KR102095526B1 - 열가소성 수지, 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품 - Google Patents

열가소성 수지, 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지, 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 요구되는 고온 인장강도와 내구성이 개선된 압사출 ABS 수지를 제공할 수 있는 열가소성 수지, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지, 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN, THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND LIGHTWEIGHT THIN ARTICLES MADE FROM THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지, 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 요구되는 고온 인장강도와 내구성이 개선된 압사출 ABS 수지를 제공할 수 있는 열가소성 수지, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형 성형품에 관한 것이다.
전기전자 제품에 사용되는 아크릴로니트릴(AN), 부타디엔(BT) 및 스티렌(SM)을 중합시켜 만든 공중합체 수지인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(이하, ABS라 함) 수지로서 압사출 ABS 수지는 대형화, 경량화됨에 따라 제품의 두께가 얇아질 것이 요구되고 있다. 그러나, 경량 박형화 시 압사출 ABS 수지는 고온 인장강도가 저하되고 내구성이 떨어지는 한계를 보이게 된다.
이에 개선을 위하여 매트릭스 수지의 분자량 증가 등 다양한 방식이 제안되고 있다.
이중에서 상기 압사출 ABS 수지의 열가소성 수지로서, 스티렌(SM)과 아크릴로니트릴(AN)을 벌크 중합시켜 만든 공중합체 수지인 벌크 스티렌-아크릴로니트릴(이하, 벌크 SAN이라 함) 혹은 스티렌(SM)과 아크릴로니트릴(AN)을 현탁 중합시켜 만든 공중합체 수지인 서스펜션 스티렌-아크릴로니트릴(이하, 서스펜션 SAN 혹은 현탁 SAN이라 함)이 주로 사용되는데, 이들 수지의 경우 현탁 중합 혹은 서스펜션 중합의 중합 특성상 분자량을 증가시키기에 어려움이 있을 뿐 아니라, 분자량을 증가시킬 경우 가공성이 떨어지는 추가 문제점을 갖는다.
이에 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 있어 고온 인장강도와 내구성의 물성 저하를 극복하도록 매트릭스 수지로서의 분자량을 증가시키면서 가공성은 유지할 수 있는 열가소성 수지, 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 경량 박형화 성형품에 관한 연구가 필요하다.
JP1998-007856A
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해, 경량 박형화 제품을 위한 압사출 ABS 수지의 분자량을 증가시키면서 가공성이 유지되는 열가소성 수지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지를 포함하여 경량 박형화 제품을 위한 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 요구되는 고온 인장강도 및 내구성을 제공할 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이의 경량 박형 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방향족 비닐 단량체 및 비닐시안 단량체의 유화중합 공중합체로서, 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 분자량 조절제를 0.05 초과 내지 0.3 미만 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 및 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 경량 박형 성형품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 전기전자 제품을 위한 압사출 ABS 수지의 분자량을 증가시키면서 가공성이 유지되는 열가소성 수지, 및 상기 열가소성 수지를 매트릭스로 포함하여 경량 박형 전기전자 제품을 위한 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 요구되는 고온 인장강도 및 내구성을 제공할 수 있는 열가소성 수지 조성물과 이의 경량 박형 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 열가소성 수지의 중합 방식을 특정하면서 분자량 조절제의 사용량을 조절하는 경우, 압사출 ABS 수지의 경량 박형 성형품이 요구하는 고온 인장강도와 내구성을 제공할 정도로 분자량은 증가시키되 가공성을 떨어뜨리지 않는 것을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 의한 열가소성 수지를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 의한 열가소성 수지는 방향족 비닐 단량체 및 비닐시안 단량체의 유화중합 공중합체로서, 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 분자량 조절제를 0.05 초과 내지 0.3 미만 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방향족 비닐 단량체는 일례로 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체는 일례로 열가소성 수지를 구성하는 전체 단량체 중 50 내지 90 중량%, 혹은 60 내지 80 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 분자량 및 다분산 지수를 증가시켜 압사출 ABS 수지의 고온 인장강도 및 내구성을 개선시키는 효과가 우수하다.
