KR20220101220A

KR20220101220A - 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품

Info

Publication number: KR20220101220A
Application number: KR1020210003000A
Authority: KR
Inventors: 김현태; 함혜승; 함명조
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2022-07-19

Abstract

본 기재는 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%; (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%; (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%; 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하고, ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며, ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 {THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND ARTICLE PREPARED THEREFROM}

본 발명은 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

전자제품 기술의 발달로 전자제품의 소형화, 고집적화 및 고성능화가 이루어지고 있으며, 이에 따라 전자제품 및 자동차 부품 내에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위한 열전도도가 높은 소재가 요구되고 있다.

방열이 필요한 장치는 일례로 휴대 전자제품의 하우징, 디브이디(DVD) 드라이브 픽업용 부품, 자동차 라디에이터, 자동차 배터리 팩 하우징, 조명용 엘이디(LED) 하우징, 전기 커넥터, 기판, CPU 등이 있으며, 이들 장치들로부터 발생하는 열을 제거하기 위하여 히트싱크(heat sink), 방열 핀 등의 방열재를 설치하고 있으며, 전자 제품의 하우징에 열전도성 소재의 적용예가 증가하고 있다.

상기 방열을 위해 열전도도 및 열확산 계수 등이 높아야 하며, 주로 열전도도가 상온에서 100 W/m·K 이상인 알루미늄, 마그네슘, 구리 등의 금속을 방열재로 사용하였다. 상기 금속들은 전기저항이 낮으므로 전자부품의 외곽 케이스로 사용할 경우 방열뿐 아니라 전자파 장해 방지에도 탁월한 효과를 보이지만, 금속 자체의 특성상 성형성, 생산성 및 부품 디자인 측면에서 한계를 갖는다.

이에 금속을 충전재로 대체한 열전도성 수지를 제안하였으나, 열전도율과 비례하여 충전재가 과다 투입되면 점도가 상승하고 가공성이 저하되며 최종 제품의 외관 및 물성이 저하된다.

또한, 충전재로 그래핀 나노 플레이트와 팽창흑연을 사용하면 LED 방열판용 열전도성 소재를 구현할 수 있으나 전도성 필러의 사용으로 절연 특성에 문제가 있어 PCB용으로는 적용이 어려운 문제가 있다.

기존의 열전도성 열가소성 수지는 수평방향(In-plane) 열전도도 개선이 주로 진행되어 수직방향(Through-plane) 열전도도는 상대적으로 낮은 값을 보이는데, PCB, IC칩 등의 열을 직접적으로 배출하기 위해서는 수직방향 열전도도가 우수하여야 한다.

따라서, 수평방향 뿐만 아니라 수직방향 열전도도가 뛰어나 IC칩에서 발생하는 열을 PCB로 직접 전달하여 발열에 의한 문제를 최소화하여 PCB, LED 램프 등의 전기·전자 부품에 적용할 수 있는 열가소성 수지 조성물의 개발이 요구되는 실정이다.

한국 공개 특허 제2008-0047015호

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 기재는 상기의 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 기재는 상기의 열가소성 수지 조성물로부터 제조되는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%; (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%; (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%; 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하고, ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며, ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 기재는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%; (B) 탈크, 운모 또는 이들의 혼합 3 내지 15 중량%; (C) 실란으로 표면 처리된 마그네슘 옥사이드 40 내지 60 중량%; 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.

또한, 본 기재는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%, (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%, 상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%, 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고, 상기 혼련 및 압출은 혼련블록이 9개 이상인 압출기를 사용하여 수행하고, ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며, ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 기재는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%; (B) 탈크, 운모 또는 이들의 혼합 3 내지 15 중량%; (C) 실란으로 표면 처리된 마그네슘 옥사이드 40 내지 60 중량%; 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고, 상기 혼련 및 압출은 혼련블록이 9개 이상인 압출기를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 기재는 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품을 제공한다.

본 발명에 따르면, 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품인 인쇄 회로기판(PCB), LED 램프 또는 에너지 저장장치(ESS) 등의 히트 싱크(Hear sink) 또는 방열 핀 등에 고품질로 적용 가능한 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 열가소성 수지 조성물 제조를 위한, 혼련 블록이 9개 이상 구비된 압출기의 모식도이다.
도 2는 평균 입경 및 형상이 서로 다른 2종 이상의 필러의 하이브리드를 통해 단위 부피당 충진율을 극대화하여 열적 경로(Thermal path)의 확보를 도시한 모식도이다.

이하 본 기재의 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 폴리아릴렌 설파이드 수지에 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자, 및 탄산 칼슘을 소정 함량으로 포함하는 경우, 평균입경 및 형상이 상이한 2종 이상의 필러의 하이브리드를 통해 열적 경로(Thermal path)가 확보되어 수직방향 열전도도가 향상되고 난연성, 내열성 및 내충격성이 모두 우수한 것을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.

