KR20190048625A - 아크릴계 시트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐스팅으로 아크릴 시트를 제조하는 방법으로서, (a) 메틸메타크릴레이트 단량체 90 내지99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 10중량%를 포함하는 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 0.01 내지 1중량부 및 C15-C25 지방산 0.01 내지 1중량부를 혼합하여 몰드에 투입하는 단계; (b) 상기 몰드를 가열 가압하여 시트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 시트를 경화시키는 단계; 를 포함하는 아크릴계 시트의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 성형성이 우수하고, 기포가 발생되지 않는 아크릴계 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
아크릴계 수지 원료를 사용하여 생성된 제품의 경우 일반적으로 내후성, 내스크래치성, 고도의 투명성 및 내광성 등의 우수한 물성을 나타냄과 동시에 기계적강도와 성형성의 밸런스가 뛰어나 각종 주요 부품 소재로 자동차산업, 광학 산업, 전기전자 산업 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 아크릴계 수지는 가공용이성, 경량성 및 경제적인 제조 공정 비용이 요구된다는 특징에 더하여, 이의 탁월한 투명성으로 인해 판상의 시트(Sheet)형태로 제조되어 유리의 대용품 등으로 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 아크릴 시트를 일상 생활에서 흔하게 접할 수 있는 것은 투명성 측면에서 아크릴 시트를 대체할 만한 것이기 때문이다. 또한, 아크릴계 시트는 비교적 낮은 온도에서 간단하게 재성형이 용이하며, 초기 중합 시 비교적 간단한 방법으로 낮은 온도에서 중합시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 아크릴 시트는 다른 재질에 비해 강도나 내화학성 및 온도변화 등에 대한 적응력이 좋은 장점을 가지기 때문이다.
이와 같은 아크릴계 수지를 이용한 아크릴 시트는 아크릴계 단량체의 중합물을 캐스팅 또는 압출 방식에 의하여 제조하였다.
이 중 캐스팅 방법을 이용한 일반적인 방법으로는 아크릴계 단량체를 중합하여 시럽화한 후, 유리몰드 등에 캐스팅하여 시트를 제조하였다. 그러나, 이와 같이 중합체로 시럽화하여 캐스팅 시, 중합공정 시간이 길어 생산성이 저감된다. 또한, 아크릴계 단량체를 중합체로 시럽화하면, 중합도에 의하여 증가된 점도로 캐스팅 시 기포가 다량으로 발생되고, 이러한 기포에 의하여 아크릴계 시트에 공극이 형성되어 기기계적 물성이 저감되는 문제점이 있었다.
또 다른 방법으로, 상기 시럽에 소량의 단량체를 용해시켜 직접 몰드에 투입하여 캐스팅하려고 시도되었다. 그러나, 이 때 단량체가 직접적으로 투입됨에 따라 중합 및 경화가 되면서 필름의 수축 등의 변형이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 아크릴 시트 제조 시, 기포가 발생되지 않고, 우수한 성형성을 갖는 아크릴 시트의 제조방법을 제공하는 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조방법은 (a) 메틸메타크릴레이트 90 내지99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 10중량%를 포함하는 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 0.01 내지 1중량부 및 C15-C25 지방산 0.01 내지 1중량부를 혼합하여 몰드에 투입하는 단계;
(b) 상기 몰드를 가열 가압하여 시트를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 시트를 경화시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아조계 개시제는 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴 및 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 온도는 50 내지 90℃일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가압 압력은 1 내지 10bar일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 가압 시, 질소분위기 하에서 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 가압시간은 30 내지 100분일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 경화는 70 내지 100℃의 온도에서 1 내지 3시간 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 시트는 1㎝ x 1㎝ 면적에서 입경 80 ㎛ 이상의 기포의 수가 5개 이하일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 C15-C25 지방산은 스테아르산, 이소스테아르산, 팔미트산, 2-옥틸도데칸산, 올레산, 리놀레산 및 리놀렌산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 아크릴계 시트는 기포가 거의 발생되지 않고, 우수한 성형성을 갖는다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 아크릴계 시트 제조방법은 시럽화 공정을 거치지 않아 제조공정 시간이 단축되어 생산성이 우수하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 아크릴계 시트 제조방법은 기포제거에 용이하다는 장점이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서, "시럽"은 단량체를 일부 또는 전체 중합하여 고점도의 액상으로 제공하는 것을 의미한다. 즉, 중합체를 포함하는 액상의 물질을 의미한다. 액상은 용매에 혼합된 것일 수 있고, 용융하여 제공되는 것일 수 있다.
