KR101260031B1

KR101260031B1 - Ｐｖｃ 파이프 성형용 수지조성물 및 ｐｖｃ 파이프

Info

Publication number: KR101260031B1
Application number: KR1020110008350A
Authority: KR
Inventors: 임윤수
Original assignee: 주식회사 프라코
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2013-05-06
Also published as: KR20120086964A

Abstract

본 발명은 원적외선 방사, 항균, 중금속 흡착 등 기능성을 개선하면서 물성도 함께 개선한 PVC 파이프 성형용 수지조성물 및 PVC 수지조성물에 의해 제작된 PVC 파이프의 제공을 목적으로 하는 것이며, 특히, PVC 상수관, PVC 하수관의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 PVC 파이프 성형용 수지조성물은 PVC 수지 100중량부에 대하여 화산재 5 ~ 20중량부, 얼라이트 5 ~ 20중량부, 향나무분말 1 ~ 3중량부, 오르가노폴리실록산 0.3 ~ 3중량부, 충격보강제 3 ~ 10중량부, 복합열안정제 2 ~ 6중량부, 활제 0.2 ~ 3중량부, CaCO₃ 0.1 ~ 5중량부 및 대전방지제 0.1 ~ 5중량부를 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물을 이용하여 성형한 PVC 파이프는 항균, 탈취, 중금속 흡착, 살균 등의 효과를 나타내므로 하수에서 유해성분인 중금속 등의 제거 등으로 인해 하수의 오염도를 증가시키지 않으면서 안정되게 하수를 배출할 수 있을 뿐 아니라 특히, 본 발명에 따른 PVC 상수관은 탈취 및 살균, 중금속 흡착 등의 효과에 의해 식수에서 소독 냄새의 제거, 세균번식방지 및 살균에 의해 식수를 보다 안정적이고 위생적으로 공급할 수 있는 효과를 달성한다.

Description

ＰＶＣ 파이프 성형용 수지조성물 및 ＰＶＣ 파이프{PVC Composition for Producing pipe and PVC pipe}

본 발명은 PVC 파이프(Poly Vinyl Chloride Pipe) 성형용 수지조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항균성, 탈취력 등 기능성을 개선한 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물 및 이를 이용하여 생산한 PVC 파이프에 관한 것이다.

폴리비닐클로라이드 수지(Poly Vinyl Chloride, PVC)는 열가소성 성형 수지로서 널리 알려져 있으며, 통상적으로 각종 용기, 포장필름, 전선배관, 상수관, 하수관 등의 재료로 매우 다양한 용도에 광범위하게 적용되어 왔다.

특히, 폴리비닐클로라이드수지는 경량이면서 기밀성, 내식성, 취급 및 운반의 용이성 등의 특성으로 인하여 오래전부터 상수관, 하수관으로 사용되어 오고 있는 금속관을 PVC 상수관, PVC 하수관으로 대체하여 사용되고 있으며, 상수관, 하수관 등을 금속관 대신 PVC 파이프로 대체하면서 여러 종류의 첨가제를 배합한 PVC 배합물에 의한 상수관, 하수관의 출현으로 금속관에 비하여 항균성, 스케일방지 등 기능성이 강조된 PVC 파이프가 제작되고 있다.

기능성을 강조한 PVC 상수관, PVC 하수관으로 PVC에 은화합물을 배합한 항균성 PVC 상수관이 보편적으로 사용되고 있으며, 항균성 상,하수도관과 관련한 선행기술로는 예를 들면, 국내 등록특허공보 등록번호 10-0384929호에 열가소성수지에 제2철의 킬레트화합물을 배합한 항균, 항곰팡이성 상하수도관을 개시하고 있고, 국내등록특허공보 등록번호 10-0518960호에 합성수지에 숯 분말을 첨가하여 항균, 살균, 탈취성을 갖는 수도관을 개시하고 있으며, 또 국내등록특허공보 등록번호 10-0797189호에는 제올라이트계 무기 항균제 및 대전방지제를 배합한 염화비닐수지에 의한 항균성 내충격 수도관을 개시하고 있다.

상기한 기능성 첨가제를 배합하여 제작된 합성수지제 상하수관들은 기능성면에서 개선되지만 합성수지제 상하수관의 강도 등 물성 개선과는 무관하고, 특히, 은화합물 등 화합물형태의 항균성 물질이 배합된 PVC 상수관, PVC 하수관 등은 장시간 사용하는 경우 항균성 물질이 용출될 수 있기 때문에 상하수관의 강도 저하 내지 열화로 인한 파손 등 PVC 상수관, PVC 하수관의 수명에 문제점이 예상될 수 있다.

