KR101763454B1 - 내스크래치성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품 - Google Patents

내스크래치성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품 Download PDF

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Abstract

본 기재는 내스크래치성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품에 관한 것으로, 본 기재에 따르면, 플로우 마크(flow mark) 등이 없이 외관특성이 뛰어나고, 충격강도 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

내스크래치성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION WITH SCRATCH-RESISTANCE AND NONPAINTING PRODUCTS}
본 기재는 내스크래치성이 뛰어난 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플로우 마크(flow mark) 등이 없이 외관특성이 뛰어나고, 충격강도 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품에 관한 것이다.
일반적으로 폴리카보네이트 수지는 우수한 엔지니어링 플라스틱으로, 치수 안정성, 내열성 및 내충격성이 우수하며, 넓은 온도 범위에서 그 물성을 유지할 수 있으며, 자기 소화성을 지닌 엔지니어링 플라스틱 소재로 다방면에 걸쳐 사용되고 있다. 하지만, 취약한 내화학성, 두께 및 온도 의존성, 수분 및 노치민감성, 내스크래치성이 매우 떨어짐으로 인해 이를 보완하기 위해 충격 보강하거나 다른 소재들과 블렌딩을 하여 사용하는 등 폴리카보네이트 수지의 물성 개선을 위해 많은 연구 개발이 진행되고 있다.
한편, 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 폴리카보네이트 수지와는 달이 굴곡강도, 내스크래치 등이 우수하나 충격강도가 떨어지기 때문에 제품 적용에는 제한적이다.
또한 사회적으로 많은 관심을 받고 있는 환경 문제 측면뿐만 아니라 원가절감 등의 이유로 최근의 디스플레이 및 가전제품, 모바일 하우징 분야에서 사용되기 위해서는 내스크래치성이 향상된 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나, 폴리카보네이트는 수지의 자체 경도가 높지 ?訪? 내스크래치성이 요구되는 하우징 분야에서는 사용할 수 없다.
지금까지 개발된 무도장용 수지들은 내충격성, 내스크래치성, 우수한 외관특성 등에서 원하는 물성을 모두 만족하지 못하기에 다른 수지를 이용하거나 표면에 패턴을 삽입함으로써 이와 같은 문제점을 해결하고 있다.
따라서, 디스플레이 및 가전제품, 모바일 하우징 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 내충격성이 우수하면서도 외관 특성이 우수한 내스크래치성 폴리카보네이트 수지 조성물에 대한 개발은 여전히 요구되고 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 플로우 마크(flow mark) 등이 없이 외관특성이 뛰어나고, 충격강도 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 폴리카보네이트 수지 60 내지 99 중량% 및 저유동 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 기재는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 무도장 사출 성형품을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 기재에 따르면 폴리카보네이트와 폴리메틸메타크릴레이트의 상용성을 향상시켜 외관특성이 뛰어나고, 충격강도 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 무도장 사출 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재를 상세하게 설명한다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 60 내지 99 중량% 및 저유동 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물은 구체적인 예로, 폴리카보네이트 수지 70 내지 99 중량%, 60 내지 90 중량%, 혹은 70 내지 90 중량%, 및 저유동 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 30 중량%, 10 내지 40 중량%, 혹은 10 내지 30 중량%를 포함하고, 상기 범위 내에서 폴리카보네이트와 폴리메틸메타크릴레이트의 상용성을 향상시켜 외관특성이 뛰어나고, 충격강도 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공할 수 있다.
참고로, 본 기재에서 사용하는 용어 "저유동 폴리메틸메타크릴레이트"는 달리 특정하지 않는 한, 상업적으로 입수가능한 폴리메틸메타크릴레이트보다 낮은 유동성을 나타내는 폴리메틸메타크릴레이트를 지칭한다.
상기 저유동 폴리메틸메타크릴레이트는 일례로, 굴절율이 1.5 내지 1.6, 혹은 1.55 내지 1.60인 것일 수 있다.
