KR102241392B1

KR102241392B1 - 투명성, 난연성, 열적 및 기계적 물성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물, 이를 이용한 폴리카보네이트 난연 시트 제조 방법

Info

Publication number: KR102241392B1
Application number: KR1020190120319A
Authority: KR
Inventors: 서금석; 양도현; 류동열; 신덕철; 권보람; 김진환; 강수정
Original assignee: 신일화학공업(주)
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-16
Also published as: KR20210037872A

Abstract

본 발명은 투명성, 난연성, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 난연 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 수지에 인계 난연제와 설포네이트계 난연제를 특정 함량으로 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 우수한 투명성, 난연성, 내열성 및 기계적 물성을 나타내는 폴리카보네이트 난연 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 브롬 또는 염소가 함유된 할로겐계 난연제를 사용하지 않고, 낮은 함량의 인산계 및 설포네이트계 난연제를 적절히 배합하여 투명성을 유지하며 열적 및 기계적 물성 등이 우수한 폴리카보네이트 난연 성형품 및 난연 시트용 수지 조성물을 제조하는 것이 가능하다.

Description

투명성, 난연성, 열적 및 기계적 물성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물, 이를 이용한 폴리카보네이트 난연 시트 제조 방법{POLYCARBONATE RESIN COMPOSITE HAVING GOOD TRANSPARENCY, FLAME RETARDANCY, THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES, METHOD OF MANUFACTURING FLAME RETARDED POLYCARBONATE SHEET USING THE RESIN COMPOSITION}

본 발명은 투명성, 난연성, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 난연 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 수지에 인계 난연제와 설포네이트계 난연제를 특정 함량으로 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 우수한 투명성, 난연성, 내열성 및 기계적 물성을 나타내는 폴리카보네이트 난연 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리카보네이트(Polycarbonate)는 범용 엔지니어링 플라스틱 중 유일하게 투명성을 지니고 있으며, 내충격성, 내열성, 상용성 등의 우수한 특성을 갖는 열가소성 수지로 전기·전자 분야, 광학기기 분야, 자동차분야, 건축분야, 의료분야, 및 식품용기 등 다양한 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.

폴리카보네이트 수지로 제작된 시트(Sheet)는 반도체, 디스플레이 공장 등의 크린룸 투명 벽제, 비행기 실내 창문, LED 조명 커버 등의 재료뿐만 아니라 아케이트, 간판 등 건축 외장재로 널리 쓰이고 있다. PC 시트는 높은 내충격성과 투명도에 기인한 채광성, 경량성, 자기 소화성, 높은 열변형 온도를 가지고 있어 건축자재로의 활용도가 점점 높아지며 시장규모가 점점 확대되고 있고, 이에 따라 우수한 외관 특성 및 화재에 대한 안전성 점차로 강조되고 있다. 그러나 폴리카보네이트 수지는 내스크래치성이 연필경도 2B 이하로 좋지 않고, 난연 특성은 국제적인 규격, UL94(underwriters Laboratory)의 V2 등급으로, 좀 더 우수한 내스크래치성과 뛰어난 난연성, 투명성, 열적 및 기계적 물성이 우수한 고기능성 PC 수지 및 그 응용 제품에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다.

폴리카보네이트 수지는 자기 소화성을 가지고 있으나 두께가 얇아질수록 난연성이 부족하여 난연특성을 증가시키기 위해 브롬계열의 난연제 등을 사용하였지만, 최근 환경유해물질 규제와 맞물려 할로겐 계열 난연제의 사용이 엄격하게 규제됨에 따라 비할로겐 난연화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 폴리카보네이트 수지의 경우에는 가공온도가 높기 때문에 가공온도에서 분해되지 않고 PC와 우수한 상용성을 갖는 인계, 실리콘계열, 그리고 무기계의 비할로겐 난연제가 적용되고 있으나, 투명제품이나 기타 기계적 열적 특성 저하로 다양한 폴리카보네이트 수지 제품에 사용되기에는 한계가 있다. 현재 비할로겐 제품의 정의는 IEC 61349-2-21 국제 표준 및 IPC 4101B에 따르면; 1) 900 ppm maximun chlorine, 2) 900 ppm maximum bromine, 3) 1500 ppm maximum total halogen 으로, 유해성이 큰 브롬(Br)과 염소(Cl)의 합계량으로 정의되고 있다.

