KR20100017186A

KR20100017186A - 배관부재

Info

Publication number: KR20100017186A
Application number: KR1020097024211A
Authority: KR
Inventors: 히데히로 코우로기; 타카노리 이노우에
Original assignee: 아사히 유키자이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2010-02-16
Also published as: WO2008146862A1; TW200904897A; US20100136272A1; JP2008291183A; EP2154200A1; EP2154200A4; CN101679742A

Abstract

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지 50~12 질량부를 필수성분으로 하고, 혼련 후의 용융 흐름 속도가 1.0~5.0g/10분인 수지조성물로 이루어지는 배관부재. 또한, 성형수축률이 0.5~0.8%인 것, 95℃ 분위기 하에서 5.0MPa의 인장하중을 건 고온 크리프 특성에 있어서, 파괴에 이르기까지의 시간이 1000 시간 이상인 것, 상기 혼련 후의 수지조성물의 성형 전의 함수량이 250ppm 미만인 것을 개별적 특징으로 하고, 더욱이 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 스틸렌 함유량이 10~40%이고, 중량평균분자량이 20만 이상인 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무 1~15 질량부를 더욱 배합한 배관부재에 관한 것이다.

배관부재, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물, 압출성형

Description

배관부재{Piping member}

본 발명은, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 이용해서 성형한 배관부재, 특히, 압출성형으로 제조되는 파이프나, 사출성형, 압출성형, 진공ㆍ압공성형 등으로 제조되는 이음매, 플랜지 등의 배관부재에 관한 것이다.

폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 강성, 내열성, 내약품성 등의 뛰어난 특성을 가지고 있으며, 공업용품으로서는 OA기기ㆍ전기ㆍ전자부품, 하우징 등 및 자동차용품(예를 들어, 휠캡, 펜더 등)에도 사용되고 있다.

또한, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 고온역(60~95℃)에서의 산ㆍ알칼리에 대한 내성을 가지고 있으며, 가격도 범용의 엔지니어링 플라스틱 중에서도 비교적 저가이므로, 공업분야에서 고온의 약액을 흘리기 위한 고온용 배관부재에 적합하다. 이와 같은 고온용 배관부재는 종래의 금속관에서 수지관으로 전환되고 있는 경향에 있으며, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물도 그 후보에 있는 것으로 보아, 향후 보급이 크게 기대되고 있다.

종래의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제의 배관부재로서, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지를 포함하는 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로 이루어지는 내열성 배수용 배관이 있었다(특허문헌 1 참조). 이 중, 폴리스틸렌계 수지 는, 호모폴리스틸렌, 고무 성분으로 변성된 하이 임팩트 폴리스틸렌(내충격성 폴리스틸렌) 및 신디오택틱 구조를 가지는 폴리스틸렌으로 이루어지는 무리로부터 선택되는 적어도 1종인 것이었다. 그 효과는, 종래부터 사용되고 있는 염화비닐수지제 배수용 배관과의 대체가 가능한 동시에, 염화비닐수지제 배수용 배관을 사용할 수 없었던 내열성이 요구되는 용도로 사용할 수 있다는 것이었다.

또한, 또다른 종래의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제의 배관부재로서, 폴리페닐렌에테르계 수지와 스틸렌계 수지의 조합으로 이루어지는 수지성분 (A) 70~99 중량부, 비닐방향족 탄화수소를 주체로 하는 중합체 블록과 공역디엔 화합물을 주체로 하는 중합체 블록을 가지는 수소첨가 블록 공중합체 (B) 1~30 중량부 및 가소제 (C) 0.5~10 중량부인 배관용 수지조성물로부터 얻어지는 수지제관이 있었다(특허문헌 2 참조). 그 효과는, 내충격성을 개선하고, 더욱이 내약품성, 이형성(離型性) 및 내열성에 뛰어나며, 난연성도 가진다는 것이었다.

