KR100577577B1

KR100577577B1 - 내구성, 투명성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물

Info

Publication number: KR100577577B1
Application number: KR1020040116612A
Authority: KR
Inventors: 정봉재; 하두한
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2006-05-08

Abstract

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 투명 ABS 수지 100 중량부; (B) 실리콘계 오일 0.01∼10 중량부; 및 (C) 글리세릴계 포화지방산 0.1∼10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 투명 ABS 수지, 실리콘계 오일, 글리세릴계 포화지방산

Description

내구성, 투명성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물{Thermoplastic Resin Composition with Good Durability, Transparency and Good Impact Strength}

발명의 분야

본 발명은 내구성, 투명성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔 -스티렌 수지(이하, 투명 ABS 수지), 실리콘계 오일 및 글리세릴계 포화지방산을 혼합함으로써 투명 ABS 수지의 투명성과 내충격성을 유지하면서 내구성이 향상된 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

ABS 수지는 스티렌의 가공성, 아크릴로니트릴의 강성 및 내약품성, 부타디엔의 내충격성 등 물성강도와 미려한 외관특성으로 인하여 자동차, 전기전자, 사무기 기, 가전제품, 완구류 등 다양한 용도에 널리 사용되는 장점이 있으나 불투명한 이유로 용도에 제한을 받고 있는 단점이 있다.

ABS 수지가 불투명한 이유는 연속상인 매트릭스 수지와 분산상인 고무와의 굴절율 차이로 인하여 그 계면에서 빛이 굴절 및 산란하고 고무입자 크기에 따라 가시광선의 파장이 산란하기 때문이다. 따라서 ABS 수지에 투명성을 부여하기 위해서는 고무상의 굴절율과 연속상인 매트릭스 수지와의 굴절율을 일치시키고, 사용된 고무입자의 크기를 적절하게 조절하여 가시광선의 영역에서 빛의 산란을 최소화하여야 한다.

이러한 투명 ABS는 주로 가전제품의 외장재 등으로 사용되었으나 최근에는 그 용도가 기능성 소재로 확장되고 있다. 투명 ABS의 용도가 확장됨에 따라 장난감, 볼펜, 세탁기 투명창 또는 청소기 먼지 집진기 등에 사용되기 위하여 내충격성이 우수하고 내구성 등 고기능의 특성이 요구되는 경우가 증가되고 있다

일반적으로 스티렌-아크릴로니트릴(이하, AS 수지)은 내화학성과 성형성이 우수한 반면 충격강도가 낮아 그 용도의 제한이 있고, 이러한 단점을 보완하기 위하여 충격보강제인 부타디엔 고무를 첨가하여 사용한다. 이러한 부타디엔 충격보강제가 사용되면서 충격강도는 향상되었으나, 표면의 경도가 저하되어 내스크래치성 및 내구성이 저하되어 성형품의 수명이 짧고, 성형 작업시 표면 스크래치로 인하여 불량율이 증가되는 단점이 있다. 이러한 표면 내구성을 증가시키기 위해서는 최근 표면 경화제를 사용하거나, UV 코팅 등에 의한 추가적인 방법을 통하여 표면 내구성을 증가시키는 방법이 최근 사용되었으며, 상업화 되어지고 있다.

그러나 투명 ABS에 있어서는 표면 경화제를 사용할 경우 표면과 내부의 굴절율의 차이로 인하여 투명도가 크게 저하되는 문제점이 있으며, UV 코팅 방법은 일부 표면 내구성을 개선시키기는 하나 추가적인 공정이 필요하며, 복잡한 성형품에서는 사용하기 힘들다는 단점이 있다.

본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 투명 ABS 수지에 실리콘계 오일과 글리세릴계 포화지방산을 특정비율로 혼합함으로써 투명 ABS 수지의 우수한 투명도와 내충격성을 유지하면서 내구성이 향상된 열가소성 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 내구성이 향상된 투명 ABS 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투명 ABS 수지의 우수한 투명도와 내충격성을 유지하는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수지 표면의 내구성을 향상시킴으로써 작업의 불량률을 감소시킬 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수지 표면의 내구성을 향상시킴으로써 성형품의 사용기간을 증가시킬 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 요약

이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

(A) 투명 ABS 수지

본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 투명 ABS 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르 중에서 선택된 1가지 이상의 모노머와 스티렌계 또는 아크릴로니트릴계 수지 등과 공중합된 물질로 고무가 첨가된 조성물이다.

