KR101839483B1 - 열안정성이 우수한 창호재용 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해, 폴리프로필렌글리콜 0.5 내지 5중량부, 및 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체 0.1 내지 5중량부를 포함하는 창호재용 수지 조성물을 제공한다.

Description

열안정성이 우수한 창호재용 수지 조성물{RESIN COMPOSITON FOR WINDOW PROFILE HAVING EXCELLENT THERMAL STABILITY}
본 발명은 열안정성이 우수한 창호재용 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내가수분해제를 포함하여 내가수분해성 및 열안정성이 향상되어 압출가공성 및 재활용성이 우수한 창호재용 수지 조성물에 관한 것이다.
종래 창호재용 수지로는 단열성, 기밀성, 방음성, 내풍압성, 및 내결소성 등의 장점이 있는 폴리염화비닐(PVC) 수지가 널리 사용되어 왔다. 다만, 폴리염화비닐(PVC) 수지는 압출 가공시 또는 화재시 환경유해물질인 다이옥신 및 유독성의 염소가스가 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 원인으로 지적되고 있다. 또한, 폴리염화비닐(PVC) 수지는 열안정성이 낮아 창호재로 압출되는 과정에서 변색이 일어나 재활용이 어려운 문제가 있다.
이에 대해, 종래 폴리염화비닐(PVC) 수지 또는 비닐시안계-공액디엔계-스티렌계(ABS계) 수지의 문제점을 개선하기 위한 친환경 건축자재의 개발이 진행 중이다.
관련하여, 대한민국등록특허 제 10-0823497호는 폴리카보네이트 수지, 아크릴계단량체-방향족비닐계단량체-비닐시안계단량체의 삼원공중합체 및 분자량 분포가 넓은 방향족비닐계-아크릴로니트릴 공중합체로 이루어진 프로파일용 수지 조성물에 관한 것으로서, 종래 폴리염화비닐(PVC) 수지에 의한 환경 유해성을 해소하고 재활용성을 높이고자 하였다.
이러한 수지들은 기존 폴리염화비닐(PVC) 수지에서 발생되는 오염물질이 생성되지 않아, 환경적인 문제를 해결할 수 있으나, 폴리카보네이트와 같은 수지는 에스테르기가 있기 때문에 수분과 열에 매우 취약한 문제가 있다. 예를 들어, 습도가 매우 낮은 환경에서도 고온 또는 장시간 열에 노출되면 쉽게 수지가 분해되어 저분자 물질이 생성되면서 제품 표면에 결함이 발생할 수 있고, 압출 금형에 수지 조성물이 잔류하여 금형의 유지 및 보수가 어려운 문제가 있다.
또한, 대한민국등록특허 제10-1528196호는 폴리카보네이트 수지, 아크릴계고무-방향족비닐계단량체-비닐시안계단량체 공중합체 수지, 초고분자량 방향족비닐계단량체-비닐시안계단량체 공중합체수지 조성물에 폴리프로필렌글리콜을 포함하는 창호재용 수지 조성물을 개시하여, 이를 통해 창호재용 수지 조성물의 치수안정성 및 작업성을 개선하고자 하였으나, 여전히 수지 조성물의 가공안전성과 가공효율을 제고하면서 동시에 수지 조성물의 기계적 물성을 유지 또는 향상시키는데 한계가 있다.