특허문헌 1: 일본특개2003-74754

특허문헌 2: 일본특개2005-239784

하지만, 상기 종래의 내열성 배수용 배관(특허문헌 1)에는 용융 흐름 속도(이하, MFR(Melt Flow Rate)로 표기함)에 관한 기술이 없고, 이 선행기술문헌에서는, 배수용 배관의 성형용 수지조성물의 MFR에 관해서 전혀 주목하지 않고 있다. 하지만, MFR값이 너무 작으면, 수지의 유동성이 나빠져서 배관부재를 성형할 수 없게 되는 문제가 있었고, 또한, MFR값이 커지면, 수지의 유동성이 양호해지는 반면, 분자량이 적어지기 때문에 고온 크리프(creep) 특성이나 내약품성 등이 저하되는 문제가 있었다. 더욱이, 파이프의 압출성형에 있어서, MFR값이 최적의 범위보다 약간 커지면, 파이프는 성형할 수 있지만, 유동성이 너무 활발해지기 때문에, 중력의 영향으로 두께가 일정하지 않게 되어서 파이프에 휘어짐이 발생하므로 양호한 파이프를 얻을 수 없게 되는 문제가 있었고, 또한, MFR값이 최적의 범위에서 크게 벗어나면, 수위저하(draw down)가 발생해서 파이프를 제조할 수 없게 되는 문제가 있었다. 그 때문에, 직접접액해서 내부압력이 걸리는 배관부재의 용도에 있어서, 종래의 내열성 배수용 배관에서는 수지조성물의 배합에 따라서는, 배관부재로서 성형할 수 없거나, 필요한 성능을 충분히 만족시키지 못하는 것이 있다는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 수지제관(특허문헌 2)에는, 실시예에 있어서 MFR이 18~54인 것이 개시되어 있는데, 이러한 범위에서는 MFR값이 너무 크기 때문에, 유체에 약액을 흘려보내는 배관 라인에 사용할 경우, 고온 크리프 특성이 낮으므로 장기간의 강도를 가지지 못하고, 약액에 따른 스트레스 크랙(stress crack)이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 배관부재(특히, 파이프)가 대구경(50mm 이상)인 경우, MFR값이 커지면, 소구경 정도라면 문제가 없지만, 대구경이 됨에 따라 파이프의 압출성형시에 두께가 일정하지 않게 되어서 파이프에 휘어짐이 발생하여 양호한 성형품을 얻기 어려워지며, MFR값이 너무 커지면 수위저하가 발생하여 파이프를 압출성형할 수 없게 되는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 내열성 배수용 배관 및 수지제관이 모두 염화비닐수지제 배수용 배관의 대체가 가능하다고 했는데, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지의 배합비율에 따라 성형수축률이 대폭 변화한다. 그 때문에, 염화비닐수지제 배수용 배관을 제조하는 기존의 설비를 폴리페닐렌에테르계 수지조성물에 이용하는 경우, 성형수축률이 염화비닐수지의 성형수축률과 다르면, 같은 금형을 이용해서 성형하더라도 성형품의 치수가 달라지므로, 염화비닐수지의 설비를 그대로 이용할 수가 없다. 따라서, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 성형할 때는, 새로운 설비(특히, 금형)가 필요하며, 제품의 라인업에 필요한 설비량이 방대해져서 설비의 설치공간을 많이 차지하고, 설비를 갖추기 위한 비용도 많아지는 문제가 있었다.

더욱이, 상기 종래의 내열성 배수용 배관 및 수지제관이 모두 두꺼운 제품을 성형할 때, 수지조성물의 건조가 불충분하면, 성형품 표면에 실버 스트리크(silver streak), 기포 등의 외관불량이 발생하기 쉽고, 일반적으로 두꺼운(두께 5mm 이상) 제품이 많은 배관부재에서는, 성형품의 외관불량률이 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물이 가지는 결점을 극복하여, 고온 크리프 특성에 뛰어나고, 고온역(60~95℃)에서의 강성을 가지며, 염화비닐수지와 같은 제조설비를 사용할 수 있고, 성형성이 양호하며 외관이 양호한 배관부재를 제공하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이다.

본 발명자들은 상기한 바람직한 성질을 가지는 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 개발하기 위해, 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 비율의 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지를 필수로 하고, 혼련 후의 수지조성물을 특정 MFR로 함으로써, 상기 목적이 달성되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지 50~120 질량부를 필수성분으로 하고, 혼련 후의 MFR이 1.0~5.0g/10분인 수지조성물로 이루어지는 것을 제1 특징으로 하고, 성형수축률이 0.5~0.8%인 것을 제2 특징으로 하며, 95℃ 분위기 하에서 5.0MPa의 인장하중을 건 고온 크리프 특성에 있어서, 파괴에 이르기까지의 시간이 1000시간 이상인 것을 제3 특징으로 하고, 상기 혼련 후의 수지조성물의 성형 전의 함수량이 250ppm 미만인 것을 제4 특징으로 하며, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 스틸렌 함유량이 10~40%이고, 중량평균분자량이 20만 이상인 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무 1~15 질량부를 더욱 배합하여 이루어지는 것을 제5 특징으로 하며, 상기 배관부재가 관 또는 이음매이고, 상기 관 또는 상기 이음매의 외경(D)과 두께(t)가, 1) D>48mm, 2) 1/35D<t<1/9D인 것을 제6 특징으로 한다.

폴리페닐렌에테르계 수지는, 기계강도나 탄성률이 크지만 유동성이 나쁘기 때문에, 폴리페닐렌에테르계 수지 단독으로는 성형을 할 수 없으므로, 성형을 하기 위해서는 다른 수지와의 배합을 통해 유동성을 향상시킬 필요가 있다. 이러한 배합에 이용하는 수지는, 폴리스틸렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리프로필렌계 수지 등을 들 수 있는데, 배관부재로서 요구되는 특성(고온 크리프 특성, 성형수축률, 내약품성, 가격 등)을 균형적으로 가지고 있으므로 폴리스틸렌계 수지일 필요가 있다.

여기에서, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로 이루어지는 배관부재를 고온용 배관부재에 이용한다면, 요구되는 특성은, 고온의 유체를 내압이 걸린 상태에서 흘려보내도 장기간 사용할 수 있는 강도가 필요하고, 이것은 예를 들어, SDR(외경/두께)=11의 경우, 0.4MPa의 압력을 걸었을 때, 10년간 파괴되지 않을 정도의 강도와 동등 이상의 고온 크리프 특성이 요구된다.

본 발명에 있어서, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지의 배합비율은, 상기 고온용 배관부재에 요구되는 특성을 만족시키는 범위로 할 필요가 있고, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지의 배합량은 50~120 질량부일 필요가 있다. 이것은, 충격강도를 향상시키는 동시에 유동성을 향상시켜서 성형성을 좋게 하기 위해서는, 폴리스틸렌계 수지가 50 질량부 이상이 좋고, 양호한 고온 크리프 특성을 가지며 기계강도의 저하를 억제하고, 내열성을 유지하기 위해서는, 폴리스틸렌계 수지가 120 질량부 이하가 좋다. 또한, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지의 배합량이 50~120 질량부이면, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 성형수축률이 염화비닐수지의 성형수축률에 가까운 범위가 되기 때문에, 염화비닐수지와 동등한 성형수축률을 얻기 위해서도 적합하다. 한편, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지를 혼합한 것을 이용해도 되는데, 양자를 그래프트(graft) 공중합해도 되고, 그래프트 공중합함으로써 양호한 가공성과 장기물성을 얻을 수 있으며, 특히 고온 크리프 특성이 양호해진다.

