KR102029356B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 기재는, (A) 폴리카보네이트 수지 70 내지 90 중량%, 및(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 30 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, (C-1) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제1 점도 보강제 1 내지 10 중량부, (C-2) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제2 점도 보강제 1 내지 10 중량부, 및 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED PRODUCT USING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트(polycarbonate) 수지는 엔지니어링 플라스틱 중 하나로서 플라스틱 산업에서 폭넓게 사용되고 있는 재료이다.
폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A와 같은 벌크한 분자 구조에 의해 유리전이온도(Tg)가 약 150℃에 이르게 되어 높은 내열도를 나타내며, 카보네이트 그룹의 카보닐기는 회전 운동성이 높아 폴리카보네이트 수지에 유연성과 강성을 부여한다. 또한, 비정질 고분자로 투명성이 우수한 특성을 가지고 있다.
뿐만 아니라, 내충격성 및 타 수지와의 상용성 등이 우수하나, 폴리카보네이트 수지는 유동성이 떨어지는 단점이 있어 작업성 및 후가공성을 보완하기 위해 다양한 수지와의 얼로이(alloy) 형태로도 많이 사용된다.
폴리카보네이트 수지는 최근 경량화 추세인 자동차용 부품에 금속을 대체하기 위한 소재로 많이 사용되고 있다. 다만, 지구 온난화, 빌딩 복사열 등 및 차량의 엔진 발열과 같은 고온의 외부 환경으로 인해 자동차에 장착 후 열변형에 관한 불량이 발생하여 이를 해소하기 위한 많은 노력이 있어 왔다.
따라서, 내열도가 높으면서도, 성형성이 우수하고, 자동차용 부품에 적용될 수 있을 정도의 내충격성이 강한 열가소성 수지 조성물에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 기재는 안정적인 블로우 몰딩 성형성을 구현하며 웰드 물성이 강화되어 접합부에 고충격 특성을 구현할 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 70 내지 90 중량%, 및(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 30 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, (C-1) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제1 점도 보강제 1 내지 10 중량부, (C-2) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제2 점도 보강제 1 내지 10 중량부, 및 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함한다.
다른 일 구현예에 따른 성형품은 전술한 열가소성 수지 조성물을 포함한다.
일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 안정적인 블로우 몰딩 성형성을 구현하며 웰드 물성이 강화되어 접합부에 고충격 특성을 구현할 수 있는 성형품을 제조할 수 있게 한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 70 내지 90 중량%, 및(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 30 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, (C-1) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제1 점도 보강제 1 내지 10중량부, (C-2) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제2 점도 보강제 1 내지 10중량부, 및 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 1 내지 10중량부를 포함한다.
이하, 상기 열가소성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
폴리카보네이트 수지는 카보네이트 결합을 가진 폴리에스테르로서 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 수지 조성물 분야에서 이용 가능한 임의의 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
예컨대, 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와, 포스겐, 할로겐산 에스테르, 탄산 에스테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017131392056-pat00001
상기 화학식 1에서,
A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 카보닐기, -C(X)C(=O)O- (여기서, X는 할로겐기이다), -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -OC(=O)O-, -S-, -S(=O)2- 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이며,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이며,
n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류는 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수도 있다.
상기 디페놀류의 구체적인 예로는, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다.
상기 디페놀류 중에서, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있다. 더 바람직하게는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
또한 상기 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지일 수 있다. 상기 분지형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예는 트리멜리트산 무수물, 트리멜리트산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조되는 수지일 수 있다. 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지는 이관능성 카르복실산을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조할 수 있으며, 여기서 사용되는 카보네이트는 디페닐카보네이트와 같은 디아릴카보네이트 또는 에틸렌 카보네이트일 수 있다.
