專利名稱：一種具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管。本發(fā)明尤其涉及一種具有防止微生物滋生的抗菌功能，以及因其三層結(jié)構(gòu)特性而具有極好的抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度的水管。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用作飲用水管道的金屬管，例如鑄鐵管或鍍鋅鋼管的缺點(diǎn)在于由于其重量大因此可加工性差，氧化和腐蝕而使水流速度減緩，由于形成鐵銹水(red water)和白水(white water)而使水污染嚴(yán)重。
因此，與傳統(tǒng)金屬管相比，在不透水性和耐化學(xué)腐蝕性方面具有極好特性的合成樹脂管最近已作為金屬管的替代產(chǎn)品。
尤其是聚氯乙烯管得到了最為廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于無腐蝕與氧化破壞、無毒無味，因此，衛(wèi)生、質(zhì)輕、易于處理和運(yùn)輸，而且管的連接和維修便利。
然而，這種聚氯乙烯管的沖擊強(qiáng)度極差，其結(jié)果是存在外壓破壞的危險。因此，需要使用諸如沖擊改進(jìn)劑之類的添加劑以改善其沖擊強(qiáng)度。但是當(dāng)沖擊強(qiáng)度得到改善之后，抗拉強(qiáng)度及壓平(flattening)載荷強(qiáng)度卻減少了，即PVC水管的沖擊強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度及壓平載荷強(qiáng)度是成反比的，因而，導(dǎo)致它們難以應(yīng)用。
另外，作為一種改善普通水管沖擊強(qiáng)度的方法，公開號為Sho62-131185和57-33372的日本實用新型公開了具有改進(jìn)的沖擊強(qiáng)度的三層管和合成樹脂管。但是，由于構(gòu)成管道各層的材料不同，因此，需要各層之間形成粘著層。而且由于管道僅為高度的抗沖擊性而設(shè)計，不適合用于需要抗高水壓的水管。
關(guān)于這一點(diǎn)，本發(fā)明人在之前的登記號為No.104328的韓國實用新型和專利號為No.338254的韓國專利中提出具有極好抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的聚氯乙烯樹脂基三層水管。圖1是表示一種高度抗沖擊三層水管的橫截面的透視圖。
已授權(quán)給本發(fā)明人的登記號為No.104328的韓國實用新型描述了一種三層水管，該管包括抗沖擊外部硬層、抗沖擊內(nèi)部硬層和插在所述內(nèi)部硬層與外部硬層中間的高抗拉強(qiáng)度中間硬層，其中，所述內(nèi)部硬層與外部硬層由相對較軟的氯乙烯樹脂制成，中間硬層由相對較硬的氯乙烯樹脂制成，內(nèi)部與外部硬層含有沖擊改進(jìn)劑，外部硬層、中間硬層與內(nèi)部硬層的厚度比在1∶1∶1和1∶3∶1之間。
另外，韓國專利No.338254公開了一種三層水管，該管包括抗沖擊外部硬層、抗沖擊內(nèi)部硬層和插在所述內(nèi)部硬層與外部硬層中間的高抗拉強(qiáng)度中間硬層，其中，所述內(nèi)部硬層與外部硬層由性能相同的氯乙烯樹脂制成，中間硬層由與內(nèi)部及外部硬層材質(zhì)相比較硬的氯乙烯樹脂制成，內(nèi)部及外部硬層含有氯化聚乙烯(‘CPE’)沖擊改進(jìn)劑，作為一種沖擊改進(jìn)劑；中間硬層含有聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(‘MBS’)沖擊改進(jìn)劑，各自的加入量相對于樹脂，以重量計，為5-10份。
根據(jù)上述氯乙烯樹脂基三層水管，由沖擊脈沖的疊加原理可知，由于各層具有不同的物理性質(zhì)，作用其上的外部沖擊波得以抵銷。通過改變構(gòu)成內(nèi)部及外部硬層以及高抗拉強(qiáng)度中間硬層的樹脂的聚合度和臨界厚度來控制各層的物理性質(zhì)。這樣，氯乙烯水管則顯示出較高的抗拉強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度。
同時，關(guān)于氯乙烯管，考慮到供水管網(wǎng)的特點(diǎn)，由于通過管內(nèi)的水并非一直在流動，而是經(jīng)常處于長時間靜止?fàn)顟B(tài)，各種有害細(xì)菌可能會易于在其中生長，而且它們有可能利用制備聚氯乙烯管時加入的增塑劑、填充劑和滑潤劑作為營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長，導(dǎo)致自來水被污染，并在管內(nèi)形成浮渣(skim)。
