KR20240044823A - 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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KR20240044823A
KR20240044823A KR1020220124294A KR20220124294A KR20240044823A KR 20240044823 A KR20240044823 A KR 20240044823A KR 1020220124294 A KR1020220124294 A KR 1020220124294A KR 20220124294 A KR20220124294 A KR 20220124294A KR 20240044823 A KR20240044823 A KR 20240044823A
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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 구현할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품 {POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION, METHOD FOR PREPARING THE THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDING PRODUCTS THEREOF}
본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지 (이하, 'PC 수지'라 함)는 상온에서 우수한 기계적 물성, 내열 특성, 치수안정성 등을 나타내어 전기/전자제품, 자동차 내장재 등 용도가 다양하다.
상기 폴리카보네이트 수지는 광택도가 우수하여 무도장 소재로서 활용하는 연구가 진행되고 있다.
일례로, 한국공개특허 제2021-0026651호에 따르면 폴리카보네이트 수지, 아크릴계 고무질 중합체 코어-(메트)아크릴레이트 중합체 쉘 구조의 코어-쉘 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 그라프트 공중합체를 포함하여 기계적 특성과 유동성 및 외관 특성이 개선된 열가소성 수지 조성물을 개시하고 있다.
그러나 폴리카보네이트 수지 자체가 갖는 취약한 내후성을 개선하는 것과는 무관하며, 상기 외관 특성을 설명할 수 있는 외관 불량 또한 플로우 마크, 웰드 라인, 브론즈 현상, 헤일로 현상(격자무늬의 복잡한 형상을 갖는 성형품인 경우 격자의 세로축과 가축이 만나는 지점 부근에서 두드러지게 나타나는 고리 형태의 색 번짐 현상) 등을 제시하고 있을 뿐 광택성을 개선하는 것과도 무관하다.
전술한 바와 같이, 폴리카보네이트 수지는 그 화학 구조적 특성으로 인해 내후성이 취약하며, 이러한 내후성을 보완하도록 폴리메틸메타크릴레이트를 첨가할 경우 충격강도가 저하되며, 내충격성을 보완할 목적으로 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 수지(이하, 'ASA'라 함)를 첨가할 경우에는 광택도가 불량할 수 있다.
따라서 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 무도장 외장재 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성이 확보된 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조되는 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
폴리카보네이트 수지; 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체; 및 안정화제를 포함하고,
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무는 평균 입경이 0.15 um 이상, 0.3 um 미만이고,
광택계에서 60°기준으로 측정한 Gloss 값을 a라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 b라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 c라 할 때, 상기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
[수학식 1]
0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
(상기 식에서, b와 c는 각각 절대값이다.)
상기 폴리카보네이트 수지는, ASTM D1238에 의거하여 300 ℃, 1.2kg의 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt flow index)가 2 내지 70 g/10min인 폴리카보네이트 수지일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 30,000 내지 70,000 g/mol일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 중합체와 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 중합체에 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 말레이미드 단량체 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 말레이미드를 공중합시킨 물질일 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 가지고 알킬 (메트)아크릴레이트 고무 20 내지 80 중량%, 방향족 비닐 화합물 10 내지 70 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 70 중량%를 포함하여 이루어지는 공중합체일 수 있다.
상기 안정화제는 열 안정화제 및 광 안정화제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 안정화제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 활제, 난연제, 불화올레핀 수지, 산화방지제, UV안정제, 컬러런트 마스터배치, 이형제 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은
폴리카보네이트 수지; 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체; 및 안정화제를 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하고,
광택계에서 60°기준으로 측정한 Gloss 값을 a라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 b라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 c라 할 때, 상기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
[수학식 1]
0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
(상기 식에서, b와 c는 각각 절대값이다.)
또한, 본 발명은 전술한 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 자동차 외장재일 수 있다.
본 발명은 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물 등을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 성형품은 이를 필요로 하는 전기전자제품의 하우징을 비롯한 자동차 무도장 외장재 부품 등에 우선적으로 적용될 수 있다.
이하 본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품을 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점을 감안하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 기재에서 "포함하여 이루어지는"의 의미는 별도의 정의가 없는 이상 "포함하여 중합 제조된", "포함하여 중합된" 또는 "유래의 단위로서 포함하는"으로 정의될 수 있다.
본 기재에서, (공)중합체의 조성비는 (공)중합체를 구성하는 단위체의 함량을 의미하거나, 또는 (공)중합체의 중합 시 투입되는 단위체의 함량을 의미할 수 있다.
본 기재에서 "함량"은 별도의 정의가 없는 이상 중량을 의미하고, "%"는 별도의 정의가 없는 이상 중량%를 의미한다.
본 기재에서 어떤 화합물을 포함하여 이루어진 중합체란 그 화합물을 포함하여 중합된 중합체를 의미하는 것으로, 중합된 중합체 내 단위체가 그 화합물로부터 유래한다.
본 발명자들은 자동차 무도장 외장재 부품용 소재로서, 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩시키고, 이들의 사용량 등을 조절하는 경우, 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일 실시예는 폴리카보네이트 수지, 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 및 안정화제를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지, 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 및 안정화제를 적절하게 배합함으로써, 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있다.
