KR102512400B1 - 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물로 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지, ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)수지 등의 열가소성 수지를 이용하여 제조된 수지 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성과 내구성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기 보관시 기능성 유지가 월등하며, 가공성이 우수하여 필름, 파이프, 전선피복, 자동차 내·외장 부품, 가전 제품의 부품 및 건축·산업용 자재 등의 소재로서 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 개선된 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지 성형품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물로 폴리에틸렌(Polyethylene)수지, 폴리프로필렌(Polypropylene)수지, ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)수지 등의 열가소성 수지를 이용하여 제조된 수지 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성과 내구성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기 보관시 기능성 유지가 월등하며, 가공성이 우수하여 필름, 파이프, 전선피복, 자동차 내·외장 부품, 가전 제품의 부품 및 건축·산업용 자재 등의 소재로서 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 개선된 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지 성형품에 관한 것이다.
범용 수지의 일종인 열가소성 수지는 경제성은 물론이고 기계적 특성, 성형성 및 내화학성 등이 뛰어나 식품용기, 필름, 파이프, 자동차 내·외장 부품, 전기 및 가전제품의 부품, 건축 및 산업용 자재 등의 소재로서 다양하게 사용되고 있다.
열가소성 수지에 대한 기능성을 부여하기 위하여 열가소성 수지 중합 단계에서 다양한 기능성 물질들을 추가하여 열가소성 수지 랜덤 공중합체를 제조하려는 시도가 이루어져 왔다.
그런데, 이 경우 열가소성 수지의 함량이 높아질수록 수지의 기능성은 향상되지만, 내열성이 떨어지고 고온 또는 장기 보관시 기능성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 기능성과 내열성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기 보관시 기능성이 저하가 없는 향상된 열가소성 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 기능성과 내열성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기 보관시 기능성 저하가 일어나지 않으며, 투명성 감소가 적어 필름, 파이프, 전선 피복, 자동차 내·외장부품, 가전 제품의 부품 및 건축·산업용 자재 등의 소재로서 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 개선된 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지성형품을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
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결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부를 기준으로 규조토 미분, 벤토나이트 미분, 제올라이트 미분, 일라이트 미분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 기능성 광물 2.5-45.0중량부; 참숯 미분 0.1-10중량부; 토르마린 미분 1.0-12.5중량부; 및 목재분말 2.5-5.0중량부;를 포함하는 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물에 있어서; 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부에 대해, 무수말레인산 10중량부, 메타-크레졸 5중량부, 캐슈핵유 10중량부, 이소시아누레이트 5중량부, 실리콘 알콕사이드 혼합물 15중량부, 1,2-헥산다이올 5중량부를 더 포함하되, 상기 실리콘 알콕사이드 혼합물은 물과 TMOS(Tetramethylorthosilicate)를 4:1의 중량비로 혼합한 혼합액 100㎖에 티타늄부톡사이드 20g과 질산 2g을 넣고 교반하여 만들어진 것을 특징으로 하는 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물로 성형 제조된 수지 성형품도 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물로 성형 제조된 수지 성형품도 제공한다.
본 발명에 따르면, 기능성과 내열성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기보관시 기능성 저하가 일어나지 않으며, 투명성 감소가 적어 필름, 파이프, 전선 피복, 자동차 내·외장 부품, 가전 제품의 부품 및 건축·산업용 자재 등의 소재로서 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물은 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부를 기준으로 규조토 미분, 벤토나이트 미분, 제올라이트 미분, 일라이트 미분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 기능성 광물 2.5-45.0중량부; 참숯 미분 0.1-10중량부; 토르마린 미분 1.0-12.5중량부; 및 목재분말 2.5-5.0중량부;를 포함한다.
이때, 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체는 공단량체의 존재로 인해 개질되는 분자구조를 갖기 때문에 그 내부에 실질적으로 더욱 낮은 결정화도를 가지며, 이로 인해 공중합체는 열가소성수지 단독중합체에 비해 더 낮은 용융 온도를 가지면서 좋은 탄성률을 갖게 된다.
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아울러, 성형자유도를 높이기 위해 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체의 용융지수는 1-100g/10분(ASTM D1238 기준에 따라 230℃, 2.16kg 하중에서 측정함)이어야 하고, 다분산지수(PI:polydispersity index)는 2.5-5.0을 유지함이 바람직하다.
그리고, 상기 기능성 광물은 모두 10㎛ 이하의 입도를 갖는 미분 형태를 가져야 하며, 응집 바인더 역할과 내열성 및 내후성을 좋게 하기 위해 첨가된다.
또한, 상기 참숯은 제습, 탈취 기능을 통해 점도과 치수안정화를 위해 첨가되며 이또한 10㎛ 이하의 입도를 갖는 미분 형태를 가짐이 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기 토르마린은 산화와 수축변형을 억제하고 유연성을 강화시키기 위해 첨가되며 이또한 10㎛ 이하의 입도를 갖는 미분 형태를 가짐이 바람직하다.
나아가, 상기 목재분말은 강도를 강하게 보강하고, 친환경성을 강화시키기 위해 상기 범위 내로 첨가되어야 한다.
