KR102229226B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리페닐렌에테르 수지 및 고무강화 폴리스티렌 수지를 포함하는 베이스 수지; 스티렌계 블록 공중합체 수지; 및 탄화수소계 오일;을 포함한다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
열가소성 플라스틱 소재는 경량성, 디자인 자유도, 성형 가공성 등이 우수하여, 생활용품, 자동차, 전기, 전자 및 산업용 분야 등의 공업용 재료 등 다양한 기능 및 성능을 요구하는 분야에 널리 응용되고 있다. 최근에는 이러한 열가소성 플라스틱을 이용하여, 신체에 착용 가능한 웨어러블 디바이스(Wearable Device)가 개발되고 있다. 상기 웨어러블 디바이스는 인체의 착용 부위에 따라 안경, 신발, 반지, 벨트, 손목 워치/밴드/팔찌, 목걸이, 이어셋, 의류 또는 배지 등 다양한 종류가 있다.
이 중, 폴리페닐렌에테르(polyphenylene ether, PPE) 수지는 비결정성 열가소성 수지로서 치수 안정성, 내열성, 강성, 전기 절연성, 내마모성 등이 우수하고 전기·전자제품의 부품이나 자동차 정밀 부품 등 여러 분야에서 적용이 가능하다.
그러나, 폴리페닐렌에테르 수지는 유리전이온도(Tg)가 높아, 용융 가공성이 불리한 단점이 있다. 이로 인해 폴리페닐렌에테르 수지를 단독으로 사용하지 않고 적용 부품의 필요 물성에 맞게 여러 종류의 상대적으로 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 수지와 선택적으로 블렌딩하여, 폴리페닐렌에테르 수지(PPE) 자체의 특성을 유지하면서 가공성을 확보할 수 있는 변성 폴리페닐렌에테르 수지(m-PPE)의 제조 및 응용에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 예를 들면, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 또는 폴리에스터 등과 폴리페닐렌에테르 수지를 블렌딩하여 가공성을 개선하고 있다.
한편, 용융 가공성 향상을 위해 폴리페닐렌에테르 수지 및 다른 수지의 블렌딩 가공시 상기 폴리페닐렌에테르 수지 고유의 물성 저하가 동반될 수 있다. 특히 열역학적으로 완전 상용성을 보이는 폴리스티렌과의 블렌딩시, 혼합량에 따라 고내열 특성이 감소하거나, 특히 내충격 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0067832호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 내충격성 및 내열성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상용성, 유동성 및 성형 가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저비중에 따른 경량성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리페닐렌에테르 수지 20 중량% 내지 80 중량% 및 고무강화 폴리스티렌 수지 20 중량% 내지 80 중량%를 포함하는 베이스 수지 100 중량부; 스티렌계 블록 공중합체 수지 1 중량부 내지 20 중량부; 및 탄화수소계 오일 0.5 중량부 내지 15 중량부;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 폴리페닐렌에테르 수지는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리에틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 고무강화 폴리스티렌 수지는 고무질 중합체의 평균입경이 0.1 ㎛ 이상 0.8 ㎛ 미만인 제1 고무강화 폴리스티렌 수지 및 고무질 중합체의 평균입경이 0.8 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 제2 고무강화 폴리스티렌 수지를 0.3:1 내지 5:1 중량비로 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 소프트 세그먼트-하드 세그먼트-소프트 세그먼트의 반복 단위를 포함하는 블록 공중합체이며, 상기 소프트 세그먼트는 에틸렌, 이소프렌, 프로필렌, 또는 부틸렌으로부터 유래된 반복단위를 포함하며, 상기 하드 세그먼트는 스티렌으로부터 유래된 반복단위를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 하드 세그먼트 10 중량% 내지 40 중량% 및 소프트 세그먼트 60 중량% 내지 90 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일은 나프텐 오일 20 중량% 내지 40 중량% 및 파라핀 오일 60 중량% 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일은 중량평균분자량이 500 g/mol 내지 1,000 g/mol, 4℃ 및 1 기압에서의 비중이 0.5 내지 1.0, 유동점이 -20℃ 내지 0℃, 인화점이 200℃ 내지 350℃ 및 40℃에서의 동점도가 50cst 내지 300 cst인 것을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:20 중량비로 포함될 수 있다.