상기 비닐시안 단량체는 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비닐시안 단량체는 일례로 열가소성 수지를 구성하는 전체 단량체 중 10 내지 50 중량%, 혹은 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 분자량 및 다분산 지수를 증가시켜 압사출 ABS 수지의 고온 인장강도 및 내구성을 개선시키면서 경질 매트릭스 수지의 특성을 나타내기에 효과적이다.
상기 분자량 조절제는 일례로 n-도데실머캅탄, 3급 도데실머캅탄, n-테트라데실머캅탄 및 3급 테트라데실머캅탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 분자량 조절제는 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 0.05 초과 내지 0.2 중량부, 0.1 내지 0.3 미만 중량부, 혹은 0.1 내지 0.2 중량부로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 열가소성 수지의 분자량을 적정 범위로 증가시키고 총 휘발성 유기화합물(이하 TVOCs라 함)내 잔류 머캅탄류 함량을 줄여 압사출 가공시 역한 악취 발생을 줄이는 효과가 우수하다.
상기 열가소성 수지는 일례로 중량평균 분자량이 300,000 내지 500,000 g/mol, 또는 350,000 내지 450,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 압사출 ABS 기반 경량 박형화 성형품에 대한 고온 인장강도를 부여하는 효과가 있다.
상기 열가소성 수지는 일례로 다분산 지수(PDI; polydispersity index)가 2.5 내지 5.0, 또는 3.5 내지 4.5일 수 있고, 이 범위 내에서 분자량 증가로 유동성이 저하되는 문제를 해결하고 물성과 가공성 개선을 동시에 제공하는 효과가 있다.
상기 열가소성 수지는 일례로 용융지수(220 ℃, 10 kg)가 10 내지 40 g/10 min, 10 내지 30 g/10 min, 혹은 10 내지 25 g/10min일 수 있고, 이 범위 내에서 압사출 가공시 성형 안정성을 제공하는 효과가 있다.
상기 열가소성 수지는 일례로 TVOCs 중 잔류 머캅탄류 함량이 1000 ppm 이하, 700 ppm 이하 또는 0 내지 700 ppm일 수 있고, 이 범위 내에서 압사출 가공에 의해 발생되는 총 휘발성 유기화합물(TVOCs)내 잔류 머캅탄류 함량을 줄여 압사출 가공시 역한 악취 발생을 줄이는 효과가 있다.
본 발명에서 상기 열가소성 수지는 유화 중합 공중합체인 것이 바람직한 것으로, 유화 중합 공중합체가 아닌 벌크 중합 공중합체 혹은 현탁 중합 공중합체로 제공할 경우 후술하는 열가소성 수지 조성물을 경량 박형 성형시 상기 조성물에 포함되는 압사출 ABS 수지의 고온 인장강도와 내구성이 불량할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 매트릭스 수지일 수 있고, 구체적인 예로 ABS 수지의 매트릭스 수지일 수 있으며, 이 경우 압사출 ABS 기반 경량 박형화 성형품에 대한 고온 인장강도, 내구성 및 가공성을 제공하는 효과가 있다.
상기 열가소성 수지를 제조하는 방법은 이에 특정하는 것은 아니나, 일례로 다음과 같은 방식으로 제조할 수 있다:
방향족 비닐 단량체 50 내지 90중량%와 비닐시안 단량체 10 내지 50 중량%, 및 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 물 10 내지 1000 중량부, 분자량 조절제 0.05 초과 0.3 미만 중량부, 개시제 0.05 내지 0.5 중량부, 유화제 0.5 내지 5 중량부, 전해질 0.01 내지 1 중량부, 및 레독스계 촉매로서 덱스트로스 0.01 내지 1 중량부, 피롤린산 나트륨 0.01 내지 0.2 중량부 및 황산제1철 0.0003 내지 0.003 중량부를 유화 중합하는 단계를 포함한다.
여기서 유화 중합 단계를 벌크 중합 혹은 현탁 중합 단계로 대체할 경우 후술하는 열가소성 수지 조성물을 경량 박형 성형시 상기 조성물에 포함되는 압사출 ABS 수지의 고온 인장강도와 내구성이 불량할 수 있다.
