KR101629659B1 - 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산화 규소 필러와 다른 금속 산화물 필러의 조합과 폴리염화비닐 레진과 폴리에스테르 레진의 조합을 레진 조성물에 관한 것으로, 높은 필러 함량에서 우수한 내마모성과 내충격성을 보유하여, 지상 및 지중에 설치하기에 적합한 물성의 파이프 또는 유체 이음관을 경제적으로 제조하는 것을 가능하게 한다.

Description

유체파이프 및 이음관용 레진 조성물 {Resin compositon for pipe and joint}
본 발명은 상수도나 하수도용의 유체파이프, 이음관의 성형재료로 사용되는 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물에 관한 것이다. 특히 본 발명은 폴리비닐 클로라이드 레진과 폴리에스테르 레진의 조합 및 특정 필러들의 조합에 의해 내마모성과 내충격성, 인장강도가 함께 개선된 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물에 관한 것이다.
본 발명이 관계하는 폴리염화비닐(PVC; Poly Vinyl Chloride)은 염화비닐의 단독중합체 및 염화비닐을 50% 이상 함유한 혼성중합체(混成重合體)를 일컫는 것이다.
폴리염화비닐은 결정성이 낮고, 가공시 접착이 어려운 특징이 있으며, 연질 제품으로서 포장용·농업용 등의 시트나 필름에 사용되고, 경질 제품에서는 압출성형에 의한 수도관의 제조 등에 쓰이고 있다.
상기 폴리염화비닐 레진을 주원료로 하는 유체파이프 및 이음관용 폴리염화비닐 레진 조성물은 폴리염화비닐 레진에 대한 일정비율의 내충격 개질제, 안정제, 필러, 가공조제, 안료, 그 밖의 첨가물로 조성된다.
종래, 폴리염화비닐 레진 조성물에서 필러는 증량을 통한 코스트의 절감 및 물성의 보강을 위하여 첨가된다. 통상적으로 필러의 함량이 높을수록 폴리염화비닐 레진 조성물의 내마모성은 강화될 수 있으나, 내충격성이 떨어지는 경향이 있다. 따라서, 필러의 함량을 높게 한 종래의 폴리염화비닐 레진 조성물은 파이프 및 이음관용으로 사용하기에 부적합하다.
따라서 본 발명자는 상기한 바와 같은 문제점이 없는 폴리염화비닐 레진 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 특정한 비표면적 및 입자크기를 갖는 필러들의 조합과 폴리비닐 클로라이드 레진과 폴리에스테르 레진의 조합을 포함하는 조성물이 높은 필러 함량에서도 우수한 내마모성과 내충격성을 동시에 만족한다는 예상외의 사실을 발견하였다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면,
(i) 폴리염화비닐 레진;
(ii) 열가소성 폴리에스테르;
(iii) BET법으로 측정한 비표면적이 10-100 ㎡/g인, 규소 산화물 필러; 및
(iv) BET법으로 측정한 비표면적이 10 ㎡/g 보다 작은 다른 금속 산화물 필러;를 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 발명의 하나의 구체예에 의하면,
(i) 폴리염화비닐 레진 100중량부;
(ii) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 100 중량부의 열가소성 폴리에스테르;
(iii) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 100 중량부의 양으로 함유하고, BET법으로 측정한 비표면적이 10-100 ㎡/g인, 규소 산화물 필러; 및
(iv) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 10 내지 200 중량부의 양으로 함유하고, BET법으로 측정한 비표면적이 10 ㎡/g 보다 작은 다른 금속 산화물 필러;를 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 하나의 구체예에 의하면, 상기 열가소성 폴리에스테르가 폴리(1,4-부틸렌테레프탈레이트), 폴리(1,3-트리메틸렌테레프탈레이트) 또는 이들의 혼합물인, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 또 하나의 구체예에 의하면, 상기 금속 산화물 필러가 붕소, 알루미늄, 마그네슘, 갈륨, 인듐, 게르마늄, 주석, 티탄, 지르코늄, 아연, 이트륨 또는 철을 포함한 군에서 선택되는 원소의 산화물, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물에서 선택되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 또 하나의 구체예에 의하면, 상기 규소 산화물 필러가, 퓸드 실리카, 침강 실리카, 실리카 겔, 수소화 실리카, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물인, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 의하면, (메트)아크릴레이트 러버, (메트)아크릴레이트-부타디엔-스티렌 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 러버, 클로리네이티드 폴리에틸렌 러버, 및 에틸렌-비닐 아세테이트 러버로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 러버를 더 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물이 제공된다.