따라서, 창호재용 수지 조성물로서 적합한 물성과 치수안정성을 확보함과 동시에 가공효율을 향상시킬 수 있는 수지 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
[특허문헌 0001] 대한민국등록특허 제10-0823497호 [특허문헌 0002] 대한민국등록특허 제10-1528196호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 재활용이 용이하며, 기계적 물성, 가공성뿐만 아니라 고온 또는 장시간 열 노출에 대한 열안정성과 내가수분해성이 우수한 창호재용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해, 폴리프로필렌글리콜 0.5 내지 5중량부, 및 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체 0.1 내지 5중량부를 포함하는 창호재용 수지 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물이 ASA 그라프트 공중합체 1 내지 50중량%, 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000 내지 3,000,000인 제1 SAN 공중합체 1 내지 30중량%, 및 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 300,000인 제2 SAN 공중합체 1 내지 60중량%, 및 잔량의 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 ASA 그라프트 공중합체가 아크릴계 고무 40 내지 85중량%, 방향족비닐계 단량체 5 내지 20중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 SAN 공중합체가 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트 5 내지 35중량%, 방향족비닐계 단량체 35 내지 65중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 SAN 공중합체의 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5 내지 5.0일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 200,000일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트가 비스페놀-A-폴리카보네이트, 테트라메틸-폴리카보네이트, 비스페놀-Z-폴리카보네이트, 테트라브로모-폴리카보네이트, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량(Mw)이 1,000 내지 8,000일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체가 방향족비닐계 단량체와 비닐시안계 단량체 100중량부, 및 에폭시기를 가지는 비닐계 단량체 1 내지 10중량부의 공중합체일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에폭시기를 가지는 비닐계 단량체가 에폭시알킬아크릴레이트, 알릴글리시딜에스테르, 아릴글리시딜에스테르, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 부타디엔 모노옥사이드, 비닐글리시딜에테르, 및 글리시딜이타코네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 창호재용 수지 조성물이 안료, 산화방지제, 자외선흡수제, 및 활제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창호재용 수지 조성물은 열가소성 수지 조성물과 내가수분해 기능을 가지는 에폭시기 함유 비닐계 공중합체를 포함함으로써, 이로부터 제조된 창호재의 고온 또는 장시간 열 노출에 대한 열안정성과 내가수분해성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트, ASA 그라프트 공중합체, 및 분자량이 상이한 이종 SAN 공중합체를 포함함으로써, 이로부터 제조된 창호재의 친환경성, 기계적 물성, 및 가공안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
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.
본 발명의 일 측면은, 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해, 폴리프로필렌글리콜 0.5 내지 5중량부, 및 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체 0.1 내지 5중량부를 포함하는 창호재용 수지 조성물을 제공한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 ASA 그라프트 공중합체, 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000 내지 3,000,000인 제1 SAN 공중합체, 및 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 300,000인 제2 SAN 공중합체, 및 잔량의 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
ASA 그라프트 공중합체
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로 ASA 그라프트 공중합체 1 내지 50중량%를 포함할 수 있다. 상기 ASA 그라프트 공중합체의 함량이 1중량% 미만이면 장기 내후성이 저하되어 불필요한 변색이 발생할 수 있고, 50중량% 초과이면 가공 시 창호재의 외관 특성의 저하될 수 있다.
상기 ASA 그라프트 공중합체는 통상의 유화중합에 의해 제조될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, “유화중합”은 유용성 단량체를 계면활성제에 의해 수중에서 유화시켜, 수용성 개시제를 사용하여 중합시키는 방법을 의미한다. 구체적으로, 상기 먼저 아크릴계 단량체, 예를 들어, 부틸아크릴레이트를 중합하여 아크릴계 고무 라텍스를 제조한 후, 방향족비닐계 및 비닐시안계 단량체를 그라프트 중합하여 제조될 수 있다.
상기 ASA(아크릴계 고무-방향족비닐계-비닐시안계) 공중합체는, 통상의 ABS(비닐시안계-공액디엔계-방향족비닐계) 공중합체에서 충격 보강용으로 사용되는 폴리부타디엔 대신 이중 결합이 없는 아크릴계 고무를 사용함으로써 내후 열화가 일어나기 어려운 분자 구조를 가지므로, 상기 ABS 공중합체에 비해 내후성이 개선되어 장시간에 걸친 옥외 사용 시에도 수지의 특성 및 창호의 외관 변화가 현저히 감소될 수 있다. 또한, 별도의 도장 공정이 없이 원료의 착색만으로도 우수한 외관 특성을 나타낼 수 있다.
