KR100957349B1 - 탄산칼슘 나노캡슬 충전제, 이의 제조방법 및 이를포함하는 플라스틱 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄산칼슘 나노캡슬(nano-capsule) 충전제와 그 제조방법 및 이를 포함하는 플라스틱 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 설명을 하면, 일반적으로 플라스틱 제조시 충전제로서 사용되는 탄산칼슘의 플라스틱 매트릭스 내 분산성을 향상시키기 위하여 본 발명은 나노크기의 탄산칼슘으로 이루어진 코어(core)와 플라스틱 매트릭스와 잘 섞이는 분자 구조를 갖는 고분자체 구조로 이루어진 쉘(shell)을 갖는 탄산칼슘 나노캡슬(nano-capsule) 충전제 및 이를 포함하는 플라스틱 수지 조성물에 관한 것이다. 코어-쉘 구조를 갖는 본 발명의 상기 탄산칼슘 나노캡슬(nano-capsule) 충전제는 플라스틱 내 분산성이 우수하기 때문에 이를 플라스틱의 충전제로 사용하는 경우 플라스틱의 기계적 물성 향상, 특히 성형성 향상 및 성형품 웰드라인(weldline) 감소 효과가 있다.
나노캡슬, 충전제, 분산성, 웰드라인

Description

탄산칼슘 나노캡슬 충전제, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 플라스틱 수지 조성물{calsium carbonate filler having nano-capsule, Preparing method thereof and Plastic resin composition containing thereof}
본 발명은 탄산칼슘 나노캡슬(nano-capsule) 충전제, 이의 제조방법 및 상기 충전제를 포함하는 폴리 프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 구제척으로 설명을 하면, 본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 충전제로서, 나노크기의 탄산칼슘으로 이루어진 코어(core)와 플라스틱 매트릭스와 잘 섞이는 분자 구조를 갖는 고분자체 구조로 이루어진 쉘(shell)을 갖는 탄산칼슘 나노캡슬(nano-capsule) 충전제 및 이를 포함하는 폴리 프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
나노 유/무기 복합재료의 연구는 많은 산업 분야에서 이루어지고 있는데, 특히 자동차 분야에서는 많은 금속재료가 플라스틱 복합재료로 대체되는 추세이다. 예를 들면, 클레이/나일론 나노 복합재료를 사용하여 자동차의 엔진 커버나 타이밍 벨트에 적용되기도 한다.
나노 유/무기 복합체에 있어서 유/무기 나노 입자의 분산도는 매우 중요한데, 이는 분산의 정도에 따라서 성형품의 물리적인 특성이 결정되기 때문이고, 일반적으로 플라스틱 내에서 분산성을 높이기 위해서 무기 첨가제 표면을 오일 등으로 표면처리를 해오고 있다.
탄산칼슘의 경우, 탄산칼슘의 표면은 극성을 띄고 있는 반면 일반적인 플라스틱은 무극성이기 때문에 탄산칼슘과 플라스틱은 거의 섞이지 않는다. 따라서, 일반적으로 탄산칼슘의 표면을 스테아르산(stearic acid) 또는 표면처리제로 개질하여 사용하고 있다.
위와 같이 개질된 탄산칼슘은 스테아르산의 극성 부분이 탄산칼슘의 표면으로 향하여 붙고 비극성 부분은 반대 방향을 향하는 구조를 띄게 되며, 이 비극성 부분이 플라스틱과 잘 섞이는 윤활제 역할을 하게 되는 것으로서, 즉, 기존의 개질된 탄산칼슘은 플라스틱과 주로 이온결합을 하게 된다.
탄산칼슘과 스테아르산을 섞는 공정은 탄산칼슘을 물리적으로 작게 쪼개고, 그 과정 중에 스테아르산을 넣어주면서 탄산칼슘 알갱이들의 표면을 안정화시킨다. 하지만 이러한 물리적인 밀링 작업은 탄산칼슘을 알갱이로 분리시키기에는 한계가 있다. 또한, 표면처리제를 통해 표면을 개질해도, 개질한 후에는 탄산칼슘의 크기가 1 ~ 5% 정도 크기가 커지기 때문에 플라스틱에 잘 분산되지 않는 단점이 있다.
