KR101535943B1

KR101535943B1 - Pvc계 컴파운드 조성물

Info

Publication number: KR101535943B1
Application number: KR1020130152473A
Authority: KR
Inventors: 김지우; 백성협; 권혁칠; 이지형; 조상현; 현광헌
Original assignee: 한화케미칼 주식회사
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-07-10
Also published as: US20160272804A1; KR20150066877A; WO2015088164A1; US10208197B2; CN105764979A; CN105764979B

Abstract

본 발명은 폴리염화비닐(PVC)계 컴파운드 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 PVC 수지에 현탁중합으로 제조된 내부 가소성 PVC 공중합체를 혼합 사용함으로써 PVC 수지와의 상용성을 높여서 겔링 시간을 단축시키고, 압출 가공시 부하를 낮추어 동일 가공조건에서 생산량을 증대시키는 한편, 부분적으로 충격 보강제 대체 효과를 보이는 PVC계 컴파운드 조성물에 관한 것이다.

Description

PVC계 컴파운드 조성물{PVC-based compound composition}

본 발명은 창틀 및 창문 틀의 건축용 자재, 자동차 부품, 일반 및 수도관 파이프 등에 사용되는 폴리염화비닐(PVC)계 컴파운드 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 폴리염화비닐(이하, PVC) 수지는 생활 및 산업용 소재로 가장 널리 사용되고 있는 범용 수지로서 염화비닐 단량체 단독 또는 다양한 단량체들과 공중합하여 다양한 형태의 상업제품으로 사용되고 있다. 구체적인 PVC 수지의 용도로는 필름, 파이프, 창틀, 벽판, 마루재료, 옥외광고시트, 벽지, 커튼, 매트, 유아용 장난감등 경질 또는 연질 형태 등으로 사용되고 있다.

그러나, PVC 수지를 가공하기 위해서 반드시 필요한 개질제의 경우 PVC 수지와의 상용성 또는 경시변화에 따른 이행성 등이 문제가 되고 있다. 따라서 성형성이 우수하고, 비용(cost) 경쟁력을 갖춘 폴리염화비닐계 컴파운드 조성물 개발이 요구되고 있지만, 저온충격성, 가소제 이행성 등 여러 가지 문제로 인해 적용이 쉽지 않다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 미국등록특허 제6,031,047호에서는 아크릴 공중합체 고무계 코어/셀 충격조절제와 PVC의 강화된 내후성 혼합물을 제시하고 있으나, 공중합체와의 혼합물 제조시 다른 분말 또는 다른 출발 물질의 물리적 혼합물을 필요로 한다는 문제점이 있다.

또한 한국등록특허 제0964103호에서는 가공조제를 포함하는 아크릴계 충격보강제 및 이를 포함한 염화비닐 수지 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법은 추가로 개질제를 첨가해야 한다는 점에서 가격경쟁력이 떨어지고, 가공 부하가 상승하며 가소제 이행성에 대한 문제점이 여전히 남아있다. 이와 유사한 방법으로 한국등록특허 제0915484호에서는 탄화수소 고무 및 염소화 폴리에틸렌을 이용한 내충격성 경질 PVC조성물에 대해 개시하고 있으나, 앞서 밝혔듯이 추가 개질제 사용으로 인한 가격 경쟁력과 가소제 이행성에 대한 문제가 남아있다.

또한 한국공개특허 제10-2010-013008호에서는 현탁중합으로 제조된 PVC 코어에 유화중합으로 이루어진 코팅용 PVC 수지로 형성된 코어/셀구조의 PVC 분말과 자기가소성을 가지는 PVC 공중합체가 혼합된 것을 포함하는 PVC 컴파운드 조성물에 관한 것이 개시되어 있으나, 상기 방법은 수지에 내열성 가소제의 투입으로 인한 가격경쟁력에 대한 문제점이 여전히 남아있다.