한국등록특허 제10-1134015호에는 투명성, 난연성 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물이 개시되어 있지만, 난연제로 인산에스테르 화합물과 할로겐 치환 폴리카보네이트 올리고머를 사용함으로써 브롬 또는 염소분자를 사용하여 2mm 두께에서 난연성 V0를 달성한 기술이다. 한국등록특허 제10-1138797호에는 인산 에스테르 화합물, 포스파겐계 화합물, 실리콘계 화합물을 사용하여 우수한 난연성과 광투과율의 투명 난연 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리카보네이트 투명 난연 필름 제조 방법이 개시 되어 있지만, 필름의 두께, 열적 및 기계적 특성에 대한 어떠한 언급도 없다. 한국등록특허 제10-1402579호에는 락톤류로 개질된 설포네이트계 난연제를 특정량 함유한 선형 및 분지형 폴리카보네이트 수지가 투명성을 유지하면서 양호한 난연 특성을 갖는 성형체가 개시되어 있으나, 내스크래치성 및 대전 방지성 등의 고기능성 특성을 포함하고 있지 않다.

한국등록특허 제10-1134015호 한국등록특허 제10-1138797호 한국등록특허 제10-1402579호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 예의 노력한 결과, 폴리카보네이트 수지에 인산계와 설포네이트계 난연제를 적절한 함량으로 배합함으로써 우수한 난연성을 가지면서도 폴리카보네이트 수지 자체가 가지고 있는 우수한 열적 및 기계적 물성 등을 그대로 유지할 수 있는 수지 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 수지 조성물을 이용한 난연 시트의 제조방법 및 상기 난연 시트 기재 표면에 코팅층이 형성되어 우수한 내스크래치성 및 대전방지성을 나타낼 수 있는 투명 필름을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은,

폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.

상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 15,000 ~ 50,000 일 수 있다.

상기 인산계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, R은 C1 내지 C10의 알킬기이거나 C6 내지 C20의 아릴기이고, n은 1∼ 10, m은 50 ∼ 700의 정수이다.

[화학식 3]

상기 설포네이트계 난연제는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 이의 혼합물일 수 있다.

[화학식 4]

[화학식 5]

상기 폴리카보네이트 수지 조성물은 자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 활제 및 착색제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은,

폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 투입하여 수지 조성물을 제조하는 단계;

상기 수지 조성물을 용융 압출하여 압출물을 얻는 단계; 및

상기 압출물을 냉각하여 투명 난연 시트를 얻는 단계를 포함하는 것을 투명 난연 시트의 제조 방법을 제공한다.

상기 투명 난연 시트는 광투과율 85% 이상이고, 헤이즈 2% 이하이며, UL-94 방법으로 측정한 1.5 mm 두께 시편의 난연도가 V0 이상이다.

한편 본 발명은,

상기 제조된 투명 난연 시트로 이루어진 기재; 상기 기재 표면에 형성된 경도 향상 코팅층; 및 상기 경도 향상 코팅층 표면에 형성된 전도성 코팅층을 포함하는 투명 필름을 제공한다.

상기 투명 필름은 연필 경도 3H 이상이고, 표면 저향률이 10⁶ Ω/sq 이하이다.

본 발명에 따르면 브롬 또는 염소가 함유된 할로겐계 난연제를 사용하지 않고, 낮은 함량의 인산계 및 설포네이트계 난연제를 적절히 배합하여 투명성을 유지하며 열적 및 기계적 물성 등이 우수한 폴리카보네이트 난연 성형품 및 난연 시트용 수지 조성물을 제조하는 것이 가능하다.

