JP2009270095A

JP2009270095A - 熱可塑性弾性体−樹脂アレイを含む電子機器用外装材

Info

Publication number: JP2009270095A
Application number: JP2009066993A
Authority: JP
Inventors: 娥賢 ▲ペ▼; Ah Hyun Bae; Geun Ho Lee; 根豪李; Hye Ran Yoon; 惠蘭尹
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2009-11-19
Also published as: US20090281251A1; DE102009014077A1; KR20090117013A; CN101575447A

Abstract

【課題】化学的変性でない物理的変化を通して、タッチ感、多様なカラー、耐衝撃性、防水性、耐久性及び剛性を保障する熱可塑性弾性体−樹脂アレイを用いる電子機器の外装材を提供する。
【解決手段】内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、前記外装材が１〜９９重量％の熱可塑性弾性体及び１〜９９重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱可塑性弾性体−樹脂アレイを含む電子機器用外装材に関するもので、柔らかいタッチ感、多様なカラー、耐衝撃性、防水性、耐久性、耐摩耗性及び剛性を有し、最近の電子機器で要求される軽量化及びスリム化を全て満足できる熱可塑性弾性体−樹脂アレイを用いた多様な電子機器の外装材に関するものである。

熱可塑性弾性体とは、高温で可塑化されたプラスチックと同様に成形することができ、常温ではゴム弾性体の性質を表す高分子材料である。すなわち、熱可塑性弾性体は、既存のゴムの持つ弾性と熱可塑性樹脂の持つ加工性を同時に備える素材として、ゴムと樹脂の中間的な位置にある素材である。

最近、ＭＰ３、カムコーダー、携帯電話、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ノートブックコンピュータなどの携帯用機器の使用頻度が急速に増大するにつれて、これら携帯用機器の軽量化及びスリム化が要請されている。

また、携帯用機器だけでなく、移動しながら作動する掃除機及びロボット掃除機などの移動電子機器は、移動中に家具や壁などの構造物と衝突し、構造物及び移動電子機器の破損をもたらす憂いが大きい。

これによって、熱可塑性弾性体は、柔らかいタッチ感、多様なカラー、耐衝撃性及び防水性などの特徴によって電子機器の外装材として好まれている。しかしながら、熱可塑性弾性体は、機械的強度（剛性）が樹脂より小さいので、熱可塑性弾性体のみを外形材として使用すると耐久性が低下する。

したがって、図１に示すように、既存には、電子機器の外装材としての熱可塑性弾性体の不充分な剛性を補完するために、金属または合成樹脂１で形成された電子機器のケースに熱可塑性弾性体２を合成樹脂１と二重射出するか、金属または合成樹脂１上に熱可塑性弾性体２をオーバーモールディング（コーティング）する形態で射出成形することで、電子機器の外観を形成した。その結果、金属または合成樹脂の剛性で製品を保護し、熱可塑性弾性体の弾性で製品に耐衝撃性及び柔らかい質感を提供することができた。

例えば、特許文献１には、内部に電子部品が収容されるケース及び前記ケースの最外郭面をカバーするセラミック製またはポリウレタン材質からなるカバー部を含む電子機器の外装材が開示されている。上記の特許文献１によると、ケースの素材は、機械的強度を与えるためにスチール、ステンレススチールまたはアルミニウムの金属に限定している。
しかしながら、一般的に、熱可塑性弾性体と金属または合成樹脂の熱力学的構造が異なり、熱可塑性弾性体と金属または合成樹脂の接合強度が著しく低下する。したがって、上記の特許文献１では、ケースとカバー部の結合力を増大させるために、ケースの外面に所定の粗さを与えている。

また、合成樹脂と熱可塑性弾性体を二重射出したり、金属または合成樹脂上に熱可塑性弾性体をコーティングすることは、製品のスリム化及び軽量化要請に反している。また、ほとんどが別途に成形される二重構造からなるので、製造単価が上昇するしかなく、外装材として合成樹脂と金属などを用いることで、軽量化はもちろんで、衝突時の緩衝作用をほぼ期待できないという問題点がある。