상기 아크릴계 고무는 아크릴계 단량체가 중합된 고무로서, 상기 아크릴계 단량체는 탄소수가 2~8개인 알킬아크릴레이트일 수 있고, 바람직하게는 부틸아크릴레이트 또는 에틸헥실아크릴레이트일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 부틸아크릴레이트일 수 있다. 또한, 상기 아크릴계 고무는 상기 아크릴계 단량체와 이와 공중합 가능한 불포화기를 가지는 단량체가 공중합된 것일 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.
상기 ASA 그라프트 공중합체 중 상기 아크릴계 고무의 함량은 30중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이상, 더 바람직하게는 40 내지 85중량%일 수 있다. 즉, 상기 ASA 그라프트 공중합체는 아크릴계 고무 40 내지 85중량%, 방향족비닐계 단량체 5 내지 20중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체일 수 있다.
상기 방향족비닐계 단량체는 스티렌, 알파-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는 스티렌일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 비닐시안계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 바람직하게는 아크릴로니트릴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 아크릴계 고무가 부타디엔계 고무를 포함하는 경우, 상기 부타디엔계 고무의 함량은 상기 ASA 그라프트 공중합체의 전체 중량을 기준으로 15중량% 미만일 수 있다. 한편, 상기 ASA 그라프트 공중합체는 기계적 물성과 외관 물성을 향상시키기 위해 0.05∼4㎛의 입경을 가질 수 있다.
제1 SAN 공중합체
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로 제1 SAN 공중합체 1 내지 30중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%를 포함할 수 있다. 상기 제1 SAN 공중합체의 함량이 1중량% 미만이면 선팽창계수 감소 효과가 경감될 수 있고, 30중량% 초과이면 신장률, 충격강도와 같은 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 제1 SAN(방향족비닐계-비닐시안계) 공중합체는 방향족비닐계 단량체와 비닐시안계 단량체를 유화중합, 괴상중합, 또는 현탁중합하여 제조될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "괴상중합"은 용제가 없는 상태에서 단위체 또는 단량체만을 중합시키는 방법을 의미하는 것으로서, 벌크중합이라고도 한다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어, "현탁중합"은 물에 녹지 않는 단량체를 지름 0.1~5mm 정도의 기름 방울로 수중에 분산시켜 중합시키는 방법을 의미한다.
상기 제1 SAN 공중합체의 중량평균분자량(Mw)은 1,000,000 내지 3,000,000일 수 있다. 상기 제1 SAN 공중합체의 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000 미만이면 내충격성이 저하될 수 있고, 3,000,000 초과이면 핀-홀(pin-hole)이 발생할 수 있다.
상기 제1 SAN 공중합체는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트 5 내지 35중량%, 방향족비닐계 단량체 35 내지 65중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체일 수 있다. 상기 방향족비닐계 및 비닐시안계 단량체의 종류에 대해서는 전술한 것과 같다. 상기 제1 SAN 공중합체의 조성이 상기 범위를 벗어나면 수지의 열안정성과 기계적 물성이 저하될 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 상기 제1 SAN 공중합체가 방향족비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체 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 제조 시 겔화 반응이 진행되어 시트 성형 시 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 있고, 상기 다관능성 멀캡탄은 상기 방향족비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체로 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 공중합체를 중합하기 어렵고, 6중량부 초과이면 잔존하는 다관능성 멀캡탄이 조성물의 안정성을 저해할 수 있다.
제2 SAN 공중합체
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로 제2 SAN 공중합체 1 내지 60중량%, 바람직하게는 5 내지 40중량%를 포함할 수 있다. 상기 제2 SAN 공중합체의 함량이 1중량% 미만이면 낮은 온도(PVC압출기)에서 압출 시 수지의 분산성이 저하되어 외관 불량이 발생할 수 있고, 60중량% 초과이면 신장률, 충격강도와 같은 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 제2 SAN(방향족비닐계-비닐시안계) 공중합체는 방향족비닐계 단량체와 비닐시안계 단량체를 유화중합, 괴상중합, 또는 현탁중합하여 제조될 수 있다. 상기 제2 SAN 공중합체를 이루는 방향족비닐계 및 비닐시안계 단량체의 종류에 대해서는 전술한 것과 같다.
