KR102629643B1 - 금속 유사 고분자 복합재 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속과 유사한 고분자 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게 상기 고분자 복합재는 고분자 매트릭스에 포함된 제1 고분자와 펠렛을 포함된 제2 고분자의 굴절률을 제어함으로써 고분자 복합재의 광택도를 향상시킬 수 있고, 플롭 인덱스(flop index)를 향상시켜 금속 질감의 정도를 조절할 수 있다.
Description
본 발명은 금속 유사 고분자 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 고분자 및 금속을 일정 비율로 혼합한 마스터배치를 이용하여 금속과 유사한 고분자 복합재를 제조할 수 있다.
광학 박막은 광학 표면의 분광 특성을 빛의 간섭효과와 매질의 광학적 특성을 이용하여 반사율, 투과율, 흡수율, 편광, 위상, 색 등을 목적에 맞게 변화시킬 수 있다. 재료의 굴절률과 두께, 층수를 결정하여 설계하며 광학 박막은 anti-reflection (AR) coating, high reflection (HR) coating, short wave pass, long wave pass 등이 있으며 안경에 무반사 코팅을 진행하는 것이 대표적인 광학 박막이다.
종래에는 광학 박막으로 폴리프로필린계 수지를 많이 사용하였으나, 폴리프로필렌은 가격이 비교적 안정적이며 경량화 및 기계적 강도 등이 우수하여 각종 분야에 폭넓게 사용되고 있으나, 내충격성 및 강성이 떨어진다. 이의 보완을 위해 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무(EPM)와 탈크 등의 무기필러가 첨가된 폴리프로필렌 수지 조성물이 제안되고 있으나, 이러한 성형품은 최종제품의 외관이 좋지않아 성형 후 도장공정을 거쳐야 한다는 단점이 있다. 그러나, 폴리프로필렌은 분자내에 무극성기를 가지고 있어 화학적으로 불활성이어서, 도장성이 극히 저조하기 때문에 도장성을 향상시키기 위한 다른 방법들이 요구되고 있으나, 이러한 방법들은 원가상승의 원인이 되고 있다.
또한, 상기의 광학 박막은 반드시 도장공정을 거쳐야한다는 문제점이 있으며, 도장공정 없이 직접 사용되는 경우, 제품 외관의 광택성 및 금속질감이 떨어지는 문제와 외부의 충격에 의해 표면이 쉽게 손상된다는 단점이 있다.
Polymers & Polymer Composites, Vol. 14, No. 6, 2006 623(2006.09.01. 공개)
본 발명은 고분자 매트릭스와 펠렛을 포함하여 광택도가 우수한 고분자 복합재를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 고분자를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 상기 고분자 매트릭스 내부에 구비되고, 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 복수 개의 펠렛을 포함하고, 상기 펠렛은 금속 플레이크로 이루어진 코어; 및 제2 고분자로 이루어진 쉘을 포함하고, 상기 제1 및 제2 고분자는 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재를 제공한다.
또한, 본 발명은 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 펠렛을 제조하는 단계; 상기 펠렛과 제1 고분자를 혼합하여 복합재료를 제조하는 단계; 및 상기 복합재료를 압출하여 고분자 복합재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 고분자는 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 고분자 매트릭스에 포함된 제1 고분자와 펠렛에 포함된 제2 고분자의 굴절률을 제어함으로써 고분자 복합재의 광택도를 향상시킬 수 있고, 플롭 인덱스(flop index)를 향상시켜 금속 질감의 정도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 유사 고분자 복합재의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 제조예에서 제조한 펠렛을 카메라로 촬영한 이미지이다.
도 3은 실시예 1 내지 4에서 제조한 금속 유사 고분자 복합재를 카메라로 촬영한 이미지이다.
도 2는 제조예에서 제조한 펠렛을 카메라로 촬영한 이미지이다.
도 3은 실시예 1 내지 4에서 제조한 금속 유사 고분자 복합재를 카메라로 촬영한 이미지이다.
이하, 본 발명에 대해 상세하게 서술한다.