その他に、特許文献２乃至特許文献６などには、混和剤及び仮橋剤などを用いた化学的変性（動的加硫技術、動的仮橋技術など）によって機械的特性及び耐熱性を有する熱可塑性弾性体−樹脂アレイを製造する従来技術が開示されている。

上記のような各特許文献に開示された従来技術においては、他の化合物（混和剤、充填剤、開始剤及び仮橋剤など）を使用すべきであり、熱可塑性弾性体と樹脂アレイの合成時間または重合時間が非常に長いという短所がある。また、従来技術の熱可塑性弾性体−樹脂アレイにおいては、熱可塑性弾性体と樹脂が互いに化学的親和度を有するものから選択されるべきだという制約がある。
韓国登録特許第１０−０６９６７８８号韓国公開特許第１０−１９９９−０２１５６９号韓国公開特許第１０−１９９９−００５４４１８号韓国公開特許第１０−１９９５−０００３３７０号韓国公開特許第１０−２００７−００２７６５３号韓国公開特許第１０−２００６−０１２０２２４号

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、化学的変性でない物理的変化を通して、タッチ感、多様なカラー、耐衝撃性、防水性、耐久性及び剛性を保障する熱可塑性弾性体−樹脂アレイを用いる電子機器の外装材を提供することを目的とする。

また、本発明は、従来技術と異なり、化学的親和度が低下する熱可塑性弾性体及び樹脂を用いて熱可塑性弾性体−樹脂アレイを組成し、これを電子機器の外装材として提供することができる。

上記のような目的を達成するための本発明は、内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、前記外装材は、１〜９９重量％の熱可塑性弾性体及び１〜９９重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなる電子機器用外装材を提供する。

好ましくは、前記熱可塑性弾性体は、熱可塑性ウレタン系弾性体（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｕｒｅｔｈａｎｅＥｌａｓｔｏｍｅｒ；以下、‘ＴＰＵ’という。）、熱可塑性エステル系弾性体、熱可塑性スチレン系弾性体、熱可塑性オレフィン系弾性体、熱可塑性塩化ビニル系弾性体及び熱可塑性アミド系弾性体から選択された一つ以上である電子機器の外装材を提供する。

また、好ましくは、前記樹脂は、熱可塑性プラスチックである電子機器の外装材を提供する。

また、更に好ましくは、前記熱可塑性プラスチックは、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；以下、‘ＰＣ’という。）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）から選択された一つ以上である電子機器の外装材を提供する。

本発明に係る熱可塑性弾性体−樹脂アレイを含む電子機器の外装材は、従来技術と異なり、混和剤、充填剤、補強剤、酸化防止剤、仮橋剤及び硬化剤などの他の化学物質を添加せずに、すなわち、化学的変性なしに、物理的変性を通して熱可塑性弾性体−樹脂アレイを形成し、これを電子機器の外装材として用いる。

本発明によると、熱可塑性弾性体の弾性、柔らかい質感、衝撃吸収、多様なカラー感及び防水効果を有しながら、樹脂の機械的強度及び剛性を有する熱可塑性弾性体−樹脂アレイを含む電子機器の外装材を得ることができる。

また、本発明に係る新規の熱可塑性弾性体−樹脂アレイを一般的な射出によって電子機器の外装材に製品化することで、費用及び時間を節減することができ、本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイが外装材として適用される電子機器のスリム化及び軽量化を図ることができる。

従来技術の樹脂上に熱可塑性弾性体がオーバーモールディングされた外装材を示した断面図である。携帯電話の外装材として適用した本発明に係る熱可塑性弾性体−樹脂アレイを示した斜視図である。図２のＡ−Ａ'線断面図である。

以下、本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイの製造方法に対して説明する。

（１）原料供給
熱可塑性弾性体−樹脂アレイに使用した熱可塑性弾性体及び樹脂をそれぞれ除湿乾燥器を通して乾燥させ、１〜９９重量％の熱可塑性弾性体及び１〜９９重量％の樹脂をそれぞれのフィーダーホッパー（ｆｅｅｄｅｒｈｏｐｐｅｒ）に投入した後、較正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を行った。

