WO2015046678A1 - 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

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WO2015046678A1
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thermoplastic resin
astm
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kgf
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PCT/KR2014/000804
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이현호
배수학
안성희
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제일모직 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic resin composition and a molded article comprising the same. More specifically, the present invention relates to a thermoplastic resin composition having excellent rigidity, impact resistance, flowability, and appearance characteristics, and a molded article including the same.
  • Blending an inorganic filler (filler) such as glass fiber, silica, talc, or the like with a thermoplastic resin or a thermosetting resin can improve tear strength, tensile strength, flexural strength, flexural modulus, etc., due to the inherent properties of the inorganic filler.
  • a thermoplastic resin or a thermosetting resin can improve tear strength, tensile strength, flexural strength, flexural modulus, etc., due to the inherent properties of the inorganic filler.
  • blends of thermoplastic resins and inorganic fillers are used in molded articles requiring high rigidity, and are particularly used as interior / exterior materials for automobiles, electrical appliances, and electronic products.
  • thermoplastic resin composition blended with an inorganic filler such as glass fiber when the fluidity of the thermoplastic resin composition blended with an inorganic filler such as glass fiber is improved, there is an effect that the appearance characteristics are improved, but if the fluidity is increased, mechanical and thermal properties may be lowered.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0075813 discloses a glass fiber reinforced polycarbonate resin composition having excellent flame retardancy comprising a metal salt flame retardant, a fluorinated polyolefin resin, and a mixture of a siloxane compound and a silicone resin composition in a glass fiber reinforced polycarbonate resin.
  • Korean Patent Publication No. 2012-0057276 discloses a glass fiber reinforced polycarbonate resin composition having improved color stability at high temperature. The patent and the like may improve the high stiffness, flame retardancy, and the like of the resin composition according to glass fiber reinforcement, but it is unreasonable to use it as an exterior material due to deterioration in appearance characteristics.
  • Rapid heat-cooling mold RHCM
  • RHCM Rapid heat-cooling mold
  • An object of the present invention is to provide a thermoplastic resin composition excellent in rigidity, impact resistance, flowability and appearance characteristics and a molded article comprising the same.
  • thermoplastic resin composition may include about 50 wt% to about 90 wt% of a polycarbonate resin, and about 10 wt% to about 50 wt% of a polytrimethylene terephthalate resin; And about 35 to about 70 parts by weight of the inorganic filler including glass fiber, based on about 100 parts by weight of the base resin.
  • the polycarbonate resin has a melt index (MI) of about 15 to about 90 g / 10 minutes as measured according to ASTM D1238, and the polytrimethylene terephthalate resin has a melt index as measured according to ASTM D1238. MI) may be about 10 to about 150 g / 10 minutes.
  • the content of glass fibers in the inorganic filler may be about 30 to about 100% by weight.
  • the inorganic filler may further include one or more of silica, talc, mica, wollastonite, basalt fibers, whiskers, carbon fibers, and aramid fibers in addition to glass fibers.
  • the thermoplastic resin composition has a tensile strength of about 500 to about 2,000 kgf / cm 2 measured according to ASTM D638, and a flexural strength of about 1,000 to about 3,000 kgf / cm 2 measured according to ASTM D790.
  • the flexural modulus is about 50,000 to about 170,000 kgf / cm 2
  • the melt index (MI) measured according to ASTM D1238 may be about 5 to about 90 g / 10 minutes.
  • the thermoplastic resin composition may have an Izod impact strength of about 1/8 "thick specimen measured from ASTM D256 of about 10 to about 20 kgf ⁇ cm / cm.
  • the thermoplastic resin composition may be formed by injection molding at a molding temperature of about 280 ° C. and a mold temperature of about 70 ° C. (about 6 inches ⁇ about 6 inches ⁇ about 1.6 mm) of a central portion (about 2.5 mm ⁇ about 2.0 mm).
  • the surface roughness (Ra) value of may be about 250 nm or less.
  • the molded article may be formed from the thermoplastic resin composition.
  • the present invention provides a thermoplastic resin composition having excellent stiffness, impact resistance, flowability, and appearance properties even when an inorganic filler such as glass fiber is used in an amount of about 35 parts by weight or more with respect to about 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and a molded article including the same. It has the effect of the invention.
