KR102474096B1 - 내충격성과 접합성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

내충격성과 접합성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내충격성과 접합성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리카보네이트 수지에 특정 함량의 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 충격보강제, 상용화제 및 유리 섬유를 조합하여 포함함으로써, 우수한 내충격성 및 현저히 향상된 접합성(특히, 금속 소재 자체는 물론, 금속, 유리, 플라스틱 등의 소재에 사용되는 이종 소재 접착제(예컨대, 폴리우레탄계 접착제)에 대하여 현저히 향상된 접합성)을 동시에 나타내는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

Description

내충격성과 접합성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{Polycarbonate resin composition with good bonding property and impact resistance and molded article comprising the same}
본 발명은 내충격성과 접합성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리카보네이트 수지에 특정 함량의 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 충격보강제, 상용화제 및 유리 섬유를 조합하여 포함함으로써, 우수한 내충격성 및 현저히 향상된 접합성(특히, 금속 소재 자체는 물론, 금속, 유리, 플라스틱 등의 소재에 사용되는 이종 소재 접착제(예컨대, 폴리우레탄계 접착제)에 대하여 현저히 향상된 접합성)을 동시에 나타내는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
정보통신 분야 및 전기전자, 자동차 등 모든 사업 분야에서 소형화, 경량화는 중요한 이슈이다. 그러한 경향에 따라 무거운 금속 소재를 경량화하기 위한 노력이 지속적으로 이어지고 있다.
하지만 모든 금속 소재가 경량화 소재로 대체될 수는 없다. 특히 전류 흐름 등 전기적 특성이 필요한 금속 고유의 성질을 구현하기 위해서는 반드시 금속을 사용하여야 한다. 이러한 원인으로 금속의 물성을 유지하면서 제품 자체를 작고 가볍게 소형화하기 위하여 플라스틱을 접목하는 새로운 경량화 기술 개발이 진행 중이다. 그 가운데 플라스틱에 금속을 접합하여 본래 금속의 전기적 특성을 유지하는 수지에 대한 개발 필요성이 대두되었다. 이런 금속접합성 소재는 특히 모바일 기기 분야에서 필요성이 두드러지게 나타나고 있으며, 점차 자동차 및 기타 전기전자 제품으로 확대되고 있다.
또한, 열가소성 수지 조성물은, 접착제를 사용하여 수지 조성물과 금속, 유리, 플라스틱 등의 다양한 소재를 접합시켜 다양한 용품을 생산할 필요가 있으며, 이러한 다양한 소재와 접착하기 위해서는 사용되는 접착제와의 접합성 향상이 중요하다.
폴리카보네이트 수지는 비스페놀 A와 포스겐의 중축합에 의해 제조되고, 유리전이온도가 150℃부근인 범용 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로서, 인장강도 및 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하고, 수치 안정성, 내열성 및 광학적 투명성을 나타내어 전기전자소재, 가전기기의 하우징, 자동차용 소재 등으로 광범위하게 사용되고 있다.
따라서 폴리카보네이트가 가진 물성의 장점을 유지하면서 금속 자체 또는 접착제와의 접합성이 향상된 폴리카보네이트-기반 소재가 개발된다면 매우 유용할 것으로 기대되고 있다.
본 발명의 목적은, 폴리카보네이트가 가진 물성의 장점을 유지하면서, 우수한 내충격성과 현저히 향상된 접합성을 동시에 나타내는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (A) 폴리카보네이트 수지; (B) 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지; (C) 충격보강제; (D) 상용화제; 및 (E) 유리 섬유;를 포함하며, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지의 함량이 1 내지 14 중량부이고, 상기 충격보강제의 함량이 0.5 내지 10 중량부이며, 상기 상용화제의 함량이 0.1 내지 1.5 중량부이고, 상기 유리 섬유의 함량이 1 내지 40 중량부인, 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트가 가진 물성의 장점을 유지하면서, 우수한 내충격성과 현저히 향상된 접합성을 동시에 나타내며, 특히, 금속 소재 자체에 대한 접합성은 물론, 금속, 유리, 플라스틱 등의 소재에 사용되는 이종 소재 접착제(예컨대, 폴리우레탄계 접착제)에 대한 접합성이 우수하기 때문에, 정보통신 분야 및 전기전자, 자동차 등에서 접합성 소재로 사용시, 금속 가공 공정 간소화, 생산성 증대, 가격 절감, 디자인 자유도 증가 및 소형 경량화 등의 효과를 기대할 수 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지; (B) 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지; (C) 충격보강제; (D) 상용화제; 및 (E) 유리 섬유;를 포함한다.
