JP2014189615A - Polyethylene for pipe and joint, and its molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はパイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体に関し、さらに詳しくは、特にパイプ及び継手用途において、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性、耐圧性及び耐久性に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体に関する。 The present invention relates to polyethylene for pipes and joints and molded articles thereof. More specifically, in particular for pipes and joints, the crystallization time is short, and high cycle molding is possible in both injection molding and extrusion molding methods. In addition, the present invention relates to polyethylene for pipes and joints and a molded body thereof excellent in moldability, dimensional stability, pressure resistance and durability.
ポリエチレン樹脂は、成形加工性や各種物性に優れ経済性や環境問題適応性が高いので、非常に広い技術分野における資材として重用され広汎な用途に利用されている。その用途の一分野としてパイプ分野があり、地震時における耐久性の実績を基に、ガスパイプ、配水パイプなどへの利用が増大している。
現在ガスパイプや配水パイプなどに使われる樹脂は、ISO 9080およびISO 12162で規定されているPE80(MRS:Minimum Required Strength=8MPa)やPE100(MRS=10MPa)といった優れた長期耐久性を満足する必要がある。また、ISO 1167に記載されているような極めて高性能の熱間内圧パイプクリープ性能を有する必要がある。かかる性能を発揮するためには、流動性を上げると耐久性が劣る傾向があったため、生産性を犠牲にしても、流動性またはメルトフローレート(以下、「MFR」ともいう。)の低いポリエチレンを使用せざるを得なかった。
また、現在、例えば、配水用ポリエチレン管の規格においては、耐久性を確保するために、管厚設計は、SDR(Standard dimension ratio)=D/t=11とされている。しかしながら、この場合、呼び径が大きい管の場合は、管厚も比例して厚くなり、例えば、呼び径が200の場合、厚さは20mmにもなる。したがって、重量増及び経済性等の理由から、管厚を薄くするためには、配水用ポリエチレン管材料の長期静水圧強度であるMRS(Minimum Required Strength)をさらに向上させる必要がある。
耐圧性の点では、現在、ポリエチレン管に比べ、耐圧性、耐候性等に優れているダクタイル鋳鉄管等が、高水圧にも使用できる配水管として多く用いられている。したがって、ポリエチレン管を、ダクタイル鋳鉄管の代替として用いるためには、ポリエチレン管において、耐圧性、耐候性等を向上させる必要がある。
また、最近はパイプ敷設の施工法の変化により、成形パイプの表面に傷がついても長期耐久性にも優れる、すなわち、ISO 13479に規定されているノッチ入りパイプ試験のような低速亀裂進展性(Slow Crack Growth:SCG)にも優れるポリエチレン樹脂が求められるようになってきた。
Polyethylene resin is excellent in molding processability and various physical properties, and is highly economical and adaptable to environmental problems. Therefore, it is used as a material in a very wide technical field and is used for a wide range of applications. One field of its use is the pipe field, and its use for gas pipes, water distribution pipes, etc. is increasing based on the track record of durability during earthquakes.
Resins currently used for gas pipes and water distribution pipes must satisfy excellent long-term durability such as PE80 (MRS: Minimum Required Strength = 8 MPa) and PE100 (MRS = 10 MPa) defined by ISO 9080 and ISO 12162. is there. It is also necessary to have extremely high performance hot internal pressure pipe creep performance as described in ISO 1167. In order to exert such performance, since the durability tends to be inferior when the fluidity is increased, polyethylene having a low fluidity or melt flow rate (hereinafter also referred to as “MFR”) is obtained even if productivity is sacrificed. I had to use it.
At present, for example, in the standard of polyethylene pipes for water distribution, in order to ensure durability, the pipe thickness design is set to SDR (Standard dimension ratio) = D / t = 11. However, in this case, in the case of a pipe having a large nominal diameter, the pipe thickness is also proportionally increased. For example, when the nominal diameter is 200, the thickness is 20 mm. Therefore, for reasons such as weight increase and economy, it is necessary to further improve MRS (Minimum Required Strength), which is the long-term hydrostatic strength of the polyethylene pipe material for water distribution, in order to reduce the pipe thickness.
In terms of pressure resistance, ductile cast iron pipes and the like that are superior in pressure resistance and weather resistance compared to polyethylene pipes are currently widely used as water distribution pipes that can be used even at high water pressures. Therefore, in order to use a polyethylene pipe as a substitute for a ductile cast iron pipe, it is necessary to improve pressure resistance, weather resistance, etc. in the polyethylene pipe.
In addition, recently, due to changes in the pipe laying construction method, even if the surface of the formed pipe is damaged, it has excellent long-term durability, that is, low-speed crack propagation property such as the notched pipe test specified in ISO 13479 ( A polyethylene resin excellent in Slow Crack Growth (SCG) has been demanded.
これらパイプ用ポリチレン樹脂は、フィリップス触媒やチーグラー触媒の存在下で多段重合によりエチレンとα−オレフィンとの共重合で製造されているが、フィリップス触媒によるポリエチレン樹脂は長期耐久性に難点があり、PE100を満足する高耐久性の配水パイプ用ポリエチレン樹脂は専ら後者のチーグラー触媒により製造されている。
チーグラー触媒を用いた多段重合によるエチレンとα−オレフィンとの共重合で得られるパイプ用ポリエチレン樹脂は数多くの先行技術があるが、PE100の規格を満足し、かつSCG、剛性、流動性、均質性などに優れるポリエチレン樹脂の製造は難しいものの、以下のとおり、各種の提案がなされている。
These polyethylene resins for pipes are produced by copolymerization of ethylene and α-olefin by multi-stage polymerization in the presence of a Philips catalyst or a Ziegler catalyst. However, a polyethylene resin using a Philips catalyst has a drawback in long-term durability, and PE100 The highly durable polyethylene resin for water distribution pipes that satisfies the above requirements is exclusively produced by the latter Ziegler catalyst.
Polyethylene resin for pipes obtained by copolymerization of ethylene and α-olefin by multi-stage polymerization using Ziegler catalyst has many prior arts, but satisfies the standards of PE100 and has SCG, rigidity, fluidity, homogeneity Although it is difficult to produce a polyethylene resin having excellent properties, various proposals have been made as follows.
チーグラー触媒を用いて製造することができるパイプ用ポリエチレン樹脂の改良提案として、例えば、製造の間にパイプの開裂、又は、たるみの問題の危険性のない、同時に、パイプ用品質基準、例えば、内圧への長期耐性、高度の応力亀裂抵抗、低温ノッチ付衝撃強さ及び急速亀裂成長への高度な耐性に十分合致する機械的性能と製品の均質性を有する大口径厚肉パイプの製造に使用可能な、十分高い溶融強度を有するポリエチレン成形コンパウンドを提供することを目的として、コモノマーとして4〜10個の範囲の全炭素原子数を有する1−オレフィンと、エチレンとのコポリマーであり、第1エチレンポリマー(A)の質量に対して0.2〜5質量%の割合のコモノマーと、広いバイモーダル分子質量分布とを有する第1エチレンポリマー(A)55〜75質量%と、エチレン構成単位と、4〜10個の範囲の炭素原子数を有する1−オレフィンとで製造されたコポリマーであり、第1エチレンポリマー(A)とは異なるバイモーダル分子質量分布を有する第2エチレンポリマー(B)25〜45重量%とから製造される高分子成形コンパウンドが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1記載のコンパウンドであっても、より高い耐久性及び流動性の要求を満たすものではなかった。また、結晶化時間短縮、製造サイクルの短縮(ハイサイクル)、寸法安定性向上を可能にする材料の結晶化時間については、記載が無くあきらかでない。
Proposals for improving polyethylene resins for pipes that can be produced using Ziegler catalysts include, for example, pipe quality standards, such as internal pressure, without risk of pipe tearing or sagging problems during production. Can be used to produce large diameter thick pipes with mechanical performance and product homogeneity well matched to long-term resistance to resistance, high stress crack resistance, low temperature notched impact strength and high resistance to rapid crack growth In order to provide a polyethylene molding compound having a sufficiently high melt strength, a copolymer of 1-olefin having a total number of carbon atoms in the range of 4 to 10 as a comonomer and ethylene, and a first ethylene polymer A first ethylene polymer having a comonomer in a proportion of 0.2 to 5% by mass relative to the mass of (A) and a broad bimodal molecular mass distribution. Is a copolymer produced from 55 to 75% by weight of a mer (A), an ethylene structural unit, and a 1-olefin having 4 to 10 carbon atoms, and is different from the first ethylene polymer (A). A polymer molding compound produced from 25 to 45% by weight of a second ethylene polymer (B) having a bimodal molecular mass distribution has been proposed (see Patent Document 1).
However, even the compound described in Patent Document 1 does not satisfy the requirements for higher durability and fluidity. In addition, the crystallization time of a material that can shorten the crystallization time, shorten the manufacturing cycle (high cycle), and improve the dimensional stability is not described and is not clear.
また、メタロセン触媒の存在下で製造されたパイプ用ポリエチレン樹脂も提案されている。
例えば、改善されたポリエチレンパイプ樹脂を提供することを目的として、実質的にメタロセン触媒により製造された、35〜49重量%の高分子量の第1ポリエチレン画分および51〜65重量%の低分子量の第2ポリエチレン画分を含んで成るポリエチレン樹脂であって、第1ポリエチレン画分が最高0.928g/cm3の密度および0.6g/10分未満のHLMIを有する線状低密度ポリエチレンを含んで成り、そして第2ポリエチレン画分が少なくとも0.969g/cm3の密度および100g/10分より高いMI2を有する高密度ポリエチレンを含んで成り、そしてポリエチレン樹脂が0.951g/cm3より高い密度および1〜100g/10分のHLMIを有する、ポリエチレンパイプ樹脂が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2記載のポリエチレン樹脂であっても、より高い長期耐久性または流動性の要求を満たすものではなかった。さらに、結晶化時間短縮、製造サイクルの短縮(ハイサイクル)、寸法安定性向上を可能にする材料の結晶化時間については、記載が無くあきらかでない。
Also, a polyethylene resin for pipes produced in the presence of a metallocene catalyst has been proposed.
For example, for the purpose of providing an improved polyethylene pipe resin, a first polyethylene fraction of 35 to 49% by weight and a low molecular weight of 51 to 65% by weight produced substantially with a metallocene catalyst. A polyethylene resin comprising a second polyethylene fraction, wherein the first polyethylene fraction comprises a linear low density polyethylene having a density of up to 0.928 g / cm 3 and an HLMI of less than 0.6 g / 10 min. And the second polyethylene fraction comprises high density polyethylene having a density of at least 0.969 g / cm 3 and MI 2 higher than 100 g / 10 min, and the polyethylene resin has a density higher than 0.951 g / cm 3. And polyethylene pipe resins having an HLMI of 1 to 100 g / 10 min have been proposed (special See Permissible Document 2).
However, even the polyethylene resin described in Patent Document 2 does not satisfy the requirements for higher long-term durability or fluidity. Furthermore, the crystallization time of a material that can shorten the crystallization time, shorten the manufacturing cycle (high cycle), and improve the dimensional stability is not described and is not clear.
また、本出願人は、成形加工性および剛性とSCGの機械的物性のバランスに優れ、しかも均質性に優れるパイプ用ポリエチレン樹脂を、先に提案した(特許文献3参照)。
すなわち、パイプ、特に配水用パイプ分野において、PE100を満足するだけでなく、特にSCGに優れ、流動性、均質性等も十分なポリエチレン樹脂およびその製造方法、並びにその樹脂を用いたパイプ・継手を提供することを目的として、(a)高荷重メルトフローレート(HLMFR、HLa)が5〜20g/10分、(b)密度(Da)が0.945〜0.965g/cm3、(c)α−オレフィン含有量(Ca)が0.05〜1.5mol%、(d)ノッチ入りLander法−ESCRによる破壊時間(T)とHLaとCaが特定の式を満足する、との要件を満足するパイプ用ポリエチレン樹脂を提案した。
該ポリエチレン樹脂は、好ましくはチーグラー触媒を用いたポリエチレン樹脂であって、HLMFR、密度やα−オレフィン含有量を規定し、ノッチ入りLander法−ESCRにより特定される構成を有し、さらに好ましくはこの樹脂において特定のα−オレフィン共重合体を組み合わせ、特定の多段重合法によることをも特徴とするものであり、特にパイプ成形品においてPE100を満足するとともに、非常に優れたSCGを可能とするものである。
しかしながら、さらに高い性能または生産性の要求のために、耐久性、流動性及び結晶化時間短縮において、より一層の向上が望まれており、十分なものではなかった。
In addition, the present applicant has previously proposed a polyethylene resin for pipes that is excellent in the balance between molding processability and rigidity and the mechanical properties of SCG and that is excellent in homogeneity (see Patent Document 3).
That is, in the field of pipes, in particular, pipes for water distribution, not only satisfying PE100, but also a polyethylene resin excellent in SCG, sufficient fluidity, homogeneity, etc., and a method for producing the same, and pipes and joints using the resin For the purpose of providing: (a) high load melt flow rate (HLMFR, HLa) 5-20 g / 10 min, (b) density (Da) 0.945-0.965 g / cm 3 , (c) α-olefin content (Ca) satisfies 0.05 to 1.5 mol%, (d) Notched Lander method-ESCR failure time (T), and HLa and Ca satisfy a specific formula A polyethylene resin for pipes was proposed.
The polyethylene resin is preferably a polyethylene resin using a Ziegler catalyst, which defines HLMFR, density and α-olefin content, and has a configuration specified by a notched Lander method-ESCR, more preferably It is also characterized by combining a specific α-olefin copolymer in a resin and using a specific multistage polymerization method, and in particular, it satisfies PE100 in a pipe molded product and enables a very excellent SCG. It is.
However, due to demands for higher performance or productivity, further improvements in durability, fluidity, and reduction in crystallization time are desired and not sufficient.
これらの問題に鑑み、近年では、様々な多峰性(マルチモーダル)ポリエチレンが提案されている。
例えば、ポリエチレンをベースとし、パイプ原材料としてのその使用に関して良好な加工性を保有しながら、特に長時間にわたる、環境応力亀裂抵抗、機械的強度、及び加工挙動の更に良好な特性の組み合わせを有する、成形組成物を提供することを目的として、成形組成物の全重量を基準として、45〜55重量%の低分子量エチレンホモポリマーA、20〜40重量%の、エチレン及び4〜8個の炭素原子を有する他のオレフィンを含む高分子量コポリマーB、及び15〜30重量%の超高分子量エチレンコポリマーCを含む、多峰性分子量分布を有する、パイプを製造するためのポリエチレン成形組成物が提案されている(特許文献4参照)。
また、たるみ性、成形性、ストレスクラッキング耐性を有する樹脂を提供することを目的として、エチレンと0.5〜5wt%の炭素数4〜8のα−オレフィンからなり、メルトインデックスMI5が0.15〜0.5g/10min、100rad/s、190℃における動的複素粘度(η100)が2500Pa・s未満、η100とη0.01とが、η0.01>115000+30・η100の関係を満たし、ISO 13479:1997に準拠した、温度80℃、パイプ110mm SDR 11、圧力9.2barにおけるノッチ入りパイプテストの値が、1000時間より大きい、組成物が提案されている(特許文献5参照)。
また、PENT(Pennsylvania Notch Test)が5000時間より大きく、好ましくは8000時間より大きく、成形性、衝撃強度、弾性率及び高速亀裂進展抵抗等の優れたバランスの要求を満たすことを目的として、低分子量の成分(A)と高分子量の成分(B)とからなり、密度0.945〜0.949g/cm3、MFR5が0.2〜0.4g/10min、コモノマーの含有量が2重量%より大きく、SHI(2.7/210)(剪断粘減性指数)が55〜100のポリエチレン組成物からなるパイプが提供されている(特許文献6参照)。
しかしながら、これらの文献に記載のポリエチレン樹脂であっても、結晶化時間短縮、製造サイクルの短縮(ハイサイクル)、寸法安定性向上を可能にする材料の結晶化時間については、記載が無くあきらかでない。
In view of these problems, in recent years, various multimodal polyethylenes have been proposed.
For example, based on polyethylene and having a better combination of environmental stress crack resistance, mechanical strength, and processing behavior, especially over time, while retaining good processability with respect to its use as a pipe raw material. For the purpose of providing a molding composition, 45 to 55% by weight of low molecular weight ethylene homopolymer A, 20 to 40% by weight of ethylene and 4 to 8 carbon atoms, based on the total weight of the molding composition A polyethylene molding composition for producing pipes having a multimodal molecular weight distribution is proposed, comprising a high molecular weight copolymer B comprising other olefins having a weight ratio of 15 to 30% by weight and an ultrahigh molecular weight ethylene copolymer C. (See Patent Document 4).
Also, sag resistance, moldability, for the purpose of providing a resin having a stress cracking resistance, composed of ethylene and 0.5 to 5 wt% of 4 to 8 carbon atoms α- olefin, a melt index MI 5 is 0. 15 to 0.5 g / 10 min, 100 rad / s, dynamic complex viscosity (η 100 ) at 190 ° C. is less than 2500 Pa · s, η 100 and η 0.01 are in a relationship of η 0.01 > 115000 + 30 · η 100 And a composition in which the value of a notched pipe test at a temperature of 80 ° C., a pipe of 110 mm SDR 11, and a pressure of 9.2 bar is more than 1000 hours in accordance with ISO 13479: 1997 is proposed (see Patent Document 5) ).
Further, for the purpose of satisfying the requirements of excellent balance such as moldability, impact strength, elastic modulus and high-speed crack propagation resistance, PENT (Pennsylvania Notch Test) is larger than 5000 hours, preferably larger than 8000 hours. Component (A) and a high molecular weight component (B), a density of 0.945 to 0.949 g / cm 3 , an MFR 5 of 0.2 to 0.4 g / 10 min, and a comonomer content of 2% by weight. A pipe made of a polyethylene composition having a larger SHI (2.7 / 210) (shear viscosity index) of 55 to 100 is provided (see Patent Document 6).
However, even in the polyethylene resins described in these documents, the crystallization time of the material that can shorten the crystallization time, shorten the manufacturing cycle (high cycle), and improve the dimensional stability is not described and is not clear. .
以上の様に、パイプ及び継手用ポリエチレン樹脂並びにその成形体においては、耐圧性及び長期耐久性等において、パイプ用品質基準の高い水準を保ちながらも、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性に優れたものは得られていないのが現状であった。 As described above, the polyethylene resin for pipes and joints and the molded products thereof have a short crystallization time while maintaining high quality standards for pipes in terms of pressure resistance and long-term durability. In both of the molding methods, it is possible to perform molding at a high cycle, and in addition, no product having excellent moldability and dimensional stability has been obtained.
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、特にパイプ及び継手用途において、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性、耐圧性及び耐久性に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to shorten the crystallization time, particularly in pipe and joint applications, and enables high-cycle molding in both the injection molding method and the extrusion molding method. Furthermore, it is providing the polyethylene for pipes and joints, and its molded object excellent in moldability, dimensional stability, pressure resistance, and durability.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ハイロードメルトフローレート(JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg、以下、「HLMFR」ともいう。)、密度及び示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が、共に、特定範囲であるポリエチレンにより、特にパイプ及び継手用途において、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性、耐圧性及び耐久性に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor has found that high load melt flow rate (JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg, hereinafter also referred to as “HLMFR”), density and differential. The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a scanning calorimeter (DSC) is both in a specific range, and the crystallization time is short especially in pipes and fittings, and injection molding. In both the extrusion method and the extrusion molding method, it is possible to obtain a polyethylene for pipes and joints and a molded article thereof that can be molded in a high cycle and is excellent in moldability, dimensional stability, pressure resistance and durability. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記の特性(i)〜(iii)を満足することを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
特性(i):ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜35g/10分である。
特性(ii):密度が0.945〜0.960g/cm3である。
特性(iii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が360秒以下である。
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a polyethylene for pipes and joints characterized by satisfying the following characteristics (i) to (iii).
Characteristic (i): High load melt flow rate (HLMFR (W) JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 5 to 35 g / 10 min.
Characteristic (ii): The density is 0.945 to 0.960 g / cm 3 .
Characteristic (iii): The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 360 seconds or less.
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、エチレン系重合体(I)50〜80重量%に対し、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.01〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)20〜50重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。 According to the second invention of the present invention, in the first invention, the high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 is used with respect to 50 to 80% by weight of the ethylene-based polymer (I). And 20 to 50% by weight of an ethylene polymer (II) having a density of 0.01 to 0.5 g / 10 min and a density of 0.915 to 0.930 g / cm 3. A polyethylene for pipes and joints is provided.
また、本発明の第3の発明によれば、第2の発明において、エチレン系重合体(II)は、シクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒を用いて重合されることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。 According to the third invention of the present invention, in the second invention, the ethylene polymer (II) is polymerized using a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a heterocyclic aromatic group. A polyethylene for pipes and joints is provided.
本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、密度が0.950〜0.960g/cm3であり、差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、さらに、以下の特性(iv)及び(v)を満足することを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
特性(iv):フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上である。
特性(v):曲げ弾性率(23℃)が1100MPa以上である。
According to a fourth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the density is 0.950 to 0.960 g / cm 3 and 121 measured by a differential scanning calorimeter (DSC). Provided is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that the peak top time in isothermal crystallization at 5 ° C. is 180 seconds or shorter and the following properties (iv) and (v) are satisfied.
Characteristic (iv): The rupture time in a full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more.
Characteristic (v): Flexural modulus (23 ° C.) is 1100 MPa or more.
本発明の第5の発明によれば、第2〜4のいずれかの発明において、エチレン系重合体(II)は、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.05〜0.5g/10分であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすことを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
According to a fifth invention of the present invention, in any one of the second to fourth inventions, the ethylene polymer (II) is a high-load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.05 to 0.5 g / 10 min, and the weight average molecular weight (Mw (Mw (MPC)) is measured by HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and gel permeation chromatography (GPC). II)) satisfies the following relationship (1): a polyethylene for pipes and joints is provided.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の第6の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が15超〜35g/10分であり、密度が0.945〜0.954g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。 According to a sixth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is more than 15 to 35 g. / 10 minutes, the density is 0.945 to 0.954 g / cm 3 , the rupture time in the full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more, and the differential scanning calorimeter (DSC) A polyethylene for pipes and joints is provided, wherein the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured is 180 seconds or less and the flexural modulus (23 ° C.) is 950 MPa or more. .
また、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、エチレン系重合体(I)55〜64重量%に対し、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)36〜45重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。 According to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the ethylene polymer (I) is polymerized using 55 to 64% by weight using a metallocene catalyst containing Ti, Zr or Hf. , High load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.1 to 0.5 g / 10 min and density is 0.915 to 0.930 g / cm 3. There is provided a polyethylene for pipes and joints characterized by containing 36 to 45% by weight of an ethylene polymer (II).
また、本発明の第8の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が7〜15g/10分であり、密度が0.945〜0.954g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が500時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。 According to the eighth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 7 to 15 g / 10 min, density is 0.945 to 0.954 g / cm 3 , rupture time in full notch creep test (measured at 80 ° C., 5 MPa) is 500 hours or more, and differential scanning calorimeter (DSC) There is provided a polyethylene for pipes and joints, characterized in that the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured at 121.5 ° C. is 180 seconds or less and the flexural modulus (23 ° C.) is 950 MPa or more The
本発明の第9の発明によれば、第6の発明において、エチレン系重合体(I)50〜60重量%に対し、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.05〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすエチレン系重合体(II)40〜50重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
According to the ninth aspect of the present invention, in the sixth aspect, the high-load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., relative to 50 to 60% by weight of the ethylene polymer (I). Load 21.60 kg) is 0.05 to 0.5 g / 10 min, density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and gel permeation The weight average molecular weight (Mw (II)) measured by chromatography (GPC) contains 40 to 50% by weight of an ethylene polymer (II) satisfying the relationship of the following (1). Polyethylene for pipes and fittings is provided.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の第10の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜20g/10分であり、密度が0.954超〜0.960g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、さらに、以下の特性(vi)を満足することを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
特性(vi):引張降伏応力が27MPa以上である。
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 5 to 20 g / 10 minutes, the density is over 0.954 to 0.960 g / cm 3 , the rupture time in the full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more, and a differential scanning calorimeter (DSC) is used. A pipe and joint polyethylene characterized in that the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured in the above is 180 seconds or less and further satisfies the following property (vi):
Characteristic (vi): The tensile yield stress is 27 MPa or more.
本発明の第11の発明によれば、第10の発明において、エチレン系重合体(I)60〜65重量%に対し、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.01〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすエチレン系重合体(II)35〜40重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレンが提供される。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
According to the eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, 60 to 65% by weight of the ethylene polymer (I) is polymerized using a metallocene-based catalyst containing Ti, Zr or Hf. Road melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.01 to 0.5 g / 10 min, and density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 . HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and an ethylene polymer (Mw (II)) having a weight average molecular weight (Mw (II)) measured by gel permeation chromatography (GPC) (1) II) Polyethylene for pipes and joints characterized by containing 35 to 40% by weight is provided.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の第12の発明によれば、第1〜11のいずれかの発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いてなることを特徴とする成形体が提供される。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a molded body comprising the pipe and the joint polyethylene of any one of the first to eleventh aspects.
本発明の第13の発明によれば、第12の発明において、パイプまたは継手であることを特徴とする成形体が提供される。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, there is provided a molded body that is a pipe or a joint.
本発明は、上記したとおり、パイプ及び継手用ポリエチレンに係るものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。 As described above, the present invention relates to polyethylene for pipes and joints, and preferred embodiments thereof include the following.
(1)第7の発明において、エチレン系重合体(I)60〜62重量%に対し、エチレン系重合体(II)38〜40重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(2)第7の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が50〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(3)第7の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(4)第7の発明において、エチレン系重合体(I)は、チーグラー系触媒を用いて重合されたエチレン系重合体組成物であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(5)第7の発明において、エチレン系重合体(II)は、HLMFR(II)が0.1〜0.4g/10分であり、密度が0.915〜0.925g/cm3であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすことを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
(6)第7の発明において、エチレン系重合体(II)は、シクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒を用いて重合されることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(1) In the seventh invention, for pipes and joints, comprising 38 to 40% by weight of ethylene polymer (II) with respect to 60 to 62% by weight of ethylene polymer (I) polyethylene.
(2) In the seventh invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 50 to 200 g / 10 min, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.955 to 0.975 g / cm 3 .
(3) In the seventh invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 80 to 150 g / 10 min, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
(4) In the seventh invention, polyethylene for pipes and joints, wherein the ethylene polymer (I) is an ethylene polymer composition polymerized using a Ziegler catalyst.
(5) In the seventh invention, the ethylene polymer (II) has an HLMFR (II) of 0.1 to 0.4 g / 10 min and a density of 0.915 to 0.925 g / cm 3 . , HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and weight average molecular weight (Mw (II)) measured by gel permeation chromatography (GPC) satisfy the following relationship (1): Polyethylene for pipes and fittings.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
(6) In the seventh invention, a polyethylene for pipes and joints characterized in that the ethylene polymer (II) is polymerized using a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring.
(7)第9の発明において、エチレン系重合体(I)50〜55重量%に対し、エチレン系重合体(II)45〜50重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(8)第9の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が50〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(9)第9の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(10)第9の発明において、エチレン系重合体(I)は、チーグラー系触媒を用いて重合されたエチレン系重合体組成物であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(11)第9の発明において、エチレン系重合体(II)は、シクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒を用いて重合されることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(7) In the ninth invention, for pipes and joints, comprising 45 to 50% by weight of ethylene polymer (II) with respect to 50 to 55% by weight of ethylene polymer (I) polyethylene.
(8) In the ninth invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 50 to 200 g / 10 minutes, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.955 to 0.975 g / cm 3 .
(9) In the ninth invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 80 to 150 g / 10 min, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
(10) The polyethylene for pipes and joints according to the ninth invention, wherein the ethylene polymer (I) is an ethylene polymer composition polymerized using a Ziegler catalyst.
(11) In the ninth invention, polyethylene for pipes and joints, wherein the ethylene polymer (II) is polymerized using a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring.
(12)第11の発明において、エチレン系重合体(I)60〜63重量%に対し、エチレン系重合体(II)37〜40重量%を含有してなることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(13)第11の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が50〜200g/10分であり、密度が0.960〜0.975g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(14)第11の発明において、エチレン系重合体(I)は、メルトフローレート(MFR(I)、JIS K7210、温度190℃、荷重2.16kg)が80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(15)第11の発明において、エチレン系重合体(I)は、チーグラー系触媒を用いて重合されたエチレン系重合体組成物であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(16)第11の発明において、エチレン系重合体(II)は、HLMFR(II)が0.05〜0.2g/10分であり、密度が0.920〜0.925g/cm3であることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(17)第11の発明において、エチレン系重合体(II)は、シクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒を用いて重合されることを特徴とするパイプ及び継手用ポリエチレン。
(18)第10または11の発明に記載のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いてなることを特徴とする薄肉ポリエチレン管。
(12) In the eleventh aspect of the invention, for pipes and joints characterized by containing 37 to 40% by weight of ethylene polymer (II) with respect to 60 to 63% by weight of ethylene polymer (I). polyethylene.
(13) In the eleventh invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 50 to 200 g / 10 minutes, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.960 to 0.975 g / cm 3 .
(14) In the eleventh invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 2.16 kg) of 80 to 150 g / 10 min, Is a polyethylene for pipes and joints, characterized in that it is 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
(15) In the eleventh invention, the ethylene polymer (I) is an ethylene polymer composition polymerized using a Ziegler catalyst, and a polyethylene for pipes and joints.
(16) In the eleventh invention, the ethylene polymer (II) has an HLMFR (II) of 0.05 to 0.2 g / 10 min and a density of 0.920 to 0.925 g / cm 3 . A polyethylene for pipes and joints characterized by the above.
(17) In the eleventh invention, the ethylene polymer (II) is polymerized using a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring, and a polyethylene for pipes and joints.
(18) A thin polyethylene pipe characterized by using the pipe and the polyethylene for joints according to the tenth or eleventh invention.
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、結晶化時間が短いことにより、例えば、射出成形においては、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし、生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、例えば、押出成形においては、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプの結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、耐久性等のパイプ用品質基準を上回る性能を有する上に、高速成形化が可能であり、経済的に有利な水道配水用パイプ及び継手等として好適に用いることができるという効果がある。 The polyethylene for pipes and joints of the present invention has a short crystallization time. For example, in injection molding, the time for taking out a molded product is shortened, high cycle is possible, productivity is improved, and a thick product is obtained. However, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, for example, in extrusion molding, the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be increased. At the same time, the crystallization speed of the pipe extruded in the molten state is high, so that the pipe generated during molding There is an effect that resistance to surface scratches is improved and the pipe surface appearance is improved. Moreover, the molded product using the polyethylene for pipes and joints of the present invention has performance exceeding the quality standards for pipes such as durability and can be formed at high speed, and is economically advantageous. And there is an effect that it can be suitably used as a joint or the like.
また、本発明の態様の一つにおいては、上記性能に加えて、曲げ弾性率に優れるという効果がある。したがって、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは耐圧性に優れ、高圧力下での使用、或いは、製品薄肉・軽量化が可能となる。 Moreover, in one of the aspects of this invention, in addition to the said performance, there exists an effect that it is excellent in a bending elastic modulus. Therefore, the polyethylene for pipes and joints of the present invention is excellent in pressure resistance, and can be used under high pressure, or the product can be made thinner and lighter.
また、本発明の別の態様においては、上記性能に加えて、流動性に優れるという効果がある。したがって、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、かつ、高流動性であり結晶化速度も速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、従来のPE100を上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するという効果がある。具体的には、例えば、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし、生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、例えば、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるため、よりスクリュー回転数を上げられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプの結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。 Moreover, in another aspect of this invention, in addition to the said performance, there exists an effect that it is excellent in fluidity | liquidity. Therefore, it fully meets the quality standards for pipes, for example, long-term durability under conditions of internal pressure, high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc., and greatly improves them compared to conventional PE100 materials As a result, it has the effect of being capable of high-speed molding because of its high fluidity and high crystallization speed. Therefore, it has the effect of exhibiting excellent productivity in both injection molding and extrusion molding methods as well as performance exceeding conventional PE100. Specifically, for example, in injection molding, the fluidity is high and the crystallization time is short, so the time for taking out the molded product is shortened, high cycle is possible, productivity is improved, and a thick product is used. Even if it exists, there exists an effect that post-shrinkage does not arise easily and dimensional stability is good. Furthermore, for example, in extrusion molding, the motor load is reduced due to high fluidity, so that the screw rotation speed can be further increased, and the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, which can increase the production cycle. At the same time, since the crystallization speed of the pipe extruded in a molten state is high, there is an effect that resistance to pipe surface scratches generated during molding is improved and the pipe surface appearance is improved.
