KR20220009721A - 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량% 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하되, 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 발생하는 표면 다이 라인(Die-line)을 개선하여 건축용 외장재와 같이 높은 광택성 및 표면 품질이 모두 요구되는 분야에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 발생하는 표면 다이 라인(Die-line)을 개선하여 건축용 외장재와 같이 높은 광택성 및 표면 품질이 모두 요구되는 분야에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 발생하는 표면 다이 라인(Die-line)을 개선하여 건축용 외장재와 같이 높은 광택성 및 표면 품질이 모두 요구되는 분야에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
염화비닐 수지(Polyvinylchloride; 이하, 'PVC 수지'라 함)는 범용 수지로서 가격이 저렴하고, 난연성, 내화학성 및 제품의 경도 조절이 용이하여 건축용 외장재, 특히 윈도우 프로파일(Window Profile, 이하 'W/P'라 함) 등에 적용되고 있으나 내후성, 착색성 등이 떨어지는 문제가 있어 PVC 수지를 건축용 외장제에 적용하는 경우, 도장을 하거나 내후성 등이 우수한 수지 필름과 라미네이팅하여 사용된다.
최근 고 내후성 및 칼라 W/P에 대한 요구가 증가함에 따라 PVC 수지에 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지(이하, 'ASA 수지'라 함)를 공압출하여 표면을 개질 하고자 하는 노력이 진행되고 있다. ASA 수지는 내후성, 내약품성 및 열안정성 등이 우수하여 전기·전자 부품, 건축용 자재, 스포츠 용품, 자동차 부품 등에 다방면으로 사용되고 있다.
ASA 수지 사용 예를 살펴보면, PVC 수지로 기저층을 형성하고 이 기저층 위에 ASA 수지를 0.1 내지 1mm의 두께로 공압출하여 최종 제품을 형성하고 있다. 이 경우, 상부층에 공압출되는 ASA 수지의 표면 특성이 최종 제품의 품질을 결정하는 주요 인자가 된다. 특히 PVC 수지가 윈도우 프로파일로 사용되는 경우, PVC 수지 상에 공압출된 ASA 수지의 착색성 및 광택도를 높은 수준으로 요구하고 있다.
그러나, PVC 수지에 ASA 수지를 공압출하는 경우 표면에 다이 라인(die-line)이 발생되어 표면 품질이 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하고자 폴리메틸메타크릴레이트 수지 또는 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지를 블렌드 하여 개선하고자 하였으나 만족스럽지 못하고, 유기변성 폴리실록산 등으로 마찰계수를 낮추어 해결하고자 하였으나 광택성이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서, 광택성이 우수하면서 PVC와 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인을 개선하여 표면 품질을 향상시킬 수 있는 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)을 개선하여 건축용 외장재와 같이 높은 광택성 및 표면 품질이 모두 요구되는 분야에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량% 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하되, 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량% 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하되, ASTM-D1894에 의거하여 마찰측정기(Friction tester TR-2, Toyoseiki 사)로 하부면 샘플의 크기는 55mm X 85mm, 상부면 샘플의 크기는 40 mm X 80 mm, 측정속도 150 mm/min, 측정길이 150 mm, 슬레드(Sled) 무게 200g, 로드 셀(Load Cell) 10N의 조건 하에서 측정한 정지 마찰계수가 0.021 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량%, 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하여 200 내지 330℃ 및 100 내지 500 rpm 조건 하에서 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하여 열가소성 수지 조성물을 제조하되, 상기 열가소성 수지 조성물은 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 공압출하여 제조된 것을 특징으로 하는 성형품을 제공한다.
