KR20030056039A - 내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 난연성 수지의조성물 - Google Patents

내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 난연성 수지의조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물은 (A) (A1) 유화중합법에 의해 제조되어 응집, 탈수 및 건조공정을 거치지 않은 단계로써 고형성분 기준 아크릴로니트릴 5 내지 40 중량%, 부타디엔 고무 20 내지 60 중량% 및 스티렌 10 내지 70 중량% 범위로 구성되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스 100 중량부와 (A2) 콜로이드상의 오산화안티몬 고형분 기준 10 내지 50 중량부를 혼합하여 응집, 탈수와 건조를 통해 제조된 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 20 내지 70 중량%; (B) 현탁중합법 또는 괴상중합법에 의해 제조되며, 아크릴로니트릴 함량이 15 내지 45 중량%이고, 중량평균분자량이 70,000 내지 300,000인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 80 내지 30 중량%; (C) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 할로겐계 화합물 5 내지 30 중량부; (D) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 불소유기화합물 또는 염소유기화합물 0.05 내지 2 중량부 또는 1 내지 10 중량부; 및 (E) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 삼산화안티몬 0.1 내지 1 중량부로 이루어진다.

Description

내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 난연성 수지의 조성물{Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Flame Retardant Resin Composition with Good Impact Strength, Flammability and Easy Colorability}
발명의 분야
본 발명은 내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 난연성 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 더 구체적으로, 본 발명은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체에 할로겐 화합물을 난연제로, 삼산화안티몬과 물을 매개로 하는 콜로이드상의 오산화안티몬 무기화합물의 2개 성분을 난연보조제로, 염소유기화합물 또는 불소유기화합물을 적하방지제나 충격보강재로 첨가하여 우수한 난연성과 색상발현성을 보유하며, 기계적 물성, 특히 내충격성을 개선한 난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물에 관한것이다.
발명의 배경
일반적으로 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지는 가공성과 기계적 강도가 양호하여 주로 전기·전자제품 및 사무자동화기기 등의 내외장 부품의 제조에 널리 사용되고 있다. 그러나 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지는 그 자체로는 연소에 대한 저항성이 없고 외부의 점화인자에 의해 불꽃이 점화되면 수지 자체가 연소를 도와주는 연료원으로 작용하여 지속적으로 불을 확산시키게 된다.
이러한 이유로 인하여 미국, 일본 등의 국가에서는 전기·전자제품 등의 화재에 대한 안전성을 확보하기 위하여 난연성을 보유한 수지를 전기·전자 내외장 부품의 제조에 사용하도록 법제화하고 있다.
이러한 특성을 지닌 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 난연성을 부여하는 여러 가지 방법이 개발되었으나, 보편적으로는 난연제와 난연보조제를 첨가하는 첨가형 난연화법이 주로 사용되는 상품화된 방법이다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 첨가형 난연화법에 의해 난연성을 부여하기 위해서는 난연제라고 불리는 브롬이나 염소와 같은 할로겐을 함유한 유기화합물과 난연보조제라고 불리는 분말상의 삼산화안티몬 또는 오산화안티몬과 같은 산화안티몬계 무기화합물을 분말 또는 고형 펠렛상의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 첨가한 뒤 혼합기에 의해 기계적으로 혼합하여 압출에 의한 방법으로 제조한다.
난연보조제는 대부분의 경우에 있어 분말상인 삼산화안티몬이 사용되며, 할로겐계 난연제와 상승작용을 일으켜 난연효과가 매우 우수하다고 알려져 있다. 그러나 다른 한편으로 삼산화안티몬은 백색무기분말상으로서 평균입도가 0.5 내지 2 미크론에 달하여 일반적으로 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 등에 첨가시 백색안료 역할을 하게 된다. 따라서 특히 빨강 또는 파랑과 같은 원색의 고채도 색상의 발현을 어렵게 하는 동시에 내충격성과 같은 수지의 기계적 강도를 저하시키는 것으로 알려져 있다.