為了解決上述問題，本發(fā)明人提出的韓國專利No.232263公開了一種用于抗菌水管的樹脂組合物及其制備方法，所述樹脂成分是通過在制備聚氯乙烯管時將抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑和各種殺菌劑以適當(dāng)比例混合而制備的。這里加入的作為殺菌劑的原料有琥珀酸苯汞、二萘基甲烷二磺酸苯汞、苯基五crol酚汞的胺衍生物(amine derivatives of phenyl mercuric pentacrolphenoxide)、8-羥基喹啉的銅鹽、N-(3-氯縮苯胺)氯化六銨(N-(3-chloroanil)hexammoniumchloride)、二-正-三丁基錫氧化物、鹵代苯酚、陽離子活化劑、三溴水楊酰苯胺(tribromosalicylanilide)、新霉素及類似物，可單獨(dú)使用或合并使用。作為已經(jīng)商品化的產(chǎn)品，可購買Planarome(May&Baker，英國)或Plast-Oder或Plast-Arome(Haarmann+Reimer GmbH，德國)。
用這種樹脂組合物制成的抗菌水管具有優(yōu)越的功效防止多種有害細(xì)菌導(dǎo)致的自來水污染，盡量減少對管子的破壞，防止抗靜電劑引起的聚氯乙烯降解以及加入熱穩(wěn)定劑導(dǎo)致的物理性質(zhì)的退化。
基于以上結(jié)果，人們已作了一些努力以通過在所述氯乙烯樹脂三層水管的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中應(yīng)用這種樹脂組合物制成抗菌水管，防止微生物生長，而達(dá)到抗菌效果，而且由于三層水管的結(jié)構(gòu)特性使其還具備極好的抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度。
但是，當(dāng)氯乙烯樹脂三層水管的內(nèi)部和外部硬層使用含有上述多種殺菌劑的樹脂組合物制成時，其物理性質(zhì)產(chǎn)生的變化以及可分散性的降低可能會使各層之間的粘著性大大減弱，從而降低沖擊強(qiáng)度。
而且，由于這種抗菌劑成分通常易受到熱影響，因此，樹脂組合物各成分的混合過程需在低溫、低粘度條件下進(jìn)行，從而導(dǎo)致各組分間難以混合均勻，可加工性差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，針對上述問題提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種具有抗菌功能的氯乙烯樹脂基高度抗沖擊三層水管，所述水管可以解決使用含有多種殺菌劑的樹脂組合物制作內(nèi)部和外部硬層時，各層之間粘著性變差而引起沖擊強(qiáng)度降低的有關(guān)問題。
為了完成本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種由氯乙烯樹脂制成的具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管，所述三層結(jié)構(gòu)包括依次形成的抗沖擊內(nèi)部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層和抗沖擊外部硬層，其中；所述抗沖擊內(nèi)部和外部硬層由含有抗靜電級劑、熱穩(wěn)定劑和作為殺菌劑的沸石基無機(jī)抗菌劑的氯乙烯樹脂組合物制成，高抗拉強(qiáng)度中間硬層由硬度大于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層所用樹脂組合物的硬質(zhì)氯乙烯樹脂組合物制成。


結(jié)合附圖，通過以下詳細(xì)的說明，將更清楚地理解本發(fā)明的上述或其它發(fā)明目的、特點(diǎn)及其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1是表示三層水管橫截面的透視圖；圖2是本發(fā)明的水管管壁沉積物的顯微照片；圖3是鑄鐵水管管壁沉積物的顯微照片；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明水管及用壓縮接觸法制成的傳統(tǒng)PVC管的抗菌實驗結(jié)果的顯微照片。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