본 발명에 따르면 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)을 개선하여 건축용 외장재와 같이 높은 광택성 및 표면 품질이 모두 요구되는 분야에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재의 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 PVC 수지와 공압출되는 ASA 수지의 광택성 및 다이 라인을 개선시키기 위해 소정 평균입경을 가진 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체에 내열 방향족 비닐 중합체 및 폴리메타크릴레이트 수지를 소정 함량으로 포함시키고, 평균 표면 거칠기를 소정 값 이하로 조정하는 경우, 광택성이 우수하면서도 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인이 크게 개선되는 효과를 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량% 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하되, 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우 열가소성 수지 조성물은 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)이 개선되어 표면 품질이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 구성별로 상세히 설명하기로 한다.
(A) 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체
상기 그라프트 공중합체의 아크릴레이트 고무는 일례로 평균입경 50 내지 150nm, 바람직하게는 70 내지 130nm, 보다 바람직하게는 80 내지 120nm인데, 이 범위 내에서 최종 제조되는 열가소성 수지 조성물에 우수한 내후성, 착색성 및 충격강도를 부여할 수 있다.
본 기재에서 평균입경은 동적 광산란법(dynamic light scattering)을 이용하여 측정할 수 있고, 상세하게는 Nicomp 380 장비(제품명, 제조사: PSS)를 이용하여 가우시안(Gaussian) 모드로 인텐서티(intensity) 값으로 측정할 수 있다.
또한, 본 기재에서 평균입경은 동적 광산란법에 의해 측정되는 입도분포에 있어서의 산술 평균입경, 구체적으로는 산란강도 평균입경을 의미할 수 있다.
상기 (A) 그라프트 공중합체는 일례로 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여 40 내지 60 중량%, 바람직하게 45 내지 55 중량%, 보다 바람직하게 50 내지 55 중량%이며, 이 범위 내에서 내후성, 내충격성 및 착색성이 우수한 효과가 있다.
상기 (A) 그라프트 공중합체는 일례로 아크릴레이트계 고무 40 내지 60 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 50 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 20 중량%를 포함하여 이루어질 수 있고, 이 범위 내에서 내후성, 내충격성 및 착색성이 우수한 효과가 있다.
바람직한 예로, 상기 (A) 그라프트 공중합체는 아크릴레이트계 고무 45 내지 55 중량%, 방향족 비닐 화합물 30 내지 40 중량% 및 비닐시안 화합물 13 내지 17 중량%를 포함하여 이루어질 수 있고, 이 범위 내에서 내후성, 내충격성 및 착색성이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 어떤 화합물을 포함하여 이루어진 중합체란 그 화합물을 포함하여 중합된 중합체를 의미하는 것으로, 중합된 중합체 내 단위체가 그 화합물로부터 유래한다.
상기 (A) 그라프트 공중합체는 일례로 유화 중합으로 제조될 수 있고, 이 경우 내화학성, 내후성 및 착색성이 우수한 효과가 있다.
상기 유화 중합은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 실시되는 유화 그라프트 중합 방법에 의하는 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 아크릴레이트는 일례로 알킬기의 탄소수가 2 내지 8개인 알킬 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 알킬기의 탄소수가 4 내지 8 개인 알킬 아크릴레이트이며, 더욱 바람직하게는 부틸아크릴레이트 또는 에틸헥실 아크릴레이트일 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 p-tert-부틸스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 스티렌이다.
상기 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타니트롤로니트릴, 에틸아크릴로니트릴 및 이소프로필아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 아크릴로니트릴이다.
(B) 내열 방향족 비닐 공중합체
상기 (B) 내열 방향족 비닐 중합체는 일례로 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량%, 바람직하게 15 내지 25 중량%, 보다 바람직하게 15 내지 20 중량%이며, 이 범위 내에서 내열성 및 내화학성이 뛰어나고 마찰계수와 평균 표면 거칠기가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
본 기재에서 내열 방향족 비닐 중합체는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 내열성 방향족 비닐 중합체로 지칭되는 중합체인 경우 특별히 제한되지 않으나, 구체적으로 스티렌 단량체 대비 유리전이온도(중합체 기준)가 높은 단량체, 즉 내열성 단량체를 포함하여 이루어진 방향족 비닐 중합체를 의미할 수 있다.