따라서, 난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지의 자유로운 색상 발현과 내충격성을 향상시키기 위해서는 삼산화안티몬 대신 평균입도가 0.03 내지 0.05 미크론에 불과한 오산화안티몬을 사용하면 가능한 것으로 알려져 있다. 오산화안티몬의 백색안료로써의 역할은 거의 없다고 알려져 있다. 하지만, 오산화안티몬은 삼산화안티몬 대비 난연효과가 다소 낮아 일반적으로 삼산화안티몬 대비 10 % 이상을 더 투입해야 효과적으로 난연보조제로서의 역할이 가능한 것으로 알려져 있다. 또한, 오산화안티몬을 사용할 경우, 삼산화안티몬 대비 오산화안티몬의 과량투입이 필수적인 이외에도 난연성 수지의 물성, 특히 내충격성을 저하되는 문제가 있다. 이는 상업적으로 구입할 수 있는 오산화안티몬이 상기의 미세한 분말상이 아니라 통상적 오산화안티몬의 제조방법인 스프레이-건조(Spray-Drying) 공정을 거치면서 미세한 분말상들이 서로 뭉쳐져 큰 덩어리인 상태로 존재하기 때문이다. 통상적으로 상업적으로 출시되는 분말상 오산화안티몬은 평균입도가 10 내지 40 미크론인 커다란 덩어리로 뭉쳐져 있어 압출가공시 이들 오산화안티몬 덩어리가 평균입도 0.03 내지 0.05 미크론에 근접하는 미세한 분말상으로 효과적으로 분쇄되어 수지 내에 균일하게 분산되지 못할 경우 난연도 확보가 곤란하거나, 내충격성이 큰 폭으로 감소하는 현상이 발생하는 경우가 있다.
난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 있어서 난연제로 사용되는 할로겐 함유 유기화합물은 주로 브롬 혹은 염소계 화합물이다. 그러나 브롬 혹은 염소계 화합물을 사용하는 경우, 난연성은 매우 우수게 나타나는 반면 수지의 가공시 필연적으로 수반되는 열과 마찰에 의해 분해되기 쉬운 특성이 있어 가혹한 가공조건에 의한 오산화안티몬의 분산방법은 다른 부수적인 문제를 유발시킬 소지가 있으므로 한계성을 내포하고 있다.
따라서, 색상발현성이 뛰어나고 난연성과 내충격성이 우수한 난연성 수지를 제조하는데 있어서는 오산화안티몬을 수지 내에 균일하게 분산시키는 것이 매우 중요한 기술이다.
하지만, 오산화안티몬은 그 자체의 난연성이 크지 못하기 때문에 오산화안티몬의 분산성을 높이는 것만으로는 높은 난연도를 요구하는 박막의 전기·전자제품의 외장재 용도로 쓰기에는 부족함이 있다. 따라서, 고채도의 색상을 구현함에 있어 문제가 없는 수준으로 컴파운딩(Compounding) 과정에서 삼산화안티몬을 추가 투입하는 것이 유리하다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유화중합법에 의해 제조된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(g-ABS 라텍스)에 물을 매개로 하는 콜로이드상의 오산화안티몬을 투입하여 교반기로 균일하게 혼합시키고, 라텍스 응집, 탈수 및 건조과정을 거쳐 분말상의 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(g-ABS)를 제조하고, 제조된 g-ABS를 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 수지와 혼합함으로써 오산화안티몬계 난연보조제가 첨가된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체(ABS) 기본 수지를 제조하고, 목적하는 바에 따라 필요한 양만큼의 난연제와 삼산화안티몬계 난연보조제 및 기타 첨가제를 투입하여 혼합하고 통상적인 압출가공방법에 의해 펠렛상으로 제조함으로써 내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한 난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 난연성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 색상과 난연성이 동시에 요구되는 각종 전기·전자제품 및 사무자동화기기 등의 내외장 부품의 제조에 유용한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 난연성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기에 설명되는 본 발명에 의해서 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물은 (A) (A1) 유화중합법에 의해 제조되어 응집, 탈수 및 건조공정을 거치지 않은 단계로써 고형성분 기준 아크릴로니트릴 5 내지 40 중량%, 부타디엔 고무 20 내지 60 중량% 및 스티렌 10 내지 70 중량% 범위로 구성되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스 100 중량부와 (A2) 콜로이드상의 오산화안티몬 고형분 기준 10 내지 50 중량부를 혼합하여 응집, 탈수와 건조를 통해 제조된 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 20 내지 70 중량%; (B) 현탁중합법 또는 괴상중합법에 의해 제조되며, 아크릴로니트릴 함량이 15 내지 45 중량%이고, 중량평균분자량이 70,000 내지 300,000인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 80 내지 30 중량%; (C) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 할로겐계 화합물 5 내지 30 중량부; (D) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 불소유기화합물 또는 염소유기화합물 0.05 내지 2 중량부 또는 1 내지 10 중량부; 및 (E) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 삼산화안티몬 0.1 내지 1 중량부로 이루어진다.
