KR102121865B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 10 내지 50 중량%; (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 20 내지 60 중량%; 및 (c) 폴리에스테르계 수지 10 중량% 초과 내지 50 중량% 이하;를 포함하는 베이스 수지에 인계 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 열가소성 수지 조성물 내에 폴리에스테르계 수지를 포함함으로써 차르(char)의 형성이 용이하고, 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 수지 조성물 내에 폴리에스테르계 수지를 포함함으로써 차르(char)의 형성이 용이하고, 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, 이하 ABS) 수지는 아크릴로니트릴의 강성 및 내약품성, 부타디엔과 스티렌의 가공성, 기계적 강도 및 미려한 외관 특성으로 인하여 자동차 용품, 전기·전자 제품, 사무용 기기 등에 다양하게 사용되고 있다.
상기 ABS 수지는 화재에 대한 안전성을 보장하기 위하여 일련의 난연 규격을 만족하여야 하고, 상기 난연성을 부여하는 방법으로 고무변성 스티렌계 수지에 난연성 단량체를 포함시켜 제조하는 방법과 제조된 고무변성 스티렌계 수지에 난연제를 혼합하는 방법 등이 사용되고 있다.
상기 난연제를 혼합하는 방법과 관련하여, 난연제로 할로겐계 난연제와 인계, 질소계 및 수산화계 등의 비할로겐계 난연제가 사용되고 있다. 특히, 상기 할로겐계 난연제는 난연 효율이 높고 수지의 기계적 물성을 유지시킬 수 있어 일반적으로 사용되고 있으나, 가공 중 분해되어 부식성 가스(할로겐 가스)가 발생하여 인체에 매우 유해하고, 이로 인한 환경 문제도 각기에서 제기되고 있는 실정이다.
이에, 이를 회피하는 방법으로 비할로겐계 난연제의 사용이 대두되고 있고, 그 중 인계 난연제가 주로 사용되고 있다. 하지만, 상기 인계 난연제는 할로겐계 난연제에 비해 난연 효율이 매우 낮아, 원하는 난연성을 얻기 위해서는 과량 투입되어야 하고, 상기 스티렌계 수지의 경우 인계 난연제 시스템에서 중요한 차르(char)를 형성하지 못하기 때문에 스티렌계 수지 자체에 인계 난연제를 혼합하는 것만으로는 충분한 난연성을 발휘하기 어려운 단점이 있다.
KR 2011-0013888 A
본 발명은 열가소성 수지 조성물 내에 폴리에스테르계 수지를 포함함으로써 차르(char)의 형성이 용이하고, 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 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 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 10 내지 50 중량%; (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 20 내지 60 중량%; 및 (c) 폴리에스테르계 수지 10 중량% 초과 내지 50 중량% 이하;를 포함하는 베이스 수지에 인계 난연제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명에 따르면 열가소성 수지 조성물 내에 폴리에스테르계 수지를 포함함으로써 차르(char)의 형성이 용이하고, 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 및 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 베이스 수지의 일부로 폴리에스테르계 수지를 포함할 때, 차르(char) 형성이 용이하여 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성을 개선할 수 있는 것을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 의한 열가소성 수지 조성물을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 열가소성 수지 조성물은 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 10 내지 50 중량%; (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 20 내지 60 중량%; 및 (c) 폴리에스테르계 수지 10 중량% 초과 내지 50 중량% 이하;를 포함하는 베이스 수지에 인계 난연제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a)의 공액디엔계 화합물은 상기 공중합에 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 일례로 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 1,3-부타디엔을 사용할 수 있으며, 이 경우 기계적 강도 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 (a)의 공액디엔계 화합물은 일례로 상기 공액디엔계 화합물을 단량체로 포함하는 고무질 중합체일 수 있고, 상기 고무질 중합체의 평균 입경은 일례로 0.1 내지 0.5 ㎛, 0.2 내지 0.5 ㎛, 혹은 0.2 내지 0.4 ㎛일 수 있으며, 이 범위 내에서 충격강도 및 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 고무질 중합체는 일례로 고무질 중합체가 콜로이드 상태로 물에 분산된 라텍스 형태일 수 있다.
