KR20130067154A - 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 성형품 - Google Patents

폴리카보네이트 광확산 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 성형품 Download PDF

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KR20130067154A
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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 수지, 광확산제 및 비할로겐계 난연제를 포함하되, 광확산제로서 실리콘계 비드상 광확산제 및 아크릴계 비드상 광확산제를 포함하고, 난연제로서 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물 및 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물을 포함하여, 우수한 기계적 물성, 높은 헤이즈 특성 및 전광선 투과율 뿐만 아니라 연소시 할로게선 배출가스가 없는 친환경적 특성과 우수한 난연성을 나타낼 수 있는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품에 관한 것이다.

Description

폴리카보네이트 광확산 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 성형품 {POLYCABONATE LIGHT DIFFUSION RESIN COMPOSITION AND POLYCABONATE RESIN MOLDED ARTICLES COMPRISING THE SAME}
본 발명은 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물 및 이를 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는 상업적으로 널리 사용되는 투명 플라스틱 중의 하나로, 사출성형이나 압출성형에 의해 유리 대체 플라스틱, 용기, 자동차 램프 커버 등의 용도로 많이 사용되고 있다. 이러한 광학적 용도 중, 실내외 조명등, 자동차 내외장등, 건축실내등의 기본재료로 적용시 요구되는 물성은 높은 헤이즈와 전광선 투과율이다.
헤이즈가 낮을 경우 제품 내부의 구조물이 보이게 되며, 사용자로 하여금 눈부심을 유발 할 수 있기에 조명용 커버로 사용시에 중요한 물성이라 할 수 있겠다.
또한 전광선 투과율이 낮은 광확산 수지 커버를 적용할 경우 조명의 효율이 낮아져 어두워지고 이를 해결하기 위하여 광원의 수를 늘리거나 고휘도의 광을 사용해야 하는 제한이 있기에 전광선 투과율은 중요한 물성이라 하겠다.
또한, 조명의 사용특성상 사용상의 결함으로 인한 발화 또는 인화에 대한 안정성을 확보하기 위하여 종래의 기술은 할로겐성(브롬화, 염소화) 난연제를 사용하여 난연성을 확보하였지만, 발화시 할로겐성 배출가스로 인하여 인체에 치명적인 유해성을 나타내는 문제점이 있다.
따라서, 폴리카보네이트 수지가 가지고 있는 본연의 높은 충격강도를 저하시키지 않으면서 높은 전광선 투과율과 높은 헤이즈 뿐만 아니라, 우수한 난연성 및 친환경적인 특성을 나타낼 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명은 높은 전광선 투과율과 헤이즈 및 우수한 충격강도를 나타내면서도 우수한 난연성과 친환경적인 특성을 나타내는 폴리카보네이트 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 높은 전광선 투과율과 헤이즈 및 우수한 충격강도를 나타내면서도 우수한 난연성과 친환경적인 특성을 나타내는 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 폴리카보네이트 수지 100중량부; 상기 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 실리콘계 비드상 광확산제 0.01 내지 3중량부; 아크릴계 비드상 광확산제 0.05 내지 5중량부; 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물 0.01 내지 1.0중량부; 및 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물 0.1 내지 5중량부를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물을 제공한다
상기 구현예에 의한 실리콘계 비드상 광확산제는 폴리메틸실세스퀴옥산 또는 실리콘 수지로 제조된 비드상 광확산제인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 아크릴계 비드상 광확산제는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 메틸메타클릴레이트-스티렌 공중합물로 제조된 비드상 광확산제인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 실리콘계 비드상 광확산제는 평균 입경 0.1 ~ 10 ㎛ 인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 아크릴계 비드상 광확산제는 평균 입경 1 ~ 50 ㎛ 인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물은 형광증백제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 형광증백제는 벤조트리아졸-페닐코마린계(benzotriazole-phenylcoumarins), 비스-벤즈옥사졸계(bis-benzoxazoles), 트리아진-페닐코마린계(triazine-phenylcoumarins), 비스-(스티릴)비페닐계(bis-(styryl)biphenyls), 및 나프토트리아졸-페닐코마린계(naphtotriazole-phenylcoumarins) 화합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명은 또한, 바람직한 제2 구현예로서, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은 우수한 충격 강도를 유지하면서 높은 헤이즈와 전광선 투과율을 가지므로, 사출성형 또는 압출성형에 의해 다양한 성형품으로 용이하게 성형될 수 있고, 이러한 성형품들은 점광원 발생이 최소화되고 충격 강도가 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 비할로겐성 난연제의 사용으로 인하여 우수한 난연성과 연소시 할로겐성 배출 가스가 없는 친환경 비할로겐성 난연 조명등, 자동차 내외장등 및 건축내장등의 커버로 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지 100중량부; 상기 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 실리콘계 비드상 광확산제 0.01 내지 3중량부; 아크릴계 비드상 광확산제 0.05 내지 5중량부; 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물 0.01 내지 1.0중량부; 및 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물 0.1 내지 5중량부를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물에 관한 것이다. 여기서, 상기 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있고, 상기 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
화학식 1
Figure pat00001