また、本発明の別の態様においては、上記性能に加えて、長期耐久性に優れるという効果がある。したがって、パイプ用品質基準、例えば、内圧への長期耐性、高度の応力亀裂抵抗、低温ノッチ付衝撃強さ及び急速亀裂成長への高度の耐性に十分合致し、特に、長期耐久性が従来のPE100材料に比べ大幅に向上し、かつ、結晶化速度が速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、従来のPE100を上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮し、かつ各成分の配合比率、分子量、分子量分布を制御することにより、高分子量成分の凝集(高分子ゲル)を抑制するため、高分子量ゲルによる外観不良が無いという効果がある。なお、上記「長期耐久性」とは、耐環境応力亀裂特性、パイプの熱間内圧クリープ特性または耐低速亀裂伸展特性等が優れることをいい、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレン樹脂組成物は、特に、フルノッチクリープ試験(full notch creep test:FNCT)による値が高く、耐環境応力亀裂特性に極めて優れるという効果がある。また、ブツ状に発生し外観不良の原因となる高分子ゲルについても、ポリエチレンを構成する各成分が均一に混ざりあうことにより高分子量成分の凝集が抑制されパイプ表面外観が良好となるという効果がある。さらに、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準を上回る性能を有し、特に、低速亀裂成長であるFNCTによる値が高く、極めて長期耐久性が高い上に、高速成形化が可能であり、経済的に有利な水道配水用パイプ及び継手等として好適に用いることができる。 Moreover, in another aspect of this invention, in addition to the said performance, there exists an effect that it is excellent in long-term durability. Therefore, it fully meets the quality standards for pipes, such as long-term resistance to internal pressure, high stress crack resistance, low temperature notched impact strength and high resistance to rapid crack growth, and in particular, long-term durability is the traditional PE100. Compared to the material, it is greatly improved, and since the crystallization speed is high, there is an effect that high-speed molding is possible. Therefore, it has performance superior to that of conventional PE100, exhibits excellent productivity in both the injection molding and extrusion molding methods, and controls the blending ratio, molecular weight, and molecular weight distribution of each component. In order to suppress aggregation of the molecular weight component (polymer gel), there is an effect that there is no appearance defect due to the high molecular weight gel. The above "long-term durability" refers to excellent environmental stress crack resistance, hot internal pressure creep resistance of the pipe or low-speed crack extension characteristics, etc., and the polyethylene resin composition for pipes and joints of the present invention is In particular, the value by a full notch creep test (FNCT) is high, and there is an effect that the environmental stress crack resistance is extremely excellent. In addition, the polymer gel, which occurs in the shape of a lump and causes poor appearance, has the effect of suppressing the aggregation of the high molecular weight components and improving the pipe surface appearance by uniformly mixing the components constituting the polyethylene. is there. Furthermore, the molded article using the polyethylene for pipes and joints of the present invention has performance exceeding the quality standard for pipes, in particular, the value by FNCT which is slow crack growth is high, and extremely long-term durability is high. High-speed molding is possible, and it can be suitably used as an economically advantageous pipe for water distribution and a joint.
また、本発明の別の態様においては、上記性能に加えて、耐圧性に優れ、薄肉ポリエチレン管とすることができるという効果がある。したがって、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、かつ、結晶化速度も速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、特に、耐久性については、従来のPE100をはるかに上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するという効果がある。また、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、耐久性に関して、従来のパイプ用品質基準をはるかに上回る性能を有するため、管厚の薄肉化、管の重量減、耐用年数の向上、適用箇所の拡大等が可能であるという効果がある。そして、本発明の薄肉ポリエチレン管は、上記したとおりの優れた性能と生産性を有するものであるため、管の重量減、耐用年数の向上、適用箇所の拡大、耐震性の向上等が可能であり、経済的に有利であるという効果がある。 Moreover, in another aspect of this invention, in addition to the said performance, it is excellent in pressure resistance, and there exists an effect that it can be set as a thin-walled polyethylene pipe. Therefore, it fully meets the quality standards for pipes, for example, long-term durability under conditions of internal pressure, high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc., and greatly improves them compared to conventional PE100 materials As a result, the high-speed molding is possible because the crystallization speed is high. Therefore, in particular, with respect to the durability, the performance is far superior to that of the conventional PE 100, and excellent productivity is exhibited in both the injection molding and the extrusion molding methods. In addition, since the molded product using the polyethylene for pipes and joints of the present invention has performance far exceeding the conventional quality standards for pipes, the thickness of the pipe is reduced, the weight of the pipe is reduced, and the service life is reduced. There is an effect that improvement, expansion of application locations, and the like are possible. And since the thin-walled polyethylene pipe of the present invention has excellent performance and productivity as described above, it is possible to reduce the weight of the pipe, improve the service life, expand the application area, improve the earthquake resistance, etc. There is an effect that it is economically advantageous.
したがって、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適である。 Therefore, the polyethylene for pipes and joints of the present invention is suitable for gas pipes, water distribution pipes and their joints, and particularly suitable for polyethylene pipes for water distribution and joints thereof.
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、特定の物性の要件を満足することを特徴とするものであり、好ましくはエチレン系重合体(I)に対し、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることを特徴とするものである。
以下、本発明を、項目毎に、詳細に説明する。
The polyethylene for pipes and joints of the present invention is characterized by satisfying specific physical property requirements. Preferably, the ethylene polymer (II) having a specific property is added to the ethylene polymer (I). It is characterized by blending a specific amount.
Hereinafter, the present invention will be described in detail for each item.
1.パイプ及び継手用ポリエチレンの特性
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレン(以下、「本発明のポリエチレン」ともいう。)は、下記の特性(i)〜(iii)を満足することを特徴とする。
特性(i):ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜35g/10分である。
特性(ii):密度が0.945〜0.960g/cm3である。
特性(iii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が360秒以下である。
1. Properties of polyethylene for pipes and joints The polyethylene for pipes and joints of the present invention (hereinafter also referred to as “polyethylene of the present invention”) is characterized by satisfying the following properties (i) to (iii).
Characteristic (i): High load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 5 to 35 g / 10 min.
Characteristic (ii): The density is 0.945 to 0.960 g / cm 3 .
Characteristic (iii): The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 360 seconds or less.
(1)特性(i):ハイロードメルトフローレート
本発明のポリエチレンにおいて、特性(i)のハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)は、5〜35g/10分であり、好ましくは7〜20g/10分であり、更に好ましくは9〜18g/10分である。
HLMFR(W)は、5g/10分未満の場合には、分子量が増大し、流動性の低下により成形性が確保できなくなるおそれがある。また、35g/10分より大きい場合には、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。
(1) Characteristic (i): High load melt flow rate In the polyethylene of the present invention, the high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of characteristic (i) is 5 It is -35g / 10min, Preferably it is 7-20g / 10min, More preferably, it is 9-18g / 10min.
When HLMFR (W) is less than 5 g / 10 min, the molecular weight increases, and the moldability may not be ensured due to a decrease in fluidity. On the other hand, if it is larger than 35 g / 10 minutes, long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index, may be lowered.
本明細書において、ハイロードメルトフローレート(「HLMFR」ともいう)及びメルトフローレート(「MFR」ともいう)は、JIS K7210に準じて測定される値である。
MFR及びHLMFRは、ポリエチレンの製造において、エチレン重合温度や連鎖移動剤の使用等により調整することができ、所望のものを得ることができる。即ち、例えば、エチレンとα−オレフィンとの重合温度を上げることにより、分子量を下げた結果として、MFR及びHLMFRを大きくすることができ、重合温度を下げることにより、分子量を上げた結果として、MFR及びHLMFRを小さくすることができる。また、エチレンとα−オレフィンとの共重合反応において、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を増加させることにより、分子量を下げた結果として、MFR及びHLMFRを大きくすることができ、共存させる水素量(連鎖移動剤量)を減少させることにより、分子量を上げた結果として、MFR及びHLMFRを小さくすることができる。
In this specification, the high load melt flow rate (also referred to as “HLMFR”) and the melt flow rate (also referred to as “MFR”) are values measured according to JIS K7210.
MFR and HLMFR can be adjusted by the ethylene polymerization temperature, the use of a chain transfer agent, or the like in the production of polyethylene, and a desired product can be obtained. That is, for example, MFR and HLMFR can be increased as a result of decreasing the molecular weight by increasing the polymerization temperature of ethylene and α-olefin, and MFR is increased as a result of increasing the molecular weight by decreasing the polymerization temperature. And HLMFR can be reduced. In addition, in the copolymerization reaction of ethylene and α-olefin, MFR and HLMFR can be increased as a result of decreasing the molecular weight by increasing the amount of coexisting hydrogen (amount of chain transfer agent). By reducing the amount (chain transfer agent amount), MFR and HLMFR can be reduced as a result of increasing the molecular weight.
(2)特性(ii):密度
また、本発明のポリエチレンにおいて、特性(ii)の密度は、0.945〜0.960g/cm3である。好ましくは0.948〜0.958g/cm3であり、更に好ましくは0.953〜0.957g/cm3である。本密度が0.945g/cm3未満であれば、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性が不足し耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.960g/cm3を超えると、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。
(2) Characteristic (ii): Density In the polyethylene of the present invention, the density of characteristic (ii) is 0.945 to 0.960 g / cm 3 . Preferably it is 0.948-0.958 g / cm < 3 >, More preferably, it is 0.953-0.957 g / cm < 3 >. If the density is less than 0.945 g / cm 3 , the flexural modulus decreases, and as a result, the rigidity of the material is insufficient and the pressure resistance may be decreased. On the other hand, when the density exceeds 0.960 g / cm 3 , long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
また、本明細書において、ポリエチレン、後に説明するエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)等の密度は、JIS K6922−1,2:1997に準じて、測定される値である。
密度は、例えば、エチレンと共重合させるコモノマーの種類や量により変化させることにより、所望のものを得ることができる。
In the present specification, the density of polyethylene, ethylene polymer (I) and ethylene polymer (II), which will be described later, is a value measured according to JIS K6922-1, 2: 1997. .
The desired density can be obtained by changing the density depending on, for example, the type and amount of the comonomer copolymerized with ethylene.
(3)特性(iii):結晶化時間
また、本発明のポリエチレンにおいて、特性(iii)の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、360秒以下である。好ましくは300秒以下であり、更に好ましくは180秒以下である。下限値は、本発明のポリエチレンにおける各特性を満足させるポリマーデザインで無ければならないという理由により、60秒以上である。本値が360秒を超えると、結晶化時間が長くなり、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。
本値は、ポリエチレンの密度、分子量等にて調節が可能である。例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)の密度、分子量及び配合量にて調節が可能である。
上記範囲外にて、例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)のHLMFRが高い、密度が低い、配合量が少ない場合には、ポリエチレンの示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が360秒を超える。なお、該範囲外にて、同様に、例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)のHLMFRが低い、密度が高い、配合量が多い場合には、剛性、成形性、長期耐久性、その他の要件を満たせないおそれがある。
(3) Characteristic (iii): Crystallization time Further, in the polyethylene of the present invention, the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by the differential scanning calorimeter (DSC) of characteristic (iii) is 360 seconds or less. Preferably it is 300 seconds or less, More preferably, it is 180 seconds or less. The lower limit is 60 seconds or more because the polymer design must satisfy each characteristic in the polyethylene of the present invention. When this value exceeds 360 seconds, the crystallization time becomes longer, the molding speed is delayed, and the molding cycle may be lengthened.
This value can be adjusted by the density and molecular weight of polyethylene. For example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the density, molecular weight and blending amount of the ethylene polymer (II) can be adjusted.
Outside the above range, for example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the HLMFR of the ethylene polymer (II) is high, the density is low, and the blending amount is small The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC) of polyethylene exceeds 360 seconds. In addition, outside this range, similarly, for example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the HLMFR of the ethylene polymer (II) is low, the density is high, If the amount is too large, the rigidity, moldability, long-term durability, and other requirements may not be satisfied.
なお、本明細書において、特性(iii)の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、例えば、パーキンエルマー社製DSC−7等の示差走査熱量計(DSC)にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とし、121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した値である。 In the present specification, the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) of characteristic (iii) is, for example, DSC-7 manufactured by Perkin Elmer With a differential scanning calorimeter (DSC), the sample was allowed to stand at 190 ° C. for 5 minutes, then cooled to 121.5 ° C. at a rate of 120 ° C./minute, held, and crystallized at an isothermal temperature of 121.5 ° C. This is a value measured by detecting the peak top when the conversion is completed.
さらに、本発明のポリエチレンにおいては、以下の特性(iv)〜(vi)の特性を満たすことが好ましい。
(4)特性(iv):フルノッチクリープ試験における破断時間
本発明のポリエチレンにおいて、特性(iv)のフルノッチクリープ試験(以下、「FNCT」ともいう、80℃、5MPaで測定)における破断時間は、300時間以上であることが好ましい。さらに好ましくは、400時間以上であり、特に好ましくは、500時間以上である。
上記時間が300時間未満であると、成形品における耐久性が劣るおそれがあるため好ましくない。
本明細書において、FNCT(80℃、5MPaで測定)における破断時間は、JIS K6774(1995)「ガス用ポリエチレン管」の付属書1の全周ノッチ式引張クリープ試験に準拠し、80℃、5MPaで測定を行った値である。試験片は、JIS K6922−2(1997)「プラスチック−ポリエチレン(PE)成形用及び押出用材料−第2部:試験片の作り方及び諸性質の求め方」の表2の条件で作成した厚さ6mmで圧縮成形シートから切出したものであり、全周にノッチを入れたもの(試験片厚み6mm、ノッチ深さ1mm全周)を使用する。
試験溶液は水ではなく、アルキル硫酸ナトリウム1%水溶液を用いる。
FNCT(80℃、5MPaで測定)における破断時間は、概ね、例えば、ポリエチレンを構成するエチレン系重合体(II)の密度を小さくすること及びHLMFR(II)を小さくすることにより、大きくすることができる。
Furthermore, the polyethylene of the present invention preferably satisfies the following characteristics (iv) to (vi).
(4) Characteristic (iv): Breaking time in full-notch creep test In the polyethylene of the present invention, the breaking time in the full-notch creep test of characteristic (iv) (hereinafter also referred to as “FNCT”, measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 It is preferable that it is more than time. More preferably, it is 400 hours or more, Most preferably, it is 500 hours or more.
If the above time is less than 300 hours, the durability of the molded product may be inferior.
In this specification, the rupture time in FNCT (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 80 ° C. and 5 MPa in accordance with the all-around notch tensile creep test in Appendix 1 of JIS K6774 (1995) “Polyethylene pipe for gas”. This is the value measured at. The test piece was prepared under the conditions shown in Table 2 of JIS K6922-2 (1997) “Plastics—Polyethylene (PE) molding and extrusion materials—Part 2: How to make test pieces and various properties”. It is cut out from a compression-molded sheet at 6 mm, and has a notch on the entire periphery (test piece thickness 6 mm, notch depth 1 mm entire periphery).
The test solution is not water but a 1% aqueous solution of sodium alkyl sulfate.
The rupture time in FNCT (measured at 80 ° C. and 5 MPa) can be generally increased, for example, by decreasing the density of the ethylene-based polymer (II) constituting polyethylene and decreasing HLMFR (II). it can.
(5)特性(v):曲げ弾性率
本発明のポリエチレンにおいて、特性(v)の曲げ弾性率は、950MPa以上であることが好ましい。さらに好ましくは、1100MPa以上、特に好ましくは、1150MPa以上、さらに特に好ましくは、1200MPa以上である。曲げ弾性率が950MPa未満では、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。曲げ弾性率の上限値は、特に限定されないが、通常は1300MPa以下である。
ここで、曲げ弾性率は、JIS K6922−2に準拠して圧縮成形で作成した厚さ4mm成形シートより10mm×80×4mmtの試験片を切出し、測定される値である。
曲げ弾性率は、ポリエチレンの密度を増減させることにより、調節することができ、密度を増加させると、曲げ弾性率を上げることができる。
(5) Characteristic (v): Flexural modulus In the polyethylene of the present invention, the flexural modulus of the characteristic (v) is preferably 950 MPa or more. More preferably, it is 1100 MPa or more, particularly preferably 1150 MPa or more, and still more preferably 1200 MPa or more. When the flexural modulus is less than 950 MPa, the flexural modulus decreases, resulting in insufficient material rigidity, which may reduce pressure resistance. Although the upper limit of a bending elastic modulus is not specifically limited, Usually, it is 1300 MPa or less.
Here, the flexural modulus is a value measured by cutting out a 10 mm × 80 × 4 mmt test piece from a 4 mm thick molded sheet prepared by compression molding according to JIS K6922-2.
The flexural modulus can be adjusted by increasing or decreasing the density of polyethylene, and the flexural modulus can be increased by increasing the density.
(6)特性(vi):引張降伏応力
本発明のポリエチレンにおいて、特性(vi)の引張降伏応力は、27MPa以上であることが好ましい。本値が27MPa以下であると、圧力が高い環境下使用した場合、或いはパイプの肉厚を薄くした場合に耐圧性が不足し、延性破壊し破裂するおそれがある。
本値は、ポリエチレンの密度にて調節が可能である。例えば、ポリチレンが、以下に説明するエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(I)、エチレン系重合体(II)の密度及び配合量にて調節が可能である。
なお、本明細書において、特性(v)の引張降伏応力は、JIS K7161に準拠して測定した値であり、試験片をJIS K6922−2(1997)表2の条件で作成した厚さ4mmで圧縮成形シートから1B多目的試験片形状に切出し、23℃の測定環境で、引張速度50mm/minで測定した値である。
引張降伏応力が27以上である場合は、例えば、MRSが12.5MPa程度となると仮定すると、MRSが10MPa程度のPE100材料と比べると、管厚設計としては18%程度薄くすることができると考えられる。
(6) Characteristic (vi): Tensile yield stress In the polyethylene of the present invention, the tensile yield stress of the characteristic (vi) is preferably 27 MPa or more. When this value is 27 MPa or less, the pressure resistance is insufficient when used in an environment with high pressure, or when the thickness of the pipe is reduced, and there is a risk of ductile fracture and rupture.
This value can be adjusted by the density of polyethylene. For example, when the polyethylene is composed of the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) described below, the density and the blending amount of the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) Adjustment is possible.
In addition, in this specification, the tensile yield stress of the characteristic (v) is a value measured in accordance with JIS K7161, and the test piece is a thickness of 4 mm created under the conditions of JIS K6922-2 (1997) Table 2. It is a value cut out from a compression molded sheet into a 1B multipurpose test piece shape and measured at a tensile speed of 50 mm / min in a measurement environment of 23 ° C.
If the tensile yield stress is 27 or more, for example, assuming that the MRS is about 12.5 MPa, the pipe thickness design can be reduced by about 18% compared to the PE100 material with an MRS of about 10 MPa. It is done.
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性を満たし、特に、パイプ及び継手用途に好適である。
例えば、水道配水用ポリエチレン管及びその継手用途の場合、各種規格等の要請により、ポリエチレン管(パイプ)及び継手の材料として同一のものを使用することが望まれている。本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性により、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐久性、ノッチ形状等による応力集中化でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有するものとなり、パイプ及び継手に必要な耐久性等の物性を有する上に、特に、流動性が高いとともに、結晶化時間が短いため、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するものとなる。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
すなわち、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、流動性が高く、結晶化時間が短いという上記特性を併せ持つことにより、特に、射出成形及び押出成形の両者において経済的に有効な点を兼ね備えた、パイプ及び継手用に好適な樹脂組成物となったものである。
さらに、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準において従来製品を上回る性能を有することから、ポリエチレン製パイプ及び継手として好適である。
The polyethylene for pipes and joints of the present invention satisfies the above characteristics and is particularly suitable for pipe and joint applications.
For example, in the case of polyethylene pipes for water distribution and joints thereof, it is desired to use the same materials as polyethylene pipes (pipe) and joints according to requests for various standards. Due to the above properties, the polyethylene for pipes and joints of the present invention sufficiently meets the quality standards for pipes, for example, long-term durability under internal pressure, and high resistance to SCG due to stress concentration due to notch shape. In addition, they have significantly improved performance compared to the conventional PE100 material, and have physical properties such as durability required for pipes and joints, and in particular, high fluidity and short crystallization time. In both the injection molding and extrusion molding methods, excellent productivity is exhibited.
Specifically, in injection molding, the flowability is high and the crystallization time is short, so the time for taking out the molded product is shortened, high cycle is possible and productivity is improved. Further, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, the high fluidity reduces the motor load, and the high crystallization speed shortens the cooling time, enabling the production cycle to be increased, and at the same time the pipe product extruded in the molten state. Since the crystallization speed is high, there is an effect that resistance to pipe surface scratches generated during molding is improved and the pipe surface appearance is improved.
That is, the polyethylene for pipes and joints of the present invention has the above-mentioned properties of high fluidity and a short crystallization time, and thus has an economically effective point particularly in both injection molding and extrusion molding. The resin composition is suitable for pipes and joints.
Furthermore, the molded product using the polyethylene for pipes and joints of the present invention is suitable as a polyethylene pipe and joint because it has a performance exceeding that of conventional products in the quality standards for pipes.
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの成分としては、本発明の特性を満たすポリエチレンであれば、制限なく使用することができる。
本発明においては、好ましくは、本発明のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。さらには、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。
As a component of the polyethylene for pipes and joints of the present invention, any polyethylene that satisfies the characteristics of the present invention can be used without limitation.
In the present invention, it is preferable to blend a specific amount of the ethylene polymer (II) having specific properties because the polyethylene of the present invention can be easily adjusted and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints. Furthermore, it is preferable to blend a specific amount of ethylene polymer (II) having specific properties polymerized with a metallocene catalyst.
2.エチレン系重合体(II)
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、本発明のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.01〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)を20〜50重量%含有させたものであることが好ましい。
2. Ethylene polymer (II)
Since the polyethylene for pipes and joints of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the present invention and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints, high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21 .60 kg) is 0.01 to 0.5 g / 10 min, and 20 to 50% by weight of an ethylene polymer (II) having a density of 0.915 to 0.930 g / cm 3 is contained. It is preferable.
エチレン系重合体(II)のHLMFRは、0.01g/10分以上、0.5g/10分以下、好ましくは0.1〜0.4g/10分、更に好ましくは0.2〜0.3g/10分の範囲である。このHLMFR(II)が0.01g/10分未満であれば、最終のポリエチレンにおいて、HLMFR(W)が規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このHLMFR(II)が0.5g/10分を超えた場合には、最終ポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下し、かつ、結晶化速度も低下し、DSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が360秒を超え、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。 The HLMFR of the ethylene polymer (II) is 0.01 g / 10 min or more and 0.5 g / 10 min or less, preferably 0.1 to 0.4 g / 10 min, more preferably 0.2 to 0.3 g. / 10 minutes. If this HLMFR (II) is less than 0.01 g / 10 minutes, in the final polyethylene, HLMFR (W) cannot be achieved within the specified range, and the fluidity may be lowered. On the other hand, when the HLMFR (II) exceeds 0.5 g / 10 min, the long-term durability, particularly SCG with FNCT as an index, is decreased in the final polyethylene, and the crystallization rate is decreased. The isothermal crystallization time at 121.5 ° C., which can be measured by the method, exceeds 360 seconds, and as a result, the molding cycle may be lowered.
エチレン系重合体(II)の密度は、0.915〜0.930g/cm3であり、好ましくは0.915〜0.925g/cm3、更に好ましくは0.920〜0.925g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.930g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 The density of the ethylene-based polymer (II) is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , preferably 0.915 to 0.925 g / cm 3 , more preferably 0.920 to 0.925 g / cm 3. It is. If the density is less than 0.915 g / cm 3 , the density range in the final polyethylene cannot be achieved, and the flexural modulus decreases, resulting in insufficient rigidity of the material, which may reduce pressure resistance. On the other hand, when the density exceeds 0.930 g / cm 3 , the long-term durability of the final polyethylene, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
本関係を満たすエチレン系重合体(II)は長鎖分岐構造を有しており、他の樹脂とともに使用でき、結晶化速度を極めて有効に速くすることができ、いわゆる結晶核剤を添加したと同様な効果を発揮し、結晶化時間を短くすることができ、パイプ及び継手用ポリエチレンとしての高速成形ハイサイクル化を達成でき、かつ、耐久性も向上させることができる。 The ethylene polymer (II) satisfying this relationship has a long-chain branched structure, can be used with other resins, can increase the crystallization rate very effectively, and has added a so-called crystal nucleating agent. The same effect can be exhibited, the crystallization time can be shortened, high speed molding and high cycle can be achieved as polyethylene for pipes and joints, and durability can be improved.
従来のポリエチレンにおいては、結晶化速度を上げるために、結晶核剤として働く物質を添加する等の方法が試みられているが、このような従来技術の状況を踏まえて、成形加工性と機械強度などの物性を共に充分に向上させるポリエチレンを検討した結果として、特定の特性、すなわち、HLMFR、密度及び示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間及び曲げ弾性率(23℃)が、それぞれ特定の値であるポリエチレンが、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものとなることが考えられる。
特に、本発明に係るエチレン系重合体(II)を、例えば、エチレン系重合体(I)とともに使用することにより、上記特性をすべて満足し、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものとなる。
In conventional polyethylene, methods such as adding a substance that acts as a crystal nucleating agent have been attempted to increase the crystallization speed. As a result of examining polyethylene that sufficiently improves both physical properties such as Polyethylene having specific values for time and flexural modulus (23 ° C.) can sufficiently improve the crystallization speed while maintaining excellent physical properties such as mechanical strength, thereby improving the molding speed. It is thought that it will be possible.
In particular, by using the ethylene polymer (II) according to the present invention together with, for example, the ethylene polymer (I), all of the above characteristics are satisfied, while maintaining the physical properties such as excellent mechanical strength, The forming speed can be sufficiently improved, and the forming speed can be improved.
好ましくは、エチレン系重合体(II)は、以下の式(1)を、さらに好ましくは式(2)を、特に好ましくは式(3)を満足するものを使用することにより、本発明の著しい効果を発揮し、結晶化速度が充分に向上した、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなるものである。 Preferably, the ethylene-based polymer (II) uses the following formula (1), more preferably the formula (2), particularly preferably the one satisfying the formula (3). This is a preferable polyethylene for pipes and joints that exhibits an effect and has a sufficiently improved crystallization rate.
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 式(1)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.9 式(2)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.8 式(3)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 Formula (1)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.9 Formula (2)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.8 Formula (3)
ただし、HLMFR(II)は、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(単位:g/10分)であり、Mw(II)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量である。 However, HLMFR (II) is a high load melt flow rate (unit: g / 10 min) at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 Kg, and Mw (II) was measured by gel permeation chromatography (GPC). Weight average molecular weight.
ここで、上記の式(1)の技術的意味は、重量平均分子量との見合いで流動性が低め、即ちHLMFR(II)が小さめであることを示しており、これは、このエチレン系重合体(II)が長鎖分岐を有すること、しかも所定のMw(II)に対して特定HLMFR(II)を示す長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体であることを示している。
また式(1)〜(3)において、切片(式(1)であれば“6.0”)の値は長鎖分岐構造の発達を示す指標となり、切片が小さい場合において上記の重量平均分子量とHLMFR(II)の関係式が成立するということは、より発達した長鎖分岐構造を有していることを示す。長鎖分岐構造の発達が不十分な場合、結晶核材効果が弱くなり結晶化速度が充分に向上しない場合がある。
本発明の属する技術分野において、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体を測定する方法は、各種の方法が知られており、例えば、伸長粘度測定において粘度の立ち上がりが見られる高分子も長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体に含まれる。そして、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体の中で、本発明の式を満足するものは、特定の長鎖分岐構造を有するものとして、好適である。
成形速度を律する長鎖分岐構造は、具体的には、例えば星形分岐高分子や櫛形分岐高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Here, the technical meaning of the above formula (1) indicates that the fluidity is low in proportion to the weight average molecular weight, that is, the HLMFR (II) is small, which means that this ethylene polymer It shows that (II) has a long-chain branching, and that it is an ethylene polymer having a long-chain branching structure showing a specific HLMFR (II) with respect to a predetermined Mw (II).
In the formulas (1) to (3), the value of the intercept (“6.0” in the case of the formula (1)) is an index indicating the development of the long-chain branched structure. That the relational expression of HLMFR (II) is established indicates that the structure has a more developed long chain branching structure. If the development of the long chain branching structure is insufficient, the crystal nucleus material effect may be weakened and the crystallization rate may not be sufficiently improved.
In the technical field to which the present invention pertains, various methods are known for measuring an ethylene polymer having a long-chain branched structure. For example, polymers that show rise in viscosity in the measurement of elongational viscosity are also long-chain polymers. Included in ethylene polymers having a branched structure. Of the ethylene-based polymers having a long-chain branched structure, those satisfying the formula of the present invention are suitable as those having a specific long-chain branched structure.
Specific examples of the long-chain branched structure that controls the molding speed include a star-shaped branched polymer and a comb-shaped branched polymer, but are not limited thereto.
本発明に係る長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)は、例えば、10000炭素連鎖当たり1本程度の長鎖分岐が存在する重合体を挙げることができ、これは、例えば13C−NMR測定により確認することができる。長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体は、重合触媒として、フィリップス触媒等のクロム触媒や、シングルサイト触媒としてのメタロセン触媒を使用して、重合することにより製造することができる。
また、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)としては、エチレンへの連鎖移動によって末端ビニル基を有するポリエチレン(マクロモノマー)を生成させ、マクロモノマーとエチレンの共重合を経て、長鎖分岐構造を有する重合体を得ることができる。
メタロセン触媒の中では、特定構造のメタロセン錯体を有する触媒が好ましく、特にシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒又はシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒が好ましい。
Ethylene polymer having a long-chain branched structure according to the present invention (II) is, for example, it can be cited one degree of long chain polymer branching is present per 10000 carbon chain, which, for example, 13 C- This can be confirmed by NMR measurement. The ethylene-based polymer having a long chain branched structure can be produced by polymerization using a chromium catalyst such as a Philips catalyst or a metallocene catalyst as a single site catalyst as a polymerization catalyst.
In addition, as the ethylene polymer (II) having a long-chain branched structure, polyethylene having a terminal vinyl group (macromonomer) is generated by chain transfer to ethylene, and a long-chain is obtained through copolymerization of the macromonomer and ethylene. A polymer having a branched structure can be obtained.
Among the metallocene catalysts, a catalyst having a metallocene complex having a specific structure is preferable, and a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a heterocyclic aromatic group or a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring is particularly preferable.
エチレン系重合体(II)の配合量は、本発明のポリエチレン全体を基準として、他の成分50〜80重量%に対し、20〜50重量%、好ましくは他の成分55〜64重量%に対し、36〜45重量%、さらに好ましくは他の成分55〜62重量%に対し、38〜45重量%、特に好ましくは他の成分60〜62重量%に対し、38〜40重量%である。エチレン系重合体(II)の配合量が20重量%未満であれば、本発明のポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。一方、50重量%を超えれば、本発明のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下する重合体となるおそれがある。 The blending amount of the ethylene polymer (II) is 20 to 50% by weight with respect to the other components 50 to 80% by weight, preferably 55 to 64% by weight, based on the whole polyethylene of the present invention. 36 to 45% by weight, more preferably 38 to 45% by weight with respect to 55 to 62% by weight of the other components, and particularly preferably 38 to 40% by weight with respect to 60 to 62% by weight of the other components. If the blending amount of the ethylene-based polymer (II) is less than 20% by weight, the long-term durability of the polyethylene of the present invention, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the MFR and density of the polyethylene of the present invention are lowered, and there is a possibility that the polymer is lowered in fluidity, rigidity and pressure resistance.
エチレン系重合体(II)は、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒で重合されることが好ましい。メタロセン系触媒としては、メタロセン触媒と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hfなどを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデン等のシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒として、アルミノキサン等の周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物とを、組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカ等の担体に担持させた担持型のものが挙げられる。 The ethylene polymer (II) is preferably polymerized with a metallocene catalyst containing Ti, Zr, or Hf. Examples of the metallocene catalyst include a combination of a complex called a metallocene catalyst in which a ligand having a cyclopentadiene skeleton is coordinated to a transition metal and a promoter. Specific examples of the metallocene catalyst include a complex catalyst in which a ligand having a cyclopentadiene skeleton such as methylcyclopentadiene, dimethylcyclopentadiene, and indene is coordinated to a transition metal containing Ti, Zr, Hf, and the like. Examples of the catalyst include a combination of organic metal compounds of Group 1 to Group 3 elements such as aluminoxane, and a supported type in which these complex catalysts are supported on a carrier such as silica.
本発明で好ましく用いられるメタロセン触媒は、以下の成分(A)及び成分(B)を含むものであり、必要に応じて成分(C)と組み合わせてなる触媒である。
成分(A):メタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(C):微粒子担体
The metallocene catalyst preferably used in the present invention contains the following components (A) and (B), and is a catalyst combined with the component (C) as necessary.
Component (A): Metallocene complex Component (B): Compound that reacts with component (A) to form a cationic metallocene compound Component (C): Fine particle carrier
(1)成分(A)
成分(A)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。具体的には、下記一般式(I)〜(VI)で表される化合物が使用される。
(C5H5−aR1 a)(C5H5−bR2 b)MXY (I)
Q(C5H4−cR1 c)(C5H4−dR2 d)MXY (II)
Q’(C5H4−eR3 e)ZMXY (III)
(C5H5−fR3 f)ZMXY (IV)
(C5H5−fR3 f)MXYW (V)
Q”(C5H5−gR4 g)(C5H5−hR5 h)MXY (VI)
(1) Component (A)
As the component (A), a metallocene compound of a Group 4 transition metal is used. Specifically, compounds represented by the following general formulas (I) to (VI) are used.