나노 크기의 충격보강제로서 입자크기가 0.07 μm 수준인 탄산칼슘에 대한 충격보강효과와 관련하여, 고분자 매질 내에서 미세분산된 나노 탄산칼슘의 충격보 강효과는 나노 분체의 높은 비표면적이 고분자 매질 내부로 충격 에너지를 분산시키는 작용을 하는 것으로 보고되고 있다.
공지된 기술을 종합해보면, 플라스틱 충전제로서 나노 탄산칼슘이 충격보강효과를 보이기 위해서는 첫째, 탄산칼슘 일차 입자의 크기가 100nm 이하로 충분히 작아서 표면적이 극대화 되어야 하고, 둘째, 고분자 매질 중에 나노입자가 최대한 일차 입자의 크기에 가깝게 분산되어야 함을 알 수 있다. 그러나 일반적인 압출가공으로는 이러한 미세분산을 달성하기 어려운 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하고자 본 발명자가 끊임없이 연구한 결과, 플라스틱 충전제로서 탄산칼슘을 이용하는 경우, 플라스틱의 기계적 물성 특히, 성형성 향상 및 성형품 웰드라인 감소를 위해서는 충전제의 분산성을 증가시켜야 함을 알게 되었고, 이에 나노크기의 탄산칼슘으로 이루어진 코어와 플라스틱 매트릭스와 잘 섞이는 분자 구조를 갖는 고분자체 구조로 이루어진 쉘을 갖는, 즉 코어-쉘 구조를 갖는 하기와 같은 충전제를 안출하게 되었다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는
평균직경 10 ~ 50 nm을 갖는 탄산칼슘으로 이루어진 코어(core); 및
스타이렌(stylene) 중합체로 이루어진 쉘(shell); 을 포함하는 것을 그 특징으로 하며,
본 발명은 상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 태양은
상기 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 포함하는 플라스틱 수지 조성물에 관한 것이다.
앞서 설명한 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는 플라스틱에 대한 상용성이 높고 분산성이 매우 우수하기 때문에 상기 본 발명의 충전제를 사용한 플라스틱은 기계적 물성이 우수하고 특히, 성형성이 향상되기 때문에 플라스틱 성형품의 웰드라인(weldline)이 감소되는 효과가 있다.
일반적으로 플라스틱 성형품 제조시 충전제로서 탄산칼슘을 사용해 왔는데, 기존 충전제로서의 탄산칼슘은 플라스틱 매트릭스 내에서의 분산성이 좋지 않아서 플라스틱 성형품 제조시 성형성이 좋지 않거나, 제조된 플라스틱 성형품에서 웰드라인이 발생하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 상기 탄산칼슘의 입자크기를 나노화하여 플라스틱 매트릭스 내에서의 분산성을 증가시킨 하기와 같은 발명을 안출하게 되었다.
이하에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명을 하겠다.
발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는
평균직경 10 ~ 50 nm을 갖는 탄산칼슘으로 이루어진 코어(core); 및
스타이렌(stylene) 중합체로 이루어진 쉘(shell); 을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 탄산칼슘은 평균직경이 10 ~ 50 nm인 것을 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 탄산칼슘의 평균직경이 10 nm 미만이면 탄산칼슘 입자간의 뭉침 현상 때문에 플라스틱 내의 분산성이 오히려 떨어지고, 50 nm 초과시 플라스틱 내에서의 용융 흐름에 특별한 이점이 없기 때문에 상기 범위 내의 탄산칼슘을 사용하는 것이 좋다.
상기 쉘은 플라스틱 매트릭스와 잘 섞이는 분자 구조를 갖는 고분자체 구조를 갖는데, 더욱 구제척으로 설명을 하면, 상기 고분자체 구조는 스타이렌 단량체와 스테아린산(stearic acid) 및 상기 평균직경이 10 ~ 50 nm 을 갖는 탄산칼슘을 섞은 후, 중합개시제를 넣어서 스타이렌 단량체가 중합반응을 일으켜서 상기 코어를 이루는 나노크기의 탄산칼슘 외부를 둘러싸도록 하여 탄산칼슘을 개질시키게 되고, 코어-쉘 구조를 갖게 되는 것이다. 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는 플라스틱 매트릭스와 이온결합뿐만 아니라 공유결합도 하게 되며, 이를 통하여 분산성이 향상되는 것이다.
