KR20150067478A - 가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 Download PDF

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Abstract

본 기재는 가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(A), 소구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(B), 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체, 유동개질제 및 충격개질제를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
본 기재에 따르면, 유동성, 내충격성, 성형가공성, 내화학성 및 광택성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION HAVING EXCELLENT MOLDABILITY AND MOLDED ARTICLE PREPARED THEREFROM}
본 기재는 가공성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유동성, 내충격성, 성형가공성, 내화학성 및 광택성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
ABS 수지는 자동차 내장재, 사무기기 하우징, 건축자재 등 산업용품 및 생활용물 전반에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있다.
ABS 수지를 사출 성형하는 경우, 성형 가공성 및 치수 안정성을 개선시키기 위해 수지의 유동성을 향상시키려고 하는 종래기술들이 많이 있으나, 이러한 기술들을 적용하는 경우 오히려 내충격성이 저하되고, 또한 내화학성이 낮아져 도장, 세척 및 조립 등의 사출 후처리 공정에서 크랙(Crack)이 많이 발생하는 문제가 있다.
예를 들어, ABS 수지의 유동성을 향상시키기 위해 고무질 공중합체의 함량을 감소시킨 종래기술의 경우 충격 강도가 저하되고, 압출 공정에서 균일한 품질이 발현되지 않아 공정 불량이 증가하는 문제가 있다.
또한, ABS 수지의 유동성을 향상시키기 위해 수지의 분자량을 감량한 종래기술의 경우 내충격성이 저하되고, 연속중합공정의 변화에 따른 생산성 저하 및 불량률 증가가 문제되며, 또한 내화학성 저하로 인해 도장 등 사출 후처리 공정에서 불량이 크게 증가하는 문제가 있다.
또한, ABS 수지의 유동성을 향상시키기 위해 활제의 함량을 증가시킨 종래기술의 경우 충격 강도가 저하되고, 내화학성이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 성형가공성, 치수안정성 및 유동성이 우수하면서도, 내충격성 및 내화학성이 우수한 ABS 수지에 대한 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 유동성, 내충격성, 성형가공성, 내화학성 및 광택성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 대구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(A), 소구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(B), 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체, 유동개질제 및 충격개질제를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 기재에 따르면 유동성, 내충격성, 성형가공성, 내화학성 및 광택성이 뛰어난 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 기재의 열가소성 수지 조성물은 성형가공성, 고광택 외관 품질 및 사출 후처리 공정 등에서의 내화학성이 모두 우수하여 치수 안정성이 확보되고, 이에 따라 제품의 대형화 및 슬림화 등의 디자인 트랜드와 고객의 원가 절감 요구 등을 모두 만족시키는 효과가 있다.
이하 본 기재를 상세하게 설명한다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 대구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(A), 소구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(B), 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체, 유동개질제 및 충격개질제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유동개질제는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부, 0.5 내지 5 중량부 또는 1 내지 3 중량부이고, 이 범위 내에서 충격강도가 향상되면서도 용융점도가 저하되어 성형가공성이 크게 개선되며, 또한 도장, 세척 또는 조립 등의 사출 후처리 공정에서 크랙 발생이 방지되는 효과가 있다.
상기 유동개질제는 일례로 인산 에스테르 화합물이고, 이 경우 충격강도, 성형가공성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
상기 충격개질제는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부, 1 내지 10 중량부, 또는 2 내지 5 중량부이고, 이 범위 내에서 충격강도가 향상되면서도 용융점도가 저하되어 성형가공성이 크게 개선되며, 나아가 도장, 세척 또는 조립 등의 사출 후처리 공정에서 크랙 발생이 방지되는 효과가 있다.
