KR100960589B1 - 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물 - Google Patents

충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 (A) PMMA계 수지 100중량부에 대하여 (B) 실록산계 화합물과, 스티렌계 단량체, 아크릴계 단량체 및 아크릴로니트릴에서 하나이상 선택되는 단량체와의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 공단량체와, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트에서 1종 이상의 가교제를 중합하여 코어 또는 코어와 중간층을 형성하고, 외층은 PMMA계 수지로 2층 이상의 다층구조를 갖는 수지입자로 이루어진 충격보강제 5~30중량부 (C) 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르 계열의 화합물 및 이들의 혼합물에서 선택되는 활제 0.2~ 3중량부 (D) UV안정제 0.4~5 중량부를 포함하는 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물에 관한 것이다.
캡스톡, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리콘계 충격보강제, 내충격성, 내마모성, 광택

Description

충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물{Compositions of CAPSTOCK PMMA with impact resistant, toughened surface hardness, abrasion resistant, weatherability, and gloss}
본 발명은 충격강도, 표면경도, 내마모성 및 내후성이 우수한 캡스톡용 폴리메타크릴레이트계 수지 조성물에 관한 것으로, 고광택, 고충격 강도 및 탁월한 내후성을 갖는 캡스톡으로 가공가능한 폴리메타크릴레이트계 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 기술된 캡스톡용 수지라 함은 불량한 내후성을 가지는 건축용 구조물에 공압출(Co-extrusion) 복합물로 제조되어 구조물 표면의 내후성 및 내스크래치성을 향상시키며, 우수한 외관과 비용 절감 효과를 부여하는 수지를 일컫는다.
종래에는 PVC 창틀과 같은 건축용 구조물 표면에 필름형태의 코팅지를 라미네이션(Lamination)시킴으로서 원하는 색상, 내후성, 내스크래치성을 부여하였으나, 2차 가공에 따른 공정상의 불편함과 비용상의 이유로 캡스톡 수지를 이용한 공 압출 방식의 건축용 구조물 제조가 이뤄지고 있다.
캡스톡 수지로는 SAN(Styrene 과 Acrylonitrile의 공중합체)에 아크릴 고무(Acrylic rubber)가 보강된 ASA (Acrylate-Styrene-Acrylonitrile)수지 또한 널리 적용되고 있으며, ASA의 높은 충격강도와 우수한 성형성이 캡스톡 수지로 사용되기에 적합하다.
PMMA 수지의 경우 ASA 대비 내후성과 표면경도, 착색성 및 광택이 우수하여 건축용 구조물의 캡스톡 수지로 적용됨에 적합하다. 하지만, 공압출 방식의 건축 구조물로 사용될 수 있도록 외부 충격에 견딜 수 있는 적합한 충격강도와 내마모성을 가져야 하는데, PMMA 수지에 충격강도를 향상시키기 위하여 충격보강제를 첨가하였을 때 수지의 내마모성은 충격보강제 특성에 의하여 낮아지는 경향을 가지며, 공압출 가공이 가능한 유동성 확보를 어렵게 하는 문제가 있다.
이에, 대한민국 특허공개 제2003-79730호에 있어서, 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트와 폴리(메틸)메타크릴레이트와의 공중합체와 다단계 연속 중합된 충격개질제 중합체를 포함하는 내후성 열가소성 조성물로서, 공중합체의 알킬 아크릴레이트 함량이 15중량%를 초과하는 것을 특징으로 한고, 다단계 연속 중합된 충격 개질제가 충격 개질제 조성물의 55중량%이상이고 최소로 가교결합되는 탄성중합체 단계임을 특징으로 하는 내후성 열가소성 조성물이 제안된 바 있으며, 최소 하나의 충격조절제, 최소 하나의 광유 및 나아가 하나 또는 그 이상의 플라스틱 수지 0-50중량%를 포함하는 충격 조절제 조성물이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 알킬 아크릴레이트 함량을 제한하는 형태로서 충격강도를 완전히 개선하지 못하였다.
