KR20170079231A - 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 I) ABS 수지의 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에 무광 ASA 수지의 스킨층;이 적층된 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 무광 ASA 수지의 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트는 간단한 제조공정으로 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하면서도, 특히 내후성이 우수한 옥외 또는 실외의 외장재 등을 양산하는데 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

Description

내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트{Weatherproof two-layer resin sheet}

본 발명은 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 I) ABS 수지의 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에 무광 ASA 수지의 스킨층;이 적층된 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트에 관한 것이다.

플라스틱 소재를 기본으로 하는 수지 제품은 현대인의 일상 중 여러 분야에 사용되고 있고, 그 사용 분야에 따라 수지 제품에 요구되는 특성 또는 물성도 다양하다. 특히 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지는 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하여 가전제품이나 사무자동화기기 및 일반 잡화용의 압출 및 사출성형용 수지로 폭넓게 이용되고 있으며, 이와 관련한 다양한 선행기술들이 공지되어 있다.

이러한 선행기술들 중에서, 그라프트 ABS 공중합체, 아크릴계 고무변성 공중합체 및 스티렌 아크릴레이트계 공중합체를 포함하는 표면층;과, 그라프트 ABS 공중합체를 포함하는 내부층;으로 구성된 다층 압출 시트가 우수한 광택도와 내스크래치성 등의 외관 특성 및 내약품성, 충격강도가 우수한 것으로 알려져 있다(특허문헌 1).

또한, ABS 그라프트 공중합체, 실리콘계 고무변성 공중합체 및 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체를 포함하는 표면층;과, ABS 그라프트 공중합체 및 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체를 포함하는 내부층;으로 구성된 다층 압출 시트가 충격강도 및 저온에서의 안정성이 우수하고, 내약품성 및 내흡습성도 우수한 것으로 알려져 있다(특허문헌 2).

그러나 상기 특허문헌 1, 2에 개시된 ABS계 다층 압출 시트는 내후성이 만족스럽지 못하여 옥외 또는 실외용 수지 제품으로 응용하기 어려운 단점이 있다.

한편, 본 발명자 등에 의하여 ABS 수지를 기재층으로 하고, PMMA와 금속 분말 등을 함유하는 코어층, 및 MMA-아크릴레이트 공중합체 수지 또는 내충격 개질 PMMA를 함유하는 스킨층으로 이루어진 펄 감 광택 또는 패턴을 갖는 수지 시트가 특허로 등록된바 있으나, 이들은 모두 3층 구조의 수지 시트로서 제조공정이 비교적 복잡할 뿐만 아니라, 주로 주방가구, 실내 데코레이션의 용도 등에 한정되어 있었다.(특허문헌 3, 4).

따라서 본 발명자 등은 옥외 또는 실외용 제품에 적합한 수지 시트에 관한 연구를 거듭한 결과, 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수한 ABS 수지를 기재층으로 하고, 그 기재층 위에 무광 ASA(아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌) 수지의 스킨층이 적층된 2층 구조의 수지 시트만으로도 간단한 제조공정에 의하여 내후성이 우수한 옥외 또는 실외용 수지 제품을 양산할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.

특허문헌 1. 한국등록특허공보 제10-0843604호

특허문헌 2. 한국등록특허공보 제10-0998377호

특허문헌 3. 한국등록특허공보 제10-1414058호

특허문헌 4. 한국등록특허공보 제10-1420288호

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 제조공정으로 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하면서도, 특히 내후성이 우수한 옥외 또는 실외용 수지 제품을 양산할 수 있는 2층 구조의 수지 시트를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 I) ABS 수지의 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에 무광 ASA 수지의 스킨층;이 적층된 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트를 제공한다.

상기 ABS 수지는 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 무광 ASA 수지는 ASA 수지 90~95 중량% 및 소광제 5~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 ASA 수지는 아크릴레이트계 고무 10~30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스킨층은 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 10~15%인 것을 특징으로 한다.

상기 수지 시트는 옥외 또는 실외의 외장재용인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 제조된 무광 ASA 수지의 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트는 간단한 제조공정으로 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하면서도, 특히 내후성이 우수한 옥외 또는 실외의 외장재 등을 양산하는데 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무광 ASA 수지의 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트 구성도.

이하에서는 본 발명에 따른 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 I) ABS 수지의 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에 무광 ASA 수지의 스킨층;이 적층된 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트를 제공한다.

