KR100733133B1 - 파이프 제조용의 수지조성물, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 그에 의해 수득되는 다층구조의 파이프 - Google Patents

파이프 제조용의 수지조성물, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 그에 의해 수득되는 다층구조의 파이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성과, 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성을 포함하여 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물과, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 내층이 내충격경질층이고, 외층이 굴곡강도보강층으로 이루어지는 다층구조의 파이프에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 파이프 제조용의 수지조성물은, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 내충격성을 향상시키기 위한 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 굴곡강도를 향상시키기 위한 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
폴리염화비닐수지, 파이프, 다층구조, 충격완화, 충격보강, 내층, 외층, 내충격, 탄산칼슘

Description

파이프 제조용의 수지조성물, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 그에 의해 수득되는 다층구조의 파이프 {Resin composition for manufacturing pipe, manufacturing method of multi layered pipe and multi layered pipe manufactured thereby}
도 1은 본 발명에 따른 다층구조의 파이프의 하나의 구체적인 실시예를 도시한 부분단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층구조의 파이프의 다른 하나의 구체적인 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층구조의 파이프의 또 다른 하나의 구체적인 실시예를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 내층 12 : 외층
21 : 제2외층 31 : 제3외층
본 발명은 파이프 제조용의 수지조성물, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 그에 의해 수득되는 다층구조의 파이프에 관한 것으로 특히, 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성과, 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성을 포함하여 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물과, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 내층이 내충격경질층이고, 외층이 굴곡강도보강층으로 이루어지는 다층구조의 파이프에 관한 것이다.
통상의 주철관, 동관 등은 그 과중한 무게로 인하여 작업성의 저하, 산화 및 부식에 의한 통수능력 감소, 적수 및 백수 현상으로 인한 상수도물의 오염 등과 같은 결함을 갖고 있으며, 그에 따라 염화비닐수지(PVC)로 만들어진 염화비닐수지관이 빠르게 수도관으로 대체되어 사용되고 있는 추세이다.
한편, 내식성, 경량에 기한 높은 작업효율성에도 불구하고 염화비닐수지관은 비록 경질의 염화비닐수지로 만들어진다고 해도 내충격성이 약하여 외압에 의해 쉽게 파손된다는 문제점이 있다. 염화비닐수지관은 그 재질의 특성 상 첨가제 등을 보강하여 내충격성을 높이면 인장강도 및 편평하중강도가 낮아지고, 인장강도 및 편평하중강도를 높이면 내충격성이 낮아지는 역비례관계를 가지고 있어 물성개선에 난점이 있다.
일반 수도관에 있어서 상기한 문제점을 해결하기 위한 방법의 일환으로 충격강도를 향상시키기 위한 노력이 경주되어 왔다.
일본국 공개실용신안공보 소62-131185호 및 동 57-33372호에서는 3층구조를 갖는 튜브나 합성수지 파이프 등에 대하여 기술하고 있다. 그러나 이들 선행기술들은 각 층의 구성물질들이 서로에 대하여 완전히 상이하여 각 층들 사이에 접착층 들을 형성시켜야 하는 문제점을 가지고 있다.
또한 충격보강제로서 염소화 폴리에틸렌 수지(CPE ; Chlorinated Polyethylene, 이하 ‘CPE'라 한다), 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지(MBS ; PMMA-Butadien-Styrene, PMMA는 Polymethylmethacrylate의 약자, 이하 ’MBS계 충격보강제'라 한다), 아크릴 수지 등이 사용되고 있으나, 아크릴 수지는 장기간의 내후성이 요구되는 플라스틱 창호재 전용 충격보강제로서 일반 파이프 첨가제와의 호환성이 없어서 적절치 못하며, MBS계 충격보강제는 태양광선에 대한 저항이 나쁘고, 압출기 내에서 압출저항이 증가되는 문제가 있다.