상기 스티렌계 블록 공중합체 수지 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:10 중량비로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238(280℃, 5kg)에 의거하여 측정한 용융지수가 17g/10min 내지 35g/10min 이며, ASTM D648에 규정된 평가방법에 의하여 6.4 mm 두께의 시편을 18.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형온도(HDT)가 103℃ 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 따라 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 25 kgf·cm/cm 내지 50 kgf·cm/cm일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 성형품에 관한 것이다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품은 내충격성 및 내열성이 우수하고, 상용성, 유동성 및 성형 가공성이 우수하며, 저비중에 따른 경량성이 우수할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
열가소성 수지 조성물
본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리페닐렌에테르 수지, (B) 고무강화 폴리스티렌 수지, (C) 스티렌계 블록 공중합체 수지 및 (D) 탄화수소계 오일을 포함한다. 한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리페닐렌에테르 수지 20 중량% 내지 80 중량% 및 (B) 고무강화 폴리스티렌 수지 20 중량% 내지 80 중량%를 포함하는 베이스 수지 100 중량부; (C) 스티렌계 블록 공중합체 수지 1 중량부 내지 20 중량부; 및 (D) 탄화수소계 오일 0.5 중량부 내지 15 중량부;를 포함한다.
이하, 상기 열가소성 수지 조성물의 구성 성분을 상세히 설명하도록 한다.
(A) 폴리페닐렌에테르 수지
본 발명의 폴리페닐렌에테르 수지(A)는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체, 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리에틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리페닐렌에테르 수지(A)는 25℃의 클로로포름 용매에서 측정한 고유점도가 0.2 내지 1.0 dl/g 일 수 있다. 상기 조건에서 열안정성 및 작업성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리페닐렌에테르 수지(A)는 상기 베이스 수지 전체중량에 대하여 20 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르 수지(A)가 20 중량% 미만일 경우 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 내열성이 저하되며, 80 중량%를 초과하면 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 성형 가공성 및 유동성이 저하될 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르 수지(A)는 예를 들면 35 중량% 내지 65 중량% 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 40 중량% 내지 60 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 또는 80 중량% 포함될 수 있다.
(B) 고무강화 폴리스티렌 수지
본 발명의 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 고무질 중합체와 스티렌계 단량체를 중합하여 제조될 수 있다.
상기 고무질 중합체로는 부타디엔 고무, 부타디엔과 스티렌의 공중합체 고무, 부타디엔과 아크릴로니트릴의 공중합체 고무 등의 디엔계 고무 및 상기 디엔계 고무를 수소 첨가한 포화고무, 이소프렌 고무, 알킬아크릴레이트 고무 등의 아크릴계 고무 및 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 삼원공중합체(EPDM) 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 부타디엔 고무, 부타디엔과 스티렌의 공중합체 고무, 이소프렌 고무 및 알킬아크릴레이트 고무 등을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 고무질 중합체는 상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B) 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량% 사용될 수 있다. 상기 고무질 중합체의 함량에서 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 내충격성 및 유동성 등이 우수할 수 있다. 상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 예를 들면 3 중량% 내지 15 중량% 사용할 수 있다.
한 구체예에서 폴리페닐렌에테르 수지 및 고무강화 폴리스티렌 수지를 포함하는 베이스 수지에서, 적절한 물성을 나타내기 위한 고무질 중합체의 입자 크기는 Z-평균으로 0.1 ㎛ 내지 4.0 ㎛, 예를 들면 0.25 ㎛ 내지 3.0 ㎛일 수 있다.
한 구체예에 상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 고무질 중합체가 바이모달 또는 트리모달 형태로 분산되어 있는 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 고무강화 폴리스티렌 수지(A)는 고무질 중합체의 평균입경(Z-평균)이 0.1 ㎛ 이상 0.8 ㎛ 미만인 제1 고무강화 폴리스티렌 수지(B1) 및 고무질 중합체의 평균입경(Z-평균)이 0.8 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 제2 고무강화 폴리스티렌 수지(B2)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 고무강화 폴리스티렌 수지(B1) 및 제2 고무강화 폴리스티렌 수지(B2)를 0.3:1 내지 5:1 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량범위로 포함시 상기 열가소성 수지 조성물의 상용성 및 성형 가공성이 우수하면서, 충격강도 등의 기계적 특성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 0.5:1 내지 3.5:1 중량비로 포함할 수 있다.
상기 스티렌계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 파라 t-부틸스티렌 또는 에틸스티렌 등을 사용할 수 있다. 상기 스티렌계 단량체는 상기 고무강화 폴리스티렌 수지 전체 중량에 대하여, 70 중량% 내지 99 중량%로 사용될 수 있다. 예를 들면 85 중량% 내지 97 중량%로 사용될 수 있다.
