KR0171879B1 - 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기설관의 내면라이닝용 염화비닐수지관에 관한 것으로써, 가열에 의한 온도분포에 편차가 발생해도 시공온도 범위에서 균일하며 양호한 신장율과 팽창후 관두께의 균일화와 팽창시의 버스트 발생방지와 시공성을 향상하고 시공후에 있어서 수지관 내부 비틀림을 신속히 완화하고 내진강도에도 우수한 것이 되도록 평균중합도

400∼600의 저중합 폴리염화비닐수지 40∼60중량%와 평균중합도

_H1050∼1350의 고중합 폴리염화비닐수지 60∼40중량%와의 혼합물을 주성분으로해서 이 혼합물 100중량부에 대해서 MMA계 및/또는 MBS계 개질제를 3∼25중량부 배합한 수지조성물로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관

제1도는 각종의 라이닝용 수지관의 팽창시험에 이요한 시험장치의 개요를 도시하는 단면도이다.

본 발명은 기설관의 내면라이닝용 염화비닐수지관, 더 자세히는 주로 전력배선, 통신배선 등의 케이블류의 부설용관로를 구성하는 지하 또는 건조물 몸체내에 매설된 기설관에 대하여, 그 수리, 보강 등을 위하여 내면에 나중에 삽입해서 설치되는 라이닝용 염화비닐 수지관에 관한 것이다.

상기와 같은 기설관은 오랜기간의 경과에 의한 부식, 또는 주위로부터의 외압에 기인해서, 예측하지 않았던 균열, 손상이 발생하는 일이 있다. 그리고 이러한 손상을 일으키면, 예를들면 땅속 매설관에 있어서는 지하수의 침입등으로 내부의 전력배선 등에 합선, 누전 단선 등의 사고를 일으킬 염려가 있다. 그렇지만 실제상, 예를들면 지상건조물의 지하에 매설되고, 또는 건조물 자체의 몸체내에 매설되어 있는 종류의 기설관은 그 자체를 교환하기가 시공상 곤란하다.

따라서 요즈음은 이러한 기설관의 보수, 보강을 위해 그 내측에 나중에 합성수지관을 삽입하고, 내면을 라이닝하는 라이닝공법이 주목되고 있다. 이 라이닝 공법은 일본국 특허공개 No. 1-295828호 공보에서 볼 수 있는 바와같이 보수대상으로 하는 기설관내에, 그 내경보다도 외경이 작은 열가소성 합성수지관을 가열연화상태로 해서 삽입한 후, 그 수지관내로 스팀을 도입하고 내압을 부가함으로써 수지관을 반지름 방향으로 팽창시켜서 기설관 내면에 밀착시키고, 그후 냉각매체를 이용해서 그대로 고체화시키는 것이다.

그리고, 종래의 상기와 같은 라이닝용 수지관으로는 재료비용, 내구성, 열변형특성 등의 모든 점에 비추어 일반적으로 땅속 관로 구성재료로서 널리 사용되고 있는 평균중합도 P1100∼1300 정도의 경질염화비닐 수지관의 사용이 고려되어 많이 시험사용으로 사용되어 왔다.

그런데, 이와같은 경질염화비닐 수지관을 사용하는 경우, 기설관내로 삽입후, 가열배체에 의한 가열, 가압팽창 과정에서 다음과 같은 문제가 발생됨이 인식되고 있다.

즉, 라이닝용 수지관은, 기설관 내경의 50∼95%정도에 해당하는 외경인 것이 사용되지만, 기설관내로의 삽입조작을 쉽게 하기 위해서는 비교적 소경인 것을 선택사용함이 바람직하다.

그 경우, 가열팽창시에 큰신장율을 필요로 하게 된다. 그런데, 실제상 라이닝용 염화비닐 수지내로 스팀을 도입해서 가열, 연화시킨 경우, 관내에는 불가피하게 찌꺼기가 고여서 온도가 충분히 상승하지 못하는 부분이 발생하고, 또는 기설관 내면에 밀착해 있는 부분에서 기설관 측에 열을 빼앗기는 등의 영향에 의해, 수지관의 전체에 있어서는 약 75∼95℃정도의 범위에서 온도분포의 편차가 발생한다.

물론 이 온도범위는 모두 염화비닐수지의 연화점온도(73∼75℃)이상이지만, 가열팽창시에 있어서, 원주방향으로의 신장율의 불균일이 발생하고, 결과적으로 팽창후의 관두께가 불균일하게 될 뿐만 아니라, 국부적인 과팽창 부분이 발생하고, 심하게는 관벽에 소위 버스트(burst)라고 일컬어지는 균열이 발생하는 것과 같은 문제가 있었다.