아크릴계 시트는 내화학성 및 기계적 물성이 우수하면서, 투명성이 우수하여 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 이와 같은 아크릴계 시트는 일반적인 캐스팅 방법을 통하여 제조되는 데, 이 때 종래에는 아크릴계 단량체를 중합하여 시럽으로 시트를 캐스팅하는 방법으로 제공되었다. 그러나 중합된 시럽으로 캐스팅 시, 고점도에 따라 캐스팅 시 기포가 다량 발생할 뿐만 아니라 제거가 어렵고, 투명성 및 성형성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 아크릴계 단량체에 개시제 및 C15-C25 지방산을 혼합하여 단량체 상태로 몰드 내에 캐스팅하여 시트를 제조하는 방법을 고안하였다. 이 때, 퍼옥사이드계 또는 아조계 등의 다양한 개시제를 사용하여 동일한 실험방법을 거쳤지만, 특정 아조계 개시제를 포함하였을 때만, 아크릴계 단량체와 C15-C25 지방산의 조합에 따라 기포가 적게 발생하면서, 제거가 용이하여 기포가 거의 발생되지 않은 아크릴계 시트를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아크릴계 시트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 캐스팅방
법을 통한 아크릴계 시트의 제조방법은 (a) 메틸메타크릴레이트 90 내지 99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 10중량%를 포함하는 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 0.01 내지 1중량부 및 C15-C25 지방산 0.01 내지 1중량부를 혼합하여 몰드에 투입하는 단계;
(b) 상기 몰드를 가열 가압하여 시트를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 시트를 경화시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조방법은 아크릴계 단량체, 개시제 및 지방산을 포함하고, 이들의 혼합상태에서 바로 몰드에 투입하여 가열 가압하에 시트를 제조할 수 있다. 이로 제조된 아크릴계 시트는 기포발생이 적고, 기포제거가 용이하여 투명하고, 성형성이 우수한 아크릴계 시트를 제공할 수 있다. 특히, 개시제의 경우 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제를 사용하였을 때, 상술한 효과를 발현할 수 있다. 차후 실시예를 통하여 비교한 바와 같이 10시간 반감기 분해온도가 55℃ 초과인 아조계 개시제이거나, 퍼옥사이드계 개시제와 같은 다른 개시제를 사용하였을 때는 동일한 개시제 함량에서 반응 시간이 길어질 뿐만 아니라 기포가 다량으로 발생되고, 기포제거가 용이하지 않고, 투명성과 성형성이 저감된 아크릴계 시트가 제공되는 것을 확인할 수 있다.
이는 본 발명의 아크릴계 단량체, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 C15-C25 지방산을 포함하는 혼합물을 몰드에 투입됨으로써 정확한 메카니즘은 알 수 없으나, 놀랍게도 기포 제거가 용이하고, 성형성이 우수한 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트와 메타크릴산을 포함할 수 있다. 상기 단량체를 포함할 경우, 아크릴계 시트의 내화학성, 내열성 등을 향상시킬 뿐만 아니라 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 C15-C25 지방산과 혼합되어 기포 발생을 억제하여 공극이 형성되지 않는 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트 90 내지99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 10중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 95 내지99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 5중량% 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 상기 메틸메타크릴레이트는 90중량% 미만일 경우 기계적 물성 및 내후성이 감소할 수 있고, 99.9중량% 초과일 경우 아크릴계 시트 제조 시 발열량이 높아지면서 가열온도인 중합온도가 증가하여 다량의 기포가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 아크릴계 단량체의 메타크릴산는 0.1중량%미만일 경우 시트 제조에 요구되는 온도가 증가하여, 본 발명에 따른 제조방법으로 제공되는 가열 온도로는 미반응 물질이 증대하여 시트로 제공이 어려울 정도의 성형성을 가질 수 있다. 10중량%초과일 경우 몰드 내에서 안정성이 저하되어 기포가 다량으로 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제는 상기 아크릴계 단량체 및 상기 C15-C25 지방산과 혼합하여 몰드 내에 투입하여 가열 가압함으로써 아크릴계 시트의 기포발생이 적고, 발생된 기포에 대하여도 기포 제거가 용이하고, 투명성 및 성형성이 높은 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제를 포함하면, 추가적으로 중합단계를 거쳐 시럽 제조를 하지 않더라도 아크릴계 시트를 제공할 수 있다. 이에 따라 시럽 제조 공정에 의한 다량의 기포에 의한 품질 저하를 방지할 수 있다. 또한, 시럽 제조단계를 거치지 않기 때문에 더욱 짧은 공정시간이 소요되어 생산성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제는 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴 및 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴일 수 있다.
