KR101330949B1 - 수지 조성물, 합성 수지 시트, 합성 수지 성형품 및 합성 수지 적층체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형 가공이 용이하고, 인장 탄성률 등의 기계적 강도, 표면 평활성등의 외관 및 치수 안정성이 우수한 합성 수지 성형품을 얻을 수 있는 수지 조성물을 제공한다. 본 발명의 수지 조성물은 합성 수지와, 그래핀 시트의 적층체로서 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연을 함유하는 것을 특징으로 하므로, 우수한 성형성을 갖고 있고, 범용의 성형 방법에 의해 원하는 형상의 합성 수지 성형품을 성형할 수 있다.

Description

수지 조성물, 합성 수지 시트, 합성 수지 성형품 및 합성 수지 적층체{RESIN COMPOSITION, SYNTHETIC RESIN SHEET, SYNTHETIC RESIN MOLDED ARTICLE, AND SYNTHETIC RESIN LAMINATE}

본 발명은 수지 조성물, 합성 수지 시트, 합성 수지 성형품 및 합성 수지 적층체에 관한 것이다.

종래부터, 다양한 용도에서 흑연 입자를 포함하는 수지 조성물이 검토되고 있다. 특허문헌 1에는, 낮은 열팽창성, 고강도, 고강성 및 인성을 갖는 수지 조성물로서, 수지 10 내지 60중량％ 및 입경이 20 내지 900㎛인 흑연 40 내지 90중량％(양자의 합계는 100중량％)로 이루어지는 수지 조성물이 제안되어 있다.

그리고, 특허문헌 1에서는, 흑연의 형상이 판 형상, 박편 형상 또는 비늘 조각 형상인 것이 바람직한 것으로 기재되어 있으며, 흑연이 박편 형상 또는 판 형상이면 기계적 특성, 인성, 치수 안정성이 더 높아지는 것도 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1의 수지 조성물은 광학 기기나 전자 기기의 하우징에 특히 바람직한 것이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 수지 조성물은 흑연 함유량이 많기 때문에 성형성이 불충분하고, 이 수지 조성물을 사용하여 얻어진 성형품은 그의 표면 평활성이 낮거나 또는 외부로부터의 충격에 약하다는 문제가 있다.

특허문헌 2에는, 폴리아미드 수지(A)와, 흑연계 충전재(B)와, 아라미드 섬유(C)를 함유하며, 폴리아미드 수지(A)와 흑연계 충전재(B)의 질량비(A/B)가 15/85 내지 60/40이고, 아라미드 섬유(C)의 함유량이 폴리아미드 수지(A)와 흑연계 충전재(B)의 합계 100질량부에 대하여 3 내지 20질량부인 것을 특징으로 하는 열전도성 수지 조성물이 기재되어 있다. 그리고, 특허문헌 2에는, 흑연계 충전재(B)가 평균 입경 1 내지 300㎛의 비늘 조각 형상 흑연 및/또는 평균 섬유 직경 1 내지 30㎛, 평균 섬유 길이 1 내지 20 ㎜의 흑연화 탄소 섬유인 것이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 2에 개시된 열 도전성 수지 조성물은 섬유 형상 충전제를 사용하고 있기 때문에, 이 열 도전성 수지 조성물을 포함하는 성형품은 그의 표면성이 현저하게 낮다는 문제점을 갖는다.

또한, 최근, 특히 금속을 대신하는 재료로서, 성형성이 우수하고, 얻어지는 성형품의 표면 평활성이 우수하며 탄성률이 높고, 선팽창 계수가 낮은 수지 조성물이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제2004-033290호 공보 일본 특허 공개 제2009-292889호 공보

본 발명은, 성형 가공이 용이하고 인장 탄성률 등의 기계적 강도, 표면 평활성 등의 외관 및 치수 안정성이 우수한 합성 수지 성형품을 얻을 수 있는 수지 조성물, 및 이것을 사용한 합성 수지 성형품 및 합성 수지 적층체를 제공한다.

본 발명의 수지 조성물은 합성 수지와, 그래핀 시트의 적층체로서 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연을 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 합성 수지로는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중 어느 하나 일수도 있지만, 합성 수지 성형품의 제조가 용이하다는 점에서 열가소성 수지가 바람직하다.

열가소성 수지로는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, ABS 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN), (메트)아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있다. 열가소성 수지로는, 성형성이 우수하며 얻어지는 합성 수지 성형품의 내후성이 우수한 점에서, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 열가소성 수지로는, 성형성이 우수하며 합성 수지 성형품의 내열성이 우수하므로, 폴리아미드계 수지가 바람직하다. 열가소성 수지로는, 성형성이 우수하며 얻어지는 합성 섬유의 내열성, 내후성 및 내약품성이 우수하므로, 폴리아크릴로니트릴이 바람직하다. 열가소성 수지로는, 성형성이 우수하며 합성 수지 성형품의 투명성이 우수하므로, (메트)아크릴계 수지가 바람직하고, 메타크릴계 수지가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 (메트)아크릴이란, 메타크릴 또는 아크릴을 의미한다.

폴리올레핀계 수지는, 라디칼 중합성 이중 결합을 갖는 올레핀계 단량체를 중합하여 이루어지는 것이다. 올레핀계 단량체로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 α-올레핀이나, 부타디엔, 이소프렌 등의 공액 디엔 등을 들 수 있다. 올레핀계 단량체는 단독으로 사용되거나 2종 이상 병용될 수도 있다.