또, 라이닝용 수지관은, 라이닝시공시 가열팽창후의 냉각과정에서 열수축에 의해 반지름 방향 및 길이방향에 수축이 발생한다. 이와같은 수축에 대해서는, 관내에 압력을 가함으로써 원주방향의 수축에 대응하고, 또한 관의 양단을 고정함으로써 길이방향의 수축에 대응하는 것으로 하고 있다. 그렇지만, 이 때문에 라이닝 시공후의 수지관에는 내부비틀림이 발생하고, 내진강도, 내충격강도가 현저히 저하한다는 등의 문제도 있었다.

본 발명의 목적은, 가열에 의한 온도분포에 상기와 같은 편차가 발생해도, 시공온도 범위에서, 균일하며 양호한 신장율을 나타내며, 따라서 팽창후의 관두께의 균일화와 팽창시의 버스트의 발생방지를 도모할 수 있고, 시공성의 향상을 도모할 수 있는 라이닝용 염화비닐수지관을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 또 시공후에 있어서의 수지관 내부비틀림을 신속희 완화 내지 해소하고 내진강도에서 우수한 것으로 할 수 있는 라이닝용 염화비닐 수지관을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 여러 가지의 실험과 연구결과, 사용하는 폴리염화비닐수지로서, 종래 일반의 염화비닐수지관으로 사용되고 있는 평균중합도인 것과 비교해서, 상대적으로 낮은 특정범위의 중합도인 것을 선택하든지, 또는 서로 중합도가 특정범위의 다른 2종류의 폴리염화비닐 수지를 혼합해서 사용하는 것으로 하고, 또 개량제로 특정한 것을 선택사용함으로써, 상기 목적을 양호히 달성할 수 있음을 알아내고, 이러한 견지에서 이 발명을 완성했다.

실시예 1에 의하면, 평균종합도

600∼1050의 폴리염화비닐수지를 주성분으로하고, 이 폴리염화비닐수지 100중합부에 대해서 MMA(메틸메타크리레이터)계 및/또는 MBS(부타디엔, 스티렌, 메틸메타크리레이트)계 개량제를 3∼25중량부 배합한 수지조성불로 구성되어 이루어짐을 특징으로 하는 기설관의 내면라이닝용 염화비닐 수지관이 제공된다.

실시예 2에 의하면, 평균중합도 DP_L8400∼600의 저중합폴리염화비닐수지 40∼60중량%와, 평균중합도 DP_H1050∼1350의 고중합 폴리염화비닐수지 60∼40중량%와의 혼합물을 주성분으로 하고, 이 혼합물 100중량부에 대해서, MMA(메틸메타크리레이트)계 및/또는 MBS(부타디엔, 스티렌, 메틸메타크리레이트)계 개량제를 3∼25중량부 배합한 수지조성물로 구성되어 이루어짐을 특징으로 하는 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관이 제공된다.

본 발명에 의한 수지관은, 상기의 실시예에서 판명되는 바와같이, 기설관의 보수 등을 위한 라이닝 시공시의 시공온도범위에서, 이 범위 내에서의 온도편차에 구애받지 않고, 비교적 안정되고 양호한 신장을 특성을 나타낸다. 따라서, 스팀의 도입에 의한 가열하에 내부에서 가압해서, 팽창시킨 경우에 관의 원주방향에 다소의 온도불균일에 구애받지 않고, 균일한 신장율을 나타내며, 그리고 또 관의 두께 균일화를 도모할 수 있음과 동시에, 국부적인 과잉신장율에 의한 버스트의 발생을 방지할 수 있고, 시공시의 가열온도 조건 등의 시공조건의 편차허용범위를 확대해서 시공성을 향상시킴과 동시에 결함없는 확실한 라이닝 시공을 가능케 한다.

또, 특히 실시예 2에 의한 수지관은, 시공후에 있어서 수지관내에 발생하는 내부응력 비틀림을 비교적 단시간내에 완화 내지 해소할 수 있다.

따라서, 강도, 특히 내진강도 및 내충격강도가 뛰어난 것으로 할 수 있고, 내구성, 안전성이 우수한 라이닝 시공을 행할 수 있다.

이하, 상기 본 발명의 실시예에 관하여 다시 자세히 설명한다.

