JP7724070B2 - Piping material for ultrapure water and polyethylene resin composition for ultrapure water piping material - Google Patents
Piping material for ultrapure water and polyethylene resin composition for ultrapure water piping materialInfo
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Description
本発明は、超純水用配管材、及び超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物に関する。より具体的には、本発明は、超純水用配管材として使用されるポリエチレン系樹脂管・継手・バルブ等、及び超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物に関する。 The present invention relates to piping materials for ultrapure water and polyethylene-based resin compositions for use in ultrapure water piping materials. More specifically, the present invention relates to polyethylene-based resin pipes, fittings, valves, etc. used as piping materials for ultrapure water, and polyethylene-based resin compositions for use in ultrapure water piping materials.
従来より、半導体装置又は液晶表示装置等の精密デバイスの製造において、洗浄等の湿式工程で極めて高純度に精製された超純水が用いられている。金属イオン等が所定濃度以上水中に存在していると、ウエハ表面等に金属が吸着することで精密デバイスの品質に悪影響を及ぼすため、超純水中における不純物の制限が徹底して行われている。 In the manufacture of precision devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, ultrapure water refined to an extremely high level has traditionally been used in wet processes such as cleaning. If metal ions or other impurities are present in the water at a concentration above a certain level, they can be adsorbed onto wafer surfaces and have a negative impact on the quality of the precision devices, so the amount of impurities in the ultrapure water is strictly controlled.
超純水への不純物の混入は、超純水の輸送ラインを構成する配管においても生じる。配管の材質としては、ガスバリア性に優れたステンレス鋼等の金属が用いられたこともあるが、配管からの金属溶出の影響を考慮すると、樹脂を用いることが好ましいとされている。 Impurities can also get mixed into ultrapure water in the piping that makes up the ultrapure water transport line. Metals such as stainless steel, which have excellent gas barrier properties, have been used as piping materials, but considering the impact of metal leaching from the piping, it is considered preferable to use resin.
超純水用配管材の材料に用いられる樹脂としては、化学的に不活性であり、ガスバリア性を有し且つ超純水への溶出性が極めて少ないフッ素樹脂が用いられている。例えば、半導体製造装置、液晶製造装置等に使用される配管として、フッ素樹脂を2層に積層したフッ素樹脂2重チューブが挙げられる。フッ素樹脂2重チューブとしては、内側層チューブが、耐食性、耐薬品性に優れたフッ素樹脂(例えば、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、または、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE))によって構成され、外側層チューブが、ガスの透過を抑制できるフッ素樹脂(例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF))によって構成される配管が挙げられる。 Fluororesin resins are used as resin materials for ultrapure water piping because they are chemically inert, have gas barrier properties, and are highly soluble in ultrapure water. For example, fluororesin double-layered tubes, made of two layers of fluororesin, are used in piping for semiconductor manufacturing equipment and liquid crystal manufacturing equipment. Examples of double-layered fluororesin tubes include those in which the inner layer is made of a fluororesin with excellent corrosion resistance and chemical resistance (e.g., tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), or tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE)) and the outer layer is made of a fluororesin that can suppress gas permeation (e.g., polyvinylidene fluoride (PVDF)).
また、特許文献1には、超純水の配管用の多層管であって、フッ素樹脂からなり、超純水に接触する第1の樹脂層と、ガス不透過性樹脂からなり、前記第1の樹脂層の外周面に設けられた第2の樹脂層とを備えることを特徴とする多層管が開示されている。さらに、第2の樹脂層の外周面に、前記第2の樹脂層を保護する第3の樹脂層が設けられ、当該第3の樹脂層としてポリエチレンが用いられることが開示されている。 Patent Document 1 also discloses a multi-layer pipe for piping ultrapure water, characterized by comprising a first resin layer made of fluororesin that comes into contact with the ultrapure water, and a second resin layer made of gas-impermeable resin that is provided on the outer surface of the first resin layer. It also discloses that a third resin layer is provided on the outer surface of the second resin layer to protect the second resin layer, and that polyethylene is used for the third resin layer.
超純水用配管材の材料に用いられる樹脂の中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、半導体分野において、超純水製造装置内の配管や、超純水製造装置からユースポイントへの超純水の輸送用配管として実用化されているものの全てに用いられており、超純水用配管材における技術的標準となっている。 Among the resins used for ultrapure water piping, polyvinylidene fluoride (PVDF) is used in all practical applications in the semiconductor industry, including piping within ultrapure water production equipment and piping for transporting ultrapure water from the equipment to use points, and has become the technical standard for ultrapure water piping.
最近では、半導体チップの集積度向上に伴い回路パターンがますます微細化されてきており、低レベルの不純物に対してもより影響を受けやすくなっている。従って、超純水に対する要求水質は厳格化の一途をたどっている。例えば、半導体製造に使用される超純水の品質等に関する規格がSEMI F75として公表されており、2年ごとに更新されている。 Recently, as the integration density of semiconductor chips has increased, circuit patterns have become increasingly finer, making them more susceptible to even low-level impurities. As a result, the quality requirements for ultrapure water are becoming increasingly strict. For example, standards for the quality of ultrapure water used in semiconductor manufacturing have been published as SEMI F75, which is updated every two years.
PVDF等のフッ素樹脂製配管は、他の一般的な配管に比べ、施工性及びコスト性において不利な点もある。しかしながら、超純水に対する要求水質の厳格化の背景において、フッ素樹脂製配管は要求水質を満たす配管として事実上唯一の選択肢となっている。 Fluororesin piping, such as PVDF, has some disadvantages in terms of ease of installation and cost compared to other common piping. However, as the water quality requirements for ultrapure water become increasingly strict, fluororesin piping is effectively the only option for piping that meets the required water quality.
本発明者は、敢えて、超純水用配管材の材料を代替することに着目した。例えば、一般的な配管材料として、施工性及びコスト性に優れるポリエチレン系樹脂が用いられている。しかしながら、配管材料として汎用されているポリエチレン系樹脂はチーグラー触媒といった塩素系触媒を用いた重合により合成されており、重合後に触媒残渣を中和するためにステアリン酸カルシウム等の中和剤を混合することが必要である。更に、中和剤の中でもステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属石鹸は塩素を中和する効果に加え、金型に対し滑剤効果も発現することから、ポリエチレンの重合触媒の種類に関係なく配管材表面の平滑性改良剤として配管材料へ混合することが一般的である。このため、一般的なポリエチレン系樹脂管は輸送する水に中和剤に由来するカルシウムが多く溶出してしまうことから、超純水に求められる要求水質には遠く及ばない。
一方、一般的な配管材料として汎用されているポリエチレン系樹脂は固化後の収縮が大きく、且つ、成形における樹脂の流動方向に対する収縮率が異なるため、流れ方向と流れ垂直方向の比である収縮異方率が大きく、配管材に求められる真円を得ることが難しいという課題もある。通常、ポリエチレン系樹脂を使用した配管材の真円を出すためには、ポリエチレン系樹脂の収縮を制御することを目的とし、結晶核剤効果を発現する顔料を混練することが知られているのだが、超純水用配管材料として考えた場合、ポリエチレン系樹脂に顔料を混練すると、顔料由来の微量金属や顔料の分散剤としてに用いるワックス成分が溶出するため、超純水の水質を悪化させる懸念がある。
The present inventors have deliberately focused on alternative materials for piping materials for ultrapure water. For example, polyethylene-based resins, which are excellent in workability and cost, are commonly used as piping materials. However, polyethylene-based resins, which are commonly used as piping materials, are synthesized by polymerization using a chlorine-based catalyst such as a Ziegler catalyst, and require the addition of a neutralizing agent such as calcium stearate to neutralize the catalyst residue after polymerization. Furthermore, among neutralizing agents, fatty acid metal soaps such as calcium stearate not only neutralize chlorine but also exhibit a lubricating effect on molds. Therefore, they are commonly added to piping materials as a surface smoothness improver, regardless of the type of polyethylene polymerization catalyst. For this reason, typical polyethylene-based resin pipes leach a large amount of calcium from the neutralizing agent into the water they transport, making them far below the water quality required for ultrapure water.
On the other hand, polyethylene resins, which are commonly used as general piping materials, have a large shrinkage after solidification, and because the shrinkage rate differs depending on the resin flow direction during molding, the shrinkage anisotropy, which is the ratio of the flow direction to the direction perpendicular to the flow, is large, making it difficult to obtain the perfect circular shape required for piping materials. Normally, to achieve a perfect circular shape in piping materials using polyethylene resins, it is known to knead in a pigment that exhibits a crystal nucleating agent effect in order to control the shrinkage of the polyethylene resin. However, when considering piping materials for ultrapure water, kneading in a pigment into polyethylene resins raises concerns that trace metals derived from the pigment and wax components used as a pigment dispersant will leach out, which could worsen the quality of the ultrapure water.
本発明は、カルシウム溶出量を低減し、収縮異方率が小さく、且つ、圧力パイプシステムとして十分に優れた機械的特性および成形後の寸法安定性を備えた超純水用配管材および超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物を提供することを目的とする。 The object of the present invention is to provide a piping material for ultrapure water and a polyethylene resin composition for ultrapure water piping material that reduces calcium elution, has a small anisotropic shrinkage coefficient, and possesses sufficiently excellent mechanical properties and dimensional stability after molding for use in pressure pipe systems.
本発明者らは鋭意検討した結果、ポリエチレン系樹脂配管材に関し、配管材の内壁側の超純水に接しているポリエチレン樹脂のカルシウム濃度が特定の範囲となるように制御し、さらにフェノール酸化防止剤を添加する場合はその構造を特定の種類に制限することで、カルシウム溶出量を大幅に抑制することを見出した。また、ポリエチレン樹脂のMFR、分子量、分子量分布を特定の範囲となるように制御することで収縮異方率が小さく、長期強度も発現できることを見出した。 After extensive research, the inventors discovered that, with regard to polyethylene resin piping materials, the amount of calcium elution can be significantly reduced by controlling the calcium concentration of the polyethylene resin in contact with ultrapure water on the inner wall side of the piping material to fall within a specific range, and further restricting the structure of a phenolic antioxidant, if added, to a specific type. They also discovered that controlling the MFR, molecular weight, and molecular weight distribution of the polyethylene resin to fall within specific ranges can reduce the shrinkage anisotropy and achieve long-term strength.
すなわち、本開示は、下記に掲げる態様を提供する。 That is, the present disclosure provides the following aspects:
第1の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、超純水用配管材に用いられるポリエチレン系樹脂組成物であって、ポリエチレン系樹脂を含み、以下特性(1)~(5)を満足する。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the first aspect is a polyethylene resin composition used for ultrapure water piping material, contains a polyethylene resin, and satisfies the following properties (1) to (5).
特性(1):温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(MFR21.6)が6g/10分以上25g/10分以下である。 Property (1): The melt flow rate (MFR 21.6 ) at a temperature of 190° C. and a load of 21.6 kg is 6 g/10 min or more and 25 g/10 min or less.
特性(2):密度が0.946g/cm3以上0.960g/cm3以下である。 Property (2): Density is 0.946 g/cm 3 or more and 0.960 g/cm 3 or less.
特性(3):GPCで測定される分子量分布において、分子量分布の広さを示す指標であるMz/Mwが2.5以上5.5以下である。 Property (3): In the molecular weight distribution measured by GPC, the Mz/Mw, an index showing the breadth of the molecular weight distribution, is 2.5 or more and 5.5 or less.
特性(4):ポリエチレン系樹脂組成物に含まれるカルシウム濃度が100ppm以下である。 Property (4): The calcium concentration contained in the polyethylene resin composition is 100 ppm or less.
特性(5):高分子量成分としてMFR21.6が0.2g/10分以上1.0g/10分以下、密度が0.910g/cm3以上0.935g/cm3以下となるエチレンの単独重合体、又はエチレンと炭素数3~12のα-オレフィンとの共重合体を20重量%以上50重量%以下含んでいる。 Property (5): The high molecular weight component contains 20% by weight or more and 50% by weight or less of an ethylene homopolymer or a copolymer of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, the copolymer having an MFR 21.6 of 0.2 g/ 10 min or more and 1.0 g/10 min or less and a density of 0.910 g/cm 3 or more and 0.935 g/cm 3 or less.
第2の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第1の態様に係るポリエチレン系樹脂組成物であって、GPCで測定される分子量分布において、分子量3,000,000以上の成分が全体の2%以下である。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the second aspect is the polyethylene resin composition according to the first aspect, in which components with a molecular weight of 3,000,000 or more account for 2% or less of the total molecular weight distribution measured by GPC.
第3の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第2の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物であって、FNCT試験(80℃、5MPaで測定)における破断時間が100時間以上である。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the third aspect is the polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the second aspect, and has a rupture time of 100 hours or more in an FNCT test (measured at 80°C and 5 MPa).
第4の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第3の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物であって、酸化防止剤を含有している。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the fourth aspect is the polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the third aspect, and contains an antioxidant.
第5の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第4の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物であって、酸化防止剤は、フェノール基以外に由来する酸素を有さないフェノール系酸化防止剤を含む。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the fifth aspect is the polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the fourth aspect, wherein the antioxidant includes a phenolic antioxidant that does not contain oxygen derived from groups other than phenol groups.
第6の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第4の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物であって、酸化防止剤は、フェノール基以外に由来する酸素を有するフェノール系酸化防止剤を含み、カルシウム濃度が50ppm以下である。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the sixth aspect is the polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the fourth aspect, wherein the antioxidant includes a phenolic antioxidant having oxygen derived from a group other than a phenol group, and the calcium concentration is 50 ppm or less.
第7の態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物は、第1~6のいずれかの態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物であって、安定剤を実質的に含んでいない。 The polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to the seventh aspect is a polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to any one of the first to sixth aspects, and is substantially free of stabilizers.
第8の態様に係る超純水用配管材は、第1~7のいずれかの態様に係る超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物で成形されたことを特徴とする配管材。 The ultrapure water piping material according to the eighth aspect is a piping material characterized by being molded from the polyethylene resin composition for ultrapure water piping material according to any one of the first to seventh aspects.
第9の態様に係る超純水用配管材は、第8の態様に係る超純水用配管材であって、ポリエチレン系樹脂を主成分とする層の厚みが0.3mm以上である。 The ultrapure water piping material according to the ninth aspect is the ultrapure water piping material according to the eighth aspect, in which the thickness of the layer primarily composed of polyethylene resin is 0.3 mm or more.
第10の態様に係る超純水用配管材は、第9の態様に係る超純水用配管材であって、ポリエチレン系樹脂を主成分とする層の厚みが2.0mm以下である。 The ultrapure water piping material according to the tenth aspect is the ultrapure water piping material according to the ninth aspect, in which the thickness of the layer primarily composed of polyethylene resin is 2.0 mm or less.
本発明によれば、カルシウム溶出量を低減するとともに、機械的特性と成形後の寸法安定性を備えた超純水用配管材、及び超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物を提供することが可能になる。 The present invention makes it possible to provide a piping material for ultrapure water that reduces calcium elution and has excellent mechanical properties and dimensional stability after molding, as well as a polyethylene resin composition for use as a piping material for ultrapure water.
以下に、本発明にかかる実施の形態における超純水用配管材について説明する。ただし、超純水用配管材とは、超純水用配管を構成する部材の総称であり、管、継手、バルブなどが挙げられる。 The following describes ultrapure water piping materials in embodiments of the present invention. Note that "ultrapure water piping materials" is a general term for components that make up ultrapure water piping, including pipes, fittings, and valves.
[管構成]
以下、本実施の形態の管について説明する。
[Pipe configuration]
The tube of this embodiment will be described below.