이하, 본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물을 구성하는 각 성분을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
폴리카보네이트 수지
본 기재의 폴리카보네이트 수지는 기계적 물성이 우수하며, 장기간 높은 물성을 유지하고, 내열성 및 치수안정성이 뛰어나 심한 온도 변화에도 성능을 유지한다.
상기 폴리카보네이트 수지는 카보네이트 결합을 가진 수지로서 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 본 발명이 속한 기술 분야에서 이용 가능한 폴리카보네이트 수지를 선택하여 사용할 수 있다.
일례로, 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와 포스겐, 할로겐산 에스테르, 탄산 에스테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕실렌기, 할로겐산 에스테르기, 탄산 에스테르기, CO, S 및 SO2로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이며, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류는 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수도 있다.
상기 디페놀류의 구체적인 예로는, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다. 상기 디페놀류 중에서, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 2종 이상의 디페놀류로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 일례로 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 일 수 있고, 바람직하게는 선형 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지의 구체적인 예로는 비스페놀-에이 폴리카보네이트 수지일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 70,000 g/mol 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 30,000 내지 70,000 g/mol, 40,000 내지 70,000 g/mol, 또는 50,000 내지 70,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 효과적이다. 여기에서 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 이를 이용한 성형품이 우수한 내충격성 및 유동성을 나타낼 수 있다.
본 기재에서 중량평균분자량은 용출액으로 THF(테트라하이드로푸란)을 이용하여 GPC(Gel Permeation Chromatography, waters breeze)를 통해 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있고, 상세하게는 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography, PL GPC220, Agilent Technologies)에 의해 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(Mw)을 구한 것을 적용한 값이다.
구체적으로는, 본 기재에서 중량평균 분자량은 별도로 정의하지 않는 이상 GPC(Gel Permeation Chromatography, waters breeze)를 이용하여 측정할 수 있고, 구체적인 예로 용출액으로 THF(테트라하이드로퓨란)을 사용하여 GPC(Gel Permeation Chromatography, waters breeze)를 통해 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다. 이때 구체적인 측정예로, 용매: THF, 컬럼온도: 40℃, 유속: 0.3ml/min, 시료 농도: 20mg/ml, 주입량: 5㎕, 컬럼 모델: 1xPLgel 10㎛ MiniMix-B(250x4.6mm) + 1xPLgel 10㎛ MiniMix-B(250x4.6mm) + 1xPLgel 10㎛ MiniMix-B Guard(50x4.6mm), 장비명: Agilent 1200 series system, Refractive index detector: Agilent G1362 RID, RI 온도: 35℃, 데이터 처리: Agilent ChemStation S/W, 시험방법(Mn, Mw 및 PDI): OECD TG 118 조건으로 측정할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에, 20 내지 50 중량%, 또는 30 내지 50 중량%일 수 있고, 바람직하게는 35 내지 43 중량%이며, 이 범위 내에서 투명성을 구현하여 복잡한 구조를 가지는 사출성형품에 고품질로 적용할 수 있는 이점이 있다. 상기 범위 미만에서는 폴리카보네이트 수지 자체가 가지는 우수한 내충격성, 광택성 등이 유지되지 않으며, 상기 범위를 초과하면 내후성이 떨어질 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 용융흐름지수(Melt flow index)가 예를 들어 2 g/10min 이상, 2 내지 70 g/10min, 5 내지 30 g/10min, 또는 5 내지 20 g/10min일 수 있다. 상기 범위 내의 용융흐름지수를 갖는 폴리카보네이트 수지를 사용할 경우 이를 이용한 성형품이 우수한 성형성, 그리고 높은 수준의 내후성과 광택성을 나타낼 수 있다.
본 기재에서 용융지수는 표준측정 ASTM D1238에 의거하여 300 ℃, 1.2 kgf의 하중 조건에서 측정할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 본 기재의 정의에 따르는 한 시판되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 일례로 LG화학의 UV 저항성 LUPOY EU 시리즈 등일 수 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지는 펠렛 타입의 폴리카보네이트 수지일 수 있다. 상기 펠렛 타입의 폴리카보네이트 수지는 첨가제 투입을 통해 여러가지 특성 부여가 용이하며, 파우더 타입의 폴리카보네이트 수지에 비해 가공 및 보관시 취급이 용이할 수 있다.
상기 펠렛 타입의 수지는 일례로 파우더 타입의 수지를 용융 및 압출하면서 펠렛타이저로 처리하여 제조할 수 있다.
아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체
본 기재의 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 내후성이 취약한 상기 폴리카보네이트 수지에 내후성을 부여하여 무도장 환경 하에 주로 사용되는 자동차 외장재 부품에 특히 적합하다.
본 기재의 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 일례로 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 중합체와 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 중합체에 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 말레이미드 단량체 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 말레이미드를 공중합시킨 물질일 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트 단량체는 상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체를 구성하는 전체 성분(아릴 (메트)아크릴레이트+알킬 (메트)아크릴레이트)의 총 100 중량% 중에 일례로 25 내지 50 중량%, 구체적으로 25 내지 48 중량%, 바람직하게는 28 내지 58 중량%, 보다 바람직하게는 28 내지 56 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위내에서 공중합체의 내후성이 보다 개선될 수 있고, 폴리카보네이트 수지와 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체간 섞임성(이하, '혼려성'이라 함)이 보다 개선될 수 있다.