일 예로 상기 폴리카보네이트 수지는 분지형 폴리카보네이트 수지일 수 있다. 분지형 폴리카보네이트를 사용하는 경우, 블로우 몰딩 성형에 적합한 점도를 발휘하는 측면에서 보다 유리하다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 10,000 g/mol 내지 200,000 g/mol 일 수 있으며, 예를 들어, 14,000 g/mol 내지 40,000 g/mol일 수 있다. 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 우수한 내충격성 및 유동성을 얻을 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 (A) 폴리카보네이트 수지 및 이하에서 설명하는 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초 수지 전체 중량에 대하여 70 내지 90 중량% 포함될 수 있다. 예를 들어, 70 내지 85 중량%, 예를 들어, 70 내지 80 중량% 포함될 수 있다. 폴리카보네이트 수지가 상기 범위로 포함되는 경우에는 내열도 및 내충격성이 우수하며, 블로우 성형에 적합한 점도를 발휘할 수 있다.
(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 호모폴리머, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리테트라메틸렌글리콜 (PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 지방족 폴리에스테르, 또는 지방족 폴리아마이드와의 공중합체 또는 이들과의 조합 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폐폴리에틸렌 테레프탈레이트로부터 재생된 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지일 수 있다. 여기서, 상기 폐폴리에틸렌 테레프탈레이트는 폐 PET병 등과 같이 기사용되었던 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 의미하며, 2회 이상 사용된 폐폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지일 수 있다.
일 구현예에 따른 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 열가소성 수지 조성물 전제 중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 예를 들어 15 내지 30 중량%, 예를 들어 20 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에 해당하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 경우, 상기 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
(C) 점도 보강제
상기 (C) 점도 보강제는 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 디엔계 단량체와 상이한 하나 이상의 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 화합물이다. 상기 쉘은 1층일 수 있고, 또는 2층 이상의 다층일 수 있다.
일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 블로우 몰딩에 적용되기 위한 것으로, 종래에는 블로우 공정 이전에 진행되는 패리슨(parison) 압출 시, 열가소성 수지의 점도가 낮은 경우에는 패리슨이 균일한 두께를 유지하며 안정적으로 매달려있지 못하고 중력에 의해 떨어지거나 두께가 불균일하게 되어 성형성이 저하되는 문제점이 있어 왔다.
따라서 본 구현예에서는 열가소성 수지 조성물에 일정 수준 이상의 점도를 부여하여 패리슨 압출 공정을 포함하는 블로우 몰딩 공정에 적용되기에 적합한 점도를 부여하기 위하여 점도 보강제를 첨가하였다. 그러나, 점도 보강제가 지나치게 많이 포함되는 경우에는 블로우 공정에서 원활하게 부풀지 않아 성형성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 적정량의 점도 보강제가 첨가되어야 할 것이다.
또한, 앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 (A) 폴리카보네이트 수지, 및 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프텔레이트 수지와 같이 서로 상이한 상(phase)을 형성하는 두 가지 수지를 포함하기 때문에, 이들과의 상용성이 중요하다.
따라서, 일 구현예에 따른 상기 (C) 점도 보강제는 점도 보완 및 상용성을 고려하여, (C-1) 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물이 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 형태의 제1 점도 보강제, 및 (C-2) 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물이 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 형태의 제2 점도 보강제를 포함한다.
이하에서는 상기 (C-1) 제1 점도 보강제 및 상기 (C-2) 제2 점도 보강제에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
(C-1) 제1 점도 보강제
상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 전술한 것과 같이, 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물이 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 형태의 입자이다.
상기 고무질 중합체 코어에서, 상기 디엔계 단량체는 C4 내지 C6 디엔, 예를 들면 부타디엔, 이소프렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 그 중 구체적으로는 부타디엔일 수 있다.
상기 쉘에서, 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물은 아크릴계 화합물일 수 있다. 상기 아크릴계 화합물은 (메타)아크릴레이트, 알킬(메타)아크릴레이트, 또는 이들의 조합일 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 화합물은 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타) 아크릴레이트, 스테아릴(메타) 아크릴레이트, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 예로, 상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 부타디엔 고무질 중합체 코어에 메틸(메타)아크릴레이트가 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자일 수 있다.