본 발명은 원적외선 방사, 항균, 흡착 등 기능성을 개선하면서 물성도 함께 개선한 PVC 파이프 성형용 수지조성물 및 PVC 수지조성물에 의해 제작된 PVC 파이프의 제공을 목적으로 하는 것이며, 특히 PVC 상수관, PVC 하수관의 제공을 목적으로 한다.

본 발명이 목적하고 있는 과제를 해결하기 위하여 채용하고 있는 수단으로 PVC 수지에 무기광물질인 화산재와 얼라이트 및 향나무분말을 배합하여 항균, 탈취, 중금속 흡착 등의 기능성을 개선하면서 물성도 함께 개선하는 PVC 파이프 성형용 수지조성물 및 PVC 파이프로 이루어진다.

상기 본 발명에 따른 PVC 파이프 성형용 수지조성물은 PVC 수지 100중량부에 대하여 화산재 5 ~ 20중량부, 얼라이트 5 ~ 20중량부, 향나무분말 1 ~ 3중량부, 오르가노폴리실록산 0.3 ~ 3중량부, 충격보강제 3 ~ 10중량부, 복합열안정제 2 ~ 6중량부, 활제 0.2 ~ 3중량부, CaCO₃ 0.1 ~ 5중량부 및 대전방지제 0.1 ~ 5중량부를 포함하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 PVC 파이프는 상기한 PVC 수지조성물을 주재로 하여 통상의 수단에 의해 성형된 PVC 파이프로 이루어지며 특히, PVC 상수관, PVC 하수관 또는 이음관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 PVC 수지(Poly Vinyl Chloride)는 일반적으로 관, 수도관 또는 하수관 성형용으로 사용되는 중합도 800 ~ 1,200의 PVC 수지이면 적당하고 특별히 제한되지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 충격보강제, 복합열안정제, 활제 및 대전방지제는 PVC 성형용 수지조성물에 일반적으로 배합되는 첨가제이며, 충격보강제는 PVC 수지의 내충격성을 향상시키기 첨가하는 성분으로서, 예를 들면, MBS계(Methylmetacrylate Butadiene Stylene), 아크릴계, 부타디엔계 등이 사용될 수 있으며, MBS계 충격보강제가 특히 바람직하다.

또 복합열안정제로는 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘 및 메틸틴머켑타이드(Methyltin Mercaptide) 중에서 1종 또는 2종을 혼합 사용하는 것이 바람직하고, 활제로는 산화폴리에틸렌(Oxidized Polyethylene) 또는 파라핀왁스를 단독 또는 혼합 사용하는 것이 바람직하며, 대전방지제로 음이온계, 양이온계 등이 사용된다.

상기 본 발명에 따른 오르가노폴리실록산은 PVC관의 표면윤활 특성을 개선하여 유체의 흐름을 원활하게 하기 위하여 첨가하는 성분으로 여러 기술 분야에서 첨가제, 가공조제로 널리 이용되고 있는 공지의 화합물이며, 평균분자량이 100,000 이상이면 적당하고, 바람직하게는 300,000 ~ 5,000,000의 오르가노폴리실록산이 사용될 수 있으며, 평균분자량이 100,000보다 작은 경우에는 오르가노폴리실록산에 의한 윤활성의 향상효과가 충분하지 않으므로 본 발명의 목적을 달성할 수가 없다.

그리고 본 발명에 따른 조성성분의 특징 중 하나인 화산재는 전체 화산분출물로부터 얻어지는 성분으로 전체 화산분출물 중에 소량으로 존재하며, 다공질의 괴상으로 어두운 색을 띠고 있으며, 화학성분상으로는 거의 규소와 알루미늄의 산화물로 이루어진 점토광물(caly minerals)이라 할 수 있으며, 제주도의 화산회토는 풍화과정 중에 집적된 유기물과 Al 및 Fe 산화물에 의해 표면전하인 양이온 치환용량이 매우 높으며 일반 토양에 비하여 양이온의 보유 능력이 매우 크므로 Cd, Cu, Zn 등의 중금속의 흡착량이 매우 높은 특성을 지니고 있으며, Giovanni(2007) 등은 Etna 화산의 Lava ash를 이용하여 회분식 실험을 통하여 최적 pH(6.0 ~ 6.8) 범위 내의 수용액 상에서 Cd, Cu 그리고 Cr이 적정수준으로 제거되는 것을 제시하고 있으며 아래 [표 1] 및 [표 2]에서 나타낸 바와 같이, 중금속 등 인체에 해로운 성분이 전혀 없으며, 천연 상태에서 원적외선 방사 92% ~ 93%, 탈취율 97%, 항곰팡이 항균력 99.9%의 기능이 있으며, 대장균을 퇴치하는 성능을 가진 최고의 천연소재로서 점토, 맥반석, 황토, 옥 등 기존의 어떠한 광물질보다 그 우수성이 국가 공인인증기관의 시험에 의하여 입증되고 있다.

