KR20030097413A

KR20030097413A - 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지조성물

Info

Publication number: KR20030097413A
Application number: KR1020020034771A
Authority: KR
Inventors: 임채익; 양삼주
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-12-31

Abstract

본 발명에 따른 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물은 (A)열가소성 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 및 (B)폴리우레탄 수지 5 내지 30 중량부로 이루어진다.

Description

박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물{Composition of Polycarbonate Resin with high thin-wall crack resistance and transparency}

발명의 분야

본 발명은 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 폴리카보네이트 수지에 굴절률이 폴리카보네이트 수지와 유사한 폴리우레탄 수지를 충격보강재로 도입함으로서 폴리카보네이트 수지의 우수한 특성중의 하나인 투명성을 유지하면서 우수한 박막충격강도를 가지는 폴리카보네이트계 수지 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

폴리카보네이트 수지는 뛰어난 내충격성, 자기소화성, 치수안정성, 그리고 높은 내열도 등으로 인하여 광범위하게 사용되어지는 엔지니어링 플라스틱이다. 그러나 폴리카보네이트 수지는 일반적인 열가소성 수지에 비해 유동성이 매우 낮아서, 휴대용 전자기기와 같이 정밀성이 요구되는 부품에 적용하는 데에는 많은 제약이 있었다. 더욱이, 폴리카보네이트 수지는 낮은 유동성으로 인하여 성형시 높은 가공온도가 요구됨에 따라, 수지의 과열에 따른 열분해로 물성 저하 현상이 발생하며, 사출성형시 높은 사출압력과 속도를 적용함으로서 성형물의 일부 부위에 매우 많은 잔류 응력을 남기는 특성을 가진다. 이때의 과도한 잔류 응력으로 인하여 폴리카보네이트 수지로 제조된 성형물은 내충격성이 크게 저하되거나 변형이 발생하는 등의 문제점 있다. 따라서 유동성이 우수한 폴리카보네이트 수지를 제조하는 기술에 관한 많은 연구들이 진행되었다.

폴리카보네이트 수지의 유동성을 개선할 수 있는 대표적인 방법은 낮은 분자량의 폴리카보네이트 수지를 사용하거나, 저분자량의 활제를 도입하는 것이다. 이 경우 유동성은 향상되나 충격강도가 감소하는 단점이 있으므로 충격보강재를 동시에 도입하는 것이 일반적인 방법이다. 근래에 플라스틱 사출물의 박막화가 더욱 가속화되면서 폴리카보네이트 수지의 더 높은 유동성과 박막충격강도를 요구하는 추세이다.

따라서 현재 박막성형물의 사출에 사용되는 폴리카보네이트 수지는 거의 모든 제품이 충격보강재가 도입되어 있는 실정이다. 기존에 사용되는 충격보강재들의 큰 약점중의 하나는 폴리카보네이트 수지에 비해 굴절률이 낮다는 것이다. 따라서 소량의 첨가에 의해서도 투명도가 급격히 감소하는 현상을 나타낸다. 이에 투명성과 박막충격강도가 동시에 요구되는 정밀 사출물 제조에 적합한 수지가 없는 상태이다.

이에 본 발명자는 종래의 단점을 극복하고자 연구한 결과, 폴리카보네이트 수지와 유사한 굴절률을 갖는 고무성분인 폴리우레탄을 충격보강재로 도입하여 폴리카보네이트 수지의 투명성이 크게 저해되지 않은 상태에서 박막충격강도를 획기적으로 향상시킬 수 있다는 점을 발견하였고, 이 결과를 바탕으로 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명의 상세한 설명에 의하여 달성될 수 있다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명에 따른 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트계 수지 조성물은 (A)열가소성 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 및 (B)폴리우레탄 수지 5 내지 30 중량부로 이루어지며, 이들 각 성분에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.

(A) 폴리카보네이트 수지

본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지의 제조 방법과 열가소성 수지 조성물에의 이용은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이미 잘 알려져 있다.

