KR100553636B1 - 1-부텐계 중합체 조성물로 이루어지는 수배관 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결정 전이 속도가 빠르고 품질 관리, 재고 관리가 용이하고, 또한 염소수에 의한 수포 발생, 크랙, 및 표층 수지 박리 촉진의 영향이 작은 수배관 설비를 제공하는 것이다.

특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A) 100 중량부에 대하여 아세틸렌 블랙 (B)를 O.01 내지 50 중량부 포함하는 1-부텐계 중합체 조성물 (C)를 사용하여 수배관 설비 (급수ㆍ급탕관, 파이프 이음매, 저수용 탱크 등)을 얻는다. 아세틸렌 블랙 (B)의 평균 입경은 20 내지 50 nm인 것이 바람직하고, 또한 DBP 흡유량이 100 내지 250 ml/100 g인 것이 바람직하다.

수배관 설비, 1-부텐 호모중합체, 1-부텐계 공중합체, 아세틸렌 블랙

Description

1-부텐계 중합체 조성물로 이루어지는 수배관 설비 {Water-Piping Equipment Comprising 1-Butene Based Polymer Compositions}

본 발명은 특정량의 흑색 안료를 포함하는 특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 조성물로부터 성형되는 수배관 설비, 예를 들면 물을 운반하기 위한 파이프 또는 저장하기 위한 탱크에 관한 것이며, 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 특유의 현상인 결정 전이의 속도를 향상시켜 품질 관리, 재고 관리를 용이화하고 동시에 안료 분산의 균일화, 내염소수성의 향상을 실현하는 것이다.

물 및 온수를 보존 또는 수송하기 위한 수지 성형물 재료로서 폴리 1-부텐계중합체가 내크립 특성 등의 점에서 유용한 것은 잘 알려져 있다.

그러나 1-부텐 호모중합체 또는 1-부텐계 공중합체는 용융 상태로부터 성형품으로 냉각ㆍ부형한 직후는 준안정된 II형 결정 구조를 갖고 약 1주간 동안 보다 안정된 I형 결정 구조로 고상 결정 전이하는 (Journal of Polymer Science: Part A volume 1 page 59-84 (1963)). 이 때문에 본 결정 전이에 의해 성형 후의 치수, 강성의 변화가 일어나고, 또한 전이 속도가 늦기 때문에 고객으로부터의 품질 관 리, 재고 관리가 번잡하다는 결점이 있었다. 즉, 폴리부텐계 수지의 용융 성형의 분야에서는 II형 결정으로부터 I형 결정으로 결정 전이 속도가 빠른 1-부텐 호모중합체 또는 1-부텐계 공중합체가 요망되고 있었다. 이 요구에 대하여 결정 전이 속도를 향상시킬 목적으로 라디칼 처리한 결정성 올레핀계 중합체를 블렌드하는 방법 (일본 특허 공개 소 61-037833호 공보 참조), 첨가제를 첨가하는 방법 (일본 특허 공개 소 57-036140호 공보 참조, 일본 특허 공개 소 57-092038호 공보 참조) 등이 알려져 있지만 파이프 및 탱크로의 성형 비용이나 결정 전이 속도를 향상시키는 효과는 아직 만족할 수 있는 것이 아니고 한층 더 개선이 요구되고 있다.

또한 음료수 등의 상수에 포함되는 소독제에는 일반적으로 염소가 사용되고 있고, 수송용 파이프 등에 포함되는 안료의 종류에 따라서는 파이프 내면에 수포 발생이나 수지 박막의 박리를 촉진시켜 파이프 막힘을 야기시키는 경우가 있었다. 1-부텐계 중합체로 이루어지는 수지 파이프를 옥외 배관하는 경우나 야외 쌓기 재고로 하는 경우를 고려하여 내후성을 향상시키기 위해서 암흑색계로 착색하는 경우가 있고, 종래부터 입수 용이한 흑색 안료인 퍼니스법 카본 블랙이 사용되고 있다 (일본 특허 공개 소 62-263242호 공보 참조). 그러나 퍼니스법 카본 블랙을 포함하는 수지 파이프는, 염소에 의한 수포 발생, 크랙 및 표층 수지 박리가 촉진되는 것이 알려져 있고, 수지 파이프의 내구성의 면에서 문제가 되었었다 (일본 특허 공개 평 10-310705호 공보 참조).

