鈉、沸石及水滑石。沸石為最佳的共安定劑，只要其具有小顆粒尺寸(如在下列對惰性填料之描述)。
僅在安定劑的量上稍微不同所顯露之效應在缺口式艾氏衝擊強度上具有不成比例的副作用，如由顯現在下列表5中之資料明瞭，其中在二個批次編碼的CPVC化合物配方中之成分以重量份提出，其中第二列的第二批次包含1份的錫安定劑，第一批次包含2.4份。每個批次皆包含4份的次微米二氧化鈦顆粒，除了第二批次亦包含0.16份的次微米碳黑顆粒以提供視覺鑑別外。
惰性填料：
惰性填料包括任何具有一級顆粒直徑範圍從約0.01微米至少於3微米，且至少約90%的顆粒(以體積%計，如藉由雷射光散射測量)在範圍從約0.01微米至少於2微米及不與在該CPVC組成物中之任何其它成分反應的小顆粒尺寸材料。該惰性填料包括二氧化鈦、碳黑、二氧化矽及黏土(諸如，奈米黏土或蒙脫石)。應該避免包含鐵化合物的填料，因為鐵會對CPVC有害。較佳的惰性填料為二氧化鈦及碳黑，其量及顆粒尺寸範圍提供在上述，其可提供具有想要的單元等級之管；及當使用該填料與高橡膠接枝共聚物衝擊改質劑時，該組合亦提供想要的HDB。甚至小部分(12.5重量%)的大顆粒(以二氧化鈦加上沸石之總重量為準)具有平均顆粒尺寸3微米，剩餘在範圍從0.01微米至1微米的小顆粒亦會產生不能接受地低的缺口式艾氏衝擊強度，如在下列表6中所示。在每個批次編碼下所編列出之量指示出在該批次中的成分為"重量份"及以每100重量份的CPVC樹脂所含之重量份表示。該二氧化鈦顆粒為小顆粒；該沸石顆粒為大顆粒。提供在缺口式艾氏衝擊強度下之其它物理性質基本上無變化。加入小量的次微米碳黑以提供容易的視覺鑑別。
在該CPVC化合物中的其它成分：
已發現該經擠壓的CPVC管之衝擊強度、HDT及HDB對所使用的每種二級成分之化學結構及量(使用者現在將預計變化該安定劑之化學結構及其所使用的量)的靈敏度將類似地在衝擊強度及HDB二者上製得差異。在每個實例中，該新穎的CPVC化合物基本上由該等成分以特定量的組合所組成，此組合產生一相當可靠地大於所要求的衝擊強度及HDB之最小值的值。更佳的是，該組合不會產生如此接近最小的值，而使得依賴滿足比現在所製造的CPVC管所要求之那些高的標準之管的使用者失去信賴。
抗氧化劑在加工及維修期間對保護該CPVC組成物有幫助。已發現最有效(較佳)的抗氧化劑為位阻酚類。
該位阻酚選自於下列：聚合的空間位阻酚；含有二環戊二烯及異丁烯的4-甲基-酚-反應產物；對-甲酚與二環戊二烯之丁基化的反應產物，其可商業購得，如來自大湖化學(Great Lakes Chemical)的羅溫諾斯(Lowinox)CPL、來自伊里歐肯(Eliokem)的溫史帶(Wingstay)L、來自德固薩(Degussa)的拉羅克斯(Ralox)LC；及空間位阻酚抗氧化劑，其可商業購得，如來自汽巴特殊化學(Ciba Specialty Chemicals)的俄加諾克斯(Irganox)1010、俄加諾克斯1076。
潤滑劑：
雖然所使用的潤滑劑量最好保持在特定的範圍內，該潤滑劑之型式不嚴密地嚴苛。典型的潤滑劑有二及三油酸酯之聚甘油類、聚烯烴(諸如聚乙烯、聚丙烯)及氧化的聚烯烴(諸如，氧化的聚乙烯)及高分子量蠟。
在包含特定成分的CPVC管化合物中使用其它成分較佳，諸如改良製程能力的加工助劑、提高玻璃轉換溫度(Tg)的添加劑及用於想要的著色之顏料，每種皆有其特別的理由，未預計到使用此其它成分會實質上影響該擠壓管的二種衝擊強度(HDT及HDB)。在技藝中熟知的此其它成分習知以小量使用，且若的確有的話，已良好接受對該擠壓管的單元等級或壓力級非為嚴密的關鍵。
