KR101207113B1 - 고강성 ｐｖｃ 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PVC 바인딩 졸이 코팅된 유리섬유를 보강제로 한 고강성 PVC 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리비닐 클로라이드, 가소제, 안정제 및 바인더를 혼합한 바인딩 졸 조성물을 유리섬유에 코팅하여 PVC와 최적의 비로 혼합하여 내충격성을 향상시켜 파이프, 샤시, 플라스틱 몰딩과 같은 압출 제품 등에 적용할 수 있는 고강성 PVC 조성물에 관한 것이다.
바인딩 졸, PVC, 유리섬유, 보강제, 인장강도, 굴곡탄성율, 블랜딩, 코팅, 파이프, 샤시, 플라스틱몰딩

Description

고강성 ＰＶＣ 조성물{Composition of high strong property poly vinyl chloride}
본 발명은 폴리비닐 클로라이드, 가소제, 안정제 및 바인더를 혼합한 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유 및 이 코팅된 유리섬유를 다양한 조성으로 경질 PVC와 배합하여 고강성 물성을 발현시킨 고강성 PVC 조성물의 제조에 관한 것이다.
염화비닐 수지는 가격이 저렴하고 가공이 용이하여 플라스틱 창호재 및 파이프 같은 용도로 다양하게 사용되어 왔다. 그러나 염화비닐 수지는 하중에 의한 내굴곡 특성이나 열변형 온도 등이 타 수지에 비하여 취약하여 사용 범위 확대에 어려움이 있다. 예를들어, 염화비닐 수지를 이용한 창호재의 경우 하중이나 열에 의한 변형을 극복하지 못함으로 인하여, 대부분의 시공 제품에는 금속을 삽입하여 사용하고 있다. 이에 따른 문제로 2차 스틸 삽입 공정의 어려움과 원가 상승 및 플라스틱 소재 내부에 금속 물질이 있음으로 인하여 발생되는 리사이클링 문제 등이 있다.
대한민국 등록특허 제 10-481949 호에서는 염화비닐계 수지, 유리섬유 또는 탄소섬유, 염화비닐아세테이트 공중합물 및 스티렌과 말레익 무수물로 1차 중합된 스티렌-아크릴로니트릴 수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 사용하여 옥내외 건축용 소재로 사용될 수 있는 조성물이 공지되었는 바, PVC와 유리섬유의 블랜딩을 통하여 인장강도 및 굴곡강도는 향상되지만, 유리섬유와 PVC 간의 결합력이 떨어져 충격강도가 매우 떨어지는 단점이 있어왔다.
대한민국 등록특허 제 10-619251 호에서는 유리섬유 필라멘트로부터 유리섬유 부직포를 제조하는데 사용되는 아크릴에멀젼을 주 성분으로한 바인더 조성물 및 이를 피복한 유리섬유 부직포가 공지 되어 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 폴리비닐 클로라이드, 가소제, 안정제 및 바인더를 혼합한 바인딩 졸 조성물을 유리섬유에 코팅하여 합성 수지와 최적의 비로 혼합하여 기존의 유리섬유와 PVC 간의 떨어지는 결합력을 증대시키며, 인장 강도, 굴곡강도 및 열변형온도 등의 기계적 특성이 동등하며 충격강도가 우수한 고강성 PVC 조성물을 제공하는데 그 목적이 있으며 본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바인딩 졸 조성물에 있어서,
a) 폴리 비닐 클로라이드 100 중량부; b) 가소제 50 ~ 90 중량부; c) 안정제 2 ~ 3 중량부; 및 d) 바인더 3 ~ 30 중량부를 함유하는 바인딩 졸 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유와 합성 수지가 5 ~ 40 : 95 ~ 60 중량비로 혼합된 고강성 PVC 조성물을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 폴리비닐 클로라이드, 가소제, 안정제 및 바인더를 혼합한 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유 및 이 코팅된 유리섬유를 다양한 조성으로 경질 PVC와 배합하여 고강성 물성을 발현시킨 고강성 PVC 조성물을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 바인딩 졸 조성물에 있어서,
a) 폴리 비닐 클로라이드 100 중량부;
b) 가소제 50 ~ 90 중량부;
c) 안정제 2 ~ 3 중량부; 및
d) 바인더 3 ~ 30 중량부를 함유하는 바인딩 졸 조성물에 특징이 있다.