또한, 본 발명에 있어서, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 MFR은 1.0~5.0g/10분일 필요가 있다. 성형에 필요한 수지조성물의 유동성을 가지며, 특히 두꺼운 배관부재를 성형할 때 양호한 생산성을 얻기 위해서는, 1.0g/10분 이상이 좋고, 파이프 성형에서의 파이프의 일정치 않은 두께에 따른 휘어짐이나 수지조성물의 수위저하를 억제하여, 양호한 고온 크리프 특성을 얻기 위해서, 5.0g/10 이하가 좋다. 한편, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 MFR은, JIS K7210에 준거하고, 시험온도 250℃, 시험하중 10kg의 조건으로 측정한 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 성형수축률이 0.5~0.8%인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 두께 10mm의 성형품에서의 유동방향의 성형수축률이 0.6~0.8%이며, 직각방향의 성형수축률이 0.5~0.7%인 것이 보다 바람직하다. 수지의 종류나 배합하는 수지의 양의 차이에 따라 수지조성물의 성형수축률이 변하는데, 성형수축률이 0.5~0.8%의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 경우, 배관부재에 이용되는 염화비닐수지의 성형수축률과 거의 동등하므로, 예를 들어, 염화비닐수지제 배관부재용 금형을 이용해서 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 사출성형하면, 성형한 배관부재는 염화비닐수지로 성형한 배관부재와 거의 같은 치수로 얻어질 수 있다. 그 때문에, 종래의 염화비닐수지와 동일한 제조설비를 공유할 수 있고, 제품의 라인업을 갖추기 위해서 폴리페닐렌에테르계 수지조성물용 제조설비를 증설할 필요가 없어져, 불필요한 비용이 들지 않으며, 제조설비의 설치 공간을 새롭게 만들지 않아도 된다.

여기에서, 배관부재는, 고온 크리프 시험에서의 온도, 인장하중, 유지시간의 관계로부터, 같은 온도에서 인장하중을 변화시켰을 때의 유지시간을, DIN8078을 참조해서 Naday 식과 주응력-시간 특정 그래프로부터 환산할 수 있다. 인장하중을 건다는 것은, 배관부재(파이프)에서는 파이프 내압이 걸리는 것으로 생각할 수 있고, 인장하중에 상당하는 파이프 내압은 파이프 두께와 파이프 외경에 따라 변하며, 식 1의 Naday 식으로부터 산출된다. 한편, 식 1에서의 시험응력이 인장하중이 된다.

파이프 내압 = (2×파이프 두께×시험응력)/(파이프 외경-파이프 두께) 식 1

본 발명에서의 배관부재는, 95℃ 분위기 하에서 5.0MPa의 인장하중을 건 고온 크리프 특성에 있어서, 파괴에 이르기까지의 시간이 1000시간 이상인 것이 바람직하다. 이것은 파이프 두께 6.0mm, 파이프 외경 63mm의 파이프인 경우, 식 1에서 인장하중 5.0MPa은 파이프 내압 1.0MPa이 되고, 95℃ 분위기 하에서 1.0MPa의 파이프 내압을 걸면 1000 시간 이상 유지하게 된다. 이것을 95℃ 분위기 하에서 유지시간이 10년이 되도록 하는 경우, DIN8078을 참조해서 Naday 식과 주응력-시간 특정 그래프로부터 환산하면, 내압은 0.6MPa이 되므로, 95℃ 분위기 하에서 내압 0.6MPa일 때의 파이프는 10년의 수명을 갖게 된다. 이에 대해, 예를 들어, 고온용 배관부재로서 이용되는 다른 재료인 일반적인 폴리프로필렌계 수지조성물제의 배관부재의 경우, 마찬가지로 파이프 두께 6.0mm, 파이프 외경 63mm의 파이프를 95℃ 분위기 하에서 1.0MPa의 파이프 내압을 걸면, 약 10시간 정도 후에 파괴에 이르고, 1000 시간 이상 유지하고자 하면, 95℃ 분위기 하에서 파이프 내압을 0.7MPa까지 낮출 필요가 있다. 이것을 95℃ 분위기 하에서 유지시간이 10년이 되도록 환산하면, 내압은 0.4MPa이 된다. 이로부터, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제의 배관부재의 허용압력은, 폴리프로필렌계 수지조성물제의 배관부재의 1.5배가 되고, 보다 고압의 용도로 사용할 수 있다. 이러한 고온ㆍ고압의 용도에 있어서는, 본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물 중, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 폴리스틸렌계 수지의 배합량은 50~105 질량부이고, 혼련 후의 MFR이 1.5~4.5g/10분인 것이 보다 바람직하다.