(C 5 H 5-a R 1 a) (C 5 H 5-b R 2 b) MXY (I)
Q (C 5 H 4-c R 1 c) (C 5 H 4-d R 2 d) MXY (II)
Q ′ (C 5 H 4-e R 3 e ) ZMXY (III)
(C 5 H 5-f R 3 f) ZMXY (IV)
(C 5 H 5-f R 3 f) MXYW (V)
Q ″ (C 5 H 5 -g R 4 g ) (C 5 H 5 -h R 5 h ) MXY (VI)
ここで、Qは、二つの共役五員環配位子を架橋する結合性基を示し、Q’は、共役五員環配位子とZ基を架橋する結合性基を示し、Q”は、R4とR5を架橋する結合性基を示し、Mは、Ti、ZrまたはHfを示し、X、Y及びWは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基、炭素数1〜20のリン含有炭化水素基又は炭素数1〜20の珪素含有炭化水素基を示し、Zは、酸素、イオウを含む配位子、炭素数1〜40の珪素含有炭化水素基、炭素数1〜40の窒素含有炭化水素基又は炭素数1〜40のリン含有炭化水素基を示す。 Here, Q represents a binding group that bridges two conjugated five-membered ring ligands, Q ′ represents a binding group that bridges the conjugated five-membered ring ligand and the Z group, and Q ″ represents , R 4 and R 5 represent a bonding group, M represents Ti, Zr, or Hf, X, Y, and W each independently represent hydrogen, halogen, or a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms. A group, an oxygen-containing hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a nitrogen-containing hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a phosphorus-containing hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a silicon-containing hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Z represents a ligand containing oxygen and sulfur, a silicon-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, a nitrogen-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, or a phosphorus-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms. Show.
R1〜R5は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、酸素含有炭化水素基、硫黄含有炭化水素基、珪素含有炭化水素基、リン含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基又はホウ素含有炭化水素基を示す。また、隣接する2個のR1、2個のR2、2個のR3、2個のR4、又は2個のR5が、それぞれ結合して炭素数4〜10個の環を形成していてもよい。また、a、b、c、d、e、f及びhは、それぞれ0≦a≦5、0≦b≦5、0≦c≦4、0≦d≦4、0≦e≦4、0≦f≦5、0≦g≦5、0≦h≦5、を満足する整数である。 R 1 to R 5 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen group, a halogen-containing hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an aryloxy group, an oxygen-containing hydrocarbon group, A sulfur-containing hydrocarbon group, a silicon-containing hydrocarbon group, a phosphorus-containing hydrocarbon group, a nitrogen-containing hydrocarbon group or a boron-containing hydrocarbon group is shown. Two adjacent R 1 , 2 R 2 , 2 R 3 , 2 R 4 , or 2 R 5 are bonded to each other to form a ring having 4 to 10 carbon atoms. You may do it. A, b, c, d, e, f, and h are 0 ≦ a ≦ 5, 0 ≦ b ≦ 5, 0 ≦ c ≦ 4, 0 ≦ d ≦ 4, 0 ≦ e ≦ 4, and 0 ≦, respectively. It is an integer that satisfies f ≦ 5, 0 ≦ g ≦ 5, and 0 ≦ h ≦ 5.
2個の共役五員環配位子の間を架橋する結合性基Q、共役五員環配位子とZ基とを架橋する結合性基Q’、及び、R4とR5を架橋するQ”は、具体的には、下記のようなものが挙げられる。
すなわち、メチレン基、エチレン基のようなアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、フェニルメチリデン基、ジフェニルメチリデン基のようなアルキリデン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基のような珪素含有架橋基、ゲルマニウム含有架橋基、アルキルフォスフィン、アミン等である。これらのうち、アルキレン基、アルキリデン基、珪素含有架橋基、及びゲルマニウム含有架橋基が特に好ましく用いられる。
A bonding group Q that bridges between two conjugated five-membered ring ligands, a bonding group Q ′ that bridges a conjugated five-membered ring ligand and a Z group, and bridges R 4 and R 5 Specific examples of Q ″ include the following.
That is, an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, an ethylidene group, a propylidene group, an isopropylidene group, a phenylmethylidene group, an alkylidene group such as a diphenylmethylidene group, a dimethylsilylene group, a diethylsilylene group, a dipropylsilylene group , Silicon-containing crosslinking groups such as diphenylsilylene group, methylethylsilylene group, methylphenylsilylene group, methyl-t-butylsilylene group, disilylene group, tetramethyldisylylene group, germanium-containing crosslinking group, alkylphosphine, amine, etc. It is. Among these, an alkylene group, an alkylidene group, a silicon-containing crosslinking group, and a germanium-containing crosslinking group are particularly preferably used.
上述の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)及び(VI)で表される具体的なZr錯体を下記に例示するが、ZrをHf又はTiに置き換えた化合物も、同様に使用可能である。
また、一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)及び(VI)で示される成分(A)は、同一の一般式で示される化合物、又は異なる一般式で示される化合物の二種以上の混合物として用いることができる。
Specific Zr complexes represented by the above general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI) are exemplified below, but Zr is replaced with Hf or Ti. The same compounds can be used as well.
In addition, the component (A) represented by the general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI) may be a compound represented by the same general formula or a different general formula. It can be used as a mixture of two or more of the compounds shown.
一般式(I)の化合物:
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド。
ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
Compounds of general formula (I):
Biscyclopentadienylzirconium dichloride, bis (2-methylindenyl) zirconium dichloride, bis (2-methyl-4,5benzoindenyl) zirconium dichloride, bisfluorenylzirconium dichloride, bis (4H-azurenyl) zirconium dichloride Bis (2-methyl-4H-azurenyl) cyclopentadienylzirconium dichloride, bis (2-methyl-4-phenyl-4H-azurenyl) zirconium dichloride, bis (2-methyl-4- (4-chlorophenyl) -4H -Azulenyl) zirconium dichloride.
Bis (2-furylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (2-furylindenyl) zirconium dichloride, bis (2-furyl-4,5-benzoindenyl) zirconium dichloride.
一般式(II)の化合物:
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
Compound of general formula (II):
Dimethylsilylenebis (1,1′-cyclopentadienyl) zirconium dichloride, dimethylsilylenebis [1,1 ′-(2-methylindenyl)] zirconium dichloride, dimethylsilylenebis [1,1 ′-(2-methyl) Indenyl)] zirconium dichloride, ethylenebis [1,1 ′-(2-methyl-4,5benzoindenyl)] zirconium dichloride, dimethylsilylenebis [1,1 ′-(2-methyl-4-hydroazurenyl)] Zirconium dichloride, dimethylsilylenebis [1,1 ′-(2-methyl-4-phenyl-4-hydroazulenyl)] zirconium dichloride, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2-methyl-4- (4-chlorophenyl) -4-hydroazulenyl]} zirconium dichloride, dimethylsilylene bis [ 1,1 ′-(2-Ethyl-4-phenyl-4-hydroazurenyl)] zirconium dichloride, ethylenebis [1,1 ′-(2-methyl-4-hydroazurenyl)] zirconium dichloride.
Dimethylsilylenebis [1,1 ′-(2-furylcyclopentadienyl)] zirconium dichloride, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl] ]} Zirconium dichloride, dimethylsilylene bis {1,1 ′-{2- [2- (5-trimethylsilyl) furyl] -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl} zirconium dichloride, dimethylsilylene bis {1,1 ′ -[2- (2-furyl) indenyl]} zirconium dichloride, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4-phenyl-indenyl]} zirconium dichloride, isopropylidene (cyclopentadienyl) ) (9-fluorenyl) zirconium dichloride, isopropylidene (cyclopentadienyl) [9- (2,7-t-butyl) fluorenyl] zirconium dichloride, diphenylmethylene (cyclopentadienyl) (9-fluorenyl) zirconium dichloride, diphenylmethylene (cyclopentadienyl) [9- (2,7-t -Butyl) fluorenyl] zirconium dichloride, dimethylsilylene (cyclopentadienyl) (9-fluorenyl) zirconium dichloride, diphenylsilylene (cyclopentadienyl) [9- (2,7-t-butyl) fluorenyl] zirconium dichloride.
一般式(III)の化合物:
(第3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフイド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
Compound of general formula (III):
(Tertiary butylamide) (tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl) -1,2-ethanediylzirconium dichloride, (methylamide)-(tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl) -1,2-ethanediyl -Zirconium dichloride, (ethylamide) (tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl) -methylenezirconium dichloride, (tertiary butylamide) dimethyl- (tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl) silane zirconium dichloride, tertiary butylamido) dimethyl (tetramethyl-eta 5 - cyclopentadienyl) silane zirconium dibenzyl, (benzylamide) dimethyl (tetramethyl-eta 5 - cyclopentadienyl) silane zirconium dichloride, (phenylalanine phosphine id) dimethacrylate Le (tetramethyl- eta 5 - cyclopentadienyl) silane zirconium dibenzyl.
一般式(IV)の化合物:
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
Compound of general formula (IV):
(Cyclopentadienyl) (phenoxy) zirconium dichloride, (2,3-dimethylcyclopentadienyl) (phenoxy) zirconium dichloride, (pentamethylcyclopentadienyl) (phenoxy) zirconium dichloride, (cyclopentadienyl) ( 2,6-di-t-butylphenoxy) zirconium dichloride, (pentamethylcyclopentadienyl) (2,6-di-i-propylphenoxy) zirconium dichloride.
一般式(V)の化合物:
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
Compound of general formula (V):
(Cyclopentadienyl) zirconium trichloride, (2,3-dimethylcyclopentadienyl) zirconium trichloride, (pentamethylcyclopentadienyl) zirconium trichloride, (cyclopentadienyl) zirconium triisopropoxide, ( Pentamethylcyclopentadienyl) zirconium triisopropoxide.
一般式(VI)の化合物:
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
Compound of general formula (VI):
Ethylene bis (7,7′-indenyl) zirconium dichloride, dimethylsilylene bis {7,7 ′-(1-methyl-3-phenylindenyl)} zirconium dichloride, dimethylsilylene bis {7,7 ′-[1-methyl -4- (1-naphthyl) indenyl]} zirconium dichloride, dimethylsilylenebis [7,7 '-(1-ethyl-3-phenylindenyl)] zirconium dichloride, dimethylsilylenebis {7,7'-[1- Isopropyl-3- (4-chlorophenyl) indenyl]} zirconium dichloride.
なお、これらの具体例の化合物のシリレン基を、ゲルミレン基に置き換えた化合物も、好適な化合物として例示される。
以上において記載した遷移金属化合物成分(A)の中で、エチレン系重合体(II)を製造するための好ましいメタロセン錯体としては、一般式(I)または一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましく、さらには、高分子量のポリマーを生成可能であり、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合において共重合性に優れるという観点から、一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましい。高分子量体を製造可能ということは、後述するような種々のポリマーの分子量の調整手法により、様々な分子量のポリマーの設計が行えるという利点がある。
本発明のポリエチレンの特性を満たすための一つの方法は、エチレン系重合体中に長鎖分岐を導入することであるが、高分子量でかつ長鎖分岐を有するポリエチレンを製造可能という観点から、一般式(II)で表されるメタロセン錯体の中でも、以下の2つの化合物群が好ましい。
In addition, the compound which replaced the silylene group of the compound of these specific examples with the germylene group is illustrated as a suitable compound.
Among the transition metal compound components (A) described above, preferred metallocene complexes for producing the ethylene-based polymer (II) include metallocene complexes represented by general formula (I) or general formula (II) In addition, a metallocene complex represented by the general formula (II) is preferable from the viewpoint of being able to produce a high molecular weight polymer and having excellent copolymerizability in the copolymerization of ethylene and another α-olefin. . The ability to produce a high molecular weight product has the advantage that polymers with various molecular weights can be designed by adjusting the molecular weight of various polymers as described below.
One method for satisfying the properties of the polyethylene of the present invention is to introduce long chain branching into the ethylene polymer. From the standpoint that polyethylene having high molecular weight and long chain branching can be produced, Among the metallocene complexes represented by the formula (II), the following two compound groups are preferable.
好ましい態様として、第一の化合物群は、R1〜R2として、化合物内に少なくとも一つ、複素環式芳香族基を含有している架橋メタロセン錯体である。好ましい複素環式芳香族基としては、フリル基、ベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基よりなる群が挙げられる。これらの置換基は、さらに珪素含有基等の置換基を有していてもよい。フリル基、ベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基よりなる群から選択される置換基の中で、フリル基、ベンゾフリル基がさらに好ましい。さらには、これらの置換基が、置換シクロペンタジエニル基または置換インデニル基の2位に導入されていることが好ましく、少なくとも1つ、他に縮環構造を有しない置換シクロペンタジエニル基を有している化合物であることが特に好ましい。 As a preferred embodiment, the first compound group is a bridged metallocene complex containing at least one heterocyclic aromatic group in the compound as R 1 to R 2 . Preferred heterocyclic aromatic groups include the group consisting of a furyl group, a benzofuryl group, a thienyl group, and a benzothienyl group. These substituents may further have a substituent such as a silicon-containing group. Of the substituents selected from the group consisting of a furyl group, a benzofuryl group, a thienyl group, and a benzothienyl group, a furyl group and a benzofuryl group are more preferable. Further, these substituents are preferably introduced at the 2-position of the substituted cyclopentadienyl group or the substituted indenyl group, and at least one other substituted cyclopentadienyl group having no condensed ring structure is introduced. It is particularly preferred that the compound has.
第二の化合物群は、置換シクロペンタジエニル基と置換フルオレニル基を組み合わせた架橋メタロセン錯体である。 The second group of compounds is a bridged metallocene complex in which a substituted cyclopentadienyl group and a substituted fluorenyl group are combined.
これらのメタロセン錯体は、後述するような担持触媒として用いることが好ましい。第一の化合物群においては、フリル基はチエニル基に含有されるいわゆるヘテロ原子と担体上の固体酸などの相互作用により、活性点構造に不均一性が生じ、長鎖分岐が生成しやすくなったものと考えている。また、第二の化合物群においても、担持触媒にすることで、活性点まわりの空間が変化するため、長鎖分岐が生成しやすくなったものと考えている。 These metallocene complexes are preferably used as supported catalysts as described later. In the first group of compounds, the furyl group interacts with the so-called heteroatom contained in the thienyl group and the solid acid on the support, causing non-uniformity in the active site structure and easily generating long chain branching. I think. Also in the second compound group, it is thought that the use of a supported catalyst changed the space around the active site, so that long chain branching was easily generated.
(2)成分(B)
本発明に係るエチレン系重合体(II)の製造方法は、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記成分(A)以外に、成分(A)のメタロセン化合物(以下、「成分(A)」または単に「A」と記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(B)、以下、単に「B」と記すこともある。)、必要に応じて微粒子担体(成分(C)、以下、単に「C」と記すこともある。)を含むことに、特徴がある。
(2) Component (B)
In the method for producing an ethylene polymer (II) according to the present invention, as an essential component of an olefin polymerization catalyst, in addition to the above component (A), a metallocene compound (hereinafter referred to as “component (A)” or “component (A)” A compound that forms a cationic metallocene compound by reacting with the compound (component (B), hereinafter may be simply referred to as “B”); Component (C), hereinafter simply referred to as “C”) is characteristic.
メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(B)の一つとして、有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
As one of the compounds (B) that react with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, an organoaluminum oxy compound can be mentioned.
The organoaluminum oxy compound has Al—O—Al bonds in the molecule, and the number of bonds is usually in the range of 1 to 100, preferably 1 to 50. Such an organoaluminum oxy compound is usually a product obtained by reacting an organoaluminum compound with water.
The reaction between organoaluminum and water is usually carried out in an inert hydrocarbon (solvent). As the inert hydrocarbon, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene, xylene, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons can be used. Preference is given to using aromatic hydrocarbons.
有機アルミニウムオキシ化合物の調製に用いる有機アルミニウム化合物は、下記一般式(4)で表される化合物がいずれも使用可能であるが、好ましくはトリアルキルアルミニウムが使用される。
R5 tAlX3 3−t (4)
(式中、R5は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X3は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
As the organoaluminum compound used for the preparation of the organoaluminum oxy compound, any compound represented by the following general formula (4) can be used, but trialkylaluminum is preferably used.
R 5 t AlX 3 3-t (4)
(In the formula, R 5 represents a hydrocarbon group such as an alkyl group, alkenyl group, aryl group or aralkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, and X 3 represents a hydrogen atom or a halogen atom. , T represents an integer of 1 ≦ t ≦ 3.)
トリアルキルアルミニウムのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のいずれでも差し支えないが、メチル基であることが特に好ましい。
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
The alkyl group of the trialkylaluminum may be any of methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, etc. It is particularly preferred that
Two or more of the above organoaluminum compounds can be mixed and used.
水と有機アルミニウム化合物との反応比(水/Alモル比)は、0.25/1〜1.2/1、特に、0.5/1〜1/1であることが好ましく、反応温度は、通常−70〜100℃、好ましくは−20〜20℃の範囲にある。反応時間は、通常5分〜24時間、好ましくは10分〜5時間の範囲で選ばれる。反応に要する水として、単なる水のみならず、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物等に含まれる結晶水や反応系中に水が生成しうる成分も利用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液または分散させた溶液としたものを用いても良い。
The reaction ratio (water / Al molar ratio) between water and the organoaluminum compound is preferably 0.25 / 1 to 1.2 / 1, particularly preferably 0.5 / 1 to 1/1, and the reaction temperature is Usually, it is -70-100 degreeC, Preferably it exists in the range of -20-20 degreeC. The reaction time is usually selected in the range of 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 5 hours. As water required for the reaction, not only mere water but also crystal water contained in copper sulfate hydrate, aluminum sulfate hydrate and the like and components capable of generating water in the reaction system can be used.
Of the organoaluminum oxy compounds described above, those obtained by reacting alkylaluminum with water are usually called aluminoxanes, particularly methylaluminoxane (including those substantially consisting of methylaluminoxane (MAO)). Is suitable as an organoaluminum oxy compound.
Of course, as the organoaluminum oxy compound, two or more of the above organoaluminum oxy compounds may be used in combination, and a solution obtained by dispersing or dispersing the organoaluminum oxy compound in the above-described inert hydrocarbon solvent. You may use.
また、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(B)の他の具体例として、ボラン化合物やボレート化合物が挙げられる。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
Moreover, a borane compound and a borate compound are mentioned as another specific example of the compound (B) which reacts with a metallocene compound (A) and forms a cationic metallocene compound.
More specifically, the borane compound is represented by triphenylborane, tri (o-tolyl) borane, tri (p-tolyl) borane, tri (m-tolyl) borane, tri (o-fluorophenyl) borane, tris ( p-fluorophenyl) borane, tris (m-fluorophenyl) borane, tris (2,5-difluorophenyl) borane, tris (3,5-difluorophenyl) borane, tris (4-trifluoromethylphenyl) borane, tris (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borane, tris (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borane, tris (pentafluorophenyl) borane, tris (perfluoronaphthyl) borane, tris (perfluorobiphenyl), tris ( Perfluoroanthryl) borane, tris (perfluorobi) Fuchiru) such as borane and the like.
これらの中でも、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランがより好ましく、さらに好ましくはトリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボランが好ましい化合物として例示される。 Among these, tris (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borane, tris (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borane, tris (pentafluorophenyl) borane, tris (perfluoronaphthyl) borane, tris (perfluoro) Biphenyl) borane, tris (perfluoroanthryl) borane, and tris (perfluorobinaphthyl) borane are more preferred, and tris (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borane, tris (pentafluorophenyl) borane, tris ( Perfluoronaphthyl) borane and tris (perfluorobiphenyl) borane are exemplified as preferred compounds.
また、ボレート化合物を具体的に表すと、第1の例は、次の一般式(5)で示される化合物である。
[L1−H]+[BR6R7X4X5]− (5)
When the borate compound is specifically represented, the first example is a compound represented by the following general formula (5).
[L 1 -H] + [BR 6 R 7 X 4 X 5] - (5)
式(5)中、L1は、中性ルイス塩基であり、Hは、水素原子であり、[L1−H]は、アンモニウム、アニリニウム、ホスフォニウム等のブレンステッド酸である。
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
In Formula (5), L 1 is a neutral Lewis base, H is a hydrogen atom, and [L 1 -H] is a Bronsted acid such as ammonium, anilinium, phosphonium, or the like.
Examples of ammonium include trialkylammonium such as trimethylammonium, triethylammonium, tripropylammonium, tributylammonium, and tri (n-butyl) ammonium, and dialkylammonium such as di (n-propyl) ammonium and dicyclohexylammonium.
また、アニリニウムとしては、N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジエチルアニリニウム、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムなどのN,N−ジアルキルアニリニウムが例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
Examples of anilinium include N, N-dialkylanilinium such as N, N-dimethylanilinium, N, N-diethylanilinium, N, N-2,4,6-pentamethylanilinium.
Furthermore, examples of the phosphonium include triarylphosphonium, tributylphosphonium, triarylphosphonium such as tri (methylphenyl) phosphonium, tri (dimethylphenyl) phosphonium, and trialkylphosphonium.
また、式(5)中、R6およびR7は、6〜20、好ましくは6〜16の炭素原子を含む、同じか又は異なる芳香族又は置換芳香族炭化水素基で、架橋基によって互いに連結されていてもよく、置換芳香族炭化水素基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等に代表されるアルキル基やフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンが好ましい。
さらに、X4及びX5は、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
In formula (5), R 6 and R 7 are the same or different aromatic or substituted aromatic hydrocarbon groups containing 6 to 20, preferably 6 to 16 carbon atoms, and are connected to each other by a bridging group. As the substituent of the substituted aromatic hydrocarbon group, an alkyl group typified by a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group or the like, or a halogen such as fluorine, chlorine, bromine or iodine is preferable.
Further, X 4 and X 5 are a hydride group, a halide group, a hydrocarbon group containing 1 to 20 carbon atoms, a substituted carbon atom containing 1 to 20 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are replaced by halogen atoms. It is a hydrogen group.
上記一般式(5)で表される化合物の具体例としては、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジ(1−プロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラフェニルボレートなどを例示することができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (5) include tributylammonium tetra (pentafluorophenyl) borate, tributylammonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tributylammonium tetra (3,5- Ditrifluoromethylphenyl) borate, tributylammonium tetra (2,6-difluorophenyl) borate, tributylammonium tetra (perfluoronaphthyl) borate, dimethylanilinium tetra (pentafluorophenyl) borate, dimethylanilinium tetra (2,6- Ditrifluoromethylphenyl) borate, dimethylanilinium tetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, dimethylanilinium tetra (2,6-difluoropheny) ) Borate, dimethylanilinium tetra (perfluoronaphthyl) borate, triphenylphosphonium tetra (pentafluorophenyl) borate, triphenylphosphonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, triphenylphosphonium tetra (3,5- Ditrifluoromethylphenyl) borate, triphenylphosphonium tetra (2,6-difluorophenyl) borate, triphenylphosphonium tetra (perfluoronaphthyl) borate, trimethylammonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, triethylammonium tetra (Pentafluorophenyl) borate, triethylammonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, triethyla Monium tetra (perfluoronaphthyl) borate, tripropylammonium tetra (pentafluorophenyl) borate, tripropylammonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tripropylammonium tetra (perfluoronaphthyl) borate, di (1 -Propyl) ammonium tetra (pentafluorophenyl) borate, dicyclohexylammonium tetraphenylborate and the like.
これらの中でも、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレートが好ましい。 Among these, tributylammonium tetra (pentafluorophenyl) borate, tributylammonium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tributylammonium tetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, tributylammonium tetra (perfluoro) Naphthyl) borate, dimethylaniliniumtetra (pentafluorophenyl) borate, dimethylaniliniumtetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, dimethylaniliniumtetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, dimethylanilinium Tetra (perfluoronaphthyl) borate is preferred.
また、ボレート化合物の第2の例は、次の一般式(6)で表される。
[L2]+[BR6R7X4X5]− (6)
Moreover, the 2nd example of a borate compound is represented by following General formula (6).
[L 2 ] + [BR 6 R 7 X 4 X 5 ] − (6)
式(6)中、L2は、カルボカチオン、メチルカチオン、エチルカチオン、プロピルカチオン、イソプロピルカチオン、ブチルカチオン、イソブチルカチオン、tert−ブチルカチオン、ペンチルカチオン、トロピニウムカチオン、ベンジルカチオン、トリチルカチオン、ナトリウムカチオン、プロトン等が挙げられる。また、R6、R7、X4及びX5は、前記一般式(5)における定義と同じである。 In the formula (6), L 2 is carbocation, methyl cation, ethyl cation, propyl cation, isopropyl cation, butyl cation, isobutyl cation, tert-butyl cation, pentyl cation, tropinium cation, benzyl cation, trityl cation, sodium. A cation, a proton, etc. are mentioned. R 6 , R 7 , X 4 and X 5 are the same as defined in the general formula (5).
上記化合物の具体例としては、トリチルテトラフェニルボレート、トリチルテトラ(o−トリル)ボレート、トリチルテトラ(p−トリル)ボレート、トリチルテトラ(m−トリル)ボレート、トリチルテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラフェニルボレート、トロピニウムテトラ(o−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaBPh4、NaB(o−CH3−Ph)4、NaB(p−CH3−Ph)4、NaB(m−CH3−Ph)4、NaB(o−F−Ph)4、NaB(p−F−Ph)4、NaB(m−F−Ph)4、NaB(3,5−F2−Ph)4、NaB(C6F5)4、NaB(2,6−(CF3)2−Ph)4、NaB(3,5−(CF3)2−Ph)4、NaB(C10F7)4、H+BPh4・2ジエチルエーテル、H+B(3,5−F2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(C6F5)4 −・2ジエチルエーテル、H+B(2,6−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(3,5−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(C10H7)4・2ジエチルエーテルを例示することができる。 Specific examples of the compound include trityl tetraphenyl borate, trityl tetra (o-tolyl) borate, trityl tetra (p-tolyl) borate, trityl tetra (m-tolyl) borate, trityl tetra (o-fluorophenyl) borate, Trityltetra (p-fluorophenyl) borate, trityltetra (m-fluorophenyl) borate, trityltetra (3,5-difluorophenyl) borate, trityltetra (pentafluorophenyl) borate, trityltetra (2,6-ditrifluoro) Methylphenyl) borate, trityltetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, trityltetra (perfluoronaphthyl) borate, tropiniumtetraphenylborate, tropiniumtetra (o-tolyl) Rate, tropinium tetra (p-tolyl) borate, tropinium tetra (m-tolyl) borate, tropinium tetra (o-fluorophenyl) borate, tropinium tetra (p-fluorophenyl) borate, tropinium tetra (m- Fluorophenyl) borate, tropinium tetra (3,5-difluorophenyl) borate, tropinium tetra (pentafluorophenyl) borate, tropinium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tropinium tetra (3,5 - ditrifluoromethylphenyl) borate, tropicity tetra (perfluoro-naphthyl) borate, NaBPh 4, NaB (o- CH 3 -Ph) 4, NaB (p-CH 3 -Ph) 4, NaB (m-CH 3 - Ph) 4 , Na B (o-F-Ph) 4, NaB (p-F-Ph) 4, NaB (m-F-Ph) 4, NaB (3,5-F 2 -Ph) 4, NaB (C 6 F 5) 4 , NaB (2,6- (CF 3 ) 2 -Ph) 4 , NaB (3,5- (CF 3 ) 2 -Ph) 4 , NaB (C 10 F 7 ) 4 , H + BPh 4 · 2 diethyl ethers, H + B (3,5-F 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B (C 6 F 5) 4 - · 2 diethyl ether, H + B (2,6- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B (3,5- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, can be exemplified H + B (C 10 H 7 ) 4 · 2 diethyl ether it can.
これらの中でも、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaB(C6F5)4、NaB(2,6−(CF3)2−Ph)4、NaB(3,5−(CF3)2−Ph)4、NaB(C10F7)4、H+B(C6F5)4 −・2ジエチルエーテル、H+B(2,6−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(3,5−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(C10H7)4・2ジエチルエーテルが好ましい。 Among these, trityltetra (pentafluorophenyl) borate, trityltetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, trityltetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, trityltetra (perfluoronaphthyl) borate, Tropinium tetra (pentafluorophenyl) borate, tropinium tetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tropinium tetra (3,5-ditrifluoromethylphenyl) borate, tropinium tetra (perfluoronaphthyl) borate, NaB (C 6 F 5) 4 , NaB (2,6- (CF 3) 2 -Ph) 4, NaB (3,5- (CF 3) 2 -Ph) 4, NaB (C 10 F 7) 4, H + B (C 6 F 5 ) 4 - · 2 diethyl Ether, H + B (2,6- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B (3,5- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B ( C 10 H 7) 4 · 2 diethyl ether.
さらに好ましくは、これらの中でもトリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、NaB(C6F5)4、NaB(2,6−(CF3)2−Ph)4、H+B(C6F5)4 −・2ジエチルエーテル、H+B(2,6−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(3,5−(CF3)2−Ph)4・2ジエチルエーテル、H+B(C10H7)4・2ジエチルエーテルが挙げられる。 More preferably, among these, trityltetra (pentafluorophenyl) borate, trityltetra (2,6-ditrifluoromethylphenyl) borate, tropiniumtetra (pentafluorophenyl) borate, tropiniumtetra (2,6-ditrifluoro) methylphenyl) borate, NaB (C 6 F 5) 4, NaB (2,6- (CF 3) 2 -Ph) 4, H + B (C 6 F 5) 4 - · 2 diethyl ether, H + B ( 2,6- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B (3,5- (CF 3) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B (C 10 H 7) 4 -2 diethyl ether is mentioned.
(3)成分(C)
成分(C)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
(3) Component (C)
Examples of the fine particle carrier as the component (C) include an inorganic carrier, a particulate polymer carrier, and a mixture thereof. As the inorganic carrier, a metal, a metal oxide, a metal chloride, a metal carbonate, a carbonaceous material, or a mixture thereof can be used.
Suitable metals that can be used for the inorganic carrier include, for example, iron, aluminum, nickel, and the like.
また、金属酸化物としては、周期表1〜14族の元素の単独酸化物または複合酸化物が挙げられ、例えば、SiO2、Al2O3、MgO、CaO、B2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Al2O3・MgO、Al2O3・CaO、Al2O3・SiO2、Al2O3・MgO・CaO、Al2O3・MgO・SiO2、Al2O3・CuO、Al2O3・Fe2O3、Al2O3・NiO、SiO2・MgOなどの天然または合成の各種単独酸化物または複合酸化物を例示することができる。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造および成分比率は特に限定されるものではない。
また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
Further, as the metal oxide, either alone oxide or composite oxide of the Periodic Table 1-14 Group elements include, for example, SiO 2, Al 2 O 3 , MgO, CaO, B 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, Fe 2 O 3, Al 2 O 3 · MgO, Al 2 O 3 · CaO, Al 2 O 3 · SiO 2, Al 2 O 3 · MgO · CaO, Al 2 O 3 · MgO · SiO 2, Al Examples include various natural or synthetic single oxides or composite oxides such as 2 O 3 .CuO, Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 .NiO, and SiO 2 .MgO.
Here, the above formula is not a molecular formula but represents only the composition, and the structure and component ratio of the composite oxide used in the present invention are not particularly limited.
In addition, the metal oxide used in the present invention may absorb a small amount of moisture or may contain a small amount of impurities.
金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物が好ましく、具体的にはMgCl2、CaCl2などが特に好適である。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物、シリカ、アルミナなどの使用が好ましい。
As the metal chloride, for example, an alkali metal or alkaline earth metal chloride is preferable, and specifically, MgCl 2 , CaCl 2 and the like are particularly preferable.
As the metal carbonate, carbonates of alkali metals and alkaline earth metals are preferable, and specific examples include magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate and the like.
Examples of the carbonaceous material include carbon black and activated carbon.
Any of the above inorganic carriers can be suitably used in the present invention, but the use of metal oxides, silica, alumina and the like is particularly preferable.
これら無機物担体は、通常、200〜800℃、好ましくは400〜600℃で空気中または窒素、アルゴン等の不活性ガス中で焼成して、表面水酸基の量を0.8〜1.5mmol/gに調節して用いるのが好ましい。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、平均粒径は5〜200μm、好ましくは10〜150μm、平均細孔径は20〜1000Å、好ましくは50〜500Å、比表面積は150〜1000m2/g、好ましくは200〜700m2/g、細孔容積は0.3〜2.5cm3/g、好ましくは0.5〜2.0cm3/g、見掛比重は0.10〜0.50g/cm3を有する無機物担体を用いるのが好ましい。
These inorganic carriers are usually calcined in air or an inert gas such as nitrogen or argon at 200 to 800 ° C., preferably 400 to 600 ° C., and the amount of surface hydroxyl groups is 0.8 to 1.5 mmol / g. It is preferable to adjust to use.
The properties of these inorganic carriers are not particularly limited, but usually the average particle size is 5 to 200 μm, preferably 10 to 150 μm, the average pore size is 20 to 1000 mm, preferably 50 to 500 mm, and the specific surface area is 150 to 1000 m. 2 / g, preferably 200-700 m 2 / g, pore volume 0.3-2.5 cm 3 / g, preferably 0.5-2.0 cm 3 / g, apparent specific gravity 0.10-0 It is preferred to use an inorganic carrier having a density of .50 g / cm 3 .
