KR20110087497A

KR20110087497A - 투명수지 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 투명시트

Info

Publication number: KR20110087497A
Application number: KR1020100006945A
Authority: KR
Inventors: 박종관; 김병주; 김경배; 조천희
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-03

Abstract

본 발명은 투명수지 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 투명시트에 관한 것이다. 상기한 본 발명에 따른 투명수지 조성물은 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물에 초음파 처리를 실시하여 제조되며, 이렇게 제조된 투명수지 조성물은 투명성과 내충격성이 향상되며, 그에 따라 이를 이용하여 제조된 투명시트는 투명성과 내충격성이 요구되는 평판디스플레이용 창재료나 가전제품 등의 보호기재에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

투명수지 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 투명시트{Transparent polymer composition, method of the same and transparent sheet manufactured by the same}

본 발명은 투명수지 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 투명시트에 관한 것이다.

일반적으로 평판디스플레이의 창재료나 가전제품의 장식판 등에 사용되는 투명 보호기재로 폴리메틸메타크릴레이트 수지(이하 PMMA 수지라 함)를 이용하여 제조된 시트가 사용되고 있다.

PMMA 수지의 경우 투명성과 표면경도는 우수하나, 내충격성이 약하고 높은 흡습율로 인하여 대면적의 평판디스플레이의 창재료로서는 사용이 곤란하다는 단점이 있다.

그에 따라 PMMA 시트의 내충격성을 향상시키기 위하여 PMMA수지 또는 시트에 고무 재질의 내충격 개질재를 도입하고 있다. 이와 같이 PMMA 수지 또는 시트에 내충격 개질제를 도입하면 내충격성이 만족할 만한 수준으로 향상된다. 그러나, 내충격 개질제로 첨가되는 고무재질과 PMMA수지의 열적 특성이 달라서 온도에 의한 투명성이 저하되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 평판디스플레이용 투명성과 내충격성이 우수한 투명수지 조성물의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 내충격성과 표면경도가 우수한 투명수지 조성물을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 투명수지 조성물을 이용하여 제조된 것으로서 평판디스플레이용 창재료나 가전제품의 보호기재로 유용하게 사용할 수 있는 투명시트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물에 초음파 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기 초음파 처리는 100~300℃에서 진동수 15~100kHz의 초음파를 500~5,000W의 출력으로 가하는 것이 바람직하다.

상기 예비 조성물은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지 100중량부에 대하여 반응성 모노머 0.01~10중량부 포함할 수 있다.

상기 예비 조성물은 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지 100중량부에 대하여 반응제어제 0.01~10중량부 포함할 수 있다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 투명수지 조성물의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물을 초음파 처리하여서 된 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물을 제공한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 투명수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 투명시트를 제공한다.

상기 투명시트는 평판디스플레이용 창재료 또는 가전제품의 보호기재로 사용될 수 있다.

상기한 본 발명에 따라 제조된 투명수지 조성물은 투명성과 내충격성이 향상되어 이를 이용하여 제조된 투명시트는 투명성과 내충격성이 요구되는 평판디스플레이용 창재료나 가전제품 등의 보호기재에 유용하게 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 투명수지 조성물의 제조방법은 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지(이하 MS 공중합수지라고도 한다)를 함유하는 예비 조성물에 초음파 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 예비 조성물에 함유되는 MS 공중합수지는 메틸메타크릴레이트 모노머와 스티렌 모노머를 공중합시켜 얻어진다.

상기 메틸메타크릴레이트 모노머로부터 유도되는 구성 단위의 비율은 각 구성성분의 합계 몰수에 대하여 10~90몰%인 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트 모노머로부터 유도되는 구성단위의 비율이 10몰% 미만이면 MS 공중합수지의 내용제성이 떨어져서 코팅 및 인쇄 등의 후 공정에서 불량이 발생할 수 있으며, 메틸메타크릴레이트 모노머로부터 유도되는 구성단위의 비율이 90몰%를 초과하면 MS 공중합수지의 반응성이 낮아져서 초음파 처리에 의한 충격강도의 향상효과를 얻을 수 없다.

상기 메타크릴레이트-스티렌 공중합수지는 선형의 분자구조를 가지고 있는데, 본 발명에서는 초음파 처리를 통해 MS 공중합수지의 분자구조를 선형에서 긴 곁가지가 달린 구조로 변형하여 MS 공중합수지의 투명성을 저해하지 않으면서 내충격성을 향상시키기게 된다.