따라서, 염화비닐수지와의 친화력이 우수하고, 압출 시 압출저항을 줄이는 효과가 있으며, 단위 길이로 파이프를 절단할 때 파이프 끝이 변형되는 것을 방지하는 데 높은 효과를 나타내면서 내후성이 우수한 CPE 충격보강제가 수도용 파이프에 널리 사용되어 왔다.
CPE는 내충격용 폴리염화비닐 파이프 제조 시 전체 조성물의 6 내지 8중량부의 양으로 첨가되어 사용되는 것이 보편적으로 알려져 있다.
그러나 CPE 충격보강제를 다량 사용하는 경우, 그 흐름이 원활치 못하며, 그 자체가 고가이어서 극히 제한된 용도로 사용될 수 밖에 없으며, 또한 이 CPE 충격보강제 만을 사용하는 경우, 저온 충격강도가 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 폴리염화비닐을 주재료로 하는 파이프의 제조에서, 탄산칼슘이나 활석과 같은 무기충진제를 사용하지 않는 경우, 압출성형과 같은 성형에 있어서, 압출부하가 증가하여 성형이 잘 되지 않는 등 성형성이 극히 저하되어 생산성이 저하되 고, 저가의 무기충진제를 사용치 않고, 상대적으로 고가인 수지나 첨가제들을 사용하여야 함에 따라 생산비가 상승하는 등의 문제점이 야기될 수 있어, 통상의 폴리염화비닐수지 파이프의 제조에서는 적어도 3중량부 정도의 무기충진제를 포함하는 것이 일반적이다.
본 발명의 하나의 목적은 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성과, 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성을 포함하여 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성과, 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성을 포함하여 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물을 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 내층이 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성에 의해 형성되는 내충격경질층이고, 외층이 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성에 의해 형성되는 굴곡강도보강층으로 이루어지는 다층구조의 파이프를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 파이프 제조용의 수지조성물은, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 내충격성을 향상시키기 위한 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드(magnesium silicate hydroxide, 탈크, 3MgOㆍ4SiO2ㆍH2O) 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 굴곡강도를 향상시키기 위한 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성;을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 다층구조의 파이프의 제조방법은, 사출 또는 압출에 의한 파이프의 성형에 있어서, (1) 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성과, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성으로 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물의 준비단계; 및 (2) 상기 수지조성물 중의 제1조성이 내층을 형성하도록 하고, 상기 수지조성물 중의 제2조성이 외층을 형성하도록 하여 다층구조의 파이프로 사출 또는 압출성형에 의하여 파이프로 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명에 따른 다층구조의 파이프는, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성을 재료로 하여 내충격성이 강화되도록 성형되는 내층; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성을 재료로 하여 굴곡강도가 강화되도록 성형되는 외층;들을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 파이프 제조용의 수지조성물은, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 내충격성을 향상시키기 위한 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 굴곡강도를 향상시키기 위한 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 파이프를 형성함에 있어서, 특히 무기충진제의 사용에 의해 경제성을 높이면서도, 성형성과 내충격성을 강화시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 무기충진제의 선정 및 이들의 배합과 성형 등을 고려하여 높은 내충격성과, 경제성 및 성형성을 동시에 만족시킬 수 있도록 한 점에 특징이 있으며, 이를 위하여 본 발명에서는 무기충진제를 사용하되, 다층구조에서 층별로 구분된 무기충진제를 사용하고, 특히 최내층에 극히 미세하게 가공된 탄산칼슘을 사용하여 다층구조의 파이프를 제조함으로써 높은 내충격성과, 경제성 및 성형성을 동시에 만족시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 파이프 제조용의 수지조성물은 내충격성을 향상시키기 위한 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성; 및 굴곡강도를 향상시키기 위한 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성;을 포함하여 이루어지며, 상기 제1조성은 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지고, 상기 제2조성은 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 제1조성에서 폴리염화비닐수지는 바람직하게는 중합도 800 내지 1,300의 범위 이내인 것이 사용될 수 있다. 