雖然許多加工助劑已揭示在塑膠及橡膠協會：PVC加工國際會議(The Plastics and Rubber Institute:International Conference on PVC Processing)，4月26-28日(1983)，文件號17中，但下列較佳：丙烯酸聚合物，諸如聚(丙烯酸甲酯)；羧酸酯之衍生物；磷酸的衍生物；對酞酸酯；季戊四醇及偏苯三酸之衍生物。
塑化劑已揭示在席爾斯(Sears)及大畢(Darby)的塑化劑技術(The Technology of Plasticizers) ，第893-1085頁(約翰威利及宋斯(John Wiley & Sons)，紐約，1982)中。
典型的Tg提高添加劑包括可商業購得的SAN聚合物、PMMA及多種由隆及哈斯公司以帕拉羅依德商標出售且不同地識別為HT-510、EXL-4151、EXL-4171、EXL-4241及EXL-4261之聚醯亞胺類。
下列成分在該新穎的CPVC化合物中較佳且使用下列範圍：
範圍：
CPVC(66.5-70重量%的Cl)　100份
CPE*(32-40重量%的Cl)　1.5-3.0phr
有機錫安定劑　1.25-3.0phr
高橡膠衝擊改質劑　5-6phr
二氧化鈦/碳黑　1-7phr
潤滑劑　1.3-3.5phr
抗氧化劑　0.1-1phr
*CPE的重量平均分子量範圍從120,000至400,000道耳吞。
結合該化合物的成分及在漢薛爾(Henschel)混合器或帶狀摻合器中混合，及讓其成為立方體或遺留呈粉末形式。將粉末進料至單或較佳雙螺桿擠壓器及在溫度範圍從200℃-225℃下擠壓成管較佳。
擠壓器通常具有輸送設備(諸如，經由其充入材料的送料斗)、中間螺桿加工部分及最後模具(經由其，材料以擠出物形式排出)。更優良的是，使用低摩擦力尺寸製作，諸如測量盤或真空尺寸製作套筒。多螺桿擠壓器已廣泛地使用於管之擠壓。有二種多螺桿擠壓器型式：對轉型螺桿及共旋轉型螺桿。使用中的圓錐形雙螺桿、四螺桿及平行雙螺桿為較佳的對轉型多螺桿擠壓器。它們通常經重力或計量器進料。可使用共旋轉螺桿作為化合機器且其有時用於管的擠壓。在大部分實例中，輸出速率依擠壓器尺寸、驅動功率及螺桿設計而定。合適於熔融加工該CPVC組成物以製得本發明之管的機器特徵包括：
-能在低rpm下產生高扭力的擠壓器驅動/齒輪箱。
-真空排出以移除揮發物、濕氣及被捕捉的空氣。
-桶L/D至少16/1。
-能夠控制在5℉或較好內的溫度控制器。
-可準確控制的粉末計量供給螺桿。
在下列之新穎的管與該'497專利的實施例7之管的比較中，僅測量衝擊強度及爆破強度之臨界性質。藉由在ASTM所標示的壓力下，於180℉(82.2℃)處進行總共至少10,000小時之外插測量法來測量爆破強度，以便獲得如由ASTM D 2846所要求的100,000小時截距。測量全部其它性質，以決定每種CPVC化合物所取得的單元等級資格。
新穎的CPVC管-"(19毫米)CTS，SDR-11
如下配製用來擠壓此新穎的管之第一特定的CPVC化合物：
在漢薛爾混合器中，結合100重量份具有Cl含量67.3重量%衍生自PVC具有特性黏度0.92之CPVC，與2份CPE、6份布連戴斯338衝擊改質劑、2.4份有機錫安定劑、0.25份位阻酚及4份具有次微米顆粒尺寸的二氧化鈦、及2.0份上述詳細指出的潤滑劑；然後，在雙螺桿擠壓器中擠壓。