폴리올레핀계 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에틸렌 단독 중합체, 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등의 폴리에틸렌계 수지, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌-α-올레핀 공중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 등의 폴리프로필렌계 수지, 부텐 단독 중합체, 부타디엔, 이소프렌 등의 공액 디엔의 단독 중합체 또는 공중합체 등을 들 수 있으며, 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 합성 수지 시트나 합성 수지 적층체 등의 합성 수지 성형품(이하, 총칭해서 간단히 「합성 수지 성형품」이라고 함)의 탄성률 및 파단 강도가 우수한 점에서, 폴리프로필렌계 수지가 바람직하고, 프로필렌 단독 중합체가 보다 바람직하다. 폴리올레핀계 수지는 단독으로 사용되거나 2종 이상이 병용될 수도 있다. 폴리프로필렌계 수지는, 예를 들어 프라임 폴리머사에서 상품명 「J-721GR」으로 시판되고 있다. 또한, α-올레핀으로는, 예를 들어 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 등을 들 수 있다.

폴리올레핀계 수지의 중량 평균 분자량은 5000 내지 500만이 바람직하고, 2만 내지 30만이 보다 바람직하다. 폴리올레핀계 수지의 분자량 분포(중량 평균 분자량/수 평균 분자량)는 1.1 내지 80이 바람직하고, 1.5 내지 40이 보다 바람직하다. 또한, 폴리올레핀계 수지의 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피법(GPC법)에 의해 측정할 수 있고, 예를 들어 WATERS사에서 시판되고 있는 고온GPC(150CV)를 사용하여 측정할 수 있다.

폴리아미드계 수지로는 주쇄의 반복 단위에 아미드 결합을 함유하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리아미드6, 폴리아미드6,6, 폴리아미드6,10, 폴리아미드6,12, 폴리아미드4, 폴리아미드11, 폴리아미드12, 폴리아미드4,6 등을 들 수 있다. 폴리아미드계 수지로는 단량체 성분으로서 방향족 디아민, 방향족 디카르복실산 등을 포함하는 저결정성인 폴리아미드일 수도 있다.

(메트)아크릴계 수지로는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 메타크릴산메틸 단독 중합체, 메타크릴산메틸을 포함하는 메타크릴산에스테르끼리의 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-메타크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-스티렌 공중합체, 메타크릴산메틸-α-메틸스티렌 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴로니트릴 공중합체, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 등을 들 수 있다. 메타크릴산메틸과 공중합하는 메타크릴산에스테르로는, 예를 들어 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸 등을 들 수 있다.

본 발명의 수지 조성물에는 박편화 흑연이 함유되어 있다. 박편화 흑연은 복수의 그래핀 시트의 적층체이다. 박편화 흑연은 흑연을 박리 처리하여 얻어지는 것이며, 원료가 되는 흑연보다도 두께가 얇은 그래핀 시트의 적층체, 즉 원료가 되는 흑연의 그래핀 시트의 적층수보다도 적은 적층수를 갖는 그래핀 시트의 적층체이다. 본 발명에서 그래핀 시트는 탄소 육각망 평면을 포함하는 1매의 시트 형상물을 의미한다.

본 발명의 수지 조성물에 포함되어 있는 박편화 흑연은, 그래핀 시트가 적층되어 이루어지고, 그래핀 시트의 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상이다. 박편화 흑연의 그래핀 시트의 적층수는 150층 이하로 한정되며, 60층 이하가 바람직하고, 30층 이하가 보다 바람직하고, 10층 이하가 특히 바람직하고, 5층 이하가 가장 바람직하다. 박편화 흑연의 그래핀 시트의 적층수를 150층 이하로 한정함으로써, 박편화 흑연의 종횡비가 커지기 쉽고, 합성 수지 중에 포함되어 있는 박편화 흑연의 중량이 동등할 경우, 박편화 흑연과 합성 수지의 접촉 면적이 증대하며 박편화 흑연끼리의 접촉 면적도 증대되므로, 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 합성 수지 성형품은 그의 강성이 우수하며 선팽창 계수도 낮음과 동시에 도전성 부여 등의 개질 효과도 보다 크게 얻을 수 있다. 또한, 박편화 흑연에서의 그래핀 시트의 적층수는 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여 측정할 수 있으며, 각 박편화 흑연에서의 그래핀 시트의 적층수의 상가(相加) 평균값을 말한다.

또한, 박편화 흑연의 종횡비는 20 이상으로 한정되며, 100 이상이 바람직하고, 200 이상이 보다 바람직하지만, 지나치게 높으면 박편화 흑연의 깨짐이 발생하는 경우가 있으므로, 5000 이하가 바람직하다. 또한, 박편화 흑연의 종횡비는, 각 박편화 흑연에 대해 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수를 두께로 나눈 종횡비를 산출하며, 각 박편화 흑연의 종횡비의 상가 평균값을 말한다.

여기서, 박편화 흑연에서의 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수는, 박편화 흑연의 면적이 가장 커지는 방향에서 보았을 때의 박편화 흑연의 최대 치수를 말한다. 박편화 흑연의 두께는, 박편화 흑연의 면적이 가장 커지는 방향에서 보았을 때의 박편화 흑연의 표면에 대해 직교하는 방향의 박편화 흑연의 최대 치수를 말한다.

또한, 박편화 흑연에서 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수는 FE-SEM을 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 박편화 흑연의 두께는 투과형 전자 현미경(TEM) 또는 FE-SEM을 이용하여 측정할 수 있다.

박편화 흑연은 흑연을 그래핀 시트간에 있어서 박리함으로써 얻을 수 있다. 흑연으로서는, 예를 들어 천연 흑연, 키쉬(Kish) 흑연, 고배향성 열분해 흑연 등을 들 수 있다.