고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 내화학성, 가공성 및 내열성과 같은 특성을 부여하기 위해 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬에스테르 단량체 및 시안화 비닐계 화합물을 더 포함할 수 있다. 이는, 고무강화 폴리스티렌 수지(B) 전체 중량에 대하여 0 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 중합개시제 없이 열중합에 의해 중합되거나, 또는 중합개시제의 존재 하에 중합될 수 있다. 중합개시제의 존재 하에 중합되는 경우, 중합개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 큐멘하이드로 퍼옥사이드 등의 과산화물계 개시제와 아조비스 이소부티로니트릴 같은 아조계 개시제를 사용할 수 있으며, 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다.
상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합 또는 이들의 중합방법을 혼합하여 제조될 수 있으며, 이러한 중합방법들 중 괴상중합이 바람직하다.
상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 상기 베이스 수지 전체중량에 대하여 20 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 고무강화 폴리스티렌 수지가 20 중량% 미만인 경우 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 저하되며, 80 중량%를 초과할 경우 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 내열성, 성형 가공성 및 유동성이 저하될 수 있다. 상기 고무강화 폴리스티렌 수지(B)는 예를 들면 35 중량% 내지 65 중량% 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 40 중량% 내지 60 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 또는 80 중량% 포함될 수 있다.
(C) 스티렌계 블록 공중합체 수지
상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 본 발명의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품의 변형을 방지하고 탄성 특성을 발휘하며 성형품의 경도, 내열성, 내화학성, 내마모성 등을 향상시키는 목적으로 포함된다.
한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019087441086-pat00001
상기 화학식 1에서 상기 X 및 Y는 각각 1 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 1을 참조하면, 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 하나 이상의 스티렌계 반복 단위를 포함한다. 한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는, 수지의 변형을 방지하는 하드 세그먼트 및 탄성 특성을 나타내는 소프트 세그먼트를 포함하며, 상기 하드 세그먼트로서 상기 스티렌계 반복 단위를 포함한다.
예를 들면 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 소프트 세그먼트-하드 세그먼트-소프트 세그먼트의 반복 단위를 포함하는 삼원 블록 공중합체일 수 있다.
한 구체예에서 상기 소프트 세그먼트는 에틸렌, 이소프렌, 프로필렌, 또는 부틸렌으로부터 유래된 반복단위를 포함하며, 상기 하드 세그먼트는 스티렌 또는 스티렌 함유 단량체로부터 유래된 반복단위를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 하드 세그먼트 10 중량% 내지 40 중량% 및 소프트 세그먼트 60 중량% 내지 90 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 성형품의 변형을 방지하며, 내열성, 내화학성 및 내충격성이 우수할 수 있다. 예를 들면 하드 세그먼트 20 중량% 내지 35 중량% 및 소프트 세그먼트 65 중량% 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 중량평균분자량이 50,000 g/mol 내지 300,000 g/mol 일 수 있다. 예를 들면 100,000 g/mol 내지 200,000 g/mol 일 수 있다. 또한, 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 용융지수(ASTM D1238, 280℃, 5kg)가 0.1g/10min 내지 10g/10min 일 수 있다. 상기 중량평균분자량 및 용융지수 조건에서, 상기 열가소성 수지 조성물의 성형성이 우수하면서, 내열성, 내화학성 및 내충격성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 10% 톨루엔(toluene) 및 25℃ 조건에서 측정된 브룩필드 점도가 1,000 cps 내지 2,500 cps일 수 있다. 상기 조건에서 열가소성 수지 조성물의 성형성이 우수하면서, 내열성, 내화학성 및 내충격성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부 포함된다. 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)가 1 중량부 미만일 경우 내충격성 및 내열성 확보가 어렵고, 20 중량부를 초과하면 유동성 및 성형성이 저하된다. 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지(C)는 예를 들면 1 중량부 내지 15 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 1 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중량부 포함될 수 있다.
상기 스티렌계 블록 공중합체 수지 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:10 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량범위로 포함시 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 유동성 및 성형성이 우수하면서, 내열성 및 내충격성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1:4 내지 1:9 중량비로 포함될 수 있다.
