KR101154467B1 - 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리카보네이트 35~67 중량%, 유리섬유 10~40 중량%, 열가소성 엘라스토머 중합체 1~10 중량%, 코어-쉘 구조의 충격보강제 1~10 중량%, 에틸렌 아크릴레이트계 공중합체 1~10 중량%를 포함하며, 본 발명에 따르면 외관 표면 품질이 좋고, 내충격성, 인성이 우수한 유리섬유 강화 열가소성 수지를 제공할 수 있다.

폴리카보네이트, 유리섬유, 열가소성 엘라스토머, 에틸렌 아크릴레이트계, 고충격성, 인성, 고유동

Description

유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물{FIBER GLASS REINFORCED POLYCARBONATE RESIN COMPOSTION}

본 발명은 고유동성을 가지면서 내충격성, 인성이 우수한 유리섬유 강화 열가소성 수지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충격강도, 내열성, 전기적 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지에 유리섬유를 강화하여 강성을 보완하고, 열가소성 엘라스토머 중합체를 사용하여 유동특성을 향상시키고, 코어-쉘 구조의 충격 보강제를 사용하여 내충격성을 향상시켰으며, 에틸렌 아크릴레이트계 공중합체를 사용하여 인성을 강화시킴으로써 성형가공성과 치수 안정성이 뛰어나며 강성이 우수함과 동시에, 내충격성, 인성이 강화되어 휴대폰을 포함한 박막의 소형 전기전자 제품의 하우징으로 매우 적합하게 사용할 수 있는 고유동, 내충격성과 인성이 뛰어난 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.

열가소성 수지 중 비스페놀 에이(Bisphenol A)의 폴리탄산에스테르 중합체인 폴리카보네이트는 뛰어난 내충격성, 전기적 성질 및 성형성을 가지며, 넓은 온도 범위에서 그 물성을 유지할 수 있고 자기 소화성을 지닌 엔지니어링 플라스틱 소재 로 다방면에 걸쳐 사용되고 있다.

이처럼 폴리카보네이트는 기계적 강성을 갖추고 있어 가전제품의 외장재 등 전기 전자 제품에 사용되나, 오늘날과 같이 박막화 되어가는 소형 전기 전자 제품에 적용되기에는 어려움이 있다. 또한, 강성을 증가시키기 위해 강화제로서 유리섬유를 첨가하는데, 유리섬유에 의해 흐름성이 더욱 저하되며 원래 우수했던 내충격성, 인성이 저하되고 휴대폰과 같은 박막 제품 성형시 유리섬유가 표면에 돌출되어 깨끗한 외관을 얻기 어려워 후가공이 어려워지는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 폴리카보네이트의 성형성을 높이기 위한 다양한 방법들이 시도되었으나 일부를 제외하고는 그 효과가 그리 크지 않으며, 흐름성이 개선되는 경우 내충격성 등의 기계적 물성은 저하되는 것이 대부분이다.

그러므로, 강성을 증가시키기 위해 유리섬유가 첨가되어도 흐름성과내충격성을 저하시키지 않고 성형시 깨끗한 외관을 지니게 함으로써, 폴리카보네이트의 장점은 최대한 살리고 약점은 보완된 수지 조성물에 대한 발명이 아직 과제로 남아있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 유리섬유를 강화하여 고강성을 구현하고, 열가소성 엘라스토머 중합체를 사용하여 유동성을 향상시킴으로 유리섬유의 돌출을 제어함과 동시에 코어-쉘 충격보강제를 사용하여 내충격 특성을 보완하며, 더 나아가 에틸렌 아크릴레이트 수지를 사용함으로 인성을 강화시킨 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로, (A) 폴리카보네이트 35 ~ 67 중량%; (B) 유리섬유 10~40 중량%; (C) 열가소성 엘라스토머 중합체 1~10 중량%; (D) 코어-쉘 구조의 충격 보강제 1~10 중량%; (E) 에틸렌 아크릴레이트 수지 1~10중량%를 포함하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.

또한, 상기 폴리카보네이트는 비스페놀에이의 중합체로 용융지수가 15g/10분(300℃, 1.2kg) 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열가소성 엘라스토머는 열가소성 폴리에스터계 엘라스토머를 특징으로 한다.

또한, 상기 코어-쉘 구조의 충격 보강제는 코어-쉘 구조를 이루는 실리콘-아크릴계, 부타디엔계, 아크릴계 고무임을 특징으로 한다.

