KR20190098978A - 증가된 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재 - Google Patents

증가된 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재 Download PDF

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KR20190098978A
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릴리 렌
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Abstract

본 발명은 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된, 폴리카르보네이트 기재; 및 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해 형성되는, 상기 기재 상의 코팅을 포함하는, 증가된 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재에 관한 것이다. 폴리카르보네이트 복합재는 ASTM D3363에 따라 측정된, H보다 높은 연필 경도를 가진다. 본 발명은 또한 상기 폴리카르보네이트 복합재의 제조 방법 및 이를 포함하는 물품에 관한 것이다.

Description

증가된 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재
본 발명은 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된 폴리카르보네이트 기재, 및 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해 형성되는, 상기 기재 상의 코팅을 포함하는, 증가된 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재에 관한 것이다. 폴리카르보네이트 복합재는 ASTM D3363에 따라 측정된, H보다 높은 연필 경도를 가진다. 본 발명은 또한 폴리카르보네이트 복합재의 제조 방법 및 이를 포함하는 물품에 관한 것이다.
폴리카르보네이트 및 이의 알로이는 기계적 및 광학적 성질, 열 안정성, 및 가공성 면에서 우수하고, 그에 따라 산업에서 널리 사용되어 왔다. 그러나, 그들의 내긁힘성은 대체로 형편 없고, 따라서 경질 코팅이 대개 그들의 표면에 도포되어 그들의 내긁힘성 및 연필 경도를 개선한다. 현재는, 그러한 종류의 제품은 대개 연필 경도 F를 가지고, 더 높은 (예를 들어, H보다 높은) 연필 경도를 필요로 하는 일부 분야에서는 사용하기에 적합하지 않다.
더 높은 연필 경도는 경화 온도를 상승시켜 수득될 수 있다는 것이 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 그러나, 폴리카르보네이트 제품은 대체로 약 140 내지 약 148 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지고, 그들은 그러한 온도 범위에서 연화될 수 있으며, 이는 폴리카르보네이트 기재 상에서 더 높은 온도에서 경화되어야 하는 코팅 시스템을 도포하는 것을 제한한다. 게다가, 비록 폴리카르보네이트 제품이 그러한 높은 온도를 견딜 수 있다고 할지라도, 대개 성형 공정, 예컨대 사출 성형, 압출 성형 등 중에 제조된 물품 내에서 생성된 상대적으로 큰 내부 응력이 고온에서 물품의 휨을 야기할 것이고, 이는 제대로 작동할 수 없는 최종 제품으로 이어질 것이다.
따라서, 더 높은 연필 경도 및 바람직하게는 좋은 외관을 가지는 폴리카르보네이트 복합재에 대한 요구가 관련 기술분야에서 여전히 있다.
하나의 측면에서, 본 발명은,
a) 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된, 폴리카르보네이트 기재; 및
b) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해 형성되는, 상기 폴리카르보네이트 기재 상의 코팅
을 포함하며, ASTM D3363에 따라 측정된, H보다 높은 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재를 제공한다.
바람직하게는, 폴리카르보네이트 기재는 사출 압축 성형 공정에 의해 제조된다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트는 적어도 15,000 g/mol의 중량-평균 분자량을 가지고 식 (I)의 구조 단위를 포함하며,
Figure pct00001
여기서
Ra 및 Rb는, 서로 독립적으로, 수소 또는 C1-C4-알킬을 나타내고,
k 는 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
바람직하게는, 식 (I)의 구조 단위가 하기 구조 (IX)를 가진다
Figure pct00002
.
본 발명의 다른 실시양태에서, 코팅은 5 내지 40 ㎛의 범위 내의 두께를 가진다.
본 발명의 추가적인 실시양태에서, 폴리카르보네이트 복합재는 투명하다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
I) 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된 폴리카르보네이트 기재를 제공하는 단계; 및
II) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 폴리카르보네이트 기재 상에 도포하고, 다음으로 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해, 폴리카르보네이트 복합재를 제조하는 단계
를 포함하는, 상기 폴리카르보네이트 복합재의 제조 방법을 제공한다.
