KR20050007385A - 인성이 개선된, 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트조성물 - Google Patents

인성이 개선된, 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트조성물 Download PDF

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KR20050007385A
KR20050007385A KR10-2004-7017760A KR20047017760A KR20050007385A KR 20050007385 A KR20050007385 A KR 20050007385A KR 20047017760 A KR20047017760 A KR 20047017760A KR 20050007385 A KR20050007385 A KR 20050007385A
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은:
a) 43 ㎖/g ~ 52 ㎖/g의 한계 점도수(limiting viscosity number)를 갖는 40 질량% ~ 69.5 질량%의 방향족 폴리카르보네이트;
b) 30 질량% ~ 50 질량%의 사이징된(sized) 유리 섬유; 및
c) 모노알케닐아렌의 2개 이상의 말단 중합체 블록 A 및 콘쥬게이트 디엔의 1개 이상의 중간 중합체 블록 B를 함유하는 0.5 질량% ~ 5 질량%의 1개 이상의 부분 수소화 블록 공중합체를 함유하고,
d) 0 질량% ~ 25 질량%의 다른 첨가제들을 추가로 함유할 수 있는 폴리카르보네이트 조성물(조성물의 모든 성분들의 합은 100 질량%임)에 관한 것이고,
상기 조성물은 개선된 인성, 증가된 파단 연신율 및 개선된 환경적 스트레스 균열 저항성 및 높은 강도 및 강성율을 조합하는 것을 특징으로 하며,
또한 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물의 제조 방법, 이 조성물을 함유하는 성형품 및 상기 성형품을 함유하는 물품에 관한 것이다.

Description

인성이 개선된, 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트 조성물{GLASS FIBRE REINFORCED POLYCARBONATE COMPOSITION MET IMPROVED TOUGHNESS}
본 발명은 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물의 제조 방법, 이 조성물을 함유하는 성형품 및 이 성형품을 포함하는 물품에 관한 것이다.
상기 폴리카르보네이트 조성물은 독일 특허 출원 DE 3926904 A1에 공지되어 있다. 상기 공보에는 30 질량% 내지 93 질량%의 폴리카르보네이트, 5 질량% 내지 50 질량%의 유리 섬유 및 2 질량% 내지 20 질량%의 1개 이상의 엘라스토머를 함유하는 폴리카르보네이트 조성물이 기술되어 있다. 상기 조성물은 1개 이상의 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체와 선택적으로 혼합된, 1개 이상의 부타디엔의 고무질 중합체 상의 1개 이상의 스티렌과 아크릴로니트릴의 그래프트 공중합체, 즉 ABS를 6 질량% 내지 15 질량%를 엘라스토머로서 함유하는 것이 바람직하다.
비교적 다량의 유리섬유, 예를 들어 30 질량% 내지 50 질량%의 유리 섬유를 함유하는 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트 조성물은 높은 강성율(rigidity), 강도 및 치수 안정성을 나타내며, 금속 부품들을 대체할 수 있는 부품들을 제조하는데 적용될 수 있다. 상기 조성물은 종종 양호한 인성(toughness)을 나타내야 하는데, 특히 상기 조성물로부터 수득된 물품은 나사가 구동될 때 일어나는 변형을 균열(crack) 및/또는 잔금(craze) 형성없이 견뎌낼 수 있도록 충분한 파단 연신율(elongation at break)을 나타내야 한다. 폴리카르보네이트가 매우 인성의 물질로 알려져 있지만, 10 질량% 이상의 유리 섬유를 함유하는 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트 조성물은 깨지기 쉬운 특성을 나타내는 경향이 있다. 중합체 조성물의 인성은 대다수의 경우에 다량의 인성-개선 또는 충격-변형 엘라스토머를 첨가함으로써 증가될 수 있다.