상기 초음파 처리시 MS 공중합수지가 용융상태로 되어 구조 변화가 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 100~300℃에서 수행하게 된다. 이때, 초음파 처리시의 온도가 100℃ 미만이면 MS수지의 분자운동이 한정되어 초음파에 의한 구조변화가 원활하게 이루어지지 않으며, 초음파 처리시의 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 수지의 열분해로 인해 황색도가 증가하는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 초음파 처리시의 온도는 100~300℃에서 수행하는 것이 바람직하다.

초음파 처리는 MS 공중합수지의 분자구조를 변형하기 위한 것이다. 상기 초음파가 용융상태의 MS 공중합수지에 가해지면 분자 진동에 의하여 분자간의 거리가 증가하게 되는데, 분자간의 결합에너지 이상의 에너지가 가해지면 고분자수지의 분자사슬이 파괴되고, 화학적인 반응활성이 생겨서 고분자 사슬의 분해와 재결합이 이루어지게 되어 긴 곁가지 사슬구조를 갖는 고강도 수지를 제조할 수 있다.

상기 초음파는 진동수가 15~100kHz, 출력이 500~5,000W의 범위인 것이 바람직하다.

상기 초음파의 진동수가 15kHz 미만이면 과도한 분자구조의 변형이 일어나 고분자의 성형성이 저하되며, 100kHz를 초과하는 경우 에너지가 약하여 고분자의 분자사슬을 파괴하지 못함에 따라 분자구조의 변형이 원활하게 일어나지 않는다는 문제점이 있다.

또한 초음파의 출력이 500W 미만이면 분자의 구조를 변화시킬 충분한 에너지가 가해지지 않아 분자구조의 변형이 원활하게 일어나지 않으며, 초음파의 출력이 5,000W를 초과하게 되면 과도한 에너지의 공급으로 인하여 고분자 곁가지가 과도하게 증가하게 되어 성형성이 저하된다.

상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물에는 상기 MS 공중합수지의 분자구조의 변형을 촉진시키기 위하여 반응성 모노머를 첨가할 수 있다.

상기 반응성 모노머는 폴리알릴 화합물이나 폴리(메타)아크릴록시 화합물과 같은 불포화 화합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 반응성 모노머는 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴푸마레이트, 디알릴말레이트, 디비닐벤젠과 같은 폴리알릴 화합물, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트 및 펜타에리트리톨트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리(메타)아크릴록시 화합물을 사용할 수 있다.

상기 반응성 모노머는 MS 공중합수지 100 중량부에 대하여 0.01~10중량부 포함될 수 있다. 상기 반응성 모노머가 MS 공중합수지 100 중량부에 대하여 0.01중량부 미만이면 반응촉진의 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과할 경우에는 반응이 과도하게 진행되어 성형성을 저해할 수 있다.

상기 선형의 MS 공중합수지의 분자구조변형을 위하여 특정온도에서 과도한 초음파를 가하면 고분자 수지의 급격한 분해 및 결합반응의 진행에 의한 성형성 저해와 수지의 열분해에 의한 시이트의 황색도가 증가할 수 할 수 있는바, 그에 따라 상기 예비 조성물에는 반응을 적절하게 제어하기 위한 반응제어제가 포함될 수 있다.

상기 반응제어제는 폐놀계, 아민계, 포스파이트계 및 티오계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 반응제어제는 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 반응제어제 중 페놀계는 알드리치사의 BHT, 하이드로퀴논 스미토모화학사의 수밀라이저 GA-80(sumilizer GA-80), AO-76, AO-101 등이 있고 포스파이트계로는 스미토모화학사의 P-16, 수밀라이저 GP(sumilizer GP) 등이 있고, 티오계로는 스미토모화학사의 수밀라이저 TPL, 수밀라이저 TPM, 수밀라이저 TPS, 수밀라이저 TP-D 등이 있고, 아민계로는 안티젠 6C(antigene 6C) 등이 사용 가능하다.

상기 반응제어제는 상기 MS 공중합수지 100중량부에 대하여 0.01~10중량부 포함될 수 있다. 상기 반응제어제가 MS 공중합수지 100중량부에 대하여 0.01 중량부 미만이면 반응 제어의 효과 및 황색도 증가 억제의 효과를 얻을 수 없으며, 10중량부를 초과할 경우 반응이 진행되지 않아 분자구조변형 효과를 달성할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명에서는 상기한 제조방법에 의해 제조된 것으로서 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물을 초음파 처리하여서 된 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물을 제공한다.

전술한 바와 같이 메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 포함하는 예비 조성물에 초음파 처리를 실시하면, MS 공중합수지의 분자구조가 선형에서 긴 곁가지가 달린 구조로 변형되어 MS 공중합수지의 투명성이 저해되지 않으면서 내충격성이 향상되게 된다.