흑연을 그래핀 시트 간에 있어서 박리하는 방법으로는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 (1) 일본 특허 공개 제2002-053313호에 기재된 바와 같이 후머스-오페만(Hu㎜ers-Offeman)법(문헌 [W. S. Hu㎜ers et al., J. Am. Chem. Soc., 80, 1339(1958)])을 이용하여 흑연을 그래핀 시트 간에 있어서 박리하는 방법, (2) 미국 특허 제2798878호(1957)에 기재된 대로, 흑연으로부터 산화흑연을 제작한 후, 산화흑연을 정제에 의해 그래핀 시트 간에 있어서 박리하는 방법, (3) 일본 특허 공표 제2009-511415호 공보에 기재된 바와 같이 하여 흑연으로부터 산화흑연 층간 화합물을 제작하고, 이 산화흑연 층간 화합물을 급속 가열함으로써 산화흑연 층간 화합물을 그의 그래핀 시트간에 있어서 박리하는 방법, (4) 시판 중인 열팽창성 흑연을 가열하여 팽창시키고, 이 팽창 흑연에 초음파를 조사하여 그래핀 시트간에 있어서 박리하는 방법, (5) 흑연을 초임계 유체나 아임계 유체 등의 고압 유체에 노출시킴으로써 흑연을 그의 그래핀 시트간에 있어서 박리하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 열팽창성 흑연은, 예를 들어 에어 워터사에서 상품명 「LTE-U」로 시판되고 있다.

박편화 흑연의 종횡비를 상술한 범위로 조정하는 방법으로는, 흑연을 그래핀 시트간에 있어서 박리하는 방법에서 각종 조건을 적절하게 조정할 수 있고, 예를 들어 상기 (4)의 방법에서는 팽창 흑연에 조사하는 초음파의 음압이나 조사 시간 등을 조정할 수 있다.

구체적으로는, 팽창 흑연에 초음파를 조사할 때의 초음파의 음압은, 작으면 박편화 흑연의 그래핀 시트간에 있어서의 박리가 불충분해지는 경우가 있고, 크면 그래핀 시트가 분쇄되어 박편화 흑연의 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수가 짧아지는 경우가 있으므로, 20 내지 700kPa가 바람직하고, 70 내지 500kPa가 보다 바람직하다.

팽창 흑연에 초음파를 조사할 때의 초음파의 조사 시간은, 짧으면 박편화 흑연의 그래핀 시트간에 있어서의 박리가 불충분해해지는 경우가 있고, 길면 그래핀 시트가 분쇄되어 박편화 흑연의 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수가 짧아지는 경우가 있으므로, 3 내지 90분이 바람직하고, 5 내지 30분이 보다 바람직하다.

상술한 요령으로 얻어진 박편화 흑연으로부터 그래핀 시트의 적층수 및 종횡비를 만족하는 박편화 흑연을 추출하여 사용할 수도 있다. 박편화 흑연으로부터 그래핀 시트의 적층수 및 종횡비를 만족하는 박편화 흑연을 추출하는 방법으로는, 필터 등을 사용하여 박편화 흑연을 분급한 후에 이 분급된 박편화 흑연을 원심 분리에 의해 더 추출할 수 있다.

박편화 흑연에서의 그래핀 시트의 면 방향의 최대 치수는, 작으면 두께가 얇아도 상술한 종횡비를 얻기 어렵고, 크면 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 합성 수지 성형품의 표면성이 저하되는 경우가 있으므로, 1 내지 100㎛가 바람직하다.

본 발명의 수지 조성물 중에서의 박편화 흑연의 함유량은, 적으면 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 합성 수지 성형품의 강성이 저하되거나 또는 선팽창 계수가 커지고, 또는 합성 수지 성형품에 대한 도전성의 개선 효과가 저하되는 경우가 있고, 많으면 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 합성 수지 성형품의 인성이나 표면성이 저하하거나 또는 수지 조성물의 성형성이 저하되는 경우가 있으므로, 합성 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 30중량부가 바람직하다.

또한, 본 발명의 수지 조성물에는, 필요에 따라 분산제, 난연제, 산화 방지제, 자외선 방지제 등의 각종 안정제, 활제(滑劑), 이형제, 핵제, 발포제, 가교제, 착색제 등의 첨가제가 함유되어 있을 수도 있다.

본 발명의 수지 조성물을 제조하는 방법으로는 특별히 한정되지 않고 여러가지 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 합성 수지와 박편화 흑연을 범용의 혼합기에 공급하여 균일하게 혼합하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 박편화 흑연을 마스터 배치로서 혼합기에 공급할 수도 있다. 혼합기로는, 예를 들어 헨셀 믹서, 플라스트밀, 단축 압출기, 2축 압출기, 밴버리 믹서, 롤 등을 들 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 우수한 성형성을 갖고 있고, 범용의 성형 방법을 사용하여 합성 수지 시트 등의 합성 수지 성형품을 얻을 수 있다. 또한, 성형 방법으로는, 예를 들어 프레스 성형, 사출 성형, 압출 성형 등을 들 수 있다.

본 발명의 수지 조성물을 사용하여 합성 수지 시트를 성형했을 경우, 합성 수지 시트에 대해서 JIS K7161에 준거하여 측정한 23℃에서의 인장 탄성률은, 낮으면 합성 수지 시트의 강성이 부족하므로, 2.5GPa 이상이 바람직하고, 3GPa 이상이 보다 바람직하고, 3.5GPa 이상이 특히 바람직하고, 4GPa 이상이 가장 바람직하다.

상기 합성 수지 시트에 대해서 JIS K7197에 준거하여 측정된 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수는, 높으면 분위기 온도에 따라서는 합성 수지 시트에 변형이 발생될 우려가 있으므로, 7.5×10^-5/K 이하가 바람직하고, 7.0×10^-5/K 이하가 보다 바람직하고, 6.5×10^-5/K 이하가 특히 바람직하고, 6.0×10^-5/K 이하가 가장 바람직하다.

