KR20000061360A - 비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비닐하우스 파이프 연결 클램프의 제조에 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 폴리프로필렌 중합체 60 내지 90 중량부, 무기 충진재 10 내지 40 중량부, 및 불포화카르본산 또는 그 유도체가 0.1 내지 5 중량% 함유된 변성 폴리프로필렌 0.1 내지 5 중량부 이하로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다. 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 공중합체에 무기 충진재 및 변성 폴리프로필렌이 첨가되어 있어 이 수지 조성물로 비닐하우스 파이프 연결 클램프를 제조하였을 때 그 제품의 강성, 충격성, 내구성, 내후성 등의 물리적 특성이 양호하고, 그 클램프에 연결되는 파이프를 잡아주는 힘이 우수하며, 비닐 하우스 등을 설치하는 경우 작업하기가 용이하다.

Description

비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물 {polypropylene resin composition for clamps connecting pipes}
발명의 분야
본 발명은 비닐하우스 파이프 연결 클램프(clamp)용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 폴리프로필렌 중합체를 기재로 하고 무기 충진재 및 변성 폴리프로필렌이 함유되어 있어, 그로부터 제조된 클램프는 강성, 충격성, 내구성, 내후성 등 제반물성이 뛰어나고, 클램프에 연결된 파이프를 잡아주는 힘이 우수하고 비닐하우스 설치 작업시에 작업이 용이한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
발명의 배경
일반적으로 비닐하우스 파이프 연결을 위해 철사 클램프가 사용되고 있다. 비닐하우스를 만들기 위해 파이프를 연결할 때 반원형의 파이프 골격과 직선형 파이프 골격의 연결부위를 주로 철사 클램프로 묶어 고정하는데, 이 방법은 파이프간 슬립(slip)이 발생하여 파이프를 잡아주는 힘이 떨어질 뿐 아니라, 작업이 어렵고 시간이 많이 소요되므로 인력과 비용이 많이 소요되는 단점을 갖고 있다. 또한, 철사 클램프는 재활용이 어렵고, 설치시 필름이 손상될 우려가 있으며, 장시간 사용할 때 녹이 슬어 외관상 미적가치가 저하된다고 하는 단점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명자는 플라스틱 클램프를 개발하게 되었으며, 특히 가격 경쟁력이 우수하고 재활용이 용이한 폴리프로필렌수지를 사용하여 플라스틱 클램프를 개발하였다.
본 발명자는 철사로 작업시 인력과 비용이 많이 드는 단점을 개선하고 클래프에 요구되는 제반 물성이 우수한 폴리프로필렌 수지 개발에 노력한 결과, 폴리프로필렌 중합체에 무기 충진재, 변성 폴리프로필렌을 배합함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 중합체를 기재로 하고 무기충진재 및 변성 폴리프로필렌이 첨가되어 있어 클램프가 요구하는 강성, 충격성, 내구성, 내후성 등의 물리적 특성이 우수하다. 특히 폴리프로필렌 수지 클램프는 별도의 연결구가 필요없이 간단하게 결합되므로 파이프의 분해 및 조립이 용이하고 작업시간이 단축되는 장점이 있다.
본 발명의 목적은 비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 강성, 충격성, 내구성 및 내후성이 우수한 비닐하우스 파이프 연결 클램프용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업성 및 파이프를 잡아주는 힘이 우수한 비닐하우스 파이프 연결 클램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 파이프의 분해 및 조립이 용이하고 작업시간이 단축되며, 외관상 미적가치가 높은 폴리프로필렌 수지 클램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가격 경쟁력이 우수하고 재활용이 용이한 폴리프로필렌 수지 클램프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리프로필렌 중합체 수지를 기재로 하고 무기 충진재 및 변성 폴리프로필렌이 함유되어 있어 강성, 충격성, 내구성 및 내후성 등 제반물성이 우수하고 재활용이 가능한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 중합체 60 내지 90 중량부, 무기 충진재 10 내지 40 중량부, 및 불포화카르본산 또는 그 유도체가 0.1 내지 5 중량% 함유된 변성 폴리프로필렌 0.1 내지 5 중량부 이하로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 중합체는 에틸렌 프로필렌 고무가 5 내지 40 중량% 범위내에서 함유되고 에틸렌 프로필렌 고무 중의 에틸렌 함량이 40 내지 80 중량%가 되도록 공중합된 폴리프로필렌 공중합체이다.
상기 폴리프로필렌 공중합체는 용융지수(M.I.)가 0.5∼100의 범위이고, 중량평균 분자량이 200,000∼400,000의 범위이며, 비중이 0.89∼0.91의 범위인 것이 바람직하다.
폴리프로필렌 공중합체는 전체 수지 조성물 중에 60 내지 90 중량부 범위내에서 함유되는데, 그 함량이 60중량부 미만이면 강성과 충격강도의 균형유지가 어려우며, 90중량부를 초과하면 강성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물 내에는 무기 충진재로서 탈크, 유리섬유(glass fiber) 또는 이들의 혼합물이 함유된다. 탈크는 평균입도가 0.5∼10㎛의 범위내이고, 유리섬유는 길이가 1∼5㎜의 범위내인 것이 분산성 측면에서 특히 바람직하다.