上記した無機物担体は、もちろんそのまま用いることもできるが、予備処理としてこれらの担体をトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物に接触させた後、用いることができる。 Of course, the above-mentioned inorganic carriers can be used as they are, but as a pretreatment, these carriers are trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, trioctylaluminum, tridecylaluminum, It can be used after contacting an organoaluminum compound such as diisobutylaluminum hydride or an organoaluminum oxy compound containing an Al—O—Al bond.
本発明に係るメタロセン系触媒は、メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)、及び必要に応じて微粒子担体(C)からなる触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。 The metallocene catalyst according to the present invention is a catalyst comprising a metallocene compound (A), a compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, and if necessary, a fine particle carrier (C). There are no particular limitations on the method of contacting each component in obtaining the above, and for example, the following methods can be arbitrarily employed.
(I)メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)とを接触させた後、微粒子担体(C)を接触させる。
(II)メタロセン化合物(A)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)を接触させる。
(I) After contacting the metallocene compound (A) with the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, the fine particle carrier (C) is contacted.
(II) After contacting the metallocene compound (A) with the fine particle carrier (C), the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound is contacted.
(III) After contacting the metallocene compound (A) with the compound (B) that generates a cationic metallocene compound and the fine particle carrier (C), the metallocene compound (A) is contacted.
これらの接触方法の中で(I)と(III)が好ましく、さらに(I)が最も好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下または非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜50℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行うことが望ましい。
Of these contact methods, (I) and (III) are preferred, and (I) is most preferred. In any contact method, usually in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, generally aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene (usually having 6 to 12 carbon atoms), heptane, hexane, decane and dodecane. In the presence of a liquid inert hydrocarbon such as an aliphatic or alicyclic hydrocarbon (usually having 5 to 12 carbon atoms) such as cyclohexane, a method of bringing each component into contact with stirring or non-stirring is employed.
This contact is usually −100 ° C. to 200 ° C., preferably −50 ° C. to 100 ° C., more preferably 0 ° C. to 50 ° C., for 5 minutes to 50 hours, preferably 30 minutes to 24 hours, more preferably. It is desirable to carry out in 30 minutes to 12 hours.
また、メタロセン化合物(A)、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と微粒子担体(C)の接触に際しては、上記した通り、ある種の成分が可溶ないしは難溶な芳香族炭化水素溶媒と、ある種の成分が不溶ないしは難溶な脂肪族または脂環族炭化水素溶媒とがいずれも使用可能である。 In addition, as described above, certain components are soluble when contacting the metallocene compound (A), the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound and the fine particle carrier (C). Either an aromatic hydrocarbon solvent that is hardly soluble or an aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvent in which a certain component is insoluble or hardly soluble can be used.
各成分同士の接触反応を段階的に行う場合にあっては、前段で用いた溶媒などを除去することなく、これをそのまま後段の接触反応の溶媒に用いてもよい。また、可溶性溶媒を使用した前段の接触反応後、ある種の成分が不溶もしくは難溶な液状不活性炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素あるいは芳香族炭化水素)を添加して、所望生成物を固形物として回収した後に、あるいは一旦可溶性溶媒の一部または全部を、乾燥等の手段により除去して所望生成物を固形物として取り出した後に、この所望生成物の後段の接触反応を、上記した不活性炭化水素溶媒のいずれかを使用して実施することもできる。本発明では、各成分の接触反応を複数回行うことを妨げない。 In the case where the contact reaction between the components is performed stepwise, this may be used as it is as the solvent for the subsequent contact reaction without removing the solvent used in the previous step. In addition, after the previous catalytic reaction using a soluble solvent, liquid inert hydrocarbons in which certain components are insoluble or sparingly soluble (for example, aliphatics such as pentane, hexane, decane, dodecane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, etc.) Hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons or aromatic hydrocarbons) and the desired product is recovered as a solid or once or part of the soluble solvent is removed by means such as drying. After removing the product as a solid, the subsequent catalytic reaction of the desired product can also be carried out using any of the inert hydrocarbon solvents described above. In this invention, it does not prevent performing contact reaction of each component in multiple times.
本発明において、メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。 In the present invention, the use ratio of the metallocene compound (A), the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, and the fine particle carrier (C) is not particularly limited. A range is preferred.
メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、メタロセン化合物(A)中の遷移金属(M)に対する有機アルミニウムオキシ化合物のアルミニウムの原子比(Al/M)は、通常、1〜100,000、好ましくは5〜1000、さらに好ましくは50〜200の範囲が望ましく、また、ボラン化合物やボレート化合物を用いる場合、メタロセン化合物中の遷移金属(M)に対する、ホウ素の原子比(B/M)は、通常、0.01〜100、好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは0.2〜10の範囲で選択することが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
When an organoaluminum oxy compound is used as the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, the aluminum of the organoaluminum oxy compound relative to the transition metal (M) in the metallocene compound (A) is used. The atomic ratio (Al / M) is usually in the range of 1 to 100,000, preferably 5 to 1000, more preferably 50 to 200, and when a borane compound or a borate compound is used, transition in the metallocene compound The atomic ratio (B / M) of boron to metal (M) is usually selected within the range of 0.01 to 100, preferably 0.1 to 50, and more preferably 0.2 to 10.
Further, when a mixture of an organoaluminum oxy compound, a borane compound, and a borate compound is used as the compound (B) for generating a cationic metallocene compound, for each compound in the mixture, the transition metal (M) It is desirable to select at the same usage ratio as above.
微粒子担体(C)の使用量は、メタロセン化合物(A)中の遷移金属0.0001〜5ミリモル当たり、好ましくは0.001〜0.5ミリモル当たり、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモル当たり、1gである。 The fine particle carrier (C) is used in an amount of 0.0001-5 mmol, preferably 0.001-0.5 mmol, more preferably 0.01-0.1 mmol, of the transition metal in the metallocene compound (A). It is 1g per hit.
メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを、前記接触方法(I)〜(III)のいずれかで相互に接触させ、しかる後、溶媒を除去することで、オレフィン重合用触媒を固体触媒として得ることができる。溶媒の除去は、常圧下または減圧下、0〜200℃、好ましくは20〜150℃で1分〜50時間、好ましくは10分〜10時間で行うことが望ましい。 The metallocene compound (A), the compound (B) that reacts with the metallocene compound (A) to form a cationic metallocene compound, and the fine particle carrier (C) are any of the contact methods (I) to (III). Then, the catalyst for olefin polymerization can be obtained as a solid catalyst by removing the solvent. The removal of the solvent is desirably performed under normal pressure or reduced pressure at 0 to 200 ° C., preferably 20 to 150 ° C. for 1 minute to 50 hours, preferably 10 minutes to 10 hours.
なお、メタロセン系触媒は、以下の方法によっても得ることができる。
(IV)メタロセン化合物(A)と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下でメタロセン化合物(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
The metallocene catalyst can also be obtained by the following method.
(IV) The metallocene compound (A) and the fine particle carrier (C) are contacted to remove the solvent, which is used as a solid catalyst component, and an organoaluminum oxy compound, borane compound, borate compound or a mixture thereof under polymerization conditions Make contact.
(V) The organoaluminum oxy compound, borane compound, borate compound or a mixture thereof and the fine particle carrier (C) are contacted to remove the solvent, using this as a solid catalyst component, and the metallocene compound (A) under polymerization conditions Make contact.
In the case of the contact methods (IV) and (V), the same conditions as described above can be used for the component ratio, contact conditions, and solvent removal conditions.
また、本発明に係るエチレン系重合体(II)の製造方法の必須成分であるメタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と微粒子担体(C)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いることもできる。
層状珪酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとる珪酸塩化合物である。
大部分の層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状珪酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
The compound (B) that reacts with the metallocene compound (A), which is an essential component of the method for producing the ethylene-based polymer (II) according to the present invention, to form a cationic metallocene compound also serves as the fine particle carrier (C). A layered silicate can also be used as a component.
The layered silicate is a silicate compound having a crystal structure in which planes formed by ionic bonds or the like are stacked in parallel with each other with a weak binding force.
Most layered silicates are naturally produced mainly as the main component of clay minerals, but these layered silicates are not limited to natural ones and may be artificially synthesized.
これらの中では、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ベントナイト、テニオライト等のスメクタイト族、バーミキュライト族、雲母族が好ましい。 Among these, montmorillonite, sauconite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, stevensite, bentonite, teniolite and the like, smectite group, vermiculite group and mica group are preferable.
一般に、天然品は、非イオン交換性(非膨潤性)であることが多く、その場合は好ましいイオン交換性(ないし膨潤性)を有するものとするために、イオン交換性(ないし膨潤性)を付与するための処理を行うことが好ましい。そのような処理のうちで特に好ましいものとしては、次のような化学処理が挙げられる。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。
具体的には、(イ)塩酸、硫酸等を用いて行う酸処理、(ロ)NaOH、KOH、NH3等を用いて行うアルカリ処理、(ハ)周期表第2族から第14族から選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンとハロゲン原子または無機酸由来の陰イオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンからなる塩類を用いた塩類処理、(ニ)アルコール、炭化水素化合物、ホルムアミド、アニリン等の有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
In general, natural products are often non-ion-exchangeable (non-swellable). In that case, in order to have preferable ion-exchange (or swellable), ion exchange (or swellable) is provided. It is preferable to perform the process for providing. Among such treatments, particularly preferred are the following chemical treatments.
Here, as the chemical treatment, any of a surface treatment for removing impurities adhering to the surface and a treatment that affects the crystal structure and chemical composition of the layered silicate can be used.
Specifically, (a) acid treatment performed using hydrochloric acid, sulfuric acid, etc., (b) alkali treatment performed using NaOH, KOH, NH 3, etc., (c) selected from Groups 2 to 14 of the periodic table Salt treatment with a salt comprising at least one anion selected from the group consisting of a cation containing at least one atom and a halogen atom or an anion derived from an inorganic acid, (d) alcohol, hydrocarbon Examples thereof include organic compounds such as compounds, formamide and aniline. These processes may be performed independently or two or more processes may be combined.
前記層状珪酸塩は、全ての工程の前、間、後のいずれの時点においても、粉砕、造粒、分粒、分別等によって、粒子性状を制御することができる。その方法は、合目的的な任意のものであり得る。特に、造粒法について示せば、例えば、噴霧造粒法、転動造粒法、圧縮造粒法、撹拌造粒法、ブリケッティング法、コンパクティング法、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法および液中造粒法等が挙げられる。特に好ましい造粒法は、上記の内、噴霧造粒法、転動造粒法および圧縮造粒法である。 The layered silicate can control the particle properties by pulverization, granulation, sizing, fractionation, etc. at any time before, during, or after all the steps. The method can be any purposeful. In particular, for granulation methods, for example, spray granulation method, rolling granulation method, compression granulation method, stirring granulation method, briquetting method, compacting method, extrusion granulation method, fluidized bed granulation Method, emulsion granulation method and submerged granulation method. Particularly preferable granulation methods are the spray granulation method, the rolling granulation method and the compression granulation method.
上記した層状珪酸塩は、もちろんそのまま用いることもできるが、これらの層状珪酸塩をトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物と組み合わせて用いることができる。 Of course, the layered silicate can be used as it is, but these layered silicates are trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, trihexylaluminum, trioctylaluminum, tridecylaluminum, It can be used in combination with an organoaluminum compound such as diisobutylaluminum hydride or an organoaluminum oxy compound containing an Al—O—Al bond.
本発明に係るメタロセン系触媒において、メタロセン化合物(A)を、層状珪酸塩に担持するには、メタロセン化合物(A)と層状珪酸塩を相互に接触させる、あるいはメタロセン化合物(A)、有機アルミニウム化合物、層状珪酸塩を相互に接触させてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)メタロセン化合物(A)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)メタロセン化合物(A)と層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体を接触させた後、メタロセン化合物(A)と接触させる。
In the metallocene catalyst according to the present invention, in order to support the metallocene compound (A) on the layered silicate, the metallocene compound (A) and the layered silicate are brought into contact with each other, or the metallocene compound (A) or organoaluminum compound. The layered silicates may be brought into contact with each other.
The contact method of each component is not specifically limited, For example, the following methods are arbitrarily employable.
(VI) The metallocene compound (A) and the organoaluminum compound are contacted and then contacted with the layered silicate support.
(VII) The metallocene compound (A) and the layered silicate support are contacted and then contacted with the organoaluminum compound.
(VIII) The organoaluminum compound and the layered silicate support are contacted and then contacted with the metallocene compound (A).
これらの接触方法の中で(VI)と(VIII)が好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下または非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。 Of these contact methods, (VI) and (VIII) are preferred. In any contact method, usually in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, generally aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene (usually 6 to 12 carbon atoms), heptane, hexane, decane and dodecane. In the presence of a liquid inert hydrocarbon such as an aliphatic or alicyclic hydrocarbon (usually having 5 to 12 carbon atoms) such as cyclohexane, a method of bringing each component into contact with stirring or non-stirring is employed.
メタロセン化合物(A)と、有機アルミニウム化合物、層状珪酸塩担体の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。
メタロセン化合物(A)の担持量は、層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
The use ratio of the metallocene compound (A), the organoaluminum compound, and the layered silicate carrier is not particularly limited, but the following ranges are preferable.
The supported amount of the metallocene compound (A) is 0.0001 to 5 mmol, preferably 0.001 to 0.5 mmol, more preferably 0.01 to 0.1 mmol, per 1 g of the layered silicate support.
In the case of using an organoaluminum compound, the amount of Al supported is preferably in the range of 0.01 to 100 mol, preferably 0.1 to 50 mol, more preferably 0.2 to 10 mol.
担持および溶媒除去の方法は、前記の無機物担体と同様の条件が使用できる。
触媒成分(B)と成分(C)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いると、重合活性が高く、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行った後に使用しても差し支えない。
For the method of supporting and removing the solvent, the same conditions as those for the inorganic carrier can be used.
When a layered silicate is used as a component that serves both as the catalyst component (B) and the component (C), the polymerization activity is high and the productivity of an ethylene-based polymer having a long chain branch is improved.
The olefin polymerization catalyst thus obtained may be used after the prepolymerization of the monomer if necessary.
メタロセン系触媒の製造例として、例えば、特表2002−535339号公報や特開2004−189869号公報に記載の「触媒」および「原料の配合比や条件」を参酌することにより、製造することができる。また、重合体のインデックスは、各種重合条件により制御することができ、例えば、特開平2−269705号公報や特開平3−21607号公報記載の方法により制御することができる。 As an example of producing a metallocene catalyst, for example, it can be produced by referring to “catalyst” and “mixing ratio and conditions of raw materials” described in JP-T-2002-535339 and JP-A-2004-189869. it can. The index of the polymer can be controlled by various polymerization conditions, and can be controlled by, for example, the methods described in JP-A-2-269705 and JP-A-3-21607.
エチレン系重合体(II)は、エチレンの単独重合、又はエチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等との共重合により得られる。また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等を挙げることができる。なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜40モル%、好ましくは0〜30モル%である。 The ethylene polymer (II) is a homopolymer of ethylene, or ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene. , 1-octene and the like. Also, copolymerization with a diene for the purpose of modification is possible. Examples of the diene compound used at this time include butadiene, 1,4-hexadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, and the like. The comonomer content during the polymerization can be arbitrarily selected. For example, in the case of copolymerization of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, an ethylene / α-olefin copolymer is used. The α-olefin content therein is 0 to 40 mol%, preferably 0 to 30 mol%.
生成重合体の分子量は、重合温度、触媒のモル比等の重合条件を変えることによってもある程度調節可能であるが、重合反応系に水素を添加することで、より効果的に分子量調節を行うことができる。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
The molecular weight of the produced polymer can be adjusted to some extent by changing the polymerization conditions such as the polymerization temperature and the molar ratio of the catalyst, but the molecular weight can be adjusted more effectively by adding hydrogen to the polymerization reaction system. Can do.
Moreover, even if a component for the purpose of removing moisture, a so-called scavenger, is added to the polymerization system, the polymerization can be carried out without any trouble.
Such scavengers include organoaluminum compounds such as trimethylaluminum, triethylaluminum and triisobutylaluminum, the organoaluminum oxy compounds, modified organoaluminum compounds containing branched alkyl, organozinc compounds such as diethyl zinc and dibutyl zinc, diethyl Organic magnesium compounds such as magnesium, dibutylmagnesium and ethylbutylmagnesium, and grinier compounds such as ethylmagnesium chloride and butylmagnesium chloride are used. Of these, triethylaluminum, triisobutylaluminum, and ethylbutylmagnesium are preferable, and triethylaluminum is particularly preferable.
The present invention can also be applied to a multistage polymerization system having two or more stages having different polymerization conditions such as hydrogen concentration, monomer amount, polymerization pressure, and polymerization temperature without any trouble.
エチレン系重合体(II)は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの製造プロセスにより製造することができ、好ましくはスラリー重合法が望ましい。エチレン系重合体(II)の重合条件のうち重合温度としては、0〜200℃の範囲から選択することができる。スラリー重合においては、生成ポリマーの融点より低い温度で重合を行う。重合圧力は、大気圧〜約10MPaの範囲から選択することができる。実質的に酸素、水等を断った状態で、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下でエチレン及びα−オレフィンのスラリー重合を行うことにより製造することができる。 The ethylene polymer (II) can be produced by a production process such as a gas phase polymerization method, a solution polymerization method, or a slurry polymerization method, and preferably a slurry polymerization method. Among the polymerization conditions for the ethylene polymer (II), the polymerization temperature can be selected from the range of 0 to 200 ° C. In slurry polymerization, polymerization is performed at a temperature lower than the melting point of the produced polymer. The polymerization pressure can be selected from the range of atmospheric pressure to about 10 MPa. It is selected from aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, etc. in a state where oxygen and water are substantially cut off. It can be produced by slurry polymerization of ethylene and α-olefin in the presence of an inert hydrocarbon solvent.
エチレン系重合体(II)は、所定の範囲を満たせば、単一の重合器、直列もしくは並列に接続した複数の反応器で順次連続して重合、及び複数のエチレン重合体を別々に重合した後に混合したものでもよい。 As long as the ethylene polymer (II) satisfies a predetermined range, polymerization is successively performed in a single polymerizer, a plurality of reactors connected in series or in parallel, and a plurality of ethylene polymers are polymerized separately. It may be mixed later.
3.他の成分
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、好ましくは、特定のエチレン系重合体(II)を20〜50重量%含有するものであるが、他の成分としては、本発明の特性を満足するポリエチレンとなるものであれば、制限なく使用することができる。
本発明では、本発明のポリエチレンを調整しやすく、以下に説明するように、特に好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、他の成分として、特定のエチレン系重合体(I)を、本発明のポリエチレン全体を基準として、50〜80重量%使用することが好ましい。
好ましくは、エチレン系重合体(I)は、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR(I))が50〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であることが好ましい。さらに好ましくは、エチレン系重合体(I)は、MFRが80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3である。
3. Other Components The polyethylene for pipes and joints of the present invention preferably contains 20 to 50% by weight of a specific ethylene polymer (II), but the other components satisfy the characteristics of the present invention. Any polyethylene can be used without limitation.
In the present invention, the polyethylene of the present invention is easy to adjust and, as will be described below, it becomes a particularly preferable polyethylene for pipes and joints. Therefore, as another component, a specific ethylene polymer (I) is used as the present invention. It is preferable to use 50 to 80% by weight based on the whole polyethylene.
Preferably, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I)) of 50 to 200 g / 10 min at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 Kg, and a density of 0.955 to 0.975 g / Preferably it is cm 3 . More preferably, the ethylene polymer (I) has an MFR of 80 to 150 g / 10 min and a density of 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
エチレン系重合体(I)のMFRは、好ましくは、50〜200g/10分であり、より好ましくは、80〜150g/10分である。該MFRが50g/10分未満では、分子量が増大し流動性が低下し成形性が確保できなくなる。一方、該MFRが200g/10分を超えると、耐衝撃性が低下したりSCGが低下するおそれがある。
また、エチレン系重合体(I)の密度は、0.955〜0.975g/cm3であることが好ましく、より好ましくは、0.966〜0.973g/cm3である。該密度が0.955g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおいて、耐圧性が低下するおそれがある。一方、該密度が0.975g/cm3を超えると、ポリエチレンの製造が困難となるとともに、製造できたとしても最終ポリエチレンにおいて、耐衝撃性が著しく低下するおそれがある。
The MFR of the ethylene polymer (I) is preferably 50 to 200 g / 10 minutes, more preferably 80 to 150 g / 10 minutes. When the MFR is less than 50 g / 10 min, the molecular weight increases, the fluidity decreases, and the moldability cannot be ensured. On the other hand, when the MFR exceeds 200 g / 10 min, the impact resistance may be lowered or the SCG may be lowered.
Moreover, it is preferable that the density of ethylene-type polymer (I) is 0.955-0.975 g / cm < 3 >, More preferably, it is 0.966-0.973 g / cm < 3 >. If the density is less than 0.955 g / cm 3 , the pressure resistance of the final polyethylene may be reduced. On the other hand, when the density exceeds 0.975 g / cm 3 , it becomes difficult to produce polyethylene, and even if it can be produced, the final polyethylene may have a markedly reduced impact resistance.
ここで、MFR及び密度は、各々前述した測定方法により測定される値である。
また、MFRは、主に製造時の水素量により調整され、密度は、主として製造時のα−オレフィンの量により調整することができる。
Here, MFR and density are values measured by the measurement methods described above.
Moreover, MFR is mainly adjusted with the amount of hydrogen at the time of manufacture, and a density can be adjusted with the quantity of the alpha olefin at the time of manufacture mainly.
エチレン系重合体(I)の重合触媒は特に限定しないが、MFRと密度のバランスから好ましくはチーグラー系触媒が用いられる。好ましい触媒の例としては、Ti及び/又はVの化合物と周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物からなる固体チーグラー触媒である。
固体チーグラー触媒として、チタン(Ti)及び/又はバナジウム(V)並びにマグネシウム(Mg)を含有する固体触媒が挙げられ、これらの成分と共に用いることのできる有機金属化合物として、有機アルミニウム化合物、中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましいものとして挙げられる。重合反応中における有機アルミニウム化合物の使用量は、特に制限されないが、用いる場合には、通常遷移金属化合物1モルに対して、0.05〜1000モルの範囲が好ましい。
The polymerization catalyst for the ethylene polymer (I) is not particularly limited, but a Ziegler catalyst is preferably used from the balance of MFR and density. An example of a preferable catalyst is a solid Ziegler catalyst comprising a Ti and / or V compound and an organometallic compound of Group 1 to Group 3 elements of the periodic table.
Solid Ziegler catalysts include solid catalysts containing titanium (Ti) and / or vanadium (V) and magnesium (Mg), and organometallic compounds that can be used with these components include organoaluminum compounds, Alkyl aluminum is preferred. The amount of the organoaluminum compound used in the polymerization reaction is not particularly limited, but when used, it is preferably in the range of 0.05 to 1000 mol with respect to 1 mol of the transition metal compound.
チーグラー触媒の例として、例えば、特開昭63−202602号公報の実施例1等に記載の「触媒」を使用し、重合方法として、特開2004−123995号公報の実施例1等に記載の「原料の配合比や条件」を参酌することにより、エチレン系重合体(I)を製造することができる。 As an example of a Ziegler catalyst, for example, “catalyst” described in Example 1 of JP-A-63-202602 is used, and as a polymerization method, described in Example 1 of JP-A-2004-123955, etc. The ethylene polymer (I) can be produced by taking into consideration the “mixing ratio and conditions of raw materials”.
本発明において、エチレン系重合体(I)の種類としては、エチレンの単独重合体及び/又はエチレンとα−オレフィンとの共重合体であることが好ましく、すなわち、エチレン系重合体であることが好ましい。
エチレン系重合体(I)は、エチレンの単独重合、又はエチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等との共重合により得られる。また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等を挙げることができる。
なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜40モル%、好ましくは0〜30モル%である。
In the present invention, the ethylene polymer (I) is preferably a homopolymer of ethylene and / or a copolymer of ethylene and an α-olefin, that is, an ethylene polymer. preferable.
The ethylene polymer (I) is a homopolymer of ethylene, or ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene. , 1-octene and the like. Also, copolymerization with a diene for the purpose of modification is possible. Examples of the diene compound used at this time include butadiene, 1,4-hexadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, and the like.
The comonomer content during the polymerization can be arbitrarily selected. For example, in the case of copolymerization of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, an ethylene / α-olefin copolymer is used. The α-olefin content therein is 0 to 40 mol%, preferably 0 to 30 mol%.
エチレン系重合体(I)は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの製造プロセスにより製造することができ、好ましくはスラリー重合法が望ましい。該エチレン系重合体の重合条件のうち、重合温度としては、0〜300℃の範囲から選択することができる。スラリー重合においては、生成ポリマーの融点より低い温度で重合を行う。重合圧力は、大気圧〜約10MPaの範囲から選択することができる。実質的に酸素、水等を断った状態で、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下でエチレン及びα−オレフィンのスラリー重合を行うことにより製造することができる。 The ethylene polymer (I) can be produced by a production process such as a gas phase polymerization method, a solution polymerization method, or a slurry polymerization method, and preferably a slurry polymerization method. Among the polymerization conditions for the ethylene polymer, the polymerization temperature can be selected from the range of 0 to 300 ° C. In slurry polymerization, polymerization is performed at a temperature lower than the melting point of the produced polymer. The polymerization pressure can be selected from the range of atmospheric pressure to about 10 MPa. It is selected from aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, etc. in a state where oxygen and water are substantially cut off. It can be produced by slurry polymerization of ethylene and α-olefin in the presence of an inert hydrocarbon solvent.
スラリー重合において重合器に供給される水素は、連鎖移動剤として消費され、生成するエチレン系重合体の平均分子量を決定するほか、一部は溶媒に溶解して重合器から排出される。溶媒中への水素の溶解度は小さく、重合器内に大量の気相部が存在しない限り、触媒の重合活性点付近の水素濃度は低い。そのため、水素供給量を変化させれば、触媒の重合活性点における水素濃度が速やかに変化し、生成するエチレン系重合体の分子量は、短時間の間に水素供給量に追随して変化する。従って、短い周期で水素供給量を変化させれば、より均質な製品を製造することができる。このような理由から、重合法としてスラリー重合法を採用することが好ましい。また、水素供給量の変化の態様は、連続的に変化させるよりも不連続的に変化させる方が、分子量分布を広げる効果が得られるので好ましい。
本発明に係るエチレン系重合体(I)においては、上記の通り、水素供給量を変化させることは重要であるが、その他の重合条件、例えば重合温度、触媒供給量、エチレンなどのオレフィンの供給量、1−ヘキセンなどのコモノマーの供給量、溶媒の供給量等を、適宜に水素の変化と同時に又は別個に変化させることも、重要である。
The hydrogen supplied to the polymerization vessel in the slurry polymerization is consumed as a chain transfer agent, determines the average molecular weight of the produced ethylene-based polymer, and partly dissolves in a solvent and is discharged from the polymerization vessel. The solubility of hydrogen in the solvent is small, and the hydrogen concentration near the polymerization active point of the catalyst is low unless a large amount of gas phase is present in the polymerization vessel. Therefore, if the hydrogen supply amount is changed, the hydrogen concentration at the polymerization active point of the catalyst changes rapidly, and the molecular weight of the produced ethylene polymer changes following the hydrogen supply amount in a short time. Therefore, a more homogeneous product can be produced by changing the hydrogen supply rate in a short cycle. For these reasons, it is preferable to employ a slurry polymerization method as the polymerization method. In addition, the aspect of changing the hydrogen supply amount is preferably changed discontinuously rather than continuously because the effect of broadening the molecular weight distribution can be obtained.
In the ethylene polymer (I) according to the present invention, as described above, it is important to change the hydrogen supply amount, but other polymerization conditions, for example, the polymerization temperature, the catalyst supply amount, and the supply of olefins such as ethylene. It is also important to change the amount, the supply amount of a comonomer such as 1-hexene, the supply amount of a solvent, etc., at the same time as the hydrogen change or separately.
エチレン系重合体(I)は、複数の成分により構成することが可能である。該エチレン系重合体(I)は、1種類の触媒を用いて多段重合反応器にて順次連続的に重合された重合体でもよく、複数種類の触媒を用いて単段又は多段重合反応器にて製造された重合体でもよいし、1種類又は複数種類の触媒を用いて重合された重合体を混合したものでもよい。 The ethylene polymer (I) can be composed of a plurality of components. The ethylene-based polymer (I) may be a polymer that is successively polymerized in a multistage polymerization reactor using one type of catalyst, and may be converted into a single-stage or multistage polymerization reactor using a plurality of types of catalysts. The polymer manufactured by the above may be used, and the polymer polymerized using one or more kinds of catalysts may be mixed.
直列に接続した複数の反応器で順次連続して重合するいわゆる多段重合方法を用いる場合は、所定の範囲を満たす限り、始めの重合域(第1段目の反応器)において高分子量成分を製造する製造条件を採用して重合し、得られた重合体を次の反応域(第2段目の反応器)に移送し、第2段目の反応器において低分子量成分を製造する順序でも、逆に、始めの重合域(第1段目の反応器)において低分子量成分を製造する製造条件を採用して重合し、得られた重合体を次の反応域(第2段目の反応器)に移送し、第2段目の反応器において高分子量成分を製造する順序のどちらでも良い。
具体的な好ましい重合方法は、以下の方法である。即ち、チタン系遷移金属化合物及び有機アルミニウム化合物を含むチーグラー触媒及び二器の反応器を使用し、第1段目の反応器にエチレン及びα−オレフィンを導入し、低密度の高分子量成分の重合体を製造し、第1段目の反応器から抜き出された重合体を第2段目の反応器に移送し、第2段目の反応器にエチレン及び水素を導入し、高密度の低分子量成分の重合体を製造する方法である。
なお、多段重合の場合、第2段目以降の重合域で生成するエチレン系重合体の量とその性状については、各段における重合体生成量(未反応ガス分析等により把握できる)を求め、各段の後でそれぞれ抜出した重合体の物性を測定し、加成性に基づいて各段で生成した重合体の物性を求めることができる。
When using a so-called multistage polymerization method in which a plurality of reactors connected in series are successively polymerized, a high molecular weight component is produced in the first polymerization zone (first-stage reactor) as long as a predetermined range is satisfied. Even in the order of transferring the obtained polymer to the next reaction zone (second stage reactor) and producing low molecular weight components in the second stage reactor, Conversely, in the first polymerization zone (first-stage reactor), polymerization was performed using production conditions for producing low molecular weight components, and the resulting polymer was polymerized in the next reaction zone (second-stage reactor). ) And the order in which the high molecular weight components are produced in the second stage reactor may be used.
A specific preferable polymerization method is the following method. That is, using a Ziegler catalyst containing a titanium-based transition metal compound and an organoaluminum compound and two reactors, introducing ethylene and α-olefin into the first stage reactor, A polymer is produced, and the polymer extracted from the first-stage reactor is transferred to the second-stage reactor, and ethylene and hydrogen are introduced into the second-stage reactor. This is a method for producing a polymer having a molecular weight component.
In the case of multistage polymerization, the amount of ethylene-based polymer produced in the second and subsequent polymerization zones and its properties are determined by determining the amount of polymer produced in each stage (which can be determined by analysis of unreacted gas, etc.) The physical properties of the polymer extracted after each stage can be measured, and the physical properties of the polymer produced at each stage can be determined based on the additivity.
また、本発明のポリエチレンにおいては、エチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)とを使用する場合には、上記の特性に加え、さらに、以下の特性(vii)を満足することが好ましい。特性(vii)は以下のとおりである。
特性(vii):エチレン系重合体(I)におけるMFR(I)とGPCにて測定されるMw(I)/Mn(I)、エチレン系重合体(II)におけるHLMFR(II)とGPCにて測定されるMw(II)/Mn(II)、全量に対するエチレン系重合体(II)の含有率(重量%)αが下記(A)の関係を満たす。
(Mw(I)/Mn(I))2×(Mw(II)/Mn(II))2×1/log(MFR(I))×−1/log(HLMFR(II))×(1+α/(1−α))>500 (A)
In addition, in the polyethylene of the present invention, when the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) are used, in addition to the above characteristics, the following characteristics (vii) must be satisfied: Is preferred. The characteristic (vii) is as follows.
Characteristic (vii): Mw (I) / Mn (I) measured by MFR (I) and GPC in ethylene polymer (I), HLMFR (II) and GPC in ethylene polymer (II) Mw (II) / Mn (II) to be measured and the content (% by weight) α of the ethylene polymer (II) with respect to the total amount satisfy the relationship (A) below.
