KR20200060379A - 발포 수지 성형품 - Google Patents

Abstract

고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제1 수지와 발포제를 포함하는 발포 수지층(30)과, 발포 수지층(30)을 덮는 비발포 수지층(50)을 갖고, 비발포 수지층(50)은, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제2 수지를 포함하고, 열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)에 의해 구해지는, 비발포 수지층(50)의 상기 고무 성분의 함유량이, 상기 제2 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하인 발포 수지 성형품(1).

Description

발포 수지 성형품

본 발명은 드레인 파이프 등의 접속에 사용되는 발포 수지 성형품에 관한 것이다.

본원은, 2017년 9월 29일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-189562호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 본 명세서에 원용한다.

종래, 강관이나 합성 수지관을 포함하는 배관 주위를 글래스울 등의 보온재로 피복함으로써 배관 주위의 결로 등을 방지하는 것이 일반적이다.

그러나, 상기 종래의 방법에서는, 배관의 작업과는 별도로, 보온재를 감거나 씌우거나 하는 작업이 필요하기 때문에 작업 효율이 나빠서, 좁은 작업 스페이스에서는 작업을 행할 수 없는 경우도 있다.

그래서, 단열층이 되는 발포 수지층을 갖는 수지제의 배관이나 관 조인트가 제안되어 있다. 단열층을 마련함으로써, 배관 시공 후에 보온재로 피복하지 않아도 결로의 방지가 가능하게 된다.

특허문헌 1에는, 본체부의 내부에 발포 수지를 포함하는 단열층을 구비하고, 이 단열층을 둘러싸는 본체부의 내외벽과 접속부가 사출 성형에 의해 일체 성형된 구성의 단열층 구비 관 조인트가 제안되어 있다. 특허문헌 1의 관 조인트에 사용할 수 있는 수지로서는, 폴리염화비닐, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 들 수 있고, 현행품에서는, 내충격성, 내열성이 우수한 ABS 수지가 사용되고 있다.

일본 특허 제3699579호 공보

ABS 수지는, 초기 성능으로서 내충격성, 내열성이 우수하지만, 내약품성이 떨어진다. 그 때문에, ABS 수지제의 조인트는, 드레인 배관 중에 유기 용매나 유분이 존재하면, 본체부의 내외벽이 열화되어, 단열성이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 발명은 단열성 및 내약품성이 우수한 발포 수지 성형품을 목적으로 한다.

예의 검토를 거듭한 결과, 본 발명자 등은, 발포 수지 성형품을 구성하는 ABS 수지 등에 포함되는 부타디엔 등의 고무 성분의 함유량을 저감시키면, 내약품성을 향상시킬 수 있음을 알아냈다.

추가로, 아크릴 수지를 함유시키면 발포 수지 성형품을 투명하게 할 수 있어, 배관과 관 조인트의 접속 부분을 시인하기 쉽게 할 수 있음을 알아냈다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 양태를 갖는다.

[1] 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제1 수지와 발포제를 포함하는 발포 수지층과, 상기 발포 수지층을 덮는 비발포 수지층을 갖고,

상기 비발포 수지층은, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제2 수지를 포함하고,

열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)에 의해 구해지는, 상기 비발포 수지층의 상기 고무 성분의 함유량이, 상기 제2 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하인 발포 수지 성형품.

[2] 상기 비발포 수지층은 아크릴 수지를 더 포함하는, [1]에 기재된 발포 수지 성형품.

본 발명의 발포 수지 성형품에 의하면, 단열성 및 내약품성이 우수하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 발포 수지 성형품을 도시하는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 발포 수지 성형품의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 발포 수지 성형품을 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 신축 피로 시험의 배관 구조를 도시하는 측면도이다.

[발포 수지 성형품]

이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 발포 수지 성형품에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 발포 수지 성형품(1)은 드레인 파이프의 접속에 사용되는 조인트(일반적으로 「엘보」(elbow)라고 칭해지는 L형의 배관 접합 조인트)를 일례로 하고 있다. 발포 수지 성형품(1)은 내부로 굴곡하는 유로를 갖고, 양단에 개구부(12a)와 개구부(12b)를 갖는 본체부(10)를 구비한다. 발포 수지 성형품(1)은 본체부(10)의 개구부(12a)의 주연을 둘러싸는 원통상의 수구부(受口部)(20a)와, 본체부(10)의 개구부(12b)의 주연을 둘러싸는 원통상의 수구부(20b)를 구비한다. 본체부(10)와, 수구부(20a)와, 수구부(20b)는, 일체로 형성되어 있다.

도 2는, 도 1에 도시하는 발포 수지 성형품(1)의 종단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본체부(10)는 발포 수지층(30)과, 비발포 수지층(50)을 구비한다. 발포 수지층(30)의 양면은 비발포 수지층(50)으로 덮여 있다. 수구부(20a)와 수구부(20b)는, 비발포 수지층(50)으로 형성되어 있다. 발포 수지층(30)은 그의 일부가 수구부(20a)의 비발포 수지층(50)에 파고 들어가 있다. 또한, 발포 수지층(30)은 그의 일부가 수구부(20b)의 비발포 수지층(50)에 파고 들어가 있다.