이외에도 내점착성 및 충격강도 개선을 위해 비닐아세테이트 및 알킬아크릴레이트 그래프트 공중합체 등과 같은 염화비닐 그래프팅 공중합체와의 조성물도 개발되어 있으나, 모두 가공성 및 성형성이 좋지 않은 문제점이 있다.

또한 상기 방법은 PVC와는 전혀 성분이 다른 개질제를 사용함으로 인해, 주원료인 PVC와 상용성이 떨어지거나 가공부하를 높이는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 내부가소성이 있는 염화비닐계 공중합체를 사용함으로써 PVC 수지와의 상용성을 높이고 이를 통해 가공성을 향상시키면서 생산량을 증대할 수 있으며 이와 동시에 충격강도를 일정 부분 높일 수 있는 PVC계 컴파운드 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 PVC수지; 안정제; 및 코어에 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트 중합체를 가지고, 쉘에 폴리염화비닐 구조를 가지며, 전체 공중합체 수지 중량을 기준으로 공중합체 내 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트의 함량이 10 내지 50 중량%인, 코어-쉘 구조의 염화비닐계 공중합체 수지를 단독 또는 혼합 사용하는, 내부 가소성 PVC 공중합체;를 포함하는 것을 특징으로 하는, PVC계 컴파운드 조성물을 제공한다.

또한, 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 PVC수지 100 중량부에 대해, 1~50 중량부의 내부가소성 PVC계 공중합체 및 0.1~10 중량부의 안정제를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 내부가소성 PVC계 공중합체는 코어인 염화비닐-알킬아크릴레이트 중합체 85 내지 95 중량% 및 쉘인 폴리염화비닐 5 내지 15 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부가소성 PVC계 공중합체는 분말 상태로 평균입경 50 ~ 250㎛인 구형의 입자이며, 부피 비중이 0.3 내지 0.7 (g/cc)이며, A쇼어 경도가 80 내지 100일 수 있다.

또한 상기 조성물은 PVC수지 100 중량부에 대해, 1~50 중량부의 필러, 0.1~10 중량부의 충격보강제, 0.1~10 중량부의 가공조제, 0.1~30 중량부의 안료, 및 1~30중량부의 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 PVC계 컴파운드 조성물로부터 제조된 가공 제품을 제공한다.

상기 가공제품은 창틀, 파이프, 사이딩, 또는 이형압출물을 포함하는 경질제품; 또는 실사지, 필름 및 시트용 캘린더 또는 데코시트를 포함하는 연질제품;일 수 있다.

본 발명의 PVC계 컴파운드 조성물은 특정 내부가소성 PVC공중합체를 포함함으로써, 기존 필수적으로 사용하는 가소제, 가공조제 등을 사용하지 않거나 그 양을 줄이면서 겔링 시간의 단축과 압출 부하 감소 및 가공특성을 유지 혹은 높임으로 인해 동일 가공 온도조건에서 생산량 증대와 에너지 절감효과를 가져올 수 있다. 또한, 본 발명은 상용성이 우수하여 추가적인 개질제 사용이 적으며 이행성 또한 줄일 수 있다. 특히, 본 발명은 기존 충격보강 효과를 위해 사용하던 고가의 충격보강제를 일부 대체 적용함으로써 원가경쟁력을 크게 높일 수 있다.

도 1은 실시예 6 내지 8 및 비교예 6의 충격강도 및 인장강도 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 6 내지 8 및 비교예 6의 경도와 연신율 결과를 나타낸 것이다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

종래의 PVC계 컴파운드 조성물이 가공성 및 성형성을 부여하기 위해 가소제를 포함한 가공조제 등 개질제를 사용하고, 충격강도 보강을 위해 충격보강제를 사용하였다. 하지만, 종래 방법은 비용이 상승하여 비경제적이고 또한 가공성과 성형성 문제가 여전히 내포되어 있는 문제가 있었다.