이하에서 상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제의 제조방법에 대하여 자세하게 설명을 하면,
본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는
평균직경 10 ~ 50 nm을 갖는 탄산칼슘 98 중량% ~ 99.8 중량% 및 스테아린산(stearic acid) 0.2 ~ 2 중량%를 혼합, 교반하여 혼합물을 제조하는 단계;
스타이렌 단량체 100 중량부에 대하여 상기 혼합물 50 ~ 150 중량부를 첨가, 혼합하여 스타이렌 단량체가 함유된 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 스타이렌 단량체가 함유된 혼합물에 중합개시제를 첨가하여 중합반응을 시키는 단계;를 통하여 제조할 수 있다.
위와 같은 제조방법으로 제조된 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는 나노크기 입자 를 갖는 탄산칼슘으로 이루어진 코어와 코어를 둘러싸는 스타이렌 중합체로 이루어진 쉘의 구조, 즉 코어-쉘 구조를 갖게 되는 것이다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 스테아린산 (stearic acid) 0.2 ~ 2 중량%를 첨가하는 것이 좋은데, 여기서 0.2 중량% 미만이면 분산이 잘 되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 2 중량% 초과시 과다 사용으로 인한 탄산칼슘 및 소재와의 상분리되는 문제가 발생할 수 있기 때문이며, 상기 탄산칼슘의 중량% 범위는 스테아린산의 첨가량에 의해 정해진 값이다.
또한, 상기 제조방법에 있어서, 스타이렌 단량체 100 중량부에 대하여 상기 혼합물을 100 중량부 미만으로 첨가시 코팅되지 않는 부분이 생겨서 분산효과가 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 150 중량부 초과시 혼합물의 양에 비하여 상대적으로 스타이렌 단량체의 양이 많아서 탄산칼슘 표면에 스타이렌 중합체가 균일하게 코팅되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 중합반응을 위하여 중합개시제는 과황산암모늄(Ammonium Persulfate, APS), 과황산칼륨(Potasium Persulfate, KPS), 과황산나트륨(Sodium Persulfate, SPS), 아조이소부틸로나이트릴(Azoisobutylonitrile, AIBN), 및 벤조일페록사이드(Benzoil Peroxide, BPO) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 본 발명이 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 중합반응에 대하여 더욱 상세하게 설명을 하면, 온도 80℃ ~ 90 ℃에서 5 ~ 6 시간 동안 충분하게 중합반응을 시키는 것이 좋으며, 상기 온도 범위를 벗어나서 중합반응시 코어-쉘 구조가 변형됨으로 인해 Aggregation 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 태양인 상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 이용한 플라스틱 수지 조성물에 대하여 설명을 하겠다.
본 발명의 플라스틱 수지 조성물은
플라스틱 매트릭스 100 중량부에 대하여 상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 5 ~ 45 중량부, 더욱 바람직하게는 15 ~ 35 중량부를 포함하는 것을 그 특징으로 하며, 여기서 상기 충전제가 5 중량부 미만이면 플라스틱 성형품의 기계적 물성이 떨어지는 문제점이 있으며, 40 중량부 초과하여 첨가시 분산성이 감소하는 문제점이 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명의 플라스틱 수지 조성물은
플라스틱 매트릭스 100 중량부에 대하여
상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 5 ~ 45 중량부 외에 계면활성제 0.01 ~ 10 중량부, 안정제 1 ~ 10 중량부 및 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 매트릭스는 천연고무, 합성고무, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌, 아크릴로나이트릴부타다엔스타이렌(ABS), 폴리 스타이렌-부타디엔 및 폴리카보네이트- 아크릴로나이트릴부타다엔스타이렌(PC-ABS) 등 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있으며, 충전제를 사용하는 플라스틱 원재료를 모두 포함할 수 있으며, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 계면활성제는 플라스틱 성형품에 추가 분산성을 부여하기 위하여 사용하는데, 여기서 계면활성제가 0.01 중량부 미만이면 그 첨가의 효과를 볼 수 없고, 10 중량부 초과시 뭉침현상이 문제가 발생할 수 있다. 상기 계면활성제(surfactant)는 비이온계 계면활성제, 양이온 계면활성제, 및 음이온 계면활성제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을, 더욱 바람직하게는 알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르, 알킬아릴포름알데히드축합 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시프로필렌을 친유기로 하는 블록폴리머, 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 아민옥사이드 등의 비이온계 계면활성제;