본 기재에 의한 열가소성 수지 조성물을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 기재의 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%; (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%; (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%; 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하고, ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며, ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하고, 이 경우에 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품에 적용가능한 효과가 있다.

이하 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 구성별로 상세히 설명하기로 한다.

(A) 폴리아릴렌 설파이드 수지

상기 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지는 일례로 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 35 중량%, 보다 바람직하게는 27 내지 32 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 기계적 물성, 내열성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.

상기 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지는 일례로 선형(linear type) 또는 가교형(branched type; cross linked type) 폴리아릴렌 설파이드 수지이고, 바람직하게는 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지이며, 이 경우 폴리아릴렌 설파이드의 고유 특성이 잘 발현되면서 열전도도가 우수한 효과가 있다.

상가 가교형 폴리아릴렌 설파이드 수지는 일례로 중합 과정 중에 가열경화(hear curing) 공정을 거쳐 제조될 수 있고, 상기 선형 폴리아릴렌 설파이드 수지는 가교형과는 달리 가열경화 공정을 거치지 않고 중합반응 개선을 통하여 제조될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 선형 또는 가교형 폴리아릴렌 설파이드 수지는 각각 통상적으로 본 발명이 속한 기술분야에서 선형 또는 가교형 폴리아릴렌 설파이드 수지로 지칭되는 것일 수 있다.

상기 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지는 바람직하게는 ASTM D1238에 의거하여 315℃, 5kg 조건 하에서 측정한 용융지수(Melt Index; MI)가 1,000 내지 2,500 g/10min, 보다 바람직하게는 1,300 내지 2,200 g/10min, 더욱 바람직하게는 1,500 내지 2,000 g/10min, 보다 더 바람직하게는 1,700 내지 2,100 g/10min일 수 있고, 이 범위 내에서 내열성, 기계적 물성 및 가공성이 우수한 효과가 있다. 이러한 폴리아릴렌 설파이드 수지의 용융지수는 단량체의 종류 및 분자량 등의 제어를 통해 조절될 수 있다.

상기 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지는 일례로 방향족 고리와 황 원자가 결합한 구조를 반복 단위로 하는 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 반복 단위로 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 니트로기, 아미노기, 페닐기 및 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 및 결합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, -*은 결합이다.

바람직하게는 상기 R¹ 및 R²가 각각 수소 원자인 경우 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있고, 더 나아가 하기 화학식 2에서와 같이 황 원자와 파라(para) 위치에서 결합하거나, 하기 화학식 3에서와 같이 황 원자와 메타(meta) 위치에서 결합하는 경우 보다 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 폴리아릴렌 설파이드는 바람직하게는 상기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 70 몰% 이상, 보다 바람직하게는 90 몰% 이상 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 내열성, 기계적 물성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 바람직하게는 하기 화학식 4의 구조를 갖는 단위체, 즉 공중합 단위체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 30 몰% 이하로 더 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이하로 더 포함할 수 있으며, 이 범위 내에서 폴리아릴렌 설파이드의 내열성 및 기계적 강도가 더욱 우수한 효과가 있다.

[화학식 4]

,

,

,

, 또는

상기 공중합 단위체는 결합 방식에 있어서 특별히 제한되지 않고, 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 중 어느 하나일 수 있다.

또 다른 예로, 상기 폴리아릴렌 설파이드는 아릴렌 설파이드 반복 단위 및 아릴렌 디설파이드 반복 단위를 포함하여 이루어질 수 있고, 구체적인 예로 아릴렌 설파이드 반복 단위 : 아릴렌 디설파이드 반복 단위의 중량비가 1 : 0.0001 내지 1 : 0.05일 수 있으며, 이 범위 내에서 아릴렌 디설파이드 반복 단위를 포함함으로써 동일 분자량의 아릴렌 설파이드 반복 단위만으로 이루어진 폴리아릴렌 설파이드보다 낮은 융점을 가질 수 있고, 이로 인해 가공온도가 낮아지고 최종 생성되는 폴리아릴렌 설파이드의 물성도 우수해지는 이점이 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 융점이 바람직하게는 270 내지 290℃, 보다 바람직하게는 275 내지 285℃일 수 있고, 이 범위 내에서 내열성, 기계적 물성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.

