KR20160038308A - 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물에 있어,폴리카보네이트 수지(Polycarbonate resin) 및 상기 플라스틱 컴파운드에 도전성을 부여하기 위한 전도성 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 낮은 표면저항의 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 제조 할 수 있고, 이에 따라, 자동차 부품 등과 같은 다양한 분야의 구조물을 제조할 수 있게 된다.

Description

플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물 및 그의 제조방법{Conductive Plastic compound composition for electrostatic painting of plastic product and Manufacturing method thereof}
본 발명은 플라스틱의 전착도장을 위한 기술로 플라스틱 소재에 전도성을 가지도록 플라스틱 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법과 이를 통한 플라스틱의 전착도장에 관한 것으로 보다 상세하게는 전착도장을 위해 소재에 요구되어지는 전도도를 가지기 위한 전도성 플라스틱 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 세계적으로 경량화, 다양한 디자인의 구현, 생산 공정의 단순화를 통한 생산비용 절감 등이 이슈화되고 있다. 이에 따라, 중량이 무겁고 제조에 어려움이 있는 금속 소재의 구조물들을 플라스틱과 같은 물질로 제조하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.
가령, 자동차 부품과 같은 전착 도장용 소재도, 플라스틱으로 대체하고자 하는 시도가 지속적으로 이루어지고 있다. 자동차의 경우, 내장재에는 이미 많은 플라스틱 제품이 사용되고 있고 외장재로는 범퍼, 도어 미러 등에 주로 플라스틱이 적용되고 있다. 일부 자동차에서는 펜더(Fender)와 같은 부품까지도 플라스틱으로 적용되고 있다.
플라스틱 소재를 이용하여 전착 도장을 하기 위해서는, 내열성이나 표면 전기 저항과 같은 특성을 만족시킬 수 있어야 한다.
따라서, 이러한 제한 사항을 충족시킬 수 있는 전착 도장용 플라스틱 소재에 대한 필요성이 대두되었다.
따라서, 본 발명이 해결하고 자 하는 과제는 플라스틱의 전착도장을 위한 105 /이하의 표면저항을 갖는 플라스틱 컴파운드의 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예로, 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate resin) 및 상기 플라스틱 컴파운드에 도전성을 부여하기 위한 전도성 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 전도성 필러는 개별입자가 직선방향으로 배향되어 응집된 탄소 나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하며, 상기 탄소 나노튜브의 함량이 3 wt%이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 플라스틱 컴파운드 조성물의 표면저항은 105 Ω/㎠이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드를 제조하기 위한 방법의 일 실시예로, 폴리카보네이트 수지 및 전도성 필러를 포함하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 플라스틱 컴파운드 조성물을 압출하는 단계를 포함하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 전도성 필러는 개별입자가 직선방향으로 배향되어 응집된 탄소 나노튜브(CNT)이며, 상기 탄소 나노튜브의 함량이 3 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법을 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 폴리카보네이트 수지 및 전도성 필러를 포함하는 낮은 표면저항의 전착도장용 플라스틱 컴파운드 조성물을 제조 할 수 있고, 이에 따라, 자동차 부품 등과 같은 다양한 분야의 구조물을 제조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로 각 수지별 CNT 타입에 따른 복합 마스터 배치를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 혼합 방법의 배합기를 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 과정을 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Polycarbonate 기반의 CNT복합 마스터 배치를 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 시편에 전착도장을 수행한 결과물의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
본 발명은 플라스틱 소재를 이용하여 전착도장을 하기 위해서 내열성이나 표면 전기 저항과 같은 특성을 만족시킬 수 있는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 그 일 실시예로 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate resin) 및 플라스틱 컴파운드에 도전성을 부여하기 위한 전도성 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 제공한다.
상기 플라스틱 컴파운드에 사용되는 고분자 수지는 폴리뷰틸렌테레프랄레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)등이 사용될 수 있으나, 폴리카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전도성 필러는 전기저항을 저하시켜서 전착도장을 가능하게 해주고 동시에 대전에 의한 먼지 부착을 방지해주는 역할을 한다. 종류로는 카본블랙과 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube : CNT) 가 있는데, CNT는 특히 최근 가격경쟁력이 높아져서 경제성 면에서 유리할 뿐만 아니라 카본블랙보다 소량으로도 높은 전도성을 얻을 수 있어 전착도장시에 유리한 효과가 있다.
