KR19980027067A - 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물에 있어서 통상의 상용화제를 첨가하지 않고 상기 수지만을 사용하고 최적의 자외선안정제와 산화방지제를 조합하여 첨가함으로써 내열성, 내충격성, 내열노화성 및 내광노화성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지 조성물
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물에 있어서 통상의 상용화제를 첨가하지 않고 상기 수지만을 사용하고 최적의 자외선안정제와 산화방지제를 조합하여 첨가함으로써 내열성, 내충격성, 내열노화성 및 내광노화성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
자동차의 내장재로 쓰이는 인스트루먼트 패널(instrument panel)은 운전자의 앞쪽에 위치하여 자동차의 엔진룸과 운전석을 분리시켜 주며, 또한 각종 계기판이 부착되어지는 장치로써 엔진룸의 고열을 차단시켜 주고 충돌시 운전자를 보호하여 주어야 하기 때문에 높은 내열성과 내충격성이 요구된다.
또한, 여름에는 자동차의 실내온도가 90 ℃ 이상으로 올라가고 한겨울에는 자동차의 실내온도가 -10 ℃ 이하로 내려가기 때문에 내열노화성 및 내한성을 동시에 가져야하며, 차내로 들어오는 자외선에 강한 내광노화성을 가져야 한다.
이와같은 물성을 만족시키기 위해 높은 내열성과 내한성을 가지는 폴리카보네이트수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물이 사용되고 있으나, 이들은 내열노화성 및 내광노화성을 만족시키지 못하는 문제가 있다.
폴리카보네이트 수지는 내충격성, 전기적 특성, 치수안정성 및 투명성이 우수하여 각종 성형물, 필름, 엔지니어링 플라스틱 등의 용도로 광범위하게 사용되고 있지만, 수지 자체의 용융점도가 높아 성형성이 불량하고 충격강도의 두께의존성 및 내용제성이 약한 단점이 있다.
이를 개선하기 위하여 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 블렌드시킴으로써 기계적 성질, 가공성 및 내용제성이 우수한 수지를 얻을 수 있게 되어 많은 제품의 성형소재로 사용될 수 있게 되었다.
그러나, 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 블렌드시킨 조성물은 충격강도의 두께의존성이나 성형가공성은 다소 개선되었지만 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지의 내열성으로 인한 내열성의 문제점과 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지내에 포함된 부타디엔 고무로 인해 내열노화성의 문제는 여전히 남게되어 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 한예로서 일본특허공개 소 61-174257 호에서는 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 수지의 혼합물에 α-올레핀 공중합체를 첨가하여 내열성을 향상시키고자 하였지만, 내열노화성 및 내충격성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 일본특허공개 소 62-156850 호 및 대한민국특허 공개 제 95-792 호 및 제 94-18435 호 등에서는 상용화제 등을 첨가하여 내충격성을 향상시켰으나, 내열성 및 내열노화성은 우수하지 못한 문제가 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래의 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 인스트루먼트 패널용 열가소성 수지의 문제점을 해결하기 위하여 연구노력한 결과, 상용화제의 첨가없이 최적의 자외선안정제와 티오에스테르계, 포스파이트계 및 폐놀계 산화방지제를 조합하여 첨가한 결과 내열성, 내충격성, 내광노화성 및 내열노화성이 우수함을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 내열성, 내충격성, 내광노화성 및 내열노화성이 우수하여 자동차의 인스트루먼트 패널재로서 적합한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 수지 100 중량부에 대하여 벤조트리아졸계 자외선안정제 0.3∼0.5 중량부, 티오에스테르계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제 0.8∼1.2 중량부 및 페놀계 산화방지제 0.4∼0.6 중량부를 첨가하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 티오에스테르계 산화방지제 함량(X)과 포스파이트계 산화방지제 함량(Y) 및 페놀계 산화방지제 함량(Z)은 다음 수식을 만족시키는 것을 그 특징으로 한다.
