KR20140087801A - 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

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Abstract

열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것으로, ASTM D1238에 준하여 220℃/10kg 조건에서 측정한 MI(melt flow index)가 30 내지 150 g/10min의 특성을 가지는 열가소성 수지 및 금속입자를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED PRODUCT USING THE SAME}
열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
최근 전기전자 부품, 자동차 부품 등에 있어서 다양한 색채가 구현된 플라스틱 외장 제품들이 인기를 끌고 있으며, 아울러 보다 고급적인 질감을 느낄 수 있는 플라스틱 외장 제품들의 출시가 증대되고 있다.
이러한 플라스틱 외장 제품들은 주로 플라스틱 수지에 금속 등을 첨가하여 수지 외관에 금속 질감을 나타내고 있다. 이는 일본공개특허 제2001-262003호, 제2007-137963호 등에 제시되어 있다. 일본공개특허 제1995-196901호는 플라스틱 수지에 펀칭 가공으로 얻어지고 평균 형상비(두께/평균 입경) 1/100 내지 1/8의 광택을 갖는 금속 미소판을 첨가하여 금속 질감을 나타낸다고 개시하고 있다.
플라스틱 수지에 금속입자 등을 첨가한 기존의 제품은 단지 수지에 금속을 배합한 느낌은 줄 수 있으나 금속 질감을 나타내는 도장(painting) 제품과의 괴리는 피할 수 없었고, 도장 제품을 대체할만한 무도장 제품으로 기능하기에는 역부족이었다.
본 발명의 일 구현예는 플로우 마크와 웰드 라인 발생이 거의 없으며 뛰어난 금속 질감의 외관을 가진 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, ASTM D1238에 준하여 220℃/10kg 조건에서 측정한 MI(melt flow index)가 30 내지 150 g/10min의 특성을 가지는 열가소성 수지 및 금속입자를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
상기 열가소성 수지 조성물은 평균 입경이 0.4 내지 10㎛인 고무질 중합체를 더 포함할 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자 및 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 제1 금속입자와 제2 금속입자를 동시에 포함하는 경우, 상기 제1 금속입자와 상기 제2 금속입자의 함량비(제1 금속입자의 중량/제2 금속입자의 중량)는 1/10 내지 2 일 수 있다.
상기 금속입자의 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대해 0.05 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 금속입자는 알루미늄, 동, 금 또는 이들의 조합인 재질일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 무기 입자인 유리 입자, 운모, 흑연, 펄 입자 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 무기 입자는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대해 0.05 내지 5 중량부 포함될 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 공중합체 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 스티렌계 중합체, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 전술한 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품을 제공한다.
상기 성형품의 플롭 인덱스(flop index)는 8 내지 15 이고, 스파클 강도(sparkle intensity)는 8 내지 15 이고, 60°각도에서의 광택(gloss level)을 기준으로 측정한 휘도는 50 내지 95% 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열가소성 수지 조성물은 성형품의 사출성형 시 유속에 대한 금속입자의 배향 변화를 최대한 억제할 수 있도록 함으로써 성형품의 외관에 플로우 마크(flow mark)와 웰드 라인(weld line)이 거의 발생되지 않는다.
따라서, 도장 공정 없이 외관에 금속 질감을 가지는 수지 성형제품에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 스파클 강도를 측정하는 방법을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트"와 "메타크릴레이트" 둘 다 가능함을 의미한다. 또한 "(메타)아크릴산 알킬 에스테르"는 "아크릴산 알킬 에스테르"와 "메타크릴산 알킬 에스테르" 둘 다 가능함을 의미하며, "(메타)아크릴산 에스테르"는 "아크릴산 에스테르"와 "메타크릴산 에스테르" 둘 다 가능함을 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "공중합"이란 블록 공중합, 랜덤 공중합, 그라프트 공중합 또는 교호 공중합을 의미할 수 있고, "공중합체"란 블록 공중합체, 랜덤 공중합체, 그라프트 공중합체 또는 교호 공중합체를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 판상형 입자의 "평균 입경"이란 "장경"을 의미하고, "장경" 이란 폐곡선(closed curve)에서의 두 점을 연결한 선의 길이 중 가장 긴 길이를 의미하며, 이때 "폐곡선"이란 곡선 위의 한 점이 한 방향으로 움직여 다시 출발점으로 되돌아오는 곡선을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에서는 별도의 도장(painting) 없이 금속 질감을 제공하는 조성물 및 그 성형품을 제공하고, 상기 성형품의 성능 지표로서 플롭 인덱스(flop index, FI)를 사용하였다. 플롭 인덱스란, 표면의 금속 질감을 나타내는 지표로 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 플롭 인덱스는 반사각을 회전시켜 반사율의 변화를 측정한 값으로, 통상 15˚, 45˚ 및 110˚에서의 각 반사광의 루미넌스(L)를 측정하여 아래 수학식 1에 따라 구한다. 　L(x˚)는 x˚에서 측정한 루미넌스를 의미한다. 본 발명에서는 플롭 인덱스를 BYK社 BYK Mac spectrophotometer를 사용하여 측정하였다.