본 기재에서 융점(Tm)은 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, 장치명: DSC 2920, 제조사: TA instrument)를 이용하여 측정할 수 있다. 여기에서 온도의 상승과 내림의 속도는 20 ℃/min이고，상온(23℃)에서 330℃까지 1차 가열 후 3분간 체류한 후 상온까지 냉각한 다음 330℃까지 2차 가열하여 측정하며, 융점은 2차 가열 시 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과를 사용한다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 회전 원판 점도계로 융점 + 20℃, 즉 융점보다 20℃ 높은 온도에서 측정한 용융 점도가 바람직하게는 100 내지 5,000 포이즈(poise), 보다 바람직하게는 500 내지 3,000 포이즈, 더욱 바람직하게는 1,500 내지 2,500 포이즈일 수 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드는 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 용액중합법으로 제조된 폴리아릴렌 설파이드일 수 있다.

상기 폴리아릴렌 설파이드의 제조방법은 일례로 (a) 디요오드 방향족 화합물과 황 화합물을 포함하는 반응물을 중합 반응시키는 단계; 및 (b) 상기 중합 반응 단계를 진행하면서, 상기 반응물에 포함된 황 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 황 화합물을 추가로 가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 디요오드 방향족 화합물은 일례로 디요오드화벤젠(diiodobenzene), 디요오드화나프탈렌(diiodonaphthalene), 디요오드화비페닐(diiodobiphenyl), 디요오드화비스페놀(diiodobisphenol) 및 디요오드화벤조페논(diiodobenzophenone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 단계 (a)에서 중합 반응 조건은 디요오드 방향족 화합물과 황 화합물을 포함하는 반응물의 중합이 개시될 수 있는 조건이라면 특별히 한정되지 않고, 일례로 상기 단계 (a)를 승온 및 감압 조건에서 수행할 수 있으며, 180 내지 250℃ 및 50 내지 450 torr의 초기 반응 조건에서 온도 상승 및 압력 강하를 수행하여, 반응 조건을 270 내지 350℃ 및 0.001 내지 20 torr로 변화시켜, 1 내지 30 시간 동안 반응시킬 수 있다.

상기 디요오드 방향족 화합물 및 황 화합물을 포함하는 반응물은 일례로 중합 단계 이전에 용융 혼합하는 단계를 거칠 수 있으며, 상기 디요오드 방향족 화합물은 중합 전 투입되는 황 화합물 100 중량부에 대하여 1,000 내지 1,400 중량부로 사용될 수 있다.

상기 단계 (b)는 중합 반응 중에 황 화합물을 추가로 첨가하여 고분자 내에 디설파이드 결합을 형성시키는데, 이러한 디설파이드 결합은 폴리아릴렌 설파이드에 포함된 고분자 쇄와 평형 반응인 황 교환 반응을 계속적으로 일으켜서 폴리아릴렌 설파이드에 포함된 고분자 쇄의 분자량 또는 중합도를 균일하게 만들어, 지나치게 크거나 작은 분자량을 갖는 폴리아릴렌 설파이드 고분자 쇄의 형성을 억제한다.

상기 단계 (b)는 바람직하게는 반응물에 포함된 황 화합물 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부의 중합 중지제를 더 첨가할 수 있다.

상기 중합 중지제는 중합되는 고분자에 포함되는 요오드 그룹을 제거하여 중합을 중지시킬 수 있는 화합물이면 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 예로 디페닐 설파이드(diphenyl sulfide), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 비페닐(biphenyl: 또는 diphenyl) 류, 벤조페논(benzophenone), 디벤조티아질 디설파이드(dibenzothiazyl disulfide), 모노요오도아릴(monoiodoaryl) 화합물, 벤조티아졸(benzothiazole) 류, 벤조티아졸술펜 아미드(benzothiazolesulfen amide) 류, 티우람(thiuram) 류, 디티오카바메이트(dithiocarbamate) 류 및 디페닐 디설파이드로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

(B) 실란계 판상 무기입자

상기 (B) 실란계 판상 무기입자는 일례로 3 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 7 내지 13 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 열전도도 특히, 수직방향 열전도도가 뛰어난 효과가 있다.

본 기재에서 "실란계"란 실리케이트(silicate)를 함유하는 것을 의미한다.

본 기재에서 "판상"은 분자 단위의 배열 형태가 판상인 것을 의미한다.

상기 (B) 실란계 판상 무기입자는 일례로 탈크, 운모 또는 이들의 혼합이고, 바람직하게는 탈크이며, 보다 바람직하게는 Mg₆(Si₄O₁₀)₂(OH)₂일 수 있고, 이 경우에 수직방향 열전도도가 뛰어난 효과가 있다.

상기 (B) 실란계 판상 무기입자는 일례로 평균입경이 1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 1 내지 15 ㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 10 ㎛의 분말 형태일 수 있고, 이 범위 내에서 후술하는 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 및 (D) 탄산칼슘과 함께 열적 경로(Thermal path)의 확보로 수직방향 열전도도, 난연성 및 내열성이 뛰어난 효과가 있다.

