KR101138797B1 - 투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법 - Google Patents

투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법 Download PDF

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Abstract

폴리카보네이트 수지 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물, 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 난연 필름용 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해, 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 수지 조성물을 이용하여 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름은 내열도가 우수하고 투명성을 유지하면서도, 우수한 난연 성능을 보유한다.
투명 난연 필름, 인쇄용 필름, 폴리카보네이트

Description

투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법 {Resin composition for transparent and flame-retarded film and method of manufacturing transparent and flame-retarded polycarbonate film having using the resin composition}
본 발명은 내열도가 우수하면서도 투명한 난연 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 수지에 인산 에스테르 화합물, 포스파겐 화합물 및 실리콘 화합물이 포함된 폴리카보네이트 수지 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법 및 그 방법으로 제조되어 내열도가 우수하고 투명성을 유지하면서도, 우수한 난연 성능을 갖는 폴리카보네이트 투명 난연 필름에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지 필름은 제조와 성형이 용이하고, 부여하고자 하는 특성을 첨가제를 이용하여 쉽게 조절할 수 있기 때문에 여러 산업 분야에서 널리 사용된다. 근래에는 전자부품, 디스플레이 소재 등 특히 난연성을 필요로 하는 부분에 도 널리 사용되고 있다.
그 중에서도 전자 부품 등의 라벨 인쇄용으로 많이 사용되는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 필름은 난연성 뿐만 아니라, 인쇄된 색상의 자연스러운 발현을 위해 투명성을 유지해야 하며, 전자 부품에서 발생하는 열에 의하여 손상되지 않기 위해서는 우수한 내열성도 동시에 갖추고 있어야 한다.
폴리카보네이트 수지에 난연성을 부여하는 가장 용이한 방법은 할로겐계 난연제를 폴리카보네이트 수지의 합성시 첨가하여 폴리카보네이트-할로겐계 공중합물을 제조하거나, 상업화된 할로겐계 난연제를 일반 폴리카보네이트 수지에 배합하는 방법이다.
그러나 상기의 경우, 난연성은 비교적 용이하게 확보할 수 있으나, 연소시에 인체에 유해한 가스성분이 발생하는 문제점이 있기 때문에, 현재는 세계 각국에서 해당 물질을 규제하고 있는 실정이다.
이에 대한 대안으로 현재 가장 널리 사용되고 있는 방법은 인(phosphorus)계 화합물을 투입하는 것이다. 인계 화합물 중 축합형 인산 에스테르를 폴리카보네이트 수지에 투입할 경우에는 그 투입량에 비례하여 수지의 유동성은 증가하는 한편, 내열도가 급격하게 저하된다. 포스파겐계 화합물의 경우에는 내열도의 감소 폭이 인산 에스테르에 비하여 적은 편이지만, 인산 에스테르 화합물에 비하여 가격이 비싸다는 단점이 있다.
이러한 문제점을 극복하고자 금속 산화물 등의 무기계 난연제, 다양한 종류의 실리콘 화합물을 부여하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 상기의 난연제는 다음 과 같은 이유로 인하여 투명 난연 필름을 제조하는 용도로 사용되기에는 한계가 있다.