[수학식 1]
Figure pat00001
금속 질감이 없는 표면의 플롭 인덱스는 0, 금속의 플롭 인덱스는 약 15 내지 약 17, 자동차 차체 도장으로 사용되는 금속 질감 코팅의 플롭 인덱스는 약 11 정도이며, 육안으로 금속 질감을 느낄 수 있는 표면의 플롭 인덱스는 약 6.5 이상이다.
본 발명에서 금속 입자감의 지표로서 스파클 강도(sparkle intensity)를 사용하였다. 스파클 강도는 하기 수학식 2로 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 ?(x°)는 x°에서 측정한 스파클 강도를 의미하고, ?는 각 ?(x°)의 확산값으로 금속입자의 입상성(graininess)을 의미한다. 성형품의 스파클 강도(?total)는 15°, 45° 및 75°에서의 스파클 강도를 측정하여 상기 수학식 2에 따라 구한다. 상기 스파클 강도를 측정하는 방법은 도1에 개략적으로 나타내었다. 본 발명에서는 성형품의 스파클 강도를 X-Rite社 MA98 multi-angle spectrophotometer를 사용하여 측정하였다.
상기 수학식 2에 따라 측정된 스파클 강도는 하기 네 가지 인자를 종합하여 계산된 값이라고 할 수 있다.
[네 가지 인자]
ⓛ 개별 금속입자의 반사율
② 금속입자의 양
③ 금속입자의 크기
④ 금속입자의 배향
본 발명에서 금속 광택과 같은 밝기를 나타내는 지표인 휘도를 SUGA社 UGV-6P digital variable glossmeter를 이용하여 60°각도에서의 광택(gloss level)으로 측정하였다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, ASTM D1238에 준하여 220℃/10kg 조건에서 측정한 MI(Melt flow index, 용융 지수)가 30 내지 150 g/10min의 특성을 가지는 열가소성 수지 및 금속입자를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
열가소성 수지가 상기와 같은 범위의 MI를 가지는 경우, 금속입자의 각도 및 배향에 따른 불균일한 난반사를 균일하게 제어할 수 있다. 이로부터 금속입자의 불균일한 분포로 인해 발생할 수 있는 웰드 라인과 같은 사출 성형품의 외관불량을 효과적으로 개선할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 평균 입경이 0.4 내지 10㎛인 고무질 중합체를 더 포함할 수 있다.
상기 고무질 중합체의 평균 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 반사광 조절(난반사)을 통한 표면 광택저하 효과로 인해 실제 육안으로 보이는 사출 성형품의 외관불량(플로우 마크 및/또는 웰드 라인)을 완화 시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기 금속입자는 판상형의 금속입자일 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 제1 금속입자가 상기 범위를 만족하는 경우, 연속적인 금속 질감을 나타내는 효과가 있다.
또한, 상기 금속입자는 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 제2 금속입자가 상기 범위를 만족하는 경우 금속 자체의 금속 입자감을 나타내는 효과가 있다.
또한, 예를 들어, 상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자 및 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
이와 같이 제1 금속입자와 제2 금속입자를 동시에 포함하는 경우, 연속적인 금속 질감을 바탕으로 금속 자체의 금속 입자감을 더한 효과가 있다.
상기 제1 금속입자와 제2 금속입자를 동시에 포함하는 경우, 상기 제1 금속입자와 상기 제2 금속입자의 함량비(제1 금속입자의 중량/제2 금속입자의 중량)는 1/10 내지 2일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 전술한 제1 금속입자와 제2 금속입자의 혼합 효과를 극대화할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 사출 성형시 플로우 마크와 웰드 라인 발생이 거의 없으며 이로 인해 우수한 금속 질감을 가진 성형품을 제조할 수 있다.