광물명	원적외선방출량	탈취율	항균성	PH
화산재	92~93	96.7	99.97	7.2~7.8
맥반석	90	85	85	7.2~9.0
옥	91	57~72	67~80	-
황토	91	-	-	8.5~9.5

광물명/조성(%)	SiO ₂	Al ₂ O ₃	Fe ₂ O ₃	TiO ₂	CaO	MgO	K ₂ O / Na ₂ O
화산재	45.40	16.87	14.92	3.97	6.95	6.13	4.06
점토	45.02	38.08	0.76	0	1.8	1.4	0
맥반석	10.50	17.96	4.96	0	0	0.42	3.27

상기 [표 1] 및 [표 2]에 나타난 바와 같이, 상기 화산재는 PVC 수지조성물에 배합되어 항균, 탈취, 중금속 흡착, 살균 등의 기능성을 부여할 뿐 아니라 충진제(Filler) 역할을 하여 PVC 수지관의 내충격성을 더욱 개선하는 효과를 나타낸다.

본 발명에 따른 화산재는 PVC 수지조성물에 5 ~ 20중량부의 비율로 배합하며 10 ~ 15중량부 배합하는 것이 바람직하고, PVC 수지조성물과의 분산성을 고려하여 10 ~ 100㎛의 입도분포와 평균입경이 20㎛을 갖는 화산재를 PVC 수지에 배합하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 특징인 얼라이트 역시 화산재와 함께 PVC 수지조성물에 배합되어 항균, 탈취, 중금속 흡착, 살균 등의 상승된 효과를 나타낼 뿐 아니라 충진제(Filler) 역할을 하여 PVC 수지관의 내충격성을 더욱 개선하는 성분으로서 얼라이트는 인체에 유익한 무기 겔마늄, 원적외선 등을 발산하는 것으로 종래부터 알려져 있는 점토질의 연질 운모광물이며, 삼층 인편상 구조로서 물에 풀었을 때는 견사 현상을 나타내는 독특한 성질이 있고, 그 주성분 SiO₂, Al₂O₃, K₂O, FeO₂ 등으로 이루어진 황백색 합성광물이며, 물리 화학적 성질은 수중에서 다량의 용존산소를 발산하는 효능이 있고, 또 수중에 용존하는 중금속 이온, 유기질 이온, 부식된 유기질의 악취 등을 흡착하는 흡착성이 뛰어나 유독가스 내지 악취 제거제의 원료로 사용되고 있다.

상기 얼라이트는 PVC 수지조성물에 5 ~ 20중량부로 배합하며 10 ~ 15중량부 배합하는 것이 바람직하고, PVC 수지조성물과의 분산성을 고려하여 10 ~ 100㎛의 입도분포와 평균입경이 20㎛을 갖는 것을 배합하는 것이 바람직하다.

또 상기 본 발명에 따른 PVC 수지조성물에 첨가되는 향나무분말은 본 발명의 또 다른 특징 중의 하나로서, 향나무는 살균, 살충에 유효한 효과를 나타내는 것은 이미 잘 알려져 있으며, 본 발명에서는 상기한 화산재 및 얼라이트와 병용 사용함으로써 보다 상승된 항균효과를 나타낼 뿐 아니라 PVC 파이프의 내충격성을 향상시켜 충격에 의한 파손 등을 방지하는 효과를 나타내며 특히, 향나무분말은 살균작용에 의해 미생물번식에 의한 응집체의 침적을 방지함으로써 PVC관 내의 유체의 흐름을 원활하게 하며, 또 향나무분말이 지니고 있는 고유의 향에 의해 오수 내지 상수에 발산하는 냄새를 완화시켜 주는 효과를 나타낸다.

상기 향나무분말은 PVC 수지조성물에 1 ~ 3중량부로 배합하는 것이 바람직하며 1중량부 이하로 배합될 경우 향나무의 특성을 나타내지 못하며 3중량부 이상으로 배합될 경우 PVC관의 충격강도, 인장강도와 같은 기계적 물성의 저하를 초래할 수 있으며, 20㎛의 평균입경을 갖는 향나무분말을 배합하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물을 이용하여 성형한 PVC 파이프는 항균, 탈취, 중금속 흡착, 살균 등의 효과를 나타내므로 하수에서 유해성분인 중금속 등의 제거 등으로 인한 하수의 오염도를 증가시키지 않으면서 안정되게 하수를 배출할 수 있을 뿐 아니라 특히, 본 발명에 따른 PVC 상수관은 탈취 및 살균, 중금속 흡착 등의 효과에 의해 식수에서 소독 냄새의 제거, 세균번식방지 및 살균에 의해 식수를 보다 안정적이고 위생적으로 공급할 수 있는 효과를 달성한다.

