KR100714887B1

KR100714887B1 - 투명성 및 작업안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물

Info

Publication number: KR100714887B1
Application number: KR1020050133835A
Authority: KR
Inventors: 정봉재; 하두한
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-05-04

Abstract

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 투명 ABS 수지 100 중량부; (B) 아세토글리세릴계 지방산 0.1∼10 중량부; 및 (C) 미네랄 오일 0.05∼0.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 투명 ABS 수지, 아세토글리세릴계 지방산, 미네랄 오일, 투명성, 작업안정성

Description

투명성 및 작업안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물{Thermoplastic Resin Composition with Good Proceessability and Transparency}

발명의 분야

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하, 투명 ABS 수지)에, 아세토글리세릴계 지방산과 미네랄 오일을 혼합함으로써 투명 ABS 수지의 투명성과 내충격성을 유지하면서 사출작업특성과 외관특성이 향상되어 작업안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

ABS 수지는 스티렌의 가공성, 아크릴로니트릴의 강성 및 내약품성, 부타디엔의 내충격성 등 물성강도와 미려한 외관특성으로 인하여 자동차, 전기전자, 사무기기, 가전제품, 완구류 등 다양한 용도에 널리 사용되는 장점이 있으나 불투명한 이 유로 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.

이와 같은 투명 ABS는 주로 가전제품의 부품 등으로 사용되었으나 최근에는 그 용도가 기능성 소재로 확장되고 있다. 투명 ABS의 용도가 확장됨에 따라 세탁기 투명창 등 그 성형품의 크기가 커지고 있으며, 투명하다는 특성으로 인하여 사출작업시 미세한 외관의 품질 저하에 대해서도 투명도 저하의 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 투명 ABS 수지의 투명성과 내충격성을 유지하면서도 작업안정성이 우수한 수지에 대한 요구가 증가하고 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 고온, 고속 사출시 고무와 금형간의 마찰에 의한 외관의 흐름자국이 발생하여 육안의 투명도를 저하시키는 단점이 있다. 또한 고온·고속 사출시 첨가된 고무의 몰림현상으로 인하여, 외관의 핀홀(pinhole) 현상이 발생되기도 한다. 이러한 작업특성을 향상시키기 위하여 금형의 구조변경 등 작업성을 향상시키기 위 한 방법이 연구중이며, 일부는 상업화되고 있다.

그러나 투명 ABS는 불투명한 일반 ABS와는 달리 외관에 문제가 있을 경우 육안으로 구분이 가능하며, 그 특성상 외장재로 많이 사용되므로 금형 수정 방법만으로는 그 한계가 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여, 투명 ABS 수지에 아세토글리세릴계 지방산과 미네랄 오일을 첨가하여 투명성을 향상시키고 작업시 발생하는 흐름자국 및 외관품질을 개선하여 작업안정성이 우수한 열가소성 수지를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 투명성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투명성과 내충격성을 유지하면서도 사출작업특성과 외관특성이 향상되어 작업안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 투명 ABS 수지 100 중량부; (B) 아세토 글리세릴계 지방산 0.1∼10 중량부, (C) 미네랄 오일 0.05 ~ 0.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 하기에서 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 아크릴계 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. 아크릴산 알킬 에스테르의 예로는 아크릴산 메틸 에스테르, 아크릴산 에틸 에스테르, 아크릴산 프로필 에스테르, 아크릴산 부틸 에스테르, 아크릴산 헥실 에스테르, 아크릴산 2-에틸헥실 에스테르를 들 수 있으며, 메타크릴산 알킬 에스테르의 예로는 메타크릴산 메틸 에스테르, 메타크릴산 에틸 에스테르, 메타크릴산 프로필 에스테르, 메타크릴산 부틸 에스테르, 메타크릴산 헥실 에스테르, 메타크릴산 2-에틸헥실 에스테르를 들 수 있다. 이 중, 메타크릴산 메틸 에스테르 를 사용하는 것이 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. 상기 고무성분은 투명 ABS 수지 중 1∼70 중량%가 부가되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 메타크릴산 메틸 에스테르와 스티렌계 또는 아크릴로니트릴계 수지는 사용 용도에 따라 2가지의 모노머를 사용하여 제조될 수 있다. 투명 ABS 수지가 투명성을 나타내는 이유는 분산상인 고무의 굴절율에 연속상인 메트릭스 수지의 굴절율을 일치시켜 연속상과 분상상 사이의 계면에서 빛의 산란과 굴절을 최소화시키기 때문이다. 따라서 ABS 수지에 투명성을 부여하기 위해서는 고무상의 굴절율과 연속상인 메트릭스 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, 메타크릴산, 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머 10∼70 중량%와 스티렌계 모노머 10∼30 중량% 그리고 아크릴로니트릴계 모노머 1∼10 중량%에 고무 10∼50 중량%가 첨가되어 이루어진 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 한다. 상기 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머는 30∼70 중량%인 것이 가장 바람직하다.

(B) 아세토글리세릴계 지방산

본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 아세토글리세릴계 지방산은 아세토글리세릴기에 지방산이 첨가되는 형태로 이루어져 있다. 상기 지방산의 탄소수는 1∼20 개가 적당하며, 더욱 바람직하게는 6∼16 개가 적당하다. 아세토글리세릴계에 대신 글리세릴계 지방산을 사용할 경우 사출작업시 차가운 금형에 글리세릴계 지방산이 승화되어 가스자국을 발생시키게 된다. 또한 아세토글리세릴계에 포함되어 있는 지방산의 탄소수가 20 개를 초과하게 되면 수지의 표면에 용출이 어려워 금형과 수지의 마찰력 감소를 감소시켜 작업시 흐름자국을 개선하기가 어렵게 된다.