따라서, 별도의 도장 공정 없이도 우수한 외관을 가진 성형품, 특히, 전기/전자 부품, 자동차 부품 등의 플라스틱 외장 제품에 유용하게 적용될 수 있다. 　이하 상기 열가소성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
열가소성 수지
상기 열가소성 수지로 공지된 열가소성 수지가 제한없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 공중합체 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 스티렌계 중합체, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 　상기 열가소성 수지는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 내열성, 굴곡특성, 인장특성　등의 기본 물성에 영향을 줄 수 있다. 　
상기 폴리카보네이트 수지는 디페놀류와 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산 에스테르 또는 이들의 조합과 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 디페놀류의 구체적인 예로는, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다. 　이들 중에서 좋게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있으며, 더 좋게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 15,000 내지 80,000 g/mol인 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리카보네이트 수지는 2종 이상의 디페놀류로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수도 있다. 　또한 상기 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 　상기 분지형 폴리카보네이트 수지로는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 　상기 다관능성 방향족 화합물은 분지형 폴리카보네이트 수지 총량에 대하여 0.05 내지 2.0 몰%로 포함될 수 있다. 　상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지로는 이관능성 카르복실산을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 　이때 상기 카보네이트로는 디페닐카보네이트 등과 같은 디아릴카보네이트, 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지는 비닐계 공중합체 5 내지 95 중량% 및 고무질 중합체 5 내지 95 중량%를 포함한다.
상기 고무질 중합체는 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체(EPDM) 고무, 폴리오가노실록산/폴리알킬(메타)아크릴레이트 고무 복합체 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 비닐계 공중합체는 방향족 비닐 단량체, 아크릴계 단량체, 헤테로 고리 단량체 또는 이들의 조합의 제1 비닐계 단량체 50 내지 95 중량%; 및 불포화 니트릴 단량체, 아크릴계 단량체, 헤테로 고리 단량체 또는 이들의 조합의 제2 비닐계 단량체 5 내지 50 중량%로 이루어진 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체로는 스티렌, C1 내지 C10의 알킬 치환 스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 　상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, α-메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 에스테르 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다. 　이때 상기 알킬은 C1 내지 C10의 알킬을 의미한다. 　상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 좋게는 메틸(메타)아크릴레이트가 사용될 수 있다. 　또한 상기 (메타)아크릴산 에스테르의 구체적인 예로는 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 헤테로 고리 단량체로는 무수말레인산,　알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다.
상기 불포화 니트릴 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지는 단독 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 형태로도 사용될 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지의 구체적인 예로는 부타디엔 고무, 아크릴 고무 또는 스티렌/부타디엔 고무에 스티렌, 아크릴로니트릴 및 선택적으로 메틸(메타)아크릴레이트가 그라프트 공중합된 형태의 공중합체를 포함하는 수지를 들 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지의 다른 구체적인 예로는 부타디엔 고무, 아크릴 고무 또는 스티렌/부타디엔 고무에 메틸(메타)아크릴레이트가 그라프트 공중합된 형태의 공중합체를 포함하는 수지를 들 수 있다.
상기 고무 변성 공중합체 수지의 더욱 구체적인 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지를 들 수 있다.
상기 고무 변성 비닐계 공중합체 수지를 제조하는 방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이미 잘 알려져 있는 것으로서, 유화중합, 현탁중합, 용액중합 또는 괴상중합 중 어느 방법이나 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 방향족 폴리에스테르 수지로서, 테레프탈산 또는 테레프탈산 알킬 에스테르와 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 글리콜 성분으로부터 용융 중합에 의하여 축중합된 수지를 사용할 수 있다. 　이때 상기 알킬은 C1 내지 C10 알킬을 의미한다.
상기 방향족 폴리에스테르 수지의 구체적인 예로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 이들 수지에 일부 다른 모노머를 혼합하여 비결정성으로 개질한 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으며, 이들 중에서 좋게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용할 수 있으며, 더 좋게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용할 수 있다.　
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 에틸렌글리콜 단량체와 테레프탈산 또는 디메틸 테레프탈레이트 단량체를 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 하여 축중합된 중합체이다.
또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 충격강도를 높이기 위하여 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 저분자량 지방족 폴리에스테르 또는 지방족 폴리아미드로 공중합하거나 충격 향상 성분을 블렌딩한 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로의 형태로 사용할 수도 있다.