본체부(10)의 개구부(12a)의 주연에는 스토퍼(13a)가 형성되어 있다. 수구부(20a)의 수구 단부(22a)부터 스토퍼(13a)까지의 길이는 L1이다.

수구부(20a)의 스토퍼(13a) 근방의 두께는 d1이다.

수구부(20b)의 구조는 수구부(20a)의 구조와 마찬가지이다.

본 발명의 실시 형태에 의한 발포 수지 성형품은, 조인트(일반적으로 「티즈」(tees)라고 칭해지는 3방향 분기된 T형의 배관 접합 조인트)여도 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 발포 수지 성형품(2)은 제1 관축(O1)과, 제2 관축(O2)을 갖는다. 2개의 관축(O1 및 O2)은 직선상이며 서로 90.0° 내지 91.1°의 각도를 이뤄서 교차한다.

발포 수지 성형품(2)은 내부에 유로(예를 들어 드레인의 유로)를 갖는 관상의 본체부(210)와, 이 본체부(210)의 개구부에 일체로 형성된 3개의 수구부(220a와 220b와 220c)를 갖는다. 3개의 수구부(220a, 220b 및 220c)의 내경은, 발포층 구비된 관 부재를 삽입 접속하기 위해서, 본체부(210)의 내경보다도 대경을 이루고 있다.

발포 수지 성형품(2)은 직관을 이루는 본체부(210)의 양단(212a, 212b) 및 제2 관축(O2) 방향으로 개구하는 분기 단부(212c)의 3군데의 개구부의 각각에 수구부(220a, 220b, 220c)가 마련된 티즈 부재를 구성하고 있다.

본체부(210)에 있어서, 제1 관축(O1)을 사이에 두고 분기 단부(212c)에 대향하는 위치에는, 성형 시에 사출되는 위치가 되는 사출 게이트부(214)가 마련되어 있다.

본체부(210)의 개구 단부(212a)의 주연에는 스토퍼(213a)가 형성되고, 본체부(210)의 내주면에 연접하고 있다. 본체부(210)의 분기 단부(212c)의 주연에는, 스토퍼(213c)가 형성되어 있다.

본체부(210)는 발포 수지층(230)과, 비발포 수지층(250)을 구비한다. 발포 수지층(230)의 양면은 비발포 수지층(250)으로 덮여 있다. 수구부(220a)와 수구부(220b)와 수구부(220c)는, 비발포 수지층(250)으로 형성되어 있다.

수구부(220a)의 수구 단부(222a)부터 본체부(210)의 개구 단부(212a)까지의 길이는 L2이다. 길이 L2는, 수구 단부(222a)부터 스토퍼(213a)까지의 길이와 동등하다. 수구부(220a)의 스토퍼(213a) 근방의 두께는 d2이다. 수구부(220b)의 구조는 수구부(220a)의 구조와 마찬가지이다. 즉, 수구 단부(222b)부터 개구 단부(212b)까지의 길이는 L2이다.

또한, 수구부(220c)의 수구 단부(222c)부터, 본체부(210)의 분기 단부(212c)까지의 길이는 L3이다. 길이 L3은, 수구 단부(222c)부터 스토퍼(213c)까지의 길이와 동등하다. 수구부(220c)의 스토퍼(213c) 근방의 두께는 d3이다.

<발포 수지층>

발포 수지층(30)은 발포성 수지 조성물을 발포하고 성형하여 이루어진다. 본 발명의 발포 수지 성형품(1)은 발포 수지층(30)을 가짐으로써, 단열성이 우수하다.

발포 수지층(30)에 있어서의 발포 배율은, 1.0배 이상 8.0배 이하가 바람직하고, 1.1배 이상 5.0배 이하가 보다 바람직하고, 1.2배 이상 3.0배 이하가 더욱 바람직하다.

발포 배율을 상기 수치 범위 내로 함으로써, 높은 단열 성능을 부여할 수 있다.

발포 배율은, 수지의 종류 또는 양, 발포제의 종류 또는 양, 제조 조건 등에 의해 조정할 수 있다.

부언하면, 발포 배율은 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

(발포 배율의 측정 방법)

발포 수지 성형품(1)의 본체부(10)로부터 원주 방향 10㎜ 이상, 축 방향 50㎜를 잘라내고, 비발포 수지층(50)을 밀링 커터로 절삭하여, 발포 수지층(30)만을 길이 약 50㎜ 정도의 판상으로 가공한 것을 시험편으로 한다. 부언하면, 시험편은 원주 방향으로 균등하게 4분할한 점을 중심으로 4개 제작하는 것으로 한다.

JIS K 7122에 따라서, 23℃±2℃에서 수 치환식 비중 측정기를 사용하여 시험편의 겉보기 밀도를 소수점 이하 3자리까지 구하고, 하기 식 (1)에 의해 발포 배율을 산출한다.

m=γc/γ …(1)

[식 (1) 중, m은 발포 배율이며, γ는 발포 수지층의 겉보기 밀도(g/㎤)이며, γc는 발포 수지층의 미발포 시의 밀도(g/㎤)이다. 부언하면, 발포 수지층의 미발포 시의 밀도는, 발포 수지층을 용융한 것으로부터 측정할 수 있다.]