그 밖에 대한민국 특허공개 제2007-72901호에 있어서, (i)경질 열가소성 상에 분산된 불연속성 엘라스토머 상을 포함하되, 상기 경질 열가소성 상의 적어도 일부가 상기 엘라스토머 상에 그라프트되어 있는 고무 변성 열가소성 수지;(ii)유리 비드; 플루오로중합체;에틸렌 비스-스테아라미드;적어도 하나의 지방산의 금속염과 적어도 하나의 아마이드의 혼합물; 적어도 하나의 (C1-C12)알킬(메타)아크릴레이트 단량체로부터 유도된 구조 단위를 포함하는 단독중합체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 2개의 첨가제; 및 임의적으로 (iii)실리콘 오일 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1개의 첨가제를 포함하고; 길이 10mm, 직경 1mm의 모세관 점도계로 190℃에서 측정한 경우 약 50sec-1이상의 임계 전단속도값을 갖는 조성물로서, 가공할 때 가공기기 표면에 점착되어 축적물이 쌓이는 현상인 플레이트-아웃 형성에 대한 내성이 개선된 수지 조성물이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 조성물은 플레이트-아웃 현상이 개선된 반면, 캡스톡에서 요구되는 충격강도 또는 마모강도의 특성이 저하될 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 실리콘계 충격보강제를 사용하여 폴리메틸메타크릴레이트(이하 PMMA)계 수지에 충격강도를 부여함과 동시에 우수한 표면 특성을 부여하는 캡스톡용 PMMA계 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 일반적으로 창틀 소재로 사용되는 PVC 가공 온도 영역과 PMMA 가공 온도 영역이 일치하지 않으므로 마찰력을 조절하여 공압출 가공을 용이하게 하기 위하여 활제를 첨가해주게 되는데 수지와 가공기기 사이에 흡착층을 형성시켜 마찰력을 조절해 주는 외부활제 역할과 수지 용융체 내에서 마찰을 줄여주는 내부활제 역할을 하는 활제를 함께 처방하는 방법을 통해 공압출 가공에 적용될 수 있는 우수한 가공성 및 표면 특성이 우수한 캡스톡용 PMMA계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 공압출 방식의 건축용 구조물에 적용될 수 있는 캡스톡용 PMMA계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 노력한 결과, 본 발명자들은 PMMA계 수지에 특정한 종류의 충격보강제 및 UV안정제에 활제를 처방함으로써 충분한 충격강도와 내마모성을 가지며, 특히 공압출 가공 후 높은 광택 및 우수한 내후성을 가지는 공압출용 캡스톡 수지 조성물을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 (A) PMMA계 수지 100중량부에 대하여 (B) 실록산계 화합물, 메틸메타크릴레이트 및 메틸아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 스티렌, 아크릴로니트릴에서 선택된 어느 하나 이상의 공단량체와 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트에서 1종 이상의 가교제를 중합하여 코어 또는 코어와 중간층을 형성하는 2층 이상의 다층구조를 갖는 수지입자로 이루어진 충격보강제 5~30중량부 (C) 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르 계열의 화합물 및 이들의 혼합물에서 선택되는 활제 0.2 ~ 3 중량부 (D) UV안정제 0.4 ~ 5 중량부를 혼합함으로써, 높은 충격강도, 탁월한 내마모성, 내후성, 광택이 우수한 캡스톡용 PMMA계 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기의 특정한 성분들을 특정한 함량의 범위로 사용함으로써 70%이상의 표면광택과, 2H이상의 높은 연필경도, 3kJ/㎡ 이상의 아이조드강도, 4g/10min (230℃, 3.8kg) 이상의 유동성이 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 따른 조성물은 2H 이상, 예를 들면 2H~5H의 연필경도를 가지는 고경도 내충격 수지로서 외부의 반복적인 마찰에 따른 내마모성이 필요한 건축용 구조물 표면의 캡스톡 수지로서의 적용에 유용한 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 수지를 이용하여 제조한 공압출 성형체를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지 를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명에 사용되는 상기 (A) PMMA계 수지는 메틸메타크릴레이트 단독중합체 혹은 공중합체로서, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트와 메틸아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 스티렌에서 선택되는 어느 한 성분 이상의 것과 중합한 공중합체인 것을 특징으로 하는 수지로 이루어지며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 공단량체들의 조성비는 메틸메타크릴레이트(MMA)를 주요성분으로 사용하는 한에는 크게 제한을 받지 않지만, 좋게는 메틸메타크릴레이트 50~99중량%와 공단량체 1~50중량%의 비로 중합하여 사용하는 것이 좋다. 더욱 좋게는 MMA 65~97중량%, 공단량체 35~3 중량%를 사용하는 것이 표면특성을 상실하지 않으므로 좋다.