또한, 난연 성능의 감소 없이 광안전제, 활제, 산화방지제 등의 첨가제를 최종 제품의 용도에 적합하게 첨가가 가능하며, 기능성 물질로 하드 코팅하여 우수한 내스크래치성 및 대전방지성의 고기능성 폴리카보네이트 난연 시트를 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 인산계 난연제 중 합성한 플로로글루시놀 디피(Ph-DP)의 NMR 측정 분석 피크를 나타낸 스펙트럼이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리카보네이트 난연 시트의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기능성 물질이 하드 코팅된 폴리카보네이트 난연 필름의 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은, 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공한다.

폴리카보네이트 수지

상기 폴리카보네이트 수지는 일반적으로 유통되는 선형 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있다. 선형 폴리카보네이트 수지는 여러 가지의 디히드록시 디아릴 화합물과 포스겐을 반응시키는 포스겐법, 또는 디히드록시 디아릴 화합물과 디페닐 카보네이트 등의 탄산 에스테르를 반응시키는 에스테르 교환법에 의해 얻어지는 중합체이다. 각각의 제조 방법과 수지 조성물에의 이용 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자에게는 이미 잘 알려져 있다.

상기 폴리카보네이트 수지는 15,000 ~ 50,000 (g/mol)의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하다. 상기 폴리카보네이트 수지의 중량 평균 분자량이 15,000(g/mol) 미만일 경우, 압출 시 압력이 충분히 상승하지 못하여 시트 등으로 제조하는 것이 용이하지 않으며, 50,000(g/mol) 초과할 경우, 효과적인 훈련이 어려울 수 있다.

인산계 난연제

상기 인산계 난연제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 20 중량부가 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 15 중량부가 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2 ~ 10 중량부가 포함될 수 있다.

상기 인산계 난연제의 함량이 한정 범위 미만이면 난연효과가 미미하고, 한정 범위를 초과하면 헤이즈의 상승폭이 커져 투명성이 저하되는 단점이 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 인산계 난연제로는 상기 화학식 3의 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이를 합성하는 방법은 하기와 같이 2단계로 이루어진다.

[반응식 1]

1단계는 출발물질로 페놀(phenol)과 포스포릴 트리클로라이드(phosphoryl trichloride)를 테트라하이드로 퓨란(THF) 혼합 후, 천천히 적하하여 중간체인 디페닐 포스포로클로리데이트(diphenyl phosphorochoridate)를 얻을 수 있다. 2단계로는 중간체인 디페닐 포스포로클로리데이트(diphenyl phosphorochoridate)에 바이페닐(biphenyl)과 트리에틸아민(triethylamine)에 THF를 혼합 후, 천천히 적하하고, 약 60℃에서 교반한다. 트리에틸아민을 제거하기 위하여 THF로 세척 후, 증류 및 농축하고, 약 60℃ 진공 오븐에서 건조하여 상기 화학식 3의 플로로글루시놀 디피(Ph-DP) 화합물을 얻을 수 있다. 상기 화합물의 NMR 스펙트럼을 도 1에 나타내었다.

설포네이트계 난연제

또한, 상기 설포네이트계 난연제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10 중량부가 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.02 ~ 5 중량부가 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부가 포함될 수 있다.

상기 설포네이트계 난연제의 함량이 한정 범위 미만이면 난연효과가 미미하고, 한정 범위를 초과하면 헤이즈의 상승폭이 커져 투명성이 저하되고, 열적, 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.

[화학식 4]

[화학식 5]

첨가제(D)

본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 각종 첨가제를 사용할 수 있다. 구체적으로 자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 활제 및 착색제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

상기 첨가제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10 중량부가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.

한편, 본 발명은,

상기 수지 조성물을 용융 압출하여 압출물을 얻는 단계; 및

폴리카보네이트 투명 난연 시트 제조 방법

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 난연 시트의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 투명 난연 시트의 제조 방법은 수지 조성물 제조 단계(S110), 용융 압출 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.

수지 조성물 제조 단계(S110)에서는 폴리카보네이트 수지 100 중량부, 인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제조한다. 이 때 상기 수지 조성물은 기타 첨가제를 0.01 ~ 10 중량부를 포함할 수 있다.