상기 (a) 공액디엔계 화합물은 일례로 상기 (a) 공중합체에 대하여 30 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량%, 혹은 50 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성이 매우 우수한 효과가 있다.
상기 (a) 및 (b)의 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 포함되는 방향족 비닐 화합물은 일례로 상기 (a) 공중합체에 대하여 20 내지 65 중량%, 25 내지 55 중량%, 혹은 30 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 포함되는 방향족 비닐 화합물은 일례로 상기 (b) 공중합체에 대하여 50 내지 95 중량%, 55 내지 90 중량%, 혹은 60 내지 80 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 (a) 및 (b)의 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 포함되는 비닐시안 화합물은 일례로 상기 (a) 공중합체 대하여 5 내지 40 중량%, 10 내지 35 중량%, 혹은 15 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 열안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 포함되는 비닐시안 화합물은 일례로 상기 (b) 공중합체에 대하여 5 내지 50 중량%, 10 내지 45 중량%, 혹은 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 유화 중합된 것일 수 있고, 이 경우 충격강도 및 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 상기 공액디엔계 화합물을 단량체로 포함하는 고무질 중합체에 방향족 비닐화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 공중합된 것일 수 있고, 이 경우 차르(char) 형성이 용이하여 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 상기 베이스 수지에 대하여 10 내지 50 중량%, 15 내지 45 중량%, 혹은 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 중량평균 분자량이 10,000 내지 250,000 g/mol, 50,000 내지 230,000 g/mol, 혹은 80,000 내지 200,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다. 또 다른 예로, 상기 (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 단독 또는 중량평균 분자량이 상이한 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체를 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 상기 베이스 수지에 대하여 20 내지 60 중량%, 25 내지 55 중량%, 혹은 30 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 (c) 폴리에스테르계 수지는 일례로 지방족 폴리에스테르, 반(semi)-방향족 폴리에스테르 또는 방향족 폴리에스테르일 수 있다.
상기 반-방향족 폴리에스테르는 지방족기와 방향족기를 동시에 함유하는 폴리에스테르를 의미한다.
상기 (c) 폴리에스테르계 수지는 일례로 폴리에틸렌 아디페이트(PEA), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 반-방향족 폴리에스테르인 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트일 수 있으며, 이 경우 폴리에스테르계 수지 주쇄의 방향족 화합물로부터 차르(char) 형성이 용이하여 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 일례로 병(bottle) 또는 시트(sheet)를 분쇄 및 재압출한 재생 PET일 수 있고, 이 경우 동등한 기계적 물성 및 난연성을 제공하면서도, 환경 오염을 방지하고, 경제성이 우수한 효과가 있다.
상기 (c) 폴리에스테르계 수지는 일례로 상기 베이스 수지에 대하여 10 중량% 초과 내지 50 중량% 이하, 15 내지 45 중량%, 혹은 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 인계 난연제는 열가소성 수지 조성물에 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 일례로 인산 에스테르 화합물, 포스페이트, 파이로포스페이트, 포스포네이트, 금속 치환된 포스피네이트, 포스파네이트 및 금속 인산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 금속 치환된 포스피네이트일 수 있으며, 이 경우 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 금속 치환된 포스피네이트는 일례로 금속 치환된 디알킬 포스피네이트일 수 있다. 구체적인 예로 상기 금속은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 비스무트(Bi), 스트론튬(Sr), 망간(Mn), 리튬(Li), 소듐(Na) 및 포타슘(K)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 20, 1 내지 15, 혹은 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.
상기 인계 난연제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 초과 내지 40 중량부 미만, 혹은 25 내지 35 중량부로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 난연 상승제를 더 포함할 수 있다. 상기 난연 상승제는 상기 인계 난연제와 함께 포함될 때 수지 조성물의 난연성을 더욱 상승(synergy)시켜, 실질적으로 난연제의 함량을 감소시킴으로써 물성 저하를 방지하는 역할을 하는 상승제(synergist) 화합물을 의미한다.
