KR102114537B1 - 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 및 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지를 포함하는 기초 수지; 충격 보강제; 인계 난연제; 및 무기 필러;를 포함하며, 상기 무기 필러는 규회석 및 탈크를 포함하고, 상기 규회석은 평균 직경이 5 내지 10 ㎛이고, 종횡비(직경:길이)가 1 : 7 내지 9인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 인장신율, 굴곡강도, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.

Description

난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{FLAME RETARDANT THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폴리카보네이트계 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 유리 섬유 등의 무기 필러를 블렌딩하면 무기 필러의 고유 특성으로 인해 수지의 굴곡강도, 굴곡탄성율 등의 강성(굴곡 특성)을 향상시킬 수 있다. 통상적으로 폴리카보네이트 등의 열가소성 수지와 무기 필러의 블렌드는 고강성을 요구하는 성형품에 이용되고 있다. 특히, 난연제 등을 추가하여, 난연성, 내충격성, 강성 등이 요구되는 자동차, 전기, 전자 제품의 내/외장재 용도로 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기 (난연성) 열가소성 수지에 유리 섬유 등의 무기 필러가 블렌드될 경우, 유동성(성형성) 저하 및 성형품 표면에 무기 필러가 돌출되는 등의 외관 특성 저하가 발생할 수 있다. 특히, 상기 수지 조성물(블렌드)이 외관 특성이 중요한 IT 기기 등의 외장재에 사용될 경우, 무기 필러의 돌출이 주요 외관 품질 이슈로 인식되어 왔다. 또한, 수지 조성물의 사출 시, 무기 필러의 이방성 문제로 뒤틀림 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 이방성 문제를 개선할 수 있는 판상 구조의 탈크(talc)를 무기 필러로 적용하는 시도가 있었다(대한민국 공개특허 제2011-0059886호 등 참조).
그러나, 무기 필러로서 탈크를 사용할 경우, 탈크의 취성 때문에 열가소성 수지 조성물의 내충격성(아이조드 충격강도) 및 인장신율 등의 기계적 물성이 저하될 우려가 있어, 외장재 등의 용도로 사용되기에는 한계가 있다.
또한, 무기 필러 및 커플링제, 상용화제 등을 혼용하여 열가소성 수지의 기계적 물성, 내충격성 등을 향상시킬 수 있지만, 무기 필러의 함량이 증가할 경우, 상온에서 쉽게 깨질 수 있고, 인장신율, 유동성 등의 저하를 막기 어렵다. 더욱이, 굴곡특성의 경우, 내충격성, 유동성 등의 물성과 달리, 커플링제, 상용화제 등을 사용하더라도 향상시키기 어렵다.
따라서, 인장신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 모두 우수한 난연성 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 인장신율, 굴곡강도, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 할로겐계 난연제를 사용하지 않아 친환경적인 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 한 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 및 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지를 포함하는 기초 수지; 충격 보강제; 인계 난연제; 및 무기 필러;를 포함하며, 상기 무기 필러는 규회석 및 탈크를 포함하고, 상기 규회석은 평균 직경이 5 내지 10 ㎛이고, 종횡비(직경:길이)가 1 : 7 내지 9인 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 충격 보강제의 함량은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부이고, 상기 인계 난연제의 함량은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 40 중량부이며, 상기 무기 필러의 함량은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 100 중량부일 수 있다.
구체예에서, 상기 규회석은 표면의 적어도 일부가 소수성 표면 처리된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 규회석 및 탈크의 중량비(규회석:탈크)는 1 : 1 내지 10 : 1일 수 있다.
구체예에서, 상기 충격 보강제는 코어-쉘 그라프트 충격 보강제 및 가지형 그라프트 충격 보강제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 인계 난연제는 하기 화학식 3으로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물일 수 있다:
[화학식 3]
Figure 112018002976355-pat00001
상기 화학식 3에서, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, C6-C20의 아릴기, 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴기이고, R3는 C6-C20의 아릴렌기 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴렌기이며, n은 0 내지 4의 정수이다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 5 내지 20 kgf·cm/cm이고, ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장신율이 5 내지 20%일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
본 발명은 인장신율, 굴곡강도, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하며, 할로겐계 난연제를 사용하지 않아 친환경적인 난연성 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 발명의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 규회석의 직경(a) 및 길이(b)를 나타내기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A1) 폴리카보네이트 수지 및 (A2) 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지를 포함하는 (A) 기초 수지, (B) 충격 보강제, (C) 인계 난연제 및 (D) 무기 필러를 포함한다.
