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KR101791736B1 - 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재 - Google Patents

저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재 Download PDF

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KR101791736B1 KR1020150058739A KR20150058739A KR101791736B1 KR 101791736 B1 KR101791736 B1 KR 101791736B1 KR 1020150058739 A KR1020150058739 A KR 1020150058739A KR 20150058739 A KR20150058739 A KR 20150058739A KR 101791736 B1 KR101791736 B1 KR 101791736B1
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Abstract

본 기재는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지 30 내지 50 중량%; 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 중합된 SAN 수지 45 내지 65 중량%; 및 중량평균분자량이 150,000 g/mol 이상인 고밀도 폴리에틸렌 수지 3 내지 10 중량%;를 포함하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재에 관한 것이다.
본 기재에 따르면, 내후성, 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재를 제공하는 효과가 있다.

Description

저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재{THERMOPLSTIC RESIN COMPOSITION WITH LOW GLOSS AND IMPACT STRENGTH AND CONSTRUCTION METERIALS PRODUCED FROM THE SAME}
본 기재는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내후성, 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재에 관한 것이다.
산업계에서 많이 사용하는 스티렌계 공중합체인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS) 수지는 내충격성, 내화학성, 성형가공성 등의 물성이 우수하여 각종 사무용 기기, 전기·전자 부품, 자동차 내·외장재 등에 널리 사용되고 있지만 내후성이 좋지 않으므로 햇볕을 많이 받는 외장재 특히 건축용 외장재로 사용하는데 문제가 있었다. 이를 해결하고자 ABS 수지에 내후성을 보강하고 고급스러움을 더하기 위해 도금이나 도장공정을 하게 되는데 이 경우 추가 공정으로 인한 비용 증가와 함께 환경 문제가 발생되어 바람직한 해결책이 되지 못하고 있다.
따라서, 건축용 외장재로 내후성이 우수한 소재로 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴(acrylate-styrene-acrylonitrile, ASA)계 수지가 대안으로 떠올랐다. ASA계 수지는 내후성, 내약품성, 열안정성 등이 우수하여 외장용으로 주로 사용되며, 표면에 코팅이나 도장 및 도금과 같은 처리를 하지 않고 그 자체가 완제품으로 사용된다. 주로 옥외에 사용되는 전기·전자 부품, 건축용 자재, 스포츠용품, 자동차부품 등에 많이 사용되고 있으며, 주로 적용되는 제품은 위성안테나, 카약 패들, 샤시 조이너 및 프로파일, 도어패널, 자동차 라디에이터 그릴, 사이드 미러 하우징 등이 있다.
또한, ASA계 수지는 도금이나 도장공정과 같은 후공정이 생략되므로 제조비용이 절약되는 이점이 있고 환경친화적이라는 장점이 있는 반면, 충격강도가 부족하고 도장을 하지 않기 때문에 미려하지 않은 고광택을 가지므로 외관상 고급스러움이 떨어져 보이는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제2009-0095764호(2009.09.10. 공개)
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 내후성, 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 기재는 상기의 열가소성 수지 조성물로 제조되는 건축용 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지 30 내지 50 중량%; 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 중합된 SAN 수지 45 내지 65 중량%; 및 중량평균분자량이 150,000 g/mol 이상인 고밀도 폴리에틸렌 수지 3 내지 10 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 기재는 상기의 열가소성 수지 조성물로부터 제조되는 건축용 외장재를 제공한다.
본 기재에 따르면 소광제 또는 충격보강제를 사용하지 않고도 내후성, 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재를 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재를 상세하게 설명한다.
본 기재의 열가소성 수지 조성물은 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지 30 내지 50 중량%; 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 중합된 SAN 수지 45 내지 65 중량%; 및 중량평균분자량이 150,000 g/mol 이상인 고밀도 폴리에틸렌 수지 3 내지 10 중량%;를 포함하고, 이 범위 내에서 내후성, 저광택성 및 내충격성이 우수한 효과가 있다.
또 다른 예로 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지는 35 내지 45 중량%일 수 있고 (이때 상기 SAN 수지는 45 내지 62 중량%), 이 범위 내에서 내후성이 우수한 효과가 있다.