발포 수지층(30)에 있어서는, 복수의 기포가 형성되어 있고, 기포벽에는 실질적으로 구멍이 존재하지 않고, 복수의 기포의 적어도 일부는, 서로 연통하고 있지 않은 독립 기포로 되어 있다. 독립 기포율은 85％ 이상이 바람직하고, 90％ 이상이 보다 바람직하다. 상한값은, 특별히 한정되지 않지만, 실질적으로는 99％ 이하로 된다. 상기 수치 범위 내이면, 낮은 열전도율을 장기에 걸쳐서 유지할 수 있어, 단열성이 보다 우수하다.

독립 기포율은, JIS K 7138:2006에 준거하여 측정된다.

<발포성 수지 조성물>

본 실시 형태의 발포성 수지 조성물은, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제1 수지와 발포제를 포함한다.

본 명세서에 있어서, 「단위」란, 중합 전의 단량체 화합물(모노머)에서 유래되는 구조 부분을 가리키고, 예를 들어, 「시안화 비닐계 단량체 단위」란 「시안화 비닐 모노머(아크릴로니트릴)에서 유래되는 구조 부분」을 가리킨다. 중합체 중의 각 단량체 단위의 함유 비율은, 당해 중합체의 제조에 사용한 단량체 혼합물 중의 해당 단량체의 함유 비율에 해당한다.

또한, 「(메트)아크릴」이란 「아크릴」과 「메타크릴」의 한쪽 또는 양쪽을 가리키고, 「아크릴로니트릴」이란 「아크릴로니트릴」과 「메타크릴로니트릴」의 한쪽 또는 양쪽을 가리킨다.

(제1 수지)

제1 수지는, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체이다.

고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체는, 고무 성분의 존재 하에서, 방향족 비닐계 단량체와 시안화 비닐계 단량체를 중합하여 얻어지는 수지이다.

본 명세서에 있어서, 고무 성분이란, 폴리부타디엔이나 폴리이소프렌 등의 디엔계 고무의 원료나 아크릴 고무의 원료가 되는 모노머 성분을 말한다.

고무 성분으로서는, 디엔계 고무이면 부타디엔, 이소프렌, 에틸렌, 프로필렌 등의 디엔계 고무의 모노머 또는 그의 중합체를 들 수 있고, 아크릴 고무이면 아크릴산에틸, 아크릴산부틸, 아크릴산부톡시에틸, 및 아크릴산메톡시에틸 등의 아크릴산에스테르 모노머 또는 그의 중합체를 들 수 있다.

시안화 비닐계 단량체로서는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 들 수 있고, 아크릴로니트릴이 바람직하다.

방향족 비닐계 단량체로서는, 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, β-브로모스티렌 등을 들 수 있고, 스티렌, α-메틸스티렌이 바람직하다.

제1 수지의 구체예로서는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지), 아크릴로니트릴-에틸렌프로필렌디엔-스티렌 공중합체(AES 수지), 아크릴로니트릴-아크릴 고무-스티렌 공중합체(AAS 수지) 등을 들 수 있고, 또한 이들을 혼합한 것으로 해도 된다.

제1 수지의 고무 성분의 함유량은, 특별히 한정되지 않고 제1 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하가 바람직하다.

제1 수지는, 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이, 제1 수지의 총 질량에 대하여 10질량％ 이상 50질량％ 이하가 바람직하고, 15질량％ 이상 45질량％ 이하가 보다 바람직하다. 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 하한값 이상이면 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 충격 강도를 향상시킬 수 있다.

제1 수지는, 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이, 제1 수지의 총 질량에 대하여 15질량％ 이상 60질량％ 이하가 바람직하고, 20질량％ 이상 50질량％ 이하가 보다 바람직하다. 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 하한값 이상이면 압입 경도를 향상시킬 수 있다. 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 충격 강도를 향상시킬 수 있다.

제1 수지는, 시안화 비닐계 단량체 단위, 및 방향족 비닐계 단량체 단위 이외의 임의의 단량체 단위를 포함하고 있어도 되고, 그 예로서는 폴리카르보네이트 수지나 그의 모노머를 들 수 있다.

제1 수지에 있어서의 각 성분의 함유량은, 열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)을 사용한 분석에 의해 구해진다.

이하에 PGC/MS를 사용한 측정 조건의 예를 나타낸다.

[측정 조건]

·장치

열분해 장치: PY-2020iD(프런티어 랩).

가스 크로마토그래프: GC 2010(시마즈 세이사쿠쇼).

질량 분석 장치: GCMS-QP 2010(시마즈 세이사쿠쇼).

·열분해 조건

열분해 온도: 550℃.

인터페이스 온도: 250℃.

·가스 크로마토그래프 조건.

캐리어 유량: 1ml/min(He).

스플릿비: 100:1.

분리 칼럼: DB-1(1.00㎛, 0.25㎜φ×30m).

오븐 온도: 40℃(3min)-320℃(10min).