상기 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지는 알킬(메타)아크릴레이트를 포함하는 원료 단량체를 현탁중합법, 괴상중합법, 유화중합법 등의 공지의 중합법에 의해 중합하여 수득될 수 있다.
상기 알킬(메타)아크릴레이트는 C1 내지 C10의 알킬기를 가지는 것으로서, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 폴리알킬(메타)아크릴레이트는 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol의 범위를 가질 수 있으며, 구체적으로는 15,000 내지 150,000 g/mol의 범위를 가질 수 있다. 　폴리알킬(메타)아크릴레이트의 중량평균 분자량이 상기 범위인 경우 내가수분해성, 내스크래치성, 가공성 등이 우수하다.
상기 스티렌계 중합체는 스티렌계 단량체 20 내지 100 중량%; 및 아크릴계 단량체, 헤테로 고리 단량체, 불포화 니트릴 단량체 또는 이들의 조합의 비닐계 단량체 0 내지 80 중량%로 이루어진 중합체를 사용할 수 있다. 또한, 상기 스티렌계 중합체는, 예를 들면, 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지와 같은 고무변성 스티렌계 중합체를 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 단량체로는 스티렌, C1 내지 C10의 알킬 치환 스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 　상기 알킬 치환 스티렌의 구체적인 예로는 o-에틸 스티렌, m-에틸 스티렌, p-에틸 스티렌, α-메틸 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 에스테르 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다. 　이때 상기 알킬은 C1 내지 C10의 알킬을 의미한다. 　상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 좋게는 메틸(메타)아크릴레이트가 사용될 수 있다. 　또한 상기 (메타)아크릴산 에스테르의 구체적인 예로는 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 헤테로 고리 단량체로는 무수말레인산,　알킬 또는 페닐 N-치환 말레이미드 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다.
상기 불포화 니트릴 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 또는 이들의 조합인 것을 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 중합체의 구체적인 예로는 스티렌계 단량체 및 불포화 니트릴 단량체의 공중합체, 스티렌계 단량체 및 아크릴계 단량체의 공중합체, 스티렌계 단량체, 불포화 니트릴 단량체 및 아크릴계 단량체의 공중합체, 스티렌계 단량체로 중합된 스티렌계 단독 중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 중합체는 중량평균 분자량이 40,000 내지 500,000g/mol 인 것을 사용할 수 있다.
상기 스티렌계 중합체는 유화중합법, 현탁중합법, 용액중합법, 괴상중합법 등을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리 에틸렌 수지 (PE), 폴리 프로필렌 수지 (PP) 또는 이들의 공중합 형태의 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 2종 이상 혼합된 얼로이 형태로도 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 공중합체 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 스티렌계 중합체, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지일 수 있다. 다만, 이에 제한되지는 않는다.
금속입자
상기 열가소성 수지 조성물은 금속입자를 포함하여 성형품에 금속 질감을 부여할 수 있다. 　보다 구체적으로 상기 금속입자는 판상형의 금속입자일 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속입자는 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자 및 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함할 수 있다.
상기 장경의 금속입자를 포함하는 경우, 부드럽고 고급스러운 금속 질감의 발현과 동시에 유속에 의한 금속입자의 배향을 억제하여 사출성형 시 플로우 마크나 웰드 라인과 같은 대표적인 금속입자에 의한 사출성형품의 외관불량을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 금속입자와 제2 금속입자를 동시에 포함하는 경우, 상기 제1 금속입자와 상기 제2 금속입자의 함량비(제1 금속입자의 중량/제2 금속입자의 중량)는 1/10 내지 2일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 플로우 마크나 웰드 라인이 없으며, 금속 질감이 우수한 소재를 제공할 수 있다.
상기 금속입자의 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대해 0.05 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 범위를 만족하는 경우, 상기 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품은 요구되는 금속 질감을 만족시킬 수 있다. 다만, 상기 금속입자의 함량이 상기 범위 이하이면 충분한 금속 질감을 발현하지 못하며 상기 범위 이상이면 수지 조성물의 물성 저하를 초래할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 금속입자의 평균 입경 또는 장경은 요구되는 성형품의 특성에 따라 선택될 수 있으며, 상기 범위에 제한되지 않는다.
상기 판상형 금속입자는 빛을 반사하는 평탄면을 가지는 반짝이(sparkling) 입자의 일종일 수 있다. 　이때 상기 평탄면은 육안으로 입자가 반짝거리는 것을 확인할 수 있는 정도의 평탄면을 의미하며, 예를 들면 판유리의 표면이나, 연마에 의해 마감 처리된 금속 표면 등을　의미한다.