DE 3926904 A1에 따른 공지된 폴리카르보네이트 조성물의 단점은 비교적 다량의 유리 섬유, 즉 30 질량% 내지 50 질량%의 유리 섬유를 함유할 때 목적하는 인성을 나타내지 않는다는 점이다. 그러므로, 본 발명의 목적은 상기 단점을 나타내지 않거나 또는 최소한의 정도로 나타내는 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은:
a) 43 ㎖/g ~ 52 ㎖/g의 한계 점도수(limiting viscosity number)를 갖는 40 질량% ~ 69.5 질량%의 방향족 폴리카르보네이트(ISO 1628/4에 따른 디클로로메탄 중 폴리카르보네이트의 용액 상에서 측정함);
b) 30 질량% ~ 50 질량%의 사이징된(sized) 유리 섬유; 및
c) 모노알케닐아렌의 2개 이상의 말단 중합체 블록 A 및 콘쥬게이트 디엔의 1개 이상의 중간 중합체 블록 B를 함유하는 0.5 질량% ~ 5 질량%의 1개 이상의 부분 수소화 블록 공중합체를 함유하고,
d) 0 질량% ~ 25 질량%의 다른 첨가제들을 추가로 함유할 수 있는 폴리카르보네이트 조성물(조성물의 모든 성분들의 합은 100 질량%임)에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물은 인장 시험(tensile test)에서 증가된 파단 연신율에 의해 입증된 바와 같이 높은 인성을 나타낸다. 다른 잇점은 조성물이 또한 양호한 색상과 색상 안정성을 가진다는 점이다. 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물의 또다른 잇점은 이 조성물이 비교적 소량의 엘라스토머를 함유해서 높은 강도 및 강성율을 나타낸다는 점이다. 본 발명의 다른 잇점은 조성물이 비교적 낮은 용융 점도를 나타내서 박막의 물품이 문제없이 제조될 수 있다는 점이다. 또다른 잇점은 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물이 특정 화학물에 의해 야기되는 균열 형성에 대해 개선된 저항성을 나타낸다는 점이다(개선된 ESCR 또는 환경적 응력 균열 저항성).
폴리카르보네이트에 상기 부분 수소화된 블록 공중합체를 첨가함으로써 여러 물성들을 개선시킬 수 있다는 것은 GB 2004284 A, DE 2839356 A1 및 US 4537930에 공지되어 있지만, 이 문헌들은 비강화(unreinforced) 조성물, 또는 5질량% 미만의 유리 섬유들을 함유하는 조성물에 초점이 맞춰져 있다. 상기 문헌들에는 30 질량% ~ 50 질량%의 유리 섬유를 함유하는 조성물(이 조성물들은 비강화 폴리카르보네이트와 상이한 실패 기작을 가지는 것으로 알려져 있음)의 인성을 증가시키는데 상기 조치가 효과적일 것이라고 기술되어 있지 않다. EP 0053825 A1에는, 강화(reinforced) 폴리카르보네이트 조성물의 인성을 개선시키기 위해 사이징되지 않은(unsized) 섬유 강화제가 선택적으로 상기 블록 공중합체의 10 질량% 이하 첨가되어야 한다는 것이 교시되어 있다. 상기 블록 공중합체가 강성율에 유해한 효과를 가져서 사이징된 강화 섬유를 함유하는 조성물에 도포되는 경우에 충격 강도가 약간만 개선된다는 것이 추가로 기술되어 있다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물은 비점도(specified viscosity)를 갖는 특히 40 질량% ~ 69.5 질량%의 방향족 폴리카르보네이트를 함유한다. 적당한 방향족 폴리카르보네이트는 계면 중합 방법(interfacial polymerization process)에 의해 1개 이상의 2가 페놀과 카르보네이트 전구물질로부터 제조된 폴리카르보네이트이다. 사용될 수 있는 적당한 2가 페놀은 2개의 히드록실기를 함유하는 1개 이상의 방향족 고리를 갖는 화합물이며, 상기 각 히드록실기는 방향족 고리의 일부를 형성하는 탄소 원자에 직접 연결된다. 상기 화합물들의 예로는 4,4'-디히드록시비페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀 A), 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 2,4-비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 4,4-비스(4-히드록시페닐)헵탄, 비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-메탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 1,1-비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-(3,5,3',5'-테트라클로로-4,4'-디히드록시디페닐)프로판, 2,2-(3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디히드록시디페닐)프로판, (3,3'-디클로로-4,4'-디히드록시페닐)메탄, 비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-설폰, 비스-4-히드록시페닐설폰, 비스-4-히드록시페닐설파이드가 있다.
