KR20020052421A

KR20020052421A - 열가소성 난연성 수지 조성물

Info

Publication number: KR20020052421A
Application number: KR1020000081677A
Authority: KR
Inventors: 장영길; 장복남; 안성희; 배수학
Original assignee: 안복현; 제일모직주식회사
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-04
Also published as: KR100396405B1

Abstract

본 발명의 열가소성 난연성 수지 조성물은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지(A) 40 내지 95 중량부 및 폴리페닐렌에테르계 수지(B) 5 내지 60 중량부로 이루어진 기초 수지 (A)+(B) 100 중량부에 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 18 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지(C) 2 내지 30 중량부, 인산에스테르화합물(D) 5 내지 30 중량부, 및 몬탄 왁스(E) 0.05 내지 3 중량부를 첨가하여 제조되는 조성물로서, 상기 수지 조성물은 종래의 수지 조성물보다 사출이형성이 우수할 뿐만 아니라 내충격성, 난연성 및 유동성이 모두 향상된 것을 특징으로 한다.

Description

열가소성 난연성 수지 조성물{Thermoplastic Flameproof Resin Composition}

발명의 분야

본 발명은 열가소성 난연성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고무변성 스티렌계 수지와 스티렌계 공중합체 수지, 및 폴리페닐렌에테르 수지 블렌드에 대해 난연제로 인산 에스테르를 적용하고 몬탄 왁스를 첨가한 열가소성 난연성 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

고무변성 스티렌계 수지는 가공성이 양호하고 물성, 특히 충격강도가 매우 우수하고 외관이 양호하기 때문에 전기제품, 사무기기 등의 여러 가지 용도로 많이 적용되어 왔다. 그러나, 개인용 컴퓨터 또는 팩스 등과 같이 열을 발산하는 제품에 적용하는데 있어서 일반적으로 고무변성 스티렌계 수지가 연소성이 있다는 단점 때문에 난연 수지를 적용하여 제조되어 왔다. 가장 일반적으로 사용되고 있는 난연화방법으로는 고무변성 스티렌계 수지에 할로겐계 화합물과 안티몬계 화합물을 함께 적용하여 난연성을 부여하는 것이다. 그러나 할로겐을 포함하는 화합물은 이를 가공할 때 발생하는 할로겐화 수소 가스로 인해 금형이 손상될 수 있고 인체에 치명적인 영향을 끼칠 수 있다. 또한 할로겐계 난연제의 주를 이루는 폴리브롬화 디페닐에테르는 연소 시에 디옥신이나 퓨란과 같은 매우 유독한 가스를 발생할 가능성이 높기 때문에 할로겐계 화합물을 적용하지 않는 난연화 방법에 관심이 모아지고 있다.

할로겐을 함유하고 있지 않은 화합물로서 인 또는 질소를 포함한 화합물을 첨가하여 수지 조성물에 난연성을 부여하는 방법이 연구되어 왔으나, 인 화합물을 단독으로 사용할 경우 고무변성 스티렌계 수지의 내열성이 저하되고 난연성이 부족하다는 단점이 있어 그 적용에 제한이 있다.

일반적으로 고무 변성 스티렌계 수지, 특히 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(이하, ABS 수지)는 연소시 차르 잔량이 거의 없기 때문에 고상에서의 난연효과를 기대하기 어려운 단점이 있다(Journal of Applied Polymer Science, 1998, vol 68, p1067). 따라서, ABS 수지에는 차르 형성제를 추가로 첨가하여 차르가 원활히 생성될 수 있도록 하여야 원하는 난연성을 얻을 수 있다.

