이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 투명 수지는
(a) 알킬 (메타)아크릴레이트계 중합체로 이루어진 시드;
(b) 상기 시드를 감싸며, 알킬 아크릴레이트계 화합물과 방향족 비닐계 화합물의 공중합체로 이루어진 코어; 및
(c) 상기 코어를 감싸며, 알킬 메타크릴레이트계 화합물과 알킬 아크릴레이트계 화합물의 공중합체로 이루어진 쉘; 을 포함하여 이루어지되,
그 입자가 바이모달 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 시드는 상기 코어의 성분인 알킬 아크릴레이트계 화합물과 방향족 비닐계 화합물의 공중합체를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시드는 1 ~ 30 중량%이고, 상기 코어는 10 ~ 70 중량%이며, 상기 쉘은 10 ~ 80 중량%인 것이 바람직하다.
상기 시드, 코어 및 쉘의 굴절율은 각각 1.48 내지 1.50인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 투명 수지의 제조 방법은
(a) 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물을 중합하여 시드를 제조하는 단계;
(b) 상기 시드 및 지용성 개시제의 존재 하에서 알킬 아크릴레이트계 화합물 및 방향족 비닐계 화합물을 중합하여 상기 시드를 감싸는 코어를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 코어 및 수용성 개시제의 존재 하에서 알킬 메타크릴레이트계 화합물 및 알킬 아크릴레이트계 화합물을 중합하여 상기 코어를 감싸는 쉘을 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 수지의 제조 방법은
(a) 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물을 중합하여 시드를 제조하는 단계;
(b) 상기 시드를 감싸며, 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제, 및 지용성 개시제의 존재 하에서 알킬 아크릴레이트계 화합물 및 방향족 비닐계 화합물을 중합하여 아크릴계 고무 코어를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 코어를 감싸며, 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제, 및 수용성 개시제의 존재 하에서 알킬 메타크릴레이트계 화합물 및 알킬 아크릴레이트계 화합물을 중합하여 쉘을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
(a) 시드의 제조
본 발명에 따른 (a) 시드는 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물을 유화중합하 여 제조할 수 있으며, 이 때 유화중합에 통상적으로 사용되는 계면활성제, 개시제, 가교제 및 이온교환수 등이 사용될 수 있다.
상기 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물로는 알킬의 탄소수 2 ~ 8인 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 시드는 충격강도 및 가공성을 보다 향상시키기 위하여 그라프팅제를 더욱 포함하여 중합될 수 있다.
상기 그라프팅제는 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 및 디비닐벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 그라프팅제는 상기 투명 수지 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 5 중량부로 포함되어 중합될 수 있고, 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부로 포함되어 중합될 수 있는데, 이 범위 내에서 제조되는 투명수지의 충격강도 개선 효과가 크다.
상기 시드는 평균입경이 800 ~ 1600 Å인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 800 ~ 1300 Å인 것이다. 평균입경이 상기 범위 내에 해당하는 경우 투명도 및 충격 강도 개선의 효과가 있다.
참고로, 본 발명에서 평균입경은 측정된 라텍스 입자경의 평균값을 의미한 다.
또한, 상기 시드는 투명도를 유지하기 위하여 굴절율이 1.48 ~ 1.50인 것이 바람직하다.
상기 시드는 상기 투명 수지에 대하여 1 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 충격 강도 저하의 문제점이 있으며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 충격 강도 저하의 문제점이 있다.
상기 시드 제조시에 사용하는 개시제로는 수용성 개시제 또는 지용성 개시제를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 수용성 개시제인 포타슘퍼설페이트(KPS) 등을 사용할 수 있다.
상기 시드 제조시, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성제(non-ionic surfactant)를 함께 사용할 수 있다.
여기에서, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성제(non-ionic surfactant)는 1:9 ~ 9:1의 중량 비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 계면활성제의 총 사용량은 상기 투명 수지 총 단량체 100 중량부를 기준으로 0.001 ~ 1.5 중량부일 수 있다.