본 조성물은 높은 필러 함량으로 우수한 내충격성과 내마모성을 나타내므로, 지상 및 지중에 설치하기에 적합한 유체파이프 및 이음관의 경제적인 제조를 가능하게 한다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물은 특정한 비표면적 및 입자크기를 갖는 규소 산화물 필러(iii)와 다른 금속 산화물 필러(iv)의 조합과 폴리비닐 클로라이드 레진과 폴리에스테르 레진의 조합을 포함한다.
상기한 바와 같은 필러들의 조합과 레진들의 조합을 만족하는 본 발명의 레진 조성물은 높은 필러 함량에서도 우수한 내마모성을 나타낼 뿐만 아니라, 우수한 내충격성을 나타내므로, 지상 및 지중에 설치하기에 적합한 파이프 또는 유체 이음관을 저렴한 생산 코스트로 제공하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에서 사용되는 필러는 규소 산화물 필러와 금속 산화물 필러가 조합된 필러 조성물이다. 바람직하게, 상기 규소 산화물 필러는 BET법으로 측정한 비표면적이 10-100 ㎡/g이고, 상기 다른 금속 산화물 필러는 BET법으로 측정한 비표면적이 10 ㎡/g 보다 작다.
본 발명의 필러 조성물에서 규소 산화물 필러(iii)와 다른 금속 산화물 필러(iv)의 배합비율[(iii):(iv)](중량기준)은 1 : 1 내지 1 : 3, 보다 바람직하게 1 : 1.5 내지 1 : 2.5이다.
또한 본 발명의 레진 조성물에서, 규소 산화물 필러(iii)의 함량은 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 200 중량부, 보다 바람직하게 10 내지 100 중량부이고; 다른 금속 산화물 필러(iv)의 함량은 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 300 중량부, 보다 바람직하게 10 내지 250 중량부이다.
본 발명의 레진 조성물에서 열가소성 폴리에스테르 레진은 폴리염화비닐 레진과 협력하여 고 함량의 필러 함량에서 서로 상대적인 물성인 유연성과 내마모성을 양호한 수준으로 동시에 만족하도록 하는 것에 도움을 준다.
본 발명의 레진 조성물에서, 열가소성 폴리에스테르의 바람직한 예는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 레진 조성물 중 열가소성 폴리에스테르의 바람직한 함량은 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 100 중량부이다.
또한, 본 발명의 레진 조성물은 고분자 러버를 더 포함하여 구성할 수 있다. 상기 고분자 러버는 당 분야에 잘 알려진 통상의 것을 사용할 수 있으며, 그중에서도 특히 바람직한 예는 (메트)아크릴레이트-부타디엔-스티렌 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 러버, (메트)아크릴레이트 러버, 클로리네이티드 폴리에틸렌 러버, 에틸렌-비닐 아세테이트 러버, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함한다.
본 조성물에서 고분자 러버의 함량은 폴리염화비닐 레진 100중량부에 대하여 0∼20 중량부, 보다 바람직하게 1∼10중량부이다.
본 발명의 유체파이프 및 이음관용 폴리염화비닐 레진 조성물에서는 상기의 성분 이외에 가소제, 안정화제, 착색제, 대전방지제 등과 같은 부가적인 성분들을 목적하는 물성에 따라서 적정량으로 함유시킬 수 있다.
본 발명의 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물은 상, 하수도용 파이프나 물받이 부속용 파이프 등의 유체파이프 및 이음관 뿐만 아니라 그 밖의 각종 산업용, 가정용 유체파이프 및 이음관을 제작하는 데에 적용될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 이해하는데 도움을 주기 위한 목적으로 제시되는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 1
폴리염화비닐 레진 100중량부에 폴리부틸렌테레프탈레이트 30 중량부, BET 표면적 50 ㎡/g의 실리카 필러 50 중량부, BET 표면적 5 ㎡/g의 알루미나 필러 100중량부를 함유하는 레진 조성물을 다음과 같이 제조하였다:
하우스차일드 혼합기(Hauschild mixer)에 폴리염화비닐 레진과 알루미나 필러를 첨가하고 혼합하여 제1 필러-충전 레진 조성물을 제조하였다. 별도의 하우스차일드 혼합기에 폴리부틸렌테레프탈레이트와 실리카 필러를 첨가하고 혼합하여 제2 필러-충전 레진 조성물을 제조하였다.