그리고, 합성 수지 시트에 대해서 JIS K7161에 준거하여 측정한 23℃에서의 인장 탄성률이 2.5GPa 이상이며 JIS K7197에 준거하여 측정된 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 7.5×10^-5/K 이하인 경우에는, 금속 재료와 대체할 수 있어서 바람직하다.

또한, 본 발명의 수지 조성물을 사용하여 합성 수지 적층체를 제작할 수도 있다. 구체적으로는, 복수층의 합성 수지층이 적층 일체화되며 합성 수지층 중 적어도 1층 또는 복수층이 상기 수지 조성물로 구성되어 이루어지는 합성 수지 적층체를 들 수 있다. 상기 수지 조성물로 구성되어 이루어지는 합성 수지층은 비발포인 것이 바람직하다. 또한, 합성 수지층은, 이것을 구성하고 있는 합성 수지, 박편화 흑연 또는 그 밖의 성분 중 어느 하나에 있어서 종류 또는 함유량이 상이한 경우에는 별도의 합성 수지층으로 한다.

또한, 복수층의 합성 수지층이 적층 일체화되고, 합성 수지층으로서 합성 수지를 포함하며 그래핀 시트의 적층체인 박편화 흑연을 포함하지 않는 제1 합성 수지층과, 합성 수지와, 그래핀 시트의 적층체로서 상기 그래핀 시트의 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연을 함유하는 상기 수지 조성물을 포함하는 제2 합성 수지층을 함유하여 이루어지는 합성 수지 적층체일 수도 있다. 제1 합성 수지층은 발포하고 있어도 되고 비발포이어도 되지만, 발포하고 있는 것이 바람직하다. 제2 합성 수지층은 비발포인 것이 바람직하다.

또한, 제1 합성 수지층 중 적어도 한쪽 면, 즉 제1 합성 수지층의 편면 또는 양면에 합성 수지와, 그래핀 시트의 적층체로서 상기 그래핀 시트의 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연을 함유하는 상기 수지 조성물을 포함하는 제2 합성 수지층이 적층 일체화되고 있는 합성 수지 적층체일 수도 있다.

또한, 제1 합성 수지층이 발포하고 있을 경우에는, 제1 합성 수지층으로서 예를 들어 세끼스이 가가꾸 고교사에서 상품명 「소프트론 SP」로 시판되고 있는 폴리프로필렌계 수지 발포 시트를 사용할 수 있다.

상기 합성 수지 적층체에서 제1 합성 수지층에는 박편화 흑연이 함유되어 있지 않다. 이것은, 합성 수지 적층체는 특정한 박편화 흑연을 함유하는 제2 합성 수지층에 의해 우수한 강성 및 낮은 선팽창 계수가 부여되어 있는 한편, 제1 합성 수지층에 박편화 흑연을 함유시키지 않음으로써 우수한 경량성이 부여되어 있어, 우수한 경량성을 가지면서 우수한 강성 및 치수 안정성을 갖고 있다. 상기 제2 합성 수지층을 구성하고 있는 수지 조성물은 상술한 수지 조성물과 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.

제1 합성 수지층을 구성하고 있는 합성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카르보네이트 수지 등을 들 수 있고, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드 수지가 바람직하다. 또한, 폴리올레핀계 수지로는 상술한 바와 마찬가지의 수지가 사용된다. 폴리아미드 수지로는, 예를 들어 폴리아미드66, 폴리아미드6, 폴리아미드11 등을 들 수 있다. 제1 합성 수지층을 구성하고 있는 합성 수지는 단독으로 사용되거나 2종 이상이 병용될 수도 있다.

또한, 제2 합성 수지층에서의 박편화 흑연의 함유량은, 적으면 합성 수지 적층체의 강성이 저하되거나 또는 선팽창 계수가 커지고, 또는 합성 수지 적층체의 도전성의 개선 효과가 저하되는 경우가 있고, 많으면 합성 수지 적층체의 인성이나 표면성이 저하되거나 또는 합성 수지 적층체의 성형성이 저하되는 경우가 있으므로, 합성 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 30중량부가 바람직하다.

상기 합성 수지 적층체에 있어서, 합성 수지층의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 시트, 부직포, 직포, 편포, 망상체 등을 들 수 있다. 제2 합성 수지층은 합성 수지 시트가 바람직하다.

합성 수지층이 부직포, 직포 또는 편포일 경우에는, 합성 수지층을 구성하고 있는 합성 수지 또는 수지 조성물로 이루어지는 섬유로 형성된 부직포, 직포 또는 편포가 합성 수지층으로서 사용된다.

또한, 합성 수지층이 망상체인 경우에는, 예를 들어 합성 수지층을 구성하고 있는 합성 수지 또는 수지 조성물로 이루어지는 플랫 얀(flat yarn)을 사용하여 형성된 망상체가 사용된다.

플랫 얀을 사용하여 형성된 망상체(1)로는, 예를 들어 도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이, 플랫 얀(1a, 1a···)을 다수개, 소정 간격마다 병설하여 이루어지는 플랫 얀열(1A)과, 이 플랫 얀열(1A)의 플랫 얀(1a)에 사행 또는 직교하는 방향으로 다수의 플랫 얀(1b, 1b···)을 소정 간격마다 병설하여 이루어지는 플랫 얀열(1B)을 포함하며, 이들의 플랫 얀열(1A, 1B)의 플랫 얀(1a, 1b)의 교차부를 열 융착이나 접착제 등의 공지된 수단으로써 일체화함으로써 다수의 통과 구멍(1c)이 설치되어 이루어지는 것이나, 이와 같이 하여 얻어진 망상체의 한 면에, 도 3 또는 도 4에 도시한 바와 같이 다수개의 플랫 얀(1d, 1d···)을 소간격마다 병설하여 이루어지는 플랫 얀열(1D)을 망상체를 형성하고 있는 상기 2열의 플랫 얀열(1A, 1B)에 사행하는 방향으로 중첩하고, 플랫 얀열(1A, (1B))의 플랫 얀(1a(1b))과, 플랫 얀 열(1D)의 플랫 얀(1d)의 교차부를 접착제 또는 열 융착에 의해 일체화시켜 다수의 통과 구멍(1c)을 설치하여 이루어지도록 형성하여 이루어지는 망상체를 들 수 있다.