이에 반해, 본 발명은 PVC 수지에 현탁중합으로 제조된 내부가소성 염화비닐계 공중합체 수지를 사용함으로써, PVC계 컴파운드 조성물에 일반적으로 사용하던 가공조제 또는 충격보강제의 사용량을 줄이거나 궁극적으로 사용하지 않음으로써 기존 컴파운드 조성물 대비 부원료의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있는 PVC계 컴파운드 조성물을 제공함을 특징으로 한다.

상기 내부가소성 PVC 공중합체는 PVC 수지와의 상용성이 우수하여 PVC의 겔링성을 향상시키고, 겔링 시간을 단축시키는 효과를 제공한다. 따라서, 본 발명은 기존 개질제나 충각보강제, 가소제 등의 사용 없이도 우수한 가공성과 성형성은 물론, 상용성과 비용 절감 효과를 부여할 수 있다.

이러한 발명의 일 구현예에 따라, PVC수지; 안정제; 및 코어에 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트중합체를 가지고, 쉘에 폴리염화비닐 구조를 가지며, 전체 공중합체 수지 중량을 기준으로 공중합체 내 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트의 함량이 10 내지 50 중량%인, 코어-쉘 구조의 염화비닐계 공중합체 수지를 단독 또는 혼합 사용하는, 내부 가소성 PVC 공중합체;를 포함하는 것을 특징으로 하는, PVC계 컴파운드 조성물이 제공된다.

또한, 필요에 따라, 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 필러, 충격보강제, 가공조제, 안료 및 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 PVC수지, 안정제 및 내부가소성 PVC 공중합체를 포함하고, 여기에 충격보강제, 안정제, 필러 등이 혼합된 PVC계 컴파운드 조성물을 제공할 수 있다.

그러면, 본 발명의 PVC계 컴파운드 조성물의 성분에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 특정 내부가소성 PVC 공중합체를 사용함으로써 겔링 시간(gelling time) 단축, 압출부하감소, 저온 압출 가공 및 생산성 향상에 기여할 수 있다.

또한, 상기 내부가소성 PVC 공중합체는 일반적인 가공조제와 달리 겔링 시간이 단축되어도 압출 부하가 상승하지 않아 가공이 용이하고 에너지 절감 효과가 있다. 그리고, 상기 내부가소성 PVC 공중합체는 겔링성이 우수하고 겔링시간이 단축됨으로써 기존보다 가공온도를 낮출 수 있는 장점이 있을 뿐 아니라, 압출부하가 감소되어 기존보다 압출 생산성을 높일 수 있다.

상기 특정 PVC 공중합체 수지는 일부 충격강도 보강 효과와 가공 조제 특성을 띤다. 다만, 경우에 따라서는 PVC계 컴파운드 조성물에 충격보강제 및 가공 조제를 추가로 사용하여 충격 강도를 더욱 향상시킬 수도 있다. 따라서, 상기 내부가소성 PVC 공중합체를 포함하는 조성물을 이용할 경우, 고가의 충격보강제와 가공조제를 대체할 수 있어 배합 원가 절감이 가능하고, 우수한 가공성으로 생산성이 향상되어 완제품의 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 신제품으로 활용가치가 높을 것으로 기대된다.

상기 내부가소성 PVC 공중합체는 코어에 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트중합체를 가지고, 쉘에 폴리염화비닐 구조를 가지며, 전체 공중합체 수지 중량을 기준으로 공중합체 내 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트의 함량이 10 내지 50 중량%인, 코어-쉘 구조의 염화비닐계 공중합체 수지이다.

구체적으로, 상기 내부가소성 PVC 공중합체는 제조된 입자의 형태가 내부에 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트공중합체를 코어로 하고 그 주위를 폴리염화비닐입자가 쉘 구조로 둘러싸고 있는 형태를 포함한다.

또한, 상기 내부가소성 PVC계 공중합체는 코어인 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트중합체 85 내지 95 중량% 및 쉘인 폴리염화비닐 5 내지 15 중량%를 포함할 수 있다.