추가적인 측면에서, 본 발명은 상기 폴리카르보네이트 복합재로부터 제조된 물품을 제공한다.
바람직하게는, 물품은 전자 또는 전기 기기의 하우징, 계기판, 터치 스크린, 디스플레이 스크린 및 렌즈로 구성된 군으로부터 선택된다.
하나의 측면에서, 본 발명은
a) 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된, 폴리카르보네이트 기재; 및
b) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해 형성되는, 상기 폴리카르보네이트 기재 상의 코팅
을 포함하며, ASTM D3363에 따라 측정된, H보다 높은 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재를 제공한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 폴리카르보네이트 기재는, 160 내지 210 ℃의 범위 내의, 표준 DIN EN 61006에 따라 10 K/분의 가열 속도에서 시차 주사 열량계 (DSC)로 측정된, (탄젠트 (tangent) 방법에 의해 결정된) 중간점 온도라고 정의된, 유리-전이 온도 (Tg)를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된다. 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트는, 유리-전이 온도가 160 내지 210 ℃의 범위 내에 있는 한, 관련 기술분야에서 흔하게 사용되는 것들일 수 있다.
바람직하게는, 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트는 적어도 15,000 g/mol의 중량-평균 분자량을 가지고 식 (I)의 구조 단위를 포함하며,
Figure pct00003
여기서
Ra 및 Rb는, 서로 독립적으로, 수소 또는 C1-C4-알킬을 나타내고,
k는 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "C1-C4-알킬"은, 예를 들어, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 또는 t-부틸을 나타낸다. 한편, 용어 "C1-C6-알킬"은, 예를 들어, 예컨대 n-펜틸, 1-메틸부틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 네오펜틸, 1-에틸프로필, 시클로헥실, 시클로펜틸, n-헥실, 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 4-메틸펜틸, 1,1-디메틸부틸, 1,2-디메틸부틸, 1,3-디메틸부틸, 2,2-디메틸부틸, 2,3-디메틸부틸, 3,3-디메틸부틸, 1-에틸부틸, 2-에틸부틸, 1,1,2-트리메틸프로필, 1,2,2-트리메틸프로필, 1-에틸-1-메틸프로필, 또는 1-에틸-2-메틸프로필을 나타낸다. 더하여, 용어 "C1-C11-알킬"은 예를 들어, 예컨대 n-헵틸, n-옥틸, 피나킬(pinakyl), 아다만틸, 이성질체성 멘틸, n-노닐, n-데실, 또는 n-운데실을 나타낸다. 나아가, 용어 "C1-C34-알킬"은, 예를 들어, 예컨대 n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, 또는 n-옥타데실을 나타낸다. 상기는 또한 예를 들어, 아르알킬 또는 알킬아릴, 알킬페닐 또는 알킬카르보닐 내의, 상응하는 알킬기에 적용된다. 상응하는 히드록시알킬 또는 아르알킬/알킬아릴 내의 알킬렌기는, 예를 들어, 상기 정의된 바와 같은 상응하는 알킬로부터 유래된 알킬렌을 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "알케닐"은 바람직하게는 2 내지 11 개 (C2-C11), 및 더욱 바람직하게는 2 내지 6 개 (C2-C6)의 탄소 원자를 가지는 선형, 고리형 또는 분지된 알케닐을 나타낸다. 알케닐의 예는 비닐, 알릴, 이소프로페닐 및 n-부트-2-엔-1-일이다.
용어 "아릴"은 6 내지 34 개의 탄소 원자를 주쇄에 가지는 탄소고리 아릴을 나타낸다. 이는 또한 아르알킬이라고도 지칭되는 아릴알킬의 방향족 잔기에도 또한 적용되고, 복합기, 예컨대 아릴카르보닐의 아릴 잔기에 적용된다.