발명에 대한 상세한 설명
본 발명의 난연성 수지 조성물의 각 성분인 (A) 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, (B) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지, (C) 할로겐계 화합물, (D) 불소유기화합물 또는 염소유기화합물 및 (E) 삼산화안티몬에 대하여 하기에 상세히 설명한다.
(A) 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(g-ABS)
(A1) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스
본 발명에 사용된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스는 유화중합법에 의해 제조되어 응집, 탈수 그리고 건조공정을 거치지 않은 단계의 것이다. 평균입도는 0.1 내지 0.4 미크론이며, 고형성분 기준 아크릴로니트릴 5 내지 40 중량%, 부타디엔 고무 20 내지 60 중량% 및 스티렌 10 내지 70 중량% 범위로 구성된다.
(A2) 오산화안티몬
본 발명에서 오산화안티몬은 난연제로 사용되는 할로겐계 화합물과 상승작용을 일으켜 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 적정한 난연성을 부여하기 위하여 제 1 난연보조제로 사용된다.
오산화안티몬은 수지내의 분산성을 극대화시키기 위해 분말상이 아닌 물을 매개로 하는 콜로이드상으로 라텍스상의 수지에 첨가되며, 교반기에 의해 균일하게 분산된다. 액상 오산화안티몬은 고형분의 함량이 30 내지 60 중량%이며, 평균입도는 0.03 내지 0.05 미크론에 달한다. 통상적으로 액상으로 공급되는 오산화안티몬은 안정한 콜로이드 상태로 유지되기 위하여 산성을 띄게되므로, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스와의 균일한 혼합을 위해서는 라텍스에 투입하기 전에 액상 오산화안티몬을 3 중량배 정도의 물에 희석시킨 뒤 중성화 또는 약염기화 시키는 과정이 필요하다. 이때 중성화제로는 암모니움 하이드록사이드 수용액 등을 사용한다. 수소이온농도측정기로 pH 7 내지 9의 범위가 적당하다.
본 발명의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 라텍스(A1)의 고형분 100 중량부에 대하여 액상 오산화안티몬(A2)은 고형분 기준으로 10 내지 50 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서 오산화안티몬을 10 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 충분한 난연효과를 얻을 수 없으며, 50 중량부를 초과하여 과량 사용하였을 경우에는 수지 조성물의 물성상의 균형이 좋지 못하다.
본 발명에 사용되는 오산화안티몬을 함유한 g-ABS(A)는 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(A1)와 오산화안티몬(A2)을 교반기로 균일하게 혼합하고, 교반하에 상기 혼합물을 60 ℃ 황산수용액에 천천히 적하하여 완전히 응집시키고, 실온으로 냉각시켜 세척, 탈수 및 건조과정을 거쳐 얻은 분말상이다.
본 발명에서 오산화안티몬을 함유한 g-ABS(A)는 하기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(B)와 함께 기초수지를 구성하며, 기초수지 성분내 g-ABS(A)의 함량은 20 내지 70 중량%이다.
본 발명에서 오산화안티몬(A2)과의 혼합 없이 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(A1)만으로 상기 과정을 거친 수지는 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지라 칭한다.