다른 일례로, 상기 저유동 폴리메틸메타크릴레이트는, 메틸메타크릴레이트 및 가교제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 가교제는, 일례로 BODMA(ethylene glycol dimethacrylate) 등일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 메틸메타크릴레이트와 가교제는 유화제로 DBS-Na(dodecyl benzene sulphonate, sodium salt), 개시제로 KPS(potassium persulphate), 그리고 가교제로 BODMA(ethylene glycol dimethacrylate)을 사용하여 유화중합을 통해 가교된 PMMA 입자를 제조하는 것일 수 있다.
상기 가교제 함량은 증가할수록 가교된 PMMA 입자의 크기가 증가하고 입자분포도 또한 넓은 입자크기 분포를 보이며, MMA 단량체 100 중량부 대비 15 중량부 부근에서 가교된 PMMA 입자의 크기가 약간 감소하므로, 가교제는 MMA 단량체 100 중량부 대비 15 중량부 이하, 혹은 1 내지 15 중량부 범위 내로 포함할 수 있다.
본 기재의 상기 폴리카보네이트 수지는 일례로, 용융지수(ASTM D1238, 300 ℃, 1.2 kgf)가 5 내지 20 g/10min, 혹은 5 내지 15 g1/10min인 방향족 수지일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는, 일례로, 굴절율이 1.5 내지 1.6, 혹은 1.55 내지 1.60인 것일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지 조성물은, 연필경도가 HB 이상일 수 있다.
본 기재의 무도장 사출 성형품은 본 기재의 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다..
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 내스크래치성이 요구되는 다양한 용도에 적용되어 무도장이 가능한 휴대전화, 노트북, 가전제품 등의 전자 제품 혹은 소형 가전의 하우징 등의 성형품을 제공할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에서 보다 상세히 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 실시예 및 비교예의 물성평가 방법은 하기 시험법에 의거하여 수행하였다.
연필경도
ASTM D638 인장시편을 제조하여 ASTM D3362를 기준으로 JUNGDO TESTING INSTRUMENT 사의 연필경도 측정기 및 미츠비시사의 연필을 이용하여 측정하였으며, 측정시 하중은 500g으로 하였다. 연필경도의 판단은 육안으로 스크래치 발생 여부를 판단하였다.
연필경도 등급을 아래와 같이 분류하였다.
6B-5B-4B-3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H-4H-5H-6H-
충격강도
1/8" 두께의 시편에 노치를 만들어 상온(23℃)에서 ASTM D25에 의거하여 측정하였다.
플로우 마크(Flow mark)
고속 사출기를 사용하여 플로우 마크가 확인되는 두께 1.0mm DISK 시편을 사출하여, 육안으로 판단하였다. 플로우 마크가 관찰되면 ○으로 표시하고, 관찰되지 않으면 X로 표시하였다.
하기의 실시예 및 비교예에서 사용된 구성 성분들은 하기와 같다.
(A) 비스페놀 에이 폴리카보네이트(PC)
굴절율 1.584 용융지수가 10g/10min(ASTM D1238, 300℃, 1.2kgf)인 Calibre 1300-10 grade를 사용하였다.
(B) 폴리메틸메타크릴레이트
B-1) 저유동 폴리메틸메타크릴레이트 가교 수지로서, Rohm & Hass사의 제품명 Paraloidⓡ21096XP를 사용하였다.
참고로, 상기 가교 수지는 메틸메타크릴레이트와 유화제로 DBS-Na(dodecyl benzene sulphonate, sodium salt, 메틸메타크릴레이트 단량체 100 중량부 기준으로 5 중량부), 개시제로 KPS(potassium persulphate, 메틸메타크릴레이트 단량체 100 중량부 기준으로 5 중량부), 그리고 가교제로 BODMA(ethylene glycol dimethacrylate, 메틸메타크릴레이트 단량체 100 중량부 기준으로 15 중량부)을 사용하여 유화중합을 통해 제조한 가교 PMMA 입자이다.
