KR101186928B1 - 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 및 제조방법에 관한 것으로, 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부 및 보강섬유 1 내지 3중량부로 배합되는 조성물에 의해 제조되되, 특히 상기 황토분말은 소수성 계면활성제에 의해 표면처리가 됨을 특징으로 하고, 상기 보강섬유는 그 외주연에 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 형성되는 요철이 구성됨을 특징으로 한다.

Description

항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 및 제조방법{A synthetic resin wate pipe reinforced with antibacterial, deodorization and mechanical properties and method for manufacturing the same}

본 발명은 수도관 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 폴리염화비닐 레진에 황토분말을 배합하되, 소수성 계면활성제로 황토분말을 코팅처리함으로써 분산성 및 결합성을 향상시켜 황토고유의 항균, 탈취기능이 기계적 물성의 저하없이 균일하게 발현되도록 함에 특징이 있다. 또한, 항균제로 식물성 항균제를 더 배합하여 항균성능을 향상시킬 수 있으며, 현무암 분말을 더 배합하여 탈취성능을 향상시킬 수 있도록 할 수 있음에 특징이 있다. 또한 충격보강제에 의해 내충격성을 강화시킴에 따라 저하될 수 있는 인장강도를 요철이 형성된 보강섬유로 보강함으로써 기계적 물성을 향상시킬 수 있음에 특징이 있다.

폴리염화비닐 수지는 저렴한 가격에 비해 물리, 화학적 성질이 우수하여 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있으나 내열성, 인장강도 및 내충격성에 취약하고 열변형이나 시간이 경과하면 변색되는 등의 단점이 있어 이를 보완하기 위하여 열안정제, 가공조제, 자외선방지제, 충격보강제, 충진제 등의 첨가제를 사용하고 있다.

일 예로 대한민국 특허등록 제601004호에는 안정제와 폴리염화비닐 레진으로 이루어진 혼합분말을 사용하여 피브이시 관을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 기술에 있어서는 충격보강제 등의 작용에 기해 내충격성은 향상되고 있지만, 합성 수지관의 강도가 증가함에 따라 도리어 크랙이 발생하여 관의 찢김현상 및 취성적 파괴가 발생하는 문제가 있었다.

한편 대한민국 특허공개 2010-0012480호에서는 상수도관이나 하수도관으로 주로 사용되는 폴리염화비닐 파이프 및 파이프 이음관에 관한 것으로, 폴리염화비닐 레진 100 중량부에 대하여 황토 5～45 중량부, 경탄(CaCo3) 8～25 중량부, 복합안정제 2～3중량부, 충격보강제 6～8 중량부를 함유하는 폴리염화비닐 수지 조성물을 제시하고 있는 바, 황토의 성질에 기해 친환경적이면서도 항균성이 있는 폴리염화비닐 수지 조성물을 제공할 수 있으나, 본 기술에서는 황토가 첨가됨에 의해 이질의 재질로서 폴리염화비닐 레진과 황토간에 부착력이 저하되어 강도가 저하되는 문제가 있으며, 황토는 다공성에 기해 친수성 성질이 있는 바, 황토는 소수성의 성질을 발현하는 폴리염화비닐 등 합성수지와 혼합성이 높지 않아 결국 균일한 분산이 어려우며, 이러한 비균일한 황토의 분산은 항균작용의 비균일, 기계적 물성의 저하 등의 문제가 있다.

한편 종래에 수도관으로 사용되는 주철관 또는 아연관 등의 금속제 관은 장기간 사용 시 용존산소에 의해 관 내벽이 쉽게 부식되는 현상이 발생하며 부식된 녹이 물과 섞여 적수 혹은 백색의 오염물을 발생시키는 문제가 있었다.

이러한 문제에 기해 내구성 및 내약품성 측면에서 우수한 특성을 나타내는 고밀도 폴리에틸렌을 이용한 수도관이 제시되나, 내부로 물을 저속으로 흘리거나 장기 체류시킬 경우 대장균과 같은 유해 미생물이 번식되며 미생물 번식으로 암모니아성 및 수소성 악취가 심한 문제가 있었다.