상기 음이온 계면활성제로는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 아릴 이서 설페이트 또는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 이써 설페이트, 소듐도데실설페이트(SLS), 소듐도데실벤젠설포네이트, 알킬 다이설포네이티드 다이페닐 옥사이드, 소듐다이헥실설포숙시네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 비이온 계면활성제로는 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 화합물, 글리세 롤 에스테르계 화합물, 알칸올 아마이드계 화합물, 지방족 에스테르계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 비이온 계면 활성제로는 롬 앤드 하스(Rohm Hass)의 트리톤 CF10, 트리톤 N101, 트리톤 X-45, 트리톤 X-100, 트리톤 X-405 등을 사용할 수 있다.
(b) 코어의 제조
본 발명에 따른 코어는 상기 (a) 시드를 감싸며, 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제, 지용성 개시제의 존재 하에서 알킬 아크릴레이트계 화합물 및 방향족 비닐계 화합물이 중합되어 형성된다.
상기 코어는 상기 투명 수지를 이루는 총 단량체 100 중량부에 대하여 알킬 아크릴레이트계 화합물 9 ~ 58 중량부 및 방향족 비닐계 화합물 1 ~ 12 중량부가 중합되어 형성된다.
상기 알킬 아크릴레이트계 화합물은 알킬의 탄소수가 1 ~ 8인 알킬 아크릴레이트계 화합물로, 바람직하게는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 비닐계 화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 및 비닐톨루엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 코어는, 상기 시드의 존재 하에 알킬 아크릴레이트계 화합물 및 방향족 비닐계 화합물을 유화중합하여 제조될 수 있다.
상기 코어 제조시, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성제(non-ionic surfactant)를 함께 다량 사용하고, 지용성 개시제(fat-soluble initiator)를 함께 사용하게 되면, 제조되는 코어는 바이모달 형태를 갖게 되고, 최종 투명 수지의 분산된 입자를 바이모달(bimodal) 형태로 만들 수 있는데, 이 때 큰 입자들은 충격강도에 유리하고 작은 입자들은 투명도에 유리하다.
본 발명의 바이모달 형태는 실질적으로는 통상적으로 인정될 수 있는 바이모달 형태에 포함되나 그 표현만을 달리하는 경우(예로 멀티모달 등)도 포함한다.
하기 도 1에 본 발명에 따른 투명 수지(실시예 1에서 제조됨)의 바이모달 형태를 보여주는 SEM 사진을 도시하였는데, 입자들의 형태 및 크기로부터 바이모달임을 확인할 수 있고, 각 입자들이 코어-쉘 구조를 갖고 있음을 확인(입자 내부에 코어가 보임)할 수 있다.
상기 바이모달 형태는 평균입경 1100 ~ 2000 Å인 입자와 평균입경 2000 ~ 3500 Å인 입자로 이루어진 형태인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균입경 1500 ~ 2000 Å인 입자와 평균입경 2500 ~ 3000 Å인 입자로 이루어진 것인데, 이 범위 내에서 충격강도 및 성형성이 우수한 효과가 있다.
여기에서, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성제(non-ionic surfactant)는 1:9 ~ 9:1의 중량 비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 계면활성제의 총 사용량은 상기 투명 수지를 이루는 총 단량체 100 중량부를 기준으로 0.5 ~ 5 중량부일 수 있다.
상기 음이온 계면활성제로는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 아릴 이서 설페이트 또는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 이써 설페이트, 소듐도데실설페이트(SLS), 소듐도데실벤젠설포네이트, 알킬 다이설포네이티드 다이 페닐 옥사이드, 소듐다이헥실설포숙시네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 비이온 계면활성제로는 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 화합물, 글리세롤 에스테르계 화합물, 알칸올 아마이드계 화합물, 지방족 에스테르계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 비이온 계면활성제로는 롬 앤드 하스(Rohm Hass)의 트리톤 CF10, 트리톤 N101, 트리톤 X-45, 트리톤 X-100, 트리톤 X-405 등이 있다.