  • thermoplastic resin composition according to the present invention comprises a base resin comprising a polycarbonate resin and a polytrimethylene terephthalate resin, and an inorganic filler comprising glass fibers.
  • the polycarbonate resin used in the present invention is a normal thermoplastic polycarbonate resin.
  • an aromatic polycarbonate resin prepared by reacting diphenols (diol compounds) with phosgene, halogen formate or diester carbonate can be used.
  • diphenols include 4,4'-biphenol, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,1 -Bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 2,2-bis (3-chloro-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) propane and the like Can be illustrated.
  • 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) propane, or 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) Cyclohexane can be used, and 2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane also specifically called bisphenol-A can be used.
  • the polycarbonate resin may be a branched chain, for example, about 0.05 to about 2 mol% of a trivalent or more polyfunctional compound, such as trivalent, based on the total diphenols used for polymerization. Or it can also manufacture by adding the compound which has more phenol groups.
  • the polycarbonate resin may be used in the form of a homo polycarbonate resin, copolycarbonate resin or blends thereof.
  • polycarbonate resin may be partially or entirely replaced by an aromatic polyester-carbonate resin obtained by polymerization in the presence of an ester precursor, such as a bifunctional carboxylic acid.
  • the polycarbonate resin may have a weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) of about 10,000 to about 40,000 g / mol, for example, about 15,000 to about 30,000 g / mol.
  • Mw weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography
  • the polycarbonate resin has a melt flow index (MI) of about 15 to about 90 g / 10 minutes, for example, about 20 to about 285 ° C. and about 2.16 kg based on ASTM D1238. About 45 g / 10 minutes. In the above range, the polycarbonate resin may have high rigidity.
  • MI melt flow index
  • the content of the polycarbonate resin in the base resin may be about 50 to about 90% by weight, for example, about 55 to about 85% by weight.
  • the content of the polycarbonate resin is less than about 50% by weight of the total base resin, the rigidity of the thermoplastic resin composition may be lowered.
  • the content of the polycarbonate resin is greater than about 90% by weight, the rigidity, impact resistance, flowability, and appearance of the thermoplastic resin composition There exists a possibility that the physical property balance of a characteristic may fall.
  • the polytrimethylene terephthalate (PTT) resin used in the present invention can be obtained by polymerizing trimethylene glycol as dicarboxylic acid and diol containing terephthalic acid, for example.
  • dicarboxylic acids other than terephthalic acid examples include isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-phenylenedi Oxyphenylene acid, 1,3-phenylenedioxydiacetic acid, dipenic acid, 4,4'-oxybis (benzoic acid), diphenylmethane-4,4'-dicarboxylic acid, diphenylsulfone-4,4 ' -Dicarboxylic acid, 4,4'- diphenylcarboxylic acid and the like can be exemplified, but is not limited thereto.
  • Dicarboxylic acids other than terephthalic acid may be used in an amount of about 50 mol% or less of all dicarboxylic acids.
  • trimethylene glycol examples include 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,1-propanediol, 2,2-propanediol, and mixtures thereof. Of these, 1,3-propanediol is preferable, and the remaining trimethylene glycol except 1,3-propanediol may be used in about 50 mol% or less of the total trimethylene glycol.
  • the polytrimethylene terephthalate resin may have a weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) of about 10,000 to about 90,000 g / mol, for example, about 15,000 to about 80,000 g / mol. have.
  • Mw weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography
  • the polytrimethylene terephthalate resin has a melt flow index (MI) of about 10 to about 150 g / 10 minutes, for example, about 285 ° C. and about 2.16 kg based on ASTM D1238. 20 to about 120 g / 10 minutes.
  • MI melt flow index
  • the rigidity of the thermoplastic resin composition may be excellent in the above range.
  • the content of the polytrimethylene terephthalate resin in the base resin may be about 10 to about 50% by weight, for example, about 15 to about 45% by weight.
  • the content of the polytrimethylene terephthalate resin is less than about 10% by weight of the total base resin, there is a possibility that the physical balance of the stiffness, impact resistance, flowability, and appearance characteristics of the thermoplastic resin composition may be lowered, and exceeds about 50% by weight There is a possibility that the external appearance of the thermoplastic resin composition is lowered.