본 발명에 사용되는 상기 (A) PMMA계 수지의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 6만 ~ 15만이며, 보다 바람직하게는 7만 ~ 13만이다. 상기 (A) 수지의 분자량이 15만을 초과할 경우는 충격강도를 좋게 하나, 조성물의 유동성이 저하하여 후가공성이 저하되고, 반대로 분자량이 6만 미만일 경우는 조성물의 유동성이 양호하나 충격강도가 부족하여 좋지 않다.
본 발명에서 사용하는 상기 (B) 충격 보강제는 크게 제한되지 않지만, 예를 들면 실록산계 화합물 중합체, 스티렌계 단량체, 아크릴계 단량체, 아크릴로니트릴 등의 단량체 및 가교제와 그라프트(graft) 중합하여 고무입자 코어 또는 중간층을 형성하는 2층 이상의 다층구조를 갖는 충격보강제를 사용할 수 있으며, 그 평균입경은 0.1~0.3㎛이다. 또한, 본 발명의 충격보강제의 외층은 폴리메틸메타크릴레이트 단독중합체 또는 공중합체이다. 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트와 메틸아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 스티렌에서 선택되는 어느 한 성분 이상의 것과 중합한 공중합체인 것을 특징으로 하는 수지로 이루어지며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 충격보강제로는 실록산계 화합물은 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리디페닐실록산 및 이들에서 하나이상 선택되는 실록산계 화합물과 스티렌계 단량체, 알킬(메타)크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 및 아크릴로니트릴에서 하나이상 선택되는 단량체와의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 상기 스티렌계 단량체는 스티렌, 알파메틸스티렌, 디비닐벤젠 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 알킬(메타)크릴레이트는 메틸(메타)크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 상기 알킬아크릴레이트는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 공단량체와 가교제로 디비닐벤젠, 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디 아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 사용하는 고무중합체를 코어물질로 하는 다층구조를 가지는 수지 입자로서 평균입경은 0.1~0.3㎛이며, 최외층이 메틸메타크릴레이트로 그라프트된 PMMA계 수지 조성물을 제공한다.
좀 더 상세히 설명하면, 다층으로 된 입자로 내부 또는 내부와 중간층이 상기에서 기재한 바와 같이 낮은 Tg를 가지는 고무 코어로 되어 있어 우수한 충격강도를 발현하고, 최외부층은 메틸메타크릴레이트 단량체 또는 스티렌으로 그라프팅 되어 있어 PMMA계 수지와의 상용성을 높여 분산을 좋게 한다. 이러한 예로는 실리콘계 충격보강제로 LG화학의 SIM100을 사용가능하며 입자의 평균입경은 0.2㎛이다. 그 함량은 5~ 30중량부를 사용하는 것이 바람직하며 30중량부를 초과하는 경우 경도가 낮아 내스크래치성 및 가공성의 균형이 저하한다.
본 발명에서 사용하는 상기 (C) 활제 비율은 0.1 ~ 5중량부 바람직하게는 0.2 ~ 3중량부이다. 공압출 성형 시 가압하의 유동성을 향상시키면서 과도한 마찰열의 축적을 억제하고 수지 내 내부 마찰열의 발생을 억제시키기 위해 사용되는 것으로, 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르 계열의 화합물 및 이들의 혼합물에서 선택되며, 2종 이상 함께 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에서 활제의 첨가만으로도 캡스톡 수지의 충격강도, 마모강도, 내후성 등의 고유 성질에 영향을 미치지 않으면서 가공성을 개선시키고, 플레이트 아웃 특성이 개선될 수 있다. 1) 탄화 수소계로 파라핀 왁스와 산화 파라핀 왁스, 저분자량 EVA 등이 사용될 수 있으며, 2) 카르복실산계로 스테아린산(Stearic Acid) 이 널리 사 용되며 다른 활제의 보조제로 다른 활제와 병용 시 상승효과가 뛰어나 복합적으로 사용된다. 또한 스테아린산과 같은 계통으로 탄소수가 26개에서 32개인 몬탄산(Montanic Acid) 계통 역시 사용이 가능하다. 3)알코올계로는 세틸알코올 (Cetyl Alcohol)과 스테아릴 알코올(Stearyl Alcohol)이 사용될 수 있다. 4) 아미드계로 스테라미드(Stearamide), 올레아미드(Oleamide), 에루카미드(Erucamide)등이 있으며 주로 외부 활제로 사용된다. 5) 에스테르계로 Bu-St(Butyl Stearate), GMS(Glycerol Monostearate), GMO(Glycerine Mono Oleate), 펜타에리스리톨 아디페이트 스테아레이트(Pentaerythritol adipate-stearate), 스테아릴 스테아레이트(Stearyl Stearate) 등이 있다. 