KR102478645B1 - 항균성 및 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

항균성 및 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 및 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 금속 입자 및 무기계 항균제를 특정 함량비로 조합하여 포함하며, 소량의 항균제 함량으로도 항균성 및 항곰팡이성을 우수하게 발현하여 기존 금속질감 소재의 낮은 항균성 및 항곰팡이성 문제를 해결하고, 동시에 금속질감, 외관 및 기계적 물성도 우수하게 균형 잡힌 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

Description

항균성 및 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{Thermoplastic resin composition with antimicrobial activity and metal-like texture and molded article comprising the same}
본 발명은 항균성 및 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 금속 입자 및 무기계 항균제를 특정 함량비로 조합하여 포함하며, 소량의 항균제 함량으로도 항균성 및 항곰팡이성을 우수하게 발현하여 기존 금속질감 소재의 낮은 항균성 및 항곰팡이성 문제를 해결하고, 동시에 금속질감, 외관 및 기계적 물성도 우수하게 균형 잡힌 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
금속질감을 갖는 열가소성 수지의 적용 분야 중 하나는 사출 성형 분야이다. 일반적으로 열가소성 수지는 사출 성형 후 전기전자 제품 및 자동차 부품을 비롯한 많은 제품으로 소비자에게 전달된다. 이러한 사출 성형품은 사출 성형 후 도장 및 스프레이 공법으로 제품 외관을 디자인하게 되는데, 이는 환경적으로 유해하며 추가적인 도장 가공비 지출로 비경제적이다.
따라서, 친환경 무도장 소재, 즉 도장 공정 없이 소재 자체로 금속 도장과 유사한 느낌의 금속질감 외관을 구현할 수 있는 메탈릭 소재에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이를 위하여, 열가소성 수지 자체에 금속 입자를 적용한 메탈릭 소재에 대한 개발이 지속적으로 진행되고 있다.
그러나 이러한 기존의 무도장 메탈릭 소재들을 여러 사람의 신체 접촉이 많은 가전제품이나 자동차 내장 및 외장 부품 등에 사용할 경우, 제품에 사용자의 손이나 얼굴 등의 신체가 접촉됨에 따라 신체에 있는 수분, 손때나 기름 및 화장품 등의 이물질이 부착되거나 또는 터치하는 손의 자국 즉, 지문과 같은 표식이 제품에 남아 있게 된다.
이렇게 제품에 이물질이 부착되거나 또는 자국이 남음으로 인해 제품의 표면이 더러워지는 현상이 발생할 뿐만 아니라, 제품에 부착되는 이물질 중 인체에 유해한 대장균이나 포도상구균 등과 같은 각종 병원균(미생물)이 발생 및 번식할 수 있고, 이에 따라 해당 제품에 피부가 접촉될 경우 세균에 의한 각종 질병이 발생할 수 있다.
최근의 위생에 대한 사회적 관심이 증가함에 따라, 세균이 번식하기 용이한 제품에 세균에 의한 오염 등을 방지하기 위하여, 플라스틱 분야에도 항균 특성을 가미한 제품의 개발이 증가하고 있다. 이에 플라스틱류에 항균 특성을 가미하는 다양한 방법이 이뤄지고 있으며, 일반적인 방법 중의 하나로 플라스틱에 항균제를 사용하는 방법이 있는데, 이 경우, 항균제의 종류 및 함량뿐만 아니라 도장과 같은 후가공 여부에 따라 항균 특성에 차이가 발생하여 제품의 효과 여부가 결정되기 때문에, 무도장 메탈릭 소재에 항균 및 항곰팡이성을 부여하는 것이 중요하다.