또한 폴리염화비닐수지로 제조된 관은 관 내부와의 마찰로 인해 관 표면에 정전기가 발생되고, 이로 인해 물 속에 포함된 이물질이 관 내벽에 흡착되는 문제가 있었다. 이에 종래 수도관에 있어서는 프로필렌에틸렌 공중합수지, 아연, 삼인산칼슘, 하이드록시 아파타이트, 인산수소칼슘 등을 수지에 배합하여 항균성을 향상시키는 기술이 제시되나, 이러한 항균을 위한 케미컬이 부차적인 화학반응을 통해 기계적 물성을 저하시키거나 2차적 오염을 야기시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 황토분말 등을 포함시켜 친환경적으로 항균성, 탈취성을 향상시키되, 균일한 분산을 유도하여 강도저하 없이 균일한 항균,탈취성능 발현이 가능하도록 하며, 충격보강제 등에 의해 내충격성을 보강하면서도 인장강도를 향상시켜 취성적 파괴 및 찢김을 방지할 수 있어 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 수도관 및 이의 제조방법을 제공하고자 함이다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 기술적 특징을 가지도록 하는 항균 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 및 이의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 항균 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관은 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부로 배합된 조성물에 의해 제조되되, 상기 황토분말에는 소수성 계면활성제가 도포됨을 특징으로 한다. 즉 폴리염화비닐 레진에 황토분말을 배합함으로써 수도관의 항균, 탈취작용을 향상시키도록 하는 바, 이에 더하여 황토분말에 소수성 계면활성제를 도포함으로써 분산 및 부착력을 향상시켜 내구성이 저하되는 것을 방지하는 것이다.

상기 "기계적 물성"이라함은 내충격성, 인장강도를 포함하는 개념으로 본 발명에서는 충격보강제를 배합하여 내충격성을 보강하되, 이러한 충격보강제의 배합에 의해 저하될 수 있는 인장강도를 이하에서 설명할 보강섬유를 배합함으로써 보강하게 되는 것으로 이러한 배합에 의해 본 발명의 수도관은 기계적 물성이 향상되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 수도관의 항균작용을 향상시키기 위하여 식물성 항균제를 더 배합할 수 있는 바, 상기 식물성 항균제는 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말 중 1 또는 2이상의 혼합물을 사용함으로써 본 발명의 폴리염화비닐수지 조성물로 제조된 수도관에 있어 세균과 곰팡이류에 대한 감염 혹은 증식을 효과적으로 차단할 수 있도록 함에 특징이 있으며, 식물성 항균제의 사용으로 친환경적인 장점이 있는 것이다.

또한, 본 발명에서는 황토와 더불어 탈취작용을 배가시키기 위해 현무암 분말을 더 배합할 수 있는 바, 현무암 분말은 높은 원적외선을 방사하고, 이산화규소(SiO2) 등을 포함하고 있어 황토와 더불어 탈취작용을 배가시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서는 보강섬유를 배합함으로써 폴리염화비닐 레진 등의 경화가 진행되는 과정에서 수축을 제어하며, 폴리염화비닐 레진, 황토 등 이질의 재질 간에 가교작용을 통하여 고인성을 발휘하도록 함으로써 충격보강제의 배합에 따라 내충격성을 보강함과 동시에 인장강도를 보강하여 취성적 파괴를 방지하도록 한다. 여기서 보강섬유는 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 폴리비닐알코올(PVA) 섬유가 높은 강도와 탄성을 가지고 있으며, 분산성이 좋아 폴리염화비닐 수지의 강도를 보강할 수 있는 것이며, 경화수축을 저감할 수 있게 되는 것이고, 분산성에 기해 경화된 폴리염화비닐 수지에서 편중없이 분산되어 비균등 분산에 의한 부분적 균열을 방지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

특히 상기 보강섬유는 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 외주연에 요철이 형성되도록 하여 보강섬유의 형상에 기해 이질의 재질간의 부착강도를 증대시켜 상기에서 언급한 폴리염화비닐 수지의 기계적 강성 특히 인장강도를 배가시킴이 타당하다.