상기 폴리염화비닐수지의 중합도가 800 미만으로 되는 경우, 충격강도 및 인장강도와 같은 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 1,300을 초과하는 경우, 일반적인 가공온도에서 가공이 어려우며, 가공온도를 높일 경우, 열안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제1조성에서 안정제로는 바람직하게는 파이프 등과 같은 수지성형품을 제조하기 위한 염화비닐수지의 가공 동안에 사용되는 것으로 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 상용화된 염화비닐수지용 안정제가 될 수 있으며, 이러한 안정제로는 예를 들어 칼슘(Ca)과 아연(Zn)으로 이루어진 분말상의 복합안정제 혹은 주석(Sn)으로 이루어진 액상의 복합안정제가 사용될 수 있으며, 가공 중에 가공을 위해 가해지는 열에 의한 염화비닐수지의 탄화를 방지해주는 역할을 한다. 이러한 복합안정제는 수득되는 제품의 내후성 및 경시안정성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 복합안정제가 3.5중량부 미만으로 사용되는 경우, 열안정성이 저하되어 가공 중에 탄화가 일어나는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 4.5중량부를 초과하는 경우, 충격강도가 저하되고, 생산원가가 상승되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제1조성에서 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지(MBS)는 충격보강제로서 기능하도록 사용된다. 상기 MBS계 충격보강제가 5중량부 미만으로 사용되는 경우, 충격강도가 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 9중량부를 초과하는 경우, 압출부하가 높아지고, 생산원가가 상승되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제1조성에서 가공조제로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 주성분으로 되어 있는 분자량 500,000 내지 3,000,000의 가공조제가 사용될 수 있다. 상기 가공조제가 0.5중량부 미만으로 사용되는 경우, 가공조제의 효과가 나타나지 않게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 1.5중량부를 초과하는 경우, 압출부하가 높아지고, 생산원가가 상승되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제1조성에서 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘은 그 작은 입경으로 인하여 상기 제1조성의 성형에 의해 수득되는 다층구조의 파이프에 외부에서 가해지는 충격을 분산시키고, 고무성분의 충격보강제인 MBS계 충격보강제에 의해 충격이 흡수되도록 하여 내충격성을 강화시키는 기능을 한다. 상기 탄산칼슘의 평균입경이 0.04㎛ 미만인 경우, 탄산칼슘의 분산성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 0.10㎛를 초과하는 경우, 충격강도를 개선하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 탄산칼슘은 3 내지 10중량부의 양으로 사용될 수 있다. 상기 탄산칼슘이 3중량부 미만으로 사용되는 경우, 압출부하가 높아지고, 생산원가가 상승되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 10중량부를 초과하는 경우, 충격강도를 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제2조성에서 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드를 제외한 폴리염화비닐수지, 안정제, MBS계 충격보강제 및 가공조제들은 상기 제1조성의 그것들과 동일하다.
상기 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드는 상기 제2조성의 성형에 의해 수득되는 다층구조의 파이프에 굴곡강도를 증가시켜 파이프에서 중요한 편평강도를 부여하는 기능을 한다. 상기 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드가 3중량부 미만으로 사용되는 경우, 굴곡강도가 개선되지 못하는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 10중량부를 초과하는 경우, 충격강도를 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.
상기 제1조성과 제2조성에는 안료, 자외선안정제 등 폴리염화비닐수지의 가공에 사용되는 첨가제들이 더 포함될 수 있으며, 이들 안료 및 자외선안정제 등의 첨가제들은 당업자에게는 상용적으로 이를 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 다층구조의 파이프의 제조방법은, 사출 또는 압출에 의한 파이프의 성형에 있어서, (1) 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성과, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성으로 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물의 준비단계; 및 (2) 상기 수지조성물 중의 제1조성이 내층을 형성하도록 하고, 상기 수지조성물 중의 제2조성이 외층을 형성하도록 하여 다층구조의 파이프로 사출 또는 압출성형에 의하여 파이프로 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따르면, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성으로 다층구조의 파이프의 내층을 형성하도록 하고, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성으로 다층구조 의 파이프의 외층을 형성하도록 함으로써, 상기 내층이 내충격성이 향상된 내충격경질층으로 기능하도록 하고, 상기 외층이 굴곡강도가 향상된 굴곡강도보강층으로 기능하도록 하며, 이들이 순차적으로 적층되는 것에 의해, 특히 상기 내충격경질층이 내층으로, 그리고, 굴곡강도보강층이 외층으로 기능하도록 하며, 이들의 조합에 의해 충격강도가 크게 향상된 다층구조의 파이프의 제조를 가능하게 한 점에 특징이 있는 것이다.