本実施の形態の管は、管の内表面を形成し、ポリエチレン系樹脂を主成分とするポリエチレン系樹脂層を備える。必要に応じて、ポリエチレン系樹脂層の外側に被覆樹脂層を設けても良い。 The pipe of this embodiment has a polyethylene resin layer that forms the inner surface of the pipe and is primarily composed of polyethylene resin. If necessary, a coating resin layer may be provided on the outside of the polyethylene resin layer.
図1は、本実施の形態の管の一例を示す模式断面図である。図2は、本実施の形態の管の他の例を示す模式断面図である。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a tube according to this embodiment. Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a tube according to this embodiment.
図1に示す管10(超純水用配管材の一例)は、ポリエチレン系樹脂層21(層の一例)を備える。図2に示す管11(超純水用配管材の一例)は、最内層を構成するポリエチレン系樹脂層21およびその外側に配置された被覆樹脂層22を有する。 The pipe 10 shown in Figure 1 (an example of a piping material for ultrapure water) has a polyethylene-based resin layer 21 (an example of a layer). The pipe 11 shown in Figure 2 (an example of a piping material for ultrapure water) has a polyethylene-based resin layer 21 that forms the innermost layer and a coating resin layer 22 arranged on the outside of it.
図1に示す管10は、ポリエチレン系樹脂層21によって形成されている。ポリエチレン系樹脂層21は、管10の内表面10a(配管材内表面の一例)を形成する。また、図1に示す管10は、外表面10bもポリエチレン系樹脂層21で形成されている。ポリエチレン系樹脂層21は、管10を構成するように筒状に形成されている。 The pipe 10 shown in Figure 1 is formed from a polyethylene-based resin layer 21. The polyethylene-based resin layer 21 forms the inner surface 10a of the pipe 10 (an example of the inner surface of a piping material). The outer surface 10b of the pipe 10 shown in Figure 1 is also formed from a polyethylene-based resin layer 21. The polyethylene-based resin layer 21 is formed into a cylindrical shape to constitute the pipe 10.
また、図2に示す管11では、ポリエチレン系樹脂層21は、管11の内表面11a(配管材内表面の一例)を形成する。図2に示す管11では、外表面11bは、被覆樹脂層22で形成されている。ポリエチレン系樹脂層21は、管11の最内層を構成するように筒状に形成されている。被覆樹脂層22はポリエチレン系樹脂層21を覆うように筒状に形成されている。 In addition, in the pipe 11 shown in Figure 2, the polyethylene-based resin layer 21 forms the inner surface 11a of the pipe 11 (an example of the inner surface of a piping material). In the pipe 11 shown in Figure 2, the outer surface 11b is formed by the coating resin layer 22. The polyethylene-based resin layer 21 is formed in a cylindrical shape so as to constitute the innermost layer of the pipe 11. The coating resin layer 22 is formed in a cylindrical shape so as to cover the polyethylene-based resin layer 21.
また、図2に示す管11では、ポリエチレン系樹脂層21の外側に被覆樹脂層22が一層のみ設けられているが、被覆樹脂層22の層数は特に限定されず、一層でもよいし、二層以上でもよい。 Furthermore, in the pipe 11 shown in Figure 2, only one coating resin layer 22 is provided on the outside of the polyethylene resin layer 21, but the number of coating resin layers 22 is not particularly limited and may be one layer or two or more layers.
内表面10a、11aは、管10、11の内部の流路10c、11cに面しており、超純水と接触する可能性がある面ともいえる。 The inner surfaces 10a, 11a face the flow paths 10c, 11c inside the tubes 10, 11, and can be said to be surfaces that may come into contact with ultrapure water.
[継手構成]
以下、本実施の形態の継手について説明する。
[Fitting Configuration]
The joint of this embodiment will be described below.
本発明の形態の継手として、特に限定されないが、ソケット、エルボ、チーズ、フランジ等が挙げられる。 Examples of fittings that can be used in the present invention include, but are not limited to, sockets, elbows, tees, flanges, etc.
図3A~図3Eは、本実施の形態の継手の例を示す図である。 Figures 3A to 3E show examples of joints in this embodiment.
図3Aに示す継手31は、ソケットであり、両端から管を挿入して2つの管の間を直線上に繋ぐ。継手31は、例えば電気融着継手である。 The joint 31 shown in Figure 3A is a socket into which tubes are inserted from both ends to connect the two tubes in a straight line. Joint 31 is, for example, an electrofusion joint.
図3Bに示す継手32は、エルボであり、例えば管を直角に繋ぐ。 The fitting 32 shown in Figure 3B is an elbow, used to connect pipes at right angles, for example.
図3Cに示す継手33は、チーズである。継手33は、90度間隔で3つの管を繋ぐ。 The fitting 33 shown in Figure 3C is a tee. Fitting 33 connects three pipes at 90-degree intervals.
図3Dに示す継手34は、フランジである。継手34は、つば部34dを有しており、バルブ等に接続される。 The fitting 34 shown in Figure 3D is a flange. The fitting 34 has a flange portion 34d and is connected to a valve or the like.
図3Eに示す継手35は、レデューサーである。継手35は、径が異なる2つの管を直線上に繋ぐ。 The fitting 35 shown in Figure 3E is a reducer. Fitting 35 connects two pipes of different diameters in a straight line.
図3A~図3Eに示す継手31~35の構成は、上述した管構成を適用でき、断面形状が上述した管構成(図1および図2参照)と同様である。すなわち、継手31~35は、いずれも流路に面する内表面31a~35aを形成するポリエチレン系樹脂層21を有している。ポリエチレン系樹脂層21の外側に被覆樹脂層22が設けられていてもよい。 The configurations of the fittings 31-35 shown in Figures 3A-3E can be applied to the pipe configurations described above, and the cross-sectional shapes are similar to those of the pipe configurations described above (see Figures 1 and 2). That is, each of the fittings 31-35 has a polyethylene-based resin layer 21 that forms the inner surfaces 31a-35a facing the flow path. A coating resin layer 22 may be provided on the outside of the polyethylene-based resin layer 21.
[バルブ構成]
以下、本実施の形態のバルブについて説明する。
[Valve configuration]
The valve of this embodiment will be described below.
本実施の形態のバルブとしては、特に限定されないが、ダイヤフラムバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブ、チャッキバルブ(チェッキバルブ)等が挙げられる。 Valves in this embodiment include, but are not limited to, diaphragm valves, ball valves, butterfly valves, globe valves, gate valves, check valves, etc.
図4は、バルブの一例としてバタフライバルブを示す図である。図4に示すバタフライバルブ40は、弁箱41と、シートリング42と、弁棒(図示せず)と、弁体43と、ハンドル44と、を備える。弁箱41は、流体が流通する管部材の間に配置される。弁箱41には、貫通孔が形成されている。シートリング42は、弁箱41の貫通孔の内周面に装着される。弁体43は、弁棒に固定されており、弁棒の回転とともに回転し、シートリング42を圧縮することにより、シートリング42の内側に形成されている流路41aを塞ぐ。なお、弁棒は、ハンドル44を回転させることによって回転する。 Figure 4 shows a butterfly valve as an example of a valve. The butterfly valve 40 shown in Figure 4 comprises a valve body 41, a seat ring 42, a valve stem (not shown), a valve disc 43, and a handle 44. The valve body 41 is disposed between pipe members through which a fluid flows. A through-hole is formed in the valve body 41. The seat ring 42 is attached to the inner circumferential surface of the through-hole in the valve body 41. The valve disc 43 is fixed to the valve stem and rotates with the rotation of the valve stem, compressing the seat ring 42 and thereby blocking the flow path 41a formed inside the seat ring 42. The valve stem is rotated by rotating the handle 44.
上述したシートリング42の構成は、上述した管構成を適用でき、断面形状が上述した管構成(図1および図2参照)と同様である。すなわち、シートリング42は、流路41aに面する内表面42aを形成するポリエチレン系樹脂層21を有している。ポリエチレン系樹脂層21の外側に被覆樹脂層22が設けられていてもよい。 The above-described pipe configuration can be applied to the configuration of the seat ring 42, and the cross-sectional shape is the same as the above-described pipe configuration (see Figures 1 and 2). That is, the seat ring 42 has a polyethylene-based resin layer 21 that forms the inner surface 42a facing the flow path 41a. A coating resin layer 22 may be provided on the outside of the polyethylene-based resin layer 21.
[ポリエチレン系樹脂層]
ポリエチレン系樹脂層21に使用されるポリエチレン系樹脂組成物は本発明で規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。
[Polyethylene resin layer]
As long as the polyethylene resin composition used in the polyethylene resin layer 21 satisfies the range specified in the present invention, it may be a composition obtained by polymerizing a plurality of ethylene polymers separately and then mixing them in a single polymerization vessel or in a plurality of reactors connected in series or in parallel.
ポリエチレン系樹脂は、必要に応じてα-オレフィンと共重合させても良い。ポリエチレン系樹脂に対して共重合させるα-オレフィンとしては、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、1-ブテン-1-ヘキセン、1-ブテン-4-メチル-1-ペンテン、1-ブテン-1-オクテン等が挙げられる。 Polyethylene resins may be copolymerized with α-olefins as needed. Examples of α-olefins that can be copolymerized with polyethylene resins include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-butene-1-hexene, 1-butene-4-methyl-1-pentene, and 1-butene-1-octene.
ポリエチレン系樹脂は、1種又はそれ以上の遷移金属誘導体を含む触媒を使用して重合される。 Polyethylene resins are polymerized using a catalyst containing one or more transition metal derivatives.
本実施の形態で用いられるチーグラー触媒としては、周知のものであり、例えば、特開昭53-78287号、特開昭54-21483号、特開昭55-71707号、特開昭58-225105号などの各公開公報に記載された触媒系が使用される。 The Ziegler catalyst used in this embodiment is well known, and examples of the catalyst systems used include those described in Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. 53-78287, 54-21483, 55-71707, and 58-225105.
具体的には、トリハロゲン化アルミニウム、Si-O結合を有する有機珪素化合物及びマグネシウムアルコラートを共粉砕することによって得られる共粉砕生成物に四価のチタン化合物を接触することによって得られる固体触媒成分と有機アルミニウム化合物からなる触媒系が挙げられる。 Specific examples include catalyst systems consisting of a solid catalyst component and an organoaluminum compound, which are obtained by contacting a tetravalent titanium compound with the co-ground product obtained by co-grounding aluminum trihalide, an organosilicon compound having an Si-O bond, and a magnesium alcoholate.
固体触媒成分中にはチタン原子が1~15重量%含まれるものが好ましい。有機珪素化合物としてはフェニル基、アラルキル基を有するもの、例えば、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシランなどが好ましい。 The solid catalyst component preferably contains 1 to 15% by weight of titanium atoms. Preferred organosilicon compounds include those containing phenyl or aralkyl groups, such as diphenyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, triphenylethoxysilane, and triphenylmethoxysilane.
共粉砕生成物を製造するにあたり、マグネシウムアルコラート1モル当りのトリハロゲン化アルミニウム及び有機珪素化合物の使用割合は、いずれも一般に0.02~1.0モルであり、特に0.05~0.20モルが好ましい。また、有機珪素化合物の珪素原子に対するトリハロゲン化アルミニウムのアルミニウム原子の割合は0.5~2.0モル比が好適である。 When producing the co-ground product, the ratio of aluminum trihalide and organosilicon compound used per mole of magnesium alcoholate is generally 0.02 to 1.0 mole, with 0.05 to 0.20 moles being particularly preferred. Furthermore, a molar ratio of aluminum atoms in the aluminum trihalide to silicon atoms in the organosilicon compound of 0.5 to 2.0 is preferred.
共粉砕生成物を製造するためには、この種の固体触媒成分を製造する際に一般に使われている回転ボールミル、振動ボールミル及びコロイドミルなどの粉砕機を用いて、通常行われている方法を適用すればよい。得られる共粉砕生成物の平均粒径は通常50~200μmであり、比表面積は20~200m2/g である。 The co-ground product can be produced by a conventional method using a mill commonly used in producing this type of solid catalyst component, such as a rotary ball mill, a vibrating ball mill, or a colloid mill. The average particle size of the obtained co-ground product is usually 50 to 200 μm, and the specific surface area is 20 to 200 m 2 /g.
以上のようにして得られた共粉砕生成物と四価のチタン化合物とを液相にて接触させることによって、固体触媒成分が得られる。固体触媒成分と組み合わせて使用される有機アルミニウム化合物は、トリアルキルアルミニウム化合物が好ましく、例えば、トリエチルアルミニウム、トリn-プロピルアルミニウム、トリn-ブチルアルミニウム、トリi-ブチルアルミニウムなどが挙げられる。 A solid catalyst component is obtained by contacting the co-ground product obtained as described above with a tetravalent titanium compound in the liquid phase. The organoaluminum compound used in combination with the solid catalyst component is preferably a trialkylaluminum compound, such as triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, tri-n-butylaluminum, or tri-i-butylaluminum.
また、本実施の形態で用いられるメタロセン触媒としては、メタロセン触媒は、以下の触媒成分(A)及び触媒成分(B)を含むものであり、必要に応じて触媒成分(C)と組み合わせてなる触媒である。
触媒成分(A):メタロセン化合物
触媒成分(B):触媒成分(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
触媒成分(C):微粒子担体
The metallocene catalyst used in the present embodiment is a catalyst containing the following catalyst component (A) and catalyst component (B), and is optionally combined with catalyst component (C).
Catalyst component (A): metallocene compound; Catalyst component (B): compound that reacts with catalyst component (A) to form a cationic metallocene compound; Catalyst component (C): fine particle carrier
(1)触媒成分(A)
触媒成分(A)は、周期表第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) Catalyst Component (A)
The catalyst component (A) is a metallocene compound of a transition metal of Group 4 of the periodic table. 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又はHfを示し、X、Y及びWは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、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、酸素原子、イオウ原子を含む配位子、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。 wherein Q represents a bonding group that bridges two conjugated five-membered ring ligands; Q' represents a bonding group that bridges a conjugated five-membered ring ligand with the Z group; Q" represents a bonding group that bridges R4 and R5 ; M represents Ti, Zr, or Hf; X, Y, and W each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, an oxygen-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, a nitrogen-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, a phosphorus-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, or a silicon-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms; and Z represents an oxygen atom, a ligand containing a sulfur atom, a silicon-containing hydrocarbon group of 1 to 40 carbon atoms, a nitrogen-containing hydrocarbon group of 1 to 40 carbon atoms, or a phosphorus-containing hydrocarbon group of 1 to 40 carbon atoms.
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、g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 each independently represent 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. Adjacent two R 1 s , two R 2 s, two R 3 s, two R 4 s, or two R 5 s may be bonded to form a ring having 4 to 10 carbon atoms. Furthermore, a, b, c, d, e, f, g, and h are integers that satisfy the following: 0≦a≦5, 0≦b≦5, 0≦c≦4, 0≦d≦4, 0≦e≦4, 0≦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。 Specific examples of the bonding group Q bridging two conjugated five-membered cyclic ligands, the bonding group Q′ bridging a conjugated five-membered cyclic ligand and a Z group, and Q″ bridging R4 and R5 are as follows:
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。 That is, alkylene groups such as methylene and ethylene groups; alkylidene groups such as ethylidene, propylidene, isopropylidene, phenylmethylidene, and diphenylmethylidene; silicon-containing crosslinking groups such as dimethylsilylene, diethylsilylene, dipropylsilylene, diphenylsilylene, methylethylsilylene, methylphenylsilylene, methyl-t-butylsilylene, disilylene, and tetramethyldisilylene; germanium-containing crosslinking groups; alkylphosphines; and amines. Of these, alkylene groups, alkylidene groups, silicon-containing crosslinking groups, and germanium-containing crosslinking groups are particularly preferred.