상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 중합체는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 중합하여 수득할 수 있다.
상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 구체적인 예로 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트 및 라우릴 (메트)아크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이중 메틸 메타크릴레이트가 바람직하다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체를 구성하는 전체 성분(아릴 (메트)아크릴레이트+알킬 (메트)아크릴레이트)의 총 100 중량% 중에 일례로 50 내지 75 중량%, 구체적으로 52 내지 75 중량%, 바람직하게는 52 내지 72 중량%, 보다 바람직하게는 54 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위내에서 공중합체의 투명성과 강성 및 내스크래치성이 보다 개선될 수 있고, 폴리카보네이트 수지 조성물의 혼련성이 보다 개선될 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 중합체는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 단량체를 중합하여 수득할 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 20의 알킬기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 단량체는 구체적인 예로 벤질 아크릴레이트 및 벤질 메타크릴레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 말레이미드 단량체는 구체적인 예로 에틸 말레이미드 및 부틸 말레이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 20의 알킬기를 갖는 아릴 말레이미드 단량체는 일례로 페닐 말레이미드 등일 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 본 기재의 정의에 따르는 한 시판되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는은 일례로 LX MMA의 PMMA 시리즈 등일 수 있다.
상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체의 함량은, 일례로 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 30 내지 70 중량%, 또는 35 내지 65 중량%일 수 있고, 바람직하게는 35 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체의 함량을 상술한 범위 내로 조절하는 경우, 폴리카보네이트 수지의 취약한 내후성을 보강할 뿐 아니라 폴리카보네이트와 잘 혼련되어 사출시 나타날 수 있는 상분리 현상을 최대한 줄이는 효과가 있다.
알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체
본 기재의 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는 폴리카보네이트 수지 조성물의 광택과 기계적 물성 등에 대해 물성 밸런스를 제공하는 효과가 있다.
본 기재의 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는, 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체를 사용하는 경우에 디엔 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 대비 결합 에너지가 달라져 광택도와 내후 특성 개선에 시너지 역할을 제공할 수 있다.
본 기재의 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는, 일례로 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 가지고 알킬 (메트)아크릴레이트 고무 20 내지 80 중량%, 방향족 비닐 화합물 10 내지 70 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 70 중량%를 포함하여 이루어지는 공중합체일 수 있고, 이 범위 내에서 내화학성, 성형가공성 및 내충격성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체는, 구체적인 예로 탄소수 4 내지 20의 알킬기를 가지고 알킬 (메트)아크릴레이트 고무 25 내지 65 중량%, 방향족 비닐 화합물 15 내지 57 중량% 및 비닐시안 화합물 15 내지 57 중량%를 포함하여 이루어지는 공중합체일 수 있고, 이 범위 내에서 내화학성, 성형가공성 및 내충격성이 우수한 효과가 있다.
상기 그라프트 공중합체는, 바람직한 예로 탄소수 4 내지 20의 알킬기를 가지고 알킬 (메트)아크릴레이트 고무 30 내지 57 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 47 중량% 및 비닐시안 화합물 20 내지 47 중량%를 포함하여 이루어지는 공중합체일 수 있고, 이 범위 내에서 내화학성, 성형가공성 및 내충격성이 우수한 효과가 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무는 평균 입경이 0.3 um 이상, 0.15 내지 0.3 um, 또는 0.15 um일 수 있고, 바람직하게는 0.15 내지 0.5 um, 보다 바람직하게는 0.3 um 이상, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.5 um일 수 있다. 이 경우에 내충격성과 함께 높은 수준의 광택성을 제공할 수 있다.
상기 평균 입경의 측정 방법은 특별히 한정되지 않는다. 측정법의 구체적인 예로는, 비표면적 측정 장치(항압식 공기 투과법)으로 측정한 분말 1 g 당 비표면적값을 구하고, 공기 투과법에 의한 비표면적 측정 결과로부터, 하기 식에 의해 필러의 평균 입경을 계산하는 방법을 들 수 있다.
평균 입경 (㎛) = 10000 Х {6/(필러의 비중 Х 비표면적)}
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무는 전술한 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체 항목에서 살펴본 (알킬 (메트)아크릴레이트 단량체와 동일한 종류를 사용할 수 있다
상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단량체는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트 및 라우릴 (메트)아크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이중 메틸 메타크릴레이트가 바람직하다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체를 포함하는 공중합체를 구성하는 전체 성분(알킬(메트)아크릴레이트 고무+방향족 비닐 화합물+비닐시안 화합물) 총 100 중량% 중에 일례로 50 내지 75 중량%, 구체적으로 52 내지 75 중량%, 바람직하게는 52 내지 72 중량%, 보다 바람직하게는 54 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위내에서 공중합체의 투명성과 강성 및 내스크래치성이 보다 개선될 수 있고, 폴리카보네이트 수지 조성물의 투명도가 보다 개선될 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, α-에틸스티렌 및 비닐 톨루엔 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 이중 스티렌이 바람직하다.