한편, 본 발명에서는 산화방지기능을 더 강화시키기 위해 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부에 대해, 테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시)히드로실릴네이트); 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시 벤젠) 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 중에서 선택된 하나 이상을 0.05~0.2 중량부의 함량으로 더 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 결정화를 더 강화시키기 위해 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부에 대해, 디벤질리덴솔비톨; 디메틸벤질리덴솔비톨; 1,3:2,4-비스(3,4-디메틸로벤질리데노)솔비톨; 1,2,3-트리데스옥시-4,6:5,7-비스-O-[(4-프로필페닐)메틸리덴]노니톨 중에서 선택된 하나 이상을 0.01~1 중량부의 함량으로 더 첨가할 수 있다.
그리고, 본 발명은 이와 같은 열가소성 수지 조성물을 성형하여 필름, 파이프, 가정용품, 자동차 내·외장 부품, 가전 제품의 부품 및 건축·산업용 자재 등의 수지성형품을 만들 수 있다.
이렇게 만들어진 수지성형품은 기능성과 내열성의 균형이 우수하면서 고온 또는 장기보관시 기능성이 월등히 향상되고, 투명성 감소가 적은 특성이 있다.
이에 더하여, 본 발명에서는 상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부에 대해, 무수말레인산 10중량부, 메타-크레졸 5중량부, 캐슈핵유 10중량부, 이소시아누레이트 5중량부, 실리콘 알콕사이드 혼합물 15중량부, 1,2-헥산다이올 5중량부를 더 포함할 수 있다.
이때, 무수말레인산(Maleic anhydride)은 폴리프로필렌의 내후성을 증대시키면서 수축변형억제, 유연성 강화, 접착강도 향상 기능을 부여한다.
그리고, 메타-크레졸은 성분간 층분리를 억제하고 혼합 교반성을 증대시킨다.
아울러, 캐슈핵유는 인도산 캐슈열매의 껍질 추출액으로서 카르돌과 아나카르도산을 다량 함유하고 있어 성형품의 내구성 강화, 피착성을 증대시킨다.
또한, 이소시아누레이트(Isocyanurate)는 내열성과 내충격성 및 내후성을 증대시키기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 타닌은 캐슈핵유에 함유된 카르돌과 아나카르도르산과 만나 산소가 개재되면 단량체끼리 결합하여 이량체를 만들고 또다시 인접한 단량체와 결합하는 과정을 반복함으로써 균열 억제 능력이 탈월해진다.
나아가, 실리콘 알콕사이드 혼합물은 물과 TMOS(Tetramethylorthosilicate)를 4:1의 중량비로 혼합한 혼합액 100㎖에 티타늄부톡사이드 20g과 질산 2g을 넣고 교반하여 만들어진 것으로, 폴리프로필렌수지 성형품의 표면접촉각을 현저히 증대시켜 이물질이 부착되었을 때 부착능력을 없애려는 방향으로 작용하여 이물질이 스스로 떨어져 나가게 만드는 셀프-크리닝 특성을 강화시켜 준다.
그리고,1,2-헥산다이올은 알콜기를 갖는 유기화합물로서 소수성과 친수성을 모두 가지고 있어 계면에서 활성 가능하기 때문에 성형시 유동성을 높이고 슬럼프 로스를 줄여 준다.
본 발명에 따라 조성된 폴리프로필렌 수지를 판상으로 성형하고, 성형된 판상의 시료에 대해 ASTM D256에 따른 내충격특성을 확인하였으며, 그 결과 규정을 초과하는 우수한 특성을 나타내었다.
또한, 투명도는 흐림도(Haze)를 측정하였으며, 이또한 제조된 수지성형품의 용도 범위 내에서 충분한 투명도로서 모두 만족하였다.
뿐만 아니라, 시료를 염수에 2일간 침지시킨 후 -15℃까지 냉각했다가 해동한 후 35℃까지 가열하기를 10회 반복하는 형태로 가혹조건에 노출하였을 때 표면 크랙여부와 변색, 수축변형 여부를 확인하였다.
확인 결과, 모두 아무런 변화가 없었고, 크랙도 발생하지 않았다.
Claims (3)
- 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부를 기준으로 규조토 미분, 벤토나이트 미분, 제올라이트 미분, 일라이트 미분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 기능성 광물 2.5-45.0중량부; 참숯 미분 0.1-10중량부; 토르마린 미분 1.0-12.5중량부; 및 목재분말 2.5-5.0중량부;를 포함하는 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물에 있어서;
상기 결정성 열가소성 수지 랜덤 공중합체 100중량부에 대해, 무수말레인산 10중량부, 메타-크레졸 5중량부, 캐슈핵유 10중량부, 이소시아누레이트 5중량부, 실리콘 알콕사이드 혼합물 15중량부, 1,2-헥산다이올 5중량부를 더 포함하되,
상기 실리콘 알콕사이드 혼합물은 물과 TMOS(Tetramethylorthosilicate)를 4:1의 중량비로 혼합한 혼합액 100㎖에 티타늄부톡사이드 20g과 질산 2g을 넣고 교반하여 만들어진 것을 특징으로 하는 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물. - 삭제
- 제1항의 기능성 광물과 목재분말을 포함하는 열가소성 수지 조성물로 성형 제조된 수지성형품.
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