일본 특허 공개 평7-48491호에는 고무질 중합체와 방향족 비닐계 단량체, 시안화 비닐계 단량체, 또는 말레이미드계 단량체 중에서 선택된 단량체를 함유한 중합체 성분으로 이루어진 열가소성 공중합체 수지에 난연제로 인산 에스테르를 적용하고 차르 형성제로 노볼락 형태의 페놀 수지를 첨가하여 제조된 열가소성 난연성수지 조성물이 개시되어 있다. 그러나 페놀 수지는 ABS 수지의 내열성을 저하시킬 뿐만 아니라 차르 형성능력이 부족하여 원하는 난연도를 얻기 위해서는 상대적으로 많은 양의 인산 에스테르와 노볼락 수지가 첨가되어야 하기 때문에 내열도가 더욱 저하되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명자들은 페놀 수지를 사용하지 않고 기초 수지로서 고무변성 스티렌계 공중합체와 폴리페닐렌에테르 수지의 블렌드를 사용하여 상용성을 개선하고 열안정성 및 난연도를 개선하고자, 상용화제로 5-18 중량%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 적용하고, 난연제로는 인산 에스테르 화합물을 사용하여 난연성이 우수한 열가소성 수지를 개발하였으며, 여기에 스티렌계 수지를 첨가함으로써 저 하중에서의 열안정성이 우수하고 유동성을 향상시킨 수지 조성물을 개발하여 대한민국 특허출원 제99-57030호로 이미 출원한 바 있다.

그러나, 상기 수지조성물은 ABS 수지에 폴리페닐렌에테르 수지가 첨가되어 두 수지간의 수축특성 차이로 인하여 사출이형성이 저하되는 경향이 있었다. 사출이형성이란 사출시 금형으로부터 사출물이 떨어져 나오는 정도를 나타내는 것으로 플라스틱 성형에 있어 가장 기본적으로 요구되는 중요한 수지의 특성이다. 일반적으로 ABS 수지의 사출이형성을 향상시키기 위하여 마그네슘 스테아레이트와 같은 스테아레이트계를 주로 사용한다. 그러나 이와 같은 이형제는 본 발명의 수지 조성물의 압출조건 하에서는 견디지 못하는 단점이 있어 적용하기 곤란하였다.

따라서, 본 발명자들은 상기 열가소성 난연성 수지 조성물에 새로운 이형제인 몬탄 왁스를 첨가하여 내충격성, 난연성, 및 유동성이 우수하면서도 사출이형성이 월등히 향상된 수지 조성물을 개발하게 된 것이다.

본 발명의 목적은 사출이형성이 월등히 향상된 열가소성 난연성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내충격성, 난연성, 유동성, 및 사출이형성이 모두 우수한 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의해 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 난연성 열가소성 수지 조성물은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지(A) 40 내지 95 중량부 및 폴리페닐렌에테르계 수지(B) 5 내지 60 중량부로 이루어진 기초 수지 (A)+(B) 100 중량부에 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 18 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지(C) 2 내지 30 중량부, 인산에스테르화합물(D) 5 내지 30 중량부, 및 몬탄 왁스(E) 0.05 내지 3 중량부로 이루어진다.

이하, 수지의 구성성분에 대하여 상세히 설명한다.

(A) 고무변성 스티렌계 수지(ABS 수지)

고무변성 스티렌계 수지는 비닐 방향족계 중합체로부터 이루어진 매트릭스(연속상)중에 고무상 중합체가 입자형태로 분산되어 존재하는 중합체로서, 고무상 중합체의 존재 하에 방향족 비닐 단량체 및 이와 공중합 가능한 비닐계 단량체를 첨가하여 중합된다. 이와 같은 고무변성 스티렌계 수지는 유화중합, 현탁중합, 괴상중합과 같은 공지의 중합방법에 의하여 제조될 수 있으며, 통상 그라프트 공중합체 수지와 공중합체 수지를 혼합압출하여 제조된다. 괴상중합의 경우는 그라프트 공중합체 수지와 공중합체 수지를 별도로 제조하지 않고 일 단계 반응공정만으로 고무변성 스티렌계 수지를 제조하지만, 어느 경우에도 최종 고무변성 스티렌계 수지 성분 중의 고무함량은 기초 수지 전체에 대하여 5 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.

이와 같은 수지의 예는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 아크릴로니트릴-아크릴고무-스티렌 공중합체 수지(AAS), 아크릴로니트릴-에틸렌프로필렌고무-스티렌 공중합체 수지 등이 있다.