(D) 탄화수소계 오일
상기 탄화수소계 오일(D)은 상기 열가소성 수지 조성물의 흐름성을 향상시켜, 상기 열가소성 수지 조성물의 유동성과 성형성을 확보하는 목적으로 포함된다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일(D)은 나프텐 오일 20 중량% 내지 40 중량% 및 파라핀 오일 60 중량% 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일(D)은 중량평균분자량이 500 g/mol 내지 1000 g/mol, 4℃ 및 1 기압에서의 비중이 0.5 내지 1.0, 유동점이 -20℃ 내지 0℃, 인화점이 200℃ 내지 350℃, 및 40℃에서의 동점도가 50cst 내지 300 cst인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 중량평균분자량이 600 g/mol 내지 900 g/mol, 4℃ 및 1 기압에서의 비중이 0.85 내지 0.90, 예를 들면 0.86 내지 0.88, 유동점이 -20℃ 내지 0℃, 예를 들면 -18℃ 내지 -9℃, 인화점이 270℃ 내지 300℃, 및 40℃에서의 동점도가 100 cst 내지 220 cst인 것을 사용할 수 있다. 상기 조건의 탄화수소계 오일을 사용시, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 유동성 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일(D)은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 15 중량부 포함될 수 있다. 상기 탄화수소계 오일이 0.5 중량부 미만일 경우 상기 열가소성 수지 조성물의 유동성 및 성형성이 저하되며, 15 중량부를 초과할 경우 상기 열가소성 수지 조성물의 내열성 및 내충격성이 저하될 수 있다. 상기 탄화수소계 오일(D)은 예를 들면 3 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 예를 들면, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 오일 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:20 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비로 포함시 상기 열가소성 수지 조성물의 성형성이 우수하면서, 내열성 및 내충격성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1:4 내지 1:10 중량비로 포함될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 임의의 첨가제를 더욱 첨가할 수 있다. 상기 첨가제로는 착색제, 안정화제, 산화방지제, 대전방지제, 유동개선제 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 200℃ 내지 300℃, 예를 들면 250℃ 내지 280℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
한 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238(280℃, 5kg)에 의거하여 측정한 용융지수가 17g/10min 내지 35g/10min 일 수 있다. 예를 들면 20g/10min 내지 35g/10min 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 규정된 평가방법에 의하여 6.4 mm 두께의 시편을 18.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형온도(HDT)가 103℃ 이상일 수 있다. 예를 들면 상기 열변형온도는 103℃ 내지 120℃일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 따라 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 25 kgf·cm/cm 내지 50 kgf·cm/cm일 수 있다. 예를 들면 27 kgf·cm/cm 내지 45 kgf·cm/cm일 수 있다.
열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품
본 발명의 다른 관점은 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 성형품에 관한 것이다. 성형품은 내충격성 및 내열성이 우수하고, 상용성, 유동성 및 성형 가공성이 우수하며, 저비중에 따른 경량성이 우수할 수 있다. 상기 성형품은 전술한 특성이 요구되는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들면 성형품은 저비중, 내충격성 및 내열성 등이 요구되는 분야에 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 기기용, 생활 용품 및 의료 용품 등의 분야에 적용될 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 디바이스 또는 휴대용 전자장비의 내/외장 소재로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리페닐렌에테르 수지: Bluestar社의 LXR40를 사용하였다.
(B1) 제1 고무강화 폴리스티렌 수지: 고무 평균입경이 0.5 ㎛인 Ineos-Styrolution社의 576H를 사용하였다.
(B2) 제2 고무강화 폴리스티렌 수지: 고무 평균입경이 1.2 ㎛인 Idemitsu PS社의 CT60를 사용하였다.
(C1) 스티렌계 블록 공중합체 수지: 하드 세그먼트(스티렌)-소프트 세그먼트(에틸렌/부틸렌)-하드 세그먼트(스티렌)의 삼원 블록 공중합체이며, 중량평균분자량이 150,000 g/mol 및 브룩필드 점도(10% toluene, 25℃)가 1,800 cps인 Kraton社의 G1651를 사용하였다.
(C2) 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체: 45　중량%의 Z-평균입경이 310 nm인 부타디엔 고무에 55 중량%의 스티렌 및 아크릴로니트릴(중량비: 75/25)가 그라프트 공중합된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 그라프트 공중합체(g-ABS)를 사용하였다.
(D) 탄화수소계 오일: 나프텐 오일 28 중량% 및 파라핀 오일 72 중량%를 포함하며, 4℃ 및 1 기압에서의 비중이 0.87, 인화점이 288℃, 및 40℃에서의 동점도가 172 cst인 서진화학社의 KL-900을 사용하였다.
(E) 첨가제: 열안정제로 BASF社의 힌더드 페놀계 안정제인 Irganox 1076을 사용하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 14
상기 각 구성 성분을 하기 표 1 내지 3에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하여, 바렐 온도 250℃ 내지 300℃에서 압출하여 펠렛(열가소성 수지 조성물)을 제조하였다. 제조된 펠렛은 80℃ 내지 100℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(실린더 온도: 300℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출성형하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 내열성(℃): ASTM D648에 규정된 평가방법에 의거하여 6.4 mm 두께의 시편을 18.6 kgf/cm2의 하중 하에서 열변형 온도(HDT)를 측정하였다.