상기 내부가소성 PVC계 공중합체는 각 단량체를 이용하여 현탁 중합으로 제조된 것으로서, 바람직하게 (a) 염화비닐 단량체 및 알킬아크릴레이트 단량체의 총합 100 중량부에 대해, 현탁제 0.09 내지 0.6 중량부 및 개시제 0.05 내지 0.15 중량부를 혼합하고, 중합온도 40 내지 60℃에서 반응을 개시하는 단계; 및 (b) 상기 염화비닐과 부틸 아크릴레이트 단량체의 총합 100 중량부에 대해 알킬아크릴레이트 단량체 5 내지 43 중량부를 3 내지 7 시간 동안 상기 (a)단계의 중합 반응물에 연속 또는 비연속적으로 분할 투입하고 중합온도 45℃ 내지 70℃에서 현탁 중합하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 (a)단계는 코어인 염화비닐-알킬아크릴레이트 공중합체를 제공하기 위한 반응 개시 단계이며, 이러한 공중합을 위해 사용되는 초기 반응 혼합물은 염화비닐 단량체, 현탁제 및 개시제를 포함한다. 바람직하게, 본 발명에서는 상기 현탁제 및 개시제를 2종 이상 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서는 필요에 따라 이 분야에 잘 알려진 첨가제를 추가로 사용할 수 있으며, 예를 들면 소포제, 완충제, 안정제 등을 사용 가능하다.

상기 (b)단계는 상기 개시 반응 이후, 알킬아크릴레이트 단량체를 연속 또는 비연속으로 일정량 분할 첨가함으로써, 코어인 염화비닐-알킬아크릴레이트 공중합체의 구조가 완성되며, 동시에 코어 외부에 쉘 구조로 폴리염화비닐이 형성되는 단계이다.

이때, 상기 (b)단계에서 사용되는 알킬아크릴레이트 단량체는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 가질 수 있다. 또한 가장 바람직한 일례를 들면, 상기 알킬아크릴레이트 단량체는 부틸아크릴레이트일 수 있다.

따라서, 상기 코어인 염화비닐-알킬아크릴레이트 공중합체는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트 공중합체일 수 있으며, 가장 바람직하게 염화비닐-부틸아크릴레이트 공중합체일 수 있다.

또한, 상기 현탁제는 검화도 60 내지 80%의 폴리비닐알코올계, 셀룰로오스계 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 제1 현탁제; 및 검화도 30 내지 50%의 폴리비닐알코올계, 20 내지 40%로 하이드록실화된 셀룰로오스계 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 제2 현탁제;의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한 상기 현탁제는 검화도 50 내지 80%의 폴리비닐알코올계, 셀룰로오스계 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 제1 현탁제를 포함할 수 있다.

상기 개시제는 퍼옥사이드 계열 중합개시제 및 아조계 계열 중합개시제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게 2종 이상을 사용한다. 구체적으로 상기 개시제는 저온 및 고온 개시제를 사용할 수 있다.

이러한 본 발명의 PVC계 컴파운드 조성물은 PVC 수지 100 중량부에 대해 특정 내부가소성 PVC 공중합체 1 내지 50 중량부와 일정량의 부원료로 이루어진다.

구체적으로, 상기 내부가소성 PVC 공중합체는 상기 PVC수지 100 중량부에 대해, 1 내지 50 중량부로 사용하고, 혹은 2 내지 40 중량부, 혹은 3 내지 20 중량부로 사용함이 바람직하다. 상기 내부가소성 PVC 공중합체의 함량이 1 중량부 미만이면 가공성과 물성 개선의 효과가 매우 적게 나타나는 문제가 있고, 50 중량부를 초과하면 연질화 특성이 진행되어 원래 제품의 고유 물성이 변경되는 문제가 있다.