(A) 기초 수지
(A1) 폴리카보네이트 수지
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트 수지는 열가소성 폴리카보네이트 수지이며, 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류(방향족 디히드록시 화합물)를 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산 디에스테르 등의 카보네이트 전구체와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018002976355-pat00002
상기 화학식 1에서, A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 6의 시클로알킬리덴기, -CO-, -S-, 또는 -SO2-이고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
여기서, 상기 "치환된"이란 용어는 수소 원자가 할로겐기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 할로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 이들의 조합 등을 포함하는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
상기 디페놀류의 예로는 4,4'-비페놀, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 디페놀류로서, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산을 사용할 수 있고, 구체적으로, 비스페놀-A라고도 불리는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 분지쇄가 있는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 중합에 사용되는 디페놀류 전체에 대하여, 0.05 내지 2 몰%의 3가 또는 그 이상의 다관능 화합물, 예를 들면, 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조할 수도 있다. 상기 폴리카보네이트 수지는 호모 폴리카보네이트 수지, 코폴리카보네이트 수지 또는 이들의 블렌드 형태로 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 에스테르 전구체(precursor), 예컨대 2관능 카르복실산의 존재 하에서 중합 반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카보네이트 수지로 일부 또는 전량 대체하는 것도 가능하다.
상기 폴리카보네이트 수지의 중량평균분자량(Mw)은 10,000 내지 200,000 g/mol, 예를 들면, 15,000 내지 50,000 g/mol일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융지수(melt index: MI)가 다른 2종 이상의 폴리카보네이트 수지의 혼합물 형태일 수 있다. 예를 들면, 용융 지수가 1 내지 10 g/10min인 폴리카보네이트 수지, 용융 지수가 10 초과 40 g/10min 이하인 폴리카보네이트 수지, 및 용융 지수가 40 초과 100 g/10min 이하인 폴리카보네이트 수지 3종의 혼합물일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 성형성(사출 유동성)이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 전체 기초 수지 100 중량% 중, 10 내지 99 중량%, 예를 들면 50 내지 99 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 인장신율, 강성(굴곡 특성), 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
(A2) 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지
본 발명에 사용되는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지는 폴리카보네이트 블록 및 폴리실록산 블록을 포함하는 것이다. 예를 들면, 폴리카보네이트 블록/폴리실록산 블록/폴리카보네이트 블록의 트리블록 공중합체(triblock copolymer)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지로는 통상의 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류(방향족 디히드록시 화합물), 상기 카보네이트 전구체 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물을 반응시킴으로써 제조되는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018002976355-pat00003
상기 화학식 2에서, R13　및 R14는 각각 독립적으로 C1-C10의 알킬기, C6-C18의 아릴기, 또는 할로겐 원자 또는 알콕시기를 갖는 C1-C10의 알킬기 또는 C6-C18의 아릴기이고, A는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C2-C20의 탄화수소기, 또는 -O- 또는 -S-를 갖는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 탄화수소기이고, Y는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C18의 할로겐화 알킬기, 시아노기(-CN), 또는 에스테르기이며, m은 2 내지 1,000, 예를 들면 4 내지 100, 구체적으로 10 내지 80일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체는 상기 디페놀류로부터 유도되는 폴리카보네이트 블록 1 중량% 내지 99 중량%와 상기 실록산 화합물로부터 유도되는 폴리실록산 블록 1 중량% 내지 99 중량%를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 폴리카보네이트 블록 40 중량% 내지 95 중량%와 상기 폴리실록산 블록 5 중량% 내지 60 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 내충격성이 우수할 수 있다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체의 중량평균분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol, 예를 들면 15,0000 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체는 ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융지수(melt index: MI)가 5 내지 40 g/10min, 예를 들면 10 내지 30 g/10min일 수 있다. 상기 범위에서 우수한 기계적 물성, 사출 유동성, 이들의 물성 발란스를 갖는 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 계면 축중합, 유화 중합 방법 등을 사용하여, 상기 디페놀류, 카보네이트 전구체 및 실록산 화합물을 공중합할 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체는 예를 들면, 이데미쯔(idemitsu)의 TARFLON RC-1700, FC-1760 등의 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수도 있다.