상기 수지는 그라프트 수지 단독 또는 그라프트 공중합체 수지와 공중합체 수지를 함께 적용할 수 있으며 각각의 상용성을 고려하여 배합하는 것이 바람직하다.

(a₁) 스티렌 함유 그라프트 공중합체 수지

그라프트 공중합체 수지에 이용되는 고무의 예는 폴리부타디엔,폴리(스티렌-부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔) 등의 디엔계 고무 및 상기 디엔계 고무에 수소를 첨가한 포화고무, 이소프렌 고무, 글로로프렌 고무, 폴리아크릴산부틸과 같은 아크릴계 고무, 및 에틸렌-프로필렌-디엔단량체 삼원공중합체(EPDM)등이 있지만, 이 중 특히 디엔계 고무가 바람직하며, 부타디엔계 고무가 더욱 바람직하다. 고무의 함량은 그라프트 공중합체 수지 전체 성분 중 10 내지 60 중량%인 것이 바람직하다.

상기 그라프트 중합가능한 단량체 혼합물 중 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌 등이 첨가될 수 있으며 이중 스티렌이 가장 바람직하다. 여기에 상기의 방향족 비닐계 단량체에 공중합 가능한 단량체를 1종 이상 도입하여 적용한다. 도입가능한 단량체로는 아크릴로니트릴과 같은 시안화 비닐계와 메타크릴로니트릴과 같은 불포화 니트릴계 화합물이 바람직하다.

상기와 같은 그라프트 공중합체 수지 전체 성분 중 고무의 함량은 10 내지 60 중량%이며, 상기 고무에 고무 성분을 제외한 함량으로서 스티렌과 같은 방향족 비닐계 단량체 50 내지 82 중량%, 및 불포화니트릴계 단량체 18 내지 50 중량%를 부가하여 그라프트 공중합하여 적용한다. 또한 여기에 가공성, 내열성과 같은 특성을 부여하기 위해 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등의 단량체를 부가하여 그라프트 중합할 수 있다. 상기 단량체는 그라프트 수지 100 중량부에 대하여 0 내지 40 중량부 첨가할 수 있다.

상기 그라프트 공중합체를 제조할 때 충격강도 및 외관을 고려하여 고무입자의 평균 크기는 0.1 내지 4 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.

(a₂) 스티렌함유 공중합체 수지

공중합체 수지는 상기의 조성으로 제조된 그라프트 공중합체의 성분 중 고무를 제외한 단량체 비율과 상용성에 따라 제조되며 그 성분은 다음과 같다.

공중합되는 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌 등이 첨가될 수 있으며 이중 스티렌이 가장 바람직하고 공중합체 수지 전체 성분 중 50 내지 82 중량%를 차지한다. 여기에 상기의 방향족 비닐계 단량체에 공중합 가능한 단량체를 1종 이상 도입하여 적용한다. 도입가능한 단량체로는 아크릴로니트릴과 같은 시안화 비닐계와 메타크릴로니트릴과 같은 불포화 니트릴계 화합물이 바람직하며 공중합체 전체 성분 중 18 내지 50 중량%가 도입된다. 또한 여기에 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, N-치환말레이미드 등의 단량체를 공중합체 100 중량부에 0 내지 40 중량부 부가하여 공중합할 수 있다.

(a₃) 스티렌계 수지

스티렌계 수지는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합 또는 이들의 혼합방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 이러한 중합방법들 중 괴상중합방법을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

부타디엔형 고무류, 이소프렌형 고무류, 부타디엔과 스티렌의 공중합체류 또는 알킬아크릴레이트 고무류 등에서 선택된 고무 0 내지 20 중량%에 대하여 방향족 모노알케닐 단량체, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬에스테르 단량체 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 단량체를 80 내지 100 중량% 투입하고, 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 큐멘하이드로 퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 개시제를 이용하여 괴상중합시켜 스티렌계 수지를 제조할 수 있다. 위의 수지는 고무 함량이 0인 수지와 고무 함량이 포함된 수지를 각각 단독으로 또는 서로 혼합하여 사용할 수 있다.