상기 난연 상승제는 일례로 멜라민계 난연제일 수 있고, 구체적인 예로 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 시아누레이트 및 멜라민 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이 경우 탄화물 형성의 촉진과 함께 멜라민이 승화되면서 에너지를 흡수하고, 연소 물질의 온도를 낮추면서 분해 생성물인 암모니아(NH3)가 발생하여, 산소 및 수지 조성물의 연소 가스를 희석시켜 난연 효과를 증대시키는 효과가 있다.
상기 난연 상승제는 일례로 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 1 내지 15 중량부, 혹은 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 상기 인계 난연제의 함량을 감량시키면서도 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물이 상기 난연 상승제를 포함하는 경우, 상기 인계 난연제는 일례로 10 내지 30 중량부, 혹은 15 내지 25 중량부로 포함될 수 있고, 상기 인계 난연제와 상기 난연 상승제의 총 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부, 15 내지 35 중량부, 혹은 20 내지 30 중량부로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 UL-94 난연성 시험 기준으로 V-1 등급 이상을 만족할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 그 물성에 영향을 주지 않는 범위에서 일례로 열 안정제, 광 안정제, 산화 방지제, 대전 방지제, 항균제 또는 활제 등의 첨가제를 임의로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 성형품은 일례로 사출 성형품일 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]
실시예 1, 2, 비교예 1 내지 3 및 참고예 1
평균입경이 0.3 ㎛인 부타디엔 고무 라텍스 55 중량%에 스티렌 20 중량% 및 아크릴로니트릴 25 중량%를 유화 그라프트 중합한 ABS 그라프트 공중합체, 아크릴로니트릴 함량이 25 중량% 이고, 중량평균 분자량이 140,000 g/mol인 SAN 수지와 함께, 폴리에스테르계 수지로 PBT 엘라스토머(엘지 화학 사 제조, 제품명 KeyflexBT 1172), 및 병 또는 시트를 분쇄 및 재압출한 재생 PET 수지(Plastech 사 제조, 고유점도 0.70 dL/g)를 하기 표 1에 기재된 함량(중량%)으로 포함하는 베이스 수지 100 중량부에, 알루미늄 디에틸 포스피네이트(AlPi, Clariant 사 제조, 제품명 Exolit OP 1240)를 하기 표 1에 기재된 함량(중량부)으로 압출기에 투입하고, 200 내지 250 ℃에서 용융 및 혼련하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였으며, 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 사출하여 물성을 측정하기 위한 시편을 제작하였다.
실시예 3 내지 6
상기 실시예 1에서 사용된, ABS 그라프트 공중합체, SAN 수지 및 폴리에스테르계 수지(PBT 또는 PET)를 하기 표 2에 기재된 함량(중량%)으로 포함하는 베이스 수지 혼합물 100 중량부에, 알루미늄 디에틸 포스피네이트(AlPi, Clariant 사 제조, 제품명 Exolit OP 1240)와 함께, 멜라민 폴리포스페이트(MPP, 엘에스켐 사 제조)를 하기 표 2에 기재된 함량(중량부)으로 압출기에 투입하고, 200 내지 250 ℃에서 용융 및 혼련하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였으며, 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 사출하여 물성을 측정하기 위한 시편을 제작하였다.
비교예 4 내지 10
상기 실시예 1에서 사용된, ABS 그라프트 공중합체, SAN 수지 및 폴리에스테르계 수지(PBT 또는 PET)를 하기 표 3에 기재된 함량(중량%)으로 포함하는 베이스 수지 혼합물 100 중량부에, 알루미늄 디에틸 포스피네이트(AlPi, Clariant 사 제조, 제품명 Exolit OP 1240)와 함께, 멜라민 폴리포스페이트(MPP, 엘에스켐 사 제조), 트리페닐 포스페이트(TPP, Daihachi 사 제조) 또는 암모늄 폴리포스페이트(APP, 엘에스켐 사 제조, 제품명 APP1011)를 하기 표 3에 기재된 함량(중량부)으로 압출기에 투입하고, 200 내지 250 ℃에서 용융 및 혼련하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였으며, 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 사출하여 물성을 측정하기 위한 시편을 제작하였다.