상기 내열성 단량체는 일례로 알파-메틸스티렌 및 말레이미드계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 상기 말레이미드계 화합물은 일례로 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-부틸 말레이미드, N-이소부틸 말레이미드, N-t-부틸 말레이미드, N-라우릴 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, 2-메틸-N-페닐 말레이미드, N-(4-브로모페닐)말레이미드, N-(4-니트로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, N-(4-메톡시페닐) 말레이미드, N-(4-카르복시페닐) 말레이미드 및 N-벤질 말레이미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 알파-메틸스티렌일 수 있다.
상기 (B) 내열 방향족 비닐 중합체는 바람직하게 알파-메틸스티렌-비닐시안 화합물 공중합체 및 말레이미드계 화합물-방향족 비닐 화합물 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 보다 바람직하게는 알파-메틸스티렌-비닐시안 화합물 공중합체이며, 더욱 바람직하게는 알파-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체이며, 이 경우 내열성 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수와 평균 표면 거칠기가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 알파-메틸스티렌-비닐시안 화합물 공중합체는 바람직하게는 알파-메틸스티렌 50 내지 80 중량% 및 비닐시안 화합물 20 내지 50 중량%를 포함하여 이루어지고, 보다 바람직하게는 알파-메틸스티렌 55 내지 75 중량% 및 비닐시안 화합물 25 내지 45 중량%를 포함하여 이루어지는 것이며, 더욱 바람직하게는 알파-메틸스티렌 65 내지 75 중량% 및 비닐시안 화합물 25 내지 35 중량%를 포함하여 이루어지는 것이고, 바람직한 일 실시예로는 알파-메틸스티렌 60 내지 75 중량%, 스티렌 5 내지 10 중량% 및 아크릴로니트릴 20 내지 30 중량%를 포함하여 이루어질 수 있으며, 또 다른 바람직한 일 실시예로는 알파-메틸스티렌 65 내지 70 중량%, 스티렌 5 내지 10 중량% 및 아크릴로니트릴 25 내지 30 중량%를 포함하여 이루어질 수 있고, 이 범위 내에서 내열도 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수와 평균 표면 거칠기가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 알파-메틸스티렌-비닐시안 화합물 공중합체는 중량평균 분자량이 50,000 내지 150,000 g/mol인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80,000 내지 120,000 g/mol이며, 이 범위 내에서 내열도 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수와 평균 표면 거칠기가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 알파-메틸스티렌-비닐시안 화합물 공중합체는 일례로 유리전이온도가 110 내지 150℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110 내지 140℃이며, 이 범위 내에서 내열도 등이 우수한 효과가 있다.
본 기재에서 유리전이온도(Tg)는 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry; DSC)를 이용하여 측정할 수 있고, 구체적인 예로 TA Instrument사의 시차주사열량계를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 말레이미드계 화합물-방향족 비닐 화합물 공중합체는 바람직하게 말레이미드계 화합물-스티렌 공중합체 및 말레이미드계 화합물-스티렌-비닐시안 화합물 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 말레이미드계 화합물-스티렌 공중합체이며, 더욱 바람직하게는 N-치환 말레 이미드 화합물-스티렌-말레산 무수물 공중합체일 수 있고, 이 범위 내에서 내열성 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 말레이미드계 화합물은 일례로 내열 방향족 비닐 중합체 내에 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 45 내지 55 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 내열성 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 내열 방향족 비닐 중합체 내에 25 내지 65 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 40 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 내열성 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 비닐시안 화합물 및 상기 말레산 무수물은 각각 일례로 내열 방향족 비닐 중합체 내에 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 내열성 및 충격강도가 우수하면서 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 (B) 내열 방향족 비닐 중합체는 일례로 용액 중합 또는 괴상 중합으로 제조될 수 있고, 이 경우 내열성 및 유동성 등이 우수한 효과가 있다.
