【発明の詳細な説明】
本発明は架橋ポリオレフイン成形品の製造方法
に関し、詳しくは作業性ならびに安全性にすぐれ
るとともに、経済性にすぐれ、しかも複雑な形状
を有する美麗かつ良質な成形品を容易に得ること
のできる架橋ポリオレフイン成形品の製造方法に
関する。
一般にポリオレフインの成形品は耐熱性、耐衝
撃性等において問題を有するため、従来からこれ
らの物性を改善する目的で様々な方法によりポリ
オレフインを架橋することが行なわれている。
最も広く知られている方法として、有機過酸化
物を添加して加熱する方法があるが、この方法で
はポリオレフインの混練および成形時、有機過酸
化物の熱分解温度に近い温度で行なうため、急激
な架橋によるトラブルが発生しやすく、極めて厳
しい温度制御を必要とする。また、近年ガンマ線
や電子線のような電離性放射線を利用する方法が
提案されている。しかしながらこの方法では、利
用する装置が高価であつて、取扱いが一般的でな
く、人体への危険性も高いという問題があり、さ
らに複雑な形状の成形物に適用しがたいという欠
点がある。
このように現在までのところ、作業性良く安全
にかつ簡単な設備にてポリオレフインを架橋、成
形する方法については未だ知られていない。
そこで本発明者らは、上記従来技術の欠点を克
服したすぐれた方法を開発すべく鋭意研究を重ね
た。その結果、ポリオレフインをまずオゾン処理
し、その後に架橋助剤を加て熱時成形することに
より目的を達成しうることを見出し、本発明を完
成した。
すなわち本発明は、ポリオレフインにオゾンを
接触させ、次いで架橋助剤を添加し、しかる後に
熱時成形することを特徴とする架橋ポリオレフイ
ン成形品の製造方法を提供するものである。
本発明の方法に用いるポリオレフインは、特に
制限はなく様々なものをあげることができる。具
体的には中、低密度ポリエチレン、高密度ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレンあるいはプロ
ピレンを主成分とする共重合体およびこれらの混
合物などがある。
本発明の方法では、まず上述の如きポリオレフ
インにオゾンを接触させてオゾン処理を行なう。
このオゾン処理はポリオレフインを活性化して、
後に行なう熱時成形の際に、架橋反応が円滑に進
行するように行なうものであり、その処理条件は
特に制限はない。要するにポリオレフインがオゾ
ンと充分に接触し奴る状態で行なえばよく、具体
的には、ポリオレフインの供給された容器内にオ
ゾンを含むガス、通常はオゾン濃度0.5〜20容量
%、好ましくは1〜5容量%程度のガスを導入し
て、室温〜80℃にて0.5〜8時間程度接触させれ
ばよい。なおこの接触は、通常はポリオレフイン
の粉末にオゾン含有ガスを直接接触させることに
より行なうが、水や各種の有機溶媒中で行なうこ
ともできる。またオゾン源としては通常のオゾン
発生器を使用すればよい。
本発明の方法では、次にオゾン処理により活性
化したポリオレフインに対して架橋助剤を加え
る。この架橋助剤はポリオレフインの架橋反応を
促進するものであるため、添加後はポリオレフイ
ンと充分に混練して均一に分散させておくことが
好ましい。ここで用いることのできる架橋助剤は
特に制限はなく、使用するポリオレフインの種類
等に応じて適宜選定すればよい。具体的にはジビ
ニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、ビニル
トリエトキシシラン、トリアリルイソシアヌレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、トリ
メチロールプロパントリメタクリレート、ジアリ
ルフタレートあるいはこれらの混合物があげられ
る。またこの架橋助剤の添加量は、各種の条件に
より異なり一義的に定めることはできないが、通
常はポリオレフイン100重量部に対して架橋助剤
を0.5〜10重量部、好ましくは1〜5重量部とす
べきである。
オゾン処理されたポリオレフインに上述の架橋
助剤を加えて混練するにあたつては、通常用いら
れる混練機、例えば二軸ロール混練機、バンバリ
ーミキサー等により行なうことができる。
本発明の方法では、オゾン処理されたポリオレ
フインに架橋助剤を加えて充分に混合した後に、
所望の形状に熱時成形する。この熱時成形によつ
てポリオレフインの架橋反応が進行し、同時に所
望形状に成形され、架橋ポリオレフインの製品が
得られる。ここでは、オゾン処理により活性化さ
れたポリオレフインに、架橋助剤の存在下で熱や
圧力等の刺激が加わるために、架橋反応が成形と
並行して進行するのである。
上記の熱時成形の方法は、所望する成形品の種
類、形状等に応じて適宜定めればよく、特に制限
はない。具体的には押出成形、射出成形、中空成
形、プレス成形、発泡成形などをあげることがで
きる。また、熱時成形の際の温度は各種条件に応
じて定めるべきであるが、この成形温度を比較的
低くした場合には、成形後にアニーリング処理を
して架橋反応を完了させることが好ましい。この
アリーリング処理はポリオレフインの架橋反応の
進行状況に応じてその条件を定めればよいが、通
常は90〜120℃にて0.5〜15時間程度行なえばよ
い。
本発明の方法によれば、ポリオレフインの架橋
が成形と並行して、しかも比較的ゆるやかに進行
するため、安全性ならびに作業性にすぐれ、同時
に複雑な形状の成形品を製造することができる。
また簡易な設備にてポリオレフインの架橋ならび
に成形することができるため、経済的にも極めて
有利な方法である。
このようにして得られる架橋ポリオレフイン成
形品は、耐熱性、耐クリーブ性、耐環境応力破壊
性、耐摩耗性、低温特性、記憶効果などに優れた
もので、電線被覆、パイプ、シート、フイルムな
どの産業資材、機械、電機部品などに好適であ
る。
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。
実施例 1
高密度ポリエチレン(出光石油化学(株)製:密度
0.954g/cm3、メルトインデツクス(MI)0.9g/
10分)のパウダーを容器に入れ、これにオゾン発
生器からのオゾン含量2.1容量%のガスを連続的
に導入して、45℃で6時間接触処理を行なつた。
次いで、このオゾン処理した高密度ポリエチレン
100重量部に対してジビニルベンゼンを2重量部
添加し、二軸熱ロールにより、150℃で7分間混
練した。つぎにこの混練物を190℃においてプレ
ス成形し、肉厚1mmのシートを得た。
得られたシートより試料片を取り、これを125
℃においてパラキシレン中に8時間浸漬し、残留
ゲル分を取り出して乾燥後、坪量して不溶ゲル分
率を求めた。結果を第1表に示す。
実施例 2
実施例1において、オゾン処理時間を4時間と
し、かつジビニルベンゼンの代りにトリアリルシ
アヌレート2重量部を用いたこと以外は実施例1
と同様にして、高密度ポリエチレンの架橋を行な
つた。不溶ゲル分率についての結果を第1表に示
す。
実施例 3
実施例1においてジビニルベンゼンの代りにビ
ニルトリエトキシシラン4重量部およびジブチル
錫ジラウレート0.05重量部を添加したこと以外は
実施例1と同様にして高密度ポリエチレンの架橋
を行なつた。不溶ゲル分率についての結果を第1
表に示す。
実施例 4
低密度ポリエチレン(東洋曹達(株)製:商品名ペ
トロセン170)パウダーを容器に入れ、これにオ
ゾン含量2.1容量%のガスを容器に連続的に導入
して、45℃で低密度ポリエチレンと4時間接触処
理した。次いで、オゾン処理した低密度ポリエチ