상기 유화 중합은 일례로 반응온도 45 내지 85 ℃, 45 내지 55℃ 혹은 75 내지 85℃ 내에서 중합시킬 수 있고, 이 범위 내에서 중합 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 물은 이 기술분야에서 통상 사용하는 함량 범위로 포함할 수 있으나, 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로 10 내지 1000 중량부, 혹은 50 내지 200 중량부일 수 있다.
상기 유화제는 일례로 알킬아릴 설포네이트, 알칼리메틸알킬설페이트, 설포네이트화된 알킬에스테르, 지방산 비누 및 로진산의 알칼리염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유화제는 일례로 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 0.5 내지 5 중량부, 혹은 1 내지 5 중량부 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 개시제는 일례로 큐멘하이드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드퍼옥사이드, 아조비스이솝부티로니트릴, 3급 부틸하이드로퍼옥사이드, 파라메탄하이드로퍼옥사이드 및 벤조일퍼옥사이드로로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 개시제는 일례로 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 0.05 내지 0.5 중량부, 혹은 0.1 내지 0.5 중량부 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 전해질은 일례로 KCl, NaCl, KHCO3, NaHCO3, K2CO3, Na2CO3, KHSO3, NaHSO3, Na2S2O7, K3PO4, K4P2O7, Na3PO4 및 K2HPO4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 전해질은 일례로 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 0.01 내지 1 중량부, 혹은 0.05 내지 0.5 중량부 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 레독스계 촉매는 일례로 황산제1철, 덱스트로스, 피롤린산나트륨 등에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 레독스계 촉매는 일례로 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 덱스트로스 0.01 내지 1 중량부, 피롤란산 나트륨 0.01 내지 0.2 중량부, 황산제1철 0.0003 내지 0.003 중량부를 포함할 수 있다.
상기 레독스계 촉매는 다른 예로 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 덱스트로스 0.005 내지 0.15 중량부, 피롤란산 나트륨 0.01 내지 0.1 중량부, 및 황산제1철 0.0001 내지 0.003 중량부를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상술한 열가소성 수지 및 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체는 상기 공액디엔계 단량체를 포함하여 중합된 공액디엔계 고무질 중합체에 상기 방향족 비닐 단량체 및 비닐시안 단량체를 포함하여 그라프트 중합된 그라프트 공중합체인 것으로, 통상 유통되는 분체 타입을 사용할 수 있고, 또한 상업적으로 이용가능한 압사출 ABS 수지 제품을 사용할 수도 있다.
상기 공액디엔계 단량체는 일례로 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 클로로프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 공액디엔계 단량체는 일례로 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체를 구성하는 전체 단량체 중 20 내지 80 중량%, 40 내지 70 중량%, 20 내지 60 중량%, 혹은 50 내지 80 중량%로 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 중합 전환율이 높은 제품을 얻는 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 단량체와 비닐시안 단량체는 상기 열가소성 수지 관련하여 개시한 종류들을 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체와 비닐시안 단량체는 일례로 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체를 구성하는 전체 단량체 중 20 내지 80 중량%, 30 내지 60 중량%, 40 내지 80 중량%, 혹은 20 내지 50 중량%로 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도가 우수한 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 단량체와 비닐시안 단량체는 일례로 8:2 내지 7:3의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 열가소성 수지는 