KR20230046439A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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KR20230046439A
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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부; 지방족 폴리아미드 수지 4 내지 20 중량부; 유리 섬유 20 내지 60 중량부; 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 4 내지 20 중량부; 은(Ag)계 화합물 0.1 내지 2 중량부; 및 산화아연 1 내지 20 중량부를 포함하며, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 상기 은계 화합물과 상기 산화아연의 합의 중량비(폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체:은계 화합물+산화아연)는 1 : 0.2 내지 1 : 3인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
코로나 바이러스 팬데믹 이후 항바이러스 기능이 포함된 열가소성 수지 제품에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 실내에서 사용되는 가전 제품 등의 외장재로 적용하려고 하는 사례가 늘어나고 있다. 구체적으로, 냉장고 손잡이, 소형 가전(공기 청정기, 가습기 등) 외장, 리모컨 등이 상기 용도에 해당된다.
항바이러스 성능 발현이 가능한 소재로 널리 알려진 것은 구리(Cu) 화합물 등이 있다. 그러한, 구리 화합물을 열가소성 수지 조성물에 적용할 경우, 가공이 어렵고, 열안정성 저하, 산화 등에 따른 변색 등의 문제가 있어, 적용 가능한 제품이 매우 제한적이다. 또한, 기존 무기 항균제 등을 적용한 열가소성 수지 조성물은 항균 성능은 우수하지만, 항바이러스 성능이 발현되는지는 확인되지 않았다.
따라서, 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2020-0065139호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부; 지방족 폴리아미드 수지 4 내지 20 중량부; 유리 섬유 20 내지 60 중량부; 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 4 내지 20 중량부; 은(Ag)계 화합물 0.1 내지 2 중량부; 및 산화아연 1 내지 20 중량부를 포함하며, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 상기 은계 화합물과 상기 산화아연의 합의 중량비(폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체:은계 화합물+산화아연)는 1 : 0.2 내지 1 : 3인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 50 내지 80 중량% 및 시안화 비닐계 단량체 20 내지 50 중량%를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지는 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4,6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 6,10, 폴리아미드 6,12, 폴리아미드 10,10, 및 폴리아미드 10,12 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산염; 폴리알킬렌글리콜; 및 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산;을 포함하는 반응 혼합물의 블록 공중합체일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 은계 화합물은 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은 및 은 이온을 함유하는 담지체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지 및 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 중량비는 1 : 0.5 내지 1 : 2일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 은계 화합물 및 상기 산화아연의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 25일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 21702 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 코로나 바이러스 S-type (BetaCoV/KCDC03) 바이러스액을 적하하고, 25℃, RH 50% 조건에서 시간대 별로 측정한 바이러스 농도 감소율이 99%에 도달하는 시간이 1 내지 10 시간일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D2290에 의거하여, 85℃, 98 N의 조건에서 액중 크리프 테스터(creep tester)로 측정한 ASTM D638 규격의 인장강도 측정 시편이 변형되는 길이가 0.05 내지 0.25 mm일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 73,000 내지 100,000 kgf/cm2일 수 있다.
11. 상기 1 내지 10 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　98 내지 120℃일 수 있다.
12. 상기 1 내지 11 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 의거하여 하중 10 kg, 220℃ 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가　9 내지 30 g/10분일 수 있다.
13. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지; (B) 지방족 폴리아미드 수지; (C) 유리 섬유; (D) 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체; (E) 은(Ag)계 화합물; 및 (F) 산화아연을 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 강성 등의 기계적 물성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상적인 열가소성 수지 조성물에 사용되는 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지일 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 시안화 비닐계 단량체를 혼합한 후, 이를 중합하여 얻을 수 있으며, 상기 중합은 유화중합, 현탁중합, 괴상중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 50 내지 80 중량% 및 시안화 비닐계 단량체 20 내지 50 중량%를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체일 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 비닐나프탈렌 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 50 내지 80 중량%, 예를 들면 60 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 시안화 비닐계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다. 상기 시안화 비닐계 단량체의 함량은 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 20 내지 50 중량%, 예를 들면 30 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 300,000 g/mol, 예를 들면, 50,000 내지 200,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도, 성형성 등이 우수할 수 있다.