따라서, 도장을 하지 않고서도 금속 도장 제품에 근접한 외관을 구현할 뿐만 아니라 동시에 항균 및 항곰팡이성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 열가소성 수지 본연의 물성을 유지하는 동시에 금속질감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 추가적인 공정 없이 적은 항균제 함량으로도 우수한 항균 및 항곰팡이성이 발현되는 금속질감의 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 금속질감의 항균성 열가소성 수지 조성물로서, (a) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지; (b) 금속 입자; 및 (c) 무기계 항균제;를 포함하며, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 금속 입자의 함량이 1 중량부 초과 내지 18 중량부 미만이고, 상기 무기계 항균제의 함량이 0.1 중량부 초과 내지 3 중량부 미만인, 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 금속 입자와 무기계 항균제를 조합하여 사용함으로써 조성물 표면에 금속+항균 복합층을 형성하여 한 번의 컴파운드 공정 작업만으로도 항균성, 항곰팡이성 및 금속질감 특성을 동시에 구현할 수 있어 도장, 도금 및 코팅 후공정 없이 작업이 매우 손쉽고 용이하게 이루어질 수 있으며, 소량의 항균제 함량으로도 항균성 및 항곰팡이성을 우수하게 발현하여 기존 금속질감 소재의 낮은 항균성 및 항곰팡이성 문제를 해결하고, 동시에 우수하고 균형 잡힌 금속질감, 외관 및 기계적 물성을 나타낸다.
도 1은 플롭 인덱스 수치에 따른 금속 질감 차이를 확인할 수 있도록, 다양한 금속 질감을 가진 표면 별로 측정된 플롭 인덱스를 나타내는 사진들이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 수행한 외관 평가(플로우 마크)의 점수 1~5점 각각에 해당하는 예시적 외관을 나타낸 사진들이다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (a) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지; (b) 금속 입자; 및 (c) 무기계 항균제;를 포함한다.
(a) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지
본 발명의 수지 조성물에 포함되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지로는 무도장 메탈릭 소재로 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.
일 구체예에서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 변성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(mABS) 수지, 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물에 포함되는 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지의 함량은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 예컨대, 55 중량부 내지 98.9 중량부 미만일 수 있다. 본 발명의 수지 조성물 내의 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 함량이 55 중량부 미만이면 수지 조성물의 충격강도가 나빠질 수 있으며, 반대로 그 함량이 98.9 중량부 이상이면 수지 조성물의 인장강도 및 굴곡강도가 나빠질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 수지 조성물에 포함되는 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지의 함량은, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 예컨대, 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 70 중량부 이상, 75 중량부 이상, 80 중량부 이상, 85 중량부 이상 또는 90 중량부 이상일 수 있고, 또한, 98.8 중량부 이하, 98.7 중량부 이하, 98.6 중량부 이하, 98.5 중량부 이하, 98.4 중량부 이하, 98.3 중량부 이하, 98.2 중량부 이하, 98.1 중량부 이하 또는 98 중량부 이하일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(b) 금속 입자
본 발명의 수지 조성물에 포함되는 금속 입자는 열가소성 수지 조성물에 금속질감을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에 포함 가능한 금속 입자 성분의 재질에는 특별한 제한이 없으며, 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 적용되는 성형품에서 요구되는 금속성 외관에 따라 금속 입자의 재질이 선택될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 금속 입자는 임의의　금속　또는 임의의 2종 이상의　금속의 합금일 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 또는 알루미늄계 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 상기　금속　입자의 표면은 코팅 또는 표면 처리될 수 있고, 이 경우, 실리카 또는 실란계 커플링제가 코팅 또는 표면 처리제로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속입자의 형상에는 특별한 제한이 없으며, 일 구체예에서는 판상 타입의　금속　입자가 사용될 수 있고, 다른 구체예에서는 판상 타입의　금속　입자와 구상 타입의　금속　입자가 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 구체예에서, 상기　금속　입자의 평균 입경은 1 내지 50 ㎛일 수 있다. 금속　입자의 평균 입경이 작을수록　금속질감 및 표면 광택의 부여 효과는 향상될 수 있으나, 열가소성 수지의 분해를 일으켜 가스 발생량이 많아질 수 있고, 플로우 마크의 발생을 증가시킬 수 있다. 또한　금속　입자의 평균 입경이 커질수록 열가소성 수지의 분해를 일으키지 않아 가스 발생량이 감소할 수 있고, 웰드 라인의 발생을 감소시킬 수 있으나, 스파클링 효과가 커져　금속질감 및 표면 광택의 부여 효과가 미미할 수 있다.
