KR930000423B1 - 세정용 수지 조성물 - Google Patents

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겐타로 야마다
히로유키 후지이
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칫소 가부시키가이샤
노기 사다오
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Abstract

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Description

세정용 수지 조성물
본 발명은 비닐 클로라이드 수지, 비닐리덴 클로라이드 수지, 염소화 폴리에틸렌등의 성형 가공용으로 사용되는 성형기 내부를 세정하는데 사용되는 세정용 수지 조성물에 관한 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 폴리스티렌 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 및 설폰산의 중성염이 특정량으로 배합되고, 또한 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄 또는 탄산아연 또는 이들 2가지 이상의 혼합물이 특정량으로 배합된 세정용 수지조성물에 관한 것이다.
플라스틱의 성형 가공 분야에서, 다품중 소량 생산을 지향함으로써 성형기내의 수지 교환 또는 색교환의 빈도가 높아지고 있다.
특히, 비닐 클로라이드 수지, 비닐리덴 클로라이드 수지, 염소화 폴리에틸렌 등과같은 염소-함유 중합체는 쉽게 열 분해되어 성형기 내부에 점착됨으로써 흑색 또는 다른색의 연소된 이물질이 되어 성형기의 내벽 또는 나사에 점착되기 때문에, 이렇게 이물질이 점착된 나사를 빼내어 나사 및 성형기 실린더 내벽을 솔질하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 방법으로는 성형기 내부를 완전히 세정하는데 장시간이 소요되어 시간 손실이 많다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 성형기의 내부를 세정하기 위한 다양한 세제가 개발되었다. 예를들면, 비닐 클로라이드 수지중에 무기 충전제, 안정제, 윤활제를 배합한 세정방청용 조성물이 제안되었다(일본국 특허 공개 공보 제110413/85호). 그러나, 이 세정 방청용 조성물은 성형기의 내벽 또는 나사에 점착되어 박리하기 곤란한 비닐 클로라이드 수지등과 같은 선행 염소-함유 수지를 제거하기에는 불충분하며, 또한, 세정 방청용 조성물에 함유되어 있는 비닐 클로라이드 수지는 열적으로 분해되어 성형기 내부에 잔류하고, 연소된 수지는 이물질이 되어 후속 성형물을 오염시킨다.
본 발명자들은 세정용 조성물로서 성형기의 내부에 잔류하여 열 분해되는 수지를 사용하지 않고 소량을 사용하여 간단한 조작으로 단시간에 비닐 클로라이드 수지와 같은 다양한 염소-함유 수지를 성형가공하는데 사용할 수 있는 성형기 내부 세정용 수지 조성물을 제조하기 위해 광범위한 연구를 하였다.
이러한 연구 결과, 본 발명자들은 폴리스티렌 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 및 설폰산의 중성염외에 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 탄산 아연 또는 이들 2가지 이상의 혼합물이 특정량으로 배합된 조성물이 성형기 내부에서 열 분해되지 않을 뿐더러 세정 효과가 현저하게 향상됨을 밝혀내었다.
본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다.
(1) 조성물의중량을 기준으로 폴리스티렌 수지 50 내지 95중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 0.1 내지 15중량%, 설폰산의 중성염 2 내지 30중량% 및 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 탄산 아연 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10중량%가 배합된 세정용 수지 조성물.
(2) 제1항에 있어서, 폴리스티렌 수지가 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 수지 및 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌수지로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나 이상의 세정용 수지 조성물.
(3) 제1항에 있어서, 설폰산의 중성염이 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬벤젠설폰산의 나트륨, 칼슘 또는 마그네슘염 또는 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬메틸타우린의 나트륨염인 세정용 수지조성물.
(4) 제1항에 있어서, 용융 혼련시켜 펠릿 형태로 성형하여 수득한 세정용 수지 조성물.
본 발명에 사용되는 폴리스티렌 수지의 예에는 스티렌 단독중합체, 폴리메틸스티렌, 스티렌과 부타디엔 또는 이소프렌과의 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌 수지(이하 AS 수지라 한다), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하 ABS 수지라 한다. 메틸메타크릴레이트-스티렌 수지(이하 MS 수지라 한다), 메틸메티크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지(이하 MBS 수지라 한다)가 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용하고, 이들의 배합량은 조성물의 중량을 기준으로 50 내지 90중량%이다 . 이들의 배합량이 50중량% 미만일 경우, 용융시 생성된 세정용 수지 조성물의 유동성이 너무 높아 성형기의 내벽에 점착된 선행 수지를 박리하기가 곤란해지며, 이들의 배합된 양이 95중량%를 초과할 경우, 생성된 세정용 수지 조성물의 세정능력이 저하된다 .