상기 수지 조성물은 각종 난연제 및 첨가제의 혼련 성능이 우수한 2축 압출기를 사용하여 블렌딩(blending)하는 것이 바람직하다. 상기 2축 압출기에 있어서, 스크루의 길이(L)와 직경(D)의 비(L/D)는 20 ∼ 50이 바람직하고, 30 ∼ 40 인 것이 보다 바람직하다. L/D가 클수록 균질한 분산을 행할 수 있으나, 50 이상이면 열화에 의한 수지의 분해가 일어나기 쉽다. 스크루 내에는 훈련 성능을 향상시키기 위하여 니딩 디스크 세그멘트를 1 ∼ 3 군데 도입하는 것도 바람직할 수 있다.

용융 압출 단계(S120)에서는 수지 조성물을 압출기를 이용하여 시트 형태로 용융 압출할 수 있다. 이 때, 수지 조성물이 과도하게 열화 되지 않도록 1축 압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 시트 형태 제조에 사용되는 압출기에는 수지 용융물이 시트의 형태로 토출될 수 있도록 T-다이(T-die)가 부착되는 것이 바람직하다. T-다이는 최종 시트의 두께를 원하는 수준으로 조정할 수 있도록 다이의 간격을 조절할 수 있는 것이 바람직하며, 다이의 간격 조정은 수동 또는 자동 조절 장치 모두 사용 가능하다.

냉각 단계(S130)에서는 용융 압출된 압출물을 냉각시켜 고화시킨다. 이 때, 냉각롤을 이용하여 냉각시키는 것이 바람직하며, 수지가 과화될 때 냉각롤에 자연스럽게 수지 용융 압출물이 토출되어 여러 냉각롤을 거치면서 시트의 형성이 이루어지는 캐스팅법과 2개의 냉각롤 사이로 수지 용융 압출물이 토출되고, 2개의 냉각롤이 용융물에 압력을 가하여 시트를 냉각하는 폴리싱법이 적용될 수 있다. 상기 냉각롤은 그 용도에 따라 경면 처리된 것과 엠보 패턴 또는 규칙적인 패턴을 식각한 롤 등이 사용 가능하다.

상기 제조 방법에 의하여 얻어진 투명 난연 시트는 광투과율 85% 이상이고, 헤이즈 2% 이하이며, UL-94 방법으로 측정한 1.5 mm 두께 시편의 난연도가 V0 이상의 난연 특성을 나타낸다.

기능성 물질이 코팅된 폴리카보네이트 투명 필름

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기능성 물질이 코팅된 투명 필름의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 기능성 물질이 코팅된 폴리카보네이트 투명 필름은 폴리카보네이트 투명 난연 시트 기재(200)에 내스크래치성을 위한 경도 향상 코팅층(300), 상기 향상 코팅층(300) 표면에 대전 방지를 위한 전도성 코팅층(400)을 포함한다.

일 예로, 폴리카보네이트 투명 난연 시트 기재(200)의 일면에 6관능 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 바인더를 도포 후, 경화하여 내스크래치성을 위한 경도 향상 하드 코팅층(300)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 경도 향상 코팅층(300) 표면에 대전 방지를 위하여 폴리에틸렌디오시티오펜(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT): 폴리스티렌술포닉엑시드(Polystylenesulfonic acid, PSS)를 도포 후, 경화하여 전도성 코팅층(400)을 형성할 수 있다.

상기 폴리카보네이트 투명 필름은 연필 경도 3H 이상이고, 표면 저항률이 10⁶ Ω/sq 이하의 특성을 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예 및 실험예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예 및 실험예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예 1 ~ 13 : 투명 난연 시트의 제조

하기 표 1 및 표 2에 나타내는 조성비로 원료를 배합하여 폴리카보네이트 투명 난연 시트의 제조를 위한 수지 조성물을 제조하였다.

이 때, 하기 화학식 1의 화합물은 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(RDP, 에스엠테크사), 화학식 2 화합물은 중량평균분자량 약 40,000 ∼ 100,000(g/mol)의 인산 에스테르 중합체 (Nofia HM1100, FRX Polymer사), 화학식 3의 화합물은 플로로글루시놀 디피(Ph-DP, 자체 합성)를 사용하였다.