한편 본 발명의 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 제조방법은 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 소수성 계면활성제가 표면처리 된 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부, 식물성 항균제 1 내지 5중량부, 현무암 분말 1 내지 5중량부 및 보강섬유 1 내지 3중량부로 배합하여 압출기 또는 사출성형기에 투입하여 수도관을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관은 황토분말에 소수성 계면활성제 처리를 함으로써 이질의 재질간의 부착력을 향상시키며 분산성을 향상시켜 황토분말의 고른 분포에 의해 수도관 전체에 걸친 항균, 탈취작용이 가능하도록 하며 황토분말의 불균일한 분포에 의해 기계적 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관은 황토분말에 더하여 식물성 항균제/현무암분말을 더 배합함으로써 항균, 탈취작용을 배가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관은 충격보강제에 의해 내충격성을 강화시킴과 동시에 보강섬유의 요철형상에 기해 이질의 재질 간에 부착력을 향상시킴에 따라 고인성이 발휘되도록 하여 취성적 파괴를 방지함으로써 기계적 물성이 우수한 장점이 있다.

본 발명의 항균,탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관은 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부를 배합하여 제조됨을 특징으로 한다.

상기 폴리염화비닐(PVC) 레진의 평균 중합도는 800～1,000의 범위 내인 것을 사용함이 바람직하다. 이는 중합도가 800 미만으로 되는 경우 인장강도가 저하되는 문제가 있고, 1,000을 초과하는 경우 가공성이 저하되는 문제가 있어 상기와 같이 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 조성물에 있어서는 황토분말을 첨가하여 이러한 조성물을 이용한 수도관이 친환경적이면서도 항균, 탈취작용이 우수하도록 함에 특징이 있다. 상기 황토는 다량의 탄산칼슘(CaCo3)을 가지고 있으며, 이 탄산칼슘에 의해 쉽게 부서지지 않는 점착력을 지닌다. 상기 황토는 실리카(SIO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘(Mg) 등으로 구성되며, 이러한 성분비와 다양한 효소들로 조성되어 동.식물의 성장에 꼭 필요한 원적외선을 다량 방사한다. 또한 황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루고 있고, 이 스폰지 같은 구멍안에는 원적외선이 다량 흡수, 저장되어 있어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 분자활동을 자극한다. 또한 황토에는 다양한 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 순환 작용을 일으키며, 황토의 효소 성분에는 카탈라아제, 디페놀 옥시다아제, 사카라제, 프로테아제의 4가지가 포함되어 있고, 이 효소들은 각기 독소제거, 분해력, 비료 요소, 정화 작용의 역할을 한다. 따라서 이러한 작용을 하는 황토분말을 첨가하되 그 배합비를 10 내지 15중량부로 한정을 하는 바, 이는 황토분말이 10미만으로 배합되는 경우 황토고유의 항균, 탈취작용을 기대할 수 없으며, 15중량부를 초과하는 경우에는 폴리염화비닐 레진 등 이질의 재질과의 부착력이 저하됨에 의해 강도상의 문제가 발생할 수 있는 바, 이와 같이 한정한다.

한편 황토분말은 다공성 구조로 되어 있는 친수성 물질이지만 폴리염화비닐(PVC) 레진은 용융 상태에서 높은 점도를 갖는 소수성 물질이므로 황토분말과 폴리염화비닐(PVC) 레진은 혼화성이 떨어진다. 따라서 이와 같은 두 물질을 단순히 혼합 시켜주는 방법으로는 황토분말을 폴리염화비닐(PVC) 레진에 균일하게 분산시켜 줄 수 없게 되며, 이렇게 황토분말이 균일하게 분산되어 있지 않은 합성수지를 배합하여 수도관을 성형하게 되면 압출 성형시 용융수지의 유동성을 떨어뜨리고 황토분말이 비균일한 분산은 수도관의 내구성 저하, 항균, 탈취작용의 비균일성 등 불량의 원인이 된다.