본 발명에 사용되는 폴리메틸 메타크릴레이트의 예에는 메틸 메타크릴레이트 단독중합체 외에 메틸 메타크릴레이트와 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 등과의 공중합체가 있다. 이들의 사용량은 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 15중량%이다. 이들의 사용량이 0.1중량% 미만일 경우, 성형기의 내벽 또는 나사에 이물질로서 들러붙은 선행 수지를 박리하기가 곤란하며, 이들의 사용량이 15중량%를 초과할 경우, 폴리메틸 메타크릴레이트는 후속 수지와 혼합되어 제조된 성형품의 표면에 이물질을 형성한다.
본 발명에 사용되는 설폰산의 중성염의 예에는 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬벤젠설폰산의 나트륨, 칼슘 또는 마그네슘염 또는 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬메틸타우린의 나트륨염이 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용된다.
설폰산의 중성염의 사용량은 조성물의 중량을 기준으로 2 내지 30중량%이다. 이의 사용량이 2중량% 미만일 경우, 세정 능력이 저하되며, 30중량%를 초과할 경우, 용융시 제조된 세정용 수지 조성물의 유동성이 지나치게 높아져 성형기의 내부에 들러붙은 선행 수지를 박리하기가 곤란해져 세정력이 저하된다.
또한, 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 탄산 아연 또는 이들 2가지 이상의 혼합물의 사용량은 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%이다. 사용량이 0.1중량% 미만일 경우, 제조된 세정용 수지 조성물의 세정 효과가 저하되며, 10중량%를 초과할 경우, 성형기의 내부를 세정용 수지 조성물로 세정시, 후속 수지로부터의 성형품이 반투명해진다.
본 발명의 세정용 수지 조성물에 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트등과 같은 금속 비누, 비스페놀 A, 디부틸 주석 말레에이트등과 같은 열 안정화제, 나트륨 알킬 에스테르 설페이트, 나트륨 α-올레핀 설포네이트등과 같은 음이온 계면활성제, 디옥틸 프탈레이트, 에폭시 대두 오일등과 같은 가소제를 가할 수 있다.
본 발명의 조성물은 특정량의 폴리스티렌 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트, 설폰산의 중성염 외에 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄 또는 탄산 아연 또는 이들 2가지 이상의 혼합물을 혼합하여 제조하거나, 미리 혼합한 조성물을 압출기의 호퍼에 충전시킨 다음 140 내지 250℃의 온도에서 조성물을 용융-혼련-압출시키고 압출된 스트랜드를 펠릿으로 절단하여 제조할 수 있다. 혼합은 헨셀(Henschel)믹서(상표명), 수퍼 믹서, 리본 블렌더, 텀블러 믹서등과 같은 종래의 혼합기에 의해 수행할 수 있다. 또한, 압출기로서 단축 압출기, 쌍축 압출기, 코-니더(Ko-kneader)(상표명)등도 사용할 수 있다. 과립을 제조하기 위한 절단 방법으로서, 수중절단, 무중(霧中)절단 또는 공기중 절단법을 사용할 수 있다.
이하, 실시예에서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예 및 대조실시예에서 세정 시험은 다음 방법에 따라 수행한다.
세정 시험
실린더 직경이 20mm이고 L/D가 22인 단축 압출기를 사용하여 착색 수지를 150g을 용융-혼련-압출시킨 다음, 압출기에 세정용 수지 조성물(200g)을 공급하여 용융-혼련-압출시키고 비착색 세정용 수지를 연속 공급하여 용융-혼련-압출시킨 다음 세정용 수지의 압출물이 착색되지 않게 될때까지 소요되는 세정용 수지의 양 및 세정용 수지 조성물의 공급이 시작되어 세정용 수지의 압출물이 착색되지 않을때까지 경과한 시간을 측정한다.
[실시예 1]
폴리스티렌 수지[용융 유동 지수(JIS K 6870 : 200℃, 5kgf)가 1.0g/10분인 단독중합체](3.60kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P531)(0.60kg), 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트(0.40kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.30kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.50kg) 및 마그네슘 스테아레이트(0.50kg)을 20ℓ들이 헨셀 믹서(상표명)를 사용하여 500rpm의 회전수로 3분동안 교반하면서 혼합한다.
형성된 혼합물을 쌍축 압출기(L/D : 30, 실린더 직경 : 30mm)내에 공급하고, 이를 실린더 온도 200℃ 및 다이 온도 210℃에서 용융-혼련-압출한 다음, 압출물을 수조내에서 냉각시키고, 이를 펠릿화기를 사용하여 절단하여 반투명 세정용 수지 조성물을 제조한다. 이 세정용 수지 조성물을 사용하여 카본 블랙 1중량%를 함유하는 경질 비닐 클로라이드 수지(중합도 : 700)로 오염된 압출기의 세정 시험을 수행한다.