카르보네이트 전구물질은 카르보닐 할로게나이드, 할로겐 포르메이트 또는 카르보네이트 에스테르이다. 카르보닐 할로게나이드의 예로는 카르보닐 클로라이드 및 카르보닐 브로마이드가 있다. 적당한 할로겐 포르메이트의 예로는 히드로퀴논과 같은 2가 페놀의 비스-할로겐 포르메이트 또는 에틸렌 글리콜과 같은 글리콜의 비스-할로겐 포르메이트가 있다. 적당한 카르보네이트 에스테르의 예로는 디페닐 카르보네이트, 디(클로로페닐)카르보네이트, 디(브로모페닐)카르보네이트, 디(알킬페닐)카르보네이트, 페닐톨일카르보네이트 등 및 이들의 혼합물들이 있다. 다른 카르보네이트 전구물질들도 사용될 수 있지만, 카르보닐 할로게나이드, 특히 포스겐으로도 알려져 있는 카르보닐 클로라이드를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물에서 방향족 폴리카르보네이트는 촉매, 산 수용체, 및 분자량 조절 화합물을 사용하여 제조될 수 있다.
촉매의 예로는 3차 아민, 가령 트리에틸아민, 트리프로필아민 및 N,N-디메틸아닐린, 4차 암모늄 화합물, 가령 테트라에틸암모늄브로마이드 및 4차 포스포늄 화합물, 가령 메틸트리페닐포스포늄브로마이드가 있다.
유기 산 수용체의 예로는 피리딘, 트리에틸아민, 디메틸아닐린 등이 있다. 무기 산 수용체의 예로는 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트 및 포스페이트가 있다.
분자량 조절 화합물의 예로는 1가 페놀, 가령 페놀, p-알킬페놀 및 파라-브로모페놀 및 2차 아민이 있다.
상기 폴리카르보네이트, 이들의 제조 방법 및 특성들은 예를 들어, Encycl.Polym. Sci. Eng., 11, p.648-718(Wiley, New York, 1988) 및 Kunststoff Handbuch, 3/1, p.117-297(Hanser Verlag, Muenchen, 1992)에 상세히 기술되어 있다.
본 발명에 따른 조성물은 디클로로메탄에서 측정하여 43 ㎖/g ~ 52 ㎖/g의 한계 점도수(LVN)를 갖는 폴리카르보네이트를 함유한다. 낮은 점도의 폴리카르보네이트로 인해 매우 낮은 인성의 조성물이 수득되는 반면, 높은 점도는 유리 섬유의 분산성 및 조성물의 용융 흐름에 부정적인 효과를 미쳤다. 그러므로, 상기 조성물에 사용된 폴리카르보네이트는 바람직하게는 44 ㎖/g ~ 50 ㎖/g, 보다 바람직하게는 45 ㎖/g ~ 48 ㎖/g의 한계 점도수를 가진다.
본 발명에 따른 조성물은 비스페놀 A와 포스겐으로부터 유도된 폴리카르보네이트를 함유하고, 용융 점도를 조절하기 위한 공단량체(comonomer)로서 1개, 2개 또는 2개 이상의 반응기를 갖는 소량의 다른 화합물들을 추가로 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물은 다른 것 중에서 30 질량% ~ 50 질량%의 사이징된 유리 섬유를 함유한다. 적당한 유리 섬유의 직경은 보통 5 마이크론 내지 25 마이크론, 바람직하게는 7 마이크론 내지 15 마이크론이다. 사이징된 유리 섬유는 가공성(processability) 및 폴리카르보네이트에 대한 밀착성을 개선시키기 위한 코팅 또는 사이징된 섬유를 의미하는 것으로 이해된다. 폴리카르보네이트에 사용하기 위해 최적화된 사이징된 상기 유리 섬유들은 시판품으로 입수가능하다. 유리 섬유는 본 발명에 따른 조성물에 몇 밀리미터 길이의 섬유조각 형태(절단된 가닥으로도 알려져 있음)로 첨가될 수 있다. 그러나, 조성물은 연속 섬유("로빙(roving)")의 형태로 압출기에 공급되는 유리 섬유들을 함유할 수도 있다. 폴리카르보네이트 조성물은 바람직하게는 절단된 가닥들을 함유한다. 