KR101528196B1 - 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물 - Google Patents

폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 폴리카보네이트 수지 40~95중량%; 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%; 및 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000~3,000,000인 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~30중량%를 포함하는, 창호재용 수지 조성물을 제공한다.

Description

폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물{RESIN COMPOSITION CONTAINING POLYCARBONATE FOR WINDOW PROFILE}
본 발명은 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지가 혼합된 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리염화비닐(PVC) 수지는 건축 자재 중 하나인 창호재의 원료 물질로 널리 사용되어 왔다. 다만, 상기 폴리염화비닐 수지는 압출 가공시 또는 화재시 환경유해물질인 다이옥신이 다량 발생될 수 있고, 열안정제로 사용되는 카드뮴스테아레이트(Cd-st)나 납스테아레이트(Pb-st) 등에 함유된 중금속 이온은 인체 호르몬 교란물질로 작용하여 규제 대상에 포함되어 있으며, 새집증후군 등의 문제를 일으키는 주요 원인이 되고 있다.
이러한 종래 폴리염화비닐(PVC) 수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계(ABS계) 수지의 문제점을 개선하기 위한 친환경 건축 자재의 개발이 진행중이다.
대한민국공개특허 제10-2012-0066197호와 대한민국공개특허 제10-2012-0065547호는, 각각 아크릴계 고무-스티렌계단량체-부타디엔고무-비닐시안계단량체 4원 공중합체 수지와 분산도가 큰 스티렌계-비닐시안계 공중합체와 N-치환말레이미드단량체-α-알킬스티렌계-불포화니트릴 단량체로 이루어진 4원 괴상 공중합체를 포함하는 수지 조성물을 개시하고 있고, 이를 통해 종래 폴리염화비닐 수지에 의한 환경 문제를 해결하고자 하였으나, 치수안정성 저하와 무기물에 의한 충격강도 저하에 의해 요구되는 물성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 대한민국공개특허 제10-2006-0136567호는 폴리카보네이트 수지, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 수지(ABS계), 및 스티렌계-비닐시안계 공중합체 수지(SAN) 조성물을 개시하고 있고, 이를 통해 종래 폴리카보네이트 수지의 성형 작업성을 개선하고자 하였으나, 여전히 높은 선팽창계수로 인해 요구되는 치수안정성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해, 비선형구조의 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지를 사용함으로써 선팽창계수가 낮으며 내충격성이 우수한 창호재용 수지 조성물을 개발하였다.
[특허문헌 0001] 대한민국공개특허 제10-2012-0066197호 [특허문헌 0002] 대한민국공개특허 제10-2012-0065547호 [특허문헌 0003] 대한민국공개특허 제10-2006-0136567호
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 폴리카보네이트 수지에 대해 중량평균분자량(Mw) 1,000,000 이상의 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지가 배합되어 주위 온도 상승에 의해 발생할 수 있는 창호의 변형 또는 뒤틀림에 대해 강도와 치수안정성이 우수하고 선팽창계수가 낮은 창호재용 수지 조성물을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 폴리카보네이트 수지 40~95중량%; 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%; 및 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000~3,000,000인 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~30중량%를 포함하는, 창호재용 수지 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 중량평균분자량(Mw)이 100,000~300,000인 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5~5.0일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 폴리프로필렌글리콜 0.5~5중량부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A-폴리카보네이트 수지, 테트라메틸-폴리카보네이트 수지, 비스페놀-Z-폴리카보네이트 수지, 테트라브로머-폴리카보네이트 수지, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 아크릴계 고무에 스티렌 및 아크릴로니트릴이 그라프트 중합된 공중합체일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 전체 중량을 기준으로 상기 아크릴계 고무, 스티렌, 및 아크릴로니트릴의 조성이 각각 40~85중량%, 5~20중량%, 및 10~40중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 방향족 비닐시안계단량체 및 스티렌계단량체로 이루어진 단량체 혼합물 100중량부에 대해, 다관능성 아크릴계 단량체 0.005~7중량부 및 다관능성 멀캡탄 0.01~6중량부가 중합된 비선형 구조의 공중합체일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 전체 중량을 기준으로 상기 방향족 비닐시안계단량체 및 상기 스티렌계단량체의 조성이 각각 50~90중량% 및 10~50중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 난연제 5~30중량부, 안료 1~6중량부, 산화방지제 0.01~5중량부, 자외선흡수제 0.01~5중량부, 및 활제 0.3~5중량부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산화방지제는 폐놀계, 인계, 및 황에스테르계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폐놀계 산화방지제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013090749827-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 -CH2SR2이고, R2는 탄소수 5 ~ 16개를 가지는 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이며, n은 1≤n≤20을 만족하는 실수이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리카보네이트 수지에 대해 중량평균분자량(Mw) 1,000,000 이상의 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지가 배합된 수지 조성물을 이용하여, 주위 온도 상승에 의해 발생할 수 있는 창호의 변형 또는 뒤틀림에 대해 내충격성, 강도, 치수안정성과 같은 기계적 물성이 우수하고 선팽창계수가 낮은 창호재를 제조할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 창호재용 수지 조성물의 물성평가시험 결과를 도식화한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 폴리카보네이트 수지 40~95중량%; 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%; 및 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000~3,000,000인 초고분자량 스티렌계-비닐시안계 공중합체 1~30중량%를 포함하는, 창호재용 수지 조성물이 제공된다.