상기 아세토글리세릴계 지방산은 0.1∼10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 아세토글리세릴계 지방산을 0.1 중량부 미만으로 사용하면 수지의 외관특성이 좋지 않다. 또한, 10 중량부를 초과하여 사용할 경우 고온의 사출작업에서 아세토글리세릴계 지방산이 금형과 수지 사이에서 흐름자국을 발생시켜서 표면의 투명도를 저하시키는 원인이 된다.

(C) 미네랄 오일

본 발명의 수지 조성물 제조에 사용되는 미네랄 오일은 사출작업시 수지와 아세토글리세릴계 지방산의 사이에 위치하게 되며, 아세토글리세릴계 지방산이 금형과 수지의 활성특성에 도움을 주게 된다.

상기 미네랄 오일은 0.05∼0.5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 미네랄 오일을 0.05 중량부 미만으로 사용하면 수지의 외관특성이 좋지 않고, 0.5 중량부를 초과하여 사용할 경우 투명 ABS 수지와의 굴절율 차이로 투명도를 저하시킨다.

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

또한, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는 상기 구성성분 이외에도 상용화제, 염료, 안료, 난연제, 충진제, 안정제, 활제, 항균제 및/또는 이형제 등의 일반적인 첨가제가 포함될 수 있다.

상기 열가소성 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 (A) 투명 ABS 수지, (B) 아세토글리세릴계 지방산 및 (C) 미네랄 오일의 사양은 다음과 같다.

(A) 투명 ABS 수지

실시예에서 사용한 투명 ABS는 제일모직에서 생산한 STAREX 제품 CT-0510T를 사용하였으며, 사용한 투명 ABS의 고무함량은 16%인 것을 사용하였다.

(B) 아세토글리세릴계 지방산(아세토모노글리세라이드)

일신유화에서 제공하는 SOLFA-AM-GT90을 사용하였으며, 탄소수는 6∼16개 혼합형이다.

(C) 미네랄 오일

극동유화에서 제공하는 일반적인 미네랄 오일 LP-260F를 사용하였다.

그 외에 산화방지제로는 Irganox 1076(Ciba), 추가 활제로는 에틸렌 비스-스 테아라미드를 사용하였다.

실시예 1∼3

하기 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

아세토모노글리세라이드(B)를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다.

비교실시예 2

미네랄 오일(C)을 투입하지 않는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.

비교실시예 3

아세토모노글리세라이드(B)를 투입하지 않고 그와 유사한 글리세릴모노스테아레이트(B')를 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. 글리세릴 모노스테아레이트는 HULS사의 SOFTNEOL 3995를 제공 받아 사용하였다.

비교실시예 4

아세토모노글리세라이드(B) 20 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

	실시예			비교실시예
	1	2	3	1	2	3	4
투명 ABS 수지(A)	100	100	100	100	100	100	100
아세토모노글리세라이드(B)	0.2	0.5	1.0	-	0.5	-	20
글리세릴모노스테아레이트(B')	-	-	-	-	-	0.5	-
미네랄 오일(C)	0.2	0.2	0.2	0.2	-	0.2	0.2

(단위는 중량부임)

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

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

전광선 투과율 (%) = (시편 투과광)/(시편 조사광) × 100

HAZE (%) = (분산 투과광)/(전광선 투과율) × 100

(2) 사출작업특성 : 제일모직 간이법을 이용하여 측정하였다. 100 ton 크기인 사출기에 핀게이트를 사용한 금형, 250 ℃ 온도에서 비교실시예와 실시예에서 배합 및 컴파운드한 펠렛을 계량한 다음 20 분간 체류시킨 후, 사출압력 60 bar, 사출속도 50%로 연속사출 후 3번째 시편을 취출하여 HAZE(%)를 측정, 관찰하였다. 시편의 크기는 2 × 40 × 100 ㎜이다.

(3) 외관 핀홀 : 상기 (1) HAZE(%)를 측정하는 3 × 100 × 100 ㎜ 시편 5 개의 핀홀 개수를 더한 수치이다.

	실시예			비교실시예
	1	2	3	1	2	3	4
HAZE (%)	2	2	2	2	2	2	12
사출작업특성 HAZE (%)	8	9	10	32	24	33	42
외관 핀홀(개)	2	1	0	15	10	5	1

상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1∼3은, 아세토모노글리세라이드(B) 또는 미네랄 오일(C)을 포함하지 않거나 이들 대신 다른 물질을 포함한 비교실시예 1∼4와 비교하였을 때, 투명성과 내충격성을 유지하면서 사출작업성 및 외관특성이 뛰어남을 알 수 있다.

본 발명은 투명성과 내충격성을 유지하면서도 사출작업특성과 외관특성이 향 상되어 작업안정성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

(A) 투명 ABS 수지 100 중량부;

(B) 아세토글리세릴계 지방산 0.1∼10 중량부; 및

(C) 미네랄 오일 0.05∼0.5 중량부;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 투명 ABS 수지(A)는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 알킬 에스테르 또는 메타크릴산 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 모노머 10∼70 중량%와 스티렌계 모노머 10∼30 중량% 그리고 아크릴로니트릴계 모노머 1∼10 중량%에 고무 10∼50 중량%가 첨가되어 이루어진 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 투명 ABS 수지(A)는 폴리부타디엔, 부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리이소프렌, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 이소부티렌-이소프렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무 또는 실리콘 고무로 이루어진 군에서 선택된 고무성분이 투명 ABS 수지 중 1∼70 중량%가 부가된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아세토글리세릴계 지방산(B)에 포함되는 지방산의 탄소수가 1∼20 개인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.