지방족 아민염, 4차 암모늄염 및 방향족 4차 암모늄염 등의 양이온 계면활성제; 및
N-아크릴아미노산염, 알킬에테르 카본산염, 아실화펩티트, 알킬설폰산염, 알킬벤젠, 알킬아미노산염, 알킬나프탈렌 설폰산염, 설포호박산염, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬아릴에테르황산염, 알킬아미드황산염 등의 음이온 계면활성제; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 플라스틱 매트릭스의 종류에 따라서 혼합하여 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 안정제는 가공 도중 플라스틱이 열에 의하여 분해되는 것을 방지하거나 햇빛 속의 자외선을 흡수하여 분해되는 것을 막아 주는 역할을 하며, 플라스틱 매트릭스 100 중량부에 대하여 1 중량부 첨가시 효과가 미비하며 하는 문제가 발생하고 10 중량부 초과시 성형성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋으며, 상기 안정제는 힌다드페놀계, 세미 힌다트페놀계, 페니렌디아민계, 호스파이트계, 호스호나이트계, 및 치올에테르계 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋으며, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상기 첨가제는 난연제 및 착색제 등으로서 제조하고자 하는 플라스틱 성형품에 따라서 더 첨가할 수 있다.
앞서 설명한 조성물질들을 함유한 본 발명의 플라스틱 수지 조성물은 천연고무 수지, 합성고무 수지, 폴리 프로필렌 수지, 폴리 에틸렌 수지, 폴리 스타이렌-부타디엔 및 폴리카보네이트- 아크릴로나이트릴부타다엔스타이렌(PC-ABS) 수지 등이다.
본 발명의 상기 플라스틱 수지 조성물질들을 혼합시에는 특별히 한정하지는 않으나, 구체적인 예를 들면, 반바리 믹서, 일축압축기, 이축압축기 및 다륜스크류압출기 등의 일반적인 용융 혼련기를 사용하여 혼합할 수 있으며,
상기 플라스틱 수지 조성물에 대한 성형가공법에 대하여 개시하면, 압출성형, 중공성형, 사출성형, 시트성형 등의 성형방법으로 성형이 가능하다.
이하에서 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 자세하게 설명을 하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
탄산칼슘 나노캡슬 충전제의 제조
평균 입자크기가 35 nm인 탄산칼슘 120 g과 스테아린산 1 g을 혼합 및 30 분간 교반하여 혼합물을 제조한 후, 스타이렌 단량체 150g과 상기 혼합물을 혼합하여 단량체 혼합물을 제조하였다. 상기 단량체 혼합물에 중합개시제인 아조이소부틸로나이트릴(Azoisobutylonitrile, AIBN)을 0.15 g 첨가한 후, 80 ℃에서 5시간 중합시켜서 코어-쉘 구조를 갖는 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탄산칼슘의 평균입자크기가 15 nm인 것을 사용하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 충전제를 제조하되, 탄산칼슘의 평균입자크기가 45 nm인 것을 사용하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 충전제를 제조하되, 평균입자크기가 35 nm인 탄산칼슘 160 g을 사용하였다.
비교예 1
평균입자크기가 1 ㎛ 인 탄산칼슘 100 g과 스테아린산 1 g을 혼합 및 1 시간 동안 교반하여 개질된 탄산칼슘 충전제를 제조하였다.
비교예 2 ~ 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 탄산칼슘의 평균입자크기가 3 nm 인 것을 사용하여 비교예 2를 실시하였고, 탄산칼슘의 평균입자크기가 70 nm 인 것을 사용하여 비교예 3을 실시하여 탄산칼슘 나노캡슬 충전제의 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 동일하게 실시하되, 평균입자크기가 35 nm인 탄산칼슘 50 g을 사용하여 비교예 4를 실시하였다.
제조예 1 ~ 4 및 비교제조예 1 ~ 4
폴리프로필렌 성형품의 제조
폴리 프로필렌(상품명:JI350, 제조사:호남석유화학) 100 중량부와 실시예 1의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 35 중량부, 계면활성제인 소디움도데실설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate, IPC-SDS, TCI) 1 중량부 및 안정제인 블록 공중합체 (폴리스타이렌-폴리에텔렌 글리콜, BASF, PLURONIC) 3 중량부를 폴리 프로필렌 펠렛과 헨젤 믹서에 혼합한 후, 이축 압출기를 사용하여 210 ℃에서 압출 및 사출 성형하여 폴리 프로필렌 성형품을 제조하여 제조예 1을 실시하였다.