상기 (C-1) 제1 점도 보강제에서, 상기 고무질 중합체 코어의 함량은 40 중량% 내지 90 중량%, 예를 들어, 50 중량% 내지 80 중량%일 수 있다. 상기 (C-1) 제1 점도 보강제에서, 상기 쉘의 함량은 10 중량% 내지 60 중량%, 예컨대 30 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우 상기 (C-1) 제1 점도 보강제를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 (C-1) 제1 점도 보강제의 평균 입경은 50nm 내지 500nm, 예컨대 100nm 내지 400nm, 예컨대 150nm 내지 300nm일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 상기 (C-1) 제1 점도 보강제를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 (C-1) 제1 점도 보강제의 유리 전이 온도(Tg)는 -70 내지 -55, 예컨대 -70 내지 -60일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 상기 점도 보강제를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 (A) 폴리카보네이트 수지, 및 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 상기 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부당 6 내지 12 중량부 첨가될 수 있다. 상기 (C-1) 제1 점도 보강제가 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부 대비 6 중량부 미만으로 첨가되면 (A) 폴리카보네이트 수지에 대한 점도 보강 효과가 나타나지 않으며, 상기 (C-1) 제1 점도 보강제가 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부 대비 12 중량부를 초과하여 포함되면 내열도 및 치수 안정성이 저해될 수 있다.
(C-2) 제2 점도 보강제
상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 전술한 것과 같이, 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 형태의 입자이다.
상기 고무질 중합체 코어에서, 상기 디엔계 단량체는 C4 내지 C6 디엔, 예를 들면 부타디엔, 이소프렌, 또는 이들의 조합일 수 있고, 그 중 구체적으로는 부타디엔일 수 있다.
상기 쉘에서, 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물은 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물일 수 있다. 그러므로, 상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 고무질 중합체 코어에 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물의 공중합체가 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자일 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물로는 스티렌, C1 내지 C10의 알킬 치환 스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 α-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, p-t-부틸 스티렌, 2,4-디메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 시안화 비닐 화합물로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 푸마로니트릴, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐-시안화 비닐 공중합체는 일예로, 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체; α-메틸 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체; 또는 스티렌, α-메틸 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체를 들 수 있으며, 바람직하게는 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체를 들 수 있다. 일 예로 스티렌 60 중량% 내지 75 중량% 및 아크릴로니트릴 25 중량% 내지 40 중량%가 공중합된 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)일 수 있다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)의 중량평균 분자량은 100,000g/mol 내지 300,000 g/mol일 수 있다.
상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 고무질 중합체 코어에 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체가 그라프트 중합되어, 스티렌 반복 단위 및 아크릴로니트릴 반복 단위를 포함하는 쉘을 형성하여 코어-쉘 구조의 입자로 제조될 수 있다. 이때, 상기 중합은 유화중합, 현탁중합, 괴상중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 (C-2) 제2 점도 보강제의 평균 입경은 50nm 내지 500nm, 예컨대 100nm 내지 400nm, 예컨대 150nm 내지 300nm 일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 상기 (C-2) 제2 점도 보강제를 포함하는 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 (A) 폴리카보네이트 수지 및 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 상기 열가소성 수지 조성물은 우수한 내열성, 내충격성, 웰드 접합성, 블로우 몰딩 성형성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 (C-2) 제2 점도 보강제가 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부당 10 중량부 미만 포함되면 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 대한 점도 보강 효과가 나타나지 않으며, 상기 (C-2) 제2 점도 보강제가 B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부당 30 중량부를 초과하여 포함되면 점도가 지나치게 높아 성형성이 저하될 수 있다.
(D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체
상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 알킬 아크릴레이트 공중합체 중 일부가 변성되어 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 것이다.
