KR101786192B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예는 (A) 폴리에스테르계 수지, (B) 무기필러 및 (C) 백색안료를 포함하며, 상기 (B) 무기필러 및 상기 (C) 백색안료 중 적어도 어느 하나의 성분은 실리콘계 화합물로 표면 처리되고, 상기 (A), (B) 및 (C)의 전체 중량에 대하여 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 5 중량%인 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE USING THE SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
광반도체 소자(optical semiconductor device)는 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 소자(device)로서, 대표적인 예로는 발광다이오드(LED; light emitting diode) 소자가 있다. 발광다이오드(LED) 소자는 사용되는 발광재료에 따라 다양한 파장역을 구현할 수 있으며, 유기발광다이오드(Organic LED), 무기발광다이오드(Inorganic LED), 양자점발광다이오드(Quantum dot LED) 등을 포함한다. 이러한 종류의 발광다이오드(LED) 소자는 광변환 효율이 높고, 에너지 소비량이 적으며, 수명이 반영구적이고, 친환경적인 장점이 있어 조명기구의 광원으로 적용되고 있다.
한편, 발광다이오드(LED) 소자를 광원으로 사용하는 조명기구는 소자, 패키지, 패널, 모듈 등을 포함하는 광원; 및 이외의 반사판(reflector), 하우징(housing), 도광판(light guide plate), 확산판(light diffusion plate) 등을 포함하는 부속품;을 설치함으로써, 광이용률을 증대시킬 수 있다. 이때, 이들 부속품에 사용되는 소재에는 내열성, 고반사율 및 내변색성이 요구된다.
최근에는 이러한 부속품용 소재로, 고온에서 내변형성 및 내변색성이 우수한 폴리에스테르계 수지가 사용되고 있다. 이에 따라, 발광다이오드 조명기구용 부속품 소재로 사용되는 폴리에스테르계 열가소성 수지의 기계적 강도, 내열성, 성형성, 반사율 등을 향상시킬 수 있는 기술개발에 대한 수요가 증가하고 있다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제2013-0076733호가 있다.
본 발명은 우수한 백색도, 높은 반사율, 우수한 반사율 유지성, 광안정성, 내열성 및 내변색성을 구현할 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 폴리에스테르계 수지, (B) 무기필러 및 (C) 백색안료를 포함하며, 상기 (B) 무기필러 및 상기 (C) 백색안료 중 적어도 어느 하나의 성분은 실리콘계 화합물로 표면 처리되고, 상기 (A), (B) 및 (C)의 전체 중량에 대하여 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 2 중량%인 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 구현예는 전술한 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조되는 성형품에 관한 것이다.
상기 성형품은 LED 소자를 광원으로 포함하는 조명기구의 부속품이고, 상기 부속품은 리플렉터 및 하우징을 포함할 수 있다.
본 발명은 높은 반사율 및 우수한 백색도를 확보할 수 있고, 상기 높은 반사율을 일정 시간 유지하여 우수한 광안정성, 항온항습 신뢰성, 내열성 및 내변색성을 구현할 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 성형품이 적용된 LED조명의 단면도이다.
이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 폴리에스테르계 수지, (B) 무기필러 및 (C) 백색안료를 포함하며, 상기 (B) 무기필러 및 상기 (C) 백색안료 중 적어도 어느 하나의 성분은 실리콘계 화합물로 표면 처리되고, 상기 (A), (B) 및 (C)의 전체 중량에 대하여 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 2 중량%인 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명의 열가소성 수지는 실리콘계 화합물로 표면 처리된 무기필러 또는 실리콘계 표면처리된 백색 안료를 사용함으로써 매트릭스 수지와의 계면 특성 및 혼화성을 향상시켜 우수한 반사율 및 반사율 유지 특성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 내변색성, 백색도, 내열성, 광안정성 및 항온항습 신뢰성을 구현할 수 있다.