·질량 분석 조건

인터페이스 온도: 250℃.

이온화 온도: 220℃.

질량 범위: 28 내지 700m/z.

전압: 1.2kV.

PGC/MS의 측정에 의해 제1 수지에 있어서의 각 성분의 함유량을 산출하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 제1 수지를 구성하는 각 성분을 열분해 가스 크로마토그래피에 의해 열분해·분리하고, 각 성분이 피크로서 기록된 열분해 패턴(파이로그램)을 얻는다. 이어서, 열분해 패턴의 각 피크에 대해서, 질량 분석 장치에 의해 얻어지는 매스 스펙트럼에 의해 아크릴로니트릴, 고무 성분, 스티렌의 각 성분을 특정한다.

여기서, 아크릴로니트릴, 고무 성분, 스티렌의 각 성분은 열분해에 의한 해중합률(중합체가 단량체로 분해되는 비율)이 상이하기 때문에, 파이로그램에 있어서의 각 피크의 면적(X)을, 열분해에 의한 각 성분의 해중합률(Y)로 나눈 것을 각 성분의 피크 면적(Z)으로 한다. 각 성분의 해중합률(Y)은 아크릴로니트릴: 0.15, 고무 성분: 0.10, 스티렌: 1.0이다. 또한, 예를 들어, 다른 수지로서 폴리메타크릴산메틸 등의 아크릴 수지를 포함하는 경우, 아크릴 수지의 해중합률은 1.0이다.

그리고, 열분해 패턴의 각 성분의 피크 면적(Z)의 총합(T)에 대한 비율(Z/T)을, 제1 수지에 있어서의 각 성분의 함유량(질량％)으로 한다.

표 1에, 아크릴 수지를 포함하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지)를 PGC/MS 측정하여 얻어지는 각 성분의 함유량의 일례를 나타낸다. 표 1에 있어서, 「유지 시간」은, 각 성분이 열분해되어 파이로그램의 피크로서 드러나는 시간을 의미한다. 「샘플량」은, 분석에 제공한 ABS 수지의 질량이다.

발포성 수지 조성물에 있어서, 발포성 수지 조성물의 총 질량에 대한 제1 수지의 함유량은, 45질량％ 이상 90질량％ 이하가 바람직하고, 50질량％ 이상 85질량％ 이하가 보다 바람직하다.

본 실시 형태의 발포성 수지 조성물은, 제1 수지 이외의 다른 수지를 함유해도 된다.

다른 수지로서는, 예를 들어, 폴리아크릴산메틸, 폴리아크릴산에틸, 폴리아크릴산글리시딜, 폴리메타크릴산메틸, 폴리메타크릴산에틸, 폴리메타크릴산글리시딜 등의 아크릴 수지, 폴리비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 되고, 2종류 이상이 병용되어도 된다.

발포성 수지 조성물에 있어서, 제1 수지의 함유량은, 발포성 수지 조성물 중의 수지의 총 질량에 대하여 70질량％ 이상 100질량％ 이하가 바람직하고, 85질량％ 이상 100질량％ 이하가 보다 바람직하다.

(발포제)

발포제로서는, 휘발성 발포제, 분해형 발포제 중 어느 것을 사용해도 된다.

휘발성 발포제로서는, 예를 들어 지방족 탄화수소, 지환족 탄화수소, 할로겐화 탄화수소, 에테르, 케톤 등을 들 수 있다. 이 중 지방족 탄화수소로서는, 예를 들어 프로판, 부탄(노르말부탄, 이소부탄), 펜탄(노르말펜탄, 이소펜탄 등) 등을 들 수 있고, 지환족 탄화수소로서는, 예를 들어 시클로펜탄, 시클로헥산 등을 들 수 있다. 할로겐화 탄화수소로서는, 예를 들어 트리클로로플루오로메탄, 트리클로로트리플루오로에탄, 테트라플루오로에탄, 클로로디플루오로에탄, 디플루오로에탄 등의 할로겐화 탄화수소 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 또한 에테르로서는, 예를 들어 디메틸에테르, 디에틸에테르 등을 들 수 있고, 케톤으로서는, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있다.

분해형 발포제로서는, 예를 들어 중탄산나트륨(탄산수소나트륨), 탄산나트륨, 중탄산암모늄, 아질산암모늄, 아지드 화합물, 붕수소화나트륨 등의 무기계 발포제, 아조디카르본아미드, 아조디카르복실산바륨, 디니트로소펜타메틸렌테트라민 등의 유기계 발포제를 들 수 있다.

기타, 탄산 가스, 질소, 공기 등의 가스를 발포제로서 사용해도 된다.

발포 성능이 우수한 관점에서, 분해형 발포제가 바람직하고, 그 중에서도 중조, 아조디카르본아미드가 보다 바람직하다.

이들은 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

발포제의 함유량은, 제1 수지 100질량부에 대하여 0.1질량부 이상 8질량부 이하가 바람직하고, 1질량부 이상 5질량부 이하가 보다 바람직하고, 1질량부 이상 3질량부 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 발포성 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 제1 수지, 발포제, 이외의 다른 성분(임의 성분)을 포함해도 된다.