실시예 7, 8 및 비교예 11 내지 14
상기 실시예 1에서 사용된, ABS 그라프트 공중합체, SAN 수지 및 폴리에스테르계 수지(PBT 또는 PET)를 하기 표 4에 기재된 함량(중량%)으로 포함하는 베이스 수지 혼합물 100 중량부에, 알루미늄 디에틸 포스피네이트(AlPi, Clariant 사 제조, 제품명 Exolit OP 1240)와 함께, 멜라민 폴리포스페이트(MPP, 엘에스켐 사 제조)를 하기 표 4에 기재된 함량(중량부)으로 압출기에 투입하고, 200 내지 250 ℃에서 용융 및 혼련하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였으며, 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 사출하여 물성을 측정하기 위한 시편을 제작하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 14 및 참고예 1에서 수득한 열가소성 수지 조성물 시편의 물성을 하기의 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기의 표 1 내지 4에 각각 나타내었다.
측정 방법
* 난연성(Vertical Flammability, UL-94): 1/12"의 시편을 이용하여 표준측정 UL-94에 의거하여 불꽃 발생 시 연소시간(s) 및 적하 여부를 함께 측정하였다. 상기 연소시간은 UL-94에 의거하여 5개의 시편을 10초 간 불꽃을 연소시킨 후 불꽃이 남아 있는 시간을 측정하여 1차 연소시간(1-1 내지 5-1) 및 2차 연소시간(1-2 내지 5-2)을 각각 측정하였고, 30초 이내에 소화되지 않는 경우 Burn Out(B/O)으로 표기하였다. 또한, 5개의 시편의 1차 및 2차 연소시간의 총합인 전체 연소시간을 기재하였으며, 측정된 5개의 시편 중 1개 이상에서 30초 이상 연소가 진행된 경우에도 Burn Out(B/O)으로 표기하였다. 총 연소시간이 50초 이내인 경우 V-0, 250초 이내인 경우 V-1 등급에 해당된다.
* 충격강도(Notched Izod Impact Strength, kg·cm/cm): 1/8 inch 두께의 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D-256에 의거하여 측정하였다.
* 열변형온도(HDT, ℃): 1/4 inch 두께의 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D648에 의거하여 측정하였다.
* 유동성(Melt Index, g/10 min): 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D1238(250 ℃, 10 kg 하중 조건)에 의거하여 측정하였다.
구분 실시예 비교예 참고예
1 2 1 2 3 1
ABS(중량%) 30 30 30 30 30 30
SAN(중량%) 40 40 70 40 40 70
PBT(중량%) 30 - - 30 - -
PET(중량%) - 30 - - 30 -
베이스 수지(중량부) 100 100 100 100 100 100
AlPi(중량부) 30 30 30 20 20 40
난연성 V-1 V-1 Fail Fail Fail V-1
적하 여부 없음 없음 없음 없음 없음 없음
연소시간(s) 1-1 24 24 28 B/O 18 25
1-2 4 15 B/O B/O B/O 18
2-1 22 12 B/O 23 B/O 23
2-2 15 24 B/O B/O B/O 12
3-1 5 17 B/O 25 14 20
3-2 20 5 B/O B/O B/O 14
4-1 19 15 B/O 15 B/O 23
4-2 10 13 B/O B/O B/O 14
5-1 14 19 B/O 12 B/O 19
5-2 11 7 B/O 25 B/O 19
전체 연소시간(s) 144 151 B/O B/O B/O 187
충격강도 4.1 2.6 5.5 4.4 2.9 3.3
열변형온도 85.6 83.5 88.6 81.5 82.9 89.3
용융지수 48.2 52.7 36.5 61.5 66.7 24.5
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 및 2의 경우, 난연제를 과량 투입한 참고예 1에 비해, 동등 이상의 충격강도, 열변형온도 및 용융지수를 나타냈고, 난연제를 적정량 사용하고도 동등한 난연성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
반면, 폴리에스테르계 수지를 포함하지 않은 비교예 1의 경우, 난연제를 40 중량부 이상 사용하지 않은 경우 난연성의 발현이 어려운 것을 확인하였고, 폴리에스테르계 수지를 포함하더라도 난연제가 20 중량부 이하로 포함된 경우 난연성이 충분히 발현되지 않는 것을 비교예 2 및 3으로부터 확인하였다.