폴리카보네이트 수지 (A)
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 디페놀류를 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A-폴리카보네이트 수지, 테트라메틸-폴리카보네이트 수지, 비스페놀-Z-폴리카보네이트 수지, 테트라브로머-폴리카보네이트 수지, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 상용성 및 내충격성이 우수한 비스페놀-A-폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 함유량은 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 40~95중량%인 것이 바람직한데, 함유량이 40중량% 미만이면 원하는 충격 강도 및 성형성을 얻기 어렵고, 95중량% 초과이면 창호재의 표면에 불량이 야기될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 종래 PVC 압출온도에서 가공이 가능한 저점도의 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량(Mw)은 10,000∼200,000 범위일 수 있고, 바람직하게는, 15,000∼80,000일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량(Mw)이 200,000 초과이면 분산성이 저하되어 제품에 요구되는 외관 특성을 얻기 어렵고, 충격강도와 신장률이 저하될 수 있고, 10,000 미만이면 제품의 인장강도가 저하될 수 있다.
아크릴계 고무- 스티렌계단량체 - 비닐시안계단량체 공중합체 수지 (B)
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(이하, 'ABS수지')에서 충격 보강용으로 사용되는 폴리부타디엔 대신에 이중 결합이 없는 아크릴계 고무를 사용함으로써 내후열화가 일어나기 어려운 분자구조를 가지고 있는 수지로서, 종래 ABS 수지 대비 내후성이 개선되어, 장시간에 걸친 옥외 사용 시에도 수지의 특성 및 창호의 외관 변화가 현저히 감소될 수 있다. 또한, 별도의 도장 공정없이 원료의 착색만으로도 우수한 외관 특성을 나타낼 수 있다.
상기 아크릴계 고무는 아크릴계 단량체의 중합에 의해서 제조되는 고무로서, 상기 아크릴계 단량체는 바람직하게는 탄소수가 2~8개인 알킬아크릴레이트일 수 있고, 바람직하게는 부틸아크릴레이트 또는 에틸헥실아크릴레이트일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 부틸아크릴레이트일 수 있다.
상기 아크릴계 고무는 상기 아크릴계 단량체와 이와 공중합 가능한 불포화기를 가지는 단량체의 혼합물일 수 있다. 이 경우 상기 혼합물에서 아크릴계 단량체는 최종 제품이 고무 특성을 나타낼 수 있도록 낮은 유리전이온도(Tg) 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 고무는 아크릴계 고무와 부타디엔계 고무의 혼합물일 수 있다. 상기 부타디엔계 고무는 공액디엔계 단량체의 중합체로서, 상기 공액디엔계 단량체로는 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 부타디엔-스티렌, 또는 부타디엔-메타크릴레이트를 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 함유량는 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 1~50중량%일 수 있다. 함유량이 1중량% 미만이면 장기 내후성이 저하되어 불필요한 변색이 발생할 수 있고, 50중량% 초과이면 가공시 창호재의 외관 특성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 통상의 유화중합에 의해 제조될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어, "유화중합"은 유용성 단량체를 계면 활성제에 의해 수중에서 유화시켜, 수용성 개시제를 사용하여 중합시키는 방법을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 먼저 아크릴계 단량체, 예를 들어, 부틸아크릴레이트를 중합하여 아크릴계 고무 라텍스를 제조한 후, 스티렌계단량체와 아크릴로니트릴을 그라프트 중합하여 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 전체 중량을 기준으로 상기 아크릴계 고무, 스티렌, 및 아크릴로니트릴의 조성이 각각 40~85중량%, 5~20중량%, 및 10~40중량%일 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 충격강도 및 성형표면을 향상시키기 위해 0.05∼4㎛ 입경을 가질 수 있다.
