KR100877201B1 - 고인장 내충격합성수지관의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고인장 내충격합성수지관의 제조방법에 관한 것으로, 외층, 중층, 내층으로 구성된 3중벽구조로 형성됨을 특징으로 하며, 수도관, 하수도관 및 약품 등의 이송에 사용되는 합성수지관을 제공하는 것이다.
상기와 같은 고인장 내충격합성수지관을 제공하기 위해 PVC수지와 CPVC수지를 적당한 비율로 혼합하고 첨가제를 투입하여 100~150℃로 혼합한 후 압출성형을 통하여 3중벽 구조의 고인장 내충격합성수지관을 제조한다.
이를 위해 외벽을 이루는 외층(1)과 내벽을 이루는 내층(3)은 PVC 100중량부에, CPVC 1~50중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~4중량부, R-지당 0.2~6중량부, 가소제 0.2~6중량부, 충격보강제 5~15중량부, 윤활제 0.02~6중량부, 항균제 0.02~3.0중량부를 혼합한 조성물로 이루어지며; 상기 외층(1)과 내층(3)의 사이에 위치하는 중층(2)은 PVC 100중량부에, CPVC 51~1000중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~5중량부, 가소제 1~5중량부, 충격보강제 1~10중량부, 윤활제 0.1~3중량부를 혼합하여 이루어진 조성물을 압출성형기에 투입한 후 압출성형하여 3개의 층으로 이루어진 3중벽구조로 형성된 고인장 합성수지관을 제공하게 된다.
내충격 수도관, 3중벽구조, 고인장 내충격합성수지관, 고인장 내충격수도관, CPVC수지

Description

고인장 내충격합성수지관의 제조방법{A METHOD OF HIGH TENSILE STRESS IMPACT PLASTIC PIPE}
본 발명은 고인장 내충격합성수지관의 제조방법에 관한 것으로, 외층, 중층, 내층으로 구성된 3중벽구조로 형성됨을 특징으로 하며, 고인장의 합성수지관을 제조하기 위해 PVC 와 CPVC를 적당한 비율로 혼합하고 첨가제를 투입하여 100~150℃에서 배합한 후 압출성형을 통하여 수도관, 하수도관 및 약품 등의 이송에 사용되는 3중벽구조의 고인장 내충격 합성수지관을 제공하는 것이다.
일반적으로 상하수도관(수도관) 등에 사용하는 합성수지관은 폴리염화비닐(PVC)수지를 압출시켜 수도관으로 성형한다. 통상의 수도관 등에 사용하는 합성수지관은 폴리염화비닐(PVC)을 이용한 단층의 관을 형성한다. 그러나 대구경의 합성수지관의 경우 많은 양의 액체가 이송되어야 하고, 그로 인해 고압의 압력을 견뎌야 한다.
상기와 같은 고압의 압력에 의해 합성수지관이 파손되는 일이 빈번하게 일어났다. 따라서 합성수지관의 인장강도를 높이려는 연구가 활발하게 진행되고 있고, 이에 대한민국 등록특허 제0338254호(삼중벽 구조 내충격 수도관)에서는 외부 내충격경질층(1), 중심 고인장 경질층(2) 및 내부 내충격경질층(1')의 삼중벽 구조를 갖는 염화비닐수지관을 제공하고 있는데, 주성분으로써 외부 내충격경질층(1)과 내부 내충격경질층(1')에는 동일의 성질을 갖는 염화비닐수지를, 중심고인장경질층(2)에는 내부 및 외부 내충격 경질층보다 경질의 염화비닐수지를 사용하고, 충격 보강제로써 외부 내충격경질층(1)과 내부 내충격경질층(1')에는 비납계(주석계) 복합안정제 2.5 내지 3.5 중량부와 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated Polyethylene, CPE계) 충격보강제 5 내지 10 중량부 및 외부활제인 폴리에틸렌왁스 0.3 내지0.6 중량부 첨가하고, 중심고인장 경질층(2)에는 납계 복합안정제 2.5 내지 3.5 중량부와 메틸 메틸아크릴레이트- 부타디엔- 스틸렌( Methyl methacrylate Butadien Styrene, MBS계) 충격보강제 5내지 10중량부 및 내부활제인 스티아린산 0.3 내지 0.6 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 삼중벽 구조를 갖는 염화비닐수지관을 제공하고 있다.