이외의 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하를 만족하나 아조계 개시제가 아니거나, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하를 만족하지 못하는 아조계 개시제를 포함하여 본 발명에 따른 아크릴계 시트를 제조할 경우 다량의 기포가 발생되어 기포제거가 용이하지 않고, 성형성이 떨어진다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제는 상기 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 0.01 내지 1중량부 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.01 내지 0.5중량부, 더 바람직하게는 0.06 내지 0.5중량부 포함할 수 있다. 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제는 0.01중량부 미만일 경우 아크릴계 시트 제조 시, 다량의 잔류단량체에 의하여 안정성이 저하되어 시트 제조가 어려울 수 있다. 1중량부 초과일 경우 몰드 내에서 발열량이 증대하여 기포가 더욱 증대되어 투명성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제는 구체적으로 20 내지 55℃의 10시간 반감기 분해온도를 가질 수 있다. 바람직하게는 30 내지 55℃, 더 바람직하게는 50 내지 55℃일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 C15-C25 지방산은 상기 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 상기 아크릴계 단량체와 혼합한 후, 몰드 내에 투입하여 가열 가압함으로써 아크릴계 시트의 기포발생이 적고 발생된 기포에 대하여도 기포 제거가 용이한 아크릴계 시트를 제공할 수 있다. 또한, 몰드에서 제거를 용이하게 할 수 있고, 몰드 내에서 혼합물을 균일하게 반응을 유도하여 기포가 없고, 성형성이 우수한 아크릴계 시트를 제조할 수 있다.
바람직하게는 C15-C20 지방산일 수 있고, 구체적인 예를 들면, 스테아르산, 이소스테아르산, 팔미트산, 2-옥틸도데칸산, 올레산, 리놀레산 및 리놀렌산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 더욱 바람직하게는 스테아르산일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 C15-C20 지방산은 상기 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 0.01 내지 1중량부 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.08 내지 0.5중량부 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 0.08 내지 0.14중량부 포함할 수 있다. 상기 C15-C20 지방산은 0.01중량부 미만일 경우 몰드 내의 안정성이 저감될 수 있고, 금형에서의 분리가 어렵고, 성형성이 저감될 수 있다. 1중량부 초과일 경우 아크릴계 단량체와 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 개시제와의 반응성이 저하되어 아크릴계 시트의 내열성, 내후성 등의 물성이 저하될 수 있고, 기포발생량이 증대할 수 있다.
상기 첨가제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 산화방지제, UV흡수제, 윤활제 등을 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 0.01 내지 3 중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 외에도 이형제, 염료 및 안료를 포함한 착색제를 하나 또는 둘 이상을 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 몰드에 상기 혼합물을 투입할 때, 몰드에 혼합물을 도포하는 것일 수 있다. 상기 도포는 0.1 내지 10㎝로 도포할 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 6㎝로 도포할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같이 도포하면, 경화 후에 두께가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 0.5 내지 7㎝일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5㎝일 수 있어 각종 부품소재 산업에 적용할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 몰드는 금속 몰드일 수 있다.