상기 지용성 개시제로는 벤조일퍼록사이드, 큐민하이드로퍼록사이드(CHP), 물에 녹지 않는 퍼록사이드 화합물, 하이드로퍼록사이드 화합물, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스메틸부티로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴 등을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 3,5-다이이소프로필벤진 하이드로퍼록사이드(DIPHP), 퍼록시에스테르, 퍼록시디카보네이트, 아조이소부티로다이메틸 에스테르, 아조비스이소부티로다이메틸 에스테르, 아조비스이소부티로다이에틸 에스테르 같은 아조 유도체 등을 들 수 있다.
상기 지용성 개시제는 시드 안으로의 침투가 용이하여, 코어 중합 시 시드 안으로 침투하여 단량체의 중합되는 정도를 조절함으로써 시드와 코어의 사이즈 및 형태(바이모달)와 충격강도 등을 크게 향상시킨다.
또한, 상기 지용성 개시제는 코어의 제조에 사용되는 총 단량체 100 중량부 를 기준으로 0.01 ~ 2 중량부로 사용할 수 있다.
상기 코어는 평균입경(시드를 포함)이 2100 ~ 2800 Å인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2200 ~ 2800 Å인 것이다. 이 때의 평균입경은 모든 코어의 평균입경을 의미한다. 상기 평균입경이 2200 Å 미만인 경우에는 충격강도가 저하되며, 2800 Å를 초과하는 경우에는 가공 중 변형이 일어나기 쉬운 문제점이 있다.
또한, 상기 코어는 투명도를 유지하기 위하여 굴절율이 1.48 ~ 1.50 이며, 상기 시드의 굴절율과 동일한 것이 바람직하다.
상기 코어는 본 발명의 투명 수지에 대하여 10 ~ 70 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 충격 강도 저하의 문제점이 있으며, 70 중량%를 초과하는 경우에는 가공 저하의 문제점이 있다.
본 발명에 따른 코어는 충격강도 및 가공성을 보다 항상시키기 위하여 그라프팅제를 더욱 포함하여 중합될 수 있다. 상기 그라프팅제는 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 및 디비닐벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 코어에 포함되는 그라프팅제는 상기 투명 수지를 이루는 총 단량체 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 5 중량부로 포함되어 중합되는 것이 바람직하다.
(c) 쉘의 제조
본 발명에 따른 쉘은 상기 (b)코어를 감싸며, 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제 및 수용성 개시제의 존재 하에서 알킬 메타크릴레이트계 화합물 및 알킬 아크릴레이트계 화합물이 중합되어 형성된다.
상기 쉘은 상기 투명 수지를 이루는 총 단량체 100 중량부에 대하여 알킬 메타크릴레이트계 화합물 9 ~ 79 중량부 및 알킬 아크릴레이트계 화합물 1 ~ 8 중량부가 중합되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물로는 알킬의 탄소수 1 ~ 4인 알킬 (메타)아크릴레이트계 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트계 화합물로는 알킬의 탄소수가 1 ~ 8인 알킬 아크릴레이트계 화합물로, 구체적으로 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 및 2-에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 쉘의 제조시, 분자량 조절제를 첨가하여 중합할 수 있다.
상기 분자량 조절제는 t-도데실 메르캅탄(tertiary-dodecyl mercaptan) 및 n-옥틸 메르캅탄(n-octyl mercaptan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 쉘 제조시, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성 제(non-ionic surfactant)를 함께 다량 사용하고, 수용성 개시제(water-soluble initiator)를 함께 사용하게 되면, 투명 수지 내에 분산된 입자를 바이모달(bimodal) 형태로 유지할 수 있으며, 이때 큰 입자들은 충격강도에 유리하고 작은 입자들은 투명도에 유리하다.