그러나 상기와 같은 삼중벽구조를 갖는 염화비닐수지관은 그 인장강도가 550(㎏f/㎠ : KS M 3401 방법)로서 우수한 인장강도를 보이고 있으나, 더 높은 인장강도를 요구하게 되어, 이에 맞는 고인장의 내충격 합성수지관의 개발이 절실히 요구되고 있다.
상기와 같은 개발요구에 적합한 고인장 내충격합성수지관은 PVC수지와 CPVC수지를 적정량 혼합한 후, 첨가제를 첨가하여 100~150℃에서 배합한 후 압출성형을 통하여 외층, 중층, 내층의 3중벽 구조로 형성된 합성수지 3중관을 제조함으로써 가능하다.
본 발명에서 사용되는 염소화염화비닐(CPVC:Chlorinated Poly Vinyl Cloride)는 분자구조가(-CHCl-CHCl-)n인 백색분말로 난연성, 내약품성, 전기절연이 양호하며 PVC에 비하여 열에 의한 변형온도가 20~35℃ 높기 때문에 열적 특성이 우수하다. 가공 온도는 160~220℃ 정도이고, 특히 PVC 수지의 약점인 내후성 및 내열성이 우수하며, 각종 산이나 염기성 오·폐수 등에서도 전혀 반응을 보이지 않으므로 한번 설치후 반영구적으로 보수공사 없이 사용할 수 있으며 스케일이 생성되지 않아 일정한 배수능력을 유지할 수 있는 장점이 있는 반면 고가여서 PVC에 비하여 생산원가가 높다는 단점이 있다. 이에 본 발명은 PVC와 CPVC를 적절한 비율로 배합함으로써 양 수지의 장점을 그대로 구현할 수 있는 점을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 상기와 같은 3중관을 제조하기 위하여 외층(1) 및 내층(3)은 PVC 100중량부, CPVC 1~50중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~4중량부, R-지당 0.2~6중량부, 가소제 0.2~6중량부, 충격보강제 5~15중량부, 윤활제 0.02~6중량부, 항균제 0.02~3.0중량부를 혼합하여 이루어진 조성물로 형성되고, 상기 외층(1)과 내층(3)의 사이에 위치하는 중층(2)은 PVC 100중량부, CPVC 51~1000중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~5중량부, 가소제 1~5중량부, 충격보강제 1~10중량부, 윤활제 0.1~3중량부를 혼합하여 이루어진 조성물을 압출성형하여 3중관을 제공함으로써 완성된다.
상기의 지당( R- 지당)은 백색티탄이라고도 부르는 백색무기안료로서, 비중이 크고 화학적으로 가장 안정하며, 자연적인 조건하에서는 내광성, 내공해성, 내산성, 내알칼리성, 착색력, 은폐력이 백색 안료 중 가장 우수하지만 고가인 것이 단점이다. 보통 결정형태에 따라 아나타제(anatase; A형)형과 루틸(rutile ; R형))형의 2종류가 있으며, A형은 백색도는 높으나 은폐력, 내쵸킹성이 나쁘고, R형은 약간의 황미는 있으나 은폐력, 착색력이 좋고 내후성도 좋다. 지당의 칼라 인덱스 번호(ColourIndex Number: C.I.No)는 77891이고 화학식은 TiO2 이다. 본 발명에서는 루틸(rutile)형의 R -지당을 사용한다.
본 발명에서 사용되는 무독안정제는 Ba-Zn(바륨-아연)계나 Ca-Zn(칼슘-아연)계 및 내광안정제인 트리아졸계, 벤조페논계, 힌더드 아민 광안정화제((Hindered Amine Light Stabilizer, HALS계), Al-Mg(알루미늄-마그네슘)계의 안정제 중 1 또는 2를 선택한다.
