JPS5859059A - 架橋ポリオレフイン成形物の接着法 - 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】 接着法に関する。

架橋ポリオレフィンは未架橋のポリオレフィンに比較し
て、耐熱性、機械強度、とくに耐環境応力亀裂性にすぐ
れていることから、ガス管、水道管あるいは給湯管など
用のパイプ、熱収縮チューブ、電線ケーブル用モールド
テープなどのテープ、シート、フィルムそのほか前記の
ような特性が必要とされる梱々の成形物品の材料として
有望視されている。

未架橋のポリオレフィンのばあいは成形物の接着すべき
面を互いに圧接しつつ加熱して融着させることによって
容易に充分な強度の接合かえられるが、架橋ポリオレフ
ィンのばあいはそのような圧接・加熱法では良好な接合
をうろことができない。したがって、たとえば架橋ポリ
オレフィンパイプの接続には、いわゆるメカニカル・ジ
ヨイントが採用されているが、そうしたメカニカル・ジ
ヨイントは、（＋ｌコスト高である、（２）接続部に金
Ｉｇ製の接続部材の大きな突起か生じ、そのため狭隘な
場所に布設されたパイプの接続には不向きである、（３
）パイプと金属製の接続部材とは硬度かまったく相違す
るため、接続部における気密性が必ずしも良好でないは
あいか生ずる、（４）金１ｊｌＪ製の接続部材が腐蝕す
るなど種々の問題が存在している。

本発明は、メカニカル・ジヨイントを用いずに架橋ポリ
オレフィン成形物を接合することのできる新規な接着法
を提供するものであり、架橋ポリオレフィン成形物の接
着すべき面同士の曲に有機過酸化物およびエチレン性不
飽和カルボン酸またはその酸無水物（以下、エチレン性
不飽和カルボン酸という）で修飾されたポリオレフィン
（たたし、修飾されたポリオレフィン中のエチレン性不
飽和カルボン酸含有祉は０．００１〜１０％（車量％、
以下同様）である、以下、変性ポリオレフィンという）
からなる接着用組成物を介在せしめ、ついで成形物によ
り該組成物を加圧しつつ加熱し、架橋せしめることを要
旨とするものである。

本発明において変性ポリオレフィンとは、一般式： ％式％ （式中、ｌｔｌ、Ｒ２および１−は同じかまたは異なり
、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、炭素数１
〜１０個のアルキル基、炭素数１〜］Ｏ個のカルボキシ
アルキル基である）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、たとえばアクリル酸、マ
レイン酸、イタコン酸、ハイミック酸またはそれらの酸
無水物を０．００１〜１０％共重合体成分またはグラフ
ト成分などとして含むα−オレフィンの重合体である。

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−メチルペンテン−１などの１楠ま
たは２棟以上が用いられる。

共重合またはグラフトｍ合によりポリオレフィン中に尋
人されるエチレン性不飽和カルボン酸の髄は、前記のご
とく変性ポリオレフィン中の０．００１〜１０％、好ま
しくは０．０１〜１％である。０．００１％より少ない
ときは変性された効果か顕著でなく、接合強度が小とな
り、１０％を超えるときは接着すべき面と接着用組成物
の面との界面および接着用組成物内に気泡が生成しやす
く、接合強度が小となり、いずれも好ましくない。

変性ポリオレフィンの具体例として好ましいものは、た
とえはエチレン−アクリル酸共重合体（アクリル酸含有
ｉｔｏ、０１〜１％）、エチレン−マレイン酸共組合体
（マレイン酸倉有四０．０１〜１％）なとである。

本発明において用いる有機過酸化物としては、たとえは
ポリエチレンの架橋剤として公知のもの、たとえは、ジ
クミルパーオキサイド、２．ノ５−ジメチル−２，５−
ジー（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３，１，３
−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
−）リメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチル−クミルパー
オキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、４，４′
−ジーｔ−プチルパーオキシバレリツクアシツドｎ−ブ
チルエステルなどのジアルキル系パーオキサイド類、２
，５−ジメチルヘキシン−２，５−ジ−ヒドロパーオキ
サイドなどのヒドロパーオキサイド類、あるいはｔ−プ
チルパーオ牛ジベンゾエート、ジ−ｔ−ブチル−ジ−パ
ーオキシフタレート、２．５−ジー（ベンゾイルパーオ
キシ）ヘキサンなどのパーオキシ酸またはそのエステル
類が用いられるが、なかんづく、ジアルキル系パーオキ
サイド類か一般に架橋所要時間か短かく、かつ現場での
パイプ接続を短時間で行ないうるのでとくに好ましいも
のである。