(B) 지방족 폴리아미드 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 지방족 폴리아미드 수지는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지에 유리 섬유, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 은계 화합물 및 산화아연과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 지방족 폴리아미드 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지는 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 및 폴리아미드 6,10, 폴리아미드 6,12, 폴리아미드 10,10, 및 폴리아미드 10,12, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지는 진한 황산 용액(96%)에 0.5 g/dL의 농도로 녹인 후, 25℃에서 우베로드(Ubbelohde) 점도계로 측정한 상대점도[ηrel]가 2 내지 3, 예를 들면 2.3 내지 2.8일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 4 내지 20 중량부, 예를 들면 5 내지 16 중량부로 포함될 수 있다. 상기 지방족 폴리아미드 수지의 함량이 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 4 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성 등이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 크리프 특성, 강성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 유리 섬유
본 발명의 일 구체예에 따른 유리 섬유는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지에 지방족 폴리아미드 수지, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 은계 화합물 및 산화아연과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 유리 섬유를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 섬유 형태일 수 있고, 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 원형 및/또는 직사각형 단면의 섬유형 유리 섬유를 사용하는 것이 기계적 물성 측면에서 바람직할 수 있다.
구체예에서, 상기 원형 단면의 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 가공 전 길이가 2 내지 20 mm일 수 있고, 상기 직사각형 단면의 유리 섬유는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10이고, 단경이 2 내지 10 ㎛일 수 있고, 가공 전 길이가 2 내지 20 mm일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성, 가공성 등이 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 통상의 표면 처리제로 처리된 것일 수 있다. 상기 표면 처리제로는 실란계 화합물, 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 20 내지 60 중량부, 예를 들면 30 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량이 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 20 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 크리프 특성, 강성 등이 저하될 우려가 있고, 60 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 유동성 등이 저하될 우려가 있다.
(D) 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지에 지방족 폴리아미드 수지, 유리 섬유, 은계 화합물 및 산화아연과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산염; 폴리알킬렌글리콜; 및 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산;을 포함하는 반응 혼합물의 블록 공중합체를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산의 염으로는, ω-아미노카프론산, ω-아미노에난트산, ω-아미노카프릴산, ω-아미노펠콘산, ω-아미노카프린산, 1,1-아미노운데칸산, 1,2-아미노도데칸산 등과 같은 아미노카르복실산류; 카프로락탐, 에난트락탐, 카프릴락탐, 라우릴락탐등과 같은 락탐류; 및 헥사메틸렌디아민-아디핀산의 염, 헥사메틸렌디아민-이소프탈산의 염등과 같은 디아민과 디카르복실산의 염 등을 예시할 수 있다. 예를 들면, 1,2-아미노도데칸산, 카프로락탐, 헥사메틸렌디아민-아디핀산의 염 등이 사용될 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리알킬렌글리콜로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌글리콜), 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리헥사메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜의 블록 또는 랜덤 공중합체, 에틸렌글리콜과 테트라히드로퓨란의 공중합체 등을 예시할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜의 공중합체 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산으로는 테레프탈산, 1,4-시클로헥사카르복실산, 세바신산, 아디핀산, 도데카노카르복실산 등을 예시할 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산 염;과 상기 폴리알킬렌글리콜;의 결합은 에스테르 결합일 수 있고, 상기 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산 염;과 상기 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산;의 결합은 아미드 결합일 수 있고, 상기 폴리알킬렌글리콜;과 상기 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산;의 결합은 에스테르 결합일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 공지된 합성방법에 의해 제조될 수 있으며, 예를 들면, 일본 특허공보 소56-045419 및 일본 특허공개 소55-133424에 개시된 합성방법에 따라 제조될 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 폴리에테르-에스테르 블록을 10 내지 95 중량% 포함할 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 4 내지 20 중량부, 예를 들면 5 내지 16 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 함량이 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 4 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 유동성 등이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 크리프 특성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 지방족 폴리아미드 수지 및 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 중량비(지방족 폴리아미드 수지: 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체)는 1 : 0.5 내지 1 : 2, 예를 들면 1 : 0.52 내지 1 : 1.9일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프 특성, 강성 등이 더욱 우수할 수 있다.