일 구체예에서, 상기　금속　입자의 평균 입경은 1 내지 50 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 10 내지 30 ㎛일 수 있다. 금속　입자의 평균 입경이 1 ㎛ 미만일 경우에는 열가소성 수지와 접촉하는 표면적이 커져 열가소성 수지의 분해를 잘 일으키고, 이로 인해 가스 발생량이 많아질 수 있고, 반대로 금속　입자의 평균 입경이 50 ㎛ 초과일 경우에는 스파클링 효과가 커지며,　금속질감의 부여 효과가 미미할 수 있다.
또한, 일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분의 두께는 0.2 내지 1 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.4 내지 1 ㎛일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다. 또한 일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분의 종횡비(aspect ratio)는 8 내지 120일 수 있다.
본　발명의 열가소성 수지　조성물 내에는 상기　금속　입자가, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 초과 내지 18 중량부 미만의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 금속　입자 함량이 1 중량부 이하이면 금속질감의 부여 효과가 미미하고 외관(플로우 마크)이 열악해지며, 반대로 금속　입자 함량이 18 중량부 이상이면 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들어 항균성 및 항곰팡이성이 나빠지고, 충격강도도 나빠진다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물에 포함되는 상기　금속　입자의 함량은,　조성물　총 100 중량부를 기준으로, 예컨대, 1.1 중량부 이상, 1.2 중량부 이상, 1.3 중량부 이상, 1.4 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 1.6 중량부 이상, 1.7 중량부 이상, 1.8 중량부 이상, 1.9 중량부 이상 또는 2 중량부 이상일 수 있고, 또한, 17.5 중량부 이하, 17 중량부 이하, 16 중량부 이하, 15 중량부 이하, 14 중량부 이하, 13 중량부 이하, 12 중량부 이하, 11 중량부 이하, 10 중량부 이하, 9 중량부 이하 또는 8 중량부 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 예컨대, 1.1 내지 15 중량부, 1.3 내지 12 중량부, 1.5 내지 10 중량부, 또는 2 내지 8 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(c) 무기계 항균제
본 발명의 수지 조성물에 포함되는 무기계 항균제는 조성물의 금속질감, 외관 및 물성을 해치지 않으면서 조성물에 항균성 및 항곰팡이성을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 무기계 항균제는 금속을 포함하는 무기계 재료일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 금속 성분이 무기계 담체에 담지된 항균 물질일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 금속 성분은 은(Ag), 아연(Zn), 구리(Cu), 주석(Sn), 백금(Pt), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 게르마늄(Ge) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 무기계 담체는 유리, 제올라이트 및 인산지르코늄계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 무기계 항균제는 은이 포함된 무기계 항균제일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는, 은(Ag)-유리계, 은(Ag)-제올라이트계, 은(Ag)-유리-제올라이트계 및 은(Ag)-인산지르코늄계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 이러한 은계 항균제는 은(Ag) 함량이 10 중량% 미만으로 적음에도 불구하고 은(Ag) 이온을 지속적으로 방출할 수 있는 구조를 가지므로, 본 발명의 조성물에 소량이 첨가되더라도 적절한 항균성을 제공할 수 있어 바람직하다.