상기 충격개질제는 일례로 알킬렌 (메트)아크릴레이트계 공중합체이고, 구체적인 예로 에틸렌 아크릴레이트 공중합체이며, 이 경우 충격강도, 성형가공성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 10 내지 30 중량%, 15 내지 25 중량%, 또는 16 내지 22 중량%이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 공액디엔계 고무 40 내지 60 중량%에 비닐시안 화합물 9.5 내지 18 중량% 및 방향족비닐 화합물 22 내지 50.5 중량%가 그라프트 중합된 공중합체일 수 있고, 이 경우 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 중량평균분자량이 60,000 내지 110,000 g/mol이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 그라프트율이 30 내지 60% 이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(B)는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 1 내지 15 중량%, 3 내지 10 중량%, 또는 4 내지 8 중량%이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(B)는 일례로 공액디엔계 고무 40 내지 60 중량%에 비닐시안 화합물 9.5 내지 18 중량% 및 방향족비닐 화합물 22 내지 50.5 중량%가 그라프트 중합된 공중합체일 수 있고, 이 경우 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 중량평균분자량이 60,000 내지 110,000 g/mol이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)는 일례로 그라프트율이 40 내지 80%이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 65 내지 85 중량%, 70 내지 80 중량%, 또는 72 내지 78 중량%이고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체는 일례로 비닐시안 화합물 23 내지 35 중량% 및 방향족비닐 화합물 65 내지 77 중량%가 중합된 공중합체일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체는 일례로 중량평균분자량이 85,000 내지 110,000 g/mol이고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 대구경 공액디엔 고무는 일례로 평균입경이 2500 내지 4000 Å 또는 2500 내지 3500 Å이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 소구경 공액디엔 고무는 일례로 평균입경이 800 내지 1500 Å, 또는 900 내지 1200 Å이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)와 상기 그라프트 공중합체(B)의 중량비는 일례로 2:1 내지 5:1, 또는 2:1 내지 4:1이고, 이 범위 내에서 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체(A)와 상기 그라프트 공중합체(B)의 혼합은 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성을 모두 향상시키는 시너지 효과를 발현시킨다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 아마이드계 활제, 폴리에스테르 엘라스토머 또는 이들 모두를 더 포함할 수 있고, 이 경우 충격강도가 향상되면서도 용융점도가 저하되어 성형가공성이 크게 개선되며, 도장, 세척 또는 조립 등의 사출 후처리 공정에서 크랙 발생이 방지되는 효과가 있다.
상기 아미드계 활제는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부, 0.5 내지 5 중량부, 및 1 내지 3 중량부이고, 이 범위 내에서 충격강도, 성형가공성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
상기 아미드계 활제는 구체적인 예로 N,N-에틸렌 비스스테아라미드이고, 이 경우 충격강도, 성형가공성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리에스테르 엘라스토머는 일례로 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부, 0.5 내지 3 중량부, 또는 1 내지 3 중량부이고, 이 범위 내에서 충격강도, 성형가공성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
열가소성 수지 조성물은 일례로 용융지수가 55 g/10min 이상, 또는 55 내지 58 g/10min이고, 이 범위 내에서 성형가공성 및 충격강도가 모두 우수한 효과가 있다.
본 기재의 공액디엔 고무는 일례로 부타디엔 고무, 부타디엔-스티렌 고무, 이소프렌 고무 또는 이들의 혼합일 수 있고, 이 경우 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 방향족비닐 화합물은 일례로 스티렌, 알파-메틸스티렌 및 파라-메틸스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 성평품은 본 기재의 열가소성 수지 조성물로 제조됨을 특징으로 한다.
이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
다음과 같은 원료를 사용하였다.
(A-1) 대구경 ABS 수지: 평균입경 300 nm 부타디엔 고무 40~60 중량%에 아크릴로니트릴 9.5~18 중량% 및 스티렌 22~50.5 중량%를 그라프트 중합한 공중합체로써 그라프트율(graft ratio)이 30~60%이고, Graft Mw가 60,000~11,000 g/mol인 수지를 사용하였다.
(A-2) 소구경 ABS 수지: 평균입경 100 nm 부타디엔 고무 40~60 중량%에 아크릴로니트릴 9.5~18 중량% 및 스티렌 22~50.5 중량%를 그라프트 중합한 공중합체로써 그라프트율이 40~80%이고, Graft Mw가 60,000~11,000 g/mol인 수지를 사용하였다.
(B) SAN 수지: 아크릴로 니트릴 23~35 중량% 및 스티렌 65~77 중량%로 중합된 공중합체로써, Mw 85,000~110,000 g/mol인 수지를 사용하였다.
(C) 아미드계 활제: N,N-ethylene bis stearamide를 사용하였다.
(D) 유동 개질제: 인산 에스테르계 화합물로 일본 다이하찌사의 PX-200을 사용하였다.
(E-1) 폴리에스테르 엘라스토머 공중합체: LG화학의 keyflex BT 1040D 를 사용하였다.
