KR102204899B1 - 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 고강성 및 고내열성의 성형체. - Google Patents

Abstract

본 발명은 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 성형체에 관한 것으로서, 상기 수지 조성물은 재활용 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 부타디엔 및 왁스로 이루어짐으로써 고강성 및 고내열성의 성형체를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 고강성 및 고내열성의 성형체.{MOLDED PRODUCT OF RESIN COMPOSITION COMPRISING RECYCLING POLYCARBONATE}

본 발명은 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 고강성 및 고내열성의 성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 재활용 폴리카보네이트를 포함하는 PC-ABS 수지 조성물을 성형하여 얻어진 성형체에 관한 것이다.

건축용, 가전제품에 사용된 폴리카보네이트 재질의 플라스틱 부품은 사용 후 폐기과정에서 금속 재료만 회수 재활용하고 플라스틱은 폐기물로 매립되거나 소각되고 있다. 일부 재활용 가능한 플라스틱 재료는 폐기과정에 여러 소재가 혼입되고 이물질에 오염되어 있으므로 재활용 재료로서의 물성이 저하되어 저가, 저기능의 부품으로 성형되며, 자동차 주차 스토퍼, 동물 사료통 등의 저가품에 적용되고 있다. 최근에는 중국에서 폐플라스틱의 수입이 금지되면서 국내 폐플라스틱 재활용품의 회수도 이루어지지 않아 이에 대한 대책이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1827481호에서는 재활용 폴리카보네이트를 절단하여 펠릿을 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이는 폴리카보네이트의 펠릿을 제조하는데 그치고 있어 이를 이용하여 고품질의 성형체를 제조하는 데에는 한계가 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 10-2015-0105350호에서는 재활용 폴리카보네이트에 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 메타크릴레이트 부타디엔 스티렌, 및 벌크 중합 (bulk polymerized) ABS 등의 충격 개질제, 유동 촉진제 성분은 스티렌 아크릴로니트릴 (SAN), 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 등의 유동 촉진제를 혼합하여 PC-ABS 블랜드를 제조하고 있으나, 강도, 내구성 등의 물성이 불충분하여 고품질의 성형체의 제조에는 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1827481호 대한민국 공개특허공보 10-2015-0105350호

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물을 성형함으로써 얻어지는 고강성 및 고내열성의 성형체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 성형체는 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어지되, 상기 수지 조성물은 재활용 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 부타디엔 및 왁스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 수지 조성물은 재활용 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 10 내지 50 중량부, 부타디엔 10 내지 50 중량부 및 왁스 1 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 왁스로는 탄화수소계 왁스, 지방산계 왁스, 지방족 알코올계 왁스, 지방산 아마이드계 왁스, 지방족 에스터계 왁스, 지방산 금속 비누계 왁스 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 성형체는 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물을 성형하여 얻어지는 것으로써, 고강성 및 고내열성의 특성을 나타내어 고품질의 플라스틱 재료로서 이용할 수 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어지는 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 폴리카보네이트는 건축용 플라스틱 재료, 가전제품 등에 널리 사용되고 있으며, 예를 들어, 건축용 햇빛 가림막, 생수통, 이동통신용 안테나 커버, 가전제품 의 하우징 등을 들 수 있다. 상기 재활용 폴리카보네이트는 상기 플라스틱 제품의 폐기물로부터 회수되는 것이다. 이러한 재활용 폴리카보네이트를 이용하여 얻어지는 성형체의 물성을 향상시키기 위하여 본 발명에서는 재활용 폴리카보네이트에 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 부타디엔 및 왁스를 배합함으로써 성형과정에서 혼합되어 PC-ABS계 수지 조성물을 형성하도록 하고 있다. 이러한 수지 조성물을 이용하여 사출, 압출, 압축 성형 등의 성형 방법에 의해 성형체를 제조할 수 있는데, 이러한 성형체는 고강성 및 고내열성의 특성을 나타내게 된다.

종래기술인 대한민국 공개특허공보 10-2015-0105350호에서는 폴리카보네이트에 충격 개질제인 ABS를 혼합하여 PC-ABS 블랜드를 제조하며, 이때 유동 촉진제로서 SAN을 부가하고 있으나, 본 발명에서는 SAN 및 부타디엔이 배합되면서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS)를 형성하면서 PC-ABS 수지 조성물을 형성하게 되므로 제조공정이 단순하며 공정조건의 최적화가 용이하게 된다.

또한, 흐름성을 개선하기 위하여 왁스를 추가하게 되는데, 상기 왁스로는 탄화수소계 왁스, 지방산계 왁스, 지방족 알코올계 왁스, 지방산 아마이드계 왁스, 지방족 에스터계 왁스, 지방산 금속 비누계 왁스 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 2종 이상의 왁스를 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 수지 조성물로는 재활용 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 10 내지 50 중량부, 부타디엔 10 내지 50 중량부 및 왁스 1 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 상기 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 및 부타디엔은 동일한 중량비로 배합되는 것이 바람직한데, 이는 상기 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 및 부타디엔의 배합에 의해 PC-ABS계 수지 조성물이 형성되도록 하기 위함이다. 또한, 상기 부타디엔은 건조 분말 형태로 사용하는데, 이는 각 성분을 배합할 때의 상용성과 성형성을 고려한 것이다. 또한, 왁스의 함량이 너무 적으면 충분한 유동성을 확보할 수 없으나, 지나치게 많은 경우에도 제조된 성형체의 강성이 저하되는 문제점이 발생하기 때문에 1 내지 10 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량부의 범위에서 사용할 수 있다.