상기 용액 중합 및 괴상 중합은 각각 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 실시되는 용액 중합 및 괴상 중합 방법에 의하는 경우 특별히 제한되지 않는다.
(C) 폴리메타크릴레이트 수지
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 일례로 열가소성 수지 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 35 중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 30 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 종래의 ASA계 수지 대비 기계적 물성 및 가공성 등이 동등 이상으로 유지되면서 내후성이 크게 향상되고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 바람직하게는 메타크릴레이트 단량체를 55 중량% 이상 포함하고, 바람직하게 60 중량% 이상, 가장 바람직하게 65 중량% 이상 포함하며, 이 범위 내에서 내후성이 크게 향상되고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 메타크릴레이트 단량체는 일례로 알킬기의 탄소수가 1 내지 15인 알킬 메타크릴레이트일 수 있고, 구체적인 예로 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 및 라우릴 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4개의 사슬 알킬기를 포함하는 알킬 메타크릴레이트일 수 있고, 보다 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트일 수 있다.
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 또는 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체이며, 보다 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 모두일 수 있고, 이 범위 내에서 내후성이 크게 향상되고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 일례로 중량평균분자량이 50,000 내지 200,000 g/mol일 수 있고, 바람직하게는 80,000 내지 150,000 g/mol일 수 있으며, 이 범위 내에서 내후성이 보다 우수하고, 유동성, 인장 강도 및 충격강도가 우수하고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 일례로 메틸메타크릴레이트 및 메틸아크릴레이트를 포함하여 이루어지며, 바람직하게는 메틸아크릴레이트를 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 2 내지 7 중량%를 포함하여 이루어진 것일 수 있고, 이 범위 내에서 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체와의 상용성이 우수하여 광택성, 착색성, 유동성, 내마모도 및 내스크래치성이 향상되는 이점이 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 일례로 메틸메타크릴레이트 60 내지 80 중량%, 스티렌 5 내지 30 중량% 및 아크릴로니트릴 1 내지 25 중량%를 포함하여 이루어지며, 보다 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 65 내지 75 중량%, 스티렌 7 내지 25 중량% 및 아크릴로니트릴 5 내지 20 중량%를 포함하여 이루어지고, 이 범위 내에서 내후성이 보다 우수하고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 일례로 중량평균분자량이 50,000 내지 150,000 g/mol일 수 있고, 바람직하게는 60,000 내지 120,000 g/mol, 보다 바람직하게는 70,000 g/mol 내지 100,000 g/mol일 수 있으며, 이 범위 내에서 내후성이 보다 우수하고, 마찰계수가 낮아져 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지가 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체보다 같거나 많은 양으로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지와 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 중량비가 1: 1 내지 5.5: 1, 보다 더 바람직하게는 1: 1 내지 5: 1, 더욱 바람직하게는 3.5: 1 내지 5: 1일 수 있고, 이 범위 내에서 내후성이 보다 우수하고, 유동성이 적절하여 가공성이 뛰어나고 공압출 시 표면에 발생되는 다이 라인이 개선되는 효과가 있다.
본 기재에서 A와 B의 중량비는 A:B의 중량비를 의미한다.
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 일례로 용액 중합, 괴상 중합, 유화 중합 또는 현탁 중합으로 제조될 수 있고, 상기 용액 중합, 괴상 중합, 유화 중합 및 현탁 중합은 각각 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 실시되는 유화 중합 및 현탁 중합 방법에 의하는 경우 특별히 제한되지 않는다.
열가소성 수지 조성물
상기 열가소성 수지 조성물은 바람직하게는 이의 총 100 중량부에 대하여 활제를 0.5 내지 3 중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 2 중량부를 포함할 수 있고, 이 경우에 충격강도 및 유동성이 모두 우수한 효과가 있다.
