KR102018716B1 - 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

폴리카보네이트 수지, 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지, 탄소섬유 및 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 첨가제, 탈크, 및 발포제를 포함하고, 상기 탄소섬유 및 탄소나노튜브의 중량비가 1 : 0.1 내지 1 : 0.4 인 수지 조성물, 및 이로부터 제조된 성형품이 제공된다.

Description

수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{RESIN COMPOSITION AND ARTICLES MANUFACTURED USING THE SAME}
수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 충격강도, 내열도, 치수 안전성, 및 내후성 등이 우수하여 각종 생활용품, 사무자동화 기기, 전기·전자제품 등에 광범위하게 적용되고 있다. 또한 여러 종류의 필러를 투입하여 다양한 물성을 강화시킬 수 있다. 이러한 폴리카보네이트 수지가 사용되는 제품의 종류 및 특성에 따라, 전기 전도성을 부여하여 전자파 차폐 성능 등을 가지게 함으로써, 자동차나 각종 전기 장치, TV 등의 가전제품, 전자 조립체 또는 케이블 등에 사용하기 위한 많은 시도가 이루어지고 있다.
그러나 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 성형품은 그 특성상 전기저항 값이 매우 크므로 전기 절연체로서 매우 유용하게 사용될 수 있는 반면에, 이러한 높은 전기저항이 마찰에 의한 정전기 발생을 심화시키므로, 내장되어 있는 전자회로에 직접적인 손상을 줄 수 있다. 따라서 매우 정밀한 전기/전자 기기의 하우징에 사용되는 플라스틱 재료는 대전방지 성능, 즉 전도성이 우수할 필요가 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 종래에는 폴리카보네이트 수지 등으로부터 형성된 외장재에 금속 재질의 전도성 테이프를 부착하거나, 외장재의 일면에 금속을 코팅하여 접지함으로써 회로를 보호하는 방법을 채택하였다.
그러나, 이러한 전도성 테이프 또는 금속을 코팅하는 방법은 공정 비용이 많이 소요되며, 효과적인 박막 형성이 어렵다는 단점이 있어, 폴리카보네이트 수지 등의 수지 조성물에 카본블랙, 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 금속 분말, 금속 코팅 무기 분말 또는 금속 섬유 등의 전도성 필러를 혼합하여, 열가소성 수지에 전기 전도성을 부여한 수지 조성물이 개발되었다.
다만, 전도성 소재에 목적하는 전기 전도성을 구현하기 위해서는 다량의 전도성 필러가 요구된다. 다량의 전도성 필러를 사용할 경우, 이로부터 제조되는 성형품의 충격강도, 신율, 및 난연성이 저하되어 전체적인 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.
일 구현예는 전도성 및 난연성이 우수한 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
다른 구현예는 상기 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예에서는 폴리카보네이트 수지, 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지, 탄소섬유 및 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 첨가제, 탈크, 및 발포제를 포함하고, 상기 탄소섬유 및 탄소나노튜브의 중량비가 1 : 0.1 내지 1 : 0.4 인 수지 조성물을 제공한다.
상기 발포제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량% 의 탈크를 포함할 수 있다.
상기 수지 조성물은 인계 난연제 및 난연 보조제를 더 포함할 수 있다.
상기 인계 난연제는 상기 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 5 내지 20 중량% 포함될 수 있다.
상기 난연 보조제는 폴리테트라플루오로에틸렌일 수 있다.
상기 난연 보조제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.2 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
다른 일 구현예에서는 상기 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 표면저항이 105 Ohm/sq 이하일 수 있다.
상기 성형품은 UL94 규격에 따른 난연도가 V-1 이상일 수 있다.
일 구현예에 따른 수지 조성물은 적은 함량의 전도성 첨가제 도입에도 높은 전도성을 나타내며, 발포제를 추가적으로 투입하여 난연성의 저하 없이 높은 전도성을 갖는다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다.  다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 일 구현예에 따른 수지 조성물에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따라 제공되는 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지, 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지, 탄소섬유 및 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 첨가제, 탈크, 및 발포제를 포함하고, 상기 탄소 섬유 및 탄소나노튜브는 1 : 0.1 내지 1 : 0.4 의 중량비를 갖는다.
일반적으로, 절연성을 갖는 폴리카보네이트 수지에 도전성을 부여하기 위해 카본 블랙, 탄소 섬유, 탄소나노튜브 등의 전도성 첨가제를 투입하지만, 전도성 첨가제의 높은 가격으로 인해 전체적인 수지의 가격 상승이 일어나고, 난연성이 저하되는 문제점이 발생한다.