다음, 직경 45mm, L/D = 40인 2축 압출기를 사용하여 수지 온도 280℃, 스크류 회전수 300rpm에서 용융 혼련 압출하여 각각의 펠렛(pellet)을 제조하였다. 상기 제조된 펠렛을 120℃에서 4시간 건조시킨 후, 다시 직경 45mm, L/D = 36인 1축 압출기를 이용하여 압출기 실린더의 온도를 250℃로 하여 T-다이를 통하여 토출하여 압출물을 얻었다. 상기 압출물을 두 롤 사이에서 압력을 가하면서 냉각하는 폴리싱 방법으로 냉각하여 두께 1.5 mm의 투명 난연 시트를 제조하였다.

실시예 14 : 하드 코팅된 투명 필름의 제조

상기 제조된 투명 난연 시트 표면에 고형분 함량 45%의 6관능 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 바인더를 도포 후, #24 메이어 바(Mayer bar) 코팅하고, 80℃ 건조기에서 건조 후, 고기압 수은 램프로 UV 경화하여 약 15μm 두께의 경도 향상 코팅층을 형성하였다. 상기 경도 향상 코팅층 표면에 고형분 함량 4.5%의 PEDOT:PSS를 도포 후, #6 메이어 바 코팅하고 , 80℃ 건조기에서 건조 후, 고기압 수은 램프로 UV 경화하여 약 0.5μm 두께의 전도성 코팅층을 형성하여 하드 코팅된 투명 필름을 얻었다.

실험예

(1) 난연 등급

UL 94 V 측정 기준에 따라 사출 성형한 시편에 수직방향으로 메탄가스 불꽃을 가했을 때 연소정도를 시간으로 관찰하여 평가 하였다.

(2) 투과율과 헤이즈

ASTM D1003에 의거하여 전광선 투과율에 상당하는 투과율 및 산란율을 이용하며, 380 ∼ 780nm의 파장 영역에서 측정한 후 기준 파장(λ=550 nm)에서 값 측정하였다.

(3) 인장강도

ISO 527-2/1A에 의거하여 온도 23 ± 2℃, 상대습도 50% 및 크로스 헤드를 50 mm/min의 시험속도로 측정하였다.

(4) 하중변형온도

ISO 75에 의거하여 시편을 1.80 MPa 압력하에서 주변 유체온도를 2℃/min의 속도로 승온 시키면서 시편의 변형이 0.25mm에 달한 때의 온도를 측정하였다.

(5) 부착성

ASTM D3359에 의거하여 시편 위에 커터로 바둑판 모양의 흠을 낸 후, 그 위에 3 M 테이프를 잘 밀착시켜 일정한 힘으로 수 회 떼어내어 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 측정하였다.

(6) 연필경도

ASTM D3363에 의거하여 코팅된 표면에 45°의 각도로 연필을 긁었을 때 경도를 측정하였다.

(7) 표면저항률

ASTM D991에 의거하여 직류전원을 연결하여 표면에서의 저항을 측정하였다.

		실시예						비교예
		1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5
수지	PC	94.1	94.1	94.1	94.1	94.1	94.1	95.1	95.1	95.1	99.5	99.5
산화방지제	Biphenyl diylbisphosphonite	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
UV 흡수제	벤조트리아졸	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
인계 난연제	화학식 1	5			5			5
	화학식 2		5			5			5
	화학식 3			5			5			5
설포네이트 난연제	화학식 4	0.5	0.5	0.5							0.5
설포네이트 난연제	화학식 5				0.5	0.5	0.5					0.5
	Total (%)	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
물성	헤이즈 %	3.1	13	3.8	2.1	12	3.2	1.3	9.8	2.2	1.8	1.0
물성	UL 94 @1.5mm	V2	V2	V1	V2	V2	V0	V2	V2	V2	V2	V2

