KR20170029182A - 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부, 녹는점이 350 ℃ 미만인 할로겐계 난연제 10 내지 30 중량부 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛이고, 강열감량(Loss on ignition)이 50 중량% 미만인 활석(talc) 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 동등 이상의 충격강도, 유동성 및 내열성 등의 기계적 강도를 제공하면서도, 성형수축률을 감소시켜 대형 사출이 용이한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동등 이상의 충격강도, 유동성 및 내열성 등의 기계적 강도를 제공하면서도, 성형수축률을 감소시켜 대형 사출이 용이한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, 이하 ABS) 수지는 아크릴로니트릴의 강성 및 내약품성, 부타디엔과 스티렌의 가공성, 기계적 강도 및 미려한 외관 특성으로 인하여 자동차 용품, 전기·전자 제품, 사무용 기기 등에 다양하게 사용되고 있는 비결정성 수지이다. 특히, 최근에는 TV, 모니터 등의 가전 제품이 대형화되고 있고, 이에 따라 사출 성형품의 크기도 대형화되고 있는 추세이다.
하지만, 사출된 성형품은 일반적으로 성형 후 성형품이 수축된다는 문제가 있고, 대형 사출물의 경우 상기 성형수축률이 클수록 받는 영향이 더욱 크기 때문에, 대형 사출 성형에 사용되는 수지가 보다 낮은 성형수축률을 갖도록 개선할 필요가 있다.
KR 2004-0097595 A
본 발명은 동등 이상의 충격강도, 유동성 및 내열성 등의 기계적 강도를 제공하면서도, 성형수축률을 감소시켜 대형 사출이 용이한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부, 녹는점이 350 ℃ 미만인 할로겐계 난연제 10 내지 30 중량부 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛이고, 강열감량(Loss on ignition)이 50 중량% 미만인 활석(talc) 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명에 따르면 동등 이상의 충격강도, 유동성 및 내열성 등의 기계적 강도를 제공하면서도, 성형수축률을 감소시켜 대형 사출이 용이한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 난연제와 함께 특정한 크기를 갖는 활석을 포함할 때, 난연성과 함께 기계적 물성의 저하를 방지하면서도, 성형수축률을 개선할 수 있는 것을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 의한 열가소성 수지 조성물을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 열가소성 수지 조성물은 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부, 녹는점이 350 ℃ 미만인 할로겐계 난연제 10 내지 30 중량부 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛이고, 강열감량(Loss on ignition)이 50 중량% 미만인 활석(talc) 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공액디엔계 화합물은 상기 공중합에 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 일례로 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 1,3-부타디엔을 사용할 수 있으며, 이 경우 기계적 강도 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 공액디엔계 화합물은 일례로 상기 공중합체에 대하여 5 내지 50 중량%, 10 내지 40 중량%, 혹은 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성이 매우 우수한 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 상기 공중합체에 대하여 40 내지 80 중량%, 50 내지 70 중량%, 혹은 55 내지 65 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비닐시안 화합물은 일례로 상기 공중합체 대하여 1 내지 40 중량%, 5 내지 30 중량%, 혹은 15 내지 25 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 유화 중합, 괴상 중합, 용액 중합 또는 현탁 중합된 것일 수 있고, 바람직하게는 유화 중합된 것이며, 이 경우 반응의 제어가 용이하여 원하는 분자량 분포를 갖는 중합체를 얻을 수 있는 효과가 있다.
상기 할로겐계 난연제는 열가소성 수지 조성물에 사용될 수 있는 것이면 특별이 제한되지 않으나, 일례로 방향족 브롬계 난연제일 수 있다.