물질의 광학적 특성은 광학상수 N으로 표현하며, N은 복소수 굴절률(complex refractive index)로 굴절률(refractive index)와 소멸계수(extinction coefficient) k를 통해 로 나타낸다. 유전체 박막의 경우 굴절률이 소멸계수보다 높으며 소멸계수는 0에 가깝다. 그 예로 유리의 굴절률은 1.5, 는 2.35, 는 1.46이다. 굴절률과 반사율의 관계식은 이며, 유전체 박막의 경우 낮은 반사율과 높은 투과율, 흡수율은 0에 가깝게 나타난다. 이에 반해 금속 박막은 반대의 경향을 띄며 은(Ag)의 경우 복소수 굴절률은 , 알루미늄(Al)의 경우에는 로 굴절률보다 소멸계수가 높은 경향을 보인다. 금속 박막에서의 반사율은 으로 나타내며 높은 반사율과 낮은 투과율을 보이며 흡수율이 존재한다. 얇은 금속 박막의 흡수계수(absorption coefficient)는 α로 나타내며 로 나타낸다. 아래 그림과 같이 두께 d의 금속 박막을 지나는 빛의 세기에 대해 초기 빛의 세기()와 박막을 지난 후 빛의 세기()에 관한 관계식은 이며, 흡수된 빛의 세기()는 이다.
광학 어드미턴스(optical admittance)는 광학 박막의 설계, 증착 및 특성 평가에서 매우 중요한 역할을 하는 물리량으로 자기장과 전기장의 비로 정의된다. 균일하고 등방인 매질에서 각진동수가 ω이고, 전파 벡터가 K인 평면파가 진행할 때 전기장과 자기장은 각각 , 로 표현할 수 있으며, E와 H는 각각 전기장과 자기장의 진폭이고 r은 위치벡터이다. 평면파의 진공 중 파장이 λ일 때 복소수 굴절률이 N인 매질에서의 전파 벡터는 이며, 이 때 는 전파 방향을 나타내는 단위 벡터이다. 이와 같은 전기장과 자기장을 맥스웰 방정식에 대입할 때 연산자는 와 로 표현할 수 있으며 이를 통해 전기장과 자기장은 로 나타낼 수 있다. 등방 물질에서는 와 E가 서로 수직이므로 전기장과 자기장의 크기는 가 된다. 위의 식에서 자기장 H와 전기장 E의 비를 광학 어드미턴스로 정의한다. 따라서 광학 어드미턴스 Y는 가 되고, 는 N=1인 진공의 어드미턴스로 [siemens, S]이다. 어드미턴스의 단위는 S나 1/로 나타낸다. 굴절률이 1.52인 유리의 광학 어드미턴스는 1.52이며, 굴절률이 2.35인 ZnS의 광학 어드미턴스는 Y=2.35가 되고, 복소수 굴절률이 인 Ag의 광학 어드미턴스는 가 된다.
본 발명은 광학 박막의 원리를 압출 및 사출 공정에 적용하여 Metal-like 복합재료를 제조하고자 한다. 기존의 플레이크는 파우더 형태였다면, 점차 바인더 역할을 할 수 있는 폴리프로필렌(PP)와 같은 고분자와 컴파운딩하여 펠렛의 형태로 공급되고 있다. 이러한 점을 착안하여 굴절률 차이가 존재하는 이종의 고분자와 PP/Al 플레이크를 컴파운딩하여 3 상의 재료로 복합재료를 제조하여 반사율을 증가시키고자 한다. 여기서 PP는 Al 플레이크 입자를 물리적으로 코팅하는 개념으로 도입하였으며, 최종적으로 고분자 매트릭스와 PP, Al 플레이크 입자로 이루어진 3상의 코팅 층의 광학적 특성 분석을 진행하여 기존의 Metal-like 복합재료보다 더 높은 반사율을 가질 수 있는 복합재료를 제조하고자 한다.
본 발명은 제1 고분자를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 상기 고분자 매트릭스 내부에 구비되고, 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 복수 개의 펠렛을 포함하는 금속 유사 고분자 복합재를 제공한다.
상기 금속 유사 고분자 복합재는 광학 박막의 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 고분자는 각각의 굴절률이 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 크거나, 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 큰 경우가 작은 경우보다 더 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제1 고분자의 굴절률은 1.5 이상 또는 1.47 이하이고, 제2 고분자의 굴절률을 1.475 내지 1.499일 수 있다.
상기와 같이 제1 고분자와 제2 고분자의 굴절률을 상이하게 조절함으로써 금속 유사 고분자 복합재의 광택도 및 금속질감을 제어할 수 있다.
상기 제1 고분자는 폴리락틱산(PLA), 스티렌계 아크릴로니트릴 코폴리머(SAN) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고분자는 폴리락틱산 또는 스티렌계 아크릴로니트릴 코폴리머(SAN)일 수 있다.
상기 펠렛은 금속 플레이크로 이루어진 코어; 및 제2 고분자로 이루어진 쉘을 포함할 수 있다.
상기 금속 플레이크의 금속의 종류는 금속 질감을 나타낼 수 있는 금속이라면 특별히 제한하지 않는다. 구체적으로, 상기 금속 플레이크는 알루미늄, 구리, 니켈, 코발트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 금속 플레이크는 알루미늄일 수 있다.
