KR20210051773A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 폴리에스테르 수지 1 내지 20 중량부; 유리 섬유 30 내지 80 중량부; 마이카 5 내지 33 중량부; 및 포스파젠계 난연제 5 내지 25 중량부;를 포함하며, 상기 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 원형 단면의 유리 섬유, 및 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10이고, 단면의 단경이 2 내지 10 ㎛이며, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 직사각형 단면의 유리 섬유 중 1종 이상을 포함하고, 상기 마이카는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 90 내지 300이고, 평균 입자 크기(D50)가 200 내지 550 ㎛이며, 상기 유리 섬유 및 상기 마이카의 중량비는 1.5 : 1 내지 7 : 1인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
엔지니어링 플라스틱으로서, 폴리카보네이트 수지는 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 내후성, 난연성, 전기 특성 등이 우수하며, 투명하다는 장점을 가지고 있어, 전기/전자 제품의 하우징, 기타 사무용 기기의 내/외장재 등으로 유용하다. 또한, 다양한 필러(filler)의 적용으로 다양한 물성을 강화시킬 수 있는 특징을 가지고 있다.
그러나, 폴리카보네이트 수지의 치수 안정성을 향상시키기 위하여 적용되는 유리 섬유, 탈크, 규회석 등의 필러는 종류에 따라 물성에 차이가 발생하기도 하고, 일정 이상의 함량을 투입 시, 오히려 물성 저하가 발생하므로, 금속 수준의 치수 안정성 구현이 매우 어렵다.
따라서, 금속 수준의 치수 안정성을 구현할 수 있고, 난연성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2011-0059886호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 폴리에스테르 수지 1 내지 20 중량부; 유리 섬유 30 내지 80 중량부; 마이카 5 내지 33 중량부; 및 포스파젠계 난연제 5 내지 25 중량부;를 포함하며, 상기 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 원형 단면의 유리 섬유, 및 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10이고, 단면의 단경이 2 내지 10 ㎛이며, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 직사각형 단면의 유리 섬유 중 1종 이상을 포함하고, 상기 마이카는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 90 내지 300이고, 평균 입자 크기(D50)가 200 내지 550 ㎛이며, 상기 유리 섬유 및 상기 마이카의 중량비는 1.5 : 1 내지 7 : 1인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 유리 섬유의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 40일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 마이카의 중량비는 1 : 1 내지 1 : 15일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 20 내지 45 ㎛/m·℃일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 vertical test 방법으로 측정한 0.8 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 9 내지 17 kgf·cm/cm일 수 있다.
9. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
10. 상기 9 구체예에서, 상기 성형품은 가로 100 내지 300 cm, 세로 50 내지 150 cm 및 두께 0.1 내지 10 mm의 사출 성형품일 수 있다.
본 발명은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지; (B) 폴리에스테르 수지; (C) 유리 섬유; (D) 마이카; 및 (E) 포스파젠계 난연제;를 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리카보네이트 수지로는 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 디페놀류(방향족 디올 화합물)를 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산 디에스테르 등의 전구체와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 디페놀류로는 4,4'-비페놀, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산을 사용할 수 있고, 구체적으로, 비스페놀-A 라고 불리는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 분지쇄가 있는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면 중합에 사용되는 디페놀류 전체에 대하여, 0.05 내지 2 몰%의 3가 또는 그 이상의 다관능 화합물, 구체적으로, 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조한 분지형 폴리카보네이트 수지를 사용할 수도 있다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 호모 폴리카보네이트 수지, 코폴리카보네이트 수지 또는 이들의 블렌드 형태로 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 에스테르 전구체(precursor), 예컨대 2관능 카르복실산의 존재 하에서 중합 반응시켜 얻어진 방향족 폴리에스테르-카보네이트 수지로 일부 또는 전량 대체하는 것도 가능하다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 200,000 g/mol, 예를 들면 15,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 유동성(가공성) 등이 우수할 수 있다.