하지만, 일 구현예에 따른 수지 조성물은, 탄소 섬유 및 탄소나노튜브를 전도성 첨가제로 적정 함량 포함함으로써 수지 조성물의 우수한 전도성을 확보할 뿐 아니라 경제성을 가지며, 발포제를 더 포함하여 우수한 고난연성 구현이 가능하다.
이하, 수지 조성물의 각 구성성분에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
폴리카보네이트 수지
일 구현예에 따른 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와 포스겐, 할로겐산 에스테르, 탄산 에스테르 또는 이들의 조합과 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016128146362-pat00001
화학식 1에서,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬리덴, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C6 사이클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6의 사이클로알킬리덴, -CO, S, 및 SO2 로 이루어진 군에서 선택되고,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
a 및 b는 각각 독립적으로, 0 내지 4 이다.
일 예로, 상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류는 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수도 있다.  예를 들어, 상기 디페놀류는, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등 일 수 있다.  상기 디페놀류 중에서, 예를 들어, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일 예에서 상기 폴리카보네이트 수지는 비스페놀-A인, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판일 수 있다.
일 예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 선형(linear) 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 폴리카보네이트 수지의 중량평균 분자량은 10,000 내지 100,000 g/mol 일 수 있고, 예를 들어, 15,000 내지 50,000 g/mol일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 폴리카보네이트 수지는 원하는 유동성을 충족시키기 위하여, 중량평균분자량(Mw)이 상이한 2 종 이상의 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 상기 수지 조성물 총량에 대하여 50 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어, 50 내지 80 중량%, 예를 들어, 50 내지 75 중량%, 예를 들어, 55 내지 75중량%, 예를 들어, 60 내지 75 중량%, 예를 들어, 60 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.  상기 폴리카보네이트 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 우수한 강성 및 충격강도 등의 기계적 물성이 우수한 수지 조성물 제공이 가능하다.
고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지
일 구현예에 따른 수지 조성물은 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함한다. 상기 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지는 부타디엔 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체(EPDM)고무, 및 폴리오르가노실록산/폴리알킬(메트)아크릴레이트 고무로부터 선택된 고무질 중합체에, 방향족 비닐계 단량체 및 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체가 그라프트된 것일 수 있다.
일 예에서, 상기 고무질 중합체의 함량은 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 중량(100 중량%) 중 5 내지 65 중량%, 예를 들면 10 내지 60 중량%, 구체적으로 20 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 고무질 중합체가 상기 함량 범위를 만족하는 경우 수지 조성물의 내충격성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
상기 고무질 중합체의 평균 입경은 수지의 내충격성 및 이를 이용한 성형품 표면 특성을 향상시키기 위하여, 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 일 예에서, 상기 고무질 중합체의 평균입경은, 0.15 내지 6 ㎛, 예를 들어, 0.15 내지 4 ㎛, 예를 들어, 0.25 내지 3.5 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서의 수지 조성물은 우수한 충격강도를 확보할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체는 상기 고무질 공중합체에 그라프트 공중합될 수 있는 것으로서, 예를 들어, 스티렌, C1 내지 C10 알킬기로 치환된 스티렌, 할로겐 치환 스티렌, 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 일 예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, ?-메틸 스티렌 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은, 상기 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 중량에 대하여, 15 내지 94 중량%, 예를 들어, 20 내지 80 중량%, 예를 들어, 30 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체가 상기 함량 범위를 만족하는 경우, 상기 범위에서의 내충격성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체는, 예를 들어, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, ?-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등의 시안화 비닐계 단량체일 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 시안화 비닐계 단량체의 함량은, 상기 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 중량에 대하여, 1 내지 20 중량%, 예를 들어 5 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 상기 시안화 비닐계 단량체가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우 우수한 내충격성 및 내열성을 얻을 수 있다.
일 예에서, 상기와 같은 방법으로 제조된 고무 변성 비닐계 공중합체 수지는, 예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 수지일 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지는 상기 수지 조성물 총량에 대하여, 1 내지 10 중량% 포함될 수 있고, 예를 들어, 1 내지 7 중량%, 예를 들어, 1 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위 내의 고무 변성 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 수지 조성물은 우수한 내충격성 및 내열성을 나타낸다.
전도성 첨가제
일 구현예에 따른 수지 조성물은 전도성 첨가제를 포함한다. 상기 전도성 첨가제는 수지 조성물의 전도성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 수지 조성물 본연의 기계적 물성, 난연성 등의 저감 없이 전도성을 부여할 수 있다. 일 실시예에 따른 전도성 첨가제는 탄소 섬유(carbon Fiber) 및 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함한다.