(E) 은(Ag)계 화합물
본 발명의 일 구체예에 따른 은계 화합물은 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지에 지방족 폴리아미드 수지, 유리 섬유, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 산화아연과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것이다. 상기 은계 화합물은 항균제로서, 은 성분을 포함하는 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은, 은 이온을 함유하는 담지체, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 이들 중, 은 이온을 함유하는 담지체를 사용할 수 있다. 상기 담지체로는, 제올라이트, 실리카겔, 인산칼슘, 인산지르코늄, 인산-소듐-지르코늄, 인산-소듐-수소-지르코늄 등을 들 수 있다. 상기 담지체는 다공질 구조인 것이 바람직하다. 다공질 구조의 담지체는, 은 성분을 그 내부에까지 보유할 수 있기 때문에, 은 성분의 함유량을 많게 할 수 있을 뿐만 아니라, 은 성분의 지속 성능(유지 성능)이 향상된다. 구체적으로, 상기 은계 화합물로는 은 소듐 수소 지르코늄 포스페이트(silver sodium hydrogen zirconium phosphate) 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 은계 화합물은 입도분석기(Beckman Coulter社, Laser Diffraction Particle Size Analyzer, LS 13 320 장비)를 사용하여 측정한 평균 입자 크기(D50)가 15 ㎛ 이하, 예를 들면 0.1 내지 12 ㎛일 수 있다.
구체예에서, 상기 은계 화합물은 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 2 중량부, 예를 들면 0.5 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 은계 화합물의 함량이 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성 등이 저하될 우려가 있고, 2 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 크리프 특성 등이 저하될 우려가 있다.
(F) 산화아연
본 발명의 산화아연은 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지에 지방족 폴리아미드 수지, 유리 섬유, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 산화아연과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 적용되는 산화아연을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 1차 입자(단일 입자) 및 상기 1차 입자가 뭉쳐서 형성한 2차 입자로 이루어져 있으며, 입도분석기(Beckman Coulter社, Laser Diffraction Particle Size Analyzer, LS 13 320 장비)로 측정한 1차 입자의 평균 입자 크기(D50)가 1 내지 50 nm, 예를 들면 1 내지 30 nm일 수 있고, 2차 입자의 평균 입자 크기(D50)가 0.1 내지 10 ㎛, 예를 들면 0.5 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부, 예를 들면 2 내지 18 중량부로 포함될 수 있다. 상기 산화아연의 함량이 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성 등이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 크리프 특성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 상기 은계 화합물과 상기 산화아연의 합의 중량비(폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체:은계 화합물+산화아연)는 1 : 0.2 내지 1 : 3, 예를 들면 1 : 0.25 내지 1 : 2.5일 수 있다. 상기 중량비가 1 : 0.2 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 크리프 특성, 강성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 3을 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 은계 화합물 및 상기 산화아연의 중량비(은계 화합물:산화아연)는 1 : 2 내지 1 : 25, 예를 들면 1 : 2.2 내지 1 : 23일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항바이러스성, 크리프 특성, 강성 등이 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 난연제, 충진제, 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 200 내지 280℃, 예를 들면 220 내지 250℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 21702 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 코로나 바이러스 S-type (BetaCoV/KCDC03) 바이러스액을 적하하고, 25℃, RH 50% 조건에서 시간대 별로 측정한 바이러스 농도 감소율이 99%에 도달하는 시간이 1 내지 10 시간, 예를 들면 2 내지 9 시간 일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D2290에 의거하여, 85℃, 98 N의 조건에서 액중 크리프 테스터(creep tester)로 측정한 ASTM D638 규격의 인장강도 측정 시편이 변형되는 길이가 0.05 내지 0.25 mm, 예를 들면 0.12 내지 0.24 mm 일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 73,000 내지 100,000 kgf/cm2, 예를 들면 75,000 내지 95,000 kgf/cm2일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　98 내지 120℃, 예를 들면 102 내지 110℃일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 의거하여 하중 10 kg, 220℃ 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가　9 내지 30 g/10분, 예를 들면 10 내지 18 g/10분일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다.
구체예에서, 상기 성형품은 항바이러스성, 크리프(creep) 특성, 강성, 열안정성, 유동성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 신체 접촉이 잦은 제품의 항바이러스성 내/외장재 등으로 유용하다. 예를 들면, 에어컨의 크로스 팬(cross fan) 소재로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지
스티렌 66 중량% 및 아크릴로니트릴 34 중량%를 중합하여 제조된 SAN 수지(중량평균분자량: 150,000 g/mol)를 사용하였다.