(B) 폴리에스테르 수지
본 발명의 폴리에스테르 수지는 유리 섬유, 마이카 등과 함께 적용되어, 내충격성, 난연성 등의 물성 저하 없이, 금속 수준의 치수 안정성을 구현할 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분으로서, 테레프탈산(terephthalic acid, TPA), 이소프탈산(isophthalic acid, IPA), 1,2-나프탈렌 디카르복실산, 1,4-나프탈렌 디카르복실산, 1,5-나프탈렌 디카르복실산, 1,6-나프탈렌 디카르복실산, 1,7-나프탈렌 디카르복실산, 1,8-나프탈렌 디카르복실산, 2,3-나프탈렌 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 2,7-나프탈렌 디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT), 디메틸 이소프탈레이트(dimethyl isophthalate), 디메틸-1,2-나프탈레이트, 디메틸-1,5-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,7-나프탈레이트, 디메틸-1,8-나프탈레이트, 디메틸-2,3-나프탈레이트, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 디메틸-2,7-나프탈레이트 등의 방향족 디카르복실레이트(aromatic dicarboxylate) 등과 디올 성분으로서, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 환형알킬렌디올 등을 중축합하여 얻을 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 이들의 조합 등일 수 있다.
구체예에서, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 o-클로로페놀 용액(농도: 0.5 g/dl)에 녹여 25℃에서 Ubbelohde viscometer(capillary viscometer)를 이용하여 측정한 고유점도가 0.6 내지 1.5 dl/g, 예를 들면 0.7 내지 1.3 dl/g일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 가공성, 치수 안정성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지는 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부, 예를 들면 1.5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 유리 섬유
본 발명의 유리 섬유는 상기 폴리에스테르 수지, 마이카 등과 함께 적용되어, 난연성, 내충격성 등의 물성 저하 없이, 금속 수준의 치수 안정성을 구현할 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 섬유 형태일 수 있고, 원형(타원형 포함) 및/또는 직사각형의 단면을 가질 수 있다.
구체예에서, 상기 원형 단면의 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 예를 들면 10 내지 20 ㎛, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm, 예를 들면 2 내지 8 mm일 수 있고, 상기 직사각형 단면의 유리 섬유는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10, 예를 들면 2 내지 8일 수 있고, 단면의 단경이 2 내지 10 ㎛, 예를 들면 4 내지 8 ㎛일 수 있으며, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm, 예를 들면 2 내지 8 mm일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 강성, 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 통상의 표면 처리제로 처리된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 30 내지 80 중량부, 예를 들면 40 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 80 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 난연성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 유리 섬유의 중량비(B:C)는 1 : 2 내지 1 : 40, 예를 들면 1 : 4 내지 1 : 40일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성 등이 더 우수할 수 있다.
(D) 마이카
본 발명의 마이카는 상기 폴리에스테르 수지, 유리 섬유 등과 함께 적용되어, 난연성, 내충격성 등의 물성 저하 없이, 금속 수준의 치수 안정성을 구현할 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 마이카는 판상형 충전제로서, 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 90 내지 300, 예를 들면 100 내지 250일 수 있고, 레이저 입도 분석기(제조사 : Beckman Coulter, 장비명 : LS 13 320)로 측정한 평균 입자 크기(D50)는 200 내지 550 ㎛, 예를 들면 250 내지 450 ㎛일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 강성, 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 마이카는 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 33 중량부, 예를 들면 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 마이카의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 33 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 난연성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 마이카의 중량비(B:D)는 1 : 1 내지 1 : 15, 예를 들면 1 : 1 내지 1 : 14일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성 등이 더 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유 및 상기 마이카의 중량비(C:D)는 1.5 : 1 내지 7 : 1, 예를 들면 2 : 1 내지 6 : 1일 수 있다. 상기 유리 섬유 및 상기 마이카의 중량비가 1.5 : 1 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있고, 7 : 1를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
(E) 포스파젠계 난연제
본 발명의 일 구체예에 따른 포스파젠계 난연제는 열가소성 수지 조성물의 난연성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상적인 난연성 열가소성 수지 조성물에 사용되는 포스파젠(phosphazene) 화합물 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 포스파젠계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 포스파젠 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 7의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 아릴옥시기, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 알콕시카보닐알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 카보닐알킬기, 아미노기 또는 히드록시기이다.