상기 안정제는 PVC계 컴파운드 조성물의 안정성 향상을 위해 사용한다. 상기 안정제는 칼슘, 아연, 주석, 마그네슘, 나트륨 및 칼륨과 같은 금속의 무기염 및 유기염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 안정제의 바람직한 예를 들면, 스테아르산 칼슘, 스테아르산나트륨, 스테아르산 칼륨, 스테아르산 아연, 스테아르산 마그네슘, 스테아르산 주석 및 상기 금속염들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 PVC계 컴파운드 조성물은 필러, 충격보강제, 가공조제, 안료, 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 한정되지 않고, 이 분야에 잘 알려진 방법에 사용 가능하다. 다만, 본 발명은 가공조제 및 가소제의 사용량을 기존보다 더 적게 사용한다.

예를 들어, 상기 조성물은 PVC수지 100 중량부에 대해, 1~50 중량부의 필러, 0.1~10 중량부의 충격보강제, 0.1~10 중량부의 가공조제, 0.1~30 중량부의 안료, 및 1~30중량부의 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

이때, 발명의 일 구현예에 따라, 상기 PVC계 컴파운드 조성물에 필러, 충격보강제, 가공조제 및 안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 경우 이러한 조성물은 경질 제품의 가공에 사용 가능하다.

또한, 상기 PVC계 컴파운드 조성물에 필러, 충격보강제, 가공조제, 안료 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 경우에는, 이러한 조성물은 연질 제품의 가공에 사용 가능하다.

상기 필러는 무기 충전제 또는 유기 충전제가 모두 사용 가능하다. 상기 무기 충전제의 예를 들면, 카올린, 활석, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 클레이, 실리카 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 필러는 0.1마이크로 내지 10마이크로의 평균입경을 갖는 분말을 사용함이 바람직하다.

상기 충격보강제는 아크릴계, MBS(Methyl Methacrylate- Butadiene Styrene)계 및 CPE (Chlorinated Polyethylene)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 가공조제는 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트, 스타이렌/메타아크릴레이트 공중합체, 아크릴로나이트릴/부타디엔/스티렌 공중합체, 스타이렌/아크릴로나이트릴 공중합체 및 폴리알파메틸스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 안료는 이 분야에 잘 알려진 유기 및 무기 안료나 토너 등을 사용 가능하고, 예를 들어 상기 안료는 카본블랙, 티타늄다이옥사이드 및 금석계 토너로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 가소제는 프탈레이트계 또는 비프탈레이트계 가소제 등을 사용 가능하고, 그 종류가 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 프탈레이트계 가소제는 디부틸프탈레이트(DBP), 디옥틸 프탈레이트(DOP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP, Di-isononyl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(DIDP, Di-isodecyl phthalate), 부틸 벤질 프탈레이트(BBP, Butyl benzyl phthalate) 등이 있으며, 이 중에서 선택된 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 비프탈레이트계 가소제는 다이옥틸텔레프탈레이트(DOTP, Di-octyl Telephthalate), 다이옥틸아디페이트(DOA, Di-octyl adipate), 트리옥틸트리멜리테이트(TOTM, Tri-octyl trimellitate), 아세틸트리부틸시트레이트(ATBC, Acetyl tributyl citrate) 및 1,2-사이크로헥산 디카복실릭에시드 디이소노닐 에스터(DINCH, 1,2-Cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 상술한 PVC계 컴파운드 조성물로부터 제조된 가공 제품이 제공된다.

상기 가공제품은 창틀, 파이프, 사이딩 또는 이형압출물을 포함하는 경질제품; 또는 실사지, 필름 및 시트용 캘린더 또는 데코시트를 포함하는 연질제품;일 수 있다.

구체적으로 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 창틀, 파이프, 사이딩과 같은 압출 profile에 주로 사용할 수 있다. 또한 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 경질 압출 profile분야뿐만 아니라 데코시트나 인쇄지와 같은 연질 배합 조성물에도 사용이 가능하다.

또한 본 발명의 조성물은 특히 상용성 및 가공성이 우수하여 가공온도를 낮출 수 있는 장점이 있고 가공성 향상을 위한 개질제 사용량을 줄일 수 있다. 다른 한편으로는 저온 충격성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 PVC계 컴파운드 조성물은 다양한 가공 제품에 유용하게 사용이 가능하다.