또한, 상기 유리섬유는 길이가 2 내지 5 mm이고, 직경이 1 내지 100 ㎛인 촙 유리섬유인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에틸렌 아크릴레이트 수지는 15~40 함량%의 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 유리섬유가 강화된 폴리카보네이트 수지 조성물의 유동성이 향상되고, 내충격성, 인성이 강화된 성형품을 제공함으로써 박막화되어가는 휴대전화, 개인 디지털 보조장치 등의 소형 가전 제품의 하우징으로 사용이 가능하다.

본 발명은 폴리카보네이트, 유리섬유, 열가소성 엘라스토머 중합체, 코어-쉘 구조의 충격 보강제 및 에틸렌 아크릴레이트 수지를 포함하는데, 이하 각각의 구성물질을 상세히 설명한다.

본 발명의 폴리카보네이트는 비스페놀 에이의 중합체로 용융지수가 15g/10분 이하인 것이 바람직하다. 용융지수가 15g/10분을 초과하는 경우 충격성, 인성, 내화학성의 저하가 있다.

본 발명의 유리섬유는 폴리카보네이트 수지 조성물의 강성을 보완하기 위해 첨가된 것으로, 고분자 사이에서는 매우 강한 결합력을 유지하여 강성을 향상시킴으로써 박막 제품의 플라스틱 가공시 단단한 틀이 제작될 수 있도록 한다. 본 발명 의 유리섬유는 전체 수지 조성물 중에 10~40 중량%로 사용되며, 10 중량% 미만이면 요구되는 강성이 나타나지 않고, 40 중량%를 초과하면 흐름성이 나빠져 가공온도가 높아지고 미려한 외관을 얻는데 어려움이 있다.

상기 유리섬유는 길이가 2 내지 5 mm이고, 직경이 1 내지 100 ㎛인 촙 유리섬유를 사용한다. 유리섬유의 길이가 너무 짧으면 외관이 수려하고 변형은 적으나 강성 및 충격 특성이 현저히 저하되며, 유리섬유의 길이가 길면 강성과 충격 특성은 좋아지나 외관에 유리섬유의 돌출 및 변형이 심해진다.

본 발명의 열가소성 엘라스토머 중합체는 수지 조성물의 흐름성 향상 및 충격저하를 방지시키기 위한 것으로, 1 중량% 미만이면 흐름성 향상의 효과가 없으며, 10 중량% 초과하면 내열성 저하가 일어나고 폴리카보네이트와 열가소성 엘라스토머 중합체의 고화 속도 차이에 의해 제품의 취출에 문제가 발생하며 웰드라인에서의 기계적 특성이 저하된다. 본 발명에서는 폴리에스터계 열가소성 엘라스토머가 사용된다.

본 발명의 코어-쉘 구조의 충격보강제는 유리섬유 강화된 폴리카보네이트의 충격 강도를 강화시키고 플라스틱의 압축 및 휨에 대한 저항력을 증진시켜 치수 안정성을 높이는 첨가제로, 그 함량은 1 중량% ~ 10 중량%를 포함하는 것이 바람직한데, 1 중량% 미만이면 충격 강화 특성 효과가 없고, 10 중량% 초과하면 조성물 전체의 강성 저하를 일으키기 때문이다. 이에 부합하는 충격보강제로는 실리콘 아크릴계, 부타디엔계, 아크릴 고무계 충격 보강제가 있다.

본 발명의 에틸렌 아크릴레이트 공중합체는 플라스틱의 인성을 강화시키는 것이며, 부가적으로 유동성 향상의 특성을 지니고 있으며, 1 중량% ~ 10 중량%의 범위로 사용한다. 1 중량% 미만에서는 인성강화 효과가 없으며, 10 중량%를 초과하면 전체적인 강성 저하를 일으킨다.

또한, 상기 에틸렌 아크릴레이트 수지는 15 ~ 40 중량%의 아크릴레이트를 포함하는데, 아크릴레이트의 함량이 15 중량%보다 낮으면 충격보강 및 인성의 효과가 나타나지 않고, 40중량%보다 높으면 강성이 떨어지는 단점이 있다.

이 외에도 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물에는 조색제, 윤활제, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링 강화제 등을 추가로 첨가하여 다양한 용도로 응용할 수 있다.