일례로 50 내지 90 중량%, 혹은 60 내지 80 중량%로 포함되고, 상기 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체는 10 내지 50 중량%, 혹은 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 내화학성이 우수한 효과를 제공할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 목적에 따라 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 사슬연장제, 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 발연억제제, 충진제, 유리섬유, 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 물성에 악영향을 미치지 않는 함량으로 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 원료 성분들을 믹서 혹은 슈퍼믹서에서 일차 혼합한 다음 이축 압출기, 일축 압출기, 롤밀, 니더 또는 반바리 믹서 등 다양한 배합 가공기기 중 하나를 이용하여 200 내지 300 ℃의 온도구간에서 용융 혼련한 후 압출 가공하여 펠렛을 수득하고, 필요에 따라 상기 펠렛을 제습 건조 혹은 열풍 건조한 다음 사출 가공하고 사출 성형품으로 제공할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638 측정법에 따라 150 ℃에서 측정된 인장강도가 9 kgf/mm2 이상, 또는 10 kgf/mm2 이상일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 따라 10분간 측정한 용융지수 (220 ℃, 10 kg)가 4.1 g/ 10 min 초과, 또는 4.7 g/ 10 min 이상일 수 있다. 상기 용융지수 (220 ℃, 10 kg)의 상한은 6.2 g/ 10 min 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 경량 박형 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 일례로 압사출 두께가 3.5 mm이하, 혹은 3.0 mm이하 이고, 중량이 10kg 이하인 경량 박형 성형품일 수 있고, 일례로 전자제품의 용도로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
<열가소성 수지>
실시예 1
질소 치환된 반응기에 이온교환수 150 중량부, 스티렌 75 중량부, 아크릴로니트릴 25 중량부를 지방산 칼륨 1.5 중량부, 분자량 조절제로 3급 도데실머캅탄(TDDM) 0.15 중량부, 유화제로 지방산 칼륨 2 중량부, 개시제로 부틸 하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부, 전해질로 탄산칼륨 0.01 중량부, 레독스계 촉매 산화철 0.0002 중량부를 50 ℃ 하에 5시간 동안 유화 중합하고 중합 전환율 98% 시점에 반응을 종료하였다.
반응이 완료된 라텍스를 염화칼슘 수용액 2중량부로 응집하여 탈수 과정을 거진 뒤 건조 후 분말을 얻었다.
실시예 2
질소 치환된 반응기에 이온교환수 150 중량부, 스티렌 75 중량부, 아크릴로니트릴 25 중량부를 지방산 칼륨 1.5 중량부, 분자량 조절제로 3급 도데실머캅탄(TDDM) 0.1 중량부, 유화제로 지방산 칼륨 2 중량부, 개시제로 부틸 하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부, 전해질로 탄산칼륨 0.01 중량부, 레독스계 촉매로 산화철 0.0002 중량부를 50 ℃ 하에 5시간 동안 유화 중합하고 중합 전환율 98% 시점에 반응을 종료하였다.
반응이 완료된 라텍스를 염화칼슘 수용액 2중량부로 응집하여 탈수 과정을 거진 뒤 건조 후 분말을 얻었다.
비교예 1
질소 치환된 반응기에 이온교환수 150 중량부, 스티렌 75 중량부, 아크릴로니트릴 25 중량부를 지방산 칼륨 1.5 중량부, 분자량 조절제로 3급 도데실머캅탄(TDDM) 0.3 중량부, 유화제로 지방산 칼륨 2 중량부, 개시제로 부틸 하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부, 전해질로 탄산칼륨 0.01 중량부, 레독스계 촉매로 산화철 0.0002 중량부를 50 ℃ 하에 5시간 동안 유화 중합하고 중합 전환율 98% 시점에 반응을 종료하였다.
반응이 완료된 라텍스를 염화칼슘 수용액 2중량부로 응집하여 탈수 과정을 거진 뒤 건조 후 분말을 얻었다.
비교예 2
질소 치환된 반응기에 이온교환수 150 중량부, 스티렌 75 중량부, 아크릴로니트릴 25 중량부를 지방산 칼륨 1.5 중량부, 분자량 조절제로 3급 도데실머캅탄(TDDM) 0.05 중량부, 유화제로 지방산 칼륨 2 중량부, 개시제로 부틸 하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부, 전해질로 탄산칼륨 0.01 중량부, 레독스계 촉매로 산화철 0.0002 중량부를 50 ℃ 하에 5시간 동안 유화 중합하고 중합 전환율 98% 시점에 반응을 종료하였다.
반응이 완료된 라텍스를 염화칼슘 수용액 2중량부로 응집하여 탈수 과정을 거진 뒤 건조 후 분말을 얻었다.
비교예 3
상기 실시예 1의 열가소성 수지를 대체하여 벌크중합 수지(LG 화학, 제품명 95HC)를 준비하였다.