また、有機過酸化物の使用量が少ないと成形物の接着強
度が弱く、一方、その使用量か多いと有機過酸化物の分
解生成物による発泡か生じやす（、発泡によりやはり接
着強度か低下する傾向にあるので、接着用組成物中（こ
おける有機過酸化物の好ましい使用量はポリオレフィン
１００都（Ｕ目ｒｋ部、以下同様）あたり０．１〜２０
部、なかんづ＜０．５〜５部である。

本発明において接合すべき成形物の材料である架橋ポリ
オレフィンとしては、たとえばエチレン、フロピレン、
ブテン−１，４−メチルペンテン−１などのα−オレフ
ィンの用独重合体または共重合体類あるいはそれらのハ
ロゲン化物の架橋物１カルボン酸またはそのＭ４体やハ
ロゲン原子を含むα−オレフィンの単独重合体または共
重合体類の架橋物番カルボン酸またはその誘得体とα−
オレフィンとの共重合体類の架橋物なとかあけられ、具
体例としては、たとえば架橋ポリエチレン、架橋ポリプ
ロピレン、架橋ポリブテン−１、架橋ポリ−４−メチル
ペンテン−１、架ｍエチレンープロピレン共重合体、架
橋エチレン−酢酸ビニル共重合体、架橋エチレン−エチ
ルアクリレート共重合体、架橋塩素化ポリエチレンなど
があげられる。架橋ポリオレフィンの架橋度はゲル分率
にし−ご９０〜１００％の重度架橋であってもよく、９
０％以下、たとえは１０〜９０％の低度ないし中架橋で
あってもよい、 架橋ポリオレフィン成形物は、たとえはｆ１＋前記有機
過酸化物の１種を含むポリオレフィン組成物を用いて押
出成形・加熱架橋する、（２）水架橋性のポリオレフィ
ン組成物を押出成形後水により架橋する、あるいは（３
）放射線や紫外線に対して感応性を有する感応性物質を
含むポリオレフィン組成物を押出成形後放射線や紫外線
を照射して架橋させるなどの公知の方法にて製造するこ
とができ、本発明においては、いずれの架橋法にて製造
されたものでも用いることができる。なかんつく、好ま
しいものは有機過酸化物を用いて加熱架橋された、また
は水架橋法により架橋されたケル分率か少なくとも２０
％の架橋ポリエチレンよりなる成形物である。

つきに本発明の接着法の好ましい実施態様をパイプの接
Ｍに用いたばあいを代表させて説明する。

接続される２本のパイプの接続端面は、両端面が接触し
たとき、多少の間隙は許容しつるとしても、できるたけ
間隙を残さないようにあらかじめ切りそろえておく。た
たし、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。さらにパ
イプ両端而両端面なく互いに嵌合しつる凹凸を有してい
てもよい。

このように端面か相対応してそろえられたパイプの両端
面間に前記接着用組成物を介在させ、２本のパイプにて
該介在物を圧迫する状態に保持したまま加熱し介在物を
架橋させる。加熱による介在物の粘度低下ならひにパイ
プによる圧迫のために該介在物の厚さは、加熱による架
橋の進行の間漸次その厚さを減じ、架橋の終了時点にお
いてはｌｒｒｍ以下、ばあいによっては０．１ｍ０１以
下の離動となるが、介在物の薄層化はパイプ接続強度上
何ら問題はない。

たたし、パイプを接続端面全周にわたり口」及的均−な
強度で接続するために、介在物の厚さは少なくとも該介
在物の架橋が充分に進行し始める段階、たとえは介在物
およびパイプ接続端面が後記する架橋温度に達した段階
齋こおいては接続端面全周にねたりほぼ均一となるよう
にすることか望ましい。そのためには、介在物として接
着用組成物のシートオたは板を用いるとよい。シートま
たは板の厚さは、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り、人サイズバイブはど厚肉
のものを用いるか、たとえは外径２０　ｍｍ前後、肉厚
２　ｍｍ前後の小サイズパイプのはあいは０．５〜５　
ｍｍ　程度のもの、また外径２００　ｍｍ、肉厚２０　
ｍｍ前後の犬サイズパイプのばあいは２〜２０　ｍｍ　
程度のものを用いるとよい。

接続工程１こおける加熱は、任意の方法でなしうるが介
在物のみならすパイプの端面またはその近傍、とくにパ
イプ端面が介在物中の有機過酸化物の分解温度、なかん
づく有機過酸化物の１０時間半識温艮より少なくとも１
０°Ｃ高い温度に充分加熱されることが重要である。

加熱時、５〜１５０　ｋｙ／ａｍ”　　程度の面圧にて
、介在物を加圧状態に保持して架橋に至らしめるとよい
。

このようにすることにより、加熱・架橋により介在物中
の有機過酸化物の一部がパイプ側に移行してパイプを構
成するポリオレフィン分子と介在物を構成する変性ポリ
オレフィン分子を結合し、この結合により２本のパイプ
は予想外の強度で接続される。