(B) 지방족 폴리아미드 수지
폴리아미드 6(제조사: KP Chem tech, 제품명: EN300)를 사용하였다.
(C) 유리 섬유
원형 단면 유리 섬유(제조사: NEG, 제품명: T-351)를 사용하였다.
(D) 블록 공중합체
(D1) 폴리아미드6-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체(PA6-b-PEO, 제조사: Sanyo chemical, 제품명: PELECTRON AS)을 사용하였다.
(D2) 폴리프로필렌-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체(PP-b-PEO, 제조사: Sanyo chemical, 제품명: PELECTRON PVL, 굴절률: 1.50)을 사용하였다.
(E) 은(Ag)계 화합물
은 포스페이트 글라스(silver phosphate glass, 제조사: Fuji Chemical Industries, LTD. 제품명: BM-102SD)를 사용하였다.
(F) 산화아연
산화아연(제조사: SH energy & chemical, 제품명: ANYZON)을 사용하였다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 13
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2, 3 및 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 230℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 2시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(성형 온도: 230℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 2, 3 및 4에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 항바이러스성 평가: ISO 21702 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 코로나 바이러스 S-type (BetaCoV/KCDC03) 바이러스액을 적하하고, 25℃, RH 50% 조건에서 바이러스 농도 감소율이 99%에 도달하는 시간(단위: 시간)을 시간대 별로 측정하였다.
(2) 크리프(creep) 특성 평가: ASTM D2290에 의거하여, 85℃, 98 N의 조건에서 액중 크리프 테스터(creep tester, 제조사: YONEKURA MFG.Co.,Ltd)로 ASTM D638 규격의 인장강도 측정 시편이 변형되는 길이(단위: mm)을 측정하였다.
(3) 강성 평가: ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 굴곡강도(단위: kgf/cm2)를 측정하였다.
(4) 열안정성 평가: ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 열변형 온도(HDT, 단위: ℃)를 측정하였다.
(5) 유동성 평가: ASTM D1238에 의거하여 하중 10 kg, 220℃ 조건에서 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI, 단위: g/10분)를 측정하였다.
실시예
1 2 3 4 5
(A) (중량부) 100 100 100 100 100
(B) (중량부) 5.7 10.7 15.7 10.7 10.7
(C) (중량부) 43 43 43 30 50
(D1) (중량부) 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7
(D2) (중량부) - - - - -
(E) (중량부) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
(F) (중량부) 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4
코로나 바이러스(S-type) 농도 99% 감소 시간(hr) 9 6 6 7 6
크리프 변형 길이 (mm) 0.16 0.18 0.18 0.24 0.15
굴곡강도 (kgf/cm2) 80,000 80,000 76,000 75,000 88,000
열변형 온도(℃) 105 105 106 104 109
용융흐름지수(g/10분) 12 13 14 16 10
실시예
6 7 8 9 10 11
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100
(B) (중량부) 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7
(C) (중량부) 43 43 43 43 43 43
(D1) (중량부) 5.7 15.7 10.7 10.7 10.7 10.7
(D2) (중량부) - - - - - -
(E) (중량부) 0.9 0.9 0.5 1.5 0.9 0.9
(F) (중량부) 11.4 11.4 11.4 11.4 2 18
코로나 바이러스(S-type) 농도 99% 감소 시간(hr) 9 6 8 6 9 5
크리프 변형 길이 (mm) 0.15 0.18 0.17 0.2 0.16 0.22
굴곡강도 (kgf/cm2) 85,000 80,000 81,000 77,000 82,000 75,000
열변형 온도(℃) 107 104 105 105 105 105
용융흐름지수(g/10분) 10 16 12 13 11 15
비교예
1 2 3 4 5 6
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100
(B) (중량부) 1 25 10.7 10.7 10.7 10.7
(C) (중량부) 43 43 15 65 43 43
(D1) (중량부) 10.7 10.7 10.7 10.7 1 25
(D2) (중량부) - - - - - -
(E) (중량부) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
(F) (중량부) 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4
코로나 바이러스(S-type) 농도 99% 감소 시간(hr) 18 6 8 6 24 6
크리프 변형 길이 (mm) 0.18 0.31 0.28 0.12 0.13 0.32
굴곡강도 (kgf/cm2) 80,000 71,000 61,000 91,000 88,000 66,000
열변형 온도(℃) 104 106 104 108 108 102
용융흐름지수(g/10분) 11 15 18 6 8 21
비교예
7 8 9 10 11 12 13
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100 100
(B) (중량부) 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7
(C) (중량부) 43 43 43 43 43 43 43
(D1) (중량부) - 10.7 10.7 10.7 10.7 4 20
(D2) (중량부) 10.7 - - - - - -
(E) (중량부) 0.9 0.05 2.5 0.9 0.9 2 0.1
(F) (중량부) 11.4 11.4 11.4 0.5 25 22 1
코로나 바이러스(S-type) 농도 99% 감소 시간(hr) 18 15 6 16 6 22 9
크리프 변형 길이 (mm) 0.18 0.18 0.29 0.16 0.3 0.2 0.31
굴곡강도 (kgf/cm2) 80,000 80,000 68,000 83,000 71,000 78,000 67,000
열변형 온도(℃) 105 105 105 105 105 107 103
용융흐름지수(g/10분) 13 13 14 10 17 13 17