本發(fā)明提供了一種包括抗沖擊內(nèi)部和外部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層的三層水管，所述各層分別由氯乙烯樹脂作為主要成分制成，所述水管通過使用含有沸石基無機(jī)抗菌劑的氯乙烯樹脂組合物制成抗沖擊內(nèi)部和外部硬層而具有防止微生物生長的抗菌功效，而且由于管子的三層結(jié)構(gòu)特性符合“沖擊脈沖疊加原理”從而還具有極好的抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度。
因此，管子的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層由含有抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑、和作為殺菌成分的沸石基無機(jī)抗菌劑及氯乙烯樹脂的樹脂組合物制成。
在構(gòu)成管子內(nèi)部和外部硬層的樹脂組合物中，沸石基無機(jī)抗菌劑用來阻止霉菌和各種有害細(xì)菌繁殖導(dǎo)致的管內(nèi)浮渣的形成。
即，塑料工業(yè)、韓國專利No.232263采用傳統(tǒng)的有機(jī)抗菌劑作為殺菌成分，但這種有機(jī)抗菌劑具有熱不穩(wěn)定性，在澆鑄過程中易于被氧化或與其它添加劑反應(yīng)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的機(jī)械物理性質(zhì)退化。而且，如前所述，由于有機(jī)抗菌劑的熱不穩(wěn)定性，樹脂組合物的各種組分的混合過程需在低溫、低粘度條件下進(jìn)行，從而導(dǎo)致各種組分難以混合均勻，可加工性差。
因此，考慮到上述問題，本發(fā)明使用即使在高溫下也不會氧化或改變的沸石基無機(jī)抗菌劑，因而，可以阻止樹脂組合物物理性質(zhì)發(fā)生變化，從而改進(jìn)高抗拉強(qiáng)度中間硬層與抗沖擊內(nèi)部和外部硬層之間的粘著性，并防止沖擊強(qiáng)度降低。另外，在制造過程中，各組分之間的混合也可在高溫和高粘度下進(jìn)行，從而達(dá)到均勻混合，使可加工性得到改進(jìn)。
沸石基無機(jī)抗菌劑的材料形態(tài)是諸如銀或鋅之類的金屬離子鍵合在具有展開比表面積的硅鋁酸鹽沸石載體上，沸石基無機(jī)抗菌劑通過吸附于細(xì)菌或霉菌的細(xì)胞膜蛋白質(zhì)上，然后通過離子原料和活性氧基分裂細(xì)胞結(jié)構(gòu)并使之喪失能量代謝功能而殺滅菌絲體，從而表現(xiàn)出抗菌功效。因此盡管這種無機(jī)抗菌劑暫時抗菌活性略低于有機(jī)抗菌劑，但它對人類高度安全，不會引起細(xì)菌的耐受性并表現(xiàn)出半永久性抗菌活性。
這種沸石基無機(jī)抗菌劑即使少量使用也可以發(fā)揮殺菌、殺蟲和消毒功效。因此，其優(yōu)選加入量為相對于100份聚氯乙烯，以重量計，為0.8～1.0份。這是因為如果加入量小于0.8份，則抗菌效果不明顯，同時即使加入量超過1.0份，抗菌效果也不會明顯增強(qiáng)，而且過量使用昂貴的無機(jī)抗菌劑會導(dǎo)致成本增加。
加入本發(fā)明所使用的抗靜電劑可降低包括聚氯乙烯在內(nèi)的塑料產(chǎn)品的表面電阻，表面活性劑、無機(jī)鹽、多元醇或碳可用作抗靜電劑。優(yōu)選情況下，表面活性組分可用來賦予塑料抗靜電性能。
表面活性組分可進(jìn)一步粗略地分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性表面活性劑。更優(yōu)選地使用陽離子型表面活性劑。典型的有，季銨鹽類、季銨樹脂類或咪唑啉類陽離子型表面活性劑。
上述抗靜電劑的加入量相對于100份聚氯乙烯以重量計，以重量計，小于1份時，難以達(dá)到抗靜電效果。即使超過1.5份，抗靜電效果并不與抗靜電劑的加入量成正比增加。這就存在產(chǎn)品成本增加的問題。如果加入量超出需要量，則為了防止加速降解而加入的熱穩(wěn)定劑的量需要大大增加。因此，最合適的加入量，以重量計，為1-1.5份。
熱穩(wěn)定劑用于防止因抗靜電劑與聚氯乙烯樹脂混合導(dǎo)致的加速降解，優(yōu)選硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基液體穩(wěn)定劑，它們不會導(dǎo)致沉淀產(chǎn)生或重金屬的濾出，無毒，可單獨(dú)使用或配合使用。
無毒熱穩(wěn)定劑的加入量取決于作為抗靜電劑的陽離子型表面活性劑的加入量，因此，考慮到上述陽離子型表面活性劑的加入比率，其合適加入量為3.5-4.5份。