該第一CPVC化合物的飾板具有缺口至少5呎‧磅/英吋(266.9焦耳/公尺)的缺口式艾氏衝擊強度(ASTM D 256)；至少7,000磅/平方英吋的抗拉強度(ASTM-D 638)；至少2,482百萬帕(360,000磅/平方英吋)的彈性模數；在退至少2,482百萬帕(360,000磅/平方英吋)的彈性模數；在退火後，在264磅/平方英吋(1.82百萬帕)之負載下至少110℃的HDT(ASTM-D 648)；及該CPVC化合物通過ASTMD-1784對單元等級2-4-4-4-8之性能要求。
在表7中，該「測試化合物」由其編碼識別出所測試的化合物之批次。使用相同配方來化合多個批次，以對所測試的管獲得可信賴的HDB值。HT-10092及HT-10857-1每個批次使用與上述提供用於滿足單元等級2-4-4-4-8的全部要求之新穎的化合物相同之成分(特別是6phr布連戴斯338)來配製。「時間」為在損壞前樣品測試的實際小時數。在100,000小時截距處的「磅/平方英吋」值為由液體靜力設計基礎(HDB)所定義之外插的爆破強度。
來自'497專利的實施例7之CPVC管"(19毫米)CTS，SDR-11：
複製如在該'497專利的實施例7中詳細指出以提供擠壓管之第二CPVC化合物，其如下配製：
將100重量份具有Cl含量68.5重量%衍生自PVC具有特性黏度0.90之CPVC，與2份的CPE及7份的布連戴斯338(現在發現為最有效)；2.2份的PE及PEO；2.4份的有機錫安定劑(參見'497第7欄，第47行)；2.0份與使用來製造第一CPVC化合物相同之潤滑劑；及5份的二氧化鈦(與詳細指出以製得第一CPVC化合物相同的次微米尺寸範圍，然而該尺寸範圍在該'497專利中未詳細指出)結合；及在漢薛爾混合器中摻合及在雙螺桿擠壓器中擠壓。
該第二CPVC化合物的飾板具有缺口7.7呎‧磅/英吋(411焦耳/公尺)的缺口式艾氏衝擊強度(ASTM D 256)；7,997磅/平方英吋的抗拉強度(ASTM-D 638)；至少363,500磅/平方英吋的彈性模數；沒有退火，在264磅/平方英吋(1.82百萬帕)之負載下至少101℃的HDT(ASTM-D 648)。從該第二CPVC化合物所製得之管通過ASTM D-1784對單元等級2-4-4-4-7的性能要求。
測試部分的擠壓管超過600小時。在100,000小時截距處之「磅/平方英吋」值為由液體靜力設計基礎(HDB)所定義的外插爆破強度。
熟知技藝之人士已知當時間流逝過600小時時，在600小時後所評估的100,000小時截距減少。在該管之連續測試上，該截距將低於ASTM D 2837的1200磅/平方英吋要求。更如上述描述的SDR等級，在ASTM D 2837中對HDB之標準不為一精確的數目。1000磅/平方英吋的LTHS值在960至1190磅/平方英吋之範圍內；及對1250磅/平方英吋來說，其範圍從1200至1520磅/平方英吋。因此，在此專謂著其在1200至1520磅/平方英吋的範圍內，如根據ASTM D 2837。
使用來自該'497專利之實施例5的MRS接枝共聚物來擠壓出第三CPVC管-2.54公分(1")額定直徑，SDR-11：
使用與在實施例7中相同的成分來配製實施例5之化合物，除了實施例5使用7份MBS接枝共聚物衝擊改質劑取代使用布連戴斯338接枝共聚物(在上述複製該’497專利之相同實施例中使用，因為現在已發現布連戴斯338為最有效的衝擊改質劑之一)外。
雖然缺口式艾氏衝擊強度優良(441焦耳/公尺的缺口，或7.7呎‧磅/英吋的缺口)，但該實施例5管已描述出難以滿足101℃的HDT要求。
比較上，6phr的MBS接枝共聚物咸信與在實施例5中所使用的相同，及如在新穎的CPVC化合物中詳細指出之其它成分，該擠壓管滿足單元等級2-4-4-4-8的HDT要求和全部其它要求。此外，其滿足在100,000小時截距處至少1250磅/平方英吋的HDB。
