JPS58116128A - 架橋ポリオレフインパイプの接続法 - 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′ｉ、架橋ポリオレフィンパイプのつき合せ接続
の改良に関する。

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
がら、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には、従来、金属製の
接続部材を用いた、所謂、メカニカル・ジ３インドが採
用されて来ていたが、メカニカル・ジヨイントはコスト
高などの問題があることから、有機過酸化物を配合した
ポリオレフィン組成物からなる接着剤を接続すべきパイ
プ間に存在せしめ、加熱架橋してパイプ同士を接続する
方法が提案されている。ところでこの方法では接着剤の
架橋に長時間を要する重大な欠点がある。

ところで、本発明者らは、ポリオレフィンを特定の方法
で接着剤として使用するならば、該ポリオレフィン接着
剤を有機過酸化物で架橋させなくても架橋ポリオレフィ
ンパイプを捧めて強ｌ♂４に接続し得るとの従来の常識
を打破る予想外の事実を見出し本発明を完成するに至っ
た。

而して本発明は、短時間で架橋ポリオレフイノパイプを
強固に接続し得る特許請求の範囲に記載の新規な接続法
を提案するものである。

本発明においては接着剤の架橋工程が不要であるので接
続が短時間で行い得、しかも、後記実施例に示す通し、
多くの場合、その接続箇所は驚くべきことに、パイプ本
体より大きい耐内圧強度を有する。

本発明において、接続の対象となる架橋ポリオレフィン
パイプの構成材原料としてのポリオレフずンと接着剤と
してのポリオレフィンはいずれも同じ概念のものであっ
て、αオレフィン、た、！＝、ｔばエチレン、プロピレ
ン、フ゛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、・・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ｙなどが例示できる。特
に好ましいものは次にあげるものである。

（１）　　ＪＩＳ　　Ｋ　　６７６０で測定した密度Ｃ
ｆ／ｃｍ）即ちρが０．９１５〜０．９７０であり、か
つ下記の関係式を満足するＭ、Ｐ、（’Ｃ）を有するリ
ニヤ−ポリエチレン： ＭＰ（’Ｃ））５００Ｘρ−３４５ ここにＭＰ　（℃’）は神原、藤原編［高分子分析ハン
ドフ゛ラクＪ　３．．１５．１項、Ｐ１７８〜１８３（
昭和４０年）朝倉書店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。

（１１）　　次の一般式 ％式％ （ここに、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は水素、）・ロゲン、カル
ボキンル基、アルキル基、カルボキ７アルキル基）で示
されるラジカル重合性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、ノ・イミ・ツク酸又はそれらの無水物を
０００１〜１０重ｔ％程度コポリマー成分、グラフト成
分などとして含むαオレフィンの重合体　該αオレフィ
ンとしては、たとえばエチレン、プロピレン、ブテン−
１，４−ペンテン−１などの一種又は二種以上が用いら
れる。

特許、エチレン−マレイン酸共重合体（マレイン酸含有
量０．０１〜１重量％）、エチレン−アクリル酸共重合
体（アクリル酸含有量０．０１〜１重量ｑｂ）が好まし
い。

（ｌｉｔ）　　α−オレフイ７．７’ｃ＋！：えばエチ
レン、フロピレン、ブテン−１あ名いは４−メチルペン
テ／−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５〜３０重量％を有
するもの〃ｚ好ましい。

ＯＶ）　　０３〜ＣＩＯのα−オレフィン、たとえばプ
ロピレン、ブチ／−１、あるいは４−メチルベ／テン−
１、の少なくとも一種とエチレンとの共重合体であり、
かつＪＩＳ　　Ｋ　　６７６０で淵１定した密度が０．
９１５Ｐ／ｃｓ＋未満であり、Ｃ３〜Ｃ１ｏのα−オレ
フィンの含有量が０．５〜５０重量％程度のもの。更に
はジンクロペンタジエ／、メチルテトラヒドロインデン
、メチレンノルボーネン、エチリデンノルボーネン、１
．４ヘキサジエンなどの非共役ジエン及び／又は前記し
たエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物を０．０
１−１０重ｔ％程度コポリマー成分、グラフト成分など
として含むものも用いられる。特に好ましくはエチレン
−プロピレン−ジエン共重合体である。

