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| 名前 | |
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| その他の名前
ポリブテン-1、ポリ(1-ブテン)、PB-1
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| 識別子 | |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.111.056 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| （C4H8 ）n | |
| 密度 | 0.95 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 135 °C (275 °F; 408 K) [1] |
| 関連化合物 | |
関連化合物
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1-ブテン（モノマー） |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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ポリブチレン（ポリブテン-1、ポリ(1-ブテン)、PB-1）は、化学式(CH 2 CH(Et)) nのポリオレフィンまたは飽和ポリマーです。ポリブテンと混同しないでください。PB-1は主に配管に使用されます。[2]
生産
ポリブチレンは、担持チーグラー・ナッタ触媒を用いた1-ブテンの重合によって製造されます。
触媒
アイソタクチック PB-1 は、2 種類の不均一Ziegler–Natta 触媒を使用して商業的に生産されています。[3]最初のタイプの触媒には、固体プレ触媒、δ 結晶形態の TiCl 3、および Al(C 2 H 5 ) 3などの有機アルミニウム共触媒の溶液の 2 つの成分が含まれています。2 番目のタイプのプレ触媒は担持されています。触媒の有効成分は TiCl 4で、担体は微結晶 MgCl 2です。これらの触媒には、エステルまたはエーテルのクラスに属する有機化合物である特殊な改質剤も含まれています。プレ触媒は、有機アルミニウム化合物と他の種類の有機または有機金属改質剤の組み合わせによって活性化されます。担持触媒の 2 つの最も重要な技術的利点は、生産性が高く、標準的な重合条件下で 70～80 °C で生成される結晶性アイソタクチックポリマーの割合が高いことです。[4] [5] [6]
特徴
PB-1 は、高分子量の線状、アイソタクチック、半結晶性のポリマーです。PB-1 は、従来のポリオレフィンの典型的な特性とテクニカルポリマーの特定の特性を兼ね備えています。
PB-1 は、純粋または強化樹脂として適用すると、金属、ゴム、エンジニアリングポリマーなどの材料を置き換えることができます。また、ポリプロピレンやポリエチレンなどの他のポリオレフィンの特性を変更するブレンド要素として相乗的に使用されます。その特定の特性により、主に圧力配管、フレキシブル包装、給湯器、コンパウンド、ホットメルト接着剤に使用されます。
PB-1は190℃以上に加熱すると、圧縮成形、射出成形、中空部品への吹き込み、押し出し、溶接が容易になります。応力による割れが発生しにくいです。[疑わしい–議論する] PB-1は結晶構造と高分子量のため、静水圧に対する耐性が優れており、高温でもクリープが非常に少ないです。[7]柔軟で、衝撃に強く、弾性回復が良好です。[3] [8]
アイソタクチックポリブチレンは3つの異なる形態で結晶化する。溶液からの結晶化では融点が106.5℃の形態IIIが得られる。溶融物から冷却すると融点が124℃、密度が0.89 g/cm 3の形態IIが得られる。室温では融点が135℃、密度が0.95 g/cm 3の形態Iに自発的に変化する。[1]
PB-1は一般に洗剤、油、脂肪、酸、塩基、アルコール、ケトン、脂肪族炭化水素、高温極性溶液（水を含む）などの化学物質に耐性があります。[3]ポリスルホンやポリアミド6/6などの他のポリマーに比べて、芳香族炭化水素や塩素化炭化水素、酸化酸に対する耐性が低くなります。[7]その他の特徴としては、優れた湿潤摩耗耐性、容易な溶融流動性（せん断流動化）、充填剤の良好な分散などがあります。ポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、熱可塑性エラストマーと互換性があります。
いくつかの特性: [7]
- 弾性率290～295 MPa
- 引張強度36.5 MPa
- 分子量 725,000 (g/mol)
- 結晶度48～55%
- 吸水率 <0.03%
- ガラス転移温度–25～–17℃ [3] [7]
- 熱伝導率0.22 W/(m·K)
応用分野
配管システム
PB-1の主な用途は、温水および冷水の飲料水配給、事前断熱地域暖房ネットワーク、表面暖房および冷却システム用のフレキシブル圧力配管システムです。ISO 15876はPB-1配管システムの性能要件を定義しています。[9] PB-1の最も注目すべき特性は、溶接性、耐熱性、柔軟性、および高い静水圧耐性です。この材料は、最小必要強度（MRS）が12.5 MPaのPB 125に分類できます。その他の特徴としては、低騒音伝達、低線熱膨張、腐食および石灰化がないことが挙げられます。