상기 방향족 비닐 화합물은 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체를 포함하는 공중합체를 구성하는 전체 성분(알킬(메트)아크릴레이트 고무+방향족 비닐 화합물+비닐시안 화합물) 총 100 중량% 중에 일례로 20 내지 35 중량%, 구체적으로 20 내지 32 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 22 내지 28 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위내에서 공중합체의 강성 및 가공성이 보다 개선될 수 있고, 폴리카보네이트 수지 조성물의 투명도가 보다 개선될 수 있다.
상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 이중 아크릴로니트릴이 바람직하다.
상기 비닐시안 화합물은 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체를 포함하는 공중합체를 구성하는 전체 성분(알킬(메트)아크릴레이트 고무+방향족 비닐 화합물+비닐시안 화합물) 총 100 중량% 중에 일례로 1 내지 10 중량%, 구체적으로 1 내지 8 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 6 중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 공중합체의 내충격성이 보다 개선될 수 있고, 폴리카보네이트 수지 조성물의 색상에 영향을 미치지 않아 바람직하다. 참고로, 상기 범위를 초과할 경우 공중합체의 황색 지수가 높아져 폴리카보네이트 수지 조성물의 색상에 악영향을 미칠 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는 본 기재의 정의에 따르는 한 시판되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는 일례로 LG화학의 ASA 시리즈와 금호석유화학의 ASA 시리즈 등일 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체의 함량은, 일례로 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 1 내지 15 중량%, 또는 5 내지 15 중량%일 수 있고, 바람직하게는 6 내지 13 중량%일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체의 함량을 상술한 범위 내로 조절되는 경우, 높은 수준의 광택성을 구현하면서 기계적 물성을 함께 제공하는 효과가 있다.
열 안정화제 및 광 안정화제 중에서 선택된 1종 이상
본 기재의 열 안정화제 및 광 안정화제 중에서 선택된 1종 이상은 폴리카보네이트 수지 조성물의 기계적 물성이 저하되지 않으면서 가공성이 우수한 이점이 있다.
상기 열 안정화제는 일례로 트리스(노닐페닐) 포스파이트(tris (nonylphenyl) phosphite), 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트(tris (2,4-dit-butyl phenyl) phosphite; TBPP), 2,4,6-트리-tert-부틸페닐-2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 포스파이트(2,4,6-tri-tert-butylphenyl-2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol phosphite), 디이소데실 펜타에리쓰리톨 디포스파이트(diisodecyl pentaerythritol diphosphite), 디스테아릴 펜타에리쓰리톨 디포스파이트(distearyl pentaerythritol diphosphite), 비스 (2,4-디-t-부틸페닐) 펜타에리쓰리톨 디포스파이트(bis (2,4-di-t-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite; PEP24), 비스(2,4-디-큐밀페닐) 펜타에리쓰리톨 디포스파이트(bis (2,4-dicumylphenyl)pentaerythritol diphosphite), 테트라키스(2,4-디-t-부틸페닐)[1,1-바이페닐]-4,4’-디일 비스포스포나이트(tetrakis(2,4-di-tertbutylphenyl)[1,1-biphenyl]-4,4’-diyl bisphosphonate), 옥타데실 3-(3,5-디tert-부틸-4-히드록시페닐) 프로피오네이트(octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate) 및 비스(2,6-디tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리쓰리톨 디포스파이트(bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 열 안정화제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에, 일례로 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%이며, 상기 범위 내에서 내열성이 우수하다.
상기 광 안정화제는 일례로 벤조트리아졸계 안정제를 사용할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 광 안정화제는 2-(2'-Hydroxy-5'-t-octylphenyl)-benzotriazole, 제품명 Cyasorb UV-541) 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazole, 제품명 Tinuvin-P), 2-(2'-Hydroxy-3'-tertbutyl-5'-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole, 제품명 Tinuvin-326), 2-(2'-Hydroxy-3',5'-ditertbutylphenyl)- 5-chloro-benzotriazole, 제품명 Tinuvin-327), 2-(2'-Hydroxy-3,5-di-tert.amylphenyl) benzotriazole, 제품명 Tinuvin-328), 2-(2'-hydroxy-3',5'-di(1,1-imethylbenzyl)phenyl]-2H-benzotriazole, 제품명 Tinuvin-234), 2-(2'hydroxy-3',5'-di-t-butylphenyl)benzotriazole, 제품명 Tinuvin-320), 2-(2H-benzotrizol-2- yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol, 제품명 Tinuvin-329) 및 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-[(헥실)옥시]-페놀(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-[(hexyl)oxy)-phenol 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 광 안정화제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에, 일례로 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%이며, 상기 범위 내에서 자외선 흡수효과를 극대화할 수 있다.
상기 광안정제로서 HALS계통의 UV 안정화제를 병용할 수 있다.
상기 열 안정화제 및 광 안정화제 중에서 선택된 1종 이상의 함량은, 일례로 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 7 중량%일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 상기 안정화제의 함량을 상술한 범위 내로 조절되는 경우, 가공성과 물성 밸런스를 제공하는 효과가 있다.