이하, 각 성분에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
(A) 폴리에스테르계 수지
열가소성 수지 조성물 중 폴리에스테르계 수지는 높은 온도에서 성형품의 내열성, 기계적 물성 및 내충격성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 수지는 반복단위체의 구조 내에 방향족 고리를 포함하는 폴리에스테르계 화합물일 수 있다. 이러한 경우, 성형품의 내열성 및 내변색 특성이 우수할 수 있다. 이러한 폴리에스테르계 수지는 예를 들면, 방향족 디카르복실산 및 그의 유도체를 포함하는 디카르복실산 성분;과 2개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 디올 성분;을 축중합하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 방향족 디카르복실산 성분은 예를 들면, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산 및 나프탈렌디카르복실산 등이 사용될 수 있다. 상기 디카르복실산 성분은 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 폴리에스테르계 수지의 안정성이 우수하여, 이를 이용한 성형품의 내변색성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 디올 성분은 제한되지 않지만, 예를 들면, 지환족 디올; 또는 지환족 디올 및 비지환족 디올의 혼합물; 등이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 폴리에스테르계 수지는 반복단위체의 구조 내에 상기 디카르복실산 성분으로부터 유래된 방향족 고리와 함께 지환족 구조를 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 폴리에스테르계 수지는 용융온도가 낮아지고, 이를 이용한 성형품의 성형성이 향상될 수 있다.
상기 지환족 디올은 예를 들면, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 시스-1,4-사이클로헥산디메탄올, 시스-1,2-사이클로헥산디메탄올 및 시스-1,3-사이클로헥산디메탄올 등이 사용될 수 있다. 상기 지환족 디올 성분은 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 지환족 디올 성분은 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM)이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 폴리에스테르계 수지를 이용한 성형품의 성형성 및 광안정성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 비지환족 디올은 지환족 고리를 포함하지 않는 지방족 디올일 수 있다. 상기 지방족 디올은 예를 들면, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 프로판올글리콜 등을 들 수 있다. 상기 지방족 디올 성분은 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 지방족 디올 성분은 에틸렌글리콜을 사용할 수 있다. 이러한 경우, 상기 폴리에스테르계 수지를 이용한 성형품의 내열성이 우수하고, 동시에 내충격성을 더욱 향상시키는 효과를 구현할 수 있다.
상기 디올 성분은 전체 디올 성분 중 지환족 디올 15 중량% 내지 100 중량% 및 지방족 디올 0 중량% 내지 85 중량%를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 디올 성분은 1,4-사이클로헥산디메탄올 30 중량% 내지 80 중량% 및 에틸렌글리콜 20 중량% 내지 70 중량%의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 경우, 디올 성분은 폴리에스테르계 수지의 내열성 및 내충격성을 더욱 향상할 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지는 1종 이상의 C6 내지 C21인 방향족 디올 또는 C3 내지 C8인 지방족 디올을 1종 이상 더 포함하여 폴리에스테르계 수지를 변성시킬 수 있다. 일 구체예에서, C6 내지 C21인 방향족 디올 또는 C3 내지 C8인 지방족 디올은 폴리에스테르계 수지와 공중합된 상태로 사용될 수 있다. 그 함량은 전술한 전체 디올 성분 100몰% 기준으로 3몰% 이하일 수 있다. 상기 C6 내지 C21인 방향족 디올 또는 C3 내지 C8인 지방족 디올의 예로는 프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올, 펜탄-1,5-디올, 헥산-1,6-디올, 3-메틸펜탄-2,4-디올, 2-메틸펜탄-1,4-디올, 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올, 2-에틸헥산-1,3-디올, 2,2-디에틸프로판-1,3-디올, 1,4-사이클로부탄디메탄올, 2,2-비스-(3-하이드록시에톡시페닐)-프로판, 2,2-비스-(4-하이드록시프로폭시페닐)-프로판 등을 들 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 종래의 중축합 반응에 의하여 제조될 수 있다. 상기 중축합 반응은 예를 들면, 글리콜 또는 저급 알킬에스테르를 사용한 에스테르 교환반응에 의한 산의 직접 축합방법일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트 수지 및 이들 수지를 비결정성으로 개질한 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리에스테르계 수지는 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
예를 들면, 폴리에스테르계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단위체를 포함하는 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 수지일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112015081473957-pat00001
상기 화학식 1에서, m은 10 내지 500에서 선택되는 정수이다.
