KR102187001B1 - 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 이를 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도금용 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 이를 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리전이온도가 특정 범위 내인 폴리프탈아마이드 및 특정 성분으로 표면처리된 미네랄 필러를 특정 함량 범위 내로 포함하되, 고무 성분을 포함하지 않는 러버-프리(rubber-free) 폴리프탈아마이드 수지 조성물 등에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 고온 사용시 변형을 유발하는 고무 성분을 포함하지 않음에 따라, 종래 대비 고온에서 도금 전처리 공정을 수행하여 균일한 앵커 홀(Anchor Hole)을 갖도록 표면처리가 가능하며, 기계적 물성을 높게 유지하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 우수한 효과를 제공하고, 이에 더하여 도금 공정 효율을 개선하는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고온 사용시 변형을 유발하는 고무 성분을 포함하지 않음에 따라, 종래 대비 고온에서 도금 전처리 공정을 수행하여 균일한 앵커 홀(Anchor Hole)을 갖도록 표면처리가 가능하며, 기계적 물성을 높게 유지하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 우수한 효과를 제공하고, 이에 더하여 도금 공정 효율을 개선하는 효과를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 도금용 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 이를 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 사용시 변형을 유발하는 고무 성분을 포함하지 않음에 따라, 종래 대비 고온에서 도금 전처리 공정을 수행할 수 있으며, 기계적 물성을 높게 유지하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 우수한 효과를 제공할 수 있는 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 이를 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
통상 자동차, 가전제품 등에 적용되는 수지 성형품은 내식성, 내화학성, 내마모성 혹은 기계적 강도와 같은 물리적인 특성의 개선에 더하여 제품의 외적인 특성을 높이고자 그 표면을 도금하여 사용하고 있으며, 일례로 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아마이드 수지 등을 베이스로 하는 성형품 등이 이에 해당된다.
한편, 엔지니어링 플라스틱의 일종인 폴리프탈아마이드 수지는 내열성이 우수하고, 강도 및 강성, 치수 안정성 등이 매우 뛰어나 그 활용도가 증가하고 있으나, 이는 금속 도금층과의 밀착력이 떨어져 양호한 도금층을 부여하기 어려운 수지 성분으로 알려져 있다.
일반적으로 수지 성형품의 도금 공정은 탈지, 에칭, 중화, 촉매화, 활성화, 무전해도금 및 전기도금 순의 공정을 포함하여 행해지며, 상기 에칭 공정은 도금층과 플락스틱 간의 밀착력을 향상시키기 위해 표면에 요철을 부여하는 공정으로 도금 밀착력 확보 및 미도금 방지를 위해 플라스틱 도금 공정에서 필수적인 과정이다.
구체적으로 도금 밀착력은 피도금 재료를 에칭하여 형성된 미세 기공에 전해액 및 도금 물질의 침투가 영향을 주고, 수지 조성물 내 포함된 도금 첨가제와의 반응이 보조적으로 영향을 준다.
통상 미세 기공은 수지 조성물 내 포함된 고무 성분을 녹여내는 방식으로 부여되며, 고무가 녹아서 생긴 마이크로 기공(pore)은 플라스틱과 도금층 간의 물리적인 결합력을 갖게 하는 앵커링(anchoring) 부위로 작용하며, 이에 상기 마이크로 기공은 앵커 홀(anchor hole)이라 불리기도 한다.
그러나, 위와 같이 조성물 내 고무 성분이 포함되는 경우, 고무가 녹아서 형성된 다공성 표면이 앵커링 부위로 작용하여 도금 밀착력을 확보할 수는 있으나, 제거된 고무 성분으로 인해 물성이 저하되는 문제점, 고온의 도금 공정에서 고무의 변형, 또는 고무의 분산정도에 따라 불균일한 앵커 홀이 형성될 수 있으며, 이로 인해 기계적인 강도가 저하되고 외관품질 개선에 제한이 되는 등의 문제점을 야기하였다. 또한, 이러한 문제로 인해 고온의 전처리 공정을 행할 수 없어 도금 공정의 효율을 개선하는데 제한이 있다.