폴리카보네이트 수지 조성물
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하며, 이 경우에 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 기계적 물성과 함께 제공할 수 있다.
[수학식 1]
0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
상기 수학식 1에서, a는 광택계 60°모드에서 측정한 Gloss 값이다.
또한, b는 SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이로서 절대값이다.
또한, c는 SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이로서 절대값이다.
후술하는 실시예 1의 a, b, c 값을 수학식 1에 대입한 경우 계산값은 45.1로서 제시한 범위 내에 포함되고, 실시예 2의 a, b, c 값을 수학식 1에 대입한 경우 계산값은 40.9로서 제시한 범위 내에 포함되며, 실시예 3의 a, b, c 값을 수학식 1에 대입한 경우 계산값은 49.0으로 역시 제시한 범위 내에 포함되는 것을 알 수 있다.
반면 비교예 1의 a, b, c 값을 수학식 1에 대입한 경우 계산값은 962로 제시한 범위에 벗어나며, 비교예 2의 a, b, c 값을 수학식 1에 대입한 경우 계산값 또한 968로서 역시 제시한 범위에서 벗어나는 것을 알 수 있다.
상기 수학식 1로 계산된 값은 일례로, 0 초과 100 이하, 10 내지 80, 20 내지 70, 또는 30 내지 60의 범위 내이며, 이 범위 내에서 높은 수준의 광택성과 내후성을 기계적 물성과 함께 구현하여 무도장 환경 하에 주로 사용되는 자동차 외장재 부품에 고품질로 적용할 수 있는 이점이 있다. 상기 범위 미만에서는 광택성과 내후성 그리고 기계적 물성간 밸런스를 제공하기 어렵다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 일례로 각 성분의 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 목적에 따라 활제, 난연제, 불화올레핀 수지, 산화방지제, 컬러런트, 이형제, 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이 경우 기계적 물성이 저하되지 않으면서 충격강도 및 가공성이 동시에 우수한 이점이 있다.
상기 첨가제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되고, 구체적인 예로 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다.
상기 활제는 일례로 올레핀계 왁스일 수 있으며, 이 경우 본 기재의 조성물의 젖음성을 향상시킴과 동시에 내열성, 가공성 등이 우수한 효과가 있다.
상기 올레핀계 왁스는 용융점도가 낮은 중합체로 미끄럼성과 가소성을 갖는 고체일 수 있고, 일례로 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 본 발명의 정의를 따르는 한 시판되는 제품을 사용할 수도 있다.
상기 활제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 일례로 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부로 포함되며, 이 범위 내에서 본 기재의 조성물의 젖음성을 향상시킴과 동시에 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 불화올레핀 수지는 일례로 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌과 스티렌-아크릴로니트릴의 혼합, 또는 폴리테트라플루오로에틸렌과 폴리메틸메타크릴레이트의 혼합일 수 있으며, 이 경우 본 기재의 조성물의 압사출시 스트레인의 불균형이 감소되어 가공성이 향상되고, 기계적 물성, 특히 충격강도가 향상된 효과가 있다.
상기 불화올레핀 수지는 일례로, 폴리테트라플루오로에틸렌이 30몰% 이상, 60몰% 이상 또는 90몰% 이상 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 가공성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 불화올레핀 수지는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 일례로 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부이며, 이 범위 내에서 본 기재의 조성물의 가공성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.
상기 컬러런트는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 일례로 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부이며, 상기 범위 내에서 가공성이 우수하다.
상기 컬러런트는 컬러런트 마스터배치일 수 있으며, 일례로 카본 컬러런트 마스터배치일 수 있고, 이 경우 조성물의 층 분리가 일어나지 않고 분산성이 좋아지는 효과가 있다.
본 기재에서 난연제는 충격강도 및 가공성, 그리고 난연성과 높은 성형 수축성에 영향을 미치지 않는 한도 내에서 관련 기술 분야에서 사용하는 종류를 사용할 수 있다.
본 기재에서 이형제는 충격강도 및 가공성, 그리고 난연성과 높은 성형 수축성에 영향을 미치지 않는 한도 내에서, 본 발명이 속한 기술 분야에서 사용하는 종류를 사용할 수 있다.
상기 이형제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 일례로 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부이며, 상기 범위 내에서 이형성이 우수하다.