상기 제2 고분자는 폴리프로필렌, 폴리(메타크릴산), 폴리(메타크릴산메틸)에틸렌, 이소택틱폴리스티렌, 폴리(스티렌 설파이드) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 고분자는 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 펠렛은 금속 유사 고분자 복합재의 강화재의 역할을 하고, 금속 유사 고분자 복합재의 광학적 특성을 조절하기 위해 제2 고분자의 코팅 두께를 조절하기 위해 제2 고분자와 알루미늄의 비율을 조절할 수 있다.
상기 펠렛은 금속 유사 고분자 복합재의 광학적 특성을 조절하기 위해 금속 플레이크 100 중량부를 기준으로 제2 고분자를 20 내지 100 중량부, 20 내지 30 중량부 또는 70 내지 100 중량부의 비율로 포함할 수 있다.
상기 금속 플레이크의 함량은 금속 유사 고분자 복합재 전체를 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 0.5 내지 5중량% 또는 0.5 내지 2중량%일 수 있다.
또한, 본 발명은 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 펠렛을 제조하는 단계; 상기 펠렛과 제1 고분자를 혼합하여 복합재료를 제조하는 단계; 및 상기 복합재료를 압출하여 고분자 복합재를 제조하는 단계를 포함하는 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 고분자는 굴절률이 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 크거나, 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 큰 경우가 작은 경우보다 더 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제1 고분자의 굴절률은 1.5 이상 또는 1.47 이하이고, 제2 고분자의 굴절률을 1.475 내지 1.499일 수 있다.
상기와 같이 제1 고분자와 제2 고분자의 굴절률을 상이하게 조절함으로써 금속 유사 고분자 복합재의 광택도 및 금속질감을 제어할 수 있다.
상기 펠렛을 제조하는 단계는 제2 고분자 및 금속 플레이크를 혼합하여 이축압출기를 이용하여 온도 150~ 200℃ 또는 170~190℃, 스크루 회전 속도는 30~100 rpm 또는 50~80 rpm으로 컴파운딩을 진행하였으며, 다이 온도 180~250℃ 또는 180~230℃에서 압출하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 펠렛을 제조하는 단계는 금속 플레이크 및 제2 고분자를 1:0.2 내지 1, 1:0.2 내지 0.3 또는 1:0.7 내지 1의 중량비율로 혼합할 수 있다.
상기 펠렛을 제조하는 단계를 통해 금속 플레이크로 이루어진 코어; 및 제2 고분자로 이루어진 쉘을 포함하는 펠렛을 제조할 수 있다.
상기 금속 플레이크의 금속의 종류는 금속 질감을 나타낼 수 있는 금속이라면 특별히 제한하지 않는다. 구체적으로, 상기 금속 플레이크는 알루미늄, 구리, 니켈, 코발트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 금속 플레이크는 알루미늄일 수 있다.
상기 제2 고분자는 폴리프로필렌, 폴리(메타크릴산), 폴리(메타크릴산메틸)에틸렌, 이소택틱폴리스티렌, 폴리(스티렌 설파이드) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 고분자는 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 복합재료를 제조하는 단계는 상기 펠렛과 제1 고분자를 1: 70~120 또는 1: 80~110의 중량비율로 혼합하여 수행할 수 있다.
상기 제1 고분자는 폴리락틱산(PLA), 스티렌계 아크릴로니트릴 코폴리머(SAN) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고분자는 폴리락틱산 또는 스티렌계 아크릴로니트릴 코폴리머(SAN)일 수 있다.
상기 고분자 복합재를 제조하는 단계는 상기 복합재료는 이축압출기를 이용하여 온도 150~ 200℃ 또는 170~190℃, 스크루 회전 속도는 30~100 rpm 또는 50~80 rpm으로 컴파운딩을 진행하였으며, 다이 온도 180~250℃ 또는 180~230℃에서 압출하여 수행할 수 있다.
상기 고분자 복합재를 제조하는 단계는 상기 복합재료를 압출하여 금속 유사 고분자 복합재를 제조할 수 있다.