상기 무기 충진재는 전체 수지 조성물 중에 10 내지 40 중량부의 범위내에서 함유되는데, 그 함량이 10중량부 미만이면 강성, 내열성 등의 물성이 저하되고, 40중량부를 초과하면 충격성이 저하될 뿐 아니라 중량이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물 내에는 상기 성분들과 함께 변성 폴리프로필렌이 함유된다. 변성 폴리프로필렌은 상기 폴리프로필렌 공중합체에 불포화카르본산 또는 그 유도체를 그라프트시킨 것이다. 불포화카르본산 또는 그 유도체로는 예를 들어 말레인산, 아크릴산, 메타크릴산 및 무수말레인산으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 그라프트율은 0.1∼5중량% 범위내인 것이 바람직하다.
상기 변성 폴리프로필렌은 전체 수지 조성물 내에 0.1 내지 5중량부 이하로 함유되는 것이 바람직하다. 변성 폴리프로필렌의 함량이 5중량부를 초과하면 성형 가공성이 저하될 수 있다.
본 발명의 수지 조성물 내에는 또한 통상적으로 플라스틱 제조에 사용되는 첨가제들이 적정량 함유될 수 있다. 사용되는 첨가제의 예로는 중화제, 산화방지제 및 자외선안정제가 있다. 클램프는 주로 옥외에서 사용되기 때문에 내후성이 우수하여야 하므로 이를 위하여 자외선안정제가 적정량 첨가된다. 산화방지제의 예로는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제, 디티오프로피오네이트 시너지스트(synergist) 등이 사용될 수 있고, 중화제의 예로는 스테아린산칼슘, 산화아연 등이 사용될 수 있다. 이들 또는 다른 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 사용될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체, 무기 충진재 및 변성 폴리프로필렌과 함께 기타 필요한 첨가제를 혼합하여 마스터 배치 파우더를 제조한 후, 마스터 배치 파우더를 압출기에서 압출하여 펠렛 상태의 수지 조성물로 제조한다. 그리고 이 펠렛 상태의 수지 조성물을 사용하여 통상적인 플라스틱 성형법에 의해 각종 크기의 클램프를 제조할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재된 것이며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
에틸렌 함량이 60중량%인 에틸렌 프로필렌 탄성체를 14중량% 함유하는 폴리프로필렌공중합체 78중량부, 유리섬유 20중량부, 상기 프로필렌 공중합체에 0.75중량%의 무수말레인산이 1.0중량% 그라프트된 변성 폴리프로필렌 공중합체 2중량부, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 마스터 배치 파우더 혼합물을 2축 스크류우 압출기의 호퍼에 충전하고, 약 220℃로 조절된 배럴 속으로 일정한 비율로 공급하여 용융혼합하였다. 칼라 마스터 배치를 5 PHR로 공급하였다. 배럴이 7단계로 구분되어 있어 온도조절이 가능하고, 온도분포는 각각 200℃, 210℃, 220℃, 230℃, 220℃, 220℃ 및 210℃로 하였다. 용융혼합된 상태로 냉각조를 통과시킨 후 절단기로써 펠렛 상태로 절단하고, 사출성형기로 사출성형하여 클램프를 제조하였다.
실시예 2
에틸렌 함량이 60중량%인 에틸렌 프로필렌 탄성체를 14중량% 함유하는 폴리프로필렌공중합체 73중량부, 유리섬유 20중량부, 탈크 5중량부, 상기 프로필렌 공중합체에 0.75중량%의 무수말레인산이 1.0중량% 그라프트된 변성 폴리프로필렌 공중합체 2중량부, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다. 마스터 배치 파우더 혼합물을 2축 스크류우 압출기의 호퍼에 충전하고, 약 220℃로 조절된 배럴 속으로 일정한 비율로 공급하여 용융혼합하였다. 칼라 마스터 배치를 5 PHR로 공급하였다. 배럴이 7단계로 구분되어 있어 온도조절이 가능하고, 온도분포는 각각 200℃, 210℃, 220℃, 230℃, 220℃, 220℃ 및 210℃로 하였다. 용융혼합된 상태로 냉각조를 통과시킨 후 절단기로써 펠렛 상태로 절단하고, 사출성형기로 사출성형하여 클램프를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 2에서 제조한 클램프에 대하여 하기 표1에 나타낸 시험법에 따라 M.I., 인장강도, 신율, 굴곡탄성율, 아이조드 충격강도, 로크웰 경도 및 영변형온도를 측정하였으며, 그 결과를 또한 하기 표1에 나타내었다.