본 기재에서 가소제는 충격강도 및 가공성, 그리고 난연성과 높은 성형 수축성에 영향을 미치지 않는 한도 내에서, 본 발명이 속한 기술 분야에서 사용하는 종류를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제)의 합량 100 중량부에 대하여 일례로 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부이며, 상기 범위 내에서 가소성뿐만 아니라 난연성도 우수하다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 높은 수준의 광택성과 내후성을기계적 물성과 균형있게 제공하므로 무도장 환경 하에 주로 사용되는 자동차 외장재 부품에 특히 적합한 심미감을 기계적 물성과 함께 제공하여야 하는 성형품용 폴리카보네이트 수지 조성물일 수 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 일례로 사출성형품을 ISO 179-1/1eA 방법에 의거하여 측정한 충격강도가 2 kg.cm/cm 이상, 또는 2 내지 13 kg.cm/cm일 수 있고, 이 범위 내에서 내충격성과 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 일례로 사출성형품을 ISO 178 방법에 의거하여 측정한 굴곡강도가 90 MPa 이상, 또는 90 내지 100 MPa일 수 있고, 굴곡탄성률이 2500 MPa 이상, 또는 2500 내지 2700 MPa일 수 있고, 이 범위 내에서 휨성과 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 일례로 사출성형품을 ISO 527 방법에 의거하여 측정한 인장강도가 60 MPa 이상, 또는 60 내지 70 MPa일 수 있고, 이 범위 내에서 강도와 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은, 컬러미터 SCE 모드로 사출성형품을 측정한 L*값이 일례로 3 이상, 3 내지 25, 5 내지 25, 또는 5 내지 22일 수 있고, 이 범위 내에서 광택성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드로 사출성형품을 측정한 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값이 일례로 5 이하, 0.1 내지 4, 0.5 내지 3, 또는 0.1 내지 2일 수 있고, 이 범위 내에서 내후성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드로 사출성형품을 측정한 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값이 일례로 5 이하, 0.1 내지 4, 0.1 내지 4, 0.1 내지 3, 또는 0.1 내지 2일 수 있고, 이 범위 내에서 내후성이 우수한 효과가 있다. 이때, 상기 내후성 규격 SAE J2527은 후술하는 실시예 내에 나타낸 표 1 내 장치 및 측정조건을 반영한다.
폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법
이하에서는 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법을 설명함에 있어서 상술한 폴리카보네이트 수지 조성물의 내용을 모두 포함한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 당업계에서 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 각 구성성분과 기타 첨가제들의 혼합물을 압출기 내에서 용융 압출하는 방법에 의해 펠렛의 형태로 제조될 수 있으며, 상기 펠렛은 사출 및 압출 성형품에 이용될 수 있다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법은 일례로 폴리카보네이트 수지; 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬(메트)아크릴레이트 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체; 및 안정화제를 혼련 및 압출하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 물성간 밸런스를 만족하여 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 제공하면서 사출성형 특성이 용이하여 무도장 환경 하에 주로 사용되는 자동차 외장재 부품에 특히 적합한 이점이 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법은 전술한 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법에서 혼련 및 압출은 일축 압출기, 이축 압출기, 또는 벤버리 믹서를 통해 수행될 수 있고, 바람직하게는 이축 압출기를 통해 수행되는 것이며, 이 경우 조성물이 균일하게 분산되어 상용성이 우수한 효과가 있다.
상기 압출 혼련기를 사용하여 펠렛을 제조하는 단계는 배럴 온도가 200 내지 300 ℃, 또는 230 내지 300 ℃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 압출 혼련기를 사용하여 펠렛을 제조하는 단계는 일례로 스크류 회전수가 100 내지 300 rpm, 바람직하게는 150 내지 250 rpm인 조건 하에 수행될 수 있고, 이 경우 단위 시간당 처리량이 적절하여 공정 효율이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물 펠렛은 그대로 사용하거나 혹은 열풍 하에 제습 건조시킨 다음 사용할 수 있다.
상기 제습 건조는 일례로 80 내지 100 ℃ 범위의 열풍 건조기에서 4 시간 이상 수행할 수 있다.
상기 펠렛은 일례로 사출기를 이용하여 사출 배럴 온도 200 내지 280 ℃ 하에서, 230 내지 280 ℃, 또는 230 내지 270 ℃ 하에서 사출 성형품으로 제조될 수 있다.
성형품
본 발명의 성형품을 설명함에 있어서 상술한 폴리카보네이트 수지 조성물의 내용을 모두 포함한다.
본 기재의 성형품은 일례로 본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 성형품일 수 있고, 상기 성형품은 충격강도 및 가공성이 우수하여 외부 환경에 의한 변화가 적을 뿐만 아니라 얇은 두께 및 복잡한 구조를 가진 사출 성형이 가능하며 높은 수준의 광택성과 내후성을 기계적 물성과의 밸런스와 함께 구현하는 효과가 있다.
상기 성형품은 일례로 내후성과 높은 광택을 요구하는 자동차 외장재일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 성형품은 필라(Pillar)부, 스포일러(Spoiler) 또는 루프 랙(Roof rack) 등의 무도장 부품에 적용될 수 있으며, 고광택 및 고내후성이 요구되는 부품이라면 제한없이 적용 가능하다.
상기 성형품은 일례로 두께가 1 mm 이상인 성형품일 수 있다.
상기 성형품은 상술한 폴리카보네이트 수지 조성물을 각종 압출 성형함으로써, 예를 들면 각종 이형 압출 성형품, 압출 성형에 의한 시트, 필름 등의 형상으로 성형함으로써 제조될 수 있다. 상기 각종 압출 성형으로는 콜드 러너 방식, 핫러너 방식 성형법은 물론 또한 사출 압축 성형, 사출 프레스 성형, 가스 어시스트 사출성형, 발포 성형(초임계 유체의 주입에 의한 경우 포함), 인서트 성형, 인몰드 코팅 성형, 단열 금형 성형, 급속 가열 냉각 금형 성형, 이색 성형, 샌드위치 성형 및 초고속 사출성형 등의 사출 성형법을 들 수 있다.