(Mw (I) / Mn (I)) 2 × (Mw (II) / Mn (II)) 2 × 1 / log (MFR (I)) × −1 / log (HLMFR (II)) × (1 + α / (1-α))> 500 (A)
特性(vii)に記載の式(A)は、エチレン系重合体(I)とエチレン系重合体(II)との混ざりやすさ(均質性)を示す関係式である。(A)において、各成分の分子量分布を広く、各成分のMFRまたはHLMFRの値を近づけ、各成分の割合が1:1に近づけることにより値は大きくなり、その値が500を超えると高分子ゲルの発生が少なくなり好ましい。500以下では、高分子量成分が均一に混ざらないため、高分子ゲルとなり外観不良となるおそれがある。
ここで均質性の評価はJIS K6922−2に準拠して圧縮成形で作成した厚さ0.4mm成形シートより5mm×5×0.4mmtの試験片を切出し、これを170℃の環境下で中心3mm×3×0.4mmt部が6mm×6まで2軸延伸されたシートサンプルを作成し、該シートサンプル上のブツの状態で判断することが出来る。
The formula (A) described in the characteristic (vii) is a relational expression indicating the ease of mixing (homogeneity) between the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II). In (A), the molecular weight distribution of each component is wide, the value of MFR or HLMFR of each component is brought close to each other, and the value increases as the ratio of each component approaches 1: 1. The generation of gel is reduced, which is preferable. If the molecular weight is 500 or less, the high molecular weight component is not mixed uniformly, so that it may become a polymer gel and the appearance may be poor.
Here, the evaluation of homogeneity was performed by cutting out a 5 mm × 5 × 0.4 mmt test piece from a 0.4 mm-thick molded sheet prepared by compression molding in accordance with JIS K6922-2, and centering it in an environment of 170 ° C. A sheet sample in which a 3 mm × 3 × 0.4 mmt portion is biaxially stretched to 6 mm × 6 can be prepared, and the determination can be made based on the state of the irregularity on the sheet sample.
エチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)に使用されるエチレンは、通常の化石原料由来の原油から製造されるエチレンであってもよいし、植物由来のエチレンであってもよい。植物由来のエチレン及びポリエチレンとしては、例えば、特表2010−511634号公報に記載のエチレンやそのポリマーが挙げられる。植物由来のエチレンやそのポリマーは、カーボンニュートラル(化石原料を使わず大気中の二酸化炭素の増加につながらない)の性質を持ち、環境に配慮した製品の提供が可能である。 The ethylene used in the ethylene-based polymer (I) and the ethylene-based polymer (II) may be ethylene produced from crude oil derived from ordinary fossil raw materials, or may be ethylene derived from plants. . Examples of the plant-derived ethylene and polyethylene include ethylene and polymers thereof described in JP-T 2010-511634. Plant-derived ethylene and its polymers have the property of carbon neutral (does not use fossil raw materials and does not lead to an increase in carbon dioxide in the atmosphere), and can provide environmentally friendly products.
上記のパイプ及び継手用ポリエチレンは、常法に従い、ペレタイザーやホモジナイザー等による機械的な溶融混合によりペレット化した後、各種成形機により成形を行って所望の成形品とすることができる。
また、上記の方法により得られるパイプ及び継手用ポリエチレンには、常法に従い、他のオレフィン系重合体やゴム等のほか、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、着色顔料、架橋剤、発泡剤、無機又は有機充填剤、難燃剤等の公知の添加剤を配合することができる。
添加剤として、例えば、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系)、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を1種又は2種以上、適宜併用することができる。充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタン等が使用可能であり、なかでも炭酸カルシウム、タルク及びマイカ等を用いるのが好ましい。いずれの場合でも、上記ポリエチレン樹脂組成物に、必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサー等にて混練し、成形用材料とすることができる。
The above-mentioned polyethylene for pipes and joints can be formed into a desired molded product by pelletizing by mechanical melt mixing with a pelletizer, homogenizer or the like according to a conventional method, and then molding with various molding machines.
In addition, polyethylene for pipes and joints obtained by the above method, according to conventional methods, in addition to other olefin polymers and rubbers, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, lubricants, antistatic agents, Known additives such as an antifogging agent, an antiblocking agent, a processing aid, a color pigment, a crosslinking agent, a foaming agent, an inorganic or organic filler, and a flame retardant can be blended.
As additives, for example, one or more antioxidants (phenolic, phosphorus, sulfur), lubricants, antistatic agents, light stabilizers, ultraviolet absorbers, and the like can be used in combination as appropriate. As filler, calcium carbonate, talc, metal powder (aluminum, copper, iron, lead, etc.), silica, diatomaceous earth, alumina, gypsum, mica, clay, asbestos, graphite, carbon black, titanium oxide, etc. can be used. Of these, calcium carbonate, talc and mica are preferably used. In any case, the polyethylene resin composition can be blended with various additives as necessary and kneaded with a kneading extruder, a Banbury mixer, or the like to obtain a molding material.
本発明において、パイプ及び継手用ポリエチレンの結晶化速度を更に促進するために、核剤を用いることも、有効な手法である。
該核剤としては、一般に知られているものを使用することができ、一般的な有機系又は無機系の造核剤を用いることができる。例えば、ジベンジリデンソルビトールもしくはその誘導体、有機リン酸化合物もしくはその金属塩、芳香族スルホン酸塩もしくはその金属塩、有機カルボン酸もしくはその金属塩、ロジン酸部分金属塩、タルク等の無機微粒子、イミド類、アミド類、キナクリドンキノン類、またはこれらの混合物が挙げられる。
中でもジベンジリデンソルビトール誘導体、有機リン酸金属塩、有機カルボン酸金属塩等は、透明性に優れるなど好適である。
ジベンジリデンソルビトール誘導体の具体例としては、1,3:2,4−ビス(o−3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−4−エチルベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ビス(o−4−クロロベンジリデン)ソルビトール、1,3:2,4−ジベンジリデンソルビトールが挙げられ、安息香酸金属塩の具体例としては、ヒドロキシ−ジ(t−ブチル安息香酸)アルミニウム等が挙げられる。
In the present invention, in order to further accelerate the crystallization rate of polyethylene for pipes and joints, it is also an effective technique to use a nucleating agent.
As the nucleating agent, generally known nucleating agents can be used, and general organic or inorganic nucleating agents can be used. For example, dibenzylidene sorbitol or a derivative thereof, an organic phosphoric acid compound or a metal salt thereof, an aromatic sulfonate or a metal salt thereof, an organic carboxylic acid or a metal salt thereof, a rosin acid partial metal salt, an inorganic fine particle such as talc, an imide Amides, quinacridone quinones, or mixtures thereof.
Among them, a dibenzylidene sorbitol derivative, an organic phosphate metal salt, an organic carboxylic acid metal salt, and the like are preferable because they are excellent in transparency.
Specific examples of the dibenzylidene sorbitol derivative include 1,3: 2,4-bis (o-3,4-dimethylbenzylidene) sorbitol and 1,3: 2,4-bis (o-2,4-dimethylbenzylidene). Sorbitol, 1,3: 2,4-bis (o-4-ethylbenzylidene) sorbitol, 1,3: 2,4-bis (o-4-chlorobenzylidene) sorbitol, 1,3: 2,4-dibenzylidene Sorbitol is mentioned, and specific examples of the metal salt of benzoic acid include hydroxy-di (t-butylbenzoic acid) aluminum.
本発明のポリエチレンに核剤を配合する場合、核剤の配合量は、ポリエチレン100重量部に対して、0.01〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.01〜3重量部、更に好ましくは0.01〜1重量部、特に好ましくは0.01〜0.5重量部である。核剤が0.01重量部未満では、高速成形性の改良効果が十分でなく、一方、5重量部を超えると、核剤が凝集してブツになり易いといった問題が生じる。 When the nucleating agent is blended with the polyethylene of the present invention, the blending amount of the nucleating agent is preferably 0.01 to 5 parts by weight, more preferably 0.01 to 3 parts by weight, and still more preferably 100 parts by weight of polyethylene. Is 0.01 to 1 part by weight, particularly preferably 0.01 to 0.5 part by weight. If the nucleating agent is less than 0.01 parts by weight, the effect of improving the high-speed moldability is not sufficient. On the other hand, if it exceeds 5 parts by weight, there is a problem that the nucleating agent is likely to aggregate and form a lump.
4.成形体
本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを原料として、主に射出成形法、押出成形法等により成形され、各種成形品が得られる。
本発明のポリエチレンは、上記特性を満足するものであるので、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、しかも、これらを成形サイクルをハイサイクル化することにより、高い生産性にて、製造することができるので、性能が優れる上にコスト的に有利な成形体である。
したがって、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適である。
4). Molded body The pipe and the polyethylene for joints of the present invention are used as raw materials to be molded mainly by an injection molding method, an extrusion molding method, etc., and various molded products are obtained.
Since the polyethylene of the present invention satisfies the above characteristics, it is sufficient for pipe quality standards, for example, long-term resistance under internal pressure, and high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc. They have a performance that is greatly improved compared to conventional PE100 materials, and these can be manufactured with high productivity by making the molding cycle high cycle, so the performance is excellent. In addition, it is a cost-effective molded body.
Therefore, the polyethylene for pipes and joints of the present invention is suitable for gas pipes, water distribution pipes and their joints, and particularly suitable for polyethylene pipes for water distribution and joints thereof.
5.態様(1)
本発明において、好ましい態様の一つとして、以下の特性を満足するものが挙げられる。すなわち、本発明の態様(1)のポリエチレンは、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜35g/10分であり、密度が0.950〜0.960g/cm3であり、差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上であり、曲げ弾性率(23℃)が1100MPa以上であることが好ましい。
そして、本発明の態様(1)のポリエチレンは、以下に特定するエチレン系重合体(II)を含有するものであることが好ましい。すなわち、本態様のエチレン系重合体(II)は、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、温度190℃、荷重21.60kg)が0.05〜0.5g/10分であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすことが好ましい。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
5. Aspect (1)
In the present invention, one of preferable embodiments includes those satisfying the following characteristics. That is, the polyethylene of aspect (1) of the present invention has a high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of 5 to 35 g / 10 min and a density of 0.00. 950 to 0.960 g / cm 3 , the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less, and a full notch creep test (80 ° C., It is preferable that the breaking time in (measured at 5 MPa) is 300 hours or more and the flexural modulus (23 ° C.) is 1100 MPa or more.
And it is preferable that the polyethylene of aspect (1) of this invention contains the ethylene polymer (II) specified below. That is, the ethylene-based polymer (II) of this embodiment has a high load melt flow rate (HLMFR (II), a temperature of 190 ° C., a load of 21.60 kg) of 0.05 to 0.5 g / 10 minutes, and HLMFR ( II) (unit: g / 10 min) and the weight average molecular weight (Mw (II)) measured by gel permeation chromatography (GPC) preferably satisfy the following relationship (1).
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の態様(1)のポリエチレンにおいて、HLMFR(W)、密度、差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間及び曲げ弾性率(23℃)については、上述したとおりであるが、特にいえば、以下のとおりである。
すなわち、HLMFR(W)が5g/10分未満であると、押出負荷が大きくなり押出不良を起こすおそれがあり、一方、35g/10分より大きいと、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。HLMFR(W)は、好ましくは、7g/10分以上、さらに好ましくは、9g/10分以上、一方、好ましくは、30g/10分以下、さらに好ましくは、25g/10分以下である。
また、密度が0.945g/cm3未満であると、耐圧性低下のおそれがあり、一方、0.960g/cm3より大きいと、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。密度は、好ましくは、0.948g/cm3以上、さらに好ましくは、0.954g/cm3以上、一方、好ましくは、0.958g/cm3以下、さらに好ましくは、0.957g/cm3以下である。
また、差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が360秒より長いと、製品取出しまでに時間がかかり成形サイクル低下のおそれがあり、下限は、本発明のポリエチレンにおける各特性を満足させるポリマーデザインで無ければならないという理由により、60秒以上である。該ピークトップ時間は、さらに好ましくは300秒以下である、特に好ましくは180秒以下である。
また、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間未満であると、耐SCG性が低下し長期使用時に製品が破損するおそれがあり、上限は、本発明のポリエチレンにおける各特性を満足させるポリマーデザインで無ければならないという理由により、2500時間である。該破断時間は、さらに好ましくは400時間以上であり、特に好ましくは500時間以上である。
また、曲げ弾性率(23℃)が1100MPa未満であると、用途によっては、剛性不足による耐圧性低下のおそれがあり、下限は、少なくともPE100材料としの耐圧レベル以上であるという理由により、950MPaである。該曲げ弾性率は、さらに好ましくは1150MPa以上であり、特に好ましくは1200MPa以上である。
In the polyethylene of embodiment (1) of the present invention, HLMFR (W), density, peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC), full notch creep test (80 ° C. The break time and the flexural modulus (23 ° C.) in 5 MPa (measured at 5 MPa) are as described above, and particularly as follows.
That is, if the HLMFR (W) is less than 5 g / 10 minutes, the extrusion load increases and there is a risk of causing poor extrusion. May decrease. HLMFR (W) is preferably 7 g / 10 min or more, more preferably 9 g / 10 min or more, on the other hand, preferably 30 g / 10 min or less, more preferably 25 g / 10 min or less.
Further, if the density is less than 0.945 g / cm 3 , the pressure resistance may be reduced. On the other hand, if the density is more than 0.960 g / cm 3 , long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index may be reduced. There is. Density is preferably, 0.948 g / cm 3 or more, more preferably, 0.954 g / cm 3 or more, whereas, preferably, 0.958 g / cm 3 or less, more preferably, 0.957 g / cm 3 or less It is.
In addition, if the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is longer than 360 seconds, it may take a long time to take out the product and the molding cycle may be lowered. Is 60 seconds or more because it must be a polymer design that satisfies the properties of the polyethylene of the present invention. The peak top time is more preferably 300 seconds or less, and particularly preferably 180 seconds or less.
Further, if the rupture time in the full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is less than 300 hours, the SCG resistance may be lowered and the product may be damaged during long-term use. 2500 hours because it must have a polymer design that satisfies the properties. The breaking time is more preferably 400 hours or more, and particularly preferably 500 hours or more.
Further, if the flexural modulus (23 ° C.) is less than 1100 MPa, the pressure resistance may be lowered due to insufficient rigidity depending on the application. is there. The flexural modulus is more preferably 1150 MPa or more, and particularly preferably 1200 MPa or more.
本発明の態様(1)のポリエチレンにより、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性に優れ、特に、耐久性に優れたパイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体とすることができるため、特に配水パイプ等の圧力パイプに有用である。 Due to the polyethylene of aspect (1) of the present invention, the crystallization time is short, and in both the injection molding method and the extrusion molding method, it is possible to mold at a high cycle, and the moldability and dimensional stability are excellent. In particular, it is useful for pressure pipes such as water distribution pipes because it can be made into a pipe and joint polyethylene excellent in durability and a molded product thereof.
6.態様(2)
本発明において、好ましい態様の一つとして、以下の特性を満足するものが挙げられる。すなわち、本発明の態様(2)のポリエチレンは、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が15超〜35g/10分であり、密度が0.945〜0.954g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上であることが好ましい。
そして、本発明の態様(2)のポリエチレンは、以下に特定するエチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)を含有するものであることが好ましい。すなわち、本態様においては、エチレン系重合体(I)55〜64重量%に対し、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)36〜45重量%を含有してなることが好ましい。
6). Aspect (2)
In the present invention, one of preferable embodiments includes those satisfying the following characteristics. That is, the polyethylene of the aspect (2) of the present invention has a high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of more than 15 to 35 g / 10 minutes and a density of 0. 945 to 0.954 g / cm 3 , the breaking time in a full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more, and 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC). It is preferable that the peak top time in isothermal crystallization is 180 seconds or less and the flexural modulus (23 ° C.) is 950 MPa or more.
And it is preferable that the polyethylene of aspect (2) of this invention contains the ethylene polymer (I) specified below and ethylene polymer (II). That is, in this embodiment, the ethylene-based polymer (I) is polymerized using 55 to 64% by weight using a metallocene-based catalyst containing Ti, Zr or Hf, and a high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.1 to 0.5 g / 10 minutes, and the density of the ethylene-based polymer (II) 36 to 45 is 0.915 to 0.930 g / cm 3. It is preferable to contain a weight%.
本発明の態様(2)のポリエチレンにおいて、HLMFR(W)は、15超〜35g/10分であり、好ましくは17〜25g/10分であり、更に好ましくは17〜23g/10分である。
HLMFR(W)は、15g/10分以下の場合には、分子量が増大し、場合によっては、流動性の低下により成形性が確保できなくなるおそれがある。また、本範囲より高い場合には、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。
In the polyethylene of the aspect (2) of the present invention, HLMFR (W) is more than 15 to 35 g / 10 minutes, preferably 17 to 25 g / 10 minutes, and more preferably 17 to 23 g / 10 minutes.
When HLMFR (W) is 15 g / 10 min or less, the molecular weight increases, and in some cases, moldability may not be ensured due to a decrease in fluidity. Moreover, when higher than this range, there exists a possibility that long-term durability, especially SCG which uses FNCT as a parameter | index may fall.
また、本発明の態様(2)のポリエチレンにおいて、密度は、0.945〜0.954g/cm3である。本密度が0.945g/cm3未満であれば、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性が不足し耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.954g/cm3を超えると、場合によっては、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 Moreover, in the polyethylene of the aspect (2) of the present invention, the density is 0.945 to 0.954 g / cm 3 . If the density is less than 0.945 g / cm 3 , the flexural modulus decreases, and as a result, the rigidity of the material is insufficient and the pressure resistance may be decreased. On the other hand, when the density exceeds 0.954 g / cm 3 , long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered in some cases.
また、本発明の態様(2)のポリエチレンにおいて、フルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間は、300時間以上である。好ましくは、400時間以上であり、より好ましくは、500時間以上である。
上記時間が300時間未満であると、成形品における耐久性が劣るおそれがあるため好ましくない。
Moreover, in the polyethylene of the aspect (2) of the present invention, the breaking time in the full notch creep test (FNCT, measured at 80 ° C., 5 MPa) is 300 hours or more. Preferably, it is 400 hours or more, More preferably, it is 500 hours or more.
If the above time is less than 300 hours, the durability of the molded product may be inferior.
また、本発明の態様(2)のポリエチレンにおいて、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、180秒以下である。本値が180秒を超えると、結晶化時間が長くなり、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。
本値は、ポリエチレンの密度、分子量等にて調節が可能である。例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)の密度、分子量及び配合量にて調節が可能である。
上記範囲外にて、例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)のHLMFRが高い、密度が低い、配合量が少ない場合には、ポリエチレンの示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒を超える。なお、該範囲外にて、同様に、例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(II)のHLMFRが低い、密度が高い、配合量が多い場合には、剛性、成形性、長期耐久性、その他の要件を満たせないおそれがある。
Moreover, in the polyethylene of the aspect (2) of the present invention, the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less. When this value exceeds 180 seconds, the crystallization time becomes longer, the molding speed is delayed, and the molding cycle may be lengthened.
This value can be adjusted by the density and molecular weight of polyethylene. For example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the density, molecular weight and blending amount of the ethylene polymer (II) can be adjusted.
Outside the above range, for example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the HLMFR of the ethylene polymer (II) is high, the density is low, and the blending amount is small The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) of polyethylene exceeds 180 seconds. In addition, outside this range, similarly, for example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the HLMFR of the ethylene polymer (II) is low, the density is high, If the amount is too large, the rigidity, moldability, long-term durability, and other requirements may not be satisfied.
本発明の本発明の態様(2)のポリエチレンにおいて、曲げ弾性率は、950MPa以上である。曲げ弾性率が950MPa未満では、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。曲げ弾性率の上限値は、特に限定されないが、通常は1300MPa以下である。 In the polyethylene according to the aspect (2) of the present invention, the flexural modulus is 950 MPa or more. When the flexural modulus is less than 950 MPa, the flexural modulus decreases, resulting in insufficient material rigidity, which may reduce pressure resistance. Although the upper limit of a bending elastic modulus is not specifically limited, Usually, it is 1300 MPa or less.
本発明の本発明の態様(2)のポリエチレンは、上記特性を満たし、特に、パイプ及び継手用途に好適である。
例えば、水道配水用ポリエチレン管及びその継手用途の場合、各種規格等の要請により、ポリエチレン管(パイプ)及び継手の材料として同一のものを使用することが望まれている。本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性により、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐久性、ノッチ形状等による応力集中化でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有するものとなり、パイプ及び継手に必要な耐久性等の物性を有する上に、特に、流動性が高いとともに、結晶化時間が短いため、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するものとなる。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
すなわち、本発明の態様(2)のポリエチレンは、流動性が高く、結晶化時間が短いという上記特性を併せ持つことにより、特に、射出成形及び押出成形の両者において経済的に有効な点を兼ね備えた、パイプ及び継手用に好適な樹脂組成物となったものである。
さらに、本発明の態様(2)のポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準において従来製品を上回る性能を有することから、ポリエチレン製パイプ及び継手として好適である。
The polyethylene of the embodiment (2) of the present invention satisfies the above characteristics and is particularly suitable for pipe and joint applications.
For example, in the case of polyethylene pipes for water distribution and joints thereof, it is desired to use the same materials as polyethylene pipes (pipe) and joints according to requests for various standards. Due to the above properties, the polyethylene for pipes and joints of the present invention sufficiently meets the quality standards for pipes, for example, long-term durability under internal pressure, and high resistance to SCG due to stress concentration due to notch shape. In addition, they have significantly improved performance compared to the conventional PE100 material, and have physical properties such as durability required for pipes and joints, and in particular, high fluidity and short crystallization time. In both the injection molding and extrusion molding methods, excellent productivity is exhibited.
Specifically, in injection molding, the flowability is high and the crystallization time is short, so the time for taking out the molded product is shortened, high cycle is possible and productivity is improved. Further, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, the high fluidity reduces the motor load, and the high crystallization speed shortens the cooling time, enabling the production cycle to be increased, and at the same time the pipe product extruded in the molten state. Since the crystallization speed is high, there is an effect that resistance to pipe surface scratches generated during molding is improved and the pipe surface appearance is improved.
That is, the polyethylene of the aspect (2) of the present invention has the above-mentioned properties of high fluidity and a short crystallization time, and thus has an economically effective point particularly in both injection molding and extrusion molding. The resin composition is suitable for pipes and joints.
Furthermore, since the molded article using the polyethylene of the aspect (2) of the present invention has a performance exceeding the conventional product in the pipe quality standard, it is suitable as a polyethylene pipe and a joint.
本発明の態様(2)のポリエチレンは、本発明の態様(2)のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。さらには、特定性状のエチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。 Since the polyethylene of the aspect (2) of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the aspect (2) of the present invention and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints, the ethylene polymer (I) is polymerized with a metallocene catalyst. A specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property is preferably blended. Furthermore, it is preferable that a specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property polymerized with a metallocene catalyst is blended with the specific property ethylene polymer (I).
本発明の態様(2)において、エチレン系重合体(I)は、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が50〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であることが好ましい。さらに好ましくは、エチレン系重合体(I)は、MFRが80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3である。 In the aspect (2) of the present invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR) of 50 to 200 g / 10 min at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 Kg, and a density of 0.955 to 0. It is preferably 975 g / cm 3 . More preferably, the ethylene polymer (I) has an MFR of 80 to 150 g / 10 min and a density of 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
エチレン系重合体(I)のMFRは、好ましくは、50〜200g/10分であり、より好ましくは、80〜150g/10分である。該MFRが50g/10分未満では、分子量が増大し流動性が低下し成形性が確保できなくなる。一方、該MFRが200g/10分を超えると、耐衝撃性が低下したりSCGが低下するおそれがある。
また、エチレン系重合体(I)の密度は、0.955〜0.975g/cm3であることが好ましく、より好ましくは、0.966〜0.973g/cm3である。該密度が0.955g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおいて、耐圧性が低下するおそれがある。一方、該密度が0.975g/cm3を超えると、ポリエチレンの製造が困難となるとともに、製造できたとしても最終ポリエチレンにおいて、耐衝撃性が著しく低下するおそれがある。
その他、エチレン系重合体(I)については、詳細には、先に説明したとおりである。
The MFR of the ethylene polymer (I) is preferably 50 to 200 g / 10 minutes, more preferably 80 to 150 g / 10 minutes. When the MFR is less than 50 g / 10 min, the molecular weight increases, the fluidity decreases, and the moldability cannot be ensured. On the other hand, when the MFR exceeds 200 g / 10 min, the impact resistance may be lowered or the SCG may be lowered.
Moreover, it is preferable that the density of ethylene-type polymer (I) is 0.955-0.975 g / cm < 3 >, More preferably, it is 0.966-0.973 g / cm < 3 >. If the density is less than 0.955 g / cm 3 , the pressure resistance of the final polyethylene may be reduced. On the other hand, when the density exceeds 0.975 g / cm 3 , it becomes difficult to produce polyethylene, and even if it can be produced, the final polyethylene may have a markedly reduced impact resistance.
In addition, the ethylene polymer (I) is as described in detail above.
本発明の態様(2)のポリエチレンは、本発明の態様(2)のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)55〜64重量%に対して、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、HLMFRが0.1〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)を36〜45重量%含有させたものであることが好ましい。 The polyethylene of the aspect (2) of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the aspect (2) of the present invention, and is a preferable polyethylene for pipes and joints. An ethylene-based polymer that is polymerized using a metallocene-based catalyst containing Ti, Zr or Hf, has an HLMFR of 0.1 to 0.5 g / 10 min, and a density of 0.915 to 0.930 g / cm 3 It is preferable to contain 36 to 45% by weight of polymer (II).
エチレン系重合体(II)のHLMFRは、0.1g/10分以上、0.5g/10分以下、好ましくは0.1〜0.4g/10分、更に好ましくは0.2〜0.3g/10分の範囲である。このHLMFRが0.1g/10分未満であれば、最終のポリエチレンにおいて、HLMFRが規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このHLMFRが0.5g/10分を超えた場合には、最終ポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下し、かつ、結晶化速度も低下し、DSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が180秒を超え、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。 The HLMFR of the ethylene polymer (II) is 0.1 g / 10 min or more and 0.5 g / 10 min or less, preferably 0.1 to 0.4 g / 10 min, more preferably 0.2 to 0.3 g. / 10 minutes. If this HLMFR is less than 0.1 g / 10 min, in the final polyethylene, the HLMFR cannot be within the specified range, and the fluidity may be lowered. On the other hand, when the HLMFR exceeds 0.5 g / 10 min, in the final polyethylene, long-term durability, in particular, SCG with FNCT as an index decreases, and the crystallization rate also decreases, and can be measured by DSC. The isothermal crystallization time at 121.5 ° C. exceeds 180 seconds, with the result that the molding cycle may be reduced.
エチレン系重合体(II)の密度は、0.915〜0.930g/cm3であり、好ましくは0.915〜0.925g/cm3、更に好ましくは0.920〜0.925g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.930g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 The density of the ethylene-based polymer (II) is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , preferably 0.915 to 0.925 g / cm 3 , more preferably 0.920 to 0.925 g / cm 3. It is. If the density is less than 0.915 g / cm 3 , the density range in the final polyethylene cannot be achieved, and the flexural modulus decreases, resulting in insufficient rigidity of the material, which may reduce pressure resistance. On the other hand, when the density exceeds 0.930 g / cm 3 , the long-term durability of the final polyethylene, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
本関係を満たすエチレン系重合体(II)は長鎖分岐構造を有しており、エチレン系重合体(I)とともに使用することにより、結晶化速度を極めて有効に速くすることができ、いわゆる結晶核剤を添加したと同様な効果を発揮し、結晶化時間を短くすることができ、パイプ及び継手用ポリエチレンとしての高速成形ハイサイクル化を達成でき、かつ、耐久性も向上させることができる。 The ethylene polymer (II) satisfying this relationship has a long-chain branched structure, and when used together with the ethylene polymer (I), the crystallization rate can be extremely effectively increased. The same effects as when the nucleating agent is added can be exhibited, the crystallization time can be shortened, high-speed molding and high cycle as polyethylene for pipes and joints can be achieved, and durability can also be improved.
従来のポリエチレンにおいては、結晶化速度を上げるために、結晶核剤として働く物質を添加する等の方法が試みられているが、このような従来技術の状況を踏まえて、成形加工性と機械強度などの物性を共に充分に向上させるポリエチレンを検討した結果として、特定の特性、すなわち、HLMFR、密度、フルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間及び曲げ弾性率(23℃)が、それぞれ特定の値であるポリエチレンが、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものとなることが考えられる。
特に、本発明の態様(2)に係るエチレン系重合体(II)をエチレン系重合体(I)とともに使用することにより、上記特性をすべて満足し、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものとなる。
In conventional polyethylene, methods such as adding a substance that acts as a crystal nucleating agent have been attempted to increase the crystallization speed. As a result of studying polyethylene that sufficiently improves both physical properties such as, specific characteristics, that is, HLMFR, density, rupture time in full notch creep test (FNCT, measured at 80 ° C., 5 MPa), differential scanning calorimeter (DSC) While the peak top time and the flexural modulus (23 ° C.) in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by the above are specific values, polyethylene maintains excellent physical properties such as mechanical strength while maintaining crystal properties. It is conceivable that the forming speed can be sufficiently improved and the forming speed can be improved.
In particular, by using the ethylene-based polymer (II) according to the embodiment (2) of the present invention together with the ethylene-based polymer (I), all of the above characteristics are satisfied, while maintaining excellent physical properties such as mechanical strength. Thus, the crystallization speed can be sufficiently improved, and the molding speed can be improved.
好ましくは、エチレン系重合体(II)は、以下の式(1)を、さらに好ましくは式(2)を、特に好ましくは式(3)を満足するものを使用することにより、本発明の態様(2)の著しい効果を発揮し、結晶化速度が充分に向上した、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなるものである。 Preferably, the ethylene-based polymer (II) is an embodiment of the present invention by using the one satisfying the following formula (1), more preferably formula (2), particularly preferably formula (3). This is a preferable polyethylene for pipes and joints that exhibits the remarkable effect of (2) and has a sufficiently improved crystallization rate.
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 式(1)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.9 式(2)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.8 式(3)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 Formula (1)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.9 Formula (2)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.8 Formula (3)
ただし、HLMFR(II)は、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(単位:g/10分)であり、Mw(II)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量である。
ここで、上記の式(1)〜(3)の技術的意味は、上記したとおりである。
However, HLMFR (II) is a high load melt flow rate (unit: g / 10 minutes) at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 Kg, and Mw (II) was measured by gel permeation chromatography (GPC). Weight average molecular weight.
Here, the technical meanings of the above formulas (1) to (3) are as described above.
本発明の態様(2)に係る長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)は、例えば、10000炭素連鎖当たり1本程度の長鎖分岐が存在する重合体を挙げることができ、これは、例えば13C−NMR測定により確認することができる。長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体は、重合触媒として、フィリップス触媒等のクロム触媒や、シングルサイト触媒としてのメタロセン触媒を使用して、重合することにより製造することができる。
また、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)としては、エチレンへの連鎖移動によって末端ビニル基を有するポリエチレン(マクロモノマー)を生成させ、マクロモノマーとエチレンの共重合を経て、長鎖分岐構造を有する重合体を得ることができる。
メタロセン触媒の中では、特定構造のメタロセン錯体を有する触媒が好ましく、特にシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒又はシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒が好ましい。
Examples of the ethylene polymer (II) having a long chain branch structure according to the embodiment (2) of the present invention include a polymer having about one long chain branch per 10,000 carbon chains. For example, it can be confirmed by 13 C-NMR measurement. The ethylene-based polymer having a long chain branched structure can be produced by polymerization using a chromium catalyst such as a Philips catalyst or a metallocene catalyst as a single site catalyst as a polymerization catalyst.
In addition, as the ethylene polymer (II) having a long-chain branched structure, polyethylene having a terminal vinyl group (macromonomer) is generated by chain transfer to ethylene, and a long-chain is obtained through copolymerization of the macromonomer and ethylene. A polymer having a branched structure can be obtained.
Among the metallocene catalysts, a catalyst having a metallocene complex having a specific structure is preferable, and a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a heterocyclic aromatic group or a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring is particularly preferable.
エチレン系重合体(II)の配合量は、エチレン系重合体(I)55〜64重量%に対し、36〜45重量%、好ましくはエチレン系重合体(I)55〜62重量%に対し、38〜45重量%、更に好ましくはエチレン系重合体(I)60〜62重量%に対し、38〜40重量%である。エチレン系重合体(II)の配合量が36重量%未満であれば、本発明の態様(2)のポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。一方、45重量%を超えれば、本発明の態様(2)のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下する重合体となるおそれがある。
その他、エチレン系重合体(II)については、詳細には、先に説明したとおりである。
The blending amount of the ethylene polymer (II) is 36 to 45% by weight with respect to 55 to 64% by weight of the ethylene polymer (I), preferably 55 to 62% by weight of the ethylene polymer (I). It is 38 to 45 weight%, More preferably, it is 38 to 40 weight% with respect to 60 to 62 weight% of ethylene-type polymer (I). If the blending amount of the ethylene polymer (II) is less than 36% by weight, the long-term durability of the polyethylene of the embodiment (2) of the present invention, particularly SCG using FNCT as an index, may be lowered. On the other hand, if it exceeds 45% by weight, the MFR and density of the polyethylene of the embodiment (2) of the present invention are lowered, and there is a possibility that the polymer is lowered in fluidity, rigidity and pressure resistance.
In addition, the ethylene polymer (II) is as described above in detail.
