KR101405264B1 - Electrically conductive thermoplastic resin composition with excellent thermal conductivity and warpage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전도성 및 휨 특성이 우수한 전기 전도성 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 방열성 충전재로서 흑연, 및 기타 무기 충전재를 조합 사용함으로써 현저히 높은 열전도도 및 우수한 휨 특성을 동시에 달성하면서 기계적 물성도 만족스러운 수준을 나타낼 수 있고, 나아가 제조원가도 저렴하며, 우수한 압출 및 사출 성형성을 달성할 수 있는 전기 전도성 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrically conductive thermoplastic resin composition having excellent thermal conductivity and excellent bending properties. More specifically, the present invention relates to an electrically conductive thermoplastic resin composition having excellent thermal conductivity and excellent warpage by using polyphenylene sulfide resin, graphite as a heat- The present invention relates to an electrically conductive thermoplastic resin composition capable of exhibiting a satisfactory level of mechanical properties while at the same time achieving a low cost of production and capable of achieving excellent extrusion and injection moldability.
플라스틱은 열과 전류를 잘 통하지 않고 금속에 비해 강도가 약하다는 단점이 있어 용도가 한정되어 왔다. 그러나 최근 고분자를 다루는 기술이 발전하면서 플라스틱의 용도가 크게 확대되고 있으며, 금속 못지 않게 열을 전달하는 소재로 개발되고 있다. 이러한 관점에서 개발된 플라스틱 소재는 방열이 필요한 장치인 자동차 라디에이터용 열 교환기, 냉장고용 열 교환기, 에어컨용 열 교환기에 방열성 소재로 적용될 수 있으며, 또 다른 예로는, 전기 전자 제품의 집적화로 인한 방열의 필요성으로 인하여 I.C. 칩, 방열판, 기판, 하우징, 전기 커넥터 등에도 적용될 수 있다. 또한, 공업용 모터, 하드 디스크 드라이브용 모터, DVD, CD용 모터 등에도 적용될 수 있다. Plastics have been limited in their use because they have weaknesses in strength compared to metals without good heat and current. However, as the technology for dealing with polymers has recently developed, the use of plastics has been greatly expanded, and it has been developed as a material that transmits heat as well as metals. The plastic material developed from this point of view can be applied as a heat dissipating material to a heat exchanger for a car radiator, a heat exchanger for a refrigerator, and a heat exchanger for an air conditioner, which are necessary devices for heat dissipation. Another example is a heat dissipation material Because of necessity, IC A chip, a heat sink, a substrate, a housing, an electrical connector, and the like. It can also be applied to industrial motors, motors for hard disk drives, motors for DVDs and CDs, and the like.
이러한 장치들의 방열성 소재로는 열전도율이 높은 소재, 예컨대 알루미늄, 구리 등의 금속이 주로 사용되고 있다. 이는 금속이 가진 높은 열전도성으로 인해 다른 재료들보다 열을 주위로 빠르게 확산시켜 열에 민감한 전자 부품을 국부적인 고온으로부터 보호할 수 있기 때문이다. 그러나 금속은 복잡한 형상으로의 가공에 문제가 있고, 높은 밀도로 인해 경량화가 어려우며, 단가가 높은 단점이 있다. 따라서 기존의 전자, 전기, 자동차 부품 등에 방열용으로 채택되어 온 알루미늄 등의 금속성 재료를 열전도성 플라스틱 소재로 대체할 수 있다면, 부품 무게를 약 40% 가까이 줄일 수 있고, 원가도 약 30~50% 정도 절감할 수 있다. As materials for heat dissipation of these devices, metals such as aluminum and copper are mainly used with high thermal conductivity. This is because the high thermal conductivity of the metal allows it to diffuse heat around it more quickly than other materials, thereby protecting the heat sensitive electronic components from localized high temperatures. However, the metal has a problem in processing into a complicated shape, has a disadvantage in that it is difficult to reduce the weight due to high density, and the cost is high. Therefore, if a metallic material such as aluminum can be replaced with a thermally conductive plastic material that has been used for heat dissipation in existing electronic, electric and automobile parts, the weight of the part can be reduced by about 40%, the cost can be reduced by about 30 to 50% .