고무변성 스티렌계 수지(A)는 상기 스티렌 함유 그라프트 공중합체 수지(a₁) 20 내지 90 중량부, 스티렌 함유 공중합체 수지(a₂) 0 내지 80 중량부, 및 스티렌계 수지(a₃) 5 내지 40 중량부로 이루어진다.

(B) 폴리페닐렌에테르계 수지

본 발명에서는 고무강화 스티렌계 수지 자체로는 난연성이 부족하고 강성 및 내열성이 낮기 때문에 폴리페닐렌에테르 수지를 첨가하여 사용한다. 폴리페닐렌에테르 수지의 예는 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(2,3,5-트리에틸-1,4-페닐렌)에테르의공중합체가 있다. 바람직하기로는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르와의 공중합체, 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르가 사용되며, 더욱 바람직하기로는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르가 사용되는 것이다. 폴리페닐렌에테르의 중합도는 특별히 제한되지는 않지만 수지 조성물의 열안정성이나 작업성을 고려하여 25℃의 클로로포름 용매에서 측정된 고유점도가 0.2 내지 0.8인 것이 바람직하다.

(C) 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 18 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지

상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지는 기초 수지인 ABS 수지와 폴리페닐렌에테르 수지와의 상용성을 개선하기 위해 첨가되는 고분자이다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 성분 중 스티렌의 함량은 82 내지 95 중량%이며 아크릴로니트릴의 함량은 5 내지 18 중량%이다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 유화, 현탁, 괴상중합 등으로 중합될 수 있으며, 중량평균 분자량의 범위는 50,000 내지 200,000인 것이 바람직하다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴에 추가로 공중합 가능한 단량체로는 메타크릴레이트 또는 페닐말레이미드 등이 있으며 또한 내열성의 향상을 위해 스티렌은 α-메틸스티렌 등으로 대체될 수 있다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 고무변성 스티렌계 수지(A)와 폴리페닐렌에테르 수지(B) 블렌드의 상용성을 개선하기 위하여 첨가되는 것으로, (A)+(B) 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부의 범위에서 적용될 수 있다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체가 첨가되지 않은 경우에는 고무변성 스티렌계 수지와 폴리페닐렌에테르 수지 블렌드의 상용성이 개선되지 않아 수지의 기계적 강도가 급격히 저하되므로 실제 제품에 적용하기가 곤란하다.

(D) 인산 에스테르계 화합물

본 발명에 사용될 수 있는 인산에스테르는 다음과 같은 구조를 갖고 있는 화합물이며 구조식 (1)로 나타내어진다.

구조식 1

상기 식(1)에서 R₁, R₂, R₃는 서로 독립적으로 수소 또는 C₁-C₄의 알킬기이고, X는 C₆-C₂₀의 아릴기 또는 알킬기가 치환된 C₆-C₂₀의 아릴기로서 레소시놀, 히드로퀴놀, 비스페놀-A, 비스페놀-S 등의 디알콜로부터 유도된 것이며, 그리고 N은 0 내지 4인 정수이다.

상기 식(1)에 해당되는 화합물의 예로는 N이 0 인 경우 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디터셔리부틸페닐)포스페이트 등이 있으며, N이 1인 경우는 레소시놀비스(디페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트 등이 있다.

이들 인산 에스테르계 화합물은 단독으로 적용될 수 있으며 또는 각각의 혼합물로도 적용이 가능하다.

상기 화합물은 기초 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부 사용되는 것이 바람직하다.

