KR101820244B1 - 난연성 및 광차단 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 - Google Patents

난연성 및 광차단 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

가시광선 영역에서는 높은 광투과성을 가지고, 적외선 또는 근적외선 영역에서는 우수한 광차단 특성을 가지며, 또한 UL-94 2.0mm 두께에서도 V-0의 난연성을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물이 개시된다. 본 발명은 (A) 폴리카보네이트 수지 58~97중량%; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 복합 금속 산화물 0.0001~2중량%; 및 (C) 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 1~40중량%;를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
M1x1M2x2M3x3WyOz
(화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 서로 같거나 다를 수 있고, 각각 Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 또는 Cs이고, 1.0 < (x1+x2+x3)/y ≤ 10.0 이고, 3.0 ≤ z/y ≤ 30.0 이다.)

Description

난연성 및 광차단 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITION HAVING SUPERIOR FLAME RETARDANCY AND LIGHT BLOCKING PROPERTIES}
본 발명은 폴리카보네이트 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연성 및 광차단 특성이 우수한 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 투명성이 우수하고, 내충격성, 인장강도 등의 기계적 물성과 내열성이 우수하여 전기전자 제품의 하우징, 자동차 및 건축용 내외장재, 생활용품에 이르기까지 다양한 분야에 사용되고 있다. 그런데 오히려 우수한 투명성으로 인해 자동차나 건축용 창 부재로 사용하게 될 경우, 자동차나 건축물의 내부 온도가 높아지는 단점을 가지게 된다. 또한 폴리카보네이트 수지가 일부 자기소화성능을 지니고 있으나, 실제 화재 발생 시에는 난연 성능이 부족한 단점이 있다.
종래의 기술로서 광차단용 코팅을 추가하는 경우, 추가 공정이 요구되어 제조원가가 상승하고, 장기간 사용 시 코팅이 벗겨짐으로써 광차단 성능이 저하되는 단점이 있다. 또한 무기물 첨가제를 사용하여 적외선 차폐를 할 경우 외관 특성이 저하되는 단점이 있다. 근래에는 금속 산화물 첨가제를 이용하여 적외선을 차폐하고, 가시광선을 투과하는 기술이 개발되었으나, 난연 성능이 부족하여 화재 발생의 위험이 있다.
한국등록특허 제1532071호는 광 차단이 개선된 폴리카보네이트 수지 조성물 및 수지 성형품에 관한 것으로, 적외선 차폐를 위하여 SnSb2Cs2WO9을 사용하여 광차단 성능을 향상시켰으나, 최적 난연제에 대한 검토가 이루어지지 않아 실제 화재 발생 시 난연 성능이 부족한 문제가 있다.
한국공개특허 제2016-0061745호는 차광성이 부여된 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그 성형품에 관한 것으로, 적외선 차폐를 위하여 SnSb2Cs2WO9와 유기 금속 복합체를 사용하함으로써 광차단 성능은 향상되었으나, 가시광선 투과율도 함께 차단되어 가시성 확보가 저하되고, 또한 최적 난연제에 대한 검토가 이루어지지 않아 역시 화재 발생 시 난연 성능이 부족한 문제가 있다.
미국공개특허 제2007-0015081호는 무기첨가제로서 Cs(WO3)3와 카본블랙이 사용되고, 포타슘 디페닐설폰 설포네이트(potassium diphenylsulfone sulfonate)가 첨가된 폴리카보네이트 수지를 개시하고 있으나, Cs(WO3)3와 카본블랙이 동시에 사용될 경우 광차단을 향상시키기 위해서는 가시광선도 함께 차단되는 단점을 가지고 있고, 또한 상기 무기첨가제 및 난연제 조합만으로는 고성능의 난연 성능을 부여하기에는 한계가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 가시광선 영역에서는 높은 광투과성을 가지고, 적외선 또는 근적외선 영역에서는 우수한 광차단 특성을 가지며, 또한 UL-94 2.0mm 두께에서도 V-0의 난연성을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (A) 폴리카보네이트 수지 58~97중량%; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 복합 금속 산화물 0.0001~2중량%; 및 (C) 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 1~40중량%;를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
M1x1M2x2M3x3WyOz
(화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 서로 같거나 다를 수 있고, 각각 Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 또는 Cs이고, 1.0 < (x1+x2+x3)/y ≤ 10.0 이고, 3.0 ≤ z/y ≤ 30.0 이다.)