상기 판상형 금속입자는 알루미늄, 동, 금 또는 이들의 조합을 포함하는 재질로 이루어질 수 있고, 이 중에서 좋게는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
무기 입자
상기 열가소성 수지 조성물은 무기 입자를 더 포함할 수 있다. 　
상기 무기 입자는 빛을 반사하는 평탄면을 가지는 반짝이 입자의 다른 일 종일 수 있다. 　이때 상기 평탄면에 대한 설명은 앞에서 언급된 바와 같다.
상기 무기 입자는 유리 입자, 운모, 흑연, 펄 입자 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 이 중에서 좋게는 유리 입자를 사용할 수 있다.
상기 유리 입자는 판상 구조를 가지며, 이에 따라 주로 원기둥 형상을 가진 유리 섬유와는 다르다.　　원기둥 형상의 유리 섬유는 빛 반사를 시키지 못하여 금속 질감을 나타내기 어렵다.　　상기 유리 입자의 단면은　원형, 타원형, 무정형 등의 형상을 가질 수 있다.
상기 무기 입자는 평균 입경이 10　내지 200　㎛ 이고, 두께가 0.1　내지 10　㎛ 일 수 있으며,　단면적은 80　내지 32,000　㎛2　일 수 있다.　　상기 무기 입자가 상기 범위의 평균 입경, 두께 및 단면적을 가질 경우 플로우 마크와 웰드 라인 발생이 거의 없으면서 우수한 금속 질감 및 휘도를 가지는 성형품을 얻을 수 있다.
상기 무기 입자는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여　0.05 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 0.1　내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 　상기 무기 입자가 상기 범위를 만족하는 경우 이를 포함하는 수지 조성물의 충격강도가 우수하고, 플로우 마크와 웰드 라인 발생이 거의 없고, 뛰어난 금속 질감 및 휘도를 가지는 성형품을 제조하기에 유리하다.
기타 첨가제
상기 열가소성 수지 조성물은 항균제, 열안정제, 산화방지제, 이형제, 광안정제, 계면활성제, 커플링제, 가소제, 혼화제, 착색제, 안정제, 활제, 정전기방지제, 조색제, 방염제, 내후 안정제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제, 점착제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제로는 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형 또는 아민형 산화방지제를 사용할 수 있으며, 상기 이형제로는 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아린산(stearic acid)의 금속염, 몬탄산(montanic acid)의 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스를 사용할 수 있다. 　또한 상기 내후 안정제로는 벤조페논형, 벤조트리아졸형 또는 아민형 내후 안정제를 사용할 수 있고, 상기 착색제로는 염료 또는 안료를 사용할 수 있으며, 상기 자외선 차단제로는 이산화티타늄(TiO2) 또는 카본블랙을 사용할 수 있다. 　또한 상기 핵 형성제로는 탈크 또는 클레이를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 열가소성 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 포함될 수 있으며, 구체적으로는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 40 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 0.1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
　
전술한 열가소성 수지 조성물은　수지 조성물을 제조하는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 　예를 들면, 일 구현예에 따른 구성 성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
또 다른 일 구현예에 따르면, 전술한 열가소성 수지 조성물을 성형하여 제조한 성형품을 제공한다.　　즉, 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 사출 성형, 블로우 성형, 압출 성형, 압축 성형 등의 여러 가지 공정에 의해 성형품을 제조할 수 있다. 　특히 플로우 마크와 웰드 라인 발생이 거의 없으며 금속 질감의 외관을 가진 성형품, 특히, 전기/전자 부품, 자동차 부품 등의 플라스틱 외장 제품에 유용하게 적용될 수 있다.
　
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 　다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1과 같이 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
구성성분 단위 실시예 비교 실시예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
(A) 중량% 100 100 100 - - - - - - -
(B) 중량% - - - 100 100 - - - - -
(C) 중량% - - - - - 30 30 - - -
(D) 중량% - - - - - 10 10 18 18 18
(E) 중량% - - - - - 5 5 10 10 10
(F) 중량% - - - - - 55 55 52 52 52
(G) 중량% - - - - - - - 20 20 20
열가소성 수지
MI
(220℃/10kg)		 g/10min 110 110 110 60 60 33 33 22 22 22
고무질 중합체
입자의 평균입경		 ㎛ 2.0 2.0 2.0 0.5 0.5 2.4 2.4 0.2 0.2 0.2
(H) 중량부 0.5 3.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 -
(I) 중량부 2.0 - 2.0 2.0 2.0 - 2.0 - 2.0 0.5
(J) 중량부 - - 3.0 - 3.0 - 3.0 3.0 3.0 -
상기 표 1에서 사용된 각 구성성분에 대한 설명은 다음과 같다.