제1발명에서 사용되는 폴리염화비닐수지는, 염화비닐단량체를 단독중합시킨 것으로, 그 평균중합도 DP가 600미만의 것에서는, 강도, 특히 내충격강도(IZOD강도)가 부족하고, 라이닝용 관으로서의 충분한 실용강도를 얻을 수가 없다.

그렇지만 평균중합도 DP에서 1050을 초과하는 폴리염화비닐수지에 있어서는, 약 75∼95℃의 라이닝 시공온도 범위에서 신장율이 낮고, 특히 비교적 낮은 온도에서의 신장율이 나쁘며, 가열가압 팽창시에 관두께의 불균일이나 버스트가 발생하기 쉬운 것으로 된다.

본 발명자들의 연구결과에 의하면, 라이닝용관에 있어서 그 신장율은, 상기 시공온도범위중 가장 낮은 75℃의 가열연화상태에서, 적어도 100%이상의 신장율을 나타내는 것이 바람직하지만, 평균중합도 DP1050미만의 폴리염화비닐수지를 사용한 경우에는, 충분히 그 이상의 신장율을 나타내는 것에 대해, 예를들면, 평균중합도 1100을 초과하는 폴리염화비닐수지를 사용한 것에 있어서는, 모두 75℃의 온도하에서 70∼80%정도의 신장율을 나타냄에 그치고, 라이닝용 수지관으로서는 적합하지 않다.

본 발명에서 가장 적합한 것으로는 평균중합도

650∼950정도의 폴리염화비닐수지를 사용할 것을 장려한다.

다음에, 개질제의 배합은, 폴리염화비닐수지가 주로 신장율과 강도의 개선을 위해 필수적인 것이지만, 염화비닐용의 개질제로서 이미 알려진 각종의 물질중에서도, 특히 MMA계 및 MBS계의 개질제를 이들중의 1종 또는 2종의 배합으로 선택사용하기 위한 것이다. MMA계 개질제는 아크릴산 에스테르를 주체로하는 공중합 고무에 메틸메타크리레이트, 스티렌, 아크릴로니트릴 등의 단량체를 그래프트(Graft)중합한 다성분계 수지이고, MBS계 개질제는 부타디엔·스티렌, 메틸메타크리레이트 공중합체이다. 이들 양개질제의 1종 또는 2종 첨가 배합에 의해, 신장율, 강도개선에 소기의 효과를 실현할 수 있지만, MBS계 개질제에 있어서는 수지관의 내후성의 개선효과가 불충분하며, 이점에서 상대적으로는 MMA계 개질제를 사용하는 편이 가장 적합하다.

염화비닐수지용 개질제로서는 그외 CPE계(콜리네이트 폴리에틸렌), EVA계(에칠렌비닐 아세테이트 중합체), ABS계(아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 중합체)등이 이미 알려져 있지만, 모두 본 발명에 사용하는 상기 특정한 개질제의 사용과 비교해서, 라이징시공 온도범위에서의 신장율의 개선효과를 기대할 수 없고, 혹은 불충분한 것으로 된다.

개질제의 배합비율은, 폴리염화비닐수지 100중량부에 대해, 2중량부 미만에서는 수지관의 실용강도가 부족하고, 또 라이닝 시공온도 범위에서의 신장율의 개선효과도 불충분하다.

그렇지만 25중량부를 초과해서 첨가해도, 신장율의 개선효과, 실용강도는 그 이상의 향상을 기대할 수 없고, 오히려 강성의 저하를 초래하는 점에서 불리하다. 가장 바람직한 개질제의 배합량은, 폴리염화비닐 100 중량부에 대해, 6∼20중량부 정도이다.

그외, 본 발명에 의한 폴리염화비닐 조성물에는, 통상 첨가되는 안정제, 활제, 안료, 색제 등의 첨가가 허용되는 것은 말할필요도 없다.

이들 첨가제의 종류, 배합량 등에 대해서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 수지관제조의 일반적인 방법에 따른 것이라면 좋다. 예를들면 안정제로서는 연계, 유기석계, 금속비누, 등을 1종 혹은 2종 이상의 배합에 있어서 1.0∼3.0중량부 배합하는 것이 보통이며, 또 활제에 대해서는 0.5∼1.5중량부를 충진제로서의 산화티탄등이나 석제에 대해서는 필요에 따라서 0.5중량부 이하의 범위로 배합하면 좋다.

또, 본 발명에 관한 수지관의 제조는, 통상의 압출성형법에 따른 것이라면 좋고, 제조조건 등에 대해 어떤 특별한 제한을 받는 것이 아니다.