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)で示される触媒成分(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 examples of Zr complexes represented by the above general formulas (I), (II), (III), (IV), (V) and (VI) are shown below, but compounds in which Zr is replaced by Hf or Ti can also be used.
The catalyst 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 mixture of two or more compounds represented by different general formulas.
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-4,5-benzoindenyl)zirconium dichloride, bisfluorenylzirconium dichloride, bis(4H-azulenyl)zirconium dichloride, bis(2-methyl-4H-azulenyl)cyclopentadienylzirconium dichloride, bis(2-methyl-4-phenyl-4H-azulenyl)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。
Compounds of general formula (II):
dimethylsilylenebis(1,1'-cyclopentadienyl)zirconium dichloride, dimethylsilylenebis[1,1'-(2-methylindenyl)]zirconium dichloride, dimethylsilylenebis[1,1'-(2-methylindenyl)]zirconium dichloride, ethylenebis[1,1'-(2-methyl-4,5benzoindenyl)]zirconium dichloride, dimethylsilylenebis[1,1'-(2-methyl-4-hydroazulenyl)]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, dimethylsilylenebis[1,1'-(2-ethyl-4-phenyl-4-hydroazulenyl)]zirconium dichloride, ethylenebis[1,1'-(2-methyl-4-hydroazulenyl)]zirconium dichloride.
Dimethylsilylenebis[1,1'-(2-furylcyclopentadienyl)]zirconium dichloride, dimethylsilylenebis{1,1'-[2-(2-furyl)-4,5-dimethyl-cyclopentadienyl]}zirconium dichloride, dimethylsilylenebis{1,1'-{2-[2-(5-trimethylsilyl)furyl]-4,5-dimethyl-cyclopentadienyl}zirconium dichloride, dimethylsilylenebis{1,1'-[2-(2-furyl)indenyl]}zirconium dichloride, dimethylsilylenebis{1,1'-[2-(2-furyl)-4-phenyl-indenyl]}zirconium dichloride, isopropyl 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。
Compounds of general formula (III):
(tert-butylamido)(tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl)-1,2-ethanediylzirconium dichloride, (methylamido)-(tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl)-1,2-ethanediyl-zirconium dichloride, (ethylamido)(tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl)-methylenediirconium dichloride, (tert-butylamido)dimethyl-(tetramethyl-η 5 -cyclopentadienyl)silane zirconium dichloride, (tert-butylamido)dimethyl(tetramethyl- η 5 -cyclopentadienyl)silane zirconium dibenzyl, (benzylamido)dimethyl(tetramethyl- η 5 -cyclopentadienyl)silane zirconium dichloride, (phenylphosphide)dimethyl(tetramethyl-η 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。
Compounds 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。
Compounds 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。
Compounds 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, dimethylsilylene bis[7,7'-(1-ethyl-3-phenylindenyl)]zirconium dichloride, dimethylsilylene bis{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触媒成分(A)の中で、ポリエチレン系樹脂成分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)又は一般式(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。
本実施の形態のポリエチレン系樹脂の特性を満たすため一般式(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, compounds in which the silylene group of these specific examples is replaced with a germylene group are also exemplified as suitable compounds.
Among the catalyst components (A) described above, preferred metallocene complexes for producing a polyethylene resin component are those represented by general formula (I) or general formula (II), and more preferably, the metallocene complex represented by general formula (II) is preferred from the viewpoints of being capable of producing high molecular weight polymers and exhibiting excellent copolymerizability in copolymerization of ethylene with other α-olefins. The ability to produce high molecular weight products has the advantage that polymers of various molecular weights can be designed by various polymer molecular weight adjustment techniques as described below.
Among the metallocene complexes represented by general formula (II), the following two compound groups are preferred in order to satisfy the properties of the polyethylene resin of the present embodiment.
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又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。 In a preferred embodiment, the first group of compounds is a bridged metallocene complex containing at least one heterocyclic aromatic group as R 1 to R 2 within the compound. Preferred heterocyclic aromatic groups include a 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. Among 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 preferred. Furthermore, it is preferred that these substituents are introduced at the 2-position of a substituted cyclopentadienyl group or a substituted indenyl group, and particularly preferred are compounds having at least one substituted cyclopentadienyl group that does not have any other fused ring structures.
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 bridged metallocene complexes that combine a substituted cyclopentadienyl group with a substituted fluorenyl group.
(2)触媒成分(B)
本実施の形態におけるエチレンα-オレフィン共重合体の製造方法は、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記触媒成分(A)以外に、触媒成分(A)のメタロセン化合物(以下、「成分(A)」又は単に「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(触媒成分(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(触媒成分(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) Catalyst component (B)
The method for producing an ethylene-α-olefin copolymer in the present embodiment is characterized in that, in addition to the catalyst component (A), the olefin polymerization catalyst contains, as essential components, a compound (catalyst component (B), hereinafter sometimes simply referred to as "B") that reacts with the metallocene compound of the catalyst component (A) (hereinafter sometimes referred to as "component (A)" or simply "A") to form a cationic metallocene compound, and, if necessary, a fine particle carrier (catalyst component (C), hereinafter sometimes simply referred to as "C").
触媒成分(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する触媒成分(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、脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
One example of the catalyst component (B) that reacts with the catalyst component (A) to form a cationic metallocene compound is an organoaluminum oxy compound.
The organoaluminum oxy-compound has an Al—O—Al bond 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 of organoaluminum with water is usually carried out in an inert hydrocarbon (solvent), which may be an aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon such as pentane, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene, or xylene, but is preferably an aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon.
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。)
The organoaluminum compound used in the preparation of the organoaluminum oxy-compound may be any of the compounds represented by the following general formula (4), but trialkylaluminum is preferably used.
R 5 t AlX 3 3-t (4)
(In the formula, R5 represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, such as an alkyl group, alkenyl group, aryl group or aralkyl group; X3 represents a hydrogen atom or a halogen atom; and t represents an integer satisfying the condition 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, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, and dodecyl groups, with methyl being particularly preferred.
The organoaluminum compounds may be used in combination of two or more.
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又は分散させた溶液としたものを用いてもよい。
The reaction ratio of water to the organoaluminum compound (water/Al molar ratio) is preferably 0.25/1 to 1.2/1, particularly preferably 0.5/1 to 1/1, and the reaction temperature is usually in the range of -70 to 100°C, preferably -20 to 20°C. The reaction time is usually selected in the range of 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 5 hours. The water required for the reaction is not limited to simple water, but may also include water of crystallization contained in copper sulfate hydrate, aluminum sulfate hydrate, etc., or components that can generate water in the reaction system.
Among the above-mentioned organoaluminum oxy compounds, those obtained by reacting alkylaluminum with water are usually called aluminoxanes, and methylaluminoxane (including those essentially consisting of methylaluminoxane (MAO)) is particularly suitable as an organoaluminum oxy compound.
Of course, two or more of the above-mentioned organoaluminum oxy compounds may be used in combination as the organoaluminum oxy compound, or the organoaluminum oxy compound may be used in the form of a solution or dispersion in the above-mentioned inert hydrocarbon solvent.
また、触媒成分(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。
Other specific examples of the catalyst component (B) include borane compounds and borate compounds.
More specific examples of the borane compound include 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, and tris(perfluorobinaphthyl)borane.
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。 Of these, tris(3,5-ditrifluoromethylphenyl)borane, tris(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borane, tris(pentafluorophenyl)borane, tris(perfluoronaphthyl)borane, tris(perfluorobiphenyl)borane, tris(perfluoroanthryl)borane, and tris(perfluorobinaphthyl)borane are more preferred, and even more preferred examples of the compounds are tris(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borane, tris(pentafluorophenyl)borane, tris(perfluoronaphthyl)borane, and tris(perfluorobiphenyl)borane.
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)
A first example of the borate compound 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, or phosphonium.
Examples of ammonium include trialkyl-substituted ammonium 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, and N,N-2,4,6-pentamethylanilinium.
Further, examples of the phosphonium include triarylphosphoniums and trialkylphosphoniums such as triphenylphosphonium, tributylphosphonium, tri(methylphenyl)phosphonium, and tri(dimethylphenyl)phosphonium.
また、式(5)中、R6及び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、それぞれ独立して、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 addition, 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 may be linked to each other via a bridging group. Preferred substituents for the substituted aromatic hydrocarbon group are alkyl groups typified by methyl, ethyl, propyl, isopropyl, and the like, and halogens such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
Furthermore, X4 and X5 are each independently a hydride group, a halide group, a hydrocarbon group containing 1 to 20 carbon atoms, or a substituted hydrocarbon group containing 1 to 20 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms have been substituted with halogen atoms.
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 above 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-difluorophenyl)borate, dimethylanilinium tetra(perfluoronaphthyl)borate, triphenylphosphonium tetra(pentafluorophenyl)borate, and triphenylphosphonium tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl). Examples of such compounds include 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, triethylammonium tetra(perfluoronaphthyl)borate, tripropylammonium tetra(pentafluorophenyl)borate, tripropylammonium tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, tripropylammonium tetra(perfluoronaphthyl)borate, di(1-propyl)ammonium tetra(pentafluorophenyl)borate, and dicyclohexylammonium tetraphenylborate.
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。 Of these, tributylammonium tetra(pentafluorophenyl)borate, tributylammonium tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, tributylammonium tetra(3,5-ditrifluoromethylphenyl)borate, tributylammonium tetra(perfluoronaphthyl)borate, dimethylanilinium tetra(pentafluorophenyl)borate, dimethylanilinium tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, dimethylanilinium tetra(3,5-ditrifluoromethylphenyl)borate, and dimethylanilinium tetra(perfluoronaphthyl)borate are 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)
A second example of the borate compound is represented by the 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 formula (6), examples of L2 include a carbocation, a methyl cation, an ethyl cation, a propyl cation, an isopropyl cation, a butyl cation, an isobutyl cation, a tert-butyl cation, a pentyl cation, a tropinium cation, a benzyl cation, a trityl cation, a sodium cation, and a proton. R6 , R7 , X4 , and X5 are defined as in formula (5).
上記一般式(6)で表される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。なお、上記「Ph」はフェニル基を表す。 Specific examples of the compound represented by the general formula (6) include trityl tetraphenylborate, trityl tetra(o-tolyl)borate, trityl tetra(p-tolyl)borate, trityl tetra(m-tolyl)borate, trityl tetra(o-fluorophenyl)borate, trityl tetra(p-fluorophenyl)borate, trityl tetra(m-fluorophenyl)borate, trityl tetra(3,5-difluorophenyl)borate, trityl tetra(pentafluorophenyl)borate, trityl tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, trityl tetra(3,5-ditrifluoromethylphenyl)borate, trityl tetra(perfluoronaphthyl)borate, and thiazolinone. tropinium tetraphenylborate, tropinium tetra(o-tolyl)borate, 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, tropinium tetra(perfluoronaphthyl)borate, NaBPh 4 , NaB(o-CH 3 -Ph) 4 , NaB(p-CH 3 -Ph) 4 , NaB(m-CH 3 -Ph) 4 , NaB(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 + B ( 3,5 -F 2 -Ph) 4 ·2 diethyl ether, H + Examples include 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, and H + B(C 10 H 7 ) 4.2 diethyl ether. Note that "Ph" above represents a phenyl group.
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, trityl tetra(pentafluorophenyl)borate, trityl tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, trityl tetra(3,5-ditrifluoromethylphenyl)borate, trityl tetra(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 Preferred are H + B(3,5-(CF 3 ) 2 -Ph) 4 · 2 diethyl ether, H + B(3,5-(CF 3 ) 2 -Ph) 4 ·2 diethyl ether, and 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。 Among these, trityl tetra(pentafluorophenyl)borate, trityl tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)borate, tropinium tetra(pentafluorophenyl)borate, tropinium tetra(2,6-ditrifluoromethylphenyl)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, and H + B(C 10 H 7 ) 4.2 diethyl ether are more preferred.
(3)触媒成分(C)
触媒成分(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又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、又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) Catalyst component (C)
The particulate support of catalyst component (C) may be an inorganic support, a particulate polymer support, or a mixture thereof. The inorganic support may be a metal, a metal oxide, a metal chloride, a metal carbonate, a carbonaceous material, or a mixture thereof.
Suitable metals that can be used for the inorganic support include, for example, iron, aluminum, nickel, and the like.
また、金属酸化物としては、周期表第1~14族の元素の単独酸化物又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などの天然又は合成の各種単独酸化物又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、本実施の形態において用いられる複合酸化物の構造及び成分比率は特に限定されるものではない。
また、本実施の形態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。
Examples of metal oxides include single oxides or composite oxides of elements in Groups 1 to 14 of the periodic table, such as 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 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 this embodiment are not particularly limited.
Furthermore, the metal oxide used in this embodiment may absorb a small amount of moisture and 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、いずれも本開示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, chlorides of alkali metals and alkaline earth metals are preferred, and specifically, MgCl 2 , CaCl 2 and the like are particularly preferred.
As the metal carbonate, carbonates of alkali metals and alkaline earth metals are preferred, and specific examples include magnesium carbonate, calcium carbonate, and barium carbonate.
Examples of carbonaceous materials include carbon black and activated carbon.
Any of the above inorganic carriers can be suitably used in the present disclosure, but metal oxides, silica, alumina, etc. are particularly preferred.
これら無機物担体は、通常、200~800℃、好ましくは400~600℃で空気中又は窒素、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 supports are preferably used after being calcined in air or in an inert gas such as nitrogen or argon at 200 to 800°C, preferably 400 to 600°C, to adjust the amount of surface hydroxyl groups to 0.8 to 1.5 mmol/g.
The properties of these inorganic carriers are not particularly limited, but it is generally preferred to use inorganic carriers having an average particle size of 5 to 200 μm, preferably 10 to 150 μm, an average pore size of 20 to 1000 Å, preferably 50 to 500 Å, a specific surface area of 150 to 1000 m 2 /g, preferably 200 to 700 m 2 /g, a pore volume of 0.3 to 2.5 cm 3 /g, preferably 0.5 to 2.0 cm 3 /g, and an apparent specific gravity of 0.10 to 0.50 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。 The inorganic supports mentioned above can, of course, be used as they are, but they can also be used after being pre-treated by contacting them with an organoaluminum compound such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, trioctylaluminum, tridecylaluminum, or diisobutylaluminum hydride, or an organoaluminum oxy compound containing an Al-O-Al bond.
本実施の形態に係るメタロセン触媒は、触媒成分(A)と、触媒成分(B)、及び必要に応じて触媒成分(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 this embodiment may be prepared by contacting the components (A), (B), and, if necessary, (C) to obtain a catalyst. The method for contacting the components is not particularly limited, and any of the following methods can be used, for example.
(I)触媒成分(A)と、触媒成分(B)とを接触させた後、触媒成分(C)を接触させる。
(II)触媒成分(A)と、触媒成分(C)とを接触させた後、触媒成分(B)を接触させる。
(III)触媒成分(B)と、触媒成分(C)とを接触させた後、触媒成分(A)を接触させる。
(I) The catalyst component (A) is contacted with the catalyst component (B), and then the catalyst component (C) is contacted therewith.
(II) The catalyst component (A) is contacted with the catalyst component (C), and then the catalyst component (B) is contacted therewith.
(III) The catalyst component (B) is contacted with the catalyst component (C), and then the catalyst component (A) is contacted therewith.
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、通常は窒素又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、撹拌下又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 contacting methods, (I) and (III) are preferred, with (I) being most preferred. In any of these contacting methods, a method is employed in which the components are contacted with or without stirring in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, generally in the presence of a liquid inert hydrocarbon, such as an aromatic hydrocarbon (usually having 6 to 12 carbon atoms) such as benzene, toluene, xylene, or ethylbenzene, or an aliphatic or alicyclic hydrocarbon (usually having 5 to 12 carbon atoms) such as heptane, hexane, decane, dodecane, or cyclohexane.
