KR102405366B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 100 중량부; 폴리카보네이트 수지 10 내지 55 중량부; 유리 섬유 15 내지 100 중량부; 및 메조포러스 실리카 1 내지 25 중량부;를 포함하며, 상기 메조포러스 실리카는 ISO 13320에 의거하여 측정한 평균 입자 크기(D50)가 4 내지 10 ㎛이고, ASTM D281에 의거하여 측정한 흡유량이 30 내지 120 mL/100g이며, 식 1에 따라 산출된 평균 기공 직경이 10 내지 50 nm인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 금속 접합성, 내충격성 등이 우수하다.
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 금속 접합성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
엔지니어링 플라스틱으로서, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리카보네이트 수지의 블렌드(blend) 등은 각각 유용한 특성을 나타내어, 전기 전자 제품의 내외장재를 포함한 다양한 분야에 적용되고 있다. 다만, 폴리에스테르 수지는 결정화 속도가 느리고, 기계적 강도가 낮으며, 내충격성이 떨어진다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 폴리에스테르 수지에 무기 필러 등의 첨가제를 혼합하여 기계적 강도 및 내충격성을 향상시키려는 시도를 많이 하였다. 예를 들면, 유리 섬유 등의 무기 필러로 강화된 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 소재의 경우, 자동차 부품 또는 휴대폰의 하우징 용도로 사용되고 있다. 다만, 이러한 소재도 내충격성 향상에 한계가 있으며, 금속 접합성 등을 저하시키는 문제가 있다.
따라서, 금속 접합성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0709878호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 금속 접합성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 100 중량부; 폴리카보네이트 수지 10 내지 55 중량부; 유리 섬유 15 내지 100 중량부; 및 메조포러스 실리카 1 내지 25 중량부;를 포함하며, 상기 메조포러스 실리카는 ISO 13320에 의거하여 측정한 평균 입자 크기(D50)가 4 내지 10 ㎛이고, ASTM D281에 의거하여 측정한 흡유량이 30 내지 120 mL/100g이며, 하기 식 1에 따라 산출된 평균 기공 직경이 10 내지 50 nm인 것을 특징으로 한다:
[식 1]
평균 기공 직경 (D) = 4V/S
상기 식 1에서, V는 비표면적 및 기공분포 측정장치(제조사: Micromeritics, 장치명: ASAP 2020)를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 총 기공부피이고, S는 동일 장치를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 비표면적이다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지 및 상기 메조포러스 실리카의 중량비는 0.7 : 1 내지 5.5 : 1일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 유리 섬유 및 메조포러스 실리카의 중량비는 1.5 : 1 내지 11 : 1일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 알루미늄계 금속 시편에 대한 금속 접합력이 33 내지 45 MPa일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 시편의 크랙(crack) 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm일 수 있고, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 6 내지 13 kgf·cm/cm일 수 있다.
8. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
9. 본 발명의 다른 관점은 복합재에 관한 것이다. 상기 복합재는 상기 8의 성형품으로 플라스틱 부재; 및 상기 플라스틱 부재에 접하는 금속 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
10. 상기 9 구체예에서, 상기 플라스틱 부재와 상기 금속 부재는 접착제 개재 없이 직접 접하는 것일 수 있다.
11. 상기 9 또는 10 구체예에서, 상기 금속 부재는 알루미늄, 티타늄, 철, 아연 중 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
12. 상기 9 내지 11 구체예에서, 상기 금속 부재는 알루미늄을 포함하고, ISO 19095에 의거하여 측정한 상기 금속 부재에 대한 상기 플라스틱 부재의 금속 접합력이 33 내지 45 MPa일 수 있고, 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 플라스틱 부재의 크랙(crack) 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm일 수 있고, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 6 내지 13 kgf·cm/cm일 수 있다.