		실시예								비교예
		시트							표면코팅	비교예
		7	8	9	10	11	12	13	14	6
수지	PC	94.2	94.5	95.4	95.05	97.5	98.5	98.5	98.5	99.6
산화방지제	Biphenyl diylbisphosphonite	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
UV 흡수제	벤조트리아졸	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
인계 난연제	화학식 3	5	5	4	4	2	1	1	1
설포네이트 난연제	화학식 5	0.4	0.1	0.2	0.05	0.1	0.1	0.1	0.1
	Total (%)	100	100	100	100	100	100	100	100	100
물성	헤이즈 (%)	3.0	2.8	2.9	2.8	1.9	1.7	1.7	1.6	0.7
	투과율 (%)	84.2	83.2	83.1	86.3	89.2	89.1	89.1	89.5	89.98
	인장강도 (MPa)	62	61.5	63	65	68.5	67.5	67.5	69.5	67.5
	하중변형온도 (℃)	121	124.5	128	128	129	132	132	140	139
	UL 94 @1.5mm	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V2
	부착성	-	-	-	-	-	-	-	5B	-
	연필 경도	-	-	-	-	-	-	F	4H	-
	표면 저항률 (Ω/sq)	-	-	-	-	-	-	6.2×10¹⁶	5.7×10⁴	-

상기 표 1 및 2의 물성 평가에 따르면, 사용된 난연제의 종류에 따라 UL94-V0 특성을 가지는 수지 조성물을 제조할 수 있음을 확인하였다.

이는 인산계 난연제의 특징인 연소 중 차르(char)를 형성하고, 설포네이트계 난연제는 폴리카보네이트 분해 과정에서 가교화를 촉진시키기 때문에 제조된 시트가 난연 특성을 나타낸 것으로 판단된다.

특히, 실시예 11 및 12의 난연 시트의 경우 헤이즈 2% 이하, 투과율 89% 이상, UL94-V0 난연 특성을 나타낸 바, 얇은 두께에서도 인산계 난연제의 특성과 설포네이트계 난연제의 특성이 시너지 효과를 발휘하여, 투명하면서도 열적 및 기계적 특성이 우수한 폴리카보네이트 난연 시트 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 14에 따른 기능성 물질의 표면 코팅에 의하여 부착성이 우수하며, 연필경도 4H, 표면 저항률 5.7×10⁴ Ω/sq의 대전 방지성을 나타내는폴리카보네이트 난연 필름 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.

200 : 투명 난연 시트 기재
300 : 경도 향상 코팅층
400 : 전도성 코팅층

Claims

폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여,
인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 포함하고,
상기 인산계 난연제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이며,
상기 설포네이트계 난연제는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
[화학식 3]

[화학식 5]
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 15,000 ~ 50,000 인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
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제1항에 있어서,
자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 활제 및 착색제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 인산계 난연제 0.1 ~ 20 중량부 및 설포네이트계 난연제 0.01 ~ 10 중량부를 투입하여 수지 조성물을 제조하는 단계;
상기 수지 조성물을 용융 압출하여 압출물을 얻는 단계; 및
상기 압출물을 냉각하여 투명 난연 시트를 얻는 단계를 포함하고,
상기 인산계 난연제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이며,
상기 설포네이트계 난연제는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 투명 난연 시트의 제조 방법.
[화학식 3]

[화학식 5]
제6항에 있어서,
상기 투명 난연 시트는 광투과율 85% 이상이고, 헤이즈 2% 이하이며, UL-94 방법으로 측정한 1.5 mm 두께 시편의 난연도가 V0 이상인 것을 특징으로 하는 투명 난연 시트의 제조 방법.
제6항의 제조 방법에 의하여 제조된 투명 난연 시트로 이루어진 기재;
상기 기재 표면에 형성된 경도 향상 코팅층; 및
상기 경도 향상 코팅층 표면에 형성된 전도성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 필름.
제8항에 있어서, 상기 투명 필름은 연필 경도 3H 이상이고, 표면 저항률이 10⁶ Ω/sq 이하인 것을 특징으로 하는 투명 필름.