또한 상기 화학식 1에서, 0.1 < x1 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x2 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x3 ≤ 10.0 이고, 7.0 ≤ z ≤ 11.0 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 각각 Sn, Sb 및 Cs이고, x1, x2 및 x3는 각각 0.5 내지 3의 범위의 유리수(rational number)이고, 2.0 ≤ (x1+x2+x3)/y ≤ 7.0 이고, 8.0 ≤ z/y ≤ 10.0 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 복합 금속 산화물은 1nm 내지 100㎛의 최장 직경을 갖는 미세 입자인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
또한 상기 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머는 하기 화학식 2로 표시되고, 중량평균분자량이 1,000~18,000인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112016088954612-pat00001
또한 상기 열가소성 수지 조성물은 난연성 등급(UL-94 시험)이 3.2mm 및 2.0mm로 사출된 시편 기준으로 각각 V-0이고, 가시광선(380~750nm 파장 영역) 투과율이 60% 이상이고, 근적외선(800~1,300nm 파장 영역) 투과율이 40% 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지에 최적 조성의 복합 금속 산화물과 난연제를 함유함으로써 우수한 난연 성능을 나타내는 동시에 가시광선의 투과율이 우수하면서 근적외선 영역을 효과적으로 차단할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 투과율(가시광선, 적외선) 측정 결과를 나타낸 그래프.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 종래 폴리카보네이트 수지의 광차단 특성 향상과 함께 고성능의 난연 성능을 구현한 사례가 없는 상황을 직시하고 예의 연구를 거듭한 결과, 특정의 복합 금속 산화물과 난연제를 최적 함량으로 첨가할 경우 폴리카보네이트의 가시광선의 투과율이 우수하면서 근적외선 영역을 효과적으로 차단하면서도 고성능의 난연 성능을 구현할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 (A) 폴리카보네이트 수지 58~97중량%; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 복합 금속 산화물 0.0001~2중량%; 및 (C) 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 1~40중량%;를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 개시한다.
[화학식 1]
M1x1M2x2M3x3WyOz
화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 서로 같거나 다를 수 있고, 각각 Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 또는 Cs이고, 1.0 < (x1+x2+x3)/y ≤ 10.0 이고, 3.0 < z/y ≤ 30.0 이다.
상기 수지 조성물은 난연성 등급(UL-94 시험)이 3.2mm 및 2.0mm로 사출된 시편 기준으로 각각 V-0이고, 가시광선(380~750nm 파장 영역) 투과율이 60% 이상이고, 근적외선(800~1,300nm 파장 영역) 투과율이 40% 이하인 특성을 나타내고, 바람직하게는 가시광선(380~750nm 파장 영역) 투과율이 70% 이상이고, 근적외선(800~1,300nm 파장 영역) 투과율이 30% 이하인 특성을 나타낸다. 이하, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 열가소성 수지 조성물의 각 구성 성분을 보다 상세히 설명한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 수지는 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성, 유연성, 가공성 및 투명성이 우수하며, 내후성이 뛰어나 장기간 높은 물성을 유지하고, 내열성 및 내한성이 뛰어나 심한 온도 변화에도 성능을 유지한다.
상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀 에이의 중합체로 중량평균분자량(Mw)이 25,000~40,000일 수 있으며, 바람직하게는 30,000~35,000일 수 있다. 또한 분지쇄의 것이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 중합에 사용되는 디페놀 전량에 대하여 0.05~2몰%의 트리 또는 그 이상의 다관능 화합물, 예를 들면 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조된 폴리카보네이트 열가소성 수지가 사용될 수 있다.
