KR20010058505A - 폴리카보네이트/스티렌계 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
폴리카보네이트계 수지 40 - 70 중량부,
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 30 - 60 중량부,
적인계 화합물 5 - 20 중량부,
붕소계 화합물 1 - 10 중량부,
메틸 메타크릴레이트계 화합물 0.5 - 5 중량부
를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물에 관계하는 것으로, 본 발명의 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물은 유동성 및 난연도가 개선되어 컴퓨터 모니터, 노트북 본체, 핸드폰, CD-ROM 등의 전자 재료 부품등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

폴리카보네이트/스티렌계 수지 조성물 {POLYCARBONATE STYRENIC RESIN COMPOSITION}
본 발명은 폴리카보네이트/스티렌계 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유동성을 개선하기 위하여 폴리카보네이트 수지의 함량을 통상의 경우보다 낮추는 대신 난연제를 적당량 투입하고, 난연도를 안정화시키기 위하여 적인계 난연제 화합물 및 붕소계 화합물을 첨가하여 제조된, 유동성이 향상되고 난연도가 안정화된 폴리카보네이트/스티렌계 수지 조성물에 관계한다.
통상적으로 폴리카보네이트계 수지(이하 'PC 수지'라 칭함)는 일정한 수준의 난연성을 가지고 있으며, 수지 자체의 투명성, 고강성, 고충격성 등을 고루 갖추어서, 투명 쉬트, 식품 용기, 유리 대용품, 전자 제품 본체 등에 널리 사용되고 있는 공업용 플라스틱이다. PC와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (이하, 'ABS 수지'라 칭함) 의 용융 조성물 (이하, PC/ABS 수지라 칭함) 은 PC 수지와 ABS 수지의 장점을 고루 갖추어 내충격성, 열안정성, 내약품성, 강성, 유동성 등이 우수한 수지로서, 사출 성형 등의 가공 방법에 의해 컴퓨터 모니터, 노트북 본체, 핸드폰, CD-ROM 등의 전자 재료 부품에 많이 이용되고 있다.
기존의 PC/ABS계 수지의 경우, 일반적으로 PC계 수지에 ABS 수지가 분산되어 있는 형태를 취하며 두 종류의 수지가 서로 상용성이 있어서 단순 용융 블렌드법에 의해 PC/ABS 수지를 제조한 후, 압출 성형, 사출 성형 등을 포함한 각종 성형 방법으로 용이하게 가공할 수 있으며, 로트(lot) 간 물성편차가 적고, 성형물의 외관이 뛰어나다고 알려져 있다. 따라서 이러한 성질을 이용하여 휴대폰, 노트북, 모니터 등의 전자 기기 부품의 하우징 용도로 많이 사용되고 있으며, 일부 용도에 대해서는 유동성, 난연성, 또는 고온에 대한 열안정성 등의 특성이 요구되기도 한다.
근래에 들어서는 이러한 전자 기기 부품에 위와 같은 성질이 복합적으로 요구되어지는 경우가 두드러지고 있는데, 예를 들어 모니터 등의 하우징 소재는 용도에 따른 고난연도 및 박육화 경향에 따른 고유동성이 요구되어 지고 있다. PC계 수지의 경우 충격강도등의 기계적 물성이 뛰어난 반면 유동성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 상대적으로 유동성이 뛰어난 ABS 수지와의 복합화에 대해 많은 연구가 진행되었으며, 또한 다양한 종류의 제품이 상용화되어 있는 실정이다. 그러나 현재 상용화되어 있는 PC/ABS계 수지 조성물은 일정 수준 이상의 유동성이 요구되어지는 용도에 사용하는 데에는 한계가 많다. 즉, 통상적으로 충격강도등의 기계적 물성이 뛰어난 반면 유동성은 떨어지는 PC계 수지의 함량을 증가시키는 경우에는 유동성이 상대적으로 뛰어난 ABS 수지의 함량은 감소하게 되는데, 이로 말미암아 PC/ABS계 수지 조성물의 유동성은 저하되는 반면에, PC계 수지의 함량을 감소시키는 경우에는 ABS 수지의 함량이 증가하여 PC/ABS 계 수지 조성물의 유동성은 높아진다. 그러나 이와 같이 PC 계 수지의함량을 감소시킨 경우에는 상대적으로 난연성이 떨어지게 되어 난연제를 과량 투입해야 하는데, 이 때에는 또한 상기 PC/ABS계 수지의 충격강도 및 내열성이 급격하게 저하되는 문제점이 발생한다. 한편 PC계 수지의 함량이 증가할 경우 PC/ABS계 수지내의 모폴로지(Morphology)가 불안정하게 되어 수지의 물성이 급격히 저하되므로 상용화제의 사용등 이의 개선을 위한 노력이 필요하다.