이 계통으로 몬탄산을 반응시켜 만든 E 왁스나 OP 왁스가 있는데 주로 투명 제품의 생산에 사용되며 플레이트-아웃(Plateout)이 없다는 특징이 있다. 6) 금속 염계로는 2차 열안정제로도 사용되는 Ca-St(Calcium Stearate), Ba-St(Barium Stearate), Pb-St(Lead Stearate), Mg-St(Magnecium Stearate) 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 상기 (D) UV안정제의 비율은 0.1 ~ 10 중량부, 유리하게는 0.2 ~ 5중량부 바람직하게는 0.4 ~ 5중량부이다. 사용할 수 있는 UV안정화제의 목록은 본 특허 출원에 참조된 문헌 "Stabilization of Poymeric Materials, Appendix 3" edited by Hans Zweifel, Springer, pages 181~213"에서 검색할 수 있다. 바람직한 UV안정제로는 벤조트리아졸, 벤조페논, HALS, 트리아진 계열의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. UV선에 대해 보다 안정성을 부여하기 위해 UV안정제의 복합 사용이 가능하다. 사용 할 수 있는 UV안정제의 예로서 Tinuvin 770, Tinuvin P, Tinuvin 328, Cyasorb UV531을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 수지 조성물의 혼합 방법은 종래에 잘 알려진 헨셀 믹서, 볼 밀(ball mill),텀블러 믹서(tumbler mixer) 등의 혼합기로 혼합한 뒤 용융 압출기 등을 이용하여 용융 혼합할 수 있다. 수지 조성물의 블랜딩 온도는 섭씨 180도 내지 250도 사이가 적합하다. 융합의 순서는 중요하지 않다. 예를 들어 충격보강제나 색상(color) 안료를 미리 고농도로 베이스 수지에 배합한 펠렛(pellet)을 성형직전에 혼합하여 성형하는 마스터 배치(master batch)방식을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르는 수지 조성물은 충진제, 보강제, 착색제, 안정제, 산화방지제, 내열제 및 다른 화합물 성분과 같은 일반적인 열가소성 첨가물을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물을 사용함으로써 마찰력이 최소화 되어 공압출 가공이 용이하며, 플레이트아웃이 발생하지 않는 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물은 가공의 용이성을 제공함과 동시에 공압출 후 충분한 충격강도(취성), 표면경도와 내마모성을 가지며, 특히 높은 광택 및 우수한 내후성을 가지는 효과가 있다.
이하에서 본 발명의 범주를 제한하지 않는 실시예에 의하여 본 발명에 따른 PMMA계 수지 조성물을 설명한다.
*시험방법
1. 충격강도는 ASTM D256에 따라 아이조드 충격강도를 측정하였다. 충격강도가 3kg·cm/cm이하이면 공압출 생산 시와 조립시 깨짐 등의 문제가 발생할 위험이 있다.
2. 내스크래치성은 ASTM D3363에 따라 1kg 하중에서 연필경도를 측정하였다. 건축용 구조물의 캡스톡 재료로서 연필경도 2H 이상이 요구된다. 이와 함께 표면 경도는 ASTM D785에 따라 M-Scale 로 측정하였다.
3. 가공성은 ASTM D1238(I)에 의거 230℃, 3.8kg 조건에서 유동성(Melt Flow Index, MI)을 측정하였다. Melt Flow Index가 4 이상인 경우 건축용 구조물의 캡스톡 용 수지로 공압출 가공하기에 적합하다.
4. 수지의 내후성을 평가하기 위해 공압출 구조물을 최대 4500시간 (ASTM D4329 Cycle C) 동안 촉진된 기후 시험을 수행하였으며, Spectrophotometer를 이용하여 색상의 안정성을 측정하였다. 색상의 안정성은 ΔE값이 8.0이하, ΔL값이 2.0이하인 것이 바람직하다.
5. 표면의 외관 특성은 ASTM D523에 의거 글로스메터(glossmeter)를 사용하여 60도 광택도를 측정하였으며, 위의 내후성 평가를 위해 최대 4500시간 촉진 기후 시험이 수행된 구조물 표면의 광택도를 측정하였으며, 광택도가 70% 이상인 경우 외관이 양호하다 할 수 있다.
[실시예 1~5 및 비교예 1,2]
표 1에 기재된 수지와 첨가성분을 기재된 조성비 함량으로, Evonik사의 카본블랙 HIBLACK 50L 0.2중량부, Ciba사 Microlith GNX 0.5 중량부를 각각 첨가하여 PMMA 수지 조성물을 제조하였으며, 그 결과를 표2에 나타냈다.