또한 폴리카보네이트 수지는 용융지수(220℃, 10kg 하중)가 3~28g/10min인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5~20g/10min일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지의 용융지수가 3g/10min 미만일 경우에는 가공온도가 높아져 성형에 어려움이 있을 수 있고, 28g/10min을 초과할 경우에는 강도가 취약해질 수 있다.
한편 본 발명에서 사용되는 폴리카보네이트 열가소성 수지의 제조는 통상적으로 사용되는 제조방법을 따를 수 있으며, 예를 들면, 분자량 조절제 및 촉매의 존재 하에서 디히드록시페놀(dihydroxy phenol)과 포스겐(phosgen)을 반응시켜 제조하거나, 디히드록시페놀(dihydroxy phenol)과 디페닐카보네이트(diphenyl carbonate)에 의해 얻어지는 전구체의 에스테르 상호 교환반응을 이용하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 폴리카보네이트 수지는 후술하는 복합 금속 산화물 및 난연제의 최적 첨가량을 고려하여 전체 열가소성 수지 조성물에서 58~97중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 69.5~94.5중량%, 더욱 바람직하게는 79.9~89.99중량% 함량으로 포함될 수 있다.
(B) 복합 금속 산화물
본 발명에 사용되는 복합 금속 산화물은 특정의 금속들 중 3종의 금속과 텅스텐을 포함함에 따라서, 텅스텐 산화물 또는 텅스텐과 다른 1~2종의 금속을 포함하는 금속 산화물을 사용하는 경우에 비하여 보다 효율적으로 근적외선 영역 파장대의 빛을 차단하면서도 가시광선 영역에서는 동등 수준 이상의 투과도를 확보할 수 있다.
상기 복합 금속 산화물에서, Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 및 Cs으로 이루어진 군에서 선택된 3종의 금속, 텅스텐 및 산소는 서로 공유 결합을 형성하거나, 배위 결합을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 복합 금속 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.
[화학식 1]
M1x1M2x2M3x3WyOz
상기 화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 서로 같거나 다를 수 있고, 각각 Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 또는 Cs이고, 1.0 < (x1+x2+x3)/y ≤ 10.0 이고, 3.0 < z/y ≤ 30.0 이다.
여기서, 상기 (x1+x2+x3)/y 는 1.0 초과 10.0 이하의 유리수(rational number)일 수 있으며, 상기 z/y 는 3.0 초과 30.0 이하의 유리수일 수 있다.
상기 화학식 1에서, x1, x2, x3, y 및 z는 각각 해당 원소의 몰 비율(molar ratio)을 의미한다.
상기 화학식 1의 복합 금속 산화물에서, 텅스텐의 몰수(y) 대비 M1, M2 및 M3 각각의 금속 원소에 몰 수의 합(x1+x2+x3)은 1.0배 내지 10.0배, 또는 2.0배 내지 7.0배 일 수 있다.
이와 같이, 상기 텅스텐 몰수 대비 상기 M1, M2 및 M3 의 금속 전체의 몰수가 1.0배 이상이 됨에 따라서, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물이 보다 효율적으로 근적외선 영역 파장대의 빛을 차단하면서도 가시광선 영역에서는 동등 수준 이상의 투과도를 확보할 수 있다.
상기 화학식 1의 복합 금속 산화물에서, 텅스텐의 몰수(y) 대비 산소 원자의 몰수(z)는 3.0배 이상, 구체적으로 3.0 배 내지 30.0배, 바람직하게는 8.0배 내지 10.0배이다.
상기 화학식 1에서, 0.1 < x1 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x2 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x3 ≤ 10.0 이고, 7.0 ≤ z ≤ 11.0 일 수 있다. 바람직하게, 상기 x1, x2, x3 각각은 0.1 초과 5.0 이하, 더욱 바람직하게 0.5 내지 3.0일 수 있다.