상기 수지 조성물을 압출, 사출, 또는 압축 성형을 통하여 성형체를 제조할 수 있다. 따라서 본 발명의 수지 조성물은 재활용 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 부타디엔의 3가지 성분으로 구성되거나 또는 재활용 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 부타디엔, 왁스의 4가지 성분만으로 구성되면서도 성형에 의해 고강성, 고내열성의 성형체를 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 재활용 폴리카보네이트의 물성을 비교하기 위하여 일반 폴리카보네이트(PC1)와 물통에서 수집된 재활용 폴리카보네이트(PC2 및 PC3)의 물성을 비교하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

	PC1	PC2	PC3
MI(g/10min)	10	5	5
비중	1.20	1.20	1.20
Izod(J/m)	900	894	965
인장강도(MPa)	60	67	67
굴곡강도(MPa)	96	95	97
굴곡탄성율(MPa)	2.410	2.070	2.200
Hardness(R-scale)	118	121	122
HDT(℃)	141	141	131

재활용 폴리카보네이트는 일반 폴리카보네이트에 비해 용융지수가 다소 낮은 것으로 나타났다. 상기 재활용 폴리카보네이트(PC2)를 이용하여 성형체를 제조하는 실험을 실시하였다. 재활용 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 부타디엔 및 왁스는 표 2와 같은 함량으로 배합하여 수지 조성물을 제조하였다. 표 2에서 왁스 1은 탄화수소계 왁스인 파라핀이며, 왁스 2는 지방산 아마이드계 왁스인 에틸렌 비스스테아릴 아마이드(EBS)이며, 표 2의 단위는 중량부이다.

	재활용PC	SAN	부타디엔	왁스1	왁스2
비교예	100	20	20	-	-
실시예1	100	20	20	1	-
실시예2	100	20	20	2	-
실시예3	100	20	20	3	-
실시예4	100	20	20	-	1
실시예5	100	20	20	-	2
실시예6	100	20	20	-	3
실시예7	100	30	20	-	-
실시예8	100	40	20	-	-

실시예 및 비교예에 따른 수지 조성물을 이용하여 압출 성형에 의해 성형체를 제조하였다. 성형 조건은 각 성분의 배합과 반응에 최적화되도록 조절하였으며, 건조조건 80℃, 2~4시간, 실린더 온도 전단부 230~260℃, 중간부 260~290℃, 후단부 270~290℃가 되도록 하였고, 노즐 온도는 270~290℃, 금형 온도는 40~70℃, 배압 300~600㎏/㎠, 스크류 속도 30~60rpm으로 하여 성형 공정을 실시하였다.

제조된 성형체의 물성을 평가한 결과 표 3과 같은 결과를 얻었다. 인장강도 및 연신율은 ASTM D638에 따라 평가하였으며, HDT는 ASTM D648에 따라 평가하였다. Spiral Flow는 280℃에서 2㎜의 두께로 사출했을 때 사출 길이를 측정하여 평가하였다.

	인장강도(MPa)	연신율(%)	HDT(℃)	Spiral Flow(㎜)
측정방법	ASTM D638	ASTM D638	ASTM D648	자체평가
비교예	50	20	120	150
실시예1	50	30	120	160
실시예2	50	40	120	170
실시예3	50	50	120	190
실시예4	50	30	120	160
실시예5	50	40	120	170
실시예6	50	50	120	185
실시예7	70	20	125	-
실시예8	80	20	130	-

표 3의 결과를 살펴보면, 비교예과 실시예 1 내지 6은 인장강도나 열변형 온도는 동일한 정도였으나 연신율 및 Spiral Flow가 향상되는 것으로 나타나 가공성이 더 우수하고 성형체의 물성이 향상되는 것으로 나타났다.

또한, 왁스를 사용하지 않고 SAN의 함량을 증가시킨 실시예 7, 8의 경우 인장강도, 열변형 온도가 증가하여 기계적 물성은 향상되었으나, 연신율이 나쁘고 Spiral Flow가 매우 나쁘게 나타나 유동성 및 가공성이 떨어지는 것으로 나타났다. 이는 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체와 부타디엔을 동량 사용하지 않을 경우 과량의 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체가 잔존하여 수지 조성물의 물성을 오히려 저하시키는 것으로 판단되었다. 또한, 왁스를 사용하지 않을 경우 유동성이 나빠 성형체의 물성이 저하되는 것으로 파악되었다.

또한, 본 발명에 따른 수지 조성물을 이용하여 자동차 내비게이션 커버 부품을 성형체로 제조하여 평가한 결과 시판되는 PC-ABS 수지 조성물로 성형한 성형체와의 물성의 차이가 거의 없는 것으로 나타나 본 발명에 따른 성형체가 고품질의 플라스틱 성형체에 적용되기에 적합한 것을 확인하였다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (3)

1. 재활용 폴리카보네이트를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 고강성 및 고내열성의 성형체로서,
   상기 수지 조성물은 재활용 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 10 내지 50 중량부, 부타디엔 10 내지 50 중량부 및 왁스 1 내지 3 중량부로 이루어지며,
   상기 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 및 부타디엔은 동일한 중량비로 배합되며,
   상기 왁스는 파라핀 또는 에틸렌 비스스테아릴 아마이드(EBS)인 것을 특징으로 하는 성형체.
   
2. 삭제
3. 삭제