이에 본 발명에서는 상기 황토분말에 소수성 계면활성제가 도포되도록 하여 황토분말 표면에 코팅층이 형성되도록 함으로써 분산성을 향상시키고, 황토분말 표면을 친유화 함으로써 합성수지 즉 폴리염화비닐(PVC) 레진과의 결합력도 향상시킬 수 있도록 한다.

한편 상기 소수성 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 유도체(POLYOXYETHYLENE STEARYL ETHER DERIVATIVES), 솔비탄 지방산 에스테르 유도체(SORBITAN FATTY ACID ESTER DERIVATIVES) 및 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체(POLYOXYETHYLENE OLEYLAMINE DERIVATIVES) 중 선택된 1 또는 혼합물인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 소수성 계면활성제는 HLB 값이 3 내지 9로 한정되는 것이 바람직하다. 여기서, HLB 값이란, 계면활성제의 특징을 나타내는 값으로서, 계면활성제의 분자들에서 친수(hydrophilic)기와 친유(lipophilic)기의 평형(balance)에 따라 주어지는 값이다. 이 값은 0.1～40의 임의범위에서 분자들의 극성을 나타낸다. 친수성이 커질수록 HLB 값이 커지며 반대로 친유성이 커질수록 HLB 값이 작아지게 되는 것이다. 이러한 소수성 계면활성제는 HLB 값이 3 미만이면 친유기가 너무 많아서 오히려 유동성 등 작업성이 저하되는 문제가 있으며, HLB값이 9를 초과하면 친유기가 너무 적어 본 발명이 목적하는 분산성 및 폴리염화비닐(PVC)과의 결합력이 저하되는 문제가 있다.

한편 상기 소수성 계면활성제는 황토분말 100중량부에 대해 2 내지 5중량부로 배합하여 적정온도 및 시간동안 교반을 함으로써 황토분말 표면이 코팅이 되도록 한다.

상기 안정제로는 틴계, 칼슘징크가 사용될 수 있으며, 안정제 1 내지 3중량부로 배합됨이 바람직한 바, 이러한 안정제는 가공을 위해 가해지는 열에 의한 폴리염화비닐 레진의 탄화를 방지해 주는 역할을 하는데, 그 배합비가 1중량부 미만으로 사용되는 경우 그 효과가 미미하고, 3중량부를 초과하는 경우 충격강도가 저하되고, 생산원가 상승의 문제가 있어 이와 같이 한정한다. 이러한 안정제는 활제 1 내지 3중량부와 같이 사용되며 상기 활제는 스테아린산, 스테아린알콜, 스테아린 부틸 등이 사용될 수 있다.

상기 충격보강제로는 MBS(Methyl Methacrylate-Butadiene Styrene), 아크릴계, 부타디엔계 중 1 또는 2이상의 혼합물이 사용될 수 있으며, 그 배합비는 5 내지 10중량부로 한정함이 타당하다. 이렇게 충격보강제를 배합함에 따라 본 발명의 수도관은 내충격성을 갖게 되는 것이다. 단, 이러한 내충격성을 갖게 됨에 따라 파괴에 있어 취성적인 문제가 발생할 수 있는 바, 이에 본 발명에서는 이하 설명할 보강섬유를 배합하게 되는 것이다.

한편 본 발명에서는 항균작용을 배가시키기 위해 상기 황토와 더불어 식물성 항균제가 1 내지 5중량부로 배합될 수 있다. 상기 식물성 항균제로 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말 중 1 또는 2이상의 혼합물을 사용함으로써 본 발명의 수도관에 있어 세균과 곰팡이류에 대한 감염 혹은 증식을 효과적으로 차단할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명에 있어 식물성 항균제는 상기 정금나무 잎, 나문재 전초, 갯길경 전초를 말린 후 분말화 시켜서 그 중 1 또는 2이상의 혼합물을 배합하는 것으로 이러한 식물성 재질을 그대로 항균제로 사용함에 따라 산화아연(ZnO) 등과 같은 종래 기술의 항균제와는 다르게 어떠한 부가적 화학작용이 발생하지 않아 부차적인 환경문제를 발생시키지 않게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 황토와 더불어 탈취작용을 배가시키기 위해 현무암 분말 1 내지 5중량부가 더 배합될 수 있다. 현무암은 지하 1000km 이하 1200℃~1400℃에서 마그마가 굳어진 암석으로 각종 미네랄이 풍부하며, 천연 옥보다도 높은 원적외선을 방사하고, 이산화규소(SiO2)가 대략 68%이상을 차지하므로 산성화 방지 등에 의해 탈취작용을 수행하게 되는 것이다.