임의 성분의 함유량은, 제1 수지 100질량부에 대하여 50질량부 이하가 바람직하고, 30질량부 이하가 보다 바람직하고, 20질량부 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 발포성 수지 조성물은, 제1 수지, 발포제, 및 임의 성분을 포함할 수 있다. 발포성 수지 조성물은, 전체 성분이 미리 혼합된 혼합물이어도 되고, 전체 성분의 일부 또는 전부를 성형기 내에서 혼합하는 형태여도 된다. 전체 성분을 미리 혼합한 혼합물은 분상이어도 되고, 펠릿상이어도 된다.

<비발포 수지층>

본 실시 형태의 비발포 수지층은, 비발포성 수지 조성물을 성형하여 이루어진다. 본 발명의 발포 수지 성형품은, 비발포 수지층을 가짐으로써, 발포 수지 성형품의 강도를 높일 수 있다.

비발포 수지층은, 발포 수지층을 덮고 있다.

<비발포성 수지 조성물>

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제2 수지를 포함한다.

(제2 수지)

제2 수지는, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체이다.

제2 수지는, 제1 수지와 동일해도 되고, 상이해도 된다.

제2 수지는, 고무 성분의 함유량이, 제2 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하이고, 1질량％ 이상 25질량％ 이하가 바람직하고, 3질량％ 이상 20질량％ 이하가 보다 바람직하고, 5질량％ 이상 15질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 5질량％ 이상 10질량％ 이하가 특히 바람직하다. 고무 성분의 함유량이 상기 하한값 이상이면 발포 수지 성형품의 강도를 높이기 쉽다. 고무 성분의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 내약품성을 보다 향상시키기 쉽다.

제2 수지는, 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이, 제2 수지의 총 질량에 대하여 10질량％ 이상 50질량％ 이하가 바람직하고, 15질량％ 이상 45질량％ 이하가 보다 바람직하다. 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 하한값 이상이면 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 시안화 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 충격 강도를 향상시킬 수 있다.

제2 수지는, 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이, 제2 수지의 총 질량에 대하여 15질량％ 이상 60질량％ 이하가 바람직하고, 20질량％ 이상 50질량％ 이하가 보다 바람직하다. 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 하한값 이상이면 압입 경도를 향상시킬 수 있다. 방향족 비닐계 단량체 단위의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 충격 강도를 향상시킬 수 있다.

제2 수지에 있어서의 각 성분의 함유량은, 열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)을 사용한 분석에 의해 구해진다. 측정 조건으로서는, 제1 수지와 동일한 조건에서 측정할 수 있다.

비발포성 수지 조성물에 있어서, 비발포성 수지 조성물의 총 질량에 대한 제2 수지의 함유량은, 45질량％ 이상 90질량％ 이하가 바람직하고, 50질량％ 이상 85질량％ 이하가 보다 바람직하다.

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 제2 수지 이외의 다른 수지를 함유해도 된다.

다른 수지로서는, 예를 들어, 폴리비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 되고, 2종류 이상이 병용되어도 된다.

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 아크릴 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다. 아크릴 수지로서는, 예를 들어, 아크릴산에스테르의 중합체나 메타크릴산에스테르의 중합체를 들 수 있다. 아크릴산에스테르의 중합체로서는, 폴리아크릴산메틸, 폴리아크릴산에틸, 폴리아크릴산글리시딜 등을 들 수 있다. 메타크릴산에스테르의 중합체로서는, 폴리메타크릴산메틸, 폴리메타크릴산에틸, 폴리메타크릴산글리시딜 등을 들 수 있다.

아크릴 수지의 함유량은, 비발포성 수지 조성물 중의 수지의 총 질량에 대하여 20질량％ 이상 60질량％ 이하가 바람직하고, 30질량％ 이상 50질량％ 이하가 보다 바람직하다. 아크릴 수지의 함유량이 상기 수치 범위 내이면, 발포 수지 성형품의 강도 및 투명도를 높이기 쉽다.

아크릴 수지의 함유량은, 비발포성 수지 조성물의 총 질량에 대하여 10질량％ 이상 55질량％ 이하가 바람직하고, 20질량％ 이상 50질량％ 이하가 보다 바람직하다.

제2 수지와 기타의 수지를 함유하는 비발포성 수지 조성물에 있어서의 각 성분의 함유량은, 열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)을 사용한 분석에 의해 구해진다. 측정 조건으로서는, 제1 수지와 동일한 조건에서 측정할 수 있다. 제2 수지에 있어서의 각 성분의 함유량은, 제1 수지에 있어서의 각 성분의 함유량과 동일한 산출 방법으로 산출할 수 있다.

부언하면, 아크릴로니트릴, 고무 성분, 스티렌, 아크릴 수지의 해중합률은, 아크릴로니트릴: 0.15, 고무 성분: 0.10, 스티렌: 1.0, 아크릴 수지: 1.0이다.

