KR100199404B1 - 황색도와 내후성이 우수한 자외선 차폐성 아크릴수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴 수지 100중량부, 벤조트리아졸계 자외선 차폐지 0.005~0.01 중량부, 안트라퀴논계 부루다이 1.0~3.0ppm 및 안트라퀴논계 레드 다이 0.3~2.5ppm으로 구성되어 가공성,투명성, 황색도 및 내후성 등의 특성이 기존 투명 아크릴 수지의 특성을 그대로 유지하면서도 자외선영역(400mm 이하)에서 자외선 투과율이 기존 투명 아크릴 수지보다 매우 낮아 우수한 자외선 차폐성 특성을 발휘하는 아크릴 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

황색도와 내후성이 우수한 자외선 차폐성 아크릴 수지조성물
본 발명은 황색도와 내후성이 우수한 압출 및 사출성형용 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 가공성, 투명성, 황색도 및 내후성 등의 특성이 기존 투명 아크릴 수지의 특성을 그대로 유지하면서도 자외선영역(400nm 이하)에서 자외선 투과율이 기존 투명 아크릴 수지보다 매우 낮아 우수한 자외선 차폐성 특성을 발휘하는 아크릴 수지 조성물에 관한 것이다.
아크릴 수지는 우수한 기계적 성질과 가공성을 지니고 있고 또한 뛰어난 광택, 투명도, 황색도 및 내후성을 지니므로 간판, 조명기구, 커버, 명판 및 여러가지 장식품의 제조시 폭넓게 사용된다. 그러나 기존 아크릴 수지 제품을 투명 선글라스 등 광학분야에 적용시 인체에 해로운 자외선 투과율이 95%이상으로 매우 높아 자외선 차폐능의 향상이 요구되어 왔다.
일반적으로 자외선 차폐성 아크릴 수지의 제조방법은 자외선 차폐능에 따라 투명 아크릴 수지와 적정함량의 자외선 차폐제(안정제)를 압출공정을 통하여 멜트브랜딩하여 펠렛형태로 제조되며 이 펠렛을 다시 사출가공을 통하여 투명 선글라스등의 사출제품형태로 제조한다.
그러나 일반적으로 벤조트리아졸계의 자외선 차폐제가 함유된 아크릴 수지의 압.사출품은 우수한 자외선 차폐능을 나타내나, 아크릴 수지의 뛰어난 특성중의 하나인 내후성과 황색도가 급격히 불량해지며 특히 황색도의 경우 일반 아크릴수지의 황색도 지수 0.5이하와 비교하여 자외선 차폐성 아크릴수지는 첨가되는 자외선 차폐제의 함량에 따라 황색도 지수가 2.5에서 6.5사이로 크게 증가하게 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 압출공정으로 투명 아크릴수지와 벤조트리아졸계 자외선 차폐제를 멜트 브랜딩하여 자외선 차폐성 아크릴 수지 펠렛을 제조시 또는 투명 아크릴 수지와 벤조트리아졸계 자외선 차폐제를 압출공정을 거치지 않고 드라이 브랜드후 사출하여 자외선 차폐성 아크릴 수지 제품을 제조시 분산성과 내후성, 내열성등이 우수한 안트라퀴논계 부루다이와 안트라퀴논계 레드다이를 적정 비율로 첨가하였다. 이렇게 함으로써 부루다이를 사용하여 황색도를 마스킹하고 동시에 레드다이를 보색으로 사용하여 부루감이 없고 완전 투명한 자외선 차폐성 아크릴 수지를 제조하여 황색도지수가 기존 투명 아크릴 수지 수준인 0.5이하의 황색도 지수가 매우 우수한 자외선 차폐성 아크릴수지를 제조하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 황색도지수와 내후성이 우수한 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성할 수 잇는 자외선 차폐성 아크릴수지 조성물은 아크릴 수지 100중량부, 벤조트리아졸계 자외선 차폐제 0.005~0.01중량부, 안트라퀴논계 부루다이 1.0~3.0ppm 및 안트라퀴논계 레드 다이 0.3~2.5ppm으로 구성된다.