상기 활제는 일례로 에스테르계 활제, 금속염계 활제, 카르복실산계 활제, 탄화수소계 활제 및 아마이드계 활제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 아마이드계 활제이며, 보다 바람직하게는 스테라미드계 활제이고, 더욱 바람직하게는 알킬렌의 탄소수가 1 내지 10인 알킬렌 비스(스테라미드)이며, 이 경우 수지의 기계적 물성 및 열안정성을 떨어뜨리지 않으면서도 활제 본연의 효과가 잘 발현되는 이점이 있다.
본 기재에서 스테라미드계 활제는 스테라미드(stearamide) 및 이의 수소 중 1 이상이 다른 치환기로 치환된 스테라미드 치환체를 포함할 수 있다.
상기 에스테르계 활제, 금속염계 활제, 카르복실산계 활제, 탄화수소계 활제 및 아마이드계 활제는 각각 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 해당 종류의 활제로 사용되는 물질인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 열가소성 수지 조성물은 필요에 따라 선택적으로 산화방지제, 자외선 안정제, 염료, 안료, 난연제 및 무기 충전제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부로 더 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 본 기재의 열가소성 수지 조성물 본연의 물성을 저하시키지 않으면서도 필요한 물성이 잘 구현되는 효과가 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 바람직하게는 공압출용 열가소성 수지 조성물, 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.75㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.75㎛, 보다 더 바람직하게는 0.30 내지 0.70㎛인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우, 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)이 개선되어 표면 품질이 향상되는 효과가 있다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM D2457에 의거하여 60°에서 측정한 광택도가 50 이상, 바람직하게는 53 이상, 보다 바람직하게는 53 내지 60일 수 있고, 이러한 경우 모든 물성밸런스가 우수하고 공압출 시 표면 품질이 향상되는 이점이 있다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM D785에 의거하여 측정한 경도(R-scale)가 90 이상, 바람직하게는 90 내지 100, 보다 바람직하게는 95 내지 100일 수 있고, 이러한 경우 모든 물성밸런스가 우수하고 공압출 시 표면 품질이 향상되는 이점이 있다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM-D1894에 의거하여 마찰측정기(Friction tester TR-2, Toyoseiki 사)로 하부면 샘플의 크기는 55mm X 85mm, 상부면 샘플의 크기는 40 mm X 80 mm, 측정속도 150 mm/min, 측정길이 150 mm, 슬레드(Sled) 무게 200g, 로드 셀(Load Cell) 10N의 조건 하에서 측정한 정지 마찰계수가 0.021 이하, 바람직하게는 0.005 내지 0.021, 보다 바람직하게는 0.010 내지 0.017일 수 있고, 이러한 경우 모든 물성밸런스가 우수하고 공압출 시 다이 라인이 발생하지 않아 표면 특성이 우수한 이점이 있다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM D256에 의거하여 측정한 아이조드 충격강도(1/4", 23℃)가 9.5 kgf·cm/cm, 바람직하게는 9.5 내지 15 kgf·cm/cm, 보다 바람직하게는 9.5 내지 13 kgf·cm/cm 일 수 있고, 이러한 경우 모든 물성밸런스가 우수하고 시장에서 건축용 자재로 요구되는 기준 이상으로 추운 지방에서도 사용가능한 이점이 있다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM D1238에 의거하여 220℃, 10kg 조건 하에서 측정한 유동지수가 5 g/10min 이상, 바람직하게는 5.2 내지 10 g/10min, 보다 바람직하게는 5.2 내지 8 g/10min 일 수 있고, 이러한 경우 모든 물성밸런스가 우수하고 유동성이 뛰어나 다양한 형상으로의 성형이 용이한 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 포함하는 성형품에 관하여 설명하기로 한다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 포함하는 성형품을 설명함에 있어서 상술한 열가소성 수지 조성물의 내용을 모두 포함한다.