본 발명의 과제는, 종래 문제가 되어 온 1-부텐계 중합체로 이루어지는 수배 관 설비에 있어서, 결정 전이 속도의 향상 및 내염소수성의 모두를 만족시킴으로써 품질 관리, 재고 관리를 용이하게 할 뿐만 아니라 수도물 등을 통수한 경우에 있어서 염소에 의한 수포 발생, 크랙을 방지하고, 표층 수지 박리의 촉진을 작게 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체에, 특정량의 아세틸렌 블랙을 배합하면 1-부텐 호모중합체 또는 1-부텐 공중합체가 원래 가지고 있는 결정 전이 현상을 촉진하고, 또한 안료 분산이 우수하고 내염소수성이 우수한 조성물이 얻어지는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명은 특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 100 중량부에 대하여 아세틸렌 블랙 0.01 내지 5.0 중량부를 포함하는 1-부텐계 중합체 조성물로 이루어지는 수배관 설비이다.

본 발명의 특정량의 아세틸렌 블랙을 포함하는 특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐 공중합체 조성물로부터 얻어지는 수배관 설비는, 결정 전이 시간이 짧기 때문에 품질 관리, 재고 관리가 용이하고, 또한 내염소수성, 안료 분산성이 우수하기 때문에 장기간 사용이 가능해진다.

이하 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A)

본 발명의 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A)는 1-부텐으로 부터 유도되는 중합 단위 (a)가, 바람직하게는 80 내지 100 몰％, 보다 바람직하게는 90 내지 100 몰％이고, 탄소수 2 내지 10의α-올레핀 (단, 1-부텐을 제외한다)로부터 유도되는 중합 단위 (b)가 바람직하게는 0 내지 20 몰％, 보다 바람직하게는 0 내지 10 몰％이다. ((a)+(b)=100 몰％로 한 경우)

1-부텐 이외의 탄소수 2 내지 10의α-올레핀으로서는 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 등을 들 수 있다. 이러한 다른 α-올레핀은 1종 단독 또는 2종 이상이 1-부텐계 공중합체에 포함될 수도 있다.

본 발명의 폴리-1-부텐의 190 ℃, 2.16 kg 하중에서의 멜트플로우레이트 (ASTM D1238)은 바람직하게는 O.01 내지 50 g/10 분이고, 보다 바람직하게는 0.01내지 20 g/10 분이고, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 10 g/10 분이다.

본 발명의 폴리-1-부텐의 이소택틱 인덱스는, 통상 90 이상, 바람직하게는 93 이상, 보다 바람직하게는 95 이상이다.

아세틸렌 블랙 (B)

아세틸렌 블랙은 아세틸렌 가스를 원료로서 생산된다. 본 발명의 아세틸렌블랙은, 평균 입경이 바람직하게는 20 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 30 내지 50 nm이다. 평균 입경이 이 범위이면 결정 전이 속도가 빠르게 되기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명의 아세틸렌 블랙의 DBP (프탈산 디부틸) 흡유량은 바람직하게는 100 내지 250 ml/100 g, 보다 바람직하게는 140 내지 220 ml/100 g이다. DBP 흡유량이 이 범위이면 안료 분산이 양호하기 때문에 바람직하다. DBP 흡유량의 측정 방법은 JIS K6217-4에 준거한다.

1-부텐계 중합체 조성물 (C)

본 발명의 1-부텐계 중합체 조성물 (C)는 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A) 100 중량부에 대하여 아세틸렌 블랙 (B)를 0.01 내지 5.0 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 2.0 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.4 중량부포함하고 있다. 아세틸렌 블랙이 O.01 중량부 이상이면 결정 전이 시간이 짧기 때문에 바람직하다. 또한, 5.0 중량부 이하이면 내염소수성이 높기 때문에 바람직하다.

또한, 상기 1-부텐계 중합체 조성물 (C)는 필요에 따라서 산화 방지제, 내후 안정제, 안료, 내균제 등을 함유할 수 있다. 내열 안정제의 예로서는 페놀계, 인계 등의 산화 방지제를 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 조합해서도 사용가능하다.