그러나 플라스틱 소재에 이러한 열 방출 효과를 기대하려면 많은 양의 방열 충전재를 사용하여야 한다. 그런데 열전도성을 향상시키고자 수지 조성물 내에 투입되는 방열 충전재의 양을 지나치게 늘리면, 압출 및 사출 성형성이 현저하게 떨어져서 제품을 제조하기가 더욱 힘들어질 뿐 아니라, 기계적 강도가 저하되는 문제가 있다. However, a large amount of heat-radiating filler must be used to achieve this heat dissipation in plastic materials. However, if the amount of the heat-radiating filler to be added into the resin composition for improving the thermal conductivity is excessively increased, the extrusion and injection-molding properties are remarkably decreased to make the product more difficult to manufacture and the mechanical strength is lowered.
방열 충전재로서 세라믹 충전재를 사용할 수 있으나, 이러한 충전재들은 대체적으로 벌크 밀도가 낮아 압출기의 호퍼나 투입구에 브릿지 현상을 일으켜 정량 투입을 하기 힘들며, 압출 가공성이 현저히 저하되는 단점이 있다.Ceramic fillers can be used as a heat-radiating filler. However, these fillers generally have a low bulk density, which results in a bridge phenomenon in the hopper or inlet of the extruder, making it difficult to inject a predetermined amount of the filler.
또한 섬유상 무기 충전재만 첨가한 열전도성 수지는 섬유상 무기 충전재의 첨가에 따라 유동성이 크게 감소하고, 따라서 성형을 위한 가공시 작업 온도를 높여야 하는 단점이 있다. 또한 이러한 수지를 사출 성형할 경우 흐름에 따른 섬유상 무기 충전재의 배향으로 사출 방향의 수축율과 이의 수직 방향의 수축율에 차이가 나타나게 되며, 이로 인하여 제조된 플라스틱 성형품이 휘어지거나 뒤틀어져 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다. 특히 낮은 수축율을 얻기 위해 사용되는 결정성 열가소성의 수지의 경우 그러한 문제점이 더욱 심각하게 된다.In addition, the thermoconductive resin added with only the fibrous inorganic filler has a drawback in that the fluidity is greatly reduced by the addition of the fibrous inorganic filler, and therefore, the working temperature must be increased during processing for molding. In addition, when such a resin is injection molded, there is a difference in the shrinkage ratio in the injection direction and the shrinkage ratio in the vertical direction due to the orientation of the fibrous inorganic filler in accordance with the flow. As a result, the molded plastic article is warped or twisted, There is a problem. Especially in the case of crystalline thermoplastic resins used to obtain low shrinkage rates.
예컨대, 대한민국등록특허 제0706653호에서는 열가소성 수지에 방열 충전재로서 흑연만을 투입함으로써 열전도성 열가소성 수지 조성물을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 이렇게 제조된 조성물의 사출품은 기계적 강도 및 휨 특성이 미흡하다는 단점이 있다.For example, Korean Patent No. 0706653 discloses a method for producing a thermally conductive thermoplastic resin composition by injecting only graphite as a heat-radiating filler into a thermoplastic resin. However, the injection molded article of the composition thus prepared has a disadvantage in that the mechanical strength and the bending property are insufficient have.
따라서, 높은 열전도도와 우수한 휨 특성을 동시에 갖춘, 전기 전도성이 있는 열가소성 수지 조성물에 대한 개발이 여전히 요청되고 있다.Therefore, there is still a demand for development of a thermoplastic resin composition having electrical conductivity, which has both high thermal conductivity and excellent bending properties.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 현저히 높은 열전도도 및 우수한 휨 특성을 동시에 달성하면서 기계적 물성도 만족스러운 수준을 나타낼 수 있고, 나아가 제조원가도 저렴하며, 우수한 압출 및 사출 성형성을 달성할 수 있는 전기 전도성 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a thermoplastic resin composition which can achieve satisfactory thermal conductivity and excellent bending properties while simultaneously satisfying mechanical properties, And an object of the present invention is to provide an electrically conductive thermoplastic resin composition which is capable of achieving the above objects.