본 발명의 가공 제품의 바람직한 일 례에 있어서, 경질 제품을 제조하는 경우 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 PVC수지 100 중량부에 대해 1~50 중량부의 내부가소성 PVC공중합체, 0.1~10 중량부의 안정제, 0~50 중량부의 필러, 0~10 중량부의 충격보강제, 0~10 중량부의 가공조제 및 0~30 중량부의 안료를 포함할 수 있다.

또한 연질 제품을 제조하는 경우 상기 PVC계 컴파운드 조성물은 PVC수지 100중량부에 대해 1~50 중량부의 내부가소성 PVC공중합체, 0.1~10 중량부의 안정제, 0~50 중량부의 필러, 0~10 중량부의 충격보강제, 0~10 중량부의 가공조제, 0~30중량부의 안료 및 5~50중량부의 가소제를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성과 함량으로, 각각 실시예 및 비교예의 창틀 조성물을 제조하였다. (단위: 중량부)

이후, 실시예 및 비교예에 대하여, 다음 방법으로 물성을 측정하였고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

겔링시간, 최대토크, 안정화토크는 브라벤더 믹서(Brabender Plastomill)를 사용하여 57g의 배합물을 160℃, 30rpm 조건에서 측정하였다.

인장강도는 KS M3006 규격을 기준으로 측정하였다.

저온낙추시험은 KS F5602 규격을 기준으로 측정하였다.

압출부하시험과 압출량은 브라벤더 단축 압출기(Brabender Extruder, 19mm)를 사용하여 170~200℃, 50rpm 조건에서 측정하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
PVC	100	100	100	100	100	100
안정제	6	5	5	6	5	5
안료	1.2	3	3	1.2	3	3
아크릴충격보강제	-	-	2	4	3.6	4
CPE	6	4	3	6	2.4	3
가공조제	1	-	-	2	X	X
필러	15	10	10	12	10	10
내부가소성 염화비닐계 공중합체	8	6	4	-	-	-
겔링시간(sec)	146	214	196	170	422	418
최대토크(Nm)	37	32	41	45	37	45
안정화토크(Nm)	36	35	39	41	38	43
인장강도(㎏/㎠)	453	388	421	456	378	407
저온낙추충격	비파괴	비파괴	비파괴	비파괴	비파괴	비파괴
압출 부하(Amp.)	70	54	30	79	58	32
압출량(m/min)	1.8	2.9	2.1	1.5	2.2	1.9

주)

*PVC: 염화비닐수지(Polyvinylchloride, P-1000, 한화케미칼(Mw: 100,000~120,000)

*안정제: Pb계 안정제, LDF-340, 레오케미칼

*안료: 지당(TiO₂, R-902, 듀폰)

*아크릴충격보강제: KM-334, 다우케미칼)

*CPE: Chlorinated Polyethylene, (CPE135A, 외이펑)

*가공조제: K-125 (다우케미칼)

*필러: 탄산칼슘(옴야 1T, 옴야)

*내부가소성 염화비닐계 공중합체: 코어에 염화비닐-부틸아크릴레이트중합체를 가지고, 쉘에 폴리염화비닐 구조를 가지며, 전체 공중합체 수지 중량을 기준으로 공중합체 내 부틸아크릴레이트의 함량이 40 중량%인, 하기 표 2 및 도 1의 물성을 갖는 코어-쉘 구조의 염화비닐계 공중합체 수지 분말 사용

항목	시험방법	단위	시험조건	규격
입도	HCC	%	32 mesh pass	100
겉보기비중	ASTM D1895-90	g/㎤	-	0.55 이하
평균입경	HCC	㎛	-	100~150
휘발분	ASTM D3030-90	%	105℃x1hr	Max 0.5