이러한 페놀계 또는 인계의 산화 방지제의 구체적인 예로서는 2,6-t-부틸-4-히드록시벤조에이트, n-헥사데실-3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸페닐)이소시아네이트, 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)이소시아네이트, n-옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조일포스폰산)모노에틸에스테르의 니켈염, 2,2'-디히드록시-3,3'-디(α-메틸시클로헥실)-5,5'-디메틸-디페닐메탄, 4,4'-티오-비스(3- 메틸-6-t-부틸-페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸-페닐)부탄, 테트라키스[메틸렌-3(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디-t-부틸-페놀), 트리스(2,4-디-t-부틸-페닐)포스페이트, 비타민 E 등을 들 수 있다.

산화 방지제를 함유하는 경우의 첨가량은 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A)에 대하여 통상 0.01 내지 2.0 중량％ 정도, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량％ 정도이다. 내후 안정제, 안료, 내균제 등을 함유하는 경우의 첨가량은 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 포함할 수 있다.

수배관 설비

본 발명에 있어서 수배관 설비란 수도물 등의 물을 통수 내지 저장하기 위해서 사용되는 성형체이고, 예를 들면 급수ㆍ급탕용 파이프, 저수 탱크 등의 성형체를 들 수 있다.

이들 성형체는, 단층 또는 2층 이상의 적층 구조물일 수 있다. (이들의 층 중 적어도 1층이 상술한 아세틸렌 블랙을 포함하는 1-부텐계 중합체 조성물 (C)로 이루어진다.)

본 발명의 중합체 조성물은 종래의 흑색 안료 배합한 중합체 조성물에 비하여 내염소수성이 우수하기 때문에 수배관 설비의 물과 접촉하는 측 (예를 들어 급수ㆍ급탕관의 내측, 저수용 탱크의 내측)에 사용한 경우에도 장기간 사용할 수가 있다.

파이프 및 탱크는 단층 또는 2층 이상의 다층 압출 또는 블로우 성형법이라 는 일반적인 성형법의 어느 하나로 성형된다.

<실시예>

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한 이러한 실시예의 어느 것에도 제약되지 않는다.

<실시예 1 내지 8>

<1-부텐 중합체 조성물의 제법>

1-부텐 호모중합체 (미쓰이 가가꾸 가부시끼 가이샤 제조, P5050) 100 중량부 및 아세틸렌 블랙 (덴끼 가가꾸 고교사 제조, 덴까 블랙 분상, 덴까 블랙 HS-100 또는 덴까 블랙 FX-35) 40 중량부를 2 축 압출기로써 성형 온도 200 ℃에서 용융 혼련하여 1-부텐 호모중합체에 대하여 아세틸렌 블랙을 40 중량％ 함유하는 고농도 마스터 배치를 제조하였다.

얻어진 마스터 배치와, 상기 1-부텐 호모중합체를 성형 온도 200 ℃에서 1축 압출기로써 용융 혼련하여 1-부텐 호모중합체에 대하여 아세틸렌 블랙을 0.1 중량％ 또는 2.0 중량％ 함유하는 1-부텐 호모중합체 조성물을 얻었다.

<파이프의 제법>

상기 1-부텐 호모중합체 조성물을 사용하여 단층 다이스를 조합한 압출기 (가부시끼 가이샤 이께가이 제조, φ90 mm 일축 스크류)로써 성형 온도 200 ℃에서 외경 27 mm, 두께 2.4 mm의 파이프를 제조하였다.

<탱크의 제법>

상기 1-부텐 호모중합체 조성물을 사용하여 블로우 성형기 (가부시끼 가이샤 닛뽄 세이꼬 제조, φ40 mm 일축 스크류)로써, 성형 온도 200 ℃에서, 두께 약 3 mm의 직방체형 (외부 치수 180 mm×120 mm×28 mm) 500 cc 관을 제조하였다.

얻어진 파이프 및 탱크 (탱크의 벽 중심부)로부터 측정 스페시멘을 펀칭하여, 결정 전이 속도, 내염소수성, 카본 분산을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타냈다.

(각종 측정 방법)

본 실시예 등에 있어서는, 이하의 방법에 따라서 측정을 실시하였다.

<결정 전이 속도의 측정>

성형 후 1 일 후, 2 일 후, 3 일 후, 4 일 후, 7 일 후에 JIS K7113에 준거한 인장 측정을 행하여 항복점 강도를 측정하였다. 이 항복점 강도가 최대가 되었을 때의 값을 100 ％로 하여 98 ％로 도달하기 위해서 필요한 시간을 결정 전이 시간이라고 정하였다.