상기 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 조성물 총 100중량%를 기준으로, 폴리페닐렌 설파이드 수지 25~75중량%, 흑연 15~70중량%, 비섬유상 무기 충전재 5~20중량% 및 섬유상 무기 충전재 3~30중량%를 포함하는 열전도성, 전기 전도성 및 열가소성 수지 조성물을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method for producing a fibrous inorganic filler, which comprises 25 to 75% by weight of a polyphenylene sulfide resin, 15 to 70% by weight of graphite, 5 to 20% 3 to 30% by weight of a thermally conductive, electrically conductive and thermoplastic resin composition.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 열전도성, 전기 전도성 및 열가소성 수지 조성물을 가공하여 제조된 성형품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a molded article produced by processing the thermally conductive, electrically conductive, and thermoplastic resin composition.
본 발명에 따른 열전도성, 전기 전도성 및 열가소성 수지 조성물은 현저히 높은 열전도도 및 우수한 휨 특성을 동시에 나타내고, 기계적 강도도 우수하며, 압출 및 사출 성형성이 우수하고 나아가 제조원가도 저렴하기 때문에, 이를 사용하면 현저히 우수한 방열 특성을 나타내는 압출/사출 성형품을 저렴하게 제조할 수 있고, 이러한 성형품은 특히 자동차, 전기/전자 부품, LED 조명 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.The thermally conductive, electrically conductive and thermoplastic resin composition according to the present invention exhibits remarkably high thermal conductivity and excellent bending property at the same time, has excellent mechanical strength, is excellent in extrusion and injection moldability, and furthermore, Extrusion / injection molding products exhibiting remarkably excellent heat radiation characteristics can be produced at low cost. Such molded products can be used in various fields such as automobiles, electric / electronic parts, and LED lighting.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
폴리페닐렌 Polyphenylene 설파이드Sulfide 수지 Suzy
본 발명의 수지 조성물은, 기초 수지 성분으로 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 수지를 포함한다. 본 발명에 있어서 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는, 바람직하게는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 반복단위를 포함하고, 더 바람직하게는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 반복단위를 70몰% 이상 포함하는 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지이다:The resin composition of the present invention comprises a polyphenylene sulfide (PPS) resin as a base resin component. In the present invention, the polyphenylene sulfide resin preferably contains a repeating unit having a structure represented by the following formula (1), more preferably a linear poly Phenylene sulfide resin:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식에서, n은 10 이상의 정수, 바람직하게는 20 내지 3000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 10 or more, preferably 20 to 3,000.
상기 폴리페닐렌설파이드 수지의 벌크 밀도는 바람직하게는 0.2~1.5g/cm3이고, 보다 바람직하게는 0.3~1.2g/cm3이다. 폴리페닐렌 설파이드 수지의 벌크 밀도가 0.2g/cm3 미만이면 정량 피더에서 이축 압출기 투입구로 자유 낙하에 의한 이송이 어려워져 정량 투입이 어려울 수 있고, 벌크 밀도가 1.5g/cm3를 초과하면 벌크 밀도가 상대적으로 낮은 흑연과 교반 중 상분리가 일어나 정량 피더에서 이축 압출기 투입구로의 정량 투입이 어려울 수 있다.The bulk density of the polyphenylene sulfide resin is preferably 0.2 to 1.5 g / cm 3 , and more preferably 0.3 to 1.2 g / cm 3 . If the bulk density of the polyphenylene sulfide resin is less than 0.2 g / cm 3 , it may be difficult to transfer the polyphenylene sulfide resin by a free fall from the constant amount feeder to the feed port of the twin screw extruder. If the bulk density exceeds 1.5 g / cm 3 , Phase separation occurs during agitation with graphite, which has relatively low density, and it may be difficult to make a quantitative feed from a feeder to a feeder of a twin screw extruder.
또한 폴리페닐렌 설파이드 수지의 유동지수는 300℃, 1.2kg 하중조건에서 바람직하게는 10~200g/10분이고, 보다 바람직하게는 30~150g/10분이다. 수지의 유동지수가 10g/10분 미만이면 방열 및 강화 충전재를 고충전하기 어려워질 수 있고, 유동지수가 200g/10분을 초과하면 성형품의 강도가 낮아질 수 있다.The flow index of the polyphenylene sulfide resin is preferably 10 to 200 g / 10 min, more preferably 30 to 150 g / 10 min at 300 ° C under a load of 1.2 kg. If the flow index of the resin is less than 10 g / 10 min, the heat-radiating and reinforcing filler may be difficult to fill, and if the flow index exceeds 200 g / 10 min, the strength of the molded article may be lowered.