下列表9提出使用來擠壓出管的化合物之組成物，其中該管在2650小時及7493小時後測試。雖然該測試時期比更想要的10,000小時短，但因為其為現在可獲得中最好且比在該'497專利中所使用的測試時期長數倍，來自較短的測試時期之資料的外插之預計的HDB提出在表10中。
使用於該化合物中，在上述提出的尺寸內之次微米二氧化鈦的量之效應在抗拉強度、HDT及彈性模數上具有相對較小的效應，但是在衝擊強度上有大的效應，如由在下列表11中所提出之資料明瞭。
雖然此專利說明書已集中在SDR-11及SDR-13.5管上，已了解可以本發明之CPVC組成物製得其它SDR等級管。這些包括(但不限於)SDR-7、SDR-9、SDR-11、SDR-13.5、SDR-17、SDR-21、SDR-26及SDR-32.5。同樣地，可以本發明之CPVC組成物來製造清單40及清單8(管(IPS尺寸)。
根據此專利說明書所製得的新穎管可使用在用於住宅、商業或工業配管系統之管道系統中。多種管長度可與多種管配件組合在一起。接附管與配件的最佳方法可使用黏著劑，諸如溶劑黏合。對該CPVC管來說，該溶劑黏合將包含CPVC樹脂。
因此，已提供以新穎的CPVC化合物所製得的新穎管之普遍討論(二者已詳細描述)，且已使用製造及使用其的最好模式之特定闡明來闡明該管及化合物；將明瞭的是，最好模式之特定闡明來闡明該管及化合物；將明瞭的是，該新穎的管已對困難的問題提供有效的解決。因此要了解的是，不欲由所闡明及討論的特定具體實例強加過度的限制，特別是，該新穎的管不受盲從地信奉於本文所提出的細節所限制。

Claims (15)

  1. 一種具有標準尺寸比率為11或13.5之CPVC管，其係以CPVC組成物製得，其中該管滿足在100,000小時截距處根據ASTM-D 2837-01在82.2℃(180℉)下測量的至少1250磅/平方英吋(8.62MPa)的液體靜力設計基礎(HDB，hydrostatic design basis)，其中該管具有至少2-4-4-4-7之單元等級及具有使用0.5之安全性因子計算的如下壓力級(pressure rating)：如果該管具有13.5的標準尺寸比率，該壓力級為至少790.8kPa(100psig)壓力級；如果該管具有11的標準尺寸比率，該壓力級為至少963.2kPa(125psig)壓力級；其中該CPVC組成物係包含下列成分：(a)100重量份的CPVC樹脂，其中該CPVC樹脂具有在66.5重量%至70重量%的範圍內之氯含量並從具有至少0.88的特性黏度之PVC所製得；(b)5至6重量份的衝擊改質劑，其為具有聚二烯橡膠骨架與接枝至該聚二烯橡膠骨架的苯乙烯、丙烯腈及/或丙烯酸酯單體之接枝共聚物；(c)1至7重量份的惰性填料；(d)1.3至3.5重量份的潤滑劑；(e)1.25至3重量份的有機錫安定劑；及(f)1.5至3重量份之氯化聚乙烯；其中該CPVC組成物具有至少5.0呎．磅/英吋(266.9焦耳/公尺)的缺口之缺口式艾氏衝擊強度。
  2. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該管具有單元等級2-4-4-4-8。
  3. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該管係由至少80重量%CPVC樹脂組成。
  4. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該管由至少85重量%CPVC樹脂組成。