열가소성 수지 조성물의 제조방법
본 기재의 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량%, 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하여 200 내지 330℃ 및 100 내지 500 rpm 조건 하에서 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하여 열가소성 수지 조성물을 제조하되, 상기 열가소성 수지 조성물은 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 것을 특징인 것을 특징으로 하고, 이러한 경우 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)이 개선되어 표면 품질이 향상되는 효과가 있다.
상기 혼련 및 압출은 일례로 일축 압출기, 이축 압출기, 또는 벤버리 믹서를 통해 수행될 수 있고, 이 경우 조성물이 균일하게 분산되어 상용성이 우수한 효과가 있다.
상기 혼련 및 압출은 일례로 배럴 온도가 일례로 200 내지 330℃, 바람직하게는 210 내지 300℃, 보다 바람직하게는 210 내지 280℃, 보다 더 바람직하게는 220 내지 250℃인 범위 내에서 수행될 수 있고, 이 경우 단위 시간당 처리량이 적절하면서도 충분한 용융 혼련이 가능할 수 있으며, 수지 성분의 열분해 등의 문제점을 야기하지 않는 효과가 있다.
상기 혼련 및 압출은 일례로 스크류 회전수가 100 내지 500 rpm, 150 내지 400 rpm, 100 내지 350 rpm, 200 내지 310rpm, 바람직하게는 250 내지 350 rpm인 조건 하에 수행될 수 있고, 이 경우 단위 시간당 처리량이 적절하여 공정 효율이 우수하면서도, 과도한 절단을 억제하는 효과가 있다.
성형품
본 기재의 성형품은 일례로 상기 열가소성 수지 조성물을 공압출하여 제조되는 것을 특징으로 하고, 이 경우 종래의 ASA 수지 조성물 대비 여타 기계적 물성은 동등 수준을 유지하면서 광택성이 우수하고 공압출 시 표면에 발생하는 다이 라인(Die-line)이 개선되어 표면 품질이 향상되는 효과가 있다.
다른 일례로, 상기 성형품은 PVC 수지와 상기 열가소성 수지 조성물을 공압출하여 제조될 수 있고, 구체적으로는 PVC 수지로 기저층을 형성하고 상기 기저층 상부에 열가소성 수지 조성물을 0.1 내지 2mm, 바람직하게는 0.1 내지 1mm의 두께로 공압출하여 제조될 수 있으며, 이 경우 시장에서 요구하는 기계적 물성 및 표면 품질을 모두 만족하여 고품질의 성형품으로 제조 가능한 이점이 있다.
상기 성형품은 일례로 건축용 외장재, 구체적으로 윈도우 프로파일일 수 있고, 이 경우 본 기재의 열가소성 수지 조성물에 의해 시장에서 요구하는 품질 이상의 고품질로 제공 가능한 이점이 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 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
(A-1) 유화중합 방식의 그라프트 공중합체(코어: 평균입경 100nm의 부틸아크릴레이트 중합체 50 중량%, 쉘: 스티렌 35 중량% 및 아크릴로니트릴 15 중량%)
(A-2) 유화중합 방식의 그라프트 공중합체(평균입경 450nm의 부틸아크릴레이트 중합체 50 중량%, 쉘: 스티렌 35 중량% 및 아크릴로니트릴 15 중량%)
(B-1) 벌크 중합 방식 내열 SAN 수지(엘지화학社의 99UH)
(B-2) 벌크 중합 방식 내열 SAN 수지(엘지화학社의 200UH)
(C-1) PMMA 수지 (엘지화학社의 IH830)
(C-2) 벌크중합 방식 SAMMA 수지 엘지화학社의 (XT500)
(D-1) 활제: 에틸렌 비스 스테아르아마이드(EBA, 선구 제조)
(D-2) 활제: 폴리실록산 (Tegomer H-si-6441P, Evonik Degussa社)
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6
각각 하기 표 1 및 2에 기재된 성분 및 함량을 230℃ 하에 혼련 및 압출하여 펠렛을 제조하였다. 제조된 펠렛으로 용융지수를 측정하였다. 또한 제조된 펠렛으로 성형온도 220℃에서 사출하여 물성 측정용 시편을 제작하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 펠렛 및 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.