또한, 압출기의 실린더 온도 180℃에서 세정용 수지로서 투명한 경질 비닐 클로라이드 수지(중합도 : 700)를 사용한다. 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 100g이며 세정에 요하는 시간은 12분이다.
[실시예 2]
MBS 수지[Kureha Chemical Industry Co., Ltd 제품인 KUREHA BTA X2(상품명)](3.53kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제품인 METABLENP531)(0.15kg), 마그네슘 도데실벤젠 설포네이트(0.75kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.40kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.12kg) 및 칼슘 스테아레이트(0.05kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도가 190℃이고, 다이온도가 200℃인 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 세정용 수지 조성물을 제조한다. 이 조성물을 사용하여, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 한다.
투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 60g이며 세정에 요하는 시간은 10분이다.
[실시예 3]
MS 수지[Japan Synthetic Rubber Co., Ltd 가 제조한 JSR MS 320(상품명)] (3.17kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLENRP531)(0.50kg), 나트륨 도데실메틸타우리네이트(1.10kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.08kg), 마그네슘 스테아레이트(0.06kg) 및 칼슘 스테아레이트 (0.09kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도 210℃ 및 다이온도 220℃를 사용하는 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 세정용 수지 조성물을 제조한다. 이 조성물을 사용하여, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 80g이며 세정에 요하는 시간은 11분이다.
[실시예 4]
폴리스티렌[용융 유동 지수(JIS K 6870 : 200℃, 5kgf)가 1.8g/10분인 단독 중합체](4.06kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P531)(0.40kg), 마그네슘 도데실벤젠설포네이트(0.20kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.20kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.14kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합 및 압출하여 세정용 수지 조성물을 제조한다. 이 세정용 수지 조성물을 사용하여, 카본 블랙 1중량%가 혼합되어 있는 비닐리덴 클로라이드 수지(Asahi Chemical Industry Co., Ltd가 제조한 SARANB155)로 오염된 압출기의 세정 시험을 수행한다. 압출기의 실린더 온도 170℃를 사용하고 세정용 수지로서 비착색된 비닐리덴 수지(Asahi Chemical Industry Co., Ltd가 제조한 SARANB15)를 사용한다. 비착색된 비닐리덴 클로라이드 수지의 소비량은 160g이며 세정에 요하는 시간은 15분이다.
[실시예 5]
폴리스티렌[용융 유동 지수(JIS K 6870 : 200℃, 5kgf)가 5.2g/10분인 단독중합체](3.75kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P531)(0.03kg), 칼슘 도데실벤젠설포네이트(0.60kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.47kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.09kg)및 마그네숨 스테아레이트(0.06kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합 및 압출하여 세정용 수지 조성물을 수득한다.
이 조성물을 사용하여 카본 블랙 1중량%를 첨가한 염소화 폴리에틸렌 (DAISO Co., Ltd가 제조한 DAISOLACG-245)으로 오염된 압출기의 세정 시험을 수행한다. 170℃의 압출기의 실린더 온도를 사용하고 세정용 수지로서 비착색된 염소화 폴리에틸렌(DAISO Co., Ltd가 제조한 DAISOLACG-245)를 사용한다. 비착색된 염소화 폴리에틸렌의 소비량은 120g이며 세정에 요하는 시간은 13분이다.
[실시예 6]
AS 수지[용융 유속(JIS K 7210 : 200℃/10kgf) 23g/10분](3.60kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P550) (0.60 kg), 마그네슘 도데실벤젠설포네이트(0.40kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.30kg)및 칼슘 스테아레이트(0.10kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도 210℃ 및 다이온도 220℃를 사용하는 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 세정용 수지 조성물을 수득한다.
이 세정용 수지 조성물을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 110g이며 세정에 요하는 시간은 13분이다.
[실시예 7]
ABS 수지[용융 유속(JIS K 7210 : 220℃/10kgf) 35g/10분](4.06kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P550) (0.4 kg), 마그네슘 도데실벤젠설포네이트(0.20kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.20kg)및 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.14kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도 220℃ 및 다이온도 220℃를 사용하는 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 세정용 수지 조성물을 수득한다. 이 세정용 수지 조성물을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드의 소비량은 90g이며 세정에 요하는 시간은 12분이다.
[실시예 8]
MS 수지[Japan Synthetic Rubber Co., Ltd가 제조한 JSR MS 320(상품명) ](3.36kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P550)(0.30kg), 도데실메틸타우린의 나트륨염(0.80kg), 수산화 마그네슘(0.40kg) 및 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.14kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도 210℃ 및 다이온도 220℃를 사용하는 외에는 실시예 1의 방법을 되풀이하여 세정용 수지 조성물을 수득한다. 이 조성물을 사용하여, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다.