(A) 폴리카보네이트(PC) 수지
본 발명에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지로는 열가소성 방향족 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 이러한 열가소성 방향족 폴리카보네이트 수지는 2가 페놀, 카보네이트 전구체 및 분자량 조절제로부터 제조될 수 있다.
상기 2가 페놀류는, 예컨대 다음과 같은 구조를 갖는 폴리카보네이트 수지의 단량체이다.
Figure 112020113923544-pat00001
상기에서, X는 알킬기, 설파이드, 에테르, 설폭사이드, 설폰, 케톤 등의 작용기들을 포함하는 경우 및 작용기가 전혀 없는 경우를 모두 포함한다. 바람직하게는 X는 직선형, 분지형 또는 환형 알킬렌기를 나타내고, 더 바람직하게는 X는 1 내지 10개의 탄소를 함유하는 직선형, 분지형 또는 환형 알킬렌기를 나타낸다. R1과 R2는 수소, 할로겐 원자, 직선형, 분지형 또는 환형 알킬기를 나타낸다. 한편, n 및 m은 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다. 여기서 n 및/또는 m이 0인 경우는, R1 및/또는 R2가 수소임을 의미한다.
상기 2가 페놀류의 비제한적인 예시는, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)페닐메탄, 비스(4-히드록시페닐)나프틸메탄, 비스(4-히드록시페닐)-(4-이소부틸페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1-에틸-1,1-비스(4-히드록시페닐)프로판, 1-페닐-1,1-비스(4-히드록시페닐) 에탄, 1-나프틸-1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,2-비스(4-히드록시페닐) 에탄, 1,10-비스(4-히드록시페닐)데칸, 2-메틸-1,1-비스(4-히드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A) 등을 포함하며, 이 중 대표적인 것은 비스페놀 A이다.
상기 카보네이트 전구체는 폴리카보네이트 수지의 또 다른 단량체로서, 포스겐(카보닐 클로라이드)을 사용하는 것이 바람직하다. 카보네이트 전구체의 비제한적인 예시는 카보닐 브로마이드, 비스 할로 포르메이트, 디페닐카보네이트 또는 디메틸카보네이트 등을 포함한다.
상기 분자량 조절제로는 이미 공지되어 있는 물질 즉, 열가소성 방향족 폴리카보네이트 수지 제조에 사용되는 모노머와 유사한 단일작용성 물질(monofunctional compound)을 사용할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 페놀을 기본으로 하여 그 유도체들(예를 들면, 파라-이소프로필페놀, 파라-터트-부틸페놀, 파라-쿠밀페놀, 파라-이소옥틸페놀, 파라-이소노닐페놀 등)을 사용할 수 있고, 그 밖에 지방족 알콜류등 여러 종류의 물질을 사용할 수 있으며, 이들중 파라-터트-부틸페놀(PTBP)을 적용하는 것이 가장 바람직하다.
이와 같은 2가 페놀, 카보네이트 전구체(precursor), 분자량 조절제로 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지로는, 예를 들어, 선형 폴리카보네이트 수지, 분지화된 폴리카보네이트 수지, 코폴리카보네이트 수지 및 폴리에스테르카보네이트 수지 등이 있다.