실시예 2는, 수지관의 주성분으로 하는 폴리염화비닐수지에, 평균중합도가 다른 2종의 폴리염화비닐수지를 배합에서 사용하는 것이다.

따라서 라이닝 시공시의 상기 시공온도범위(약 75∼95℃)에서 가급적 양호한 신장율을 갖게 하면서, 동시에 내부응력 비틀림을 단시간에 완화 내지 해소시킬 수가 있게 된다. 또한 각각의 폴리염화비닐수지의 평균중합도를 상기 범위에 규정하는 것은, 다음과 같은 이유 때문이다. 즉 상대적으로 중합도가 낮은 편인 폴리염화비닐수지 평균중합도

_L

_H

본 발명자들에 의하면 각종의 평균중합도가 다른 폴리염화비닐수지 2종류를 여러종류로 배합해 구성한 각종 혼합물에 대해서, 이들의 온도 80℃의 상태에서의 평균신장율을 측정하고, 또 응력완화 특성시험을 행한바, 결과는 하기의 표 1와 같은 상태였다.

상기 제 1 표의 결과에서 나타나는 바와같이, 본 발명의 규정범위에 2종류의 폴리염화비닐수지를 혼합한 시료 No.1∼3에서는, 이 발명의 범위에서 벗어나는 시료 No. 4,5와 비교해서, 시공온도범위중 비교적 낮은 온도인 80℃의 가열상태에서, 비교적 양호한 신장율을 나타내고, 또한 경시적인 응력잔류율도 현저히 낮은 것으로 할 수 있음이 판명된다. 서로 혼합하는 각 폴리염화비닐수지가 가장 바람직한 평균중합도 범위는, 중합도가 낮은 것으로

_L450∼550, 높은 것으로

_H1100∼1200정도이다.

상기 2종류의 폴리염화비닐수지 배합비율에 대해서는 상대적으로 평균중합도가 낮은 수지배합량이 60중량%를 초과하면 상기 시공온도범위 내에서의 균일한 신장율을 얻을 수 없다.

가장 바람직한 혼합비율로서는 중합도가 상대적으로 낮은 폴리염화비닐에서 45∼55중량%정도이다.

그외, 개량제의 배합, 및 활제, 안정제, 안료등 배합의 점에 대해서는, 상술한 실시예 1에 관한 설명과 같으므로 여기에서는 생략한다.

하기의 표 2 및 표 3에 나타내는 배합에 의한 수지조성물을 이용하고, 압출성형법에 의한 직경 123mm, 두께 4.0mm(±1%이내)의 각종 폴리염화비닐관을 제조했다.

그리고, 상기와 같이 얻어진 각종의 염화비닐수지관(P)를 제1도에서 도시하는 바와같이 내경 150mm(20%팽창관) 및 185mm(50%팽창관)의 2종류의 금속제 테스트용관(M)(기설관에 상당)에 삽입하고, 양단을 각각 스팀입구(1) 및 동출구(0)를 갖는 크램프형 마개(R)로 폐쇄한 상태에서 상기 스팀입구(1)에서 온도 111℃, 압력 0.5Kg/cm 의 스팀(S)를 압입하고, 수지관(P)를 팽창시켜서 그 외주면을 테스트용관(M)의 내주면에 밀착시키는 것으로 하고, 이 가압상태를 보전하면서 2시간 유지한 후, 압축공기로 냉각했다.

그리고, 상기 수지관(P)을 테스트용관(M)에서 빼내고, 내경 150mm의 테스트용관(M)을 사용한 시료(20%팽창관)에 대해서, 제1도 X-X부분에 있어서의 팽창후 수지관의 원주방향 두께분포를 측정하고 그 공차를 조사했다.

한편, 내경 185mm의 테스트용관(M)을 사용한 시료(50%팽창관)에 대해서는, 팽창시에 있어서의 스팀누락 유무 및 팽창후의 버스트 유무를 육안검사로 조사했다.

또, 상기 배합의 각 수지조성물에 대해서는, 이들의 80℃에서의 신장율을 조사했다.

이들의 결과를 표 3에 함께 기록했다.

상기 표 3에서 나타나는 바와같이, 본 발명에 관한 폴리염화비닐수지주성물로 이루어지는 수지관은, 라이닝 시공시의 비교적 낮은 가열온도 부분에 상당하는 80℃에 있어서, 비교예의 것과 비교해서 분명하게 매우 양호한 신장율을 나타낸다.