This contact is desirably carried out at a temperature of usually -100°C to 200°C, preferably -50°C to 100°C, and more preferably 0°C to 50°C, for 5 minutes to 50 hours, preferably 30 minutes to 24 hours, and more preferably 30 minutes to 12 hours.
また、触媒成分(A)、触媒成分(B)と触媒成分(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又は脂環族炭化水素溶媒とがいずれも使用可能である。 Furthermore, as mentioned above, when contacting catalyst component (A), catalyst component (B), and catalyst component (C), it is possible to use either an aromatic hydrocarbon solvent in which certain components are soluble or slightly soluble, or an aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvent in which certain components are insoluble or slightly soluble.
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又は全部を、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。本実施の形態では、各成分の接触反応を複数回行うことを妨げない。 When the contact reactions of each component are carried out in stages, the solvent used in the previous stage may be used as the solvent for the subsequent contact reaction without removing it. Alternatively, after the previous contact reaction using a soluble solvent, a liquid inert hydrocarbon in which certain components are insoluble or poorly soluble (e.g., an aliphatic, alicyclic, or aromatic hydrocarbon such as pentane, hexane, decane, dodecane, cyclohexane, benzene, toluene, or xylene) may be added to recover the desired product as a solid. Alternatively, after partially or completely removing the soluble solvent by drying or other means to recover the desired product as a solid, the subsequent contact reaction of this desired product may be carried out using one of the inert hydrocarbon solvents listed above. This embodiment does not preclude the contact reactions of each component being carried out multiple times.
本実施の形態において、触媒成分(A)と、触媒成分(B)と、触媒成分(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 this embodiment, the proportions of catalyst component (A), catalyst component (B), and catalyst component (C) used are not particularly limited, but the following ranges are preferred.
触媒成分(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、触媒成分(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、触媒成分(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 catalyst component (B), the atomic ratio (Al/M) of aluminum in the organoaluminum oxy compound to the transition metal (M) in catalyst component (A) is generally 1 to 100,000, preferably 5 to 1,000, and more preferably 50 to 200. When a borane compound or a borate compound is used, the atomic ratio (B/M) of boron to the transition metal (M) in the metallocene compound is generally 0.01 to 100, preferably 0.1 to 50, and more preferably 0.2 to 10.
Furthermore, when a mixture of an organoaluminum oxy-compound, a borane compound, and a borate compound is used as the catalyst component (B), it is desirable to select the use ratio of each compound in the mixture relative to the transition metal (M) in the same manner as above.
触媒成分(C)の使用量は、触媒成分(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 amount of catalyst component (C) used is 1 g per 0.0001 to 5 mmol of transition metal in catalyst component (A), preferably per 0.001 to 0.5 mmol, and more preferably per 0.01 to 0.1 mmol.
触媒成分(A)と、触媒成分(B)と、触媒成分(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、常圧下又は減圧下、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 olefin polymerization catalyst can be obtained as a solid catalyst by contacting catalyst components (A), (B), and (C) with one another using any of the contact methods (I) to (III) described above, and then removing the solvent. The solvent is desirably removed under atmospheric 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、メタロセン触媒は、以下の方法によっても得ることができる。
(IV)触媒成分(A)と触媒成分(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、ボレート化合物又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、ボレート化合物又はこれらの混合物と触媒成分(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、重合条件下で触媒成分(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件及び溶媒除去条件は、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 catalyst component (A) is contacted with the catalyst component (C) to remove the solvent, thereby obtaining a solid catalyst component, which is then contacted with an organoaluminum oxy compound, a borane compound, a borate compound, or a mixture thereof under polymerization conditions.
(V) An organoaluminum oxy compound, a borane compound, a borate compound or a mixture thereof is contacted with catalyst component (C) to remove the solvent, thereby forming a solid catalyst component, which is then contacted with catalyst component (A) under polymerization conditions.
In the contacting methods (IV) and (V) above, the component ratios, contact conditions and solvent removal conditions can be the same as those described above.
また、本実施の形態に係るエチレンα-オレフィン共重合の製造方法の必須成分である触媒成分(B)と触媒成分(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。
Furthermore, a layered silicate can also be used as a component that serves as both the catalyst component (B) and the catalyst component (C), which are essential components in the process for producing ethylene-α-olefin copolymerization according to this embodiment.
Layered silicates are silicate compounds that have a crystalline structure in which planes formed by ionic bonds or the like are stacked in parallel with each other with weak bonding forces.
Most layered silicates occur naturally as the main component of clay minerals, but these layered silicates are not limited to those that are naturally occurring, and may also be artificially synthesized products.
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。 Of these, smectites, vermiculites, and micas, such as montmorillonite, sauconite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, stevensite, bentonite, and taeniolite, are preferred.
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、(i)塩酸、硫酸等を用いて行う酸処理、(ii)NaOH、KOH、NH3等を用いて行うアルカリ処理、(iii)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又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、(iv)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。
Generally, natural products are often non-ion-exchangeable (non-swellable), and in such cases, it is preferable to subject them to treatment to impart ion-exchangeable (or swellable) properties to give them desirable ion-exchangeable (or swellable) properties. Among such treatments, the following chemical treatments are particularly preferred.
Here, the chemical treatment can be either a surface treatment for removing impurities adhering to the surface or a treatment that affects the crystal structure and chemical composition of the layered silicate.
Specific examples include (i) acid treatment using hydrochloric acid, sulfuric acid, or the like, (ii) alkali treatment using NaOH, KOH, NH3 , or the like, (iii) salt treatment using a salt comprising a cation containing at least one atom selected from Groups 2 to 14 of the periodic table and at least one anion selected from the group consisting of a halogen atom or an anion derived from an inorganic acid, and (iv) organic substance treatment using alcohol, hydrocarbon compound, formamide, aniline, or the like. These treatments may be performed alone or in combination of two or more.
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、乳化造粒法及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、転動造粒法及び圧縮造粒法である。 The particle properties of the layered silicate can be controlled by grinding, granulation, sizing, fractionation, etc. at any time before, during, or after any of the steps. Any appropriate method can be used. Granulation methods in particular include spray granulation, tumbling granulation, compression granulation, agitation granulation, briquetting, compaction, extrusion granulation, fluidized bed granulation, emulsion granulation, and submerged granulation. Of the above, spray granulation, tumbling granulation, and compression granulation are particularly preferred.
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。 The layered silicates described above can, of course, be used as they are, but they can also be used in combination with organoaluminum compounds such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, trihexylaluminum, trioctylaluminum, tridecylaluminum, and diisobutylaluminum hydride, or organoaluminum oxy compounds containing an Al-O-Al bond.
本実施の形態に係るメタロセン触媒において、触媒成分(A)を、層状珪酸塩に担持するには、触媒成分(A)と層状珪酸塩を相互に接触させる、あるいは触媒成分(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。
In the metallocene catalyst according to the present embodiment, the catalyst component (A) can be supported on the layered silicate by bringing the catalyst component (A) and the layered silicate into contact with each other, or by bringing the catalyst component (A), the organoaluminum compound, and the layered silicate into contact with each other.
The method for contacting the components is not particularly limited, and for example, the following methods can be optionally employed.
(VI)触媒成分(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)触媒成分(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、触媒成分(A)と接触させる。
(VI) The catalyst component (A) is contacted with an organoaluminum compound and then contacted with a layered silicate support.
(VII) After the catalyst component (A) is contacted with the layered silicate support, it is contacted with an organoaluminum compound.
(VIII) The organoaluminum compound is contacted with the layered silicate support, and then contacted with catalyst component (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、通常は窒素又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、撹拌下又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 either contact method, the components are typically contacted in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, with or without stirring, in the presence of a liquid inert hydrocarbon, typically an aromatic hydrocarbon (typically having 6 to 12 carbon atoms) such as benzene, toluene, xylene, or ethylbenzene, or an aliphatic or alicyclic hydrocarbon (typically having 5 to 12 carbon atoms) such as heptane, hexane, decane, dodecane, or cyclohexane.
触媒成分(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。
触媒成分(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 proportions of the catalyst component (A), the organoaluminum compound, and the layered silicate support are not particularly limited, but the following ranges are preferred.
The amount of catalyst component (A) supported is 0.0001 to 5 mmol, preferably 0.001 to 0.5 mmol, and more preferably 0.01 to 0.1 mmol per gram of the layered silicate support.
When an organoaluminum compound is used, the amount of Al supported is desirably in the range of 0.01 to 100 mol, preferably 0.1 to 50 mol, and more preferably 0.2 to 10 mol.
担持及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)と触媒成分(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。
The conditions for supporting and removing the solvent can be the same as those for the inorganic carrier described above.
When a layered silicate is used as a component that serves as both the catalyst component (B) and the catalyst component (C), the polymerization activity is high and the productivity of the ethylene polymer is improved.
The olefin polymerization catalyst thus obtained may be used after prepolymerization of monomers, if necessary.
メタロセン触媒の製造例として、例えば、公知刊行物である特表2002-535339号公報や特開2004-189869号公報に記載の「触媒」及び「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。 Metallocene catalysts can be produced by taking into consideration the "catalyst" and "raw material blending ratios and conditions" described in, for example, Japanese Patent Publication No. 2002-535339 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-189869, which are publicly known publications. The polymer index can also be controlled by various polymerization conditions, for example, by the methods described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-269705 and 3-21607.
中和剤としては、たとえばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムに代表される脂肪酸金属塩およびハイドロタルサイト類が挙げられる。 Neutralizing agents include, for example, fatty acid metal salts such as calcium stearate, zinc stearate, and magnesium stearate, as well as hydrotalcites.
しかしながら、ステアリン酸マグネシウムやハイドロタルサイトを中和剤としてポリエチレン系樹脂の重合を行った場合、得られた樹脂を配管材に成形すると多量のアルミニウムやマグネシウムが水中へと溶出してしまうため、本実施形態としては好ましくない。 However, if polyethylene resin is polymerized using magnesium stearate or hydrotalcite as a neutralizing agent, when the resulting resin is molded into piping material, a large amount of aluminum and magnesium will leach into water, which is not preferred for this embodiment.
対して、ステアリン酸カルシウムを中和剤としてポリエチレン系樹脂の重合を行った場合は、上記のようなアルミニウムやマグネシウムの金属溶出は起こらず、良好な低溶出性を得られるため、本実施形態において好ましい中和剤である。 In contrast, when polyethylene resin is polymerized using calcium stearate as a neutralizing agent, the metal leaching of aluminum and magnesium described above does not occur, and favorable low leaching properties are achieved, making calcium stearate the preferred neutralizing agent in this embodiment.
ポリエチレン系樹脂組成物としては、送水時の水圧に対する十分な耐圧性能が得られ、且つ、配管肉厚も薄くできるという観点から高密度ポリエチレン(HDPE)が好ましい。HDPEの中でも、超純水用配管材の長期耐久性を担保する観点から、ISO9080、ISO1167、ISO12162においてPE100以上の耐圧クラスに分類されるHDPEがより好ましい。更にPE100以上の耐圧クラスに分類されるHDPEでも、更にパイプシステムの安全性を高めるため低速亀裂成長性への耐性(低速亀裂成耐性)が高く、且つ配管内面平滑性がより良好となるよう流動性の高いHDPEが好ましい。なお低速亀裂成長とは、配管材の傷や管と継手の接合部など応力集中により起きる破損形態を言う。 High-density polyethylene (HDPE) is preferred as a polyethylene-based resin composition, as it provides sufficient pressure resistance against water pressure during water transport and allows for thin piping. Among HDPEs, HDPE classified as PE100 or higher in the pressure-resistant class according to ISO 9080, ISO 1167, and ISO 12162 is more preferred, as it ensures the long-term durability of piping materials for ultrapure water. Even among HDPEs classified as PE100 or higher, HDPE with high resistance to slow crack growth (slow crack growth resistance) is preferred to further enhance the safety of the pipe system, as well as high fluidity to improve the smoothness of the inner surface of the piping. Note that slow crack growth refers to a type of damage caused by stress concentration, such as scratches in the piping material or the joints between the pipe and fittings.
PE100以上の耐圧クラスを満足させ、流動性の良好なポリエチレン系樹脂組成物のインデックスとして、具体的には、ポリエチレン系樹脂組成物の温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(MFR21.6)が6g/10分以上25g/10分以下であり、密度が0.946g/cm3以上0.960g/cm3以下であることが好ましい。 Specifically, as indexes for a polyethylene resin composition that satisfies the pressure resistance class of PE100 or higher and has good fluidity, the polyethylene resin composition preferably has a melt flow rate (MFR 21.6 ) of 6 g/10 min or more and 25 g/10 min or less at a temperature of 190°C and a load of 21.6 kg, and a density of 0.946 g/cm 3 or more and 0.960 g/cm 3 or less.
ポリエチレン系樹脂組成物のMFR21.6が6g/10分未満の場合、樹脂材料の流動性が低く金型転写性が落ち、配管内面の平滑性が不十分となる。一方、MFR21.6が25g/10分を超える場合、PE100を満足させる樹脂設計が困難となる。密度については、0.946g/cm3未満の場合、耐圧性能が低下しPE100に到達することが困難となる。一方、密度が0.960g/cm3を超える場合、配管材の低速亀裂成耐性が低下するため、長期使用においてパイプシステムの安全性が低下する。 If the MFR 21.6 of the polyethylene resin composition is less than 6 g/10 min, the fluidity of the resin material is low, the mold transferability is poor, and the smoothness of the inner surface of the pipe is insufficient. On the other hand, if the MFR 21.6 exceeds 25 g/10 min, it becomes difficult to design a resin that satisfies PE100. Regarding density, if it is less than 0.946 g/ cm3 , the pressure resistance performance decreases, making it difficult to reach PE100. On the other hand, if the density exceeds 0.960 g/ cm3 , the slow cracking resistance of the pipe material decreases, thereby reducing the safety of the pipe system over long-term use.
更にポリエチレン系樹脂組成物のMz/Mwが2.5未満の場合、材料そのものの収縮率は小さくなるが、樹脂組成物中各成分の緩和時間の差が小さくなり過ぎ溶融時の流れが悪くなることから、成形体に残留歪みが残り収縮異方率は大きくなる。一方、Mz/Mwが5.5超の場合、樹脂組成物は分子配向し易くなり、やはり成形体に残留歪みが残り収縮異方率は大きくなる。加えて、分子配向は分子量が高い成分が多いほど成形時に配向する傾向があることから、分子量が3,000,000を超える成分が全体の2%を超えると、より収縮異方率は大きくなる。 Furthermore, if the Mz/Mw ratio of a polyethylene resin composition is less than 2.5, the shrinkage rate of the material itself will be small, but the difference in relaxation time between the various components in the resin composition will be too small, resulting in poor flow when melted, leaving residual strain in the molded article and a large anisotropic shrinkage rate. On the other hand, if the Mz/Mw ratio is greater than 5.5, the resin composition will be more susceptible to molecular orientation, leaving residual strain in the molded article and a large anisotropic shrinkage rate. In addition, since molecular orientation tends to occur more frequently during molding as the number of components with higher molecular weights increases, the anisotropic shrinkage rate will become even larger if components with a molecular weight exceeding 3,000,000 account for more than 2% of the total.
ポリエチレン系樹脂層21のカルシウム濃度は、100ppm以下、好ましくは60ppm以下、さらに好ましくは50ppm以下である。当該カルシウム濃度が100ppmを超えると、超純水へのカルシウム溶出量が過度となり、超純水の要求品質を満たすことができなくなる。 The calcium concentration of the polyethylene resin layer 21 is 100 ppm or less, preferably 60 ppm or less, and more preferably 50 ppm or less. If the calcium concentration exceeds 100 ppm, excessive calcium will leach into the ultrapure water, making it impossible to meet the required quality of ultrapure water.