이하 본 발명은 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하며, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

아래의 실시예 및 비교예에 있어서 약호는 다음의 내용을 의미한다.

<(A) 비스페놀 에이 폴리카보네이트(PC)>

용융지수가 10g, 15g, 22g/10분(하기, 표 1에서 각각 '1', '2', '3'으로 표기)의 방향족 폴리카보네이트를 사용하였다.

<(B) 유리섬유>

오웬스 코닝사의 직경 10~13㎛, 촙 길이 3mm이고, 아미노 실란으로 표면 처리된 유리섬유를 사용하였다.

<(C) 열가소성 엘라스토머 중합체>

엘지화학의 Keyflex BT 1155D를 사용하였다.

<(D) 코어-쉘 구조의 충격보강제>

실리콘-비닐계가 코어-쉘 구조를 이루고 있는 실리콘-아크릴계 충격 보강제를 사용하였다. (MRC Metablen S-2001).

<(E) 에틸렌 아크릴레이트 공중합체>

듀퐁(DuPont)사의 Elvaloy 1330AC를 사용하였다.

아래의 실시예 및 비교예의 물성 평가 방법은 다음 시험법에 의거하여 수행하였다.

인장강도

실온에서 5mm/sec의 속도를 갖는 인스트론 UTM을 사용하여 ASTM D638에 의거하여 측정하였다.

굴곡강도 및 굴곡탄성률

ASTM D790에 의거하여 측정하였다.

충격강도

1/8"두께의 시편을 23 ℃ ASTM D256에 의거하여 측정하였다.

유동성(MI)

ASTM D1238에 의거하여 300℃에서 하중이 1.2㎏일 때 10분간 측정되는 무게를 g으로 측정하였다.

표면품질

성형품의 외관 표면은 1등급(양호)에서 5등급(불량)까지 시각적, 촉각적 그리고 전자현미경을 이용하여 종합적으로 평가하였다. 등급의 기준은 유리섬유를 사용하지 않은 소재의 외관을 1등급으로 삼았다.

실시예 1~4

먼저 아래 표 1의 각 성분들을 함량비에 따라 290℃, 이축 압출기에서 용융/훈련하고 펠렛을 제조한 후, 사출기를 이용하여 물성 측정을 위한 시편을 제작하였고, 각 시편을 상기 시험방법에 의해 시험한 후 그 결과를 아래에 나타내었다.

비교예 1~2

먼저 아래 표 1의 각 성분들을 함량비에 따라 290℃, 이축 압출기에서 용융/훈련하고 펠렛을 제조한 후, 사출기를 이용하여 물성 측정을 위한 시편을 제작하였고, 각 시편을 상기 시험방법에 의해 시험한 후 그 결과를 아래에 나타내었다.

상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따른 열가소성 수지에 해당하는 실시예 1~4는 흐름성이 우수하면서, 내충격성과 인성이 강화되고, 표면의 외관 상태가 뛰어남을 확인할 수 있었다.

또한, 열가소성 엘라스토머 중합체를 사용함으로 유리섬유의 함량이 증가되어도 용융 지수가 우수함을 보여 주었고, 코어-쉘 충격보강제와 에틸렌 아크릴레이트 수지를 혼용함으로써 단독으로 사용할 때보다 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있음을 보았다. 또한 비교예 2를 통하여 폴리카보네이트의 점도가 낮아질수록 유동 특성은 좋아지나 일정 범위를 벗어나게 되면 인성(Flexural deflection)의 저하가 일어남을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (6)

1. (A) 용융지수가 15g/10분(300℃, 1.2kg)이하인 폴리카보네이트 35~67 중량%;

   (B) 유리섬유 10~40 중량%;

   (C) 열가소성 엘라스토머 중합체 1~10 중량%;

   (D) 코어-쉘 구조의 충격 보강제 1~10 중량%;

   (E) 에틸렌 아크릴레이트 수지 1~10 중량%를 포함하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 비스페놀에이의 중합체인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 열가소성 폴리에스터계 엘라스토머를 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 코어-쉘 구조의 충격 보강제는 코어-쉘 구조를 이루 는 실리콘-아크릴계, 부타디엔계, 아크릴계 고무임을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유리섬유는 길이가 2 내지 5 mm이고, 직경이 1 내지 100 ㎛인 촙 유리섬유인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.
6. 제 1항에 있어서, 상기 에틸렌 아크릴레이트 수지는 15~40 중량%의 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물.