상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 창틀 조성물에 있어서 실시예 1은 비교예 1에 대해 내부가소성 염화비닐계 공중합체를 사용할 경우 가공조제를 사용하지 않았음에도 불구하고 겔링타임이 단축되고 겔링 부하가 낮아져 압출할 때 압출기에 걸리는 압출 부하가 감소하게 된다. 이로 인해 동일 온도 조건에서 압출기screw의 교반속도(rpm)을 증가시킬 수 있으므로 압출량이 늘어나 생산량 증대 효과를 가져 올 수 있다. 또한 아크릴 충격보강제를 50% 절감해도 저온 낙추 충격은 비파괴 수준으로 나오며 인장강도가 동등 수준으로 유지되거나 소폭 증가하는 특성이 있다.

실시예 2는 비교예 2에 대해 염화비닐 공중합체를 사용했을 경우 가공조제 없이도 겔링타임이 빨라져 겔링부하가 낮아지고, 압출기의 압출 부하는 줄어들고 이로 인해 생산량 증대 효과를 가져오는 특징이 있다.

실시예 3은 비교예 3에 대해 내부가소성 염화비닐 공중합체를 사용했을 경우 아크릴 충격보강제를 50% 절감해도 저온충격성은 유지되며 동시에 가공조제를 사용하지 않고도 겔링타임을 빠르게 해주어 생산량 증대 효과를 기대할 수 있다.

[실시예 4 내지 5 및 비교예 4 내지 5]

하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조성과 함량으로, 각각 실시예 및 비교예의 파이프 조성물을 제조하였다. (단위: 중량부)

상술한 바와 동일한 방법으로, 겔링 시간 등의 물성을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

	실시예4	실시예5	비교예4	비교예5
PVC	100	100	100	100
안정제	5.6	4	5.6	4
필러	1.7	12.5	1.7	12.5
안료	3	3	3	3
아크릴 충격보강제	6.8	1	7.8	2
CPE	-	2	2.2	3
가공조제	-	-	-	1
내부가소성 염화비닐계 공중합체	6	6	-	-
겔링 시간(sec)	140	140	104	272
최대토크(Nm)	29	46	32	50
안정화토크(Nm)	29	39	30	42
인장강도(㎏/㎠)	447	439	417	443
충격강도(㎏㎝/㎝)	44	20	39	21

주)

*안정제: Pb계 안정제, SKP-300, 선경

*안료: 지당(TiO2, R-902, 듀폰)

*아크릴충격보강제: KM-334, 다우케미칼)

*CPE: Chlorinated Polyethylene, (CPE135A, 외이펑)

*가공조제: K-125 (다우케미칼)

*필러: 탄산칼슘(옴야 1T, 옴야)

*내부가소성 염화비닐계 공중합체: 실시예 1과 동일한 물질

상기 표 3의 결과를 보면, 파이프 조성물에 있어서 실시예 4는 비교예 4 대비 겔링타임은 늦어지지만 최대 토크와 안정화 토크 값이 줄어들고 충격강도가 증가하는 특징을 보인다.

사이딩 조성물인 실시예 5는 비교예 5 대비 내부가소성 염화비닐계 공중합체를 사용할 경우 가공조제를 사용 하지 않아도 겔링타임이 줄어들며 최대 토크와 안정화 토크도 동시에 감소함으로써 생산량 증대 효과를 꾀 할 수 있으며 아크릴과 CPE충격보강제를 줄여도 인장과 충격강도가 유지된다.

[실시예 6 내지 8 및 비교예 6]

하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조성과 함량으로, 각각 실시예 및 비교예의 연질인 데코시트 조성물을 제조하였다. (단위: 중량부)

상술한 바와 동일한 방법으로, 겔링 시간 등의 물성을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 또한 내부가소성 PVC 공중합체 사용에 따른 실시예 6 내지 8 및 비교예 6의 충격강도 및 인장강도 결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 실시예 6 내지 8 및 비교예 6의 경도 및 연신율 결과를 도 3에 나타내었다.

