KR100528160B1 - 외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (A) 비닐계공중합체 50 내지 98 중량부, (B) 무기질보강재 2 내지 50 중량부, 및 (C) 분자량 1,000,000이상의 초고분자량 비닐계 공중합체 0.2 내지 15 중량부를 포함하는 외관 특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 유리섬유와 같은 무기질 보강재를 함유하는 비닐계공중합체에 초고분자량의 비닐계공중합체를 첨가함으로써 성형품에 발생하는 제팅 및 흐름자국을 크게 감소시켜 성형품 제조후 외관 특성을 개선할 수 있게된다.

Description

외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물{COMPOSITIONS OF GLASS FIBER REINFORCED VINYL POLYMER COMPOSITES WITH IMPROVED AESTHETICS}

본 발명은 성형품의 외관이 우수한 열가소성 복합재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기질 보강재 및 초고분자량 비닐계 공중합체로 구성되어, 성형시 제팅 및 불균일한 흐름에 의한 자국을 없애 성형품의 외관 특성이 개선된 유리섬유 보강 비닐계 공중합체 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 수지는 치수 안정성, 내크립성, 내열성 및 강성이 낮기 때문에 고강도 및 정밀성을 요구하는 부품의 소재로 사용하기에는 부적합한 단점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 유리섬유와 같은 무기충진재를 보강재로 사용하는 것이 일반적인 방법으로 알려져 있다.

그러나, 이러한 무기충진재를 사용하는 경우는 기계적 강도의 향상은 얻을 수 있지만, 성형품의 외관이 저하되어 외장품에 적용하기 곤란하기 때문에 유리섬유 보강 비닐계 공중합 열가소성 복합재료는 오디오 또는 비디오용 테이프의 릴 허브용 팬 캐이그 및 에어컨용 팬류, 레이저 프린터 및 팩스, 복사기등 OA 기기의 프레임과 같은 우수한 치수 안정성 및 높은 기계적 강도와 탄성율이 요구되는 내장용 구조재로 널리 사용되고 있다.

따라서, 유리섬유 보강 비닐계 공중합체 열가소성 복합재료가 외장품에 사용되는 경우는 유리섬유 보강 수지의 거친 표면을 도장과 같은 방법을 통해 은폐하는 방법을 사용하는데, 이러한 대표적인 용도로는 자동차의 인스트루먼트 판넬을 들 수 있다. 그러나, 도장을 하는 경우에도 도장되는 성형품의 표면에 제팅이나 불균일한 흐름에 의한 흐름 자국이 존재하면 이를 균일하게 하기 위하여 도장의 두께가 두꺼워져야 하는 단점이 있으며, 유리섬유 보강 수지와 같이 보강재의 입자크기가 크고 최종 복합재료의 흐름에 이방성을 주는 보강재를 사용하는 경우에는 제팅이나 흐름 자국이 더 선명하게 나타나므로 외관에 나쁜 영향을 미치게된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유리섬유와 같은 무기충진제를 보강재로 사용한 비닐계 공중합체 열가소성 복합재료에 초고분자량의 비닐계 공중합체를 첨가함으로써 성형품에 발생하는 제팅 및 흐름 자국을 크게 줄여 성형품 외관을 향상 시킬 수 있는 외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 (A) 비닐계공중합체 50 내지 98중량부, (B) 무기질보강재 2 내지 50중량부, 및 (C) 초고분자량 비닐계 공중합체 0.2 내지 15중량부를 포함하는외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 이루는 각 성분을 자세히 설명하면 다음과 같다.

(A) 비닐계 공중합체

본 발명의 비닐계 공중합체는 다음과 같은 조성으로 중합되는 것이다. 비닐계 공중합체의 중합에 사용되는 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌 등이 첨가될 수 있으며, 이중 스티렌이 가장 바람직하고 공중합체 전체의 성분중 방향족 비닐계 단량체의 중량비는 60 내지 80중량부이다. 여기에, 상기의 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 1종이상 도입하는데, 도입가능한 단량체로는 아크릴로니트릴과 같은 시안화 비닐계와 메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴계 화합물이 바람직하며 공중합체 전체의 성분중 40 내지 20중량부이다. 또한, 여기에 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등의 단량체를 0 내지 40중량부 부가하여 공중합할 수 있다.