另外，氯乙烯樹脂作為構(gòu)成本發(fā)明三層水管各層的主要組分，其中，用于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂的聚合度優(yōu)選為800-1000。如果聚合度小于800，則柔軟性差，如果聚合度大于1000，則各層易脆。
相反，用于構(gòu)成高抗拉強(qiáng)度中間硬層的氯乙烯樹脂的聚合度優(yōu)選1000-1200。當(dāng)聚合度小于1000時，則沖擊強(qiáng)度較低，當(dāng)聚合度大于1200時，則在擠出過程中會因為高負(fù)荷而出現(xiàn)問題。
然而，僅僅通過選擇氯乙烯樹脂并控制各層厚度而獲得理想的抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度是有限的。尤其是為了進(jìn)一步改善低溫強(qiáng)度，優(yōu)選另外加入沖擊改進(jìn)劑，例如，在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中可加入氯化聚乙烯(‘CPE’)沖擊改進(jìn)劑，在高抗拉強(qiáng)度中間硬層中可加入聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(‘MBS’)沖擊改進(jìn)劑。
加入抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中的直接受到耐氣候性與可加工性影響的CPE沖擊改進(jìn)劑的抗日照性很強(qiáng)。另外，因為CPE沖擊改進(jìn)劑與氯乙烯樹脂之間具有高度親和性，所以擠出阻力(力矩)隨著擠出而減小，當(dāng)管子切割為預(yù)定長度時可防止其兩端遭到破壞。
MBS沖擊改進(jìn)劑加入高抗拉強(qiáng)度中間硬層中。MBS沖擊改進(jìn)劑的構(gòu)成組分是分散的，這種分散狀態(tài)維持了優(yōu)越的抗拉強(qiáng)度。而且，MBS沖擊改進(jìn)劑的低玻璃化溫度(Tg)使得三層水管表現(xiàn)出高度的低溫抗沖擊性。
關(guān)于這一點(diǎn)，CPE沖擊改進(jìn)劑在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中的含量與MBS沖擊改進(jìn)劑在高抗拉強(qiáng)度中間硬層中的含量，相對于100份各自使用的氯乙烯樹脂，以重量計，優(yōu)選為5-10份。當(dāng)沖擊改進(jìn)劑的含量增加時，沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)但抗拉強(qiáng)度急劇降低。因此，需仔細(xì)選擇加入量。在這方面，當(dāng)沖擊改進(jìn)劑加入量，以重量計，小于5份時，沖擊強(qiáng)度無實質(zhì)性改進(jìn)，相反，當(dāng)沖擊改進(jìn)劑加入量，以重量計，大于10份時，抗拉強(qiáng)度則急劇降低。
同時，在高抗拉強(qiáng)度中間硬層中，相對于氯乙烯樹脂，以重量計，可與沖擊改進(jìn)劑一起加入3.5-4.5份硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基液體穩(wěn)定劑作為無毒熱穩(wěn)定劑，它們可單獨(dú)使用或以任意組合配合使用。
另外，在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中與高抗拉強(qiáng)度中間硬層中，可優(yōu)選加入諸如硬脂酸或聚乙烯蠟之類的內(nèi)部潤滑劑及外部潤滑劑，相對于氯乙烯樹脂，以重量計，它們的加入量為0.3-0.6份。
如上所述，在制備用于構(gòu)成抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的樹脂組合物中使用的原料，諸如聚氯乙稀、抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑、殺菌劑和其它潤滑劑、抗紫外劑、加工助劑、沖擊改進(jìn)劑以及填充劑具有不同的物理性質(zhì)，因此其分散效果及原料的結(jié)合狀態(tài)取決于混合次序和溫度，從而決定了最終樹脂組合物的物理性質(zhì)。