상기 할로겐계 난연제는 일례로 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 데카브로모디페닐에탄, 에틸렌비스(테트라브로모프탈이미드), 브로미네이트디에폭시올리고머, 비스(트라이브로모페녹시)에탄, 트리스(트라이브로모페닐)시아누레이트, 테트라브로모비스페놀-A 비스(알릴에테르), 브롬으로 치환된 폴리스티렌 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 2,4,6-트리스(2,4,6-트리브로모페녹시)-1,3,5-트리아진, 테트라브로모비스페놀-A, 브로미네이티드에폭시올리고머 및 페닐기의 수소의 일부가 브롬으로 치환된 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이 경우 기계적 물성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 할로겐계 난연제는 일례로 할로겐 함량이 80 중량% 이하, 40 내지 80 중량%, 혹은 45 내지 70 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 할로겐계 난연제는 일례로 녹는점이 350 ℃ 미만, 150 내지 300 ℃, 혹은 170 내지 230 ℃인 용융 난연제일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 할로겐계 난연제는 일례로 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부, 15 내지 30 중량부, 혹은 15 내지 25 중량부로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 활석은 열가소성 수지 조성물에 사용할 수 있는 통상의 활석을 의미하는 것으로, Mg3Si4O10(OH)2의 단사정계 또는 사방정계의 규산염계 백색 광물이다.
상기 활석은 일례로 평균입경이 1 내지 10 ㎛, 혹은 1 내지 7 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성 및 성형수축률 개선 효과가 우수하며, 물성 밸런스가 뛰어난 효과가 있다.
상기 활석은 일례로 강열감량(Loss on ignition: ASTM D7348)이 50 중량% 미만, 30 중량% 이하, 혹은 25 중량% 이하일 수 있고, 이 범위 내에서 열가소성 수지 조성물의 열 안정성이 유지되고, 성형수축률이 우수한 효과가 있다.
상기 활석은 일례로 상기 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 혹은 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 성형수축률이 우수한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 성형수축률(1/1000, 흐름 방향의 수축률)이 6.7 이하, 3.0 내지 6.7, 혹은 5.0 내지 6.7일 수 있고, 이 범위 내에서 대형 사출이 용이한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 열변형온도가 70 ℃ 이상, 혹은 70 내지 90 ℃일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 용융지수(220 ℃, 10 kg)가 30 내지 90 g/10 min, 혹은 40 내지 85 g/10 min일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 그 물성에 영향을 주지 않는 범위에서 열안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제 및 불소계 적하방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 일례로 상기 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 1 내지 10 중량부, 혹은 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 성형품은 일례로 대형 사출 성형품일 수 있다.
상기 대형 사출 성형품은 일례로 대형 가전 제품의 하우징일 수 있다.
상기 대형 가전 제품은 일례로 TV, 모니터, 냉장고, 세탁기, 에어컨 등일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
ABS 공중합체(LG화학 사 제조, 제품명 HI-121H) 100 중량부(고형분 기준)에, 브롬계 난연제(Dai-Ich Kogyo Seiyaku 사 제조, 제품명 SR-245) 20 중량부 및 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 1 중량부를 압출기에 투입하고, 180 내지 230 ℃에서 용융 및 혼련하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였으며, 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 사출하여 물성을 측정하기 위한 시편을 제작하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 5 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 10 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석 대신 평균 입경 1.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 10 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석 대신 평균 입경 10 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 1 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 6
상기 실시예 2에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 20 중량%)을 동량 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 투입하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 3 ㎛의 미용융 브롬계 난연제(Albemarle 사 제조, 제품명 SAYTEX 4010, 녹는점 350 ℃) 10 중량부를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 3 ㎛의 탄산칼슘(CaCO3) 10 중량부를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 5 ㎛의 규회석(wollastonite) 5 중량부를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 5
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 3 ㎛의 촙 유리섬유 5 중량부를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 6
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 15 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 7
상기 실시예 3에서, 브롬계 난연제(Dai-Ich Kogyo Seiyaku 사 제조, 제품명 SR-245) 대신 미용융 브롬계 난연제(제품명 SAYTEX 4010) 20 중량부를 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 8
상기 실시예 1에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 15 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하)을 5 중량부 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 9
상기 실시예 2에서, 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 8 중량% 이하) 대신 평균 입경 6.5 ㎛의 활석(강열감량 50 중량%)을 동량 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 9에서 수득한 열가소성 수지 조성물 시편의 물성을 하기의 방법으로 측정하여, 그 결과를 각각 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.