현재 상용화되어 있는 난연제는 할로겐계 난연제와 비할로겐계 난연제로 구분할 수 있으며, 환경문제에 대한 우려가 높아짐에 따라 브롬, 염소 등의 할로겐계 난연제의 사용량이 점차 줄어들고, 인, 실리콘 등의 비할로겐계 난연제가 많이 사용되는 추세이다. 그런데 인계로 대표될 수 있는 비할로겐계 난연제는 투입량이 증가할수록 내열성, 내충격성이 떨어지는 단점을 가지고 있으나, 인계 화합물내의 인함량이 높을 수록 난연 효과가 높아지므로 결과적으로 인 함량이 높은 인계 난연제를 소량 사용하여 충격강도 및 내열성의 저하를 최소화시키는 방법이 바람직하다.
그러나 이와 같이 PC계 수지의 함량을 감소시킨 경우에는 난연제를 과량 투입해야 하는데, 이 때에는 또한 상기 PC/ABS계 수지의 충격강도 및 내열성이 급격하게 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것으로, PC계 수지와 ABS 수지를 적당한 비율로 배합시켜 유동성을 개선함과 아울러 난연도가 안정화된 PC/ABS 수지 조성물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은
PC계 수지 40 - 70 중량부,
ABS 수지 30 - 60 중량부,
적인계 화합물 5 - 20 중량부,
붕소계 화합물 1 - 10 중량부,
메틸 메타크릴레이트계 화합물 0.5 - 5 중량부
를 함유하는 것을 특징으로 하는 난연성 PC/ABS계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 난연성 PC/ABS 수지 조성물에 사용되는 PC계 수지는 분자량이 1만-10만 수준의 것으로서 바람직하게 그 사용함량은 40-70중량부이며 필요에 따라서 20 중량부 이하의 공단량체를 포함할 수 있다. 상기 PC계 수지의 함량이 70 중량부를 초과하면 최종 수지 조성물의 유동성이 저하되고, 40 중량부 미만이면 최종 수지 조성물의 충격강도, 내열성등의 물성이 저하되어 바람직하지 않게 된다.
본 발명에서 ABS 수지는 폴리부타디엔 고무 존재하 10-50중량부의 아크릴로니트릴 및 50-90중량부의 스티렌과의 단량체 혼합물을 그라프트 공중합시켜 얻은 수지 조성물 (g-ABS) 에 아크릴로니트릴의 함량이 10-50 중량부인 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 (SAN) 를 혼합한 수지 조성물을 말하며 바람직하게는 조성물 전체에 대하여 30-60 중량부를 투여하는 것이 좋은데, 투여량이 30 중량부 미만이면 수지 전체의 유동성이 떨어져 좋지 않고 60 중량부를 초과하면 유동성은 좋으나 충격강도 및 내열성이 떨어진다.
본 발명에서 적인계 화합물은 PC/ABS계 수지 조성물의 난연도를 안정화시키기 위해 첨가하는 것으로 바람직한 투입량은 5-20중량이다.
상기 인계 난연제 화합물이 20 중량부를 초과하는 경우에는 상기 PC/ABS계 수지의 충격강등의 기계적 물성이 저하되며, 5 중량부 미만인 경우에는 난연성이 떨어진다.
본 발명에서 붕소계 화합물은 난연도를 보다 안정화시키기 위해 첨가하는 것으로 바람직하게는 아연계 붕소화합물이 좋은데, 구체적인 예를 들어 US Borax사의 Fire Brake ZB, Fire Brake ZB fine, Fire Brake 415, Fire Brake 500 등이 있다. 이와 같은 붕소계 화합물은 1-10 중량부가 적합한데, 상기 붕소계 화합물이 10 중량부를 초과하는 경우에는 충격 강도등의 기계적 물성이 저하되고 1 중량부 미만인 경우에는 난연도의 안정성이 떨어져 바람직하지 않다.
한편, 본 발명에서 메틸메타크릴레이트계 화합물은 PC계 수지와 ABS 수지의 상용성을 높이기 위한 것으로 예를 들면, 메틸 메타크릴레이트 단독 중합체, 메틸 메타크릴레이트 그라프트 부타디엔 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 그라프트 부타디엔 공중합체 등이며 바람직한 투입량은 0.5-5 중량부이다.