상기 제2 SAN 공중합체의 중량평균분자량(Mw)은 상기 제1 SAN 공중합체보다 작을 수 있고, 예를 들어, 100,000 내지 300,000일 수 있으며, 바람직하게는 150,000 내지 300,000일 수 있다. 상기 제2 SAN 공중합체의 중량평균분자량(Mw)이 상기 범위를 벗어나면 최종 제품의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 제2 SAN 공중합체로는 상기 열가소성 수지 조성물에 포함된 폴리카보네이트, ASA 그라프트 공중합체의 혼련성과 압출 가공성을 고려하여 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5~5.0인 것을 사용할 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 분자량 분포가 2.5 내지 5.0인 경우, 통상의 PVC 압출 조건, 즉, 상대적으로 낮은 온도에서 압출 가공할 수 있고, 압출 후 제품의 형상을 유지하기 위해 냉각수를 이용한 캘리브레이션 조건 하에서 압출 가공할 수 있으며, 제품의 외관 물성을 현저히 향상시킬 수 있다. 일반적으로 수지의 분자량 분포가 넓은 경우 저분자량 수지가 표면에서 낮은 온도에서 용융될 수 있어 제품의 평활성이 향상될 수 있고, 고분자량 수지가 제품에 필요한 수준의 내구성을 부여할 수 있다.
다만, 상기 분자량 분포가 5.0 초과이면 수지 내에 거대 고분자, 즉, 1,000,000 이상의 분자량을 가지는 고분자가 생성되어 압출 가공 시 용융되지 않아 제품 표면에 겔(gel), 피시아이(Fish-eye)와 같은 표면 불량이 발생할 수 있고, 저분자량 수지가 압출 시 휘발되어 표면 광택이 저하될 수 있다.
폴리카보네이트
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 ASA 그라프트 공중합체, 제1 및 제2 SAN 공중합체를 제외한 잔량의 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리카보네이트의 함량이 상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로 30 내지 95중량%일 수 있다. 상기 폴리카보네이트의 함량이 30중량% 미만이면 필요한 수준의 충격강도 및 성형성을 얻기 어렵고, 95중량% 초과이면 표면 불량이 발생할 수 있다.
상기 폴리카보네이트는, 예를 들어, 디페놀류 화합물을 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 폴리카보네이트는 비스페놀-A-폴리카보네이트, 테트라메틸-폴리카보네이트, 비스페놀-Z-폴리카보네이트, 테트라브로모-폴리카보네이트, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 상용성 및 내충격성이 우수한 비스페놀-A-폴리카보네이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 폴리카보네이트는 통상의 PVC 압출 조건, 즉, 낮은 온도에서 압출 가공될 수 있는 저점도 폴리카보네이트일 수 있다.
상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량(Mw)은 10,000 내지 200,000일 수 있고, 바람직하게는 15,000∼50,000일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량(Mw)이 200,000 초과이면 미용융분이 잔류하여 외관 물성이 저하될 수 있고, 수지의 유동성이 낮아져 가공성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 중량평균분자량(Mw)이 10,000 미만이면 제품의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
폴리프로필렌글리콜
상기 창호재용 수지 조성물은 폴리프로필렌글리콜을 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌글리콜은 상기 폴리에틸렌글리콜 대비 독성이 현저히 낮으므로, 인체 유해성을 경감함과 동시에 환경 적합성을 제고할 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜의 함량은 상기 열가소성 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부, 바람직하게는 1 내지 3중량부일 수 있다. 상기 폴리프로필렌글리콜의 함량이 0.5중량부 미만이면 압출 금형 내 수지 이형성이 저하될 수 있고, 5중량부 초과이면 강도, 내충격성과 같은 기계적 물성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 8,000일 수 있다. 상기 중량평균분자량(Mw)이 1,000미만이면 다이 빌드업(Die Build-up)이 발생하거나 유동성이 과도하게 높아질 수 있고, 제품의 열안정성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 중량평균분자량(Mw)이 8,000 초과이면 유동성이 낮아져 가공성이 저하될 수 있다.