이하 본 발명을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 황색도와 내후성이 우수한 자외선 차폐성 아크릴 수지는 압출공정후 사출공정을 통하여 제조될 수 있고, 압출공정을 거치지 않고 사출공정만으로도 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 압출공정을 거친 후 사출공정을 통하여 제조되는 자외선 차폐성 아크릴 수지의 경우 용융혼합 하고자 하는 분말상의 자외선 차폐제와 3~5mm크기인 아크릴 펠렛과 부루다이와 레드다이를 동시에 충분히 드라이 브랜드하여 압출기에 상기 드라이 브랜드 혼합물을 투입하여 압출을 함으로써 압출공정을 완료하였다.
상기 압출공정시 온도 범위는 200~220℃, rpm은 200±10의 조건이 바람직하며 드라이 브랜드물이 손실없이 투입되어야 자외선 차폐성을 발휘 할 수 있다. 이와 같이 자외선 차폐제, 부루다이, 레드다이가 용융혼합된 아크릴 수지 펠렛을 사출공정을 실시하여 원하는 형태로 시편을 제조하면 자외선 차페성, 황색도, 내후성등이 매우 우수한 아크릴 수지를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 압출공정을 거치지 않고 사출공정만으로 제조되는 자외선 차폐성 아크릴 수지의 경우 용융혼합하고자 하는 분말상의 자외선 차폐제와 3~5mm크기인 아크릴 펠렛과 부루다이와 레드다이를 동시에 충분히 드라이 브랜드하여 사출기에 상기 드라이 브랜드 혼합물을 투입하여 사출함으로써 사출공정을 완료하였다.
상기 사출공정시 사출온도는 220~230℃, 사출압력은 600Kg/㎠ 및 금형온도 60℃의 조건 하에서 작동되는 인라인 스크류 사출 성형기를 사용하였으며 드라이 브랜드물이 손실없이 투입되어야 자외선 차폐성, 황색도, 내후성등이 매우 우수한 아크릴 수지를 얻을 수 있다.
본 발명에 사용된 자외선 차폐제는 분말상의 벤조트리아졸계가 적절하며, 예를 들면, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터트-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸(2-(2'-Hydroxy-3',5'-ditert-butylphenyl)-5-chlorobenzotriazole)을 들 수 있다. 부루다이는 후술하는 레드다이와 보색 관계를 유지할 수 있으면 어느것도 사용될 수 있으나, 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 1,4-비스(이소프로필아미노)안트라퀴논, 또는 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 1-m-톨루이디노-4-메틸아미노안트라퀴논이 바람직하다. 첨가되는 함량은 1.0~3.0ppm이 적절하며 더욱 좋기로는 1.5~2.5ppm이 적절하다.
한편, 레드다이는 전술한 부루다이와 보색관계를 유지할 수 있으면 어느 것도 사용될 수 있으나, 하기 화학식 Ⅲ으로 표시되는 1-(2-하이드록시에틸아미노)안트라퀴논, 또는 하기 화학식 Ⅳ로 표시되는 1-아닐리노안트라퀴논이 바람직하다. 첨가되는 함량은 0.3~2.5ppm이 적절하며 더욱 좋기로는 0.4~1.2ppm이 적절하다.
한편, 본 발명의 압출 혹은 사출공정 중 필요에 따라서 열안정화제로 산화방지제, 윤활제로 스테아릭산 등의 첨가제가 첨가될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니며, 온도 및 농도의 단위는 각기 ℃ 및 ppm을 사용한다.
(1) 황색도 및 광투과도의 측정
3mm 두께의 사출 시편을 사용하여 Hunter Lab 사의 Color Quest기로 측정하였다.
(2) 내후성 Test후의 황색도의 측정
ASTM D2565에 의해 400시간 내후성 Test 후 황색도를 측정하였다.