超純水へのカルシウム溶出量をより抑制する観点から、ポリエチレン系樹脂層21のカルシウム濃度はなるべく小さい方が良い。 To further reduce the amount of calcium eluted into ultrapure water, it is preferable that the calcium concentration of the polyethylene resin layer 21 be as low as possible.
ポリエチレン系樹脂に求められる長期耐久性としては低速亀裂成長への耐性があり、その測定方法としてFNCTがある。FNCTは材料の降伏応力以下における低速亀裂成長を測定する試験方法であるが、長期耐久性の低い材料はクリープ破壊するより遥かに短い時間で低速亀裂成長により破損することから、長期耐久性の指標として用いることが出来る。ポリエチレン系樹脂で製造されるパイプの20℃における一般的な耐用年数である40年を想定した場合、FNCTに求められる性能として80℃の界面活性剤水溶液の環境下にて5.0MPaの応力をかけた際に100時間以上破壊しないことが好ましい。 The long-term durability required of polyethylene resins is resistance to slow crack growth, and one method for measuring this is the FNCT. The FNCT is a test method that measures slow crack growth below the material's yield stress. Materials with low long-term durability will fail due to slow crack growth in a much shorter time than creep failure, so it can be used as an indicator of long-term durability. Assuming a typical service life of 40 years for a pipe made from polyethylene resin at 20°C, the performance required of the FNCT is preferably such that it will not fail for more than 100 hours when subjected to a stress of 5.0 MPa in an environment of an aqueous surfactant solution at 80°C.
ポリエチレン系樹脂組成物の材料特性は、ISO9080、ISO1167、ISO12162規格に記載されている「PE100」以上の耐圧性能を有することがより好ましい。なお、「PE100」とは熱間内圧クリープ試験において、最高温度と最低温度が50℃以上離れた異なる3水準の温度で、それぞれ応力-破壊時間曲線の測定を少なくとも9、000時間まで行い、重相関平均により20℃での50年後の最小保証応力を外挿により推定した値のLPLの値が、ISO12162に規定されている分類表で10MPa以上11.19MPa以下であるポリエチレンをいう。 The material properties of the polyethylene resin composition preferably have a pressure resistance of "PE100" or higher as specified in the ISO 9080, ISO 1167, and ISO 12162 standards. "PE100" refers to polyethylene in which the LPL value, calculated by extrapolating the minimum guaranteed stress after 50 years at 20°C using a multiple correlation average, is 10 MPa or more and 11.19 MPa or less in the classification table specified in ISO 12162, after measuring the stress-rupture time curve for at least 9,000 hours at three different temperatures, with the maximum and minimum temperatures separated by at least 50°C.
ポリエチレン系樹脂層21は酸化防止剤を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。なお、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、芳香族アミン系酸化防止剤及びラクトン系酸化防止剤等が挙げられる。 The polyethylene resin layer 21 may or may not contain an antioxidant. Examples of antioxidants include phenol-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, aromatic amine-based antioxidants, and lactone-based antioxidants.
フェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’-ヘキサン-1,6-ジイルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、ベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ、C7-C9側鎖アルキルエステル、3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a’’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、4,6-ビス(ドデシルチオメチル)-o-クレゾール、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス[(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリル)メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、2,6-ジ-tert-ブチル-4-[4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン2-イルアミノ]フェノール、及びジエチル[{3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル}メチル]ホスフォネート等が挙げられる。 Phenol-based antioxidants include pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], thiodiethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, N,N'-hexane-1,6-diylbis[3-(3,5- di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionamide], benzenepropanoic acid, 3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy, C7-C9 side chain alkyl ester, 3,3',3'',5,5',5''-hexa-tert-butyl-a,a',a''-(mesitylene-2,4,6-triyl)tri-p-cresol, 4,6-bis(dodecylthiomethyl)-o-cresol, 4,6-bis(octyl methylthiomethyl)-o-cresol, ethylene bis(oxyethylene) bis[3-(5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tolyl)propionate], hexamethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], 1,3,5-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, 1 , 3,5-tris[(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-xylyl)methyl]-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, 2,6-di-tert-butyl-4-[4,6-bis(octylthio)-1,3,5-triazin-2-ylamino]phenol, and diethyl[{3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl}methyl]phosphonate, etc.
フェノール系酸化防止剤を用いる際は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよいが、カルシウム溶出を防ぐ観点からフェノール基以外に由来する酸素を有しないことが好ましく、例えば、3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a’’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-[4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン2-イルアミノ]フェノール、4,4’ ,4’’ -(1-メチルプロパニル-3-イリデン)トリス(6-tert-ブチル-m―クレゾール)、及び6,6’-ジ-tert-ブチル-4,4'-ブチリデンビス-m―クレゾール等が挙げられる。また、酸化防止剤として、フェノール基以外に由来する酸素を有するフェノール系酸化防止剤を用いる場合には、ポリエチレン系樹脂中のカルシウム濃度が50ppm以下が好ましい。なお、フェノール基以外に由来する酸素を有する官能基としては、エステル基、カルボニル基、カルボキシ基、エーテル基、ニトロ基、ニトロソ基、アミド基、アジキシ基、スルホ基などを挙げることができる。 When using a phenolic antioxidant, a single type may be used, or two or more types may be used in combination. However, in order to prevent calcium elution, it is preferable that the antioxidant does not contain oxygen derived from groups other than the phenol group. Examples include 3,3',3",5,5',5"-hexa-tert-butyl-a,a',a"-(mesitylene-2,4,6-triyl)tri-p-cresol, 2,6-di-tert-butyl-4-[4,6-bis(octylthio)-1,3,5-triazin-2-ylamino]phenol, 4,4',4"-(1-methylpropanyl-3-ylidene)tris(6-tert-butyl-m-cresol), and 6,6'-di-tert-butyl-4,4'-butylidenebis-m-cresol. Furthermore, when a phenolic antioxidant containing oxygen derived from a group other than the phenol group is used as the antioxidant, the calcium concentration in the polyethylene resin is preferably 50 ppm or less. Examples of functional groups containing oxygen derived from a group other than the phenol group include ester groups, carbonyl groups, carboxy groups, ether groups, nitro groups, nitroso groups, amide groups, azoxy groups, and sulfo groups.
リン系酸化防止剤としては、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト、トリス[2-[[2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェフィン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス[2,4-ビス(1,1-ジメチルエチル)-6-メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、及びテトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)(1,1-ビフェニル)-4,4’-ジイルビスホスフォナイト等が挙げられる。 Phosphorus-based antioxidants include tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, tris[2-[[2,4,8,10-tetra-tert-butyldibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphen-6-yl]oxy]ethyl]amine, bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis[2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-6-methylphenyl]ethyl ester phosphorous acid, and tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)(1,1-biphenyl)-4,4'-diylbisphosphonite.
イオウ系酸化防止剤としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)等が挙げられる。 Sulfur-based antioxidants include dilauryl thiodipropionate, dimyristyl thiodipropionate, distearyl thiodipropionate, and pentaerythrityl tetrakis(3-laurylthiopropionate).
芳香族アミン系酸化防止剤としては、例えばジフェニルアミン系化合物、キノリン系化合物、ナフチルアミン系化合物などのモノアミン化合物や、フェニレンジアミン系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物などのジアミン化合物が挙げられる。
ジフェニルアミン系化合物としては、p-(p-トルエン・スルホニルアミド)-ジフェニルアミン、4,4’-(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、4,4’-ジオクチル・ジフェニルアミン誘導体などが挙げられる。
Examples of aromatic amine antioxidants include monoamine compounds such as diphenylamine compounds, quinoline compounds, and naphthylamine compounds, and diamine compounds such as phenylenediamine compounds and benzimidazole compounds.
Examples of diphenylamine compounds include p-(p-toluenesulfonylamide)-diphenylamine, 4,4'-(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine, and 4,4'-dioctyldiphenylamine derivatives.
キノリン系化合物としては、2,2,4-トリメチル1,2-ジヒドロキノリン重合物などが挙げられる。
ナフチルアミン系化合物としては、フェニル-α-ナフチルアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミンなどが挙げられる。
Examples of the quinoline compounds include 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymers.
Examples of naphthylamine compounds include phenyl-α-naphthylamine and N,N'-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine.
フェニレンジアミン系化合物としては、N-N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、N-N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミンの混合物、ジアリール-p-フェニレンジアミン誘導体またはその混合物などが挙げられる。 Examples of phenylenediamine compounds include N-N'-diphenyl-p-phenylenediamine, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N'-(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl)-p-phenylenediamine, N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine, a mixture of N-N'-diphenyl-p-phenylenediamines, diaryl-p-phenylenediamine derivatives, or mixtures thereof.
ベンゾイミダゾール系化合物としては、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトメチルベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩、2-メルカプトメチルベンゾイミダゾールの亜鉛塩などが挙げられる。 Examples of benzimidazole compounds include 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptomethylbenzimidazole, zinc salt of 2-mercaptobenzimidazole, and zinc salt of 2-mercaptomethylbenzimidazole.
ラクトン系酸化防止剤としては、3-ヒドロキシ-5,7-ジ-tert-ブチル-フラン-2-オンとo-キシレンとの反応生成物等が挙げられる。 Examples of lactone antioxidants include the reaction product of 3-hydroxy-5,7-di-tert-butyl-furan-2-one and o-xylene.
ポリエチレン系樹脂層21中の酸化防止剤の含有量としては、酸素の影響を抑制し好ましい強度を確保する観点から、例えば0.01重量%以上、好ましくは0.03重量%以上、より好ましくは0.05重量%以上が挙げられ、酸化防止剤の含有量の上限としては、例えば5重量%以下、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下が挙げられる。 From the viewpoint of suppressing the effects of oxygen and ensuring desirable strength, the content of the antioxidant in the polyethylene resin layer 21 is, for example, 0.01% by weight or more, preferably 0.03% by weight or more, and more preferably 0.05% by weight or more. The upper limit of the antioxidant content is, for example, 5% by weight or less, preferably 1% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or less.
ポリエチレン系樹脂層21は光安定剤を含んでいてもよく、含んでいなくてもよいが、全有機炭素(TOC)溶出を防ぐ観点から光安定剤を実質的に含んでいない方が好ましい。なお、光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)等が挙げられる。ここで、実質的に含まないとは、光安定剤を積極的に添加しないことを意味し、不純物としての不可避的な混入は許容することを意味する。不純物として不可避的に混入する光安定剤の濃度は低いほど良いが、例えば、600ppm以下である。 The polyethylene resin layer 21 may or may not contain a light stabilizer, but it is preferable that it contains substantially no light stabilizers in order to prevent the leaching of total organic carbon (TOC). Examples of light stabilizers include hindered amine light stabilizers (HALS). Here, "substantially free" means that light stabilizers are not actively added, but that unavoidable contamination as impurities is tolerated. The lower the concentration of light stabilizers that are inevitably mixed in as impurities, the better, for example, 600 ppm or less.
ヒンダードアミン系光安定剤としては、N-H型ヒンダードアミン化合物、N-R型ヒンダードアミン化合物及びN-OR型ヒンダードアミン化合物が挙げられる。 Hindered amine light stabilizers include N-H hindered amine compounds, N-R hindered amine compounds, and N-OR hindered amine compounds.
N-H型ヒンダードアミン化合物としては、チヌビン770DF、キマソーブ2020FDL、キマソーブ944FDL(いずれも商品名、BASF社製)、アデカスタブLA-68、アデカスタブLA-57(いずれも商品名、アデカ社製)、サイアソーブUV-3346、サイアソーブUV-3853(いずれも商品名、サンケミカル社製)等が挙げられる。 Examples of N-H hindered amine compounds include Tinuvin 770DF, Chimassorb 2020FDL, and Chimassorb 944FDL (all trade names, manufactured by BASF), Adekastab LA-68 and Adekastab LA-57 (all trade names, manufactured by Adeka Corporation), Cyasorb UV-3346, and Cyasorb UV-3853 (all trade names, manufactured by Sun Chemical Co.), etc.
N-R型ヒンダードアミン化合物としては、チヌビン622SF、チヌビン765、チヌビンPA144、キマソーブ119、チヌビン111(いずれも商品名、BASF社製)、サボスタブUV119(商品名、サボ社製)、アデカスタブLA-63P、アデカスタブLA-52(いずれも商品名、アデカ社製)等が挙げられる。 Examples of N-R hindered amine compounds include Tinuvin 622SF, Tinuvin 765, Tinuvin PA144, Chimassorb 119, Tinuvin 111 (all trade names, manufactured by BASF), Savostab UV119 (trade name, manufactured by Sabo Corporation), Adekastab LA-63P, and Adekastab LA-52 (all trade names, manufactured by Adeka Corporation).
N-OR型ヒンダードアミン化合物としては、チヌビン123、チヌビン5100、チヌビンNOR371FF、フレームスタブNOR116FF(いずれも商品名、BASF社製)等が挙げられる。 Examples of N-OR hindered amine compounds include Tinuvin 123, Tinuvin 5100, Tinuvin NOR371FF, and Flame Stab NOR116FF (all trade names, manufactured by BASF Corporation).
ポリエチレン系樹脂層21は紫外線吸収剤(UVA)を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。なお、紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サルマレート系紫外線吸収剤、ベンゾコート系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、クエンチャー等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、ポリエチレン又はポリプロピレンに対しては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が特に好ましい。 The polyethylene resin layer 21 may or may not contain an ultraviolet absorber (UVA). Examples of ultraviolet absorbers include benzophenone-based ultraviolet absorbers, salumarate-based ultraviolet absorbers, benzocoat-based ultraviolet absorbers, benzotriazole-based ultraviolet absorbers, cyanoacrylate-based ultraviolet absorbers, and quenchers. For polyethylene or polypropylene, benzophenone-based ultraviolet absorbers and benzotriazole-based ultraviolet absorbers are particularly preferred.
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール(Sumisorb200、住化ケムテックス(株)製)、2-(2-ヒドロキシ-5-t-ブチル-5-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール(Tinuvin326、BASF社製)、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール(Tinuvin327、BASF社製)、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-アミルフェニル)ベンゾトリアゾール(Tinuvin328、BASF社製)等が挙げられる。
Benzophenone-based ultraviolet absorbers include 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone.
Examples of the benzotriazole-based ultraviolet absorber include 2-(2-hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole (Sumisorb 200, manufactured by Sumika Chemtex Co., Ltd.), 2-(2-hydroxy-5-t-butyl-5-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazole (Tinuvin 326, manufactured by BASF), 2-(2-hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)-5-chlorobenzotriazole (Tinuvin 327, manufactured by BASF), and 2-(2-hydroxy-3,5-di-t-amylphenyl)benzotriazole (Tinuvin 328, manufactured by BASF).
ポリエチレン系樹脂層21のポリエチレン系樹脂組成物の密度は、ポリエチレン系樹脂組成物の剛性を良好に得る観点から、好ましくは0.946g/cm3以上、より好ましくは0.947g/cm3以上、さらに好ましくは0.948g/cm3以上が挙げられる。また、当該密度は、ポリエチレン系樹脂組成物の長期耐久性および柔軟性を良好に得る観点から、好ましくは0.960g/cm3以下、より好ましくは0.957g/cm3以下、さらに好ましくは0.953g/cm3が挙げられる。密度は、JIS K6922-2:1997に準じて測定される値である。 The density of the polyethylene resin composition of the polyethylene resin layer 21 is preferably 0.946 g/cm or more, more preferably 0.947 g/cm or more , and even more preferably 0.948 g/cm or more , from the viewpoint of obtaining good rigidity of the polyethylene resin composition. Furthermore, the density is preferably 0.960 g/cm or less , more preferably 0.957 g/cm or less, and even more preferably 0.953 g/cm or less , from the viewpoint of obtaining good long-term durability and flexibility of the polyethylene resin composition. The density is a value measured in accordance with JIS K6922-2:1997.