(2) 내충격성(kgf·cm/cm): ASTM D256에 규정된 평가방법에 의거하여 1/8" 두께 시편의 Izod 충격강도를 측정하였다.
(3) 유동성(g/10min): ASTM D1238에 규정된 평가방법에 의거하여, 280℃, 5kg 조건에서 용융지수를 측정하였다.
(4) 비중: ASTM D792에 규정된 평가방법에 의거하여 비중을 측정하였다.
Figure 112019087441086-pat00002
Figure 112019087441086-pat00003
Figure 112019087441086-pat00004
상기 표 1 내지 표 3의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~4의 경우, 저비중 특성을 가지며, 유동성이 우수하고, 내열성 및 내충격성 등의 물성 발란스가 우수함을 알 수 있었다.
반면, 본 발명의 탄화수소계 오일을 미적용하고, 본 발명 스티렌계 공중합체 대신 고무변성 방향족 비닐계 그라프트 공중합체를 적용한 비교예 1~2의 경우 실시예 1~4에 비하여 유동성 및 내충격성이 현저하게 저하되었으며, 본 발명의 탄화수소계 오일을 미적용한 비교예 3~6 및 8~10의 경우 실시예 1~4에 비하여 유동성 및 내충격성이 저하됨을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 베이스 수지 구성 성분의 함량 범위를 벗어난 비교예 11 및 12의 경우, 상기 실시예 1~4보다 유동성 및 내열성 또는 유동성 및 내충격성이 저하되었으며, 본 발명의 스티렌계 블록 공중합체 수지 함량을 초과한 비교예 13의 경우 상기 실시예 1~4보다 유동성 및 내열성이 현저하게 저하되었으며, 본 발명의 탄화수소계 오일 함량을 벗어난 비교예 14의 경우 실시예 1~4보다 내열성이 저하됨을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리페닐렌에테르 수지 40 중량% 내지 60 중량% 및 고무강화 폴리스티렌 수지 40 중량% 내지 60 중량%를 포함하는 베이스 수지 100 중량부;
    스티렌계 블록 공중합체 수지 3 중량부 내지 20 중량부; 및
    탄화수소계 오일 3 중량부 내지 15 중량부;를 포함하고,
    상기 탄화수소계 오일 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:20 중량비로 포함되며,
    상기 스티렌계 블록 공중합체 수지 및 폴리페닐렌에테르 수지는 1:4 내지 1:10 중량비로 포함되는 열가소성 수지 조성물이며,
    상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238(280℃, 5kg)에 의거하여 측정한 용융지수가 17g/10min 내지 35g/10min이고, ASTM D648에 규정된 평가방법에 의하여 6.4mm 두께의 시편을 18.6 kgf/cm2의 하중 하에서 측정한 열변형온도(HDT)가 103℃ 이상이며, ASTM D256에 따라 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 25 kgf·cm/cm 내지 50 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리페닐렌에테르 수지는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르와 폴리(2,3,6-트리에틸-1,4-페닐렌) 에테르의 공중합체 수지 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고무강화 폴리스티렌 수지는 고무질 중합체의 평균입경이 0.1 ㎛ 이상 0.8 ㎛ 미만인 제1 고무강화 폴리스티렌 수지 및 고무질 중합체의 평균입경이 0.8 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 제2 고무강화 폴리스티렌 수지를 0.3:1 내지 5:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 소프트 세그먼트-하드 세그먼트-소프트 세그먼트의 반복 단위를 포함하는 블록 공중합체이며,
    상기 소프트 세그먼트는 에틸렌, 이소프렌, 프로필렌, 또는 부틸렌으로부터 유래된 반복단위를 포함하며,
    상기 하드 세그먼트는 스티렌으로부터 유래된 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스티렌계 블록 공중합체 수지는 하드 세그먼트 10 중량% 내지 40 중량% 및 소프트 세그먼트 60 중량% 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소계 오일은 나프텐 오일 20 중량% 내지 40 중량% 및 파라핀 오일 60 중량% 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소계 오일은 중량평균분자량이 500g/mol 내지 1,000g/mol, 4℃ 및 1 기압에서의 비중이 0.5 내지 1.0, 유동점이 -20℃ 내지 0℃, 인화점이 200℃ 내지 350℃, 및 40℃에서의 동점도가 50cst 내지 300 cst인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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