또한, 상기 무기계 항균제의 크기(입경)가 너무 작으면 항균제가 조성물 표면으로 떠오르지 않아 항균성을 발휘하기 어렵고, 반대로 너무 크면 조성물의 물성 저하 및 외관 불량이 나타날 수 있다. 이러한 측면에서, 상기 무기계 항균제의 크기는, 예컨대, 0.4 내지 15 마이크론일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본　발명의 열가소성 수지　조성물 내에는 상기　무기계 항균제가, 조성물 총 100 중량부를 기준으로, 0.1 중량부 초과 내지 3 중량부 미만의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 무기계 항균제 함량이 0.1 중량부 이하이면 항균성 및 항곰팡이성 부여 효과가 미미하고, 반대로 무기계 항균제 함량이 3 중량부 이상이면 충격강도가 나빠진다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물에 포함되는 상기　무기계 항균제의 함량은,　조성물　총 100 중량부를 기준으로, 예컨대, 0.11 중량부 이상, 0.12 중량부 이상, 0.13 중량부 이상, 0.14 중량부 이상, 0.15 중량부 이상, 0.16 중량부 이상, 0.17 중량부 이상, 0.18 중량부 이상, 0.19 중량부 이상 또는 0.2 중량부 이상일 수 있고, 또한, 2.9 중량부 이하, 2.7 중량부 이하, 2.5 중량부 이하, 2.3 중량부 이하, 2.1 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1.9 중량부 이하, 1.7 중량부 이하, 1.5 중량부 이하, 1.3 중량부 이하, 1.1 중량부 이하 또는 1 중량부 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 예컨대, 0.11 내지 2.9 중량부, 0.15 내지 2 중량부 또는 0.2 내지 1 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 이외에 추가의 열가소성 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 추가의 열가소성 수지로는 무도장 메탈릭 소재로 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용 가능하며, 예컨대, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리올레핀 수지(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지, 변성 폴리페닐렌에테르(mPPE) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서, 상기 추가의 열가소성 수지가 더 포함되는 경우, 그 함량은, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 예컨대, 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상 또는 25 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 40 중량부 이하, 35 중량부 이하 또는 30 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은, 조성물의 유동성을 증진시켜 금속 질감을 향상함과 동시에 작업성을 개선하기 위하여, 유동화제를 더 포함할 수 있다.
상기 유동화제로는 열가소성 수지 조성물에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용 가능하며, 예컨대, 메틸메타크릴레이트계 화합물, 나프탈렌계 화합물, 리그린계 화합물, 에틸렌비닐아세이트계 화합물, 멜라민계 화합물, 폴리카르본산계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서, 상기 유동화제가 더 포함되는 경우, 그 함량은, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 예컨대, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 2 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 5 중량부 이하, 4.5 중량부 이하 또는 4 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은 광확산제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에 포함 가능한 광확산제는 유기계 혹은 무기계 입자일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 유기계 입자는 아크릴계 (예컨대, 메틸메타크릴레이트(MMA)계) 가교입자, 실리콘계 가교입자, 스티렌계 가교입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있고, 상기 무기계 입자는 탄산칼슘 입자, 황산바륨 입자, 산화티탄 입자, 수산화알루미늄 입자, 실리카 입자, 유리 입자, 마이카 입자, 산화마그네슘 입자, 산화아연 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다. 상기 유기계 입자 및 무기계 입자를 단독으로, 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
일 구체예에서, 상기 광확산제 성분의 평균 입도는 3 내지 60 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 3 내지 20 ㎛일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 3 내지 10 ㎛일 수 있고, 보다 더 구체적으로는 3 내지 5 ㎛일 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서, 상기 광확산제가 더 포함되는 경우, 그 함량은, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 예컨대, 0.05 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.5 내지 2 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 수지 조성물은, 전술한 성분들 이외에도, 사출 성형 또는 압출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 수지 조성물은, 예를 들어, 무기 필러, 산화 방지제, 활제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 충격 보강제, 소광제, 난연제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안료, 염료 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 무기 필러는 판상 유리, 운모, 흑연, 탈크, 펄 입자, 월라스토나이트, TiO2 또는 이들의 조합일 수 있으며, 보다 구체적으로는 TiO2일 수 있다. 또한, 상기 무기 필러는 평균 입경이 10 내지 200 ㎛일 수 있고, 두께가 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다.