본 발명은 금속 접합성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리에스테르 수지; (B) 폴리카보네이트 수지; 및 (C) 메조포러스 실리카;를 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리에스테르 수지
본 발명의 폴리에스테르 수지로는 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분으로서, 테레프탈산(terephthalic acid, TPA), 이소프탈산(isophthalic acid, IPA), 1,2-나프탈렌 디카르복실산, 1,4-나프탈렌 디카르복실산, 1,5-나프탈렌 디카르복실산, 1,6-나프탈렌 디카르복실산, 1,7-나프탈렌 디카르복실산, 1,8-나프탈렌 디카르복실산, 2,3-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT), 디메틸 이소프탈레이트(dimethyl isophthalate), 디메틸-1,2-나프탈레이트, 디메틸-1,5-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,8-나프탈레이트, 디메틸-2,3-나프탈레이트, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 디메틸-2,7-나프탈레이트 등의 방향족 디카르복실레이트(aromatic dicarboxylate) 등과 디올 성분으로서, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 환형 알킬렌 디올 등을 중축합하여 얻을 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체예에서, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 25℃에서 o-클로로 페놀 용매를 이용하여 측정한 고유점도[η]가 0.5 내지 1.5 dl/g, 예를 들면, 0.7 내지 1.3 dl/g 일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
(B) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리카보네이트 수지는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 외관 특성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 디페놀류(방향족 디올 화합물)를 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산 디에스테르 등의 전구체와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 디페놀류로는 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, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산을 사용할 수 있고, 구체적으로, 비스페놀-A 라고 불리는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
구체예에서, 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, 구체적으로, 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조한 분지형 폴리카보네이트 수지를 사용할 수도 있다.
구체예에서, 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.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 20,000 내지 50,000 g/mol, 예를 들면, 25,000 내지 40,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성(가공성) 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 10 내지 55 중량부, 예를 들면 10 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지의 함량이 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 10 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있고, 55 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 유리 섬유
본 발명의 일 구체예에 따른 유리 섬유는 특정 메조포러스 실리카와 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 금속 접합성 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 섬유 형태일 수 있고, 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 원형 및/또는 직사각형 단면의 섬유형 유리 섬유를 사용하는 것이 기계적 물성 측면에서 바람직할 수 있다.
구체예에서, 상기 원형 단면의 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 가공 전 길이가 2 내지 20 mm일 수 있고, 상기 직사각형 단면의 유리 섬유는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10이고, 단경이 2 내지 10 ㎛일 수 있고, 가공 전 길이가 2 내지 20 mm일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성, 가공성 등이 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 통상의 표면 처리제로 처리된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 15 내지 100 중량부, 예를 들면 20 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 내충격성, 강성 등이 우수할 수 있다.
(D) 메조포러스 실리카
본 발명의 메조포러스 실리카(mesoporous silica)는 상기 폴리에스테르 수지 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성 및 내충격성을 모두 향상시킬 수 있는 것으로서, ISO 13320에 의거하여, 멜버른 TM LLD 입자 크기 분석기로 측정한 평균 입자 크기(D50)가 4 내지 10 ㎛, 예를 들면 5 내지 8 ㎛이고, ASTM D281에 의거하여 측정한 흡유량(oil absorption)이 30 내지 120 ml/100g, 예를 들면 40 내지 110 ml/100g이며, 하기 식 1에 따라 산출된 평균 기공 직경이 10 내지 50 nm, 예를 들면 30 내지 50 nm인 것을 사용할 수 있다. 메조포러스 실리카의 평균 입자 크기, 세공 부피 평균 기공 직경 및 흡유량이 상기 범위를 벗어날 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
[식 1]
평균 기공 직경 (D) = 4V/S
상기 식 1에서, V는 비표면적 및 기공분포 측정장치(제조사: Micromeritics, 장치명: ASAP 2020)를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 총 기공부피이고, S는 동일 장치를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 비표면적이다.
구체예에서, 상기 메조포러스 실리카는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 25 중량부, 예를 들면 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 메조포러스 실리카의 함량이 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있고, 25 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지 및 상기 메조포러스 실리카의 중량비(B:D)는 0.7 : 1 내지 5.5 : 1, 예를 들면 1 : 1 내지 5 : 1일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 내충격성 등이 더 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유 및 상기 메조포러스 실리카의 중량비(C:D)는 1.5 : 1 내지 11 : 1, 예를 들면 2 : 1 내지 10 : 1일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합성, 내충격성 등이 더 우수할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 충격보강제, 난연제, 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 240 내지 300℃, 예를 들면 260 내지 290℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 금속 접합력이 33 내지 45 MPa, 예를 들면 35 내지 45 MPa일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 시편의 크랙 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm, 예를 들면 40 내지 65 cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 6 내지 13 kgf·cm/cm, 예를 들면 7 내지 12 kgf·cm/cm일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 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 금속 접합성, 내충격성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 소형 전자기기의 내외장재, 자동차 내외장재 등으로 유용하다.