본 발명에 따른 조성물에서 유리 섬유의 평균 길이는 광범위하게 다양할 수 있지만, 평균 길이는 약 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 것이 바람직하다. 길이가 긴 것의 잇점은 조성물의 강도를 높인다는 점이지만, 섬유가 짧을 수록 조성물의 가공성이 개선된다. 또다른 잇점은 이들로부터 제조된 물품들이 보다 등방성인 특성(isotopic character)을 가진다는 점이다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물은 추가로, 모노알케닐아렌의 2개 이상의 말단 중합체 블록 A 및 콘쥬게이트 디엔의 1개 이상의 중간 중합체 블록 B를 함유하는 1개 이상의 부분 수소화 블록 공중합체를 0.5 질량% ~ 5 질량% 함유한다. 적당한 부분 수소화된 블록 공중합체는 평균 분자량이 5,000~125,000인 모노알케닐아렌의 2개 이상의 말단 중합체 블록 A 및 평균 분자량이 10000~300000 g/몰인 콘쥬게이트 디엔의 1개 이상의 중간 중합체 블록 B를 함유하며, 말단 중합체 블록 A는 블록 공중합체의 8 질량% ~ 55 질량%를 차지하며, 중합체 블록 A의 방향족 이중 결합의 25 % 이하 및 중합체 블록 B의 지방족 이중 결합의 80 % 이상이 수소화를 통해 환원된다. 상기 블록 공중합체 중의 모노알케닐아렌이 스티렌이라면, 이들은 스티렌/에텐-코-부텐/스티렌 블록 공중합체(SEBS라고 약칭함)라고도 한다. 상기 SEBS 블록 공중합체는 극성을 증가시키거나, 또는 다른 중합체들과의 반응성을 이루기 위한 관능기를 추가로 함유할 수 있다. 폴리카르보네이트 조성물은 다른 종류의, 예를 들면 다른 분자량의 블록 공중합체들의 혼합물, 또는 관능기를 가지거나 또는 갖지 않은 블록 공중합체들의 혼합물을 함유할 수도 있다. 본 발명에 따른 조성물에 사용가능한 블록 공중합체들은 특허 문헌 NL 183467 A에 기술되어 있으며, 상표명 크라톤(Kraton)TMG1650, G1651, G1652, G1657, G1726 및 G1855(Kraton Polymers, BE)로 시판된다.
본 발명에 따른 조성물은 35 질량% ~ 45 질량%의 사이징된 유리 섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 높은 유리 섬유 농도에서, 본 발명의 잇점이 가장 분명해지며, 목적하는 강도, 강성율 및 인성의 조합이 수득된다. 본 발명에 따른 특정 실시 형태에서, 조성물은 38 질량% ~ 42 질량% 또는 약 40 질량%의 유리 섬유를 함유한다.
다른 바람직한 실시 형태에서, 본 발명에 따른 조성물은 1 질량% ~ 3 질량%, 보다 바람직하게는 0.75 질량% ~ 4 질량% 또는 1.5 질량% ~ 2.5 질량%의 블록 공중합체를 함유한다. 상기 조성물은 강도 및 강성율을 보유하면서 양호한 인성, 양호한 유동성 및 개선된 ESCR을 나타낸다. 본 발명에 따른 조성물은 약 2 질량%의 블록 공중합체를 함유하는 것이 가장 바람직한데, 그 이유는 조성물이 최적의 물성 조합을 나타내기 때문이다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물은 0 질량% 내지 25 질량%의 1개 이상의 다른 첨가제들을 추가로 함유한다. 이들은 열 분해 또는 열산화 분해에 대한 안정화제, 가수분해에 대한 안정화제, 광분해, 특히 UV 광분해, 및/또는 광산화 분해에 대한 안정화제와 같은 종래의 첨가제들, 이형제 및 윤활제와 같은 처리 조제(processing aids), 안료 및 염료와 같은 착색제, 규회석 또는 규산알루미늄과 같은 무기물을 포함하는 충전제 또는 방염제를 포함한다. 상기 첨가제 및 이들의 통상적인 양의 적당한 예는 상기 Kunststoff Handbuch, 3/1에 기술되어 있다.