B-2) 고유동 폴리메틸메타크릴레이트 선형 수지로서, Rohm & Hass사의 제품명 Paraloidⓡ21101XP를 사용하였다.
B-3) 고경도 폴리메틸메타크릴레이트 선형 수지로서, MRC사의 H-880을 사용하였다.
B-4) 사출성형용 내열 등급의 선형 폴리메틸메타크릴레이트 수지로서, LG MMA사의 IH830을 사용하였다.
B-5) 메틸메타크릴레이트-메타크릴산 선형 공중합체로서, 대산 MMA사의 VH6을 사용하였다.
실시예 1~5
상기에 표기된 물질을 표 1과 같은 함량으로 투입하고, 260℃에서 용융혼련하고 펠렛화해서 수지 조성물을 얻고, 그 수지 조성물을 사출성형기를 이용하여 시편 성형을 한 후 규정된 방법에 의해 물성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1~6
상기에 표기된 물질을 하기 표 2와 같은 함량으로 투입하고, 260℃에서 용융혼련하고 펠렛화해서 수지 조성물을 얻고, 그 수지 조성물을 사출 성형기를 이용하여 시편 성형을 한 후 규정된 방법에 의해 물성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<사출시편의 제조>
실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 6에서 각각 수득된 코폴리카보네이트 수지에 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 0.050 중량부, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트를 0.010 중량부, 펜타에리스리톨테트라스테아레이트를 0.030 중량부 첨가하여, 벤트 부착 Φ30㎜ 이축압출기를 사용하여, 펠릿화한 후, JSW(주) N-20C 사출성형기를 사용하여 실린더 온도 300℃, 금형온도 90℃로 사출성형하였다.
구분 실시예
1 2 3 4 5
조성 A 90 85 80 75 70
B B-1 10 15 20 25 30
B-2
B-3
B-4
B-5
물성 연필경도 HB F F F~H H
Izod충격강도
(Kgfcm/cm)		 65 58 55 53 47
외관특성
(flow mark)		 X X X X X
구분 비교예
1 2 3 4 5 6
조성 A A-1 100
A-2
B B-1 15
B-2 5
B-3 20
B-4 20
B-5 20 30
물성 연필경도 HB HB HB HB HB~F 2B
Izod충격강도
(Kgfcm/cm)		 53 12 47 50 58 80
외관특성
(flow mark)		 ○ ○ ○ ○ ○ X
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1에서 5까지의 조성의 변화는 변성 폴리메틸메타크릴레이트의 함량을 변화시켰다. 이에 따른 평가 항목의 변화를 보면, 변성 폴리메틸메타크릴레이트의 함량이 증가할수록 연필경도가 크게 증가하며, 외관에 플로우 마크가 나타나지 않음을 알 수 있었으며, 충격강도의 저하가 미미함을 확인하였다.
상기 표 1, 2를 참조하면, 실시예 2와 비교예 2~5의 측정결과에서 폴리메틸메타크릴레이트의 분자량이 클수록 폴리카보네이트의 연필경도를 향상시키며 플로우 마크가 나타나지 않고 충격강도 저하도 보이지 않음을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리카보네이트 수지 60 내지 99 중량% 및 저유동 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 40 중량%를 포함하되,
    상기 저유동 폴리메틸메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트 및 가교제를 포함하고,
    상기 가교제는 ethylene glycol dimethacrylate인 것을 특징으로 하는
    폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저유동 폴리메틸메타크릴레이트는, 굴절율이 1.5 내지 1.6인 것을 특징으로 하는
    폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지는 용융지수(ASTM D1238, 300 ℃, 1.2 kgf)가 5 내지 20 g/10min인 방향족 수지인 것을 특징으로 하는
    폴리카보네이트 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지는, 굴절율이 1.5 내지 1.6인 것을 특징으로 하는
    폴리카보네이트 수지 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트 수지 조성물은, 연필경도가 HB 이상인 것을 특징으로 하는
    폴리카보네이트 수지 조성물.
  8. 제 1항, 2항 및 제5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는
    무도장 사출 성형품.
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