여기에서, 음이온 계면활성제(anionic surfactant)와 비이온 계면활성제(non-ionic surfactant)는 1:9 ~ 9:1의 중량 비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 계면활성제의 총 사용량은 상기 투명 수지를 이루는 총 단량체 100 중량부를 기준으로 0.05 ~ 5 중량부를 사용할 수 있다.
상기 음이온 계면활성제로는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 아릴 이써 설페이트 또는 알킬의 탄소수 6 ~ 16인 알킬 이써 설페이트, 소듐도데실설페이트(SLS), 소듐도데실벤젠설포네이트, 알킬 다이설포네이티드 다이 페닐 옥사이드, 소듐다이헥실설포숙시네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 비이온 계면활성제로는 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 화합물, 글리세롤 에스테르계 화합물, 알칸올 아마이드계 화합물, 지방족 에스테르계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올계 비이온 계면 활성제로는 롬 앤드 하스(Rohm Hass)의 트리톤 CF10, 트리톤 N101, 트리톤 X-45, 트리톤 X-100, 트리톤 X-405 등을 사용할 수 있다.
상기 수용성 개시제는 코어 안으로의 침투가 용이하지 않으므로 그라프트 중합에 의한 쉘 형성 시 코어 표면에서 그라프팅이 잘 일어나게 한다.
상기 수용성 개시제로는 소듐 퍼설페이트(sodium persulfate), 포타슘 퍼설 페이트(potassium persulfate, KPS), 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate), t-부틸 하이드로퍼록사이드(tBHP), 또는 4.4’-아조비스(4-시아노발레익산), 2,2’-아조비스(2-아미디노프로판)다이하이드로클로라이드와 같은 아조 유도체 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 수용성 개시제는 쉘의 제조에 사용되는 총 단량체 100 중량부를 기준으로 0.01 ~ 2 중량부로 사용할 수 있다.
상기 쉘은 평균입경(시드 및 코어를 포함)이 2400 ~ 3100 Å인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2600 ~ 3100 Å인 것이다. 이 때의 평균입경은 모든 쉘의 평균입경(투명 수지 입자의 평균입경과 동일함)을 의미하는데, 이 범위 내에서 투명도 및 충격 강도 개선의 효과가 있다.
상기 쉘은 바이모달 형태의 코어로 인하여 바이모달 형태를 갖는데, 평균입경이 1400 ~ 2300 Å인 입자와 평균입경이 2300 ~ 3800 Å인 입자로 이루어진 형태인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균입경이 1800 ~ 2300 Å인 입자와 평균입경이 2800 ~ 3300 Å인 입자로 이루어진 형태인 것인데, 이 범위 내에서 충격강도, 투명도 및 내후성 개선 효과가 뛰어나다.
상기 쉘은 상기 투명 수지에 대하여 10 ~ 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 가공성이 저하되며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 충격강도가 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 상기 쉘은 투명도를 유지하기 위하여 굴절율이 1.48 ~ 1.50이며, 상기 시드, 코어의 굴절율과 동일한 것이 바람직한데, 이 범위 내에서 폴리메틸메타크릴 레이트(PMMA) 수지와 조합되어 제조되는 투명 수지 조성물의 투명도가 우수한 효과가 있다.
시드, 코어 및 쉘 각 층 간의 굴절율이 일정하게 조절되어 단독 가공이 가능하며, 이에 따라 투명도가 저하되지 않으면서 충격강도를 향상시키는 특성을 가진다.
(d) 투명 수지 조성물의 제조
본 발명에 의한 투명 수지를 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지의 충격개질제로서 사용하면, 투명도가 우수하면서 충격강도가 향상된 투명 수지 조성물을 제조할 수 있다.