レン100重量部に対して、トリアリルシアヌレー
ト2重量部を添加し、二軸熱ロールにより140℃
で7分間混練した。
次に、この混練物を160℃においてプレス成形
し、肉厚1mmのシートを得た。
得られたシートより試料片を取出し、これを
105℃においてキシレン中に8時間浸漬し、残留
ゲル分を取出して乾燥し、坪量して不溶ゲル分率
を求めた。結果を第1表に示す。
実施例 5
ポリプロピレン(出光石油化学(株)製:密度0.90
g/cm3、MI2.5g/10分)のパウダーを容器に入
れ、これにオゾン含量2.1容量%のガスを連続的
に導入して、2時間接触処理した。ついで、オゾ
ン処理したポリプロピレン100重量部に対して、
ジビニルベンゼン2重量部を添加し、ラボプラス
ミルを用いて200℃で10分間混練した。次にこの
混練物を220℃においてプレス成形し、肉厚1mm
シートを得た。
得られたシートから試料片を取出し、これを
135℃においてデカリン中で8時間浸漬し、残留
ゲル分を取出して、乾燥し、坪量して不溶ゲル分
率を求めた。結果を第1表に示す。
比較例 1
実施例1と同様の高密度ポリエチレン100重量
部に対して、ジクミルパーオキサイドを2重量部
添加し、150℃において二軸熱ロールで混練した。
混練開始後、3分間で高密度ポリエチレンが架橋
して混練不可能になつた。
この架橋した高密度ポリエチレンの細片につ
き、実施例1と同様にして不溶ゲル分率を求め
た。結果を第1表に示す。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing crosslinked polyolefin molded products, and more specifically, it has excellent workability and safety, is economical, and can easily produce beautiful and high-quality molded products with complex shapes. The present invention relates to a method for producing a crosslinked polyolefin molded article that can be obtained. Polyolefin molded articles generally have problems in heat resistance, impact resistance, etc., and thus polyolefins have been crosslinked by various methods for the purpose of improving these physical properties. The most widely known method is to add an organic peroxide and heat it, but in this method, the polyolefin is kneaded and molded at a temperature close to the thermal decomposition temperature of the organic peroxide, so it is rapidly heated. Problems due to crosslinking are likely to occur, and extremely strict temperature control is required. Furthermore, in recent years, methods using ionizing radiation such as gamma rays and electron beams have been proposed. However, this method has problems in that the equipment used is expensive, handling is not common, and there is a high risk to the human body, and furthermore, it is difficult to apply to molded products of complicated shapes. Thus, to date, there is still no known method for crosslinking and molding polyolefins with good workability, safety, and simple equipment. Therefore, the present inventors have conducted extensive research in order to develop an excellent method that overcomes the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques. As a result, it was discovered that the object could be achieved by first treating polyolefin with ozone, then adding a crosslinking aid and molding under heat, and completed the present invention. That is, the present invention provides a method for producing a crosslinked polyolefin molded article, which comprises bringing polyolefin into contact with ozone, then adding a crosslinking aid, and then hot molding. The polyolefin used in the method of the present invention is not particularly limited, and various types can be used. Specific examples include medium- and low-density polyethylene, high-density polyethylene, polypropylene, copolymers containing ethylene or propylene as a main component, and mixtures thereof. In the method of the present invention, the polyolefin as described above is first brought into contact with ozone to perform ozone treatment.
This ozone treatment activates the polyolefin,