因此，本發(fā)明所提供的是一種具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管，包括用性質(zhì)與主要成分相同的氯乙烯樹脂制成的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層、以及由硬度大于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂作主要成分制成的高抗拉強(qiáng)度中間硬層，其中，所述抗沖擊內(nèi)部和外部硬層由包括以下步驟制備得到的樹脂組合物制成第一步包括將，以重量計，為0.8-1.0份的殺菌劑和，以重量計，為0.4-0.5份的抗紫外劑進(jìn)行混合，然后在90-100℃加熱混合，得到一號混合物；第二步包括將第一步得到的一號混合物與，以重量計，為1-1.5份的抗靜電劑、以重量計，為3.5-4.5份的無毒熱穩(wěn)定劑、適量潤滑劑及加工助劑進(jìn)行混合，然后在58-62℃冷卻混合，得到二號混合物；第三步包括將第二步得到的二號混合物與，以重量計，為100份的聚氯乙稀和適量的沖擊改進(jìn)劑及填充劑進(jìn)行混合，然后在125-135℃加熱混合，然后在40℃以下冷卻混合。
在第一混合步驟中，將少量沸石基無機(jī)殺菌劑和抗紫外劑(如有需要，還可把顏料與它們一起混入)在90-100℃加熱混合，以得到好的分散性。在第二步中，將第一步得到的一號混合物與熱穩(wěn)定劑、抗靜電劑、內(nèi)部潤滑劑、外部潤滑劑及加工助劑進(jìn)行混合，然后在58-62℃冷卻混合，以防止產(chǎn)生結(jié)塊而導(dǎo)致原料性能的退化。
最后，將第二步得到的二號混合物與具有不同物理性質(zhì)的聚氯乙稀、適量沖擊改進(jìn)劑及填充劑進(jìn)行混合，然后在125-135℃加熱混合，然后在40℃以下冷卻混合，以改進(jìn)各種原材料之間的粘合能力，并預(yù)去除混合過程產(chǎn)生的氣體和水蒸汽。
本發(fā)明三層水管根據(jù)以下過程進(jìn)行制造。首先，將抗沖擊內(nèi)部和外部硬層及高抗拉強(qiáng)度中間硬層各自的混合原料在各自的高速混合器中加熱混合。然后，混合好的混合原料從兩臺配置有各自的同步系統(tǒng)的擠壓機(jī)擠壓出來，經(jīng)過稱為“coex”的模具，用多層共擠方法加工成具有預(yù)定厚度的三層結(jié)構(gòu)，制造出最終的三層水管。該方法制造的三層水管具有與普通單層水管一樣平滑的形狀。
如上所述，本發(fā)明將含有沸石基無機(jī)殺菌劑的樹脂組合物用于三層水管的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層，以改善高抗拉強(qiáng)度中間硬層與抗沖擊內(nèi)部和外部硬層之間的粘著性，從而防止沖擊強(qiáng)度降低。另外，在制造過程中，各組分的混合可以在高溫、高粘度下進(jìn)行，且可達(dá)到各組分間的均勻混合，可加工性得到改善。而且還達(dá)到了諸如對人類安全性高及半永久抗菌活性的效果。
實施例以下參考實施例對本發(fā)明所述具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管進(jìn)行更詳細(xì)的說明。這些實施例僅為說明本發(fā)明而用，并不能解釋為限制本發(fā)明的范圍和主旨。
實施例1抗沖擊內(nèi)部和外部硬層組分的混合將5千克作為沸石基無機(jī)殺菌劑的Unikiller-B30[(Ag，Zn，Na)，Al2O3，SiO2)](Chambitt Material Corp.，韓國)，與5千克抗紫外劑置于混合器中，在95℃進(jìn)行混合。將12千克作為抗靜電劑的季銨鹽、40千克作為無毒熱穩(wěn)定劑的單個或混合液體穩(wěn)定劑硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基穩(wěn)定劑、5千克作為內(nèi)部潤滑劑的硬脂酸、5千克作為外部潤滑劑的聚乙烯蠟以及1千克加工助劑(PA-30，Kaneka Co.)進(jìn)行混合，然后于60℃冷卻。隨后，加入1000千克聚合度為800的氯乙烯樹脂(P-800，Hanwha Corp.，韓國)、80千克CPE沖擊改進(jìn)劑(CPE-3615，Dow Chemical Co.)以及30千克填充劑(T-1，Omia)，溫度升高至130℃，然后混合并冷卻至室溫。
高抗拉強(qiáng)度中間硬層組分的混合將1000千克聚合度為1200的氯乙烯樹脂(P-1200，Hanwha Corp.，韓國)、50千克MBS沖擊改進(jìn)劑(MB-830，LG Chem.，韓國)、10千克加工助劑(PA-30，Kaneka Co.)、40千克作為無毒熱穩(wěn)定劑的單個或混合液體穩(wěn)定劑硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基穩(wěn)定劑(Dansuk Industrial Co.Ltd.，韓國)、60千克填充劑(T-1，Omia Co.)以及5千克作為內(nèi)部潤滑劑的硬脂酸進(jìn)行混合，在高速混合器內(nèi)，于120℃混合15分鐘，然后在室溫下冷卻。