구분 실시예
3 4 5 6
ABS(중량%) 30 30 30 30
SAN(중량%) 40 40 40 40
PBT(중량%) 30 30 - -
PET(중량%) - - 30 30
베이스 수지(중량부) 100 100 100 100
AlPi(중량부) 20 20 20 20
MPP(중량부) 5 10 5 10
난연성 V-1 V-0 V-1 V-0
적하 여부 없음 없음 없음 없음
연소시간(s) 1-1 18 5 15 9
1-2 5 11 8 5
2-1 6 6 12 5
2-2 4 6 18 8
3-1 17 9 10 7
3-2 16 5 13 5
4-1 5 6 8 5
4-2 11 3 4 8
5-1 2 3 13 8
5-2 12 2 11 4
전체 연소시간(s) 96 56 112 64
충격강도 4.2 3.3 2.9 3.1
열변형온도 82.6 83.7 81.7 82.4
용융지수 60.2 55.1 64.3 58.3
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 3 내지 6의 경우 난연 상승제인 멜라민 폴리포스페이트를 포함함으로써, 난연제의 함량을 감소시키면서 동등 이상의 동등 이상의 충격강도, 열변형온도, 용융지수 및 난연성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
구분 비교예
4 5 6 7 8 9 10
ABS(중량%) 30 30 30 30 30 30 30
SAN(중량%) 70 40 40 40 40 40 40
PBT(중량%) - 30 30 30 - - -
PET(중량%) - - - - 30 30 30
베이스 수지(중량부) 100 100 100 100 100 100 100
AlPi(중량부) 20 20 20 20 20 20 20
MPP(중량부) 10 - - - - - -
TPP(중량부) - 10 - - 10 - -
APP(중량부) - - 10 20 - 10 20
난연성 Fail Fail Fail Fail Fail Fail Fail
적하 여부 없음 없음 없음 있음 없음 없음 있음
연소시간(s) 1-1 12 B/O 4 20(D)* 29 8 27(D)*
1-2 B/O B/O 20 20(D)* 25 27 B/O(D)*
2-1 20 16 4 28(D)* 12 4 22(D)*
2-2 21 B/O 20 B/O(D)* B/O 22 20(D)*
3-1 21 25 7 28(D)* B/O 9 25(D)*
3-2 15 B/O B/O B/O(D)* 12 B/O B/O(D)*
4-1 15 28 12 21(D)* 27 5 22(D)*
4-2 B/O 29 B/O B/O(D)* 21 B/O B/O(D)*
5-1 13 15 18 25(D)* 19 2 24(D)*
5-2 B/O 25 B/O 22(D)* B/O 10 B/O(D)*
전체 연소시간(s) B/O B/O B/O B/O B/O B/O B/O
충격강도 2.3 4.5 2.9 2.8 3.2 2.1 1.9
열변형온도 86.4 72.0 70.3 66.5 68.2 68.2 65.1
용융지수 27.9 87.8 140.9 229.3 91.9 155.4 239.1
* (D)는 적하(dripping)가 발생하였음을 의미함.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 폴리에스테르계 수지를 포함하지 않은 경우 난연제와 함께 난연 상승제를 함께 사용하더라도 난연성을 구현하지 못하는 것을 비교예 4를 통해 확인하였고, 난연 상승제로 멜라민계 난연제가 아닌 트리페닐 포스페이트(인계 난연제)를 사용하는 경우 충분한 난연 상승 효과가 없는 것을 비교예 5 및 8로부터 확인하였다.