本発明において上記したポリオレフィンは二種以上併用
してもよい。また、パイプと接着剤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、また、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
ンパイプは、上記ポリオレフィンを有機過酸化物架橋に
より、水架橋により、又は電子線の照射により、あるい
は更に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％以上、たとえば８０〜９５％の
高度架橋のいずれであってもよい。また、後記するパイ
プ接続時においては５〜５０％程度の低度架橋状態にお
さえておき、接続作業終了后追架橋を行ってゲル分率５
０％以上の高度架橋とすることは好ましい。

特に、公知の水架橋ポリオレフィン、更には水架橋ポリ
エテレ／、たとえばポリエチレンをビニルトリメトキ７
シランと有機過酸化物により７ラン変性し、次いでｔ−
ブチル−錫−ジラウレートなどのシラノール縮合触媒の
存在下に水により架橋したもの、により構成された・く
イブが好ましい。

接着剤として用いるポリオレフィンは、上記したポリオ
レフィンの１種又は２種以上の混合物が用いられる。本
発明においては、ポリオレフィンのみで接着剤として使
用し得るので、他の添加剤を配合する必要はないが、今
要に応じて本発明の精神に逸脱しない限り他の添加剤を
配合してもさしつかえない。更に、本発明においてはポ
リオレフィンの有機過酸化物架橋による接着効果を期待
するものでないことは、前述の説明から理解されるとこ
ろであるが、このことは本発明で用いるポリオレフィン
接着剤に少量の、たとえばポリオレフィン１００部あた
り２部程度以下、の有機過酸化物であればこれを配合す
ることまで排除するものではない。更に、本発明で用い
るポリオレフィン接着剤は水架橋性であることはむしろ
好ましいことである。水架橋性のポリオレフィン接着剤
ｔ−用いてパイプ接続を行ったあと、接着剤たるポリオ
レフィンが水により架橋してもパイプ接続強度は低下せ
ず、むしろ高温度でのパイプ接続強度が向上する。その
際接着剤の水架橋は、パイプを稼動させつつ大気中の水
分やパイプ内を流れる水などで進行させると、水架橋工
程を別途設ける必要がなくて有利である。本発明で用い
るポリオレフィン接着剤は、ビニルトリメトキ７ノラン
、有機過酸化物などのンラン変性剤とｔ−ブチル−錫−
ジラウレートなどの７ラノ一ル縮合触媒の使用など公知
の方法で水架橋性としてよい。

本発明において、接続される２本のパイプの接続端面は
、両端面を接触したとき、多少の間隙は許容し得るとし
ても、できるだけ間隙を残さぬ様に予め切りそろえられ
る。たゾし、切り口は、必ずしもパイプ中心軸に垂直で
ある必要はなく、該軸に対して傾斜していてもよい。更
にパイプ両端面は間隙なく互に嵌合し得る凹凸を有して
いてもよい。

かく端面の切りそろえられ、かつ高温度に加熱されたパ
イプの両端面間に予熱されたボ１ノオレフィン接着剤を
介在させ、２本のノζイブにて該接着剤を圧迫してパイ
プを接続させる。加熱によるポリオレフィン接着剤の粘
度低下並びにパイプによる圧迫のために該接着剤の厚み
社、漸次その厚みを減じ、１箇以下、場合によっては０
．１Ｗ以下の薄層となるが、接着剤の薄階化はパイプ接
続強度上何ら間ＷＡはない。