에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체 ( 내가수분해제 )
상기 창호재용 수지 조성물은 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체를 더 포함할 수 있다. 상기 창호재용 수지 조성물에 포함된 고분자 물질, 예를 들어, 폴리카보네이트는 습도가 낮은 환경에서도 고온 또는 장시간 열에 노출되면 저분자 물질로 가수분해될 수 있고, 이에 따라 압출 금형에 수지 조성물이 잔류하여 금형의 유지보수성을 저하시킬 수 있다. 이에 대해, 상기 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체는 상기 창호재용 수지 조성물에 습윤 조건 하에서의 열안정성, 즉, 내가수분해성과 열안정성을 동시에 부여할 수 있다.
상기 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체의 함량은 상기 열가소성 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부, 바람직하게는 1 내지 3중량부일 수 있다. 상기 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체의 함량이 0.1중량부 미만이면 필요한 수준의 내가수분해성을 구현할 수 없고, 5중량부 초과이면 유동성이 낮아져 가공성이 저하될 수 있다.
상기 에폭시기를 가지는 비닐계 공중합체가 방향족비닐계 단량체와 비닐시안계 단량체 100중량부, 및 에폭시기를 가지는 비닐계 단량체 1 내지 10중량부의 공중합체일 수 있다. 상기 에폭시기를 가지는 비닐계 단량체의 함량이 1중량부 미만이면 필요한 수준의 내가수분해성과 열안정성을 구현할 수 없고, 10중량부 초과이면 점도가 증가하여 가공성이 저하될 수 있다.
상기 에폭시기를 가지는 비닐계 단량체가 에폭시알킬아크릴레이트, 알릴글리시딜에스테르, 아릴글리시딜에스테르, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 부타디엔 모노옥사이드, 비닐글리시딜에테르, 및 글리시딜이타코네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 에폭시알킬아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 또는 글리시딜메타크릴레이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 외 상기 방향족비닐계 및 비닐시안계 단량체의 종류에 대해서는 전술한 것과 같다.
첨가제
상기 창호재용 수지 조성물은 안료, 산화방지제, 자외선흡수제, 및 활제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 창호재용 수지조성물 100중량부에 대해 안료 1 내지 6중량부, 산화방지제 0.01 내지 5중량부, 자외선 흡수제 0.01 내지 5중량부, 및 활제 0.3 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 안료는 요구하는 색상에 따라 조색하여 첨가할 수 있고, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 1~6중량부일 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
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 고분자WAX 등이 사용될 수 있으며, 사용량은 상기 창호재용 수지 조성물 100중량부에 대해 0.3~5중량부일 수 있다.
한편, 상기 창호재용 수지 조성물은 밴버리 믹서, 압출기 같은 일반적인 혼합 용융 가공 장치를 이용하여 펠렛 형태로 제조될 수 있다. 상기 창호재용 수지 조성물에 함유되는 각각의 성분은 통상의 합성수지 제조방법으로 압출기에서 서로 균일하게 분산시킨 후 분산된 용융물을 냉각시킴으로써 펠렛 형태로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
ASA 그라프트 공중합체 30 중량%, 제1 SAN 공중합체 5 중량%, 제2 SAN 공중합체 20 중량%, 비스페놀-A-폴리카보네이트 45 중량%을 포함하는 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해, 폴리프로필렌글리콜 3중량부, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체 1중량부, 안료 1중량부, 산화방지제 1중량부, 자외선흡수제 1중량부, 및 활제 1중량부를 혼합하여 창호재용 수지 조성물을 제조하였다. 상기 창호재용 수지 조성물을 L/D=36, Φ=35mm인 이축 압출기를 이용하여 230~250℃에서 압출한 후 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 펠렛을 압출물을 100℃ 오븐에서 3시간 동안 건조한 후 250℃에서 160Ton 사출기로 사출 성형하여 창호재 시편을 제조하였다.