상기 고분자 복합재를 제조하는 단계를 통해 제1 고분자를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 상기 고분자 매트릭스 내부에 구비되고, 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 복수 개의 펠렛을 포함하는 형태로 제조할 수 있고, 상기 금속 유사 고분자 복합재는 광학 박막의 특성을 가질 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실험 재료
Al 플레이크 펠렛은 Eckart 사의 MASTERSAFE MP 16-20B를 이용하였고 Al 플레이크 펠렛의 PP와 Al의 비율은 20:80이다. 추가적으로 Al 플레이크를 감싸는 PP의 두께에 대한 효과를 확인하기 위해 이축압출기를 이용하여 PP와 Al 플레이크의 중량비가 50:50이 되도록 압출하여 펠렛을 제조하였다. 일반적으로 알려진 PP의 굴절률은 단파장 589nm에서 1.49정도이며, 박막의 Al의 경우 589nm 기준 이다. 이를 통해 빛이 통과하는 매질의 순서가 매트릭스―PP―Al 펠렛이 되므로, 매트릭스의 굴절률이 PP보다 높도록 설정하기 위해 굴절률이 1.57 정도인 SAN을 매트릭스로 사용하였고, 매트릭스의 굴절률이 PP보다 낮은 경우를 확인해보기 위해 굴절률이 1.465인 PLA를 매트릭스로 사용하였다.
제조예 1
PP/Al 펠렛
PP와 Al의 중량 비율이 20:80인 경우 Eckart 사의 MASTERSAFE 16-20B를 그대로 사용하였으며, PP와 Al의 중량 비율이 50:50이 되도록 이축 압출기를 이용하여 온도 180℃, 스크루 회전 속도는 60 rpm으로 컴파운딩을 진행하였으며, 다이 온도 200℃에서 압출을 진행하여 펠렛을 제조하였고, 상기 제조한 펠렛을 촬영하여 도 2에 나타냈다.
실시예 1
상기 제조예 1에서 제조한 PP20/Al80 펠렛을 마스터배치로 이용하여 PLA 고분자와 상기 PP20/Al80 펠렛을 98.75:1.25의 비율로 혼합하여 Al 1 wt%의 복합재료를 제조하였고, 사출을 통해 디스크 형태의 복합재의 시편을 제조하였다.
실시예 2
상기 제조예 1에서 제조한 PP50/Al50 펠렛을 마스터배치로 이용하여 PLA 고분자와 상기 PP50/Al50 펠렛을 98:2의 비율로 혼합하여 Al 1 wt%의 복합재료를 제조하였고, 사출을 통해 디스크 형태의 복합재의 시편을 제조하였다.
실시예 3
상기 제조예 1에서 제조한 PP20/Al80 펠렛을 마스터배치로 이용하여 SAN 고분자와 상기 PP20/Al80 펠렛을 98.75:1.25의 비율로 혼합하여 Al 1 wt%의 복합재료를 제조하였고, 사출을 통해 디스크 형태의 복합재의 시편을 제조하였다.
실시예 4
상기 제조예 1에서 제조한 PP50/Al50 펠렛을 마스터배치로 이용하여 SAN 고분자와 상기 PP50/Al50 펠렛을 98:2의 비율로 혼합하여 Al 1 wt%의 복합재료를 제조하였고, 사출을 통해 디스크 형태의 복합재의 시편을 제조하였다.
실험예 1
본 발명에 따른 복합재의 표면을 확인하기 위해, 상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 복합재를 카메라로 촬영하였으며, 그 결과를 도 3에 나타냈다.
도 2를 살펴보면, 왼쪽 펠렛의 경우 구매한 16-B(Al80:PP20) 펠렛이며, 중간의 펠렛은 PP를 추가적으로 컴파운딩하여 만든 Al50:PP50 펠렛이고, 실제 압출된 시편의 형상을 확인할 수 있다.
실험예 2
금속유사 고분자 복합재료의 표면 광택을 측정하기 위해 BYK 사의 광택 측정기 AG-4653 모델을 이용하였다. 광택을 나타내는 단위는 GU(Glossiness unit)이며, 광택 측정은 D65 광원으로 측정하였으며 광택도는 20, 60, 85°에서 각 100번씩 측정하여 평균한 값을 나타내었다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 광택 측정의 경우 중간 수준의 광택(10~70 GU)은 60°에서 측정한 값을 기준으로 하며 광택이 낮은 시편(10 GU 미만)의 경우 85°에서의 광택도를 기준으로 하고 반대로 광택이 높은 시편(70 GU 초과)의 경우 20°에서 측정한 값을 기준으로 한다. 상기 방법으로 측정한 광택도는 하기 표 2 및 3에 나타냈다.