또한 시트, 필름의 성형에는 인플레이션법이나 캘린더법, 캐스팅법 등도 이용할 수 있다.
또한 특정 연신 조작을 걸침으로써, 열수축 튜브로서 성형하는 것도 가능하다. 또한 본 발명의 수지 조성물을 회전 성형이나 블로우성형 등으로 성형함으로써, 중공 성형품으로 제조하는 것도 가능하다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물, 이의 제조방법 및 성형품을 설명함에 있어서, 명시적으로 기재하지 않은 다른 조건이나 장비 등은 당업계에서 통상적으로 실시되는 범위 내에서 적절히 선택할 수 있고, 특별히 제한되지 않음을 명시한다.
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]
하기 실시예에서 사용된 물질은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
(A-1) Mw 40,000 g/mol (펠렛 타입)
(A-2) Mw 20,000 g/mol (펠렛 타입)
(A-3) Mw 40,000 g/mol (파우더 타입)
(A-4) Mw 40,000 g/mol (펠렛 타입, 재생 수지)
(B) 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체
(B-1) PMMA1 (230 ℃, 3.8 kg 하중 하에 측정한 용융지수 2 g/10min)
(B-2) PMMA2 (230 ℃, 3.8 kg 하중 하에 측정한 용융지수 15 g/10min)
(B-3) PMMA-PhMA 공중합체 (에틸렌 말레이미드기 포함) LX MMA사의 제품명 SA232
(C) 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체
(C-1) 평균 입경 0.3 um 이상의 부틸 아크릴레이트 고무-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체: LG화학사의 제품명 SA927
(C-2) 평균 입경 0.15 내지 0.3 um 미만의 부틸 아크릴레이트 고무-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체: LG화학사의 제품명 SA928
(C-3) 평균 입경 0.15 um 미만의 부틸 아크릴레이트 고무-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체: LG화학사의 제품명 SA931
<안정화제>
(D) 열 안정화제 IR-1076
(E) 광 안정화제 UV-326
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 6
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량을 이축 압출기에서 280 ℃ 하에 혼련 및 압출하여 펠렛을 제조하였다.
이때 (A) 폴리카보네이트 수지, (B) 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, (C) 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체, (D) 열 안정화제 및 (E) 광 안정화제는 이들을 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물이 100 중량%가 되도록 투입하였다.
또한 제조된 펠렛을 80 ℃의 오븐에서 4시간 이상 제습 건조한 다음 사출온도 230 내지 280 ℃, 금형 온도 80 ℃에서 사출하여 물성 측정용 시편을 제작하였다.
구분
(중량%)
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
A-1 40 - - 40 40 40 40 - 60
A-2 - - - - - - 40 -
A-3 - 40 - - - - - -
A-4 - - 40 - - - - -
B-1 - - - 50 - - - -
B-2 - - - - 50 - - -
B-3 50 50 50 - - 50 50 50 30
C-1 - - - - - 7 - 7 7
C-2 7 7 7 7 7 - - - -
C-3 - - - - - - 7 - -
D 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
E 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
상기 표 1에서 A-1 내지 E를 합한 총 함량이 100 중량%이다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 펠렛 및 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
-인장강도 및 신율: ISO 527에 의거 실시(50 mm/min. 시편 1/4 inch)
-충격강도(IZOD): ISO 179/1eA에 의거 실시(Notched, 23 ℃, 시편 1/4 inch)
-굴곡강도, 굴곡 탄성률: ISO 178에 의거 실시 (1/4 inch, SPAN 64, 속도 2 mm/min)
-광택도(초기 L값, SCE): 컬러미터 SCE 모드로 측정(초기 L값이 낮을수록 광택도가 우수함)
-내후성(△E, SCI): SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드로 사출성형품의 초기 외관을 측정한 값과 2376 kJ/m2의 가혹한 환경 적용 후 외관을 측정한 값의 차이값 계산
-내후성(△E, SCE): SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드로 사출성형품의 초기 외관을 측정한 값과 2376 kJ/m2의 가혹한 환경 적용 후 외관을 측정한 값의 차이값 계산
이때 규격 SAE J2527의 측정장치와 조건을 하기 표 2에 정리하였다.
항목 비고
측정 Model Atlas Ci5000
Application Auto Exterior
OEM/Spec HKMC/MS210-06 (SAE J2527)
Lamp 종류 Xenon Arc
Irradiance (파장) 0.75 ± 0.02 W/m2 (340nm)
Light Filter(외측) 종류 Right Light
Light Filter(외측) 종류 석영
Black Panel T. 종류 70 ± 2 ℃ (Light 명)38 ± 2 ℃ (Dark 암)
사이클 40분 조사 (50%) - 20분 조사(표면 spray) - 60분 조사 (50%) - 60분 미조사 (95%, 표/이면 spray)
- 고광택 고내후성: 상기 광택도(초기 L값, SCE) 측정값을 a라 하고, 상기 내후성(△E, SCI) 측정값을 b라 하고, 상기 내후성(△E, SCE) 측정값을 c라 하여 하기 수학식 1을 계산하고, 결과값을 하기 표 3에 나타내었다.