초고분자량 스티렌계단량체 - 비닐시안계단량체 공중합체 수지 ( C1 )
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000~3,000,000인 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지를 포함할 수 있다.
상기 스티렌계단량체로는 방향족 비닐단량체로서 스티렌, 알파-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 개별적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌을 사용할 수 있다.
상기 비닐시안계단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴로니트릴을 사용할 수 있다.
상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 통상의 유화중합, 괴상중합, 또는 현탁중합에 의해 제조될 수 있고, 바람직하게는 유화중합에 의해 제조될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어, "괴상중합"은 용제가 없는 상태에서 단위체 또는 단량체만을 중합시키는 방법을 의미하는 것으로서, 벌크중합이라고도 한다.
본 명세서에 사용된 용어, "현탁중합"은 물에 녹지 않는 단량체를 지름 0.1~5mm 정도의 기름 방울로 수중에 분산시켜 중합시키는 방법을 의미한다.
상기 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000 미만이면 내충격성이 저하될 수 있고, 3,000,000을 초과하면 핀-홀(pin-hole)이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 조성은 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 1~30중량%일 수 있고, 바람직하게는 5~30중량%일 수 있다.
상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 조성이 1중량% 미만이면 선팽창계수 감소 효과가 경감될 수 있고, 30중량% 초과이면 외관은 향상될 수 있으나 제품의 신장률 및 내충격 특성이 얻어지지 않아 요구되는 물성 간의 균형이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 방향족 비닐시안계단량체 및 스티렌계단량체로 이루어진 단량체 혼합물 100중량부에 대해, 다관능성 아크릴계 단량체 0.005~7중량부 및 다관능성 멀캡탄 0.01~6중량부가 중합된 비선형 구조의 공중합체일 수 있다.
상기 다관능성 아크릴계 단량체의 함량이 0.005중량부 미만이면 연신율 또는 신장률이 저하될 수 있고, 7중량부 초과이면 공중합체 제조시 겔화 반응이 진행되어 쉬트 성형시 표면에 미용융 상태의 겔이 발생할 수 있다.
상기 다관능성 멀캡탄은 -SH기를 3개 이상 갖는 화합물로서 3가 관능성과 4가 관능성 멀캡탄이 있다.
상기 3가 관능성 멀캡탄으로는 트리메틸프로판 트리(3-멀켑토프로피오네이트), 트리메틸프로판 트리(3-멀캡토아세테이트), 트리메틸프로판 트리(4-멀캡토부타네이트), 트리메틸프로판 트리(5-멀캡토펜타네이트), 트리메틸프로판 트리(6-멀캡토헥사오네이트)를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 4가 관능성 멀캡탄으로는 펜타에리트릴 테트라키스(2-멀캡토아세테이트), 펜타에리트릴 테트라키스(3-멀캡토프로피오네이트), 펜타에리트릴 테트라키스(4-멀캡토부타네이트), 펜타에리트릴 테트라키스(5-멀캡토펜타네이트), 펜타에리트릴 테트라키스(6-멀캡토헥사네이트)를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다관능성 멀캡탄은 상기 화합물 중 1을 개별적으로 사용하거나, 2이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 다관능성 멀캡탄은 상기 방향족 비닐시안계단량체 및 스티렌계단량체로 이루어진 단량체 혼합물 100중량부에 대해 0.01∼6중량부로 사용될 수 있고, 바람직하게는, 2~5중량부로 사용될 수 있다.
상기 다관능성 멀캡탄의 함량이 0.01중량부 미만이면 요구되는 분자량을 가지는 공중합체 수지를 중합하기 어려울 수 있고, 6중량부 초과이면 잔존하는 다관능성 멀캡탄이 조성물의 안정성을 저해할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 전체 중량을 기준으로 상기 방향족 비닐시안계단량체 및 상기 스티렌계단량체의 조성이 각각 50~90중량% 및 10~50중량%일 수 있다.
상기 비닐시안계단량체의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 공중합체 수지의 열안정성이 저하될 수 있고, 상기 스티렌계단량체의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 공중합체 수지의 강성이 저하될 수 있다.