비스페놀-A 폴리카르보네이트와 같은 폴리카르보네이트 자체가 매우 양호한 방염성 거동을 가지지만, 폴리카르보네이트 조성물은 1개 이상의 방염성 화합물들을 첨가함으로써 방염성이 되게 하는 것이 바람직하다. 방염성 화합물들의 적당한 예로는 특정 알칼리 또는 알칼리토류 설포네이트, 설폰아미드염, 퍼플루오로보레이트, 할로겐화 화합물, 특히 브롬화 방향족 화합물 및 인-함유 유기 화합물, 특히 포스페이트 에스테르, 가령 트리페닐 포스페이트가 있다. 적당한 인-함유 화합물들은 예를 들어, DE 19828535 A1(성분 E), EP 0640655 A2(성분 D) 및 EP 0363608 A1(성분 C)에 기술되어 있다. 방염성 화합물로서 1개 이상의 올리고머 포스페이트 에스테르, 가령 레조르시놀 디페닐포스페이트(RDP), 비스페놀-A 디페닐포스페이트(BDP) 또는 이들의 혼합물들이 사용된다. 상기 조성물은 기계적 특성, 방염성 및 가공 특성들의 우수한 조합예를 나타낸다. 또한, 조성물은 연소 시험(fire test)에서 드리핑 특성(dripping property)을 개선시키기 위해 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 플루오로중합체를 종종 함유한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
공보 DE 3926904 A1에는 30 질량% 내지 93 질량%의 폴리카르보네이트, 5 질량% 내지 50 질량%의 유리 섬유 및 2 질량% 내지 20 질량%의 1개 이상의 엘라스토머를 함유하는 폴리카르보네이트 조성물을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 조성물 중의 엘라스토머로서 6 질량% 내지 15 질량%의 ABS를 첨가하는 것이 바람직하다. DE 3926904 A1에는 첫번째로 1개 이상의 폴리카르보네이트 및 유리 섬유를 용융 혼합하고, 그 후 엘라스토머를 연속 첨가하는 방법에 의해 상기 조성물을 제조하는 것이 교시되어 있다. 상기 방법의 목적은 용융 혼합 중에 온도 증가를 감소시키고, 엘라스토머의 분해를 감소시켜서 인성이 개선되고 유리 섬유가 강화된 폴리카르보네이트 조성물을 제조하는 것이다.
DE 3926904 A1에 따른 공지된 방법의 단점은 폴리카르보네이트와 비교적 다량, 예를 들면 30 질량% 내지 50 질량%의 유리 섬유의 용융 혼합중의 온도 증가가 여전해서 목적하는 인성을 갖는 조성물이 수득되지 않는다는 점이다. 상기 방법의 다른 단점은 성분들의 특정 단계적 첨가 및 혼합이 실제로 실시하기 어려운 데다가 비교적 다량의 유리 섬유의 경우에 유리 섬유가 보다 많이 파단되어 그 결과로서 조성물의 강도가 감소된다는 점이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 단점을 가지지 않거나, 또는 최소의 정도로만 갖는 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 제 1 항에 정의된 성분들을 용융 혼합하는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 강성율, 강도 및 인성의 목적하는 조합예를 나타내는 폴리카르보네이트 조성물이 수득된다(성분들의 첨가 순서는 중요하지 않으며, 용융 처리 중에 약간의 온도 증가가 일어남). 결과적으로, 조성물은 또한 개선된 색상 및 색상 안정성을 가진다. 추가의 잇점은 이축 압출기와 같은 혼합 압출기에 의해 1개 이상의 폴리카르보네이트 및 블록 공중합체를 함유하는 용융 혼합물에 절단된 유리 섬유들이 첨가될 수 있다는 점이다. 이는 유리 섬유들이 잘 분산되고, 심각한 파단을 일으키지 않는 반면, 용융 온도가 너무 높게 올라가지 않는다는 잇점을 나타낸다.
본 발명에 따른 방법은 성분들의 용융 혼합에 의해 중합체 조성물을 제조하기 위한 종래의 혼합 장치들을 사용하여 실시될 수 있다. 적당한 혼합 장치들은 단축 압출기 또는 이축 압출기, 바람직하게는 용융물로의 공급 시스템을 갖는, 특히 유리 섬유 공급용 이축 압출기이다. 일반적으로, 성분들은 압출기에 건조 형태로 공급되고, 선택적으로 예비-혼합되며, 그후 용융 혼합되며, 그 위에 상기 수득된 혼합물이 스트랜드로 압출되어 과립들로 절단된다. 높은 점도 및 높은 전단력으로 인해 용융 온도가 300 ℃ 이상으로 높아질 수 있다. 그러나, 혼합 중에 용융 온도가 350 ℃ 이상, 특히 340 ℃ 이상으로 증가하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 조성물을 함유하는 성형품에 관한 것이다. 본 발명은 특히 본 발명에 따른 조성물을 사출성형하여 제조된 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품의 잇점은 양호한 기계적 특성들, 특히 높은 강도 및 강성율, 및 양호한 인성, 특히 유기 용매와 같은 특정 화학물에 의해 야기되는 균열 형성에 대한 개선된 저항성(예를 들면, 양호한 환경적 스트레스 균열 저항성 또는 ESCR)이다. 상기 성형품은 금속 성형품을 대체할 수 있으며, 특히 낮은중량과 높은 디자인 자율성이 유리하다. 이는 특히, 휴대 전화(GSM), 개인 디지털 보조장치(PDA) 등과 같이 작지만 복잡한 장치의 구성 소자인 성형품에 유리하다. 인성을 개선시킴으로써 성형품들 사이의 비틀린 조인트(screwed joint) 또는 '스냅 핏(snap fit)' 조인트가 높게 로딩된다.