본 기재에서 평균 입경은 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 30개를 측정한 후 평균값을 산출할 수 있다.

(C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자

상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 일례로 40 내지 60 중량%, 바람직하게는 45 내지 55 중량%, 보다 바람직하게는 47 내지 52 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 열전도도, 특히 수직방향 열전도도가 뛰어난 효과가 있다.

본 기재에서 "실란을 포함"이란 달리 특정하지 않는 한, 실리케이트(silicate)를 함유하는 것을 지칭하고, "실란으로 처리"란 달리 특정하지 않는 한, 실란계 화합물 등으로 표면 처리된 것을 지칭한다.

본 기재에서 "각형" 및 "구형"은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 인정되는 정의에 따른다.

상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 일례로 실리콘 카바이드, 실란 처리된 알루미늄 옥사이드 및 실란 처리된 마그네슘 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 실란 처리된 마그네슘 옥사이드일 수 있고, 이 경우에 수직방향 열전도도, 내열성 및 난연성이 모두 우수한 효과가 있다.

상기 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 일례로 이의 총 100 중량%를 기준으로 실란 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 상용성이 크게 향상되어 강한 결합력을 유지함으로써 강성이 증대하는 이점이 있다

상기 실란은 통상적으로 무기 입자의 코팅에 사용되는 실란 화합물인 경우 특별히 제한되지 않는다.

상기 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 일례로 에폭시 실란 화합물로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자, 또는 아미노 실란 화합물로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자이고, 바람직하게는 아미노 실란 화합물로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자이며, 보다 바람직하게는 아미노 실란 화합물로 처리된 마그네슘 옥사이드이고, 이 경우 상용성을 향상시켜 폴리아릴렌 설파이드 고유의 물성을 저해하지 않으면서 강도를 크게 향상시키고 열전도가 개선되는 이점이 있다.

상기 아미노 실란 화합물은 구체적으로 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에톡시-에톡시)실란, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 및 트리아미노프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 기계적 물성 및 열적 특성이 우수한 효과가 있다.

상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 일례로 평균입경이 20 내지 100 ㎛, 바람직하게는 30 내지 80 ㎛, 보다 바람직하게는 40 내지 70 ㎛, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 수직방향 열전도도가 우수한 효과가 있다.

(D) 탄산칼슘

상기 (D) 탄산칼슘은 일례로 3 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 7 내지 12 중량%이며, 이 범위 내에서 수직방향 열전도도, 내열성 및 난연성이 우수한 효과가 있다.

상기 (D) 탄산칼슘은 일례로 평균 입경이 0.1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 1 내지 15 ㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 10 ㎛의 분말 형태일 수 있고, 이 경우에 상용성이 우수하여 수직방향 열전도도가 보다 향상되는 이점이 있다.

상기 (D) 탄산칼슘은 형상이 일례로 구형일 수 있고, 이 경우에 상술한 (B) 실란계 판상 무기입자 및 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 입자와 함께 열적 경로의 확보로 수직방향 열전도도가 뛰어난 효과가 있다.

본 발명은 (B) 실란계 판상 무기입자, (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 입자, 및 (D) 탄산칼슘과 같이 평균 입경 및 형상이 서로 상이한 2종 이상의 필러의 하이브리드를 통해 열적 경로(Thermal path)가 확보되어 수직방향 열전도도가 특히 우수하고 내열성 및 난연성이 뛰어나면서 원가가 절감되는 효과가 있다. 또한, 종래에 열전도성 필러로 사용되는 보론나이트라이드는 매우 높은 가격으로 사용량에 제한이 있고 원가가 상승되나, 상기 (B) 실란계 판상 무기입자 및 (D) 탄산칼슘은, 보론나이트라이드 대비 동등 내지 우수한 열전도도를 구현하면서 가격은 대략 1/50 내지 1/70 정도에 불과하여 원가가 현저히 절감되는 이점이 있다.

열가소성 수지 조성물

본 기재의 열가소성 수지 조성물은 바람직하게는 ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 2.6 내지 5 W/m·K, 더욱 바람직하게는 2.6 내지 4 W/m·K일 수 있고, 이 경우에 물성 밸런스가 우수하고 면간 열전도성이 요구되는 PCB 등과 같은 전기·전자 부품에 고품질로 적용 가능한 이점이 있다.

본 기재에서 열전도도는 ASTM E1461에 의거하여 측정한다. 구체적인 측정예로, 열전도도는 핫 프레스(hot press) 기기(WABASH MPI社, G302H-15)를 이용하여 두께 0.5T, 지름 25.4mm인 시편에 그라파이트 스프레이를 사용하여 코팅한 후, 열전도도 측정 기기(NETZSCH社, LFA447)를 이용하여 내부 환경 온도 25℃에서 5개의 시편을 측정하여 이의 평균값으로 한다.