(A) 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지 (제일모직)
고무질 중합체 입자의 평균 입경이 2.0㎛ 이며, ASTM D1238에 준하여 측정한 MI (220℃/10kg)가 110인 저광 HIPS 수지
(B) 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지 (제일모직)
고무질 중합체 입자의 평균 입경이 0.5㎛ 이며, ASTM D1238에 준하여 측정한 MI (220℃/10kg)가 60인 고광택 HIPS 수지
(C) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지 (제일모직)
고무질 중합체 입자의 평균 입경이 9㎛ 이며, ASTM D1238에 준하여 측정한 MI (220℃/10kg)가 30인 저광 ABS 수지
(D) 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(g-ABS) 수지 (제일모직)
고무질 중합체 입자의 평균 입경이 0.25㎛ 이며, 아크릴로니트릴 함량이 10.5 중량%, 스티렌 함량이 31.5 중량%, 고무질 중합체 함량이 58%인 g-ABS 수지
(E) 그라프트 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(g-ABS) 수지 (제일모직)
고무질 중합체 입자의 평균 입경이 0.13㎛ 이며, 아크릴로니트릴 함량이 15 중량%, 스티렌 함량이 37 중량%, 고무질 중합체 함량이 48%인 g-ABS 수지
(F) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 수지 (제일모직)
아크릴로니트릴 함량이 24 중량%, 스티렌 함량이 76 중량%, 중량평균 분자량이 약 150,000 g/mol인 SAN 수지
(G) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 수지 (제일모직)
아크릴로니트릴 함량이 32 중량%, 스티렌 함량이 64 중량%, 중량평균 분자량이 약 120,000 g/mol인 SAN 수지
(H) 금속입자-1 (Silberline)
장경이 8㎛이고, 두께가 0.1㎛인 무정형 판상의 알루미늄 입자
(I) 금속입자-2 (Nihonboitz)
장경이 100㎛이고, 두께가 10㎛인 사각형 판상의 알루미늄 입자
(J) 합성 운모 (Eckart)
장경이 20㎛이고, 두께가 0.3㎛이며, 이산화티탄(TiO2)이 40 중량% 함유된 합성 운모
실시예 1 내지 7 및 비교 실시예 1 내지 3
상기에서 언급된 구성성분들을 이용하여 상기 표 1에 나타낸 조성으로 각 실시예 1 내지 7 및 비교 실시예 1 내지 3에 따른　열가소성 수지 조성물을 혼합한 뒤, 통상의 이축 압출기로 180 내지 240℃의 온도범위에서 압출한 후, 압출물을 펠렛 형태로 제조하였다. 　표 1에서 (A), (B), (C), (D), (E), (F) 및 (G)의 함량은 (A)+(B)+(C)+(D)+(E)+(F)+(G)= 100 중량%로 하여, 각 (A), (B), (C), (D), (E), (F) 및 (G)의 함량을 중량% 단위로 기재하였고, 각 (H), (I) 및 (J)의 함량은 상기 (A)+(B)+(C)+(D)+(E)+(F)+(G)= 100 중량부 대비 상대 함량(중량부)로 나타내었다.
상기 실시예 1 내지 7　및 비교 실시예 1 내지 3에 따라　제조된 펠렛을　80℃에서 4 시간 동안 건조 후, 6 Oz의 사출능력이 있는 사출 성형기를 사용하여, 실린더 온도　220 내지 250℃, 금형온도 100℃, 성형　사이클 시간을 30초로 설정하고, 성형품 시험편(가로 x 세로 x 두께 = 100mm x 15mm x 3㎜)을 성형품 표면에 웰드 라인이 발생하도록 2개의 gate를 갖는 금형을 이용하여 사출 성형하여 제조하였다.
