KR100361631B1 - 유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 수지 조성물에 변성 올레핀 고무와 지방산 에스테르를 추가로 첨가함으로써 폴리카보네이트의 우수한 물성을 그대로 유지하면서 박판 성형물에 적합한 유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{Polycarbonate resin composition having fluidity and impact resistance}

본 발명은 유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 수지 조성물에 변성 올레핀 고무와 지방산 에스테르를 추가로 첨가함으로써 폴리카보네이트의 우수한 물성을 그대로 유지하면서 박판 성형물에 적합한 유동성 및 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

일반 전자제품의 소형화 및 경량화 추세에 따라 그 전자제품의 하우징 또한 박판 성형을 통해 소형화 및 경량화 추세에 부합하려는 추세이다. 일반적으로 박판 성형이라 함은 성형물의 두께 1 mm 이하이고 용융 수지 흐름이 100 ∼ 150 mm의 성형조건하에서 성형물을 제조할 경우를 일컫는 것으로 이러한 조건은 일반 사출 성형 조건과 비교하여 매우 제약이 많다. 따라서 박판 성형에 사용될 수 있는 수지는 우선적으로 유동성이 우수해야 성형이 가능하고, 이와 더불어 성형물을 제조한 후 제품 상태에서 충분한 기계적 강도 특히 내충격성이 우수해야 한다.

이에 적합한 수지로 많은 엔지니어링 플라스틱이 거론되고 있으나, 현재 가장 많이 사용되고 있는 수지는 BPA-폴리카보네이트 수지이다. 일반적으로 알려진 바와 같이 BPA-폴리카보네이트 수지는 얇은 성형물로 성형시 두껍게 성형된 성형물보다 충격 강도가 더 높은 내충격 성질을 나타내어 박판 성형용 열가소성 수지로 매우 적합하나 이 수지는 용융시 점도가 매우 높아 박판 성형 가공 자체에 어려움을 가지고 있다.

이 문제를 해결하기 위해 미국특허 제5,321,114호에서는 유동성을 향상시키기 위해서 두 종류 이상의 단량체를 사용하여 폴리카보네이트 수지를 분자 구조적인 측면에서 개량하려고 시도하였다. 그러나, 이 기술로 제조된 폴리카보네이트 수지는 성형 가공 단계에서 적정온도 범위를 벗어날 경우 민감하게 물성이 변화하며, 특히 충격강도가 현저히 감소하고, 적정 성형온도 범위 또한 매우 좁아 제품 성형시 균일한 물성을 보유한 제품을 성형하기 어려운 단점을 나타내는 경향이 있다.

그리고, 미국특허 제5,747,632호에서는 폴리카보네이트 올리고머를 일반적인 고분자량 폴리카보네이트 수지와 블렌드하여 유동성을 개량하려는 기술이 공개되었는데, 이 또한 소량의 올리고머 첨가시라도 폴리카보네이트 수지의 충격파괴거동을 취성(brittle)거동으로 변화시켜 충격물성이 불량해지는 문제점을 발생시킨다.

미국특허 제4,122,131호에서는 제2의 수지를 블렌드하는 기술을 통해 용융점도를 감소시키는 기술이 보고되었다. 그러나, 이 기술은 폴리카보네이트 수지 고유의 충격물성 즉, 박판에서도 고충격을 유지하는 특성을 감소시켜 1 mm 이하 박판 성형시, 충격강도가 현저히 감소하는 단점이 있다.

이에 본 발명은 박판 성형물 상태에서도 폴리카보네이트 수지의 고내충격성을 유지하면서 수지 조성물 자체가 높은 유동성을 가져 최종적으로 박판 성형물 제작에 적합한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물 중에는 에틸렌프로필렌다이엔(EPDM) 고무 20 ∼ 40 중량%와 방향족 비닐 단량체 및 시안 비닐 단량체를 그라프트시켜 제조된 변성 올레핀 고무가 0.2 ∼ 3 중량% 함유되어 있고, 그리고 지방산 에스테르가 0.5 ∼ 5 중량% 함유되어 있는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 폴리카보네이트 수지에 변성 올레핀 고무와 지방산 에스테르를 첨가함으로써 박판 성형에 적합하도록 유동성과 내충격성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하였다.

본 발명에서 사용된 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-에이(BPA)를 단량체로 하여 생성되어진 선형상의 폴리카보네이트 수지 또는 분지상의 폴리카보네이트 수지로 점도 평균 분자량이 18,000 ∼ 28,000인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 점도 평균 분자량이 20,000 ∼ 27,000인 폴리카보네이트 수지를 사용하는 것이다. 폴리카보네이트 수지의 점도 평균 분자량이 18,000 미만이면, 유동성은 좋으나 충격 물성이 현저히 감소하여 박판 성형품으로써 사용이 불가능하고 또한 폴리카보네이트 수지의 점도 평균 분자량이 28,000을 초과하면 충격물성은 좋으나, 수지 자체의 유동성이 너무 떨어져 박판 성형 자체가 불가능하게 된다.

폴리카보네이트 수지는 수지조성물의 유동성과 충격강도를 고려하여 박판 성형이 가능하며 충분한 충격강도를 가지도록 적절하게 사용되어진다.

본 발명에서는 폴리카보네이트 수지의 유동성 및 내충격성을 향상시키기 위하여, 폴리카보네이트 수지에 변성 올레핀 고무와 지방산 에스테르를 첨가한다.