실시예 2
스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체의 첨가량을 3중량부로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
실시예 3
스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체의 첨가량을 5중량부로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
실시예 4
제조된 펠렛을 이축 압출기에 재투입하여 1회 재압출한 것을 제외하면 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
실시예 5
제조된 펠렛을 이축 압출기에 재투입하여 3회 재압출한 것을 제외하면 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
비교예 1
스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체의 첨가량을 10중량부로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
비교예 2
스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체를 첨가하지 않은 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
비교예 3
제조된 펠렛을 이축 압출기에 재투입하여 1회 재압출한 것을 제외하면 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
비교예 4
제조된 펠렛을 이축 압출기에 재투입하여 3회 재압출한 것을 제외하면 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 창호재 시편을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 4에 따른 창호재용 수지 조성물의 조성 및 압출 조건을 하기 표 1에 나타내었다.
구분 ASA
(wt%)		 제1 SAN
(wt%)		 제2 SAN
(wt%)		 PC
(wt%)		 GMA
(중량부)		 재압출
(회)
실시예 1 30 5 20 45 1 0
실시예 2 30 5 20 45 3 0
실시예 3 30 5 20 45 5 0
실시예 4 30 5 20 45 3 1
실시예 5 30 5 20 45 3 3
비교예 1 30 5 20 45 10 0
비교예 2 30 5 20 45 0 0
비교예 3 30 5 20 45 0 1
비교예 4 30 5 20 45 0 3
-PC: 비스페놀-A-폴리카보네이트
-GMA: 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체
실험예 1: 유동성
ASTM D 1238법에 준하여 하중 230℃, 21.6kg 하중에 의해 측정하였으며, 창호재 압출에 적합한 유동성 범위가 33~38g/10min인 때 창호재 형재화가 가능한 것으로 판단하였다.
실험예 2 : 인장강도 및 신장률
인장강도 및 신장률 시험은 KS M3006법에 준하여 23±2℃에서 실시하였다. KS F5602 규격에 따르면 창호재의 인장강도는 36.8 MN/m2 이상이며 신장률은 30% 이상이어야 적합하다. 또한, 창호재 시편을 70℃, 상대습도 90% 조건 하에서 500시간 방치한 후 인장강도를 재측정하였고, 방치하기 전 신장률에 대한 백분율(%)을 산출하여 내가수분해성을 평가하였다.
실험예 3 : 충격강도
ASTM D256의 방법에 준하여 측정하였다. 시편의 두께는 1/8인치로 하였다. 샤르피 충격강도 시험법에 따라, KS M 3056에 준하여 5호 시험편(A형 노치)으로 23±2℃에서 표준시험을 실시하였고, -10±2℃에서 저온시험을 실시하였다. KS F 5602에 따르면 12.7kJ/m2 (표준) 이상이고 4.9kJ/m2 (저온) 이상이어야 적합하다.
실험예 4 : 광택성 (Gloss)
ASTM D523의 방법에 준하여 측정하였다. 펠렛을 사출기 내에서 250℃에 10분간 체류시킨 다음, 체류 전/후의 광택을 측정, 비교하였다.