C6-C34 아릴의 예는 페닐, o-, p-, m-톨릴, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 또는 플루오레닐이다.
용어 "아릴알킬" 및 "아르알킬"은, 서로 독립적으로, 상기 정의된 아릴에 의해 단-, 다- 또는 완전히 치환된, 상기 정의된 바와 같은, 선형, 고리형, 분지된 또는 비분지된 알킬을 나타낸다.
바람직하게는, 식 (I)의 구조 단위는 하기 구조 (IX)를 가진다
Figure pct00004
.
상기 목록은 단지 예시적인 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트"는 상이한 디페놀 단위에 의해 구성된 단일폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트 모두를 포함한다. 본 출원의 내용 상, 용어 "(코)폴리카르보네이트"는 식 (V)에 의해 표현되는 디페놀 단위의 단일폴리카르보네이트를 또한 포함하며,
Figure pct00005
여기서
Ra 및 Rb는, 서로 독립적으로, 수소 또는 C1-C4-알킬, 바람직하게는 메틸을 나타내고,
k는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 2 또는 3을 나타낸다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 방향족 (코)폴리카르보네이트는 공개된 참조 문헌에 기술되어 있거나 공개된 참조 문헌에 기술된 방법에 따라 제조될 수 있다 (방향족 (코)폴리카르보네이트의 제조는, 예를 들어, 문헌["Chemistry and Physics of Polycarbonates", Schnell, Interscience Publishers, 1964] 및 DE-AS1495626, DE-A2232877, DE-A2703376, DE-A2714544, DE-A3000610, 및 DE-A3832396에서 볼 수 있다).
방향족 (코)폴리카르보네이트의 제조는, 예를 들어, 디페놀과 카르보닐 할로겐화물 화합물, 바람직하게는 포스젠의 반응을, 상 계면 방법에 따라, 임의로 사슬 종결제, 예컨대 모노페놀의 사용과 함께, 및 추가로 임의로 3 이상의 관능성을 가지는 분지형성제, 예컨대 트리페놀 또는 테트라페놀의 사용과 함께 행해, 수행될 수 있다.
(코)폴리카르보네이트의 제조에 사용하기에 적합한 디히드록시 방향족 화합물은 식 (VI)의 것들이며,
Figure pct00006
여기서
A는 단일 결합, C1-C5-알킬렌, C2-C5-알킬리덴, C5-C6-시클로알킬, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2-, C6-C12-아릴렌을 나타내며, 이는 임의로 헤테로원자, 또는 식 (VII) 또는 (VIII)의 기를 포함하는 추가적인 방향족 고리와 융합될 수 있으며,
Figure pct00007
B는 각각의 경우 수소, C1-C12-알킬, 바람직하게는 메틸, 또는 할로겐, 바람직하게는 염소 및/또는 브로민을 나타내며,
q는 독립적으로 각각의 경우 0, 1 또는 2를 나타내며,
p는 1 또는 0이고,
Rc 및 Rd는, 독립적으로 각각의 X1에 대해 및 서로 독립적으로, 수소 또는 C1-C6-알킬, 바람직하게는 수소, 메틸 또는 에틸을 나타내며,
X1은 탄소이고,
r은 4 내지 7의 정수, 바람직하게는 4 또는 5를 나타내며,
단 적어도 하나의 원자 X1 상의 Rc 및 Rd는 모두 알킬이다.
식 (V)로부터 유래된 디페놀로서, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (비스페놀 TMC)는 바람직하게는 본 발명에 따라 (코)폴리카르보네이트의 제조에 사용된다.
본 발명에 따라 (코)폴리카르보네이트의 제조에 사용하기에 적합한 식 (VI)의 디페놀은, 예를 들어, 예컨대 히드로퀴논, 레조르신, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)티오에테르, 비스(히드록시페닐)에테르, 비스(히드록시페닐)케톤, 비스(히드록시페닐)설폰, 비스(히드록시페닐)술폭시드, α,α'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠 및 그들의 알킬화된, 고리-알킬화된 및 고리-할로겐화된 유도체이다.