상기 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르는 메타크릴산 또는 아크릴산과 1∼8 개의 탄소원자를 포함하는 모노히드릴 알코올로부터 얻어진 에스테르류이다. 이들의 구체 예로는, 아크릴산 메틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르, 아크릴산 프로필 에스테르, 아크릴산 부틸 에스테르, 아크릴산 헥실 에스테르, 아크릴산 2-에틸헥실 에스테르 또는 이에 상응하는 메타크릴산 에스테르를 들 수 있고, 이들 중 메타크릴산 메틸 에스테르가 가장 바람직하다.

상기 투명 ABS 수지의 제조에 사용되는 고무로는 폴리부타디엔, 부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리이소프렌, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 이소부티렌-이소프렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등이 있다. 이들 고무성분은 아크릴계 수지에 공중합될 수도 있지만, 스티렌계 또는 아크릴로니트릴계 수지 등과 공중합된 후 아크릴계 수지와 블렌딩될 수도 있다.

본 발명에서 메타크릴산메틸 에스테르와 스티렌계 또는 아크릴로니트릴계 수지는 사용 용도에 따라 2가지의 모노머를 사용하여 제조될 수 있다. 투명 ABS 수지가 투명성을 나타내는 이유는 분산상인 고무의 굴절율에 연속상인 매트릭스 수지의 굴절율을 일치시켜 연속상과 분상상 사이의 계면에서 빛의 산란과 굴절을 최소화시켜 투명성을 나타낸다. 따라서 ABS 수지에 투명성을 부여하기 위해서는 고무상의 굴절율과 연속상인 매트릭스 수지와의 굴절율을 일치시키고, 사용된 고무입자의 크기를 적절하게 조절하여 가시광선의 영역에서 빛의 산란을 최소화 하여야 한다. 따라서 메타크릴산 메틸 에스테르와 스티렌계 또는 아크릴로니트릴계 수지는 첨가된 고무의 종류에 따라 그 비율을 적절히 조절하여 고무의 굴절율과 일치시켜야만 우수한 투명도와 충격강도를 나타낼 수 있다. 이것은 본 발명의 기술분야에서 당업자가 용이하게 조절할 수 있는 것이다.

본 발명의 투명 ABS 수지(A)는 아크릴산 또는 메타크릴산, 및 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머 10∼90 중량부와 스티렌계 모노머 10∼30 중량부, 아크릴로니트릴 모노 머 1∼10중량부에 고무 10∼50 중량부가 첨가되어 이루어진 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 한다. 상기 아크릴산 또는 메타크릴산, 및 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머는 30 내지 70 중량부인 것이 보다 바람직하다.

(B) 실리콘계 오일

본 발명의 수지 조성물의 제조에 사용되는 실리콘계 오일은 실리콘이 포함된 실록산(siloxane)기에 탄소수가 1∼8개인 2 개의 포화지방산으로 이루어져 있으며, 지방산의 탄소수는 투명 ABS 수지의 굴절율에 따라 조절되어진다. 포화지방산의 탄소수가 8개를 초과하면, 실리콘계 오일의 점도가 높아져 압출공정에서 투명 ABS 수지에 고르게 분산되기 어렵다. 바람직하게는 투명 ABS 수지의 투명성을 유지하기 위하여 지방산의 탄소수가 2∼7개 인 것이 바람직하다. 실리콘계 오일은 투명 ABS 수지의 충격보강제인 고무사이에 분산되어 수지의 내구성과 충격강도를 증가시키는 효과가 있다.

(C) 글리세릴계 포화지방산

본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 글리세릴계 포화지방산은 글리세릴기에 포화지방산이 첨가되는 형태로 이루어져 있으며, 포화지방산의 탄소수는 14∼20 개가 적당하며, 더욱 바람직하게는 16∼18 개가 적당하다. 글리세릴계에 사용되는 포화지방산 대신 불포화지방산을 사용할 경우 수지의 자연색상과 고온에서의 황 변현상이 발생하게 된다. 글리세릴계 포화지방산은 포화지방산을 1∼3 개가 포함할 수 있지만, 2개 이상을 포함하는 것은 인체에 해로운 단점이 있으므로, 1 개를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수지 조성물은 다른 수지를 더 포함할 수 있다. 그 구체적인 예로는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리(에테르 에테르 케톤), 폴리카보네이트, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 불포화 폴리에스테르 등이 있다.

또한, 상용화제, 염료, 안료, 난연제, 충진제, 안정제, 활제, 항균제 또는 이형제 등의 일반적인 첨가제가 포함될 수 있다.