한편, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 열가소성 방향족 폴리카보네이트 수지로서, 25℃, 메틸렌 클로라이드 용액에서 측정한 점도평균분자량(Mv)이 15,000 내지 40,000인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 17,000 내지 30,000의 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 점도평균분자량이 15,000 미만일 경우, 충격강도와 인장강도 등의 기계적 물성이 크게 저하될 수 있고, 40,000을 초과하는 경우에는, 용융점도의 상승으로 수지의 가공에 문제가 발생할 수 있다. 특히 충격강도와 인장강도 등 기계적 물성의 측면에서는 점도평균분자량이 20,000 이상인 것이 바람직하며, 가공성의 측면에서는 점도평균분자량이 30,000 이하인 것이 바람직하다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 폴리카보네이트 수지가, 예컨대, 40 내지 90 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 조성물 총 100 중량부 내의 폴리카보네이트 수지 함량이 상기 수준보다 지나치게 적으면 충격강도가 낮아지는 등 조성물의 물성이 열악해 질 수 있고, 반대로 상기 수준보다 지나치게 많으면 조성물의 금속에 대한 접합성 또는 이종 소재 접착제에 대한 접합성이 나빠질 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 폴리카보네이트 수지가, 예컨대, 42 중량부 이상, 45 중량부 이상, 47 중량부 이상, 50 중량부 이상, 52 중량부 이상, 55 중량부 이상, 57 중량부 이상 또는 60 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 88 중량부 이하, 85 중량부 이하, 83 중량부 이하, 80 중량부 이하, 78 중량부 이하 또는 75 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
(B) 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지
본 발명에 있어서, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 폴리카보네이트 수지와 비교하여 표면에너지가 높아 수지 간 혼용되었을 때 표면에너지를 높이는 효과와 함께 수지 내의 무기물 및 첨가제 등의 분산을 돕는 역할을 한다.
일 구체예에서, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 부탄-1,4-디올과, 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트를 단량체로 하여 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 통하여 중축합한 중합체일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지의 용융온도는 215~235℃일 수 있고, 보다 바람직하게는 220~230℃일 수 있다. 또한, 그 고유점도(Intrinsic Viscosity, IV)는 0.45~1.6 dl/g인 것이 바람직하고, 0.80~1.3 dl/g인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지가 1 내지 14 중량부의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 함량이 1 중량부 미만이면 조성물의 표면에너지가 낮아져 조성물의 금속에 대한 접합성 또는 이종 소재 접착제에 대한 접합성이 나빠지고, 14 중량부를 초과하면 조성물의 충격강도가 낮아지고, Rockwell 경도가 낮아져 사출품이 손상되는 등의 문제가 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지가, 예컨대, 1.2 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 1.7 중량부 이상, 2 중량부 이상, 2.2 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 2.7 중량부 이상 또는 3 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 13.5 중량부 이하, 13 중량부 이하, 12.5 중량부 이하, 12 중량부 이하, 11.5 중량부 이하, 11 중량부 이하, 10.5 중량부 이하 또는 10 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
(C) 충격보강제
본 발명에 있어서, 상기 충격보강제는 조성물의 내충격성을 향상시키기 위하여, 특히 모바일 및 전기전자 부품에 요구되는 적절한 충격강도를 확보하기 위하여 사용된다.
일 구체예에서, 상기 충격보강제는, 예컨대, (메트)아크릴레이트계 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴레이트계 공중합체, 실리콘 함유 공중합체 및 폴리알킬(메트)아크릴레이트계 공중합체로부터 선택된 하나 이상의 공중합체일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다. 보다 구체적으로, 상기 충격보강제로는 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(Ethylene-Methyl acrylate copolymer, EMA)가 사용될 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 충격보강제가 0.5 내지 10 중량부의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 충격보강제 함량이 0.5 중량부 미만이면 조성물의 충격강도가 크게 나빠지고, 10 중량부를 초과하면 조성물의 금속에 대한 접합성 또는 이종 소재 접착제에 대한 접합성이 낮아질 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 충격보강제가, 예컨대, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 2 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 3 중량부 이상, 3.5 중량부 이상 또는 4 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 9.5 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8.5 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7.5 중량부 이하 또는 7 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
(D) 상용화제
본 발명에 있어서, 상기 상용화제는 폴리카보네이트 수지와 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 및 충격보강제 간의 상용성을 높여 분산을 용이하게 만들기 위하여 사용된다.