다른 바람직한 디페놀은, 4,4'-디히드록시바이페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-1-페닐프로판, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)페닐에탄, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스-(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,3-비스-[2-(4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠 (비스페놀 M), 2,2-비스-(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)설폰, 2,4-비스-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 및 1,3-비스-[2-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠이다.
특히 바람직한 디페놀은 2,2-비스-(4-히드록시페닐)프로판 (BPA) 및 2,2-비스-(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판 (디메틸-BPA)이다.
특히 바람직한 것은 비스페놀 A 및 비스페놀 TMC의 (코)폴리카르보네이트이다.
상기 디페놀은 단독으로 또는 임의의 혼합물로 사용될 수 있다. 이러한 디페놀은 공개된 참조 문헌에 기술되어 있거나 공개된 참조 문헌에 기술된 방법에 따라 제조될 수 있다.
이들 및 다른 적합한 디페놀은 상업적으로 입수 가능하고, 예를 들어, 문헌["Chemistry and Physics of Polycarbonates", H. Schnell, Interscience Publishers, New York, 1964, 28ff, 및 102ff], 및 문헌["Handbook of Polycarbonate Science and Technology", D. G. Legrand, J. T. Bendler, Marcel Dekker publisher, New York, 2000, 72ff]에 기술되어 있다.
열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트의 제조에 사용하기에 적합한 사슬 종결제는, 예를 들어, 페놀, p-tert-부틸페놀 또는 쿠밀 페놀이다.
사슬 연장제는 보통 각 경우 사용된 디페놀의 총 몰수를 기준으로, 0.5 몰% 내지 10 몰%의 양으로 사용된다.
열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트는 공지된 방식으로, 특히 및 바람직하게는 3 개 이상의 관능성의 화합물, 예컨대 3 개 이상의 페놀성 기를 가지는 화합물을 사용된 디페놀의 총량을 기준으로 0.05 내지 2.0 몰%의 양으로 혼입해 분지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 방향족 (코)폴리카르보네이트는 15,000 g/mol 초과의, 및 바람직하게는 20,000 g/mol 내지 50,000 g/mol의 중량-평균 분자량 (Mw, 예를 들어, GPC, 초원심분리, 또는 광산란에 의해 측정됨)을 가진다.
열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트는 단독으로 또는 임의의 (바람직하게는 다른 방향족 폴리카르보네이트(들)과의) 혼합물로 사용될 수 있다.
제조 중 첨가된 모든 다른 화학물질 및 아쥬반트와 같이, 사용된 디페놀은 그의 합성, 가공 또는 저장으로부터 유래된 불순물로 오염될 수 있다. 그러나, 가능한 순수한 출발 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 언급된 바와 같은 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트에 더하여, 상응하는 폴리카르보네이트 기재의 성능이 손상되지 않을 것이라는 전제 하에, 첨가제가 폴리카르보네이트 기재의 제조 중 임의로 첨가될 수 있다. 첨가제는, UV-흡수제, 이형 아쥬반트, 열 안정화제, 난연제, 난연 상승제, 적하방지제 (예컨대 플루오린화된 폴리올레핀, 실록산, 및 아라미드 섬유 종의 계열의 화합물), 윤활유 및 이형제 (예컨대 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트), 핵형성제, 안정화제, 및 정전기 방지제 (예컨대 전도성 카본 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브 및 유기 정진기 방지제, 예컨대 폴리알킬렌 에테르, 알킬 술포네이트 또는 폴리아미드-함유 중합체), 뿐만 아니라 염료 및 안료를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
게다가, 무기 충전제, 예컨대 유리 섬유, 및 탄소 섬유가, 첨가제로서 첨가될 수 있다. 안료, 예컨대 티타늄 디옥시드, 석영 (실리카) 또는 바륨 설페이트가, 또한 첨가제로서 첨가될 수 있다.