[수학식 1]
0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예 5 비교예6
인장강도
(MPa)
68 67 70 66 64 69 67 65 65
굴곡강도
(MPa)
97 97 98 95 94 99 96 95 92
굴곡탄성률(MPa) 2600 2600 2600 2600 2500 2600 2600 2500 2400
충격강도
(kJ/m2)
9.3 9.6 10.2 12.2 12.8 8.4 2.5 6.5 23.5
Gloss(a) 93 94 93 93 93 82 81 92 95
△E
(SCI, b)
1 1.1 1.2 7.4 7.9 2.1 3.1 6.2 9.1
△E
(SCE, c)
4.2 3.5 3.8 12.1 11.4 4.6 5.2 9.3 15.2
{(b X c)/a} *1000 45.1 40.9 49.0 962.7 968.3 117.8 199.0 626.7 1456.0
상기 표 1 및 표 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3과 같이 폴리카보네이트 수지에 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체 및 안정화제를 포함하는 경우, 높은 수준의 광택성과 내후성을 기계적 물성과 함께 제공하는 것을 확인하였다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지를 파우더 타입으로 대체한 실시예 2에서도 개선된 내후성과 광택도를 제공하는 것을 확인하였다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지를 재생 수지로 대체한 실시예 3에서도 개선된 내후성과 광택도를 제공하는 것을 확인하였다.
반면, 상기 표 1 및 표 3을 참조하면, 비교예 1과 같이 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체를 고분자량의 알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체로 대체한 경우, 또는 비교예 2와 같이 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체를 저분자량의 알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체로 대체한 경우는 실시예 1 내지 3 대비 광택도가 유지되면서 내후성이 저감되는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 3과 같이 적절한 범위에서 벗어나 큰 평균 입경을 사용한 알킬(메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물을 사용한 경우는 실시예 1 내지 3 대비 광택도가 저감되는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 4와 같이 적절한 범위에서 벗어나 작은 평균 입경을 사용한 알킬(메트)아크릴레이트-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물을 사용한 경우는 실시예 1 내지 3 대비 내후성이 저감되었다.
또한, 중량평균분자량이 적절한 범위를 벗어난 작은 분자량의 폴리카보네이트 수지를 사용한 비교예 5는 실시예 1 내지 3 대비 인장강도, 굴곡강도와 굴곡탄성률, 충격강도 등의 기계적 물성과 내후성이 저감되었다.
또한, 폴리카보네이트 수지를 적절한 함량을 벗어나 사용한 비교예 6은 실시예 1 내지 3 대비 인장강도, 굴곡강도와 굴곡탄성률 등의 기계적 물성과 내후성이 저감되었다.
결론적으로, 폴리카보네이트 수지에 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, 및 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체를 소량의 안정화제 조건 하에 특정 함량 범위 내로 조절하는 경우, 내후성이 취약한 폴리카보네이트 수지와 내열특성 및 내충격성이 취약한 아크릴계 공중합체를 적절하게 컴파운딩함으로써 무도장 부품에 특히 적합한 고광택성과 고내후성을 구현할 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공함을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 폴리카보네이트 수지; 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체; 및 안정화제를 포함하고,
    광택계에서 60°기준으로 측정한 Gloss 값을 a라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 b라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 c라 할 때, 상기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
    [수학식 1]
    0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
    (상기 식에서, b와 c는 각각 절대값이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균분자량이 30,000 내지 70,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 20 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 중합체와 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 (메트)아크릴레이트 중합체에 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 말레이미드 단량체 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 아릴 말레이미드를 공중합시킨 물질인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 평균 입경이 0.15 um 이상, 0.3 um 미만인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 중에 20 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체는 탄소수 2 내지 20의 알킬기를 가지고 알킬 (메트)아크릴레이트 고무 20 내지 80 중량%, 방향족 비닐 화합물 10 내지 70 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 70 중량%를 포함하여 이루어지는 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는 열 안정화제 및 광 안정화제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물(폴리카보네이트 수지+아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체+알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체+안정화제) 총 100 중량% 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 활제, 난연제, 불화올레핀 수지, 산화방지제, UV안정제, 컬러런트, 이형제 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  11. 폴리카보네이트 수지; 아릴 (메트)아크릴레이트-알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트 고무-방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 그라프트 공중합체; 및 안정화제를 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하고,
    광택계에서 60°기준으로 측정한 Gloss 값을 a라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCI 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 b라 하고, SAE J2527(2017)에 의거하여, 컬러미터 SCE 모드에서 초기외관 측정값과 2376 kJ/m2 적용 후 외관 측정값간 차이값을 c라 할 때, 상기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조방법.
    [수학식 1]
    0 < {(b X c)/a}*1000 ≤ 100
    (상기 식에서, b와 c는 각각 절대값이다.)
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 성형품은 자동차 외장재인 것을 특징으로 하는 성형품.
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