바람직한 폴리카보네이트 수지는 분자량 조절제와 촉매의 존재 하에서 디히드릭페놀과 포스겐을 반응시켜 제조하거나 디히드릭페놀과 디페닐카보네이트와 같은 카보네이트 전구체의 에스테르 상호교환반응을 이용하여 제조할 수 있으며, 상기 폴리카보테이트 수지는 선형 폴리카보네이트, 가지 달린(bracnched) 폴리카보네이트, 그리고 폴리에스테르카보네이트 공중합체 등을 포함한다.

바람직한 디히드릭페놀은 비스페놀이며, 가장 바람직한 비스페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀 A)이다. 비스페놀 A는 부분적 또는 전체적으로 다른 디히드릭페놀로 대체될 수 있다. 비스페놀 A 이외의 디히드릭페놀에는 히드로퀴논, 4,4'-디히드록시디페닐, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설파이드, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 그리고 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판 같은 할로겐화 비스페놀 등이 포함된다.

폴리카보네이트 수지는 단일중합체이거나 두 종류 이상의 디히드릭페놀을 사용한 공중합체, 또는 그러한 수지들의 혼합물일 수 있다. 바람직한 선형 폴리카보네이트 수지는 비스페놀 A계 폴리카보네이트 수지이다. 바람직한 가지 달린 폴리카보네이트는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디히드록시페놀과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조할 수 있다. 바람직한 폴리에스테르카보네이트 공중합체는 이관능성 카르복실산을 디히드릭 페놀과 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조할 수 있다.

(B) 충격보강재

본 발명에 바람직한 충격보강재는 분자량이 50,000∼500,000 g/mol인 폴리우레탄 수지로는 폴리에스터형 폴리우레탄 수지, 폴리에테르형 폴리우레탄 수지, 폴리카프로락탐형 폴리우레탄 수지 등이 있다.

폴리우렌탄 수지는 구조적인 특성에 따라 미세 상분리현상이 발현되는데, 상기 폴리우레탄 수지는 물리적 가교역할을 하는 하드 세그먼트(hard segment)와 고무탄성을 가지는 소프트 세그먼트(soft segment)로 구성된다. 하드 세그먼트의 함량에 따라 다양한 물성을 발현하는 폴리우레탄 수지는 Shore A 75 내지 Shore D 55의 경도를 가지는 폴리우레탄 수지가 본 발명에 바람직한 충격보강재로 사용된다. 경도가 높을수록 투명도가 증가하는 반면, 박막충격보강 효과는 낮아지며, 반대로 경도가 낮은 폴리우레탄을 사용할수록 투명도가 낮아지며, 박막충격보강 효과는 증가한다. Shore D 55 이상의 경도를 가지는 폴리우레탄 수지를 사용하는 경우에는 박막충격보강 효과가 없으며, Shore A 75 이하의 경도를 가지는 폴리우레탄 수지를 사용하는 경우에는 투명도의 저하가 심각해진다.

충격보강 효과에 있어서, 폴리우레탄형에 따른 효과의 차이는 거의 없으며,폴리에스터형 폴리우레탄 수지, 폴리에테르형 폴리우레탄 수지, 폴리카프로락탐형 폴리우레탄 수지 모두 우수한 충격보강 효과를 나타낸다. 그러나, 폴리에스터형 폴리우레탄 수지를 사용할 때에는 폴리카보네이트와의 에스터 교환반응 억제제를 적당히 사용해야 한다.

본 발명의 충격보강재로 사용될 수 있는 폴리우레탄 수지의 구체적인 예로는, SK Chemicals의 폴리카프로락탐형 L185A, L195A가 있으며, 폴리에테르형으로 R180A, R185A, R190A, R195A, R155D가 있고, 폴리에스터형으로 S175A, S180A, S185A, S190A, S195A, S198A, S155D, S385A, S392A, S395A, S398A가 있다.

본 발명에서 충격보강재인 폴리우레탄은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대해서 5 내지 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 5 중량부 미만을 사용하는 경우에는 충격보강의 효과가 없으며, 30 중량부 이상을 사용하는 경우에는 인장강도, 굴곡강도, 그리고 굴곡탄성률 등의 기계적 강도가 크게 저하된다.