제조된 제1 필러-충전 레진 조성물을 제2 필러-충전 레진 조성물에 첨가하고 혼합하여, 목적하는 레진 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 3
폴리부틸렌테레프탈레이트, 실리카 필러 및 알루미나 필러의 배합비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 레진 조성물을 제조하였다.
비교예 1
폴리부틸렌테레프탈레이트를 사용하지 않고, 폴리염화비닐, 실리카 필러 및 알루미나 필러의 배합비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 레진 조성물을 제조하였다.
비교예 2
실리카 필러를 사용하지 않고, 알루미나 필러의 배합비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 레진 조성물을 제조하였다.
비교예 3
알루미나 필러를 사용하지 않고, 실리카 필러의 배합비율을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 레진 조성물을 제조하였다.
제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 레진 조성물 각각으로 ASTM F735-81에 따라 시편을 제작하여 내마모성 시험을 실시하여 베이어수(Bayer Number)를 측정하였다.
또한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 레진 조성물 각각으로 ASTM D256 규격에 따라 시편을 제조한 후 다음과 같은 방법으로 상온 충격강도와 저온 충격강도를 다음과 같이 측정하였다:
* 상온 충격강도(단위: ㎏·㎝/㎝): 시편을 23℃에서 24시간 동안 방치한 다음 Tinus Olsen 사의 892 Model 충격강도 평가기에 5.4J의 추를 장착한 후 측정.
* 저온 충격강도(단위: ㎏·㎝/㎝): 시편을 OZONE사의 저온챔버에 -10℃에서 3시간 이상 방치한 다음 Tinus Olsen 사의 892 Model 충격강도 평가기에 2.7J의 추를 장착한 후 측정.
내마모성 및 내충격성 측정 결과는 표 1에 제시된다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3

조성
(중량부)		 폴리염화비닐 100 100 100 130 100 100
폴리부틸렌테레프탈레이트 30 30 30 30 30
실리카 50 40 30 50 150
알루미나 100 110 120 100 150

물성		 내마모성(베이어수) 11.5 11.0 10.9 6.7 5.1 5.5
상온 충격강도 39 41 37 33 27 23
저온 충격강도 21 21 19 16 13 12
상기 실험결과로부터 본 발명에 따르는 산화 규소 필러와 다른 금속 산화물 필러의 조합과 폴리염화비닐 레진과 폴리에스테르 레진의 조합을 갖는 실시예 1 내지 3의 레진 조성물은 본 발명에서 벗어난 조합을 갖는 비교예 1 내지 3의 레진 조성물에 비하여 우수한 내마모성과 내충격성을 보유하여, 지상 및 지중에 설치하는 파이프 또는 유체 이음관용 재료로 매우 유용함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. (i) 폴리염화비닐 레진;
    (ii) 열가소성 폴리에스테르;
    (iii) BET법으로 측정한 비표면적이 10-100 ㎡/g인, 규소 산화물 필러; 및
    (iv) BET법으로 측정한 비표면적이 10 ㎡/g 보다 작은 다른 금속 산화물 필러;를 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 규소 산화물 필러(iii)와 다른 금속 산화물 필러(iv)의 배합비율[(iii):(iv)](중량기준)이 1:1 내지 1:3인, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (i) 폴리염화비닐 레진 100중량부;
    (ii) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 100 중량부의 열가소성 폴리에스테르;
    (iii) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 5 내지 100 중량부의 규소 산화물 필러; 및
    (iv) 폴리염화비닐 레진 100중량부 기준으로 10 내지 200 중량부의 다른 금속 산화물 필러;를 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리에스테르가 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물인, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다른 금속 산화물 필러가 붕소, 알루미늄, 마그네슘, 갈륨, 인듐, 게르마늄, 주석, 티탄, 지르코늄, 아연, 이트륨 또는 철을 포함한 군에서 선택되는 원소의 산화물, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물에서 선택되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
  6. 제1항에 있어서,(메트)아크릴레이트 러버, (메트)아크릴레이트-부타디엔-스티렌 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 러버, 클로리네이티드 폴리에틸렌 러버, 및 에틸렌-비닐 아세테이트 러버로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 러버를 더 포함하여 구성되는, 유체파이프 및 이음관용 레진 조성물.
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