(B) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)
본 발명의 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 현탁중합 또는 괴상중합에 의한 방법으로 제조되며, 아크릴로니트릴 함량이 15 내지 45 중량%이고, 중량평균분자량(Mw)은 70,000 내지 300,000이다.
본 발명에서 SAN(B)은 상기 오산화안티몬을 함유한 g-ABS(A)와 함께 기초수지를 구성하며, 기초수지 성분내 SAN(B)의 함량은 80 내지 30 중량%이다.
(C) 할로겐계 화합물
본 발명에서 할로겐계 화합물은 난연제로 사용되며, 상업화되어 일반적으로 사용되는 할로겐계 화합물이 사용된다. 구체적 예로 테트라브로모비스페놀 A(Tetrabromobisphenol A), 비스(트리브로모페녹시)에탄(Bis(Tribromophenoxy)ethane), 브롬화 에폭시 수지(Brominated epoxy resin) 또는 에폭시말단이 트리브로모페놀로 치환된 브롬화 에폭시 수지 (Brominated epoxy resin terminated with tribromophenol) 등이 포함된다.
상기 난연제는 기초 수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부의양으로 사용된다. 5 중량부 이하를 첨가하였을 경우에는 난연효과가 부족하며, 30 중량부 이상을 사용하였을 경우에는 가공성 및 기계적 강도의 저하가 발생하여 물성상의 균형을 잃게되므로 바람직하지 않다.
(D) 불소유기화합물 또는 염소유기화합물
본 발명에서 불소유기화합물 또는 염소유기화합물은 적하방지제 또는 충격보강제로 사용된다.
수지의 연소시 적하방지를 위해 사용되는 첨가물은 폴리테트라플루어로에틸렌(PTFE, Teflon)과 같은 불소유기화합물 또는 염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE)과 같은 염소유기화합물이다. 상기 불소유기화합물 또는 염소유기화합물의 함량은 기초 수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 각각의 0.05 내지 2 중량부 또는 1 내지 10 중량부이다.
특히, 염소화폴리에틸렌은 연소시 수지의 적하방지 이외의 목적, 즉 단순히 난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 수지의 충격강도를 향상시키기 위한 목적으로만 사용될 수도 있다.
(E) 삼산화안티몬
본 발명에서 삼산화안티몬은 제1 난연보조제로 사용되는 오산화안티몬과 함께 할로겐계 화합물과 상승작용을 일으켜 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 수지에 적정한 난연성을 부여하기 위하여 제2 난연보조제로 첨가된다.
상기 삼산화안티몬의 함량은 기초 수지 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부이다. 삼산화안티몬을 0.1 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 충분한 난연효과를 얻을 수 없으며, 1 중량부를 초과하여 사용하였을 경우에는 수지 조성물의 색상발현성이 크게 저하되므로 좋지 못하다.
본 발명의 수지 조성물에는 상기 성분 외에 사용 용도에 따라 무기 첨가제, 왁스, 금속 활제, 산화방지제, 벤조트리아졸 및 힌더드 아민계 광안정제, 열안정제, 안료 및 염료가 필요한 양으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 수지 조성물은 물을 매개로 하는 콜로이드상의 오산화안티몬(A2)을 제1 난연보조제로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 라텍스(A1)에 첨가한 후 응집, 탈수, 건조하여 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(A)를 제조하고; 상기 g-ABS(A)를 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(B)와 혼합하고; 난연제인 할로겐 화합물(C), 적하방지제 또는 충격보강재인 염소유기화합물 또는 불소유기화합물(D), 난연보조제인 삼산화안티몬(E) 및 선택적으로 기타 산화방지제, 금속활제, 왁스, 이산화티타늄, 벤조트리아졸 및 힌더드 아민계 광안정제, 열안정제 등을 첨가하고; 통상의 혼합기에서 혼합하고 이 혼합물을 압출하여 펠렛 형태로 제조된다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
하기의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 (A) 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, (B) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지, (C) 할로겐계 화합물 및 (D) 염소유기화합물의 사양은 다음과 같다. 할로겐계 화합물, 염소유기화합물 및 기타 첨가물은 시중에서 구입하여 추가 정제 등의 과정 없이 그대로 사용하였다.