본 기재의 열가소성 수지 조성물은 바람직하게는 ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상, 보다 바람직하게는 257 내지 280℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 280℃, 보다 더 바람직하게는 260 내지 275℃일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수하고 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 ISO 180A에 의거하여 시편두께 4mm, 23℃에서 측정한 노치 아이조드 충격강도가 1.8 kJ/m² 이상, 바람직하게는 1.8 내지 3.5 kJ/m²일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수하고 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 ASTM E1461에 의거하여 측정한 수평방향(In-plane) 열전도도가 2.7 W/m·K 이상, 바람직하게는 2.75 W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 2.75 내지 3.5 W/m·K일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수하고 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 ISO 527에 의거하여 시편두께 4mm, 측정속도 5 mm/min에서 측정한 인장강도가 30 MPa 이상, 바람직하게는 30 내지 45 MPa, 더욱 바람직하게는 30 내지 40MPa일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수하고 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은 일례로 UL94 규격에 의거하여 127 mm x 12.7 mm x 1.5 mm인 사출시편으로 측정한 난연성이 V-0 이상이고, 이 범위 내에서 난연성이 우수하면서 물성 밸런스가 뛰어나고 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은 필요에 따라 선택적으로 열안정제, 산화방지제, 난연제, 광안정제, 사슬연장제, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 및 내마찰 내마모제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 (A), (B), (C), 및 (D) 성분을 모두 합한 100 중량부 기준으로 각각 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부로 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 본 기재의 열가소성 수지 조성물 본연의 물성을 저하시키지 않으면서도 필요한 물성이 잘 구현되는 효과가 있다.

열가소성 수지 조성물의 제조방법

본 기재의 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%, (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%, 상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%, 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고, 상기 혼련 및 압출은 혼련블록이 9개 이상인 압출기를 사용하여 수행하고, ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며, ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우, 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 혼련 및 압출은 배럴 온도가 일례로 250 내지 350℃, 바람직하게는 270 내지 340℃, 보다 바람직하게는 280 내지 330℃, 더욱 바람직하게는 290 내지 320℃인 범위 내에서 수행될 수 있으며, 이 경우 단위 시간당 처리량이 높으면서도 충분한 용융 혼련이 가능하고, 수지 성분의 열분해 등의 문제점이 야기되지 않는 이점이 있다.

상기 혼련 및 압출은 스크류 회전수가 일례로 100 내지 500 rpm, 바람직하게는 150 내지 400 rpm, 보다 바람직하게는 100 내지 350 rpm, 더욱 바람직하게는 150 내지 320 rpm, 보다 더 바람직하게는 200 내지 310 rpm인 조건 하에 수행될 수 있고, 이 범위 내에서 단위 시간당 처리량이 높고 공정 효율이 우수한 효과가 있다.

상기 혼련 블록은 바람직하게는 10개 이상, 보다 바람직하게는 12개 이상, 바람직한 예로는 9 내지 18개, 보다 바람직한 예로는 10 내지 18개, 더욱 바람직한 예로는 12 내지 16개일 수 있고, 이 경우에 균일하게 혼합되는 이점이 있다.

상기 혼련 및 압출을 통해 수득된 열가소성 수지 조성물은 바람직하게는 펠렛 형태로 제공될 수 있다.

성형품

본 기재의 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이러한 경우 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 우수하여 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품으로 적용 가능한 이점이 있다.

상기 성형품은 일례로 인쇄 회로기판(PCB), LED 램프 또는 에너지 저장장치(ESS)용 히트 싱크(Heat sink) 또는 방열 핀일 수 있다.

본 기재의 성형품의 제조방법은 바람직하게는 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%, (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%, 상기 (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%, 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%를 포함하여 혼련 및 압출하여 열가소성 수지 조성물 펠렛을 제조하는 단계; 및 제조된 펠렛을 사출하여 성형품을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 혼련 및 압출은 혼련 블록이 9개 이상인 압출기를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 한다. 이러한 경우 난연성, 내열성 등의 열적 특성과 함께 수직방향(Through-plane) 열전도성 및 내충격성이 뛰어나 전기 안정성이 요구되는 전기 부품의 방열 부품용 성형품을 제공하는 효과가 있다.

상기 사출은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법 및 조건에 의하는 경우 특별히 제한되지 않고, 필요에 따라 적절히 선택하여 적용할 수 있다.