이러한 식물성 항균제 및 현무암 분말의 경우도 상기에서 언급한 소수성 계면활성제를 이용하여 코팅층을 형성하도록 함으로써 합성수지와 분산성 및 결합성을 향상시킬 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 상기에서 언급한 바와 같이 황토, 식물성 항균제/현무암 분말을 첨가함으로서 친환경적이면서 항균, 탈취작용이 우수하도록 하는 바, 이러한 황토 등은 상기 폴리염화비닐수지 레진과 배합 시 이질의 재질에 기해 그 부착력이 저하되어 전체적인 물성으로서 인장강도가 저하될 수 있는 문제가 있는 바, 이에 본 발명에서는 이를 보강하기 위해 보강섬유를 더 첨가하여 기계적 물성을 강화시켰다.

특히 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 외주연에 요철이 형성되도록 하여 폴리염화비닐 레진, 황토 등 이질의 재질간의 부착강도를 강화시킴에 따라 기계적 물성을 배가시켰다. 물질 중에서 가장 낮은 에너지 상태인 고체에 열을 가하여 온도가 올라가면 액체가 되고 다시 열에너지가 가해지면 기체로 전이를 일으킨다. 계속해서 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상태전이와는 다른 이온화된 입자들이 만들어 지며 이때 양이온과 음이온의 총 전하수는 거의 같아진다. 이렇게 전기적으로 중성을 띄는 상태를 플라즈마라고 한다. 이러한 플라즈마를 보강섬유 표면에 조사함으로써 보강섬유 표면에 요철이 발생하게 되는 것이다. 이렇게 플라즈마에 의해 보강섬유 표면에 요철이 형성되도록 함에 따라 보강섬유 고유의 기계적 특성에 변화없이 표면의 형상변형이 이루어지도록 하는 것이다. 이렇게 함으로써 본 발명의 폴리염화비닐수지 조성물에서 상기 보강섬유는 기계적 강성을 그대로 유지하면서 표면에 형성되는 요철에 기해 폴리염화비닐 레진, 황토분말 등과 부착력을 향상시키게 되는 것이며, 이러한 부착력의 향상은 결국 본 발명의 수도관에 취성적인 파괴를 방지하여 연성거동이 가능하도록 하는 것이다.

이하 이렇게 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 외주연에 요철이 형성되도록 하는 공정을 더욱 상세히 설명한다. 보강섬유(폴리비닐알코올 섬유)의 표면에 미립자를 함유시키고 플라즈마 조사를 행하면 미립자의 일부가 집합하든가, 집합하지 않고 독립한 상태의 미립자에 이것을 핵으로 보강섬유 구조물을 구성하는 폴리머기질 또는 이의 분해재생성물 등이 침적되어 철부를 형성하게 된다. 미립자는 저온 플라즈마 중에서 섬유 구조물 등을 형성하는 폴리머기질에 비하여 불활성이며, 평균 1차 입자지름이 0.5미크론미터 이하인 입자를 보강섬유 표면에 보강섬유 전체중량 대비 0.01 내지 10중량부를 부착시키고, 이어서 당해 보강섬유에 저온 플라즈마 조사를 행하여 평균 1차 입자지름보다 큰 철부를 형성시키게 되는 것이다. 이렇게 형성된 철부는 보강섬유 표면에 부착시킨 미립자의 평균 입자지름보다 큰 돌출 구조물로 단독 혹은 2개 이상 연결되며, 이렇게 형성되는 철부와 철부의 간격이 요부에 해당되어 결국 보강섬유 표면에는 요철구조를 형성된다.