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 항바이러스성(바이러스 사멸 시간), 크리프(creep) 특성(크리프 변형 길이), 강성(굴곡강도), 열안정성(열변형 온도), 유동성(용융흐름지수) 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 지방족 폴리아미드 수지의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 1의 경우, 항바이러스성 등이 저하됨을 알 수 있고, 지방족 폴리아미드 수지의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 2의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 3의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있고, 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 4의 경우, 유동성 등이 저하됨을 알 수 있다. 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 5의 경우, 항바이러스성, 유동성 등이 저하됨을 알 수 있고, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 6의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 본 발명의 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 대신에 폴리프로필렌-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체 (C2)를 적용한 비교예 7의 경우, 항바이러스성 등이 저하됨을 알 수 있다. 은계 화합물의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 8의 경우, 항바이러스성 등이 저하됨을 알 수 있고, 은계 화합물의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 9의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 산화아연의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 10의 경우, 항바이러스성 등이 저하됨을 알 수 있고, 산화아연의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 11의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체(D1), 상기 은계 화합물(E) 및 상기 산화아연(F)의 함량이 본 발명의 범위에 포함되어도, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체(D1) 및 상기 은계 화합물(E)과 상기 산화아연(F)의 합의 중량비(D1:E+F)가 본 발명의 범위를 초과(1 : 6)한 비교예 12의 경우, 항바이러스성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 범위 미만(1 : 0.06)인 비교예 13의 경우, 크리프 특성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지 100 중량부;
    지방족 폴리아미드 수지 4 내지 20 중량부;
    유리 섬유 20 내지 60 중량부;
    폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 4 내지 20 중량부;
    은(Ag)계 화합물 0.1 내지 2 중량부; 및
    산화아연 1 내지 20 중량부를 포함하며,
    상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체 및 상기 은계 화합물과 상기 산화아연의 합의 중량비(폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체:은계 화합물+산화아연)는 1 : 0.2 내지 1 : 3인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방향족 비닐-시안화 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 50 내지 80 중량% 및 시안화 비닐계 단량체 20 내지 50 중량%를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 수지는 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4,6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 6,10, 폴리아미드 6,12, 폴리아미드 10,10, 및 폴리아미드 10,12 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체는 탄소수 6 이상의 아미노 카르복실산, 락탐 또는 디아민-디카르복실산염; 폴리알킬렌글리콜; 및 탄소수 4 내지 20의 디카르복실산;을 포함하는 반응 혼합물의 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 은계 화합물은 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은 및 은 이온을 함유하는 담지체 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 수지 및 상기 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체의 중량비는 1 : 0.5 내지 1 : 2인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 은계 화합물 및 상기 산화아연의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 25인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 21702 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 코로나 바이러스 S-type (BetaCoV/KCDC03) 바이러스액을 적하하고, 25℃, RH 50% 조건에서 시간대 별로 측정한 바이러스 농도 감소율이 99%에 도달하는 시간이 1 내지 10 시간인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D2290에 의거하여, 85℃, 98 N의 조건에서 액중 크리프 테스터(creep tester)로 측정한 ASTM D638 규격의 인장강도 측정 시편이 변형되는 길이가 0.05 내지 0.25 mm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 73,000 내지 100,000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　98 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 의거하여 하중 10 kg, 220℃ 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가　9 내지 30 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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