도 1의 구성도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 2층 구조의 수지 시트(100)의 기재층(10)을 구성하는 고분자 소재로서는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지를 사용한다. ABS 수지는 아크릴로니트릴의 내약품성, 부타디엔의 내충격성 및 스티렌의 우수한 가공성을 보유한 공중합체로서 가구 또는 욕조 등의 소재로 많이 사용되고 있다.

상기 ABS 수지는 부타디엔 고무 중합체에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되어 있는 공중합체의 구조를 갖는 것으로서, 공중합체의 용도를 고려하여 공중합체를 제조할 때 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌 단량체의 비율을 적절하게 조절할 수 있으나, 본 발명에서는 ABS 수지로서 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용한다.

상기 ABS 수지를 구성하는 아크릴로니트릴 단량체의 함량이 15 중량% 미만이면 내약품성이 저하될 수 있고, 35 중량%를 초과하면 성형과정에서 열변색이 발생할 수 있다. 또한, 부타디엔 고무의 함량이 5 중량% 미만이면 충격강도가 떨어지고, 30 중량%를 초과하면 열안정성이 저하될 수 있다. 아울러 스티렌 단량체의 함량이 40 중량% 미만이면 가공성이 떨어지며, 60 중량%를 초과하면 내약품성이 저하되는 단점이 있다.

아울러 상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5㎛인 것이 바람직한바, 부타디엔 고무의 평균 입경이 0.05㎛ 미만이면 내충격성이 떨어질 수 있고, 0.5㎛를 초과하면 부타디엔 고무 중합체 사슬에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되는 정도가 낮아져 공중합체의 분자량이 감소할 수 있다.

일반적으로 ABS 수지는 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하여 가전제품이나 사무자동화기기 및 일반 잡화용으로 많이 사용되고 있으나, 공기 중의 산소나 오존, 자외선 등과 접촉하면 변색이나 물성의 저하가 발생하는 단점이 있어 내후성이 요구되는 전자제품이나 옥외 또는 실외용 수지 제품에 사용하기에는 한계가 있다. 종래 이러한 문제를 해결하기 위하여 성형물 표면에 내후성이 우수한 도료를 도장하거나 광안정제와 같은 첨가제를 배합하는 방법이 있었으나, 이는 장기적인 내후 안정성의 한계 및 2차 가공에 따른 비용 증가요인이 되기 때문에 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명에서는 일반 ABS 수지 수준의 각종 물리적 특성을 지니면서 우수한 내후성을 갖고, 장기적으로 안정된 물성을 확보할 수 있는 ASA(아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌) 수지를 사용하여, 복잡한 공정 없이 공압출성형에 의한 간단한 공정으로 ABS 수지의 기재층 위에 ASA 수지의 스킨층이 적층된 2층 구조의 시트를 제조함으로써 ABS 수지 시트의 단점을 해결하였다.

본 발명의 ASA 수지로서는 옥외 또는 실외의 외장재로 응용할 것을 고려하여 특별히 광택이 없는 무광 ASA 수지를 사용한다. 무광 ASA 수지는 ASA 수지의 성형과정에서 소광제가 배합되어 있어 광택을 제거한다. 통상 소광제로서는 실리카, 실리케이트 또는 알루미네이트와 같은 미분 충전제를 첨가함으로써 열가소성 수지의 광택을 제거할 수 있으나, 열가소성 수지의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 그러므로 본 발명에서는 ASA 수지의 물성 저하가 발생하지 않는 소광제로서 무광 특성을 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지(SAN)가 배합된 것을 바람직하게 사용한다.

상기 무광 ASA 수지는 ASA 수지 90~95 중량% 및 소광제 5~10 중량%를 포함하는 것이 더욱 바람직한바, 무광 ASA 수지 내 소광제의 함량이 5 중량% 미만이면 광택의 저하가 미미하고, 10 중량%를 초과하면 가공성이 떨어지는 단점이 있다.