결국 불활성인 미세입자가 보강섬유 표면에 존재할 때 저온 플라즈마 조사를 행하면 미립자가 플라즈마의 차패물로 되고, 미립자로 피복되지 않은 부분의 엣칭이 진행되어 미립자의 형성이 크게 변화하지 않는 것도 있지만, 기화한 성분, 플라즈마 중에서 중합된 제3성분 등이 미립자의 주위에 재결합, 재응집에 의해 미립자 직경보다 큰 철부로 되어 돌출구조가 발현되는 것이다. 이 때 미립자는 저온 플라즈마 중에서 폴리머 기질에 비하여 보다 불활성인 것이 중요하며, 산화알루미늄, 산화토륨 및 산화지르코늄 등이 사용될 수 있다. 또한 미립자를 보강섬유 표면에 부여하는 방법은 통상 행해지고 있는 수지가공방법을 채용할 수 있다. 예를 들면 수지액을 패딩, 분무, 인날 등의 방법으로 보강섬유에 부여한 다음, 맹글(mangle) 등으로 적당한 부착량으로 조정한 후, 건열 혹은 습열 처리를 하여 보강섬유 표면에 부착시킨다.

이러한 보강섬유는 1 내지 3중량부로 배합됨이 타당한 바, 이는 1중량부 미만의 경우 보강의 효과가 미미하며, 3중량부를 초과하는 경우 섬유의 균일한 분산이 어렵고, 부분적인 뭉침 등에 의해 오히려 강도가 저하될 수 있으므로 이와 같이 한정한다. 또한 상기 보강섬유는 그 직경이 0.1 내지 0.3㎜며, 길이가 5 내지 10㎜인 것으로 한정하는 것이 타당한 바, 직경 및 길이가 각각 0.1㎜, 5㎜미만의 경우 강도보강을 위한 기능이 미미하고, 0.3㎜, 10㎜를 초과하는 경우 섬유간 뭉침이 발생하여 강도저하의 문제가 있으며, 비균일한 분산에 의해 물성의 비균일화 문제가 있어 이와 같이 한정한다.

한편 본 발명은 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관 제조방법을 제시하고 있는 바, 먼저 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 소수성 계면활성제가 표면처리 된 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부, 식물성 항균제 1 내지 5중량부, 현무암 분말 1 내지 5중량부 및 보강섬유 1 내지 3중량부로 배합하는 단계를 갖는다. 그 다음으로 배합된 조성물을 고속배합기에 투입하고, 적정 온도에서 배합기를 가동한 후 배합기에서 배출된 조성물을 냉각기를 거치도록 하고, 최종적으로 냉각기에서 배출된 재료를 압출기 또는 사출성형기에 투입하여 수도관을 제조하는 단계를 갖게 되는 것이다.

이렇게 제조되는 수도관은 황토는 물론 이에 더하여 선택적으로 식물성 항균제, 현무암 분말이 배합됨으로써 친환경적이면서도 수도관의 기계적 물성저하 없이 항균성 및 탈취성을 향상시키고, 내충격성을 보강함과 동시에 인장강도가 발현하도록 하여 연성거동이 가능하도록 하는 것이다.

이하에서는 본 발명의 실험 예를 바탕으로 그 실시 예를 설명한다.

<실시예 1>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, 정금나무 잎 분말 1중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜, 플라즈마 처리) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 수도관을 제조하였다. 상기 황토분말은 소수성 계면활성제로 솔비탄 지방산 에스테르 유도체에 의해 표면처리가 된 것을 사용하였다.

<실시예 2>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, 나문재 전초 분말 1중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜, 플라즈마 처리) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 수도관을 제조하였다. 상기 황토분말은 소수성 계면활성제로 솔비탄 지방산 에스테르 유도체에 의해 표면처리가 된 것을 사용하였다.

<실시예 3>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, 갯길경 전초 분말 1중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜, 플라즈마 처리) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 관을 제조하였다. 상기 황토분말은 소수성 계면활성제로 솔비탄 지방산 에스테르 유도체에 의해 표면처리가 된 것을 사용하였다.