本発明の態様(2)は、特にパイプ及び継手用途において、耐久性に優れ、結晶化時間が短いうえに流動性が高く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、射出成形品の寸法安定性、パイプ表面外観に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体である。
したがって、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適であり、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、かつ、高流動性であり結晶化速度も速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、従来のPE100を上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するという効果がある。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし、生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、流動性が高いことにより、モーター負荷が下げられるため、よりスクリュー回転数を上げられるとともに、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプの結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
また、本発明の態様(2)のポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準を上回る性能を有する上に、高速成形化が可能であり、経済的に有利な水道配水用パイプ及び継手等として好適に用いることができる。
本発明の態様(2)のポリエチレンを原料として、主に射出成形法、押出成形法等により成形され、各種成形品が得られる。
本発明の態様(2)のポリエチレンは、上記特性を満足するものであるので、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、しかも、これらを成形サイクルをハイサイクル化することにより、高い生産性にて、製造することができるので、性能が優れる上にコスト的に有利な成形体である。
従って、本発明の態様(2)のポリエチレンの成形体は、特に、このような特性を必要とする、水道配水用ポリエチレン管及び継手に好適に用いることができる。
The aspect (2) of the present invention is excellent in durability, particularly in pipe and joint applications, has a short crystallization time and high fluidity, and is molded at a high cycle in both the injection molding method and the extrusion molding method. In addition, it is a polyethylene for pipes and joints and a molded body thereof excellent in the dimensional stability of the injection-molded product and the pipe surface appearance.
Therefore, it is suitable for gas pipes, water distribution pipes and their joints, especially suitable for polyethylene pipes for water distribution and their joints, pipe quality standards, for example, long-term resistance under internal pressure, notch shape, etc. The high resistance to SCG under stress concentration due to the above is sufficiently matched, and the performance is greatly improved compared to the conventional PE100 material, and it has high fluidity and high crystallization speed. There is an effect that it is possible. Therefore, it has the effect of exhibiting excellent productivity in both injection molding and extrusion molding methods as well as performance exceeding conventional PE100.
Specifically, in injection molding, the fluidity is high and the crystallization time is short, which shortens the time for taking out a molded product, enables high cycle, improves productivity, and is a thick product. However, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, since the motor load is reduced due to high fluidity, the screw rotation speed can be further increased, and the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be increased, At the same time, since the crystallization speed of the pipe extruded in the molten state is high, there is an effect that resistance to pipe surface scratches generated during molding is improved and the pipe surface appearance is improved.
Moreover, the molded article using the polyethylene of the aspect (2) of the present invention has performance exceeding the quality standard for pipes, and can be molded at high speed, and is economically advantageous for pipes and joints for water distribution. Can be suitably used.
Using the polyethylene of aspect (2) of the present invention as a raw material, it is molded mainly by an injection molding method, an extrusion molding method, etc., and various molded products are obtained.
Since the polyethylene of the aspect (2) of the present invention satisfies the above-mentioned characteristics, it is suitable for pipe quality standards, for example, long-term durability in a state where internal pressure is applied, SCG under stress concentration due to notch shape, etc. They are highly compatible with high resistance, have performance that is significantly improved compared to conventional PE100 materials, and can be manufactured with high productivity by making the molding cycle high cycle. Therefore, the molded article has excellent performance and is advantageous in terms of cost.
Therefore, the molded article of polyethylene according to the aspect (2) of the present invention can be suitably used particularly for polyethylene pipes for water distribution and joints that require such characteristics.
7.態様(3)
本発明において、好ましい態様の一つとして、以下の特性を満足するものが挙げられる。すなわち、本発明の態様(3)のポリエチレンは、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が7〜15g/10分であり、密度が0.945〜0.954g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が500時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、曲げ弾性率(23℃)が950MPa以上であることが好ましい。
そして、本発明の態様(3)のポリエチレンは、エチレン系重合体(I)50〜60重量%に対し、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.05〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすエチレン系重合体(II)40〜50重量%を含有してなることが好ましい。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
7). Aspect (3)
In the present invention, one of preferable embodiments includes those satisfying the following characteristics. That is, the polyethylene of aspect (3) of the present invention has a high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of 7 to 15 g / 10 min and a density of 0.00. 945 to 0.954 g / cm 3 , the rupture time in a full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 500 hours or more, and measured at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC). The peak top time in isothermal crystallization is preferably 180 seconds or less, and the flexural modulus (23 ° C.) is preferably 950 MPa or more.
And the polyethylene of aspect (3) of this invention is a high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 degreeC, load 21.60 kg with respect to ethylene-type polymer (I) 50-60 weight%. ) Is 0.05 to 0.5 g / 10 min, the density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and gel permeation chromatography (GPC) It is preferable that the weight average molecular weight (Mw (II)) measured in (1) contains 40 to 50% by weight of an ethylene polymer (II) that satisfies the following relationship (1).
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の態様(3)のポリエチレンにおいて、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)は、7〜15g/10分であり、好ましくは8〜13g/10分であり、更に好ましくは9〜12g/10分である。
HLMFR(W)は、本範囲より低い場合には、場合によっては、分子量が増大し、流動性の低下により成形性が確保できなくなるおそれがある。また、本範囲より高い場合には、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。
In the polyethylene of the aspect (3) of the present invention, the high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 7 to 15 g / 10 minutes, preferably 8 to 13 g. / 10 minutes, more preferably 9-12 g / 10 minutes.
When HLMFR (W) is lower than this range, the molecular weight may increase in some cases, and the moldability may not be ensured due to a decrease in fluidity. Moreover, when higher than this range, there exists a possibility that long-term durability, especially SCG which uses FNCT as a parameter | index may fall.
また、本発明の態様(3)のポリエチレンにおいて、密度は、0.945〜0.954g/cm3である。本密度が0.945g/cm3未満であれば、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性が不足し耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.954g/cm3を超えると、場合によっては、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 Moreover, in the polyethylene of the aspect (3) of the present invention, the density is 0.945 to 0.954 g / cm 3 . If the density is less than 0.945 g / cm 3 , the flexural modulus decreases, and as a result, the rigidity of the material is insufficient and the pressure resistance may be decreased. On the other hand, when the density exceeds 0.954 g / cm 3 , long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered in some cases.
また、本発明の態様(3)のポリエチレンにおいて、フルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間は、500時間以上である。好ましくは、600時間以上であり、より好ましくは、700時間以上である。
上記時間が500時間未満であると、成形品に傷・石の接触等の応力集中が発生した場合における耐久性が劣るおそれがあるため好ましくない。
Moreover, in the polyethylene of the aspect (3) of the present invention, the breaking time in the full notch creep test (FNCT, measured at 80 ° C., 5 MPa) is 500 hours or more. Preferably, it is 600 hours or more, and more preferably 700 hours or more.
If the above time is less than 500 hours, the molded article may be inferior in durability when stress concentration such as scratches or stone contact occurs, which is not preferable.
また、本発明の態様(3)のポリエチレンにおいて、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、180秒以下である。本値が180秒を超えると、結晶化時間が長くなり、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。 In the polyethylene of the embodiment (3) of the present invention, the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less. When this value exceeds 180 seconds, the crystallization time becomes longer, the molding speed is delayed, and the molding cycle may be lengthened.
また、本発明の態様(3)のポリエチレンにおいて、曲げ弾性率は、950MPa以上である。曲げ弾性率が950MPa未満では、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。曲げ弾性率の上限値は、特に限定されないが、通常は1300MPa以下である。 Moreover, in the polyethylene of the aspect (3) of the present invention, the flexural modulus is 950 MPa or more. When the flexural modulus is less than 950 MPa, the flexural modulus decreases, resulting in insufficient material rigidity, which may reduce pressure resistance. Although the upper limit of a bending elastic modulus is not specifically limited, Usually, it is 1300 MPa or less.
本発明の態様(3)のポリエチレンは、上記特性を満たすものであるため、特に、パイプ及び継手用途に好適である。
例えば、水道配水用ポリエチレン管及びその継手用途の場合、各種規格等の要請により、ポリエチレン管(パイプ)及び継手の材料として同一のものを使用することが望まれている。本発明の態様(3)のポリエチレンは、上記特性により、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐久性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有するものとなり、パイプ及び継手に必要な耐久性等の物性を有する上に、結晶化時間が短いため、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するものとなる。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。また、ブツ状に発生し外観不良の原因となる高分子ゲルについても、ポリエチレンを構成する各成分が均一に混ざりあうことにより高分子量成分の凝集が抑制されパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
すなわち、本発明の態様(3)のポリエチレンは、結晶化時間が短いという上記特性を併せ持つことにより、特に、射出成形及び押出成形の両者において経済的に有効な点を兼ね備えた、パイプ及び継手用に好適な樹脂組成物となったものである。
さらに、本発明の態様(3)のポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準において従来製品を上回る性能を有することから、ポリエチレン製パイプ及び継手として好適である。
Since the polyethylene of aspect (3) of the present invention satisfies the above characteristics, it is particularly suitable for pipe and joint applications.
For example, in the case of polyethylene pipes for water distribution and joints thereof, it is desired to use the same materials as polyethylene pipes (pipe) and joints according to requests for various standards. Due to the above properties, the polyethylene of aspect (3) of the present invention is sufficient for pipe quality standards, for example, long-term durability under internal pressure, high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc. They have performance that is significantly improved compared to conventional PE100 materials, and have physical properties such as durability required for pipes and joints, and short crystallization time, so that injection molding and extrusion molding In both molding methods, excellent productivity is exhibited.
Specifically, in injection molding, the flowability is high and the crystallization time is short, so the time for taking out the molded product is shortened, high cycle is possible and productivity is improved. Further, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be improved, and at the same time, the crystallization speed of the pipe product extruded in the molten state is high, so that the pipe surface damage that occurs during molding There is an effect that the resistance to the pipe is improved and the pipe surface appearance is improved. In addition, the polymer gel, which occurs in the shape of a lump and causes poor appearance, has the effect of suppressing the aggregation of the high molecular weight components and improving the pipe surface appearance by uniformly mixing the components constituting the polyethylene. is there.
That is, the polyethylene according to the aspect (3) of the present invention has the above-mentioned property that the crystallization time is short, and particularly has an economically effective point in both injection molding and extrusion molding. It became a suitable resin composition.
Furthermore, since the molded article using the polyethylene of the aspect (3) of the present invention has a performance exceeding the conventional product in the pipe quality standard, it is suitable as a polyethylene pipe and a joint.
本発明の態様(3)のポリエチレンは、本発明の態様(3)のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。さらには、特定性状のエチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。 Since the polyethylene of the aspect (3) of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the aspect (3) of the present invention and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints, the ethylene polymer (I) is polymerized with a metallocene catalyst. A specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property is preferably blended. Furthermore, it is preferable that a specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property polymerized with a metallocene catalyst is blended with the specific property ethylene polymer (I).
この場合、本発明の態様(3)のポリエチレンは、上記の特性に加え、さらに、以下の特性(vii)を満足することが好ましい。
特性(vii):エチレン系重合体(I)におけるMFR(I)とGPCにて測定されるMw(I)/Mn(I)、エチレン系重合体(II)におけるHLMFR(II)とGPCにて測定されるMw(II)/Mn(II)、全量に対するエチレン系重合体(II)の含有率(重量%)αが下記(A)の関係を満たす。
(Mw(I)/Mn(I))2×(Mw(II)/Mn(II))2×1/log(MFR(I))×−1/log(HLMFR(II))×(1+α/(1−α))>500 (A)
特性(vii)に記載の式(A)は、エチレン系重合体(I)とエチレン系重合体(II)との混ざりやすさ(均質性)を示す関係式である。(A)において、各成分の分子量分布を広く、各成分のMFRまたはHLMFRの値を近づけ、各成分の割合が1:1に近づけることにより値は大きくなり、その値が500を超えると高分子ゲルの発生が少なくなり好ましい。500以下では、高分子量成分が均一に混ざらないため、高分子ゲルとなり外観不良となるおそれがある。
ここで均質性の評価はJIS K6922−2に準拠して圧縮成形で作成した厚さ0.4mm成形シートより5mm×5×0.4mmtの試験片を切出し、これを170℃の環境下で中心3mm×3×0.4mmt部が6mm×6まで2軸延伸されたシートサンプルを作成し、該シートサンプル上のブツの状態で判断することが出来る。
In this case, it is preferable that the polyethylene of the aspect (3) of the present invention further satisfies the following characteristic (vii) in addition to the above characteristic.
Characteristic (vii): Mw (I) / Mn (I) measured by MFR (I) and GPC in ethylene polymer (I), HLMFR (II) and GPC in ethylene polymer (II) Mw (II) / Mn (II) to be measured and the content (% by weight) α of the ethylene polymer (II) with respect to the total amount satisfy the relationship (A) below.
(Mw (I) / Mn (I)) 2 × (Mw (II) / Mn (II)) 2 × 1 / log (MFR (I)) × −1 / log (HLMFR (II)) × (1 + α / (1-α))> 500 (A)
The formula (A) described in the characteristic (vii) is a relational expression indicating the ease of mixing (homogeneity) between the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II). In (A), the molecular weight distribution of each component is wide, the value of MFR or HLMFR of each component is brought close to each other, and the value increases as the ratio of each component approaches 1: 1. The generation of gel is reduced, which is preferable. If the molecular weight is 500 or less, the high molecular weight component is not mixed uniformly, so that it may become a polymer gel and the appearance may be poor.
Here, the evaluation of homogeneity was performed by cutting out a 5 mm × 5 × 0.4 mmt test piece from a 0.4 mm-thick molded sheet prepared by compression molding in accordance with JIS K6922-2, and centering it in an environment of 170 ° C. A sheet sample in which a 3 mm × 3 × 0.4 mmt portion is biaxially stretched to 6 mm × 6 can be prepared, and the determination can be made based on the state of the irregularity on the sheet sample.
本発明の態様(3)において、エチレン系重合体(I)は、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR(I))が50〜200g/10分であり、密度が0.955〜0.975g/cm3であることが好ましい。さらに好ましくは、エチレン系重合体(I)は、MFR(I)が80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3である。 In the aspect (3) of the present invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR (I)) of 50 to 200 g / 10 min at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 Kg, and a density of 0.8. It is preferably 955 to 0.975 g / cm 3 . More preferably, the ethylene polymer (I) has an MFR (I) of 80 to 150 g / 10 min and a density of 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
エチレン系重合体(I)のMFR(I)は、好ましくは、50〜200g/10分であり、より好ましくは、80〜150g/10分である。該MFRが50g/10分未満では、分子量が増大し流動性が低下し成形性が確保できなくなる。一方、該MFRが200g/10分を超えると、耐衝撃性が低下したりSCGが低下するおそれがある。
また、エチレン系重合体(I)の密度は、0.955〜0.975g/cm3であることが好ましく、より好ましくは、0.966〜0.973g/cm3である。該密度が0.955g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおいて、耐圧性が低下するおそれがある。一方、該密度が0.975g/cm3を超えると、ポリエチレンの製造が困難となるとともに、製造できたとしても最終ポリエチレンにおいて、耐衝撃性が著しく低下するおそれがある。
その他、エチレン系重合体(I)については、詳細には、先に説明したとおりである。
The MFR (I) of the ethylene polymer (I) is preferably 50 to 200 g / 10 minutes, and more preferably 80 to 150 g / 10 minutes. When the MFR is less than 50 g / 10 min, the molecular weight increases, the fluidity decreases, and the moldability cannot be ensured. On the other hand, when the MFR exceeds 200 g / 10 min, the impact resistance may be lowered or the SCG may be lowered.
Moreover, it is preferable that the density of ethylene-type polymer (I) is 0.955-0.975 g / cm < 3 >, More preferably, it is 0.966-0.973 g / cm < 3 >. If the density is less than 0.955 g / cm 3 , the pressure resistance of the final polyethylene may be reduced. On the other hand, when the density exceeds 0.975 g / cm 3 , it becomes difficult to produce polyethylene, and even if it can be produced, the final polyethylene may have a markedly reduced impact resistance.
In addition, the ethylene polymer (I) is as described in detail above.
本発明の態様(3)のポリエチレンは、エチレン系重合体(I)50〜60重量%に対して、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合されたエチレン系重合体(II)を40〜50重量%含有させたものであることが好ましい。 The polyethylene of embodiment (3) of the present invention is an ethylene polymer polymerized using a metallocene catalyst containing Ti, Zr, or Hf with respect to 50 to 60% by weight of the ethylene polymer (I). II) is preferably contained in an amount of 40 to 50% by weight.
エチレン系重合体(II)のMFR(II)は、0.05g/10分以上、0.5g/10分以下、好ましくは0.05〜0.35g/10分、更に好ましくは0.1〜0.2g/10分の範囲である。このMFRが0.05g/10分未満であれば、最終のポリエチレンにおいて、MFRが規定の範囲内を達成できず、流動性が低下し、かつ、エチレン系重合体(I)との混ざりも悪くなり均一性に劣る。一方、このMFR(II)が0.5g/10分を超えた場合には、最終ポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下し、かつ、結晶化速度も低下し、DSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が180秒を超え、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。 The MFR (II) of the ethylene polymer (II) is 0.05 g / 10 min or more and 0.5 g / 10 min or less, preferably 0.05 to 0.35 g / 10 min, more preferably 0.1 to 0.1 g. The range is 0.2 g / 10 minutes. If this MFR is less than 0.05 g / 10 min, in the final polyethylene, the MFR cannot be within the specified range, the fluidity is lowered, and the mixing with the ethylene polymer (I) is poor. It is inferior in uniformity. On the other hand, when the MFR (II) exceeds 0.5 g / 10 min, in the final polyethylene, long-term durability, in particular, SCG with FNCT as an index decreases, and the crystallization rate also decreases, and DSC The isothermal crystallization time at 121.5 ° C., which can be measured by the method, exceeds 180 seconds, and as a result, the molding cycle may be lowered.
エチレン系重合体(II)の密度は、0.915〜0.930g/cm3であり、好ましくは0.920〜0.925g/cm3、更に好ましくは0.920〜0.922g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.930g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 The density of the ethylene-based polymer (II) is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , preferably 0.920 to 0.925 g / cm 3 , more preferably 0.920 to 0.922 g / cm 3. It is. If the density is less than 0.915 g / cm 3 , the density range in the final polyethylene cannot be achieved, and the flexural modulus decreases, resulting in insufficient rigidity of the material, which may reduce pressure resistance. On the other hand, when the density exceeds 0.930 g / cm 3 , the long-term durability of the final polyethylene, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
本関係を満たすエチレン系重合体(II)は長鎖分岐構造を有しており、エチレン系重合体(I)とともに使用することにより、結晶化速度を極めて有効に速くすることができ、いわゆる結晶核剤を添加したと同様な効果を発揮し、結晶化時間を短くすることができ、パイプ及び継手用ポリエチレンとしての高速成形ハイサイクル化を達成でき、かつ、耐久性も向上させることができる。 The ethylene polymer (II) satisfying this relationship has a long-chain branched structure, and when used together with the ethylene polymer (I), the crystallization rate can be extremely effectively increased. The same effects as when the nucleating agent is added can be exhibited, the crystallization time can be shortened, high-speed molding and high cycle as polyethylene for pipes and joints can be achieved, and durability can also be improved.
エチレン系重合体(II)は、好ましくは、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(HLMFR(II))(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たす。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 式(1)
The ethylene polymer (II) is preferably subjected to gel permeation chromatography (GPC) with a high load melt flow rate (HLMFR (II)) (unit: g / 10 min) at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 kg. The weight average molecular weight (Mw (II)) measured in this way satisfies the relationship (1) below.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 Formula (1)
従来のエチレン系重合体においては、結晶化速度を上げるために、結晶核剤として働く物質を添加する等の方法が試みられているが、このような従来技術の状況を踏まえて、成形加工性と機械強度などの物性を共に充分に向上させるポリエチレンを検討した結果として、本発明に係るエチレン系重合体(II)をエチレン系重合体組成物(I)とともに使用することにより、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものであると考えられる。
好ましくは、前記の(1)の関係を満足するエチレン系重合体(II)、好ましくは以下の(2)の関係を、更に好ましくは以下の(3)の関係を満足するエチレン系重合体(II)により、本発明の態様(3)のの著しい効果を発揮し、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなるものである。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.9 式(2)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.8 式(3)
In conventional ethylene-based polymers, methods such as adding a substance that acts as a crystal nucleating agent have been tried to increase the crystallization speed. As a result of studying polyethylene that sufficiently improves both physical properties such as mechanical strength, the use of the ethylene polymer (II) according to the present invention together with the ethylene polymer composition (I) provides excellent mechanical strength. It is considered that the crystallization speed can be sufficiently improved while maintaining the physical properties such as, and the molding speed can be improved.
Preferably, the ethylene polymer (II) satisfying the relationship (1) described above, preferably the following relationship (2), more preferably the ethylene polymer satisfying the following relationship (3) ( According to II), the remarkable effect of the aspect (3) of the present invention is exhibited, and a preferable polyethylene for pipes and joints is obtained.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.9 Formula (2)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.8 Formula (3)
ここで、上記の式(1)の技術的意味は、重量平均分子量との見合いで流動性が低め、即ちHLMFRが小さめであることを示しており、これは、このエチレン系重合体(II)が長鎖分岐を有すること、しかも所定のMwに対して特定HLMFRを示す長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体であることを示している。
式(1)〜(3)において、切片(式(1)であれば“6.0”)の値は長鎖分岐構造の発達を示す指標となり、切片が小さい場合において上記の重量平均分子量とHLMFRの関係式が成立するということは、より発達した長鎖分岐構造を有していることを示す。 長鎖分岐構造の発達が不十分な場合、結晶核材効果が弱くなり結晶化速度が充分に向上しない場合がある。
本発明の態様(3)のの属する技術分野において、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体を測定する方法は、各種の方法が知られており、例えば、伸長粘度測定において粘度の立ち上がりが見られる高分子も長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体に含まれる。そして、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体の中で、本発明の式を満足するものは、特定の長鎖分岐構造を有するものとして、好適である。
成形速度を律する長鎖分岐構造は、具体的には、例えば星形分岐高分子や櫛形分岐高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Here, the technical meaning of the above formula (1) indicates that the fluidity is low in proportion to the weight average molecular weight, that is, the HLMFR is small, and this indicates that this ethylene polymer (II) Is an ethylene polymer having a long chain branching structure, and having a long chain branching structure exhibiting a specific HLMFR with respect to a predetermined Mw.
In the formulas (1) to (3), the value of the intercept (“6.0” in the case of the formula (1)) is an index indicating the development of the long-chain branched structure. The fact that the relational expression of HLMFR is established indicates that it has a more developed long chain branching structure. If the development of the long chain branching structure is insufficient, the crystal nucleus material effect may be weakened and the crystallization rate may not be sufficiently improved.
In the technical field to which the aspect (3) of the present invention belongs, various methods are known for measuring an ethylene polymer having a long-chain branched structure. Such a polymer is also included in the ethylene polymer having a long-chain branched structure. Of the ethylene-based polymers having a long-chain branched structure, those satisfying the formula of the present invention are suitable as those having a specific long-chain branched structure.
Specific examples of the long-chain branched structure that controls the molding speed include a star-shaped branched polymer and a comb-shaped branched polymer, but are not limited thereto.
本発明の態様(3)のに係る長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)は、例えば、10000炭素連鎖当たり1本程度の長鎖分岐が存在する重合体を挙げることができ、これは、例えば13C−NMR測定により確認することができる。長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体は、重合触媒として、フィリップス触媒等のクロム触媒や、シングルサイト触媒としてのメタロセン触媒を使用して、重合することにより製造することができる。
また、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)としては、エチレンへの連鎖移動によって末端ビニル基を有するポリエチレン(マクロモノマー)を生成させ、マクロモノマーとエチレンの共重合を経て、長鎖分岐構造を有する重合体を得ることができる。
メタロセン触媒の中では、特定構造のメタロセン錯体を有する触媒が好ましく、特にシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒又はシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒が好ましい。
Examples of the ethylene polymer (II) having a long chain branched structure according to the embodiment (3) of the present invention include a polymer having about one long chain branch per 10,000 carbon chains. Can be confirmed by, for example, 13 C-NMR measurement. The ethylene-based polymer having a long chain branched structure can be produced by polymerization using a chromium catalyst such as a Philips catalyst or a metallocene catalyst as a single site catalyst as a polymerization catalyst.
In addition, as the ethylene polymer (II) having a long-chain branched structure, polyethylene having a terminal vinyl group (macromonomer) is generated by chain transfer to ethylene, and a long-chain is obtained through copolymerization of the macromonomer and ethylene. A polymer having a branched structure can be obtained.
Among the metallocene catalysts, a catalyst having a metallocene complex having a specific structure is preferable, and a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a heterocyclic aromatic group or a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring is particularly preferable.
エチレン系重合体(II)の配合量は、エチレン系重合体(I)50〜60重量%に対し、40〜50重量%、好ましくはエチレン系重合体(I)55〜60重量%に対し、40〜45重量%である。エチレン系重合体(II)の配合量が40重量%未満であれば、本発明の態様(3)のポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。一方、50重量%を超えれば、本発明の態様(3)のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下する重合体となるおそれがある。
その他、エチレン系重合体(II)については、詳細には、先に説明したとおりである。
The blending amount of the ethylene polymer (II) is 40 to 50% by weight with respect to 50 to 60% by weight of the ethylene polymer (I), preferably 55 to 60% by weight with respect to the ethylene polymer (I). 40 to 45% by weight. If the blending amount of the ethylene polymer (II) is less than 40% by weight, the long-term durability of the polyethylene of the aspect (3) of the present invention, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the MFR and density of the polyethylene of the embodiment (3) of the present invention are lowered, and there is a possibility that the polymer is lowered in fluidity, rigidity and pressure resistance.
In addition, the ethylene polymer (II) is as described above in detail.
本発明の態様(3)のポリエチレン並びにその成形体は、さらに詳しくは、特にパイプ及び継手用途においては、結晶化時間が短く、成形性に優れ、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であり、寸法安定性、耐傷付性、均質性に優れるうえに、長期耐久性が極めて高いパイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体である。
本発明の態様(3)のパイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体は、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適であり、パイプ用品質基準、例えば、内圧への長期耐性、高度の応力亀裂抵抗、低温ノッチ付衝撃強さ及び急速亀裂成長への高度の耐性に十分合致し、特に、長期耐久性が従来のPE100材料に比べ大幅に向上し、かつ、結晶化速度が速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、従来のPE100を上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮し、かつ各成分の配合比率、分子量、分子量分布を制御することにより、高分子量成分の凝集(高分子ゲル)を抑制するため、高分子量ゲルによる外観不良が無いという効果がある。
なお、上記「長期耐久性」とは、耐環境応力亀裂特性、パイプの熱間内圧クリープ特性または耐低速亀裂伸展特性等が優れることをいい、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレン樹脂組成物は、特に、フルノッチクリープ試験(full notch creep test:FNCT)による値が高く、耐環境応力亀裂特性に極めて優れるという効果がある。
成形性について、具体的には、射出成形においては、結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプの結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
また、ブツ状に発生し外観不良の原因となる高分子ゲルについても、ポリエチレンを構成する各成分が均一に混ざりあうことにより高分子量成分の凝集が抑制されパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
さらに、本発明の態様(3)のポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準を上回る性能を有し、特に、低速亀裂成長であるFNCTによる値が高く、極めて長期耐久性が高い上に、高速成形化が可能であり、経済的に有利な水道配水用パイプ及び継手等として好適に用いることができる。
本発明の態様(3)のポリエチレンを原料として、主に射出成形法、押出成形法等により成形され、各種成形品が得られる。
本発明の態様(3)のポリエチレンは、上記特性を満足するものであるので、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、しかも、これらを成形サイクルをハイサイクル化することにより、高い生産性にて製造することができ、かつ、パイプ外観も良好となるので、性能が優れる上に製造オフ品の低減も見込めるためコスト的に有利な成形体である。
従って、本発明の態様(3)のポリエチレンの成形体は、特に、このような特性を必要とする、水道配水用ポリエチレン管及び継手に好適に用いることができる。
In more detail, the polyethylene and the molded product thereof according to the aspect (3) of the present invention, particularly in pipe and joint applications, have a short crystallization time, excellent moldability, and both injection molding and extrusion molding methods. It is a polyethylene for pipes and joints and a molded body thereof that can be molded in a high cycle, has excellent dimensional stability, scratch resistance, and homogeneity, and has extremely high long-term durability.
The polyethylene for pipes and joints and the molded body thereof according to the aspect (3) of the present invention are suitable for gas pipes, water pipes and their joints, and particularly suitable for polyethylene pipes for water distribution and joints thereof. It fully meets the criteria, for example, long-term resistance to internal pressure, high stress crack resistance, low temperature notched impact strength and high resistance to rapid crack growth, especially long-term durability is significantly higher than conventional PE100 material It is improved, and since the crystallization speed is high, there is an effect that high-speed molding is possible. Therefore, it has performance superior to that of conventional PE100, exhibits excellent productivity in both the injection molding and extrusion molding methods, and controls the blending ratio, molecular weight, and molecular weight distribution of each component. In order to suppress aggregation of the molecular weight component (polymer gel), there is an effect that there is no appearance defect due to the high molecular weight gel.
The above "long-term durability" refers to excellent environmental stress crack resistance, hot internal pressure creep resistance of the pipe or low-speed crack extension characteristics, etc., and the polyethylene resin composition for pipes and joints of the present invention is In particular, the value by a full notch creep test (FNCT) is high, and there is an effect that the environmental stress crack resistance is extremely excellent.
As for moldability, specifically, in injection molding, the crystallization time is short, which shortens the time for taking out a molded product, enables high cycle and improves productivity. Further, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be increased, and at the same time the crystallization speed of the pipe extruded in the molten state is high, so that the pipe surface scratches that occur during molding There is an effect that the resistance to the pipe is improved and the pipe surface appearance is improved.
In addition, the polymer gel, which occurs in the shape of a lump and causes poor appearance, has the effect of suppressing the aggregation of the high molecular weight components and improving the pipe surface appearance by uniformly mixing the components constituting the polyethylene. is there.
Furthermore, the molded product using the polyethylene of the aspect (3) of the present invention has performance exceeding the quality standard for pipes, in particular, has a high value by FNCT which is slow crack growth and extremely long-term durability. High-speed molding is possible, and it can be suitably used as an economically advantageous pipe and joint for water distribution.
Using the polyethylene of the aspect (3) of the present invention as a raw material, it is molded mainly by an injection molding method, an extrusion molding method or the like to obtain various molded products.
Since the polyethylene of the aspect (3) of the present invention satisfies the above-mentioned characteristics, it is suitable for pipe quality standards, for example, long-term durability in a state where internal pressure is applied, SCG under stress concentration due to notch shape, etc. It fully matches the high resistance, has a performance that is significantly improved compared to conventional PE100 materials, and can be manufactured with high productivity by making the molding cycle high cycle, In addition, since the appearance of the pipe is good, the molded product is advantageous in terms of cost because it has excellent performance and can be expected to reduce production off-products.
Therefore, the molded article of polyethylene according to the aspect (3) of the present invention can be suitably used particularly for polyethylene pipes and joints for water distribution that require such characteristics.
8.態様(4)
本発明において、好ましい態様の一つとして、以下の特性を満足するものが挙げられる。すなわち、本発明の態様(4)のポリエチレンは、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜20g/10分であり、密度が0.954超〜0.960g/cm3であり、フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上であり、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が180秒以下であり、引張降伏応力が27MPa以上であることが好ましい。
そして、本発明の態様(4)のポリエチレンは、エチレン系重合体(I)60〜65重量%に対し、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、ハイロードメルトフローレート(HLMFR(II)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が0.01〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であり、HLMFR(II)(単位:g/10分)とゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定される重量平均分子量(Mw(II))が下記(1)の関係を満たすエチレン系重合体(II)35〜40重量%を含有してなることが好ましい。
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1)
8). Aspect (4)
In the present invention, one of preferable embodiments includes those satisfying the following characteristics. That is, the polyethylene of aspect (4) of the present invention has a high load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of 5 to 20 g / 10 min and a density of 0.00. More than 954 to 0.960 g / cm 3 , the breaking time in a full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more, and at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) It is preferable that the peak top time in isothermal crystallization is 180 seconds or less and the tensile yield stress is 27 MPa or more.
The polyethylene according to the aspect (4) of the present invention is polymerized using a metallocene catalyst containing Ti, Zr or Hf with respect to 60 to 65% by weight of the ethylene polymer (I), and a high load melt flow rate is obtained. (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.01 to 0.5 g / 10 min, the density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , and HLMFR (II ) (Unit: g / 10 min) and ethylene-based polymer (II) 35 to 35 having a weight average molecular weight (Mw (II)) measured by gel permeation chromatography (GPC) satisfying the following relationship (1): It is preferable to contain 40 weight%.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
本発明の態様(4)のポリエチレンにおいて、HLMFR(W)は、5〜20g/10分であり、好ましくは7〜15g/10分であり、更に好ましくは8〜12g/10分である。
HLMFR(W)は、本範囲より低い場合には、分子量が増大し、流動性の低下により成形性が確保できなくなるおそれがある。また、本範囲より高い場合には、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。
In the polyethylene of embodiment (4) of the present invention, HLMFR (W) is 5 to 20 g / 10 minutes, preferably 7 to 15 g / 10 minutes, and more preferably 8 to 12 g / 10 minutes.