用多層共擠法制造對兩臺多層共擠機(jī)進(jìn)行設(shè)置，使抗沖擊內(nèi)部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層、抗沖擊外部硬層厚度比率為1∶2∶1。然后為共擠機(jī)配置同步系統(tǒng)，根據(jù)抗沖擊內(nèi)部和外部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層的混合原料的粘度，調(diào)節(jié)各擠壓機(jī)的螺旋轉(zhuǎn)速、柱溫和柱轉(zhuǎn)速，從而維持恒定流動。
構(gòu)成抗沖擊內(nèi)部和外部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層的樹脂組合物以熔融狀態(tài)在稱為“coex”的模具內(nèi)以同步方式結(jié)合，然后用多層共擠方法擠出，加工成具有預(yù)定厚度的三層結(jié)構(gòu)，制造出三層水管。該方法制造的三層水管具有與普通單層水管一樣平滑的形狀。
實施例2用與實施例1相同的設(shè)備和方法制造三層水管，不同的是，在混合抗沖擊內(nèi)部和外部硬層組分時，使用8千克沸石基無機(jī)殺菌劑。
實施例3用與實施例1相同的設(shè)備和方法制造三層水管，不同的是，在混合抗沖擊內(nèi)部和外部硬層組分時，用10千克沸石基無機(jī)殺菌劑。
實施例4用與實施例1相同的設(shè)備和方法制造三層水管，不同的是，在混合抗沖擊內(nèi)部和外部硬層組分時，用12千克沸石基無機(jī)殺菌劑。
對比例1用與實施例1相同的設(shè)備和方法制造三層水管，不同的是，在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層組分中，不用沸石基無機(jī)抗菌劑作為殺菌組分，而用5千克Planarome(May&Baker Co.，英國)。
實驗實施例1抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊試驗按照韓國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的KS M 3401，抗拉強(qiáng)度試驗，與KS M 3401附錄1，高度抗沖擊硬質(zhì)氯乙烯管(HIVP)落體沖擊試驗，對在實施例1-4及對比例1中制造的水管進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊試驗，試驗結(jié)果見表1。
表1

由表1可見，在實施例1-4中用沸石基無機(jī)抗菌劑作為殺菌組分制造的水管，其抗拉強(qiáng)度及低溫沖擊強(qiáng)度，與對比例1中使用塑料工業(yè)或本發(fā)明人提出的韓國專利No.232263所介紹的有機(jī)抗菌劑制造的管子相比，有顯著的改進(jìn)。這證明傳統(tǒng)有機(jī)抗菌劑易受熱的影響，因此樹脂組合物各組分的混合過程需在低溫下進(jìn)行，造成各組分在低粘度條件下難以混合均勻，并且由于在澆鑄過程中發(fā)生熱氧化或與其它添加劑反應(yīng)而導(dǎo)致機(jī)械物理性質(zhì)的退化。相反，沸石基無機(jī)抗菌劑作為填充劑時，則能改善分散性，增強(qiáng)沖擊強(qiáng)度，因此得到高抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度。
實驗實施例2管壁積垢試驗一根在實施例3中制造的抗菌抗沖擊水管(100m/m)和一根鑄鐵管(100m/m)連接在一起，并與供水管連接。水每天流經(jīng)水管5分鐘，然后拍攝第7天、第14天、第21天、和第28天時管壁的顯微照片(X150)。結(jié)果見圖2和圖3[鑄鐵水管水垢的光學(xué)顯微圖像(x 150)(a)初始空白；(b)7天后；(c)14天后；(d)28天后]。
如圖2所示，實施例3得到的抗菌抗沖擊水管即使在28天后管壁也無明顯積垢。而由圖3可見，普通鑄鐵管則隨著時間變化積垢明顯增加。
