KR102662428B1 - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 방향족 비닐계 공중합체 수지 6 내지 13 중량부; 판상 무기 충진제 12 내지 23 중량부; 침상 무기 충진제 5 내지 9 중량부; 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 0.2 내지 0.7 중량부; 및 인계 난연제 19 내지 27 중량부;를 포함하며, 상기 판상 무기 충진제 및 상기 침상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.3 내지 1 : 0.5이고, 상기 판상 무기 충진제 및 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.01 내지 1 : 0.04인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지 조성물은 유리 및 금속에 비해 비중이 낮고, 성형성, 내충격성 등의 물성이 우수하여, 전기/전자 제품의 하우징, 자동차 내/외장재, 건축용 외장재 등에 유용하다. 특히, 최근 전기/전자 제품의 대형화, 경량화 추세에 따라, 열가소성 수지를 이용한 플라스틱 제품이 기존의 유리 및 금속의 영역을 빠르게 대체하고 있다.
이러한 열가소성 수지 조성물 중, 폴리카보네이트(PC) 수지에 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 수지 등의 방향족 비닐계 공중합체 수지를 혼합한 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지의 내충격성, 내열성 등의 저하 없이, 가공성, 내화학성 등을 개선할 수 있고, 원가 절감(cost down) 등이 가능하므로, 다양한 용도로 활용되고 있다. 또한, 이러한 열가소성 수지 조성물은 강성, 난연성 등의 향상을 위하여, 유리 섬유, 탈크, 규회석 등의 무기 충전제, 난연제 등을 포함할 수 있다.
그러나, 유리 섬유 등의 무기 충전제가 적용된 열가소성 수지 조성물은 내충격성 등의 기계적 물성, 유동성, 연신율 등이 저하될 우려가 있고, 유리 섬유 등이 돌출될 우려가 있어 고외관 특성을 구현하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 일본 공개특허 특개2015-028135호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 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 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 방향족 비닐계 공중합체 수지 6 내지 13 중량부; 판상 무기 충진제 12 내지 23 중량부; 침상 무기 충진제 5 내지 9 중량부; 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 0.2 내지 0.7 중량부; 및 인계 난연제 19 내지 27 중량부;를 포함하며, 상기 판상 무기 충진제 및 상기 침상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.3 내지 1 : 0.5이고, 상기 판상 무기 충진제 및 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.01 내지 1 : 0.04인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량이 100,000 내지 250,000 g/mol일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 판상 무기 충진제는 탈크, 마이카, 클레이 및 카올린 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 침상 무기 충진제는 규회석, 유리 섬유 및 바살트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 구상 무기 충진제 표면의 일부 또는 전부가 퍼옥사이드 화합물로 코팅된 것일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 퍼옥사이드의 함량이 0.1 내지 3 중량%일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 25 내지 50 ㎛/m·℃일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 2.5 내지 6 kgf·cm/cm일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 260℃, 금형 온도 60℃, 사출압 160 MPa 및 사출속도 100 mm/s의 조건에서 너비 10 mm, 두께 2 mm인 스파이럴(spiral) 형태의 금형에서 사출성형 후 측정한 시편의 스파이럴 플로우(spiral flow) 길이가 600 내지 800 mm일 수 있다.
10. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
11. 상기 10 구체예에서, 상기 성형품은 금속 프레임 및 상기 금속 프레임의 최소한 일면에 접하는 플라스틱 부재를 포함하는 전자기기 하우징의 플라스틱 부재일 수 있다.
본 발명은 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 전자기기 하우징의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지; (B) 방향족 비닐계 공중합체 수지; (C) 판상 무기 충진제; (D) 침상 무기 충진제; (E) 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제; 및 (F) 인계 난연제; 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리카보네이트 수지로는 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 ISO 1133에 의거하여, 300℃, 1.2 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 5 내지 80 g/10분일 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 용융흐름지수가 다른 2종 이상의 폴리카보네이트 수지 혼합물일 수 있다.
(B) 방향족 비닐계 공중합체 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 방향족 비닐계 공중합체 수지는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성(실유동), 외관 특성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 방향족 비닐계 공중합체 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체일 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 방향족 비닐계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체 등을 혼합한 후, 이를 중합하여 얻을 수 있으며, 상기 중합은 유화중합, 현탁중합, 괴상중합 등의 공지의 중합방법에 의하여 수행될 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 에틸스티렌, 비닐크실렌, 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 비닐나프탈렌 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량은 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 10 내지 95 중량%, 예를 들면 20 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체는 시안화 비닐계 단량체 및 알킬(메타)아크릴계 단량체 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시안화 비닐계 단량체 또는 시안화 비닐계 단량체 및 알킬(메타)아크릴계 단량체일 수 있다.