무기계 난연제는 수지내에서 완전히 용융되어 존재하는 것이 아니다. 따라서 무기계 난연제를 수지에 분산시킨 폴리카보네이트 수지 조성물을 필름으로 제조할 경우 필름의 표면에서 금속산화물이 파우더 형으로 육안 관찰되어 필름의 투명성에 영향을 미친다. 또한 실리콘 화합물은 폴리카보네이트와의 굴절률 차이로 인하여 수지에 배합할 경우 수지 및 그로부터 제조한 필름이 뿌옇게 흐려질 수 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 예의 노력한 결과, 폴리카보네이트 수지에 비할로겐계 난연제를 적절한 함량으로 배합함으로써 난연성에 상승효과를 일으키면서도 폴리카보네이트 수지 자체가 가지고 있는 우수한 내열도와 투명성을 해치지 않는 폴리카보네이트 수지 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름을 제조하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 하나의 목적은 상업적으로 통용되는 비할로겐계 난연제를 적절하게 배합하여, 투명하면서도 내열도가 우수한 폴리카보네이트 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 수지 조성물을 이용하여 투명성을 유지하면서 도, 우수한 내열성 및 난연성을 가질 수 있는 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 투명 난연 필름용 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해, 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법은 (a)폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 단계; (b)상기 폴리카보네이트 수지 조성물을 T-die를 부착한 압출기를 이용하여 용융 압출하는 단계; 및 (c)상기 (b)단계의 결과물을 냉각롤 이용하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 투명 난연 필름용 수지 조성물에는 폴리카보네이트 수지에 인산 에스테르계 화합물, 포스파겐계 화합물, 실리콘계 화합물이 혼합되어 있어서, 이를 이용하여 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름은 광투과율 80%이상, 유리전 이온도 100℃이상, 난연도 VTM-I 이상의 특성을 갖는 우수한 성능을 갖는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 난연 필름용 수지 조성물, 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
수지 조성물
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지(A) 100 중량부에 대해, 인산 에스테르계 화합물(B) 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물(C) 0.1 ~ 15 중량부 및 실리콘계 화합물(D) 0.01 ~ 2 중량부를 포함하여 이루어진다.
폴리카보네이트 수지(A)
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지는 일반적으로 유통되는 선형 폴리카보네이트 수지와 분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지의 2종이다.
선형 폴리카보네이트 수지는 여러 가지의 디히드록시 디아릴 화합물과 포스 겐을 반응시키는 포스겐법, 또는 디히드록시 디아릴 화합물과 디페닐 카보네이트 등의 탄산 에스테르를 반응시키는 에스테르 교환법에 따라서 얻어지는 중합체이며, 각각의 제조 방법과 수지 조성물에의 이용 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 기술자에게는 이미 잘 알려져 있다.
분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지는 일반적인 폴리카보네이트 수지의 제조과정에서 특별히 알려진 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지의 제조 방법으로는 크게 Fries를 사용하여 추가적인 촉매를 투입하지 않고, 온도와 체류시간을 조절하여 분지구조를 도입하는 방법과 별도의 branching agent를 사용하여 분지구조를 도입하는 방법이 있다. 별도의 branching agent를 사용하여 분지구조를 도입하는 방법은 별도의 설비 개조가 필요하다.
분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지의 분지구조 함유 여부의 분석은 GPC-TDA를 통해 Mark-Houwink Constant를 확인하는 것이 가장 널리 알려진 방법이다. GPC-TDA를 통해 Mark-Houwink Constant를 확인하는 방법은 이 분야의 통상적 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다. Mark-Houwink Constant가 0.65 이하인 폴리카보네이트 수지는 적당량의 분지구조를 가지고 있다고 판단할 수 있다.
전체 폴리카보네이트 수지 100 중량부 중 분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지의 함량은 20 ~ 95 중량부인 것이 바람직하다. 분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지가 20 ~ 95 중량부 범위를 넘어서면 연소시 발생하는 드립(drip) 현상을 효과적으로 방지하기 어려울 수 있다.
본 발명의 필름의 제조에 있어서, 선형 폴리카보네이트 수지 및 분지구조를 가지는 폴리카보네이트 수지는 호모-폴리카보네이트, 코-폴리카보네이트 수지 단독 형태로 사용할 수 있으며, 코-폴리카보네이트와 호모-폴리카보네이트의 블렌드 형태로 사용하는 것도 가능하다. 다만, 코-폴리카보네이트 수지의 경우 분자내 중 불소를 제외한 할로겐 족의 원소로 치환된 원소는 없어야 한다.
상기 폴리카보네이트 수지는 15,000~50,000(g/mol)의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리카보네이트 수지의 분자량이 상기의 범위를 넘어서면 투명 난연 필름을 제조하는 데 있어 어려움이 있을 수 있다.