實驗實施例3抗菌活性試驗用實施例3制造的抗菌抗沖擊水管準(zhǔn)備兩個測試樣品(5×6厘米)，用普通PVC管準(zhǔn)備兩個相同尺寸的對照樣品。然后由韓國FITI測試研究院(FITI TESTING&RESEARCH INSTITUTE)使用大腸桿菌25922作為實驗菌株，通過壓縮接觸法對測試樣品和對照樣品進(jìn)行抗菌活性試驗。結(jié)果見表2和圖4。將大腸桿菌用4毫米環(huán)接種到10毫升液體培養(yǎng)基上，然后在37℃培育24小時。
測試樣品和對照樣品的抗菌活性用細(xì)菌數(shù)或其壓縮率表示。如果沒有特殊指明，則對兩個測試樣品進(jìn)行各實驗菌株的收集，并測定抗菌活性。各實驗菌株的測定結(jié)果平均值用兩位有效數(shù)字表示。實驗結(jié)果見表2，用下列方程式計算壓縮率。

表2

(a)空白，(b)未加抗菌劑的普通PVC水管，(c)以重量計，加入1份抗菌劑的抗沖擊水管。
由表2和圖4可見，24小時后，實施例3中的抗菌抗沖擊水管(c)與測試樣品(a)相比細(xì)菌數(shù)量壓縮率明顯不同，而普通PVC水管(b)與測試樣品(a)相比則無實質(zhì)性變化。
另外，用上述相同過程對其它實施例制造的管子進(jìn)行抗菌活性試驗。結(jié)果顯示，在實施例1中，以重量計，加入0.5份沸石基無機(jī)抗菌劑，其壓縮率為75-80％；而在實施例2-4中，以重量計，加入大于0.8份沸石基無機(jī)抗菌劑，其平均壓縮率大于99％。但可以看出抗菌效果優(yōu)選實施例3的情況，即考慮到可分散性受到限制，以重量計，加入大于1.0份沸石基無機(jī)抗菌劑。因此這證明了昂貴的無機(jī)抗菌劑加入量，以重量計，沒有必要象實施例4一樣大于1.2份。
如上所述，本發(fā)明所述的抗菌高度抗沖擊三層水管，一方面，通過在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中應(yīng)用含有沸石基無機(jī)抗菌劑的樹脂組合物，可達(dá)到阻止微生物生長的抗菌效果，另一方面，由于管子的三層結(jié)構(gòu)特性，可以達(dá)到極好的抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度。
而且，本發(fā)明可改進(jìn)高抗拉強(qiáng)度中間硬層與抗沖擊內(nèi)部和外部硬層之間的粘著性，并防止沖擊強(qiáng)度的降低。另外，在制造過程中，各組分的混合可以在高溫和高粘度條件下進(jìn)行，因此可以達(dá)到各組分間的均勻混合，改善可加工性。而且抗菌功效仍得以保留。
盡管本發(fā)明為了起說明作用的目的公開了優(yōu)選實施例，在不背離權(quán)利要求書所公開的發(fā)明范圍和主旨的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，各種改進(jìn)、增加和替代都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種由氯乙烯樹脂制成，具有抗菌功能和三層結(jié)構(gòu)高度抗沖擊三層水管，所述三層結(jié)構(gòu)包括依次形成的抗沖擊內(nèi)部硬層、高抗拉強(qiáng)度中間硬層及抗沖擊外部硬層，其中，所述抗沖擊內(nèi)部和外部硬層是由含有抗靜電劑、熱穩(wěn)定劑及作為殺菌成分的沸石基無機(jī)抗菌劑的氯乙烯樹脂組合物制成，并且高抗拉強(qiáng)度中間硬層是由硬度大于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層樹脂組合物的硬質(zhì)氯乙烯樹脂組合物制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層水管，其中，所述沸石基無機(jī)抗菌劑的加入量相對于100份氯乙烯樹脂，以重量計，為0.8-1.0份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三層水管，其中，所述抗靜電劑選自季銨鹽類、季銨樹脂類或咪唑啉類陽離子表面活性劑，其加入量相對于100份氯乙烯樹脂，以重量計，為1-1.5份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三層水管，其中，所述熱穩(wěn)定劑選自單個或混合液體穩(wěn)定劑硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基穩(wěn)定劑，其加入量相對于100份氯乙烯樹脂，以重量計，為3.5-4.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三層水管，其中，用于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂聚合度為800-1000，用于高抗拉強(qiáng)度中間硬層的氯乙烯樹脂聚合度為1000-1200。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三層水管，其中，還在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中加入氯化聚乙烯(‘CPE’)沖擊改進(jìn)劑，在高抗拉強(qiáng)度中間硬層中加入聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(‘MBS’)沖擊改進(jìn)劑，加入量相對于100份氯乙烯樹脂，以重量計，分別為5-10份。