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지 25 ~ 85 중량%에 본 발명에 의한 투명수지 15 ~ 75 중량%를 포함하여 투명 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 투명 수지 조성물은 용도에 따라 통상적으로 사용되는 염료, 안료, 활제, 산화방지제, 자외선안정제, 열안정제, 보강제, 충전제 및 광안정제 등을 더 포함할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 자명한 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나, 이는 발명의 구체적 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
(a) 시드 제조
이온교환수 1052.7 g을 반응기 내부에 투입하고 질소 세척과 함께 70 ℃까지 온도를 상승시켰다. 이온교환수의 온도가 70 ℃에 도달하였을 때 메틸메타크릴레이트(MMA) 148.5 g, 소듐도데실설페이트(SLS, 3 중량% 용액) 20 g, 트리톤 X-100(3 중량% 용액) 180 g 및 알릴메타크릴레이트(AMA) 1.5 g을 일시에 투입하였다. 반응기 내 온도가 70 ℃로 안정화될 때, 포타슘퍼설페이트(KPS, 3 중량% 용액) 70 g을 첨가하여 중합을 개시시켰다. 질소 세척은 반응이 종결될 때까지 연속적으로 실시하였다.
이 때, 시드는 본 발명의 투명 수지에 대하여 5 중량%의 비율이었다.
중합된 시드 라텍스의 평균입경을 레이져 광산란 장치인 NICOMP을 사용하여 측정한 결과 1115 Å이고, 굴절율은 1.4903 이었다.
(b) 코어 제조
먼저 이온교환수 706.8 g에 페로스 설페이트(FES) 0.19 g, 소듐 포름알데히드 설폭시레이트(SFS) 25.75g, 디소듐 에틸렌디아민테트라아세테이트(EDTA) 3.50 g을 녹여 활성화 용액을 따로 제조하였다. 이온교환수 939.0 g, 소듐도데실설페이트(SLS, 3 중량% 용액) 30 g, 트리톤 X-100(3중량% 용액) 270 g, 부틸 아크릴레이트 1525.8 g, 스티렌 366 g, 알릴 메타크릴레이트 13.2 g을 교반하여 단량체를 유화시켰다. 시드 중합이 완료된 반응기에 상기 유화된 단량체를 70 ℃의 온도와 질소 분위기에서 2 시간 동안 적하시킴과 동시에 활성화 용액 300 g과 큐민하이드로 퍼록사이드(CHP, 80 중량% 용액) 9.4 g을 첨가하여 중합을 개시시켰다. 활성화 용액 75 g과 큐민하이드로퍼록사이드(CHP, 80 중량% 용액) 3 g을 투입하여 반응이 종결된 후 1 시간 동안 숙성 단계를 거치도록 하였다. 이때, 형성된 코어는 본 발명의 투명 수지에 대하여 65 중량%의 비율이었다.
중합된 코어 라텍스의 전환율은 99 %, 평균입경은 2230 Å이고, 굴절율은 1.4903 이였다.
(c) 쉘 제조
코어 중합이 종결되면 이온교환수 314.2 g, 소듐도데실설페이트 (3 중량% 용액) 14 g, 트리톤 X-100(3 중량% 용액) 126 g 메틸메타크릴레이트 712.5 g, 메틸 아크릴레이트 37.5 g, 및 n-옥틸 멀캡탄 3.6 g을 2시간 동안 적하 투입하였다. 반응기내 온도가 70 ℃로 안정화될 때, 활성화 용액 90 g과 t-부틸 하이드로퍼록사이드 3 g을 첨가하여 중합을 개시하였다. 반응이 종결된 후 활성화 용액 30 g과 t-부틸 하이드로퍼록사이드(t-BHP, 70 중량% 용액) 1.7 g을 추가 투입하여 1 시간 동안 숙성 단계를 거치도록 하였으며, 질소 세척은 반응이 종결될 때까지 연속적으로 실시하였다. 이때, 쉘은 본 발명의 투명 수지에 대하여 30 중량%의 비율이었다.
최종 중합된 투명 수지 라텍스의 전환율은 99 %, 평균입경은 2600 Å이고, 굴절율은 1.4903 이였다.
