상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로 니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물은, (A) 폴리카보네이트 수지(PC) 40~80중량% 및 (B)아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS) 20~60중량%로 이루어진 기본수지 조성물 100중량부에 대하여, (C) 제1 난연제로서 인계 난연제 1~20중량부, (D) 제2 난연제로서 멜라민 유도체 화합물 1~30중량부, 및 (E) 전도성 카본블랙 15~25중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 점도 평균분자량이 15,000~30,000인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 제1 난연제인 인계 난연제는 하기 화학식 1의 구조로 표시되는 알킬포스포닉에시드 화합물인 것을 특징으로 한다.
(상기 식에서, R은 탄소수가 1~4인 선형 또는 가지화된 알킬그룹이고, X는 0 또는 1이다)
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 제1 난연제인 인계 난연제가 더 바람직하게는 3~15중량부로 함유되는 것을 특징으로 한다
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 제2 난연제인 멜라민 유도체 화합물이 더 바람직하게는 5~15중량부로 함유되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 제2 난연제인 멜라민 유도체 화합물은 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 및 멜라민 폴리포스페이트의 멜라민 수지계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 상기 전도성 카본블랙은 평균 입자크기가 30~40nm인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물에 있어서, 상기 얼로이수지 조성물은 적하방지제로서 불소화 폴리올레핀계 수지, 충격보강제, 무기물첨가제, 열안정제, 광안정제, 산화방지제, 이형제, 활제, 안료 및 염료로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
상기 성분(A)의 폴리카보네이트 수지는 2가 비스페놀류와 포스겐을 계면상에서 반응시켜 제조된 것으로, 비스페놀류는 비스페놀 A가 가장 바람직하며, 페놀, 파라크레졸, 또는 파라이소옥틸 페놀을 연쇄 종결제(chain terminator)를 이용하여 분자량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지의 점도 평균분자량은 15,000~30,000인 것이 바람직하며, 이는 점도 평균분자량이 15,000 미만이면 충격강도 등의 기계적 물성이 저하되며, 점도 평균분자량이 30,000을 초과하면 용융점도의 상승으로 수지의 가공 시 온도의 상승에 따른 어려움이 있기 때문이다.
폴리카보네이트 수지의 함량은 기본수지 조성물의 40~80중량%이며, 이는 폴리카보네이트 수지의 함량이 40중량% 미만일 경우에는 인장강도 및 내열성이 낮아지고, 함량이 80중량%를 초과하면 가공시 용융 점도가 상승되는 경향이 있기 때문이다.
상기 성분(B)의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지는 20중량%의 불연속 폴리부타디엔 고무상 및 80중량%의 스티렌-아크릴로니트릴(스티렌 70중량% 및 아크릴로니트릴 30중량%) 열가소성상을 포함하는 공중합체이다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지의 함량은 기본수지 조성물의 20~60중량%이며, 이는 이크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지의 함량이 20중량% 미만인 경우에는 용융점도가 상승하여 가공시 문제점을 초래하고, 함량이 60중량% 이상일 때는 내열성 및 인장강도 저하를 초래하기 때문이다.
상기 성분(C)의 인계 난연제는 제1 난연제로서, 상기 화학식 1의 구조로 표 시되는 알킬포스포닉에시드 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 기본수지 조성물 100 중량부에 대하여 1~20중량부의 범위로 사용하며, 더 바람직하게는 3~15중량부 정도로 사용한다. 이는 인계 난연제의 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 난연 효과가 미미하고, 사용량이 20중량부를 초과할 경우에는 난연제의 가소화 효과 및 블루밍 현상으로 인해 제품의 물성저하가 초래되기 때문이다.
알킬포스포닉에시드 화합물의 대표적인 상용제품으로는 로디아사(Rodia)의 안티블레이즈 1045(상품명)가 있으며, 주로 섬유의 방염제로 사용되고 있다.
상기 성분(D)의 멜라민 유도체 화합물은 제2 난연제로서 질소계 난연제이다. 멜라민 유도체 화합물은 제1 난연제인 인계 난연제와 함께 사용시 난연 상승화 효과를 보인다.
멜라민 유도체 화합물은 상기 기본수지 조성물 100 중량부에 대하여 1~20중량부의 범위로 사용하며, 더 바람직하게는 5~15중량부 정도로 사용한다. 이는 멜라민 유도체 화합물의 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 난연효과 및 상승효과가 미미하며, 사용량이 20중량부 초과일 경우에는 멜라민 유도체 화합물의 열분해로 인한 제품의 물성 및 색상 저하 문제가 발생하기 때문이다.
멜라민 유도체 화합물은 최적의 함량으로 제1 난연제와 함께 우수한 난연상승 효과를 발휘하여 전체적인 난연제 함량을 줄이고, 가공시 열분해로 발생하는 부산물인 유독가스를 최소화하여 가공작업을 용이하게 하며, 그 결과 제조되는 수지 조성물이 최적의 물성을 갖게 한다.
멜라민계 유도체 화합물은 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 및 멜라민 폴리포스페이트의 멜라민 수지계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 사용하며, 이 중 멜라민 시아누레이트가 가장 바람직하다.