가소제란 비교적 적은 수준의 양을 투입하여 물성에 큰영향을 주지 않으면서 가공성을 개선한 물질을 의미하는 것으로 본 발명에서는 대전방지제, 분산제, 균질배합제를 사용한다.
노화방지나 보강을 위하여 충진제로 탄산칼슘을 사용하며, 윤활제로 파라핀 왁스와 금속비누를 들 수 있다.
또한, 외층(1) 및 내층(3)의 항균성을 향상시키기 위한 항균제는 Zinc 2-pyridenthol-1-oxide와 인산지르코늄계 은이온 항균제 및 Ag 0.50%, SiO2 98.25%, 수분 0.25% 및 Al2O3 1.00%로 구성된 파우더형태의 항균제(제품명 : Silvix Nanosilver Composite Powder)중에서 선택한다.
상기와 같은 본 발명의 고인장 내충격합성수지관을 제조하는 법을 제공함으로써, 내충격성 및 내부식성이 우수한 내충격합성수지관을 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 고인장 내충격합성수지관의 제조방법은 단일관에 외층(1), 중층(2), 내층(3)의 3중벽구조로 형성되며, 외층(1), 내층(3) 및 중층(2)을 이루고 있는 합성수지를 각각 혼합한 조성물을 압출성형기에 투입한 후 압출성형하여 3중벽 구조의 내충격합성수지관을 제조한다.
상기와 같은 고인장 내충격합성수지관의 제조방법은 PVC 100중량부에 CPVC 1~50중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~4중량부, R-지당 0.2~6중량부, 가소제 0.2~6중량부, 충격보강제 5~15중량부, 윤활제 0.02~6중량부, 항균제 0.02~3.0중량부를 혼합하여 이루어진 외층(1) 및 내층(3)용 조성물과; 상기 외층(1)과 내층(3)의 사이에 위치하며 PVC 100중량부에 CPVC 51~1000중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~5중량부, 가소제 1~5중량부, 충격보강제 1~10중량부, 윤활제 0.1~3중량부를 혼합하여 이루어진 중층(2)용 조성물을 압출성형기에 투입한 후 압출성형하여 3개의 층으로 이루어진 3중관을 제조함으로써 완성하게 된다.
이하 본 발명의 실시예인 수도관의 제조방법을 예로 들어 상세히 설명하겠다.
<실시예 1>
3중벽구조의 외층(1)과 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 1중량부, Ba-Zn(바 륨-아연)계 무독안정제 4중량부, 탄산칼슘 1중량부, R-지당 0.2중량부, 균질배합제 0.2중량부, 충격보강제 7중량부, 파라핀왁스 0.02중량부, 인산지르코늄계 은이온 항균제 0.02중량부를 혼합한 조성물로 형성되며; 중층(2)은 PVC 100중량부, CPVC 51중량부, Ca-Zn(칼슘-아연)계 무독안정제 3중량부, 탄산칼슘 1중량부, 균질배합제 1중량부, MBS계 충격보강제 2중량부, 파라핀왁스 0.1중량부를 혼합하여, 상기 외층(1)과 내층(3)용 조성물 및 중층(2)용 조성물을 각각 110~140℃로 가열하며 압출성형하여 3중벽 구조의 수도관을 제조한다.
<실시예 2>
외층(1)과 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 1중량부, Ca-Zn(칼슘-아연)계 무독안정제 4중량부, 탄산칼슘 2중량부, R-지당 1중량부, 분산제 1중량부, 충격보강제 7중량부, 금속비누 1중량부, 인산지르코늄계 은이온 항균제 1중량부를 혼합한 조성물로 형성되며; 중층(2)은 PVC 100중량부에, CPVC 600중량부, Ca-ZN(칼슘-아연)계 무독안정제 3중량부, 탄산칼슘 4중량부, 균질배합제 4중량부, MBS계 충격보강제 3중량부, 금속비누 1중량부를 혼합하여, 상기 외층(1)과 내층(3)용 조성물 및 중층(2)용 조성물을 각각 110~140℃로 가열하며 압출성형하여 3중벽 구조의 수도관을 제조한다.