이러한 경우, 폴리에스테르계 수지는 이를 이용한 성형품에 높은 반사율과, 반사율 유지 특성(광안정성), 항온항습 신뢰성 및 내변색성의 상승효과를 구현할 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 단위체는 예를 들면, 테레프탈산 및 1,4-사이클로헥산디메탄올의 축중합에 의해 제조되는 수지일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지는 융점이 200℃ 이상, 200℃ 내지 380℃, 구체적으로는 220℃ 내지 380℃, 보다 구체적으로는 260℃ 내지 320℃ 또는 200℃ 내지 300℃일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지는 고유점도[η] (테트라 클로로 에탄 : 페놀 중량비 = 1 : 1 의 혼합 용매를 이용하고, 35℃에서 점도관을 사용하여 측정)가 o-클로로페놀 용액에서 25℃로 측정시 0.4㎗/g 내지 1.5㎗/g일 수 있으며, 구체적으로는 0.5㎗/g 내지 1.2㎗/g일 수 있다. 상기 범위 내에서, 성형품의 성형가공성 및 기계적 물성이 향상될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지의 중량평균분자량의 범위는 예를 들면 3,000g/mol 내지 30,000g/mol일 수 있으며, 보다 구체적으로 5,000g/mol 내지 20,000g/mol일 수 있다. 상기 범위 내에서, 성형품의 성형가공성 및 기계적 물성이 향상될 수 있다.
본 명세서에서 중량평균분자량은 분체 시료를 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹인 후, 겔 침투 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC; lient Technologies 1200 series)를 이용하여 측정한 것이다(컬럼은 Shodex LF-804(8.0.1.D.×300㎜), 표준시료는 폴리스타이렌(Shodex사)를 사용함).
상기 폴리에스테르계 수지의 함량은 열가소성 수지 조성물 전체 중량의 50 중량% 내지 80 중량%일 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리에스테르계 수지의 함량은 60 중량% 내지 70 중량% 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 성형품은 내열성 및 기계적 물성이 우수하고, 성형 가공성 및 광안정성이 우수한 이점이 있다.
(B) 무기필러
열가소성 조성물 중 무기필러는 조성물 내 다른 성분과의 조합으로 강도를 향상시킬 수 있으며, 성형품에 고반사율을 부여하고, 우수한 광안정성 및 내변색성을 구현할 수 있다.
이러한 무기필러로는 예를 들면, 탄소계 필러, 유리 필러, 금속계 필러, 메탈로이드계 필러, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카 및 월라스토나이트 중 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 탄소계 필러는 탄소섬유, 흑연, 카본블랙 등을 포함할 수 있다.
상기 유리필러는 유리섬유, 유리비드, 유리플레이크 등을 포함할 수 있다.
상기 금속계 필러는 티탄산칼륨 휘스커, 붕산알미늄 휘스커, 칼슘 휘스커 등을 포함할 수 있다.
상기 메탈로이드계 필러는 붕소섬유 등을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 무기필러는 유리섬유를 사용할 수 있다. 상기 유리섬유는 단면의 형상이 구체적으로는 원형, 타원형사각형 또는 두 개의 원형이 서로 연결된 아령 모양일 수 있다. 상기 단면의 형상이 원형인 유리섬유는 단면 직경 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 가공 전 길이 2 mm 내지 5 mm일 수 있다. 또한, 상기 단면의 형상의 타원형인 유리섬유는 단면의 종횡비가 1.5 내지 10이고, 가공 전 길이가 2 mm 내지 5 mm 일 수 있다. 이러한 경우, 열가소성 수지 조성물의 가공성이 향상되고, 성형품의 인장강도 및 내충격성 등의 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 무기필러는 실리콘계 화합물로 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 이로써 조성물 내 다른 성분과의 결합력을 높여 제반 물성의 상승 효과를 구현할 수 있다.