본 발명의 비닐계 공중합체의 분자량은 중량평균분자량 기준으로 10,000 내지 500,000이 바람직하다. 분자량이 10,000 미만이면 기계적 물성이 저하되어 사용할 수 없으며, 분자량이 500,000을 초과하는 경우에는 가공성이 저하되어 성형이 곤란한 단점이 있다.

(B) 무기질 보강재

본 발명에서 사용되는 무기질 보강재는 유리섬유(glass fiber), 유리 방울(glass bubble), 유리 구슬(glass bead), 카본섬유, 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나 등의 일반적인 무기질 충진재로부터 선택될 수 있으며, 본 발명을 위하여 특별히 한정되는 것은 아니다.

(C) 초고분자량 비닐계 공중합체

본 발명의 비닐계 공중합체는 다음과 같은 조성으로 중합된다. 비닐계 공중합체의 중합에 사용되는 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌 등이 첨가될 수 있으며, 이중 스티렌이 가장 바람직하고 공중합체 수지 전체의 성분중 방향족 비닐계 단량체의 중량비는 60 내지 80중량부이고, 여기에 상기의 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 1종이상 도입한다. 도입가능한 단량체로는 아크릴로니트릴과 같은 시안화 비닐계와 메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴계 화합물이 바람직하며, 공중합체 전체의 성분중 40 내지 20중량부로 도입한다. 또한, 여기에 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등의 단량체를 0 내지 40중량부 부가하여 공중합할 수 있다.

본 발명에 사용되는 초고분자량 비닐계 공중합체의 분자량은 중량평균분자량 기준으로 700,000 이상인 것이 바람직하며, 더욱 좋기로는 1,000,000 이상인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 700,000 미만인 경우에는 최종 조성물의 유동특성에 변화를 줄 수 없어 사출 성형품의 외관 개선을 얻을 수 없게된다.

초고분자량 비닐계 공중합체의 함량은 0.2 내지 15 중량부가 바람직한바, 이는 0.2 중량부 미만이면 외관 개선 효과가 없으며, 15 중량부를 초과하면 조성물의 유동성이 저하되어 성형이 어렵기 때문이다.

본 발명의 열가소성 복합재료의 제조에 있어서, 각각의 용도에 따라 충격보강제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 안료 및/또는 염료가 부가될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.

(A) 비닐계 공중합체

본 발명의 실시예에서 사용된 비닐계 공중합체는 제일모직(주)의 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체인 HR-5330으로 아크릴로니트릴 함량 28%, 중량평균분자량 120,000의 것이다.

(B) 무기질 보강재

본 발명의 실시예에서 사용한 무기질 보강재는 한국 베트로텍스사의 지름 10 micron, 총길이 3㎜이며, 실란계 집속제로 처리된 유리섬유(glass filber)를 사용하였다.

(C) 초고분자량 비닐계 공중합체

본 발명의 실시예에서 사용된 초고분자량 비닐계 공중합체는 미국 제너럴 일렉트릭사의 블렌덱스(Blendex) 869 이다.