플랫 얀으로는 미연신의 합성 수지 필름을 소정 폭마다 절단하여 이루어지는 벨트상체를 그의 융점 이하, 바람직하게는 융점 미만의 적당한 온도에서 길이 방향으로 연신하여 이루어진 것이나, 1축 연신 합성 수지 필름을 그의 연신 방향에 직교하는 방향으로 소정 폭으로 절단하여 이루어지는 것 등을 들 수 있다.

또한, 상기 망상체(1) 외에, 도 5에 도시한 바와 같은 망상체(2)일 수도 있다. 구체적으로는, 이 망상체(2)는 다수의 굵은 폭 망부(2a, 2a···)를 소정 간격마다 병설하여 이루어지는 굵은 폭 망부 열(2A)과, 서로 인접한 굵은 폭 망부(2a, 2a)끼리를 상기 굵은 폭 망부(2a, 2a)에 대하여 사행한 상태로 연결하고 있는 가는 폭 망부(2b, 2b···)를 다수, 굵은 폭 망부(2a, 2a···)에 교차하는 방향(굵은 폭 망부 (2a)의 길이 방향)에 소정 간격마다 병설하여 이루어지는 가는 폭 망부 열(2B)을 포함하며, 굵은 폭 망부(2a)와 가는 폭 망부(2b)로 둘러싸인 부분에 의해 통과 구멍(2C)이 형성되어 이루어지는 망상체를 2매, 제1 망상체(21), 제2 망상체(22)로 하고, 이들 제1, 제2 망상체(21, 22)를 이들 굵은 폭 망부(2a, 2a)끼리가 서로 직교 또는 사행한 상태로 적층 일체화되어 이루어진다.

상기 망상체(2)의 제조 방법으로는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 1축 연신 합성 수지 필름(4, 4)을 2매 준비하고, 각 1축 연신 합성 수지 필름(4)에 일정 길이의 슬릿(4a, 4a···)을 다수개, 그의 길이 방향을 연신 방향에 합치시키며 연신 방향으로 인접하는 슬릿(4a, 4a)끼리를 서로 일부가 중첩된 상태로 형성하여 슬릿 열(4A)을 형성하고, 이 슬릿 열(4A)을 연신 방향에 직교하는 방향으로 소정 간격마다 형성한다. 또한, 슬릿(4a, 4a···)은 하나의 슬릿(4a)에 주목했을 때, 슬릿(4a)의 일단부측에서 중첩되어 있는 슬릿(4a')과, 슬릿(4a)의 타단부측에서 중첩되어 있는 슬릿(4a")은 슬릿(4a)을 사이에 두고 서로 반대측이 되도록 형성되어 있다.

이어서, 각 1축 연신 열가소성 수지 필름(4)을 그의 연신 방향에 직교하는 방향(폭 방향)으로 인장하여 슬릿(4a, 4a···)을 그의 폭 방향으로 확장한 상태로 하여, 슬릿 열(4A, 4A) 사이의 필름 부분을 굵은 폭 망부(2a)로 하고 슬릿(4a, 4a) 사이의 필름 부분을 가는 폭 망부(2b)로 한 제1, 제2 망상체(21, 22)를 형성하고, 이들 제1, 제2 망상체(21, 22)의 굵은 폭 망부(2a, 2a)끼리가 서로 사행 또는 직교한 상태로 중첩하고, 제1, 제2 망상체(21, 22)끼리를 임의의 개소에서 열 융착 또는 접착제를 통해 적층 일체화시킴으로써 망상체(2)를 제조할 수 있다.

또한, 상기 망상체(3)로는, 도 8에 도시한 바와 같이 플랫 얀을 경사(31) 및 위사(32)로서 평직하고, 경사(31)과 위사(32)의 교차부를 접착제 또는 열 융착에 의해 일체화시킴과 동시에, 이들 경사(31)과 위사(32)로 둘러싸인 간극에 의해 다수의 통과 구멍(33, 33···)을 설치하여 이루어지는 망상체나, 이와 같이 하여 얻어진 망상체의 한 면에, 도 9에 도시한 바와 같이 망상체의 경사(31) 및 위사(32)와 사행하는 방향으로 다수개의 플랫 얀(34a, 34a··)을 소간격마다 병설하여 이루어지는 플랫 얀열(34)을 중첩하고, 망상체의 경사(31) 및 위사(32)와, 중첩한 플랫 얀열(34)의 플랫 얀(34a, 34a...)의 교차부를 접착제 또는 열 융착에 의해 일체화시켜 형성한 다수의 통과 구멍을 설치하여 이루어지는 망상체를 들 수 있다.

그리고, 상기 합성 수지 적층체에 있어서 제1 합성 수지층의 합계 두께 T₁과 제2 합성 수지층의 합계 두께 T₂의 비(T₁/T₂)는, 작으면 합성 수지 적층체의 성형성이 저하되는 경우가 있고, 크면 합성 수지 적층체의 기계적 강도가 저하되는 경우가 있으므로, 0.5 내지 10이 바람직하고, 0.5 내지 7이 보다 바람직하고, 0.5 내지 5가 특히 바람직하다. 또한, 각 합성 수지층의 두께는 합성 수지층 중에서 가장 두꺼운 부분의 두께를 말한다.