본 발명의 수지 조성물 100중량% 내에는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지가 25~75중량%, 바람직하게는 25~70중량%, 보다 더 바람직하게는 30~60중량% 포함된다. 조성물 내 폴리페닐렌 설파이드 수지 함량이 25중량% 미만이면 방열 및 강화 충전재를 고충전하는 것이 어려워지고, 수지 조성물의 유동성이 저하되어 사출 성형하는 것이 어려워진다. 또한 폴리페닐렌 설파이드 수지 함량이 75중량%를 초과하면 유동성이 너무 커져 사출하기 어렵고, 열전도도가 저하되는 문제가 있다.The polyphenylene sulfide resin is contained in an amount of 25 to 75% by weight, preferably 25 to 70% by weight, and more preferably 30 to 60% by weight within 100% by weight of the resin composition of the present invention. If the content of the polyphenylene sulfide resin in the composition is less than 25% by weight, it becomes difficult to highly fill the heat-dissipating and reinforcing filler, and the fluidity of the resin composition lowers and injection molding becomes difficult. If the content of the polyphenylene sulfide resin is more than 75% by weight, the fluidity becomes too large to be injected and the thermal conductivity is lowered.
흑연black smoke
본 발명의 수지 조성물은 전기 전도성이 있는 방열 충전재로서 흑연을 포함한다. 그러나, 이것이 다른 전기 전도성 방열 충전재의 추가 사용가능성을 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 카본 나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 카본 블랙 등과 같은 흑연 이외의 탄소계열 충전재를 추가로 사용할 수 있다.The resin composition of the present invention includes graphite as a heat-radiating filler having electrical conductivity. However, this does not exclude the possibility of further use of other electrically conductive heat-radiating fillers, and it is possible to use carbon-based materials other than graphite such as carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, carbon black, Additional fillers may be used.
흑연은 그래핀이 연속된 판상체 층을 이루며 형성된 전자가 평면상에서는 3개가 강한 공유결합을 하고, 남는 하나의 전자가 위나 아래층과 결합되어 있다. 육각판상 한 층의 높이는 3.40Å이고, 육각형 고리 내에 가장 인접한 탄소간의 거리는 1.42Å이다. 판상체의 상하층간의 거리는 탄소원자 두 개의 중심거리 보다 훨씬 크다(탄소원자의 반지름은 0.77Å, 탄소이온은 4가인 경우는 0.16Å). 이러한 이유로 육각판상에서 위쪽으로 있는 전자는 다소 자유롭게 움직일 수 있으므로, 흑연은 좋은 전기 전도도를 갖는다. In graphite, graphene forms a continuous plate - like layer, and three electrons formed in planar form have strong covalent bonds, and the remaining one electron is combined with the upper and lower layers. The height of one layer on the hexagonal plate is 3.40 ANGSTROM, and the distance between the closest carbons in the hexagonal ring is 1.42 ANGSTROM. The distance between the upper and lower layers of the platelets is much larger than the center distance of two carbon atoms (the radius of the carbon atom is 0.77 Å and the carbon ion is tetravalent 0.16 Å). For this reason, graphite has good electrical conductivity because the electrons above the hexagonal plate can move somewhat freely.
흑연의 고정 탄소 함유량은 바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상이다. 또한 흑연의 결정화 비율은 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상이다.The fixed carbon content of the graphite is preferably 95% or more, and more preferably 98% or more. The crystallization ratio of graphite is preferably 80% or more, more preferably 90% or more.