<비교예 1>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 관을 제조하였다.

<비교예 2>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, 갯길경 전초 분말 1중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜, 플라즈마 처리없음) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 관을 제조하였다.

<비교예 3>

중합도 900의 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10중량부, 스테아린산 1중량부, 칼슘징크 1중량부, MBS 8중량부, 갯길경 전초 분말 1중량부, PVA섬유(직경이 0.1㎜며, 길이가 5㎜) 1중량부를 배합하고, 고속배합기에 투입 120℃로 가동하고, 배출한 후에 냉각기에 투입하여 15℃에 냉각수를 순환시켜 5분간 냉각기 가동 후 압출기를 통해 관을 제조하였다. 상기 황토분말은 소수성 계면활성제로 솔비탄 지방산 에스테르 유도체에 의해 표면처리가 되지 않은 것을 사용하였다.

<항균성 시험>

실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1, 3에 의한 수도관을 가지고 항균성에 대한 시험을 실시하였다. 여기서 비교예 1은 실시예 1 내지 3과 달리 항균제로서 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말이 배합되지 않은 조성에 의해 제조된 수도관 시험체이다. 또한, 비교 예 3은 실시 예 3과 동일한 배합조건으로 수도관을 제조하되, 황토분말에 소수성 계면활성제 처리를 하지 않는 것에 차이가 있다. 시험균주로는 대장균을 사용하였다. 상기의 시험균주는 고체 배지에 배양한 균주를 실시 예 1 내지 3과 비교 예 1, 3에 접종한 후 초기 대장균수와 24시간 경과 후의 대장균수를 측정하였다.

	실시 예 1	실시 예 2	실시 예 3	비교 예 1	비교 예 3
초기 (세균수/ml)	3.5 X 10⁴	5 X 10⁴	5 X 10⁴	5 X 10⁴	5 X 10⁴
4시간후 (세균수/ml)	.1 X 10⁴	2 X 10⁴	1 X 10⁴	8 X 10⁴	4 X 10⁴

상기 표 1에서 보는 바와 같이 실험 결과 실시 예 1 내지 실시 예 3의 경우 항균제로서 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말을 각각 배합한 것이고, 비교 예 1의 경우 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말을 제외하고 나머지 배합물 및 배합비는 동일하게 만든 시험편이다.

또한, 비교 예 3의 경우 실시 예 3과 배합물 및 배합비가 동일하나, 황토분말에 소수성 계면활성제 처리가 않된 시험편이다. 비교예 1의 경우도 24시간 경화후의 대장균수를 측정한 결과 항균제로서 기능을 하는 황토분말이 배합되어 어느 정도 향균성을 나타내는 것으로 판단되나, 확실히 식물성 항균제가 더 배합된 실시 예 1 내지 3의 경우가 비교 예 1의 경우보다 항균성능면에서 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 황토분말에 코팅처리된 실시 예 1 내지 3의 경우가 황토분말에 코팅처리가 않된 비교 예 3보다 항균작용이 우수한 것을 알 수 있는 바, 이는 실시 예 1 내지 3의 경우가 황토분말에 소수성 계면활성제에 의한 코팅처리에 의해 분산성이 향상되어 수도관 전체에 걸쳐 황토분말이 균일한 분포로 인해 비교 예 3의 경우보다 항균작용이 우수하게 되는 것으로 판단된다.

<인장강도 및 충격시험>

상기와 같이 제조된 실시 예 1, 2, 3 및 비교 예 2, 3에 대해 인장강도 및 충격시험을 KS M 3401의 시험기준에 따라 시험하였으며, 그 결과는 아래 표 2와 같다. 여기서 실시 예 1 내지 3은 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 외주연에 요철이 형성된 PVA섬유를 첨가한 것이며, 비교 예 2는 일반 PVA섬유를 첨가한 것이다.