When HLMFR (W) is lower than this range, the molecular weight increases, and the moldability may not be ensured due to a decrease in fluidity. Moreover, when higher than this range, there exists a possibility that long-term durability, especially SCG which uses FNCT as a parameter | index may fall.
また、本発明の態様(4)のポリエチレンにおいて、密度は、0.954〜0.960g/cm3である。本密度が0.954g/cm3以下であれば、場合によっては、曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性が不足し耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.960g/cm3を超えると、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 Moreover, in the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, the density is 0.954 to 0.960 g / cm 3 . If the density is 0.954 g / cm 3 or less, the flexural modulus may be lowered in some cases, resulting in insufficient material rigidity and reduced pressure resistance. On the other hand, when the density exceeds 0.960 g / cm 3 , long-term durability, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
また、本発明の態様(4)のポリエチレンにおいて、フルノッチクリープ試験(FNCT、80℃、5MPaで測定)における破断時間は、300時間以上である。好ましくは、400時間以上であり、より好ましくは、500時間以上である。
上記時間が300時間未満であると、成形品における耐久性が劣るおそれがあるため好ましくない。
Moreover, in the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, the breaking time in the full notch creep test (FNCT, measured at 80 ° C., 5 MPa) is 300 hours or more. Preferably, it is 400 hours or more, More preferably, it is 500 hours or more.
If the above time is less than 300 hours, the durability of the molded product may be inferior.
また、本発明の態様(4)のポリエチレンにおいて、示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間は、180秒以下である。本値が180秒を超えると、結晶化時間が長くなり、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。 Moreover, in the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less. When this value exceeds 180 seconds, the crystallization time becomes longer, the molding speed is delayed, and the molding cycle may be lengthened.
また、本発明の態様(4)のポリエチレンにおいて、引張降伏応力は、27MPa以上である。本値が27MPa以下であると、圧力が高い環境下使用した場合、或いはパイプの肉厚を薄くした場合に耐圧性が不足し、延性破壊し破裂するおそれがある。
本値は、ポリエチレンの密度にて調節が可能である。例えば、ポリチレンがエチレン系重合体(I)およびエチレン系重合体(II)からなる場合、エチレン系重合体(I)、エチレン系重合体(II)の密度及び配合量にて調節が可能である。
引張降伏応力が27以上である場合は、例えば、MRSが12.5MPa程度となると仮定すると、MRSが10MPa程度のPE100材料と比べると、管厚設計としては18%程度薄くすることができると考えられる。
Moreover, in the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, the tensile yield stress is 27 MPa or more. When this value is 27 MPa or less, the pressure resistance is insufficient when used in an environment with high pressure, or when the thickness of the pipe is reduced, and there is a risk of ductile fracture and rupture.
This value can be adjusted by the density of polyethylene. For example, when the polyethylene is composed of an ethylene polymer (I) and an ethylene polymer (II), the density and blending amount of the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) can be adjusted. .
If the tensile yield stress is 27 or more, for example, assuming that the MRS is about 12.5 MPa, the pipe thickness design can be reduced by about 18% compared to the PE100 material with an MRS of about 10 MPa. It is done.
本発明の態様(4)のポリエチレンは、上記特性を満たし、特に、パイプ及び継手用途に好適である。
例えば、水道配水用ポリエチレン管及びその継手用途の場合、各種規格等の要請により、ポリエチレン管(パイプ)及び継手の材料として同一のものを使用することが望まれている。本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンは、上記特性により、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐久性、ノッチ形状等による応力集中化でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有するものとなり、パイプ及び継手に必要な耐久性等の物性を有する上に、結晶化時間が短いため、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するものとなる。
具体的には、射出成形においては、流動性が高く結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
すなわち、本発明の態様(4)のポリエチレンは、耐圧性が高く、結晶化時間が短いという特性を併せ持つことにより、特に、射出成形及び押出成形の両者において経済的に有効な点を兼ね備えた、パイプ及び継手用に好適なポリエチレンとなったものである。
さらに、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンを用いた成形品は、パイプ用品質基準において従来製品を上回る性能を有することから、ポリエチレン製パイプ及び継手として好適である。
また、本発明の態様(4)のポリエチレンの薄肉ポリエチレン管は、本発明の態様(4)のポリエチレンを使用するものであるため、管厚の薄肉化、管の重量減、耐用年数の向上、適用箇所の拡大等が可能である。
The polyethylene of aspect (4) of the present invention satisfies the above characteristics and is particularly suitable for pipe and joint applications.
For example, in the case of polyethylene pipes for water distribution and joints thereof, it is desired to use the same materials as polyethylene pipes (pipe) and joints according to requests for various standards. Due to the above properties, the polyethylene for pipes and joints of the present invention sufficiently meets the quality standards for pipes, for example, long-term durability under internal pressure, and high resistance to SCG due to stress concentration due to notch shape. In addition, they have significantly improved performance compared to conventional PE100 materials, and have physical properties such as durability required for pipes and joints, and short crystallization time, so both injection molding and extrusion molding In this molding method, excellent productivity is exhibited.
Specifically, in injection molding, the flowability is high and the crystallization time is short, so the time for taking out the molded product is shortened, high cycle is possible and productivity is improved. Further, there is an effect that post-shrinkage hardly occurs and dimensional stability is good. Furthermore, in extrusion molding, the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be improved, and at the same time, the crystallization speed of the pipe product extruded in the molten state is high, so that the pipe surface damage that occurs during molding There is an effect that the resistance to the pipe is improved and the pipe surface appearance is improved.
That is, the polyethylene of the aspect (4) of the present invention has the characteristics of high pressure resistance and short crystallization time, and particularly has both economically effective points in both injection molding and extrusion molding. Polyethylene suitable for pipes and joints.
Furthermore, the molded product using the polyethylene for pipes and joints of the present invention is suitable as a polyethylene pipe and joint because it has a performance exceeding that of conventional products in the quality standards for pipes.
Moreover, since the polyethylene thin-walled polyethylene pipe of the aspect (4) of the present invention uses the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, the thickness of the pipe is reduced, the weight of the pipe is reduced, and the service life is improved. The application location can be expanded.
本発明の態様(4)のポリエチレンは、本発明の態様(4)のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。さらには、特定性状のエチレン系重合体(I)に、メタロセン系触媒で重合された、特定性状のエチレン系重合体(II)を特定量配合してなることが好ましい。
本発明の態様(4)において、エチレン系重合体(I)は、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が50〜200g/10分であり、密度が0.960〜0.975g/cm3であることが好ましい。さらに好ましくは、エチレン系重合体(I)は、MFRが80〜150g/10分であり、密度が0.966〜0.973g/cm3である。
Since the polyethylene of the aspect (4) of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the aspect (4) of the present invention and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints, the ethylene polymer (I) is polymerized with a metallocene catalyst. A specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property is preferably blended. Furthermore, it is preferable that a specific amount of the ethylene polymer (II) having a specific property polymerized with a metallocene catalyst is blended with the specific property ethylene polymer (I).
In the aspect (4) of the present invention, the ethylene polymer (I) has a melt flow rate (MFR) of 50 to 200 g / 10 min at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 Kg, and a density of 0.960 to 0. It is preferably 975 g / cm 3 . More preferably, the ethylene polymer (I) has an MFR of 80 to 150 g / 10 min and a density of 0.966 to 0.973 g / cm 3 .
エチレン系重合体(I)のMFRは、好ましくは、50〜200g/10分であり、より好ましくは、80〜150g/10分である。該MFRが50g/10分未満では、分子量が増大し流動性が低下し成形性が確保できなくなる。一方、該MFRが200g/10分を超えると、耐衝撃性が低下したりSCGが低下するおそれがある。
また、エチレン系重合体(I)の密度は、0.960〜0.975g/cm3であることが好ましく、より好ましくは、0.966〜0.973g/cm3である。該密度が0.960g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおいて、耐圧性が低下するおそれがある。一方、該密度が0.975g/cm3を超えると、ポリエチレンの製造が困難となるとともに、製造できたとしても最終ポリエチレンにおいて、耐衝撃性が著しく低下するおそれがある。
その他、エチレン系重合体(I)については、詳細には、先に説明したとおりである。
The MFR of the ethylene polymer (I) is preferably 50 to 200 g / 10 minutes, more preferably 80 to 150 g / 10 minutes. When the MFR is less than 50 g / 10 min, the molecular weight increases, the fluidity decreases, and the moldability cannot be ensured. On the other hand, when the MFR exceeds 200 g / 10 min, the impact resistance may be lowered or the SCG may be lowered.
Moreover, it is preferable that the density of ethylene-type polymer (I) is 0.960-0.975 g / cm < 3 >, More preferably, it is 0.966-0.973 g / cm < 3 >. If the density is less than 0.960 g / cm 3 , the pressure resistance of the final polyethylene may be reduced. On the other hand, when the density exceeds 0.975 g / cm 3 , it becomes difficult to produce polyethylene, and even if it can be produced, the final polyethylene may have a markedly reduced impact resistance.
In addition, the ethylene polymer (I) is as described in detail above.
本発明の態様(4)のポリエチレンは、本発明の態様(4)のポリエチレンを調整しやすく、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなることから、エチレン系重合体(I)60〜65重量%に対して、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合され、HLMFRが0.01〜0.5g/10分であり、密度が0.915〜0.930g/cm3であるエチレン系重合体(II)を35〜40重量%含有させたものであることが好ましい。 The polyethylene of the aspect (4) of the present invention is easy to adjust the polyethylene of the aspect (4) of the present invention, and becomes a preferable polyethylene for pipes and joints, so that the ethylene polymer (I) is 60 to 65% by weight. An ethylene-based polymer that is polymerized using a metallocene-based catalyst containing Ti, Zr or Hf, has an HLMFR of 0.01 to 0.5 g / 10 min, and a density of 0.915 to 0.930 g / cm 3 It is preferable that the polymer (II) is contained in an amount of 35 to 40% by weight.
エチレン系重合体(II)のHLMFR(II)は、0.01g/10分以上、0.5g/10分以下、好ましくは0.05〜0.2g/10分、更に好ましくは0.1〜0.15g/10分の範囲である。このHLMFRが0.01g/10分未満であれば、最終のポリエチレンにおいて、HLMFRが規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このHLMFRが0.5g/10分を超えた場合には、最終ポリエチレンにおいて、長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下し、かつ、結晶化速度も低下し、DSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が180秒を超え、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。 The HLMFR (II) of the ethylene polymer (II) is 0.01 g / 10 min or more and 0.5 g / 10 min or less, preferably 0.05 to 0.2 g / 10 min, more preferably 0.1 to 10 g. The range is 0.15 g / 10 minutes. If this HLMFR is less than 0.01 g / 10 min, in the final polyethylene, the HLMFR cannot be within the specified range, and the fluidity may be lowered. On the other hand, when the HLMFR exceeds 0.5 g / 10 min, in the final polyethylene, long-term durability, in particular, SCG with FNCT as an index decreases, and the crystallization rate also decreases, and can be measured by DSC. The isothermal crystallization time at 121.5 ° C. exceeds 180 seconds, with the result that the molding cycle may be reduced.
エチレン系重合体(II)の密度は、0.915〜0.930g/cm3であり、好ましくは0.915〜0.925g/cm3、更に好ましくは0.920〜0.925g/cm3である。密度が0.915g/cm3未満であれば、最終ポリエチレンにおける密度範囲を達成できず曲げ弾性率が低下し、結果として材料の剛性不足となり、耐圧性が低下するおそれがある。一方、密度が0.930g/cm3を超えた場合には、最終ポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。 The density of the ethylene-based polymer (II) is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , preferably 0.915 to 0.925 g / cm 3 , more preferably 0.920 to 0.925 g / cm 3. It is. If the density is less than 0.915 g / cm 3 , the density range in the final polyethylene cannot be achieved, and the flexural modulus decreases, resulting in insufficient rigidity of the material, which may reduce pressure resistance. On the other hand, when the density exceeds 0.930 g / cm 3 , the long-term durability of the final polyethylene, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered.
従来のエチレン系重合体においては、結晶化速度を上げるために、結晶核剤として働く物質を添加する等の方法が試みられているが、このような従来技術の状況を踏まえて、成形加工性と機械強度などの物性を共に充分に向上させるエチレン系重合体を検討した結果として、本発明に係るエチレン系重合体(II)をエチレン系重合体組成物(I)とともに使用することにより、優れた機械強度などの物性を維持しつつ、結晶化速度を充分に向上させることができ、成形速度の向上を図ることができるものであると考えられる。 In conventional ethylene-based polymers, methods such as adding a substance that acts as a crystal nucleating agent have been tried to increase the crystallization speed. As a result of studying an ethylene polymer that sufficiently improves both physical properties such as mechanical strength, the use of the ethylene polymer (II) according to the present invention together with the ethylene polymer composition (I) is excellent. It is considered that the crystallization speed can be sufficiently improved while maintaining the physical properties such as mechanical strength, and the molding speed can be improved.
好ましくは、エチレン系重合体(II)は、以下の式(1)を、さらに好ましくは式(2)を、特に好ましくは式(3)を満足するものを使用することにより、本発明の著しい効果を発揮し、結晶化速度が充分に向上した、好ましいパイプ及び継手用ポリエチレンとなるものである。 Preferably, the ethylene-based polymer (II) uses the following formula (1), more preferably the formula (2), particularly preferably the one satisfying the formula (3). This is a preferable polyethylene for pipes and joints that exhibits an effect and has a sufficiently improved crystallization rate.
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 式(1)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.9 式(2)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+5.8 式(3)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 Formula (1)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.9 Formula (2)
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +5.8 Formula (3)
ただし、HLMFR(II)は、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるハイロードメルトフローレート(単位:g/10分)であり、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量である。 However, HLMFR (II) is a high load melt flow rate (unit: g / 10 min) at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 Kg, and Mw is a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC). It is.
ここで、上記の式(1)の技術的意味は、重量平均分子量との見合いで流動性が低め、即ちHLMFRが小さめであることを示しており、これは、このエチレン系重合体(II)が長鎖分岐を有すること、しかも所定のMw(II)に対して特定HLMFR(II)を示す長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体であることを示している。
また、式(1)〜(3)において、切片(式(1)であれば“6.0”)の値は長鎖分岐構造の発達を示す指標となり、切片が小さい場合において上記の重量平均分子量とHLMFRの関係式が成立するということは、より発達した長鎖分岐構造を有していることを示す。長鎖分岐構造の発達が不十分な場合、結晶核材効果が弱くなり結晶化速度が充分に向上しない場合がある。
本発明の属する技術分野において、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体を測定する方法は、各種の方法が知られており、例えば、伸長粘度測定において粘度の立ち上がりが見られる高分子も長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体に含まれる。そして、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体の中で、本発明の態様(4)の式を満足するものは、特定の長鎖分岐構造を有するものとして、好適である。
成形速度を律する長鎖分岐構造は、具体的には、例えば星形分岐高分子や櫛形分岐高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Here, the technical meaning of the above formula (1) indicates that the fluidity is low in proportion to the weight average molecular weight, that is, the HLMFR is small, and this indicates that this ethylene polymer (II) Is an ethylene-based polymer having a long-chain branching structure that exhibits a specific HLMFR (II) with respect to a predetermined Mw (II).
In the formulas (1) to (3), the value of the intercept (“6.0” in the case of the formula (1)) is an index indicating the development of the long-chain branching structure. The fact that the relational expression between the molecular weight and HLMFR is established indicates that the structure has a more developed long chain branching structure. If the development of the long chain branching structure is insufficient, the crystal nucleus material effect may be weakened and the crystallization rate may not be sufficiently improved.
In the technical field to which the present invention pertains, various methods are known for measuring an ethylene polymer having a long-chain branched structure. For example, polymers that show rise in viscosity in the measurement of elongational viscosity are also long-chain polymers. Included in ethylene polymers having a branched structure. Of the ethylene polymers having a long-chain branched structure, those satisfying the formula of the embodiment (4) of the present invention are suitable as those having a specific long-chain branched structure.
Specific examples of the long-chain branched structure that controls the molding speed include a star-shaped branched polymer and a comb-shaped branched polymer, but are not limited thereto.
本発明の態様(4)に係る長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)は、例えば、10000炭素連鎖当たり1本程度の長鎖分岐が存在する重合体を挙げることができ、これは、例えば13C−NMR測定により確認することができる。長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体は、重合触媒として、フィリップス触媒等のクロム触媒や、シングルサイト触媒としてのメタロセン触媒を使用して、重合することにより製造することができる。
また、長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(II)としては、エチレンへの連鎖移動によって末端ビニル基を有するポリエチレン(マクロモノマー)を生成させ、マクロモノマーとエチレンの共重合を経て、長鎖分岐構造を有する重合体を得ることができる。
メタロセン触媒の中では、特定構造のメタロセン錯体を有する触媒が好ましく、特にシクロペンタジエニル環及び複素環式芳香族基を有するメタロセン触媒又はシクロペンタジエニル環及びフルオレニル環を有するメタロセン触媒が好ましい。
Examples of the ethylene-based polymer (II) having a long-chain branch structure according to the embodiment (4) of the present invention include a polymer having about one long-chain branch per 10,000 carbon chains. For example, it can be confirmed by 13 C-NMR measurement. The ethylene-based polymer having a long chain branched structure can be produced by polymerization using a chromium catalyst such as a Philips catalyst or a metallocene catalyst as a single site catalyst as a polymerization catalyst.
In addition, as the ethylene polymer (II) having a long-chain branched structure, polyethylene having a terminal vinyl group (macromonomer) is generated by chain transfer to ethylene, and a long-chain is obtained through copolymerization of the macromonomer and ethylene. A polymer having a branched structure can be obtained.
Among the metallocene catalysts, a catalyst having a metallocene complex having a specific structure is preferable, and a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a heterocyclic aromatic group or a metallocene catalyst having a cyclopentadienyl ring and a fluorenyl ring is particularly preferable.
エチレン系重合体(II)の配合量は、エチレン系重合体(I)60〜65重量%に対し、35〜40重量%、好ましくはエチレン系重合体(I)60〜63重量%に対し、37〜40重量%、更に好ましくはエチレン系重合体(I)61〜63重量%に対し、37〜39重量%である。エチレン系重合体(II)の配合量が35重量%未満であれば、本発明の態様(4)のポリエチレンの長期耐久性、特にFNCTを指標とするSCGが低下するおそれがある。一方、40重量%を超えれば、本発明の態様(4)のポリエチレンのMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐圧性が低下する重合体となるおそれがある。
その他、エチレン系重合体(II)については、詳細には、先に説明したとおりである。
本発明の態様(4)のポリエチレンを原料として、主に射出成形法、押出成形法等により成形され、各種成形品が得られる。
The blending amount of the ethylene polymer (II) is 35 to 40% by weight with respect to the ethylene polymer (I) 60 to 65% by weight, preferably 60 to 63% by weight with respect to the ethylene polymer (I). 37 to 40% by weight, more preferably 37 to 39% by weight with respect to 61 to 63% by weight of the ethylene polymer (I). If the blending amount of the ethylene polymer (II) is less than 35% by weight, the long-term durability of the polyethylene of the embodiment (4) of the present invention, particularly SCG using FNCT as an index may be lowered. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the MFR and density of the polyethylene of the aspect (4) of the present invention are lowered, and there is a possibility that the polymer is lowered in fluidity, rigidity and pressure resistance.
In addition, the ethylene polymer (II) is as described above in detail.
The polyethylene of aspect (4) of the present invention is used as a raw material to be molded mainly by an injection molding method, an extrusion molding method, or the like to obtain various molded products.
本発明の態様(4)のポリエチレン並びにその成形体及び薄肉ポリエチレン管に関し、さらに詳しくは、特にパイプ及び継手用途において、耐圧性が高いうえに、長期耐久性に優れ、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、射出成形品の寸法安定性、パイプ表面外観に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体及び薄肉ポリエチレン管に関する。
本発明の態様(4)のポリエチレンは、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適であり、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、かつ、結晶化速度も速いため高速成形が可能であるという効果を奏する。したがって、特に、耐久性については、従来のPE100をはるかに上回る性能を有するとともに、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮するという効果がある。
具体的には、射出成形においては、結晶化時間が短いことにより、成形品取り出しの時間が短縮し、ハイサイクルを可能にし、生産性が向上する上に、厚い製品であっても、後収縮が生じにくく、寸法安定性が良いという効果がある。さらに、押出成形においては、結晶化速度が速いことにより冷却時間が短くなり、製造サイクルアップを可能にし、同時に溶融状態で押し出されたパイプ製品の結晶化速度が速いため、成形時に発生するパイプ表面傷への耐性が向上しパイプ表面外観が良好となるという効果がある。
また、本発明の態様(4)のポリエチレンを用いた成形品は、耐久性に関して、従来のパイプ用品質基準をはるかに上回る性能を有するため、管厚の薄肉化、管の重量減、耐用年数の向上、適用箇所の拡大等が可能であるという効果がある。
そして、本発明の態様(4)の薄肉ポリエチレン管は、上記したとおりの優れた性能と生産性を有するものであるため、管の重量減、耐用年数の向上、適用箇所の拡大、耐震性の向上等が可能であり、経済的に有利であるという効果がある。
The polyethylene of the aspect (4) of the present invention and the molded product thereof and the thin-walled polyethylene pipe are more specifically, particularly in pipes and joints, have high pressure resistance, excellent long-term durability, short crystallization time, injection In both the molding method and the extrusion molding method, high cycle molding is possible, and the dimensional stability of the injection molded product and the pipe surface appearance are excellent. Regarding the tube.
The polyethylene according to the aspect (4) of the present invention is suitable for gas pipes, water distribution pipes and their joints, particularly suitable for polyethylene pipes for water distribution and their joints, and pipe quality standards such as internal pressure are applied. Long-term resistance in the state, high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc., sufficiently improved performance compared to conventional PE100 material, and high crystallization speed Therefore, there is an effect that high-speed molding is possible. Therefore, in particular, with respect to the durability, the performance is far superior to that of the conventional PE 100, and excellent productivity is exhibited in both the injection molding and the extrusion molding methods.
Specifically, in injection molding, the short crystallization time shortens the time for taking out a molded product, enables a high cycle, and improves productivity. Is less likely to occur and has the effect of good dimensional stability. Furthermore, in extrusion molding, the cooling time is shortened due to the high crystallization speed, enabling the production cycle to be increased, and at the same time, the crystallization speed of the pipe product extruded in the molten state is high, so the pipe surface generated during molding There is an effect that resistance to scratches is improved and the pipe surface appearance is improved.
In addition, the molded article using the polyethylene according to the aspect (4) of the present invention has performance far exceeding the conventional quality standards for pipes in terms of durability, so that the thickness of the pipe is reduced, the weight of the pipe is reduced, and the service life is increased. There is an effect that it is possible to improve the number of applications and to expand the application location.
And since the thin polyethylene pipe of the aspect (4) of the present invention has excellent performance and productivity as described above, the weight of the pipe is reduced, the service life is improved, the application area is expanded, and the earthquake resistance is improved. It can be improved, etc., and has the effect of being economically advantageous.
したがって、本発明の態様(4)のポリエチレンは、上記特性を満足するものであるので、耐圧性に特に優れ、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、それらを従来のPE100材料に比べ大幅に向上した性能を有し、しかも、これらを、成形サイクルをハイサイクル化することにより、高い生産性にて、製造することができるので、性能が優れる上にコスト的に有利な成形体である。
従って、本発明の態様(4)のポリエチレンの成形体は、特に、このような特性を必要とする、水道配水用ポリエチレン管及び継手に好適に用いることができる。特に、耐圧性に極めて優れ、長期耐久性にも優れることから、従来よりも薄肉化することができるため、薄肉ポリエチレン管として、特に好適に用いることができる。
Accordingly, since the polyethylene according to the aspect (4) of the present invention satisfies the above characteristics, it is particularly excellent in pressure resistance, and is based on quality standards for pipes, for example, long-term resistance in a state where internal pressure is applied, notch shape, etc. It fully matches the high resistance to SCG under stress concentration, and has a performance that is greatly improved compared to the conventional PE100 material. Therefore, the molded product is excellent in performance and cost-effective.
Therefore, the molded article of polyethylene according to aspect (4) of the present invention can be suitably used particularly for polyethylene pipes for water distribution and joints that require such characteristics. In particular, since it is extremely excellent in pressure resistance and excellent in long-term durability, it can be made thinner than before, so that it can be particularly suitably used as a thin polyethylene pipe.
以下に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、これらの実施例に制約されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
1.測定方法
実施例で用いた測定方法は以下の通りである。
(1)温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(HLMFR):
JIS K7210に準拠して測定した。
(2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR):
JIS K7210に準拠して測定した。
(3)密度:
JIS K6922−1,2:1997に準拠して測定した。
1. Measurement method The measurement methods used in the examples are as follows.
(1) Melt flow rate (HLMFR) at a temperature of 190 ° C. and a load of 21.6 kg:
The measurement was performed according to JIS K7210.
(2) Melt flow rate (MFR) at a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg:
The measurement was performed according to JIS K7210.
(3) Density:
It measured based on JIS K6922-1,2: 1997.
(4)フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間:
JIS K6774(1995)付属書1の全周ノッチ式引張クリープ試験に準拠し、80℃、5MPaで測定を行った。試験片は、JIS K6922−2(1997)表2の条件で作成した厚さ6mmで圧縮成形シートから切出し、全周にノッチを入れたもの(試験片厚み6mm、ノッチ深さ1mm、全周)を使用した。サンプルを浸漬する試験溶液はアルキル硫酸ナトリウム1%水溶液を用いた。
(5)結晶化時間(示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間):
パーキンエルマー社製DSC−7にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とした。121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した。
(6)曲げ弾性率:
試験片は、JIS K6922−2(1997)表2の条件で作成した厚さ4mmで圧縮成形シートから切出し、JIS K6922−2(1997)に準拠して測定した。
(4) Rupture time in full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa):
The measurement was performed at 80 ° C. and 5 MPa in accordance with the all-around notch tensile creep test of JIS K6774 (1995) Appendix 1. The test piece was cut from a compression molded sheet with a thickness of 6 mm prepared under the conditions of JIS K6922-2 (1997) Table 2, and notched all around (test piece thickness 6 mm, notch depth 1 mm, full circumference). It was used. As a test solution for immersing the sample, a 1% aqueous solution of sodium alkyl sulfate was used.
(5) Crystallization time (peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC)):
The sample was allowed to stand at 190 ° C. for 5 minutes using DSC-7 manufactured by Perkin Elmer, and then cooled to 121.5 ° C. at a rate of 120 ° C./min. The peak top was detected and measured when crystallization was completed at an isothermal temperature of 121.5 ° C.
(6) Flexural modulus:
The test piece was cut out from the compression molded sheet with a thickness of 4 mm prepared under the conditions of JIS K6922-2 (1997) Table 2, and measured in accordance with JIS K6922-2 (1997).
(7)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量の測定(重量平均分子量Mw):
下記条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:WATERS社製150C
カラム:昭和電工社製AD80M/Sを3本
測定温度:140℃
濃度:1mg/1ml
溶媒:o−ジクロロベンゼン
なお、分子量の計算及びカラムの較正は、以下の方法に準拠して行なった。
GPCクロマトデータは、1点/秒の頻度でコンピュータに取り込み、森定雄著・共立出版社発行の「サイズ排除クロマトグラフィー」第4章の記載に従ってデータ処理を行ない、Mw値を計算した。
カラムの較正は、昭和電工社製単分散ポリスチレン(S−7300、S−3900、S−1950、S―1460、S−1010、S−565、S−152、S−66.0、S−28.5、S−5.05)、n−エイコサン及びn−テトラコンタンの各0.2mg/ml溶液を用いて、一連の単分散ポリスチレンの測定を行い、それらの溶出ピーク時間と分子量の対数の関係を4次多項式でフィットしたものを較正曲線とした。
なお、ポリスチレンの分子量(MPS)は、次式を用いてポリエチレンの分子量(MPE)に換算した。
MPE=0.468×MPS
(7) Measurement of molecular weight by gel permeation chromatography (GPC) (weight average molecular weight Mw):
It measured by the gel permeation chromatography (GPC) of the following conditions.
Apparatus: WATERS 150C
Column: 3 AD80M / S manufactured by Showa Denko KK Measurement temperature: 140 ° C
Concentration: 1 mg / 1 ml
Solvent: o-dichlorobenzene Calculation of molecular weight and column calibration were performed according to the following method.
GPC chromatographic data was loaded into a computer at a frequency of 1 point / second, and data processing was performed according to the description in Chapter 4 of “Size Exclusion Chromatography” published by Sadao Mori and Kyoritsu Publishing Co., and Mw value was calculated.
The column was calibrated by monodisperse polystyrene (S-7300, S-3900, S-1950, S-1460, S-1010, S-565, S-152, S-66.0, S-28 manufactured by Showa Denko KK. .5, S-5.05), a series of monodisperse polystyrene measurements using each 0.2 mg / ml solution of n-eicosane and n-tetracontane and the logarithm of their elution peak time and molecular weight A calibration curve was obtained by fitting the relationship with a quartic polynomial.
In addition, the molecular weight (MPS) of polystyrene was converted into the molecular weight (MPE) of polyethylene using the following formula.
MPE = 0.468 × MPS
(8)均質性評価:
JIS K6922−2に準拠して圧縮成形で作成した厚さ0.4mm成形シートより50mm×50×0.4mmtの試験片を切出し、170℃の環境下でサンプルの4辺を1mmチャックし、中心30mm×30×0.4mmt部が60mm×60まで2軸延伸されたシートサンプル上のブツの状態を判断した。
全くブツが無いものを◎、少量のブツが存在するものを○、実際パイプで外観不良となるレベルであるブツが全体的に存在するものを×とした。
(8) Homogeneity evaluation:
A 50 mm × 50 × 0.4 mmt test piece was cut out from a 0.4 mm thick molded sheet prepared by compression molding in accordance with JIS K6922-2, and 4 mm sides of the sample were chucked by 1 mm under an environment of 170 ° C. The state of irregularities on the sheet sample in which the 30 mm × 30 × 0.4 mmt portion was biaxially stretched to 60 mm × 60 was judged.
The case where there was no fluff was marked with ◎, the case where a small amount of fluff was present was marked with ◯, and the case where the flute was at a level that would actually cause an appearance defect with a pipe was marked as x.
(9)引張降伏応力:
試験片は、JIS K6922−2(1997)(表2)の条件で作成した厚さ4mmで圧縮成形シートから1B多目的試験片形状を切出し、JIS K7161に準拠して測定した。
(9) Tensile yield stress:
The test piece was cut according to JIS K7161 by cutting out a 1B multipurpose test piece shape from a compression molded sheet with a thickness of 4 mm prepared under the conditions of JIS K6922-2 (1997) (Table 2).
(10)パイプ表面外観(成形時耐傷付き性):
パイプ表面を目視し、以下の基準にて判断した。
○:深く・幅広なスジ状の傷なし
×:深く・幅広なスジ状の傷あり
(10) Pipe surface appearance (scratch resistance during molding):
The pipe surface was visually observed and judged according to the following criteria.
○: No deep / wide stripe-like scratches ×: Deep / wide stripe-like scratches
(11)評価:
(i)実施例I
外径32mmφ、肉厚3mmtのパイプを成形温度200℃、冷却温度約20℃、エアギャップ30mmにて成形してその適性を総合評価し、以下の基準にて判定した。
○:結晶化速度とパイプ物性が両方とも良好であり、高速成形性・パイプ表面外観についても良好である。
×:結晶化加速が遅く、高速成形性・パイプ表面外観が良好ではなく、また、HLMFR(W)が好ましい範囲になく、成形性が特に優れるとはいえない。
(11) Evaluation:
(I) Example I
A pipe having an outer diameter of 32 mmφ and a wall thickness of 3 mmt was molded at a molding temperature of 200 ° C., a cooling temperature of about 20 ° C., and an air gap of 30 mm, and its suitability was comprehensively evaluated.
○: Both crystallization speed and pipe physical properties are good, and high-speed moldability and pipe surface appearance are also good.
X: Slow acceleration of crystallization, high-speed moldability / pipe surface appearance is not good, HLMFR (W) is not in a preferable range, and moldability is not particularly excellent.
(ii)実施例II
外径32mmφ、肉厚3mmtのパイプを成形温度200℃、冷却温度約20℃、エアギャップ30mmにて成形してその適性を総合評価し、以下の基準にて判定した。
○:結晶化速度とパイプ物性が両方とも良好であり、高速成形性・パイプ表面外観についても良好である。
×:結晶化加速とパイプ物性とのバランスが悪く、本発明のポリエチレンとしては不十分である。
(Ii) Example II
A pipe having an outer diameter of 32 mmφ and a wall thickness of 3 mmt was molded at a molding temperature of 200 ° C., a cooling temperature of about 20 ° C., and an air gap of 30 mm, and its suitability was comprehensively evaluated.
○: Both crystallization speed and pipe physical properties are good, and high-speed moldability and pipe surface appearance are also good.