	실시예6	실시예7	실시예8	비교예6
PVC	100	100	100	100
안정제	3	3	3	3
필러	5	5	5	5
안료	5	5	5	5
가소제	-	5	10	15
내부가소성 염화비닐계 공중합체	15	10	5	-
겔링타임(sec)	36	40	28	172
안정화토크(Nm)	48	49	49	47
인장강도(㎏/㎠)	347	363	382	309
충격강도(㎏㎝/㎝)	20	15	14	8
경도(shore-D)	80.8	81.2	80.7	78.2
VSP(℃, 1kg)	83.6	76.3	72.1	71.5
내후성 (YI, 300hr)	21.31	23.54	30.7	29.41

주)

*안정제: Ba/Zn계 안정제, BZ-150T, 송원케미칼

*안료: 지당(TiO2, R-902, 듀폰)

*아크릴충격보강제: KM-334, 다우케미칼)

*필러: 탄산칼슘(옴야 1T, 옴야)

*가소제: DOP, 한화케미칼

*내부가소성 염화비닐계 공중합체: 실시예 1과 동일한 물질

상기 표 4와 도 1 내지 2의 결과에서 보면, 데코시트 조성물에 있어서 실시예 6~8은 내부가소성 염화비닐계 공중합체의 중량별 첨가량에 따라 비교예 6에 비해 겔링시간에서 급속도로 단축효과가 있으며, 또한 내부가소성 염화비닐계 공중합체의 함량에 따라 안정화 토크와 인장강도는 유지되고 충격강도는 증가되는 특성이 있음을 확인하였다. 그리고, 가소제와 내부 가소성 PVC 공중합체 함량에 따라 경도가 유지되었다.

Claims

PVC수지;
안정제; 및
코어에 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트중합체를 가지고, 쉘에 폴리염화비닐을 가지며, 전체 공중합체 수지 중량을 기준으로 공중합체 내 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트의 함량이 10 내지 50 중량%인, 코어-쉘 구조의 염화비닐계 공중합체 수지를 단독 또는 혼합 사용하는, 내부 가소성 PVC 공중합체;
를 포함하고,
상기 내부가소성 PVC 공중합체는 분말 상태로 평균입경 50 ~ 250㎛인 구형의 입자이며, 부피 비중이 0.3 내지 0.7 (g/cc)이며, A쇼어 경도가 80 내지 100인 것을 특징으로 하는, PVC계 컴파운드 조성물.
제1항에 있어서, PVC수지 100 중량부에 대해, 1~50 중량부의 내부가소성 PVC 공중합체 및 0.1~10 중량부의 안정제를 포함하는, PVC계 컴파운드 조성물.
제1항에 있어서, 상기 내부가소성 PVC 공중합체는 코어인 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 염화비닐-알킬아크릴레이트중합체 85 내지 95 중량% 및 쉘인 폴리염화비닐 5 내지 15 중량%를 포함하는, PVC계 컴파운드 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
PVC수지 100 중량부에 대해, 1~50 중량부의 필러, 0.1~10 중량부의 충격보강제, 0.1~10 중량부의 가공조제, 0.1~30 중량부의 안료, 및 1~30 중량부의 가소제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는, PVC계 컴파운드 조성물.
제1항에 있어서, 상기 PVC수지는 중합도 700~1700의 수지를 단독 또는 혼합 사용하는, PVC계 컴파운드 조성물.
제5항에 있어서, 상기 필러는, 카올린, 활석, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 클레이, 실리카 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, PVC계 컴파운드 조성물.
제5항에 있어서, 상기 충격보강제는 아크릴계, MBS(Methyl Methacrylate- Butadiene Styrene)계 및 CPE (Chlorinated Polyethylene)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, PVC계 컴파운드 조성물.
제1항 내지 제3항, 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 PVC계 컴파운드 조성물로부터 제조된 가공 제품.
제9항에 있어서,
창틀, 파이프, 사이딩, 이형압출물, 실사지, 필름용 캘린더, 시트용 캘린더 또는 데코시트를 포함하는 가공제품.