구체예에서, 상기 시안화 비닐계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 알킬(메타)아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 및/또는 탄소수 1 내지 10의 알킬(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 함량은 방향족 비닐계 공중합체 수지 전체 100 중량% 중, 5 내지 90 중량%, 예를 들면 10 내지 80 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 250,000 g/mol, 예를 들면, 150,000 내지 240,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 유동성(실유동), 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 6 내지 13 중량부, 예를 들면 7 내지 12 중량부로 포함될 수 있다. 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 6 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 유동성 등이 저하될 우려가 있고, 13 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 난연성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 판상 무기 충진제
본 발명의 일 구체예에 따른 판상 무기 충진제는 침상 무기 충진제, 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 및 인계 난연제와 함께 적용되어, 폴리카보네이트 수지 및 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제로는 탈크, 마이카, 클레이, 카올린, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 통상적인 판상형의 탈크를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제는 입도 측정 장치(Malvern mastersizer 300)로 측정한 평균 입자 크기가 5 내지 20 ㎛, 예를 들면 9 내지 13 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제는 부피 밀도(bulk density)가 0.3 내지 1.0 g/cm3, 예를 들면, 0.4 내지 0.8 g/cm3일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 치수 안정성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 12 내지 23 중량부, 예를 들면 15 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 판상 무기 충진제의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 12 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 23 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 저하될 우려가 있다.
(D) 침상 무기 충진제
본 발명의 일 구체예에 따른 침상 무기 충진제는 상기 판상 무기 충진제, 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 및 인계 난연제와 함께 적용되어, 폴리카보네이트 수지 및 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 침상 무기 충진제로는 규회석(wollastonite), 유리 섬유, 바살트, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 규회석을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 규회석은 칼슘(calcium) 계열의 미네랄(mineral)이며, 백색의 침상형 광물로서, 표면의 적어도 일부가 소수성 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 여기서, 소수성 표면 처리는 예를 들면, 규회석을 올레핀계, 에폭시계, 실란계 물질 등으로 코팅한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 침상 무기 충진제는 입도 측정 장치(Malvern mastersizer 300)로 측정한 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 예를 들면 10 내지 15 ㎛일 수 있고, 가공 전 길이가 10 내지 500 mm일 수 있으며, 가공 후 길이가 50 내지 200 ㎛, 예를 들면 100 내지 150 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 침상 무기 충진제는 부피 밀도(bulk density)가 0.4 내지 0.8 g/cm3, 예를 들면, 0.5 내지 0.7 g/cm3일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 치수 안정성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 침상 무기 충진제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 9 중량부, 예를 들면 6 내지 8 중량부로 포함될 수 있다. 상기 침상 무기 충진제의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 9 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제(C) 및 상기 침상 무기 충진제(D)의 중량비(C:D)는 1 : 0.3 내지 1 : 0.5, 예를 들면 1 : 0.34 내지 1 : 0.48일 수 있다. 상기 중량비가 1 : 0.3 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 0.5를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 유동성 등이 저하될 우려가 있다.
(E) 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제
본 발명의 일 구체예에 따른 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 상기 판상 무기 충진제, 침상 무기 충진제 및 인계 난연제와 함께 적용되어, 폴리카보네이트 수지 및 방향족 비닐계 공중합체 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 구상 무기 충진제 표면의 일부 또는 전부가 퍼옥사이드 화합물로 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 구상 무기 충진제와 액상의 퍼옥사이드를 이축 압출기에 투입하여 동적 가교를 통해 구상 무기 충진제에 퍼옥사이드를 로딩(loading)시켜 제조할 수 있다.