This is carried out so that the crosslinking reaction proceeds smoothly during the subsequent hot molding, and the processing conditions are not particularly limited. In short, it is sufficient to carry out the process while the polyolefin is in sufficient contact with ozone. Specifically, the ozone-containing gas is placed in the container in which the polyolefin is supplied, and the ozone concentration is usually 0.5 to 20% by volume, preferably 1 to 5% by volume. It is sufficient to introduce gas in an amount of about % by volume and allow contact at room temperature to 80° C. for about 0.5 to 8 hours. This contact is usually carried out by directly bringing the ozone-containing gas into contact with the polyolefin powder, but it can also be carried out in water or various organic solvents. Further, as an ozone source, a normal ozone generator may be used. In the method of the present invention, a crosslinking aid is then added to the polyolefin activated by ozone treatment. Since this crosslinking aid promotes the crosslinking reaction of the polyolefin, it is preferable to sufficiently knead it with the polyolefin after addition to uniformly disperse it. The crosslinking aid that can be used here is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of polyolefin used. Specific examples include divinylbenzene, triallyl cyanurate, vinyltriethoxysilane, triallyl isocyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, diallyl phthalate, or mixtures thereof. The amount of the crosslinking aid added varies depending on various conditions and cannot be determined unambiguously, but it is usually 0.5 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the polyolefin. Should be. The above-mentioned crosslinking aid is added to the ozone-treated polyolefin and kneaded by a commonly used kneader, such as a twin-roll kneader, a Banbury mixer, or the like. In the method of the present invention, after adding a crosslinking aid to the ozonated polyolefin and thoroughly mixing it,
Hot mold into desired shape. Through this hot molding, the crosslinking reaction of the polyolefin progresses, and at the same time it is molded into a desired shape, yielding a crosslinked polyolefin product. Here, stimulation such as heat and pressure is applied to the polyolefin activated by ozone treatment in the presence of a crosslinking aid, so that the crosslinking reaction proceeds in parallel with the molding. The above hot forming method may be appropriately determined depending on the type, shape, etc. of the desired molded product, and is not particularly limited. Specifically, extrusion molding, injection molding, blow molding, press molding, foam molding, etc. can be mentioned. Further, the temperature during hot molding should be determined according to various conditions, but when the molding temperature is relatively low, it is preferable to perform an annealing treatment after molding to complete the crosslinking reaction. The conditions for this aryling treatment may be determined depending on the progress of the crosslinking reaction of the polyolefin, but it is usually carried out at 90 to 120°C for about 0.5 to 15 hours. According to the method of the present invention, the crosslinking of the polyolefin proceeds relatively slowly in parallel with the molding, so that it is excellent in safety and workability, and at the same time, it is possible to manufacture molded products with complex shapes.