난연제로서, 인 난연제, 특히 단량체성 및 올리고머성 포스페이트 및 포스포네이트, 포스포네이트 아민 및 포스파젠으로 구성된 군으로부터 선택된 난연제가, 바람직하게는 사용되고, 상기 군으로부터 선택된 2 개 이상의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 본원에서 특정하게 언급되지는 않은, 다른 인 화합물, 바람직하게는 할로겐-무함유 인 화합물이 또한 단독으로 또는 바람직하게는 할로겐-무함유인 다른 인 화합물과 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 적합한 인 화합물의 예는 트리부틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 디페닐 크레실 포스페이트, 디페닐 옥틸 포스페이트, 디페닐 2-에틸크레실 포스페이트, 트리(이소프로필페닐) 포스페이트, 레조르신-가교된 디포스페이트 또는 올리고머성 포스페이트 및 비스페놀 A-가교된 디포스페이트 또는 올리고머성 포스페이트이다. 비스페놀 A로부터 유래된 올리고머성 포스페이트가 특히 바람직하게 사용된다. 난연제로서 사용되기에 적합한 인 화합물이 공지되어 있거나 (예를 들어, EP-A0363608, EP-A0640655 참조) 공지된 방법에 따라 비슷한 방식으로 제조될 수 있다 (예를 들어, 문헌[Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie, vol 18, 301ff, 1979；Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, vol 12/1, page 43; Beilstein, vol 6, page 177] 참조).
첨가제는 제품의 수명 또는 색을 개선하기 위해 (예를 들어, 안정화제), 가공을 더 쉽게 만들기 위해 (예를 들어, 이형제, 유동 촉진제, 정전기 방지제) 또는 하중 하의 중합체의 성능을 조절하기 위해 (예를 들어, 내충격 개질제, 예컨대 고무; 난연제, 착색제, 유리 섬유) 첨가될 수 있다.
첨가제는 중합체 용융물에 단독으로 또는 임의의 혼합물로 또는 상이한 혼합물로, 특히, 중합체를 분리한 직후 또는 소위 말하는 블렌딩 공정 중 과립의 용융 후 첨가될 수 있다. 그들의 첨가제 또는 혼합물은 이로써 중합체 용융물에 고체로서, 즉, 분말로서, 또는 용융물로서 첨가될 수 있다. 첨가제를 계량하는 또 다른 방법은 첨가제 또는 첨가제의 혼합물의 마스터배치 또는 마스터배치의 혼합물을 사용하는 것이다.
적합한 첨가제가, 예를 들어 문헌["Additives for Plastics Handbook", John Murphy, Elsevier, Oxford, 1999] 및 문헌["Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, Hanser, Munich, 2001] 또는 WO99/55772, 15 내지 25면에 기술되어 있다.
적합한 열 안정화제는 바람직하게는 트리-(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트 (이르가포스(Irgafos) 168), 테트라-(2,4-디-t-부틸페닐)[1,1-디페닐]-4,4'-디일 비스포스포네이트, 트리이소옥틸 포스페이트, 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐) 프로피오네이트 (이르가녹스(Irganox) 1076), 비스-(2,4-디쿠밀페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트 (도버포스(Doverphos)S-9228-PC), 비스-(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트 (ADKSTABPEP-36) 또는 트리페닐 포스핀이다. 이들은 단독으로 또는 혼합물로 (예를 들어, 이르가녹스B900 또는 도버포스S-9228-PC와 이르가녹스B900 또는 이르가녹스1076) 사용될 수 있다.
적합한 이형제는 바람직하게는 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 글리세릴 모노스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 또는 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트 또는 디스테아레이트이다. 그들은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다.