종래기술의 일례로, 폴리프탈아미드 수지에 무기 충전재 및 실리콘 오일을 배합하는 방안이 제안되었으나, 이 경우 성형품의 충격강도가 낮아 실제 제품에 적용할 시 강도 확보를 위해 제품을 일정 두께 이상으로 제조해야 하는 단점이 있었다.
다른 일례로, 폴리프탈아미드 수지에 상용화제 겸 충격보강제 역할을 수행할 수 있는 고무 중합체 및 무기충전제를 배합하여 강도 및 도금 밀착력을 동시에 확보할 수 있는 도금용 수지 조성물이 제안되었으나, 이는 전술한 바와 같이 고무 성분의 변형이나 외관이 고르지 못한 문제점을 해소하지 못하며, 이러한 문제점이 개선되면서도 기계적 강도는 물론 도금 특성 및 외관품질이 우수한 도금용 폴리프탈아마이드 수지 조성물에 대한 필요성이 증가하고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 고온의 공정 조건에서 형태의 변형을 야기하는 고무 성분을 포함하지 않으면서도 종래 대비 단순한 도금 공정을 통해 우수한 도금 밀착력 확보는 물론 외관특성을 크게 개선시킬 수 있는 폴리프탈아마이드 수지 조성물 및 이를 포함하여 제조되는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리프탈아마이드 수지 조성물 및 성형품의 제조방법을 제공하여 도금 밀착력이나 외관품질 개선은 물론 도금 공정 효율을 증진시키는데 기여하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러를 1:0.5 내지 1:1.15의 중량비로 포함하되, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도가 70 내지 100℃이고, 상기 미네랄 필러는 우레탄 수지; 에폭시 수지; 또는 이들 모두를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것이며, 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 폴리프탈아마이드 수지와 미네랄 필러를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하되, 상기 폴리프탈아마이드 수지와 미네랄 필러의 중량비는 1:0.5 내지 1:1.15이고, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도가 70 내지 100℃이고, 상기 미네랄 필러는 우레탄 수지; 에폭시 수지; 또는 이들 모두를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것이며, 상기 혼련 및 압출 후 수득된 조성물은 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 폴리프탈아마이드 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 성형하여 성형품을 얻는 단계; 상기 성형품을 70 내지 130℃에서 표면 처리하여 앵커 홀(Anchor Hole)을 형성하는 단계; 및 상기 표면 처리된 성형품의 표면에 금속 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품을 제공한다.
본 발명에 따르면 고온 사용시 형태 변형을 야기하는 고무 성분을 포함하지 않아 고온의 도금 공정에 적용이 가능하며, 폴리프탈아마이드 고유의 기계적 강도 및 내열성을 유지하면서도 도금 특성을 크게 개선시켜 고품질의 성형품을 제공할 수 있고, 이에 더하여 도금 공정 효율을 증진시키는 등의 경제적인 이점을 제공할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리프탈아마이드 수지 조성물은 고무 성분을 포함하지 않는 대신 미네랄 필러를 과량 포함하며, 이에 따라 고온의 도금 전처리 공정이 가능하며, 고온의 전처리 공정에서 표면층이 용해되면서 미네랄 필러가 용출되고, 미네랄 필러가 용출된 부위가 앵커(anchor)로 작용하여 도금 밀착력을 확보할 수 있으면서도, 외관품질이 우수한 이점을 제공할 수 있는 것이다.
이하 본 발명의 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 성형품 및 이들의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.
도금 공정 시 금속 도금층과의 부착력 확보를 위해 고무 성분, 일례로 에틸렌-프로필렌 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 등을 포함하는 종래 도금용 폴리프탈아마이드 수지 조성물의 경우, 고온의 공정에서 사용할 시 고무 성분의 형태가 변형되는 문제와, 폴리프탈아마이드 수지 고유의 기계적 물성을 유지하면서도 도금 특성을 개선하는데 제한이 있었으며, 본 발명자들은 이러한 문제와 제한을 해소하기 위해 고무 성분을 배제하고 폴리프탈아마이드 수지 대비 미네랄 필러의 함량을 일정 수준 이상으로 증가시킴으로써, 고온의 전처리 공정을 수행하여 기계적 물성을 높게 유지하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 크게 개선되는 것을 확인하고 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서 '러버-프리'라 함은, 고무 성분을 의도적으로 첨가하지 않은 것을 의미한다.