본 발명에 따른 폴리카보네이트계 수지 조성물에는 용도에 따라 기타 첨가제를 넣어 사용할 수 있으며, 구체적으로 유리섬유, 탄소섬유, 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나 등의 무기충진재를 첨가함으로써 기계적인 강도 및 열변형온도 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 폴리카보네이트게 수지 조성물은 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 난연제, 활제, 염료, 안료 등을 첨가하여 제조할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

하기의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 (A) 폴리카보네이트 수지와 (B) 충격보강재의 사양은 다음과 같다.

(A) 폴리카보네이트 수지

중량평균분자량이 20,000∼40,000 g/mol의 비스페놀 A형 선형 폴리카보네이트를 사용하였다.

(B) 충격보강재

SK Chemicals의 폴리에스터형 폴리우레탄 S155D로서, Shore D 경도가 55인 것을 사용하였다.

실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분의 조성은 표 1과 같다. 표 1의 조성과 같이 각 성분을 혼합하여 Φ=45 mm인 이축압출기를 사용하여 펠렛으로 제조하였다. 제조된 펠렛은 110℃에서 4 시간 건조 후 10 oz 사출기에서 성형온도 230∼300℃, 금형온도 60∼90℃ 조건으로 사출하여 2 mm 두께의 박막충격강도 시험용 시편을 제조하였다. 시편은 인위적으로 과도한 잔류응력이 남은 상태로 제조하며, 이를 낙구시험을 통해 균열발생정도를 측정하여 박막충격강도를 측정하였다. 이를 통해 박막충격강도 지표를 측정하게 되는데, 박막충격강도 지표가 나타내는 수치는 시험한 100개의 시편중 균열이 발생하지 않는 시편의 수를 의미하여 100에 가까울수록 박막충격강도가 우수함을 의미한다.

	실시예	비교실시예
조성	폴리카보네이트	100	100
조성	폴리우레탄	10	0
물성	유동성(g/10min, 250 ℃, 10kg)	20	15
	광투과율(%)	80	98
	굴곡강도(kgf/cm²)	850	900
	인장강도(kgf/cm²)	600	630
	Izod 충격강도(kgf·cm/cm)	80	70
	박막충격강도 지표	90	5

상기 표 1의 결과로부터, 비교실시예에 나타난 충격보강재를 첨가하지 않은 폴리카보네이트는 광투과율이 우수하여 투명도가 뛰어나고 Izod 충격강도 또한 우수하나 박막충격시험시에 95% 이상의 시편에서 균열이 발생하는 낮은 박막충격강도를 나타낸다. 이에 비해 폴리우레탄을 충격보강재로 도입한 실시예는 광투과율이 80%로 투명도가 다소 낮아지나 박막충격강도가 90으로 10% 정도의 시편만이 균열이 발생하여 충격보강재를 도입하지 않은 투명 폴리카보네이트에 비해 월등히 높은 박막충격강도를 나타내었다.

본 발명은 폴리카보네이트에 굴절률이 폴리카보네이트와 유사한 폴리우레탄을 충격보강재로 도입함으로서 박막충격강도가 우수한 반투명 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 효과를 가지며, 따라서, 투명성과 내충격성이 동시에 요구되는 휴대용 이동통신 기기, 정밀 전기전자 부품, 그리고 자동차 정밀부품 등의 다양한 박막제품의 제조에 이용될 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.

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

(A)열가소성 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 및

(B)폴리우레탄 수지 5 내지 30 중량부;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 50,000∼500,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스터형 폴리우레탄 수지, 폴리에테르형 폴리우레탄 수지, 폴리카프로락탐형 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
제2항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지는 경도가 Shore A 75 내지 Shore D 55 범위 내인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수지 조성물이 유리섬유, 탄소섬유, 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나 등의 무기충진재 또는 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 난연제, 활제, 염료, 안료 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가물을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트계 수지 조성물.