樹脂は、好ましくは、熱可塑性プラスチックを意味し、熱可塑性プラスチックは、高温で流動性を有する樹脂で、熱による溶融状態で加工し、冷却すると硬くなる全てのプラスチックを称する。

前記熱可塑性プラスチックは、好ましくは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル、ナイロン（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）から一つ以上選択されるが、これらに限定されることはない。

熱可塑性弾性体の比率が非常に小さい場合には、機械的強度や耐油性が低下する傾向があり、樹脂の比率が非常に大きい場合には、弾性が低下する傾向がある。

（２）混合及び加熱
その後、コンパウンダー（ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒ）を４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら、熱可塑性弾性体及び樹脂を混合した。このとき、混合された熱可塑性弾性体と樹脂の比率によって、この混合物をコンパウンダーで２００〜２５０℃に加熱した後、冷却水槽で５０〜１１０℃に冷却した。

前記コンパウンダーとしては、樹脂または熱可塑性弾性体を製造または加工するために一般的に使用される溶融混錬装置を用いることができる。ここで、コンパウンダーとしては、せん断力を加える処理及び加熱処理を同時に行えるものであれば、特別な限定なしに多様なものが使用可能である。その具体的な例としては、開放型ミキシングロール、加圧混錬器、同方向回転型連続式二軸押出器、異方向回転型連続式二軸押出器、二軸混錬器などが挙げられる。

前記加熱条件は、用いられる樹脂や熱可塑性弾性体の種類、比率及び溶融混錬装置の種類などによって変わるが、加熱温度は２００〜２５０℃であることが好ましい。

（３）成形
冷却された熱可塑性弾性体−樹脂混合物をペレタイザー（ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ）を通してペレットに成形する。

したがって、上記の製造方法によって製造された熱可塑性弾性体−樹脂アレイは、優れた弾性、柔らかい質感、耐熱性、機械的強度、剛性及び耐衝撃性を有するので、各種の電子機器の外装材の材料として有用である。

以下、本発明に係る熱可塑性弾性体−樹脂アレイ組成物に対して詳細に説明する。

［比較例１］
１０kgのＰＣを除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣをフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２６０℃に加熱した。加熱されたＰＣを５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例１］
９．９kgのＰＣと０．１kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２５０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例２］
９kgのＰＣと１kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２５０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例３］
７kgのＰＣと３kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２４０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例４］
５kgのＰＣと５kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２３０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例５］
３kgのＰＣと７kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２２０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例６］
１kgのＰＣと９kgのＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２５０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実施例７］
0.1kgのＰＣと9.9kgののＴＰＵをそれぞれ除湿乾燥器で乾燥した後、ＰＣ及びＴＰＵをそれぞれのフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＰＣ及びＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら２５０℃に加熱した。加熱された混合物を５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［比較例２］
１０kgのＴＰＵを除湿乾燥器で乾燥した後、ＴＰＵをフィーダーホッパーに投入した。フィーダーホッパーに投入されたＴＰＵをコンパウンダーに供給した後、コンパウンダーを４０〜１００ｒｐｍで攪拌しながら１７０℃に加熱した。加熱されたＴＰＵを５５℃に冷却させた後、ペレットに成形し、射出機を用いて試片（幅１．２７cm、長さ６cm、厚さ１．８mm）に成形した。

［実験例］
表１には、本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイの物性値を示した。

上記の表１に示すように、樹脂の含量が増加するほど、概して硬度、引張強度及び引裂強度などが増加し、剛性及び耐摩耗性が向上する。そして、熱可塑性弾性体の含量が増加するほど、伸び率などが増加し、弾性力が向上する。したがって、本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイ組成物は、外装材として適用される電子機器の特性に合わせて適用することができる。

例えば、軽量化及びスリム化だけでなく、弾性力及び柔らかいタッチ感などが要請されるＭＰ３、カムコーダー、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックコンピュータ、デジタルカメラ及びカメラなどの携帯用機器の場合、実施例４乃至６の熱可塑性弾性体−樹脂アレイを電子機器の外装材として用いることができる。