본 발명에서 고온의 전처리 공정은 성형품을 70 내지 130℃에서 표면 처리하여 앵커 홀(Anchor Hole)을 형성하는 공정을 의미한다.
본 발명의 폴리프탈아마이드 수지 조성물은 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러를 1:0.5 내지 1:1.15의 중량비로 포함하되, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도가 70 내지 100℃이고, 상기 미네랄 필러는 우레탄 수지; 에폭시 수지; 또는 이들 모두를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것이며, 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 한다. 이 경우 폴리프탈아마이드 수지 고유의 기계적열적 물성을 높게 유지하면서도 도금 밀착력이 크게 개선되는 이점이 있으며, 나아가 고무 성분을 포함하지 않아 도금 전처리 공정에서 고무를 녹이는 공정이 요구되지 않고, 이로 인해 도금 공정 시 전처리 온도를 높여 공정 효율을 증진시키면서도, 외관품질이 크게 개선되는 효과를 제공할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 고무 성분을 배제하고, 미네랄 필러의 함량을 특정 범위 내로 증가시켜 70 내지130℃의 고온에서 도금 전처리 공정이 가능하며, 고온 전처리 시 조성물 표면층이 용해되어 미네랄 필러가 용출됨에 따라 균일한 크기의 앵커 홀(Anchor Hole)이 형성될 수 있다. 또한, 용출되지 않고 표면에 노출된 미네랄 필러는 앵커 홀에 전해액이 접근하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 이로 인해 종래 대비 도금 공정 효율이 우수하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 크게 향상된 고품질의 도금 제품을 제공할 수 있다.
다른 일례로, 상기 수지 조성물은 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러를 1:0.6 내지 1:1.1의 중량비로 포함하며, 이 범위 내에서 고무 성분을 포함하지 않아 도금 시 고온의 전처리 공정을 가능케할 수 있으며, 궁극적으로 기계적 물성을 높게 유지하면서도 도금 특성이 개선된 효과를 제공할 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 수지 조성물은 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러를 1:0.6 내지 1:0.9 또는 1:0.8 내지 1:1.1의 중량비로 포함하며, 이 범위 내에서 조성물의 도금 공정 시 고온의 전처리 공정을 가능케할 수 있고, 내열성, 기계적 강도가 우수하면서도 도금 밀착력 및 외관품질이 크게 개선되는 이점이 있다.
본 발명에서 폴리프탈아마이드 수지는, 고분자 주쇄에 방향족 고리 구조를 갖는 폴리아마이드계 수지로서, 일례로 지방족 디아민계 화합물과 방향족 디카르복실산 화합물의 중합으로 형성되어, 주쇄에 방향족 그룹과 지방족 그룹을 동시에 포함하는 폴리아마이드계 수지일 수 있으며, 이 경우 조성물의 기계적인 강도, 내열성, 가공성 등이 우수한 이점이 있다.
일례로 상기 폴리프탈아마이드 수지는 탄소수가 4 내지 10개인 지방족 디아민계 화합물, 구체적으로는 테트라메틸렌 디아민, 헥사메틸렌 디아민 등으로부터 선택된 1종 이상의 단량체;와 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,4-페닐렌디옥시페닐렌산, 벤조산, 디펜산 등으로부터 선택된 1종 이상의 방향족 디카르복실산 화합물;을 포함하여 중합된 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우 조성물의 기계적인 강도, 내열성 등이 우수한 효과를 제공한다.
다른 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1은 탄소수 4 내지 10개의 알킬렌이고, R2는 페닐렌, 나프틸 또는 디페닐렌이며, n은 10 내지 100,000의 정수를 나타낸다.)
또 다른 일례로 상기 폴리프탈아마이드 수지는 폴리아마이드 6T, 폴리아마이드 6I, 폴리아마이드 6T와 6I의 공중합체가 가능할 수 있고, 폴리아마이드 6T, 폴리아마이드 6I 중 1종 이상과 폴리아마이드 6, 폴리아마이드 66, 폴리아마이드 12, 폴리아마이드 610 중에서 선택된 1종 이상의 이원 또는 삼원 공중합체도 가능할 수 있으며, 이 경우 조성물의 기계적인 강도나 내열성이 더욱 우수한 이점이 있다.