(A) 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(g-ABS)
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(A1)는 아클릴로니트릴 16 중량%, 스티렌 39 중량%, 부타디엔 고무 45 중량%로 이루어진 제일모직(주)의 제품을 사용하였다.
액상 콜로이드상의 오산화안티몬(A2)은 시중에서 구입하여 탈이온수로 희석과정을 거쳐 암모니움 하이드록사이드로 중화시켜 사용하였다.
(B) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지
스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지는 아크릴로니트릴이 약 28 중량%이고,중량평균분자량이 약 120,000이며, 괴상중합법에 의해 제조된 제일모직(주)의 제품을 사용하였다.
(C) 할로겐계 화합물
테트라브로모비스페놀 A(Tetrabromobisphenol A)를 사용하였다.
(D) 염소유기화합물
염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE)을 사용하였다.
실시예 1
표 1의 함량에 따라 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(A1) 및 액상 오산화안티몬(A2)을 혼합하여 응집, 탈수한 후, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(B)를 첨가하여 기초수지를 제조하였다. 상기 기초수지 100 중량부에 대하여 할로겐계 화합물(C), 염소유기화합물 (D) 및 삼산화안티몬(E)을 각각 표 1의 함량대로 투입하였으며, 기타 산화방지제 0.5 중량부, 스테아린산계 금속활제 0.5 중량부, 왁스 1 중량부 및 주석계 열안정제 1 중량부를 첨가하여 수지 조성물을 제조하였다. 단위는 모두 중량부이며, 액상의 경우 고형분 기준이다.
비교실시예 1-3
상기 구성성분들을 이용하여 표 1에 나타낸 조성과 같은 수지 조성물을 제조하였다. 비교실시예 1에서는 제2 난연보조제인 삼산화안티몬(H)을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 비교실시예 2,3에서는 액상 오산화안티몬(A2)이 첨가되지 않은 g-ABS에 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(B)를 첨가하여 기초수지를 제조하였다. 비교실시예 2에서는 분말상의 오산화안티몬을, 비교실시예 3에서는 삼산화안티몬(E)을 각각 표 1의 함량에 따라 상기 기초수지 100 중량부에 대하여 첨가하였다.
실시예 비교실시예
1 1 2 3
기초수지 성분(중량부) (A1) ABS 라텍스 100 100 36 36
(A2) 액상 오산화안티몬 20 20 - -
(B) SAN 180 180 64 64
수지 성분(중량부) 기초수지 100 100 100 100
분말상 오산화안티몬 - - 7.2 -
(C) 할로겐 화합물 24 24 24 24
(D) 염소유기화합물 3 3 3 3
(E) 삼산화안티몬 0.5 - - 6
상기 표 1에 기재된 성분 및 기타 첨가제로 구성된 수지 조성물을 믹서로 균일하게 혼합한 후, 이축압출기로 압출하여 펠렛의 형태로 제조하였다. 제조된 펠렛으로부터 사출성형에 의해 물성 및 난연 시험용 시편 등을 제작하였으며, 각 물성항목에 대한 측정 방법은 하기의 시험 분석 기준에 의거하여 실험 평가하였다.
난연성은 UL-94 난연도 판정 시험방법에 따라 1/10, 1/12 또는 1/16 인치 두께에 대해서 시험하여 판정하였다.
충격강도는 ASTM D-256 시험방법에 따라 1/4 인치 두께에 대해 평가하였으며, 단위는 ㎏㎝/㎝ 이다.
유동성은 ASTM D-1238 시험방법에 따라 200 ℃, 5 ㎏ 하중의 조건에서 평가하였으며, 단위는 g/10min 이다.
색상발현성은 일반 비난연성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지에 적색안료를 0.5 중량부 첨가하여 사출하여 이를 표준시료로 삼고, 비교하고자 하는 시료에도 적색안료를 0.5 중량부 첨가하여 사출한 뒤 색차계로 측정하였다. 표준시료대비 색차가 1 이하인 경우를 합격(○), 1 이상인 경우 불합격(×)으로 구분하였다.