(E) 몬탄 왁스

상기 몬탄 왁스는 광물계 왁스의 일종으로 갈탄으로부터 추출한 몬탄 왁스 원료로부터 산화를 통해 몬탄산 형태를 취하고 이로부터 다양한 형태의 왁스류를 제조하게 된다. 즉, 비누화시킨 것, 에스테르화시킨 것, 혼합물 등의 형태로 이용하게 된다. 주로 광택제, 이형제, 윤활제, 핵제 등으로 이용되며 음식에도 사용될 만큼 매우 안전한 물질로 알려져 있다. 본 발명에서는 몬탄산 형태의 것과 에스테르 형태의 것, 그리고 약간 비누화시킨 에스테르 형태의 것을 주로 사용하였다. 이중 가장 바람직한 몬탄 왁스는 약간 비누화시킨 몬탄 에스테르이다. 본 발명에서는 상기 왁스를 단독 또는 혼합하여 기초 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 3.0 중량부의 범위 내에서 첨가하여 수지 조성물의 사출이형성을 월등히 향상시켰다.

본 발명의 열가소성 수지는 각각의 용도에 따라 적하방지제, 충격보강제, 무기물 첨가제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 안료, 및/또는 염료가 부가될 수 있다. 부가되는 무기물 첨가제로는 석면, 유리섬유, 탈크, 및 세라믹, 황산염 등이 있으며, 이들은 본 발명의 기초 수지 100 중량부에 대하여 30 중량부의 범위 내에서 사용될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제안하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 및 비교예에서 사용된 구성성분 제조방법 및 사양은 다음과 같다.

(A) 고무변성 스티렌계 수지

(a₁) 그라프트 ABS 수지

부타디엔 고무 라텍스 고형분 50 중량부에 그라프트시키는 단량체인 스티렌 36 중량부, 아크릴로니트릴 14 중량부, 및 탈이온수 150 중량부를 첨가하여 전체 고형분에 대하여 올레인산칼륨 1.0 중량부, 큐멘하이드로퍼옥사이드 0.4 중량부, 머캅탄계 연쇄이동제 0.2 중량부, 포도당 0.4 중량부, 황산철 수화물 0.01 중량부,피로포스페이트나트륨염 0.3 중량부를 투입하고 5시간 동안 75℃를 유지하고 반응을 완료하여 그라프트 ABS 라텍스를 제조하고, 황산을 수지의 고형분에 대하여 0.4 중량부 투입하고 응고시켜 그라프트 공중합체 수지(g-ABS)분말을 제조한다.

(a₂) 스티렌 함유 공중합체 수지 (AN 함량 25 중량%)

스티렌 75 중량부 및 아크릴로니트릴 25 중량부에, 탈이온수 120 중량부, 아조비스이소부티로니트릴 0.15 중량부, 트리칼슘포스페이트 0.4 중량부, 및 머캅탄계 연쇄이동제 0.2 중량부를 투입하고 실온에서 80 ℃온도까지 90분 동안 승온시킨 후 이 온도에서 180분을 유지하여 아크릴로니트릴 함량이 25 중량%인 공중합체 수지(SAN)를 제조한다. 이를 수세, 탈수, 건조하여 SAN 분말을 준비한다. 합성된 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지의 중량 평균 분자량은 160,000∼200,000 범위 내이다.

(a₃) 스티렌계 수지

(a₃₁) GPPS

제일모직(주)의 GPPS[상품명 HF-2680]를 사용하였다.

(a₃₂) 고무강화 스틴렌계 수지 (HIPS)

제일모직(주)의 고무강화 스티렌계 수지[상품명 HG-1760S]를 사용하였다.

(B) 폴리페닐렌에테르(PPE) 수지

일본 아사히 카세이사의 폴리(2,6-디메틸-페닐에테르)[상품명 P-402]를 사용하였으며 입자는 수 ㎛의 평균입경을 갖는 분말형태이다.

(C) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 (AN 함량 13 중량%)

스티렌 87 중량부 및 아크릴로니트릴 13 중량부에, 탈이온수 120 중량부, 아조비스이소부티로니트릴 0.1 중량부, 1,1'-디(터셔리부틸퍼옥시)-3,3',5-트리메틸시클로헥산 0.2 중량부, 트리칼슘포스페이트 0.4 중량부, 및 머캅탄계 연쇄이동제 0.2 중량부를 투입하고 실온에서 80 ℃ 온도까지 90분 동안 승온시킨 후 이 온도에서 150분을 유지하고 다시 95 ℃까지 승온하여 120분간 온도를 유지하여 아크릴로니트릴 함량이 13 중량%인 SAN 공중합체 수지를 제조한다. 이를 수세, 탈수, 건조하여 SAN 분말을 준비한다. 합성된 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지의 중량평균 분자량은 100,000∼140,000 범위 내이다.