또한 본 발명은 상기 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유에 또 다른 특징이 있다.
또한 본 발명은 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유와 합성 수지가 5 ~ 40 : 95 ~ 60 중량비로 혼합된 고강성 PVC 조성물에 또 다른 특징이 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리비닐 클로라이드(Poly Vinyl Chloride, 이하 PVC라 함), 가소제, 안정제 및 바인더를 함유하는 바인딩 졸 조성물을 유리섬유에 코팅한 후 열처리를 거쳐 유리섬유 강화 바인딩 조성물을 제조한 후 합성 수지와 혼합하여 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 특성을 만족하며, 유리섬유와 폴리비닐 클로라이드와의 결합력이 증대되어 충격강도가 우수한 고강성 PVC 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명의 고강성 PVC 조성물에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명의 바인딩 졸 조성물의 구성을 살펴보면, 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 사용하는데 상기 폴리비닐 클로라이드는 입경이 1 ~ 10 마이크론인 유화중합으로 제조된 PVC를 사용하며, 상기 입경이 벗어나는 경우 졸 점도 및 미분산으로 인한 돌기 발생으로 물성이 저하하는 문제점이 발생하며, 형태는 당 분야에서 사용하는 폴리비닐 클로라이드로 그 형태를 한정하지 않으나 LG화학의 페이스트 PVC인 LP020을 사용하는 것이 보다 효과적이다.
본 발명에서 사용하는 가소제의 사용량은 상기 폴리비닐 클로라이드 100 중량부에 대하여 50 ~ 90 중량부 범위로 사용하며, 상기 함량이 50 중량부 미만 시 졸 점도가 높아 유리섬유에 코팅이 불균일하게 되어 성능 발현이 되지 않으며, 90 중량부 초과 시 졸 점도가 낮아 코팅이 얇게 되어 성능 발현의 문제점이 발생하기 때문에 상기 함량 범위의 것을 사용하는 것이 효과적이다.
또한 상기 가소제로는 당 분야에서 사용하는 것으로 그 성분을 특별히 한정하지 않으나 본 발명의 목적에 부합하기 위해 디옥틸 프탈레이트(DOP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP), 디옥틸 아디페이트(DOA), 디이소노닐 아디페이트(DINA), LG플랙스EBN, LG플랙스BET 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 효과적이다.
본 발명에서 사용하는 안정제는 PVC의 열안정성을 향상시켜주는 특성이 있으 며, 그 사용량은 상기 폴리비닐 클로라이드 100 중량부에 대하여 2 ~ 3 중량부 범위로 사용하며, 상기 함량이 2 중량부 미만 시 열안정성 저하에 따른 색상 변화나 탄화물 발생을 야기하고, 3 중량부 초과 시 제조 단가가 상승하는 문제점이 발생하므로 상기 범위의 것을 사용하는 것이 좋다.
또한 상기 안정제로는 열안정성이 우수한 바륨-아연계 액상 안정제를 사용하는 것이 효과적이며, 그 중에서도 송원산업㈜의 BZ608 및 유사한 안정제 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 보다 효과적이다.
본 발명에서 사용하는 바인더의 사용량은 상기 폴리비닐 클로라이드 100 중량부에 대하여 3 ~ 30 중량부 범위로 사용하며, 상기 함량이 3 중량부 미만 시 바인더가 접착제 성능을 수행하지 못하며, 30 중량부 초과 시 점도가 높아져 코팅이 불균일하여 성능 발현이 되지 않으며 고가인 바인더의 사용량이 많아짐으로 경제적인 문제점이 발생한다.
상기 바인더로는 당 분야에서 사용하는 것으로 그 성분을 특별히 한정하지 않으나 본 발명의 목적에 부합하기 위해 아크릴계, 이소시아네이트계 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종의 혼합물을 사용하며 구체적으로는 엔비시스사의 아크릴계 접착제 LV020 및 동양이화의 이소시아네이트계인 두라본드 중에서 선택 사용한다.
상기의 바인더 졸 조성물을 코팅한 유리섬유에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 폴리비닐 클로라이드 100 중량부에, 가소제 50 ~ 90 중량부 및 안정제 2 ~ 3 중량부를 혼합하는 단계가 있다.
본 단계는 당 분야에서 통상적으로 사용하는 교반기로 특별히 한정하지 않으 며, 교반 조건 또한 당 분야에서 사용하는 교반 방법으로 그 방법을 특별히 한정하지 않는다.