인산 에스테르 화합물(B)
본 발명에 이용되는 인산 에스테르(Phosphate Ester)계 화합물은 난연제(flame-retardant)로서, 하기 화학식 1의 인산 에스테르 화합물 또는 이러한 인산 에스테르 화합물의 혼합물이다. 하기 화학식 1의 화합물은 C6-C30 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C30 아릴기로부터 유도된 올리고머형 인산에스테르 화합물이다. C6-C30 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C30 아릴기는 레조시놀, 히드로퀴논 또는 비스페놀-A로부터 유도되는 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112008088552459-pat00001
(상기 식 중 R1, R2, R4 및 R5 는 각각 C6-C20 아릴이거나 알킬 치환된 C6-C20 아릴기이고, R3은 C6-C30 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C30 아릴기이며, n은 수평균 중합도이다)
본 발명을 구성하는 인산 에스테르계 화합물은 상기 화학식 중, n의 평균값이 0~3인 단량체(monomer)형 또는 올리고머(oligomer)형의 아릴 유도 인산 에스테르인 것이 바람직하며, 이 경우, n의 평균값이 0, 1, 2, 또는 3인 인산 에스테르 화합물의 단독 및 혼합 사용이 모두 가능하다.
본 발명에서 인산 에스테르 화합물은 0.1 ~ 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 인산 에스테르 화합물이 0.1 중량부에 미치지 못할 경우, 충분한 난연성을 발현할 수 없으며, 15 중량부를 초과하면 내열도가 저하되기 때문이다.
포스파겐계 화합물(C)
본 발명에 이용되는 포스파겐(Phosphagen)계 화합물은 분자중에 인과 질소를 포함하는 화합물로서 종래 공지된 것을 넓게 사용할 수 있으나, 하기 화학식 2와 같이 환형의 포스파겐이 보다 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112008088552459-pat00002
(상기 식 중 R6, R7은 C6-C20 아릴기이며, k는 3~25의 정수이다.)
본 발명을 구성하는 포스파겐계 화합물은 상기 화학식 2와 같은 k의 평균값이 3~25인 환형 포스파겐계 화합물이 이용될 수 있는데, k값이 동일한 포스파겐계 화합물을 단독 사용하거나, k값이 서로 다른 화합물의 혼합 사용할 수 있다.
본 발명에서 포스파겐계 화합물은 인산 에스테르계 화합물 및 실리콘계 화합물과 혼용 사용함으로써 난연성 상승 효과를 가져온다. 포스파겐계 화합물과 인산 에스테르계 화합물을 혼용 사용하게 되면 수지에 불꽃이 인가되어 수지가 연소하는 시간이 포스파겐계 화합물 또는 인산 에스테르계 화합물을 단독으로 사용할 때 보 다 현저히 줄어든다. 또한, 포스파겐계 화합물과 실리콘계 화합물을 혼용 사용하게 되면 수지의 연소부에서 발생하는 수지 용융물의 드립(Drip) 현상을 포스파겐계 화합물 또는 실리콘계 화합물을 단독으로 사용할 때보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한, 포스파겐 화합물은 0.1 ~ 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 포스파겐 화합물이 0.1 중량부에 미치지 못할 경우 인산 에스테르계 화합물 및 실리콘 화합물과 혼용 사용함으로써 발현되는 난연성 상승 효과를 기대할 수 없게 되며, 포스파겐 화합물이 15 중량부를 초과하면 더이상의 난연성 상승 효과는 없이 제조 원가만 상승할 수 있기 때문이다. 또한 포스파겐 화합물 역시 인산 에스테르 화합물의 영향 수준은 아닐지라도, 과도하게 사용할 경우 수지의 내열도를 저하시킨다.
실리콘계 화합물(D)
본 발명에 이용되는 실리콘계 화합물은 종래에 공지된 것을 널리 사용할 수 있으나, 특별히 다음 화학식 3과 같은 폴리디오가노 실록산이 바람직하며, R8, R9 을 구성하는 원소 중 일부가 불소화되어 있는 것 또한 사용 가능하다.
[화학식 3]
Figure 112008088552459-pat00003
(상기 식 중 R8, R9은 각각 C1-C15 의 알킬, C2-C10의 알케닐, C5-C12의 시클로 알킬 및 아릴기 중 어느 하나이며, Z는 R8 또는 R9와 동일하거나 OH기를 표현하며, m은 5 ~ 2000의 정수이다.)