상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 점도를 추가로 보강하기 위하여 사용된다. 앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 블로우 몰딩 성형 공정에 사용되기 위한 것이며, 블로우 공정 이전에 수행되는 패리슨 압출 공정을 수행할 때 불량이 발생되는 것을 방지하고, 이후 진행되는 블로우 공정에서는 성형성이 저해되지 않도록 하기 위하여, 적절한 점도를 가져야 한다. 따라서, 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 앞서 설명한 상기 (C) 점도 보강제에 추가로 상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체를 더 포함한다.
한편, 상기 열가소성 수지 조성물이 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체를 포함하므로써, 상기 열가소성 수지 조성물의 웰드 물성이 강화될 수 있다. 상기 블로우 공정 이후 진행되는 접합 공정에서, 접합부에 고충격 특성을 강화할 수 있다.
이때, 상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로, 글리시딜 메타크릴레이트 관능기의 함량은 0.01 중량% 내지 0.03 중량%일 수 있다. 글리시딜 메타크릴레이트 관능기의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 열가소성 수지 조성물과의 상용성이 저하되며, 0.03 중량%를 초과하는 경우에는 다양한 부반응이 진행되어 열가소성 수지 조성물의 성능을 저하시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 에틸렌-노르말부틸아크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아크릴릭 에스터-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-디메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 및 에틸렌-비닐아세테이트-글리시딜메타크릴 레이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
일 예로, 상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 에틸렌, 알킬 아크릴레이트, 및 글리시딜 메타크릴레이트의 삼원 공중합체인, 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체일 수 있다.
예를 들어, 상기 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체에서, 에틸렌 성분은 상기 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체의 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 60 중량%로 제공될 수 있다. 알킬 아크릴레이트는 상기 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체의 전체 중량에 대하여 10 중량% 내지 60 중량%로 제공될 수 있다. 글리시딜 메타크릴레이트 성분은 상기 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체의 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 50 중량%로 제공될 수 있다.
상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 (A) 폴리카보네이트 수지, 및 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체가 상기 범위로 포함되는 경우, 앞서 설명한 것과 같이 열가소성 수지 조성물의 점도가 조절되어 성형성이 향상될 수 있으며, 접합부의 충격 특성이 강화될 수 있다.
(G) 기타 첨가제
상기 열가소성 수지 조성물은 그 용도에 따라 선택적으로 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 난연제, 활제, 가소제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제 또는 착색제를 더 포함할 수 있으며, 최종 성형품의 특성에 따라 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 난연제는 연소성을 감소시키는 물질로, 포스페이트(phosphate) 화합물, 포스파이트(phosphite) 화합물, 포스포네이트(phosphonate) 화합물, 폴리실록산, 포스파젠(phosphazene) 화합물, 포스피네이트(phosphinate) 화합물 또는 멜라민 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활제는 가공/성형/압출 중에 열가소성 수지 조성물과 접촉하는 금속 표면을 윤활시켜 열가소성 수지 조성물의 흐름 또는 이동을 도와주는 물질로, 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 가소제는 열가소성 수지 조성물의 유연성, 가공 작업성 또는 팽창성을 증가시키는 물질로, 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 열안정제는 고온에서 혼련 또는 성형할 경우 열가소성 수지 조성물의 열적 분해를 억제하는 물질로, 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 열가소성 수지 조성물과 산소와의 화학적 반응을 억제 또는 차단시킴으로써 열가소성 수지 조성물이 분해되어 고유 물성이 상실되는 것을 방지하는 물질로, 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형 또는 아민형 산화방지제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광안정제는 자외선으로부터 열가소성 수지 조성물이 분해되어 색이 변하거나 기계적 성질이 상실되는 것을 억제 또는 차단시키는 물질로, 바람직하게는 힌더드 페놀형, 벤조페논형 또는 벤조트리아졸형 광안정제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 착색제는 통상적인 안료 또는 염료를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 열가소성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 15 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법에 의해서 제조될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 본 발명의 구성 성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후 압출기 내에서 용융 혼련하는 방법에 의하여 펠렛의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 성형품은 상술한 열가소성 수지 조성물로부터 제조될 수 있다. 상기 열가소성 수지 조성물은 안정적인 블로우 몰딩 성형성을 구현하며 웰드 물성이 강화되어 접합부에 고충격 특성을 구현할 수 있으므로, 블로우 몰딩 성혀을 통해 제조되는 성형품에 제한없이 적용이 가능하다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예 및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 4
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 4의 열가소성 수지 조성물은 하기 표 1 에 기재된 성분 함량비에 따라 제조되었다.