비교예 4
상기 실시예 1의 열가소성 수지를 대체하여 현탁중합 수지(UMG ABS, 제품명 AP60)를 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 4의 각 수지에 대하여 다음 평가예 1 내지 4를 수행하고 측정 결과를 표 1에 정리하였다.
평가예 1:
중량평균 분자량(Mw)을 THF(테트라하이드로퓨란)에 녹여 GPC를 이용하여 g/mol로 측정하였다.
평가예 2:
다분산 지수(PDI)로서, 중량평균 분자량을 수평균분자량으로 나눈 값을 계산하였으며, 이 값이 작을수록 분자량 분포가 균일한 것을 나타낸다.
평가예 3:
용융 지수(Melt Index)를 ASTM D1238에 따라 10 kg 하중으로 10분간 220 ℃에서 측정하고 g/10 min 단위로 나타내었다.
평가예 4:
휘발성 유기화합물(TVOCs) 내 잔류 TDDM 검출량을 겔 크로마토그래피로 분석하여 ppm 단위로 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
열가소성 수지 유화중합 SAN 유화중합SAN 유화중합 SAN 유화중합SAN 벌크중합 SAN 현탁중합 SAN
Mw 350,000 450,000 120,000 500,000 150,000 250,000
PDI 3.5 4.5 2.2 5.2 2.05 2.10
Melt Index 25 12 50 15 45 35
TDDM(ppm) 400 700 3000 1200 2500 2000
<열가소성 수지 조성물>
실시예 3
상기 실시예 1의 건조된 공중합체 분말 70 중량부 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(LG 화학의 DP 271, 고무질 60%) 수지 분말 30 중량부를 혼련기에 넣고 혼합한 후 압축시켜 펠렛화한 다음 80 ℃에서 4시간 이상 건조 후 3mm 두께로 사출성형하여 물성 시편을 제조하였다.
실시예 4 및 비교예 5 내지 8
상기 실시예 3에서 하기 표에 나타낸 종류와 함량을 대체하여 투입한 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 5 내지 8에서 제조한 시편의 물성을 상기 평가예 3와 다음 평가예 5,6에 따라 측정하고 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
평가예 5:
고온 인장강도를 ASTM D638에 따라 150 ℃ 하에 측정하고 단위 kgf/mm2 로 나타내었다.
평가예 6:
굴곡강도 유지율(FS 유지율)을 굴곡 지그(1.4% 스트레인)를 사용하여 사이클로 펜탄에 60초 침지후 ASTM D790에 따라 측정한 굴곡강도(flexible strength: FS) 값의 변화율을 측정하고, 단위를 %로 나타내었다.
구분 실시예 3 실시예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8
열가소성 수지종류 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
열가소성 수지함량
(중량부)		 70 80 70 90 70 70
ABS DP 함량
(중량부)		 30 20 30 30 30 30
인장강도(150℃) 10 12 6 8 7 8
Melt Index 5.8 4.7 5.6 4.1 6.2 2.8
FS 유지율(%) 99.6 99.3 98.3 97.5 98.6 98.7
상기 표 1,2에서 보듯이, 실시예 1 내지 2에 의한 열가소성 수지를 매트릭스로서 사용한 실시예 3 내지 4는, 수득된 성형품의 150 ℃ 하에서 측정한 인장강도가 뛰어나고 용융지수와 굴곡강도 유지율이 개선되었고, TVOCs 내 잔류 TDDM 함량 또한 저감된 결과를 확인하였다.
반면, 비교예 1 내지 2에 의한 열가소성 수지를 사용한 비교예 5 내지 6은, 수득된 성형품의 150 ℃ 하에서 측정한 인장강도가 불량하고 용융지수와 굴곡강도 유지율 또한 저감되었고, 비교예 1의 경우 잔류 TDDM 함량이 역한 악취를 발생할 정도로 증가한 것을 확인하였다.