PB-1配管システムは北米では販売されなくなりました（下記「集団訴訟と建築基準法の承認使用からの除外」を参照）。ヨーロッパとアジアでの全体的な市場シェアはかなり小さいですが、PB-1配管システムは近年着実に成長しています。クウェート、イギリス、韓国、スペインなどの特定の国内市場では、PB-1配管システムは強い地位を占めています。[8]
プラスチック包装
PB-1 グレードは、さまざまな用途や変換技術 (インフレーションフィルム、キャストフィルム、押し出しコーティング) 向けに市販されています。主な用途分野は 2 つあります。
- 剥がすことができ、開けやすい包装。主にポリエチレンのブレンド成分として PB-1 を使用し、剥がす強度と剥がす品質を調整します。主に食品消費者向け包装および医療用包装に使用されます。
- 高速包装ポリプロピレンベースのフィルムのシール開始温度 (SIT) を下げます。PB-1 をポリプロピレンにブレンドすると、65 °C という低いヒートシール温度が達成でき、広いシール範囲と優れた光学フィルム特性を維持できます。
ホットメルト接着剤
PB-1は、幅広い粘着付与樹脂と互換性があります。高い凝集力と接着力を提供し、結晶化速度が遅いため、接着剤の「オープンタイム」（最大30分）を調整するのに役立ちます。接着剤の熱安定性と粘度を向上させます。[10]
配合とマスターバッチ
PB-1 は、70% を超える非常に高い充填剤負荷を受け入れます。低融点と組み合わせることで、ハロゲンフリーの難燃性複合材に使用したり、感熱顔料のマスターバッチキャリアとして使用したりできます。PB-1 は他のポリオレフィンに容易に分散し、低濃度では、トルクを低減したり、スループットを向上したりする加工助剤として機能します。
断熱
PB-1は発泡することができる。[11] PB-1フォームを断熱材として使用すると、サンドイッチ構造の材料の数が1つに減り、リサイクルが容易になるため、地域暖房パイプにとって大きな利点がある。[12]
その他のアプリケーション
その他の用途としては、家庭用給湯器、電気絶縁材、圧縮包装、電線およびケーブル、靴底、ポリオレフィン改質（熱接着、硬質化合物の柔らかさと柔軟性の向上、軟質化合物の耐熱性と圧縮永久歪みの向上）などがあります。
環境寿命
PB-1製の配管および暖房システムは、ヨーロッパとアジアで30年以上使用されています。1970年代初頭のドイツとオーストリアでの地域暖房および床暖房システムの最初の参考プロジェクトは、現在も稼働しています。[8]
一例として、ウィーン地熱プロジェクト（1974年）におけるPB-1パイプの設置が挙げられます。このプロジェクトでは、54℃の温度と10バールの圧力で腐食性の高い地熱水が供給されています。同じ施設内の他のパイプ材料は破損または腐食したため、その間に交換されました。[8]
国際規格では、温水用途に使用されるPB-1製のパイプの最低性能要件を定めています。標準化された外挿法では、70℃、10barで50年以上の寿命が予測されています。[8]
集団訴訟と建築基準法の承認使用からの除外
ポリブチレン配管は、1978年から1997年頃に米国で建設された数百万軒の住宅で使用されていました。漏水や配管破損の問題により、コックス対シェル石油の集団訴訟が起こされ、10億ドルで和解しました。[13] [14]漏水は、塩素処理された水にさらされたポリブチレンの劣化に関連していました。[15]
ポリブチレン製水道管は米国の建築基準法ではもはや認められておらず、カナダと米国の両方で集団訴訟の対象となっている[ 16] [17] [18]。 1995年のカナダ国家配管基準では、再循環配管を除いてポリブチレン配管が使用可能とされていた。この配管は、2005年の規格発行で使用可能リストから削除された。[19]
オーストラリアでは2023年3月、鉱山・産業規制・安全省が、 2019年から2020年に建設され、特定のブランドのポリブチレン配管を使用していたオーストラリアの住宅が、報告された水漏れの重大さから調査の対象になったと報告した。[20] [21]
水道水に塩素やクロラミン化合物が含まれていると（細菌の増殖を抑えるために意図的に添加されることが多い）、ポリブチレン配管とそれに関連するアセタール継手の内部化学構造が劣化することを示す証拠がある。[22]塩素処理水との反応は引張応力によって大幅に加速されるようで、継手、急カーブ、ねじれなどの機械的応力が最も大きい材料で最もよく見られる。材料の局所的な応力白化は、通常、ポリマーの分解を伴い、分解に先行する。極端な場合、この応力活性化化学「腐食」により、数年以内に穴が開き、漏れが生じる可能性があるが、数十年にわたって故障しないこともある。ソフト圧縮シールを備えた継手は、十分な耐用年数を提供できる。[さらに説明が必要]
水とパイプの化学反応はパイプ内部で起こるため、劣化の程度を評価することは難しい場合が多い。この問題は、事前の警告兆候なしにゆっくりとした水漏れとパイプの破裂の両方を引き起こす可能性がある。唯一の長期的な解決策は、建物全体のポリブチレン配管を完全に交換することです。[23]
参照
参考文献