표 1에서, 기초 수지를 이루고 있는 구성요소 (A), 및 (B)는 기초 수지의 총 중량을 기준으로 중량%로 나타내었고, 기초 수지에 첨가되는 (C-1), (C-2), 및 (D)의 경우, 기초 수지 100 중량부에 대한 중량부로 나타내었다.
또한, 표 1에 기재된 성분에 공통적으로, 기초 수지 100 중량부에 대하여, 통상적으로 적용되는 첨가제를 2.0 중량부 이내로 첨가한 후 용융, 혼련 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=29, 직경 45㎜인 이축압출기를 사용하였으며, 바렐 온도는 220℃로 설정하였다.
제조된 펠렛을 80에서 2시간 동안 건조 후, 물성측정용 시편 및 9cm × 5cm × 0.2cm 크기의 시편을 제조하였다. 이때, 6 oz 사출성형기를 사용하였으며, 실린더 온도 250℃, 금형온도 60℃로 설정하였다.
실시예-1 실시예-2 실시예-3 실시예-4 비교예-1 비교예-2 비교예-3 비교예-4
(A) 폴리카보네이트 수지 70 90 70 70 70 70 60 70
(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 30 10 30 30 30 30 40 30
(C-1) 제1 점도 보강제 6 7 3 8 6 - 5 6
(C-2) 제2 점도 보강제 4 1 9 6 - 4 5 4
(D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 6 3 6 6 6 6 6 -
상기 표 1 에 기재된 각 구성에 대한 설명은 다음 표 2에 기재된 것과 같다.
종류 제조회사 제품명
(A) 폴리카보네이트 수지 분지화된 폴리카보네이트 수지 Idemitsu-Kosan FB2200J
(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지
(고유점도 0.76 dL/g)		 롯데케미칼 BCN76
(C-1) 제1 점도 보강제 부타디엔 고무질 중합체 코어에 메틸메타크릴레이트가 그라프트된 코어-쉘 구조 공중합체 Kaneka -
(C-2) 제2 점도 보강제 부타디엔 고무질 중합체 코어에 스티렌 및 아크릴로니트릴이 그라프트된 코어-쉘 구조 공중합체 롯데첨단소재 -
(D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체
(글리시딜 메타크릴레이트 관능기 0.4 중량%)		 DuPont -
실험예
하기와 같이 실험을 진행한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 접합부 강도: 1/8 인치 두께 Izod 충격강도 측정용 시편 성형시 양쪽 끝단에 게이트(gate)가 있는 금형으로 사출성형하여 시편 중앙에 웰드(weld)를 형성시킨 후, ASTM D256에 따라 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm)를 측정하였다.
(2) 내열성: ASTM D648 규격에 따라 1.8MPa 하중 하에서 열변형 온도(HDT, 단위: ℃)를 측정하였다.
(3) 블로우 몰딩 성형성: 블로우 몰딩을 하면서 패리슨이 다이(die) 끝에서 균일한 두께로 5초 이상 유지하는지 여부로 판단하였다. 5초 이상 유지할 경우 ◎, 3초 내지 5초 미만 유지할 경우 △, 3초 미만 유지할 경우 X로 표기하였다.