물 성 시험법(ASTM) 실시예 1 실시예 2
용융흐름지수(g/10min) D 1238 6.0 6.0
인장강도(kg/㎠) D 638 590 570
신율(%) D 638 5 3
아이조드충격강도23℃(kg.cm/cm) D 256 10.0 7.5
굴곡탄성율(kg/㎠) D 790 35000 42000
열변형온도(℃) D 648 159 159
록크웰경도(R) D 785 102 102
물성측정:
(1) 인장강도/비틀림강도 시험
상기 실시예 1 및 2에서 제조한 본 발명의 폴리프로필렌 수지조성물로부터 만들어진 클램프와 비교예로서 종래에 사용 중인 철사 클램프에 대하여 인장강도 및 비틀림강도 시험을 실시하였다. 인장강도 및 비틀림강도 시험은 2개의 파이프를 폴리프로필렌 수지로 제조한 클램프 또는 철사 클램프로 연결한 후 만능 시험기(UTM)에 장착하여 일정한 속도로 잡아당길 때 파괴되는 시점의 강도(load)를 측정하였다. 지름이 각각 22㎜, 25㎜인 2종류의 파이프를 사용하여 인장강도는 5㎜/분의 속도로, 비틀림강도는 50㎜/분의 속도로 시험을 하였다. 하기 표2에 시험 결과를 나타내었다.
시험항목 단위 파이프 (지름 22mm) 파이프 (지름 25mm)
실시예 1 실시예 2 비교예 실시예 1 실시예 2 비교예
인장강도1) kg 155 152 118 200 197 151
비틀림강도2) kg 40 35 10 45 39 17
주: 1) 및 2) - 강도는 Load값임.
상기 시험결과로부터, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 클램프가 종래 사용중인 철사에 비하여 강도가 우수하고, 파이프 연결시 슬립(slip)성이 적어 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.
(2) 내후성 시험
일반적으로 비닐하우스는 옥외에 설치되기 때문에 비닐하우스 파이프 연결 클램프에 있어 내후성이 중요한 특성 중 하나이다. 따라서 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는 내후성을 향상시키기 위하여 자외선안정제가 적정량 첨가된다.
상기 실시예 1 및 2에서 제조한 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물로 이루어진 인장시편 및 칼라칩에 대하여 다음과 같이 내후성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표4에 나타내었다.
시험 방법: 내후성 시험은 인공 촉진 시험기인 Weather-O-Meter에서 인장시편(ASTM D 638, Type Ⅳ) 및 칼라칩을 장착한 후 시간 경과에 따른 인장강도, 신율 및 색상의 변화를 측정함으로써 내후성을 평가하였다. 내후성 평가기준은 인장강도가 초기값의 50% 이하로 감소될 때까지 소요되는 시간을 측정하여 소요시간이 길면 길수록 내후성이 우수한 것으로 평가하였다.
Weather-O-Meter의 시험조건은 하기와 같으며 1500시간(약 5년에 해당)까지 시험을 실시하였다.
시험 조건: 제논아크 램프 102분 조사(온도 63℃/습도 53%)
물 스프레이 18분
항목 Color(L/a/b) 인장강도(kg/㎠) 신율(%)
경과시간 실시예1 실시예2 실시예1 실시예2 실시예1 실시예2
0 66.5/-45.2/33.8 66.0/-45.0/34.0 590 570 5 3
500 66.5/-45.5/34.0 66.2/-45.2/34.1 580 565 4 3
1000 67.0/-45.5/34.0 66.5/-45.3/34.2 575 560 4 3
1500 67.5/-45.7/34.2 67.0/-45.5/34.5 555 545 4 2
상기 표의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌수지로 제조된 클램프는 1500시간이 경과하여도 인장강도의 큰 저하가 없으므로 내후성이 우수하여 옥외에서 오랜 기간 사용하기에 적합한 수준인 것을 알 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지조성물은 폴리프로필렌 중합체에 무기 충진재와 변성 폴리프로필렌 수지 및 기타 첨가제를 배합하여 이루어진 것으로서, 이러한 본 발명의 수지 조성물로부터 제조된 비닐하우스의 파이프 연결 클램프는 강성, 충격성, 내구성, 내후성 등의 특성이 우수할 뿐 아니라, 파이프를 잡아주는 힘이 종래의 철사 클램프에 비해 매우 우수하며, 비닐하우스 설치 작업시 종래 철사에 비해 인력 및 비용이 훨씬 절감되고 재활용이 가능한 발명의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 폴리프로필렌 중합체 60 내지 90 중량부;
    무기 충진재 10 내지 40 중량부; 및
    불포화카르본산 또는 그 유도체가 0.1 내지 5 중량% 함유된 변성 폴리프로필렌 0.1 내지 5 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 중합체는 중량평균 분자량이 200,000∼400,000의 범위내이며, 용융지수(M.I.)가 0.5∼100의 범위내이고, 비중이 0.89∼0.91의 범위내인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 중합체는 에틸렌 프로필렌 고무가 5∼40중량% 함유되고 에틸렌 프로필렌 고무 중의 에틸렌 함량이 40∼80중량%가 되도록 공중합된 폴리프로필렌 공중합체이고, 상기 변성 폴리프로필렌은 상기 폴리프로필렌 공중합체에 불포화카르본산 또는 그 유도체가 0.1∼5중량% 그라프트된 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 불포화카르본산 또는 그 유도체는 말레인산, 아크릴산, 메타크릴산 및 무수말레인산으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기 충진재가 유리섬유, 탈크 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 첨가제로서 중화제, 산화방지제 및 자외선안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 상기 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 비닐하우스 파이프 연결 클램프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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