본 발명에 따르면 앞서 설명한 바와 같이, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성으로 다층구조의 파이프의 내층을 형성하도록 하고, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성으로 다층구조의 파이프의 외층을 형성하는 것을 기준으로 설명하였으나, 상기 제2조성으로 다층구조의 파이프의 내층을 형성하도록 하고, 상기 제1조성으로 다층구조의 파이프의 외층을 형성하도록 하는 것 또한 가능함은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이며, 본 발명에 따라 서로 다른 물성의 제2조성과 제1조성을 사용하여 다층구조의 파이프의 내층과 외층으로 성형함으로써 이들의 조합에 의해 충격강도가 크게 향상된 다층구조의 파이프의 제조를 가능하게 한 점에 특징이 있는 것이다.
또한 본 발명에 따른 다층구조의 파이프는, 도 1에 도시한 바와 같이, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성을 재료로 하여 내충격성이 강화되도록 성형되는 내층(11); 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, MBS계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성을 재료로 하여 굴곡강도가 강화되도록 성형되는 외층(12);들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 상기한 바와 같은 구성을 갖는 다층구조의 파이프에서 상기 내층(11)이 내충격경질층으로 형성되고, 그리고 상기 외층(12)이 굴곡강도보강층으로 형성되며, 이들이 순차적으로 조합됨으로써 외부로부터 가해지는 충격에 대하여 저항하는 충격강도가 향상되도록 한 점에 특징이 있는 것이다. 즉, 외층(12)에 굴곡강도를 향상시키는 조성으로 성형하여 편평강도를 강화시키고, 내층(11)에 작은 입경의 탄산칼슘에 의한 충격분산기능과 고무성분의 충격보강제인 MBS계 충격보강제에 의한 충격흡수기능에 의한 내충격성을 향상시키는 조성으로 성형하여 내충격성을 향상시킴으로써, 이들 내층(11) 및 외층(12)을 포함하는 다층구조의 파이프에 충격강도 및 굴곡강도를 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 다층구조의 파이프는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 외층(12)의 외면 상에 제2외층(21)을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2외층(21)은 상 기 외층(12)과 동일한 제2조성을 사용하여 이를 사출 또는 압출성형에 의해 상기 외층(12)과 동시에 성형할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다층구조의 파이프는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 외층(12)의 외면 상에 제3외층(31)을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3외층(31)은 상기 내층(11)과 동일한 제1조성을 사용하여 이를 사출 또는 압출성형에 의해 상기 외층(12)과 동시에 성형할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1
중합도 1,000의 폴리염화비닐수지 100중량부에, 안정제로서 분말상의 Ca-Zn계 복합안정제 4중량부와, MBS계 충격보강제 7중량부와, 분자량 3,000,000의 가공조제 1중량부 및 0.07㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 8중량부를 혼합하여 제1조성을 만들고, 상기 제1조성과는 별도로 중합도 1,000의 폴리염화비닐수지 100중량부에, 안정제로서 분말상의 Ca-Zn계 복합안정제 4중량부와, MBS계 충격보강제 7중량부와, 가공조제 1중량부 및 2㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 8중량부를 혼합하여 제2조성을 만들고, 이들 제1조성과 제2조성을 통상의 2축 스크류 압출성형기에 투입하여 압출성형하여 파이프를 형성하였으며, 수득된 파이프의 굴곡강도와 충격강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
굴곡강도는 KS M ISO1209-2의 시험법에 따라, 그리고 충격강도는 KS M 3056 의 시험법에 따라 각각 측정하였다.