실시예-1 실시예-2 실시예-3 실시예-4 비교예-1 비교예-2 비교예-3 비교예-4
Izod
충격강도
(웰드 형성)		 23 25 22 23 24 10 10 7
열변형 온도 115 117 115 114 115 115 100 115
블로우 몰딩
성형성		 ◎ ◎ ◎ ◎ △ △ X X
상기 표 1 및 표 3로부터, (A) 폴리카보네이트 수지, 및(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초 수지, 및 첨가제로 (C-1) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제1 점도 보강제, (C-2) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 단량체가 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제2 점도 보강제, 및 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체를 최적의 함량으로 사용함으로써, 안정적인 블로우 몰딩 성형성을 구현하며 웰드 물성을 강화하여 접합부에 고충격 특성을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (17)

  1. (A) 폴리카보네이트 수지 70 내지 90 중량%; 및
    (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 30 중량%를 포함하는 기초 수지 100 중량부에 대하여,
    (C-1) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물이 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제1 점도 보강제 1 내지 10 중량부;
    (C-2) 디엔계 단량체가 중합된 고무질 중합체 코어에 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물이 그라프트되어 쉘을 이룬 코어-쉘 구조의 제2 점도 보강제 1 내지 10 중량부; 및
    (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함하는, 열가소성 수지 조성물로서,
    상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 상기 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부당 6 내지 12 중량부 포함되고,
    상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부당 10 내지 30 중량부 포함되는, 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 (A) 폴리카보네이트 수지는 분지형 폴리카보네이트 수지인, 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에서,
    상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 호모폴리머, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리테트라메틸렌글리콜 (PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 지방족 폴리에스테르, 또는 지방족 폴리아마이드와의 코폴리머 또는 이들과의 조합인 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에서,
    상기 (C-1) 제1 점도 보강제의 상기 디엔계 단량체는 C4 내지 C6 디엔계 화합물 중 하나 이상이고, 상기 (A) 폴리카보네이트 수지와 상용성을 가지며 상기 디엔계 단량체와 상이한 화합물은 아크릴계 화합물인, 열가소성 수지 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 아크릴계 화합물은 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타) 아크릴레이트, 스테아릴(메타) 아크릴레이트, 또는 이들의 조합인, 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에서,
    상기 (C-1) 제1 점도 보강제는 부타디엔 고무질 중합체 코어에 메틸(메타)아크릴레이트가 그라프트된 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자인, 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에서,
    상기 (C-1) 제1 점도 보강제 전체 중량에 대하여,
    상기 고무질 중합체 코어의 함량은 40 중량% 내지 90 중량%이며,
    상기 쉘의 함량은 10 중량% 내지 60 중량%인, 열가소성 수지 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 (C-2) 제2 점도 보강제의 상기 디엔계 단량체는 C4 내지 C6 디엔계 화합물 중 하나 이상이고, 상기 (B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상용성을 가지며, 상기 디엔계 단량체와는 상이한 화합물은 방향족 비닐 화합물 및 시안화 비닐 화합물인, 열가소성 수지 조성물.
  10. 제9항에서,
    상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, C1 내지 C10의 알킬 치환 스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌, 또는 이들의 조합인, 열가소성 수지 조성물.
  11. 제9항에서,
    상기 시안화 비닐 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 푸마로니트릴, 또는 이들의 조합인, 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에서,
    상기 (C-2) 제2 점도 보강제는 고무질 중합체 코어에 스티렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체가 그라프트 된 쉘을 포함하는 코어-쉘 입자인, 열가소성 수지 조성물.
  13. 삭제
  14. 제1항에서,
    상기 (C-1) 제1 점도 보강제 및 상기 (C-2) 제2 점도 보강제 각각의 평균 입경은 50nm 내지 500nm인, 열가소성 수지 조성물.
  15. 제1항에서,
    상기 (D) 글리시딜 메타크릴레이트 관능기를 포함하는 알킬 아크릴레이트 공중합체는 글리시딜 메타크릴레이트 변성 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체인, 열가소성 수지 조성물.
  16. 제1항에서,
    상기 열가소성 수지 조성물의 전체 중량을 기준으로, 글리시딜 메타크릴레이트 관능기의 함량은 0.01 중량% 내지 0.03 중량%인, 열가소성 수지 조성물.
  17. 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제12항, 및 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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