ポリエチレン系樹脂層21のポリエチレン系樹脂組成物の温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(MFR21.6)は、6g/10分以上25g/10分以下が挙げられる。ポリエチレン系樹脂組成物の加工性を良好に得る観点から、当該MFR21.6は、好ましくは8g/10分以上、より好ましくは12g/10分以上、さらに好ましくは15g/分以上が挙げられる。また、樹脂の長期耐久性を良好に得る観点から、当該MFR21.6は、好ましくは22g/10分以下、より好ましくは20g/10分以下が挙げられる。MFR21.6は、JIS K6922-2:1997に準じて測定される値である。 The polyethylene resin composition of the polyethylene resin layer 21 has a melt flow rate (MFR 21.6 ) of 6 g/10 min or more and 25 g/10 min or less at a temperature of 190°C and a load of 21.6 kg. From the viewpoint of obtaining good processability of the polyethylene resin composition, the MFR 21.6 is preferably 8 g/10 min or more, more preferably 12 g/10 min or more, and even more preferably 15 g/min or more. Furthermore, from the viewpoint of obtaining good long-term durability of the resin, the MFR 21.6 is preferably 22 g/10 min or less, more preferably 20 g/10 min or less. The MFR 21.6 is a value measured in accordance with JIS K6922-2:1997.
ポリエチレン系樹脂層21のポリエチレン系樹脂組成物のGPCで測定される分子量分布において、分子量分布の広さを示す指標であるMz/Mwが2.5以上5.5以下である。流動性の観点から、好ましくは2.7以上、より好ましくは3.0以上が挙げられる。また、分子配向の観点から、好ましくは5.3以下、より好ましくは5.0以下が挙げられる。 In the molecular weight distribution of the polyethylene resin composition of the polyethylene resin layer 21 measured by GPC, the Mz/Mw, which is an index showing the breadth of the molecular weight distribution, is 2.5 or more and 5.5 or less. From the viewpoint of fluidity, it is preferably 2.7 or more, more preferably 3.0 or more. Furthermore, from the viewpoint of molecular orientation, it is preferably 5.3 or less, more preferably 5.0 or less.
ポリエチレン系樹脂層21のポリエチレン系樹脂組成物のGPCで測定される分子量分布において、分子量300,000以上の成分が全体の2%以下である。分子配向の観点から、好ましくは全体の1.5%以下、より好ましくは1.0%以下が挙げられる。 In the molecular weight distribution of the polyethylene resin composition of the polyethylene resin layer 21 measured by GPC, components with a molecular weight of 300,000 or more account for 2% or less of the total. From the viewpoint of molecular orientation, this is preferably 1.5% or less of the total, and more preferably 1.0% or less.
超純水用配管材の内表面11a、31a~35a、42a(配管材内表面の一例)を形成する最内層のポリエチレン系樹脂層21の外側に被覆樹脂層22を設ける場合の最内層のポリエチレン系樹脂層21の厚みは超純水用配管材全体の強度や被覆樹脂層22に含まれるカルシウム濃度等を考慮すると0.3mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましい。厚みの上限は2.0mm以下であることが好ましく、1.5mm以下であることがより好ましい。 When a coating resin layer 22 is provided on the outside of the innermost polyethylene resin layer 21 that forms the inner surface 11a, 31a-35a, 42a (an example of the inner surface of the piping material) of the ultrapure water piping material, the thickness of the innermost polyethylene resin layer 21 is preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.4 mm or more, taking into consideration the strength of the entire ultrapure water piping material and the calcium concentration contained in the coating resin layer 22. The upper limit of the thickness is preferably 2.0 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less.
超純水用配管材の内表面10a、31a~35a、42a(配管材内表面の一例)を形成するポリエチレン系樹脂層21の外側に被覆樹脂層22を設けない場合のポリエチレン系樹脂層21の厚みは特に限定されず、厚みの下限としては例えば0.3mm以上が挙げられる。 When no coating resin layer 22 is provided on the outside of the polyethylene resin layer 21 that forms the inner surface 10a, 31a-35a, 42a (an example of the inner surface of the piping material) of the ultrapure water piping material, the thickness of the polyethylene resin layer 21 is not particularly limited, and the lower limit of the thickness is, for example, 0.3 mm or more.
[被覆樹脂層]
被覆樹脂層22の種類は特に限定されず、ポリエチレン系樹脂からなるポリエチレン系樹脂層でもよく、ガスバリア系樹脂からなるガスバリア系樹脂層でもよいし、これらの組み合わせでもよい。
[Coating resin layer]
The type of the coating resin layer 22 is not particularly limited, and may be a polyethylene resin layer made of a polyethylene resin, a gas barrier resin layer made of a gas barrier resin, or a combination thereof.
被覆樹脂層22としてポリエチレン系樹脂層を設ける場合、ポリエチレン系樹脂としては上述の最内層のポリエチレン系樹脂層21の主成分であるポリエチレン系樹脂組成物の中から適宜選択することができる。 When a polyethylene-based resin layer is provided as the coating resin layer 22, the polyethylene-based resin can be appropriately selected from the polyethylene-based resin compositions that are the main components of the innermost polyethylene-based resin layer 21 described above.
上述のポリエチレン系樹脂の中でも、低分子量成分の溶出を抑制する観点、及び/又は、薬剤により配管洗浄した際の耐久性の観点から、HDPEが好ましい。 Of the polyethylene resins mentioned above, HDPE is preferred from the viewpoint of suppressing the elution of low molecular weight components and/or durability when pipes are cleaned with chemicals.
被覆樹脂層22のポリエチレン系樹脂層の主成分であるポリエチレン系樹脂は、最内層のポリエチレン系樹脂層21の主成分であるポリエチレン系樹脂組成物と同種であってもよいし異種であってもよいが、両層が互いに接触して積層される場合は、両層の密着性を向上させて好ましい強度を発現させる観点からは、同種のポリエチレン系樹脂であることがより好ましい。 The polyethylene resin that is the main component of the polyethylene resin layer of the coating resin layer 22 may be the same as or different from the polyethylene resin composition that is the main component of the innermost polyethylene resin layer 21. However, when the two layers are laminated in contact with each other, it is more preferable that the two layers be made of the same type of polyethylene resin, from the viewpoint of improving the adhesion between the two layers and achieving the desired strength.
被覆樹脂層22中のポリエチレン系樹脂層は、酸化防止剤を含んでいることが好ましい。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、芳香族アミン系酸化防止剤及びラクトン系酸化防止剤等が挙げられる。被覆樹脂層22中のポリエチレン系樹脂層中の酸化防止剤の含有量としては、酸素の影響を抑制し好ましい強度を確保する観点から、例えば0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上が挙げられ、酸化防止剤の含有量の上限としては、例えば5重量%以下、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下が挙げられる。 The polyethylene resin layer in the coating resin layer 22 preferably contains an antioxidant. Examples of antioxidants include phenol-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, aromatic amine-based antioxidants, and lactone-based antioxidants. To suppress the effects of oxygen and ensure desirable strength, the content of the antioxidant in the polyethylene resin layer in the coating resin layer 22 is, for example, 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more. The upper limit of the antioxidant content is, for example, 5% by weight or less, preferably 1% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or less.
被覆樹脂層22としてガスバリア層を設ける場合、ガスバリア層は、最内層のポリエチレン系樹脂層21の外側に積層されていれば良い。ガスバリア層は、超純水用配管材(例えば管11)の最外層を構成しても良いし、ガスバリア層のさらに外側に別の層が設けられていても良い。 When a gas barrier layer is provided as the coating resin layer 22, the gas barrier layer need only be laminated on the outside of the innermost polyethylene resin layer 21. The gas barrier layer may constitute the outermost layer of the ultrapure water piping material (e.g., pipe 11), or another layer may be provided further outside the gas barrier layer.
ガスバリア層を設けることにより、超純水中へのガス溶解を良好に抑止することができるため、ガスバリア層を設けることが好ましい。また、ガスバリア層は、超純水用配管材(例えば管11)の外表面11bからの酸素が最内層のポリエチレン系樹脂層21、または必要に応じて設けられた外層のポリエチレン系樹脂層の内部へ浸透することを防止するため、超純水用配管材(例えば管11)の長期強度を向上させることもできる。
超純水用配管材(例えば管11)の外表面11bからの酸素が最内層のポリエチレン系樹脂層21、または必要に応じて設けられた外層のポリエチレン系樹脂層の内部へ浸透することを防止するため、超純水用配管材(例えば管11)の強度を向上させることができる。また、ガスバリア層を設けることは、超純水中へのガス溶解も良好に抑止することができる点でも好ましい。
The provision of a gas barrier layer is preferable because it can effectively prevent gas dissolution into ultrapure water. The gas barrier layer also prevents oxygen from penetrating from the outer surface 11b of the piping material for ultrapure water (e.g., pipe 11) into the innermost polyethylene-based resin layer 21 or an outer polyethylene-based resin layer provided as needed, thereby improving the long-term strength of the piping material for ultrapure water (e.g., pipe 11).
This prevents oxygen from penetrating from the outer surface 11b of the piping material for ultrapure water (e.g., pipe 11) into the innermost polyethylene-based resin layer 21 or an outer polyethylene-based resin layer provided as needed, thereby improving the strength of the piping material for ultrapure water (e.g., pipe 11). The provision of a gas barrier layer is also preferable in that it can effectively prevent gas dissolution into ultrapure water.
ガスバリア層の材料としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン樹脂(PVDC)、及びポリアクリロニトリル(PAN)等が挙げられ、好ましくは、ポリビニルアルコール(PVA)及びエチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)が挙げられる。 Examples of materials for the gas barrier layer include polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyvinylidene chloride resin (PVDC), and polyacrylonitrile (PAN), with polyvinyl alcohol (PVA) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) being preferred.
ガスバリア層の厚みとしては、少なくともポリエチレン系樹脂のガスバリア性を確保し得る厚さであれば特に限定されないが、例えば30~300μm、好ましくは50~250μm、より好ましくは70~250μmが挙げられる。 The thickness of the gas barrier layer is not particularly limited as long as it is thick enough to ensure the gas barrier properties of the polyethylene resin, but examples include 30 to 300 μm, preferably 50 to 250 μm, and more preferably 70 to 250 μm.
[超純水用配管材の用途]
本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材は、超純水の輸送に用いられる。具体的には、本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材は、超純水製造装置内の配管、超純水製造装置からユースポイントに超純水を輸送する配管、及びユースポイントからの超純水返送用配管等として用いることができる。
[Ultra-pure water piping applications]
The piping material for ultrapure water according to the embodiment of the present invention is used for transporting ultrapure water. Specifically, the piping material for ultrapure water according to the embodiment of the present invention can be used as piping within an ultrapure water production apparatus, piping for transporting ultrapure water from an ultrapure water production apparatus to a use point, piping for returning ultrapure water from a use point, etc.
本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材は、超純水に対する要求水質が特に厳格な、原子力発電用水配管、若しくは、医薬品の製造工程、半導体素子又は液晶、より好ましくは半導体素子の製造工程における洗浄などの湿式処理工程で用いられる超純水の輸送配管であることが好ましい。当該半導体素子としても、より高い集積度を有するものが好ましく、具体的には、最小線幅65nm以下の半導体素子の製造工程で用いられることがより好ましい。半導体製造に使用される超純水の品質等に関する規格としては、例えばSEMI F75が挙げられる。 The ultrapure water piping material of the embodiment of the present invention is preferably used as water piping for nuclear power generation, where the required quality of ultrapure water is particularly strict, or as ultrapure water transport piping used in pharmaceutical manufacturing processes, or in wet processing processes such as cleaning in the manufacturing process of semiconductor devices or liquid crystals, more preferably semiconductor devices. The semiconductor devices in question are preferably those with a higher degree of integration, and more specifically, are more preferably used in the manufacturing process of semiconductor devices with a minimum line width of 65 nm or less. Examples of standards related to the quality of ultrapure water used in semiconductor manufacturing include SEMI F75.
また、本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材はポリエチレン系樹脂層を有しているため、施工性に優れる。たとえば、比較的低温で、バット(突合せ)融着接合やEF(電気融着)接合といった融着施工を容易に行うことができる。 Furthermore, because the ultrapure water piping material according to the embodiment of the present invention has a polyethylene resin layer, it is easy to work with. For example, fusion work such as butt fusion welding and EF (electrofusion) welding can be easily performed at relatively low temperatures.
[超純水用配管材の製造]
本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材は、配管材の内表面10a、11a、31a~35a、42aを形成するポリエチレン系樹脂層21の主成分であるポリエチレン系樹脂、および必要に応じて外側の被覆樹脂層22を構成する被覆樹脂をそれぞれ用意し、各層の厚さが所定の厚さになるように共押出成形することにより製造することができる。本発明にかかる実施の形態の超純水用配管材はポリエチレン系樹脂製であるため、安価に製造することができる。
[Manufacturing piping materials for ultrapure water]
The piping material for ultrapure water according to the embodiment of the present invention can be manufactured by preparing a polyethylene resin, which is the main component of the polyethylene resin layer 21 that forms the inner surfaces 10a, 11a, 31a to 35a, and 42a of the piping material, and, if necessary, a coating resin that forms the outer coating resin layer 22, and co-extrusion molding the layers so that each layer has a predetermined thickness. Because the piping material for ultrapure water according to the embodiment of the present invention is made of a polyethylene resin, it can be manufactured inexpensively.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1~5][比較例1~3]
以下材料を用意し、以下の評価を行なった。
(酸化防止剤)
Irganox1010 (BASFジャパン社製)
Irganox1330 (BASFジャパン社製)
図5は、Irganox1010の構造式を示す図である。図6は、Irganox1330の構造式を示す図である。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Examples 1 to 5] [Comparative Examples 1 to 3]
The following materials were prepared and evaluated as follows:
(antioxidant)
Irganox 1010 (manufactured by BASF Japan)
Irganox 1330 (manufactured by BASF Japan)
Figure 5 shows the structural formula of Irganox 1010. Figure 6 shows the structural formula of Irganox 1330.
実施例1
(1)チーグラー触媒によるポリエチレン系樹脂の連続重合
(固体触媒成分の調製)
直径が10mmの磁性ボール約700個を入れた内容積が1Lのポット(粉砕用容器)に窒素雰囲気で市販のマグネシウムエチラート(平均粒径860μm)20g、粒状の三塩化アルミニウム1.66g及びジフェニルジエトキシシラン2.72gを入れた。これらを振動ボールミルを用い、振幅が6mm及び振動数が30Hzの条件で3時間共粉砕を行った。共粉砕後、内容物を窒素雰囲気下で磁性ボールと分離した。
Example 1
(1) Continuous polymerization of polyethylene resin using Ziegler catalyst (preparation of solid catalyst component)
A 1 L pot (milling vessel) containing approximately 700 10 mm diameter magnetic balls was charged with 20 g of commercially available magnesium ethylate (average particle size 860 μm), 1.66 g of granular aluminum trichloride, and 2.72 g of diphenyldiethoxysilane in a nitrogen atmosphere. These were co-milled using a vibrating ball mill at an amplitude of 6 mm and a frequency of 30 Hz for 3 hours. After co-milling, the contents were separated from the magnetic balls in a nitrogen atmosphere.