상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 4의 창호재 시편에 대한 상기 실험예 1 내지 4의 결과를 하기 표 2와 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2




원료
평가
기준		 충격강도
(3.2mm, kJ/m2)		 70 69 67 68 67.4
인장강도
(kgf/cm2)		 491 531 520 521 480
신장률
(%)		 221 232 218 215 200
유동성
(g/10min)		 38 36 30 25 40
Gloss
(60°)		 80 81 83 84 75


창호
평가
기준
 충격강도
(상동)		 23℃ 비파괴 비파괴 비파괴 비파괴 비파괴
-10℃ 비파괴 비파괴 비파괴 비파괴 비파괴
인장강도
(상동)		 42 44 43 42 40
신장률
(상동)		 121 117 110 98 95
내가수분해도
(%)		 95.0 96.1 95.2 95.3 85.4
구분 실시예 4 실시예 5 비교예 3 비교예 4




원료
평가
기준		 충격강도
(3.2mm, kJ/m2)		 75 69 60.3 56.3
인장강도
(kgf/cm2)		 514 518 510 519
신장률
(%)		 104 110 96 59
유동성
(g/10min)		 30 38 51 70
Gloss
(60°)		 81 79 71 65


창호
평가
기준
 충격강도
(상동)		 23℃ 비파괴 43.4 비파괴 39.3
-10℃ 비파괴 32.5 비파괴 25.9
인장강도
(상동)		 45 44 42 43
신장률
(상동)		 105 134 70 45
내가수분해도
(%)		 96.5 97.2 76.7 68.5
먼저, 상기 표 2를 참고하면, 열가소성 수지 조성물 100중량부를 기준으로 내가수분해제인 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체의 투여량이 1 내지 5중량부인 경우(실시예 1 내지 3) 내가수분해성과 유동성에 기한 안정성과 가공성이 우수하였고, 특히, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체의 투여량이 3중량부인 경우(실시예 2) 기계적 물성, 가공성, 및 내가수분해성이 가장 조화롭게 구현되었다.
또한, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트 공중합체가 전혀 사용되지 않은 비교예 2의 경우 일정 조건 하에서 방치한 후의 신장률이 그 전의 85.4%에 불과하여 주변의 열, 습도에 취약한 것으로 나타났고, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트가 과량 사용된 비교예 1의 경우 유동성이 저하되어 적합 범위를 벗어남에 따라 창호재로 가공되기 어려울 것으로 판단되었다.
한편, 상기 표 3을 참고하면, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트의 투여한 경우 재압출 횟수가 증가함에 따라(실시예 2, 4, 5) 방치 전/후 신장률 백분율이 최대 97.2%까지 증가하여 내가수분해성이 더 향상된 것으로 나타났다. 반면, 스티렌-아크릴로니트릴-글리시딜메타크릴레이트가 전혀 사용되지 않은 경우 재압출 횟수가 증가함에 따라 (비교예 2, 3, 4) 방치 전/후 신장률 백분율이 85.4%, 76.7%, 및 68.5%로 지속적으로 감소하여 내가수분해성이 현저히 저하됨을 알 수 있다.
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 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해,
    폴리프로필렌글리콜 0.5 내지 5중량부, 및
    방향족 비닐계 단량체, 비닐시안계 단량체, 및 글리시딜메타크릴레이트의 공중합체 1 내지 3중량부를 포함하는 창호재용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물이 ASA 그라프트 공중합체 1 내지 50중량%, 중량평균분자량(Mw)이 1,000,000 내지 3,000,000인 제1 SAN 공중합체 1 내지 30중량%, 및 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 300,000인 제2 SAN 공중합체 1 내지 60중량%, 및 잔량의 폴리카보네이트를 포함하는 창호재용 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 ASA 그라프트 공중합체가 아크릴계 고무 40 내지 85중량%, 방향족비닐계 단량체 5 내지 20중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체인 창호재용 수지 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 SAN 공중합체가 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트 5 내지 35중량%, 방향족비닐계 단량체 35 내지 65중량%, 및 잔량의 비닐시안계 단량체의 공중합체인 창호재용 수지 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 SAN 공중합체의 분자량 분포(Mw/Mn)가 2.5 내지 5.0인 창호재용 수지 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트의 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 200,000인 창호재용 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트가 비스페놀-A-폴리카보네이트, 테트라메틸-폴리카보네이트, 비스페놀-Z-폴리카보네이트, 테트라브로모-폴리카보네이트, 및 테트라아크릴로-폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 창호재용 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량(Mw)이 1,000 내지 8,000인 창호재용 수지 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 창호재용 수지 조성물이 안료, 산화방지제, 자외선흡수제, 및 활제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 창호재용 수지 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101528196B1 (ko) * 2013-10-07 2015-06-11 금호석유화학 주식회사 폴리카보네이트 수지를 함유하는 창호재용 수지 조성물

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