상기 실리콘계 화합물의 중량 평균 분자량은 5,000 ~ 500,000이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 5,000 미만이면 실리콘 자체의 내열성과 난연성의 효과가 부족하고, 폴리카보네이트와 배합하여 성형체를 제조할 경우, 실리콘계 화합물이 성형체 표면으로 스며 나와서 성형성을 저하시킬 우려가 있다. 또한 중량 평균 분자량이 500,000 을 초과하면 폴리카보네이트 수지 안으로 실리콘 화합물을 균일하게 분산하는 것이 용이하지 않다.
본 발명에서 실리콘계 화합물은 0.01~2 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘계 화합물이 0.01 중량부 미만으로 첨가되면 포스파겐 화합물과 혼용 사용함으로써 발현되는 난연성 상승 효과를 기대할 수 없게 된다. 또한, 실리콘계 화합물은 굴절률이 1.4 수준으로서, 실리콘계 화합물이 2 중량부를 초과하여 첨가되면, 폴리카보네이트와의 굴절률이 차이 때문에 수지에 배합할 경우 수지 및 그로부터 제조한 필름이 뿌옇게 흐려질 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 기반의 투명 난연 필름용 수지 조성물에는 난연 성능의 향상을 위하여 폴리카보네이트 수지 안으로 피브릴장 구조를 형성하는(피브릴장 구조 형성능) 함불소 폴리머가 더 포함되어 있을 수 있다. 그러나 함불소 폴리머 역시 폴리카보네이트와의 굴절률 차이 때문에 수지 및 그로부터 제조한 필름을 뿌옇게 흐려지게 할 수 있으므로, 상기 함불소 폴리머는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 함불소 폴리머의 첨가로 난연 성능의 향상을 기대하기 위하여 대략 0.01 중량부 이상으로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트 배합물 내에는 자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 활제, 염료, 안료 등을 필요에 따라 1종 또는 2종 이상을 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자에게 그 사용량이나 사용법이 공지되어 있으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조방법
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법은 투명 난연 필름용 수지 조성물 제조 단계(S110), 용융 압출 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
투명 난연 필름용 수지 조성물 제조 단계(S110)에서는 상기 제시된 조성, 즉 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부를 포함하는 투명 난연 필름용 수지 조성물을 제조한다.
이를 제조하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각종 난연제의 혼련 성능이 우수한 2축 압출기를 사용하여 블렌딩하는 것이 바람직하다.
상기 2축 압출기에 있어서, 스크루의 길이(L)와 직경(D)의 비(L/D)는 20~50이 바람직하고, 28~42인 것이 보다 바람직하다. L/D가 클수록 균질한 분산을 행할 수 있으나, 50 이상이면 열화에 의한 수지의 분해가 일어나기 쉽다. 스크루 내에는 혼련 성능을 향상시키기 위하여 니딩 디스크 세그멘트를 1~3 군데 도입하는 것도 바람직할 수 있다.
용융 압출 단계(S120)에서는 상기 단계(S110)에서 제조된 수지 조성물을 T-die를 부착한 압출기를 이용하여 시트 형태로 용융 압출한다. 수지 조성물을 용융압출하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수지 조성물이 과도하게 열화되 지 않도록 1축 압출기를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 필름 제조에 사용되는 압출기에는 수지 용융물이 필름의 형태로 토출될 수 있도록 T-die가 부착되어 있어야 한다. T-die는 최종 필름의 두께를 원하는 데로 조정할 수 있도록 Die의 간격을 조절할 수 있도록 되어 있어야 하며, Die의 간격 조정은 수동 또는 자동 조절 장치 모두 사용 가능하다.
냉각 단계(S130)에서는 T-die를 통해 토출된 시트 형태의 폴리카보네이트 수지 용융물을 냉각롤을 이용하여 냉각, 고화시킨다.
필름의 형성 방법에는 냉각롤에 의해 수지가 고화될 때 냉각롤에 자연스럽게 수지 용융물이 토출되어 여러 냉각롤을 거치면서 필름의 형성이 이루어지는 캐스팅법과 두 개의 냉각롤 사이로 수지 용융물이 토출되고, 그 두 개의 냉각롤이 용융물에 압력을 가하여 필름을 냉각하는 폴리싱법이 있다. 냉각롤은 그 용도에 따라 경면 처리된 것과 엠보 패턴 또는 규칙적인 패턴을 식각한 롤의 사용이 모두 가능하다.