실시예 1∼5

실시예 1∼5는 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명 수지 조성물의 성분인 (A), (B), 및 (C)의 종류와 함량을 변화시키면서 제조한 것이다. 상기 실시예 1∼5에서는 유리섬유의 절단을 줄이기 위해서 먼저 구성성분 (A)와 (C)를 헨셀믹서로 혼합하고, L/D=34, φ=40㎜인 이축 압출기를 사용하여 압출온도 220∼280℃, 스크류 회전수 200∼300 rpm에서 용융시킨 상태에서 구성성분 (B)를 압출기의 중간 부분에 투입하여 펠렛으로 제조하였다. 펠렛은 80℃에서 4시간 건조후 10 Oz 사출기에서 성형온도 220∼280℃, 금형온도 50∼90℃의 조건으로 길이 300㎜, 폭 100㎜, 두께 3㎜인 성형품을 사출하여 외관을 평가하였고, 이에 대한 평가 결과는 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
(A) 비닐계 공중합체(중량부)	89	78	76	66	69.5
(B) 유리섬유(중량부)	10	20	20	30	30
(C) 초고분자량 비닐계 공중합체 (중량부)	1	2	4	4	0.5
성형품의 외관*	○	○	◎	○	△

* 성형품 외관 평가 기준

×: 불량(제팅 및 흐름 자국이 시편 전체적으로 심하게 발생)

△: 약간 불량(제팅 및 흐름 자국이 게이트 주위 및 끝단 부위에 다소 발생)

○: 우수(제팅 및 흐름 자국이 게이트 주위에 약간 발생)

◎: 아주 우수(제팅 및 흐름 자국 없이 시편 전체적으로 균일)

비교예 1∼3

비교예 1∼3은 본 발명의 열가소성 복합 재료 (B) 및 (C)중에서 하나 이상의 성분을 제외시키거나 조성을 변화시키면서 제조한 경우이다. 이때 압출, 사출 및 외관 평가 방법은 실시예 1∼5와 같다. 비교예 1∼3에 대한 조성 및 측정결과는 표 2에 나타내었다.

표 2의 결과에서 초고분자량 비닐계 공중합체(C)가 첨가되지 않거나, 함량이 0.2중량부 미만이면, 성형품의 외관 개선 효과가 없으며, 15중량부를 초과하는 경우는 최종 조성물의 성형성이 저하되어 사용이 불가능하다.

	비교예 1	비교예 2	비교예 3
(A) 비닐계 공중합체(중량부)	70	80	50
(B) 유리섬유(중량부)	30	20	30
(C) 초고분자량 비닐계 공중합체 (중량부)	0.1	0	20
성형품의 외관	×	×	성형불가

이상에서 살펴본 바와 같이 유리섬유와 같은 무기질 보강재를 함유하는 비닐계 공중합체에 초고분자량의 비닐계공중합체를 첨가함으로써 성형품에 발생하는 제팅 및 흐름자국을 크게 감소시켜 성형품 제조후 성형품의 외관 특성을 개선할 수 있게된다.

Claims (5)

1. (A) 중량평균분자량이 10,000 내지 500,000인 비닐계공중합체 50 내지 98 중량부, (B) 무기질보강재 2 내지 50 중량부, 및 (C) 중량평균분자량이 700,000 이상인 초고분자량 비닐계 공중합체 0.2 내지 15 중량부를 포함하는 외관 특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비닐계 공중합체는 스티렌, t-부틸스티렌, 알파메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 에틸스티렌, 비닐나프탈렌, 디비닐벤젠 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 혼합물과 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 무수말레인산, N-치환 말레이미드등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 그 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 외관 특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 무기질 보강재는 유리 섬유, 유리 방울, 유리 구슬, 카본섬유, 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 외관 특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물.
4. 제 1항 또는 3 항에 있어서, 상기 무기질 보강재는 실란계 집속제로 표면처리된 유리섬유인 것을 특징으로 하는 외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 초고분자량 비닐계 공중합체는 스티렌, t-부틸스티렌, 알파메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 에틸스티렌, 비닐나프탈렌, 디비닐벤젠 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 비닐 방향족 단량체 또는 그 혼합물과 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 무수 말레인산, N-치환 말레이미드등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 혼합물로부터 선택되며, 중량 평균 분자량이 1,000,000 이상인 것을 특징으로 하는 외관특성이 우수한 비닐계 열가소성 수지 조성물.