본 기재의 열가소성 수지 조성물, 성형품 및 이들의 제조방법을 설명함에 있어서 특별히 명시하지 않은 다른 조건들(일례로 압출기 및 사출기의 구성이나 스펙, 압출 및 사출 조건, 첨가제 등)은 당업계에서 통상적으로 실시하는 범위 내인 경우 특별히 제한되지 않고, 필요에 따라 절절히 선택하여 실시할 수 있음을 명시한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

하기 도 1은 본 기재의 열가소성 수지 조성물 제조를 위한 혼련 블록이 9개 이상 구비된 압출기의 모식도이다.

상기 압출기의 종류는 특별히 제한되지 않고, 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것이면 적절히 선택하여 실시할 수 있으며, 일례로 1개의 스크류를 구비한 일축 압출기 또는 복수개의 스크류를 구비한 다축 압출기를 사용할 수 있고, 재료의 균일한 혼련, 가공의 용이성 및 경제성 등을 고려하였을 때 스크류가 2개인 이축 압출기를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 압출기는 배럴(barrel) 내부로 재료를 공급하기 위한 원료공급기(feeder), 배럴 내부로 공급된 재료를 운송 및 혼련하기 위한 스크류(screw), 혼련된 재료를 압출하기 위한 다이(die)로 구성되며, 상기 스크류는 다양한 기능을 부여하기 위해 복수개의 스크류 엘리먼트로 구성된다.

상기 원료공급기는 1개 이상일 수 있으며, 필요에 따라 선택적으로 2개 이상이 구비될 수 있다. 일례로, 주 투입구 및 선택적으로 보조 투입구가 구비될 수 있으며, 보조 투입구는 필요에 따라 2개 이상 구비될 수도 있다.

구체적인 일례로, 상기 주 투입구에 폴리아릴렌 설파이드 수지, 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자, 및 탄산칼슘이 일괄 투입될 수 있고, 다른 일례로 상기 주 투입구에 먼저 폴리아릴렌 설파이드 수지를 투입한 뒤, 보조 투입구에 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자, 및 탄산칼슘을 투입할 수 있다.

또 다른 일례로, 상기 주 투입구에 먼저 폴리아릴렌 설파이드 수지를 투입하고, 이후 보조 투입구 1에 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자, 및 탄산칼슘 중 일부를 투입한 뒤, 마지막으로 잔량을 보조 투입구 2에 투입하는 것도 가능할 수 있다.

또 다른 일례로, 상기 주 투입구에 먼저 폴리아릴렌 설파이드 수지를 투입하고, 이후 보조 투입구 1에는 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자를 투입하며, 마지막으로 보조 투입구 2에는 탄산칼슘이 투입될 수 있다.

또 다른 일례로, 상기 주 투입구에 폴리아릴렌 설파이드 수지를 투입하고, 보조 투입구 1에는 탄산칼슘을 투입하며, 보조 투입구 2에는 실란계 판상 무기입자, 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자가 투입될 수 있다.

본 발명의 혼련 블록은 상기 스크류 엘리먼트의 일례로서, 구체적으로는 복수개의 디스크, 바람직한 일례로 3 내지 7장, 5 내지 7장, 3 내지 5장 또는 4 내지 5장의 디스크로 구성되고, 통상 다각형 혹은 타원형 등의 단면을 갖추고 있으며, 재료의 이송방향으로 연속적으로 배열된다. 또한, 상기 혼련 블록에 있어서 디스크의 위상각(디스크 상호간의 이동각을 의미함)은 바람직하게는 45 내지 90°를 이룬다.

또한, 혼련 블록은 재료의 이송, 분배 및 혼합 능력을 갖춘 정방향(forward) 혼련 블록과, 재료의 이송능력 없이 분배 및 혼합 능력만을 갖춘 직교(neutral)형 혼련 블록, 재료를 이송방향의 반대 방향으로 역이송시키는 역방향(backward) 혼련블록 등이 있다.

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 혼련 블록이 일례로 9개 이상, 바람직하게는 10개 이상, 보다 바람직하게는 12개 이상, 바람직한 예로는 9 내지 18개, 보다 바람직한 예로는 10 내지 18개, 더욱 바람직한 예로는 12 내지 16개인 압출기를 사용하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. 이 때 혼련블록은 수지 흐름 방향에 대해 정방향, 직교형 그리고 역방향 순서대로 조합하여 사용하는 것이 효과적일 수 있으며, 혼합 방법에 따라 연속 또는 분리된 블록 조합을 사용할 수 있다. 이 경우 실란계 판상 무기입자, 및 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자의 분산성, 조성물의 상용성 등이 더욱 개선되어 보다 고품질의 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.