흑연의 벌크 밀도는 바람직하게는 0.3~2g/cm3이고, 보다 바람직하게는 0.5~1.5g/cm3이다. 흑연의 벌크 밀도가 0.3g/cm3 미만이면 너무 가볍고 부피가 커져 압출기 내로의 정확한 투입이 어려울 수 있고, 2g/cm3를 초과하면 성형품이 무거워져 가벼운 플라스틱의 특성을 얻지 못하는 문제가 있을 수 있다.The bulk density of graphite is preferably 0.3 to 2 g / cm 3 , more preferably 0.5 to 1.5 g / cm 3 . The bulk density of the graphite 0.3g / cm 3 , It may be too light and bulky to accurately inject into the extruder, and if it exceeds 2 g / cm 3 , the molded product may become heavy and the characteristics of light plastic may not be obtained.
본 발명에 사용되는 흑연의 입경은 바람직하게는 10~500㎛, 보다 바람직하게는 20~200㎛이다. 흑연의 입경이 지나치게 작으면 수지내 방열 충전재의 접촉면이 줄어들어 효과적으로 열 방출을 하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 반대로 지나치게 크면 열전도성 수지의 기계적 강도가 급격히 낮아질 뿐만 아니라 수지의 표면형상이 거칠어 지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 흑연의 열전도도는 100 W/m·K 이상(예컨대, 100 내지 1000 W/m·K)인 것이 바람직하다. 너무 낮은 열전도도의 흑연을 사용하게 되면 사출물의 열전도도가 낮아져 방열 특성이 낮아질 수 있다.The grain size of the graphite used in the present invention is preferably 10 to 500 mu m, more preferably 20 to 200 mu m. If the particle size of the graphite is too small, there is a problem that the contact surface of the heat-radiating filler is reduced and the heat is not effectively released. On the other hand, if the graphite is too large, the mechanical strength of the thermally conductive resin is drastically lowered, Can be. Also, the thermal conductivity of graphite is preferably 100 W / m · K or more (for example, 100 to 1000 W / m · K). If graphite with too low thermal conductivity is used, the thermal conductivity of the injection product may be lowered and the heat radiation characteristic may be lowered.
본 발명의 수지 조성물 100중량% 내에는 상기 흑연이 15~70중량%, 바람직하게는 20~50중량% 포함된다. 조성물 내 흑연 함량이 15중량% 미만이면 열전도도가 저하되고 유동이 증대되어 안정한 압출 및 사출이 되기 어렵고, 70중량%를 초과하면 가공성이 저하하는 문제가 있다.The graphite is contained in an amount of 15 to 70% by weight, preferably 20 to 50% by weight within 100% by weight of the resin composition of the present invention. If the content of graphite in the composition is less than 15% by weight, the thermal conductivity is decreased and the flow is increased, so that stable extrusion and injection are difficult. When the graphite content exceeds 70% by weight, the processability is deteriorated.
비섬유상Non-fibrous 무기 충전재 Inorganic filler
본 발명의 수지 조성물은, 압출기내로의 원료 투입을 용이하게 하고 강도 등의 기계적 물성의 향상을 위하여 비섬유상 무기 충전재를 포함한다. 이러한 비섬유상 무기 충전재로는 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 유리 비드, 유리 플레이크, 클레이, 카올린, 탈크, 운모, 탄산칼슘 및 황산바륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 비섬유상 무기 충전재의 형태에도 특별한 제한은 없으며, 구형, 판상형, 침상형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 휨 특성을 증가시키기 위해서는 판상형인 운모를 사용하는 것이 바람직하다.The resin composition of the present invention includes a non-fibrous inorganic filler to facilitate introduction of a raw material into an extruder and to improve mechanical properties such as strength. As such non-fibrous inorganic fillers, those conventionally used in thermoplastic resin compositions can be used without any particular limitation, and are selected from the group consisting of glass beads, glass flakes, clay, kaolin, talc, mica, calcium carbonate and barium sulfate You can use more than one. The shape of the non-fibrous inorganic filler is not particularly limited, and may have various shapes such as a spherical shape, a plate shape, and an acicular shape. In order to increase the bending property, it is preferable to use plate-shaped mica.