종래의 캐스팅을 위한 몰드는 유리 몰드 또는 실리콘 몰드를 사용하여 캐스팅하는 방법을 사용하였다. 이와 같은 몰드에서 진행하는 것은 아크릴계 단량체를 시럽화하여 캐스팅하여 시트를 제조하는 것이다. 상기와 같은 유리 몰드 또는 실리콘 몰드에서 본 발명에 따른 제조방법을 제공하면, 가열 가압이 불가하고, 기포 제거가 용이하지 않아 금속 몰드가 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 온도는 50 내지 90℃일 수 있다. 바람직하게는 60 내지 85℃일 수 있고, 더 바람직하게는 65 내지 85℃일 수 있다. 상기와 같이 낮은 온도에서 가열하더라도 아크릴계 단량체, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 C15-C25 지방산을 포함하는 혼합물이 몰드 내에 중합이 진행될 때, 기포발생이 없고, 우수한 물성을 갖는 아크릴계 시트가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가압 압력은 1 내지 10bar일 수 있다. 바람직하게는 1 내지 5bar일 수 있다. 상기와 같은 압력을 가하였을 때, 기포발생이 적고, 발생된 기포 또한 제거가 용이하여 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 가압 시, 질소분위기 하에서 수행하는 것일 수 있다. 이와 같이 불활성기체 하에 수행할 경우, 가열 가압 온도 및 압력의 변화율이 적어 안정적인 중합을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 가열 가압시간은 30 내지 100분일 수 있다. 바람직하게는 30 내지 80분일 수 있고, 더 바람직하게는 50 내지 70분일 수 있다. 상기와 같은 짧은 시간으로 가열 가압을 수행하더라도 몰드 내의 미반응 단량체 없이 중합을 수행할 수 있어 아크릴계 시트의 성형성이 우수하고, 기포 발생이 적어 기포 제거에 더욱 시간을 허비하지 않아 생산성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 경화는 70 내지 100℃의 온도에서 1 내지 3시간 수행하는 것일 수 있다. 상기와 같이 경화시킬 경우 아크릴계 시트의 미반응 단량체가 제거되어 더욱 우수한 내화학성을 가지고, 투명성이 확보된 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 시트는 상기 시트제조 단계 시간과 경화시간이 단시간 내에 해결되어 제조공정의 생산성이 향상될 수 있다. 즉, 아크릴계 시트의 총 제조시간이 4시간 이내에, 더 바람직하게는 2시간이내에 제조공정이 끝나기 때문에 단시간 내에 우수한 품질을 갖는 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 시트는 1㎝ x 1㎝ 면적에서 입경 80 ㎛ 이상의 기포의 수가 5개 이하일 수 있다. 바람직하게는 기포의 수가 3개 이하일 수 있고, 더 바람직하게는 1개 이하일 수 있다. 가장 바람직하게는 기포가 존재하지 않는 것이다. 이와 같이 기포가 존재하지 않음에 따라 투명성 등의 품질이 우수한 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조방법은 시럽화 공정단계를 거치지 않아 단시간내에 시트를 제조할 수 있어 생산성이 우수하다. 또한, 아크릴계 단량체, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 C15-C25 지방산을 포함하는 혼합을 바로 몰드 내에 투입하여 가열 가압을 통하여 시트를 제조함에 따라 기포가 없는 아크릴계 시트를 제공할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[물성측정방법]
1) 기포의 수 확인.
하기 실시예 및 비교예의 아크릴계 시트 1㎝ x 1㎝ 면적에서 입경 80㎛이상의 기포의 수를 육안으로 관찰하여 비교하였다.
◎: 기포의 수 0~5개 이하,
○: 기포의 수 6~10개,
△: 기포의 수 11~20개,
X: 기포의 수 20개 이상.
2) 성형성 확인.
하기 실시예 및 비교예를 육안으로 관찰하여 비교하였다.
○: 전부 경화된 상태.
△: 일부 겔화된 부분이 있는 상태.
X: 전부 겔화상태인 미성형 상태.
[실시예 1]
메틸메타크릴레이트 98 중량%, 메타크릴산 2 중량%을 혼합한 아크릴계 단량체 100g에 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 0.1g, 스테아르산 0.1g를 혼합한 혼합물을 준비하였다.
10cm X 5cm X 2cm 크기의 압력 금형에 상기 혼합물을 1.8㎝ 도포한 후, 1bar, 70℃ 조건에서 60분동안 반응시켜 시트를 제조하였다. 반응 종료 후, 압을 제거하여 상압에서 90℃의 온도에서 2시간동안 경화시켜 최종 1.5㎝의 아크릴계 시트를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 압력 금형에서 반응 압력을 4 bar로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 압력 금형에서 반응 시간을 50분으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 압력 금형에서 반응 온도를 90℃로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 0.1g 의 함량은 0.05g으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 1에서 스테아르산 0.1g 의 함량은 0.05g으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 스테아르산 0.1g 의 함량은 0.15g으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 8]
상기 실시예 1에서 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴) (10시간 반감기 분해온도 30℃) 를 대신하여 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴) (10시간 반감기 분해온도 30℃)으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 를 대신하여 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴) (10시간 반감기 분해온도 30℃)으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 를 대신하여 벤조일퍼옥사이드 (10시간 반감기 분해온도 70℃)으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 를 대신하여 t-헥실 퍼옥시 피바레이트(10시간 반감기 분해온도 53℃)으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서 2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴(10시간 반감기 분해온도 51℃) 를 사용하지 않는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 5]
상기 실시예 1에서 스테아르산을 사용하지 않는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 6]
상기 실시예 1에서 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트 100중량%로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 7]
상기 실시예 1에서 스테아르산을 대신하여 라우르산을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
| 기포의 수 | 성형성 | |
| 실시예 1 | ○ | ◎ |
| 실시예 2 | ◎ | ◎ |
| 실시예 3 | ○ | △ |
| 실시예 4 | △ | ◎ |
| 실시예 5 | ◎ | X |
| 실시예 6 | ○ | △ |
| 실시예 7 | △ | ◎ |
| 실시예 8 | ○ | △ |
| 비교예 1 | X | ◎ |
| 비교예 2 | X | ◎ |
| 비교예 3 | X | ◎ |
| 비교예 4 | X | X |
| 비교예 5 | X | △ |
| 비교예 6 | △ | △ |
| 비교예 7 | X | △ |
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 아크릴계 시트는 기포가 거의 존재하지 않고, 성형성이 우수하여 경화가 균일하게 이루어졌다. 특히, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 및 C15-C25 지방산의 함량이 0.08 내지 0.14중량부를 만족할 때, 성형성이 우수하면서, 기포가 발생되지 않는 아크릴계 시트를 제공할 수 있음을 확인하였다.