구체적으로, 상기 산화 방지제는 페놀계 화합물, 포스파이트계 화합물, 티오에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 활제는 폴리에틸렌계 화합물, 에틸렌-에스테르계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 에스테르계 화합물, 몬탄계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 몬탄산 에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 자외선 흡수제로는 시중에 판매하는 제품을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 광 안정제는 벤조트리아졸계 화합물, 하이드록시페닐트리아진계 화합물, 피리미딘계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 소광제는 무기계 또는 유기계일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 무기 소광제는 실리카, 산화마그네슘, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있고, 상기 유기계 소광제는 가교화된 비닐계 공중합체일 수 있으며, 상기 비닐계 공중합체의 단량체는 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트 또는 부틸(메타)아크릴레이트 등에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 기타 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 목적하는 물성을 해치지 않는 범위에서 추가의 기능을 부가하기 위해 사용될 수 있는 정도의 양으로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 기타 첨가제 각각의 함량은, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 0.05 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.5 내지 2 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 플롭 인덱스(Flop index)가 12 이상(예컨대, 12 내지 18)일 수 있고, 보다 구체적으로는 13 이상(예컨대, 13 내지 16)일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
상기 성형품은, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 압출 성형품 또는 사출 성형품일 수 있으며, 보다 바람직하게는 사출 성형품일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 및 비교예]
본 실시예 및 비교예에서 사용한 성분들은 구체적으로 다음과 같다.
(a) ABS 수지
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(STYROLUTION-GP35)
(b) 금속입자
평균입경 10 ㎛, 두께 0.3~0.8 ㎛, 종횡비 12~35인 알루미늄 입자(ECKART-09-20B)
(c) 무기계 항균제
은-인산지르코늄계 항균제(제조사: TOAGOSEI, 제품명: NOVARON AG1100, silver sodium hydrogen zirconium phosphate)
(d) 유기계 항균제
4,5-디클로로-2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온(제조사: THOR, 제품명: ACTICIDE PDL 50)
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 6
하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량으로 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 금속입자 및 항균제를 헨셀믹서로 혼합하여 균일하게 분산시킨 다음 L/D=48, Φ=25mm인 이축 용융 혼합 압출기에서 용융온도 220℃, 300 rpm의 스크류 회전 속도, 약 -600 mmHg의 제1벤트(vent) 압력, 및 30kg/h의 자가 공급 속도의 조건 하에서 압출하였다. 압출된 스트랜드를 물에서 냉각시킨 후, 회전 절단기로 절단하여 펠렛을 제조하였으며, 제조된 펠렛을 70~90℃에서 4시간 동안 열풍 건조한 후, 200~220℃의 온도로 사출 성형하여 시편을 제조하였다. 금속질감 및 외관 평가(플로우 마크)를 위한 사출 시편의 경우, 900mm×650mm 크기의 직사각형 다단 시편으로 제조하였다.
물성평가
상기 제조된 각 시편에 대하여, 하기의 방법으로 물성을 측정 또는 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 항균 활성치
JIS Z 2801 항균 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 황색포도상구균 및 대장균을 접종하고, 35℃, RH 90% 조건에서 24시간 배양 후 측정하였다.
24시간동안 균을 배양한 다음, 24시간 배양후 대조편의 생균수(Ma)와 24시간 배양후 시험편의 생균수(Mb)를 측정한 후, 하기 [식 1]에 따라 항균 활성치를 구하였다. 항균 활성치가 3 이상인 경우에 항균력이 구현된다고 판단된다.
[식 1]
항균 활성치 = log(Ma/Mb)
(2) 항곰팡이성
ASTM G-21 방법에 의거하여 측정하였으며, 사용균주는 Aspegillus Niger ATCC 9642, Penicillium Pinophilium ATCC 11797, Chaetomium Globosum ATCC 6205, Gliocladium Virens ATCC 9645, Aureobasidium Pullulans ATCC 15233 등이다. 곰팡이의 성장 정도는 시험 시편을 3주일 배양한 후에 하기와 같이 설정된 등급 기준에 의하여 평가되며, 0등급인 경우 항곰팡이 효과가 있는 것으로 평가된다.
등급 0: 곰팡이 생육 없음.
등급 1: 시편 면적의 25 % 이하로 자라남.
등급 2: 시편 면적의 25 % 초과 내지 50% 이하로 자라남.
등급 3: 시편 면적의 50 % 초과 내지 75% 이하로 자라남.