<내염소수성의 측정>

90 ℃, 100 ppm 농도의 염소수 중에, 스페시멘을 가라 앉히고, 스페시멘 표면이 완전히 백화할 때까지의 시간을 측정하였다.

<카본 분산의 측정>

ISO 18553에 준거하여 행하였다.

<비교예 1 및 2>

아세틸렌 블랙을 퍼니스법 카본 블랙으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일 방법으로써 1-부텐 호모중합체에 대하여 퍼니스법 카본 블랙을 O.1 중량％ 또는 2.0 중량％ 포함하는 1-부텐 호모중합체 조성물을 얻었다. 이 호모중합체 조성물을 사용하여 실시예 1과 동일하게 파이프 성형하여 그 결정 전이 속도, 내염소수성, 카본 분산을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<비교예 3 및 4>

아세틸렌 블랙을 철흑으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일 방법으로 1-부텐 호모중합체에 대하여 철흑을 0.1 중량％ 또는 2.0중량％ 포함하는 1-부텐 호모중합체 조성물을 얻었다. 이 호모중합체 조성물을 사용하여 실시예 1과 동일하게 파이프 성형하고 그 결정 전이 속도, 내염소수성, 안료 분산을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타냈다.

<비교예 5 및 6>

아세틸렌 블랙을 퍼니스법 카본 블랙으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일 방법으로 1-부텐 호모중합체에 대하여 퍼니스법 카본 블랙을 0.1 중량％ 또는 2.0 중량％ 포함하는 1-부텐 호모중합체 조성물을 얻었다. 이 호모중합체 조성물을 사용하여 실시예 7과 동일하게 블로우 성형하고 그 결정 전이 속도, 내염소수성, 카본 분산을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타냈다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1, 3, 5의 퍼니스법 카본 블랙 또는 철흑을 안료로서 사용한 파이프 또는 탱크는, 실시예 1, 3, 5, 7의 아세틸렌 블랙을 안료로서 사용한 파이프 또는 탱크와 비교하여 결정 전이 속도가 느리다는 것을 알 수 있다. 실시예 1의 결정 전이 속도 121 시간은 약 5 일에 상당하고, 비교예 1의 결정 전이 속도 162 시간은 약 7 일에 상당한다. 2 일의 차에 의한 재고 관리는 그대로 출하 리드 타임에 반영되기 때문에 큰 차이가 있고, 본 발명의 효과가 큰 것을 알 수 있다.

또한 비교예 2, 4, 6의 퍼니스법 카본 블랙 또는 철흑을 안료로서 사용한 파이프 또는 탱크는, 실시예 2, 4, 6, 8의 아세틸렌 블랙을 안료로서 사용한 파이프 또는 탱크에 비하여 결정 전이 속도가 느리고, 내염소수성이 떨어져, 안료 분산이 불균일하다는 것을 알 수 있다. 덧붙여 비교예 4의 철흑을 포함하는 파이프는 염화수에 의해 녹을 유발하였다.

본 발명에 의하면 특정량의 아세틸렌 블랙을 포함하는 특정한 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐 공중합체 조성물은 결정 전이 시간이 짧기 때문에 품질 관리, 재고 관리가 용이하고, 또한 내염소수성, 안료 분산성이 우수하기 때문에 장기간의 사용이 가능한 수배관 설비로서 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (4)

1-부텐으로부터 유도되는 중합 단위 (a) 80 내지 100 몰％ 및 탄소수 2 내지 10의 α-올레핀 (단, 1-부텐을 제외함)으로부터 유도되는 중합 단위 (b) 0 내지 20몰％를 포함하고, ASTM D1238에 의한 190 ℃, 2.16 kg 하중에 있어서의 멜트플로우레이트가 0.01 내지 50 g/10 분인 1-부텐 호모중합체 및(또는) 1-부텐계 공중합체 (A) 100 중량부에 대하여 아세틸렌 블랙 (B)를 0.01 내지 5.0 중량부 포함하는 1-부텐계 중합체 조성물 (C)로 이루어지는 수배관 설비.

제1항에 있어서, 수배관 설비가 급수·급탕 파이프 또는 저수탱크인 수배관 설비.

제1항 또는 제2항에 있어서, 아세틸렌 블랙의 평균 입경이 20 내지 50 nm인 수배관 설비.

제1항 또는 제2항에 있어서, 아세틸렌 블랙의 DBP 흡유량이 100 내지 250 ml/100 g인 수배관 설비.