실시예 2의 경우 가압 압력을 증가시킴에 따라 기포 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3의 경우는 반응시간을 감소시킴에 따라 미반응 단량체에 의하여 일부 겔화되는 부분을 발견할 수 있었다.
실시예 4의 경우는 반응온도를 높임에 따라 개시제의 발열량이 증대하면서 기포의 수가 조금 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
더 바람직하게는 본 발명에 따른 10시간 반감기 분해온도가 50 내지 55℃를 만족하는 아조계 개시제를 사용할 경우 온도의 급격한 변화를 방지하여 기포발생량이 더욱이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 10시간 반감기 분해온도가 50 내지 55℃를 만족하는 아조계 개시제를 0.06 내지 0.5중량부를 만족하면, 기포발생량이 감소될 뿐만 아니라 성형성도 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1,2 및 3을 실시예와 비교하면, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하를 만족하나 아조계 개시제가 아니거나, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하를 만족하지 못하는 아조계 개시를 포함하여 아크릴계 시트를 제조할 경우 다량의 기포가 발생되어 기포제거가 용이하지 않고, 성형성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4와 같이, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제를 포함하지 않을 경우 반응이 이루어지지 않아 기포 발생 뿐만 아니라 성형성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 5의 경우 C15-C25 지방산을 포함하지 않음에 따라 기포가 일부 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 아크릴계 단량체 및 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제와 C15-C25 지방산을 모두 포함함으로써, 기포가 없는 아크릴계 시트를 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 6의 경우 아크릴계 단량체 중 메타크릴산의 부재에 의하여 요구되는 반응 온도가 높음에 따라 실시예와 같은 반응 온도로 수행할 경우 반응이 미미하여 기포의 수는 과하게 증대하지 않지만 성형성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 아크릴계 시트의 제조방법은 기포발생이 거의 없고, 성형성 또한 우수한 아크릴계 시트를 제공할 수 있는 것이다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 아크릴계 시트는 공극이 없는 상태로, 기계적 물성이 더욱 증대하여 식품용기, 화장품, 차량 내외장재, 광학소재, 디스플레이 등 다양한 소재에 적용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 아크릴계 시트의 제조 방법이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (9)
- 캐스팅으로 아크릴 시트를 제조하는 방법으로서,
(a) 메틸메타크릴레이트 단량체 90 내지99.9중량%와 메타크릴산 0.1내지 10중량%를 포함하는 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여, 10시간 반감기 분해온도가 55℃이하인 아조계 개시제 0.01 내지 1중량부 및 C15-C25 지방산 0.01 내지 1중량부를 혼합하여 몰드에 투입하는 단계;
(b) 상기 몰드를 가열 가압하여 시트를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 시트를 경화시키는 단계;
를 포함하는 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 아조계 개시제는 2,2-아조비스-2,4-디메틸 발레로니트릴 및 2,2-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가열 온도는 50 내지 90℃인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가압 압력은 1 내지 10bar인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가열 가압 시, 질소분위기 하에서 수행하는 것인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 가열 가압시간은 30 내지 100분인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 경화는 70 내지 100℃의 온도에서 1 내지 3시간 수행하는 것인 아크릴계 시트의 제조방법.. - 제 1항에 있어서,
상기 시트는 1㎝ x 1㎝ 면적에서 입경 80 ㎛ 이상의 기포의 수가 5개 이하인 아크릴계 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 C15-C25 지방산은 스테아르산, 이소스테아르산, 팔미트산, 2-옥틸도데칸산, 올레산, 리놀레산 및 리놀렌산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 아크릴계 시트의 제조방법.
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