바람직한 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 PA 6T/66, PA 6T/6I/66, PA 6T/6I/6, PA 4T/46, PA 6T/6I, PA 6T/12 및 PA6I/6T로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이 경우 조성물의 기계적인 물성이나 열적 특성이 더욱 우수하면서도 가공이 용이한 이점이 있다.
본 발명에서 '/'는 2종 이상의 중합체의 혼합물 또는 2종 이상의 공중합체를 의미한다.
보다 바람직한 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 PA 6T 및 PA 66을 포함하는 코폴리머로서, PA 6T/66를 포함하는 것이 기계적인 강도, 가공성 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
상기 폴리프탈아마이드 수지는 일례로 녹는점이 280 내지 330℃이고, ASTM D5225에 의거하여 측정한 고유점도가 0.7 내지 1.2dl/g 일 수 있으며, 이 범위 내에서 조성물의 기계적인 물성 및 내열성이 더욱 우수한 이점이 있다.
다른 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 녹는점이 290 내지 320℃이고, ASTM D5225에 의거하여 측정한 고유점도가 0.8 내지 1.1dl/g 일 수 있으며, 이 범위 내에서 조성물의 강도, 내열성, 가공성 등이 더욱 우수한 이점이 있다.
또 다른 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 녹는점이 305 내지 310℃이고, ASTM D5225에 의거하여 측정한 고유점도가 0.85 내지 0.95dl/g 일 수 있으며, 이 경우 조성물의 기계적 물성은 물론 가공성이 더욱 뛰어난 이점이 있다.
상기 폴리프탈아마이드 수지는 일례로 유리전이온도(Tg)가 70 내지 100℃ 또는 80 내지 90℃인 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우 도금 시, 고온에서 전처리 공정을 수행하여 매끈한 외관을 갖는 도금층을 형성할 수 있다.
본 발명에서 유리전이온도는 특별한 언급이 없는 한, 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 측정된 값이다.
상기 폴리프탈아마이드 수지는 일례로 용융지수가 80 내지 140 g/10min, 80 내지 120g/10min 또는 90 내지 110 g/10min인 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 범위 내에서 도금 성형품의 기계적인 물성은 물론 도금 품질이 우수한 이점이 있다.
상기 폴리프탈아마이드 수지의 용융지수는 ASTM D1238 규격으로 330℃, 2.16kg 하중 조건에서 측정한 값이다.
상기 폴리프탈아마이드 수지는 전체 조성물내 일례로 40 내지 65 중량%, 45 내지 65 중량% 또는 45 내지 60 중량% 함량 범위 내로 포함될 수 있으며, 이 경우 조성물의 물성 밸런스가 우수하면서도 도금 특성이 개선되는 효과를 제공할 수 있다.
상기 미네랄 필러는 일례로 카올린, 탈크, 마이카, 점토, 탄산칼슘 및 칼슘 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 카올린을 포함하는 것이다. 이 경우, 조성물의 강도 및 내열성을 높게 유지할 수 있으면서도 도금 시 밀착력 및 외관품질이 개선되는 효과를 제공할 수 있다.
상기 미네랄 필러는 일례로 우레탄 수지; 에폭시 수지; 또는 이들 모두를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것을 사용할 수 있으며, 이 경우, 조성물 내 고무성분을 배제하여 고온의 도금 전처리 공정을 수행함으로써, 도금 밀착력 등이 크게 개선되는 이점이 있다.
바람직한 일례로, 상기 미네랄 필러는 우레탄 및 에폭시 수지를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것일 수 있으며, 이 경우 도금 물질과의 상용성이 증대되어 기계적인 물성 향상은 물론 도금 밀착력, 외관특성 등이 더욱 개선되는 효과를 제공할 수 있다.
상기 표면처리제로 코팅된 미네랄 필러는 일례로 산도(pH)가 7.5 내지 12 또는 8 내지 10 일 수 있으며, 이 범위 내에서 상용성이 증대되어 기계적인 물성이나 도금 특성이 더욱 우수한 이점이 있다.