図２は、携帯電話の外装材として適用した本発明に係る熱可塑性弾性体−樹脂アレイを示した斜視図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ'線断面図である。

図３に示すように、本発明は、図１に示した従来技術の二重射出やオーバーモールディングと異なり、携帯電話の軽量化及びスリム化を図ることができる。

例えば、剛性及び耐摩耗性がさらに要請される掃除機及びロボット掃除機などの移動電子機器の場合、実施例２乃至４の熱可塑性弾性体−樹脂アレイを電子機器の外装材として用いることができる。

以下、本発明に係る熱可塑性弾性体−樹脂アレイ組成物の物理的特性及び熱的特性に対して詳細に説明する。樹脂としてのＰＣと熱可塑性弾性体としてのＴＰＵを比率別に混合し、次の表２のように熱可塑性弾性体−樹脂アレイを組成し、それぞれの物理的特性及び熱的特性を調査した。

*ロックウェル硬さ：ＡＳＴＭＤ７８５（単位；ｇ／cm²）
*メルトインデックス：ＡＳＴＭＤ１２３８（単位；ｇ／１０ｍｉｎ）
*引張強度及び伸び率：ＡＳＴＭＤ６３８（引張強度単位；ＭＰａ、伸び率単位；％）
*屈曲強度及び屈曲弾性率：ＡＳＴＭＤ７９０（単位；ＭＰａ）
*衝撃強度：ＡＳＴＭＤ２５６（単位；Ｊ／ｍ）
*熱変形率：ＡＳＴＭＤ６４８（単位；℃）
上記の表２から分かるように、ＰＣの比率が増加するほど、ロックウェル硬さ、引張強度、屈曲強度、屈曲弾性率、衝撃強度及び熱変形温度が大きい。したがって、外装材として要求される剛性、耐摩耗性及び耐衝撃性などが向上する。また、ＴＰＵの比率が増加するほど、メルトインデックスが増加する。したがって、ＴＰＵの比率が増加するほど、加工容易性が増加する。結局、本発明による熱可塑性弾性体−樹脂アレイは、外装材として必要な剛性及び耐摩耗性を備えながら、加工容易性及び柔らかいタッチ感などを保障する。

すなわち、上記の表２に示すように、本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイ組成物は、優れた機械的物性、耐熱性及び加工容易性を有している。

［実験例２］
本発明の熱可塑性弾性体−樹脂アレイ組成物と従来技術（韓国公開特許１０−１９９９−０２１５６９）を比較した。表３には、多様な物性のうち衝撃強度と熱変形温度を比較した結果を示した。

上記の表３によると、本発明は、従来発明に比べて衝撃強度が２０倍ほど優れており、熱変形温度も比率によって調節可能なことが分かる。

すなわち、本発明は、従来技術と異なり、混和剤、充填剤、開始剤及び仮橋剤などの他の化合物を添加せずに、比較的簡単な方法で従来技術より優れた物性を有する熱可塑性弾性体−樹脂アレイを得ることができる。

１合成樹脂
２熱可塑性弾性体

Claims

内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、１〜９９重量％の熱可塑性弾性体及び１〜９９重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。
前記熱可塑性弾性体は、熱可塑性ウレタン系弾性体、熱可塑性エステル系弾性体、熱可塑性スチレン系弾性体、熱可塑性オレフィン系弾性体、熱可塑性塩化ビニル系弾性体及び熱可塑性アミド系弾性体から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用外装材。
前記樹脂は、熱可塑性プラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用外装材。
前記熱可塑性プラスチックは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル、ナイロン（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項３に記載の電子機器用外装材。
内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、10〜30重量％の熱可塑性弾性体及び70〜９0重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。
内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、２０〜４０重量％の熱可塑性弾性体及び６０〜８０重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。
内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、30〜50重量％の熱可塑性弾性体及び50〜70重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。
内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、40〜60重量％の熱可塑性弾性体及び40〜60重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。
内部に電子部品が収容される電子機器用外装材として、
前記外装材は、50〜70重量％の熱可塑性弾性体及び30〜50重量％の樹脂を含む熱可塑性弾性体−樹脂アレイからなることを特徴とする電子機器用外装材。