본 발명을 통해 특별히 제조하고자 하는 전자제품 라벨(label)용 인쇄에 필름을 사용하기 위해서는, 어느 한쪽 면 혹은 양쪽 면에 대하여 엠보 패턴이 식각된 롤을 사용한 폴리싱법으로 제조하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠 한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에서 사용한 구성 성분의 세부 사양은 다음과 같다.
1) 폴리카보네이트 수지(A)
본 발명의 실시예 및 비교예를 구성하는 폴리카보네이트 수지로서 Chimei-Asahi의 Wonderlite PC-110을 사용하였다. 수지의 MI는 15였다.
2) 인산 에스테르계 화합물(B)
본 발명의 실시예 및 비교예를 구성하는 인산 에스테르계 화합물로서 통상적으로 시판되고 있는 Bisphenol A diphosphate(BDP)를 사용하였다.
3) 포스파겐계 화합물(C)
본 발명의 실시예 및 비교예를 구성하는 포스파겐계 화합물로서 Cyclo phosphazene의 일종으로 시판되고 있는 Otsuk Chem.의 SP-100을 사용하였다.
4) 실리콘계 화합물(D)
본 발명의 실시예 및 비교예를 구성하는 실리콘계 화합물로서 poly-dimethyl-diphenyl-siloxane인 Momentive사의 TSF-433을 사용하였다.
실시예 및 비교예
필름의 제조
폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 데 있어, 하기 표 1, 2와 같은 조성으로 각 성분을 혼합하여 직경 45 mm, L/D=40인 이축 압출기를 사용하여 펠렛을 제조하였다.
제조된 펠렛을 120 ℃에서 4시간 건조시킨 후 다시 직경 65 mm, L/D=36의 1축 압출기를 이용하고 압출기 실린더의 온도를 260℃로 하여 용융하여 T-die를 통해 토출하였다.
이를 엠보 패턴을 식각한 두 롤 사이에서 압력을 가하면서 냉각하는 폴리싱 방식으로 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 두께는 175 ㎛ 이다.
[표 1]
Figure 112008088552459-pat00004
[표 2]
Figure 112008088552459-pat00005
측정 방법
ㅇ광투과율 : 50mm X 50mm로 필름의 시편을 추출하고, Haze Meter를 이용하여 ASTM D882에 따라 측정하였다.
ㅇ유리전이온도 : 적당량의 필름 시료로 Differential Scanning Calorimeter(DSC)를 이용하여 시료를 25 ~ 200℃ 까지 10℃/min 으로 승온하면서 유리전이온도를 측정하였다.
ㅇ난연도 : UL-94 규정에 준하여 50mm X 200 mm로 시편을 준비하여 평가하였다. 총 연소시간은 시편 5개의 1, 2차 연소시간을 모두 합산한 것이다. 드립(drip) 수는 시편 5개에 대하여 연소 중 드립이 발생하는 수를 의미한다. 연소 중 드립이 발생하는 경우, 드립된 수지 용융물에 의한 솜의 발화 여부를 확인하여 함께 기록하였다.
물성 평가
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1, 2, 3, 4, 5, 및 6의 폴리카보네이트 투명 난연 필름은 광투과율 80% 이상, 유리전이 온도 100 ℃ 이상, 난연도 VTM-I 이상의 특성을 갖는 것을 볼 수 있다.
구체적으로, 인산 에스테르계 화합물이 포함되지 않은 비교예 4와, 인산에스테르계 화합물이 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 5를 비교해 보면, 총 연소시간은 인산에스테르계 화합물이 포함되지 않 았을 때 현저히 증가하는 것을 알 수 있다.
또한 인산에스테르계 화합물이 과량 포함된 비교예 5와, 인산에스테르계 화합물이 적당량 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 1를 비교해 보면, 유리전이온도가 100℃ 이하로 감소한 것을 알 수 있다.
포스파겐계 화합물이 포함되지 않은 비교예 6과, 포스파겐계 화합물이 적당량 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 3을 비교해 보면, 수지가 연소하는 도중 발생하는 드립(drip)의 수가 증가한 것을 알 수 있다.