상기 실리콘계 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다.
[화학식 2]
R1 xSi(R2)4-x
상기 화학식 2에서, R1은 탄소수 1 내지 5의 알콕시기, R2는 각각 독립적으로, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 비닐기, 알킬아미노기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 에폭시기, 하이드록실기, 티올기, 우레이도기, 탄소수 1 내지 10의 글리시딜옥시알킬기, 탄소수 1 내지 10의 에폭시사이클로알킬기 또는 카르복실기이며, x는 1 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 2로 표시되는 실리콘계 화합물은 예를 들면, γ-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, γ-이소시아네이토프로필트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 및 2-아미노프로필트리에톡시실란 등이 있다. 이러한 화학식 2로 표시되는 실리콘계 화합물은 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 유기 실란 화합물은 무기필러를 코팅한 후 열, 촉매 또는 광으로 경화하여 코팅막을 형성할 수 있는 것으로서, 무기필러를 실리콘 화합물로 코팅할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지는 않는다.
[화학식 3]
R3 n(SiO(4-n)/2)m
상기 화학식 3에서, R3은 각각 독립적으로, 수소, 비치환된 알킬기, 비닐치환된 알킬기, 아릴치환된 알킬기, 알킬치환된 알콕시기, 알콕시치환된 알킬 아렌디일기, 할로겐기, 아세톡시기 또는 하이드록시기이며, n은 2 내지 3이며, m은 2 내지 200의 정수이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실리콘계 화합물은 폴리디메틸실록산, 비닐 페닐메틸 종결된 디메틸실록산, 디비닐메틸 종결된 폴리디메틸실록산 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되지는 않는다. 이러한 화학식 3으로 표시되는 실리콘계 화합물은 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 실리콘계 화합물은 실리콘 화합물이 무기필러를 코팅할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
열가소성 수지 조성물이 실리콘계 화합물로 표면 처리된 무기필러를 포함하는 경우에 실리콘의 함량은 무기필러를 기준으로 하여 0.2 중량% 내지 17 중량%, 구체적으로는 0.3 중량% 내지 10 중량%, 보다 구체적으로는 0.4 중량% 내지 1.0 중량%일 수 있다. 상기 실리콘의 함량은 통상의 원소 분석기를 이용하여 측정한 것을 의미하며, 이하 본 명세서 상 실리콘의 함량은 상기의 의미를 갖는다.
열가소성 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 하는 경우에, 실리콘의 함량은 0.3 중량% 내지 2 중량%, 예를 들면 0.4 중량% 내지 1.0 중량% 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 본 발명에서 목적하는 효과를 달성할 수 있다.
상기 무기필러의 함량은 조성물 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 보다 구체적으로는 10 중량% 내지 25 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 성형품은 기계적 물성 및 내변색성 상승효과가 우수하고, 유동성 및 성형성이 우수하며, 광안정성 및 광효율이 향상될 수 있다.
(C) 백색안료
열가소성 수지 조성물 중 백색안료는 높은 반사율 및 내변색성 향상을 위하여 포함된다. 상기 백색안료는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 백색안료이면 제한되지 않는다. 예를 들면, 백색안료는 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 연백, 황산아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 혼합물 중 1종 이상일 수 있다. 일 구체예에서, 백색안료는 산화티탄을 사용할 수 있다. 상기 산화티탄의 결정구조는 특별히 제한되지 않고, 루타일형 또는 아나타제형인 것이 장기간 고온에 노출 시 안정적이며, 반사율이 저하되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
본 발명에서 백색안료는 구체적으로 실리콘계 화합물로 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 이로써 조성물 내 다른 성분과의 조합으로 강도 등의 기계적 물성뿐만 아니라 광안정성 및 내변색성 등의 물성 상승효과를 구현할 수 있다.