비발포성 수지 조성물에 있어서, 제2 수지의 함유량은, 비발포성 수지 조성물 중의 수지의 총 질량에 대하여 40질량％ 이상 100질량％ 이하가 바람직하고, 45질량％ 이상 100질량％ 이하가 보다 바람직하고, 50질량％ 이상 100질량％ 이하가 더욱 바람직하다.

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 제2 수지 이외의 다른 성분(임의 성분)을 포함해도 된다.

임의 성분으로서는, 착색제, 난연제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광안정제 등을 들 수 있다.

임의 성분의 함유량은, 제2 수지 100질량부에 대하여 50질량부 이하가 바람직하고, 30질량부 이하가 보다 바람직하고, 20질량부 이하가 더욱 바람직하다.

부언하면, 비발포 수지층은, 상기 발포제를 포함하고 있을 필요는 없지만, 상기 발포제를 포함하고 있어도 된다. 비발포 수지층에 포함되는 발포제의 양은, 제2 수지 100질량부에 대하여 0질량부 이상 8질량부 이하가 바람직하고, 0질량부 이상 5질량부 이하가 보다 바람직하고, 0질량부 이상 3질량부 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 비발포 수지층에 있어서의 발포 배율은, 0배인 것이 바람직하지만, 1.5배 이하로 저발포하고 있는 것도 본 발명으로부터 배제되지 않는다.

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 제2 수지 및 임의 성분을 포함할 수 있다. 비발포성 수지 조성물은, 전체 성분이 미리 혼합된 혼합물이어도 되고, 전체 성분의 일부 또는 전부를 성형기 내에서 혼합하는 형태여도 된다. 전체 성분을 미리 혼합한 혼합물은 분상이어도 되고, 펠릿상이어도 된다.

본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 비발포 수지층을 형성하고, 본 발명의 발포 수지 성형품의 외표면을 덮고 있다. 추가로, 본 실시 형태의 비발포성 수지 조성물은, 제2 수지에 있어서의 고무 성분의 함유량이, 제2 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하이다. 그 때문에, 비발포 수지층은 내약품성이 우수하고, 본 발명의 발포 수지 성형품은 내약품성이 우수하다.

<발포 수지 성형품의 제조 방법>

발포 수지 성형품은, 사출 성형 또는 압출 성형에 의해 제조된다.

예를 들어, 발포성 수지 조성물을 가열 용융하여 금형 내에 사출하고, 임의의 시간 임의의 온도에서 가열하고, 임의의 시간 임의의 온도에서 냉각함으로써, 소정의 발포 배율을 갖는 발포 수지 성형품이 얻어진다.

압출 성형의 경우에는, 발포성 수지 조성물을 가열 용융하여 압출기로부터 금형 내에 주입하고, 임의의 시간 임의의 온도에서 가열함으로써 발포성 수지 조성물을 발포·성형시킨다. 임의의 시간 임의의 온도에서 냉각한 후에, 소정의 길이로 절단함으로써, 소정의 발포 배율을 갖는 발포 수지 성형품이 얻어진다.

사출 성형기에 있어서, 금형 내에 사출되기 직전의 발포성 수지 조성물의 온도(성형 온도)는 200℃이상 280℃이하가 바람직하고, 220℃이상 260℃이하가 보다 바람직하다. 성형 온도가 상기 범위 내이면 열가소성 수지의 열분해를 억제하여 투명성의 저하를 방지하고, 또한 충분히 용융시켜서, 발포성 수지 조성물의 양호한 유동성이 얻어진다.

금형으로 성형할 때의 시간은, 1분 이상 10분 이하가 바람직하다. 상기 하한값 이상이면, 충분히 경화시킬 수 있고, 상기 상한값 이하이면 발포 수지 성형품의 생산성을 향상시키기 쉽다.

이상, 본 발명의 발포 수지 성형품에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 일 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 발포 수지 성형품은, 비발포 수지층을 갖지 않고, 발포 수지층만이어도 된다. 그 경우, 발포 수지층은, 고무 성분의 함유량이, 제1 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하이면 된다. 발포 수지 성형품이 발포 수지층만으로 형성되는 경우, 발포 수지층의 외표면은, 비발포 수지층과 마찬가지로 고밀도의 층을 형성하고 있으면 된다.

본 발명의 발포 수지 성형품은, 발포 수지층으로 형성되어 있으면 되고, 상이한 다른 수지층을 더 갖는 다층 성형품이어도 된다. 다른 수지층으로서는, 비발포 수지층 외에, 외면과 동일한 발포 수지층, 외면과는 상이한 발포 수지층을 들 수 있다. 이들 수지층의 원료가 되는 수지는, 외면을 형성하는 발포 수지층과 동일한 열가소성 수지여도 되고, 다른 열가소성 수지여도 된다. 수지층간의 박리를 억제하는 관점에서, 이들 수지층의 원료가 되는 수지는, 외면을 형성하는 발포 수지층과 동일한 열가소성 수지인 것이 바람직하다.

발포 수지 성형품이, 도 2에 도시하는 발포 관 조인트(엘보)일 경우, 수구부(20a)의 수구 단부(22a)부터 스토퍼(13a)까지의 길이 L1과, 수구부(20a)의 스토퍼(13a) 근방의 두께 d1의 비(이하, 「L1/d1비」라고도 한다.)는, 3.5 이상 10 이하가 바람직하고, 4.0 이상 9.0 이하가 보다 바람직하고, 4.5 이상 8.0 이하가 더욱 바람직하다.