상기 방법에 따라 측정된 시편의 물성평가는 표 2에 나타내었다.
평가항목 실시예 비교실시예
1 1 2 3
난연도 1/16" V-0 - - V-0
1/12" V-0 V-0 V-1 V-0
1/10" V-0 V-0 V-0 V-0
충격강도 21.5 21.8 19.6 18.2
유동성 6.5 6.5 6.4 6.2
색상발현성 ○ ○ ○ ×
상기 표 2의 결과로부터, 2차 난연보조제인 삼산화안티몬(E) 0.5 중량부가 첨가되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성을 갖는 비교실시예 1의 수지 조성물은 기계적 물성이나 색상발현성면에서는 실시예 1과 유사하지만, 난연도가 저하됨을 알 수 있다. 액상 오산화안티몬(A2) 대신 동일한 함량의 분말상 오산화안티몬을 첨가한 비교실시예 2는 내충격성과 난연도면에서 동일한 함량의 액상 오산화안티몬을 사용한 실시예와 비교할 때 크게 저하됨을 알 수 있다. 또한, 난연보조제로 삼산화안티몬만(E)을 사용한 비교실시예 3은 적은 난연보조제의 첨가로도 우수한 난연도를 달성하지만, 내충격성 및 색상발현성이 크게 저하됨을 알 수 있다.
따라서, 라텍스상의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체에 물을 매개로 하는 콜로이드상의 오산화안티몬을 혼합하는 제조방법이, 분말상의 오산화안티몬을 분말상인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 기본 수지에 혼합하여 압출에 의해 분산시키는 제조방법에 비하여 충격강도와 난연도 향상효과가 있으며, 또한 컴파운딩(Compounding)시 2차 난연보조제로 소량의 삼산화안티몬을 첨가하면 기계적 물성 및 색상발현성의 저하 없이 난연도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 내충격성, 난연성 및 색상발현성이 우수하여 다양한 색상과 난연성이 동시에 요구되는 각종 전기·전자제품 및 사무자동화기기 등의 내외장 부품의 제조에 유용한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 난연성 수지 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (4)

  1. (A) (A1) 유화중합법에 의해 제조되어 응집, 탈수 및 건조공정을 거치지 않은 단계로써 고형성분 기준 아크릴로니트릴 5 내지 40 중량%, 부타디엔 고무 20 내지 60 중량% 및 스티렌 10 내지 70 중량% 범위로 구성되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스 100 중량부와 (A2) 콜로이드상의 오산화안티몬 고형분 기준 10 내지 50 중량부를 혼합하여 응집, 탈수와 건조를 통해 제조된 오산화안티몬을 함유한 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지 20 내지 70 중량%;
    (B) 현탁중합법 또는 괴상중합법에 의해 제조되며, 아크릴로니트릴 함량이 15 내지 45 중량%이고, 중량평균분자량이 70,000 내지 300,000인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지 80 내지 30 중량%;
    (C) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 할로겐계 화합물 5 내지 30 중량부;
    (D) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 불소유기화합물 또는 염소유기화합물 0.05 내지 2 중량부 또는 1 내지 10 중량부; 및
    (E) 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 삼산화안티몬 0.1 내지 1 중량부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오산화안티몬(A2)은 물을 매개로 하는 평균입도는 0.03 내지 0.05 미크론 범위의 콜로이드상으로 고형분의 함량이 30 내지 60 중량%이며, 물에 희석 및 중화과정을 거쳐 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스(A1)에 투입되는 것을 특징으로 하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 할로겐계 화합물(C)은 테트라브로모비스페놀 A(Tetrabromobisphenol A), 비스(트리브로모페녹시)에탄(Bis(Tribromophenoxy)ethane), 브롬화 에폭시 수지(Brominated epoxy resin) 및 에폭시말단이 트리브로모페놀로 치환된 브롬화 에폭시 수지 (Brominated epoxy resin terminated with tribromophenol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불소유기화합물 또는 염소유기화합물(D)은 폴리테트라플루어로에틸렌(PTFE, Teflon) 또는 염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE)인 것을 특징으로 하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체 난연성 수지 조성물.
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