또한, 배관부재를 95℃ 이상에서 사용하는 경우, 예를 들어, 온도를 100℃로 했을 때는, 폴리프로필렌계 수지조성물은 연화온도 부근이므로 100℃ 분위기 하에서는 수지조성물이 연화하여 배관부재로서의 강도를 충분히 유지할 수 없는 것에 대해, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은 연화하지 않으므로, 온도, 인장하중, 유지시간을 환산하면, 사용 압력을 저하시킨다는 제한은 있지만(두께 6.0mm, 외경 63mm의 파이프의 경우, 100℃ 분위기 하에서 유지시간을 10년으로 하기 위해서는 내압이 0.2MPa이 된다), 문제없이 사용할 수 있다. 즉, 기존의 다른 수지조성물제의 배관부재에서는 충분히 망라할 수 없었던 내약품성을 가지며, 고온역(60~95℃)은 물론이고, 100℃ 부근에서 사용할 수 있어, 폴리프로필렌계 수지조성물제 배관부재보다 고온의 용도에서의 배관부재로서 가장 적합하다.

그리고, 본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 성형전의 함수량은 250ppm 미만(100ppm = 0.01%)이 바람직하다. 외관불량(실버 스트리크 등)이나 내부에 기포를 발생시키지 않기 위해서는 250ppm 미만이 좋고, 이상적으로는 0ppm인 것이 바람직하다. 특히, 두꺼운 성형품(예를 들어, 구경 50mm 이상, 두께 5mm 이상인 파이프)의 경우, 함수량에 따라 외관불량이나 기포가 발생하기 쉬어지므로, 불량률을 저하시키기 위해 적합하다. 한편, 함수량을 250ppm 미만으로 하기 위한 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 건조온도는, 두꺼운 성형품의 경우, 100~110℃에서 10 시간 정도로 하던지, 또는 90~100℃에서 건조시간을 24시간 정도로 하면 좋다.

또한, 본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 배관부재로서 요구되는 특성의 허용범위 안이라면, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물에 다른 폴리머를 포함하여도 된다. 다른 폴리머로는, 배관부재로서 필요한 특성을 저하시키지 않은 범위 안이라면 특별히 한정되지 않지만, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무가 특히 적합한 것으로 들 수 있고, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 배합함으로써 고온 크리프 특성을 유지한채로 충격강도를 향상시킬 수 있다.

여기에서, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 배합비율은 1~15 질량부가 바람직하다. 이것은, 양호한 고온 크리프 특성, 충격강도를 얻기 위해서는 1 질량부 이상이 좋고, 양호한 내열성과 강성을 얻기 위해서는 15 질량부 이하가 좋다. 한편, 다른 폴리머에 대해서는, 그 합계량이 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 1~15 질량부가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 스틸렌 함유량은 10~40%가 좋고, 15~35%인 것이 보다 바람직하다. 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 스틸렌 함유량은, 너무 적으면 물성의 변화가 작고, 반대로 너무 많으면 탄성률이 저하되어 기계강도가 약해지지만, 유동성은 좋아지므로 배관부재의 성형성이 향상되는 관계에 있다. 그 때문에, 배관부재에 필요한 양호한 고온 크리프 특성이나 충격강도를 균형적으로 만족시키기 위해서는, 스틸렌 함유량 10% 이상이 좋고, 양호한 상용성을 얻은 후에 양호한 고온 크리프 특성, 충격강도를 균형적으로 만족시키기 위해서는 스틸렌 함유량 40% 이하가 좋다.

또한, 본 발명의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 중량평균분자량은 20만 이상이 좋다. 폴리페닐렌에테르계 수지조성물에 중량평균분자량 20만 이하의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 배합하면, 충격강도는 향상되지만, 고온 크리프 특성이 현저히 손상되기 때문에, 고온용 배관부재로서 이용하기에는 불충분하므로, 양호한 고온 크리프 특성, 충격강도를 얻기 위해서는 20만 이상이 좋다. 여기에서, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 중량평균분자량을 보다 고분자량으로 하면, 고온 크리프 특성이 향상되므로, 중량평균분자량의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 중량평균분자량이 높아짐으로 인해 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 제조가 곤란해지지 않도록, 실용적으로는 수백만 정도가 좋고, 구체적으로는 20~300만인 것이 적합하다. 또한, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 혼련 후의 MFR은 혼련 전과 달라지지 않던가, 또는 혼련 전보다 저하되는 것이 바람직하며, 혼련 후의 MFR을 상승시키지 않기 위해서는, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무가 MFR을 측정할 수 없을 정도의 고분자량이라면, 혼련 후의 MFR 역시 저하시킬 수 있기 때문에(표 1의 실시예 5 및 실시예 6을 참조. 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 분자량의 차이에 의해, 실시예 6의 분자량 10만인 경우의 혼련 후의 MFR에 대해, 실시예 5의 분자량 23만의 혼련 후의 MFR이 저하되어 있다), 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 MFR을 측정할 수 없을 정도의 고분자량으로 하기 위해서도, 중량평균분자량이 20만 이상일 필요가 있다.

본 발명의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 중합방법이나 중합촉매는, 어떠한 방법, 촉매를 이용해도 된다. 한편, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 폴리페닐렌에테르계 수지조성물에 배합했을 때의 내약품성이나 내후성의 관점에서, 수소첨가율은 100%에 가까운 편이 바람직하고, 구체적인 수소첨가율은, 내후성이나 내열성, 내약품성의 관점에서 85% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상, 더욱더 바람직하게는 95% 이상인 것이 좋다.