7.具有抗菌功能的高度抗沖擊三層水管，它包括由相同性能的氯乙烯樹脂作主要成分制成的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層，以及由硬度大于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂作主要成分制成的高抗拉強(qiáng)度中間硬層，其中，抗沖擊內(nèi)部和外部硬層所用樹脂組合物的制備過程包括以下步驟第一步包括將以重量計，為0.8-1.0份的沸石基無機(jī)抗菌劑和，以重量計，為0.4-0.5份的抗紫外劑進(jìn)行混合，然后在90-100℃加熱混合，得到一號混合物；第二步包括將第一步得到的一號混合物與以重量計，為1-1.5份的抗靜電劑、，以重量計，為3.5-4.5份的無毒熱穩(wěn)定劑、適量潤滑劑及加工助劑進(jìn)行混合，然后在58-62℃冷卻混合，得到二號混合物；第三步，將第二步得到的二號混合物與，以重量計，為100份的聚氯乙稀、適量沖擊改進(jìn)劑及填充劑進(jìn)行混合，然后，在125-135℃加熱混合，然后在40℃以下冷卻混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三層水管，其中，所述抗靜電劑為季銨鹽類、季銨樹脂類或咪唑啉類陽離子表面活性劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的三層水管，其中，所述熱穩(wěn)定劑為單個或混合液體穩(wěn)定劑硬脂酸鈣[Ca(C17H35COO)2]、硬脂酸鋅[Zn(C17H35COO)2]或月桂酸錫基及蘋果酸錫基穩(wěn)定劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三層水管，其中，用于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂聚合度為800-1000，用于高抗拉強(qiáng)度中間硬層的氯乙烯樹脂聚合度為1000-1200。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三層水管，其中，還在抗沖擊內(nèi)部和外部硬層中加入氯化聚乙烯(‘CPE’)沖擊改進(jìn)劑，在高抗拉強(qiáng)度中間硬層中加入聚甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯(‘MBS’)沖擊改進(jìn)劑，加入量相對于100份氯乙烯樹脂，以重量計，分別為5-10份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有抗菌功能的三層水管，它包括由性能與主要成分相同的氯乙烯樹脂制成的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層，以及由硬度大于抗沖擊內(nèi)部和外部硬層的氯乙烯樹脂作主要成分制成的高抗拉強(qiáng)度中間硬層，一方面，通過在三層水管的抗沖擊內(nèi)部和外部硬層應(yīng)用含有沸石無機(jī)抗菌劑的樹脂組合物，可獲得阻止微生物滋生的抗菌功效，另一方面，由于水管的三層結(jié)構(gòu)特性，還能獲得極好的抗拉強(qiáng)度和低溫沖擊強(qiáng)度。而且，本發(fā)明還能改進(jìn)高抗拉強(qiáng)度中間硬層與抗沖擊內(nèi)部和外部硬層之間的粘著性，防止沖擊強(qiáng)度的減少。另外，在制造過程中，各組分的混合可以在高溫、高粘度條件下進(jìn)行，因此各組分可以得到均勻混合，可加工性也可得到改善。而且抗菌功效無限期地保持。
文檔編號C08K5/57GK1789772SQ20051000017
公開日2006年6月21日 申請日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者申晉旭, 申容珍 申請人:申晉旭