(E-2) 충격 개질제: 에틸렌 아크릴레이트 공중합체로 DuPont사의 Elvaloy 1224AC를 사용하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4
하기 표 1에 기재된 처방대로 혼합한 후 압출하여 열가소성 수지 조성물 펠렛을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 열가소성 수지 조성물의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
* 용융지수: ASTM D 1238에 의거하여 측정하였다.
* 충격강도: ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
* 외관특성: 우수(O), 양호(△) 및 열악(X)으로 측정하였다.
* 평균입경: 다이나믹 레이져 라이트 스케터링(dynamic laser light scattering)법으로 인텐시티 가우시안 분포(intensity Gaussian distribution, Nicomp 380)를 이용하여 측정하였다.
* 그라프트율: ABS 수지의 일정량(X)을 아세톤 중에 투입하고 진동기로 24시간 진동시켜 유리된 수지를 용해시킨다. 원심분리기를 사용하여 이 용액을 14,000rpm에서 1시간 동안 원심분리하여 불용분을 얻는다. 이렇게 얻어진 불용분을 진공 건조기를 사용하여 140℃에서 2시간 동안 건조시키고 불용분(Y)을 얻는다. 그래프트율은 다음과 같은 식으로 산출하였다.
그래프트율(%) = [(Y-XR)/XR]*100
(R: ABS 수지의 일정량(X) 내의 고무분율)
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
(A-1) 20 20 18 25 18 15
(A-2) 5 5 7 7 10
(B) 75 75 75 75 75 75
(C) 2 2 2 5 2 2
(D) 2 2 2 2 5
(E-1) 2 2
(E-2) 3 2 5 10
용융지수(g/10min) 58 58 55 58 55 60
충격강도(kgcm/cm) 18 17 18 18 10 17
외관특성(광택, Gas) O O O △ O X
내화학성 O O O X X O
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 기재의 열가소성 수지 조성물(실시예 1 내지 3)은 그라프트 공중합체(B), 충격개질제 또는 유동개질제를 포함하지 않는 열가소성 수지 조성물(비교예 1 내지 4)과 비교하여, 충격강도 및 용융지수(성형가공성)가 동등 또는 우위에 있고, 외관특성 및 내화학성은 모두 크게 뛰어남을 확인할 수 있었다.
덧붙여, 상기 그라프트 공중합체(A)와 상기 그라프트 공중합체(B)의 결합에 의하여 내충격성의 저하 없이 성형가공성 및 광택성이 우수한 시너지 효과가 발생하고, 또한 상기 유동개질제와 아미드계 활제의 결합 및 상기 충격개질제와 폴리에스테르 엘라스토머의 결합에 의하여 충격강도가 향상되면서도 용융점도가 저하되어 성형가공성이 크게 개선되며, 도장, 세척 또는 조립 등의 사출 후처리 공정에서 크랙 발생이 방지되는 시너지 효과가 발현됨을 확인할 수 있었다.

Claims (16)

  1. 대구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(A), 소구경 공액디엔 고무에 비닐시안 화합물 및 방향족비닐 화합물이 그라프트 중합된 그라프트 공중합체(B), 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체, 유동개질제 및 충격개질제를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유동개질제는, 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유동개질제는, 인산 에스테르 화합물인 것을 특징으로
    열가소성 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 충격개질제는, 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충격개질제는, 알킬렌 (메트)아크릴레이트 공중합체인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 그라프트 공중합체(A)는, 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 그라프트 공중합체(B)는, 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 1 내지 15 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비닐시안 화합물-방향족비닐 화합물 공중합체는, 상기 공중합체의 총합 100 중량%에 대하여 65 내지 85 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 대구경 공액디엔 고무는, 평균입경이 2500 내지 4000 Å인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 소구경 공액디엔 고무는, 평균입경이 800 내지 1500 Å인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 그라프트 공중합체(A)와 상기 그라프트 공중합체(B)의 중량비는, 2:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은, 아마이드계 활제, 폴리에스테르 엘라스토머 또는 이들 모두를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 아미드계 활제는, 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 엘라스토머는, 상기 공중합체의 총합 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  15. 제 1항에 있어서,
    열가소성 수지 조성물은, 용융지수가 55 g/10min 이상인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물로 제조됨을 특징으로 하는
    성평품.
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