상기 복합 금속 산화물의 보다 바람직한 예로, 상기 화학식 1에서, M1, M2 및 M3 이 각각 Sn, Sb 및 Cs이고, x1, x2 및 x3은 각각 0.5 내지 3의 범위의 유리수(rational number)이고, 2.0 ≤ (x1+x2+x3)/y ≤ 7.0이고, 8.0 ≤ z/y ≤ 10.0 인 복합 금속 산화물을 들 수 있다.
이러한 상기 복합 금속 산화물은 1nm 내지 100㎛의 최장 직경, 바람직하게는 10nm 내지 10㎛의 최장 직경을 갖는 미세 입자일 수 있다. 상기 복합 금속 화합물의 최장 직경이 너무 작으면, 입자가 응집이 쉽게 발생하여 상기 수지 조성물 내에서 분산성이 크게 저하될 수 있고, 상기 복합 금속 화합물의 최장 직경이 너무 크면, 제품의 외관 특성이나 기계적 물성이 저하되거나 헤이즈 값이 크게 증가할 수 있다.
상기 복합 금속 산화물은 전체 조성물에서 0.0001~2중량% 포함되고, 바람직하게는 0.001~0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.01~0.1중량% 포함될 수 있다. 상기 복합 금속 산화물 함량이 너무 낮으면, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 성형품의 적외선 또는 근적외선 영역에서의 광선 차폐 특성이 충분하지 않을 수 있고, 복합 금속 산화물 함량이 너무 높으면, 최종 제품의 광투과도가 현저하게 낮아지거나 불투명해질 수 있다.
(C) 난연제
본 발명에 사용되는 난연제로는 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머가 사용된다.
본 발명에서 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머는 폴리카보네이트의 투명성을 유지하면서 난연 성능을 부여할 수 있는 특징이 있으며, 상기 복합 금속 산화물의 특정 조성과 조합하여 최적 함량에서는 가시광선 영역에서 높은 광투과성을 가지고, 적외선 또는 근적외선 영역에서는 우수한 광차단 특성을 가지면서도, 특히 UL-94 2.0mm 두께에서도 V-0의 난연성을 갖도록 하는 우수한 난연 성능을 부여할 수 있다.
이러한 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016088954612-pat00002
화학식 2에서 n은 해당 단량체의 반복 단위수를 나타내며, 2~100의 정수일 수 있다.
상기 테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머의 중량평균분자량은 바람직하게는 1,000~18,000이다. 또한 테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머의 연화점은 분자량 및 분자량 분포에 의해 변화하지만 150~300℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.
테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머의 말단 구조는 특별히 제한되지 않지만 4-t-부틸 페닐기나 2,4,6-트리브로모페닐기 등을 예시할 수 있다.
본 발명에서 상기 테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머는 할로겐계 난연제 중에서도 최종 수지 조성물의 광 특성 유지와 함께 및 고성능의 난연 성능을 구현하기 위해 선택된 것이다. 즉, 할로겐계 난연제로서, 데카브로모디페닐 옥시드, 옥타브로모디페닐 옥시드, 테트라브로모디페닐 옥시드, 테트라브로모 무수 푸탈산, 헥사브로모 시클로드데칸, 비스(2,4,6-트리브로모 페녹시)에탄, 에틸렌 비스테트라브로모 프탈이미드, 헥사브로모벤젠, 1,1-설포닐[3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모프로폭시)]벤젠, 폴리디브로모페닐렌 옥시드, 테트라브롬비스페놀-S, 트리스(2,3-디브로모프로필-1) 이소시아누레이트, 트리브로모페놀, 트리브로모페닐 아릴 에테르, 트리브로모 네오펜틸알코올, 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 폴리에틸렌, 테트라 브롬 비스페놀-A, 테트라 브롬 비스페놀-A 유도체, 테트라 브롬 비스페놀-A-에폭시 올리고머 또는 폴리머, 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 또는 폴리머, 브롬화 페놀 노볼락 에폭시 등의 브롬화 에폭시 수지, 테트라브롬 비스페놀-A-비스(2-히드록시디에틸에테르), 테트라 브롬 비스페놀-A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브롬비스페놀-A-비스(아릴에테르), 테트라브로모 시클로옥탄, 에틸렌비스펜타브로모 디페닐, 트리스(트리브로모 네오페닐) 포스페이트, 폴리(펜타브로모 벤질 폴리 아크릴레이트), 옥타브로모 트리메틸페닐 인단, 디브로모 네오펜틸글리콜, 펜타브로모 벤질 폴리 아크릴레이트, 디브로모 크레질 글리시딜에테르 및 N,N'-에틸렌-비스-테트라브로모 프탈이미드 등을 들 수 있으나, 이들 중에서도, 테트라 브롬 비스페놀-A-에폭시 올리고머, 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 및 브롬화 에폭시 수지 등이 바람직한데, 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머가 가장 바람직한 것으로 확인되었다.