- ^ abc Mark Alger、Mark SM Alger (1997)。ポリマー科学辞典。Springer。p. 398。ISBN 978-0-412-60870-4。
- ^ ケネス・S・ホワイトリー;ヘッグス、T. ジェフリー。コッホ、ハルトムート。マワー、ラルフ L.インメル、ヴォルフガング (2000)。 「ポリオレフィン」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a21_487。ISBN 978-3527306732。
- ^ abcd Charles A. Harper (2006). プラスチック技術ハンドブック: 特性と性能の完全ガイド。McGraw-Hill Professional。p. 17。ISBN 978-0-07-146068-2。
- ^ Hwo, Charles C.; Watkins, Larry K. 引き裂き強度が向上したラミネートフィルム、欧州特許出願 EP0459742、公開日 1991 年 12 月 4 日
- ^ キム・ブドゥク他(2008)米国特許 7,442,489
- ^ 清水昭彦;板倉圭介；大津 隆之；井本実（1969）。 「モノマー異性化重合。VI. TiCl 3または Al(C 2 H 5 ) 3 –TiCl 3触媒によるブテン-2 の異性化」。Journal of Polymer Science パート A: ポリマー化学。7 (11): 3119。ビブコード:1969JPoSA...7.3119S。土井：10.1002/pol.1969.150071108。
- ^ abcd Freeman, Andrew; Mantell, Susan C. ; Davidson, Jane H. (2005). 「高温塩素水中でのポリスルホン、ポリブチレン、ポリアミド 6/6 の機械的性能」.太陽エネルギー. 79 (6): 624–37. Bibcode :2005SoEn...79..624F. doi :10.1016/j.solener.2005.07.003.
- ^ abcde ポリブチレン 2006年11月30日アーカイブ、Wayback Machine
- ^ ISO 15876-1:2003 iso.org
- ^ TE ローランド (1998)。無溶剤接着剤。スミザーズ・ラプラ。 p. 35.ISBN 978-1-85957-133-0。
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- ^ Doyle Gutierrez, Lucia (2022-12-02). 多機能サンドイッチ構造への循環型経済アプローチ：地域暖房断熱パイプ用ポリマーフォーム（論文）. ハンブルク・ハーフェンシティ大学. doi :10.34712/142.35.
- ^ ヘンスラー、デボラ R.、ペース、ニコラス M.、ドンビー・ムーア、ボニータ、ギデンズ、ベス、グロス、ジェニファー、モラー、エリック K. (2000)。「ポリブチレン配管パイプ訴訟: コックス対シェル石油」。ヘンスラー、デボラ R. (編)。集団訴訟のジレンマ: 私利私欲のために公的な目標を追求。サンタモニカ、カリフォルニア州: RAND 民事司法研究所。pp. 375–98。ISBN 978-0-8330-2601-9。
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- ^ 夢物語は多くの人にとって悪夢、マイアミ・ヘラルド- 1993 年 9 月 12 日
- ^ 「DuPont USA、カナダ集団訴訟の和解」。2011年7月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年10月1日閲覧。
- ^ ポリブチレン配管パイプの漏水防止
- ^ 「ポリブチレン（ポリB）圧力水配管」（PDF）。municularaffairs.alberta.ca 。アルバータ州政府。2012年1月6日。 2019年9月9日閲覧。
- ^ 「ポリブチレン配管パイプを備えた新築住宅の所有者向け情報」(PDF) commerce.wa.gov.au 2023年3月21日。 2023年11月12日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。2023年11月12日閲覧。
- ^ Batajtis, Damian (2023年3月27日). 「オーストラリアにおけるポリブチレン配管の問題と解決策に関する包括的ガイド」. Wizard Leak Detection . 2023年11月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年11月12日閲覧。
- ^ ポリブチレンパイプとアセタール継手の故障の原因 http://www.polybutyene.com/poly.html
- ^ 「ポリブチレン配管」。PropEx.com 。 2015年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年7月17日閲覧。
さらに読む
- ダンロップ、カーソン (2003)。「ポリブチレン配管の疑わしい接続」。住宅検査の原則: 配管。シカゴ: ディアボーン住宅検査教育。pp. 84–7。ISBN 978-0-7931-7939-8。