도 1은 화산재에 따른 원적외선 방출 비교그래프.
도 2는 화산재에 따른 음이온 방출 그래프.

이하에서는 본 발명에 따른 PVC 수지조성물의 구체적인 배합비율에 의해 성형한 PVC 파이프에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

<실시예1>

본 발명의 실시예1은 하기 [표 3]의 배합비율에 따라 조성된 PVC 수지조성물을 주재로 하여 통상의 성형기를 이용하여 PVC 수도관을 제작하였다.

구 분	첨가제	첨가량( 중량부 )
PVC	중합도:1,000	100
복합 열안정제	스테아린산칼슘	1.6
충격 보강제	MBS(Methylmetacrylate Butadiene Stylene)	8
활제	파라핀왁스	1.2
충진제	탄산칼슘	4
기능성첨가제	화산재	5
	얼라이트	5
	향나무분말	1

<실시예2 내지 4>

<실시예1> [표 3]에 기재된 배합비율에서 기능성 첨가제인 화산재 및 얼라이트를 각각 10중량부, 15중량부, 20중량부를 배합한 것 외에는 실시예1과 동일하게 배합하고 통상의 성형기를 이용하여 제작한 PVC 수도관에 대하여 물성을 시험한 결과를 아래 [표 4]에 나타내었다.

시험명	제품명	기 준	결 과
시험명	제품명	기 준	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
인장강도	경질염화비닐 상수관(KS M 3401)	43MPa이상	48	47	46	46
인장강도	내충격 경질염화비닐 하수관(KPPSM 306)	45MPa이상	49	48	47	47
비카트 연화온도	경질염화비닐 상수관(KS M 3401)	78℃이상	80	80	79	79
비카트 연화온도	내충격 경질염화비닐 하수관(KPPS M 306)	76℃이상	78	79	79	79
낙추충격	경질염화비닐 상수관(KS M 3401)	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
낙추충격	내충격 경질염화비닐 하수관(KPPS M 306)	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음

<시험예1>

실시예1에 의해 제작된 PVC 파이프의 항균성특성을 아래 [표 5]에 나타내었으며 항균성특성은 당기술분야에서 널리 사용되고 있는 쉐이크 플라스크(Shake Flask) 방법에 의해 실시하였다.

상기 쉐이크 플라스크 방법은 Buffer 완충액에 일정량의 희석균액을 첨가한 후, 일정시간 동안 진탕배양하고, 초기 균수와 일정시간 후의 균수 차이를 계산한 결과를 사용하여 항균효과를 판정하는 방법이다.

구 분	조 건	대장균수 ( cfu / ml )	황색포도상균 ( cfu / ml )
비처리 PVC관	초기	1.7 x 10⁵	1.8 x 10⁵
	10^oC, 24 h 후	2.1 x 10⁵	1.9 x 10⁵
	감소율(%)	-	-
PVC관	초기	1.7 x 10⁵	1.8 x 10⁵
	10^oC, 24 h 후	9.1 x 10²	3.4 x 10²
	감소율(%)	99.5	99.8

※감소율(%) = (초기 세균수-24시간 후 세균수)/(초기 세균수)X 100

[표 4] 및 [표 5]의 결과에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 PVC 수지조성물에 의해 제작한 PVC 파이프는 물성이 개선되는 것으로 나타나며 항균성을 나타내고 있으므로 하수관뿐 아니라 식수를 안정적이고 위생적으로 공급할 수 있는 상수관으로 특히 적합한 것이다.

Claims

PVC 수지 100중량부에 대하여 화산재 5 ~ 20중량부, 얼라이트 5 ~ 20중량부, 향나무분말 1 ~ 3중량부, 오르가노폴리실록산 0.3~ 3중량부, MBS계 충격보강제 3 ~ 10중량부, 복합열안정제 2 ~ 6중량부, 활제 0.2 ~ 3중량부, CaCO₃ 0.1 ~ 5중량부 및 대전방지제 0.1 ~ 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물.
청구항1에 있어서, 화산재 10 ~ 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물.
청구항1에 있어서, 얼라이트 10 ~ 15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC 파이프 성형용 PVC 수지조성물.
삭제
청구항1 내지 청구항3 중 어느 하나의 항에 기재된 조성물에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 PVC 파이프.
청구항5에 있어서, PVC 파이프가 상수관, 하수관 또는 이음관인 것을 특징으로 하는 PVC 파이프.