일 예에서, 상기 탄소 섬유와 탄소나노튜브는 1 : 0.1 내지 1 : 0.4의 중량비로 포함될 수 있고, 예를 들어, 탄소 섬유 및 탄소나노튜브의 중량비는 1 : 0.15, 예를 들어, 1 : 0.2, 예를 들어, 1 : 0.3 일 수 있다. 상기 탄소 섬유 및 탄소나노튜브를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 적은 함량으로도 상기 수지 조성물의 전도성을 현저히 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 탄소 섬유는, 기계적 강도가 우수하고, 상기 수지 조성물에 양호한 도전성을 부여할 수 있다. 일 예로, 상기 탄소 섬유는 셀룰로오스 섬유, 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 원재료로 하는 PAN계 탄소 섬유, 석유 또는 석탄에서 나온 탄화수소잔류물인 피치(pitch)를 원료로 소성된 Pitch계 탄소섬유일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 예로, 상기 탄소 섬유는 낮은 체적고유저항(10-2 내지 10-3 慕cm) 및 높은 전기 전도성을 갖는 피치계 탄소 섬유일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 섬유는 한 가닥이 12,000(12K)의 섬유로 이루어져 있고, 또한 촙(Chopp) 섬유의 형태로 길이가 5 내지 10 mm인 것을 사용 할 수 있다.
또한 상기 탄소 섬유는 상기 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 10 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어, 10 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 탄소 섬유의 함량이 10 중량% 미만일 경우 충분한 전도성을 가지기 용이하지 않을 수 있고, 20 중량% 초과이면 물성이 떨어지는 단점이 발생할 수 있다
일반적으로 탄소나노튜브는 기계적 강도 및 모듈러스(Young's Modulus)가 높으며 종횡비가 큰 기계적 특성을 가지는 물질로서, 높은 전기 전도성과 열 안정성을 가진다. 일 실시예에 따른 탄소나노튜브는 상기 탄소 섬유화 함께 적은 함량으로도 수지 조성물의 전도성을 확보하면서도 충격 강도 등의 물성 저하 없이 내충격성을 유지할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 당해 기술분야에서 자명하게 공지된 것이면 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube, SWNT), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube, DWNT), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWNT), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube), 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 탄소나노튜브의 평균 직경으로서는 0.5 nm 내지 100 nm 일 수 있고, 예를 들어, 1 nm 내지 50 nm, 예를 들어, 1 nm 내지 20 nm 인 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소나노튜브는 그 평균길이가 0.05 ㎛ 내지 100 ㎛, 예를 들어, 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 인 것을 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 상기 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 0.5 내지 8 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어, 1 내지 5 중량%, 예를 들어, 2 내지 4 중량% 일 수 있다. 상기 탄소나노튜브의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우 충분한 전도성 확보가 어려울 수 있으며, 5 중량% 초과이면 비용적인 면에서 경제적이지 않다.
탈크 (Talc)
일 구현예에 따른 수지 조성물은 탈크를 포함한다. 상기 수지 조성물이 탈크를 포함함으로서, 낮은 표면 저항을 유지하면서도 난연성을 향상시킬 수 있다.
일 예로, 상기 탈크는 판상형, 침상형 등의 입자 형태를 갖는 통상적인 탈크를 사용할 수 있다.
상기 탈크는 상기 수지 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 일 예로, 상기 탈크는 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 1 내지 7 중량%, 예를 들어, 2 내지 7 중량%, 예를 들어, 3 내지 5 중량% 포함될 수 있다.
발포제(Forming agent)
일 구현예에 따른 수지 조성물은 발포제를 포함한다. 상기 수지 조성물이 발포제를 포함함에 따라 상기 탄소 섬유 및 탄소나노튜브 함량을 최소화하면서도, 난연성 저하 없이 전도성을 보다 개선할 수 있다.
상기 발포제는 예를 들어 물, 질소, 탄산 가스 등의 무기 발포제, 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 디메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸메틸에테르 등의 휘발성 유기 발포제, 아조 화합물 등의 화학 발포제 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. . 상기 발포제는 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 일 예로 상기 발포제는 마그네슘 비카보네이트(Magnesium bicarbonate)일 수 있다.
상기 발포제는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부, 예를 들어, 0.5 내지 3 중량부, 예를 들어, 0.5 내지 1 중량부일 수 있다.