상기와 같이 제조된 최종 투명 수지 라텍스에 이온 교환수를 첨가하여 최종 고형분 함유율을 10 중량% 이하로 낮춘 뒤 교반기로 서서히 교반하면서 온도를 80 ℃까지 상승시켰다. 여기에 22 중량% 농도의 염화칼슘 수용액을 투입하여 슬러리 형태의 혼합물을 제조하고, 90 ℃ 이상으로 승온시켜 숙성시킨 뒤 냉각하였다. 냉각된 혼합물을 이온교환수로 세척하고 여과한 뒤, 건조 과정을 거쳐 분말 상태의 투명 수지를 수득하였다.
(d) 투명 수지 조성물 제조
상기 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
실시예 2
하기 표 1 에 기재된 바와 같이, 시드, 코어 및 쉘의 제조시에 사용되는 계면활성제, 개시제의 종류 및 양을 달리하고, 시드, 코어 및 쉘 각각의 조성을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
여기에서 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
실시예 3
하기 표 1 에 기재된 바와 같이, 시드, 코어 및 쉘의 제조시에 사용되는 계면활성제, 개시제의 종류 및 양을 달리하고, 시드, 코어 및 쉘 각각의 조성을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
여기에서 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
실시예 4
하기 표 1 에 기재된 바와 같이, 시드, 코어 및 쉘의 제조시에 사용되는 계면활성제, 개시제의 종류 및 양을 달리하고, 시드, 코어 및 쉘 각각의 조성을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
여기에서 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
비교예 1
(a) 시드 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
(b) 코어 제조
상기 실시예 1에서 Triton X-100를 사용하지 않고 소듐도데실설페이트(SLS) 만 300 g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
중합된 코어 라텍스의 전환율은 99 %, 굴절율은 1.4900 이었다.
(c) 쉘 제조
상기 실시예 1에서 Triton X-100 대신 소듐도데실설페이트(SLS) 140 g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
최종 중합된 투명 수지 라텍스의 전환율은 99 %, 굴절율은 1.4901 이었다.
(d) 투명 수지 조성물 제조
상기 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
비교예 2
(a) 시드의 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
(b) 코어의 제조
상기 실시예 1에서 소듐도데실설페이트(SLS)를 사용하지 않고 Triton X-100 만 300 g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
중합된 코어 라텍스의 전환율은 99 %, 굴절율은 1.4898 이었다.
(c) 쉘 제조
상기 실시예 1에서 소듐도데실설페이트(SLS)를 사용하지 않고 Triton X-100 만 140 g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
최종 중합된 투명 수지 라텍스의 전환율은 99%, 굴절율은 1.4903 이었다.
(d) 투명 수지 조성물 제조
상기 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
비교예 3
(a) 시드의 제조
상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
(b) 코어의 제조
상기 실시예 2에서 3,5-다이이소프로필벤진 하이드로퍼록사이드 (DIPHP)를 사용하지 않고 포타슘퍼설페이트(KPS, 3 중량% 용액) 250 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
(c) 쉘 제조
상기 실시예 2에서 tBHP를 사용하지 않고 포타슘퍼설페이트(KPS, 3 중량% 용액) 40 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
(d) 투명 수지 조성물 제조
상기 수득된 분말 상태의 투명 수지 40 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 수지(LG MMA사, IH830) 60 중량부에 활제 0.2 중량부, 산화방지제 0.1 중량부, 및 광안정제 0.01 중량부를 투입하고 혼련하여 2축 압출기를 이용하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 다시 사출하여 시편을 제조하였다.
비교예 4
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 투명 수지(LG화학, TR-558A) 펠렛을 사출하여 시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4에서 제조한 투명 수지의 물성을 하기의 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
* 굴절율 - 투명 수지를 0.2 ㎜ 두께의 얇은 필름으로 제조한 후, ASTM D1298에 의거하여 25 ℃에서 아베굴절계를 이용하여 측정하였다.
* 충격강도 - 1/8“ 시편을 이용하여 ASTM D256에 의거하여 아이조드(Izod) 충격강도를 측정하였다.