상기 혼련 블록은 일례로 9개 이상이 연속적으로 배열될 수 있고, 다른 일례로 스크류 사이에 불연속적으로 배열될 수도 있다. 구체적인 일례로, 주 투입구와 보조 투입구 1의 사이에 3 내지 6개의 혼련 블록이 연속적으로 구비되고, 보조 투입구 1과 보조 투입구 2의 사이에 3 내지 8개의 혼련 블록이 연속적으로 구비되며, 보조 투입구 2와 토출구(미도시) 사이에 2 내지 5개의 혼련 블록이 구비될 수 있다. 이와 같이 배열될 경우, 용융 혼련 시 국소적인 발열이 제어되어 원료 물질의 열변형을 방지할 수 있고, 나노 성분의 과도한 절단이 방지되어 전기 전도성 및 기계적인 물성이 저하되지 않는 이점이 있다.

하기 도 2는 평균 입경 및 형상이 서로 다른 2종 이상의 필러를 하이브리드하여 단위 부피당 충진율을 극대화하여 열적 경로(Thermal path)의 확보를 도시한 모식도이다.

구체적으로, 하기 도 2의 (a)는 1종의 필러를 사용한 경우, 열적 경로가 확보되지 않아 열전도도가 낮으나, (b)는 평균 입경 및 형상이 서로 다른 2종 이상의 필러를 포함하여 단위 부피당 충진율이 극대화되고 필러들 간의 접촉면이 넓어져서 열적 경로가 확보된다.

이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[실시예]

하기 실시예 및 비교예에서 사용된 물질은 다음과 같다.

* (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지: 선형이고 ASTM D1238에 의거하여 315℃, 5 kg 하에서 측정한 용융지수 1,700~2,100 g/10min

* (B) 실란계 판상 무기입자: 평균 입경 3~7 ㎛인 Mg₆(Si₄O₁₀)₂(OH)₂ (KOCH社의 KC3000)

* (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자: 평균 입경 50 ㎛이고 실란 화합물로 표면 처리된 마그네슘 옥사이드(UBE社의 RF-50-AC)

* (D) 탄산칼슘: 평균 입경 5 ㎛ (Omiya社의 OMYACARB-5)

* (E) 침상형 월라스토나이트: 평균 입경 400 mesh (Nyco material社의 Nyad 400)

* (F) 보론 나이트라이드: 평균 입경 25~45 ㎛, 열전도도 200 W/m·K 이상(Dandong社의 HSL)

* (G) 유리섬유: 평균 직경 10~13 ㎛, 평균 길이 3~4 mm의 에폭시 실란계 화합물로 표면 처리된 유리섬유

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9

(A) 폴리아릴렌 설파이드 수지, (B) 실란계 판상 무기입자, (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기, (D) 탄산칼슘, (E) 침상형 월라스토나이트, (F) 보론 나이트라이드 및 (G) 유리섬유를 하기 표 1 및 2에 나타난 함량으로 헨셀 믹서를 이용해 균일하게 혼합하여 이를 혼합 블록이 9개인 이축 압출기(SM사의 T40; twin-screw extruder, 스크류 직경 40mm, L/D=42)로 압출온도 290~320℃ 및 스크류 회전속도 250 rpm의 압출조건으로 펠렛상의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.

제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 120℃인 열풍건조기에서 2시간 이상 제습건조한 후, 사출기(엥겔사의 80톤)사출 온도 290~315℃ 및 금형온도 140℃에서 ISO 규격에 따른 시편을 사출하여, 항온항습실(23℃)에서 24시간 이상 방치한 후 물성을 측정하여 하기 표 1 및 2에 나타내었다.

[시험예]

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9에서 제조된 시편의 특성을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.

측정방법

* 인장강도(MPa): ISO527에 의거하여 시편두께 4 mm 및 측정속도 5 mm/min 하에서 인장강도를 측정하였다.

* 아이조드 충격강도(Notched Izod Impact Strength; J/m): ISO 180A에 의거하여 온도 23℃에서 시편 두께 4mm로 노치 아이조드 충격강도를 측정하였다.

* 열변형온도(℃): ISO 75-2에 의거하여 시편 두께 4 mm 및 0.45 MPa 하중 하에서 열변형온도를 측정하였다.

* 열전도도(W/m·K): ASTM E1461에 의거하여 레이저 플래쉬 방법(Laser flash method)으로 수평방향 및 수직방향 각각에서 열전도도를 측정하였다. 시편은 핫 프레스(hot press) 기기를 이용하여 두께 0.5T 및 지름 25.4mm의 시편을 제조하고 그라파이트 코팅 후 LFA447장비를 이용하여 열전도도를 측정하였다.