以上のようにして得られた共粉砕生成物5g及び20mlのn-ヘプタンを200mlの三つ口フラスコに加えた。撹拌しながら室温において10.4mlの四塩化チタンを滴下し、90℃まで昇温し、90分間撹拌を続けた。次いで、反応系を冷却した後、上澄み液を抜き取り、n-ヘキサンを加えた。この操作を3回繰り返した。得られた淡黄色の固体を50℃にて減圧下で6時間乾燥を行って、固体触媒成分を得た。 5 g of the co-ground product obtained in this manner and 20 ml of n-heptane were added to a 200 ml three-necked flask. 10.4 ml of titanium tetrachloride was added dropwise at room temperature while stirring, and the mixture was heated to 90°C and stirred for 90 minutes. The reaction system was then cooled, the supernatant liquid was removed, and n-hexane was added. This procedure was repeated three times. The resulting pale yellow solid was dried at 50°C under reduced pressure for 6 hours to obtain a solid catalyst component.
(ポリエチレン系樹脂組成物の製造)
内容積100Lの第1の重合液体充填ループ型反応器に脱水精製したイソブタンを63L/hr、トリイソブチルアルミニウムを20g/hr、前記固体触媒を3.6g/hrの速度で、さらにエチレンを7kg/hrの速度で連続的に供給、更に目標のMFR21.6・コモノマー含有量となる様、水素(MFRのコントロール)とコモノマーとして1-ヘキセン(密度のコントロール)を加え、85℃、重合圧力4.3MPa、平均滞留時間0.9hrの条件下でエチレンと1-ヘキセンとの共重合を行った。重合反応生成物の一部を採取し物性を測定した結果、MFR21.6は0.3g/10分、密度は0.924g/cm3であった。
(Production of polyethylene resin composition)
Dehydrated and purified isobutane was continuously fed into a 100 L first polymerization liquid-packed loop reactor at a rate of 63 L/hr, triisobutylaluminum at a rate of 20 g/hr, the solid catalyst at a rate of 3.6 g/hr, and ethylene at a rate of 7 kg/hr. Hydrogen (to control MFR) and 1-hexene as a comonomer (to control density) were also added to achieve the target MFR of 21.6 and comonomer content. Copolymerization of ethylene and 1-hexene was carried out under conditions of 85°C, polymerization pressure of 4.3 MPa, and average residence time of 0.9 hr. A portion of the polymerization reaction product was sampled and its physical properties were measured, revealing an MFR of 21.6 , a density of 0.924 g/cm3, and a polymerization pressure of 4.3 MPa .
次いで、第一工程重合生成物を含むイソブタンスラリーをそのまま内容積200Lの第二工程反応器に全量導入し、触媒を追加することなく、イソブタンを40L/hr、エチレンを7kg/hr、85℃、重合圧力4.2MPa、平均滞留時間0.9hrの条件下で第二工程の重合を行った。この第二工程では第一工程と実質的に同じ重合体を製造するよう、水素、1-ヘキセンを供給した。第二工程後の重合反応生成物の一部を採取し物性を測定した結果、MFR21.6は0.3g/10分、密度は0.922g/cm3であった。 Next, the entire isobutane slurry containing the polymerization product of the first step was introduced as it was into a second step reactor having an internal volume of 200 L, and the second step polymerization was carried out under the conditions of isobutane at 40 L/hr, ethylene at 7 kg/hr, 85°C, polymerization pressure of 4.2 MPa, and average residence time of 0.9 hr, without adding any catalyst. In this second step, hydrogen and 1-hexene were supplied so as to produce substantially the same polymer as in the first step. A portion of the polymerization reaction product after the second step was sampled and its physical properties were measured, resulting in an MFR of 21.6 , a density of 0.3 g/10 min, and a density of 0.922 g/cm 3 .
次いで、第二工程重合生成物を含むイソブタンスラリーをそのまま400Lの第三工程反応器に全量導入し、触媒および1-ヘキセンを追加することなく、イソブタンを87L/hr、エチレンを18kg/hrを連続的に供給し、更に目標とするMFR21.6になるよう水素を供給、90℃、重合圧力4.1MPa、平均滞留時間1.5hrの条件下で第三工程の重合を行った。第三工程反応器から排出されたポリエチレン系重合体を乾燥させ、得られた重合パウダーに所定の添加剤を加え溶融混練したポリエチレン系樹脂組成物を測定したところ、MFR21.6は19g/10分、密度は0.950g/cm3であった。なお、第一工程および第二工程で製造された重合体(高分子量成分)の割合はともに20重量%であった。 Next, the entire isobutane slurry containing the second step polymerization product was introduced directly into a 400 L third step reactor, and without adding any catalyst or 1-hexene, isobutane was continuously fed at 87 L/hr and ethylene at 18 kg/hr. Hydrogen was further fed so as to achieve a target MFR of 21.6 , and the third step polymerization was carried out under conditions of 90°C, a polymerization pressure of 4.1 MPa, and an average residence time of 1.5 hr. The polyethylene polymer discharged from the third step reactor was dried, and the resulting polymer powder was melt-kneaded with predetermined additives to produce a polyethylene resin composition. Measurements showed an MFR of 21.6 , 19 g/10 min, and a density of 0.950 g/cm 3. The proportions of the polymers (high molecular weight components) produced in both the first and second steps were 20 wt %.
一方、第三工程で製造される低分子量成分のポリエチレン系重合体のMFRは、第三工程の重合条件で別途重合することにより求め、MFRが150g/10分であった。また、第三工程で製造される低分子量成分のポリエチレン系重合体の密度は、第三工程後の密度と第二工程後の密度に重量%に関する加成性が成り立つことを使い求め、0.970g/cm3であった。結果を(表1)に示す。 On the other hand, the MFR of the polyethylene polymer of the low molecular weight component produced in the third step was determined by separately polymerizing it under the polymerization conditions of the third step, and was found to be 150 g/10 min. Furthermore, the density of the polyethylene polymer of the low molecular weight component produced in the third step was determined to be 0.970 g/ cm3 , using the fact that the density after the third step and the density after the second step are additivity-based in terms of weight percent. The results are shown in Table 1.
実施例2、3、比較例1~3は実施例1と同様の製造方法にて、水素の供給量、1-セキセンの供給量、各成分の重合割合を所定のMFR、密度となるよう調整した。 For Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 3, the same production method as in Example 1 was used, but the amount of hydrogen supplied, the amount of 1-hexene supplied, and the polymerization ratio of each component were adjusted to achieve the desired MFR and density.
実施例4、実施例5
(2)チーグラー触媒によるポリエチレン系樹脂の単独重合
<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。
Examples 4 and 5
(2) Homopolymerization of polyethylene resin using Ziegler catalyst <Production of Ziegler catalyst>
20 g of commercially available magnesium ethoxide, 1.64 g (12.3 mmol) of granular aluminum trichloride, and 2.40 g (8.81 mmol) of diphenyldiethoxysilane were co-ground to obtain 10.0 g of the co-ground product, to which 40 ml of heptane and 10.0 g (52.7 mmol) of titanium tetrachloride were added dropwise at room temperature, the mixture was heated to 90° C., and stirring was continued for 90 minutes. Washing with hexane at room temperature yielded 15.6 g of a solid catalyst.
<ポリエチレン系樹脂(中分子量成分、低分子量成分)の製造>
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を仕込み、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することにより1時間重合を継続した。こうしてMFR100g/10min、密度0.969g/cm3のエチレン重合体を得た。また、水素量以外同様の操作をし、MFR0.2g/10min、密度0.940g/cm3のエチレン重合体、MFR150g/10min、密度0.969g/cm3のエチレン重合体をそれぞれ得た。
(3)メタロセン触媒によるポリエチレン系樹脂の単独重合
<Production of polyethylene resin (medium molecular weight component, low molecular weight component)>
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. Hydrogen was then further charged, and 20 mg of solid catalyst was introduced under pressure with ethylene. Polymerization was continued for 1 hour while maintaining the ethylene partial pressure. Thus, an ethylene polymer having an MFR of 100 g/10 min and a density of 0.969 g/ cm3 was obtained. Furthermore, by carrying out the same procedure except for the amount of hydrogen, an ethylene polymer having an MFR of 0.2 g/10 min and a density of 0.940 g/ cm3 and an ethylene polymer having an MFR of 150 g/10 min and a density of 0.969 g/ cm3 were obtained, respectively.
(3) Homopolymerization of polyethylene resins using metallocene catalysts
<メタロセン触媒Aの製造>
十分に窒素置換した、誘導撹拌機を装着した円筒状フラスコに、平均粒径11μmのシリカ(平均粒径11μm、表面積313m2/g、細孔容積1.6cm3/g)を3g充填し、トルエンを75ml添加し、オイルバスにより75℃に加熱した。別のフラスコにメチルアルミノキサンのトルエン溶液(アルベマール社製、3.0mol-Al/L)を8.0ml分取した。ジメチルシリレンビス[1,1’-{2-(2-(5-メチル)フリル)-4-(p-イソプロピルフェニル)-インデニル}]ジルコニウムジクロリド(63.4mg、75μmol)のトルエン溶液(15ml)をメチルアルモキサンのトルエン溶液に室温で添加し、75℃に昇温した後、1時間撹拌した。次いで、75℃に加熱したシリカのトルエンスラリーに、このトルエン溶液を、撹拌しながら添加し1時間保持した。その後、23℃において攪拌しながらn-ヘキサンを175ml添加し、10分後、攪拌を停止し静置した。触媒を十分沈降させた後、上澄みを除去し、n-ヘキサンを200ml添加した。一旦攪拌した後、再度、静置し上澄みを除去した。この操作を3回繰り返して、n-ヘキサンに遊離してくる成分を除去した。更に、40℃加熱した状態で、減圧により溶媒を留去した。減圧度が0.8mmHg以下となってから、さらに15分間減圧乾燥を継続しシリカ担持メタロセン触媒Aを得た。
<Production of Metallocene Catalyst A>
A cylindrical flask equipped with an induction stirrer and thoroughly purged with nitrogen was charged with 3 g of silica having an average particle size of 11 μm (average particle size 11 μm, surface area 313 m 2 /g, pore volume 1.6 cm 3 /g), and 75 ml of toluene was added. The flask was heated to 75°C in an oil bath. An 8.0 ml aliquot of a toluene solution of methylaluminoxane (manufactured by Albemarle Corporation, 3.0 mol-Al/L) was dispensed into a separate flask. A toluene solution (15 ml) of dimethylsilylenebis[1,1'-{2-(2-(5-methyl)furyl)-4-(p-isopropylphenyl)-indenyl}]zirconium dichloride (63.4 mg, 75 μmol) was added to the toluene solution of methylalumoxane at room temperature, and the mixture was heated to 75°C and stirred for 1 hour. This toluene solution was then added with stirring to a toluene slurry of silica heated to 75°C, and the mixture was maintained for 1 hour. Thereafter, 175 ml of n-hexane was added while stirring at 23°C, and after 10 minutes, stirring was stopped and the mixture was left to stand. After the catalyst was allowed to settle sufficiently, the supernatant was removed and 200 ml of n-hexane was added. After stirring once, the mixture was again left to stand and the supernatant was removed. This operation was repeated three times to remove components liberated in the n-hexane. Furthermore, the solvent was distilled off under reduced pressure while heated to 40°C. After the degree of vacuum reached 0.8 mmHg or less, drying under reduced pressure was continued for a further 15 minutes to obtain silica-supported metallocene catalyst A.
<ファウリング防止成分Bの製造>
100mLのキシレンに、ポリエチレンイミン(分子量10,000)から誘導されたn-オクチル化ポリエチレンイミン(ポリエチレンイミンのモノマー単位当たり0.5個のn-オクチル基が導入されたもの)3gとリン酸エステル化合物であるフィチン酸1gを室温で混合、撹拌し、塩を形成させた。その後、ジオクチルスルホコハク酸エステルマグネシウム塩6gを混合し、ファウリング防止成分Bを得た。
<Production of antifouling component B>
3 g of n-octylated polyethyleneimine (in which 0.5 n-octyl groups were introduced per monomer unit of polyethyleneimine) derived from polyethyleneimine (molecular weight 10,000) and 1 g of phytic acid, a phosphate ester compound, were mixed and stirred at room temperature in 100 mL of xylene to form a salt. Then, 6 g of dioctyl sulfosuccinate magnesium salt was mixed to obtain antifouling component B.
<ポリエチレン系樹脂組成物(高分子量成分)の製造>
内容積290Lのループ型スラリー反応器に、脱水精製イソブタン115L/h、トリイソブチルアルミニウムを0.13mol/h、ファウリング防止成分Bを6ml/h供給し、反応器内の温度を80℃として、圧力を4.2MPaGに保つように反応器から間欠的に排出しながら、エチレン、1-ヘキセン、水素を供給して、重合中の液中の1-ヘキセンとエチレンのモル比が0.019、水素とエチレンのモル比が3.5×10-4になるように調節した。
<Production of polyethylene resin composition (high molecular weight component)>
A loop-type slurry reactor having an internal volume of 290 L was supplied with 115 L/h of dehydrated and purified isobutane, 0.13 mol/h of triisobutylaluminum, and 6 ml/h of antifouling component B, and the temperature inside the reactor was set to 80°C. Ethylene, 1-hexene, and hydrogen were supplied while intermittently discharging from the reactor so as to maintain the pressure at 4.2 MPaG, and the molar ratio of 1-hexene to ethylene in the liquid during polymerization was adjusted to 0.019, and the molar ratio of hydrogen to ethylene was adjusted to 3.5 × 10
次に、ヘキサンで0.3g/Lに希釈した触媒Aのヘキサンスラリーを3L/hで反応器に供給して重合を開始し、反応器内のエチレン濃度が10vol%になるようにエチレンを供給した。生成したポリエチレンはイソブタンとともに間欠的に排出され、フラッシュさせた後、製品サイロに送った。その結果、ポリエチレンは11kg/hで製造され、HLMFRは0.2g/10分であり、密度は0.922g/cm3であった。
上記製造した各ポリエチレン系樹脂組成物、及びエチレン重合体を表1に示す配合割合にてバレル温度210℃で2軸押出機を用い溶融混練し、実施例4、実施例5を得た。
Next, a hexane slurry of catalyst A diluted to 0.3 g/L with hexane was fed to the reactor at 3 L/h to initiate polymerization, and ethylene was fed so that the ethylene concentration in the reactor reached 10 vol%. The produced polyethylene was intermittently discharged together with isobutane, flashed, and then sent to a product silo. As a result, polyethylene was produced at a rate of 11 kg/h, with an HLMFR of 0.2 g/10 min and a density of 0.922 g/ cm3 .
The polyethylene resin compositions and ethylene polymers produced above were melt-kneaded in the blending ratios shown in Table 1 using a twin-screw extruder at a barrel temperature of 210° C. to obtain Examples 4 and 5.
(1)GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるMz/Mwの算出
下記条件により測定した。
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
(1) Calculation of Mz/Mw by GPC (gel permeation chromatography) Measurement was carried out under the following conditions.
Apparatus: WATERS 150C
Column: Three AD80M/S columns manufactured by Showa Denko Co., Ltd. Measurement temperature: 140°C
Concentration: 1mg/1ml
Solvent: o-dichlorobenzene
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値及びMz値を計算した後、Mz値をMw値で除してMz/Mwを算出した。
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
The molecular weight calculation and column calibration were carried out according to the following methods.
The GPC chromatography data was input into a computer at a frequency of one point per second, and data processing was carried out according to the description in Chapter 4 of "Size Exclusion Chromatography" by Sadao Mori, published by Kyoritsu Shuppansha. The Mw value and Mz value were calculated, and then the Mz value was divided by the Mw value to calculate Mz/Mw.
