KR20190032770A - 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 pmma 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 I) ABS 수지로 이루어진 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에, 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층;을 함유하는 무광 2층 시트에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트는 간단한 공압출 공정으로 양산이 가능하며, 기계적 물성 및 내후성이 우수하면서 표면이 거칠지 않고 무광 특성이 양호하므로 실내외 건축 내장재 또는 가구 등에 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

Description

표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트{Non-glossy two-layer sheet comprising embossed PMMA skin layer}

본 발명은 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 I) ABS 수지로 이루어진 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에, 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층;을 함유하는 무광 2층 시트에 관한 것이다.

플라스틱 소재를 기본으로 하는 수지 제품은 현대인의 일상 중 여러 분야에 사용되고 있다. 그 사용 분야에 따라 수지 제품에 요구되는 특성 또는 물성도 다양한바, 목재(MDF, medium density fiberboard)의 라미네이트용, 주방가구를 비롯한 각종 가구장, 실내외 마감재, 데코레이션 시트, 또는 욕조 등은 내충격성, 내후성 및 내스크래치성과 같은 기계적 물성 이외로 이들 제품의 가치를 돋보이게 하고자 다양한 수지 소재 및 첨가제 등을 이용하여 단일층 또는 2층 이상의 복층 구조로 생산되고 있다.

이와 관련하여, 본 특허출원의 출원인은 이미 ABS 수지(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체)로 이루어진 코어층, 및 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)와 SAN 수지(스티렌-아크릴로니트릴 공중합체)의 블렌드를 함유하는 스킨층을 포함하는 압출 수지를 제조하여 이를 특허로 등록하고, 기계적 물성 및 광택이 우수한 수지 제품을 생산한바 있다. 그러나 이러한 수지 제품은 표면 광택도가 너무 높아 외관상 고급스러움을 추구하는 소비자의 입장에서 볼 때 실내외 건축 내장재 및 가구용으로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 무광 수지 제품으로서 무광 ASA 수지(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 공중합체) 스킨층 및 ABS 수지 기재층으로 이루어진 2층 시트(ASA+ABS), 또는 ABS 수지 시트에 PMMA 무광 필름을 라미네이팅 합지한 시트(무광 PMMA 필름/ABS)가 개발되었으나, 상기 ASA+ABS 2층 시트는 표면의 무광도가 미흡하고 표면이 매우 거칠며, PMMA 대비 내후성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 상기 무광 PMMA 필름/ABS 시트는 라미네이팅 공정을 수행함에 따른 공정상의 번거로움과 생산원가의 상승이라는 단점이 있다.

그러므로 본 발명자는 기본적으로 기계적 물성 및 내후성이 우수하면서 표면이 거칠지 않아 외관상 고급스러움을 추구하는 소비자의 입장에서 볼 때 실내외 건축 내장재 및 가구용으로 적합한 무광 수지 시트에 관한 연구를 거듭한 결과, ABS 수지를 기재층으로 하면서, 내후성이 다소 취약한(황변현상 발생) ABS 수지의 단점을 보완하기 위하여 PMMA 수지의 스킨층을 구성하되, PMMA 수지의 스킨층 표면에 엠보싱 패턴을 형성하면, 무광 특성을 만족할만한 수준으로 조절할 수 있음과 아울러 표면의 거칠기가 현저하게 감소함을 발견하고, 종래 PMMA 무광 필름을 라미네이팅하는 복잡한 공정을 수행하지 않는 간단한 공압출 공정으로 2층 구조의 수지 시트를 양산할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.

특허문헌 1. 한국등록특허공보 제10-0875272호

특허문헌 2. 한국공개특허공보 제10-2017-0079231호

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 공압출 공정에 의하여 기계적 물성 및 내후성이 우수하면서 표면이 거칠지 않고 무광 특성이 양호한 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 I) ABS 수지로 이루어진 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에, 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층;을 함유하는 무광 2층 시트를 제공한다.

상기 ABS 수지는 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5 ㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 엠보싱 패턴은 그 크기가 0.1~2.0 ㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 PMMA 수지의 스킨층은 소광제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소광제는 PMMA 비드, 실리콘 비드, 바륨, 마이카, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.

상기 PMMA 수지의 스킨층은 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 5~15%인 것을 특징으로 한다.

상기 무광 2층 시트는 실내외 건축 내장재용인 것을 특징으로 한다.

상기 무광 2층 시트는 가구용인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 제조된 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트는 간단한 공압출 공정으로 양산이 가능하며, 기계적 물성 및 내후성이 우수하면서 표면이 거칠지 않고 무광 특성이 양호하므로 실내외 건축 내장재 또는 가구 등에 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 2에 따라 PMMA 수지의 스킨층에 소광제를 더욱 포함하는 경우로서 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트 구성도.

이하에서는 본 발명에 따른 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 I) ABS 수지로 이루어진 기재층; 및 II) 상기 기재층 위에, 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층;을 함유하는 무광 2층 시트를 제공한다.

도 1의 구성도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 2층 구조의 수지 시트(100)의 기재층(10)을 구성하는 고분자 소재로서는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지를 사용한다. ABS 수지는 아크릴로니트릴의 내약품성, 부타디엔의 내충격성 및 스티렌의 우수한 가공성을 보유한 공중합체로서 가구 또는 욕조 등의 소재로 많이 사용되고 있다.

상기 ABS 수지는 부타디엔 고무 중합체에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되어 있는 공중합체의 구조를 갖는 것으로서, 공중합체의 용도를 고려하여 공중합체를 제조할 때 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌 단량체의 비율을 적절하게 조절할 수 있으나, 본 발명에서는 ABS 수지로서 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용한다.

상기 ABS 수지를 구성하는 아크릴로니트릴 단량체의 함량이 15 중량% 미만이면 내약품성이 저하될 수 있고, 35 중량%를 초과하면 성형과정에서 열변색이 발생할 수 있다. 또한, 부타디엔 고무의 함량이 5 중량% 미만이면 충격강도가 떨어지고, 30 중량%를 초과하면 열안정성이 저하될 수 있다. 아울러 스티렌 단량체의 함량이 40 중량% 미만이면 가공성이 떨어지며, 60 중량%를 초과하면 내약품성이 저하되는 단점이 있다.

아울러 상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5 ㎛인 것이 바람직한바, 부타디엔 고무의 평균 입경이 0.05 ㎛ 미만이면 내충격성이 떨어질 수 있고, 0.5 ㎛를 초과하면 부타디엔 고무 중합체 사슬에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되는 정도가 낮아져 공중합체의 분자량이 감소할 수 있다.

일반적으로 ABS 수지는 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등이 우수하여 가전제품이나 사무자동화기기 및 일반 잡화용으로 많이 사용되고 있으나, 공기 중의 산소나 오존, 자외선 등과 접촉하면 변색이나(황변현상) 물성의 저하가 발생하는 단점이 있어 내후성이 요구되는 제품에 사용하기에는 한계가 있다. 종래 이러한 문제를 해결하기 위하여 성형물 표면에 내후성이 우수한 도료를 도장하거나 광안정제와 같은 첨가제를 배합하는 방법이 있었으나, 이는 장기적인 내후 안정성의 한계 및 2차 가공에 따른 비용 증가요인이 되기 때문에 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명에서는 일반 ABS 수지 수준의 각종 물리적 특성을 지니면서 우수한 내후성을 갖고, 장기적으로 안정된 물성을 확보할 수 있는 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 수지를 사용하여, 복잡한 공정 없이 공압출성형에 의한 간단한 공정으로 ABS 수지의 기재층 위에 PMMA 수지의 스킨층이 적층된 2층 구조의 시트를 제조함으로써 ABS 수지 시트를 사용할 때 발생하는 황변현상 등의 단점을 해결 하였다.

아울러 본 발명의 핵심적인 기술적 특징으로서 상기 PMMA 수지의 스킨층의 표면에 엠보싱 패턴을 형성함으로써 무광 특성을 만족할만한 수준으로 조절하면서 표면의 거칠기를 현저하게 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 엠보싱 패턴은 그 크기가 0.1~2.0 ㎛인 것이 무광 특성과 표면 거칠기의 트레이드-오프 관계를 해결할 수 있어 더욱 바람직하다.

또한, 상기 PMMA 수지의 스킨층은 소광제를 더욱 포함할 수도 있는바, PMMA 수지에 소광제가 배합됨으로써 PMMA 수지 고유의 광택을 감소시킨다. 이때, 소광제로서는 PMMA 비드, 실리콘 비드, 바륨, 마이카, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있는바, PMMA 비드를 단독으로 사용하여도 좋고, 생산원가를 고려하면 PMMA 비드에 바륨을 소량 혼합하는 것도 바람직하다. 상기 PMMA 수지의 스킨층에 소광제를 더욱 포함하는 경우에는, PMMA 수지 85~97 중량% 및 소광제 3~15 중량%를 포함하는 것이 더욱 바람직한바, PMMA 수지 내 소광제의 함량이 3 중량% 미만이면 광택의 저하가 미미하고, 15 중량%를 초과하면 가공성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 상기 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층(20)은 ABS 기재층(10) 위에 적층하여 결함 없는 스킨층을 형성함으로써 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 3~15%인 것이 성형가공성, 내약품성, 내충격성 등의 물성을 만족시키고, 특히 무광 특성 및 표면 거칠기를 조화시킬 수 있어 바람직하다.

본 발명의 상기 수지 시트(100)는 공압출성형에 의하여 스킨층(20) 및 기재층(10)으로 이루어진 2층 구조의 시트상으로 제조하되, 기재층(10)의 소재인 ABS 수지 및 스킨층(20)의 소재인 PMMA 수지는 펠렛 형태의 원료를 사용한다. 각 수지의 용융온도 이상으로 유지되는 2중 공압출기로 각 층의 성분을 피드 블럭으로 공급하여 ABS 수지의 기재층(10)/PMMA 수지의 스킨층(20)으로 적층한다. 이렇게 적층된 수지층을 다이에서 시트상으로 가공하여 2층 구조의 시트(100)를 제조하는 과정에서 카렌다 롤 등에 의해서 PMMA 수지의 스킨층(20) 표면에 엠보싱을 형성한다.

또한, 본 발명에서 제조되는 수지 시트(100)의 두께는 2중 공압출기로부터 피드 블럭에 유입되는 각 수지의 압출량을 정확하게 조절함으로써 균일한 두께를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트는 상술한 바와 같은 간단한 공정으로 제조할 수 있어, 실내외 건축 내장재 또는 가구용 수지 제품을 양산하는데 응용이 가능하다.

이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

(실시예 1)

ABS 수지 펠렛 및 PMMA 수지 펠렛을 각각 준비하였다. 상기 펠렛들을 온도가 각각 260℃ 및 250℃로 다르게 설정된 2중 공압출기를 통해 피드 블럭에 투입하여 스킨층/기재층으로 적층하였다. 상기 적층된 수지를 다이에 보내고 시트상으로 가공하여 2층 구조의 수지 시트를 얻었고, 카렌다 롤에 의해 상기 스킨층의 표면에 엠보싱 패턴(0.8 ㎛ 크기)을 형성하였으며, 이때 스킨층의 두께는 0.1 mm로 조절하여 최종적으로 1 mm 두께의 수지 시트를 제조하였다.

(실시예 2)

상기 실시예 1의 PMMA 수지 펠렛에 소광제로서 PMMA 비드 및 바륨을 포함하는 펠렛(PMMA 수지 91.6 중량%, PMMA 비드 8 중량% 및 바륨 0.4 중량%로 이루어진 펠렛)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 2층 구조의 수지 시트를 제조하였다.

(비교예)

상기 실시예 1과 동일하게 2층 구조의 수지 시트를 제조하되, 카렌다 롤에 의해 스킨층의 표면에 엠보싱 패턴을 형성하는 공정은 수행하지 않았다.

(시험예)

상기 실시예 1, 2 및 비교예로부터 제조된 2층 구조의 수지 시트의 기계적 물성, 표면 광택도 및 표면 거칠기를 아래 방법에 의하여 측정하였다.

(1) 내후성은 인공촉진내후성시험 기준에 의한 자외선시험법에 따라 측정하였고, 200시간 경과 후 색차(△E)를 비교하였다.

(2) 내충격성은 ASTM D256 방법에 따라 Izod 충격강도를 측정하였다.

(3) 내스크래치성은 공지의 연필경도 측정법을 사용하였다.

(4) 표면 광택도는 JIS K7105 방법에 준하여 60°의 경사면 광택도를 광택계로 측정하였다.

(5) 표면 거칠기는 KS 규격 B0161 방법에 따라 시트 표면의 거칠기를 측정하였다.

샘플	내후성 (△E)	내충격성 (kg.cm/cm)	내스크래치성	표면광택도 (%)	표면거칠기(Ra) (㎛)
실시예 1	0.5	13.5	4H	9	0.8
실시예 2	0.5	13.4	4H	5	0.9
비교예	0.6	13.6	2H	90	0.01

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2로부터 제조된 2층 구조의 수지 시트는 비교예에 비하여 내후성, 내충격성 등의 기계적 물성이 동등하거나, 내스크래치성은 훨씬 우수함을 알 수 있다. 특히, 표면 광택도가 크게 감소하여 무광 특성을 나타냄을 확인할 수 있으며, 표면 광택도와 표면 거칠기의 트레이드-오프 관계도 획기적으로 개선되었다. 또한, PMMA 스킨층에 소광제를 더욱 포함하는 실시예 2의 경우에는 소광제가 포함되지 않은 실시예 1에 비하여 표면 거칠기의 큰 변화 없이 표면 광택도가 더 줄어들었음을 알 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 스킨층을 함유하는 무광 2층 시트는 간단한 공압출 공정으로 양산이 가능하며, 기계적 물성 및 내후성이 우수하면서 표면이 거칠지 않고 무광 특성이 양호하므로 실내외 건축 내장재 또는 가구 등에 적용되어 제품의 가치를 높일 수 있다.

100. 2층 구조의 수지 시트
10. 기재층
20. 스킨층
30. 소광제

Claims (9)

1. I) ABS 수지로 이루어진 기재층; 및
   II) 상기 기재층 위에, 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 PMMA 수지의 스킨층;을 함유하는 무광 2층 시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 ABS 수지는 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
3. 제2항에 있어서, 상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
4. 제1항에 있어서, 상기 엠보싱 패턴은 그 크기가 0.1~2.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
5. 제1항에 있어서, 상기 PMMA 수지의 스킨층은 소광제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
6. 제5항에 있어서, 상기 소광제는 PMMA 비드, 실리콘 비드, 바륨, 마이카, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
7. 제1항에 있어서, 상기 PMMA 수지의 스킨층은 그 두께가 수지 시트 전체 두께의 5~15%인 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 무광 2층 시트는 실내외 건축 내장재용인 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 무광 2층 시트는 가구용인 것을 특징으로 하는 무광 2층 시트.

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