인계 난연제 및 난연 보조제
일 구현예에 따른 수지 조성물은 인계 난연제를 포함한다. 상기 인계 난연제로는 난연성 수지 조성물에 사용되는 통상의 인계 난연제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 포스페이트(phosphate) 화합물, 포스포네이트(phosphonate) 화합물, 포스피네이트(phosphinate) 화합물, 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 화합물, 포스파젠(phosphazene) 화합물, 이들의 금속염 등의 인계 난연제가 사용될 수 있다. 상기 인계 난연제는 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
일 예에서, 상기 인계 난연제는 하기 화학식 2로 표시되는 인산 에스테르 화합물 또는 그 혼합물이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 2]
Figure 112016128146362-pat00002
상기 화학식 2에서, R11, R12, R14 및 R15 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
R13 은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기이며,
l은 0 내지 4의 정수이다.
일 예에서, 상기 화학식 2로 표시되는 인산 에스테르계 화합물의 예로는, n이 0인 경우, 디페닐포스페이트 등의 디아릴포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트 등을 예시할 수 있고, n이 1인 경우, 비스페놀-A 비스(디페닐포스페이트), 레조시놀 비스(디페닐포스페이트), 레조시놀 비스[비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트], 레조시놀 비스[비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트], 하이드로퀴논 비스[비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트], 하이드로퀴논 비스[비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트] 등 일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 인산 에스테르계 화합물은 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 적용될 수 있다.
상기 인계 난연제는 상기 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 일 예로, 상기 인계 난연제는 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 18 중량%, 예를 들어, 5 내지 15 중량%, 예를 들어, 10 내지 15 중량부%로 포함될 수 있다. 상기 범위의 인계 난연제는 상기 수지 조성물의 다른 물성의 저하 없이, 난연성을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에 따른 수지 조성물은 난연성을 보다 향상시키기 위해 난연 보조제를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 난연 보조제는 불소 수지, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌과 비닐리덴플루오로라이드의 공중합체 및 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체 등일 수 있고, 예를 들어, 상기 난연 보조제는 폴리테트라플루오로에틸렌일 수 있다.
상기 난연 보조제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.2 내지 2 중량부, 예를 들어, 0.2 내지 1.5 중량부, 0.3 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 난연 보조제의 함량이 0.2 중량부 미만이면, 상기 수지 조성물의 난연성이 저하될 수 있으며, 2.0 중량부를 초과하는 경우, 가공상에 문제가 있을 수 있으며, 흐름성 및 충격성이 저하되는 문제가 있다.
일 구현예에 따른 수지 조성물은 상기의 구성 성분 외에도 각각의 용도에 따라 산화 방지제, 자외선 안정제, 형광 증백제, 이형제, 핵제, 활제, 대전방지제, 안정제, 보강재, 안료 또는 염료 등의 착색제 등과 같은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기타 첨가제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 수지 조성물은 상기 구성성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다. 상기 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품으로 제조될 수 있다.
일 구현예에 따른 성형품은 상기 수지 조성물로부터 제조된다. 일 예로, 상기 수지 조성물을 이용하여 사출성형, 압출성형 등의 공지된 성형방법으로 성형품을 제조할 수 있다.
일 예로, 상기 성형품의 표면저항이 105 Ohm/sq 이하, 예를 들어, 102 내지 105 Ohm/sq, 예를 들어, 103 내지 105 Ohm/sq 일 수 있으며, UL94 규격에 따른 난연도가 V-0 이상, 예를 들어, V-0 이상 V-1 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 성형품은 전기 전도성 및 난연성 등의 기계적 물성이 모두 우수하므로, TV 등의 전자 제품 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
( 실시예 )
실시예 1, 및 비교예 1 내지 비교예 7
실시예 1 및 비교예 1 내지 7에서 사용된 각 성분은 하기와 같다.
(A) 폴리카보네이트(PC) 수지: MI: 19±2(300, 1.2kg) (제조사: 롯데첨단소재)
(B) 고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지:
폴리부타디엔 고무(PBR, 평균 입경(Z-평균): 310 nm) 48 중량%에 스티렌 모노머 및 아크릴로니트릴(중량비(SM/AN): 73/27) 52 중량%를 그라프트 공중합시킨 g-ABS를 사용하였다.