화학식 2
Figure pat00002
.
즉, 본 발명은 폴리카보네이트 수지, 광확산제 및 비할로겐성 난연제를 포함하되, 특히, 광확산제로서 실리콘계 비드상 광확산제 및 아크릴계 비드상 광확산제를 포함하고, 비할로겐성 난연제로서 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 및 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트를 포함하는 난연성 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용된 실리콘계 비드상 광확산제는 헤이즈 향상에 효과적이며 그 함량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 3중량부, 바람직하게는 0.05 ~ 2 중량부일 수 있다. 상기 실리콘계 비드상 광확산제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 헤이즈가 낮아 점광원이 발생될 수 있고, 3 중량부 초과이면 전광선 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 실리콘계 비드상 광확산제는 폴리메틸실세스퀴옥산 또는 실리콘 수지 로 제조된 비드상 광확산제일 수 있다.
또한, 상기 실리콘계 비드상 광확산제는 그 평균 입경이 0.1 ~ 10㎛, 바람직하게는 1 ~ 5㎛일 수 있으며, 평균 입경이 0.1㎛ 미만이면 높은 헤이즈를 나타낼 수 없고, 10㎛ 초과이면 충격강도 등의 기계적 물성이 저하된다.
본 발명에서 사용된 아크릴계 비드상 광확산제는 점광원 발생 방지에 효과적이며 그 함량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 0.05 ~ 5중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 3 일 수 있다. 상기 아크릴계 비드상 광확산제의 함량이 0.05 중량부 미만이면 헤이즈가 낮아 점광원이 발생될 수 있고, 3 중량부 초과이면 전광선 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 아크릴계 비드상 광확산제는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합물로 제조된 비드상 광확산제일 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 비드상 광확산제는 그 평균 입경이 1~50㎛, 바람직하게는 3~30㎛일 수 있으며, 평균 입경이 1㎛ 미만이면 낮은 내열성으로 인해 사출성형 또는 압출성형 시 분해되어 매트릭스 내에 발포가 생겨 외관상 품질이 저하되며, 50㎛ 초과이면 표면이 거칠어지고 압출 시 다이(Die)부에서의 스크래치로 인한 표면 불균일이 발생된다.
본 발명에서 비할로겐성 난연제로 사용된 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트의 함량은 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.01~1.0중량부, 바람직하게는 0.05~3중량부일 수 있으며, 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트의 함량이 0.01 중량부 미만이면 난연 효과가 적으며, 1.0 중량부를 초과하면 전광선 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 비할로겐성 난연제로 사용된 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트의 함량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 0.1 ~ 5.0 중량부, 바람직하게는 0.2 ~ 2.0 중량부일 수 있으며, 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트의 함량이 0.1 중량부 미만이면 난연 효과가 적고, 5.0 중량부를 초과하면 전광성 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 및 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트는 전술한 바와 같은 함량으로 동시에 사용될 수 있으며, 어느 하나만을 사용하면 동시에 사용할 때보다 난연성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은 백색도 향상을 위해 형광증백제를 더 포함할 수 있다.
상기 형광증백제는 벤조트리아졸-페닐코마린계(benzotriazole-phenylcoumarins), 비스-벤즈옥사졸계(bis-benzoxazoles), 트리아진-페닐코마린계(triazine-phenylcoumarins), 비스-(스티릴)비페닐계(bis-(styryl)biphenyls), 및 나프토트리아졸-페닐코마린계(naphtotriazole-phenylcoumarins) 화합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 것으로서, 그 함량은 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.005 ~ 2 중량부일 수 있으며, 0.005 중량부 미만이면 백색도를 향상시키는 효과를 기대하기 어려우며, 2 중량부 초과이면 전광선 투과율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품에 관한 것이다.
상기 폴리카보네이트 수지 성형품은 높은 점광선이 보이지 않아 눈부심이 방지되므로 감성 품질이 우수하면서도 광효율이 우수한 특성을 나타낸다.
또한, 비할로겐성 난연제의 사용으로 인하여 우수한 난연성과 함께 연소시 할로겐성 배출 가스가 없는 친환경 비할로겐성 난연 조명등, 자동차 내외장등 및 건축실내등에 적용함에 있어 용이하게 커버를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~3 및 비교예 1~4
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로, 평균 입경 2㎛인 폴리메틸실세스퀴옥산 (Polymethylsilsesquioxane) 비드상 광확산제(㈜코오롱, 상품명: Diasphere KS-200), 평균 입경 5㎛인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 비드상 광확산제((주)코오롱, 상품명: Diasphere MH-5FD), 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트(Fluorine, 상품명: KFBS), 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트(ARICHEM, 상품명: KSS-FRTM) 및 형광증백제(Clariant, Hostalux KSp)를 각각 정량공급 장치를 이용하여 진공 벤트가 부착된 이축압출기의 호퍼에 투입하여 용융혼련을 통해 균일하게 분산시켰다. 혼련된 용융물은 수조를 통과하면서 냉각되고, 절단되어 펠렛 형태의 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물을 제조하였다.
구분 폴리카보네이트 수지 폴리메틸실세스퀴옥산 광확산제 폴리메틸메타크릴레이트 광확산제 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 형광
증백제
함량 함량 함량 함량 함량 함량
(중량부) (중량부) (중량부) (중량부) (중량부) (중량부)
실시예1 100 0.4 0.4 0.6 0.1 0.01
실시예2 100 0.4 0.4 1 0.8 0.01
실시예3 100 0.4 0.4 2 0.9 0.01
비교예1 100 0.4 0.4 - 0.01
비교예2 100 0.4 0.4 0.5 - 0.01
비교예3 100 0.4 0.4 - 0.08 0.01
비교예4 100 0.4 0.4 10 5 0.01