본 발명에 따른 복합재는 상기 성형품으로 플라스틱 부재; 및 상기 플라스틱 부재에 접하는 금속 부재;를 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 플라스틱 부재와 상기 금속 부재는 접착제 개재 없이 직접 접하는 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 금속 부재는 알루미늄, 티타늄, 철, 아연 중 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 금속 부재는 알루미늄을 포함하고, ISO 19095에 의거하여 측정한 상기 금속 부재에 대한 상기 플라스틱 부재의 금속 접합력이 33 내지 45 MPa, 예를 들면 35 내지 45 MPa일 수 있고, 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 플라스틱 부재의 크랙(crack) 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm, 예를 들면 40 내지 65 cm일 수 있으며, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 6 내지 13 kgf·cm/cm, 예를 들면 7 내지 12 kgf·cm/cm일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리에스테르 수지
(A1) 25℃에서 o-클로로 페놀 용매를 이용하여 측정한 고유점도[η]가 1.3 dl/g인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, 제조사: Shinkong社, 제품명: Shinite K006)를 사용하였다.
(A2) 25℃에서 o-클로로 페놀 용매를 이용하여 측정한 고유점도[η]가 0.8 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, 제조사: SK 케미칼, 제품명: SKYPET 1100)를 사용하였다.
(B) 폴리카보네이트 수지
비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지(중량평균분자량: 25,000 g/mol)를 사용하였다.
(C) 유리 섬유
유리 섬유(제조사: Nittobo, 제품명: CSG 3PA-820)를 사용하였다.
(D) 실리카
(D1) 메조포러스 실리카(mesoporous silica, 제조사: 나노젠, 제품명: Silbead 65D, 평균 입자 크기(D50): 6 ㎛, 흡유량: 55 mL/100g, 평균 기공 직경: 35 nm)를 사용하였다.
(D2) 실리카(non-porous silica, 제조사: 나노젠, 제품명: Si-Plus160)를 사용하였다.
(D3) 메조포러스 실리카(mesoporous silica, 제조사: 나노젠, 제품명: Si-Plus 230, 평균 입자 크기(D50): 3 ㎛, 흡유량: 60 mL/100g, 평균 기공 직경: 39 nm)를 사용하였다.
(D4) 메조포러스 실리카(mesoporous silica, 제조사: 나노젠, 제품명: Si-Plus 350, 평균 입자 크기(D50): 9 ㎛, 흡유량: 250 mL/100g, 평균 기공 직경: 41 nm)를 사용하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 9
상기 각 구성 성분을 하기 표 1 및 2에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 260℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=44, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(성형 온도 270℃, 금형 온도: 120℃)에서 사출성형하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 금속 접합력(단위: MPa): ISO 19095에 의거하여, 알루미늄계 금속 시편과 열가소성 수지 조성물 시편을 접합한 후 접합강도를 측정하였다. 여기서, 사용한 금속 시편은 수지 조성물 시편과 접합이 용이하도록 Geo Nation社의 TRI 표면처리가 되어있는 금속 시편을 사용하였다. 또한, 사용된 금속 및 열가소성 수지 조성물 시편은 1.2 cm × 4 cm × 0.3 cm 크기이고, 1.2 cm × 0.3 cm 단면을 서로 붙여서 접합강도를 측정하였다.
(2) 면 충격강도(단위: cm): 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 2.0 mm 두께 시편의 크랙(crack) 발생 낙하 높이를 측정하였다.
(3) 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm): ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도를 측정하였다.