* 유동지수(melt index; MI): 제조된 펠렛을 220℃, 10㎏의 조건 하에 ASTM D1238 방법으로 측정하였다.
* 아이조드 충격강도(kgf·cm/cm; IMP): 시편의 두께를 1/4"로 하여 ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
* 광택성: ASTM D2457에 의거하여 60°에서 측정하였다.
* 경도: ASTM D785에 의거하여 측정한 R-scale로 경도를 측정하였다.
* 정지마찰계수: ASTM-D1894에 의거하여 마찰측정기(Friction tester TR-2, Toyoseiki 사)로 하부면 샘플의 크기는 55mm X 85mm, 상부면 샘플의 크기는 40 mm X 80 mm, 측정속도 150 mm/min, 측정길이 150 mm, 슬레드(Sled) 무게 200g, 로드 셀(Load Cell) 10N의 조건 하에서 측정하였다.
* 평균 표면 거칠기(㎛): 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정하고 이의 평균값을 구하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| (A-1) ASA | 55 | 55 | 50 | 50 | 55 | 50 |
| (A-2) 대구경ASA | ||||||
| (B-1) 99UH | 20 | 20 | 20 | |||
| (B-2) 200UH | 20 | 15 | 20 | |||
| (C-1) IH830 | 25 | 25 | 25 | 25 | 20 | 15 |
| (C-2) XT500 | 5 | 5 | 5 | 5 | 15 | |
| (D-1) EBA | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| (D-2) 6441P | ||||||
| 유동지수 | 5.2 | 5.7 | 6.5 | 7.1 | 5.8 | 8.2 |
| 충격강도 | 10.9 | 11.9 | 9.7 | 8.7 | 12.3 | 10.2 |
| 경도 | 92.4 | 92.9 | 97.2 | 96.5 | 90.3 | 95.7 |
| 광택성 | 55.1 | 57.2 | 56.7 | 57.8 | 53.2 | 54.3 |
| 정지마찰계수 | 0.019 | 0.021 | 0.014 | 0.015 | 0.020 | 0.018 |
| 평균 표면 거칠기 |
0.52 | 0.73 | 0.51 | 0.50 | 0.55 | 0.70 |
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | |
| (A-1) ASA | 55 | 55 | 45 | 60 | 60 | |
| (A-2) 대구경ASA | 50 | |||||
| (B-1) 99UH | 20 | 10 | 25 | 5 | ||
| (B-2) 200UH | ||||||
| (C-1) IH830 | 25 | 25 | 25 | 25 | 10 | 25 |
| (C-2) XT500 | 20 | 20 | 5 | 20 | 5 | 10 |
| (D-1) EBA | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| (D-2) 6441P | 4 | |||||
| 유동지수 | 7.3 | 10.5 | 7.0 | 11.1 | 2.8 | 3.1 |
| 충격강도 | 10.7 | 13.7 | 35.5 | 4.2 | 15.7 | 13.4 |
| 경도 | 90.3 | 78.8 | 99.5 | 104.7 | 83.5 | 86.0 |
| 광택성 | 54.0 | 38.8 | 27.8 | 60.5 | 34.4 | 47.6 |
| 정지마찰계수 | 0.030 | 0.021 | 0.033 | 0.024 | 0.027 | 0.032 |
| 평균 표면 거칠기 |
3.14 | 0.88 | 1.02 | 1.52 | 0.84 | 1.92 |
(상기 표 1 및 2에서 (A-1), (A-2), (B-1), (B-2), (C-1) 및 (C-2)의 각 함량은 이들 총 중량을 기준으로 한 중량%이며, (D-1) 및 (D-2)의 각 함량은 상기 (A-1), (A-2), (B-1), (B-2), (C-1) 및 (C-2)의 총 중량 100 중량부를 기준으로 한 중량부이다.)