상기 메틸 메타크릴레이트계 화합물이 5 중량부를 초과하는 경우에는 상기PC/ABS계 수지의 난연성이 저하되며, 0.5 중량부 미만인 경우에는 상용성이 떨어져서 상기 수지 조성물의 물성이 현저히 감소하게 된다.
본 발명에서는 상술한 조성에 더하여 통상적으로 사용되는 열안정제, 활제등을 병용할 수 있다.
이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체화할 것이며, 다음의 실시예는 어디까지나 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재된 것이지 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
PC계 수지와 ABS 수지를 60 : 40의 비율로 혼합하고, 상기 수지 혼합물 100중량부에 대하여 통상적인 열안정제와 활제를 각각 0.4 중량부, 적인계 화합물(Italmatch Chemical사의 Masteret) 5 중량부, 붕소 화합물 3 중량부, 메틸 메타크릴레이트 단독 중합체 3 중량부를 혼합한후, 이를 지름이 45mm인 이축압출기를 이용하여 펠렛을 제조하였다.
이렇게 제조된 펠렛을 사출 성형하여 물성 평가용 시편을 제조하여, 이로부터 아이조드 충격 강도, 용융 흐름 지수, UL 94(1/12") 난연도 등을 평가하였다. 또한 유동성 변화를 확인하기 위해 일정한 흐름을 갖는 금형을 이용하여 스파이럴 유동장(流動長, flow length)을 측정하였다.
실시예 2
PC계 수지와 ABS 수지를 50 : 50의 비율로 혼합하고, 상기 수지 혼합물 100중량부에 대하여 통상적인 열안정제와 활제 각각 0.4 중량부, 적인계 화합물 8 중량부, 붕소 화합물 3 중량부, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 그라프트 부타디엔 공중합체 3 중량부를 혼합한후 이를 지름이 45mm인 이축압출기를 이용하여 펠렛을 제조하였다. 또한 실시예 1에서와 동일한 테스트를 진행하여 그 결과를 살펴보았다. 테스트 결과는 표 1에 나타내었다.
비교예 1
PC계 수지, ABS 수지를 80 : 20의 비율로 혼합하고, 상기 수지 혼합물 100중량부에 대하여 통상적인 열안정제와 활제 각 0.4중량부, 트리페닐 포스페이트 15중량부를 혼합한후, 지름이 40mm인 이축압출기를 이용하여 펠렛을 제조하였다. 또한 실시예 1에서와 동일한 테스트를 진행하여 그 결과를 살펴보았다. 테스트 결과는 표 1에 나타내었다.
비교예 2
PC계 수지, ABS 수지를 90 : 10의 비율로 혼합하고, 상기 수지 혼합물 100중량부에 대하여 통상적인 열안정제와 활제 각 0.4중량부, 트리페닐 포스페이트 10중량부를 혼합한후, 지름이 40mm인 이축압출기를 이용하여 펠렛을 제조하였다. 또한 실시예 1에서와 동일한 테스트를 진행하여 그 결과를 살펴보았다. 테스트 결과는 표 1에 나타내었다.
항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
아이조드 충격강도(Kgcm/cm, 1/8") 37 32 48 55
MFI(g/10min) 48 63 32 27
난연도(1/12") V-0 V-0 V-0 V-0
스파이럴 유동장(230℃) 57 86 35 27
[물성 평가 방법]
* 아이조드 충격강도 ; ASTM D256 의 방법으로 측정하였다.
* MFI (용융 흐름 지수) ; ASTM D1238 의 방법으로 측정하였다.
* 난연도 ; UL94으로 측정하였다.
* 스파이럴 유동장 ; 섭씨 230 도에서 일정한 흐름 방향을 갖는 2mm 금형을 이용하여 측정하였다.
상기 표 1 의 결과를 통하여 확인되는 바와 같이, 본 발명의 PC/ABS 계 수지 조성물은 PC계 수지의 함량을 감소시켜 유동성이 우수할 뿐만아니라 난연도가 안정화되어 열안정성, 충격강도 등이 우수한 이점을 갖는다.

Claims (3)

  1. 폴리카보네이트계 수지 40 - 70 중량부,
    아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 30 - 60 중량부,
    적인계 화합물 5 - 20 중량부,
    붕소계 화합물 1 - 10 중량부,
    메틸 메타크릴레이트계 화합물 0.5 - 5 중량부
    를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리카보네이트계 수지가 20 중량부 이하의 공단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메틸 메타크릴레이트계 화합물이 메틸 메타크릴레이트 단독 중합체, 메틸 메타크릴레이트 그라프트 부타디엔 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 그라프트 부타디엔으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물.
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