* 난연성: UL94 규격에 의거하여 127 mm x 12.7 mm x 1.5 mm 크기의 사출시편으로 난연성을 측정하였다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
(A) 폴리아릴렌설파이드	30	30	30
(B) 탈크	10	5	10
(C) 마그네슘옥사이드	50	55	55
(D) 탄산칼슘	10	10	5
(E) 월라스토나이트
(F) 보론 나이트라이드
(G) 유리 섬유
물성
인장강도	33	32	32
충격강도	2.2	2.1	2.1
열변형온도	261	260	260
수평방향열전도도	2.89	2.77	2.77
수직방향열전도도	2.63	2.69	2.61
난연성	V-0	V-0	V-0

구 분	비교예
구 분	1	2	3	4	5	6	7	8	9
(A) 폴리아릴렌설파이드	30	30	30	30	30	30	40	40	40
(B) 탈크			10					10	40
(C) 마그네슘옥사이드	50	50	50	50	50	50	40
(D) 탄산칼슘	20	10		10		10
(E) 월라스토나이트			10	10	10		10	40	10
(F) 보론 나이트라이드					10		10	10	10
(G) 유리 섬유		10				10
물성
인장강도	32	38	35	32	31	39	29	28	26
충격강도	2.5	2.8	2.4	2.4	2.1	2.7	2.1	2.1	2.0
열변형온도	260	265	263	263	262	266	261	261	260
수평방향열전도도	2.78	2.71	2.83	2.56	3.62	2.42	3.09	3.79	5.60
수직방향열전도도	1.85	1.84	2.24	2.02	2.58	1.72	1.59	1.47	1.62
난연성	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0

상기 표 1 내지 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 3은, 비교예 1 내지 9 대비 난연성, 내열성, 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하면서도 수평방향 열전도도 뿐만 아니라 수직방향 열전도도가 뛰어난 효과를 확인할 수 있었다.

반면에, (B) 탈크를 포함하지 않은 비교예 1, (B) 탈크 대신에 (G) 유리섬유를 포함한 비교예 2, (B) 탈크 대신에 (E) 침상형 월라스토나이트를 포함한 비교예 4, 및 (D) 탄산 칼슘 대신 (E) 침상형 월라스토나이트를 포함한 비교예 3은 모두 수평방향 열전도도가 낮을 뿐 아니라 수직방향 열전도도가 크게 낮아졌다.

또한, (B) 탈크 대신 (F) 보론 나이트라이드를 포함한 비교예 5는 수직방향 열전도도가 실시예보다 낮고, 보론 나이트라이드의 가격이 매우 고가이어서 제조원가가 크게 상승되었다.

또한, (B) 탈크 및 (D) 탄산 칼슘 대신 (E) 침상형 월라스토나이트 및 (F) 보론 나이트라이드를 포함한 비교예 7, 및 (C) 마그네슘 옥사이드를 포함하지 않은 비교예 8 및 9는 수직방향 열전도도가 크게 낮아졌다.

Claims

(A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%;
(B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%;
(C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%; 및
(D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%;를 포함하고,
ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며,
ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (A) 폴리아릴렌 설파이드 수지는 ASTM D1238에 의거하여 315℃, 5kg 하에서 측정한 용융지수가 1,000 내지 2,500 g/10min인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (B) 실란계 판상 무기입자는 탈크, 운모 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (B) 실란계 판상 무기입자는 평균입경이 1 내지 20 ㎛의 분말 형태인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
(C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 실리콘 카바이드, 실란 처리된 알루미늄 옥사이드 및 실란 처리된 마그네슘 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (C) 실란 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자는 평균입경이 20 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (D) 탄산칼슘은 평균입경이 0.1 내지 20 ㎛의 분말 형태인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 180A에 의거하여 시편두께 4mm, 23℃에서 측정한 노치 아이조드 충격강도가 1.8 J/m 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM E1461에 의거하여 측정한 수평방향(In-plane) 열전도도가 2.7 W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물.
(A) 폴리아릴렌 설파이드 수지 20 내지 40 중량%, (B) 실란계 판상 무기입자 3 내지 15 중량%, (C) 실란을 포함하거나 실란으로 처리된 각형 혹은 구형 무기 입자 40 내지 60 중량%, 및 (D) 탄산칼슘 3 내지 15 중량%를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고,
상기 혼련 및 압출은 혼련블록이 9개 이상인 압출기를 사용하여 수행하고,
ASTM E1461에 의거하여 측정한 수직방향(Through-plane) 열전도도가 2.6 W/m·K 이상이며,
ISO 75-2에 의거하여 측정한 열변형온도가 257℃ 이상인 것을 특징으로 하는
열가소성 수지 조성물의 제조방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 열가소성 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는
성형품.
제11항에 있어서,
상기 성형품은 인쇄 회로기판(PCB), LED 램프 또는 에너지 저장장치(ESS)용 히트 싱크(Heat sink) 또는 방열 핀인 것을 특징으로 하는
성형품.