먼저, 표 1의 물성을 가지는 수지성분을 혼합하고, 수지 조성물은 32파이 이축 스크류 압출기(L/D:30) (제조사 SM플라텍)을 사용하여 200rpm으로 스크류를 교반하면서 호퍼로부터 상기 조성물을 투입하였다. 호퍼는 냉각수를 순환시켜 냉각하였다. 스크류는 전단부(1~2존)을 180℃로 유지하고 후단부(3~7존)을 210℃로 유지하여 용융 혼련 하였으며, 압출다이의 온도는 235℃로 유지하고 20kg/hr로 압출하고 냉각하고 컷팅하여 펠렛화하였다.
기본물성시험을 평가하기 위한 샘플은 공압출 성형기를 이용하여 PVC 공압출 후 외관 및 물성평가 실시하였으며 가공 시 온도 조건은 주압출기 온도는 175 ~ 195℃, 보조 압출기 온도는 180 ~ 200℃, 공압출 다이스 온도는 190 ~220℃ 로 하여 공압출 가공하였으며, 물성 평가는 상온에서 48시간 체류 후에 실시하였다. 그 결과를 표 2에 기재하였다.
[표 1] 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1,2의 조성 성분 (단위:중량부)
구분 PMMA(1) 충격보강제 활제 UV안정제
함량 종류 함량 종류 함량 종류 함량 종류 함량 종류 함량
실시예 1 80 A(2) 20 C(4) 0.5 D(5) 0.5 E(6) 0.5 F(7) 0.5
실시예 2 85 A 15 C 0.5 D 0.5 E 0.5 F 0.5
실시예 3 70 A 30 C 0.5 D 0.5 E 0.5 F 0.5
실시예 4 80 A 20 C 0.2 D 0.2 E 0.2 F 0.2
실시예 5 80 A 20 C 1.0 D 1.0 E 0.5 F 0.5
비교예 1 80 A 20 C 0.5 D 0.5 E 0.2 F 0
비교예 2 80 A 20 C 0.05 D 0.05 E 0.5 F 0.5
비교예 3 80 A 20 C 0.5 D 0 E 0.5 F 0.5
비교예 4 85 B(3) 15 C 0.5 D 0.5 E 0.5 F 0.5
(1) PMMA는 LG MMA사 제품으로 메틸메타크릴레이트 95중량부와 메틸아크릴레이트 5중량부로 구성된 중합물을 사용. (중량평균분자량 120,000)
(2) LG화학의 SIM100 사용.(실리콘 러버, 아크릴레이트 코폴리머로 구성)
(3) LG화학의 MB838 사용. (부타디엔 스티렌 메틸메타크릴레이트로 구성)
(4) LG화학의 Stearic acid 사용.
(5) Henkel의 Pentaerythritol adipate-stearate 사용. (Loxiol G70)
(6) Ciba specialty chemicals 의 Tinuvin P 사용.(벤조트리아졸 계 UV안정제)
(7) Ciba specialty chemicals 의 Tinuvin 770(HALS계 안정제) 사용
[표 2] PMMA 성형물의 물성비교
구분 Izod강도 Melt Index 연필경도 Rockwell 경도 광택도 QUV 시험결과
단위 kJ/m2 g/10min. 1kg-f M-Scale % △E △L
실시예 1 4.5 7 2H 80 75 7 1.5
실시예 2 4 8.5 3H 85 77 7 1.3
실시예 3 6 4 2H 75 70 7 1.5
실시예 4 4.5 6 2H 80 70 8 2
실시예 5 4.5 9 2H 80 85 7 1.5
비교예 1 4.5 7 2H 80 65 10 4
비교예 2 4.5 3 2H 80 60 7 1.5
비교예 3 4.5 3 2H 80 50 8 3
비교예 4 4.5 3.5 H 70 55 12 5
상기 표 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 수지 조성물은 유동 지수가 4이상, 충격강도가 3이상, 연필경도가 2H 이상으로 공압출 가공에 적합하며, 우수한 광택 및 장기간 UV노출에도 안정성을 확보하고 있음을 알수 있다.
실시예 1과 실시예 2, 3을 비교하였을 때 실리콘 러버 함량이 증가함에 따라 Izod 강도가 증가하는 반면, 실리콘 러버 함량이 줄어듦에 따라서는 Izod 강도는 감소하지만 Melt Index, 연필경도, Rockwell 경도 값이 증가함을 확인할 수 있다.