적합한 UV 안정화제는 바람직하게는 2-(2'-히드록시페닐) 벤조트리아졸, 2-히드록시 벤조페논, 치환된 또는 비치환된 에스테르, 아크릴레이트, 장애된 아민, 옥살아미드, 2-(2-히드록시페닐)-1,3,5-트리아진, 및 더욱 바람직하게는 치환된 벤조트리아졸, 예컨대 티누빈 (Tinuvin)360, 티누빈234, 티누빈329, 티누빈1600 또는 티누빈312 (루드비흐스하펜의 바스프 에스이 (BASF SE)의 제품)이다.
게다가, 착색제, 예컨대 유기 염료 또는 안료 또는 무기 안료, IR 흡수제가 단독으로, 또는 혼합물로, 또는 안정화제, (중공) 유리 구, 무기 충전제 또는 유기 또는 무기 확산 안료와 조합되어 첨가될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 폴리카르보네이트 기재는 관련 기술분야에 공지된, 예를 들어, 사출 성형, 압출, 블로우 성형 등의, 그러나 이에 한정되지 않는 방법에 따라 상기 폴리카르보네이트 조성물로부터 제조될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "사출 성형"은 사출 성형 기계를 이용해 수행된 공정으로, 특정된 물질 또는 모델링 물질이 사출 유닛 내에서 가소화되고, 사출 금형으로 주입되고, 다음으로 성형되는 것을 지칭한다. 최종 성분의 형태 및 표면 구조는 금형의 중공 부분, 즉, 공동의 특성에 의해 결정된다. 사출 성형은 모든 사출 성형 방법, 예컨대 다-성분 사출 성형 및 사출 압축 성형을 포함한다.
바람직하게는, 폴리카르보네이트 기재는 사출 압축 성형 공정에 의해 제조된다. 사출 압축 성형은, 사출 성형과 압축 성형을 함께 조합해, 금형이 성형 공정 중 처음 닫힐 때, 이동의 절반부와 덮개의 절반부가 완전히 닫히지 않아 압축을 위한 갭을 남기고; 용융물이 다음으로 금형 공동으로 주입되고; 용융물 주입의 완료 후, 금형이 완전히 닫혀 용융물을 금형 공동으로 압축한다는 점에서, 통상적인 사출 성형 공정과 다르다는 것이 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 출원인은 그러한 공정에 의해 제조된 폴리카르보네이트 기재에 어떠한 휨 변형도 일어나지 않고 따라서 본 발명의 폴리카르보네이트 복합재에 특히 적합하다는 것을 발견하게 되어 놀랐다.
본 발명의 폴리카르보네이트 복합재는 추가로 폴리카르보네이트 기재 상에 도포된 코팅을 포함한다. 코팅은 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 130 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 경화해 형성된다.
폴리실록산-기반 열경화 코팅 물질은 US4,278,804, US 4,373,061, US 4,410,594, US 5,041,313 및 EP-A-1 087 001에 자세히 기술되어 있으며, 예는, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 주식회사 (Momentive Performance Materials Inc) (미국 코네티컷주 윌튼)로부터 상업적으로 입수 가능한 코팅 시스템, 예컨대 PHC 587, PHC 587B, PHC 587C, PHC XH100, 및 둘 다 KRD 코팅즈 (KRD Coatings) (독일 게스타흐트 (Geesthacht))로부터 입수 가능한 카시 (KASI) 또는 썬 (Sun), 또는 SDC 코팅즈 (SDC Coatings)로부터 입수 가능한 MP 100, 또는 GFO (독일 그뮌트 (Gmuend))로부터 입수 가능한 MRL을 포함한다.
코팅은 단층 또는 다층 코팅일 수 있다. 코팅이 다층 코팅인 경우, 적어도 하나의 그의 층은 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질로부터 형성된다. 본 발명의 특정한 실시양태에서, 실록산-기반 열경화성 코팅 물질로부터 형성된 마무리 코팅 층이 제공되고, 프라임 코팅 층이 마무리 코팅 층과 기재 사이에 추가로 제공되어 접착력을 개선한다.
폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질은 폴리카르보네이트 기재 상에, 분무 코팅, 커튼 코팅, 바 코팅, 블레이드 코팅, 롤 코팅 및 침지 코팅을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 관련 기술분야에서 흔히 사용하는 방법에 의해 도포될 수 있다. 바람직하게는, 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질이 폴리카르보네이트 기재 상에 분무 코팅에 의해 도포된다.
코팅의 완료 후, 코팅된 물품이 140 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화되어, 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질이 완전히 경화하도록 해, 본 발명의 폴리카르보네이트 복합재를 제조하도록 한다. 바람직하게는, 코팅된 물품이 170 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 경화되고, 그러한 조건 하에, 더 높은 연필 경도의 폴리카르보네이트 복합재가 수득될 수 있다.
본 발명에서 제공된 폴리카르보네이트 복합재의 코팅은 5 내지 40 ㎛의 범위 내의, 및 바람직하게는 10 내지 40 ㎛의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 실시양태에서, 코팅이 10 내지 25 ㎛의 범위 내의 두께를 가지는 경우, 수득된 폴리카르보네이트 복합재가 더 높은 연필 경도를 가진다.
바람직하게는, 본 발명의 폴리카르보네이트 복합재는 투명하다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "투명한"은 폴리카르보네이트 복합재가 가시 광선 범위 (550 내지 750 nm)에서, 적어도 88 %, 바람직하게는 적어도 90 %, 및 더욱 바람직하게는 91 % 내지 92 %의 투과율을 가진다는 것을 의미하고, 여기서 투과율은 ASTM E 1348: 문헌["Standard Test Method for Transmittance and Color by Spectrophotometry Using Hemispherical Geometry"]에 따라 결정되고 비코팅된 기재는 3 mm의 두께를 가진다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
I) 상기 기술된 바와 같은 폴리카르보네이트 기재를 제공하는 단계; 및
II) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 폴리카르보네이트 기재 상에 도포하고, 다음으로 140 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해, 폴리카르보네이트 복합재를 제조하는 단계
를 포함하는, 상기 폴리카르보네이트 복합재의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는, 코팅된 물품은 170 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 경화되어, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합재를 제조한다.
추가적인 측면에서, 본 발명은 상기 폴리카르보네이트 복합재로부터 제조된 물품을 제공한다. 바람직하게는, 물품은 전자 또는 전자 기기의 하우징, 계기판, 터치 스크린, 디스플레이 스크린 및 렌즈로 구성된 군으로부터 선택된다. 전자 또는 전기 기기는, 스마트폰, 모바일 컴퓨터 및 텔레비전을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예에서 사용된 출발 물질은 다음과 같다:
실포트 (SilFORT)* PHC XH100: 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질, 모멘티브 주식회사로부터 구입;
폴리카르보네이트 기재 1: 레버쿠젠의 코베스트로 도이칠란트 아게 (Covestro Deutschland AG)로부터의 비스페놀 TMC 및 비스페놀 A로 만들어진, 5.3 cm/10 분 (330 ℃, 2.16 kg (ISO 1133 (DIN EN ISO 1133-1:2012-03)에 따라 측정됨)의 MVR (용융 부피 속도)을 가지고 200 ℃의 Tg를 가지는 열가소성 방향족 코폴리카르보네이트로부터 사출 압축 성형 공정을 이용해 제조됨,
폴리카르보네이트 기재 2: 144 ℃의 Tg를 가지는 비스페놀 A로 만들어진 열가소성 방향족 폴리카르보네이트로부터 통상적인 사출 성형 공정을 이용해 제조됨.
실시예 1
150×100×3 mm의 크기의 폴리카르보네이트 기재 1 및 2가 제공되었고, 실포트* PHC XH100로, 각각 분무 코팅에 의해 코팅되고, 실온에 15 분 동안 놓아두어 코팅 표면이 점성이-없는 상태에 도달하도록 했다. 다음으로, 코팅된 기재는 경화를 위해 고온 공기 순환 오븐에 비치되었다. 경화에 적용된 시간 및 온도는 표 1에 기록되고, 모든 코팅은 동일한 6 ㎛의 두께를 가진다.