측정 방법
* 평균입경: 입도분석기를 이용하여 d(0.5)의 값을 측정하였다.
* 난연성(UL-94): 두께 1.5mm의 시편을 이용하여 UL-94의 수직연소 평가 방법에 의거하여 측정하였다.
* 강열감량(Loss on ignition, LOI): ASTM D7348에 Method A, single-step procedure에 의거하여, macro TGA(Thermogravimetric analysis)로 750 ℃까지 가열하여 활석의 강열감량을 측정하고, 하기 수학식 1로 계산하여 나타내었다.
[수학식 1]
강열감량(중량%) = (가열 전 무게 - 가열 후 무게) / 가열 전 무게 X 100
* 충격강도(Notched Izod Impact Strength, kgf·cm/cm): 1/8"의 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
* 용융지수(Melt Index, g/10 min): 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D1238(220 ℃, 10 kg 조건)에 의거하여 측정하였다.
* 열변형온도(HDT, ℃): 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D648에 의거하여 측정하였다.
* 성형수축률(1/1000): 길이 50 mm, 폭 50 mm, 두께 3.0 mm의 시편을 이용하여 ISO 2577에 의거하여 흐름 방향의 수축률을 측정하였다.
구분 실시예
1 2 3 4 5 6
난연성 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
충격강도 15 13 7 9 12 14
용융지수 82 79 66 62 80 79
열변형온도 80 80 81 81 81 80
성형수축률 6.6 6.2 5.8 6.1 6.6 6.5
구분 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9
난연성 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
충격강도 18 12 6 15 14 2 5 3 15
용융지수 80 72 74 75 75 58 60 68 80
열변형온도 79 81 81 80 80 83 84 82 80
성형수축률 6.8 6.9 6.8 6.8 6.8 5.7 5.8 6.0 6.8
상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 6의 경우, 활석을 투입하지 않은 비교예 1에 비해 열변형온도 및 성형수축률이 개선되고, 물성 밸런스가 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면, 활석이 아닌 미용융 난연제를 첨가한 비교예 2의 경우, 난연성 증가의 효과는 미미하나, 성형수축률이 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 활석이 아닌 다른 무기물을 첨가한 비교예 3 내지 5의 경우 성형수축률의 개선은 없으면서 충격강도가 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 활석을 과량 투입한 비교예 6의 경우 충격강도가 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었고, 활석과 미용융 난연제를 동시에 사용한 비교예 7의 경우 성형수축률의 개선은 없으면서 충격강도가 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 8의 경우 활석의 입자 크기가 커짐으로써 성형수축률이 다소 개선되나 충격강도가 급격히 저하된 것을 확인할 수 있었고, 강열감량이 높은 활석을 포함하는 비교예 9의 경우 성형수축률이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
결론적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체에 난연제와 함께 특정한 크기를 갖는 활석을 포함할 때, 난연성과 함께 기계적 물성의 저하를 방지하면서도, 성형수축률이 개선되는 특성을 이용하는 것으로, 상기와 같은 특성으로 인해 대형 사출이 용이한 열가소성 수지 조성물을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부, 녹는점이 280 ℃ 이하인 할로겐계 난연제 10 내지 30 중량부 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛이고, 강열감량(Loss on ignition)이 50 중량% 미만인 활석(talc) 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공액디엔계 화합물은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할로겐계 난연제는 할로겐 함량이 80 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 활석은 평균입경이 2 내지 8 ㎛인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 열안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제 및 불소계 적하방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 방향족 비닐 화합물-공액디엔계 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 성형수축률(1/1000)이 6.7 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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