실시예 4와 실시예 5에서 활제 함량의 증가에 따라 Melt Index가 증가하며, 외부 활제 역할에 의해 광택도 역시 향상됨을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명의 수지 조성물을 사용하였을 때 우수한 표면특성, 충격강도, 내후성 및 광택을 가지는 건축용 구조물의 캡스톡 공압출 PMMA 수지 조성물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
그러나 비교예 1과 같이 UV 안정제 처방이 미흡한 경우 ΔE, ΔL 값이 각각 10과 4로 원하는 수준인 8이하와 2이하보다 높은 값을 가지며, 광택도 역시 70이하로 만족스러운 색상 안정성을 확보하지 못함을 알 수 있다. 또한, 비교예 2와 같이 활제 함량이 미흡한 경우, Melt Index가 현저히 저하되어 요구되는 수준인 4이상보다 낮아 가공하기에 부적합함을 확인할 수 있으며, 비교예 3은 에스테르계 활제를 사용하지 않고, 한가지의 활제만을 사용한 경우로 Melt Index를 비롯하여 Izod강도 및 광택 모두 기준에 부합하지 않는 결과를 나타내었다. 비교예 4에서의 경우 MBS계 충격보강제를 사용함에 따라 Izod강도 및 유동성은 성형 가능한 수준으로 사용될 수 있지만 연필경도 및 Rockwell 경도와 같은 표면 특성이 만족스럽지 못하며, UV안정제의 충분한 처방에도 불구하고 ΔE, ΔL 값이 각각 12와 5로 원하는 수준인 8이하와 2이하보다 높은 값을 가지며, 광택도 역시 70이하로 만족스러운 색상 안정성을 확보하지 못함을 알 수 있다.
상술한 설명들에 의하여, 기술 분야의 당 업자는 본 발명의 필수적인 특징들을 쉽게 이해할 수 있을 것이며, 이 발명의 요지 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 용도, 조건 및 구체적인 예에 적합한 변경 및 수정이 가해질 수 있다.

Claims (8)

  1. (A) PMMA계 수지 100중량부에 대하여, (B) 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리디페닐실록산 및 이들에서 하나이상 선택되는 실록산계 화합물과, 스티렌계 단량체, 아크릴계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체에서 선택되는 어느 하나 이상의 단량체와, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트에서 1종 이상의 가교제를 중합하여 형성된 코어 또는 코어와 중간층; 및 PMMA계 수지로 형성된 외층;을 포함하는 다층구조의 충격보강제 5~30중량부 (C) 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르 계열의 화합물에서 선택되는 2종 이상의 활제 0.2~ 3중량부 (D) UV안정제 0.4~5 중량부를 포함하여, 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) PMMA계 수지는 메틸메타크릴레이트 단독중합체 혹은 메틸메타크릴레이트와 메틸아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 스티렌에서 선택되는 어느 하나 이상의 공단량체의 공중합체인 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트 50~99중량%와 공단량체 1~50중량%의 비로 중합한 것인 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충격보강제는 실록산계 화합물과 스티렌계 단량체, 알킬(메타)크릴레이트, 알킬아크릴레이트 및 아크릴로니트릴에서 하나이상 선택되는 단량체와의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 상기 스티렌계 단량체는 스티렌, 알파메틸스티렌, 디비닐벤젠 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 알킬(메타)크릴레이트는 메틸(메타)크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 상기 알킬아크릴레이트는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 공단량체와 가교제로 디비닐벤젠, 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 사용하는 고무중합체를 코어물질로 하는 다층구조를 가지는 수지 입자로서 평균입경은 0.1~0.3㎛이며, 최외층이 메틸메타크릴레이트로 그라프트된 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 활제는 스테아린산과 펜타에리스리톨 아디페이트 스테아레이트를 혼합하여 사용하는 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 UV안정제는 벤조트리아졸, 벤조페논, HALS, 트리아진 계열의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 충격강도, 표면경도, 내마모성, 내후성 및 광택이 우수한 공압출 캡스톡용 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항에서 선택되는 어느 한 항의 조성물을 이용하여 제조한 70% 이상의 표면광택과, 2H 이상의 연필경도, 3kJ/㎡ 이상의 아이조드강도, 4g/10min 이상의 유동성을 갖는 PMMA계 수지.
  8. 제7항의 수지를 이용하여 제조한 공압출 성형체.
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