상기 실리콘계 화합물로 표면 처리된 백색안료를 사용하는 경우에 조성물 내 무기필러는 실리콘계 화합물로 표면 처리되거나 표면 처리되지 않은 것을 사용할 수 있다.
구체적으로는 열가소성 수지 조성물 내 백색안료 및 무기필러 중 적어도 어느 하나의 성분은 실리콘계 화합물로 표면 처리된 것인 것이 제반 물성의 상승 효과를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이때, 일 구체예에서 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 전체 중량을 기준으로 하는 경우 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 2 중량%, 예를 들면 0.4 중량% 내지 1.0 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 본 발명에서 목적하는 효과를 달성할 수 있다.
다른 구체예에서 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 상기 (A), (B) 및 (C)의전체 중량을 기준으로 하는 경우 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 2 중량%, 예를 들면 0.4 중량% 내지 1.0 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 본 발명에서 목적하는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 실리콘의 함량은 백색안료를 기준으로 하는 경우 백색안료 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 백색안료의 표면 처리제인 실리콘계 화합물은 앞서 무기필러를 표면 처리한 것과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 백색안료의 입경 크기는 0.01㎛ 내지 2.0㎛일 수 있으며, 구체적으로는 0.05㎛ 내지 0.7㎛일 수 있다.
상기 백색안료는 수지 조성물 전체 중량의 5 중량% 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 보다 구체적으로는 10 중량% 내지 25 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 성형품은 반사율 및 반사율 유지효과가 우수하고, 내충격성 및 기계적 강도가 더욱 향상될 수 있다.
(D) 첨가제
본 발명은 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 용도에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 항균제, 열안정제, 산화방지제, 이형제, 광안정제, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 상용화제, 활제, 정전기방지제, 난연제, 난연보조제, 적하방지제, 내후제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제 및 이들의 혼합물 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제의 예로는 페놀류, 아민류, 황류, 인류 등이 있다. 상기 열안정제의 예로는 락톤 화합물, 하이드로퀴논류, 할로겐화 구리, 요오드 화합물 등이 있다. 상기 난연제의 예로는 브롬계, 염소계, 인계, 안티몬계 등이 있다.
상기 첨가제는 상기 폴리에스테르계 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 포함될 수 있으며, 구체적으로는 상기 전체 조성물 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 0.1 중량부 내지 15 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 공지의 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들면, 각각의 구성성분과 첨가제를 헨셀믹서, V 블렌더, 텀블러 블렌더, 리본 블렌더 등으로 혼합하고, 이를 일축 압출기 또는 이축압출기를 이용하여 150℃ 내지 350℃ 온도에서 용융 압출하여 펠렛상을 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, L/D=29, Φ=36mm의 이축 압출기를 이용하여 250℃ 내지 310℃온도에서, 300rpm 내지 600rpm의 스크류 회전 속도, 60kg/hr 내지 600kg/hr의 자가 공급 속도의 조건 하에서 압출하여 펠렛상으로 제조할 수 있다. 제조된 펠렛은 80℃에서 4시간 이상 건조하여 시편으로 사출하였다.
본 발명의 다른 구현예는 상술한 열가소성 수지 조성물을 성형하여 높은 반사율 특성, 특히 고온에서의 반사율 유지 특성을 향상시킬 수 있으며, 내변색성을 구현할 수 있는 성형품을 제공할 수 있다. 전술한 열가소성 수지 조성물을 이용하여, 사출성형, 이중사출성형, 블로우 성형, 압출 성형, 열 성형 등의 여러 가지 공정에 의하여 성형품을 제조할 수 있다.
상기 성형품은 하기 식 1로 표시되는 반사율 차이가 8% 미만일 수 있다.