세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 90g이며 세정에 요하는 시간은 12분이다.
[실시예 9]
폴리스티렌[용융 유동 지수(JIS K 6870 : 200℃, 5kgf)가 1.8g/10분인 단독중합체](3.65kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P550)(0.40 kg), 도데실메틸타우린의 나트륨염(0.50kg), 수산화 알루미늄(0.30kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.09kg) 및 마그네슘 스테아레이트(0.06kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합 및 압출시켜 세정용 수지 조성물을 수득한다. 이 조성물을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다.
세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 110g이며 요하는 시간은 13분이다.
[실시예 10]
AS 수지[용융 유속(JIS K 7210 : 220℃/10kgf) : 23g/10분](3.55kg), 폴리메틸 메타크릴레이트(Mitsubishi Rayon Co., Ltd가 제조한 METABLEN P550) (0.50 kg), 도데실메틸타우린의 나트륨염(0.40kg), 염기성 탄산 마그네슘(0.20kg), 탄산아염(0.20kg), 마그네슘 스테아레이트(0.06kg) 및 칼슘 스테아레이트(0.09kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합한 다음, 실린더 온도 210℃ 및 다이온도 220℃를 사용하는 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 세정용 수지 조성물을 수득한다. 이 조성물을 사용하여 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드의 소비량은 120g이며 세정에 요하는 시간은 13분이다.
대조실시예 1
폴리에틸렌[용융 유동 지수(JIS K 6870 : 200℃, 5kgf)가 1.0g/10분인 단독중합체](4.20kg), 나트륨 도데실벤젠설포네이트(0.40kg), 염기성 탄산 마그네슘(0. 30kg), 폴리에틸렌 밀랍(수평균 분자량 : 1500)(0.05kg) 및 마그네슘 스테아레이트( 0.05kg)을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 혼합 및 압출시켜 세정용 수지 조성물을 수득한다. 이 조성물을 사용하여, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 380g이고 세정에 요하는 시간은 26분이다.
대조실시시예 2
비닐 클로라이드 수지[중합도가 1000인 단독중합체](3.85kg), 탄산 칼슘 (0.77kg), 삼염기성 황산납(0.23kg) 및 이염기성 스테아린산 납(0.15kg)을 20ℓ들이 고속 혼합기를 사용하여 회전수500rpm으로 3분동안 교반한다.
이 혼합물을 단축 압출기(L/D : 22, 실린더 직경 : 40mm)에 공급하여 실린더 온도 및 다이온도 각각 180℃의 조건하에 압출하여 스트랜드를 형성시켜 과립형 세정용 수지 조성물을 수득한다.
이 조성물을 사용하여, 실시예 1에서와 동일하게 세정 시험을 수행한다. 세정용 수지로서 투명 경질 비닐 클로라이드 수지의 소비량은 840g이며 세정에 요하는 시간은 48분이다.
실시예 1 내지 10 및 대조실시예 1 및 2의 조건 및 결과는 표 1에 기재한다.
[표 1]
본 발명의 세정용 수지 조성물을 사용함으로써 비닐 클로라이드 수지, 비닐리덴 클로라이드 수지, 염소화 폴리에틸렌 등과 같은 염소-함유 수지류를 사용할때 성형기 내부를 아주 효과적으로 세정할 수 있다.
즉, 본 발명의 조성물을 소량으로 사용함으로써, 종래의 세정용 조성물을 사용하는 경우보다 후속 세정용 수지의 소비량을 현저하게 줄일 수 있으며 세정 시간을 단축할 수 있다.
예를들면, 비닐 클로라이드 수지류를 사용하는 경우, 무기 충전제 및 안정화제를 비닐 클로라이드 수지에 배합하여 종래의 세정용 수지 조성물을 수득하는 경우보다 본 발명의 조성물을 사용시 후속 세정용 수지 소비량을 1/7 이하로 줄이고 세정에 요하는 시간은 1/3 이하로 단축시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 폴리스티렌 수지 50 내지 95중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 0.1 내지 15중량 %, 설폰산의 중성염 2 내지 30중량% 및 염기성 탄산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 탄산 아염 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10중량%를 혼합시켜 제조한 세정용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 폴리스티렌 수지가 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 수지 및 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 수지로 이루어지는 그룹중에서 선택된 하나 이상인 세정용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 설폰산의 중성염이 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬벤젠설폰산의 나트륨, 칼슘 또는 마그네슘염 또는 알킬 그룹의 탄소수가 10 내지 18인 알킬메틸타우린의 나트륨염인 세정용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 용융 혼련하여 펠릿 형태로 성형시켜 수득한 세정용 수지 조성물.
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