여기서, 상기 "치환"은 수소 원자가 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 히드록시기, 아미노기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 4 내지 10의 헤테로아릴기, 이들의 조합 등의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한, 상기 "알킬", "알콕시" 및 그 외 "알킬" 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하고, "알케닐"은 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖고 하나 이상의 이중결합을 함유하는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하며, 상기 "시클로알킬"은 탄소 원자수가 3 내지 20개인 포화모노시클릭 또는 포화바이시클릭 고리 구조형태를 모두 포함한다. 상기 "아릴"은 하나의 수소 원자 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함한다. 구체적으로, 페닐, 나프틸, 비페닐, 톨릴 등을 예시할 수 있다.
상기 "헤테로시클로알킬"은 포화시클릭 탄화수소 골격 원자로서 N, O, S로부터 선택되는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 포화모노시클릭 또는 바이시클릭 고리 골격 원자가 탄소인 시클로알킬 그룹을 의미하는 것으로, 피롤리디닐, 아제티디닐, 피라졸리디닐, 옥사졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 모르폴리닐, 티오모르폴리닐, 티아졸리디닐, 히단토이닐, 발레로락타밀, 옥시라닐, 옥세타닐, 디옥솔라닐, 디옥사닐, 옥사티올라닐, 옥사티아닐, 디티아닐, 디히드로푸라닐, 테트라히드로푸라닐, 디히드로피라닐, 테트라히드로피라닐, 테트라히드로피리디닐, 테트라히드로피리미디닐, 테트라히드로티오페닐, 테트라히드로티오피라닐, 디아제파닐, 아제파닐 등을 예시할 수 있다.
상기 "헤테로아릴"은 방향족 고리 골격 원자로서 N, O, S로부터 선택되는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 상기 헤테로아릴기는 고리 내 헤테로원자가 산화되거나 사원화되어, 예를 들어 N-옥사이드 또는 4차 염을 형성하는 2가 아릴 그룹을 포함한다. 구체적으로, 퓨릴, 티에닐, 피롤릴, 피란일, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아지닐, 테트라지닐, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라자닐, 피리딜, 피라지닐, 피리미딘일, 피리다지닐 등을 예시할 수 있다.
구체예에서, 상기 포스파젠계 난연제는 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 25 중량부, 예를 들면 7 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 포스파젠계 난연제의 함량이 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 난연성, 유동성 등이 저하될 우려가 있고, 25 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 200 내지 280℃, 예를 들면 220 내지 270℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, ASTM D696에 의거하여, 열기계분석기(thermo mechanical analyzer)로 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 20 내지 45 ㎛/m·℃, 예를 들면 30 내지 40 ㎛/m·℃일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 vertical test 방법으로 측정한 0.8 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 9 내지 17 kgf·cm/cm, 예를 들면 10 내지 16 kgf·cm/cm일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 항균성 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 전기 전자 제품의 내/외장재, 박막 시트 등으로 유용하다.
구체예에서, 상기 성형품은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 20 내지 45 ㎛/m·℃이고, UL-94 vertical test 방법으로 측정한 0.8 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0이며, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 9 내지 17 kgf·cm/cm인 것으로, 가로 100 내지 300 cm, 세로 50 내지 150 cm, 및 두께 0.1 내지 10 mm의 대형 사출 성형품으로 적합하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
중량평균분자량(Mw)이 25,000 g/mol인 비스페놀-A형 폴리카보네이트 수지를 사용하였다.
(B) 폴리에스테르 수지
(B1) 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, 제조사: SK Chemical, 제품명: SKYPET 1100, 고유점도: 0.8 dl/g)를 사용하였다.
(B2) 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, 제조사: Shinkong, 제품명: Shinite K006, 고유점도: 1.3 dl/g)를 사용하였다.
(C) 유리 섬유
(C1) 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 4이고, 단경이 7 ㎛이며, 가공 전 길이가 3 mm인 직사각형 단면의 유리 섬유(제조사: Nittobo, 제품명: FF45y11)를 사용하였다.
(C2) 단면의 직경이 13 ㎛이고, 가공 전 길이가 4 mm인 원형 단면의 유리 섬유(제조사: 오웬스코닝, 제품명: CS 183F-4P )를 사용하였다.