본 발명의 배관부재가 관 또는 이음매인 경우, 소구경에서는 두께의 영향이 적지만, 대구경(구경 50mm 이상)이 되면, 관의 외경과 두께의 관계가 내열성이나 고온 크리프 특성에 영향을 미친다. 또한, 기존의 수지관(염화비닐수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등)과의 내열적인 우위성을 발휘하기 위해서는, 대구경의 배관부재가 90℃ 이상의 고온에서 내압이 걸린 상태에서도 장기간 견디기에 적합한 두께일 필요가 있다. 이러한 두께 범위로는, 관의 외경(D)이 48mm(구경 50mm 이상을 전제로 한 관의 수치범위를 고려한 최소수치)보다 클 경우, 두께(t)는 1/35D<t<1/9D의 범위가 바람직하다. 배관부재를 사용하는 데에 있어서, 지장이 없는 내압강도를 유지하기 위해서, 두께(t)는 1/35D보다 클 필요가 있고, 수지조성물의 사용량을 저감시켜서 관의 중량이 너무 무거워지지 않게 하기 위해서는, 1/9D보다 작을 필요가 있다. 더욱 상세하게는, 관의 외경(D)에 따라 적합한 두께(t)범위가 다른데, 48mm<D<100mm일 때는 1/17D<t<1/9D가 보다 바람직하고, 100mm<D<250mm일 때는 1/20D<t<1/15D가 보다 바람직하며, D>250mm일 때는 1/35D<t<1/18D가 보다 바람직하다.

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지로서는, 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있고, 단독중합체 또는 공중합체여도 되며, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-n-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디-n-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-n-부틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-이소프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-클로로에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-하이드록시에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-클로로에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디메톡시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디클로로메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디브로모메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디트릴-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디클로로-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디벤질-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,5-디메틸-1,4-페닐렌)에테르 등을 들 수 있다.

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로 이용되는 폴리스틸렌계 수지는, 스틸렌 및 스틸렌 유도체의 단독중합체, 예를 들어, 폴리스틸렌, 고무 변성 폴리스틸렌(하이 임팩트 폴리스틸렌), 신디오택틱 폴리스틸렌 등을 들 수 있고, 더욱이, 스틸린계 공중합체, 예를 들어, 스틸렌-아크릴로니트릴 공중합체(AS 수지), 스틸렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(ABS 수지) 등을 들 수 있다. 그 중, 상용성이 양호하고 충격강도를 향상시킨다는 점에서 하이 임팩트 폴리스틸렌을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은, 필요에 따라 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제 등의 안정제를 배합해도 되고, 이들 배합에 의해 조성물의 열안정성이나 내광성을 향상시킬 수 있다.

산화방지제로서는, 예를 들어, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, n-옥타데실-3-(4'-하이드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)프로피오네이트, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 2,4-비스[(옥틸티오)메틸]-0-크레졸, 2-t-부틸-6-(3-t-부틸-2-하이드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐 아크릴레이트, 2,4-디-t-아밀-6-[1-(3,5-디-t-아밀-2-하이드록시페닐)에틸]페닐 아크릴레이트, 2-1-(2-하이드록시-3,5-디-tert-펜틸페닐)]아크릴레이트 등의 힌더드 페놀(hindered phenol)계 산화방지제; 디라우릴티오디프로피오네이트, 라우릴스테아릴티오디프로피오네이트 펜타에리스리톨-테트라키스(β-라우릴티오프로피오네이트) 등의 유황계 산화방지제; 트리스(노닐 페닐)호스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)호스파이트 등의 인계 산화방지제 등을 들 수 있다.

자외선흡수제, 광안정제로서는, 예를 들어, 2-(2'-하이드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-t-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디-t-부틸페닐-5-클로로)벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논계 자외선 흡수제, 트리아민계 자외선 흡수제 또는 힌더드 아민계 광안정제 등을 들 수 있다.

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물은 필요에 따라(예를 들어, 접액하지 않는 부분의 강도를 향상시키고 싶을 때 등), 구형상 필러, 판형상 필러, 섬유형상 필러 등의 무기 충전재를 배합하여도 된다. 이것들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 구형상 필러로서는, 탄산칼슘, 황산바륨, 황산칼슘, 점토, 펄라이트, 시라스바룬(shirasubaloon), 규조토(珪藻土), 소성 알루미나, 규산칼슘 등을 들 수 있다. 판형상 필러로서는, 탈크(talc), 운모(mica) 등을 들 수 있다. 섬유형상 필러로서는, 유리섬유, 탄소섬유, 붕소섬유, 탄화규소섬유, 티탄산칼륨섬유, 폴리아미드섬유, 폴리에스테르섬유, 폴리아릴레이트섬유, 폴리아미드섬유 등을 들 수 있다.

또한, 그 밖에도 필요에 따라, 난연제(염소화 폴리에틸렌, 데카브로모디페닐에테르 등의 할로겐계, 트리크레실 포스페이트(Tricresyl Phosphate) 등의 인계, 수산화 알루미늄 등의 무기계 등), 윤활제(유동 파라핀 등의 탄화수소계, 스테아린산 등의 지방산, 스테아릴알콜 등의 고급 알콜계, 스테아린산 아미드 등의 아미드계, 스테아린산 칼슘 등의 금속비누계 등), 대전(帶電)방지제(폴리알킬렌글리콜, 술폰산기 함유 화합물 등), 항균제(제올라이트 등의 무기계, 2-(4-티아조릴)벤츠이미다졸 등의 유기계 등), 착색제(산화 티탄 등의 무기계, 카본블랙 등의 유기계 등) 등을 배합해도 된다. 그들의 배합량은 첨가제의 종류에 따라 변하기 때문에, 조성물의 물성을 저하시키지 않고 첨가제의 효과가 충분히 발휘되는 양을 배합하는 것이 바람직하다. 이상과 같이 배합한 뒤, 용융혼련하는 방법에는 특별한 제한이 없고, 단축압출기나 2축압출기, 니더(kneader) 등을 이용함으로써, 각 성분이 균일하게 분산된 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 이용한 배관부재는, 특히 파이프, 이음매에 관한 것이고, 그 성형방법은 특별한 제한이 없으며, 압출성형으로 제조되는 파이프, 다층 파이프, 사출성형, 진공ㆍ압공성형 등으로 제조되는 이음매, 플랜지 등을 들 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하는데, 본 발명은 이 실시예들만으로 한정되지 않는다.