또한, 하기 표 1의 조성을 갖도록 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조예 2 ~ 3 및 비교제조예 1 ~ 4를 실시하여 폴리 프로필렌 성형품을 제조하였다.
구 분 폴리 프로필렌 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 일반적인 개질된 탄산칼슘 충전제 계면활성제 안정제
제조예1 100 중량부 35 중량부 - 1 중량부 3 중량부
제조예2 -
제조예3 -
제조예4 -
비교제조예1 - 35 중량부
비교제조예2 -
비교제조예3 -
비교제조예4 -
제조예 5 ~ 6 및 비교제조예 5 ~ 6
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 실시예 1의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 사용하여 폴리 프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 폴리 프로필렌 성형품을 제조하되, 하기 표 2와 같은 조성을 갖도록 제조하였다.
구 분 폴리 프로필렌 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 계면활성제 안정제
제조예 5 100 중량부 40 중량부 1 중량부 3 중량부
제조예 6 10 중량부
비교제조예5 2 중량부
비교제조예6 55 중량부
실험예
폴리 프로필렌 성형품의 물성측정실험
상기 제조예 1 ~ 6 및 비교제조예 1 ~ 6에서 제조한 폴리 프로필렌 성형폼 각각을 아래와 같은 실험방법으로 물성측정실험을 하였고 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
1) 용융지수(MI) : ASTM D1238법에 따라 측정하였으며 시험조건은 온도 230 ℃, 2.16kg의 하중이다.
2) 밀 도 : ASTM D1505법에 따라 측정하였다.
3) 아이조드 충격 강도 : ASTM D256법에 따라 측정하였으며 시험조건은 23 ℃ 조건하에서 가공 톱니 시편을 이용하였다.
4) 굴곡 탄성률 : ASTM D790법에 따라 측정하였다.
5) 인장강도 및 신율 : ASTM D683에 따라 측정하였으며 크로스-헤드 속도는 50 mm/분으로 설정하였다.
6) 락웰 경도 : ASTM D785에 따라 R 스케일로 측정하였다.
7) 열변형 온도 : ASTM D648법에 따라 측정하였으며 시험조건에 사용된 로드 값은 4.6 kgf이다.
8) 내스크래치성 : 긁힘자를 이용해 시험편의 표면을 아래 표 1 의 조건으로 긁은 후 표면 상태를 아래 표 2 에 의해 평가하였다.
구 분 용융흐름지수 (g/10분) 밀도 (g/㎤) 굴곡탄성률 (kgf/㎠) 인장강도 (kgf/㎠) 락웰경도 (R 스케일) 열변형온도 (℃) 내스크 래치성
제조예 1 29.5 1.05 25,000 215 59 136 >　3급
제조예 2 27.3 1.04 24,700 212 60 138 >　3급
제조예 3 26.1 1.07 25,600 216 59 135 >　3급
제조예 4 30.4 1.06 25,200 212 58 135 >　3급
제조예 5 31.7 1.09 25,700 213 58 134 >　3급
제조예 6 28.2 1.04 24,850 215 59 136 >　3급
비교 제조예 1 24.8 1.07 24,200 210 58 135 >　3급
비교 제조예 2 24.5 1.06 24,700 212 60 140 >　4급
비교 제조예 3 25.0 1.09 25,200 213 57 136 >　4급
비교 제조예 4 25.9 1.07 24,100 211 58 140 >　4급
비교 제조예 5 25.0 1.04　 25,000 212 59 138　 >　3급
비교 제조예 6 31.8 1.10 25,700 214 57　 135　 >　4급
상기 표 3에 나타난 물성평가실험의 결과를 살펴보면, 본 발명인 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 사용하여 제조한 폴리 프로필렌 성형품(제조예 1 ~ 6)의 경우, 기존의 개질된 탄산칼슘 충전제를 사용하여 제조한 폴리 프로필렌 성형품(비교제조예 1)과 비교하여 밀도, 굴곡탄성률, 인장강도, 락웰경도, 열변형온도 등의 물성이 거의 동등 또는 그 이상으로 우수한 것을 확인할 있으며, 특히 제조예 1 ~ 6의 용융흐름지수 측정결과가 비교제조예 1 의 용융흐름지수 측정결과 보다 매우 우수함을 확인할 수 있으며, 이를 통하여 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제가 플라스틱 매트릭수 내에서 매우 우수한 분산성을 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 코어-쉘 구조를 갖는 나노캡슬에 있어서 코어를 구성하는 탄산칼슘의 크기가 3 nm 인 비교제조예 2의 용융흐름지수 결과를 살펴보면, 탄산칼슘의 크기가 너무 작아도 탄산칼슘간의 뭉침현상이 발생하여 오히려 분산성이 떨어짐을 확인할 수 있으며, 탄산칼슘의 크기가 70 nm인 비교제조예 3의 경우에도 분산성이 떨어짐을 확인할 수 있다.