(C) 탄소 섬유: Bulk density: 400, Black Chopped Fiber (제조사: SGL)
(D) 탄소나노튜브: Bulk density: 0.025, Black Powder (제조사: 한화 나노텍)
(E) 탈크: Bulk density: 0.4~0.6, Moisture: Max 0.50 (제조사: KOCH)
(F) 인계 난연제: 비스페놀-A 비스(디페닐포스페이트)(Bisphenol-A bis(diphenyl phosphate, BDP) (제조사: Yoke)
(G) 발포제: 마그네슘 비카보네이트(Magnesium bicarbonate) (제조사: Reedy)
(H) 난연 보조제: 테프론(Teflon), Powder (제조사: General chemical corporation)
하기 표 1의 조성 및 함량에 따라 각 실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 따른 수지 조성물을 L/D=44, 직경 45 mm인 이축(twin screw type) 압출기에 첨가한 후, 250 및 교반 속도 250 rpm 조건에서 용융 및 압출하여 펠렛을 제조하였다. 제조된 상기 펠렛을 80에서 5시간 이상 건조한 후, 240 내지 280의 스크류식 사출기(150톤 싱글(single) 사출기)에서 사출하여 시편을 제조하였다.
실시예
1
비교예
1
비교예
2
비교예
3
비교예
4
비교예
5
비교예
6
비교예
7
(A) 폴리카보네이트 수지
(중량%)
65 65 60 63 77 65 65 70
(B) g-ABS
(중량%)
5 5 5 5 5 5 5 5
(C) 탄소섬유
(중량%)
10 10 15 10 0 12 0 10
(D) CNT(중량%) 2 2 2 4 0 0 12 2
(E) 탈크(중량%) 5 5 5 5 5 5 5 0
(F) BDP(중량%) 13 13 13 13 13 13 13 13
(G) 발포제
(중량부)
1.0 0 0 0 0 0 0 1.0
(H) Teflon
(중량부)
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
(중량부: 상기 (A) 내지 (F)를 포함하는 수지 조성물 100 중량부에 대한 중량부)
평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 시편에 대하여, 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 표면 저항(ohm/sq): 동일한 간격의 4개의 탐침(Four point probe)으로 표면 저항을 측정하였다. 상기 탐침은 1mm 간격으로 일렬 구성된 probe를 사용하며, 4개의 탐침으로 하기 식 1에 따라 전류(I)와 전압(V)을 이용하여 저항을 구한 후, 표면 저항 단위인 ohm/sq로 계산하기 위해 보정계수(C.F)를 적용하였다.
[식 1]
V/I = ohm (Ohm × C.F = ohm/sq)
(2) 난연도: 두께 2.0 mm의 시편을 제조하여, UL-94 VB 난연 규정에 따라 난연성을 측정하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
표면저항
(Ohm/sq)
104 107 104 105 1012 108 104 107
난연도
(UL94, 2.0 mm)
V-1 V-1 Fail Fail V-0 V-1 Fail V-1
상기 표 2를 참조하면, 상기 실시예 1 에 따른 수지 조성물은 V-1 등급의 난연성을 유지하면서도, 우수한 전기 전도성을 나타내는 것을 알 수 있다.
반면, 비교예 1 내지 비교예 3의 결과로부터, 탄소 섬유 대비 탄소나노튜브의 함량이 증가할수록 전기 전도성은 향상되나, 난연도가 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 발포제를 포함하나 탈크를 포함하지 않는 비교예 7은 표면 저항이 높아 전기 전도성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
즉, 일 구현예에 따른 수지 조성물은 전도성 첨가제인 탄소 섬유 및 탄소나노튜브를 적정 함량비로 포함함으로써 높은 전도성을 나타내며, 발포제 및 탈크를 포함함에 난연성의 저하 없이 우수한 전기 전도성을 갖는다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 폴리카보네이트 수지;
    고무변성 방향족 비닐계 공중합체 수지;
    탄소 섬유 및 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 첨가제;
    탈크; 및
    발포제를 포함하는 수지 조성물로서,
    상기 탈크는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부로 포함되고,
    상기 발포제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.5 내지 5 중량부로 포함되고,
    상기 탄소 섬유 및 탄소나노튜브의 중량비는 1 : 0.15 내지 1 : 0.4 인, 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 수지 조성물은 인계 난연제 및 난연 보조제를 더 포함하는, 수지 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 인계 난연제는 상기 수지 조성물 전체 중량을 기준으로, 5 내지 20 중량% 포함하는, 수지 조성물.
  6. 제4항에서,
    상기 난연 보조제는 폴리테트라플루오로에틸렌인, 수지 조성물.
  7. 제4항에서,
    상기 난연 보조제는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.2 내지 2 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  8. 제1항, 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 수지 조성물로부터 제조된, 성형품.
  9. 제8항에서,
    상기 성형품은 표면저항이 105 Ohm/sq 이하인, 성형품.
  10. 제8항에서,
    상기 성형품은 UL94 규격에 따른 난연도가 V-1 이상인, 성형품.
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