상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물(실시예 1 내지 6)은 비교예 1 내지 6 대비하여, 유동지수 및 충격강도가 유지되면서 광택성이 우수하고 마찰계수 및 평균 표면 거칠기가 낮아져 표면 품질이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
반면, 내열 방향족 비닐 중합체를 포함하지 않고 평균 표면 거칠기가 높은 비교예 1은 마찰계수가 높아 공압출 시 표면에 다이 라인이 발생되어 표면 품질이 저하될 수 있고, (D-2) 폴리실록산을 포함한 비교예 2는 광택성이 크게 낮아졌다.
또한, 대구경 고무가 사용된 비교예 3은 광택성 및 정지마찰계수가 열악해졌다.
또한, (C-1) 폴리메타크릴레이트 수지가 과량으로 포함된 비교예 4는 충격강도, 정지마찰계수 및 평균 표면 거칠기가 열악해졌고, (C-1) 폴리메타크릴레이트 수지가 소량으로 포함된 비교예 5는 유동지수, 광택성, 정지마찰계수 및 평균 표면 거칠기가 모두 열악해졌다.
또한, (B-1) 내열 SAN 수지를 소량으로 포함한 비교예 6은 유동지수, 광택성, 정지마찰계수 및 평균 표면 거칠기가 모두 열악해졌다.
Claims (15)
- (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%,
(B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량% 및
(C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하되,
두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기가 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 그라프트 공중합체는 아크릴레이트계 고무 40 내지 60 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 50 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 20 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 내열 방향족 비닐 중합체는 내열성 단량체로 알파-메틸스티렌 및 말레이미드계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 내열 방향족 비닐 중합체는 중량평균분자량 50,000 내지 250,000 g/mol인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 메타크릴레이트 단량체를 55 중량% 이상 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 (C) 폴리메타크릴레이트 수지는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제6항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 메틸메타크릴레이트 65 내지 80 중량%, 스티렌 5 내지 30 중량% 및 아크릴로니트릴 1 내지 25 중량% 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 이의 총 100 중량부에 대하여 활제를 0.5 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 공압출용 열가소성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D2457에 의거하여 60°에서 측정한 광택도가 50 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D785에 의거하여 측정한 경도(R-scale)가 90 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM-D1894에 의거하여 마찰측정기(Friction tester TR-2, Toyoseiki 사)로 하부면 샘플의 크기는 55mm X 85mm, 상부면 샘플의 크기는 40 mm X 80 mm, 측정속도 150 mm/min, 측정길이 150 mm, 슬레드(Sled) 무게 200g, 로드 셀(Load Cell) 10N의 조건 하에서 측정한 정지마찰계수가 0.021 이하인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
- (A) 평균입경이 50 내지 150nm인 아크릴레이트 고무를 포함하는 아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 40 내지 60 중량%, (B) 내열 방향족 비닐 중합체 10 내지 30 중량%, 및 (C) 폴리메타크릴레이트 수지 20 내지 40 중량%를 포함하여 200 내지 330℃ 및 100 내지 500 rpm 조건 하에서 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하여 열가소성 수지 조성물을 제조하되,
상기 열가소성 수지 조성물은 두께 0.15mm로 압출한 시트를 옵티컬 프로파일러 시스템(NV-2700, ㈜나노시스템)으로 5 포인트에서 측정한 평균 표면 거칠기(Ra)가 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물의 제조방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 공압출하여 제조된 것을 특징으로 하는
성형품.
- 제14항에 있어서,
상기 성형품은 건축용 외장재인 것을 특징으로 하는
성형품.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20110078044A (ko) | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 제일모직주식회사 | 코어-쉘 구조를 포함하는 그라프트 공중합체로 이루어지는 실리콘계 충격보강제 및 이를 포함하는 열가소성 조성물 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |