KR20230124177A - 열가소성 수지 조성물 및 성형품 - Google Patents

열가소성 수지 조성물 및 성형품 Download PDF

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KR20230124177A
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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 특히 종래의 투명 ABS 소재 대비 내충격성, 내열성, 강도의 물성 밸런스가 크게 개선될 뿐 아니라 투명성, 가공성 및 연질 특성이 우수한 인조 손톱을 제공하는 효과가 있다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED PRODUCT}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 투명 공중합체와 비투명 충격보강제를 소정의 함량으로 배합하여 투명성과 열안정성, 광안정성, 변색 방지, 강성 및 유연성간 밸런스를 구현하면서 우수한 사출성 또한 구현하여 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
최근 미용에 대한 관심이 증가함에 따라 각종 미용 기술이 개발되고 있으며, 특히 네일 아트(nail art)라 불리는 인조 손톱을 활용한 기술이 널리 보급되어 이용되고 있다.
인조 손톱은 단순히 여성의 아름다움 또는 깨끗한 이미지, 나아가 에티켓의 표현으로 사용되는 것이 일반적이었으나, 사용자가 확산되면서 젊은 연령층을 대상으로 한 독자적인 시장이 형성되었으며, 결과적으로 다양하고, 입체감과 생동감이 있는 효과를 줄 수 있는 인조 손톱에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
일반적으로 인조 손톱은 손톱 형상으로 사출 성형이 가능한 성형 재료인 경우 소재에 제한은 없으나, 통상적으로 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지)가 포함된 재료가 사용되고 있다.
또한, 사출 성형시 인조 손톱에 균열이 일어나거나 구멍이 발생하는 것을 방지하고 투명 또는 온화한 느낌과 같은 심미감을 주기 위해 내충격성 및 내열성이 일반 ABS 대비 향상된 투명 ABS을 사용한다.
그러나 딱딱한 재료는 사용자가 부착하여 사용시 떨어져나갈 수 있고, 너무 말랑한 재료는 부착 시점 또는 이후 사용 시점에 지속적으로 손톱에 가해지는 외부의 충격으로 쉽게 구부러지는 현상이 발생한다.
따라서 인조 손톱용 소재는 일정 이상의 내충격성과 내열성, 그리고 강도의 물성간 밸런스를 필요로 한다.
한국 공개특허 2008-0024615호
본 발명의 목적은 투명 공중합체와 비투명 충격보강제를 적정 배합하여 인조 손톱에 요구되는 물성들인 투명성과 열안정성, 광안정성, 변색 방지, 강성 및 유연성간 밸런스를 구현하면서 인조 손톱 성형에 적합한 사출성 또한 구현하여 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 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
평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제1 공중합체;
알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및
평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및
가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하고,
상기 베이스 수지는 상기 제1 공중합체, 상기 제2 공중합체, 상기 제3 공중합체를 1: 0.4~0.6 : 0.6~0.8의 중량비로 포함하며,
상기 제3 공중합체와 상기 제2 공중합체의 함량 차이(제3 공중합체-제2 공중합체)는 1 내지 6.4 중량% 범위 내인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
상기 제1 공중합체는 굴절률이 1.53 내지 1.55이고, 상기 제2 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 크고, 상기 제3 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 작을 수 있다.
상기 제2 공중합체는 굴절률이 1.56 내지 1.58이고, 상기 제3 공중합체는 굴절률이 1.49 내지 1.51일 수 있다.
상기 첨가제는 상기 열가소성 수지 조성물을 구성하는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 8.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가소제는 굴절률이 1.45 내지 1.6일 수 있다.
상기 가소제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 8 중량부로 포함될 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제를 포함할 수 있다.
상기 광흡수제와 광안정제는 벤조트리아졸계 광흡수제와 아민계 광안정제를 포함할 수 있다.
상기 제1 공중합체와 제2 공중합체는 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있다.
상기 제2 공중합체와 제3 공중합체는 굴절률의 차이가 0.02 이상일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 의거한 유동지수(230 ℃, 10kg)가 3 내지 10 g/10min일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 표준측정 ISO 75에 의거한 1.80 MPa 하에 측정한 열변형 온도가 60 ℃ 이상일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여 측정한 굴곡 탄성률이 8000 내지 9000 kgf/cm2일 수 있다.
또한, 본 발명은
평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 그라프트 중합한 제1 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및 가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 용융 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하며,
상기 베이스 수지는 상기 제1 공중합체, 상기 제2 공중합체, 상기 제3 공중합체를 1: 0.4~0.6 : 0.6~0.8의 중량비로 포함하고, 상기 제3 공중합체와 상기 제2 공중합체의 함량 차이(제3 공중합체-제2 공중합체)는 1 내지 6.4 중량% 범위 내이며,
표준측정 ISO 75에 의거한 1.80 MPa 하에 측정한 열변형 온도가 60 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 고강성 고하중 내열 인조 손톱일 수 있다.
본 발명에 따르면, 인조 손톱에 요구되는 물성들인 투명성과 열안정성, 광안정성, 변색 방지, 강성 및 유연성간 밸런스를 구현하면서 인조 손톱 성형에 적합한 사출성 또한 구현하여, 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는 효과가 있다.
따라서 종래의 투명 ABS 소재 대비 내충격성, 내열성, 강도의 물성 밸런스가 크게 개선될 뿐 아니라 투명성, 가공성 및 연질 특성이 우수한 성형품, 특히 인조 손톱을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 후술하는 실시예에서 제조된 인조 손톱 사출품을 나타내는 사진이다.
도 2는 후술하는 실시예에서 제조된 인조 손톱 사출품의 투명성을 나타내는 사진으로 윗줄은 실시예 1 내지 4의 성형품, 중간줄은 비교예 1 내지 4의 성형품, 아랫줄은 비교예 5 내지 8의 성형품의 사진에 해당한다.
이하 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 보다 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 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은, 투명 공중합체와 비투명 충격보강제를 적정 배합하여 인조 손톱에 요구되는 물성들을 효율적으로 제공하는 결과를 확인하였으며, 나아가 소정의 가소제, 산화방지제, 광흡수제를 비롯한 첨가제를 필요에 따라 선택적으로 포함시킬 수 있으며, 이 경우에 종래의 투명 공중합체 소재 대비 내충격성, 내열성, 강도의 물성 밸런스가 크게 개선되어 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합한 이점이 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 의미한다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 그라프트 중합한 제1 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및 가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이러한 경우에 종래의 투명 ABS 소재 대비 내충격성, 내열성, 강도의 물성 밸런스가 크게 개선될 뿐 아니라 투명성, 가공성 및 연질 특성이 우수한 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합한 것을 확인하고, 이를 토대로 연구에 더욱 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서, 디엔계 고무질 중합체의 평균입경은 동적 광산란(dynamic light scattering)법을 이용하여 측정할 수 있고, 상세하게는 Nicomp 380 장비(제품명, 제조사: PSS)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 명세서에서, 평균입경은 동적 광산란법에 의해 측정되는 입도분포에 있어서의 산술 평균입경, 즉 산란강도 평균입경을 의미할 수 있다.
본 발명에서 점도는 하기 조건에서 브룩필드(Brookfield)를 이용하여 측정할 수 있다.
스핀들(spindle) 종류 - Cone type (CPA-52Z), cone angle = 3°, cone radius = 1.2 cm, 갭(gap): 13 ㎛ 이하, 측정 전단 속도(shear rate): 10 내지 20/sec, 측정온도: 25 ℃
본 발명에서 굴절률은 물질의 절대 굴절률을 의미하는 것으로, 굴절률은 자유 공간에서의 전자기 복사선 속도 대 물질 내에서의 복사선의 속도 비로서 인식될 수 있다. 이때 복사선은 파장이 450 nm 내지 680 nm의 가시광선일 수 있고, 구체적으로는 파장이 589.3 nm의 가시광선일 수 있다. 굴절률은 공지된 방법, 즉 아베 굴절계(Abbe Refractometer)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 그라프트율은 제1 공중합체 분말 1 g을 아세톤 50 g에 24 시간 동안 교반하면서 녹인 후, 원심분리기(상품명: SUPRA 30 K, 제조사: Hanil Science Industrial)에 투입하고 16,000 rpm, -10 ℃ 조건 하에서 4 시간 동안 원심 분리하여 상등액과 침전물을 분리하고, 침전물을 50 ℃의 열풍 건조기로 12 시간 건조한 후, 수득된 건조물의 중량을 측정하고, 하기 수학식 1에 의거하여 계산할 수 있다:
[수학식 1]
그라프트율(%) = {(그라프트된 단량체의 공중합물의 중량 1) ) / (디엔계 고무질 중합체의 중량 2) )}Х100
1) 그라프트된 단량체의 공중합물의 중량 = (건조물의 중량) - (디엔계 고무질 중합체의 중량)
2) 디엔계 고무질 중합체의 중량 = 이론상 투입된 디엔계 고무질 중합체의 중량(고형분 기준) 또는 제1 공중합체를 적외선 분광법으로 분석하여 측정한 디엔계 고무질 중합체의 중량
본 발명에서 제1 공중합체의 쉘의 중량평균분자량은 그라프트율 측정방법에서 기재된 상등액을 건조한 건조물을 테트라하이드로퓨란(THF) 용액에 녹인 후, 1 ㎛ 필터를 통해 걸러낸 뒤, 겔 투과 크로마토그래피를 통해 표준 PS(Standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다.
본 발명에서 제2 공중합체의 중량평균분자량은 용액으로 테트라하이드로퓨란(THF)을 이용하고, 겔 투과 크로마 토그래피(GPC, waters breeze)를 이용하여 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다.
본 발명에서 투명성은 ASTM D1003에 의거하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 굴곡강도 및 굴곡탄성율은 ASTM D790에 의거하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 알킬기의 탄소수가 C1 내지 C12의 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체일 수 있다. 상기 C1 내지 C12의 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트 및 라우릴 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이중 메틸 메타크릴레이트가 바람직하다.
본 발명에서 방향족 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌, α-에틸 스티렌 및 p-메틸 스티렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이중 스티렌이 바람직하다.
본 발명에서 비닐시안계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 아크릴로니트릴이 바람직하다.
이하, 본 기재의 열가소성 수지 조성물을 구성하는 각 성분을 자세히 살펴보면 다음과 같다.
베이스 수지
본 발명에서 베이스 수지는 (1) 제1 공중합체, (2) 제2 공중합체 및 (3) 제3 공중합체를 포함한다.
(1)제1 공중합체
제1 공중합체는 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 공중합체이다.
상기 디엔계 고무질 중합체는 평균입경이 250 내지 400 nm이고, 바람직하게는 250 내지 350 ㎚일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물 내에 제1 공중합체가 과량으로 포함되어도, 우수한 투명성을 구현할 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 현저하게 저하될 수 있고, 상술한 범위를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성이 저하될 수 있다.
상기 디엔계 고무질 중합체는 공액 디엔계 단량체를 가교 반응시켜 제조한 합성고무일 수 있다.
상기 공액 디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 피페릴렌, 디사이클로펜타디엔, 에틸리덴 노보넨 및 비닐 노보넨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 중 1,3-부타디엔이 바람직하다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 제1 공중합체에 우수한 투명성을 부여해줄 수 있다. 상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체로 구성된 제1 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 72 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제1 공중합체의 투명성이 보다 개선될 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체는 제1 공중합체에 우수한 가공성을 부여해줄 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체로 구성된 제1 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 72 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제1 공중합체의 가공성이 보다 개선될 수 있다.
상기 비닐시안계 단량체는 제1 공중합체의 중합 안정성을 개선시키고, 내화학성을 개선시킬 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 제1 단량체의 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 비닐시안계 단량체는 상기 제1 단량체의 총 중량에 대하여, 7 중량% 이하, 또는 0 중량% 초과 내지 7 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 비닐시안계 단량체로 인한 황색 발현을 최소화하면서, 제1 공중합체의 내화학성을 개선시킬 수 있다.
상기 디엔계 고무질 중합체와 상기 제1 단량체 중량비는 40:60 내지 60:40 또는 45:55 내지 55:45일 수 있고, 이 중 45:55 내지 55:45인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제1 공중합체의 투명성 및 색상이 개선될 수 있다.
상기 제1 공중합체는 그라프트율이 45 내지 65 %, 또는 50 내지 60 %일 수 있고, 이 중 50 내지 60 %가 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성이 보다 개선될 수 있고, 제2 공중합체, 제3 공중합체와의 상용성도 개선될 수 있다.
한편, 상기 제1 공중합체의 투명성은 디엔계 고무질 중합체의 굴절률과 제1 단량체의 공중합물인 쉘의 굴절률의 차이에 의해서 결정될 수 있다. 즉, 상기 제1 공중합체가 우수한 투명성을 구현하기 위해서는, 상기 디엔계 고무질 중합체의 굴절률과 쉘의 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있으며, 굴절률의 차이가 없는 것이 바람직하다.
또한, 열가소성 수지 조성물이 우수한 투명성을 구현하기 위하여, 상기 제1 공중합체 및 제2 공중합체는 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있으며, 굴절률의 차이가 없는 것이 바람직하다.
상기 제1 공중합체는 굴절률이 1.53 내지 1.55, 또는 1.535 내지 1.545일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 후술할 제2 공중합체와의 시너지 작용으로 열가소성 수지 조성물의 투명성을 보다 개선시킬 수 있다.
(2)제2 공중합체
제2 공중합체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 공중합체이다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 제2 공중합체에 우수한 투명성을 부여해줄 수 있다. 상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체로 구성된 제2 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 72 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제2 공중합체의 투명성이 보다 개선될 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체는 제2 공중합체에 우수한 가공성을 부여해줄 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체로 구성된 제2 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 72 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제2 공중합체의 가공성이 보다 개선될 수 있다.
상기 비닐시안계 단량체는 제2 공중합체의 중합 안정성을 개선시키고, 내화학성을 개선시킬 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 제2 단량체의 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 비닐시안계 단량체는 상기 제2 단량체의 총 중량에 대하여, 7 중량% 이하, 1 중량% 초과 내지 7 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 비닐시안계 단량체로 인한 황색 발현을 최소화하면서, 제2 공중합체의 내화학성을 개선시킬 수 있다.
한편, 상기 제2 공중합체의 투명성은 상기 제1 공중합체의 굴절률과 제2 공중합체의 굴절률의 차이에 의해서 결정될 수 있다.
즉, 상기 제2 공중합체가 우수한 투명성을 구현하기 위해서는, 상기 제1 공중합체의 굴절률과 제2 공중합체의 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있으며, 굴절률의 차이가 없는 것이 바람직하다.
상기 제2 공중합체는 굴절률이 1.56 내지 1.58, 또는 1.565 내지 1.575일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 전술한 제1 공중합체의 시너지 작용으로 열가소성 수지 조성물의 투명성을 보다 개선시킬 수 있다.
(3) 제3 공중합체
제3 공중합체는 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합한 공중합체이다.
상기 디엔계 고무질 중합체는 평균입경이 220 내지 400 nm이고, 바람직하게는 250 내지 350 ㎚일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물 내에 제3 공중합체가 과량으로 포함되어도, 우수한 투명성과 가공성을 구현할 수 있다. 상술한 범위 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 가공성이 현저하게 저하될 수 있고, 상술한 범위를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성이 저하될 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체는 각각 앞서 제1 공중합체, 또는 제2 공중합체에서 사용한 것과 동일한 종류를 사용할 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체는 상기 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 및 방향족 비닐계 단량체로 구성된 상기 제3 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 87 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제3 공중합체의 투명성이 보다 개선될 수 있고, 상기 제1 공중합체 및 제2 공중합체와의 상용성이 보다 개선될 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체는 제3 공중합체에 우수한 가공성을 부여해줄 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 제3 단량체의 총 중량에 대하여, 64 내지 75 중량% 또는 68 내지 72 중량%로 포함될 수 있고, 이 중 68 내지 87 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제3 공중합체의 가공성이 보다 개선될 수 있고, 상기 제1 공중합체 및 제2 공중합체와의 상용성이 보다 개선될 수 있다.
비닐시안계 단량체가 더 포함될 경우 제3 공중합체에 우수한 사출성과 내충격성을 부여해줄 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 제3 단량체의 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함될 수 있다.
상기 제3 공중합체는 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 및 방향족 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 현탁 중합 또는 괴상 중합하여 제조할 수 있고, 이 중 고순도로 공중합체를 제조할 수 있는 괴상 중합으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 디엔계 고무질 중합체와 상기 제3 단량체 중량비는 40:60 내지 60:40 또는 45:55 내지 55:45일 수 있고, 이 중 45:55 내지 55:45인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 제3 공중합체의 투명성 및 색상이 개선될 수 있다.
상기 제3 공중합체는 그라프트율이 45 내지 65 %, 또는 50 내지 60 %일 수 있고, 이 중 50 내지 60 %가 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성이 보다 개선될 수 있고, 제2 공중합체, 제3 공중합체와의 상용성도 개선될 수 있다.
한편, 상기 제3 공중합체의 투명성은 디엔계 고무질 중합체의 굴절률과, 제3 단량체의 공중합물인 쉘의 굴절률의 차이에 의해서 결정될 수 있다. 즉, 상기 제3 공중합체가 우수한 투명성을 구현하기 위해서는, 상기 디엔계 고무질 중합체의 굴절률과 쉘의 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있으며, 굴절률의 차이가 없는 것이 바람직하다.
또한, 열가소성 수지 조성물이 우수한 내충격성, 내열성 및 강성을 구현하기 위하여, 상기 제3 공중합체 및 제2 공중합체는 굴절률의 차이가 0.01 이하일 수 있으며, 굴절률의 차이가 없는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 공중합체는 굴절률이 1.53 내지 1.55인 경우에, 상기 제2 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 크고, 상기 제3 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 작은 것이 기계적 물성, 내열 특성과 투명성을 동시에 제공하기에 바람직하다.
상기 제2 공중합체는 일례로 굴절률이 1.56 내지 1.58이고, 상기 제3 공중합체는 일례로 굴절률이 1.49 내지 1.51일 수 있다.
상기 제3 공중합체는 굴절률이 1.51 내지 1.549, 또는 1.55 내지 1.545일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 후술할 제2 공중합체와의 시너지 작용으로 열가소성 수지 조성물의 투명성을 보다 개선시킬 수 있다.
상기 베이스 수지는 상기 제1 공중합체, 제2 공중합체 그리고 제3 공중합체를 1: 0.4 내지 0.6 : 0.6 내지 0.8의 중량비로 포함하고, 바람직하게는 1: 0.52 내지 0.62 : 0.64 내지 0.75의 중량비로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물 내에서 디엔계 고무질 중합체의 함량이 증가하여 연질 특성이 개선된다. 이에 따라 열가소성 수지 조성물로 제조된 인조 손톱은 천연 손톱에 붙어있는 상태에서 원래의 상태로 돌아가려는 힘이 약해 착용감이 개선될 수 있다. 하지만 상술한 범위 미만으로 포함되면, 굴곡강도 및 굴곡탄성율이 지나치게 높아져 연질 특성이 개선되지 않고, 열가소성 수지 조성물로 제조된 인조 손톱은 착용감이 저하될 수 있다. 반대로 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 가공성 및 투명성이 저하될 수 있다.
상기 제3 공중합체와 상기 제2 공중합체의 함량 차이(제3 공중합체-제2 공중합체)는 1 내지 6.4 중량% 범위 내이고, 바람직하게는 1.5 내지 5.5 중량% 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 1.8 내지 5.5 중량% 범위 내일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물 내에서 제3 공중합체와 제2 공중합체의 함량 차이가 크지 않아 굴곡 특성, 그리고 내열 특성이 현저하게 우수해질 수 있다. 하지만 상술한 범위 미만으로 포함되면, 가공성 및 투명성이 저하될 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 굴곡강도 및 굴곡탄성율이 낮아져 가공 특성이 개선되지 않고, 열가소성 수지 조성물로 제조된 인조 손톱은 착용감이 저하될 수 있다.
2) 첨가제
첨가제는 열가소성 수지 조성물의 투명성을 유지하면서도, 가공성과 연질 특성을 향상시키기 위한 것으로, 점도가 1,500 내지 5,000 csp, 2,000 내지 4,000 cps, 또는 2,000 내지 3,500 cps인 것일 수 있다. 상기 점도는 가소제를 포함시켜 달성할 수 있다.
상기 가소제는 점도가 2,000 내지 4,000 cps인 것이 바람직하고, 2,000 내지 3,500 cps인 것이 보다 바람직할 수 있다. 가소제의 점도가 상술한 범위를 만족하면, 우수한 내이행성, 가공성 및 투명성을 구현하는 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
상기 가소제는 굴절률이 1.45 이상, 1.45 내지 1.6 또는 1.45 내지 1.52일 수 있고, 이중 1.45 내지 1.52이 바람직하다. 가소제의 굴절률이 상술한 조건을 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성이 보다 우수해질 수 있다.
또한, 이러한 열가소성 수지 조성물로 제조된 인조 손톱은 투명성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 색상을 구현할 수 있다. 상기 가소제는 환경적인 문제를 야기하는 프탈레이트계 가소제가 아닌 고분자 가소제인 것이 바람직하고, 아크릴계 가소제인 것이 보다 바람직하다.
상기 아크릴계 가소제는 저분자량 아크릴계 가소제인 것이 바람직하다. 여기서 저분자량이란 달리 특정하지 않는 한, 수평균 분자량이 2,000 g/mol 이하, 또는 1,200 내지 2,000 g/mol 범위 내를 지칭한다.
상기 가소제는 시판되는 물질 중에 굴절률이 1.40 내지 1.50, 바람직하게는 1.43 내지 1.47 범위 내인 폴리알킬아크릴레이트, 보다 바람직하게는 폴리부틸아크릴레이트, 보다 구체적인 예로는 BASF사의 상품명 JONCRYL ADP-1200, 또는 컴베이스사의 상품명 CBO-1201 등을 이용할 수 있다.
상기 가소제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 8 중량부, 2 내지 7 중량부, 또는 2 내지 6.5 중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 투명성 및 가공성을 보다 개선시킬 수 있고, 가소제의 이행현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물에는 일례로 산화방지제, 활제, 광흡수제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 일례로 페놀계 산화방지제, 인계 산화방지제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 이 경우 압출 공정시 열에 의한 산화를 방지하며 성형품의 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제를 1: 0.5 내지 1.5의 중량비, 또는 1: 0.8 내지 1.2의 중량비로 포함할 수 있고, 이 경우 압출 공정시 열에 의한 산화를 방지하며, 성형품의 기계적 물성이 탁월하다.
상기 산화방지제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부, 0.1 내지 2 중량부, 또는 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 산화를 효과적으로 방지하며 성형품의 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
본 발명에 따른 활제는 갈탄 유래 광물성 왁스 또는 올레핀계 왁스일 수 있고, 상기 열가소성 수지 조성물에 우수한 이형성 및 사출성을 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 올레핀계 왁스는 용융점도가 낮은 중합체로 미끄럼성과 가소성을 갖는 유질상의 고체일 수 있고, 일례로 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 본 발명의 정의를 따르는 한 시판되는 제품을 사용할 수 있다.
상기 광물성 왁스는 융점과 경도가 높아 열 안정성이 있고 OP 및 E 등급에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 본 발명의 정의에 따르는 한 시판되는 제품을 사용할 수 있다.
상기 활제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부, 0.1 내지 2 중량부, 또는 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 이형성 및 사출성을 효과적으로 제공하여 가공성이 특히 우수한 효과가 있다.
상기 광흡수제는 일례로 벤조트리아졸계 광흡수제일 수 있고, 광안정제는 일례로 아민계 광안정제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 이들 모두를 포함하는 경우에, UV에 의한 광 흡수성과 함께 광 안정성을 제공하는 효과가 있다.
상기 광흡수제와 광안정제의 혼합물을 사용하는 경우에 벤조트리아졸계 광흡수제와 아민계 광안정제를 1: 0.5 내지 1.5의 중량비, 또는 1: 0.8 내지 1.2의 중량비로 포함할 수 있고, 이 경우 UV에 의한 광 흡수성과 함께 광 안정성을 제공하며, 성형품의 기계적 물성을 유지하는 효과가 탁월하다.
상기 광흡수제 및 광안정제의 총량은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부, 0.1 내지 2 중량부, 또는 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 열가소성 수지 조성물의 광 흡수성과 안정성이 탁월한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 첨가제는 상기 열가소성 수지 조성물을 구성하는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 총량으로 0.1 내지 8.5 중량부로 포함될 수 있고, 0.5 내지 7.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.5 내지 7 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 우수한 이형성 및 사출성을 충분하게 제공할 수 있다.
이외에도, 필요에 따라 핵제, 난연제, 가공조제, 안료, 착색제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM D1238에 의거한 유동지수(230 ℃, 10kg)가 3 내지 10 g/10min일 수 있고, 구체적인 예로 4 내지 9 g/10min일 수 있다. 이 경우에 가공성이 상대적으로 우수한 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 표준측정 ISO 75에 의거하여 1.80 MPa의 고 하중 하에 측정한 열변형 온도가 60 ℃ 이상, 또는 61 ℃ 이상, 구체적인 예로 61 내지 65 ℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우에 고강성에 요구되는 고하중 내열특성이 확보될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 표준측정 ISO 178에 의거하여 SPAN 100, 10mm/min의 속도로 측정한 굴곡 탄성율이 8000 MPa 이상, 또는 8010 MPa 이상, 구체적인 예로 8010 내지 8500 MPa일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우에 고강성의 사출품에 요구되는 성형 특성이 확보될 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 표준측정 ISO 178에 의거하여 SPAN 100, 10mm/min의 속도로 측정한 굴곡 강도가 240 MPa 이상, 또는 245 MPa 이상, 구체적인 예로 245 내지 260 MPa일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우에 고강성의 사출품에 요구되는 성형 특성이 확보될 수 있다.
본 기재에서 헤이즈는 관련 분야에서 투명성 측정에 공지된 방법을 사용하여 측정할 수 있으며, 상세하게는 ASTM D1003에 따라 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는, MURAKAMI 社의 헤이즈미터(모델명: HM-150) 장비를 이용하여 압출 온도 230 ℃에서 압출한 필름 시편에 대해 ASTM D1003에 따라 23 ℃ 온도 하에 헤이즈 값(haze)을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 가로 및 세로 6 cm x 6 cm, 두께 2 mm의 시편에 대해 MURAKAMI 社의 헤이즈미터를 사용하여 측정한 투명성(Haze)가 80% 이상이고, 구체적인 예로 84 내지 90%일 수 있다. 이 경우에 고강성의 사출품에 요구되는 성형 특성이 확보될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우에 인조 손톱에 요구되는 고투명 특성이 확보될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 50 mm/min으로 측정한 상온 인장강도가 180 MPa 이상, 또는 185 MPa 이상이고, 구체적인 예로 185 내지 195 MPa일 수 있다. 이 경우에 기계적 특성, 특히 강성과 가공성이 상대적으로 우수한 특성을 구현할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 50 mm/min으로 측정한 신율이 130% 이상이고, 구체적인 예로 130 내지 150%일 수 있다. 이 경우에 고강성의 사출품에 요구되는 성형 특성이 확보될 수 있다.
구체적인 예로, 상기 열가소성 수지 조성물은 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 그라프트 중합한 제1 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및 가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 경우, 종래의 투명 ABS 복합소재 대비 인장강도, 인장신율 및 굴곡 강도가 동등 이상이면서도 유동지수, 굴곡 탄성률 및 내열 특성이 크게 개선되어 고강성 고내열 성형품으로, 인조 손톱을 제공하기에 특히 적합할 수 있다.
열가소성 수지 조성물의 제조방법
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 당업계에서 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 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.
상기 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 전술한 열가소성 수지 조성물의 모든 기술적인 특징을 공유한다. 따라서 중첩되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 펠렛은 200 내지 230℃의 온도에서 압출되고, 이때 온도는 실리더에 설정된 온도를 의미한다.
상기 압출 혼련기는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 압출 혼련기인 경우 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 2축 압출 혼련기일 수 있다.
사출 시 금형의 온도는 60 내지 90℃, 바람직하게는 50 내지 70℃의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 상기 금형온도가 90℃ 미만일 경우 외관 특성이 저하될 수 있고 어닐링에 따른 결정화도 및 물성 증가 효과를 기대하기 어렵고, 150℃를 초과할 경우 펠렛이 금형에 달라붙게 되어 이형성이 저하되고 냉각 속도가 증가될 수 있으며, 양산 측면에서 생산성이 크게 감소할 수 있다.
상기 사출 공정은 일례로 호퍼 온도, 또는 노즐 온도가 200℃ 내지 235℃로 각각 설정된 사출기를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 일례로 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 그라프트 중합한 제1 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및 가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 용융 혼련 및 압출하는 단계를 포함한다.
<성형품>
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은, 일례로 고강성 고하중 내열 인조 손톱일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D256에 의거하여 측정한 상온 충격강도가 일례로 15 kJ/m2 이상, 바람직하게는 16 내지 25 kJ/m2일 수 있다.
또한, 상기 성형품은 표준측정 ISO 75에 의거한 1.80 MPa 하에 측정한 열변형 온도가 일례로 60 ℃ 이상, 바람직하게는 61 내지 65 ℃일 수 있다.
또한, 상기 성형품은 ASTM D790에 의거하여 SPAN 100, 속도 10 mm/min 하에 측정한 굴곡 탄성율이 일례로 8000 MPa 이상, 바람직하게는 8000 내지 9000 MPa일 수 있다.
따라서 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 특히 우수한 성형성, 내열성, 고강도, 고인성이 요구되는 인조 손톱 성형품의 재료로서 사용될 수 있다.
또한, 본 기재의 열가소성 수지 조성물 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 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용되는 제1 공중합체, 제2 공중합체, 제3 공중합체, 가소제, 활제, 산화방지제, 광흡수제의 사양은 다음과 같다.
(A) 제1 공중합체: 평균입경 300nm인 부타디엔 중합체 50 중량%, 스티렌 12 중량%, 아크릴로니트릴 25 중량%, 메틸 메타크릴레이트 13 중량%의 그라프트 공중합체.
(B) 제2 공중합체: 메틸 메타크릴레이트 71 중량%, 스티렌 22 중량%, 및 아크릴로니트릴 7 중량%의 공중합체.
(C) 제3 공중합체: 평균입경 300nm인 부타디엔 중합체 79 중량%, 스티렌 5 중량%, 메틸 메타크릴레이트 15 중량%의 공중합체.
(D) 가소제: 수평균분자량이 1,500 내지 2,000 g/mol이고, 굴절률이 1.46인 BASF사의 폴리부틸아크릴레이트
(E)활제: 에틸렌-비스-스테아라미드(ethylene bis-stearamide)
(F) 페놀계 산화방지제: IR-1076, 옥타데실 3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트
(G) 포스파이트계 산화방지제: PEP24G (아사히 전화공업)
(H) 벤조트리아졸계 광흡수제: 2-[5-클로로(2H)-벤조트리아졸-2-일]-4-메틸-6-(tert-부틸)페놀 (Tinuvin 326)
(I) 힌더드 아민계 광안정제: 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트 (bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) sebacate (Tinuvin 770)
실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 8
상기 각 구성성분을 하기 표 1에 기재된 함량대로 첨가하고 200 내지 230℃로 가열된 이축 압출기에서 용융 혼련시켜 펠릿 상태의 수지 조성물을 제조하였다. 참고로, (F)페놀계 산화방지제, (G)포스파이트계 산화방지제, (H)벤조트리아졸계 광흡수제, (I)힌더드 아민계 광안정제는 각각 0.2 중량%씩 투입하였다.
제조된 펠렛을 80℃ 온도에서 4시간 이상 건조시킨 다음 사출시 금형 온도 조건은 60℃이며, 호퍼 온도 220℃ 내지 노즐 온도 230℃로 설정된 스크류식 사출기를 이용하여 기계적 물성 평가용 시편을 제작하였다. 제작된 두께 4mm, 폭 10mm 및 표선구간(신율측정) 50mm의 시편에 대하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고 하기 표 2에 나타내었다.
*유동지수(단위 g/10min): ASTM D1238에 의거하여 230 ℃, 10 kg 하중 하에 측정하였다.
*인장강도(단위 kgf/cm2), 신율(단위 %): ASTM D638에 의거하여 상온(23℃)에서 50 mm/min의 속도로 각각 측정하였다.
*굴곡강도(단위 kgf/cm2), 굴곡탄성률(단위 kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여 SPAN 100, 10mm/min의 속도로 각각 측정하였다.
*IZOD 충격강도(단위 kgf.cm/cm): ASTM D256(Notched, 상온 23℃)에 의거하여 측정하였다.
*열변형 온도(단위 ℃): ASTM D648에 의거하여 고하중 1.80 MPa 하에 측정하였다.
*투명성(Haze) : 가로 및 세로 6 cm x 6 cm, 두께 2 mm의 시편에 대해 MURAKAMI 社의 헤이즈미터(HM-150 기기)를 사용하여 측정한 헤이즈를 측정하였다.
참고로, 하기 표 2에 나타낸 투명성(Haze)은 완전 투명을 100%로 나타낸 것으로, 예를 들어, 실시예 1에서 측정한 헤이즈 값 (%)는 하기 수학식 2 또는 화학식 3을 이용하여 계산되었다.
[수학식 2]
Haze 값 (%) = 확산 투과광(DF) / 전투과광(TT) x 100
[수학식 3]
Haze 값 (%) = 확산 투과광(DF) / (확산투과광(DF) + 평행광(PT)) x 100
(수학식 2 내지 3에서, 확산 투과광(DF), 전투과광(TT), 평행광(PT)는 달리 특정하지 않는 한 헤이즈미터로부터 판독된 값을 대입한다.)
구분 실시예1 실시예2 실시예 3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예 3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예 7 비교예8
A 41.2 42.2 42.2 44.0 40.9 29.9 40.9 41.2 42.2 43.7 42.2 43.0
B 25.0 25.5 26.0 24.0 25.0 26.0 22.0 22.5 21.5 22.5 28.5 27.0
C 27.0 27.5 29.0 30.9 25.0 35.0 28.0 29.5 29.5 29.0 24.5 29.2
D 6.0 4.0 2.0 - 8.3 8.3 8.3 6.0 6.0 4.0 4.0 -
E - - - 0.3 - - - - - - - -
F 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
G 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
H 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
I 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
구분 실시예1 실시예2 실시예 3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예 3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예 7 비교예8
유동지수 8.6 7.9 6.1 4.8 1.1 9.3 7.5 11.0 11.1 5.4 8.4 7.7
인장강도 190 187 189 192 190 166 154 185 162 184 202 213
인장신율 137 130 131 149 137.6 154 154 137 141 133 145 158
굴곡강도 250 246 249 254 253.6 220 220 263 222 246 282 294
굴곡탄성률 8274 8040 8432 8169 8247 7420 8160 9144 7492 7971 9451 9688
IZOD 충격강도 17 17 19 20 16 16 17 19 18 18 18 18
HDT 61 64 61 65 63 57 57 62 61 64 63 65
투명성 84.57 85.90 85.83 85.73 84.10 84.30 84.07 85.63 85.67 86.10 86.30 85.87
상기 표 1 및 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 필수구성인 투명 공중합체와 비투명 충격보강제, 첨가제를 적절한 조성으로 포함하는 실시예 1 내지 4는 유동지수가 4.8 내지 8.6 g/10min이고, 인장강도가 187 내지 192 kgf/cm2이며, 굴곡강도가 246 내지 254 kgf/cm2이면서 굴곡 탄성율이 8040 내지 8274 kgf/cm이며, IZOD 충격강도가 17 내지 20 kgf.cm/cm이고, 열변형 온도가 61 내지 65 ℃로서, 고강도 고하중 내열의 물성 균형을 확인할 수 있었다.
반면, 제3 공중합체와 제2 공중합체를 동량으로 포함하며, 제1 공중합체와 제2 공중합체 그리고 제3 공중합체의 본 발명에 따른 중량비를 벗어난 비교예 1의 경우 유동지수 및 투명성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 제3 공중합체와 제2 공중합체의 함량 차이가 본 발명 대비 부적절한 동시에 제1 공중합체와 제2 공중합체 그리고 제3 공중합체의 본 발명에 따른 중량비를 벗어난 비교예 2 내지 비교예 5의 경우에는 인장 강도가 열악해질 뿐 아니라 투명성 또한 저하된 것으로 확인되었다.
또한, 제3 공중합체와 제2 공중합체의 함량 차이는 본 발명에 따르지만 제1 공중합체와 제2 공중합체 그리고 제3 공중합체의 본 발명에 따른 중량비를 벗어난 비교예 6 및 비교예 7의 경우에는 유동지수와 굴곡탄성률이 불량한 것으로 확인되었다.
또한, 첨가제를 미사용한 비교예 8의 경우, 신율이 열세를 나타내는 것으로 확인되었다.
나아가, 하기 도 2에서 보듯이, 성형품의 투명성은 맨 윗줄의 실시예 1 내지 4에서 가장 투명하고 얼룩이 확인되지 않았으며, 중간줄의 비교예 1 내지 4에서는 얼룩이 부분적으로 확인되고 있으며, 아랫줄의 비교예 5 내지 8에서는 상당한 얼룩을 확인할 수 있다.
결론적으로, 본 발명에 개시된 특정 물성을 만족하는 투명 공중합체와 비투명 충격보강제를 사용하는 경우에 인조 손톱에 요구되는 물성들인 투명성과 열안정성, 광안정성, 변색 방지, 강성 및 유연성간 밸런스를 구현하면서 인조 손톱 성형에 적합한 사출성 또한 구현함을 확인할 수 있었다.

Claims (16)

  1. 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제1 공중합체;
    알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및
    평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및
    가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하고,
    상기 베이스 수지는 상기 제1 공중합체, 상기 제2 공중합체, 상기 제3 공중합체를 1: 0.4~0.6 : 0.6~0.8의 중량비로 포함하며,
    상기 제3 공중합체와 상기 제2 공중합체의 함량 차이는 1 내지 6.4 중량% 범위 내인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공중합체는 굴절률이 1.53 내지 1.55이고, 상기 제2 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 크고, 상기 제3 공중합체는 굴절률이 상기 제1 공중합체의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공중합체는 굴절률이 1.56 내지 1.58이고, 상기 제3 공중합체는 굴절률이 1.49 내지 1.51인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 수평균 분자량이 2,000 g/mol이하인 저분자량 아크릴계 가소제인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 굴절률이 1.40 내지 1.50인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 8 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수제와 광안정제는 각각 벤조트리아졸계 광흡수제와 아민계 광안정제인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공중합체와 제2 공중합체는 굴절률의 차이가 0.01 이하인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공중합체와 제3 공중합체는 굴절률의 차이가 0.02 이상인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D1238에 의거한 유동지수(230 ℃, 10kg)가 3 내지 10 g/10min인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 표준측정 ISO 75에 의거한 1.80 MPa 하에 측정한 열변형 온도가 60 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여 측정한 굴곡 탄성률이 8000 내지 9000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물.
  14. 평균입경이 250 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제1 공중합체; 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 비닐시안계 단량체를 포함하여 공중합한 제2 공중합체; 및 평균입경이 200 내지 400 nm인 디엔계 고무질 중합체에 알킬 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 그라프트 중합한 제3 공중합체를 포함하는 베이스 수지; 및 가소제, 산화방지제, 광흡수제, 광안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 용융 혼련 및 압출하는 단계;를 포함하며,
    상기 베이스 수지는 상기 제1 공중합체, 상기 제2 공중합체, 상기 제3 공중합체를 1: 0.4~0.6 : 0.6~0.8의 중량비로 포함하고,
    상기 제3 공중합체와 상기 제2 공중합체의 함량 차이가 1 내지 6.4 중량% 범위 내이고,
    표준측정 ISO 75에 의거한 1.80 MPa 하에 측정한 열변형 온도가 60 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는
    열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물로부터 제조된
    성형품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 성형품은 고강성 고하중 내열 인조 손톱인 것을 특징으로 하는
    성형품.
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