상기 제조된 시험편은 하기의 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
항목 실시예 비교 실시예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
금속 질감
(Flop index)		 11 15 15 10 14 12 14 13 15 5
금속 입자감
(Sparkle intensity)		 13 10 15 13 14 10 15 12 13 15
휘도
(Gloss level, 60°)		 63% 81% 83% 66% 87% 55% 80% 87% 92% 65%
성형품 외관 플로우 마크 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ◎
웰드 라인 ○ ○ ○ ○ ○ △ △ × × ◎
상기 표 2의 물성 측정 기준은 다음과 같다.
금속 질감
전술한 바와 같이 플롭 인덱스(flop index)를 spectrophotometer(제조사: BYK, 모델명: BYK-Mac)를 사용하여 측정하였다. 　15˚, 45˚ 및 110˚세 가지 각도를 종합하여 금속입자 고유의 질감인 플립-플랍 효과(flip-flop effect)를 평가하였고, 그 값을 상기 표 2에 기재하였다.
금속 입자감
전술한 바와 같이 스파클 강도(sparkle intensity)를 spectrophotometer(제조사: X-Rite, 모델명: MA98)를 사용하여 측정하였으며, 그 결과는 상기 표 2와 같다.
휘도
전술한 바와 같이 휘도를 SUGA社 UGV-6P digital variable glossmeter를 이용하여 60°각도에서의 광택(gloss level)으로 측정하였고, 그 결과를 상기 표2에 나타내었다.
성형품 외관
상기 시험편 성형품의 사출 성형시 게이트(gate)를 2개 가지고 있는 금형을 사용하여 사출하였기 때문에 웰드 라인이 발생할 수 있다. 　시험편 성형품의 외관을 육안으로 관찰하여 하기 평가 기준에 따라 판단한 결과를 상기 표 2에 나타내었다. 성형품 외관의 판단 기준은 하기 표3과 같이 정하였다.
◎: 플로우 마크나 웰드 라인에서 이색이 전혀 없는 상태
○: 플로우 마크가 없으나 웰드 라인에서 이색이 조금 있는 상태
△: 플로우 마크와 웰드 라인에서 이색이 나타나는 상태
×: 플로우 마크와 웰드 라인에서 이색이 심하게 나타나는 상태
지표 성형품 외관
×
Figure pat00003
△
Figure pat00004
○
Figure pat00005
◎
Figure pat00006
상기 표 2를　통하여, 실시예 1 내지 7의 열가소성 수지 조성물은 금속 질감이 우수하고, 플로우 마크와 웰드 라인 감소 측면에서 우수한 결과를 확인할 수 있었다. 반면에, 비교 실시예 1 내지 3의 열가소성 수지 조성물은 각 수지 조성물을 구성하는 열가소성 수지의 MI가 30 g/min 미만으로 낮고, 각 수지 조성물에 포함된 고무질 중합체의 평균 입경이 0.4㎛ 미만으로 낮아 금속입자의 종류 및 함량이 동일한 대응되는 각 실시예들과 비교할 때, 금속 질감 또는 성형품 외관이 좋지 않음을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. ASTM D1238에 준하여 220℃/10kg 조건에서 측정한 MI(melt flow index)가 30 내지 150 g/10min의 특성을 가지는 열가소성 수지 및 금속입자를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 평균 입경이 0.4 내지 10㎛인 고무질 중합체를 더 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속입자는 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속입자는 장경이 1 내지 20㎛인 제1 금속입자 및 장경이 50 내지 120㎛인 제2 금속입자를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 금속입자와 상기 제2 금속입자의 함량비(제1 금속입자의 중량/제2 금속입자의 중량)는 1/10 내지 2인 것인 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속입자의 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대해 0.05 내지 5 중량부인 것인 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속입자는 알루미늄, 동, 금 또는 이들의 조합인 재질인 것인 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 유리 입자, 운모, 흑연, 펄 입자 또는 이들의 조합인 무기 입자를 더 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무기 입자는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대해, 0.05 내지 5 중량부로 포함되는 것인 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지, 고무 변성 비닐계 공중합체 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 스티렌계 중합체, 폴리올레핀 수지 또는 이들의 조합인 것인 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 고무강화 폴리스티렌(HIPS) 수지인 것인 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 수지인 것인 열가소성 수지 조성물.
  14. 제1항에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 성형품의 플롭 인덱스(flop index)는 8 내지 15이고, 스파클 강도(sparkle intensity)는 8 내지 15이고, 60°각도에서의 광택(gloss level)을 기준으로 측정한 휘도 50 내지 95%인 것인 성형품.
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