고분자량 스티렌계단량체 - 비닐시안계단량체 공중합체 수지 ( C2 )
상기 창호재용 수지 조성물은 중량평균분자량(Mw)이 100,000~300,000인 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 중량평균분자량(Mw)이 상기 범위를 벗어나는 경우 최종 제품의 물리적 특성, 특히 강성을 유지하기 어려울 수 있다.
상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지를 이루는 각각의 단량체와 그 중합방법에 관하여는 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 경우와 동일하다.
또한, 상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 조성은 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 1~50중량%일 수 있고, 바람직하게는 5~25중량%일 수 있다.
상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 조성이 1중량% 미만이면 낮은 온도(PVC압출기)에서 압출시 수지의 분산성이 저하되어 외관 불량이 발생할 수 있고, 50중량% 초과이면 외관은 향상될 수 있으나 제품의 신장률 및 내충격 특성이 얻어지지 않아 요구되는 물성 간의 균형이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5~5.0일 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어, "분자량 분포(Mw/Mn)"는 고분자 물질의 다분산성에 기초하여 수평균분자량(Mn)에 대한 중량평균분자량(Mw)의 비, 또는 그것의 역을 수치로 표현한 것을 의미한다.
상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 상기 폴리카보네이트 및 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지와의 혼련성을 높이고, PVC 수지 압출기에서 압출이 가능하도록 분자량 분포가 2.5~5.0의 범위를 가질 수 있다.
폴리프로필렌글리콜
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 폴리프로필렌글리콜 0.5~5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜은 폴리프로필렌 사슬의 양 말단에 히드록시기(-OH)를 가지는 물질로서, 폴리에틸렌글리콜과 함께 폴리우레탄의 주된 중합 원료로 사용될 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜은 상기 폴리에틸렌글리콜 대비 독성이 현저히 낮으므로, 인체 유해성을 경감함과 동시에 환경 적합성을 제고할 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량(Mw)은 1,000~8,000일 수 있다. 중량평균분자량(Mw)이 1,000 미만이면 유동성 개선 효과가 저하될 수 있고, 8,000 초과이면 강도가 저하될 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜의 함량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 0.5~5중량부일 수 있고, 바람직하게는, 1~3중량부일 수 있다. 상기 폴리프로필렌글리콜의 함량이 0.5중량부 미만이면 강도 또는 내충격성과 같은 기계적 물성이 저하될 수 있고, 5중량부 초과이면 요구되는 선팽창계수와 치수안정성을 얻을 수 없다.
첨가제
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 난연제 5~30중량부, 안료 1~6중량부, 산화방지제 0.01~5중량부, 자외선흡수제 0.01~5중량부, 및 활제 0.3~5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 창호재용 수지 조성물의 난연성을 향상시키기 위해서 난연제를 투입할 수 있다. 상기 난연제로는 브롬계, 클로린계, 또는 인계 난연제를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 브롬계 난연제로는 데카브로머다이페닐 옥사이드(DBDPO), 옥타브로머다이페닐 옥사이드(OBDPO), 테트라브로머 비스페놀에이(TBBA), 2,4,6 트리브로머페녹시 1,3,5 트리잔(SR-245), 브로미네이트 아로마틱 컴파운드(S-8010, S-4010)등의 브롬계 난연제와 브롬미네이트 에폭시 올리고머(BEO) 타입의 난연제를 사용할 수 있다. 상기 브롬계 난연제는 가격경쟁력, 열안정성, 내후성 등이 우수하나, 화재 연소시 난연제가 열분해 되면서 다이옥신이나 퓨란과 같은 환경호르몬 교란물질을 배출할 수 있다.
상기 클로린계 난연제로 사용 가능한 클로리네이트파리핀, 클로리네이트 폴리에틸렌의 경우, 우수한 난연특성 및 내후성의 장점이 있으나, 브롬계 난연제와 마찬가지로 화재 연소시 난연제가 열분해되면서 인체에 치명적인 염화수소가스(HCl)를 방출하는 단점이 있다.
상기 인계 난연제로 사용 가능한 트라이페닐 포스페이트(TPP), 트라이크레실 포스페이트(TCP), 3-하이드록시페닐포스핀, 폴리인산 암모늄, 및 트라이페닐 포스페이트(TPP)의 올리고머 형태인 레소시놀 다이포스페이트(RDP), 비스페놀에이 다이 포스페이트(BDP), 및 방향족 인산에스테르 올리고머 등의 난연제는 화재 연소시 독성 물질을 방출하지 않으나, 상기 브롬계 난연제 대비 가격경쟁력, 물성 균형, 난연성 등이 낮다는 문제가 있다.