<식 1>
반사율 차이(%) = |(F1 - F0)|
상기 식 1에서, F0은 상기 성형품의 초기 반사율이고, F1은 상기 성형품을 170℃ 및 상대습도 85% 조건의 항온항습 오븐에서 480 시간 동안 450nm 파장의 빛을 조사한 후 측정한 반사율이다.
상기 성형품은 하기 식 2로 표시되는 황색도 차이가 4.5 이하일 수 있다.
<식 2>
황색도 차이(%) = |(YI1 - YI0)|
상기 식 2에서, YI0은 상기 성형품의 초기 황색도이고, YI1은 상기 성형품을 170℃에서 480 시간 방치 후 측정한 황색도이다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품은 높은 반사율, 우수한 반사율 유지특성 및 내변색성을 가지며, 구체적으로는 LED 소자를 광원으로 포함하는 조명기구의 부속품으로 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 부속품은 리플렉터 또는 하우징을 포함할 수 있다. 도 1은 본 발명의 예시적인 LED 소자를 포함하는 조명기구(이하, LED 조명)의 단면도이다. 이를 참조하면, LED 조명은 LED 광전소자(6) 및 상기 광전소자의 전극면에 연결된 리드(5)를 포함하는 LED 패키지(2), 일면에 상기 LED 패키지가 고정된 기판(3) 및 본 발명의 열가소성 수지로 성형되며, 광전소자의 광원 주위를 둘러싸고 있는 리플렉터(1)를 포함한다.
전술한 열가소성 수지 조성물은 LED 조명의 리플렉터(1)로 적용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 리플렉터(1)는 백색도, 반사율, 반사율 유지특성, 항온항습 신뢰도 및 내열성이 우수하여 LED 조명의 광이용률을 높일 뿐만 아니라, 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품은 다른 광을 반사하는 용도라면 제한되지 않고 적용할 수 있다. 일예로, 각종 전기전자부품, 실내외 조명, 자동차 조명, 표시 기기 등의 발광 장치용 반사판으로 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 하기 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리에스테르계 수지
SK chemical사의 PCT Polyester PURATAN(TM) 0302 (용융온도 290)를 사용하였다.
(B1) 무기필러 1
실록산 및 비닐 실란계 화합물로 표면 처리된 KCC사의 A 유리섬유를 사용하였다.
(B2) 무기필러 2
실록산계 화합물로 표면 처리된 KCC사의 CS-A 유리섬유를 사용하였다.
(B3) 무기필러 3
실록산 및 아미노실란계 화합물로 표면 처리된 KCC사의 CS-B 유리섬유를 사용하였다.
(B4) 무기필러 4
에폭시계 화합물로 표면 처리된 오웬스 코닝사의 910 유리섬유를 사용하였다.
(C1) 백색안료 1
실리콘계 화합물로 표면 처리된 KRONOS社(USA)의 산화티탄(TiO2) 2233을 사용하였다.
(C2) 백색안료 2
실리콘계 화합물로 표면 처리된 Dupont社(USA)의 산화티탄(TiO2) R105를 사용하였다.
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 조성과 같이, 폴리에스테르계 수지, 유리섬유 및 백색안료를 드라이 블랜딩(dry blending)하여 열가소성 수지 조성물을 제조한 뒤, Φ=450 mm인 이축압출기를 사용하여 노즐온도, 250℃ 내지 350℃에서 가공하여 펠렛으로 제조하였다. 상기 제조된 펠렛은 100℃에서 4　시간 이상 건조 후 판 형태의 시편을 사출한 후, 물성 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 무기필러1(B1)을 사용한 것을 무기필러2(B2)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.
실시예 3
실시예 1에서 무기필러3(B3)을 사용한 것을 무기필러2(B2)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.
실시예 4
실시예 1에서 백색안료1(C1)을 사용한 것을 백색안료2(C2)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.
비교예 1
실시예 1에서 무기필러1(B1)을 사용한 것을 무기필러4(B4)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.