표 1: 폴리카르보네이트 복합재의 제조
Figure pct00008
실시예 1 및 실시예 2에서, 폴리카르보네이트 기재 1은 130 ℃에서 0.5 시간 또는 1 시간 동안 경화되었고, 양쪽 경우 모두 HB의 연필 경도만이 수득되었다; 실시예 3 및 실시예 4에서, 폴리카르보네이트 기재 1은 180 ℃에서 0.5 시간 내지 1 시간 동안 경화되었고, 양쪽 경우 모두 H의 연필 경도가 수득되었고, 그 와중에 180 ℃에서 1 시간 동안 소성한 후 시각적으로 관찰되는 휨은 없었다.
비교예 1 및 비교예 2에서, 폴리카르보네이트 기재 2는 130 ℃에서 0.5 시간 또는 1 시간 동안 경화되었고, 양쪽 경우 모두 HB의 연필 경도만이 수득될 수 있었다. 나아가, 폴리카르보네이트 기재 2가 경화 온도 하에서 휘어진 것이 시각적으로 관찰되었다.
실시예 2
폴리카르보네이트 기재 1이 제공되었고, 실포트* PHC XH100으로 분무 코팅에 의해 코팅되었고, 실온에 15 분 동안 놓아두어, 코팅 표면이 점성이-없는 상태에 도달하도록 했다. 다음으로, 코팅된 기재는 경화를 위해 고온 공기 순환 오븐에 180 ℃의 온도에서 1 시간 동안 비치되었다.
표 2: 코팅 두께가 연필 경도 상에 미치는 영향
Figure pct00009
표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 더 높은 코팅 두께가, 특히 두께가 10 ㎛보다 높은 경우가 연필 경도를 증가시키기에 유리하다.

Claims (9)

  1. a) 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된, 폴리카르보네이트 기재; 및
    b) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 140 내지 210 ℃의 범위 내의 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해 형성되는, 상기 폴리카르보네이트 기재 상의 코팅
    을 포함하며, ASTM D3363에 따라 측정된, H보다 높은 연필 경도를 가지는 폴리카르보네이트 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 기재가 사출 압축 성형 공정에 의해 제조되는 것인 폴리카르보네이트 복합재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트가 적어도 15,000 g/mol의 중량-평균 분자량을 가지고, 식 (I)의 구조 단위를 포함하며,
    Figure pct00010

    여기서
    Ra 및 Rb는, 서로 독립적으로, 수소 또는 C1-C4-알킬을 나타내고,
    k는 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내는,
    폴리카르보네이트 복합재.
  4. 제3항에 있어서, 식 (I)의 구조 단위가 하기 구조 (IX)
    Figure pct00011

    를 가지는 것인 폴리카르보네이트 복합재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅이 5 내지 40 ㎛의 범위 내의 두께를 가지는 것인 폴리카르보네이트 복합재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 복합재가 투명한 것인 폴리카르보네이트 복합재.
  7. I) 160 내지 210 ℃의 범위 내의 유리-전이 온도를 가지는 열가소성 방향족 (코)폴리카르보네이트로부터 제조된 폴리카르보네이트 기재를 제공하는 단계; 및
    II) 폴리실록산-기반 열경화성 코팅 물질을 폴리카르보네이트 기재 상에 도포하고, 다음으로 140 내지 210 ℃의 범위 내의 경화 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 경화해, 폴리카르보네이트 복합재를 제조하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 복합재의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 복합재로부터 제조된 물품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 물품이 전자 또는 전기 기기의 하우징, 계기판, 터치 스크린, 디스플레이 스크린 및 렌즈로 구성된 군으로부터 선택된 것인 물품.
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