비교예 1
상기 제1조성의 탄산칼슘과 상기 제2조성의 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드를 모두 5㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예 2
상기 제1조성의 탄산칼슘을 5㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예 3
상기 제2조성의 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드를 5㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
구 분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
굴곡강도 (㎏/㎠) 28,000 23,100 27,600 23,500
충격강도 (㎏ㆍ㎝/㎝) 46.0 11.3 18.0 25.0
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 수득되는 다층구조의 파이프는 무기충진제로서 입경이 제한된, 즉 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 미세한 탄산칼슘을 포함하는 제1조성으로 성형된 내층과, 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드를 포함하는 제2조성으로 성형된 외층을 포함하는 다층구조로 성형하는 것에 의해 굴곡강도와 충격강도가 공히 향상됨을 확인할 수 있었다. 굴곡강도는 굴곡에 대한 탄성의 정도를 나타내는 수치, 즉 물체에 가해진 하중에 대한 변형의 비율로서, 이 수치가 클수록 변형이 적다는 것을 의미하며, 본 발명에 따라 수득되는 다층구조의 파이프는 굴곡강도가 크고, 그에 따라 외력에 의해 휘어지는 정도가 작음을 확인할 수 있었다. 또한, 충격강도가 클수록 외부에서 가해지는 충격에 대해 파손되지 않고 견디는 것을 의미하며, 본 발명에 따라 수득되는 다층구조의 파이프는 특히 충격강도가 비교예들에 비해 적어도 거의 2배 많게는 4배 이상 향상됨을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명에 의하면 내충격성을 향상시킨 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성과, 굴곡강도를 향상시킨 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성을 포함하여 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물과, 이를 이용한 다층구조의 파이프의 제조방법 및 내층이 내충격경질층이고, 외층이 굴곡강도보강층으로 이루어지는 다층구조의 파이프를 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 내충격성을 향상시키기 위한 내충격경질층의 형성을 위한 제1조성; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 것으로서, 굴곡강도를 향상시키기 위한 굴곡강도보강층의 형성을 위한 제2조성;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 파이프 제조용의 수지조성물.
  2. 사출 또는 압출에 의한 파이프의 성형에 있어서,
    (1) 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성과, 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성으로 이루어지는 파이프 제조용의 수지조성물의 준비단계; 및
    (2) 상기 수지조성물 중의 제1조성이 내층을 형성하도록 하고, 상기 수지조성물 중의 제2조성이 외층을 형성하도록 하여 다층구조의 파이프로 사출 또는 압출성형에 의하여 파이프로 성형하는 성형단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 다층구조의 파이프의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 성형단계가 상기 수지조성물 중의 제2조성이 내층을 형성하도록 하고, 상기 수지조성물 중의 제1조성이 외층을 형성하도록 하여 다층구조의 파이프로 사출 또는 압출성형에 의하여 파이프로 성형하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 다층구조의 파이프의 제조방법.
  4. 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 0.04 내지 0.10㎛의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제1조성을 재료로 하여 내충격성이 강화되도록 성형되는 내층; 및 폴리염화비닐수지 100중량부와, 안정제 3.5 내지 4.5중량부와, 폴리메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지계 충격보강제 5 내지 9중량부와, 가공조제 0.5 내지 1.5중량부 및 1 내지 4㎛의 평균입경을 갖는 마그네슘 실리케이트 하이드록사이드 3 내지 10중량부를 포함하여 이루어지는 제2조성을 재료로 하여 굴곡강도가 강화되도록 성형되는 외층;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 다층구조의 파이프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 외층의 표면 상에 상기 제2조성으로 성형되는 제2외층 또는 상기 제1조성을 성형되는 제3외층이 더 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 다층구조의 파이프.
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