상기 테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머는 전체 폴리카보네이트수지 조성물 중에 1~40중량% 포함되고, 바람직하게는 5~30중량%, 더욱 바람직하게는 10~20중량% 포함될 수 있다. 상기 테트라 브롬 비스페놀-A 카보네이트 올리고머 함량이 1중량% 미만이면 난연성이 부족할 수 있고, 40중량%를 초과하면 기계적 물성이 저하되고, 제조원가가 높아질 수 있다. 특히 UL-94 2.0mm 두께에서 V-0의 난연성을 구현하기 위해서는 10~20중량%, 가장 바람직하게는 15~20중량% 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 그 목적하는 용도나 효과에 적합한 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 적하방지제, 광안정제, 활제, 조색제, 윤활제, 자외선 안정제, 산화방지제, 커플링 강화제, 열안정제, 가소제, 충격보강제 등을 상기 (A) 내지 (C) 성분 총 100중량부에 대하여 0.1~10중량부를 추가로 첨가하여 다양한 용도로 응용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 폴리카보네이트 수지를 비롯한 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
중량평균분자량이 33,000 및 용융지수(220℃, 10㎏f)가 10g/10min인 비스페놀 A형의 폴리카보네이트(PC-1100S, 롯데케미칼)를 사용하였다.
(B) 복합 금속 산화물
SnSb2Cs2WO9의 분자구조를 가지는 복합금속 산화물을 사용하였다.
(C) 난연제
상기 화학식 2로 표시되는 난연제(C-1, FG-8500, TEIJIN사), 포타슘 디페닐설폰 설포네이트 난연제(C-2, KSS-FR, Arichem사) 및 방향족 폴리포스페이트계 난연제(C-3, PX-200, Daihachi사)를 사용하였다.
실시예 1
폴리카보네이트 수지 83.32중량%, 복합 금속 산화물 0.02중량% 및 FG-8500(C-1) 16.66중량% 비율로 정량하여 혼합하고, 270℃~300℃로 가열된 이축압출기를 이용하여 열가소성 수지 조성물을 칩 상태로 만든 후 열풍건조기를 이용하여 110℃에서 4시간 건조한 후 시편 제작용 몰드를 사용하여 시편을 사출 성형하였다.
실시예 2
실시예 1에서 폴리카보네이트 수지를 90.89중량% 및 FG-8500(C-1)를 9.09중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 1
실시예 1에서 폴리카보네이트 수지를 99.78중량%로 조절하고, FG-8500(C-1) 대신 KSS-FR(C-2)를 0.2중량% 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 2
실시예 1에서 폴리카보네이트 수지를 90.89중량%로 조절하고, FG-8500(C-1) 대신 KSS-FR(C-2)를 9.09중량% 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 3
실시예 1에서 폴리카보네이트 수지를 90.89중량%로 조절하고, FG-8500(C-1) 대신 PX-200(C-3)를 9.09중량% 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 4
실시예 1에서 FG-8500(C-1) 대신 PX-200(C-3)를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
비교예 5
실시예 1에서 난연제를 사용하지 않고, 폴리카보네이트 수지를 99.98중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다.