<물성 측정 방법>
(1) 반사율
실시예 및 비교예에서 제조된 판 형태의 시편에 대하여 450nm 파장에서의 반사율을 측정하였다. 반사율 측정기로서 미놀타(주)(KONICA MINOLTA HOLDINGS, INC.)의 3600 CIE Lab.을 사용하였다.
초기 반사율(SCI, specular component included)을 측정하고, 170℃ 및 상대습도 85% 조건의 항온항습 오븐에서 140시간, 220시간 및 480시간 동안 조사한 이후의 반사율을 측정하여 반사율의 감소를 평가하였다.
또한, 상기 측정값을 토대로 하기의 식 1에 따라, 반사율 차이 값을 산출하였다.
<식 1>
반사율 차이(%) = |(F1 - F0)|
상기 식 1에서, F0은 상기 성형품의 초기 반사율이고, F1은 상기 성형품을 170℃ 및 상대습도 85% 조건의 항온항습 오븐에서 480 시간 동안 450nm 파장의 빛을 조사한 후 측정한 반사율이다.
(2) 황색도(Yellow index;YI)
ASTM D1925에 준하여 Minolta 3600D CIE Lab. 색차계를 이용하여 두께 2.5mm 시편에 대한 황색도를 측정하였다. 최초 황색도를 측정하고 170℃ 및 상대습도 85%의 항온항습 오븐에서 460nm 파장을 갖는 LED 광원을 140시간, 220시간 및 480시간 동안 방치 후 황색도를 측정하여 황색도의 변화를 평가하였다.
또한, 상기 측정값을 토대로 하기의 식 2에 따라, 황색도 차이 값을 산출하였다.
<식 2>
황색도 차이(%) = |(YI1 - YI0)|
상기 식 2에서, YI0은 상기 성형품의 초기 황색도이고, YI1은 상기 성형품을 170℃에서 480시간 방치 후 측정한 황색도이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
(A) 폴리에스테르 60 60 60 60 60
(B1) 무기필러1 20 - - 20 -
(B2) 무기필러2 - 20 - - -
(B3) 무기필러3 - - 20 - -
(B4) 무기필러4 - - - - 20
(C1) 백색안료1 20 20 20 - 20
(C2) 백색안료2 - - - 20 -
전체 수지 조성물 중 Si 함량 0.48 0.48 0.50 0.70 0.20
시편의 반사율 평가 결과(450nm) 초기 100 100 100 100 100
140hr 98.1 97.3 97.4 97.9 96.6
220hr 97.4 96.7 96.8 97.3 95.7
480hr 93.6 93.5 93.3 93.4 92.2
|(F1 - F0)| 6.4 6.5 6.7 6.6 7.8
시편의 황색도 평가 결과(170℃) 초기 4.1 3.9 4.0 4.0 4.0
140hr 6.0 5.7 5.9 5.8 6.3
220hr 6.4 6.2 6.3 6.3 6.9
480hr 8.6 8.3 8.6 8.4 9.2
|(YI1 - YI0)| 4.5 4.4 4.6 4.4 5.2
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1과 대비시 480시간 지난 후의 반사율 유지 특성 및 황색도가 크게 개선되었다. 구체적으로, 실시예 1 내지 4는 반사유지율이 93.3% 이상인 것에 반해 비교예 1은 92.2%까지 저하되었다. 또한, 실시예들에서는 황색도가 최저 8.3을 나타내는 반면, 비교예 1은 9.2까지 높아져 현저한 차이를 나타내었다. 즉, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 실리콘계 화합물로 표면 처리된 유리섬유를 포함하여 조성물 내 성분간의 상용성을 향상시켜 물성 상승 효과를 구현한 반면, 비교예 1은 상기 실리콘계 화합물로 표면 처리된 것을 사용하지 않아 실시예들에 비하여 반사유지율 및 황색도가 저하되었다. 이를 통해 본 발명에 따른 열가소성 수지를 이용한 성형품의 높은 반사율과 동시에 우수한 광안정성 및 내변색성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 리플렉터 또는 하우징
2: 전극 또는 패키지
3: 기판
4: 밀봉수지 또는 공백
5: 와이어 또는 리드
6: 광전소자(LED)

Claims (14)

  1. (A) 폴리에스테르계 수지, (B) 무기필러 및 (C) 백색안료를 포함하며,
    상기 (B) 무기필러 및 상기 (C) 백색안료 모두 실리콘계 화합물로 표면 처리되고,
    상기 (A), (B) 및 (C)의 전체 중량에 대하여 실리콘의 함량이 0.3 중량% 내지 2 중량%인 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단위체를 포함하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112015081473957-pat00002