たマしパイプを接続端面全周にわたり可及的均一の強度
で接続するために、ポリオレフィン接着剤は、シート又
は板状のものを用いるとよい。シート又は板の厚さは、
接続されるべき架橋ポリオレフィンパイプの外径肉厚に
よって変ね、大サイズパイプはど厚肉のものを用いるが
、たとえば、外径２０ｍｍ前後、肉厚２−前後の小サイ
ズパイプの場合は０．５〜５１ＩＯＬ１程度のもの、ま
た、外径２００＋＋＋ｍ、肉厚２０ｍｍ前後の大サイズ
パイプの場合は２〜２０陥前後のものが適当である。

本発明においては、上記つき合せ接続を行うに先立って
、架橋ポリオレフィンパイプの少なくとも端面をポリオ
レフィン接着剤の融点以上の高温度に、昔だ、ポリオレ
フィン接着剤はその融点より４０℃低い温度以上の高温
度に予熱しておくことが必須であり、かくすることによ
り、パイプの強固な接続がなし得る。その場合、ポリオ
レフィン接着剤は、パイプ端面の加熱と別個に加熱して
、パイプ接続工程においてパイプ端面間に介在させる方
法を採ってもよいが、安定した高接続強度を得るために
は、ポリオレフィン接着剤を接続されるパイプの少なく
ともどちらか一方の端面に接触させた状態とし、該パイ
プ端面と一緒に予熱することが好ましい。

当然ながら、その場合はポリオレフィン接着剤はパイプ
端面と同温度又はそれ以上の高温度に加熱され、而して
接続前においては溶融状態となっている。

このあとは公知のつき合せ法と同様にしてパイプ同士を
圧迫して接続してよい。

以下、実施例、比較例により本発明を一層詳細に説明す
る。

実施例 密度０．９２９　／　ｃｘ　、　Ｍ　Ｉ　１．１９　／
　１０分のポリエチレンをジクミルパーオキサイドを用
いて架橋したゲル分率８０％の架橋ポリエチレンからな
る外径９１　ｖｕａ　１肉厚５１Ｅｌｌのパイプ２本を
接続するために、両パイプの接続端面をパイプ軸に垂直
に切りそろえた。一方、酢酸ビニル含有量５重量％のエ
チレン−酢酸ビニル共重合体（融点：９５℃）からなる
厚さ２ｗｍ、内径８１雪、外径９１ｍ５＋の接着剤リン
グを１２０℃、５分間のプレス成形により製造した。

次いで２３０℃に保持した鉄板にパイプ端面を１分間お
しあてて少なくとも両端面を２３０℃に加熱するととも
に、上記接着剤リングを１５０℃に予熱したのちパイプ
端面間に介在させてパイプ同士を圧迫し、かくしてパイ
プの接続を完ｒした。接続層における接着剤リングのパ
イプ接続部間の厚さは約２００μｍであった。

かくして、接続したパイプ１０サンプルにっき後記する
水圧テストにて耐水圧強度を測定しま たところ、５サンプルが水圧４５〜５０即／αのとき接
続部で破壊し、残る５サンプルは水圧壊割合をパーセン
トで示す） 水圧テスト・・・・・パイプ内に満した水の圧力を２０
−／σ／分の速度で漸次上昇させパイプを破裂させる。

パイプが破壊したときの水圧をもってパイプの耐水圧強
度とする。

比較例１ 実施例１で用いた接着剤リングを予熱しないことのみ実
施１と異るパイプ接続を行ったところ、１０サンプル全
部が水圧２０〜３０　Ｋｇ　／　ｃｍ”のときパイプ接
続部で破壊した。

実施例２〜６ 実施例１で用いた接着剤リングと同形、同寸法のものを
、酢酸ビニル含有量１５重量％のエチレン−酢酸ビニル
共重合体（以下ＥＶＡ−１５ＶＡと称す）（実施例２）
７密度０．９２５り／ＣＩＩ＋１融点１１９℃のリニア
低密度ポリエチレン（実施例３）、密度０．９３５９／
Ｃ１ｍ、融点１２３℃のリニア中密度ポリエチレン（実
施例４）、エチルアクリレート含有量２０重量％のエチ
レン−エチルアクリレート（実施例５）、密度０．９５
、ＭＩＩＯの高密度ポリエチレン（実施例６）を、それ
ぞれ用いて製造し、各接着剤リングを実施例１のものに
代って用い、実施例１と同じ方法にてパイプの接続を行
った。