Furthermore, since the polyolefin can be crosslinked and molded using simple equipment, it is an extremely advantageous method economically. The cross-linked polyolefin molded products obtained in this way have excellent heat resistance, cleaving resistance, environmental stress fracture resistance, abrasion resistance, low temperature properties, memory effect, etc., and can be used as wire coatings, pipes, sheets, films, etc. Suitable for industrial materials, machinery, electrical parts, etc. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 High-density polyethylene (manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.: Density
0.954g/cm 3 , melt index (MI) 0.9g/
10 minutes) was placed in a container, and a gas with an ozone content of 2.1% by volume from an ozone generator was continuously introduced into the container, and contact treatment was performed at 45° C. for 6 hours.
Next, this ozone-treated high-density polyethylene
2 parts by weight of divinylbenzene was added to 100 parts by weight, and the mixture was kneaded at 150°C for 7 minutes using twin-screw heated rolls. Next, this kneaded product was press-molded at 190°C to obtain a sheet with a wall thickness of 1 mm. Take a sample piece from the obtained sheet and place it at 125
The sample was immersed in paraxylene at ℃ for 8 hours, the remaining gel was removed, dried, and the basis weight was determined to determine the insoluble gel fraction. The results are shown in Table 1. Example 2 Example 1 except that the ozone treatment time was 4 hours and 2 parts by weight of triallyl cyanurate was used instead of divinylbenzene.
High-density polyethylene was crosslinked in the same manner. The results regarding the insoluble gel fraction are shown in Table 1. Example 3 High-density polyethylene was crosslinked in the same manner as in Example 1 except that 4 parts by weight of vinyltriethoxysilane and 0.05 parts by weight of dibutyltin dilaurate were added instead of divinylbenzene. The results regarding the insoluble gel fraction are
Shown in the table. Example 4 Low-density polyethylene powder (manufactured by Toyo Soda Co., Ltd., trade name Petrocene 170) was placed in a container, and a gas containing 2.1% ozone by volume was continuously introduced into the container to form low-density polyethylene at 45°C. Contact treatment was carried out for 4 hours. Next, 2 parts by weight of triallyl cyanurate was added to 100 parts by weight of ozone-treated low-density polyethylene, and the mixture was heated at 140°C using a biaxial heating roll.
The mixture was kneaded for 7 minutes. Next, this kneaded product was press-molded at 160°C to obtain a sheet with a wall thickness of 1 mm. Take out a sample piece from the obtained sheet and
It was immersed in xylene at 105°C for 8 hours, the remaining gel content was removed, dried, and the basis weight was determined to determine the insoluble gel fraction. The results are shown in Table 1. Example 5 Polypropylene (manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.: density 0.90
g/cm 3 , MI 2.5 g/10 minutes) was placed in a container, and a gas containing 2.1% by volume of ozone was continuously introduced into the container, and contact treatment was carried out for 2 hours. Then, for 100 parts by weight of ozone-treated polypropylene,
Two parts by weight of divinylbenzene were added, and the mixture was kneaded at 200°C for 10 minutes using a Labo Plus Mill. Next, this kneaded material was press-molded at 220℃, and the wall thickness was 1 mm.
Got a sheet. Take out a sample piece from the obtained sheet and
It was immersed in decalin at 135°C for 8 hours, the remaining gel content was taken out, dried, and the basis weight was determined to determine the insoluble gel fraction. The results are shown in Table 1. Comparative Example 1 2 parts by weight of dicumyl peroxide was added to 100 parts by weight of the same high-density polyethylene as in Example 1, and the mixture was kneaded at 150°C with a twin-axial hot roll.
Three minutes after the start of kneading, the high-density polyethylene became crosslinked and became impossible to knead. The insoluble gel fraction was determined in the same manner as in Example 1 for this crosslinked high-density polyethylene strip. The results are shown in Table 1. 【table】