일 구체예에서, 상기 상용화제는 스티렌-(메트)아크릴레이트계 공중합체, 무수말레산이 그라프트된 열가소성 수지, 예를 들어, 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌(PP grafted with maleic anhydride, PP-g-MA), 무수말레산이 그라프트된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS grafted with the maleic anhydride, ABS-g-PP) 또는 이들의 조합일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 상용화제가 0.1 내지 1.5 중량부의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 상용화제 함량이 0.1 중량부 미만이면 첨가제 및 무기물 등의 뭉침 현상이 나타나 조성물의 표면에너지가 낮아지고 금속에 대한 접합성 또는 이종 소재 접착제에 대한 접합성이 나빠지며, 1.5 중량부를 초과하면 지나친 가소 효과로 인하여 조성물의 표면 에너지 및 접착력이 크게 저하되고, 유동 특성이 크게 낮아져 가공성이 저하되며, 조성물의 충격강도도 나빠질 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 상용화제가, 예컨대, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상 또는 0.5 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 1.4 중량부 이하, 1.3 중량부 이하, 1.2 중량부 이하, 1.1 중량부 이하 또는 1 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
(E) 유리 섬유
본 발명에 있어서, 상기 유리 섬유는 내충격성, 탄성율, 내열도 및 치수안정성 등 조성물의 기계적 물성의 향상을 위하여 사용된다.
일 구체예에서, 상기 유리 섬유는, 예컨대, 3~4 mm 길이의 유리 단섬유(chopped strand)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 유리 섬유의 직경은, 예컨대, 7~14㎛일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물에는, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 상기 유리 섬유가 1 내지 40 중량부의 양으로 포함된다. 조성물 총 100 중량부 내의 유리 섬유 함량이 1 중량부 미만이면 조성물의 내충격성 등 기계적 물성의 향상 효과가 미미하고, 40 중량부를 초과하면 조성물의 표면 에너지 및 접착력이 저하되고, 유동 특성이 낮아져 가공성이 저하될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 총 100 중량부 내에는, 상기 유리 섬유가, 예컨대, 5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 10 중량부 이상, 12 중량부 이상 또는 15 중량부 이상의 양으로 포함될 수 있고, 또한 38 중량부 이하, 35 중량부 이하, 33 중량부 이하, 30 중량부 이하, 28 중량부 이하 또는 25 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 수지 조성물은 상기 폴리카보네이트 수지 이외의 열가소성 수지를 추가로 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지 이외의 추가 열가소성 수지는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리올레핀 수지(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지, 변성 폴리페닐렌에테르(mPPE) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 상기 추가 열가소성 수지의 함량은, 조성물 총 100 중량부 기준으로, 예컨대, 1 내지 20 중량부, 또는 5 내지 15 중량부, 또는 5 내지 10 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 상기한 성분들 이외에 사출 성형 또는 압출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제로는, 예를 들어, 확산제, 산화방지제, 활제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 소광제, 난연제, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
예컨대, 상기 확산제는 유기계 혹은 무기계 입자일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 유기계 입자는 아크릴계(예컨대, 메틸메타크릴레이트(MMA)계) 가교입자, 실리콘계 가교입자, 스티렌계 가교입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있고, 상기 무기계 입자는 탄산칼슘 입자, 황산바륨 입자, 산화티탄 입자, 수산화알루미늄 입자, 실리카 입자, 유리 입자, 마이카 입자, 산화마그네슘 입자, 산화아연 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다. 상기 유기계 입자 및 무기계 입자를 단독으로, 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 산화방지제는, 예컨대, 페놀계 화합물, 포스파이트계 화합물, 티오에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