변성 올레핀 고무는 에틸렌프로필렌다이엔(이하, 'EPDM'이라 약함) 고무를 20 ∼ 40중량%로 함유하고 여기에 방향족 비닐 단량체와 시안 비닐 단량체를 그라프트한 것을 사용하며, 이러한 변성 올레핀 고무는 시안비닐 단량체가 그라프트 된 것으로 폴리카보네이트와 상용성이 존재하며, 분자구조 측면에서 폴리카보네이트보다 유동성이 우수하므로 전체수지의 유동성을 향상시키면서 충격강도가 저하되지 않는 특징을 부여하게 된다. 한편, 변성 올레핀 고무 내에 EPDM 고무의 함량이 40중량%를 초과하면 전체 수지 조성물의 유동성이 떨어지는 현상이 발생하여 박판 성형 가공 자체가 어렵게 되고, EPDM 고무의 함량이 20중량% 미만인 것을 사용할 경우 전체 수지 조성물의 충격강도가 현저히 떨어지는 현상이 발생하게 된다.

본 발명에서의 변성 올레핀 고무는 전체 수지조성물에 대하여 0.2 ∼ 3중량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 바, 변성 올레핀 고무의 함량이 0.2 중량% 미만이 첨가될 경우 유동성에 대한 기대효과가 나타나지 않으며, 변성 올레핀 고무 함량이 3 중량%를 초과할 경우, 유동성이 떨어지고 충격강도도 떨어지는 문제점이 나타난다.

한편, 본 발명에서는 또 다른 첨가물로 지방산 에스테르를 사용하는데, 이러한 지방산 에스테르는 분자량이 그다지 크지 않고 분자구조적으로 유연한 지방족과 에스테르기를 함유하고 있어 전체수지의 유동성을 향상시키는 특징이 있다. 상기 지방산 에스테르는 탄소 사슬이 선형 또는 분지형이며, 한가지 내에서 탄소수가 10 ~ 18개인 것이 바람직하며, 지방산 에스테르의 첨가 함량은 전체 수지조성물에 대하여 0.5 ∼ 5 중량%가 바람직하다. 만일 첨가 함량을 0.5 중량% 미만으로 할 경우, 유동성에 영향을 미치지 못해 폴리카보네이트 수지 자체의 유동성과 거의 동일하므로 박판 성형이 어려우며, 5 중량%를 초과할 경우, 수지 조성물의 충격강도가 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다.

이와 같은 폴리카보네이트 수지 조성물에 필요에 따라 통상적인 첨가제들, 예를 들면 페놀계나 포스파이트 계통의 통상의 산화방지제, 벤조트리아졸 계통의 자외선 안정제, 왁스 계통의 활제, 카본 블랙 등의 유무기안료와 유리섬유 등의 무기질 강화물을 혼용하여 사용할 수 있다.

상기 조성물 및 필요에 따라 통상적인 첨가제를 기계적인 혼합기로 혼합한 후 이축 압출기에 1 차 투입구를 통하여 투입하여 이축 압출기의 온도가 240 ∼ 260 ℃인 범위에서 수지 조성물을 제조한다. 특히, 이 온도 범위를 초과할 경우, 변성 올레핀 고무의 열분해 가능성이 높아 충격물성에 나쁜 영향을 미치게 된다.

이와 같은 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 구체화하는 바, 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 9 및 비교예 1 ∼ 9

다음 표 1 ∼ 표 3에 나타낸 바와 같은 함량과 조성을 갖도록 조성물을 기계적 혼합기로 혼합한 다음, 그 혼합물을 이축 압출기의 1차 투입구에 투입하여 압출하였다. 압출시 압출 온도는 투입구는 240℃, 혼합부분(mixing zone)은 260℃, 토출구에서도 260℃로 하였고, 스크류 회전 속도는 200 rpm으로 하였다. 압출시 사용한 이축 압출기(독일 Wenerner & Pfleiderer사)는 지름이 25 mm이고 길이와 지름의 비가 40이었다.

폴리카보네이트 수지 조성물의 용융지수(MI)는 일정온도(300 ℃)에서 1.2 kg_f의 하중을 가했을 때 10 분 동안 토출량을 나타내었다. 또한, 폴리카보네이트 수지 조성물의 충격강도는 상온에서 1/8 inch의 노치(notch)를 만들어 아이조드 노치 충격 시험을 하였다.

상기 결과에 의하면 폴리카보네이트 수지 조성물에 변성 올레핀 고무 및 지방산 에스테르를 첨가함으로써, 폴리카보네이트 수지가 갖고 있는 우수한 물성을 그대로 유지하면서 충격물성과 유동성을 향상시켜 얇고 복잡한 구조의 사출물에 적합한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 폴리카보네이트 수지를 기본수지로 하고, 여기에 변성 올레핀 고무 0.2 ∼ 3 중량%와 선형 또는 분지형 지방산 에스테르가 0.5 ∼ 5 중량% 함유되어 있으며,

   상기한 변성 올레핀 고무는 에틸렌프로필렌다이엔(EPDM) 고무와 방향족 비닐 단량체 및 시안 비닐 단량체를 그라프트시켜 제조된 것으로 에틸렌프로필렌다이엔(EPDM) 고무의 함량이 20 ∼ 40 중량%인 것임을 특징으로 하는 유연성 및 유동성이 향상된 폴리카보네이트 수지 조성물
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-에이 단량체로부터 중합된 선형 또는 분지형 수지이며, 점도 평균 분자량이 18,000 ∼ 28,000인 것임을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.