또한, 상기 합성 수지 적층체의 23℃에서의 외관 굽힘 탄성률은, 작으면 합성 수지 적층체의 기계적 강도가 저하되는 경우가 있으므로, 2.5GPa 이상이 바람직하고, 3.0GPa 이상이 보다 바람직하지만, 크면 합성 수지 적층체의 성형성이 저하되는 경우가 있으므로, 2.5 내지 8.5GPa가 바람직하고, 3.0 내지 8.5GPa가 보다 바람직하다. 또한, 합성 수지 적층체의 외관 굽힘 탄성률은 JIS K7161에 규정된 굽힘 시험에 기초하여 측정된 값을 말한다.

상기 합성 수지 적층체의 제조 방법으로는, 예를 들어 상기 수지 조성물로부터 범용의 성형 방법을 사용하여 합성 수지 시트를 제작하는 한편, 합성 수지 시트를 1매 또는 복수매 준비하고, 수지 조성물로 이루어지는 합성 수지 시트와, 그 밖의 1매 또는 복수매의 합성 수지 시트를 범용의 요령으로 적층 일체화시키는 방법, 제1 합성 수지층을 구성하는 합성 수지 시트, 부직포, 직포 또는 망상체의 편면 또는 양면에, 제2 합성 수지층을 구성하는 합성 수지 시트, 부직포, 직포 또는 망상체를 적층 일체화시키는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 서로 인접하는 합성 수지층끼리의 일체화는 서로 인접하는 합성 수지층끼리의 열 융착에 의하거나, 또는 합성 수지 층 사이에 접착제나 점착제를 개재시킬 수 있다.

이와 같이 하여 얻어지는 합성 수지 적층체는, 그 합성 수지층 중 적어도 1층에 수지 조성물을 포함하는 합성 수지층을 포함하고 있으므로, 높은 인장 탄성률 및 낮은 선팽창 계수를 갖고 있다.

또한, 합성 수지 적층체 중에는 제1 합성 수지층 및 제2 합성 수지층 외의 합성 수지층이 포함되어 있을 수도 있다. 제1 합성 수지층 및 제2 합성 수지층 외의 합성 수지층으로는, 합성 수지와, 그래핀 시트의 적층체로서 상기 그래핀 시트의 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연 외의 박편화 흑연을 함유하고 있는 합성 수지층을 들 수 있다.

제1 합성 수지층 및 제2 합성 수지층을 제외한 합성 수지층을 구성하고 있는 합성 수지로는, 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 폴리프로필렌계 수지가 보다 바람직하다. 폴리올레핀계 수지로는, 에틸렌 단독 중합체, 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등의 폴리에틸렌계 수지, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌-α-올레핀 공중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 등의 폴리프로필렌계 수지, 부텐 단독 중합체, 부타디엔, 이소프렌 등의 공액 디엔의 단독 중합체 또는 공중합체 등을 들 수 있으며, 폴리프로필렌계 수지가 바람직하다.

본 발명의 수지 조성물은 상술한 바와 같이 우수한 성형성을 갖고 있으며, 이 수지 조성물을 사용하여 얻어진 합성 수지 성형품은 우수한 기계적 강도 및 열에 대한 치수 안정성이 우수하다. 따라서, 합성 수지 성형품은 각종 전자 부품 등의 하우징재, 건축재용 패널, 자동차 내장재, 자동차용 외판 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 상술한 바와 같은 구성을 갖고 있으므로, 우수한 성형성을 갖고 있으며, 범용의 성형 방법에 의해 원하는 형상의 합성 수지 성형품을 성형할 수 있다. 얻어진 합성 수지 성형품은 합성 수지 중에 소정의 박편화 흑연이 함유되어 있는 점에서, 기계적 강도가 우수함과 동시에 인장 탄성률이 높으며 선팽창 계수가 낮으므로, 금속 재료의 대체로서 여러가지 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1은, 망상체를 나타낸 평면도이다.
도 2는, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 3은, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 4는, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 5는, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 6은, 도 5의 망상체의 분해 사시도이다.
도 7은, 도 5의 망상체를 구성하고 있는 1축 연신 합성 수지 필름을 나타낸 사시도이다.
도 8은, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 9는, 망상체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.

이어서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(박편화 흑연의 제작)

열팽창성 흑연(에어·워터·케미컬사제 상품명 「LTE-U」, 80 메쉬 투과율: 80％ 이상, 팽창 개시 온도:200℃)을 800℃ 분위기 하에서 가열 팽창시켜서 팽창 흑연을 제작했다. 이 팽창 흑연에 초음파를 조사함으로써 팽창 흑연을 그래핀 시트간에 있어서 박리하여 박편화 흑연을 얻었다. 또한, 팽창 흑연에 대한 초음파의 조사 조건을 변화시킴으로써, 그래핀 시트의 적층수, 종횡비 및 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수가 상이한 박편화 흑연을 얻었다.

(실시예 1)

열팽창성 흑연(에어·워터·케미컬사제 상품명 「LTE-U」, 80 메쉬 투과율:80％ 이상, 팽창 개시 온도: 200℃)을 800℃ 분위기 하에서 가열 팽창시켜서 팽창 흑연을 제작했다. 이 팽창 흑연을 에탄올 중에 분산시키고, 팽창 흑연에 초음파를 600W, 25kHz, 음압 300kPa의 조건 하에서 30분간에 걸쳐 조사함으로써 팽창 흑연을 그래핀 시트간에 있어서 박리하여 박편화 흑연을 얻었다.