구체예에서, 상기 구상 무기 충진제로는 구상의 칼슘카보네이트, 글라스 비드, 납석, 이들의 조합 등을 예시할 수 있다. 예를 들면, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 구상 칼슘카보네이트 표면의 일부 또는 전부가 퍼옥사이드 화합물로 코팅된 것을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 퍼옥사이드의 함량이 0.1 내지 3 중량%, 예를 들면, 0.5 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 유동성, 성형성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 입도 측정 장치(Malvern mastersizer 300)로 측정한 평균 입경이 1 내지 15 ㎛, 예를 들면 3 내지 7 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 외관 특성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 0.7 중량부, 예를 들면 0.2 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.2 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있고, 0.7 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 판상 무기 충진제(C) 및 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제(E)의 중량비(C:E)는 1 : 0.01 내지 1 : 0.04, 예를 들면 1 : 0.011 내지 1 : 0.03일 수 있다. 상기 중량비가 1 : 0.01 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 유동성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 0.04를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
(F) 인계 난연제
본 발명의 일 구체예에 따른 인계 난연제는 통상적인 난연성 열가소성 수지 조성물에 사용되는 인계 난연제일 수 있다. 예를 들면, 포스페이트(phosphate) 화합물, 포스포네이트(phosphonate) 화합물, 포스피네이트(phosphinate) 화합물, 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 화합물, 포스파젠(phosphazene) 화합물, 이들의 금속염 등의 인계 난연제가 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, C6-C20(탄소수 6 내지 20)의 아릴기, 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴기이고, R3는 C6-C20의 아릴렌기 또는 C1-C10의 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴렌기, 예를 들면, 레조시놀, 하이드로퀴논, 비스페놀-A, 비스페놀-S 등의 디알콜로부터 유도된 것이며, n은 0 내지 10, 예를 들면 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 방향족 인산에스테르계 화합물로는, n이 0인 경우, 디페닐포스페이트 등의 디아릴포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트 등을 예시할 수 있고, n이 1인 경우, 비스페놀-A 비스(디페닐포스페이트), 레조시놀 비스(디페닐포스페이트), 레조시놀 비스[비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트], 레조시놀 비스[비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트], 하이드로퀴논 비스[비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트], 하이드로퀴논 비스[비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트] 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 적용될 수 있다.
구체예에서, 상기 인계 난연제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 19 내지 27 중량부, 예를 들면 20 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 인계 난연제의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 19 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 유동성, 난연성 등이 저하될 우려가 있고, 37 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 유동성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 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 폴리카보네이트 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 250 내지 290℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 25 내지 50 ㎛/m·℃, 예를 들면 30 내지 50 ㎛/m·℃일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 2.5 내지 6 kgf·cm/cm, 예를 들면 3 내지 5.5 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 260℃, 금형 온도 60℃, 사출압 160 MPa 및 사출속도 100 mm/s의 조건에서 너비 10 mm, 두께 2 mm인 스파이럴(spiral) 형태의 금형에서 사출성형 후 측정한 시편의 스파이럴 플로우(spiral flow) 길이가 600 내지 800 mm, 예를 들면 610 내지 750 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다.
구체예에서, 상기 성형품은 금속 프레임 및 상기 금속 프레임의 최소한 일면에 접하는 플라스틱 부재를 포함하는 전자기기 하우징의 플라스틱 부재일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 전자기기 하우징의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것일 뿐, 그에 제한되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 전자기기 하우징은 금속 프레임(10); 및 상기 금속 프레임(10)의 최소한 일면에 접하는 플라스틱 부재(20)를 하나 이상 포함하며, 상기 플라스틱 부재는 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 금속 프레임(10)과 상기 플라스틱 부재(20)의 형태는 도면에 한정되지 않으며, 다양한 형태를 가질 수 있다. 다만, 상기 금속 프레임(10)과 상기 플라스틱 부재(20)는 최소한 일면이 서로 접한 구조를 갖는다. 상기 접한 구조는 접착 혹은 삽입 등에 의해 구현될 수 있으며, 접하는 방법은 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 금속 프레임(10)으로는 스테인레스 스틸 프레임, 상기 플라스틱 부재 등 통상의 전자기기 하우징에 적용되는 제품이 사용될 수 있으며, 상업적 구입이 용이한 것이다.
구체예에서, 상기 플라스틱 부재(20)는 상기 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 플라스틱 부재(20)는 온수 금형 방식 또는 스팀몰드 방식(RHCM(rapid heat cycle molding) 방식 등)으로 성형된 것일 수 있고, 22 내지 85 인치 박막형 텔레비전, 박막형 모니터 등의 프론트 커버(front cover), 리어 커버(rear cover) 등일 수 있다. 상기 플라스틱 부재(20)는 헤어 라인 패턴, 부식 패턴 등의 외관 사양에도 적용 가능하다.
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) 폴리카보네이트 수지
비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지(중량평균분자량: 25,000 g/mol)를 사용하였다.