본 발명에서 미네랄 필러의 산도는 일례로 탈이온수에 미네랄 필러를 20 중량%의 농도로 혼합하여 준비하고, 교반하면서 pH 미터를 사용하여 3 내지 5 초간 측정한 값이다.
상기 미네랄 필러는 일례로 평균입경이 1.0 내지 1.8㎛ 또는 1.3 내지 1.5㎛ 일 수 있으며, 이 경우 고온의 전처리 공정에서 균일한 크기의 앵커 홀이 형성될 수 있고, 궁극적으로 도금 밀착력 및 외관품질이 개선되는 이점을 제공할 수 있다.
본 발명에서 미네랄 필러의 평균입경은 일례로 현미경 관찰법을 통해 측정된 값이다.
상기 조성물은 ASTM D648에 의거하여 측정한 열변형온도(18.6 kg/cm2)가 일례로 195℃ 이상, 195 내지 250℃, 195 내지 220℃, 200 내지 215℃ 또는 205 내지 215℃로 내열성이 우수한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 조성물은 도금 밀착력이 일례로 5 N/m 이상, 5 내지 10 N/m, 6 내지 10 N/m 또는 8 내지 10 N/m로, 도금 특성이 뛰어난 이점이 있으며, 이에 더하여 표면이 매끈하여 외관품질이 향상된 이점을 제공한다.
또한, 상기 조성물은 인장강도(ASTM D638)가 일례로 80 내지 100 MPa 또는 85 내지 100 MPa이고, 굴곡강도(ASTM D790)가 일례로 145 내지 170 MPa 또는 150 내지 160MPa이며, 굴곡 탄성률(ASTM D790)이 7500 내지 8500 MPa 또는 7600 내지 8000MPa로 기계적 물성이 우수한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 조성물은 활제, 난연제, 산화방지제, 보강제, 광안정제, 사슬연장제, 반응 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 적하방지제, 유동개선제, 내마찰제 및 내마모제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 첨가제를 전체 조성물 중 일례로 0.01 내지 3중량% 또는 0.1 내지 1 중량% 범위 내로 포함할 수 있으며, 이 범위 내에서 폴리프탈아마이드 수지 조성물 고유의 물성이 저하되지 않고, 안정성, 가공성, 물성 등이 더욱 개선되는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리프탈아마이드 수지 조성물의 제조방법에 대해 설명하기로 한다. 상기 수지 조성물의 제조방법은 상술한 폴리프탈아마이드 수지 조성물에 대한 한정사항을 모두 포함하며, 이와 중첩되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 수지 조성물 제조방법은, 폴리프탈아마이드 수지와 미네랄 필러를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하되, 상기 폴리프탈아마이드 수지와 미네랄 필러의 중량비는 1:0.5 내지 1:1.15이고, 상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도가 70 내지 100℃이고, 상기 미네랄 필러는 우레탄 수지; 에폭시 수지; 또는 이들 모두를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것이며, 상기 혼련 및 압출 후 수득된 조성물은 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 혼련 시 상술한 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이때 첨가제는 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러와 일괄 혼합될 수 있고, 다른 일례로 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러를 먼저 혼합한 뒤, 첨가제를 후첨하여 추가 혼합하는 것도 가능할 수 있다.
상기 혼련 및 압출 후 수득된 조성물은 일례로 펠렛 형태일 수 있고, 나아가 사출 성형을 통해 성형품으로 제조될 수 있다.
이하, 상기 성형품의 제조방법에 관하여 설명하기로 한다. 이를 설명함에 있어서, 상술한 폴리프탈아마이드 수지 조성물과 중첩되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 성형품은 일례로, 상기 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 성형하여 성형품을 얻는 단계; 상기 성형품을 70 내지 130℃에서 표면 처리하여 앵커 홀을 형성하는 단계; 및 상기 표면 처리된 성형품의 표면에 금속 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 폴리프탈아마이드 수지 조성물은 고무 성분을 포함하지 않는 러버-프리 수지 조성물로, 종래 도금 공정과 같이 고무 성분을 녹여 다공성 표면을 형성하지 않고, 일례로 70 내지 130℃, 80 내지 110℃, 80 내지 100℃ 또는 85 내지 95℃의 고온에서 유기용제, 유기산 또는 무기산 중 1종 이상을 포함하는 용액에 침지시켜 성형품의 팽윤 및 미네랄 필러의 용출로 인해 균일한 크기의 앵커 홀을 형성할 수 있으며, 이로 인해 균일하고 안정적인 도금막이 형성됨에 따라 도금 밀착력 및 외관품질을 동시에 개선할 수 있는 것이다.