(D) 인산 에스테르 화합물

융점이 48 ℃인 트리페닐포스페이트를 사용하였다.

(E) 몬탄 왁스

본 발명의 실시예에서 사용한 몬탄 왁스는 몬탄산과 몬탄 에스테르, 그리고 몬탄 에스테르의 부분 비누화물이다.

(e₁) 몬탄산

몬탄 왁스 원료를 산화하여 얻어진 몬탄산의 혼합물 형태로서 Clariant 사의 제품(상품명 [Licowax S Powder])를 사용하였다. 카르보닐 산의 탄소수는 28∼32개 정도이다. 산가는 127∼160 mg KOH/g이며, 검화도는 152∼182 mg KOH/g이다.

(e₂) 몬탄 에스테르

몬탄 에스테르는 몬탄산을 에스테르화시킨 것으로 Clariant사의 제품으로상품명 [Licowax E Flakes] 및 [Licowax WE 4 Flakes]를 사용하였다. 또한 몬탄 에스테르의 일부를 비누화시킨 것으로는 Clarinat사의 상품[Licowax OP Flakes]를 구입하여 사용하였다. 비록 큰 차이는 아니지만 이들 중에서 좀 더 우수한 이형성을 보이는 [Licowax OP Flakes]를 주로 사용하였다.

상기에 표시된 (A) 내지 (E)의 물질을 하기 표 1과 같은 함량으로 투입하여 통상의 2축 압출기에서 200∼280 ℃의 온도범위에서 압출하여 펠렛상으로 제조하였다.

제조된 펠렛은 80 ℃에서 3시간 건조 후 6 oz 사출기에서 성형온도 220∼280 ℃, 금형온도 40∼80 ℃ 조건으로 사출하여 물성시편을 제조하였다.

제조된 시편은 UL 94 VB 난연규정에 따라 난연성을 측정하였고, ASTM D-256에 따라 아이조드 충격강도(1/8" 노치, kgf·cm/cm)를 측정하였다.

ASTM D-1238에 의하여 220 ℃, 10 kg에서 용융흐름지수(Melt Flow Index) (g/10min)를 측정하였다.

또한, 사출이형성은 본 발명자들이 소속된 연구소가 자체 개발한 평가법에 따라 평가하였다. 10 oz 사출기에 자체 제작한 임펠라 금형을 이용하여 성형온도 220 ℃, 금형온도 30 ℃에서 보압을 변화시켜가면서 이형이 되지 않는 보압을 측정하였다. 이 방법은 재현성이 매우 우수하며 실제 대형사출기와도 정성적인 측면에서 매우 잘 대응되는 방법임이 여러 실험을 통하여 검증된 방법이다. 실제 대형 사출물의 사출시 사출이형성에 문제가 발생하지 않는 수준은 본 평가법에 의하면 64 % 이상의 보압까지 이형이 되어야 하는 것으로 나타났다.

	실시예	비교실시예
	1	2	3	1	2
(A)	(a₁)그라프트ABS 수지	20	20	20	20	20
	(a₂)스티렌함유 공중합체 수지	32	32	32	32	32
	(a₃)스티렌계 수지	(a₃₁)GPPS	20	20	-	20	-
	(a₃)스티렌계 수지	(a₃₂)HIPS	-	-	20	-	20
(B)폴리페닐렌에테르 수지	28	28	28	28	28
(C)SAN 공중합체 수지	9	9	9	9	9
(D)인산 에스테르 화합물	15	15	15	15	15
(E)	(e₁)몬탄산	0.3	-	0.1	-	-
(E)	(e₂)몬탄 에스테르	-	0.3	0.2	-	-
물성	아이조드 충격강도(1/8″)	28	29	29	26	27
	용융흐름지수	36	38	37	34	33
	난연도(1/12″)	V-1	V-1	V-1	V-1	V-1
	사출이형성(보압%)	67	72	70	45	48