실시예 및 비교예에서 제조된 펠렛을 제습건조기에서 120℃, 4시간 이상 건조시킨 후, 일축 사출기를 사용하여 50.0mm x 50.0mm x 1.0mm 의 시험편을 제조한 후, 아래와 같은 방법으로 전광선 투과율, 헤이즈, 충격강도, YI(Yellow Index) 및 난연성을 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
전광선 투과율
ISO 13468 방법으로 전광선 투과율을 측정하였다.
헤이즈
ISO 14782 방법으로 헤이즈를 측정하였다.
충격강도
ASTM D 256의 방법으로 충격강도를 측정하였다.
YI(Yellow Index)
Nippon Denshoku社 ZE-2000를 통하여 측정하였다.
난연성
UL 94 기준으로 2.0mm 시편의 난연성을 측정하였다.
구분 전광선 투과율 헤이즈 충격강도 YI 난연성
(2.0 mm)
(%) (%)
실시예1 70.2 99.32 75.3 -18.2 V0
실시예2 71.1 99.31 71.2.1 -19.4 V0
실시예3 68.5 99.38 68.5 -16.2 V0
비교예1 72.5 99.20 86.5 -22.1 V2
비교예2 70.3 99.21 75.6 -18.3 V2~V0
비교예3 70.1 99.31 70.2 -24.6 V2~V0
비교예4 48.5 99.48 25.6 5.9 V0

물성측정결과, 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~3의 난연성 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지를 기본 수지로 하여 폴리메킬실세스퀴옥산 비드상 광확산제, 폴리메틸메타크릴레이트 비드상 광확산제, 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물, 칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물 및 형광증백제를 각각 최적의 범위로 포함함으로써, 우수한 헤이즈, 전광선 투과율 및 충격강도를 발현하는 동시에 우수한 난연성을 달성하였음을 확인하였다.
특히 실시예 1~3의 경우 우수한 전광선 투과율과 99% 이상의 우수한 헤이즈를 가지며 동시에 우수한 충격강도를 나타냄을 확인 할 수 있었고, 초기 착색이 적으며 2.0mm에서 V0 난연성을 확보하였음을 확인할 수 있었다.
반면에, 비교예 1~3의 경우에는 높은 전광선 투과율과 흐림도, 충격강도 및 점광원 억제의 효과를 발휘하지만 V0 난연성을 확보하지 못하였고, 특히 비교예 2 및 비교예 3는 VO 난연성을 나타낼 때도 있으나 난연성이 다소 저하되어 V2 난연성을 나타낼 때도 있어 안정적으로 우수한 난연성을 확보하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 비교예 4의 경우 난연성은 우수하나 전광선 투과율이 현저히 줄어들어 조명용 커버로써 용이하게 사용할 수 없을 확인 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리카보네이트 수지 100중량부;
    상기 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 실리콘계 비드상 광확산제 0.01 내지 3중량부;
    아크릴계 비드상 광확산제 0.05 내지 5중량부;
    칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 화합물 0.01 내지 1.0중량부; 및
    칼륨 다이페닐 설폰 설포네이트 화합물 0.1 내지 5중량부를 포함하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘계 비드상 광확산제는 폴리메틸실세스퀴옥산 또는 실리콘 수지로 제조된 비드상 광확산제인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 비드상 광확산제는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 메틸메타클릴레이트-스티렌 공중합물로 제조된 비드상 광확산제인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘계 비드상 광확산제는 평균 입경 0.1 ~ 10 ㎛ 인 것임을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 비드상 광확산제는 평균 입경 1 ~ 50 ㎛ 인 것임을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    형광증백제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 형광증백제는 벤조트리아졸-페닐코마린계(benzotriazole-phenylcoumarins), 비스-벤즈옥사졸계(bis-benzoxazoles), 트리아진-페닐코마린계(triazine-phenylcoumarins), 비스-(스티릴)비페닐계(bis-(styryl)biphenyls), 및 나프토트리아졸-페닐코마린계(naphtotriazole-phenylcoumarins) 화합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 폴리카보네이트 광확산 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 폴리카보네이트 수지 조성물을 포함하는 폴리카보네이트 수지 성형품.
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