구체적인 일례로, 상기 표면 처리는 성형품의 표면을 탈지하는 단계; 탈지 후 성형품을 70 내지 130℃ 하에 유기용제, 유기산 또는 무기산으로 처리하여 표면에 앵커 홀을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 탈지는 일례로 산성 탈지제; 염기성 탈지제; 또는 이들 모두를 사용하여 수행될 수 있다.
다른 일례로, 상기 탈지는 계면활성제를 포함한 알칼리성 또는 산성 용액에 도금하고자 하는 성형품을 침전하는 방식으로 수행될 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 실시되는 범위 내에서 적절히 선택할 수 있고 특별히 한정되지 않는다.
상기 유기용제, 유기산 또는 무기산은 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것이면 특별히 제한되지 않고 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 선택적으로 가성소다 등의 첨가제가 더 포함될 수도 있다.
상기 금속 도금층을 형성하는 단계는 구체적인 일례로, 무전해 도금 공정; 또는 무전해 도금 공정 및 전기도금 공정;을 포함할 수 있으며, 당업에서 통상적으로 실시하는 도금 방법인 경우 특별히 제한되지 않고 적절히 선택하여 실시할 수 있다.
상기 성형품의 제조방법은 필요에 따라 선택적으로 중화, 표면조정, 촉매 부여, 활성화 등 공지된 도금 공정을 더 포함할 수 있고, 이의 구체적인 공정 조건은 당업계에서 공지된 방법을 따르며 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 성형품은 일례로 상기 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 포함하는 수지 기재층 및 상기 기재층 표면에 도금되는 금속 도금층을 포함하되, 상기 수지 기재층과 금속 도금층은 앵커링 결합된 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우 도금 밀착력 및 외관품질이 우수한 효과가 있다.
상기 성형품은 기계적 물성 및 내열성이 우수하면서도 도금 밀착력이 일례로 5 N/m 이상, 5 내지 10 N/m, 6 내지 10 N/m, 7 내지 N/m 또는 8 내지 10 N/m로 우수한 도금 특성을 갖는다.
나아가 본 발명에 따른 성형품은 자동차용 부품, 자동차 내외장재, 전기전자기기용 부품 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다.
본 발명의 폴리프탈아마이드 조성물, 성형품 및 이들의 제조방법을 설명함에 있어서, 명시적으로 기재하지 않은 구성요소, 조건 등은 당업에서 통상적으로 실시하는 범위 내인 경우 특별히 제한되지 않고, 적절히 선택하여 실시할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 재료는 다음과 같다.
A. 폴리프탈아마이드 수지 (PPA, PolyPhtalAmide)
(A-1) 폴리헥사메틸렌 테레프탈아마이드/폴리헥사메틸렌 아디프아마이드 공중합체(PA6T/66)로서, 용융온도 305 내지 310℃, 유리전이온도 85℃, 고유점도* 0.90dl/g, 용융지수**가 101g/10min인 수지를 사용하였다.
(용융지수**: ASTM D1238 규격으로 330℃, 2.16kg 하중 조건에서 측정한 값이다.)
(A-2) 폴리헥사메틸렌 테레프탈아마이드/폴리헥사메틸렌 이소프탈아마이드 공중합체/폴리헥사메틸렌 아디프아마이드 공중합체(PA6T/6I/66)로서, 용융온도 310 내지 315℃, 유리전이온도 120℃, 고유점도* 0.90dl/g인 것을 사용하였다.
(고유점도*: ASTM D5225에 의거하여, 25℃의 황산 용액에서 측정한 값이다.)