그리고 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조시 스타이렌 단량체에 대하여 탄산칼슘의 양을 40 중량부를 초과하여 제조하였던 비교제조예 4의 경우, 용융흐름지수가 제조예 1 ~ 6 보다 조금 떨어지는 것을 확인할 수 있는데, 이는 탄산칼슘이 충분한 스타이렌 중합체로 코팅이 되지 않아서 플라스틱 매트릭스와의 분산성이 떨어지게 된 결과임을 알 수 있다.
또한, 비교제조예 5 및 6의 물성측정실험 결과를 살펴보면, 플라스틱 수지 조성물 제조시, 본 발명의 충전제를 본 발명이 제시하는 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 포함하는 플라스틱 수지 조성물을 이용한 플라스틱 성형품 제조시 성형성이 우수하고 웰드라인이 발생율을 낮출수 있는며 성형품의 불량율을 감소시킬 수 있기 때문에 차후 본 발명의 상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제의 플라스틱 산업계에서의 사용이 증가할 것으로 보인다.

Claims (11)

  1. 평균직경 10 ~ 50 nm을 갖는 탄산칼슘 98 중량% ~ 99.8 중량% 및 스테아린산(stearic acid) 0.2 ~ 2 중량%를 혼합, 교반하여 혼합물을 제조하는 단계;
    스타이렌 단량체 100 중량부에, 상기 혼합물 50 ~ 150 중량부를 첨가, 혼합하여 스타이렌 단량체가 함유된 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 스타이렌 단량체가 함유된 혼합물에 중합개시제를 첨가하여 중합반응을 시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합반응은 온도 80℃ ~ 90℃에서 5 ~ 6 시간의 중합조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합개시제는 과황산암모늄(Ammonium Persulfate, APS), 과황산칼륨(Potasium Persulfate, KPS), 과황산나트륨(Sodium Persulfate, SPS), 아조이소부틸로나이트릴(Azoisobutylonitrile, AIBN), 및 벤조일페록사이드(Benzoil Peroxide, BPO) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 탄산칼 슘 나노캡슬 충전제를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제는 코어-쉘 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 탄산칼슘 나노캡슬 충전제.
  6. 제 5 항에 있어서,
    평균직경 10 ~ 50 nm을 갖는 탄산칼슘으로 이루어진 코어(core); 및
    스타이렌(stylene) 중합체로 이루어진 쉘(shell); 을 포함하는 것을 그 특징으로 하는 탄산칼슘 나노캡슬(nanocapsule) 충전제.
  7. 플라스틱 매트리스와
    제 6 항의 탄산칼슘 나노캡슬 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 수지 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플라스틱 매트리스 100 중량부와,
    상기 탄산칼슘 나노캡슬 충전제 10 ~ 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 수지 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라스틱 매트리스는 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌, 아크릴로나이트릴부타다엔스타이렌(ABS), 폴리 스타이렌-부타디엔 및 폴리카보네이트- 아크릴로나이트릴부타다엔스타이렌(PC-ABS) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 플라스틱 수지 조성물.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라스틱 매트리스 100 중량부에 대하여, 계면활성제 0.01 ~ 10 중량부 및 안정제 1 ~ 10 중량부 중에서 선택된 단종 또는 2 종을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 수지 조성물.
  11. 삭제
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