(실시예)

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제 배관부재에 대해서, 그 성능을 다음에 나타내는 시험방법으로 평가하였다. 평가내용은, 서로 다른 배합의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로부터 압출성형한 파이프의 기계적 물성의 평가와, 서로 다른 MFR과 서로 다른 함수량의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로부터 압출성형한 파이프의 성형성과 외관의 평가와, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지의 배합비율이 서로 다른 폴리페닐렌에테르계 수지조성물로부터 사출성형한 이음매의 성형수축률의 평가이다.

(1) MFR 측정

JIS K7210에 준거하여, 시험온도 250℃, 시험하중 10kg의 조건으로 측정하였다.

(2) 노치(notch)부착 아이조드(Izod) 충격시험

JIS K7110에 준거하여, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제 파이프로부터 노치부착 아이조드 충격시험조각을 잘라내고, 23±1℃의 분위기 하에서 아이조드 충격강도를 측정하였다.

(3) 고온 크리프 시험

DIN 8078에 준거하여, 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제 파이프 1000mm에 대 해, 95±1℃, 내압 1.0MPa(파이프 두께 6.0mm, 외경 63mm, 인장하중으로 5.0MPa에 상당하는 파이프 내압을 식 1의 Naday 식으로 산출)을 걸어서 파괴에 이를 때까지의 시간을 측정하였다.

파이프 내압=(2×파이프 두께×시험응력)/(파이프 외경-파이프 두께) 식 1

(4) 성형수축률

사출성형기에서 통형상 시험조각(염화비닐수지 금형, 기준치수: 외경 70mm, 폭(통의 길이) 133mm, 두께 6mm)을 성형해서, 23℃ 분위기 하에서 2일간 방치한 후, 외경(직경방향으로 2점)과 폭(외주에 등간격으로 4점)의 치수를 측정하였다. 측정은, 시험조각 10개를 측정하고, 외경과 폭의 평균값을 산출하여, 외경과 폭의 평균값으로부터 각각의 성형수축률을 식 2로부터 산출하였다. 비교대상으로서, 마찬가지로 염화비닐수지를 성형하여 치수를 측정하고, 성형수축률을 식 2로부터 산출하였다. 한편, 기준치수란, 성형품이 목표로 하는 치수이며, 제품치수를 말한다. 또한, 본 시험에서 사용한 염화비닐수지용 금형은, 염화비닐수지로 성형했을 때, 기준치수에 대한 치수허용차가, 외경에서 ±0.2mm 이내, 폭에서 ±0.2mm 이내의 범위가 되도록 조정되어 있다. 이러한 금형치수(실측값)는 외경 70.59mm, 폭 133.81mm로 설계되어 있다. 본 시험에서는, 폭의 성형수축률이 0.5~0.8％의 범위 내(외경의 수축률은, 시험조각이 통형상이어서 내부에 공간이 있기 때문에, 본래의 성형수축률보다 큰 값이 되므로, 폭으로 비교를 한다)이고, 기준치수의 치수허용차의 외경에서 ±0.2mm 이내, 폭에서 ±0.2mm 이내의 범위 안인 것을 합격으로 한다.

성형수축률={(금형치수-시험조각치수)/금형치수}×100 식 2

(5) 함수량 측정

설정온도 230℃에서, 칼피셔(Carl Fischer)법에 의해 측정하였다.

( 실시예 1)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 폴리스틸렌계 수지의 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 2축압출기로 혼련해서 펠릿(pellet)화하여, 혼련 후의 MFR이 3.62인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조(110℃에서 24시간)시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 단축압출기를 이용해서 실린더 온도 250℃에서 두께 6.0mm, 외경 63mm의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제의 파이프를 성형하고, 파이프로부터 각종 시험용 시험조각을 제작해서, 노치 부착 아이조드 충격시험, 고온 크리프 시험을 하여, 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 파이프 성형시의 압출성형성과 성형한 파이프의 외관을 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내고, 수지조성물로 사출성형한 이음매의 성형수축률을 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타낸다.

( 실시예 2)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 1.57인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 압출성형성과 외관을 평가한 결과를 표 2에 나타낸다.

( 실시예 3)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 60 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 3.62인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 성형수축률을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다.

( 실시예 4)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 110 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 4.50인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 압출성형성과 외관을 평가한 결과를 표 2에 나타내고, 성형수축률을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다.

( 실시예 5)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 수소를 첨가한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무(스틸렌 함유량 30％, 중량평균분자량 23만) 13 질량부를 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 3.60인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다.

( 실시예 6)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 수소를 첨가한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무(스틸렌 함유량 30％, 중량평균분자량 10만) 13 질량부를 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 4.23인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다.

( 실시예 7)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 수소를 첨가한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무(스틸렌 함유량 5％, 중량평균분자량 23만) 13 질량부를 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 3.02인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다.