따라서 열가소성 수지의 제조에 사용되는 분자량 조절제 및 그 함량이 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 구체적으로는 분자량 조절제가 0.05 초과 내지 0.3 미만 중량부로 포함된 것이 열가소성 수지의 중량평균 분자량 300,000 내지 500,000 g/mol, 다분산 지수(PDI) 2.5 내지 5.0, 용융지수 10 내지 40 g/10 min을 제공하고 압출 ABS 수지의 경량 박형화에 바람직한 것을 확인할 수 있었다.
또한 비교예 3 내지 4에 의한 열가소성 수지를 사용한 비교예 7 내지 8은, 수득된 성형품의 150 ℃ 하에서 측정한 인장강도가 불량하고 용융지수와 굴곡강도 유지율 또한 현저히 저감되고, TDDM 검출량이 저감되지 않은 결과를 확인하였다.
따라서 열가소성 수지의 중합 방식이 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 구체적으로는 실시예 1 내지 2의 유화 중합 방식이 비교예 3의 벌크 중합 혹은 비교예 4의 현탁 중합 대비 열가소성 수지의 중량평균 분자량 300,000 내지 500,000 g/mol, 다분산 지수(PDI) 2.5 내지 5.0, 용융지수 10 내지 40 g/10 min을 제공하고 압출 ABS 수지의 경량 박형화에 바람직한 것을 확인할 수 있었다.
추가 시험예 1
상기 실시예 1에서 스티렌을 45 중량부, 아크릴로니트릴을 55 중량부로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하여 제조한 공중합체 분말을 실시예 1의 열가소성 수지 종류를 대체하여 실시예 3과 동일한 공정을 수행하고 물성 시편을 수득하였다.
시편의 인장강도는 150 ℃ 하에 5 kgf/cm2이었고, 용융지수는 40 g/ 10min으로서 실시예 3 대비 고온 인장강도 물성이 불량한 결과를 확인하였다.
추가 시험예 2
상기 실시예 3에서 열가소성 수지를 60 중량부, ABS 예를 40 중량부로 대체한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 공정을 수행하고 물성 시편을 수득하였다.
시편의 인장강도는 150 ℃ 하에 6 kgf/cm2이었고, 용융지수는 32 g/ 10min으로서 실시예 3 대비 고온 인장강도 물성이 불량한 결과를 또한 확인하였다.
이로부터 본 발명자들은 전기전자 제품의 경량 박형화를 위한 압사출 ABS 수지의 분자량을 증가시키면서 가공성이 유지되는 열가소성 수지, 및 상기 열가소성 수지를 포함하고 압사출 ABS 수지 기반 경량 박형 성형품에 요구되는 고온 인장강도 및 내구성을 제공할 수 있는 열가소성 수지 조성물과 이의 경량 박형 성형품을 구현할 수 있음을 확인하였다.

Claims (16)

  1. 방향족 비닐 단량체 및 비닐시안 단량체의 유화중합 공중합체로서, 상기 단량체 총 100 중량부 기준으로, 분자량 조절제를 0.05 초과 내지 0.3 미만 중량부로 포함하되,
    중량평균 분자량이 300,000 내지 500,000 g/mol이고,
    다분산 지수(PDI)가 2.5 내지 5.0인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 50 내지 90 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비닐시안 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 10 내지 50 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분자량 조절제는 n-도데실머캅탄, 3급 도데실머캅탄, n-테트라데실머캅탄 및 3급 테트라데실머캅탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 용융지수(220 ℃, 10.0 kg)가 10 내지 40 g/10 min인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 휘발성 유기화합물(TVOCs) 내 잔류 머캅탄 함량이 1000ppm 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지.
  9. 제1항 내지 제4항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 및 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체는 공액디엔계 고무질 중합체에 방향족 비닐 단량체 및 비닐시안 단량체를 포함하여 그라프트 중합된 그라프트 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 클로로프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 50 내지 90 중량%로 포함되고, 상기 방향족 비닐 단량체-공액디엔계 단량체-비닐시안 단량체 공중합체는 10 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 150 ℃에서 인장강도가 9 kgf/mm2 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수(220 ℃, 10.0 kg)가 4.1 g/ 10 min 초과인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 포함하는 경량 박형 성형품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 성형품은 압사출 두께가 3.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 경량 박형 성형품.
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