구멍 크기가 100㎛, 50㎛, 20㎛, 10㎛인 필터를 각각 준비하고, 박편화 흑연을 구멍 크기가 큰 필터(필터는 모두 어드반테크(ADVANTEC)사제)에서부터 순서대로 사용하여 분급한 후에 건조시켜서 분급 후의 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연은 그의 적층수가 120층, 종횡비가 90이었다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 3.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 120층, 종횡비: 90) 30중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 4.2GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 5.8×10^-5/K이었다.

(실시예 2)

팽창 흑연에 초음파를 600W, 50kHz, 음압 300kPa의 조건 하에서 30분간에 걸쳐 조사한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 제작하고, 이 박편화 흑연을 실시예 1과 마찬가지로 하여 분급했다. 얻어진 박편화 흑연은 그의 적층수가 60층, 종횡비가 125이었다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 2.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 60층, 종횡비: 125) 30중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 6.0GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 5.0×10^-5/K이었다.

(실시예 3)

팽창 흑연에 초음파를 600W, 100kHz, 음압 300kPa의 조건 하에서 30분간에 걸쳐 조사한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 제작하고, 이 박편화 흑연을 실시예 1과 마찬가지로 하여 분급했다. 얻어진 박편화 흑연은 그의 적층수가 30층, 종횡비가 150이었다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 1.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 30층, 종횡비: 150) 30중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 7.2GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 4.7×10^-5/K이었다.

(실시예 4)

실시예 1과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 3.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 120층, 종횡비: 90) 20중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 4.0GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 6.1×10^-5/K이었다.

(실시예 5)

실시예 1과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 3.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 120층, 종횡비:90) 10중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께 1 ㎜의 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 3.2GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 6.5×10^-5/K이었다.

(실시예 6)

실시예 1과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수:3.5㎛, 그래핀 시트의 적층수: 120층, 종횡비: 90) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께 1 ㎜의 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 2.8GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 6.9×10^-5/K이었다.

(실시예 7)

두께가 3 ㎜인 폴리프로필렌계 수지 발포 시트(세끼스이 가가꾸 고교사제 상품명 「소프트론 SP」)의 양면에, 실시예 3에서 얻어진 합성 수지 시트를 적층 일체화하여 합성 수지 적층체를 얻었다. 또한, 폴리프로필렌계 수지 발포 시트와 합성 수지 시트는, 폴리프로필렌계 수지 발포 시트를 구성하고 있는 폴리프로필렌계 수지와, 합성 수지 시트를 구성하고 있는 폴리프로필렌계 수지의 열 융착에 의해 일체화되어 있었다.

얻어진 합성 수지 적층체는 그의 밀도가 500kg/㎥으로 매우 작아져 있음에도 불구하고, JIS K7161에 준거하여 측정된 23℃에서의 외관 굽힘 탄성률이 6.4GPa로 고강성이고, JIS K7197에 준거하여 측정된 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 4.7×10^-5/K로 치수 안정성에도 우수하고, 표면 평활성에도 우수하며, 금속판의 대체로서 사용 가능한 경량 수지판으로서의 성능을 갖고 있었다.

(실시예 8)

흑연 단결정 분말 2.5g을 진한 황산 115밀리리터에 공급하고, 10℃의 수욕으로 냉각하면서 교반하였다. 이어서, 진한 황산에 과망간산칼륨 15g을 서서히 첨가하면서 진한 황산을 교반하고, 35℃에서 30분에 걸쳐 반응시켰다.

이어서, 진한 황산에 물 230g을 서서히 가하고, 98℃에서 15분간에 걸쳐 반응시켰다. 그 후, 진한 황산에 물 700g과 30중량％의 과산화수소수 45g을 추가하여 반응을 정지시켰다. 얻어진 산화흑연을 14000rpm의 회전 속도로 30분간에 걸쳐 원심 분리한 후, 산화흑연을 5중량％의 묽은 염산 및 물을 사용하여 충분히 세정한 후에 건조시켰다. 얻어진 산화흑연을 2mg/밀리리터의 양으로 물에 분산시킨 후, 산화흑연에 초음파 세정기를 사용하여 45kHz, 600W, 음압 300kPa의 조건 하에서 초음파를 15분간에 걸쳐 조사하여 산화흑연을 그의 그래핀 시트간에 있어서 박리하여 박편화하여서, 그래핀 시트가 산화되어 이루어지는 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 히드라진을 첨가하고, 10분간에 걸쳐 환원 처리하여 박편화 흑연을 환원했다. 구멍 크기가 100㎛, 50㎛, 20㎛, 10㎛인 필터를 각각 준비하고, 박편화 흑연을 구멍 크기가 큰 필터(필터는 모두 어드반테크사제)에서부터 순서대로 사용하여 분급한 후에 건조시켜서 분급 후의 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연은 그의 적층수가 20층, 종횡비가 300이었다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 2.0㎛, 그래핀의 적층수: 20층, 종횡비: 300) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 5.8GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 5.8×10^-5/K이었다.

(실시예 9)

산화흑연에 초음파를 30분에 걸쳐 조사한 것 외에는 실시예 8과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연은 그의 적층수가 10층, 종횡비가 450이었다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사제 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 1.5㎛, 그래핀의 적층수: 10층, 종횡비:450) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 7.5GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 3.4×10^-5/K이었다.

(실시예 10)

실시예 8과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리아미드계 수지(유니치카사제 상품명 「A-125J」, 23℃ 흡수시에서의 인장 탄성률: 1.0GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 9×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 2.0㎛, 그래핀의 적층수: 20층, 종횡비: 300) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃ 흡수시에서의 인장 탄성률이 4.7GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 6.3×10^-5/K이었다.