( 실시예 8)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 수소를 첨가한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무(스틸렌 함유량 50％, 중량평균분자량 23만) 13 질량부를 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 4.15인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가 시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다.

( 실시예 9)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 수소를 첨가한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무(스틸렌 함유량 30％, 중량평균분자량 23만) 18 질량부를 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 3.55인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 1)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 80 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 6.20인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 압출성형성과 외관을 평가한 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 2)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 40 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 2.92인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결 과를 표 1에 나타낸다. 또한, 성형수축률을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 3)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 130 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 10.00인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 250ppm 미만으로 한 후, 파이프를 성형해서, 각종 물성평가시험을 한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 압출성형성과 외관을 평가한 결과를 표 2에 나타내고, 성형수축률을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 4)

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부, 하이 임팩트 폴리스틸렌 10 질량부를 배합하고, 실시예 1과 마찬가지로 혼련해서 펠릿화하여, 혼련 후의 MFR이 0.50인 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하였다. 얻어진 수지조성물을 건조시키고, 함수량을 200ppm 미만으로 하였다. 하지만, 유동성이 얻어지지 않아, 파이프를 성형할 수 없었다. 압출성형성의 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 5)

실시예 1과 마찬가지의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 제조하고, 미건조상태로 파이프를 성형하였다. 미건조시의 함수량은 380ppm 정도였다. 압출성형성과 외관을 평가한 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1

표 2

표 3

본 발명에 있어서는, 배관부재로서 필요한 최저한의 조건으로, 아이조드 충격강도가 7KJ/m² 이상(배관부재가 쉽게 깨지지 않도록 7KJ/m² 이상일 필요)이고, 고 온 크리프 특성이 600시간 이상(95℃ 분위기 하에서 내압이 0.6MPa일 때, 파이프는 5년 정도의 수명을 가짐)이며, 압출성형성에 있어서는 휘어짐이 발생하지 않고, 파이프 외관불량이 없는 것을 최저 합격선으로 한다.

표 1로부터, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1을 비교하면, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스틸렌계 수지의 배합비율은 같지만, 혼련 후의 MFR이 다르기 때문에, 고온 크리프 특성이 변하는 것을 알 수 있다. 실시예 1과 실시예 2의 MFR에서는 고온 크리프 특성의 변화는 보이지 않지만, 비교예 1은 MFR이 크기 때문에, 고온 크리프 특성이 실시예 1의 4/5 정도로 저하되어 있다. 이것은 MFR이 작아지면 폴리페닐렌에테르계 수지의 분자량이 작아지고, 분자량이 작으면 고온 크리프 특성이 저하되기 때문이다.

또한, 표 1의 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4, 비교예 2, 비교예 3으로부터, 폴리페닐렌에테르계 수지에 대한 폴리스틸렌계 수지의 배합비율에 따라, 고온 크리프 특성과 충격강도 등의 물성이 변화하는 것을 알 수 있다. 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 폴리스틸렌계 수지의 배합비율이 실시예 1의 80 질량부에 비해 적은 경우, 실시예 3의 60 질량부에서는 고온 크리프 특성, 충격강도가 모두 변하지 않고, 비교예 2의 40 질량부에서는 고온 크리프 특성에는 변화가 없지만, 충격강도가 저하되어 배관부재로서 불충분해진다. 또한, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 폴리스틸렌계 수지의 배합비율이 실시예 1의 80 질량부에 비해 많을 경우, 실시예 4의 110 질량부에서는 충격강도가 향상되지만, 고온 크리프 특성은 약간 저하되고, 비교예 3의 130 질량부에서는 충격강도가 보다 향상되지만, 고온 크리프 특성이 저하되어 배관부재로서 불충분해진다. 이러한 것으로부터, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해, 폴리스틸렌계 수지를 50~120 질량부의 범위내에서 배합하는 것을 통해, 배관부재로서 필요한 고온 크리프 특성, 충격강도 등의 물성을 균형적으로 얻을 수 있다.

실시예 1과 실시예 5를 비교하면, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 적당량 배합함으로써, 고온 크리프 특성을 유지한채로 충격강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 실시예 5 내지 실시예 9를 비교하면, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 최적 조건은, 스틸렌의 중량평균분자량과, 스틸렌 함유량과, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 양으로 결정되는 것을 알 수 있다. 스틸렌의 중량평균분자량은, 실시예 5의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 중량평균분자량이 23만인 것에 비해, 실시예 6의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 중량평균분자량이 10만으로 작기 때문에, 실시예 6의 고온 크리프 특성이 저하된다. 또한, 스틸렌 함유량은, 실시예 5의 스틸렌 함유량 30%에 비해, 실시예 7은 스틸렌 함유량이 5%로 작기 때문에, 폴리페닐렌에테르계 수지와의 상용성이 나빠지고, 고온 크리프 특성이 저하되어 충격강도도 향상되지 않는다. 실시예 8은 스틸렌 함유량이 50%로 많기 때문에, 폴리페닐렌에테르계 수지와의 상용성이 향상되어 충격강도는 향상되지만, 고온 크리프 특성이 약간 저하된다. 또한, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 양은, 실시예 5의 13 질량부에 비해, 실시예 9의 18 질량부로 배합량이 많아지면 충격강도는 향상되지만, 고온 크리프 특성이 저하된다. 이러한 것으로부터, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해, 스틸렌 함유량이 10~40%, 중량평균분자량이 20만 이상인 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 1~15 질량부를 배합함으로써, 고온 크리프 특성을 유지한채로 충격강도를 향상시킬 수 있다.