L1/d1비가 상기 하한값 이상이면 수구부(20a)에 발포 수지층(30)이 침입하는 것을 억제하기 쉬워, 수구부(20a)의 강도의 저하를 억제하기 쉽다. 이 때문에, 발포 관 조인트가 신축에 의한 신축 피로에 의해 파괴되기 어려워진다. 추가로, L1/d1비가 상기 하한값 이상이면 수구부(20a)의 길이 L1이 충분 길기 때문에, 발포 관 조인트에 삽입하는 배관 등의 삽입 부족에 의한 누수를 억제하기 쉽다.

L1/d1비가 상기 상한값 이하이면, 두께 d1이 충분히 두꺼워, 발포 관 조인트가 신축에 의한 신축 피로에 의해 파괴되기 어려워진다. 추가로, L1/d1비가 상기 상한값 이하이면, 길이 L1이 너무 길지 않고, 신축에 의한 응력이 수구부(20a)의 근원에 집중하는 것을 억제하기 쉽고, 발포 관 조인트가 신축에 의한 신축 피로에 의해 파괴되기 어려워진다.

부언하면, L1/d1비는, 발포 수지 성형품(1)의 수구부(20b)에 있어서도 마찬가지이다.

발포 수지 성형품이, 도 3에 도시하는 발포 관 조인트(티즈)일 경우, 수구부(220a)의 수구 단부(222a)부터 스토퍼(213a)까지의 길이 L2와, 수구부(220a)의 스토퍼(213a) 근방의 두께 d2의 비(이하, 「L2/d2비」라고도 한다.)는, 상술한 L1/d1비와 마찬가지이다.

L2/d2비는, 발포 수지 성형품(2)의 수구부(220b)에 있어서도 마찬가지이다.

또한, 수구부(220c)의 수구 단부(222c)부터 스토퍼(213c)까지의 길이 L3과, 수구부(220c)의 스토퍼(213c) 근방의 두께 d3의 비는, 상술한 L1/d1비와 마찬가지이다.

본 발명의 발포 수지 성형품으로서는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 니플이나 밸브 소켓 등, 다른 형상을 갖는 발포 관 조인트여도 된다.

또한, 발포 수지 성형품으로서는, 발포 관 조인트에 한정되지 않고, 사출 성형에 의해 제조되는 발포 수지제의 덮개나, 압출 성형에 의해 제조되는 발포 수지제의 배관 등이어도 된다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 발포 수지 성형품은, 발포 수지층을 갖기 때문에, 단열성이 우수하다. 추가로, 본 발명의 발포 수지 성형품은, 외표면에 있어서의 고무 성분의 함유량이, 통상의 ABS 수지나 통상의 AES 수지와 비교하여 적다. 그 때문에, 본 발명의 발포 수지 성형품은 내약품성이 우수하다.

실시예

이어서, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

각 실시예 및 비교예에서 사용한 원료, 평가 방법은, 이하와 같다.

[사용 원료]

<제1 수지>

ABS 수지(부타디엔 함유량 15질량％).

<제2 수지>

ABS 수지(표 2 내지 3에 기재된 조성의 ABS 수지).

<다른 수지>

아크릴 수지(폴리메타크릴산메틸).

<발포제>

ADCA(오츠카 가가꾸사제, 상품명 「AZ-HM」, 아조디카르본아미드).

[실시예 1 내지 6]

ABS 수지에 폴리메타크릴산메틸을 혼련한 수지 조성물을 비발포성 수지 조성물로 하였다. 이때, 비발포성 수지 조성물을 PGC로 측정하여 얻어진 각 성분의 피크 면적비가 표 2가 되는 비율로 혼련하였다. 이 비발포성 수지 조성물에 발포제로서 아조디카르본아미드를 혼합한 것을 발포성 수지 조성물로 하여, 사출 성형하고, 수구부가 비발포 수지층을 포함하고 중실이며, 수구부의 내외 벽면간의 두께가 3㎜, 수구부의 길이가 23㎜, 본체부의 내외벽간의 두께가 8㎜, 발포 배율 2.0배의 발포 수지층을 갖는 도 2에 도시한 바와 같은 내경 30㎜의 DV 조인트 타입의 엘보를 제조하였다.

[실시예 7]

수구부의 길이를 13㎜로 한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[실시예 8]

수구부의 내외 벽면간의 두께를 3.2㎜, 수구부의 길이를 30㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[실시예 9]

비발포성 수지 조성물을 PGC로 측정하여 얻어진 각 성분의 피크 면적비가 표 3이 되는 비율로 혼련한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[실시예 10]

수구부의 내외 벽면간의 두께를 2.6㎜, 수구부의 길이를 30㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[실시예 11]

수구부의 내외 벽면간의 두께를 5.5㎜, 수구부의 길이를 18㎜로 한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[비교예 1, 2]

ABS 수지와 폴리메타크릴산메틸을, 비발포성 수지 조성물을 PGC로 측정하여 얻어진 각 성분의 피크 면적비가 표 3이 되는 비율로 혼련한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 엘보를 제조하였다.