(실시예 11)

실시예 8과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리아크릴로니트릴계 수지(미쯔이 가가꾸사제 상품명 「바렉스 #1000」, 23℃에서의 굽힘 탄성률: 3.3GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수:8×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 2.0㎛, 그래핀의 적층수: 20층, 종횡비: 300) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 굽힘 탄성률이 6.2GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 4.2×10^-5/K이었다.

(실시예 12)

실시예 8과 마찬가지로 하여 박편화 흑연을 얻었다. 폴리메타크릴산메틸(스미또모 가가꾸사제 상품명 「스미팩스 ES」, 23℃에서의 굽힘 탄성률: 2.9GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 7×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 2.0㎛, 그래핀의 적층수: 20층, 종횡비: 300) 5중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 굽힘 탄성률이 5.9GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 3.8×10^-5/K이었다.

(비교예 1)

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사 상품명 「J-721GR」, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2GPa, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수: 11×10^-5/K) 100중량부와, 박편화 흑연(엑스지-사이언스(XG-Science)사제 상품명 「XGnP-5」, 그래핀 시트의 면 방향에서의 최대 치수: 1.0㎛, 그래핀 시트의 적층수: 180층, 종횡비: 17) 30중량부를 플라스트밀에 공급하여 혼련하고, 프레스 성형함으로써 두께가 1 ㎜인 합성 수지 시트를 얻었다. 얻어진 합성 수지 시트는 그의 23℃에서의 인장 탄성률이 3.1GPa이고, 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 8.5×10^-5/K이었다.

(비교예 2)

두께가 3 ㎜인 폴리프로필렌계 수지 발포 시트(세끼스이 가가꾸 고교사제 상품명 「소프트론 SP」)의 양면에, 비교예 1에서 얻어진 합성 수지 시트를 적층 일체화하여 합성 수지 적층체를 얻었다.

얻어진 합성 수지 적층체는 그의 밀도가 500kg/㎥이며, JIS K7161에 준거하여 측정된 23℃에서의 외관 굽힘 탄성률이 2.5GPa, JIS K7197에 준거하여 측정된 승온 속도 5℃/분에서의 선팽창 계수가 8.6×10^-5/K이었다.

상술한 바와 같이, 실시예 1 내지 6에서 얻어진 합성 수지 시트는, 23℃에서 높은 인장 탄성률과 낮은 선팽창 계수를 갖고 있으며, 강성 및 치수 안정성에 우수할 뿐만 아니라, 표면 평활성의 점에서도 매우 우수한 것에서, 금속의 대체로서 사용 가능한 성능을 갖고 있었다.

한편, 비교예 1에서 얻어진 합성 수지 시트는, 강성인 점에서는 만족하는 것이었지만, 치수 안정성의 점에서 떨어지고 있었다. 또한, 박편화 흑연에서의 그래핀 시트의 적층수가 150층을 초과하고 있으며, 비교예 1의 합성 수지 시트는 그의 표면에 박편화 흑연이 부유한 상태로 되어 있고, 표면 평활성이 저하되어 있었다. 또한, 비교예 1의 합성 수지 시트는 충격에 대하여 취약한 것이었다.

비교예 2에서 얻어진 합성 수지 적층체는, 그래핀 시트의 적층수가 150층을 초과하고 있고, 치수 안정성 및 표면 평활성을 만족할만한 것이 아니었다.

본 발명의 수지 조성물은 우수한 성형성을 갖고 있으며, 이 수지 조성물을 사용하여 얻어진 합성 수지 성형품은 우수한 기계적 강도 및 열에 대한 치수 안정성이 우수하다. 본 발명의 수지 조성물을 사용하여 얻어진 합성 수지 성형품은, 각종 전자 부품 등의 하우징재, 건축재용 패널, 자동차 내장재, 자동차용 외판 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

1: 망상체
1A: 플랫 얀 열
1B: 플랫 얀 열
1D: 플랫 얀 열
1a: 플랫 얀
1b: 플랫 얀
1c: 통과 구멍
1d: 플랫 얀
2: 망상체
21: 제1 망상체
22: 제2 망상체
2A: 굵은 폭 망부 열
2B: 가는 폭 망부 열
2C: 통과 구멍
2a: 굵은 폭 망부
2b: 가는 폭 망부
3: 망상체
31: 경사
32: 위사
33: 통과 구멍
34: 플랫 얀 열
34a: 플랫 얀
4: 1축 연신 합성 수지 필름
4A: 슬릿 열
4a: 슬릿
4a": 슬릿

Claims (14)

1. 복수층의 합성 수지층이 적층 일체화되어 이루어지는 합성 수지 적층체로서, 상기 합성 수지층 중 적어도 1층이, 합성수지 100 중량부, 및 흑연을 박리함으로써 얻어지고 그래핀 시트의 적층체로서 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연 0.5 내지 30 중량부를 함유하는 수지 조성물을 포함하는 합성 수지층인 것을 특징으로 하는 합성 수지 적층체.
2. 제1항에 있어서, 합성 수지층으로서, 합성 수지를 포함하며 그래핀 시트의 적층체인 박편화 흑연을 함유하지 않는 제1 합성 수지층과, 합성수지 100 중량부, 및 흑연을 박리함으로써 얻어지고 그래핀 시트의 적층체로서 적층수가 150층 이하이며 종횡비가 20 이상인 박편화 흑연 0.5 내지 30 중량부를 함유하는 수지 조성물을 포함하는 제2 합성 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 수지 적층체.
3. 제2항에 있어서, 제1 합성 수지층의 합계 두께 T₁과 제2 합성 수지층의 합계 두께 T₂의 비(T₁/T₂)가 0.5 내지 10인 것을 특징으로 하는 합성 수지 적층체.
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