X + Y ≥ 2Z 이고, X ≥ 2Y
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지로 이루어진 열가소성 수지 조성물에 벤조트리아졸계 화합물을 자외선안정제로 첨가함으로써 내열성, 내충격성 및 내열노화성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 폴리카보네이트 수지는 수지 성분중 60∼80 중량%로 함유하는 바, 그 함량이 수지 성분중 60 중량% 미만이면 내열성이 저하되고 80 중량%를 초과하면 가공성이 좋지 않게 되어 성형시 미성형품이 발생하는 등의 문제가 있다. 그리고, 상기 폴리카보네이트 수지는 점도분자량이 23,000∼27,000인 범위의 것을 사용하는 바, 만일 그 점도분자량이 23,000 미만일 경우 기계적 물성이 낮아지고 27,000을 초과하는 경우 용융점도가 높아 성형시 문제가 발생한다. 여기서, 점도분자량이란 점도계를 이용하여 메틸렌클로라이드(Methylenchloride)를 용매로 하는 극한점도(η)를 구하여 H.Shell의 점도식 [η]=1.23 × 10-5M0.83에 의하여 얻어진 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서 사용되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지는 수지 성분중 20∼40 중량%로 함유하는 바, 그 함량이 20 중량% 미만이면 가공성이 나빠지고 40 중량%를 초과하면 내열성 및 내열노화성이 나빠진다. 그리고, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 중의 부타디엔 고무 함량이 6∼16 중량%인 것이 바람직한 바, 부타디엔 고무의 함량이 6 중량% 미만이면 내충격성이 나빠지고 16 중량%를 초과하면 성형가공성 및 내열성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서는 자외선안정제로서 벤조트리아졸계 화합물을 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 0.3∼0.5 중량부로 함유하는 바, 만일 그 함량이 0.3 중량부 미만이면 첨가효과가 미미하며 0.5 중량부를 초과하면 첨가효과가 상승되지 않고 오히려 다른 물성, 특히 내충격성을 떨어뜨리는 문제가 있다.
상기 벤조트리아졸계 자외선안정제로는 2-(2-히드록시-5-t-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-(5-메틸-2-히드록시-페닐)-벤조트리아졸 중에서 선택하여 1 종 이상의 것을 사용한다.
그리고, 산화방지제는 전체 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 1.2∼1.8 중량부로 함유하는 바, 이들의 구체적인 화합물로는 티오에스테르계(Thioester, X) 및 포스파이트(Phosphite, Y)계가 0.8∼1.2 중량부, 페놀계(Phenol, Z)가 0.4∼0.6 중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
단, X + Y ≥ 2Z 이고, X ≥ 2Y가 되어야 한다.
만일 전체 산화방지제의 함량이 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 1.2 중량부 미만이면 첨가효과가 미미하고, 1.8 중량부를 초과하면 첨가효과의 상승없이 기타물성이 떨어지게 된다.
또한, X + Y가 Z의 2배보다 작거나 X가 Y의 2배보다 크지 않으면 초기의 열안정성에는 문제가 없으나, 내열노화성이 떨어져 장기 물성에 영향을 주게 된다.
여기서, 티오에스테르계 산화방지제로는 4,4'-디티오-비스(6-t-부틸-3-메틸페놀), 디스테아릴티오 디프로피오네이트 및 디미리스틸티오 디프로피오네이트 등이 있으며, 포스파이트계 산화방지제로는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트 및 비스(2,4-디-t-부틸)펜타에리스리톨-디포스파이트 등이 있다. 그리고, 페놀계 산화방지제로는 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, 옥타데실 2,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트 및 2,5-디-t-부틸-4-sec-부틸페놀 등이 있다.
또한, 상기의 수지 조성물에 이형효과를 주기 위하여 이형제 및 조색품을 위한 조색제를 첨가할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 종래의 열가소성 수지 조성물에 비하여 내충격성, 내열성, 내열노화성 및 내광노화성이 우수하여 자동차의 인스트루먼트 패널(instrument panel)부품으로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼3 및 비교예 1∼4
다음 표에 나타낸 바와 같은 함량 및 조성으로 용융혼련용 압출기로 압출혼련하여 펠렛을 제조한 다음, 제조된 펠렛을 120 ℃에서 3 시간 동안 열풍건조한 다음 사출기로 시편을 제조하여 각각의 물성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표에 나타내었다.
이때, 충격강도는 ASTM D256, 열변형온도는 ASTM D648에 의거 측정하였고, 성형성은 스파이럴플로우(Spiral Flow)에 의한 길이로 평가하였다. 그리고, 내열노화성은 120 ℃ 열풍건조기에서 300 시간을 노화시킨 후, 상온에서 1 시간 방치한 다음 충격강도, 인장강도 및 신율을 측정하여 상온에서 측정한 값보다 변화율이 충격강도는 20% 미만이면 양호, 20% 이상이면 불량인 것으로 하였다. 인장강도는 변화율이 20% 미만이면 양호, 20% 이상이면 불량으로 하고, 인장신율은 80% 미만이면 양호로 80% 이상이면 불량인 것으로 판정하였다.