(B) 방향족 비닐계 공중합체 수지
스티렌 80 중량% 및 아크릴로니트릴 20 중량%를 중합하여 제조된 SAN 수지(중량평균분자량: 200,000 g/mol)를 사용하였다.
(C) 판상 무기 충진제
탈크(제조사: KOCH, 제품명: KCP04 부피 밀도: 0.4 내지 0.6 g/cm3)를 사용하였다
(D) 침상 무기 충진제
규회석(제조사: FJS, 제품명: WFC5, 부피 밀도: 0.6 g/cm3)을 사용하였다.
(E) 구상 충진제
(E1) 탄산칼슘과 액상의 퍼옥사이드 1 중량%를 이축 압출기(L/D=36/1)에 투입하여 동적 가교(압출 온도: 120℃, 250 rpm)를 통해 탄산칼슘에 퍼옥사이드를 로딩(loading)시켜 제조한 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제를 사용하였다.
(E2) 폴리프로필렌과 액상의 퍼옥사이드 1 중량%를 이축 압출기(L/D=36/1)에 투입하여 동적 가교(압출 온도: 180℃, 250 rpm)를 통해 탄산칼슘에 퍼옥사이드를 로딩(loading)시켜 제조한 퍼옥사이드를 포함하는 폴리프로필렌을 사용하였다.
(F) 인계 난연제
올리고머형 비스페놀-A 디포스페이트(bisphenol-A diphosphate, 제조사: Yoke Chemical, 제품명: YOKE BDP)를 사용하였다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 15
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2 및 3에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 250℃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: 250℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출성형하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 2 및 3에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 치수 안정성 평가: ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며, 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수(단위: ㎛/m·℃)를 측정하였다.
(2) 내충격성 평가: ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm)를 측정하였다.
(3) 유동성 평가: 성형 온도 260℃, 금형 온도 60℃, 사출압 160 MPa 및 사출속도 100 mm/s의 조건에서 너비 10 mm, 두께 2 mm인 스파이럴(spiral) 형태의 금형에서 사출성형 후 측정한 시편의 스파이럴 플로우(spiral flow) 길이(단위: mm)를 측정하였다.
| 실시예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B) (중량부) | 7 | 10 | 12 | 10 | 10 |
| (C) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 15 | 20 |
| (D) (중량부) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| (E1) (중량부) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| (E2) (중량부) | - | - | - | - | - |
| (F) (중량부) | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 |
| 선팽창계수 (㎛/m·℃) | 35 | 40 | 50 | 47 | 30 |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 5.5 | 3.5 | 3 | 5 | 3 |
| 스파이럴 플로우 길이(mm) | 620 | 660 | 710 | 680 | 620 |
| 실시예 | ||||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B) (중량부) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| (C) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 |
| (D) (중량부) | 6 | 8 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| (E1) (중량부) | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.5 | 0.3 | 0.3 |
| (E2) (중량부) | - | - | - | - | - | - |
| (F) (중량부) | 22 | 22 | 22 | 22 | 20 | 25 |
| 선팽창계수 (㎛/m·℃) | 35 | 33 | 40 | 35 | 35 | 40 |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 3.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 3 |
| 스파이럴 플로우 길이(mm) | 660 | 610 | 610 | 750 | 600 | 730 |
| 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B) (중량부) | 4 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| (C) (중량부) | 17 | 17 | 10 | 25 | 17 | 17 | 17 | 17 |
| (D) (중량부) | 7 | 7 | 7 | 7 | 4 | 10 | 7 | 7 |
| (E1) (중량부) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.8 |
| (E2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | - |
| (F) (중량부) | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 |
| 선팽창계수 (㎛/m·℃) | 32 | 50 | 60 | 28 | 55 | 30 | 40 | 32 |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 5 | 1.5 | 4 | 1 | 4 | 1.5 | 1.5 | 1 |
| 스파이럴 플로우 길이(mm) | 500 | 600 | 750 | 550 | 650 | 580 | 640 | 800 |
| 비교예 | |||||||
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B) (중량부) | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 |
| (C) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 23 | 12 | 23 | 12 |
| (D) (중량부) | 7 | 7 | 7 | 5 | 9 | 7 | 7 |
| (E1) (중량부) | - | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.7 |
| (E2) (중량부) | 0.3 | - | - | - | - | - | - |
| (F) (중량부) | 22 | 17 | 30 | 22 | 22 | 22 | 22 |
| 선팽창계수 (㎛/m·℃) | 45 | 30 | 50 | 60 | 45 | 55 | 47 |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 4.5 | 6 | 1 | 3 | 3.5 | 3 | 2 |
| 스파이럴 플로우 길이(mm) | 550 | 450 | 900 | 600 | 550 | 540 | 800 |
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 치수 안정성, 내충격성, 유동성, 이들의 물성 발란스 등이 모두 우수함을 알 수 있다. 또한, 상기 조성물의 체류 사출 시의 게이트(gate) 주위 가스(gas) 터짐을 확인한 결과, 외관 특성이 우수함을 확인하였다.