  • the inorganic filler used in the present invention contains about 30 to about 100% by weight of glass fibers in the total weight, and, if necessary, silica, talc, mica, wollastonite, basalt fibers, and whiskers (carbonization). Silicon, potassium titanate fibers, and the like), carbon fibers, aramid fibers, and the like. In the content range of the glass fiber, it is possible to improve the physical properties, such as rigidity, impact resistance of the thermoplastic resin composition.
  • the glass fibers may be used without limitation, conventional glass fibers, for example, sizing agents such as epoxy, urethane, silane, titanate, specifically, glass filaments coated with epoxy (
  • the glass filament may be a glass fiber reinforcement in which fibers are concentrated to form fibers.
  • the average diameter (D) of the glass filament may be about 3 to about 20 ⁇ m, and the average diameter (D) of the glass fiber reinforcement formed therefrom may be about 4 to about 22 ⁇ m.
  • the rigidity of the thermoplastic resin composition may be excellent in the above range.
  • the glass fibers may have an aspect ratio of length (L) and diameter (D) before processing (molding), from about 50 to about 300, and after processing
  • the aspect ratio of the length L and the diameter D may be about 5 to about 60, for example, about 7 to about 50, but is not limited thereto.
  • the glass fiber reinforcing agent may be about 0.05 to about 4.0 parts by weight based on about 100 parts by weight of the glass filament, but is not limited thereto.
  • the average particle size of the inorganic filler including the glass fibers may be, for example, about 50 ⁇ m to about 1 mm, but is not limited thereto.
  • the content of the inorganic filler may be about 35 to about 70 parts by weight, for example about 40 to about 65 parts by weight, based on about 100 parts by weight of the base resin.
  • the content of the inorganic filler is less than about 35 parts by weight based on about 100 parts by weight of the base resin, the rigidity, impact resistance, and the like of the thermoplastic resin composition may be lowered.
  • the content of the inorganic filler exceeds about 70 parts by weight, There exists a possibility that moldability, an external appearance characteristic, etc. may fall.
  • thermoplastic resin composition according to the present invention may be flame retardant, flame retardant aid, lubricant, plasticizer, heat stabilizer, anti-drip agent, antioxidant, compatibilizer, light stabilizer, catalyst stabilizer, mold release agent, antibacterial agent, antistatic agent, pigment, dye, etc. It may further comprise an additive of. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the additive may include about 0.1 to about 10 parts by weight based on about 100 parts by weight of the base resin, but is not limited thereto.
  • thermoplastic resin composition according to the present invention can be produced by a known thermoplastic resin composition production method.
  • the components of the present invention and other additives may be simultaneously mixed and then melt-extruded in an extruder to produce pellets.
  • thermoplastic resin composition such as pellets may be manufactured into various molded articles through various molding methods such as injection molding, extrusion molding, vacuum molding, and casting molding. Such molding methods are well known by those skilled in the art.
  • the molded article include home appliances such as notebooks, televisions, mobile phones, refrigerators, and vacuum cleaners, and interior and exterior materials such as automobiles.
  • the thermoplastic resin composition of the present invention has a tensile strength of about 500 to about 2,000 kgf / cm 2 , such as about 550 to about 1,800 kgf / cm 2 , measured according to ASTM D638, and according to ASTM D790.
  • the measured flexural strength is about 1,000 to about 3,000 kgf / cm 2 , for example about 1,200 to about 2,800 kgf / cm 2
  • the flexural modulus is about 50,000 to about 170,000 kgf / cm 2 , for example about 60,000 to about 150,000 can be kgf / cm 2 .
  • thermoplastic resin composition has an Izod impact strength of about 1/8 "thick specimen of about 10 to about 20 kgfcm / cm, for example about 10 to about 18 kgfcm / cm, measured according to ASTM D256. And a melt flow index (MI) measured at about 285 ° C. and about 2.16 kg conditions in accordance with ASTM D1238 of about 5 to about 90 g / 10 minutes, for example about 7 to about 80 g / 10 minutes. Can be.