본 발명의 일실시예로 사용되는 CNT는 Type에 따라 개별 입자가 직선방향으로 일정하게 배향되어 매우 작은 단위로 응집되는 CNT(이하 'CNT-A'라 한다.), 개별 입자가 무방향으로 번들 형태로 응집되는 CNT(이하 'CNT-B'라 한다.) 및 개별입자가 무방향으로 랜덤하게 작은 단위로 응집되는 CNT(이하 'CNT-C'라 한다.)등이 사용될 수 있는데, CNT-A 가 가장 바람직하다
상기 폴리카보네이트 수지 및 전도성 필러로 CNT이외에 상용화제 및 내충격 보강제를 더 포함할 수 있다.
상용화제는 서로 다른 물질 간의 혼합을 용이하게 하는 역할을 하는 것이다. 상용성이 없는 두 가지 이상의 플라스틱 소재가 혼합되어 각각의 장점을 취합한 결과물을 위해, 상용화제는 이들이 골고루 혼합될 수 있도록 해준다. 종류로는 무수 말레인산(Maleic anhydride : MA) 가 부착된 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 무수 말레인산(Styrene-ethylene/butylene-styrene Maleic anhydride : SEBS- MA) 와 순도 99%의 MA와 디쿠밀 퍼록사이드(Dicumyl peroxide : DCP)를 반응형 압출하여 제조한 폴리페닐렌 옥사이드-무수 말레인산(Polyphenylene Oxide - Maleic anhydride : PPO-MA) 등이 있다.
내충격 보강제에는 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 (Styrene-ethylene/butylene-styrene : SEBS) 공중합체와 고충격 폴리스티렌(High impact Polystyrene : HIPS)가 있다. 이들이 첨가됨으로써 소재에 강한 결합력이 제공되어 충격에 대한 내성이 높아지게 된다.
전도성 플라스틱의 전착도장 특성의 최적화 기술을 확보하고자 PC기반의 CNT-A를 이용한 CNT-A함량별 표면저항을 비교하는 실험을 하였다. 도 1은 상기 실험에 따른 각 수지별 CNT 타입에 따른 복합 마스터 배치를 나타낸 그림이다. 그 결과는 CNT-A 4%이상에서는 압출 부하의 상승으로 용융점도가 급상승하는 문제가 발생하였고, CNT-A함량이 3%이하인 경우에 표면저항이 105 Ω/㎠이하로 나타났으며, 가장 바람직한 CNT-A함량은 2%임을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법은 폴리카보네이트 수지 및 전도성 필러를 포함하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 플라스틱 컴파운드 조성물을 압출하는 단계를 포함하여 진행된다. 상기 플라스틱 컴파운드 조성물을 혼합하는 단계에서는 다양한 배합기가 사용될 수 있으며, 압출하는 단계에서는 이축 성형 압출기(Twin screw extruder)를 이용하여, 다양한 압출 조건과 성형 온도를 사용할 수 있다.
시편 전착도장 실험결과
본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드(PC, CNT-A함량은 2%)를 이용한 시편을 제작하여 전착도장을 수행하였다.
제작된 시편의 오염물질을 제거 하기 위해서 표면을 세정하는 탈지 단계; 탈지 물로 씻는 과정인 수세 단계; 녹 방지를 위한 인산염 피막 단계; 피막후 세척하는 단계; 전착도장하는 단계 및 건조의 단계의 과정을 거쳐서 전착도장을 진행하였다. 특히 상기 건조 단계에서 건조의 온도는 플라스틱 소재의 고온에서의 변형을 방지하기 위해서 120 ℃ 미만으로 하는 것이 바람직하다
도 5는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드(PC, CNT-A함량은 2%)를 이용한 시편의 전착도장 수행결과를 나타내는 SEM 사진이다. 도 5를 보면, 20 내지 25 ㎛의 최적의 도막 두께가 형성됨을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물에 있어,
    폴리카보네이트 수지(Polycarbonate resin) 및 상기 플라스틱 컴파운드에 도전성을 부여하기 위한 전도성 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 필러는 개별입자가 직선방향으로 배향되어 응집된 탄소 나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브의 함량이 3 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면저항은 105 Ω/㎠이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물.
  5. 폴리카보네이트 수지 및 전도성 필러를 포함하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 조성물을 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 플라스틱 컴파운드 조성물을 압출하는 단계를 포함하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전도성 필러는 개별입자가 직선방향으로 배향되어 응집된 탄소 나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브의 함량이 3 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장을 위한 전도성 플라스틱 컴파운드 제조방법.
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