    상기 화학식 1에서 m은 10 내지 500 중에서 선택되는 정수이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 폴리에스테르계 수지는 융점이 200℃ 내지 380℃인 열가소성 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (A) 폴리에스테르계 수지는 융점이 200℃ 내지 300℃인 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘계 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 2]
    R1 xSi(R2)4-x
    상기 화학식 2에서, R1은 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이고, R2는 각각 독립적으로, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 비닐기, 알킬아미노기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 에폭시기, 하이드록실기, 티올기, 우레이도기, 탄소수 1 내지 10의 글리시딜옥시알킬기, 탄소수 1 내지 10의 에폭시사이클로알킬기 또는 카르복실기이며, x는 1 내지 3의 정수이다;
    [화학식 3]
    R3 n(SiO(4-n)/2)m
    상기 화학식 3에서, R3은 각각 독립적으로, 수소, 비치환된 알킬기, 비닐치환된 알킬기, 아릴치환된 알킬기, 알킬치환된 알콕시기, 알콕시치환된 알킬 아렌디일기, 할로겐기, 아세톡시기 또는 하이드록시기이며, n은 2 내지 3이며, m은 2 내지 200이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리콘계 화합물은 γ-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, γ-이소시아네이토프로필트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-아미노프로필트리에톡시실란, 폴리디메틸실록산, 비닐 페닐메틸 종결된 디메틸실록산 및 디비닐메틸 종결된 폴리디메틸실록산 중 1종 이상인 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 (A) 폴리에스테르계 수지 50 중량% 내지 80 중량%, (B) 무기필러 5 중량% 내지 30 중량% 및 (C) 백색안료 5 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 무기필러는 탄소계 필러, 유리 필러, 금속계 필러, 메탈로이드계 필러, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카 및 월라스토나이트 중 1종 이상을 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (C) 백색안료는 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 연백, 황산아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 혼합물 중 1종 이상을 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 항균제, 열안정제, 산화방지제, 이형제, 광안정제, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 상용화제, 활제, 정전기방지제, 난연제, 난연보조제, 적하방지제, 내후제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제 및 이들의 혼합물 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중에서 선택되는 어느 한 항의 조성물로부터 제조되는 성형품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 성형품은 하기 식 1로 표시되는 반사율 차이가 8% 미만인 성형품:
    <식 1>
    반사율 차이(%) = |(F1 - F0)|
    상기 식 1에서, F0은 상기 성형품의 초기 반사율이고, F1은 상기 성형품을 170℃ 및 상대습도 85% 조건의 항온항습 오븐에서 480 시간 동안 450nm 파장의 빛을 조사한 후 측정한 반사율이다.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 성형품은 하기 식 2로 표시되는 황색도 차이가 4.5 이하인 성형품:
    <식 2>
    황색도 차이(%) = |(YI1 - YI0)|
    상기 식 2에서, YI0은 상기 성형품의 초기 황색도이고, YI1은 상기 성형품을 170℃에서 480 시간 방치 후 측정한 황색도이다.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 성형품은 LED 소자를 광원으로 포함하는 조명기구의 부속품이고, 상기 부속품은 리플렉터 또는 하우징을 포함하는 것인 성형품.
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