다음으로 바인더를 투여하여 당 분야에서 사용하는 통상의 혼합 방법을 거쳐 바인딩 졸 조성물을 완성 한다.
상기 바인딩 졸 조성물을 유리섬유에 코팅하는 단계가 있으며, 본 단계에서 사용하는 유리섬유는 2200 ~ 4400 가닥이며, 직경 20 ~ 30 마이크론의 유리섬유를 사용하며 오웬스코팅 및 케이씨씨사의 로빙형태의 유리섬유를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 코팅은 바인딩 졸 조성물에 유리섬유를 함침시키고, 이 유리섬유가 함침된 바인딩 졸 조성물을, 상하로 소정 간격 떨어져 있는 금속롤과 고무롤 사이로 통과시키는 방법으로 실시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속롤과 고무롤 사이를 통과시킴으로써 바인딩 졸 조성물이 유리섬유에 균일하게 코팅되는 효과가 있다.
다음으로 코팅된 유리섬유를 170 ~ 210 ℃ 오븐에 3 ~ 10분 동안 통과하여 건조시키며, 상기 오븐의 온도가 170 ℃ 미만 시 경화가 불충분하게 되고, 210 ℃ 초과 시 열안정성이 저하되어 계면접착력이 떨어지는 문제가 발생하므로 상기 온도 범위를 준수하는 것이 좋다.
다음으로 절단기로 4 ~ 50 mm로 절단된 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유를 PVC 100 중량부 기준으로 5~40 중량부의 비율로 혼합하는 단계가 있다.
상기 경질 PVC 100 중량부 대비 바인딩 졸이 코팅된 유리섬유가 5 중량부 미 만시 유리섬유에 의한 물성 향상 효과가 없으며, 40중량부 초과 시 경질 PVC의 가공성이 떨어지는 문제점이 발생하며, 혼합 조건은 당 분야에서 사용하는 방법으로 특별히 한정하지 않는다.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하는바 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
(바인딩 졸 조성물 제조-본발명)
PVC 100 중량부, LG플랙스 BET 가소제 50중량부, 송원산업 BZ608 3 중량부를 상온에서, 10분 동안 1,500 rpm 속도로 교반하였다. 그리고 교반 후 아크릴계 바인더인 엔비시스사의 LV020을 20 중량부를 투입하여 상온에서 5분 동안 1,500 rpm 속도로 교반하여 바인더 졸 조성물을 제조 하였다.
제조된 바인딩 졸 조성물에 25마이크론 직경의 2,200 가닥 유리섬유를 함침시키고, 이를 금속롤과 고무롤 사이로 통과시켜 바인딩 졸 종성물이 유리섬유에 균일하게 코팅되도록 하였다. 이 바인딩 조성물이 코팅된 유리섬유를 200 ℃의 오븐을 5분 동안 통과하게 하여 고체상으로 고화시킨 다음, 20mm 길이로 절단하였다.
제조예 2
(바인딩 졸 조성물 제조-본발명)
PVC 100 중량부, LG플랙스 BET 가소제 50중량부, 송원산업 BZ608 3 중량부를 상온에서, 10분 동안 1,500 rpm 속도로 교반하였다. 그리고 교반 후 이소시아네이트계 바인더인 동양이화의 두라본드를 20 중량부를 투입하여 상온에서 5분 동안 1,500 rpm 속도로 교반하여 바인더 졸 조성물을 제조 하였다.
제조된 바인딩 졸 조성물에 25마이크론 직경의 2,200 가닥 유리섬유를 함침시키고, 이를 금속롤과 고무롤 사이로 통과시켜 바인딩 졸 종성물이 유리섬유에 균일하게 코팅되도록 하였다. 이 바인딩 조성물이 코팅된 유리섬유를 200 ℃의 오븐을 5분 동안 통과하게 하여 고체상으로 고화시킨 다음, 20mm 길이로 절단하였다.