상기 난연제의 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 5~30중량부일 수 있다.
상기 안료는 요구하는 칼라에 맞추어 조색하여 첨가할 수 있고, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 1~6중량부일 수 있다.
상기 자외선흡수제로는 벤조트리아졸 혹은 HALS계 흡수제를 개별적으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있고, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 0.01~5중량부일 수 있다.
상기 활제로는 에틸렌비스스테아르아미드 혹은 폴리에틸렌왁스스테아린산, PE WAX, 아크릴계 고분자 WAX 등이 사용될 수 있으며, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 0.3~5중량부일 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀계, 인계, 및 황에스테르계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 개별적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 0.01~5중량부일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폐놀계 산화방지제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013090749827-pat00002
상기 화학식 1에서, R1은 -CH2SR2이고, R2는 탄소수 5 ~ 16개를 가지는 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이며, n은 1≤n≤20을 만족하는 실수이다.
상기 화학식 1의 R1으로는 탄소수 6~14개를 가지는 티오 화합물을 사용할 수 있고, R2로는 탄소수가 8개, 탄소수 10개 및 탄소수 12개인 티오 화합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 부타디엔 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 랜덤 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 및 스티렌-부타디엔-스티렌-부타디엔 형태의 다중블록 공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2 종 이상을 함유하는 수지 조성물 100중량부에 대해 0.01~5중량부, 바람직하게는 0.05~3중량부, 더욱 바람직하게는 0.1~2중량부를 사용할 수 있다.
상기 산화방지제의 사용량이 0.01중량부 미만이면 사용시 산화방지제로 인한 열안정성 효과를 얻을 수 없고, 5중량부 초과이면 경제성이 저하될 수 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 창호재용 수지 조성물은 밴버리 믹서, 압출기 같은 일반적인 혼합 용융 가공 장치를 이용하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
상기 창호재용 수지 조성물에 함유되는 각각의 조성은 통상의 합성수지 제조방법으로 압출기에서 서로 균일하게 분산시키고 분산된 용융물을 냉각시킴으로써 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
창호재 제조용 압출기로는 PVC 압출기인 트윈 스크루 92 mm (제작회사 금산정공)를 이용하였으며, 하기 표 1의 압출 조건에 따라 제조되었다. 제조된 창호재 모델은 샤시 BF-250이다.
창호재 압출 조건
다이온도
(℃)		 실린더3
온도
(℃)		 실린더2
온도
(℃)		 실린더1
온도
(℃)		 회전수
(rpm)		 인취속도
(m/min)		 냉각수
온도
(℃)		 부하
220 200 200 210 26 2.5 18~19 78
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1~4
본 발명의 일 실시예에 따른 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C1)를 5~30중량% 포함하는 수지 조성물 대해 폐놀계 산화방지제, 열안정제를 첨가하여 공지의 혼합기에서 충분히 혼합하고 L/D=35, Φ=45mm인 이축 압출기를 이용하여 압출한 후, 압출물을 펠렛 형태로 제조하였다.
제조된 펠렛은 사출 성형을 하기 전에 90℃에서 5시간 이상 건조하였다. 물성 측정을 위한 시편은 사출 온도 250℃에서 10oz 사출기를 이용하여 제조하였다. 또한, 상기 표 1의 압출 조건에서 PVC 압출기를 이용하여 창호재 시편을 제조하였다.
비교예 1~4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C1)를 포함하지 않고, 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C2)를 5~30중량% 포함하는 수지 조성물로부터 창호재 시편을 제조하였다.
상기 실시예와 비교예에 따른 창호재용 수지 조성물의 조성 및 그 함유량은 하기 표 2와 같다.
조성 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
A 40 40 40 40 40 50 70 65
B 30 30 30 30 30 30 20 30
C1 30 20 10 5 0 0 0 0
C2 - 10 20 25 30 20 10 5
(단위: 중량%)
A: 폴리카보네이트 수지
B: 고무 변성 비닐계 그라프트 공중합체
C1: 초고분자량 스티렌계-비닐시안계 공중합체 (Mw: 1,000,000~3,000,000)
C2: 고분자량 스티렌계-비닐시안계 공중합체 (Mw: 100,000~300,000)
시험예 1: 충격강도
샤르피 충격강도 시험으로 KS M3056법에 준하여 5호 시험편(A형 노치)으로 온도 23℃±2에서 표준시험을 실시하였고, -10℃±2에서 저온시험을 실시하였다. KS F5602 규격에 의하면 12.7kJ/M2 (표준)이상이고 4.9kJ/M2 (저온)이상이어야 합격이다.