또한 운모와 같은 비섬유상 무기 충전재를 전기 전도성 수지에 적용하게 되면 높은 굽힘강도(Flexural strength), 치수안정성(dimensional stability), 내화학성의 특성과 방수 및 자외선에 대한 저항력, 최종 제품의 압축 탄성계수를 향상시키는 특성을 나타낼 수 있고, 또한 열 팽창성을 감소시키며, 유전특성(dielectric property)을 개선시킬 수 있어 바람직하다.In addition, when non-fibrous inorganic fillers such as mica are applied to an electrically conductive resin, the flexural strength, dimensional stability, chemical resistance, resistance to water and ultraviolet rays, and compression modulus of the final product It is possible to exhibit the property of improving the thermal expansion property, and also the dielectric property can be improved.
비섬유상 무기 충전재의 벌크 밀도는 바람직하게는 0.1~1.5g/cm3이고, 보다 바람직하게는 0.2~1.0g/cm3이다. 그 벌크 밀도가 0.1g/cm3 미만이면 너무 가볍고 부피가 커져 압출기 내로의 정확한 투입이 어려울 수 있고, 반대로 1.5g/cm3를 초과하면 상분리가 일어날 수 있다. The bulk density of the non-fibrous inorganic filler is preferably 0.1 to 1.5 g / cm 3 , more preferably 0.2 to 1.0 g / cm 3 . When the bulk density is less than 0.1 g / cm 3, it is too light and bulky to make accurate injection into the extruder difficult. Conversely, when the bulk density exceeds 1.5 g / cm 3 , phase separation may occur.
본 발명의 수지 조성물 100중량% 내에는 상기 비섬유상 무기 충전재가 5~20중량%, 바람직하게는 5~15중량% 포함된다. 조성물 내 비섬유상 무기 충전재 함량이 5중량% 미만이면 휨 특성이 증가하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 20중량%를 초과하면 상대적으로 방열 충전재의 함량이 줄어들기 때문에 열전도도가 낮아지는 문제가 있을 수 있다.The non-fibrous inorganic filler is contained in an amount of 5 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, in 100% by weight of the resin composition of the present invention. If the content of the non-fibrous inorganic filler in the composition is less than 5% by weight, there may be a problem that the flexural characteristics are not increased. If the content of the filler exceeds 20% by weight, the thermal conductivity may be lowered because the content of the heat- have.
섬유상Fibrous 무기 충전재 Inorganic filler
본 발명의 수지 조성물은 강도 등의 기계적 물성의 향상을 위하여 보강성 섬유상 무기 충전재를 포함한다. 이러한 섬유상 무기 충전재로는 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 유리섬유 및 탄소섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 유리섬유를 사용한다. The resin composition of the present invention includes a reinforcing fibrous inorganic filler for improving mechanical properties such as strength. As the fibrous inorganic filler, those conventionally used in the thermoplastic resin composition can be used without any particular limitation. For example, one or more selected from the group consisting of glass fibers and carbon fibers can be used, and glass fibers are preferably used .
유리섬유로는 통상적인 단섬유 길이의 유리섬유(chopped strand)를 사용할 수 있으며, 특히, 직경 8~18㎛, 길이 2~7㎜로 촙핑된(chopped) 것이 조성물의 가공성 및 기계적 물성 측면에서 바람직하다 As the glass fiber, a conventional chopped strand having a short fiber length can be used. In particular, a chopped fiber having a diameter of 8 to 18 탆 and a length of 2 to 7 mm is preferable in terms of processability and mechanical properties of the composition Do
본 발명의 수지 조성물 100중량% 내에는 상기 섬유상 무기 충전재가 3~30중량%, 바람직하게는 5~20중량%, 보다 더 바람직하게는 10~20중량% 포함된다. 조성물 내 섬유상 무기 충전재 함량이 3중량% 미만이면 기계적 강도 및 내열성 개선 효과가 미미해지고, 반대로 30중량%를 초과하면 열전도 효과가 떨어지게 되며, 제조된 플라스틱 성형품이 휘어지거나 뒤틀어지는 등 휨 특성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 낮은 수축율을 얻기 위해 사용되는 결정성 열가소성의 수지의 경우 그러한 문제점이 더욱 심하게 나타난다.The fibrous inorganic filler is contained in an amount of 3 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, more preferably 10 to 20% by weight in 100% by weight of the resin composition of the present invention. If the content of the fibrous inorganic filler in the composition is less than 3% by weight, the effect of improving the mechanical strength and heat resistance becomes insignificant. On the other hand, if the content of the filler exceeds 30% by weight, the heat conduction effect is deteriorated and the formed plastic article is warped or warped, There is a problem. Particularly, such a problem is more serious in the case of a crystalline thermoplastic resin used for obtaining a low shrinkage ratio.