(C3) 단면의 직경이 10 ㎛이고, 가공 전 길이가 50 ㎛인 원형 단면의 유리 섬유(제조사: 성진화이버, 제품명: MF75W-NL)를 사용하였다.
(D) 무기 충전제
(D1) 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 100이고, 평균 입자 크기(D50)가 280 ㎛인 마이카(제조사: IMERYS, 제품명: SUZORITE 60-S)를 사용하였다.
(D2) 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 55이고, 평균 입자 크기(D50)가 60 ㎛인 마이카(제조사: IMERYS, 제품명: SUZORITE 200-HK)를 사용하였다.
(D3) 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 90이고, 평균 입자 크기(D50)가 150 ㎛인 마이카(제조사: IMERYS, 제품명: SUZORITE 150-S)를 사용하였다.
(D4) 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 100이고, 평균 입자 크기(D50)가 600 ㎛인 마이카(제조사: IMERYS, 제품명: SUZORITE 30-S)를 사용하였다.
(D5) 탈크(제조사: KOCH, 제품명: KCP-04)를 사용하였다.
(E) 인계 난연제
(E1) 포스파젠 화합물(제조사: Fushimi Pharmaceutical, 제품명: FP-110)을 사용하였다.
(E2) 비스페놀-A 디포스페이트(bisphenol-A diphosphate, 제조사: Yoke Chemical, 제품명: YOKE BDP)를 사용하였다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 16
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2, 3 및 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 260℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 Oz 사출기(성형 온도 260℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 2, 3 및 4에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 치수 안정성 평가: ASTM D696에 의거하여, 열기계분석기(thermo mechanical analyzer)로 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수(단위: ㎛/m·℃)를 측정하였다.
(2) 난연성 평가: UL-94 vertical test 방법으로 0.8 mm 두께 사출 시편의 난연도를 측정하였다.
(3) 내충격성 평가: ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm)를 측정하였다.
실시예
1 2 3 4 5 6
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100
(B1) (중량부) 1.5 4 15 4 4
(B2) (중량부) - - - 4 - -
(C1) (중량부) 60 60 60 60 40 80
(C2) (중량부) - - - - - -
(C3) (중량부) - - - - - -
(D1) (중량부) 20 20 20 20 20 20
(D2) (중량부) - - - - - -
(D3) (중량부) - - - - - -
(D4) (중량부) - - - - - -
(D5) (중량부) - - - - - -
(E1) (중량부) 15 15 15 15 15 15
(E2) (중량부) - - - - - -
선팽창계수 36.3 35.2 32.7 33.7 39.7 29.1
난연도 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
노치 아이조드 충격강도 13.1 12.3 11.0 11.2 15.8 10.2
실시예
7 8 9 10 11
(A) (중량부) 100 100 100 100 100
(B1) (중량부) 4 4 4 4 4
(B2) (중량부) - - - - -
(C1) (중량부) 60 60 60 60 -
(C2) (중량부) - - - - 60
(C3) (중량부) - - - -
(D1) (중량부) 10 30 20 20 20
(D2) (중량부) - - - - -
(D3) (중량부) - - - - -
(D4) (중량부) - - - - -
(D5) (중량부) - - - - -
(E1) (중량부) 15 15 7 25 15
(E2) (중량부) - - -
선팽창계수 37.5 32.0 35.1 36.2 38.4
난연도 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
노치 아이조드 충격강도 13.4 10.5 15.8 10.5 11.5
비교예
1 2 3 4 5 6 7 8
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100 100 100
(B1) (중량부) 0.8 21 4 4 4 4 4 4
(B2) (중량부) - - - - - - - -
(C1) (중량부) 60 60 25 85 - 60 60 60
(C2) (중량부) - - - - - - - -
(C3) (중량부) - - - - 60 - - -
(D1) (중량부) 20 20 20 20 20 3 35 -
(D2) (중량부) - - - - - - - 20
(D3) (중량부) - - - - - - - -
(D4) (중량부) - - - - - - - -
(D5) (중량부) - - - - - - - -
(E1) (중량부) 15 15 15 15 15 15 15 15
(E2) (중량부) - - - - - - - -
선팽창계수 46.9 31.9 64.3 24.5 34.6 52.2 30.3 46.6
난연도 V-0 V-1 V-0 V-2 V-1 V-0 V-1 V-1
노치 아이조드 충격강도 13.9 7.7 16.9 6.6 6.3 14.3 6.3 7.6
비교예
9 10 11 12 13 14 15 16
(A) (중량부) 100 100 100 100 100 100 100 100
(B1) (중량부) 4 4 4 4 4 4 4 4
(B2) (중량부) - - - - - - - -
(C1) (중량부) 60 60 60 60 60 60 30 80
(C2) (중량부) - - - - - - - -
(C3) (중량부) - - - - - - - -
(D1) (중량부) - - - 20 20 20 25 10
(D2) (중량부) - - - - - - - -
(D3) (중량부) 20 - - - - - - -
(D4) (중량부) - 20 - - - - -