B. 미네랄 필러 (MF, Mineral Filler)
에폭시와 우레탄으로 표면 처리된 카올린으로서, 평균입경이 1.4㎛, 산도(pH)**가 9인 것을 사용하였다. 구체적으로 BASF사의 Translink 445 제품을 사용하였다.
(산도(pH)**: 탈이온수에 에폭시와 우레탄으로 표면 처리된 카올린을 20 중량%의 농도로 혼합하여 준비하고, 교반하면서 pH 미터를 사용하여 3 내지 5 초간 측정한 값이다.)
[실시예]
실시예
1 내지 2 및
비교예
1 내지 6
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 슈퍼 믹서에 투입하고, 이에 더하여, 첨가제(활제, 산화방지제 및 유동개질제 포함)를 전체 조성물 100 중량% 기준 0.3 중량% 농도로 혼합하였다. 이 혼합물을 이축 압출기를 사용하여 320 내지 350℃에서 용융 혼련시킨 뒤, 압출 가공하여 펠렛을 수득하였다. 이 펠렛을 120℃에서 4시간 이상 건조한 후 사출 성형하였고, 이를 상온에서 1일 방치한 후 물성 테스트를 위한 시편으로 사용하였다.
또한 도금 특성을 평가하기 위해 사출품을 90℃인 조건하에 전처리하였으며, 표면에 앵커 홀이 형성된 사출품에 통상의 도금방법으로 금속 도금층을 형성하였다. 명시적으로 기재하지 않은 다른 도금 공정은 당업에서 공지된 방법으로 수행하였다.
[시험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
* 인장강도: ASTM D638에 의거하여 측정하였다.
* 인장신도: ASTM D638에 의거하여 측정하였다.
* 굴곡강도: ASTM D790에 의거하여, 시편 1/8"로 측정하였다.
* 굴곡탄성률: 두께 1/8"의 시편을 제작한 후 ASTM D790에 의해 굴곡탄성률을 측정하였다.
* 충격강도: ASTM D256에 의거하여, 시편 1/8"로 측정하였다. ASTM D256(1/4inch, Notched Izod)에 의거하여 23℃에서 측정하였다.
* 열변형 온도: 1/4" 시편을 이용하여 표준측정 ASTM D648에 의거하여 측정하였다.
* 도금 밀착력: 도금된 사각 시편(규격: 100mm x 100mm x 3mm)의 전면부에 10mm 폭의 흠집을 내고 푸쉬-풀 게이지(Push-pull gage)를 이용하여 수직방향으로 80mm를 박리하면서 측정된 값에 대한 평균값을 나타내었다.
* 외관품질: 도금 후 시편의 표면을 육안으로 관찰하였다. 도금 후 표면이 매끈하고, 광택이 우수한 경우 ○, 표면이 매끈하나 광택이 떨어지는 경우(사물을 비추었을 때 뿌옇게 보임) △, 일부 표면이 고르지 못하고 광택이 떨어지는 경우 Χ)
구분 | 실시예 | 비교예 | |||||||
1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
PPA | A-1 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||||
A-2 | 100 | 100 | 100 | 100 | |||||
MF | B | 67 | 100 | 25 | 43 | 25 | 43 | 67 | 100 |
물성 테스트 결과 | |||||||||
인장강도[MPa] | 88 | 90 | 82 | 84 | 80 | 82 | 85 | 87 | |
인장신도[%] | 1.5 | 1.2 | 2.2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.4 | |
굴곡강도[MPa] | 147 | 150 | 140 | 142 | 142 | 145 | 150 | 160 | |
굴곡탄성률[MPa] | 7600 | 8000 | 6750 | 7200 | 6800 | 7200 | 7500 | 8000 | |
충격강도[J/m] | 45 | 38 | 56 | 51 | 61 | 55 | 50 | 42 | |
열변형 온도[℃] | 201 | 205 | 186 | 192 | 188 | 194 | 200 | 205 | |
도금 밀착력[N/cm] | 7.8 | 8.6 | 2.7 | 3.2 | 2.6 | 3.2 | 7.4 | 7.9 | |
외관품질 | ○ | ○ | △ | △ | △ | △ | △ | △ |
(상기 표 1에서 각 성분의 함량의 단위는 중량부이며, 각 조성물은 전체 조성물 100 중량% 기준 0.3 중량%의 농도로 첨가제를 포함하나 이는 상기 표 1에 명시하지 않았다.)