시험예
본 발명에 따라 제조된 열가소성 수지 조성물의 물성을 평가하기 위해 상기 실시예 및 비교예에 따른 시편에 대하여 하기의 방법에 따라 난연성, 투과율(가시광선, 적외선) 및 헤이즈를 측정하고 그 결과를 하기 표 1과 도 1에 나타내었다.
[측정방법]
(1) 난연성
3.2㎜ 및 2.0mm로 사출된 시편을 온도 23℃, 상대습도 50%의 항온실 내에서 72시간 방치하고, 미국 보험협회 안전시험소가 정하고 있는 UL94 시험(기기의 부품용 플라스틱 재료의 연소성 시험)에 준거한 난연성 평가를 실시하였다. 난연 등급은 V-0, V-1, V-2 및 HB로 나누어진다.
(2) 근적외선 및 가시광선 투과율
3.0㎜ 사출된 시편에 대하여 UV-3600 모델(Shimadzu사)을 이용하여 400 내지 1300nm 대의 투과율 측정하였다. 가시광선의 투과율은 380 내지 750nm 파장대, 근적외선 투과율은 800 내지 1300nm 파장대로 정의하였으며, 각각의 면적은 적분하여 정량하였다.
(3) 헤이즈
3.0㎜로 사출된 시편에 대하여 NDH-5000(Nippon Denshoku사)를 이용하여 측정하였다.
Figure 112016088954612-pat00003
표 1 및 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 폴리카보네이트 수지, 복합 금속 산화물 및 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머를 최적 조성으로 포함하는 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조할 경우(실시예 1 및 2), 가시광선 영역의 파장대는 70% 이상 흡수하고, 근적외선 영역의 파장대는 30% 이하 수준으로 투과시키는 우수한 적외선 투과율과 가시광선 차폐율을 가지면서도 2.0mm 두께에서도 V-0의 난연도를 나타내는 우수한 난연성을 구현할 수 있음이 확인된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. (A) 폴리카보네이트 수지 79.9~89.99중량%;
    (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 복합 금속 산화물 0.0001~2중량%; 및
    (C) 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머 10~20중량%;
    를 포함하는 열가소성 수지 조성물로서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 난연성 등급(UL-94 시험)이 3.2mm 및 2.0mm로 사출된 시편 기준으로 각각 V-0이고, 가시광선(380~750nm 파장 영역) 투과율이 60% 이상이고, 근적외선(800~1,300nm 파장 영역) 투과율이 40% 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
    [화학식 1]
    M1x1M2x2M3x3WyOz
    (화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 서로 같거나 다를 수 있고, 각각 Al, Bi, Cu, Cd, Ca, Co, Mn, Cr, Mg, Fe, Mo, Sn, Sb 또는 Cs이고, 1.0 < (x1+x2+x3)/y ≤ 10.0 이고, 3.0 ≤ z/y ≤ 30.0 이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, 0.1 < x1 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x2 ≤ 10.0 이고, 0.1 < x3 ≤ 10.0 이고, 7.0 ≤ z ≤ 11.0 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, M1, M2 및 M3는 각각 Sn, Sb 및 Cs이고, x1, x2 및 x3는 각각 0.5 내지 3의 범위의 유리수(rational number)이고, 2.0 ≤ (x1+x2+x3)/y ≤ 7.0 이고, 8.0 ≤ z/y ≤ 10.0 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합 금속 산화물은 1nm 내지 100㎛의 최장 직경을 갖는 미세 입자인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 테트라 브롬 비스페놀-A-카보네이트 올리고머는 하기 화학식 2로 표시되고, 중량평균분자량이 1,000~18,000인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112016088954612-pat00004
  6. 삭제
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