등급 4: 시편 면적의 75%를 초과하여 자라남
(3) 금속질감
BYK사의 BYK-Mac i Spectrophotometer를 이용하여 플롭 인덱스(Flop index)를 측정하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예들의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편의 정상(Normal) 부위와 웰드(Weld) 발생 부위에 대하여 15°, 45° 및 110°의 각도에서 반사광의 휘도(luminance)를 측정한 뒤, 하기 수학식 １에 대입하여 플롭 인덱스를 산출하였다.
[수학식 1]
Figure 112021016394808-pat00001
L*15°= 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도
L*45°= 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도
L*110°= 110°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도
금속질감이 없는 물체 표면의 플롭 인덱스는 ０이고, 실제 금속 표면의 플롭 인덱스는 15 이상이며, 자동차 차체 도장으로 사용되는 도장용 조성물이 코팅된 표면의 플롭 인덱스는 12 내지 14이고, 육안으로 금속질감을 느낄 수 있는 표면의 플롭 인덱스는 6 이상이다.
도 1은 금속질감을 가진 표면에 대해 측정된 플롭 인덱스를 나타내는 사진이며, 플롭 인덱스 수치에 따른 금속질감을 확인할 수 있다.
(4) 외관 평가(플로우 마크, 변색)
외관은 육안으로 관찰하여 평가하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예들의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 사출 시편에 대하여, 10명의 피실험자에게 육안으로 시편의 플로우 마크 및 변색을 관찰하도록 하였고, 플로우 마크는 전체적인 외관이 우수한 정도를 0 내지 5점으로 평가하였으며, 10명의 피실험자의 평균값을 기재하였다. 0점은 플로우 마크가 존재하지 않는 상태로서 우수한 외관을 나타내며, 점수가 높아질수록 플로우 마크가 심각하여 외관이 열악함을 나타낸다.
도 2는 외관 평가(플로우 마크)의 점수 1~5점 각각에 해당하는 예시적 외관을 나타낸 사진들이다.
변색은 항균제가 없을 때의 칼라를 기준으로 하여 칼라가 변화가 되지 않은 경우 X, 변화가 있을 경우 ○로 표기한다.
(5) 충격 강도(kgf*cm/cm)
실시예 및 비교예들의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된　사출　시편에 대해 ASTM D256에 의거하여 충격 강도(Izod, Notched 타입)를 측정하였다.
Figure 112021016394808-pat00002
Figure 112021016394808-pat00003
상기 표 2로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 측정한 모든 특성이 우수하게 균형 잡힌 상태를 나타내었다. 항균 및 항곰팡이 테스트의 경우 모든 조성에서 항균 활성값이 3 이상의 항균력 및 0 등급의 항곰팡이 효과를 나타내었으며, 외관도 우수하였고, 또한, 내충격성에서도 우수한 특성을 구현하였다. 반면, 비교예 조성물들의 경우 항균성, 항곰팡이성, 외관(플로우마크) 및 충격강도에서 실시예에 비하여 밸런스가 맞지 않는 특성을 나타내었고, 이는 최종 제품의 다양한 특성을 현저히 저하시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 금속질감의 항균성 열가소성 수지 조성물로서,
    (a) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지;
    (b) 평균 입경이 10 내지 30 ㎛이고, 두께가 0.3 내지 0.8 ㎛이며, 종횡비가 12 내지 35인 알루미늄 또는 알루미늄계 합금인 금속 입자; 및
    (c) 은(Ag)이 포함된 무기계 항균제;를 포함하며,
    조성물 총 100 중량부를 기준으로, 상기 금속 입자의 함량이 2 중량부 내지 8 중량부이고, 상기 무기계 항균제의 함량이 0.2 중량부 내지 1 중량부인,
    열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 변성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 또는 이들의 혼합물인, 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 은(Ag)이 포함된 무기계 항균제가 은(Ag)-유리계 항균제, 은(Ag)-제올라이트계 항균제, 은(Ag)-유리-제올라이트계 항균제 및 은(Ag)-인산지르코늄계 항균제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인, 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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