(3) 400mm 에서의 자외선 투과율의 시험
BECKMAN사의 분광 광도계(Model DU-650)을 사용하여 다음식에 의해 계산하였다.
-log T=log Ⅰo/Ⅰ
여기서 T: 투광도
Ⅰo : 입사광의 세기
Ⅰ : 물질층을 통과한 광선의 세기
[실시예 1]
자외선 차폐제인 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터트-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 2000ppm과 부루 다이로서 상기 화학식 Ⅰ로 표시되는 1, 4-비스(이소프로필아미노)안트라퀴논 1.5ppm. 레드다이로서 상기 화학식 Ⅲ으로 표시되는 1-(2-하이드록시에틸아미노)안트라퀴논 0.64ppm을 (주)한화종합화학의 아크릴 수지인 HY020과 함께 충분히 드라이 브랜드한 후, 혼합물을 25mm 직경의 이축 스크류 압출기를 사용하여 220℃에서 펠렛을 제조한다. 펠렛을 성형온도가 230℃이고, 사출압력은 600Kg/㎠이며, 금형온도 60℃인 조건하에서 작동되는 인라인 스크류 사출 성형기를 사용하여 소정의 시험편으로 성형하고 시험편의 특성을 측정한다.
[실시예 2]
부루다이로서 상기 화학식 Ⅰ로 표시되는 1.4-비스(이소프로필아미노)안트라퀴논 1.71ppm, 레드다이로서 상기 화학식 Ⅲ으로 표시되는 1-(2-하이드록시에틸아미노)안트라퀴논 0.43ppm을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 물성을 측정하였다.
[실시예 3]
부루다이로서 상기 화학식 Ⅱ로 표시되는 1-m-톨루이디노-4-메틸아미노안트라퀴논 1.5ppm, 레드다이로서 상기 화학식 Ⅳ로 표시되는 1-아닐리노안트라퀴논 0.64ppm을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 물성을 측정하였다.
[실시예 4]
압출공정을 실시하지 않고 사출공정만 적용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 수행하여 물성을 측정하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 부루다이와 레드다이를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서 부루다이와 레드다이를 사용하지 않고 자외선 차폐제의 함량을 700ppm 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 수행 하였다.
[비교예 3]
실시예 1에서 부루다이와 레드다이를 사용하지 않고 자외선 차폐제의 함량을 2500ppm 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 수행 하였다.
상기 실시예와 비교예에 있어서 시험편의 특성평가 결과들을 하기 표1에 나타내었다.
하기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 이용하여 제조한 자외선 차폐성 아크릴 수지는 광학적 특성이 일반 아크릴 수지와 비교하여 내후성 및 황색도 지수가 크게 개선될 수 있음을 알 수 있었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 가공성, 투명성, 황색도 및 내후성 등의 특성이 기존 투명 아크릴 수지의 특성을 그대로 유지하면서도 자외선영역(400mm 이하)에서 자외선 투과율이 기존 투명 아크릴 수지보다 매우 낮아 우수한 자외선 차폐성 특성을 발휘하는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 아크릴 수지 100중량부, 벤조트리아졸계 자외선 차폐제 0.005~0.01 중량부, 안트라퀴논계 부루다이 1.0~3.0ppm. 및 안트라퀴논계 레드 다이 0.3~2.5ppm으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 안트라퀴논계 부루다이의 첨가량이 1.5~2.5ppm인 것을 특징으로 하는 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 안트라퀴논계 레드다이의 첨가량이 0.4~1.2ppm인 것을 특징으로 하는 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 안트라퀴논계 부루다이 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 1,4-비스(이소프로필아미노)안트라퀴논, 또는 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 1-m-톨루이디노-4-메틸아미노안트라퀴논임을 특징으로 하는 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 안트라퀴논계 레드다이가 하기 화학식 Ⅲ으로 표시되는 1-(2-하이드록시에틸아미노)안트라퀴논 또는 하기 화학식 Ⅳ로 표시되는 1-아닐리노안트라퀴논임을 특징으로 하는 자외선 차폐성 아크릴 수지 조성물.
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