내광노화성은 내후성측정시험기(Fade-O-Meter)의 엔크로스 카본 아크(Enclose carbon arc)하(Black panel 88 ℃)에서 300 시간 조사(照射)한 후, 상온에서 1 시간 방치한 다음 충격강도를 측정하여 상온에서 측정한 충격강도값보다 변화율이 30% 미만이면 양호, 30% 이상이면 불량으로 평가하였다.
노화후의 시편물성 - 초기의 시편물성
변화율(%) = ────────────────── × 100
초기의 시편물성
구 분 실 시 예 비 교 예
1 2 3 1 2 3 4
조성 PC 수지(1)(중량%) 60 70 80 60 70 70 60
ABS수지 함량(중량%) 40 30 20 40 30 30 40
부타디엔고무함량*(중량%) 16 10 6 20 10 10 6
자외선안정제(2)(중량부) 0.5 0.4 0.3 0.4 0.2 0.4 0.6
산화방지제(중량부) X(3) 0.6 0.8 1.0 0.8 0.8 0.2 1.0
Y(4) 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.5 0.2
Z(5) 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.6
물성 충격강도(6)(kgf·cm/cm) 62 60 58 60 60 60 50
충격강도(7)(kgf·cm/cm) 30 22 22 30 22 22 14
열변형온도(8)(℃) 114 118 120 105 118 118 116
스파이럴 플로우 30 32 34 25 32 32 34
내열노화충격강도(9)(kgf·cm/cm) 양호 양호 양호 불량 양호 불량 양호
내열노화인장강도(10)(kg/㎠) 양호 양호 양호 양호 불량 불량 불량
내열노화인장신율(11)(%) 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량
내광노화충격강도(12)(kgf·cm/cm) 양호 양호 양호 불량 불량 양호 양호
(주)(1)점도분자량 25,000인 폴리카보네이트 수지
(2)2-(2-히드록시-5-t-옥틸페닐)-벤조트리아졸, UV5411, Cyanamide 사 제품
(3)티오에스테르계 산화방지제, 4,4'-디티오-비스(6-t-부틸-3-메틸페놀), Yoshinox SR, Yoshitomi사 제품
(4)포스파이트계 산화방지제, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐_-포스파이트, MARK 2112, Asahi Denka사 제품
(5)페놀계 산화방지제, 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, Irganox 1076, Ciba Geigy사 제품
(6) 1/4'', 23 ℃
(7)1/4'', -40 ℃
(8) 1/4'', 18.6 kgf/㎠
(9)120 ℃ × 300 시간
(10)120 ℃ × 300 시간
(11)120 ℃ × 300 시간
(12)88 ℃ × 300 시간
* 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지) 중에 함유된 부타디엔 고무함량
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 내충격성, 내열성, 내열노화성 및 내광노화성이 우수하여 자동차의 인스트루먼트 패널등 상기 물성이 요구되는 부품에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 폴리카보네이트 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 수지 조성물 100 중량부에 벤조트리아졸계 자외선안정제 0.3∼0.5 중량부, 티오에스테르계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제 0.8∼1.2 중량부 및 페놀계 산화방지제 0.4∼0.6 중량부를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지는 부타디엔 고무를 6∼16 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 벤조트리아졸계 자외선안정제는 2-(2-히드록시-5-t-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-(5-메틸-2-히드록시-페닐)-벤조트리아졸 중에서 선택된 1 종 이상의 것임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 티오에스테르계 산화방지제(X)와 포스파이트계 산화방지제(Y) 및 페놀계 산화방지제(Z)의 함량은 다음 수식을 만족시키는 것임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
    X + Y ≥ 2Z 이고, X ≥ 2Y
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 티오에스테르계 산화방지제는 4,4'-디티오-비스(6-t-부틸-3-메틸페놀), 디스테아릴티오 디프로피오네이트 및 디미리스틸티오 디프로피오네이트 중에서 선택된 1 종 이상의 것임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 포스파이트계 산화방지제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트 및 비스(2,4-디-t-부틸)펜타에리스리톨-디포스파이트 중에서 선택된 1 종 이상의 것임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 페놀계 산화방지제는 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, 옥타데실 2,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트 및 2,5-디-t-부틸-4-sec-부틸페놀 중에서 선택된 1 종 이상의 것임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
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