  5. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該聚乙烯具有在32重量%至40重量%之範圍內之氯含量及具有在120,000至400,000道耳吞之範圍內之重量平均分子量。
  6. 如申請專利範圍第5項之CPVC管，其中該CPVC組成物進一步包含0.1至1重量份的抗氧化劑。
  7. 如申請專利範圍第6項之CPVC管，其中該CPVC組成物顯示至少7,000磅/平方英吋(48.3百萬帕)之抗拉強度、至少360,000磅/平方英吋(2,482百萬帕)之彈性模數、及在沒有退火且在264磅/平方英吋(1.82百萬帕)負載下至少100℃之熱變形溫度(HDT)。
  8. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該衝擊改質劑為一具有聚丁二烯橡膠骨架與接枝至該骨架的苯乙烯及丙烯腈之接枝共聚物。
  9. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該衝擊改質劑為一具有聚丁二烯橡膠骨架與接枝至該骨架的甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯之接枝共聚物。
  10. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該衝擊改質 劑為一具有苯乙烯-丁二烯橡膠骨架與接枝至該骨架的甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯之接枝共聚物。
  11. 如申請專利範圍第1項之CPVC管，其中該填料係選自由碳黑及二氧化鈦所組成之群，其中該填料具有在0.01微米至3微米之範圍內之一級顆粒尺寸(primary particle size)，其中該顆粒的90%在0.01微米至2微米之顆粒尺寸範圍內。
  12. 一種管道系統，其由多種長度的如申請專利範圍第1至11項中任一項之CPVC管與多種CPVC管配件組成。
  13. 一種氯化聚氯乙烯組成物，其包含：(a)100重量份的CPVC樹脂，其中該CPVC樹脂具有在66.5重量%至70重量%之範圍內之氯含量並從具有至少0.88的特性黏度之PVC所製得；(b)5至6重量份的衝擊改質劑，其為一具有聚二烯橡膠骨架與接枝至聚二烯橡膠骨架的苯乙烯、丙烯腈及/或丙烯酸酯單體之接枝共聚物；(c)1至7重量份的惰性填料；(d)1.3至3.5重量份的潤滑劑；(e)1.25至3重量份的有機錫安定劑；及(f)1.5至3重量份之氯化聚乙烯；其中該組成物當壓塑成飾板(plaque)時顯示至少266.9焦耳/公尺(5呎．磅/英吋)缺口之缺口式艾氏衝擊強度、至少48.3百萬帕(7,000磅/平方英吋)之抗拉強度、至少2482百萬帕(360,000磅/平方英吋)之彈性模數、及在 退火且在1.82百萬帕(264磅/平方英吋)負載下至少110℃之熱變形溫度(HDT)，以滿足單元等級2-4-4-4-8之要求。
  14. 如申請專利範圍第13項之氯化聚氯乙烯組成物，其中該聚乙烯具有在32重量%至40重量%之範圍內之氯含量及具有在120,000至400,000道耳吞之範圍內之重量平均分子量。
  15. 如申請專利範圍第13項之氯化聚氯乙烯組成物，其呈一具有按在ASTM F 442中規定的選自由下列所組成之群的尺寸之擠壓管形式：SDR-7、SDR-9、SDR-11、SDR-13.5、SDR-17、SDR-21、SDR-26及SDR-32.5。
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