| Gloss range | 60° value | Note |
| High Gloss | > 70 GU | 만약 측정값이 70 GU 초과인 경우, test setup을 20°으로 바꿈 |
| Medium Gloss | 10-70 GU | |
| Low Gloss | < 10 GU | 만약 측정값이 10 GU 미만인 경우, test setup을 85°으로 바꿈 |
| 실시예 1(PLA/PP20/Al80) | 실시예 2(PLA/PP50/Al50) |
| 평균 | 평균 |
| 57.6 | 52.6 |
| 79.9 | 76.2 |
| 64.9 | 63.4 |
| 실시예 3(SAN/PP20/Al80) | 실시예 4(SAN/PP50/Al50) |
| 평균 | 평균 |
| 52.7 | 69.2 |
| 88.1 | 97.9 |
| 66.9 | 72.3 |
상기 표 2 및 표 3을 살펴보면, 측정을 통해 매트릭스의 굴절률이 PP의 굴절률보다 낮은 경우(PLA 복합재)보다 매트릭스의 굴절률이 높은 경우(SAN 복합재)가 더 높은 광택 값을 가짐을 확인하였다.
실험예 3
Flop index는 특정 각도에서 측정한 L*값을 이용하여 지수로 만든 값으로, 제품 표면의 휘도를 측정하는 지수이다. 해당 측정은 BYK 사의 BYK-mac-i 모델을 이용하여 진행되었으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다. 상기 flop index를 결정하는 식은 아래와 같다.
Flop index =
| 실시예 1(PLA/PP20/Al80) | 실시예 2(PLA/PP50/Al50) |
| 평균 | 평균 |
| 11.9 | 11.8 |
| 실시예 3(SAN/PP20/Al80) | 실시예 4(SAN/PP50/Al50) |
| 평균 | 평균 |
| 13.3 | 14.1 |
표 3은 PLA 복합재와 SAN 복합재의 flop index를 나타낸 표로, PP의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 SAN 복합재의 flop index가 더 높게 나오는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 금속과 유사한 고분자 복합재는 고분자 매트릭스 내에 굴절률이 다른 고분자를 포함하는 펠렛을 포함하여 광택도를 향상시키고, 금속 질감을 효과적으로 표현할 수 있는 것이다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (11)
- 제1 고분자를 포함하는 고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스 내부에 구비되고, 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 복수 개의 펠렛을 포함하고,
상기 펠렛은 금속 플레이크로 이루어진 코어; 및 제2 고분자로 이루어진 쉘을 포함하고,
상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 펠렛은 금속 플레이크 100 중량부를 기준으로 제2 고분자가 20 내지 100 중량부의 비율인 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 플레이크의 함량은 금속 유사 고분자 복합재 전체를 기준으로 0.1 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 고분자는 폴리락틱산(PLA), 스티렌계 아크릴로니트릴 코폴리머(SAN) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 유사 고분자 복합재. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 고분자는 폴리프로필렌, 폴리(메타크릴산), 폴리(메타크릴산메틸)에틸렌, 이소택틱폴리스티렌, 폴리(스티렌 설파이드) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 유사 고분자 복합재. - 제2 고분자 및 금속 플레이크를 포함하는 펠렛을 제조하는 단계;
상기 펠렛과 제1 고분자를 혼합하여 복합재료를 제조하는 단계; 및
상기 복합재료를 압출하여 고분자 복합재를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 제1 고분자의 굴절률이 제2 고분자의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 펠렛을 제조하는 단계는 제2 고분자 및 금속 플레이크를 혼합하여 이축압출기를 이용하여 온도 150~200℃, 스크루 회전 속도는 30~100 rpm으로 컴파운딩을 진행하였으며, 다이 온도 180~250℃에서 압출하여 수행하는 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 펠렛을 제조하는 단계는 금속 플레이크 및 제2 고분자를 1:0.2 내지 1의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복합재료를 제조하는 단계는 상기 펠렛과 제1 고분자를 1: 70~120의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 고분자 복합재를 제조하는 단계는 상기 복합재료를 온도 150~ 200℃, 스크루 회전 속도는 30~100 rpm으로 컴파운딩을 진행하였으며, 다이 온도 180~250℃에서 압출하여 수행하는 것을 특징으로 하는, 금속 유사 고분자 복합재의 제조방법.
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| DE102013013129B4 (de) * | 2013-08-07 | 2023-05-04 | Osram Oled Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements |
| EP3169728A1 (de) * | 2014-07-17 | 2017-05-24 | INEOS Styrolution Group GmbH | Thermoplastische formmasse enthaltend feststoffpartikel-haltige mikrokugeln |
| KR20210076243A (ko) * | 2019-12-13 | 2021-06-24 | 현대자동차주식회사 | 금속질감 및 광택이 개선된 무도장용 메탈릭 열가소성 수지조성물 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011162800A (ja) | 2000-12-28 | 2011-08-25 | Evonik Roehm Gmbh | マトリックスポリマーおよびパール重合体を有する拡散性を備えた成形材料およびそれを用いて得られる拡散成形物 |
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