[내약품성의 평가]

상기 실시예, 비교예에서 얻어진 엘보 각각에 대해서, 수구부를 관축 방향으로 덤벨 형상으로 잘라내서 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을, 23℃의 실내에 있어서, 3MPa의 신축 응력이 가해지도록 제작된 굽힘 지그에 고정하고, 폴리에틸렌글리콜 2mL를 침지한 10㎜×20㎜의 크기의 면을 시험편의 중앙부 상에 얹었다. 시험편은 각 예에 대하여 3개 제작하고, 3개의 시험편 중 임의의 1개를 36시간 방치한 후에 면을 떼서 눈으로 봐서 확인하였다. 3개의 시험편 중 다른 2개는, 72시간 방치한 후에 면을 떼서 눈으로 봐서 확인하여 내약품성의 평가를 행하였다. 내약품성의 평가는, 시험편의 갈라짐의 유무를 하기 평가 기준에 따라 행하였다. 결과를 표 2 내지 3에 나타내었다.

(평가 기준)

○: 72시간 경과 후에도 파단, 크랙의 발생 없음.

△: 적재 시간 1시간 이상 72시간 미만에 파단, 크랙의 발생 있음.

×: 적재 시간 1시간 미만에 파단, 크랙의 발생 있음.

[신축 피로 내성의 평가]

도 4에 도시한 바와 같이, 유압 피로 시험기(시마즈 세이사쿠쇼사제 일련형 피로 시험기 EHF-ED10-70L) 300을 사용하여, 제조한 엘보(3)를 파이프(40)에 접속하고, 고정 지그(60) 및 고정 지그(62)에 고정하였다. 1초간에 1회, 700kg 중(6865N)의 응력 F를 가하고, 엘보(3)를 연직 방향 상향으로 인장하고, 신축 피로 시험을 행하였다. 신축 피로 시험은, 엘보(3)가 신축 파단하거나, 응력 F를 1000회 가할 때까지 행하고, 엘보(3)가 신축 파단할 때까지의 응력 F를 가하는 횟수를 측정하였다. 부언하면, 엘보(3)는 도 1, 2에 도시하는 발포 수지 성형품(1)과 마찬가지의 형상이었다. 신축 피로 내성은, 하기 평가 기준에 따라서 평가하였다. 결과를 표 2 내지 3에 나타내었다.

(평가 기준)

○: 1000회 이상.

△: 200회 이상 1000회 미만.

×: 200회 미만.

표 2 내지 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1 내지 4는, 내약품성의 평가가 「○」으로, 내약품성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 신축 피로 시험의 결과, 신축에 대해서도 충분한 강도를 구비하고 있는 것을 알 수 있다.

비발포 수지층에 있어서의 고무 성분(부타디엔)의 함유량이 15질량％ 이상인 실시예 5 내지 7, 9는, 실시예 1 내지 4에 비해 떨어지기는 하지만, 내약품성과 강도를 구비하는 것을 알 수 있다.

수구부의 길이가 긴 실시예 8은, 실시예 1 내지 4에 비해 떨어지기는 하지만, 어느 정도의 강도를 구비하는 것을 알 수 있다.

실시예 10 및 11은, 비발포 수지층에 있어서의 고무 성분(부타디엔)의 함유량이 30질량％ 이하이기 때문에 내약품성은 충분했지만, L1/d1비가 상기한 바람직한 범위 밖이었기 때문에, 신축 피로 내성이 떨어지는 결과가 되었다.

한편, 고무 성분의 함유량이 본 발명의 범위 밖인 비교예 1 내지 2는, 내약품성이 떨어지는 것이었다.

본 발명의 발포 수지 성형품에 의하면, 단열성 및 내약품성이 우수한 것을 알 수 있다.

1, 2: 발포 수지 성형품
3: 엘보
10, 210: 본체부
12a, 12b: 개구부
13a, 213a, 213c: 스토퍼
20a, 20b, 220a, 220b, 220c: 수구부
22a, 222a, 222b, 222c: 수구 단부
212a, 212b: 개구 단부
212c: 분기 단부
30, 230: 발포 수지층
50, 250: 비발포 수지층
40: 파이프
60, 62: 고정 지그
300: 유압 피로 시험기

Claims (2)

1. 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제1 수지와 발포제를 포함하는 발포 수지층과, 상기 발포 수지층을 덮는 비발포 수지층을 갖고,
   상기 비발포 수지층은, 고무 성분과 시안화 비닐계 단량체 단위와 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체인 제2 수지를 포함하고,
   열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법(PGC/MS)에 의해 구해지는, 상기 비발포 수지층의 상기 고무 성분의 함유량이, 상기 제2 수지의 총 질량에 대하여 1질량％ 이상 30질량％ 이하인, 발포 수지 성형품.
2. 제1항에 있어서, 상기 비발포 수지층은 아크릴 수지를 더 포함하는, 발포 수지 성형품.

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