따라서, 이 라이닝용 수지관을 가열상태하에서 팽창시킨 경우에 있어서, 관의 두께 불균일이 발생하는 정도가 작고, 원주방향으로 균일하게 팽창시킬 수가 있고,나아가서는 팽창율50%로 지나치게 팽창시킨 경우에도, 버스트가 발생하는 일이 없고, 안전하고 확실하게 기설관내로 라이닝 시공을 할 수 있는 것임을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

하기 표 4 및 제5의 배합에 의한 수지조성물을 이용하고, 압출성형법에 의해 직경 123mm, 두께 4.0mm(허용한도 ±1%이내)의 각종 폴리염화비닐관을 제조했다.

그리고, 상기에 의해 얻어진 각종의 염화비닐수지관(P)에 대하여, 제1도에 도시하는 시험장치에 의해 상기와 같은 팽관라이닝 시험을 했다.

그리고, 상기 수지관(P)을 테스트용관(M)에서 빼내고, 내경 150mm의 테스트용관(M)을 사용한 시료(20%팽관)에 대해서, 제1도 X-X부분에 있어서의 팽창후의 수지관의 원주방향 두께분포를 측정하고 그 공차를 조사했다.

한편, 내경 185mm의 테스트용관(M)을 사용한 시료(50%팽관)에 대해서는, 팽창시에 있어서의 관벽에서의 스팀누락의 유무 및 팽창후 버스트 유무를 육안검사로 조사했다.

또, 상기 배합의 각 수지조성물에 관해서는 JISK 6742의 시험방법에 준해서, 80℃의 가열공기속에서 신장율을 조사했다.

또한, 상기와 마찬가지로 해서 채취한 시험편에 대해서는, 이 시험편에 0.5%의 인장변형을 주어 이것을 지속하고, 100시간 경과후의 응력잔류율을 측정했다.

이들의 결과를 표 5에 함께 기재한다.

상기 표 5에서 나타나는 바와같이, 실시예 2에 관한 수지관에 있어서도, 실시예 1에 관한 그것과 마찬가지이고, 가열상태하에서 팽창시킨 경우에 있어서, 관의 두께 불균일이 생기는 정도가 작고 팽창율 50%로 지나치게 팽창시킨 경우에도 원주방향으로 균일하게 팽창시킬 수가 있고, 나아가서는 안전하고 확실하게 기설관내로의 라이닝시공을 할 수 있는 것임을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 2에 관한 폴리염화비닐수지 조성물로 이루어지는 수지관은, 경9시적인 내부응력 비틀림의 완화특성이 우수하고, 또한 내충격강도에도 뛰어난 것임을 확인할 수 있었다.

상술한 바와같이 본 발명의 실시예를 통하여 설명되었으나 다른 실시예도 가능하며 이러한 모든 변형은 본 발명의 청구범위에 속한다.

Claims (6)

1. 땅속 등의 기설관내에 가열연화 상태로해서 삽입한 후, 가열팽창시켜서 상기 기설관내면에 밀착시키는 기설관의 내면 라이닝용의 염화비닐수지관에 있어서, 평균중합도

   

   600∼1050의 폴리염화비닐수지를 주성분으로 하고, 상기 폴리염화비닐수지 100중량부에 대해서, MMA(메틸메타크리레이트)계 및/또는 MBS(부타디엔, 스티렌, 메틸메타크리레이트)계 개질제를 3∼25중량부 배합한 수지조성물로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관.
2. 제1항에 있어서, 상기 평균중합도

   

   650∼950인 것을 특징으로 하는 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관.
3. 제1항 또는 2항중 어느 한항에 있어서, 개질제는 폴리염화비닐수지 100중량부에 대해 6∼20중량부 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관.
4. 땅속 등의 기설관내에, 가열연화 상태로해서 삽입한 후, 가열팽창시켜서 상기 기설관내면에 밀착시키는 기설관내면 라이닝용 염화비닐 수지관에 있어서, 평균중합도

   

   L400∼600의 저중합 폴리염화비닐수지 40∼60중량%와 평균중합도

   

   _H
5. 제4항에 있어서, 평균중합도7

   

   _L은 450∼550이고, DP_H은 1100∼1200인 것을 특징으로 하는 기설관 내면 라이닝용 염화비닐 수지관.
6. 제4항 또는 5항중 어느 한항에 있어서, 개질제는 폴리염화비닐수지인 혼합물 100중량부에 대해 6∼20중량부로 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 기설관의 내면 라이닝용 염화비닐 수지관.

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