본 발명에서는 상기 투명수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 투명시트를 제공한다.

상기 투명시트는 투명성과 내충격성이 요구되는 평판디스플레이용 창재료나 가전제품 등의 보호기재에 유용하게 사용될 수 있다.

상기 투명시트는 T-다이 압출기, 칼렌더 성형기 등을 사용하는 공지의 시트 성형 장치를 사용하여 제조될 수 있다.

바람직하게 상기 시트 성형 장치는 메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 포함하는 예비 조성물을 용융한 상태에서 초음파를 가할 수 있도록 초음파 발생기를 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 바람직한 시트 성형 장치는 초음파 처리 후 바로 시트화가 가능하도록 하는 것이 좋다. 상기 초음파 발생기는 용융혼련기의 혼련부나 연속적인 성형설비인 압출기의 바렐에 손쉽게 설치할 수 있으며, 이경우 시트 성형을 통하여 고강도의 투명시트를 생산성 높게 제조할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명될 것이며, 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 일부 예시에 불과하고 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것이 아니다.

<실시예 1>

용융지수가 1.2g/10분(200℃, 49N)인 MS수지(덴키카가쿠, TX-100K) 100중량부에 대하여, 반응성 모노머로서 1,6-헥산디올디아크릴레이트 3중량부, 반응제어제로 수밀라이저 GP(sumilizer GP; 스미토모화학)를 0.5 중량부를 혼합한 후 트윈스크류 압출기(Hakke, 스크류 지름 20 mm, L/D=34)에서 가공온도 210 ℃에서 주파수 20kHz, 진폭 30㎛의 초음파를 가한 후 압출하여 1mm의 시트를 제작하였다.

<실시예 2>

반응성 모노머로 1,6-헥산디올디아크릴레이트 대신에 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트를 3중량부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 실시하여 1mm 시트를 제작하였다.

<실시예 3>

반응제어제로 수밀라이저 GP(Sumilizer GP) 대신에 수밀라이저 GA-80을 0.5중량부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 실시하여 1mm 시트를 제작하였다.

<실시예 4>

가공온도를 150℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 같이 실시하여 1mm 시트를 제작하였다.

<실시예 5>

가공온도를 300℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 같이 실시하여 1mm 시트를 제작하였다.

<비교예 1>

용융지수가 1.2g/10분(200℃, 49N)인 MS수지(덴키카가쿠, TX-100K)를 트윈스크류 압출기(Hakke, 스크류 지름 20 mm, L/D=34)에서 가공온도 210 ℃에서 압출하여 1mm의 시트를 제작하였다.

<실험예>

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시트는 아래와 같이 충격강도 및 투과율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

1. 충격강도

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시트를 ASTM D256에 준하여 아이조드 충격시험기로 충격강도를 측정하였다.

2. 투과율 측정

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시트를 JIS K7105에 준하여 UV(SHIMADZU사 UV 2450)를 이용하여 전광선투과율을 측정하였다.

3. 황색도 측정

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시트를 색차계(NIPPON DENSHOKU사 Spectro Color Meter SE 2000)를 이용하여 황색도 YI 값을 측정하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 1
전광선 투과율(%)	91.9	91.5	91.9	91.9	91.4	91.5
황색도(YI)	1.8	2.1	1.9	1.5	3.1	3.6
충격강도(KJ/㎡)	2.03	2.11	2.05	1.90	2.34	1.77

상기 표 1에서 보는 바와 같이 초음파 처리를 한 본 발명의 투명수지 조성물을 사용하여 시트를 제조한 실시예의 경우 초음파 처리를 하지 않고 시트를 제조한 비교예 1에 비하여 투과율이 우수할 뿐만 아니라 황색도가 낮아 투명성이 매우 우수하며, 충격강도가 우수함을 확인할 수 있다.

Claims

메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물에 초음파 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 초음파 처리는 100~300℃에서 진동수 15~100kHz의 초음파를 500~5,000W의 출력으로 가하는 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 예비 조성물은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지 100중량부에 대하여 반응성 모노머 0.01~10중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 예비 조성물은 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지 100중량부에 대하여 반응제어제 0.01~10중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것으로서 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합수지를 함유하는 예비 조성물을 초음파 처리하여서 된 것을 특징으로 하는 투명수지 조성물.
청구항 5의 투명수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 투명시트.
청구항 6에 있어서,
상기 투명시트는 평판디스플레이용 창재료 또는 가전제품의 보호기재로 사용되는 것을 특징으로 하는 투명시트.