상기 활제는, 예컨대, 폴리에틸렌계 화합물, 에틸렌-에스테르계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 에스테르계 화합물, 몬탄계 화합물, 에틸렌글리콜-글리세린 몬탄산 에스테르계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
상기 자외선 흡수제로는 시중에 판매하는 제품을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 광 안정제는, 예컨대, 벤조트리아졸계 화합물, 하이드록시페닐트리아진계 화합물, 피리미딘계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
상기 소광제는 무기계 또는 유기계일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 무기 소광제는, 예컨대, 실리카, 산화마그네슘, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있고, 상기 유기계 소광제는 가교화된 비닐계 공중합체일 수 있으며, 상기 비닐계 공중합체의 단량체는 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트 또는 부틸(메타)아크릴레이트 등에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
상기 난연제는, 예컨대, 포스페이트 화합물, 포스파이트 화합물, 포스포네이트 화합물, 폴리실록산, 포스파젠 화합물, 포스피네이트 화합물, 멜라민 화합물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
상기 기타 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 목적하는 물성을 해치지 않는 범위에서 추가의 기능을 부가하기 위해 사용될 수 있는 정도의 양으로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 기타 첨가제 각각의 함량은, 본 발명의 수지 조성물 100 중량부 기준으로, 0.1 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.5 내지 2 중량부일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 수지 성분의 표면에너지를 증가시키고 또한 첨가제 및 무기물의 분산성을 높이는 것을 통하여 수지 성분과 금속간의 접착력 및 수지 성분과 이종 소재 접착제와의 접착력을 향상시킬 수 있다. 수지 성분의 표면에너지와 금속 또는 이종 소재 접착제에 대한 접착력은 비례하는 관계를 갖는데, 표면에너지가 높은 수지는 금속 표면에 막을 빠르게 형성하면서 광범위하게 분포하게 되며, 이를 통하여 수지 성분과 금속간의 접착력이 향상되게 된다. 또한, 수지 조성물 내의 첨가제와 무기물 등의 분산성을 높이면 원료 뭉침 현상이 줄어들게 되고, 이에 따라 금속 또는 이종 소재 접착제에 대한 접착력이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 이종 소재 접착제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 폴리우레탄계 접착제일 수 있다.
이렇듯, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트가 가진 물성의 장점을 유지하면서, 우수한 내충격성을 나타내는 동시에, 금속 소재 자체에 대한 접합성은 물론, 금속, 유리, 플라스틱 등의 소재에 사용되는 이종 소재 접착제에 대한 접합성이 우수하기 때문에, 정보통신 분야 및 전기전자, 자동차 등에서 접합성 소재로 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.
상기 성형품은 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 압출 성형품 또는 사출 성형품일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1~5 및 비교예 1~5
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 성분 및 함량으로 조성물 구성 성분들을 텀블러 믹서로 10분 동안 혼합한 후, 이축(twin screw type) 압출기에 첨가하고, 실린더온도 260~280℃및 교반 속도 250 rpm 조건에서 용융 및 압출하여 펠렛을 제조하였다. 제조된 펠렛은 100~120℃에서 4시간 이상 건조한 후, 260~280℃의 사출기(제조사: LG전선, 제품명: LGH-200N)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
[사용 성분 설명]
PC: 점도평균분자량이 17,000~30,000인 폴리카보네이트 수지(TRIREX, 삼양사)
PBT: 고유점도(IV)가 0.8 내지 1.1(dl/g)인 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지
충격보강제: 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체(Elvaloy, Dupont)
상용화제: 스티렌-아크릴레이트계 공중합체(Joncryl, BASF)
GF: 3~4 mm 길이의 유리 단섬유(Chopped strand, OCV)
기타 첨가제: 충격보강제(Elvaloy 1330AC, Dupont), 상용화제(Joncryl 4370S, BASF), 산화방지제(Doverphos S9228PC, Dover chemical), 열안정제 및 이형제(총합 1 중량부)
[물성 측정 및 평가]
아이조드(IZOD) 충격 강도(kgf·cm/cm)
ASTM D256에 규정된 평가방법에 의거하여, 1/8" 두께의 아이조드 시편에 노치(Notch)를 만들어 측정하였다.
인장강도(kgf/cm 2 )
ASTM D638에 규정된 평가방법에 의거하여 50 mm/min 조건하에서 측정하였다.