또한, 질소를 포함하더라도 본 발명의 멜라민이 아닌, 암모늄을 포함하는 암모늄 폴리포스페이트(질소-인계 난연제)를 난연 상승제로 사용한 비교예 6, 7, 9 및 10의 경우에도 충분한 난연 상승 효과가 없었고, 특히 상기 암모늄 폴리포스페이트를 과량 투입할 경우 오히려 적하가 발생하는 것을 비교예 7 및 10으로부터 확인하였다.
구분 실시예 비교예
7 8 11 12 13 14
ABS(중량%) 30 30 30 30 30 30
SAN(중량%) 50 50 60 60 60 60
PBT(중량%) 20 - 10 10 - -
PET(중량%) - 20 - - 10 10
베이스 수지(중량부) 100 100 100 100 100 100
AlPi(중량부) 20 20 20 20 20 40
MPP(중량부) 5 5 5 10 5 10
난연성 V-1 V-1 Fail Fail Fail Fail
적하 여부 없음 없음 없음 없음 없음 없음
연소시간(s) 1-1 6 11 B/O 25 B/O B/O
1-2 19 12 14 12 15 B/O
2-1 19 13 B/O B/O B/O 21
2-2 11 8 B/O 25 25 B/O
3-1 15 18 B/O 23 28 25
3-2 2 12 B/O B/O B/O 22
4-1 15 13 B/O B/O B/O 28
4-2 10 8 12 21 B/O 24
5-1 16 12 25 28 24 B/O
5-2 4 11 B/O B/O B/O 22
전체 연소시간(s) 117 118 B/O B/O B/O B/O
충격강도 4.2 2.9 3.6 3.0 2.4 1.9
열변형온도 85.2 84.1 86.0 86.8 85.3 85.9
용융지수 34.0 37.1 29.5 35.4 33.5 39.4
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 7 및 8의 경우 난연 상승제인 멜라민 폴리포스페이트를 포함함으로써, 난연제의 함량을 감소시키면서 동등 이상의 충격강도, 열변형온도, 용융지수 및 난연성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
반면, 폴리에스테르계 수지를 적정량 이상 포함하지 않은 비교예 11 내지 14의 경우, 난연 상승제인 멜라민 폴리포스페이트를 포함하더라도, 차르(char)를 형성하지 못해 난연성을 구현하지 못하는 것을 확인할 수 있었다.
결론적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 조성물 내에 베이스 수지의 일부로 폴리에스테르계 수지를 포함할 때, 차르(char) 형성이 용이한 특성을 이용하는 것으로, 상기와 같은 특성으로 인해 인계 난연제의 함량을 감소시키면서도 난연성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (17)

  1. (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 10 내지 50 중량%; (b) 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 20 내지 60 중량%; 및 (c) 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 10 중량% 초과 내지 50 중량% 이하;를 포함하는 베이스 수지 100 중량부에, 인계 난연제 15 내지 25 중량부 및 난연 상승제 5 내지 10 중량부를 포함하고,
    상기 인계 난연제 및 난연 상승제의 함량을 합한 총 함량은 20 내지 30 중량부이며,
    상기 인계 난연제는 알루미늄 디에틸 포스피네이트인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)의 공액디엔계 화합물은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 및 (b)의 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 및 (b)의 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 상기 공액디엔계 화합물을 단량체로 포함하는 고무질 중합체에 상기 방향족 비닐화합물 및 상기 비닐시안 화합물이 그라프트 공중합된 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 난연 상승제는 멜라민계 난연제인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 멜라민계 난연제는 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 시아누레이트 및 멜라민 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 난연성 시험 기준으로 V-1 등급 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  17. 제1항 내지 제5항, 제11항, 제12항 및 제16항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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