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1∼3에서는 몬탄 왁스를 첨가하여 난연성의 저하없이 사출이형성이 현저히 개선되었을 뿐만 아니라, 충격강도 및 유동성도 증가됨을 알 수 있었다. 보통의 ABS 수지 조성물의 이형제로 사용되는 마그네슘 스테아레이트를 적용한 경우 본 발명에 따른 수지 조성물의 가혹한 압출 조건에서 견디지 못할 뿐만 아니라 사출시 체류 안정성이 좋지 않아 변색의 원인이 되어 본 발명의 수지 조성물에 사용하기 곤란하다. 반면 몬탄 왁스류는 고온의 압출 조건에서도 매우 안정하며 사출이형성이 대단히 우수하여 본 발명의 수지 조성물에 가장 적합한 이형제로 판명되었다. 다시 말해 몬탄 왁스인 몬탄산, 몬탄 에스테르 등을 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 경우, 수지 조성물의 사출이형성이 월등히 개선된다. 뿐만 아니라 몬탄 왁스를 적용한 수지 조성물은 난연도의 저하가 없으며 오히려 유동 증가 및 내충격성이 향상되는 것으로 나타났다.

본 발명은 할로겐을 함유하고 있지 않은 ABS와 폴리페닐렌에테르 블렌드의 난연 수지를 제조하는데 있어 상용화제로 5-18 중량%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 적용하고 난연제로 인산 에스테르화합물을 사용하며 스티렌계 수지 및 스티렌-고무 블록 공중합체를 첨가함에 의해 완성된 난연성이 우수하고 유동성이 개선될 뿐만 아니라 사출이형성이 월등히 개선된 수지 조성물을 제공하는 효과를 가진다.

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

(A) (a₁) 고무성분 10 내지 60 중량%를 포함하고, 상기 고무성분을 제외한 성분 중 아크릴로니트릴 함량이 18 내지 50 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 수지 20 내지 90 중량부,

(a₂) 아크릴로니트릴 함량이 18 내지 50 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 0 내지 80 중량부, 및

(a₃) 고무함량이 0 내지 20 중량%인 스티렌계 수지 5 내지 40 중량부로 이루어진 고무변성 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 40 내지 95 중량부; 및

(B) 폴리페닐렌에테르 수지가 60 내지 5 중량부;

로 구성된 기초 수지 100 중량부,

(C) 아크릴로니트릴 함량이 5 내지 18 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 2 내지 30 중량부;

(D) 방향족 인산 에스테르계 화합물 5 내지 30 중량부; 및

(E) 몬탄 왁스 0.05 내지 3 중량부;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 스티렌계 수지(a₃)는 고무 함량이 0인 수지, 고무를함유하는 수지, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서 상기 방향족 인산 에스테르(D)는 하기 구조식 (1)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물:

구조식 1

상기식에서, R₁, R₂, R₃는 서로 독립적으로 수소 또는 C₁-C₄의 알킬기이고, X는 C₆-C₂₀의 아릴기 또는 알킬기가 치환된 C₆-C₂₀의 아릴기로써 레소시놀, 히드로퀴놀, 비스페놀-A, 비스페놀-S 등의 디알콜로부터 유도된 것이며, 그리고 N은 0 내지 4인 정수임.
제3항에 있어서, 상기 방향족 인산 에스테르 화합물(D)은 상기 N 값이 서로 다른 최소한 두 종 이상의 방향족 인산 에스테르 화합물의 혼합물인 것을 특징으로하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 몬탄 왁스(E)는 몬탄산, 몬탄 에스테르, 또는 부분 비누화시킨 몬탄 에스테르를 단독으로 사용하거나 이 중 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 적하방지제. 가소제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 안료 및/또는 염료, 무기물 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 난연성 수지 조성물로부터 제조된 성형품.