<실시예 3>
외층(1)과 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 10중량부, BA-Zn(바륨-아연)계 무독안정제 4중량부, 탄산칼슘 2중량부, R-지당 1중량부, 분산제 1중량부, 충격보강제 7중량부, 금속비누 1중량부, 인산지르코늄계 은이온 항균제 1중량부를 혼합한 조성물로 형성되며; 중층(2)은 PVC 100중량부에, CPVC 1000중량부, BA-ZN(바륨-아연)계 무독안정제 3중량부, 탄산칼슘 4중량부, 균질배합제 4중량부, MBS계 충격보강제 3중량부, 금속비누 4중량부를 혼합하여, 상기 외층(1)과 내층(3)용 조성물 및 중층(2)용 조성물을 각각 110~140℃로 가열하며 압출성형하여 3중벽 구조의 수도관을 제조한다.
<실시예 4>
외층(1)과 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 50중량부, CA-Zn(칼슘-아연)계 무독안정제 4중량부, 탄산칼슘 2중량부, R-지당 1중량부, 분산제 1중량부, 충격보강제 7중량부, 금속비누 1중량부, Zinc 2-pyridenthol-1-oxide 항균제 1중량부를 혼합한 조성물로 형성되며; 중층(2)은 PVC 100중량부에, CPVC 1000중량부, 벤조폐논계 무독안정제 3중량부, 탄산칼슘 4중량부, 균질배합제 5중량부, MBS계 충격보강제 3중량부, 금속비누 1중량부를 혼합하여, 상기 외층(1)과 내층(3)용 조성물 및 중층(2)용 조성물을 각각 110~140℃로 가열하며 압출성형하여 3중벽 구조의 수도관을 제조한다.
<비교예 1>
외층과 내층은 PVC 100중량부에 비납계(주석계) 복합안정제 2.5 중량부, CPE 계 충격보강제 5 중량부, 외부활제인 폴리에틸렌왁스 0.3중량부를 첨가하고, 중층(2)에는 PVC 100중량부에 납계 복합안정제 2.5중량부, MBS계 충격보강제 5중량부, 내부활제인 스티아린산 0.3중량부를 첨가하여 3중벽 구조를 갖는 수도관을 압출성형하였다.
<비교예 2>
외층과 내층은 PVC 100중량부에 비납계(주석계) 복합안정제 3.5중량부, CPE계 충격보강제 10중량부, 외부활제인 폴리에틸렌왁스 0.6중량부를 첨가하고, 중층(2)에는 PVC 100중량부에 납계 복합안정제 3.5중량부, MBS계 충격보강제 10중량부, 내부활제인 스티아린산 0.6중량부를 첨가하여 3중벽 구조를 갖는 수도관을 압출성형하였다.
상기와 같이 실시예 1 내지 3 과 비교예 1, 2와 같은 방법으로 동일한 규격(KS규격 직경 100mm)으로 압출성형하여 수도관을 준비한 후, 각각 인장강도(kg/㎠; ISO 75-1기준)를 시험하였다.
상기와 같은 기준으로 실시한 실시예 및 비교예에 대한 인장강도에 대한 시험의 측정값을 표 1에 나타내었다.
표 1. 실시예 및 비교예에 대한 측정값
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 4
인장강도(kg/㎠) 580 603 621 635 547 551
표 1을 통해 실시예와 비교예의 방법으로 3중벽 구조를 갖는 수도관을 압출한 후 인장강도의 시험에 대한 측정값을 살펴보면, 실시예 1 내지 4의 측정값이 비교예 1 및 비교예 2보다 높은 것으로 측정되었다.