상기의 수지 조성물은 압출기, 반죽기(kneader), 혼합기(mixer) 등을 이용하여 공지의 방법으로 혼합한 후 여러 가지 성형물로 제조될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

하기의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 투명 ABS 수지(A), 실리콘계 오일(B), 글리세릴계 포화지방산(C)의 사양은 다음과 같다.

(A) 투명 ABS 수지

메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(메틸메타크릴레이트 모노머 함량 50 %, Mw 100,000)를 사용하였다.

(B) 실리콘계 오일

탄소수가 1개인 메틸페닐폴리실록산(Shinitsu)을 사용하였다.

(C) 글리세릴계 포화지방산

포화지방산을 1개 포함하는 글리세릴 모노 스티아레이트를 사용하였다.

그 외에 산화방지제로는 Irganox 1076(Ciba), 활제로는 에틸렌 비스-스테아라미드를 사용하였다.

실시예 1∼3

표 1에 나타난 조성의 각 구성 성분의 조성에 따라 혼합하여 이루어진 수지 조성물을 믹서로 균일하게 혼합시킨 후, 이축 압출기로 압출하여 펠렛 형태로 제조하고, 제조된 펠렛으로부터 사출성형에 의해 시험시편을 제작하여 평가하였다.

비교실시예 1

실리콘계 오일(B) 0.5 중량부 투입하고, 글리세릴계 포화지방산(C)은 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다.

비교실시예 2

실리콘계 오일(B)은 투입하지 않고, 글리세릴계 포화지방산(C) 1.0 중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다.

비교실시예 3

글리세릴계 포화지방산인 글리세릴 모노-스테아레이트 대신 에틸렌 비스스테아라미드를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다.

	실시예			비교실시예
	1	2	3	1	2	3
투명 ABS 수지(A)	100	100	100	100	100	100
실리콘계 오일(B)	0.2	0.1	0.2	0.5	-	0.2
디메틸폴리실록산(B')	-	-	-	-	-	-
글리세릴계 포화지방산(C)	0.7	0.7	0.3	-	1.0	-
에틸렌 비스스테아라미드(C')	-	-	-	-	-	0.7

상기와 같이 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하였으며, 측정결과는 표 2에 나타내었다.

(1) 투명성 : 일본 SUGAINSTRUMENT사의 칼라 컴퓨터 측정기기로 측정하였으 며, 그 결과는 전광선 투과율과 HAZE로 나타내었다.

전광선 투과율 (%) = (시편 투과광)/(시편 조사광) × 100

HAZE (%) = (분산 투과광)/(전광선 투과율) × 100

(2) IZOD 충격강도(kgf·㎝/㎝) : ASTM D256에 따라 아이조드 충격강도(1/8", kgf·㎝/㎝)를 측정하였다.

(3) 내구성 : 제일모직 간이법을 이용하여 측정하였다. 5 × 5 × 20 ㎜ 의 시편으로 제작하고 윗부분에 200 g의 추로 누른 후 300 단위의 사포를 깔고 마찰을 준 후, 일정시간 지난 후 마모된 길이를 측정하였다.

	실시예			비교실시예
	1	2	3	1	2	3
HAZE(%)	2	2	2	2	2	2
IZOD 충격강도 (kgf·㎝/㎝)	15	14	15	16	7	15
내구성(㎜)	2.5	2.4	2.4	4.2	6.2	6.8

상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1∼3은 실리콘계 오일 또는 글리세릴계 포화지방산을 포함하지 않거나, 이들 대신 다른 물질을 포함한 비교실시예1∼3에 비하여 내구성이 뛰어난 것을 알 수 있다 또한, 본 발명에 따른 실시예 1∼3은 우수한 투명성과 내충격성을 그대로 유지하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 투명 ABS 수지, 실리콘계 오일 및 글리세릴계 포화지방산을 특정 비율로 혼합함으로써, 우수한 투명성과 내충격성을 그대로 유지하면서 내구성이 향상된 투명 ABS 수지 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.

Claims

(A) 투명 ABS 수지 100 중량부;

(B) 실리콘계 오일 0.01∼10 중량부; 및

(C) 글리세릴계 포화지방산 0.1∼10 중량부;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 투명 ABS 수지(A)는 아크릴산 또는 메타크릴산, 및 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머 10∼90 중량부 와 스티렌계 모노머 10∼30 중량부 및 아크릴로니트릴 모노머 1∼10 중량부에 고무 10∼50중량부가 첨가되어 이루어진 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 실리콘계 오일(B)에 포함되는 포화지방산의 탄소수가 1∼8 개 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 글리세릴계 스테아린산(C)에 포함되는 포화지방산의 탄소수가 14∼20 개 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.