굴곡강도 및 굴곡탄성률(kgf/cm 2 )
ASTM D790에 규정된 평가방법에 의거하여, 2.8 mm/min 조건하에서 측정하였다.
유동지수(g/10min)
ASTM D1238에 따라 300℃에서 1.2㎏ 추를 사용하여 5분 동안 흘러나오는 수지의 양을 측정하여 유동지수(MI)를 계산하였다.
표면에너지(mN/m)
ASTM D2578에 준하여 acrotest사 Test Inks를 사용하여 표면에너지를 측정하였다.
Rockwell 경도
ASTM D785에 준하여 M scale로 측정하였다.
접착력 평가
10 x 80 x 4 mm 시편에 폴리우레탄계 접착제를 도포하고, 금속 시편에 붙인 후 인장강도 시험기에서 2 mm/min 조건으로 힘을 가하여 접착력을 평가하였다. 30초 간 평가를 진행하였으며, 다음과 같은 기준으로 평가하였다.
[◎: 접착력 우수, ○: 접착력 양호, △: 접착력 미흡, X: 접착력 열악]
(7) Lap Shear Test(단위: kgf/cm2): 13 x 82 x 3.2 mm 시편에 폴리우레탄계 접착제를 도포하고 동일 크기의 플라스틱을 덧붙인 후, 인장강도 시험기에서 20 mm/min 조건으로 힘을 가하여 접착력을 평가하였다. 단단한 재질의 플라스틱, 금속 및 복합재료를 포함한 다양한 재료들을 덧붙여 접착력을 측정하였다.
(8) 푸시아웃: Base 시편은 50 x 50 mm 크기의 사각 시편으로 중앙에 지름 10 mm의 원형 홀이 뚫려 있으며, 유리를 부착할 수 있는 spacer가 있다. Spacer에 18 x 18 mm 크기의 유리판을 폴리우레탄계 접착제로 부착한 후 만능인장강도 시험기에서 20 mm/min 조건으로 push용 jig를 수직방향으로 눌러, 유리판이 떨어질 때의 peak값을 측정하였다.
Figure 112020113923544-pat00002
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 조성물들은 금속, 플라스틱, 유리 등의 이종 재료에 사용되는 접착제에 대하여 현저히 우수한 접착력을 나타내었으며, 동시에 내충격성 등 기계적 물성도 우수하였다. 반면, 비교예의 조성물들은 접착력이 미흡 내지 열악하였거나(비교예 1, 4, 5), 유동특성이 나쁘거나(비교예 1, 5) 충격강도가 매우 낮은 등(비교예 2, 3), 평가된 항목들 중 하나 이상이 열악하였다.
하기 표 2의 실시예 5의 접착력 평가에서는 폴리우레탄계 접착제의 사용 없이 인서트 사출 방식으로 접착력을 평가하였으며, 그 외 물성은 위와 동일한 방법으로 측정하였다.
Figure 112020113923544-pat00003
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 수지 조성물은 금속 자체에 대한 접착력 또한 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. (A) 폴리카보네이트 수지;
    (B) 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지;
    (C) 충격보강제;
    (D) 상용화제; 및
    (E) 유리 섬유;를 포함하며,
    조성물 총 100 중량부 기준으로,
    상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지의 함량이 3 내지 10 중량부이고,
    상기 충격보강제의 함량이 1.5 내지 4 중량부이며,
    상기 상용화제의 함량이 0.5 내지 1 중량부이고,
    상기 유리 섬유의 함량이 20 내지 30 중량부인,
    열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지가 열가소성 방향족 폴리카보네이트 수지인, 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 충격보강제가 (메트)아크릴레이트계 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴레이트계 공중합체, 실리콘 함유 공중합체 및 폴리알킬(메트)아크릴레이트계 공중합체로부터 선택된 하나 이상의 공중합체인, 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상용화제가 스티렌-(메트)아크릴레이트계 공중합체, 무수말레산이 그라프트된 열가소성 수지, 또는 이들의 조합인, 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유가 3~4 mm 길이의 유리 단섬유인, 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지 이외의 열가소성 수지를 추가로 포함하는, 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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