구체예에서, 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지는 전체 기초 수지 100 중량% 중, 1 내지 90 중량%, 예를 들면 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 인장신율, 강성(굴곡 특성), 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
(B) 충격 보강제
본 발명에 사용되는 충격 보강제로는 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 충격 보강제를 사용할 수 있으며, 예를 들면, (b1) 코어-쉘 그라프트 충격보강제, (b2) 가지형 그라프트 충격보강제, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기 (b1) 코어-쉘 그라프트 충격보강제는 고무(고무질 중합체)의 코어(core) 구조에 비닐 단랑체가 그라프트 공중합되어 쉘(shell)을 형성한 것이다. 예를 들면, 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무, 또는 실리콘계 고무 단량체 중 1종 이상을 중합하여 고무질 중합체의 코어를 제조하고, 스티렌, α-메틸스티렌, 할로겐 또는 알킬 치환 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, C1-C8의 메타크릴산 알킬에스테르류, C1-C8의 아크릴산 알킬 에스테르류, 무수말레인산, 및 C1-C4의 알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드와 같은 불포화 화합물 중 1종 이상의 단량체를 고무질 중합체에 그라프트 공중합시켜 제조할 수 있다. 여기서, 전체 그라프트 공중합체 100 중량% 중 고무(코어)의 함량은 30 내지 90 중량%일 수 있다.
상기 디엔계 고무로는 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원공중합체(EPDM) 등이 사용될 수 있다.
상기 아크릴레이트계 고무는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 아크릴레이트 단량체로부터 제조(중합)될 수 있으며, 이때 경화제는 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트 또는 1,4-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 트리알릴시아누레이트 등이 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 고무는 시클로실록산 등으로부터 제조된 것일 수 있다. 상기 시클로실록산으로는 예를 들면, 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 옥타페닐시클로테트라실록산 등을 사용할 수 있으며, 이때 사용되는 경화제로는 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 또는 테트라에톡시실란이 예시될 수 있다.
또한, 상기 고무로는 폴리디메틸실록산/부틸아크릴레이트 고무(PDMS/BA) 등의 실리콘계-아크릴레이트계 고무를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 쉘을 형성하는 비닐 단량체 중 상기 C1-C8의 메타크릴산 알킬 에스테르류 또는 C1-C8의 아크릴산 알킬 에스테르류는 각각 메타크릴산 또는 아크릴산의 에스테르류로서 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 모노히드릴 알코올로부터 제조된 에스테르류일 수 있으며, 예를 들면, 메타크릴산 메틸에스테르, 메타크릴산 에틸에스테르 또는 메타크릴산 프로필에스테르를 들 수 있으며, 구체적으로 메타크릴산 메틸에스테르(methylmethacrylate: MMA)를 예시할 수 있다.
상기 (b2) 가지형 그라프트 충격보강제로는 에틸렌프로필렌의 2원 공중합체인 이피엠(EPM), 이피알(EPR), 에틸렌프로필렌디엔의 3원 공중합체인 이피디엠(EPDM), 알릴메타아크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 삼블록 공중합체(SBS triblock copolymer), 말레익안하이드라이드 변성 이피엠(EPM-g-MA), 말레익안하이드라이드 변성 에스비에스(SBS-g-MA), 말레익안하이드라이드 변성 이피디엠(EPDM-g-MA), 올 아크릴릭 코어-쉘(all-acrylic core-shell)형 고무, 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA), 스티렌부타디엔고무(SBR), 에틸렌비닐알콜(EVOH), 각종 열가소성 엘라스토머(thermoplastics elastomers), 플라스토머(plastomer), 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 이피엠, 이피디엠, 이피알, 말레익안하이드라이드 변성 이피엠, 말레익안하이드라이드 변성 이피디엠 및 말레익안하이드라이드 변성 이피알 등을 사용할 수 있다. 또한, 성능을 향상시키기 위해 카르복실산 또는 말레익안하이드라이드를 추가로 첨가할 수도 있다.
구체예에서, 상기 충격 보강제의 함량은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부, 예를 들면 2 내지 15 중량부, 구체적으로 3 내지 8 중량부일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 인장신율, 강성(굴곡 특성), 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
(C) 인계 난연제
본 발명에 사용되는 인계 난연제로는 난연성 열가소성 수지 조성물에 사용되는 통상의 인계 난연제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 적인, 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. 바람직하게는, 상기 인계 난연제로서 하기 화학식 3으로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112018002976355-pat00004
상기 화학식 3에서, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, C6-C20(탄소수 6 내지 20)의 아릴기, 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴기이고, R3는 C6-C20의 아릴렌기 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴렌기, 예를 들면, 레조시놀, 하이드로퀴논, 비스페놀-A, 비스페놀-S 등의 디알콜로부터 유도된 것이며, n은 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 2로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물의 비한정적인 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] 등을 예시할 수 있다. 상기 방향족 인산에스테르계 화합물은 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 적용될 수 있다.