| 실시예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| (A) (중량%) | (A1) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 90 | 80 |
| (A2) | - | - | - | - | - | - | - | 10 | 20 | |
| (B) (중량부) PC | 10 | 20 | 50 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| (C) (중량부) | 50 | 50 | 50 | 50 | 20 | 50 | 100 | 50 | 50 | |
| (D1) (중량부) | 10 | 10 | 10 | 5 | 10 | 20 | 10 | 10 | 10 | |
| (D2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| (D3) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| (D4) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 금속 접합력 (MPa) | 38 | 40 | 42 | 38 | 40 | 35 | 35 | 38 | 36 | |
| 면 충격강도 (cm) | 65 | 60 | 40 | 50 | 50 | 50 | 55 | 65 | 65 | |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 10 | 10 | 8 | 9 | 7 | 9 | 12 | 10 | 10 | |
* 중량부: 폴리에스테르 수지(A) 100 중량부에 대한 중량부
| 비교예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| (A1) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B) (중량부) | 5 | 60 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| (C) (중량부) | 50 | 50 | 10 | 120 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| (D1) (중량부) | 10 | 10 | 10 | 10 | 3 | 30 | - | - | - |
| (D2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | 10 | - | - |
| (D3) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | 10 | - |
| (D4) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | - | 10 |
| 금속 접합력 (MPa) | 30 | 45 | 40 | 25 | 29 | 30 | 31 | 30 | 24 |
| 면 충격강도 (cm) | 65 | 30 | 48 | 45 | 48 | 70 | 45 | 53 | 45 |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 10 | 7 | 5 | 14 | 5 | 10 | 6 | 8 | 10 |
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 금속 접합성, 내충격성 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 폴리카보네이트 수지를 소량 적용한 비교예 1의 경우, 금속 접합성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 폴리카보네이트 수지를 과량 적용한 비교예 2의 경우, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있으며, 유리 섬유를 소량 적용한 비교예 3의 경우, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 유리 섬유를 과량 적용한 비교예 4의 경우, 금속 접합성 등이 저하되었음을 알 수 있다. 메조포러스 실리카를 소량 적용한 비교예 5의 경우, 금속 접합성, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 메조포러스 실리카를 과량 적용한 비교예 6의 경우, 금속 접합성 등이 저하되었음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 메조포러스 실리카 (D1) 대신에, 일반 실리카 (D2)를 적용한 비교예 7의 경우, 금속 접합성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 메조포러스 실리카 (D3)를 적용한 비교예 8의 경우, 금속 접합성 등이 저하되었음을 알 수 있으며, 메조포러스 실리카 (D4)를 적용한 비교예 9의 경우, 금속 접합성, 내충격성 등이 저하되었음을 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 (12)
- 폴리에스테르 수지 100 중량부;
폴리카보네이트 수지 10 내지 55 중량부;
유리 섬유 15 내지 100 중량부; 및
메조포러스 실리카 5 내지 20 중량부;를 포함하며,
상기 메조포러스 실리카는 ISO 13320에 의거하여 측정한 평균 입자 크기(D50)가 4 내지 10 ㎛이고, ASTM D281에 의거하여 측정한 흡유량이 30 내지 120 mL/100g이며, 하기 식 1에 따라 산출된 평균 기공 직경이 10 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 1]
평균 기공 직경 (D) = 4V/S
상기 식 1에서, V는 비표면적 및 기공분포 측정장치(제조사: Micromeritics, 장치명: ASAP 2020)를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 총 기공부피이고, S는 동일 장치를 이용하여 측정한 메조포러스 실리카의 비표면적이다.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지 및 상기 메조포러스 실리카의 중량비는 0.7 : 1 내지 5.5 : 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유 및 메조포러스 실리카의 중량비는 1.5 : 1 내지 11 : 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 알루미늄계 금속 시편에 대한 금속 접합력이 33 내지 45 MPa인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 시편의 크랙(crack) 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm이고, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 6 내지 13 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
- 제8항의 성형품으로 플라스틱 부재; 및
상기 플라스틱 부재에 접하는 금속 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재.
- 제9항에 있어서, 상기 플라스틱 부재와 상기 금속 부재는 접착제 개재 없이 직접 접하는 것을 특징으로 하는 복합재.
- 제9항에 있어서, 상기 금속 부재는 알루미늄, 티타늄, 철, 아연 중 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재.
- 제9항에 있어서, 상기 금속 부재는 알루미늄을 포함하고, ISO 19095에 의거하여 측정한 상기 금속 부재에 대한 상기 플라스틱 부재의 금속 접합력이 33 내지 45 MPa이고, 듀폰 드롭(DuPont drop) 측정법에 의거하여 500 g 무게의 추(dart)를 사용하여 측정한 2.0 mm 두께 플라스틱 부재의 크랙(crack) 발생 낙하 높이가 35 내지 70 cm인 것을 특징으로 하는 복합재.
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