기타 첨가제Other additives
본 발명의 조성물에는, 상기 설명한 성분들 이외에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 필요에 따라 열안정제, 산화방지제, 윤활제 등 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 각종 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수 있다. 첨가제 사용량에는 특별한 제한이 없으며, 사용목적 및 용도에 따라 수지 조성물 전체 100중량부를 기준하여 첨가제 총량으로 약 5중량부까지, 바람직하게는 약 0.2~5중량부 범위 내에서 더 첨가할 수 있다.The composition of the present invention may contain, in addition to the above-described components, at least one kind of additives commonly used in thermoplastic resin compositions such as heat stabilizers, antioxidants, lubricants and the like, if necessary, within the range of achieving the object of the present invention . The amount of the additive to be used is not particularly limited and may be further added in an amount of up to about 5 parts by weight, preferably about 0.2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total resin composition, depending on the intended use and application.
본 발명의 수지 조성물은 당업계에서 알려진 용융 혼련 과정을 통하여 상기 성분들을 배합함으로써 얻어질 수 있으며, 이를 위하여 리본 블렌더, 헨쉘 믹서, 밴버리 믹서, 드럼 텀블러, 단축 스크류 압출기, 2축 스크류 압출기, 코니더, 다축 스크류 압출기 등을 사용할 수 있다.The resin composition of the present invention can be obtained by blending the components through a melt kneading process known in the art. For this purpose, a resin composition such as a ribbon blender, Henschel mixer, Banbury mixer, drum tumbler, single screw extruder, , A multi-screw extruder, or the like.
상기와 같이 하여 얻어진 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 현저히 높은 열전도도 및 우수한 압출 가공성을 동시에 나타내고, 또한 전기 전도성을 나타내기 때문에, 이를 압출/사출 가공하면 현저히 우수한 방열 특성을 나타내는 전기 전도성 성형품, 예컨대 자동차, 전기 제품, 전자 제품, LED 조명용 성형품(예: 하우징, 히트 싱크)을 얻을 수 있다. The thermoplastic resin composition of the present invention thus obtained exhibits remarkably high thermal conductivity and excellent extrusion processability at the same time and exhibits electrical conductivity. Therefore, when an extruded / injection-molded thermoplastic resin composition exhibits remarkably excellent heat dissipation properties, , Electrical products, electronic products, molded products for LED lighting (eg, housings, heat sinks).
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, the scope of the present invention is not limited thereto.
[[ 실시예Example ]]
사용 성분Component used
1) 선형 폴리페닐렌 설파이드 수지1) linear polyphenylene sulfide resin
: HATON Hbo Linear (SCDY 社), 벌크 밀도 약 0.5 g/cm3, 유동지수 300℃, 1.2kg 하중조건에서 약 80 g/10분: HATON Hbo Linear (SCDY), about 80 g / 10 min at a bulk density of about 0.5 g / cm 3 , a flow index of 300 캜, and a load of 1.2 kg
2) 흑연2) Graphite
: SDK-S (Showa denko 社), 벌크 밀도 약 0.8 g/cm3, 입경 약 180 ㎛, 열전도도 약 500 W/m·K: SDK-S (Showa Denko), a bulk density of about 0.8 g / cm 3 , a particle size of about 180 μm, a thermal conductivity of about 500 W / m · K
3) 운모3) Mica
: 400W (kuraray 社), 벌크 밀도 약 0.5 g/cm3 : 400 W (Kuraray), bulk density of about 0.5 g / cm 3
4) 유리섬유4) Fiberglass
: 910 (OCV 社), 직경 10㎛, 길이 4mm : 910 (OCV), 10 mu m in diameter, 4 mm in length
수지 조성물 Resin composition 펠렛의Pellet 제조 Produce
하기 표 1에 나타낸 성분과 함량으로 원료물질들을 헨셀 믹서로 잘 혼합하여 균일하게 분산시킨 다음, L/D=40, Φ=25(mm)인 이축 용융 혼련압출기로 300~340℃의 용융온도에서 스크류 회전속도 150rpm으로 압출하여 펠렛 형태로 제조하고, 100~120℃에서 4시간 열풍 건조하였다. 흑연은 압출기의 중간 앞 지점을 통해, 유리섬유는 압출기의 중간 뒷 지점을 통해 투입(side feeding) 하였다. The raw materials were well mixed and uniformly dispersed in the Henschel mixer according to the ingredients and contents shown in Table 1 below and then melt-kneaded at a melting temperature of 300 to 340 ° C. in a biaxial melt-kneading extruder having L / D = 40 and Φ = And extruded at a screw rotating speed of 150 rpm to prepare pellets, and then hot-air dried at 100 to 120 ° C for 4 hours. The graphite was fed through the middle point of the extruder and the glass fiber was fed through the middle rear point of the extruder.