(D5) (중량부) - - 20 - - - - -
(E1) (중량부) 15 15 15 4 28 - 15 15
(E2) (중량부) - - - - - 15 - -
선팽창계수 47.3 48.1 48.3 32.8 40.2 34.5 54.1 47.7
난연도 V-0 V-1 V-1 V-1 V-0 V-1 V-0 V-1
노치 아이조드 충격강도 8.1 5.5 6.3 15.3 8.1 8.3 14.8 7.2
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 폴리에스테르 수지를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 1), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하됨을 알 수 있고, 폴리에스테르 수지를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 2), 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 유리 섬유를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 3), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하됨을 알 수 있고, 유리 섬유를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 4), 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 유리 섬유 대신에, 유리 섬유 (C3)를 적용할 경우(비교예 5), 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있고, 마이카를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 6), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하됨을 알 수 있고, 마이카를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 7), 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 마이카 대신에, 마이카 (D2)를 적용할 경우(비교예 8), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있고, 마이카 (D3)를 적용할 경우(비교예 9), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있고, 마이카 (D4)를 적용할 경우(비교예 10), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 탈크 (D5)를 적용할 경우(비교예 11), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 포스파젠계 난연제를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 12), 열가소성 수지 조성물의 난연성 등이 저하됨을 알 수 있고, 포스파젠계 난연제를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 13), 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 본 발명의 포스파젠계 난연제 대신에, BSP (E2)를 적용할 경우(비교예 14), 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 유리 섬유 및 마이카의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 중량비가 본 발명의 범위 미만(1.2:1)일 경우(비교예 15), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 중량비가 본 발명의 범위를 초과(8:1)할 경우(비교예 16), 열가소성 수지 조성물의 치수 안정성, 난연성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리카보네이트 수지 100 중량부;
    폴리에스테르 수지 1 내지 20 중량부;
    유리 섬유 30 내지 80 중량부;
    마이카 5 내지 33 중량부; 및
    포스파젠계 난연제 5 내지 25 중량부;를 포함하며,
    상기 유리 섬유는 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 원형 단면의 유리 섬유, 및 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 1.5 내지 10이고, 단면의 단경이 2 내지 10 ㎛이며, 가공 전 길이가 1 내지 15 mm인 직사각형 단면의 유리 섬유 중 1종 이상을 포함하고,
    상기 마이카는 단면의 종횡비(단면의 장경/단면의 단경)가 90 내지 300이고, 평균 입자 크기(D50)가 200 내지 550 ㎛이며,
    상기 유리 섬유 및 상기 마이카의 중량비는 1.5 : 1 내지 7 : 1인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리시클로헥실렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 유리 섬유의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 40인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 및 상기 마이카의 중량비는 1 : 1 내지 1 : 15인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D696에 의거하여, 0℃에서 90℃까지 5℃/min 속도로 승온하며 측정한 10 mm × 10 mm × 6.4 mm 크기의 사출 시편의 선팽창계수가 20 내지 45 ㎛/m·℃이고, UL-94 vertical test 방법으로 측정한 0.8 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0이며, ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 9 내지 17 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 성형품은 상기 성형품은 가로 100 내지 300 cm, 세로 50 내지 150 cm 및 두께 0.1 내지 10 mm의 사출 성형품인 것을 특징으로 하는 성형품.
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