本発明の方法は２本のパイプの接続のみならず３本また
はそれ以上の多数本を１個所でタコ足状に接続するばあ
いにも通用できる。

ざらに本発明の方法は、パイプに限らず的記のような架
橋ポリオレフィンからなるあらゆる成形物の接合に用い
ることができる。

つぎに実施例および比較例をあげて本発明の接着法を詳
しく説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定され
るものではない。

実施例】 密度０．９２　ｆ／ａｍ”、ＭＩ　１．１　ｙ／１０分
　ノ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　ｍｒｎ、肉厚ＩＱｍｍ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。

ついでマレイン酸をグラフトした密度０．９３ｆ／ａｍ
”、ＭＩ４＆／１０分の変性ポリエチレン（マレイン酸
含有ｔｉｔｏ、２％）１００部あたり２．０部のジクミ
ルパーオキサイドを含む接着用組成物からなる厚さ２　
ｍｍ、内径７１ｍｍ、外径９１　ｍｍのリングを１２５
°０，２分間のプレス成形により製造し、これを２本の
架橋ポリエチレンパイプの接続端面間に介在させ該両パ
イプ上に設置した圧迫治具によりリング状の介在物を２
０　ｋｇ　／　ｃｒｎ”の面圧にて圧迫した状態に保持
して、接続部全体を２３０　’Ｃに１０分間保持した。

かくして、接続されたパイプにつき水Ｈ：テストを実施
し耐水圧強度を測定したところ、水圧５３　ｋｐ　／’
　ａｍ”のときパイプ本体部において破壊か生じた。な
お、実施例１で用いた架橋ポリエチレンパイプの耐水圧
強度は５３　ｋｙ／’ａｍ”であって、実施例１でえら
れたパイプ接続部は、架橋ポリエチレンパイプの耐水圧
強度を超える耐水圧強度を有することが理解されよう。

水圧テストはパイプ内に満した水の圧力を２０　ｋｆ　
／　ａｍ”　７分の速度でパイプか破裂するまで漸次上
昇せしめることによって行ない、パイプが破裂したとき
の水圧をもってパイプの耐水圧強度とした。

つぎに接続したパイプから接続部を含むように試料を切
り収り、ＪＩＳ　　Ｋ　　６７７４の６．６項にしたか
って引張試験を行なった。接続部の引張強度は２．８　
ｋｙ／　ｍｍ”よりも大（パイプ本体部で切断）であっ
た。

比較例１ リング状介在物を介在させなかったほかは実施例１と同
様にしてパイプ接続を行ったところ、接続されたパイプ
の耐水圧強度は５　ｋｆ　７’　ａｍ”であり接続部で
破裂した。引張強度は０．２　ｓｃＰ／ｍｍ　　であっ
た。

実施例２ 変性ポリオレフィンとしてアクリル酸をグラフトした密
度０．９１　ｆ　／　ａｍ３、ａｘ１３ｆ／１０分の変
性ポリエチレン（アクリル酸含有量０．４％）を用いた
ほかは実施例１と同様にして、２本のパイプを接続した
。

接続されたパイプの耐水圧強度は５３　ｋｆ／Ｃｍ２以
上（パイプ本体部で破壊）、引張強度は２．８ｋｇ／ｒ
ｎｍ２以上（パイプ本体部で切断）であった。

実施例３ 接続すべきパイプとして、密度０．９５０Ｐ／ｅｍ”、
Ｍ　Ｉ　０．４５　ｆ／１０分のポリエチレン１００部
、ビニルトリメトキシシラン２．０部、ジクミルパーオ
キサイド０．２部およびジブチル−錫−ジラウレート０
．０５都からなる水で架橋しつ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７２％の架橋ポリエ
チレンからなる外径９１ｒｒ＋ｎ＋、肉Ｊ９Ｌ　１０　
ｍｍのパイプを用いたほか実施例１と同様にして該２本
のパイプを接続した。

接続されたパイプの耐水圧強度は５６　ｋｆ　／ａｍ”
以上（パイプ本体部で破壊）、引張強度は２．８ｋｆ　
／　ｍｍ”以上（パイプ本体部で切断）であった。

比較例２ 接着用組成物からなるリング状介在物を用いなかったほ
かは実施例３と同様にして２本のパイプを接続した。

接続されたパイプの耐水圧強度は４に’ｌ／ａｍ２、引
張り強度は０．３　ｋ７　／　ｍｍ”であった。

実施例４ 密度帆９１１／／ａｍ３、ＭＩｏ、８ｙ／１０分のポリ
プロピレン１００部、３−トリメトキシシリルプロピル
アジドホルメート３．０部、ジクミルパーオキサイド０
．２部およびジブチル−錫−ジラウレート０．０５部か
らなる水架橋性ポリプロピレン組成物を用い、これを水
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９１　ｍｒｎ　、肉厚１０　ｍｍの２本のパイプを
実施例１と同じリング状介在物を用い、実施例１と同様
にして接続した。