X: The balance between the acceleration of crystallization and the physical properties of the pipe is poor, which is insufficient as the polyethylene of the present invention.
(iii)実施例III
外径32mmφ、肉厚3mmtのパイプを成形温度200℃、冷却温度約20℃、エアギャップ30mmにて成形してその適性を総合評価し、以下の基準にて判定した。
○:結晶化速度とパイプ物性が両方とも良好であり、高速成形性・パイプ表面外観についても良好である。
×:結晶化加速とパイプ物性とのバランスが悪く、また、HLMFR(W)が低く成形性に劣るものもあり、本発明ポリエチレンとしては不十分である。
(Iii) Example III
A pipe having an outer diameter of 32 mmφ and a wall thickness of 3 mmt was molded at a molding temperature of 200 ° C., a cooling temperature of about 20 ° C., and an air gap of 30 mm, and its suitability was comprehensively evaluated.
○: Both crystallization speed and pipe physical properties are good, and high-speed moldability and pipe surface appearance are also good.
X: The balance between the acceleration of crystallization and the physical properties of the pipe is poor, and the HLMFR (W) is low and the moldability is inferior, which is insufficient as the polyethylene of the present invention.
(iv)実施例IV
外径32mmφ、肉厚3mmtのパイプを成形温度200℃、冷却温度約20℃、エアギャップ30mmにて成形してその適性を総合評価し、以下の基準にて判定した。
○:結晶化速度とパイプ物性が両方とも良好であり、高速成形性・パイプ表面外観についても良好である。
×:結晶化加速とパイプ物性とのバランスが悪く、本発明ポリエチレンとしては不十分である。
(Iv) Example IV
A pipe having an outer diameter of 32 mmφ and a wall thickness of 3 mmt was molded at a molding temperature of 200 ° C., a cooling temperature of about 20 ° C., and an air gap of 30 mm, and its suitability was comprehensively evaluated.
○: Both crystallization speed and pipe physical properties are good, and high-speed moldability and pipe surface appearance are also good.
X: The balance between crystallization acceleration and pipe physical properties is poor, which is insufficient as the polyethylene of the present invention.
2.使用した材料
(1)エチレン系重合体(I):(E1)及び(E38)
<チーグラー触媒の製造>
市販のマグネシウムエチラート20g、粒状の三塩化アルミニウム1.64g(12.3mmol)及びジフェニルジエトキシシラン2.40g(8.81mmol)を共粉砕して得られた共粉砕生成物10.0gに40mlのヘプタンと10.0g(52.7mmol)の四塩化チタンを室温で滴下し、90℃まで昇温し、90分間撹拌を続けた。室温でヘキサンによる洗浄を行うことにより固体触媒15.6gを得た。
<重合>
充分に窒素置換した2.0Lのオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム1.0mmol(0.50mol/Lヘキサン溶液)とイソブタン1.0L、仕込み、内温を90℃まで昇温した。ここへ、更に水素を仕込んだ後、固体触媒20mgをエチレンで加圧導入し、エチレン分圧を保持しながら、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、水素を追添し1時間重合を継続した。こうしてエチレン系重合体(I)であるポリマー(E1)185gを得た。また、上記の重合方法に準じて重合して、ポリマー(E38)を製造した。(E1)及び(E38)の物性値は、表1〜4に記載した。
2. Materials used (1) Ethylene polymer (I): (E1) and (E38)
<Manufacture of Ziegler catalyst>
40 ml of a co-ground product obtained by co-grinding 20 g of commercially available magnesium ethylate, 1.64 g (12.3 mmol) of granular aluminum trichloride and 2.40 g (8.81 mmol) of diphenyldiethoxysilane Of heptane and 10.0 g (52.7 mmol) of titanium tetrachloride were added dropwise at room temperature, the temperature was raised to 90 ° C., and stirring was continued for 90 minutes. By washing with hexane at room temperature, 15.6 g of a solid catalyst was obtained.
<Polymerization>
A 2.0 L autoclave thoroughly purged with nitrogen was charged with 1.0 mmol of triisobutylaluminum (0.50 mol / L hexane solution) and 1.0 L of isobutane, and the internal temperature was raised to 90 ° C. After further charging hydrogen, 20 mg of solid catalyst was introduced under pressure with ethylene, and the hydrogen concentration in the autoclave gas phase was measured while maintaining the partial pressure of ethylene. Continued. Thus, 185 g of a polymer (E1) which is an ethylene polymer (I) was obtained. Moreover, it polymerized according to said polymerization method, and manufactured the polymer (E38). The physical property values of (E1) and (E38) are shown in Tables 1 to 4.
(2)実施例I
(i)エチレン系重合体(II):(E2)〜(E7)、(E10)、(E15)及び(E22)
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例3に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリドを用いて、常法に従い、以下の方法により、エチレン系重合体(II)を製造した。
(2) Example I
(I) Ethylene polymer (II): (E2) to (E7), (E10), (E15) and (E22)
<Production of polymer with metallocene catalyst>
Metallocene catalyst described in Example 3 of JP-T-2002-535339, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride The ethylene polymer (II) was produced by the following method using
<担持触媒の調製>
トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度2.93mol/L)8.5mlとジメチルシリレンビス{1,1′−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド70.6mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
<Preparation of supported catalyst>
To 13.4 ml of toluene, 8.5 ml of a toluene solution of methylalumoxane (Albemarle, Al concentration: 2.93 mol / L) and dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5- Dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride (70.6 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes in the dark.
Next, 5.0 g of SiO 2 (manufactured by GRACE, 948) previously calcined at 400 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour. Thereafter, vacuum drying was performed while maintaining 40 ° C. to obtain a solid catalyst. The obtained solid catalyst was slurried with hexane and used for ethylene polymerization.
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度0.1mol/L)4mlを添加し、イソブタン800ml導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。固体触媒のヘキサンスラリー(20mg/ml)7mlをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧一定を維持した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、1−ヘキセン、水素を追添しながら重合を継続した。1時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、エチレン系重合体(II)であるポリマー(E2)75gを回収した。
同様にして、エチレン分圧、水素濃度、1−ヘキセン量を調整することにより、(E2)、(E10)、(E15)及び(E22)のポリマーを製造した。
また、上記のメタロセン系触媒以外のシクロペンタジエニル系のメタロセン触媒を用いて、上記の重合方法に準じて重合して、エチレン系重合体(E3)〜(E7)のポリマーを製造した。
<Ethylene polymerization>
4 ml of a hexane dilution of triethylaluminum (Al concentration 0.1 mol / L) was added to an autoclave with an internal volume of 1.5 L purged with nitrogen, and 800 ml of isobutane was introduced. The internal temperature of the autoclave was raised to 80 ° C., and ethylene was introduced so that the ethylene partial pressure was 1.4 MPa. 7 ml of a solid catalyst hexane slurry (20 mg / ml) was introduced into an autoclave to initiate polymerization. During polymerization, the ethylene partial pressure was kept constant at 80 ° C. Further, in order to keep the hydrogen concentration during the polymerization constant, the hydrogen concentration in the gas phase part of the autoclave was measured, and the polymerization was continued while appropriately adding 1-hexene and hydrogen. After 1 hour, the reaction was stopped by purging the internal pressure of the autoclave and isobutane.
As a result, 75 g of polymer (E2), which is an ethylene polymer (II), was recovered.
Similarly, the polymers of (E2), (E10), (E15), and (E22) were produced by adjusting the ethylene partial pressure, the hydrogen concentration, and the 1-hexene amount.
Moreover, it polymerized according to said polymerization method using cyclopentadienyl-type metallocene catalysts other than said metallocene-type catalyst, and manufactured the polymers of ethylene polymer (E3)-(E7).
(3)実施例II
(i)エチレン系重合体(II):(E8)〜(E18)
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例3に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリドを用いて、常法に従い、以下の方法により、エチレン系重合体(II)を製造した。
(3) Example II
(I) Ethylene polymer (II): (E8) to (E18)
<Production of polymer with metallocene catalyst>
Metallocene catalyst described in Example 3 of JP-T-2002-535339, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride The ethylene polymer (II) was produced by the following method using
<担持触媒の調製>
トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度2.93mol/L)8.5mlとジメチルシリレンビス{1,1′−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド70.6mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
<Preparation of supported catalyst>
To 13.4 ml of toluene, 8.5 ml of a toluene solution of methylalumoxane (Albemarle, Al concentration: 2.93 mol / L) and dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5- Dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride (70.6 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes in the dark.
Next, 5.0 g of SiO 2 (manufactured by GRACE, 948) previously calcined at 400 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour. Thereafter, vacuum drying was performed while maintaining 40 ° C. to obtain a solid catalyst. The obtained solid catalyst was slurried with hexane and used for ethylene polymerization.
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度0.1mol/L)4mlを添加し、イソブタン800ml導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。固体触媒のヘキサンスラリー(20mg/ml)7mlをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧一定を維持した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、1−ヘキセン、水素を追添しながら重合を継続した。1時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、エチレン系重合体(II)であるポリマー(E8)75gを回収した。
同様にして、エチレン分圧、水素濃度、1−ヘキセン量を調整することにより、(E9)〜(E15)のポリマーを製造した。
また、上記のメタロセン系触媒以外のシクロペンタジエニル系のメタロセン触媒を用いて、上記の重合方法に準じて重合して、エチレン系重合体(E16)、(E17)及び(E18)のポリマーを製造した。
<Ethylene polymerization>
4 ml of a hexane dilution of triethylaluminum (Al concentration 0.1 mol / L) was added to an autoclave with an internal volume of 1.5 L purged with nitrogen, and 800 ml of isobutane was introduced. The internal temperature of the autoclave was raised to 80 ° C., and ethylene was introduced so that the ethylene partial pressure was 1.4 MPa. 7 ml of a solid catalyst hexane slurry (20 mg / ml) was introduced into an autoclave to initiate polymerization. During polymerization, the ethylene partial pressure was kept constant at 80 ° C. Further, in order to keep the hydrogen concentration during the polymerization constant, the hydrogen concentration in the gas phase part of the autoclave was measured, and the polymerization was continued while appropriately adding 1-hexene and hydrogen. After 1 hour, the reaction was stopped by purging the internal pressure of the autoclave and isobutane.
As a result, 75 g of the polymer (E8) which is an ethylene polymer (II) was recovered.
Similarly, polymers (E9) to (E15) were produced by adjusting the ethylene partial pressure, the hydrogen concentration, and the 1-hexene amount.
In addition, by using a cyclopentadienyl-based metallocene catalyst other than the above-mentioned metallocene-based catalyst, polymerization is performed according to the above-described polymerization method, and the polymers of the ethylene-based polymers (E16), (E17) and (E18) Manufactured.
(ii)エチレン系重合体(II):(E19)〜(E21)
エチレン共重合体(II)として、チーグラー触媒により製造されたものを使用した。
(Ii) Ethylene polymer (II): (E19) to (E21)
What was manufactured with the Ziegler catalyst was used as ethylene copolymer (II).
(4)実施例III
(i)エチレン系重合体(II):(E22)〜(E27)及び(E30)
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例3に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリドを用いて、常法に従い、以下の方法により、エチレン系重合体(II)を製造した。
(4) Example III
(I) Ethylene polymer (II): (E22) to (E27) and (E30)
<Production of polymer with metallocene catalyst>
Metallocene catalyst described in Example 3 of JP-T-2002-535339, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride The ethylene polymer (II) was produced by the following method using
<担持触媒の調製>
トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度2.93mol/L)8.5mlとジメチルシリレンビス{1,1′−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド70.6mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
<Preparation of supported catalyst>
To 13.4 ml of toluene, 8.5 ml of a toluene solution of methylalumoxane (Albemarle, Al concentration: 2.93 mol / L) and dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5- Dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride (70.6 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes in the dark.
Next, 5.0 g of SiO 2 (manufactured by GRACE, 948) previously calcined at 400 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour. Thereafter, vacuum drying was performed while maintaining 40 ° C. to obtain a solid catalyst. The obtained solid catalyst was slurried with hexane and used for ethylene polymerization.
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度0.1mol/L)4mlを添加し、イソブタン800ml導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。固体触媒のヘキサンスラリー(20mg/ml)7mlをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧一定を維持した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、1−ヘキセン、水素を追添しながら重合を継続した。1時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、エチレン系重合体(II)であるポリマー(E22)75gを回収した。
同様にして、エチレン分圧、水素濃度、1−ヘキセン量を調整することにより、(E23)〜(E27)のポリマーを製造した。
また、上記のメタロセン系触媒以外のシクロペンタジエニル系のメタロセン触媒を用いて、上記の重合方法に準じて重合して、エチレン系重合体(E30)のポリマーを製造した。
(ii)エチレン系重合体(II):(E28)及び(E29)
エチレン系重合体(II)として、チーグラー触媒により製造されたものを使用した。
<Ethylene polymerization>
4 ml of a hexane dilution of triethylaluminum (Al concentration 0.1 mol / L) was added to an autoclave with an internal volume of 1.5 L purged with nitrogen, and 800 ml of isobutane was introduced. The internal temperature of the autoclave was raised to 80 ° C., and ethylene was introduced so that the ethylene partial pressure was 1.4 MPa. 7 ml of a solid catalyst hexane slurry (20 mg / ml) was introduced into an autoclave to initiate polymerization. During polymerization, the ethylene partial pressure was kept constant at 80 ° C. Further, in order to keep the hydrogen concentration during the polymerization constant, the hydrogen concentration in the gas phase part of the autoclave was measured, and the polymerization was continued while appropriately adding 1-hexene and hydrogen. After 1 hour, the reaction was stopped by purging the internal pressure of the autoclave and isobutane.
As a result, 75 g of the polymer (E22) which is an ethylene polymer (II) was recovered.
Similarly, the polymers of (E23) to (E27) were produced by adjusting the ethylene partial pressure, the hydrogen concentration, and the 1-hexene amount.
Moreover, it polymerized according to said polymerization method using cyclopentadienyl-type metallocene catalysts other than said metallocene-type catalyst, and manufactured the polymer of the ethylene-type polymer (E30).
(Ii) Ethylene polymer (II): (E28) and (E29)
What was manufactured with the Ziegler catalyst was used as ethylene-type polymer (II).
(5)実施例IV
(i)エチレン系重合体(II):(E31)〜(E35)
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例3に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリドを用いて、常法に従い、以下の方法により、エチレン系重合体(II)を製造した。
(5) Example IV
(I) Ethylene polymer (II): (E31) to (E35)
<Production of polymer with metallocene catalyst>
Metallocene catalyst described in Example 3 of JP-T-2002-535339, dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5-dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride The ethylene polymer (II) was produced by the following method using
<担持触媒の調製>
トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度2.93mol/L)8.5mlとジメチルシリレンビス{1,1′−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド70.6mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
<Preparation of supported catalyst>
To 13.4 ml of toluene, 8.5 ml of a toluene solution of methylalumoxane (Albemarle, Al concentration: 2.93 mol / L) and dimethylsilylenebis {1,1 ′-[2- (2-furyl) -4,5- Dimethyl-cyclopentadienyl]} zirconium dichloride (70.6 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes in the dark.
Next, 5.0 g of SiO 2 (manufactured by GRACE, 948) previously calcined at 400 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour. Thereafter, vacuum drying was performed while maintaining 40 ° C. to obtain a solid catalyst. The obtained solid catalyst was slurried with hexane and used for ethylene polymerization.
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度0.1mol/L)4mlを添加し、イソブタン800ml導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。固体触媒のヘキサンスラリー(20mg/ml)7mlをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧一定を維持した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、1−ヘキセン、水素を追添しながら重合を継続した。1時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、エチレン系重合体(II)であるポリマー(E31)75gを回収した。
同様にして、エチレン分圧、水素濃度、1−ヘキセン量を調整することにより、(E32)〜(E35)のポリマーを製造した。
<Ethylene polymerization>
4 ml of a hexane dilution of triethylaluminum (Al concentration 0.1 mol / L) was added to an autoclave with an internal volume of 1.5 L purged with nitrogen, and 800 ml of isobutane was introduced. The internal temperature of the autoclave was raised to 80 ° C., and ethylene was introduced so that the ethylene partial pressure was 1.4 MPa. 7 ml of a solid catalyst hexane slurry (20 mg / ml) was introduced into an autoclave to initiate polymerization. During polymerization, the ethylene partial pressure was kept constant at 80 ° C. Further, in order to keep the hydrogen concentration during the polymerization constant, the hydrogen concentration in the gas phase part of the autoclave was measured, and the polymerization was continued while appropriately adding 1-hexene and hydrogen. After 1 hour, the reaction was stopped by purging the internal pressure of the autoclave and isobutane.
As a result, 75 g of polymer (E31) which was an ethylene polymer (II) was recovered.
Similarly, polymers (E32) to (E35) were produced by adjusting the ethylene partial pressure, the hydrogen concentration, and the 1-hexene amount.
(ii)エチレン系重合体(II):(E36)及び(E37)
エチレン系重合体(II)として、チーグラー触媒により製造されたものを使用した。
(Ii) Ethylene polymer (II): (E36) and (E37)
What was manufactured with the Ziegler catalyst was used as ethylene-type polymer (II).
3.実施例I
[実施例(I−1)]
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記エチレン系重合体(I)である(E1)及びエチレン系重合体(II)である(E2)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られたポリエチレンは、流動性、曲げ弾性率、長期耐久性などの機械物性に優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
3. Example I
[Example (I-1)]
<Manufacture of polyethylene resin composition>
The ethylene polymer (I) (E1) and the ethylene polymer (II) (E2) were melt-mixed in the proportions shown in Table 1 to produce polyethylene.
The physical properties and evaluation results of the resin composition are shown in Table 1. The obtained polyethylene was excellent in mechanical properties such as fluidity, flexural modulus and long-term durability, and also had a short crystallization time and excellent molding high cycle property.
[実施例(I−2)〜(I−7)、参考例(I−1)〜(I−5)]
表1に示す組成物となるよう条件設定し、上記エチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)をそれぞれ表1に示す割合で溶融混合し、実施例1と同様にポリエチレンを製造した。得られたポリエチレンの評価結果を表1に示した。
[Examples (I-2) to (I-7), Reference Examples (I-1) to (I-5)]
Conditions were set so that the composition shown in Table 1 was obtained, and the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) were melted and mixed in the proportions shown in Table 1 to produce polyethylene in the same manner as in Example 1. did. The evaluation results of the obtained polyethylene are shown in Table 1.
[評価]
以上のとおり、表1に示す結果から、実施例(I−1)〜(I−7)と参考例(I−1)〜(I−5)とを対比すると、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、成形性、耐久性のバランスが実施例(I−1)〜(I−7)のポリエチレンに対して見劣りしている。
これらの参考例に比べて、本発明によるパイプ及び継手用ポリエチレン及びその成形体は、実施例(I−1)〜(I−7)に示すとおり、成形性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。
[Evaluation]
As described above, when Examples (I-1) to (I-7) and Reference Examples (I-1) to (I-5) are compared from the results shown in Table 1, the pipes and joints of the present invention are used. Polyethylene that does not satisfy the specific requirements for polyethylene is inferior to the polyethylenes of Examples (I-1) to (I-7) in terms of the balance between moldability and durability.
Compared to these reference examples, the polyethylene for pipes and joints according to the present invention and the molded body thereof have a good balance of moldability and durability as shown in Examples (I-1) to (I-7). It was confirmed.
4.実施例II
[実施例(II−1)]
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記エチレン系重合体(I)である(E1)及びエチレン系重合体(II)である(E8)を表2に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表2に示した。得られたポリエチレンは、流動性、曲げ弾性率、長期耐久性などの機械物性に優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
4). Example II
[Example (II-1)]
<Manufacture of polyethylene resin composition>
The ethylene polymer (I) (E1) and the ethylene polymer (II) (E8) were melt-mixed in the proportions shown in Table 2 to produce polyethylene.
The physical properties and evaluation results of the resin composition are shown in Table 2. The obtained polyethylene was excellent in mechanical properties such as fluidity, flexural modulus and long-term durability, and also had a short crystallization time and excellent molding high cycle property.
[実施例(II−2)〜(II−9)、参考例(II−1)〜(II−6)]
表2に示す組成物となるよう条件設定し、上記エチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)をそれぞれ表2に示す割合で溶融混合し、実施例(II−1)と同様にポリエチレンを製造した。得られたポリエチレンの評価結果を表2に示した。
[Examples (II-2) to (II-9), Reference Examples (II-1) to (II-6)]
The conditions were set so that the composition shown in Table 2 was obtained, and the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) were melted and mixed in the proportions shown in Table 2, and the same as in Example (II-1). Polyethylene was produced. The evaluation results of the obtained polyethylene are shown in Table 2.
[評価]
以上のとおり、表2に示す結果から、実施例(II−1)〜(II−9)と参考例(II−1)〜(II−6)とを対比すると、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、成形性、耐久性のバランスが実施例(II−1)〜(II−9)のポリエチレンに対して見劣りしている。
これらの参考例に比べて、本発明によるパイプ及び継手用ポリエチレン及びその成形体は、実施例(II−1)〜(II−9)に示すとおり、成形性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。
[Evaluation]
As described above, when Examples (II-1) to (II-9) are compared with Reference Examples (II-1) to (II-6) from the results shown in Table 2, the pipes and joints of the present invention are used. Polyethylene that does not meet the specific requirements for polyethylene is inferior to the polyethylenes of Examples (II-1) to (II-9) in terms of the balance between moldability and durability.
Compared with these reference examples, the polyethylene for pipes and joints according to the present invention and the molded body thereof have a good balance of moldability and durability as shown in Examples (II-1) to (II-9). It was confirmed.
5.実施例III
[実施例(III−1)]
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記エチレン系重合体(I)である(E1)及びエチレン系重合体(II)である(E22)を表3に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表3に示した。得られたポリエチレンは、流動性、曲げ弾性率、長期耐久性などの機械物性に優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性、均質性に優れていた。
5. Example III
[Example (III-1)]
<Manufacture of polyethylene resin composition>
The ethylene polymer (I) (E1) and the ethylene polymer (II) (E22) were melt-mixed in the proportions shown in Table 3 to produce polyethylene.
The physical properties and evaluation results of the resin composition are shown in Table 3. The obtained polyethylene was excellent in mechanical properties such as fluidity, flexural modulus, and long-term durability, and also had a short crystallization time and excellent molding high cycle property and homogeneity.
[実施例(III−2)〜(III−7)、参考例(III−1)〜(III−4)]
表3に示す組成物となるよう条件設定し、上記エチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)をそれぞれ表3に示す割合で溶融混合し、実施例(III−1)と同様にポリエチレンを製造した。得られたポリエチレンの評価結果を表3に示した。
[Examples (III-2) to (III-7), Reference Examples (III-1) to (III-4)]
The conditions were set so that the composition shown in Table 3 was obtained, and the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) were melted and mixed in the proportions shown in Table 3, respectively, and the same as in Example (III-1) Polyethylene was produced. The evaluation results of the obtained polyethylene are shown in Table 3.
[評価]
以上のとおり、表3に示す結果から、実施例(III−1)〜(III−7)と参考例(III−1)〜(III−4)とを対比すると、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、成形性、耐久性のバランスが実施例(III−2)〜(III−7)のポリエチレンに対して見劣りしている。
これらの参考例に比べて、本発明によるパイプ及び継手用ポリエチレン及びその成形体は、実施例(III−2)〜(III−7)に示すとおり、成形性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。
[Evaluation]
As described above, when Examples (III-1) to (III-7) are compared with Reference Examples (III-1) to (III-4) from the results shown in Table 3, the pipes and joints of the present invention are used. Polyethylene that does not meet the specific requirements for polyethylene is inferior to the polyethylenes of Examples (III-2) to (III-7) in terms of the balance between moldability and durability.
Compared to these reference examples, the polyethylene for pipes and joints according to the present invention and the molded body thereof have a good balance of moldability and durability as shown in Examples (III-2) to (III-7). It was confirmed.
6.実施例IV
[実施例(IV−1)]
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記エチレン系重合体(I)である(E1)及びエチレン系重合体(II)である(E31)を表4に示す割合で溶融混合し、ポリエチレンを製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表4に示した。得られたポリエチレンは、流動性、引張降伏応力、長期耐久性などの機械物性に優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
6). Example IV
[Example (IV-1)]
<Manufacture of polyethylene resin composition>
The ethylene polymer (I) (E1) and the ethylene polymer (II) (E31) were melt-mixed in the proportions shown in Table 4 to produce polyethylene.
The physical properties and evaluation results of the resin composition are shown in Table 4. The obtained polyethylene was excellent in mechanical properties such as fluidity, tensile yield stress, and long-term durability, and also had a short crystallization time and excellent molding high cycle property.
[実施例(IV−2)〜(IV−6)、参考例(IV−1)〜(IV−4)]
表4に示す組成物となるよう条件設定し、上記エチレン系重合体(I)及びエチレン系重合体(II)をそれぞれ表4に示す割合で溶融混合し実施例(IV−1)と同様にポリエチレンを製造した。得られたポリエチレンの評価結果を表4に示した。
[Examples (IV-2) to (IV-6), Reference Examples (IV-1) to (IV-4)]
The conditions were set so that the composition shown in Table 4 was obtained, and the ethylene polymer (I) and the ethylene polymer (II) were melted and mixed in the proportions shown in Table 4, respectively, as in Example (IV-1). Polyethylene was produced. The evaluation results of the obtained polyethylene are shown in Table 4.
[評価]
以上のとおり、表4に示す結果から、実施例(IV−1)〜(IV−6)と参考例(IV−1)〜(IV−4)とを対比すると、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、成形性、耐久性のバランスが実施例(IV−1)〜(IV−6)のポリエチレンに対して見劣りしている。
これらの参考例に比べて、本発明によるパイプ及び継手用ポリエチレン及びその成形体は、実施例(IV−1)〜(IV−6)に示すとおり、成形性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。
[Evaluation]
As described above, when Examples (IV-1) to (IV-6) are compared with Reference Examples (IV-1) to (IV-4) from the results shown in Table 4, the pipes and joints of the present invention are used. Polyethylene that does not meet the specific requirements for polyethylene is inferior to the polyethylenes of Examples (IV-1) to (IV-6) in terms of the balance between moldability and durability.
Compared to these reference examples, the polyethylene for pipes and joints and the molded body thereof according to the present invention have a good balance between moldability and durability as shown in Examples (IV-1) to (IV-6). It was confirmed.
7.総合評価
以上のとおり、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレンの特定要件を満たさないポリエチレンは、参考例と対比すると、結晶化時間が短く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるうえに、成形性、寸法安定性に優れた、パイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体であるということが確認された。
また、本発明の特定の態様のポリエチレンは、それぞれ、結晶化速度、均質性、耐久性等を併せ持つ、優れたパイプ及び継手用ポリエチレン並びにその成形体であるということが確認された。
7). Comprehensive evaluation As described above, polyethylene that does not satisfy the specific requirements of the polyethylene for pipes and joints of the present invention has a short crystallization time as compared with the reference example, and in both the injection molding method and the extrusion molding method, it is a high cycle. It was confirmed that this was a polyethylene for pipes and joints and a molded body thereof excellent in moldability and dimensional stability.
Moreover, it was confirmed that the polyethylene of the specific aspect of the present invention is an excellent polyethylene for pipes and joints and a molded product thereof having both crystallization speed, homogeneity, durability and the like.
本発明によれば、ガスパイプ、配水パイプ及びそれらの継手に好適であり、特に、水道配水用ポリエチレン管及びその継手に好適であり、パイプ用品質基準、例えば、内圧がかかった状態での長期耐性、ノッチ形状等による応力集中下でのSCGへの高度の耐性に十分合致し、従来のPE100材料に比べ、それらを大幅に向上した性能を有し、かつ、流動性が高く、射出成形法及び押出成形法の両方法において、ハイサイクルでの成形が可能であるパイプ及び継手用ポリエチレンを提供することができる。
また、特に、長期耐久性が従来のPE100材料に比べ大幅に向上し、かつ、結晶化速度が速いため高速成形が可能であるという効果を奏し、射出成形及び押出成形の両方の成形法において、優れた生産性を発揮し、パイプ表面傷、ブツ等が少ないという優れた外観を有し製品オフ率の低減が可能である。
また、特に、低速亀裂成長であるFNCTによる値が高く、長期耐久性においては上記基準を大幅に上回る性能を有する上に、寸法安定性が優れ、製品外観が向上した成形品であり性能が優れ、ハイサイクル化が可能であり、ポリエチレン管及び継手の用途拡大に寄与することができると共に、生産性、コスト的に有利である。
また、特に、高耐久性であり、寸法安定性が優れ、パイプ表面外観が良好な成形品であり生産性、コスト的に有利である。
したがって、本発明のパイプ及び継手用ポリエチレン及びそれからなる成形体は、産業上、大いに有用である。
According to the present invention, it is suitable for gas pipes, water distribution pipes and their joints, particularly suitable for water supply polyethylene pipes and their joints, and is suitable for pipe quality standards, for example, long-term resistance under conditions of internal pressure. It fully matches the high resistance to SCG under stress concentration due to notch shape, etc., has significantly improved performance compared to conventional PE100 material, and has high fluidity, injection molding method and In both methods of extrusion molding, it is possible to provide a polyethylene for pipes and joints that can be molded in a high cycle.
In particular, the long-term durability is greatly improved as compared with the conventional PE100 material, and since the crystallization speed is high, there is an effect that high-speed molding is possible, and in both molding methods of injection molding and extrusion molding, It exhibits excellent productivity and has an excellent appearance that there are few pipe surface scratches, irregularities, etc., and can reduce the product off rate.
In particular, the value by FNCT, which is slow crack growth, is high, and it has a performance that greatly exceeds the above standards in terms of long-term durability, and is a molded product with excellent dimensional stability and improved product appearance and excellent performance. High cycle is possible, and it can contribute to the expansion of applications of polyethylene pipes and joints, and is advantageous in terms of productivity and cost.
In particular, it is a molded product having high durability, excellent dimensional stability, and good pipe surface appearance, which is advantageous in terms of productivity and cost.
Therefore, the polyethylene for pipes and joints according to the present invention and a molded body comprising the same are very useful in industry.
Claims (13)
特性(i):ハイロードメルトフローレート(HLMFR(W)、JIS K7210、温度190℃、荷重21.60kg)が5〜35g/10分である。
特性(ii):密度が0.945〜0.960g/cm3である。
特性(iii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が360秒以下である。 A polyethylene for pipes and joints characterized by satisfying the following characteristics (i) to (iii):
Characteristic (i): High load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 5 to 35 g / 10 min.
Characteristic (ii): The density is 0.945 to 0.960 g / cm 3 .
Characteristic (iii): The peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 360 seconds or less.
特性(iv):フルノッチクリープ試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が300時間以上である。
特性(v):曲げ弾性率(23℃)が1100MPa以上である。 The density is 0.950-0.960 g / cm 3 , the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured with a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less, and The pipe and joint polyethylene according to any one of claims 1 to 3, which satisfies the following characteristics (iv) and (v):
Characteristic (iv): The rupture time in a full notch creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more.
Characteristic (v): Flexural modulus (23 ° C.) is 1100 MPa or more.
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1) The ethylene polymer (II) has a high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) of 0.05 to 0.5 g / 10 min, and HLMFR (II) The weight average molecular weight (Mw (II)) measured by (unit: g / 10 minutes) and gel permeation chromatography (GPC) satisfies the relationship of the following (1). The polyethylene for pipes and joints according to any one of the above.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1) High load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 0.05 to 0.5 g / 10 min with respect to 50 to 60% by weight of ethylene polymer (I). The density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , and the weight average molecular weight (Mw (II) measured by HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and gel permeation chromatography (GPC) is present. The polyethylene for pipes and joints according to claim 8, wherein 40) to 50% by weight of ethylene-based polymer (II) satisfying the relationship of (1) below is contained.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
特性(vi):引張降伏応力が27MPa以上である。 High load melt flow rate (HLMFR (W), JIS K7210, temperature 190 ° C., load 21.60 kg) is 5 to 20 g / 10 min, density is more than 0.954 to 0.960 g / cm 3 , full notch The rupture time in a creep test (measured at 80 ° C. and 5 MPa) is 300 hours or more, and the peak top time in isothermal crystallization at 121.5 ° C. measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 180 seconds or less. The polyethylene for pipes and joints according to any one of claims 1 to 3, further satisfying the following characteristic (vi):
Characteristic (vi): The tensile yield stress is 27 MPa or more.
log[HLMFR(II)]≦−3.85log[Mw(II)/10000]+6.0 (1) Polymerized by using a metallocene catalyst containing Ti, Zr or Hf with respect to 60 to 65% by weight of the ethylene polymer (I), a high load melt flow rate (HLMFR (II), JIS K7210, temperature 190 ° C., Load 21.60 kg) is 0.01 to 0.5 g / 10 min, density is 0.915 to 0.930 g / cm 3 , HLMFR (II) (unit: g / 10 min) and gel permeation The weight-average molecular weight (Mw (II)) measured by chromatography (GPC) contains from 35 to 40% by weight of an ethylene polymer (II) that satisfies the relationship (1) below. The pipe and joint polyethylene according to claim 10.
log [HLMFR (II)] ≦ −3.85 log [Mw (II) / 10000] +6.0 (1)
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