各実施例のパイプの耐水圧強度はそれぞれ実施例２〜４
の場合は４５〜５３９／ｃ＋＊（５０％　）、５０〜５
３　Ｋ１１／ｃｍ２（７０チ）、５０〜５３呻／α２（
８０％）、実施例５は４４〜５２Ｋｇ／ＣＩ＋２（５０
％）、実施例６は４９−５３　Ｋｇ／　ｃｘ２（７０％
）であった。

また、比較例１で得たパイプの接続部の引張強度は（１
７５（単位はｈｅ　／　ｃｍ、以下同じ）であったが、
実施例１〜６で得たパイプのそれらはそれぞれ１．９０
．２．２．２１．２．４．１７．１５であった。

実施例７〜１２ 密度０．９５５９　／　ｃｍ、ＭＩｏ、５ｒ／１０分の
ポリエチレン１００部、ビニルトリメトキ７７ラン２．
０部、ジクミルパーオキサイド０２部、ジブチル−錫−
ジラウレート０．０５部とからなる水で架橋し得るポリ
エチレン組成物を用い水架橋により架橋したゲル分率７
１％の架橋ポリエチレンからなる外径９１朔、肉厚５咽
のパイプを用いた点のみ実施例１と異る実施例７、実施
例２と異る実施例８、実施例３と異る実施例９、実施例
４と異る実施例１０、実施例５と異なる実施例１１、実
施例６と異る実施例１２をそｆ＋ぞれ行った。各実施例
７〜１２で得た各パイプの耐水圧強度並びに接続部の引
張強度はそれぞれ５０〜５２（７０％）と１．９（単位
はいずれもに９／ｃｍ１以下同じ）、５０〜５３（７０
係）と２．０．５３（１００％）と２．３．５３（１０
０％）と２４、４７〜５３（７０％　）と２．１．５２
〜５３（９０％）と１．８であった。

実施例１３〜１７ 密度０．９０９／ｃｍ％ＭＩ　２．０　ｋ　／　１０分
のポリプロピレンにトリアリルイソシアヌレート６部、
ジクミルパーオキサイド０２部を用いて架橋したゲル分
率７５チの架橋ポリプロピレンからなる外径９１間、肉
厚５１ＩＩｌｌのパイプを用いた点のみ実施例１と異な
る実施例１３、密度０．９１　ｆｌ／ｃｒｎ％Ｍｌ　Ｏ
，５Ｓ’／　１０分のポリプロピレンに３−トリメトキ
ンシリル１口ピルアンドホルメート３．０部、ジキュミ
ルパーオキサイド０．２部、ジ−ブチル−錫−ジラウレ
ート０．０５部とからなる水で架橋し得るポリプロピレ
ン組成物を用い水架橋により架橋したゲル分率７２％の
架橋ポリプロピレンからなる外径９１１１１１１、肉厚
５■のパイプを用いた点のみ実施例１と異なる実施例１
４、比重０．８７、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４．１００
℃）２０、第３成分がジ／クロベ／タジエンであるエチ
レンプロピレノターポリマーに、亜鉛華５部、ステアリ
ン酸１部、ＨＡＦカーボン５５部、ナフテンオイル−０
部、イオウ１部、２−メルカプトベンゾチアゾール０５
部、テトラメチルチウラムモノサルファイド１５部を用
いて架橋したゲル分率７８％の架橋エチレノプロピレン
ゴムからなる外径９１Ｍ１肉厚５Ｍのパイプを用いた点
のみ実施例ＩＪ−異なる実施例１５、塩素含有率３２簀
、比ｉｉ　１．１５、ＭＩｏ、４Ｓｌ／１０分の塩素化
ポリエチレ７に三酸化ア／チモン１０部、二環Ｎ：ｉｔ
、　（ｆｉＩ　ｅｌ！（鉛１５部、ジキュミルパーオキ
サイド３．５部を用いて架橋したゲル分率８１％の難燃
性の架橋塩素化ポリエチレンからなる外径９１咽、肉厚
５陣のパイプを用いた点のみ実施例１と異なる実施例１
６、酢酸ビニル含有率１０％密度０．９３９　／　ｃｍ
　、　Ｍ　Ｉ　３９　／　１０分のエチレノー酢酸ビニ
ル共重合体にジキュミルパーオキサイド２０部を用いて
架橋したゲル分率８８％の架橋エチレン−酢酸ビニル共
重合体からなる外径９１　ｔｒｍ＋　、肉厚５ｆｉのパ
イプを用いた点のみ実施例１と異なる実施例１７、をそ
れぞれ行なった。各実施例１３〜１７で得られた接続部
を有するパイプの耐水圧強度並びに接続部の引張強度は
それぞれ４７〜５３（６０％）と２５（単位はいずれも
即／］、以下同じ）、４９〜５３（９０チ）と２．８．
２５〜３０（８０チ）と１．４．２９〜３５（６０％）
と１．７．３９〜４０（１００チ）と２０であった。