接続されたパイプの耐水圧強度は６９　ｋｆ／ａｍ”以
上（パイプ本体部で破壊）、引張強度は３．０ｋｐ　／
　ｍｍ”以上（パイプ本体部で切断）であった。

実施例５ 密度０．９２　ｆ　／　ａｍ”、Ｍｘｌ、１ｆ／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
してえられたゲル分率８０％の架橋ポリエチレンからな
る１０ｃｍＸ１０ｃｍ、厚さ４ｍｍの板状物を作製した
。

ついで実施例１で用いた接着用組成物を１２５°Ｃで２
分間プレス成形して、１０　ａｍ　８１０ｃｍ、厚さ０
．５ｍｍのシート状物を作製し、前記板状物２枚の間に
介在させ２２０°Ｃにて５０ｋｙ／′ｃｍ２の圧力で介
在物を圧迫しつつ１０分間その状態を保持し、接着を行
なった。

えられた接着部の剥離強度をＪＩ８　　ｘ　６８５４（
たたし試験片は１０ｍｍ幅、Ｔ　ＩＩＩ　１ｌｌｌｆｆ
ｉ法）にしたかって測定したところ、４３　ｋｆ　／　
ｌ　Ｏｍｍ幅であった。

比較例３ シート状介在物を用いなかったほかは実施例４と同様に
して架橋ポリエチレン板状物２枚を接着した。

えらｎた接着部の剥離強度は０．８　ｋｆ　／　１０ｍ
ｍ幅であった。

実施例６ 酢酸ヒニル含有率１０％のエチレン−酢酸ビニル共重合
体（密度０．９３　ｆ　／　ｃｍ”、ＭＩ３ｐ／１０分
）１００部あたり２．２部のジクミルパーオキサイドを
含むエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物を成形・架橋
し、ゲル分率８２％でｌ　Ｑ　ａｍ　Ｘ　ｌ　Ｏｃｍｓ
厚さ５　ｍｍの板状物を作製した。

ついで実施例１で用いた接着用組成物を実施例４と同様
にプレス成形してえられたＩ　ＯｃｍＸｌｏｃｍ、厚さ
０．５ｍｍのシート状物を介在させ、前記板状物２枚を
実施例４と同様にして接着した。

えられた接着部の剥離強度は３９　ｋｆ　／　１０ｍｍ
幅であった。

実施例７ 変性ポリオレフィンとして、マレイン酸およびアクリル
酸をグラフトした密度０．８８　ｆ　／　ａｍ”、ＭＩ
８．ｏｆ／’ＩＯ分の変性ポリプロピレン（マレイン酸
含有量０．２％、アクリル酸含有ｍ０．２％）を用いた
ほかは実施例１と同様にして２本のパイプを接続した。

接続されたパイプの耐水圧強度は５３に＆／ａｍ２以」
二（パイプ本体部で破壊）、引張強度は２．８に７　／
　ｒｎｍ”　　以上（パイプ本体部で切１＃ｒ　）であ
った。

実施例８ 変性ポリオレフィンとして、マレイン酸とエチレンの共
重合体（ｒｆ）ｊ　Ｏ，９２９７ａｍ　、　Ｍ　１３．
５ｙ７１０分、マレイン酸含有１Ｌ’ｃ　１％）を用い
たほかは実施例１と同様にして２本のパイプを接続した
。

１８続されたパイプの耐水圧強度は５３ｋｙ／′Ｃｍ２
以上（パイプ本体部で破壊）、引張強度は２．８に７　
／　ｒｎｍ”　　以上（パイプ本体部で切Ｗ丁）であっ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　架橋ポリオレフィン成形物の接着すべき面同士の間
   に有機過酸化物およびエチレン性不飽和カルボン酸また
   はその酸無水物で１′１飾されたポリオレフィン（ただ
   し、ポリオレフィン中のエチレン性不飽和カルボン酸含
   量は０．００１〜１０ｍ１％である）からなる接着用組
   成物を介在せしめ、ついで成形物により該組成物を加圧
   しつつ加熱し、架橋せしめることを特徴とする架橋ポリ
   オレフィン成形物の接着法。 ２　前記エチレン性不飽和カルボン酸またはその酸無水
   物か、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ハイミッ
   ク酸またはそれらの酸無水物である特許請求の範囲第１
   項記載の接着法。