시험예 2: 인장강도 및 신장률
인장강도 및 신장률 시험은 KS M3006법에 준하여 온도 23℃±2에서 시험을 실시하였다. KS F5602 규격에 의하면 인장강도는 36.8 MN/m2 이상이며 신장률은 30% 이상이어야 합격이다.
시험예 3: 선팽창계수
선팽창계수는 열기계분석기(TMA)를 이용하여 30∼80℃까지 5℃/min의 승온 속도로 측정하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창호재용 수지 조성물 및 이로부터 제조된 창호재 시편에 대한 물성평가시험 결과를 하기 표 3과 도 1에 나타내었다.
구분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
원료
평가
기준		 충격
강도		 3.2
mm		 67.4 53.4 44.8 41.8 39.7 47.7 65.2 61.3
6.4
mm		 58.6 46.5 37.6 35.7 33.1 40.2 57.1 52.9
인장강도 512 497.5 495.3 445 438 451.1 475.4 458.3
신장률 191 213 208 232 201 219 227 221
창호
평가
기준		 충격
강도		 23
℃		 43.4 41.4 39.4 36.6 26.9 37.2 39.3 36.1
-10
℃		 32.5 31.1 27.4 22.3 18.8 20.6 25.9 25.6
인장강도 41.5 40.1 39.3 37.1 35.6 36.4 38.1 37.7
신장률 118 95 93 71 78 70 72 86
선팽창계수
(㎛/m·℃)		 59 65 74 81 84 81 79 78
상기 표 3과 도 1에 나타난 것과 같이, 본 발명에 따른 창호재용 수지 조성물은 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C1)의 함량에 따라 물성의 차이를 보였으며, 특히, 폴리카보네이트 수지(A), 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(B), 및 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C1)의 함유량이 각각 40중량%, 30중량%, 및 30중량%인 실시예1의 수지 조성물로부터 제조된 창호재의 충격강도, 인장강도, 및 신장률이 각각 43.4kJ/M2, 41.5MN/m2, 118%로서 최대이고, 선팽창계수가 59㎛/m·℃로서 최소인 것으로 나타났다.
이에 대해, 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지(C1)를 포함하지 않는 비교예1~4의 수지 조성물로부터 제조된 창호재의 경우, 실시예 1~4 대비 전체적인 물성이 상대적으로 열화되는 것으로 나타났다.
상기 실시예 및 시험예를 통하여, 본 발명에 따른 창호재용 수지 조성물이 기계적 물성이 우수하고 선팽창계수가 낮은 창호재의 제조 원료로 사용될 수 있음을 확인하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물에 있어서,
    상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 폴리카보네이트 수지 40~95중량%;
    아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%; 및
    중량평균분자량(Mw)이 1,000,000~3,000,000인 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~30중량%를 포함하고,
    상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 폴리프로필렌글리콜 0.5~5중량부를 더 포함하는, 창호재용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 중량평균분자량(Mw)이 100,000~300,000인 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 1~50중량%를 더 포함하는, 창호재용 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5~5.0인, 창호재용 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A-폴리카보네이트 수지, 테트라메틸-폴리카보네이트 수지, 비스페놀-Z-폴리카보네이트 수지, 테트라브로머-폴리카보네이트 수지, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는, 창호재용 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 아크릴계 고무에 스티렌 및 아크릴로니트릴이 그라프트 중합된 공중합체 수지인, 창호재용 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 아크릴계 고무-스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지 전체 중량을 기준으로 상기 아크릴계 고무, 스티렌, 및 아크릴로니트릴의 조성이 각각 40~85중량%, 5~20중량%, 및 10~40중량%인, 창호재용 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 초고분자량 스티렌계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지는 방향족 비닐시안계단량체 및 스티렌계단량체로 이루어진 단량체 혼합물 100중량부에 대해, 다관능성 아크릴계 단량체 0.005~7중량부 및 다관능성 멀캡탄 0.01~6중량부가 중합된 비선형 구조의 공중합체 수지인, 창호재용 수지 조성물.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 난연제 5~30중량부, 안료 1~6중량부, 산화방지제 0.01~5중량부, 자외선흡수제 0.01~5중량부, 및 활제 0.3~5중량부를 더 포함하는, 창호재용 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 산화방지제는 폐놀계, 인계, 및 황에스테르계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는, 창호재용 수지 조성물.
  12. 삭제
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