The column was calibrated by measuring a series of monodisperse polystyrenes manufactured by Showa Denko K.K. (S-7300, S-3900, S-1950, S-1460, S-1010, S-565, S-152, S-66.0, S-28.5, S-5.05), n-eicosane, and n-tetracontane at 0.2 mg/ml each, and a calibration curve was prepared by fitting the relationship between the elution peak time and the logarithm of the molecular weight with a fourth-order polynomial.
The molecular weight of polystyrene (MPS) was converted to the molecular weight of polyethylene (MPE) using the following formula: MPE = 0.468 × MPS
(2)FNCT(全周ノッチ式引張クリープ試験)
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の条件で作製した厚さ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ラウリル硫酸ナトリウム1%水溶液を用いた。なお、FNCTの満たすべき基準値としては、80℃、5MPaにおける破断時間100時間以上とした。
(2) FNCT (Full Notch Tensile Creep Test)
Measurements were performed at 80°C and 5 MPa in accordance with the full-circumference notched tensile creep test of JIS K6774 (1995) Appendix 1. Test specimens were cut out from compression-molded sheets with a thickness of 6 mm prepared under the conditions of JIS K6922-2 (1997) Table 2, and notched all around (test specimen thickness 6 mm, notch depth 1 mm, all around). The test solution in which the samples were immersed was a 1% aqueous solution of sodium lauryl sulfate. The standard value that the FNCT must meet was a time to failure of 100 hours or more at 80°C and 5 MPa.
(3)収縮異方率評価
ファナック社製100t射出成形機を用い、成形温度190℃、金型温度40℃、射出速度50mm/s、最大射出時間2秒、保圧66MPa、冷却時間20秒の成形条件にて1辺フィルムゲート(ゲート厚み0.2mm)の130×130×2mmの平板成形を行い、成形後、23℃・48hr放置後の平板のゲート仕上げ部から30mm下の流れ方向幅(MD)および、流れ直角方向の端辺より30mm下の幅(TD)を測定、MD/TDを算出し収縮異方率とした。なお、収縮異方性の満たすべき基準値としては、収縮異方率2.5以下とした。
(3) Shrinkage anisotropy evaluation: Using a 100-ton injection molding machine manufactured by FANUC Corporation, a 130 x 130 x 2 mm flat plate was molded with a film gate (gate thickness 0.2 mm) on one side under the following molding conditions: molding temperature 190°C, mold temperature 40°C, injection speed 50 mm/s, maximum injection time 2 seconds, dwell pressure 66 MPa, and cooling time 20 seconds. After molding, the flat plate was left at 23°C for 48 hours. The machine direction width (MD) of the flat plate was measured 30 mm below the gate finish, and the width (TD) of the flat plate was measured 30 mm below the edge of the edge perpendicular to the machine direction. The MD/TD ratio was calculated as the shrinkage anisotropy. The standard value that must be met for shrinkage anisotropy was a shrinkage anisotropy of 2.5 or less.
実施例1~5、比較例1~3として得られたポリエチレン系樹脂組成物結果と機械物性の結果を(表1).に示す。
なお、実施例1~5、比較例1~3については、樹脂成分の以外は共通とし、樹脂中のカルシウム濃度が約40ppmになるようにステアリン酸カルシウムを加え、更にフェノール系酸化防止剤としてIrganox1010を1000ppm加えた。
The results of the polyethylene resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 and the results of the mechanical properties are shown in Table 1.
In addition, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were the same except for the resin component, and calcium stearate was added so that the calcium concentration in the resin was approximately 40 ppm, and 1000 ppm of Irganox 1010 was also added as a phenolic antioxidant.
(表1)
(Table 1)
上記表に示すように、実施例1~5と比較例1~3とを対比すると、本実施の形態によるポリエチレン系樹脂組成物は実施例1~5に示すとおり、寸法安定性、耐久性のバランスが良好であることが確認された。分子量3,000,000を超える成分比率が2%超であり、且つ、分子量分布の広がりを示すMz/Mwが5.5超である比較例1、比較例2は、耐久性は良好であるものの、収縮異方率が2.5を超え収縮異方性が大きいため成形品の真円度が低くなり、継手の接続不良等が起きやすくなることが考えられる。
一方、高分子量成分の密度が0.935g/cm3以下以外は本実施の形態の特定要件を満たしている比較例3は、寸法安定性には優れるものの、α-オレフィンの共重合量が十分でないため、結果としてタイ分子存在確率が低くなり、FNCTが100時間未満となり長期使用において管材破損の懸念があると考えらる。よって、本実施の形態の特定要件を満たさないポリエチレン系樹脂組成物は、寸法安定性、耐久性のバランスが実施例1~5のポリエチレンに対して見劣りしている。(比較例1~3)
As shown in the table above, comparing Examples 1 to 5 with Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that the polyethylene resin composition according to the present embodiment has a good balance between dimensional stability and durability, as shown in Examples 1 to 5. Comparative Examples 1 and 2, in which the proportion of components with molecular weights exceeding 3,000,000 is more than 2% and the Mz/Mw, which indicates the spread of the molecular weight distribution, is more than 5.5, have good durability, but the shrinkage anisotropy exceeds 2.5, resulting in large shrinkage anisotropy, which is thought to result in low circularity of the molded article and make poor connection of joints more likely to occur.
On the other hand, Comparative Example 3, which satisfies the specific requirements of this embodiment except for the density of the high molecular weight component being 0.935 g/ cm3 or less, has excellent dimensional stability, but the amount of copolymerized α-olefin is insufficient, resulting in a low probability of tie molecule presence and an FNCT of less than 100 hours, which is thought to raise concerns about damage to the pipe material over long-term use. Thus, the polyethylene resin compositions that do not satisfy the specific requirements of this embodiment have a poorer balance between dimensional stability and durability than the polyethylenes of Examples 1 to 5. (Comparative Examples 1 to 3)
(4)ポリエチレン系樹脂組成物シートの作製
本実施例では、管形状ではなくシート形状にて各種評価を実施した。
以下の表2に示す配合に従い、ポリエチレン系樹脂ペレットを200℃・3分間熱プレスして180mm*180mm*1mmのシート状に賦形し、試験サンプルを得た。
(4) Preparation of Polyethylene Resin Composition Sheet In this example, various evaluations were carried out in a sheet form rather than a tubular form.
According to the formulation shown in Table 2 below, polyethylene resin pellets were heat-pressed at 200°C for 3 minutes to form a 180 mm x 180 mm x 1 mm sheet to obtain a test sample.
(5)カルシウム濃度評価
上記シートを切断して重量0.1gの試験片を準備した後、硝酸6mLと共にマイクロ波分解システム(CEM社製MARS6)に供与し、試験片をマイクロ波により分解した。分解後、過酸化水素1mLを添加し、さらに超純水を加えて25mLに定容した。溶液のカルシウム濃度をICP装置(SIIテクノロジー社製SPS5100)により測定し、ポリエチレン系樹脂組成物シートのカルシウム濃度を算出した。
(5) Calcium Concentration Evaluation The sheet was cut to prepare test pieces weighing 0.1 g, which were then fed into a microwave decomposition system (MARS6 manufactured by CEM) together with 6 mL of nitric acid, and the test pieces were decomposed by microwaves. After decomposition, 1 mL of hydrogen peroxide was added, and then ultrapure water was added to bring the volume to 25 mL. The calcium concentration of the solution was measured using an ICP device (SPS5100 manufactured by SII Technology), and the calcium concentration of the polyethylene resin composition sheet was calculated.
(6)カルシウム溶出量評価
上記シートを30mm×50mmにカットしたサンプルを3枚用意し、SEMI F40規格に基づく方法によってサンプルの超純水洗浄を行った後、超純水100mLと共にPFA容器に封入した。その後、PFA容器を85℃±5℃の条件で7日間静置して溶出を行った後、ICP-MS装置(アジレント・テクノロジー社製、型番Agirent7500cs)を用いてカルシウム溶出量を測定した。なお、カルシウム溶出量の満たすべき基準値としては、15μg/m2以下とした。
(6) Evaluation of calcium elution amount Three samples were prepared by cutting the above sheet into 30 mm x 50 mm pieces, and after washing the samples with ultrapure water according to the method based on the SEMI F40 standard, they were sealed in a PFA container together with 100 mL of ultrapure water. The PFA container was then left to stand at 85°C ± 5°C for 7 days to allow elution, after which the amount of calcium elution was measured using an ICP-MS device (Agilent Technologies, model number Agilent 7500cs). The standard value that must be met for the amount of calcium elution was set to 15 μg/m2 or less.
カルシウム溶出特性ついては、実施例1と同じポリエチレン系樹脂組成物を使い、カルシウム濃度、フェノール系酸化防止剤の種類を変え実施例1、実施例6~8、比較例4にて評価した。結果を(表2)に示す。 Calcium elution characteristics were evaluated in Examples 1, 6-8, and Comparative Example 4 using the same polyethylene resin composition as in Example 1, but varying the calcium concentration and type of phenolic antioxidant. The results are shown in Table 2.
(表2)
(Table 2)
上記表2に示すように、ポリエチレン系樹脂組成物シートのカルシウム濃度が100ppm以下である場合(実施例1、6~8)、カルシウム溶出量が15μg/m2を下回り、カルシウム溶出を有効に抑制できた。 As shown in Table 2 above, when the calcium concentration of the polyethylene resin composition sheet was 100 ppm or less (Examples 1, 6 to 8), the amount of calcium elution was less than 15 μg/ m2 , and calcium elution could be effectively suppressed.
一方、ポリエチレン系樹脂組成物シートのカルシウム濃度が100ppm超である場合(比較例4)、カルシウム溶出量が15μg/m2を上回った。 On the other hand, when the calcium concentration of the polyethylene resin composition sheet was more than 100 ppm (Comparative Example 4), the amount of calcium elution exceeded 15 μg/m 2 .
また、実施例1と実施例3との比較、および実施例2と実施例4との比較から示されるように、ポリエチレン系樹脂中のカルシウム濃度が同程度であっても、フェノール系酸化防止剤としてIrganox1330を添加した場合の方が、Irganox1010を添加した場合よりもカルシウム溶出量が抑制される。この要因として、以下の内容が推測される。 Furthermore, as shown by a comparison between Example 1 and Example 3, and a comparison between Example 2 and Example 4, even when the calcium concentration in the polyethylene resin is approximately the same, the amount of calcium elution is suppressed more when Irganox 1330 is added as a phenolic antioxidant than when Irganox 1010 is added. The following factors are presumed to be the causes of this.
すなわち、Irganox1010は分子中にフェノール基以外に由来する酸素を有していることから分子の極性が高く、ポリエチレン系樹脂の外へと溶出しやすい。さらに、Irganox1010はその極性の高さに起因してカルシウム成分との間に分子間力が働きやすく、Irganox1010が溶出する際にはカルシウム成分の溶出も誘発する可能性が挙げられる。このため、Irganox1010を添加した方がカルシウム成分も溶出しやすくなると考察される。 In other words, because Irganox 1010 contains oxygen in its molecules derived from sources other than phenol groups, the molecule is highly polar and is prone to leaching out of polyethylene resins. Furthermore, due to its high polarity, Irganox 1010 is prone to intermolecular forces acting between it and calcium components, and there is a possibility that when Irganox 1010 leaches out, it may also induce the leaching of calcium components. For this reason, it is believed that adding Irganox 1010 makes it easier for calcium components to leach out.
一方、Irganox1330はフェノール基以外に由来する酸素を有しておらず極性が低い分子であり、カルシウム成分の溶出には関与しないと推測される。 On the other hand, Irganox 1330 is a molecule with low polarity, containing no oxygen other than that derived from phenol groups, and is therefore presumed not to be involved in the leaching of calcium components.
以上の結果から、フェノール系酸化防止剤を添加する際は、カルシウム溶出量を低減する観点から酸化防止剤がフェノール基以外に由来する酸素を有しないことが好ましい。 Based on the above results, when adding a phenolic antioxidant, it is preferable that the antioxidant does not contain oxygen derived from anything other than phenol groups, in order to reduce the amount of calcium elution.
また、酸化防止剤として、フェノール基以外に由来する酸素を有するフェノール系酸化防止剤を用いる場合には、ポリエチレン系樹脂中のカルシウム濃度が50ppm以下が好ましいことがわかる。 Furthermore, when using a phenolic antioxidant containing oxygen derived from a group other than the phenol group as the antioxidant, it is preferable that the calcium concentration in the polyethylene resin be 50 ppm or less.
10,11 管
10a、11a 内表面
10b、11b 外表面
21 ポリエチレン系樹脂層(層の一例)
22 被覆樹脂層
10, 11 Pipes 10a, 11a Inner surface 10b, 11b Outer surface 21 Polyethylene resin layer (an example of a layer)
22 Coating resin layer
Claims (6)
特性(1):温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(MFR21.6)が6g/10分以上25g/10分以下である。
特性(2):密度が0.946g/cm3以上0.960g/cm3以下である。
特性(3):GPCで測定される分子量分布において、分子量分布の広さを示す指標であるMz/Mwが2.5以上5.5以下である。
特性(4):前記ポリエチレン系樹脂組成物に含まれるカルシウム濃度が100ppm以下である。
特性(5):高分子量成分としてMFR21.6が0.2g/10分以上1.0g/10分以下、密度が0.910g/cm3以上0.935g/cm3以下となるエチレンの単独重合体、又はエチレンと炭素数3~12のα-オレフィンとの共重合体を20重量%以上50重量%以下含んでいる。
特性(6):GPCで測定される分子量分布において、分子量3,000,000以上の成分が全体の2%以下である。 A polyethylene-based resin composition for use in a piping material for ultrapure water, the polyethylene-based resin composition comprising a polyethylene-based resin and an antioxidant, wherein the antioxidant is 3,3',3'',5,5',5''-hexa-tert-butyl-a,a',a''-(mesitylene-2,4,6-triyl)tri-p-cresol, and the polyethylene-based resin composition for use in a piping material for ultrapure water satisfies the following properties (1) to (6):
Property (1): The melt flow rate (MFR 21.6 ) at a temperature of 190° C. and a load of 21.6 kg is 6 g/10 min or more and 25 g/10 min or less.
Property (2): Density is 0.946 g/cm 3 or more and 0.960 g/cm 3 or less.
Property (3): In the molecular weight distribution measured by GPC, Mz/Mw, which is an index showing the breadth of the molecular weight distribution, is 2.5 or more and 5.5 or less.
Property (4): The calcium concentration contained in the polyethylene resin composition is 100 ppm or less.
Property (5): The high molecular weight component contains 20% by weight or more and 50% by weight or less of an ethylene homopolymer or a copolymer of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, the copolymer having an MFR 21.6 of 0.2 g/ 10 min or more and 1.0 g/10 min or less and a density of 0.910 g/cm 3 or more and 0.935 g/cm 3 or less.
Property (6): In the molecular weight distribution measured by GPC, components having a molecular weight of 3,000,000 or more account for 2% or less of the total.
請求項1に記載の超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物。 The time to fracture in FNCT (measured at 80°C and 5 MPa) is 100 hours or more.
The polyethylene resin composition for use as a piping material for ultrapure water according to claim 1.
請求項1または2に記載の超純水用配管材用ポリエチレン系樹脂組成物。 Substantially free of light stabilizers
The polyethylene resin composition for use as a piping material for ultrapure water according to claim 1 or 2 .
請求項4に記載の超純水用配管材。 The thickness of the layer containing a polyethylene resin as a main component is 0.3 mm or more.
The piping material for ultrapure water according to claim 4 .
請求項4に記載の超純水用配管材。
The thickness of the layer containing a polyethylene resin as a main component is 2.0 mm or less.
The piping material for ultrapure water according to claim 4 .
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