물성시험Physical property test
각 실시예 및 비교예에서 제조된 펠렛화된 수지 조성물을, 실린더 온도 약 300~350℃ 및 금형 온도 150℃로 고정한 후, 사출 성형하여 시편을 제조하였고, 제조된 시편 각각의 물성을 하기의 방법으로 측정하였다. 시험 결과는 하기 표 2에 나타내었다(괄호 안은 해당 물성에 요구되는 기준이다).The pelletized resin compositions prepared in each of the Examples and Comparative Examples were fixed at a cylinder temperature of about 300 to 350 DEG C and a mold temperature of 150 DEG C and then injection molded to prepare specimens. . The test results are shown in Table 2 below (parentheses are standards required for the properties).
(1) 열전도도(1) Thermal conductivity
: ASTM E1461, 두께: 2.0mm, Laser flash법, 단위: W/m·K (2.5 이상일 것): ASTM E1461, Thickness: 2.0 mm, Laser flash method, Unit: W / m · K (2.5 or higher)
(2) 굴곡 탄성율(2) Flexural modulus
: ASTM D790, 크로스헤드 속도: 10mm/분, 단위: kgf/cm2 (90,000 이상일 것): ASTM D790, crosshead speed: 10 mm / min, unit: kgf / cm 2 (90,000 or more)
(3) 전기전도도(3) Electrical conductivity
: ASTM D257, 두께: 2.0mm, 단위: Ω·cm (107 이하일 것): ASTM D257, thickness: 2.0 mm, unit: Ω · cm (should be 10 7 or less)
(4) 휨 정도(4) Degree of bending
: 가로-세로 길이가 각각 6인치이고 두께가 1/16 인치인 박막 사출 시편의 세 모서리를 지면에 부착시켰을 때 나머지 한 쪽 모서리가 지면으로부터 떨어진 길이를 측정, 단위: mm (1.0 이하일 것): The length of one edge of a thin film injection specimen, which is 6 inches in length and 6 inches in thickness, and which is separated from the ground when the three corners of the specimen are attached to the ground,
상기 표 2의 물성시험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 7에서 제조된 수지 조성물은 물성평가 항목 모두에서 요구조건을 만족시켰으며, 특히 우수한 열전도도 및 휨 특성을 동시에 나타내었다. 반면 비교예들의 수지 조성물 중에는 물성평가 항목 모두에서 요구조건을 만족시킨 것이 없었으며, 특히 우수한 열전도도 및 휨 특성을 동시에 만족시키지 못하였다. 비교예 5의 경우 수지 함량 대비 무기 충전재 총 함량이 지나치게 많아 압출기의 부하가 심하게 되어 압출이 불가능하였다.As can be seen from the results of the physical properties test of Table 2, the resin compositions prepared in Examples 1 to 7 of the present invention satisfied the requirements in all of the physical property evaluation items, and exhibited excellent thermal conductivity and bending characteristics at the same time. On the other hand, none of the resin compositions of the comparative examples satisfies the requirements in all of the physical property evaluation items, and in particular, it fails to satisfy both the excellent thermal conductivity and the bending property. In the case of Comparative Example 5, the total content of the inorganic filler was too large as compared with the resin content, so that the extruder was heavily loaded and extrusion was impossible.
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2012
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