* 투명도, 헤이즈 - 두께 3 ㎜의 사출 각판 성형품을 이용하여 ASTM D1003에 의거하여 측정하였다.
* 내후성 - 웨더-o-미터(weather-o-meter, ATLAS사 Ci35A)에 83 ℃, 워터 스프레이 사이클(water spray cycle) 18분/120분으로 하여 투명 수지를 200 시간 동안 방치한 후 칼라 퀘스트 Ⅱ(color quest Ⅱ, Hunter Lab사)를 이용하여 △b값(yellowness의 차이)를 측정하였다.
* 경도 - 락웰 경도계(Rockwell 2000, Instron사)를 이용하여 측정하였다.
[표 1]
|
실시예1 |
실시예2 |
실시예3 |
실시예4 |
비교예1 |
비교예2 |
비교예3 |
조 성 |
시드 |
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
5 |
10 |
코어 |
65 |
60 |
60 |
65 |
65 |
65 |
60 |
쉘 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
계면 활성제 |
시드 |
SLS: Triton X- 100 = 1:9 |
SLS: Triton X- 100 = 2:8 |
SLS: Triton X- 100 = 5:5 |
SLS: Triton X- 100 = 7:3 |
SLS |
Triton X-100 |
SLS: Triton X- 100 = 2:8 |
코어 |
쉘 |
개 시 제 |
시드 |
KPS |
KPS |
KPS |
KPS |
KPS |
KPS |
KPS |
코어 |
CHP |
DIPHP |
CHP |
DIPHP |
CHP |
CHP |
쉘 |
tBHP |
tBHP |
tBHP |
tBHP |
tBHP |
tBHP |
라텍스 입자경 Å(중 량부) |
시드 |
1115(100) |
1490(100) |
1503(100) |
1090(100) |
1150 (100) |
960(100) |
1530 (100) |
코어 |
1535(25) /2414(75) |
1590(31) /2540(69) |
1455(18) /2701(82) |
1307(15) /2771(85) |
2700 (100) |
2420 (100) |
2834 (100) |
쉘 |
1790(26) /2660(74) |
1860(30) /2830(74) |
1689(30) /2880(80) |
1500(14) /2920(86) |
3050 (100) |
2610 (100) |
3100 (100) |
* 라텍스의 입자경은 레이져 광산란 장치인 NICOMP를 사용하여 측정하였다.
[표 2]
구분 |
투명도(%) |
헤이즈(%) |
충격강도(kg·cm/cm) |
경도 |
내후성 |
실 시 예 |
1 |
92.0 |
1.6 |
6.9 |
100.2 |
1.0 |
2 |
93.4 |
1.3 |
7.4 |
99.8 |
1.4 |
3 |
93.1 |
1.4 |
7.5 |
100.0 |
1.6 |
4 |
93.4 |
1.8 |
6.7 |
100.7 |
1.8 |
비 교 예 |
1 |
92.8 |
2.0 |
6.0 |
99.3 |
2.3 |
2 |
93.4 |
1.8 |
5.6 |
101.1 |
2.0 |
3 |
93.1 |
2.3 |
6.4 |
98.7 |
1.9 |
4 |
90.3 |
2.0 |
10.2 |
99.8 |
5.3 |
상기 표 2 에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 따른 실시예 1 ~ 4의 경우는 시드, 코어 및 쉘 제조시 음이온계 계면활성제만을 사용한 비교예 1 또는 비이온계 계면활성제만을 사용한 비교예 2에 비하여 투명도, 충격강도 등이 우수함을 알 수 있다. 또한, 코어 제조시 지용성 개시제를 사용하고 쉘 제조시 수용성 개시제를 사용한 실시예 2를 비교예 3과 비교하면, 실시예 2에 따른 투명 수지 조성물이 비교예 3에 비하여 투명도, 충격강도 등이 우수함을 알 수 있다.
상기에서 본 발명은 기재된 구체 예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.