実施例１８〜２１ 実施例７で用いた接着剤リングと同形、同寸法のものを
、密度０．８８９　／α、ＭＩ３．２ｙ／１０分、ブテ
ン−１含有量５％のエチレン−ブテン−１共重合体（実
施例１８）、密度０．９３Ｐ　／　ｃｍ　、　Ｍ　Ｉ　
４　Ｐ　／　１０分、？Ｌ／イン酸含有量０．２％のマ
レイン酸をグラフトした変性ポリエチレン（実施例１９
）、密度０．９１９　／　ｃ！、Ｍｌｌ、３’／１０分
、アクリル酸含有量０．４％のアクリル酸をグラフトし
た変性ポリエチレン（実施例２０）、実施例７のパイプ
と全く同じ組成であるが、架橋する以前の組成物（実施
例２１）をそれぞれ用いて製造し、各接着剤リングを実
施例７のものに代って用い、実施例１と同じ方法にてパ
イプの接続を行った。実施例１８〜２１のパイプ耐水圧
強度並びに接続部の引張強度はそれぞれ４７〜５３（８
０％）と２、１　（学位はいづれもに９／ｃＪ、以下同
じ）、４９〜５３（８０％）と２．２．５２〜５３（１
００係）と２２．５２〜５３（１００％）と２２であっ
た。

特許出願人 大日日本電線株式会社 代表者代表取締役　青山幸雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌ＋　　架橋ポリオレフィンパイプの端面同士の間に
   接着剤を介在させてつき合せ接続するに際し、上記接着
   剤として本質的に有機過酸化物架橋性でないポリオレフ
   ィン接着剤を用い、かつ、架橋ポリオレフイアパイプの
   端面を上記ポリオレフィン接着剤の融点以上の高温度に
   、また、上記ポリオレフィン接着剤を自己の融点より４
   ０℃低い温度以上の高温度に予熱し、次いで架橋ポリオ
   レフイノパイプの端面同士の間に予熱されたポリオレフ
   ィン接着剤が介在する状態で架橋ポリオレフィンパイプ
   を互に圧迫することを特徴とする架橋ポリオレフィンパ
   イプの接続法。 （２）　　ポリオレフィン接着剤は接続される架橋ポリ
   オレフィンパイプのどちらか少なくとも一方のパイプの
   端面に接触させた状態で予熱される特許請求の範囲第ｆ
   ｉ＋項の接続法。 （３１ポリオレフィン接着剤が水架橋性である特許請求
   の範囲第ｉｌ＋項又は第（２）項の接続法。