실시예 1
PVC로 LG화학의 LS100 그레이드를 100중량부, 안정제로 경산유화의 CZ안정제 4 중량부, 충격보강제로 LG화학의 MB838 6중량부, 충진제로 오미야 1T 4중량부에 제조예 1의 공정으로 바인더 졸이 코팅된 유리섬유를 10중량부 혼합하였다. 이 조성물을 압출기를 통하여 압출 시편을 제작하여 아래시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
실시예 2
PVC로 LG화학의 LS100 그레이드를 100중량부, 안정제로 경산유화의 CZ안정제 4 중량부, 충격보강제로 LG화학의 MB838 6중량부, 충진제로 오미야 1T 4중량부에 제조예 2의 공정으로 바인더 졸이 코팅된 유리섬유를 10중량부 혼합하였다. 이 조성물을 압출기를 통하여 압출 시편을 제작하여 아래시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
비교예 3
PVC로 LG화학의 LS100 그레이드를 100중량부, 안정제로 경산유화의 CZ안정제 4 중량부, 충격보강제로 LG화학의 MB838 6중량부, 충진제로 오미야 1T 4중량부를 혼합하였다. 이 조성물을 압출기를 통하여 압출 시편을 제작하여 아래시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
비교예 4
PVC로 LG화학의 LS100 그레이드를 100중량부, 안정제로 경산유화의 CZ안정제 4 중량부, 충격보강제로 LG화학의 MB838 6중량부, 충진제로 오미야 1T 4중량부에 바인딩 졸이 코팅되어 있지 않은 한국오웬스코닝사 제품인 4mm 길이의 유리섬유 Chop을 10중량부 혼합하였다. 이 조성물을 압출기를 통하여 압출 시편을 제작하여 아래시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
<시험방법>
1. 인장강도: ASTM D638 규격에 의거하여 평가 하였다.
2. 굴곡강도: ASTM D790 규격에 의거하여 평가 하였다.
3. 굴곡탄성율: ASTM D790 규격에 의거하여 평가 하였다.
4. 비카트연화온도: KS M 3076 규격에 의거하여 평가 하였다.
5. 낙추파단높이: KS M 3401 규격에 의거하여 평가 하였다.
6. 압출부하: 압출기의 부하를 상대비교하여 평가 하였다.
구분 실시예1 실시예2 비교예3 비교예4
인장강도(kg/㎠) 540 550 460 570
굴곡강도(kg/㎠) 1000 960 700 1100
굴곡탄성율(kg/㎠) 35500 34200 28000 34000
비카트연화온도(℃) 98 98 90 109
낙추파단높이(m) 1.5 1.3 1.5 0.3
압출부하(%) 42 43 40 55
종합하면, 상기 표 1 에 나타낸 바와 같이 실시예 1 ~ 2 의 PVC 조성물이 비교예 3 ~ 4 의 제조 방법으로 제조된 조성물에 비하여, 기계적 특성을 만족하며, 유리섬유와 폴리비닐 클로라이드와의 결합력이 증대되어 낙추파단높이가 높아 충격강도가 우수한 것으로 나타났으며, 건축물에서 사용하는 파이프, 샤시, 사이딩 등의 분야에 적용 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 바인딩 졸 조성물에 있어서,
    a) 입경이 1 ~ 10 마이크론의 유화중합으로 제조된 폴리 비닐 클로라이드 100 중량부;
    b) 가소제 50 ~ 90 중량부;
    c) 안정제 2 ~ 3 중량부; 및
    d) 바인더 3 ~ 30 중량부를 함유하고, 경화 온도가 170 내지 210 ℃ 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는
    유리섬유 코팅용 바인딩 졸 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가소제는 디옥틸 프탈레이트(DOP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP), 디옥틸 아디페이트(DOA), 디이소노닐 아디페이트(DINA), LG플랙스EBN, LG플랙스BET 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    유리섬유 코팅용 바인딩 졸 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 바륨-아연계인 것을 특징으로 하는
    유리섬유 코팅용 바인딩 졸 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 접착제, 이소시아네이트계 접착제 중에서 선택된 1 종 또는 2 종의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    유리섬유 코팅용 바인딩 졸 조성물.
  6. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중에서 선택된 어느 한 항의 바인딩 졸 조성물이 코팅되고 170 내지 210 ℃ 온도 조건하에 경화시켜 수득된 유리섬유.
  7. 제 6항의 바인딩 졸 조성물이 코팅된 유리섬유와 경질 폴리비닐 클로라이드가 5 ~ 40 : 95 ~ 60 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는
    고강성 PVC 조성물.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 유리섬유는 2200 ~ 4400 가닥으로 직경이 20 ~ 30 마이크론인 것을 특징으로 하는
    고강성 PVC 조성물.
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