상기 ASA 수지는 아크릴레이트계 고무질 중합체 20 내지 60 중량%, 방향족 비닐 화합물 25 내지 45 중량% 및 비닐시안 화합물 5 내지 35 중량%, 또는 아크릴레이트계 고무질 중합체 30 내지 50 중량%, 방향족 비닐 화합물 30 내지 40 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 30 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 내후성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지는 일례로 평균입경이 500 내지 2,000 Å인 코어-쉘 구조의 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체(이하, 소구경 ASA 공중합체라 함)와 평균입경이 2,500 내지 6,000 Å인 코어-쉘 구조의 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체(이하, 대구경 ASA 공중합체라 함)를 혼합한 것일 수 있고, 이 경우 충격강도가 향상된 효과가 있다.
상기 ASA 수지는 일례로 소구경 ASA 공중합체 10 내지 90 중량% 및 대구경 ASA 공중합체 10 내지 90 중량%일 수 있다.
상기 소구경 ASA 공중합체는 아크릴레이트계 고무 15 내지 55 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 55 중량% 및 비닐시안 화합물 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 대구경 ASA 공중합체는 아크릴레이트계 고무 20 내지 60 중량%, 방향족 비닐 화합물 25 내지 55 중량% 및 비닐시안 화합물 5 내지 25 중량%를 포함할 수 있다.
상기 코어-쉘 구조의 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체는 아크릴레이트계 고무에 유화제, 개시제, 그라프팅제, 가교제 및 전해질을 포함하여 유화 중합으로 제조될 수 있다.
상기 아크릴레이트계 고무는 일례로 알킬 아크릴레이트 고무일 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트 고무는 일례로 메틸 아크릴레이트 고무, 에틸 아크릴레이트 고무, 부틸 아크릴레이트 고무, 헥실 아크릴레이트 고무, 옥틸 아크릴레이트 고무 및 2-에틸 헥실 아크릴레이트 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이다.
또 다른 예로 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 중합된 SAN 수지는 50 내지 60 중량% 일 수 있고(이때 상기 ASA 수지는 30 내지 47 중량%), 이 범위 내에서 충격강도가 우수한 효과가 있다.
상기 SAN 수지는 비닐시안 화합물 20 내지 40 중량% 및 방향족 비닐 화합물 60 내지 80 중량%, 또는 비닐시안 화합물 25 내지 35 중량% 및 방향족 비닐 화합물 65 내지 75 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 및 물성밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔 및 t-부틸스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.
상기 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
또 다른 예로 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 4 내지 8 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 저광택 및 충격강도가 모두 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 통상적인 HDPE인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 밀도가 0.93 내지 0.97 g/cm3, 0.95 내지 0.97 g/cm3, 또는 0.955 내지 0.965 g/cm3인 폴리에틸렌 수지일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 또 다른 예로 중량평균분자량이 150,000 내지 550,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 저광택 및 충격강도가 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 또 다른 예로 중량평균분자량이 150,000 g/mol 내지 390,000 g/mol, 또는 390,000 g/mol 초과 내지 550,000 g/mol 이하일 수 있고, 이 경우 저광택 및 충격강도가 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 일례로 중량평균분자량이 다른 2종 이상의 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합일 수 있고, 이 경우 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합은 일례로 중량평균분자량이 150,000 내지 390,000 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지와 중량평균분자량이 390,000 g/mol 초과 내지 550,000 g/mol 이하인 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합이고, 이 경우 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합은 또 다른 일례로 중량평균분자량이 350,000 내지 450,000 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지와 중량평균분자량이 450,000 g/mol 초과 내지 550,000 g/mol 이하인 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합이고, 이 경우 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 활제, 산화방지제 및 광안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 기재의 건축용 외장재는 상기의 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물로부터 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 건축용 외장재는 일례로 벽널, 또는 건축외장용 장식재일 수 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]
하기 표 1에서 사용한 화합물은 다음과 같다.