따라서 본 발명은 본 발명에 따른 조성물로 제조된 성형품을 함유하는 물품에 관한 것이다.
본 발명은 이제 이하의 실시예들 및 비교 실험예들을 참고로 설명될 것이다.
재료들
●폴리카르보네이트: 약 48 ㎖/g, 45 ㎖/g 및 41 ㎖/g의 한계 점도수를 갖는 비스페놀 A 폴리카르보네이트(각각 폴리카르보네이트 A, 폴리카르보네이트 B 및 폴리카르보네이트 C라고 함)를 사용함;
●유리 섬유: 직경이 14 마이크론이고, 절단된 길이가 4 ㎜이고, 폴리카르보네이트에 적당하게 사이징(sizing)된 표준 유리 섬유;
●블록 공중합체: SEBS, 타입 크라톤(Kraton)TMG1650(Kraton Polymers, BE);
●ABS: 론팔린(Ronfalin)(상표명) FZ311과 론팔린(상표명) FZ330의 10/6.5 비율의 혼합물(DSM, NL).
물성들의 측정
●LVN: ISO 1628/4에 따라 디클로로메탄 중 폴리카르보네이트의 용액 상에서 한계 점도수를 측정함;
●MFI: ISO 1133에 따라 300 ℃ 및 1.2 ㎏의 하중에서 용융 흐름 지수를 측정함;
●인장 강도 및 파단 연신율은 캠퍼스 가이드라인(Campus guideline)으로 사출 성형된 표준 시험 바아를 사용하여 ISO 527-1에 따라 측정함;
●충격 강도: 표준 시험 바아의 충격 강도는 아이조드 역 노치 방법(Izod reversed notched method, ISO 180-4AR)에 따라 측정함;
●ESCR: 환경적 스트레스 균열 저항성은 1/3 톨루엔/프로판올 혼합물에 30분 노출시키고, 지그(jig)를 사용하여 특정 예비-스트레인을 적용한 후, 시험 바아의 파단 연신율을 측정함으로써 결정함(ASTM 638/M3);
●나사 시험(screw test): 변형 및 화학물의 존재로부터 균열 및/또는 잔금 형성에 대한 저항성은 외부 직경과 내부 직경이 각각 4.1 ㎜ 및 2.0 ㎜인 중공의 원통형 돌출부를 갖는, 상기 조성물로 제조된 사출성형 물품 상에서 측정하였다. 토크 나사 드라이버(torque screw driver)를 사용하여 0.4 Nm의 힘으로 중공 실린더에 외부 직경이 2.35 ㎜인 원통형 나사를 끼웠다. 그 후에, 나사를 갖춘 물품을 30초간 1/3 톨루엔/프로판올 혼합물 중에 함침시켰다. 균열이 형성되었다면, 육안으로 관찰하였다.
실시예 1 및 비교 실험예 A-C
표 1에 개시된 성분들과, 0.05 질량%의 포스파이트 화합물(이르가포스(Irgafos) 168) 및 0.2 질량%의 장해가 있는(hindered) 페놀 화합물(이르가녹스(Irganox) 1076)로 구성된 안정화제 배합물, 0.4 질량%의 이형제(록시올(Loxiol) EP861), 및 약 1.5 질량%의 TiO2를 필수 구성 성분으로 포함하는 착색제 혼합물을 속도 350 rpm 및 온도 260 ℃ ~ 280 ℃로 설정한 W&P ZSK40 이축 압출기에서 혼합하고, 개구부(throat)에 폴리카르보네이트, 엘라스토머 및 첨가제를 공급하고, 측부 공급기를 사용하여 용융물에 유리 섬유를 첨가하였다. SEBS를 함유하는 조성물의 경우에, 낮은 용융 온도가 관찰되었으며, 압출기 처리량 및 토크는 각각 높고, 낮다(특히 실시예 1 대 비교 실험예 A).