상기 인계 난연제는 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 40 중량부, 예를 들면 5 내지 30중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 다른 물성의 저하 없이, 난연성을 향상시킬 수 있다.
(D) 무기 필러
본 발명에 사용되는 무기 필러는 규회석 및 탈크를 포함한다.
상기 규회석(wollastonite)은 칼슘(calcium) 계열의 미네랄(mineral)이며, 백색의 침상형 광물로서, 표면의 적어도 일부가 소수성 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 여기서, 소수성 표면 처리는 예를 들면, 규회석을 올레핀계, 에폭시계, 실란계 물질 등으로 코팅한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 사용되는 규회석은 평균 직경이 5 내지 10 ㎛, 예를 들면 6 내지 9 ㎛이고, 종횡비(직경(a):길이(b))가 1 : 7 내지 1 : 9일 수 있다(도 1 참조). 상기 규회석의 평균 직경(a)이 5 ㎛ 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 강성(굴곡 특성)이 저하될 우려가 있고, 10 ㎛를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 규회석의 종횡비가 1 : 7 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 강성(굴곡 특성)이 저하될 우려가 있고, 1 : 9를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 내충격성이 저하될 우려가 있다.
상기 탈크로는 판상형의 통상적인 탈크를 사용할 수 있다. 상기 탈크의 평균 입자 크기는 2 내지 7 ㎛, 예를 들면 3 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성(굴곡 특성)이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 규회석 및 탈크는 상기 크기 등의 조건을 만족하는 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수도 있다.
구체예에서, 상기 규회석 및 탈크의 중량비(규회석:탈크)는 1 : 1 내지 10 : 1, 예를 들면 1 : 1 내지 3 : 1일 수 있다. 상기 범위에서 이방성 문제(필러의 배향 때문에 MD, TD 수축률이 달라서 사출품이 휘어지는 문제)를 개선하고, 열가소성 수지 조성물의 강성(굴곡 특성)이 우수할 수 있다.
상기 무기 필러의 함량은 상기 기초 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 100 중량부, 예를 들면 5 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 다른 물성의 저하 없이, 인장신율, 내충격성, 강성(굴곡 특성), 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 필요에 따라, 통상적인 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 10 중량부일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 5 내지 20 kgf·cm/cm, 예를 들면 5 내지 10 kgf·cm/cm일 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장신율이 5 내지 20%, 예를 들면 8 내지 15%일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 공지의 열가소성 수지 조성물 제조방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 구성 성분과 필요에 따라 기타 첨가제들을 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다. 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 난연성, 내충격성, 기계적 물성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 자동차 부품 또는 전기 전자 제품의 부품, 외장재 등으로 유용하다. 바람직하게는, 노트북용 외장재 용도로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다:
(A) 기초 수지
(A1) 폴리카보네이트 수지
(PC-1) ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융 지수(MI)가 5 g/10min인 방향족 폴리카보네이트 수지(제조사: 삼양사)를 사용하였다.
(PC-2) ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융 지수가 20 g/10min인 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지(제조사: 제일모직)를 사용하였다.
(PC-3) ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융 지수가 62 g/10min인 비스페놀-A계 방향족 폴리카보네이트 수지(제조사: 제일모직)를 사용하였다.
(A2) 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지(Si-PC)
ISO 1133에 의거하여 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융 지수가 20 g/10min인 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지(제조사: 이데미쯔)를 사용하였다.
(B) 충격 보강제
코어가 PDMS/BA이고, 쉘이 MMA로부터 형성된 충격 보강제(제조사: MRC, 제품명: S-2001)를 사용하였다.
(C) 인계 난연제
비스페놀-A 비스(디페닐포스페이트)(BDP, 제조사: DAIHACHI, 제품명: CR-741)를 사용하였다.
(D) 무기 필러
(D1) 규회석
(D1-1) 평균 입자 크기(직경×길이)가 7 ㎛ × 63 ㎛(종횡비(직경:길이) = 1 : 9)인 규회석(제조사: NYCO, 제품명: NYGLOS 4W)를 사용하였다.