시험항목	KSM3401	실시 예 1	실시 예 2	실시 예 3	비교 예 2	비교 예 3
인장강도	23℃ 43MPa이상	52MPa	51MPa	51MPa	43MPa	49MPa
충격시험	9Kg의 원뿔추로 높이 1.5m에서 떨어뜨릴 경우 이상 없을 것	2.3m에서 이상무	2.4m에서 이상무	2.2m에서 이상무	2.2m에서 이상무	2.2m에서 이상무

상기 표 2에서 보는 바와 같이 실시 예 1 내지 3 및 비교 예 2, 3은 모두 충격강도에서 KS 기준치를 만족하는 것을 알 수 있다. 또한 실시 예 1 내지 3 및 비교 예 2, 3은 인장강도에서 KS 기준치를 만족하는 것을 알 수 있으나, 실시 예 1 내지 3에 있어 인장강도가 비교 예 2보다 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 즉 충격강도 면에서는 실시예 1 내지 3과 비교예 2, 3은 별 차이가 없는 것을 알 수 있는데 이는 각각의 시험체에 동일하게 충격보강제가 배합되어 내충격성면에서는 기준을 만족하는 보강이 되었음을 알 수 있으며, PVA섬유의 형상변형에 기해 내충격성면에서는 기여점이 없음을 알 수 있다.

그러나 인장강도에 있어서는 PVA섬유에 있어 플라즈마에 의한 표면처리를 통해 그 외주연에 요철이 형성되도록 함으로써 폴리염화비닐 레진 등 이질의 재질 간에 부착강도를 증진시킴으로써 고인성이 발휘되도록 하는 것을 알 수 있다.

또한 실시 예 1 내지 3과 비교 예 3을 비교하면 실시 예 1 내지 3에서 인장강도가 비교 예 3보다 우위에 있는 것을 알 수 있는 바, 이는 황토분말에 소수성 계면활성제에 의한 코팅처리를 함으로써 수도관 제조시 균일한 분산이 가능하게 되어 비교 예 3보다 황토분말의 균일한 분산에 의해 기계적 물성이 향상되는 것으로 판단되며, 황토분말의 표면을 친유화 함으로써 폴리염화비닐과의 결합력의 향상에 기해 기계적 물성이 향상되는 것으로 판단된다.

결론적으로 본 발명에서는 항균, 탈취제로서 황토분말을 첨가함으로써 친환경적으로 항균, 탈취성능을 우수하게 하며, 황토분말을 첨가함에 있어 그 표면을 소수성계면활성제로 코팅함으로써 분산성 및 결합성을 향상시켜 기계적 물성의 저하없이(향상) 항균, 탈취성능을 발현토록 하는 것이다.

이에 더하여 플라즈마 조사를 통한 요철이 형성된 보강섬유를 배합함으로써 재질의 상이로 인해 상호간 부착력이 저하되는 것을 방지하여 실험결과 인장강도 면에서 우수함이 증명되었다. 또한, 상기 실험에서 보듯 항균작용을 배가시키기 위해 식물성 항균제를 첨가함에 따라 항균성능이 향상됨을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여, 황토분말 10내지 15중량부, 활제 1 내지 3중량부, 안정제 1 내지 3중량부, 충격보강제 5 내지 10중량부로 배합된 조성물에 의해 제조되되, 상기 황토분말에는 소수성 계면활성제가 도포되되,
   상기 소수성 계면활성제는 HLB 값이 3 내지 9인 것을 특징으로 하는 항균,탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관.
   
4. 제 3항에 있어서,
   식물성 항균제 1 내지 5중량부가 더 배합되어 제조되되, 상기 식물성 항균제는 정금나무 잎 분말, 나문재 전초 분말, 갯길경 전초 분말 중 1 또는 2이상의 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관.
   
5. 제 3항에 있어서,
   현무암 분말 1 내지 5중량부가 더 배합되어 제조됨을 특징으로 하는 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관.
   
6. 제 3항에 있어서,
   보강섬유 1 내지 3중량부가 더 배합되어 제조되되, 상기 보강섬유는 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 외주연에 요철이 형성됨을 특징으로 하는 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 보강섬유는 폴리비닐알코올(PVA)인 것을 특징으로 하는 항균, 탈취 및 기계적 물성이 보강된 합성수지 수도관.
   
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