또한, 포스파겐계 화합물이 과량 포함된 비교예 7과, 포스파겐계 화합물이 적당량 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 1을 비교해 보면, 연소시간의 감소는 없이 유리전이온도가 100℃ 이하로 감소한 것을 알 수 있다.
실리콘계 화합물이 포함되지 않은 비교예 1, 2와, 실리콘계 화합물이 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 1, 3을 비교해 보면, 수지가 연소하는 도중 발생하는 드립의 수가 증가한 것을 알 수 있다.
또한 실리콘계 화합물이 과량 포함된 비교예 3과, 실리콘계 화합물이 적당량 포함된 것을 제외하면 다른 종류의 난연제 함량은 동일하게 포함된 실시예 1을 비교해 보면, 광투과율이 감소한 것을 알 수 있다.
전자제품 라벨용 인쇄에 필름을 사용하기 위해서는 80% 이상의 광투과율을 유지하고, 유리전이 온도가 100℃ 이상인 수준의 내열도를 보유해야 한다. 또한, UL-94 규격에 의거한 VTM-I 이상의 난연도가 필요한데, 본 발명에 따른 제조방법에 의해서 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름은 상기 실시예에 나타나 있는 바와 같이 이들 조건을 모두 만족한다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름은 상기의 우수한 특성으로 인하여, 특히 전자제품 라벨용 인쇄에 사용하기에 적합하다.
이상에서 바람직한 구현예를 예를 들어 설명하였으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하므로 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

Claims (17)

  1. 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해, 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부를 포함하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는
    선형 폴리카보네이트 수지와 분지구조를 갖는 폴리카보네이트 수지가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분지구조를 갖는 폴리카보네이트 수지는
    폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해, 20 ~ 95 중량부로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는
    15,000 ~ 50,000 의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인산 에스테르계 화합물은
    하기 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 난연필름용 수지 조성물.
    Figure 112011079454117-pat00006
    여기서,
    R1, R2, R4 및 R5 는 각각 C6-C20 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C20 아릴기,
    R3은 C6-C30 아릴 또는 알킬 치환된 C6-C30 아릴기,
    n은 수평균 중합도로 평균값이 0-3이다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인산 에스테르계 화합물은
    상기 n의 평균값이 0~3인 단량체형 또는 올리고머형 아릴 유도 인산 에스테르가 단독으로 또는 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 포스파겐 화합물은
    하기 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
    Figure 112008088552459-pat00007
    여기서, R6, R7은 C6-C20 아릴기이며, k는 3~25의 정수.
  8. 제7항에 있어서, 상기 포스파겐 화합물은
    상기 k가 동일한 것들로 구성되어 있거나, 상기 k가 서로 다른 것들이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은
    하기 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
    Figure 112011079454117-pat00008
    여기서, R8, R9는 각각 C1-C15 의 알킬, C2-C10 의 알케닐, C5-C12의 시클로 알킬 또는 C6-C12의 아릴기 중 하나,
    Z는 R8 또는 R9와 동일하거나 OH기,
    m은 5 ~ 2000의 정수.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은
    상기 R8 및 R9를 구성하는 원소 중 일부가 불소화되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은
    5,000 ~ 500,000 의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    피브릴장 구조 형성능 함불소 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 함불소 폴리머는
    폴리카보네이트 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 활제, 염료 및 안료 중에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 난연 필름용 수지 조성물.
  15. (a)폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대해 인산 에스테르계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 포스파겐계 화합물 0.1 ~ 15 중량부, 실리콘계 화합물 0.01 ~ 2 중량부 를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 단계;
    (b)상기 폴리카보네이트 수지 조성물을 T-die를 부착한 압출기를 이용하여 용융 압출하는 단계; 및
    (c)상기 (b)단계의 결과물을 냉각롤 이용하여 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법.
  16. 제15항에 기재된 제조 방법으로 제조된 폴리카보네이트 투명 난연 필름.
  17. 제16항에 있어서, 상기 필름은
    광투과율 80%이상, 유리전이온도 100℃ 이상 및 난연도 VTM-1 이상인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 투명 난연 필름.
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