반면, 방향족 비닐계 공중합체 수지를 소량 적용한 비교예 1의 경우, 유동성(성형성) 등이 저하되었음을 알 수 있고, 방향족 비닐계 공중합체 수지를 과량 적용한 비교예 2의 경우, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있다. 판상 무기 충진제를 소량 적용한 비교예 3의 경우, 치수 안정성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 판상 무기 충진제를 과량 적용한 비교예 4의 경우, 내충격성, 유동성 등이 저하되었음을 알 수 있으며, 침상 무기 충진제를 소량 적용한 비교예 5의 경우, 치수 안정성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 침상 무기 충진제를 과량 적용한 비교예 6의 경우, 내충격성, 유동성, 외관 특성(게이트 주위 가스 발생) 등이 저하되었음을 알 수 있다. 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제를 소량 적용한 비교예 7의 경우, 내충격성, 외관 특성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제를 과량 적용한 비교예 8의 경우, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있으며, 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 대신에, 구상 충진제 (E2)를 적용한 비교예 9의 경우, 유동성 등이 저하되었음을 알 수 있다. 인계 난연제를 소량 적용한 비교예 10의 경우, 유동성 등이 저하되었음을 알 수 있고, 인계 난연제를 과량 적용한 비교예 11의 경우, 내충격성 등이 저하되었음을 알 수 있다.
또한, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제의 함량이 중량비(C:D)가 1 : 0.3 미만(1 : 0.22)일 경우(비교예 12), 치수 안정성 등이 저하됨을 알 수 있고, 1 : 0.5를 초과(1 : 0.75)할 경우(비교예 13), 유동성 등이 저하됨을 알 수 있다. 판상 무기 충진제 및 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 판상 무기 충진제 및 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 함량이 중량비(C:E1)가 1 : 0.01 미만(1 : 0.0087)일 경우(비교예 14), 치수 안정성, 유동성 등이 저하됨을 알 수 있고, 1 : 0.04를 초과(1 : 0.058)할 경우(비교예 15), 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (11)
- 폴리카보네이트 수지 100 중량부;
방향족 비닐계 공중합체 수지 6 내지 13 중량부;
판상 무기 충진제 12 내지 23 중량부;
침상 무기 충진제 5 내지 9 중량부;
퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제 0.2 내지 0.7 중량부; 및
인계 난연제 19 내지 27 중량부;를 포함하며,
상기 판상 무기 충진제 및 상기 침상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.3 내지 1 : 0.5이고,
상기 판상 무기 충진제 및 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제의 중량비는 1 : 0.01 내지 1 : 0.04인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 방향족 비닐계 공중합체 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량이 100,000 내지 250,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 판상 무기 충진제는 탈크, 마이카, 클레이 및 카올린 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 침상 무기 충진제는 규회석, 유리 섬유 및 바살트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 구상 무기 충진제 표면의 일부 또는 전부가 퍼옥사이드 화합물로 코팅된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 퍼옥사이드를 포함하는 구상 무기 충진제는 퍼옥사이드의 함량이 0.1 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 25 내지 50 ㎛/m·℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 2.5 내지 6 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 260℃, 금형 온도 60℃, 사출압 160 MPa 및 사출속도 100 mm/s의 조건에서 너비 10 mm, 두께 2 mm인 스파이럴(spiral) 형태의 금형에서 사출성형 후 측정한 시편의 스파이럴 플로우(spiral flow) 길이가 600 내지 800 mm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
- 제10항에 있어서, 상기 성형품은 금속 프레임 및 상기 금속 프레임의 최소한 일면에 접하는 플라스틱 부재를 포함하는 전자기기 하우징의 플라스틱 부재인 것을 특징으로 하는 성형품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210022360A KR102662428B1 (ko) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210022360A KR102662428B1 (ko) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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