따라서 본 발명의 목적에 부합하는 3중벽 구조를 갖는 수도관은 PVC와 CPVC를 혼합하여 제조함으로써 본 발명의 고인장 내충격수도관을 완성할 수 있는 것이다.
여기서 PVC 100중량부에 대하여 상대적으로 CPVC의 혼합양을 늘리게 되면 인장강도가 좋아지기는 하나, 제조비용이 높아지는 단점이 발생하게 됨으로, 외층(1), 내층(3)은 PVC 100중량부에 1~50중량부로 혼합하고, 중층(2)은 PVC 100중량부에 대하여 CPVC 51~1000중량부로 한정하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 고인장 내충격수도관의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 고인장 내충격수도관의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 상세한 설명>
1 : 외층 2 : 중층 3 : 내층

Claims (6)

  1. 외층(1), 중층(2) 및 내층(3)의 3중벽구조로 형성된 고인장 내충격합성수지관의 제조방법에 있어서, 외층(1) 및 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 1~50중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~4중량부, R-지당 0.2~6중량부, 가소제 0.2~6중량부, 충격보강제 5~15중량부, 윤활제 0.02~6중량부, 항균제 0.02~3.0중량부를 혼합하여 이루어진 조성물로 형성되고;
    상기 외층(1)과 내층(3)의 사이에 위치하는 중층(2)은 PVC 100중량부에 CPVC 51~1000중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~5중량부, 가소제 1~5중량부, 충격보강제 1~10중량부, 윤활제 0.1~3중량부를 혼합하여 이루어진 조성물을 압출성형하여 완성되는 것을 특징으로 하는 고인장 내충격합성수지관의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 외층(1), 중층(2) 및 내층(3)의 3중벽구조로 형성된 내충격수도관에 있어서, 외층(1) 및 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 1~50중량부, 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~4중량부, R-지당 0.2~6중량부, 가소제 0.2~6중량부, 충격보강제 5~15중량부, 윤활제 0.02~6중량부, Zinc 2-pyridenthol-1-oxide, 인산지르코늄계 은이온 항균제 및 Ag 0.50%, SiO2 98.25%, 수분 0.25% 및 Al2O3 1.00%로 구성된 파우더형태의 항균제 중에서 1종을 선택한 항균제 0.02~3.0중량부를 혼합하여 이루어진 조성물로 형성되고;
    상기 외층(1)과 내층(3)의 사이에 위치하는 중층(2)은 PVC 100중량부에 CPVC 51~1000중량부, Ba-Zn(바륨-아연)계, Ca-Zn(칼슘-아연)계, 트리아졸계, 벤조페논계, HALS계, Al-Mg(알루미늄-마그네슘)계 중에서 선택된 1종 또는 2종의 무독안정제 2.5~8중량부, 충진제 1~5중량부, 가소제 1~5중량부, 충격보강제 1~10중량부, 윤활제 0.1~3중량부를 혼합하여 이루어진 조성물을 압출성형하여 완성되는 것을 특징으로 하는 고인장 내충격수도관.
  4. 제 3항에 있어서, 외층(1)과 내층(3)은 PVC 100중량부에 CPVC 1중량부, 무독안정제 4중량부, 충진제 2중량부, R-지당 1중량부, 가소제 1중량부, 충격보강제 7중량부, 윤활제 1중량부, 항균제 1중량부를 혼합하여 이루어진 조성물로 형성되고;
    중층(2)은 Zinc 2-pyridenthol-1-oxide, 인산지르코늄계 은이온 항균제 및 Ag 0.50%, SiO2 98.25%, 수분 0.25% 및 Al2O3 1.00%로 구성된 파우더형태의 항균제 중에서 1종을 선택한 항균제 0.02~3.0중량부를 PVC 100중량부에 CPVC 600중량부, 무독안정제 3중량부, 충진제 4중량부, 가소제 4중량부, 충격보강제 3중량부, 윤활제 1중량부를 혼합하여 이루어진 조성물을 압출성형하여 완성되는 것을 특징으로 하는 고인장 내충격수도관.
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