(D1-2) 평균 입자 크기(직경×길이)가 12 ㎛ × 156 ㎛(종횡비(직경:길이) = 1 : 13)인 규회석(제조사: NYCO, 제품명: NYGLOS 8)를 사용하였다.
(D1-3) 평균 입자 크기(직경×길이)가 15 ㎛ × 150 ㎛(종횡비(직경:길이) = 1 : 10)인 규회석(제조사: NYCO, 제품명: NYGLOS 12)를 사용하였다.
(D1-4) 평균 입자 크기(직경×길이)가 30 ㎛ × 300 ㎛(종횡비(직경:길이) = 1 : 10)인 규회석(제조사: NYCO, 제품명: NYGLOS 20)를 사용하였다.
(D2) 탈크
판상형 탈크(제조사: HAYASHI, 제품명: UPN HS-T 0.5)를 사용하였다.
실시예 1 및 비교예 1~3
하기 표 1의 조성 및 함량에 따라, 상기 구성 성분을 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 펠렛은 80℃에서 5시간 이상 건조한 후, 240 내지 280℃의 스크류식 사출기(150톤 싱글(single) 사출기)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 아이조드(IZOD) 충격 강도(단위: kgfㆍcm/cm): ASTM D256에 규정된 평가방법에 의거하여, 1/8" 두께의 아이조드 시편에 노치(Notch)를 만들어 평가하였다.
(2) 인장신율(단위: %): ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 3.2 mm 두께의 시편에 대하여 측정하였다.
(3) 스파이럴 플로우(spiral flow): 사출기(제조사: LS엠트론, 장치명: LGE 110℃)로 성형온도 300℃, 금형온도 60℃, 사출압 1,500 kg/cm2, 사출속도 120 mm/s의 조건에서 두께 2 mm인 spiral 형태의 금형에 사출하여 사출물의 길이(mm)를 측정하였다.
(4) 굴곡강도(단위: kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여 2.8 mm/min 조건에서 3.2 mm 두께의 시편에 대하여 측정하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
(A) (A1) PC-1 (중량%) 50 50 50 50
PC-2 (중량%) 12 12 12 12
PC-3 (중량%) 28 28 28 28
(A2) Si-PC (중량%) 10 10 10 10
(B) (중량부) 6 6 6 6
(C) (중량부) 19 19 19 19
(D1) 종류 NYGLOS 4W NYGLOS 8 NYGLOS 12 NYGLOS 20
중량부 37.7 37.7 37.7 37.7
(D2) (중량부) 5.1 5.1 5.1 5.1
아이조드 충격강도
(kgf·cm/cm)		 8.6 7.6 6.8 5.7
인장신율 (%) 10.3 7.3 5.9 4.6
Spiral Flow (mm) 225 215 217 207
굴곡강도 (kgf/cm2) 58995 56634 57817 58557
(중량부: 기초 수지(A) 100 중량부에 대한 중량부)
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 난연성 열가소성 수지 조성물의 경우, 내충격성(아이조드 충격강도), 인장신율, 굴곡강도 등이 모두 우수하고, 사출 성형 시, 스파이럴 플로우(성형성)가 우수함을 알 수 있다.
반면, 비교예의 경우, 내충격성, 인장신율 등이 저하됨을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 폴리카보네이트 수지 및 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 수지를 포함하는 기초 수지 100 중량부;
    충격 보강제 1 내지 20 중량부;
    인계 난연제 1 내지 40 중량부; 및
    무기 필러 5 내지 100 중량부;를 포함하며,
    상기 무기 필러는 규회석 및 탈크를 포함하고, 상기 규회석 및 탈크의 중량비(규회석:탈크)는 1 : 1 내지 10 : 1이고, 상기 규회석은 평균 직경이 5 내지 10 ㎛이고, 종횡비(직경:길이)가 1 : 7 내지 9이며,
    ASTM D638에 의거하여 5 mm/min 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장신율이 8 내지 20%이고, ASTM D256에 의거하여 측정한 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 5 내지 20 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 규회석은 표면의 적어도 일부가 소수성 표면 처리된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 충격 보강제는 코어-쉘 그라프트 충격 보강제 및 가지형 그라프트 충격 보강제 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인계 난연제는 하기 화학식 3으로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112020010958537-pat00005

    상기 화학식 3에서, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 C6-C20의 아릴기이고, R3는 C6-C20의 아릴렌기이며, n은 0 내지 4의 정수이다.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품.
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