아울러 상기 무광 ASA 수지를 구성하는 아크릴레이트계 고무로서는 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 단량체가 중합된 것 또는 이들의 단량체가 공중합된 것도 가능하며, 이러한 아크릴레이트계 고무의 함량은 10~30 중량%인 것이 바람직하다. 아크릴레이트계 고무의 함량이 10 중량% 미만이면 내충격성이 떨어지고, 30 중량%를 초과하면 열안정성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 무광 ASA 수지의 스킨층(20)은 기재층(10) 위에 적층하여 균일한 스킨층을 형성함으로써 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 10~15%인 것이 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등의 물성을 만족시키고, 특히 내후성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트는 공압출성형에 의하여 스킨층(20) 및 기재층(10)으로 이루어진 2층 구조의 시트상으로 제조한다. 기재층(10)의 소재인 ABS 수지 및 스킨층(20)의 소재인 무광 ASA 수지는 펠렛 형태의 상용화된 원료를 그대로 사용한다. 각 수지의 용융온도 이상으로 유지되는 2중 공압출기로 각 층의 성분을 피드 블럭으로 공급하여 ABS 수지의 기재층(10)/무광 ASA 수지의 스킨층(20)으로 적층한다. 이렇게 적층된 수지층을 다이에서 시트상으로 가공하여 2층 구조의 시트(100)를 제조한다.

또한, 본 발명에서 제조되는 수지 시트(100)의 두께는 2중 공압출기로부터 피드 블럭에 유입되는 각 수지의 압출량을 정확하게 조절함으로써 균일한 두께를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 내후성이 우수한 2층 구조의 수지 시트는 상술한 바와 같은 간단한 공정으로 제조할 수 있어, 옥외 또는 실외용 수지 제품을 양산하는데 응용이 가능하다.

이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

(실시예)

ABS 수지 펠렛 및 무광 ASA 수지 펠렛을 각각 준비하였다. 상기 펠렛들을 온도가 각각 260℃ 및 250℃로 다르게 설정된 2중 공압출기를 통해 피드 블럭에 투입하여 스킨층/기재층으로 적층하였다. 상기 적층된 수지를 다이에 보내고 시트상으로 가공하여 2층 구조의 수지 시트를 얻었고, 이때 스킨층의 두께는 0.1 mm로 조절하여 최종적으로 1 mm 두께의 수지 시트를 제조하였다.

(비교예)

ABS 수지 펠렛만을 사용하여 공지의 방법에 따라 압출성형함으로써 1 mm 두께의 단일층 수지 시트를 제조하였다.

(시험예)

상기 실시예로부터 제조된 ASA 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트와 비교예로부터 제조된 ASA 스킨층이 없는 단일층 수지 시트의 물성을 아래 방법에 의하여 측정하였다.

(1) 내후성 : SAE J 1960에 의거하여 측정(3000시간, △E)

(2) 내충격성 : ASTM D256 방법에 따라 Izod 충격강도 측정

(3) 연필경도 : 경도에 따른 연필로 500g의 추를 올려 10mm/s의 속도로 5회 연필을 밀어 스크래치가 나지 않을 때의 경도 값 측정

샘플	내후성 (△E)	Izod 충격강도 (kg.cm/cm)	연필경도
실시예	2.5	13.5	H
비교예	10.2	14.0	2B

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예로부터 제조된 ASA 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트는 비교예로부터 제조된 단일층 구조의 ABS 수지 시트에 비하여 내충격성이 떨어지지 않으면서도, 내스크래치성이 뛰어남을 알 수 있고, 특히 내후성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명에 따라 제조된 무광 ASA 수지의 스킨층을 포함하는 2층 구조의 수지 시트는 간단한 제조공정으로 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하면서도, 특히 내후성이 우수한 옥외 또는 실외의 외장재 등을 양산하는데 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

100. 2층 구조의 수지 시트
10. 기재층
20. 스킨층

Claims (8)

1. I) ABS 수지의 기재층; 및
   II) 상기 기재층 위에 무광 ASA 수지의 스킨층;이 적층된 2층 구조의 수지 시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 ABS 수지는 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.
3. 제2항에 있어서, 상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5㎛인 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.
4. 제3항에 있어서, 상기 입자는 평균입경이 50~200㎛인 것을 특징으로 하는 펄 감 광택 또는 패턴을 갖는 2층 구조의 수지 시트.
5. 제1항에 있어서, 상기 무광 ASA 수지는 ASA 수지 90~95 중량% 및 소광제 5~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.
6. 제5항에 있어서, 상기 ASA 수지는 아크릴레이트계 고무 10~30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.
7. 제1항에 있어서, 상기 스킨층은 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 10~15%인 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 2층 구조의 수지 시트는 옥외 또는 실외의 외장재용인 것을 특징으로 하는 2층 구조의 수지 시트.

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