표 2로부터, 혼련 후의 MFR의 차이에 따른 고온 크리프 특성과 성형성의 상관관계를 알 수 있다. MFR이 1.0~5.0g/10분의 범위로부터 벗어난 것은 고온 크리프 특성과 성형성을 모두 만족시킬 수 없다. 비교예 4는, MFR값이 너무 작아서 수지조성물을 유동시킬 수 없기 때문에 파이프를 성형할 수 없고, 비교예 3은, MFR값이 너무 커서 파이프의 두께가 일정하지 않게 되어서, 파이프에 휘어짐이 발생하여 양호한 파이프를 얻을 수 없었다. 비교예 1도 파이프의 두께가 약간 일정하지 않게 되어서, 파이프에 다소 휘어짐이 발생하여 양호한 파이프를 얻을 수가 없었다. 이 때문에, 수지조성물의 MFR이 1.0~5.0g/10분일 필요가 있다.

또한, 표 2에 있어서, 실시예 1과 비교하여 비교예 5는 물성 자체에는 차이가 없지만, 함수량이 많으면 성형한 파이프의 표면에 실버 스트리크가 발생하는 경우가 있었다. 이러한 것으로부터, 수지조성물의 성형 전의 함수량이 250ppm 미만이면, 양호한 외관을 성형할 수 있다.

표 3으로부터, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대한 폴리스틸렌계 수지의 배합비율에 따라, 성형수축률이 변화하는 것을 알 수 있다. 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4, 비교예 3의 성형수축률은 0.5~0.8% 범위내이고, 또한 기준치수의 허용차 범위내이기 때문에, 염화비닐수지에 의한 성형품과 동등한 성형품을 얻을 수 있어, 이에 따라, 염화비닐수지와 같은 금형을 사용할 수 있다. 또한, 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해, 폴리스틸렌계 수지 50~120 질량부이면, 염화비 닐수지와 거의 같은 성형수축률의 범위내로 할 수 있다.

이상으로부터, 본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제 배관부재는, 고온 크리프 특성과 충격강도가 균형적으로 우수하고, 또한 성형시의 유동성을 확보하여 양호한 성형품을 얻을 수 있다. 그 때문에, 고온역(60~95℃)에서의 산ㆍ알칼리 등의 약액을 흘려도 장기간 사용할 수 있고, 100℃ 부근에서도 사용할 수 있다. 또한, 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무를 더함으로써, 고온 크리프 특성을 저하시키지 않고 충격강도를 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 압출성형으로 제작한 폴리페닐렌에테르계 수지조성물제 파이프를 사용하고 있는데, 압출성형으로 제작한 다층 파이프나, 사출성형으로 제작한 이음매, 플랜지 등의 기타 배관부재에서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 폴리페닐렌에테르계 수지조성물을 이용해서 제조되는 배관부재는, 다음과 같은 우수한 특성을 가진다.

(1) 폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지 50~120 질량부를 필수성분으로 함으로써, 고온 크리프 특성과 충격강도가 균형적인 배관부재를 얻을 수 있다.

(2) 폴리페닐렌에테르계 수지조성물의 MFR을 1.0~5.0g/10분으로 한정함으로써, 성형시의 유동성을 확보하여 휘어짐이 없는 양호한 성형품을 얻을 수 있고, 고온 크리프 특성을 유지할 수 있다.

(3) 성형수축률이 0.5~0.8%로 함으로써, 염화비닐수지와 동일한 제조설비를 사용할 수 있다.

(4) 95℃ 분위기 하에서 5.0MPa의 인장하중을 걸어서 1000시간 이상 유지함으로써, 95℃ 분위기 하에서 내압 0.6MPa이 걸린 상태에서 10년간의 수명을 가질 수 있어, 배관부재로서 장기간 사용이 가능하다.

(5) 성형 전의 함수량을 250ppm 미만으로 함으로써, 특히 두꺼운 배관부재에 있어서, 성형시의 외관불량이나 기포 등의 발생을 막을 수 있다.

(6) 중량평균분자량 20만 이상의 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무의 배합에 의해, 고온 크리프 특성을 저하시키지 않고, 충격강도를 높일 수 있다.

본 명세서 내용 중에 기재되어 있음.

Claims

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 폴리스틸렌계 수지 50~120 질량부를 필수성분으로 하고, 혼련 후의 MFR(Melt Flow Rate)이 1.0~5.0g/10분인 수지조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관부재.
제 1 항에 있어서,

성형수축률이 0.5~0.8%인 것을 특징으로 하는 배관부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

95℃ 분위기 하에서 5.0MPa의 인장하중을 건 고온 크리프 특성에 있어서, 파괴에 이르기까지의 시간이 1000 시간 이상인 것을 특징으로 하는 배관부재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혼련 후의 수지조성물의 성형 전의 함수량이 250ppm 미만인 것을 특징으로 하는 배관부재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

폴리페닐렌에테르계 수지 100 질량부에 대해 스틸렌 함유량이 10~40%이고, 중량평균분자량이 20만 이상인 스틸렌ㆍ부타디엔계 고무 1~15 질량부를 더욱 배합 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배관부재가 관 또는 이음매이고, 상기 관 또는 상기 이음매의 외경(D)과 두께(t)가,

1) D > 48mm

2) (1/35)D < t < (1/9)D

인 것을 특징으로 하는 배관부재.