* ASA 수지: 평균입경이 3500Å이고 코어로 아크릴레이트 40중량%에 쉘로 스티렌 35중량% 및 아크릴로니트릴 25중량%가 공중합된 수지
* SAN 수지: 스티렌 75중량% 및 아크릴로니트릴 25중량%을 포함하여 중합된 수지
* HDPE 1: 밀도가 0.96 g/cm3 이고 중량평균분자량이 10만 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지
* HDPE 2: 밀도가 0.96 g/cm3 이고 중량평균분자량이 35만 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지
* HDPE 3: 밀도가 0.96 g/cm3 이고 중량평균분자량이 50만 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4
하기 표 1에 기재된 대로 각각의 성분들을 해당 함량으로 첨가하여 혼합하고, 220℃ 조건 하에서 이축압출기를 이용하여 압출한 후, 펠렛 형태로 제조하고 건조시켜 사출온도 200 ~ 250℃에서 사출기를 이용하여 열가소성 수지 조성물 시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
* 평균 입경(Å): 다이나믹 레이져 라이트 스케터링(dynamic laser light scattering)법으로 인텐시티 가우시안 분포(intensity Gaussian distribution, Nicomp 380)를 이용하여 측정하였다.
* 광택도(gloss; 60°): 광택도 측정기기(Gloss meter)로 60° 각도에서 측정하였으며 광택도 값이 클수록 표면 광택이 우수함을 의미한다.
* 충격강도(1/4"; kgf·cm/cm): ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
* 중량평균분자량(g/mol): HT-GPC(High Temperature-Gel Permeation Chromatography)로 측정하였다.
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
ASA(중량%) 40 40 40 40 40 40 40
SAN(중량%) 56 56 56 58 58 58 60
HDPE 1(중량%) 0 0 0 2 0 0 0
HDPE 2(중량%) 4 0 2 0 2 0 0
HDPE 3(중량%) 0 4 2 0 0 2 0
Gloss 48.7 44.7 45.2 75.2 70.5 68.8 87.4
충격강도
(1/4")		 23.89 25.55 24.22 15.15 17.55 18.72 11.58
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 기재의 열가소성 수지 조성물은 소광제를 사용하지 않고도 저광택 효과가 우수하였고, 충격강도가 향상된 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 고밀도 폴리에틸렌 수지의 중량평균분자량이 높을수록 저광택 및 충격강도가 향상된 효과를 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 아크릴레이트계 고무 코어에 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 그라프트 중합된 ASA 수지 30 내지 50 중량%; 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물이 중합된 SAN 수지 45 내지 65 중량%; 및 중량평균분자량이 350,000 내지 500,000 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지 4 내지 8 중량%;를 포함하되,
    광택도(gloss; 60°)가 44.7 내지 48.7이고, 충격강도 23.89 내지 25.55 kgfㆍcm/cm인 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는, 중량평균분자량이 350,000 g/mol 내지 390,000 g/mol인 고밀도 폴리에틸렌 수지와 390,000 g/mol 초과 내지 500,000 g/mol 이하인 고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합인 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ASA 수지는, 아크릴레이트계 고무질 중합체 20 내지 60 중량%, 방향족 비닐 화합물 25 내지 45 중량% 및 비닐시안 화합물 5 내지 35 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SAN 수지는, 비닐시안 화합물 20 내지 40 중량% 및 방향족 비닐 화합물 60 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 고무는, 알킬 아크릴레이트 고무인 것을 특징으로 하는 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알킬 아크릴레이트 고무는, 메틸 아크릴레이트 고무, 에틸 아크릴레이트 고무, 부틸 아크릴레이트 고무, 헥실 아크릴레이트 고무, 옥틸 아크릴레이트 고무 및 2-에틸 헥실 아크릴레이트 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 화합물은, 스티렌, α-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔 및 t-부틸스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비닐시안 화합물은, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 에타크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물은, 활제, 산화방지제 및 광안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물.
  11. 제 1항 또는 제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 외장재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 건축용 외장재는 벽널 또는 건축외장용 장식재인 것을 특징으로 하는 건축용 외장재.
KR1020150058739A 2015-04-27 2015-04-27 저광택성 및 내충격성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 건축용 외장재 KR101791736B1 (ko)

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