상기 수득된 암회색 과립들을 280 ℃ ~ 290 ℃의 온도 설정에서 시험 바아로 사출 성형하였다.
실시예 1은 엘라스토머 없는 조성물보다 분명하게 양호한 인성, 높은 파단 연신율 및 높은 충격 강도를 나타낸 반면, ABS가 존재하면 인장 강도가 낮아지지만 인성은 개선되지 않는다. 그리고, ABS를 함유하는 사출 성형품은 다소 낮은 강성율(인장 모듈러스)를 나타낸다.
실시예 2 및 비교 실험예 D-F
압출기 속도가 더 높은 것 외에는 실시예 1 및 비교 실험예 A-C의 방법과 유사하게 표 2의 조성물들을 제조하였다. 상기 조성물들은 또한 상기 첨가제들을 함유하였다. 그 결과, 비교 실험예 A에서 관찰된 용융 온도는 350 ℃로 높아진 반면, 2 질량%의 SEBS만 첨가하면 온도 감소가 커졌으며, ABS가 존재할 때도 커졌다.
실시예 2에 따른 사출 성형품은 조성물 D-F보다 높은 인성을 나타냈으며, 인장 강도는 E 및 F보다 높았다. ESCR 시험은 높은 인성 및 유기 용매에 대한 저항성을 나타냈다.
나사 시험에서, 나사 구동에 의한 변형 및 용매 혼합물에 대한 노출 후 실시예 2만 손상을 나타내지 않았다.
실시예 3-4 및 비교 실험예 G
실시예 1과 유사하게 표 3의 조성물을 제조하였다. 실시예 3은 유리 섬유 함량을 약간 증가시킴으로써 인성이 개선됨을 보여주었다. 폴리카르보네이트의 점도가 다소 감소되면, 보다 나은 물성들의 균형이 관찰되었다(실시예 4). 폴리카르보네이트의 점도를 추가로 낮추면 물성들이 저하되었다. 다량의 유리 섬유를 함유하는 본 엘라스토머-변형된 조성물에 대해 최적 범위의 폴리카르보네이트 점도가 있다.

Claims (11)

  1. 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물로서,
    a) 43 ㎖/g ~ 52 ㎖/g의 한계 점도수(limiting viscosity number)를 갖는 40 질량% ~ 69.5 질량%의 방향족 폴리카르보네이트(ISO 1628/4에 따른 디클로로메탄 중 폴리카르보네이트의 용액 상에서 측정함);
    b) 30 질량% ~ 50 질량%의 사이징된(sized) 유리 섬유; 및
    c) 모노알케닐아렌의 2개 이상의 말단 중합체 블록 A 및 콘쥬게이트 디엔의 1개 이상의 중간 중합체 블록 B를 함유하는 0.5 질량% ~ 5 질량%의 1개 이상의 부분 수소화 블록 공중합체를 함유하고,
    d) 0 질량% ~ 25 질량%의 다른 첨가제들을 추가로 함유할 수 있는 폴리카르보네이트 조성물(조성물의 모든 성분들의 합은 100 질량%임).
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리카르보네이트는 비스페놀 A 및 포스겐으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 폴리카르보네이트 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리 섬유의 평균 길이는 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 것을 특징으로 하는 폴리카르보네이트 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    블록 공중합체는 스티렌/에텐-코-부텐/스티렌 블록 공중합체(SEBS)인 것을 특징으로 하는 폴리카르보네이트 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    35 질량% ~ 45 질량%의 유리 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리카르보네이트 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1 질량% ~ 3 질량%의 블록 공중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리카르보네이트 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른, 유리 섬유가 강화되고 엘라스토머가 변형된 폴리카르보네이트 조성물의 제조 방법으로서,
    각종 성분들을 용융 혼합시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    1개 이상의 폴리카르보네이트와 블록 공중합체를 함유하는 용융 혼합물에 절단된 유리 섬유들을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 조성물을 함유하는 성형품.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 조성물의 사출 성형에 의해 제조된 성형품.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 따른 성형품을 필수 구성 성분으로 함유하는 물품.
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