상기 성분(E)의 전도성 카본블랙은 대전방지성을 부여하기 위해 사용되는 것으로, 아세틸렌 가스의 자체가열에 의해 연속 열분해를 통해 제조된다(아세틸렌 블랙).
전도성 카본블랙은 구조가 조밀하고, 입도가 작고, 세공도가 높고, 표면적이 클수록 바람직하다.
예를 들어서, 전도성 카본블랙으로서 덴키 카가쿠 코교 카부시키 카이샤(Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) 제품의 덴카 블랙(Denka Black)을 사용할 수 있으며, 이 외에도 시판용 전도성 카본블랙을 사용할 수 있다.
전도성 카본블랙의 평균 입자크기는 30~40nm이다. 이는 상기 전도성 카본블랙의 평균 입자크기가 30nm 미만인 경우에는 대전방지성을 나타내는데 어려움이 있으며, 평균입자크기가 40nm초과인 경우에는 수지 내에서 분산이 어렵기 때문이다.
전도성 카본블랙은 상기 기본수지 조성물 100 중량부에 대하여 15~25중량부의 범위로 사용하며, 이는 전도성 카본블랙의 사용량이 15중량부 미만인 경우에는 대전 방지성이 미미하며, 사용량이 25중량부를 초과할 경우에는 가공성 및 충격강도 등의 기계적 물성이 저하되기 때문이다.
본 발명에 따른 상기 얼로이수지 조성물은 필요에 따라 적하방지제로 불소화 폴리올레핀계 수지, 충격보강제, 무기물첨가제, 열안정제, 광안정제, 산화방지제, 이형제, 활제, 안료 및 염료로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 더 추가하여 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물은 난연성과 대전방지성이 우수하여 자동차 및 전기, 전자재료로 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예 및 실험예의 설명을 고찰함으로써 더욱 명확하게 될 것이다. 다음의 실시예 및 실험예는 본 발명에 따른 대전방지성을 가지는 비할로겐 난연성 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물의 제조예 및 이렇게 제조된 상기 얼로이수지 조성물의 물성을 측정한 결과를 예시적으로 보여주는 것이다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예 및 실험예에 의해 그 범위가 제한받지 않는다.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5>
하기 표 1에 나타낸 조성과 함량으로 폴리카보네이트 수지(PC)와 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 제1 난연제로 알킬포스포닉에시드 화합물, 제2 난연제로 멜라민 시아누레이트를 1차 투입구에 투입하고, 전도성 카본블랙을 2차 투입구에 투입하여 혼합하고 230~250℃의 온도에서 이축용융혼련 압출기(Twin screw extruder)로 스크류 회전속도 200rpm으로 혼련압출하여 성형용 펠렛을 수득하고, 수득된 펠렛을 100℃에서 3시간 열풍 건조한 후, 230~250℃의 온도로 사출성형하여 시편을 성형하고, 항온항습기(25℃, 상대습도 40%)에서 24시간 방치하여 실 시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물을 제조하였다.
조성(중량부) |
실시예 |
비교예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
폴리카보네이트 수지(PC)1) |
40 |
40 |
70 |
80 |
20 |
40 |
40 |
40 |
90 |
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS)2) |
60 |
60 |
30 |
20 |
80 |
60 |
60 |
60 |
10 |
알킬포스포닉에시드 화합물3) |
15 |
10 |
5 |
3 |
25 |
- |
8 |
- |
5 |
멜라민 시아누레이트4) |
5 |
10 |
10 |
15 |
- |
- |
10 |
30 |
10 |
RDP5) |
- |
- |
- |
- |
- |
25 |
- |
- |
- |
전도성 카본 블랙6) |
15 |
17 |
18 |
20 |
15 |
15 |
30 |
17 |
20 |
1) (주)삼양사의 트리렉스(TRIREX) 3020PJ(점도 평균분자량 19,000) 2) 바스프(BASF)사의 텔우란(Teluran) GP22 3) 로디아 사의 안티블레이즈 1045(알킬포스포닉에시드 화합물) 4) 부덴하임(BUDENHEIM)사의 부디트(BUDIT) 315E(멜라민 시아누레이트) 5) 대팔화학사의 레소시놀디페닐포스페이트 6) 덴키 카가쿠 코교 카부시키 카이샤(Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha)의 덴카 블랙(DENKA BLACK)(평균입자 35nm) |
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지 조성물의 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
물성 측정시 충격강도는 ASTM D256, 인장강도는 ASTM D790, 난연성은 UL 94, 표면저항은 ASTM D257의 규격에 의거하여 측정하여 평가하였다.
물성 |
실시예 |
비교예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
인장강도(kgf/cm2) |
450 |
468 |
515 |
543 |
413 |
425 |
609 |
410 |
580 |
충격강도(kgfm/cm) |
28 |
20 |
16 |
14 |
38 |
20 |
4 |
6 |
6 |
난연성(UL94, 1/16) |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
- |
- |
V-2 |
- |
V-0 |
표면저항(Ω) |
108 |
107 |
106 |
106 |
106 |
109 |
107 |
109 |
1012 |
* -: 측정불가
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지는 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 얼로이수지에 비해 난연성 및 대전방지성이 아주 우수하며, 우수한 기계적 특성도 그대로 유지함을 확인할 수 있었다.