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 폴리프탈아마이드 수지와 카올린을 특정 범위 내의 중량비로 포함하는 경우, 인장강도, 인장신도, 굴곡강도, 굴곡탄성률, 충격강도가 높은 수준을 유지하면서도 열변형온도가 비교예 대비 10 내지 20℃ 가량 높고, 도금 밀착력 및 외관품질이 상당히 개선된 것을 확인할 수 있었다.
무엇보다도 본원발명은 종래기술에서 수지와 금속 도금층과의 밀착력 확보를 위해 고무 성분을 녹이는 공정을 생략하였음에도 도금 밀착력이 크게 개선된 효과를 제공한다. 이는 고온의 전처리 공정을 통해 카올린이 용출되면서 균일한 크기의 앵커 홀을 형성하고, 이에 더하여 노출된 카올린과 도금 물질간의 상용성이 우수하여 도금 밀착력은 물론 외관품질을 향상시킬 수 있었던 것으로 판단된다.
Claims (12)
- 폴리프탈아마이드 수지;
미네랄 필러;
활제;
산화방지제; 및
유동개질제;를 포함하되,
상기 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러의 중량비는 1:0.5 내지 1:1.15이고,
상기 활제, 산화방지제 및 유동개질제를 합한 함량은 전체 총 100 중량% 중에 0.1 내지 1 중량%이고,
상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도(Tg)가 70 내지 100℃이고,
상기 미네랄 필러는 우레탄 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것으로, 산도(pH)가 8 내지 10이고,
ASTM D648에 의거하여 측정한 열변형온도가 200 내지 215℃이며, 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리프탈아마이드 수지는 녹는점이 280 내지 330℃이고, ASTM D5225에 의거하여 측정한 고유점도가 0.7 내지 1.2dl/g인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리프탈아마이드 수지는 폴리아마이드 6T, 폴리아마이드 6I, 폴리아미드 6T/6I, 폴리아마이드 6T, 폴리아마이드 6I 중 1종 이상과 폴리아마이드 6, 폴리아마이드 66, 폴리아마이드 12, 폴리아마이드 610 중에서 선택된 1종 이상의 이원 또는 삼원 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 미네랄 필러는 카올린, 탈크, 마이카, 점토, 탄산칼슘 및 칼슘 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 미네랄 필러는 평균입경이 1.0 내지 1.8㎛인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 조성물은 도금 밀착력이 5 N/m 이상인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물. - 삭제
- 폴리프탈아마이드 수지; 미네랄 필러; 활제; 산화방지제; 및 유동개질제;를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하되,
상기 폴리프탈아마이드 수지 및 미네랄 필러의 중량비는 1:0.5 내지 1:1.15이고, 상기 활제, 산화방지제 및 유동개질제를 합한 함량은 전체 총 100 중량% 중에 0.1 내지 1 중량%이고,
상기 폴리프탈아마이드 수지는 유리전이온도가 70 내지 100℃이고,
상기 미네랄 필러는 우레탄 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 표면처리제로 코팅된 것으로, 산도(pH)가 8 내지 10이며,
상기 혼련 및 압출 후 수득된 조성물은 ASTM D648에 의거하여 측정한 열변형온도가 200 내지 215℃이며, 러버-프리(rubber-free) 수지 조성물인 것을 특징으로 하는
폴리프탈아마이드 수지 조성물의 제조방법. - 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 및 제 8항 중 어느 한 항에 따른 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 성형하여 성형품을 얻는 단계; 상기 성형품을 85 내지 95℃에서 표면 처리하여 앵커 홀을 형성하는 단계; 및 상기 표면 처리된 성형품의 표면에 금속 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
성형품의 제조방법. - 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 및 제 8항 중 어느 한 항에 따른 폴리프탈아마이드 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품.
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KR1020170176635A KR102187001B1 (ko) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 폴리프탈아마이드 수지 조성물, 이를 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법 |
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