  • MI melt flow index
  • thermoplastic resin composition is a surface of the central portion of the thermoplastic resin composition injection specimen (about 6 inches x about 6 inches x about 1.6 mm) injection molded at a molding temperature of about 280 °C, mold temperature of about 70 °C 2.0 mm) may be about 250 nm or less, for example, about 100 nm to about 250 nm, measured by Optical Profiler (manufacturer: Veeco, product name: NT1100). In the above range, the appearance characteristics of the thermoplastic resin composition (molded article) may be excellent.
  • Bisphenol-A polycarbonate (manufacturer: Cheil Industries, product name: SC-1190, melt index (MI, measured at 285 ° C, 2.16 kg conditions according to ASTM D1238): 20 g / 10 min) was used.
  • Polytrimethylene terephthalate resin from Dupont product name: Sorona, melt index (MI, measured at 285 ° C., 2.16 kg based on ASTM D1238): 30 g / 10 min was used.
  • Polyethylene terephthalate resin product name: SKYGREEN PETG S2008, Melt Index (MI, measured at 285 ° C, 2.16 kg based on ASTM D1238): 40 g / 10 min
  • MI Melt Index
  • SHINKONG's polybutylene terephthalate resin product name: PBT shinite K001, melt index (MI, measured at 285 ° C, 2.16 kg conditions based on ASTM D1238): 130 g / 10 min was used.
  • C-2 An inorganic filler containing 50% by weight of the glass fiber reinforcing agent (C-1) and 50% by weight of potassium titanate fiber (manufacturer: Otsuka, product name: TISMO) was used.
  • Izod impact strength (unit: kgf ⁇ cm / cm): A notch was made in an Izod specimen having a thickness of 1/8 "by the evaluation method specified in ASTM D256.
  • MI Melt flow index
  • Parts by weight of (C) parts by weight relative to 100 parts by weight of (A) + (B)
  • Parts by weight of (C) parts by weight relative to 100 parts by weight of (A) + (B)
  • thermoplastic resin composition (molding specimen) according to the present invention has excellent rigidity, impact resistance, flowability, appearance characteristics, and balance of physical properties thereof.
  • Comparative Examples 1 to 4, 7 and 8 which do not use polytrimethylene terephthalate or use a small amount, it can be seen that impact resistance and / or appearance characteristics are deteriorated, and in the case of Comparative Example 5 using an excessive amount of an inorganic filler It can be seen that the appearance properties are greatly reduced, and in the case of Comparative Example 6 in which an excessive amount of polytrimethylene terephthalate is used, the stiffness and the appearance properties are reduced.

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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 약 50 내지 약 90 중량%, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 약 10 내지 약 50 중량%를 포함하는 기초수지; 및 상기 기초수지 약 100 중량부에 대하여, 유리 섬유를 포함하는 무기 충전제 약 35 내지 약 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 유리 섬유, 실리카, 탈크 등의 무기 충전제(필러)를 블렌딩하면 무기 충전제의 고유 특성으로 인해 수지의 인열강도, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 등을 향상시킬 수 있다. 통상적으로 열가소성 수지와 무기 충전제의 블렌드는 고강성을 요구하는 성형품에 이용되고 있으며, 특히, 자동차, 전기, 전자 제품 등의 내/외장재로 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기 수지에 무기 충전제가 블렌드될 경우, 성형성이 저하되어 사출 문제가 발생할 우려가 있다. 특히, 사출 시 성형품 표면에 유리 섬유 등의 무기 필러가 돌출되는 외관 특성 저하가 발생할 수 있어, 실제로는 외장재가 아닌 내장재로만 적용 가능하다는 제약이 있다.
또한, 유리 섬유 등의 무기 필러가 블렌드된 열가소성 수지 조성물의 유동성을 개선할 경우, 외관 특성이 개선되는 효과가 있으나, 유동성을 올리면 기계적 특성 및 열적 특성이 저하될 우려가 있다.
대한민국 공개특허 2012-0075813호에는 유리섬유 보강 폴리카보네이트 수지에 금속염계 난연제, 불소화 폴리올레핀계 수지 및 실록산계 화합물와 실리콘계 수지 조성물의 혼합물을 포함하는 난연성이 우수한 유리섬유 보강 폴리카보네이트 수지 조성물이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허 2012-0057276호에는 고온에서의 색 안정성이 향상된 유리섬유 강화 폴리카보네이트 수지 조성물이 개시되어 있다. 상기 특허 등은 유리섬유 보강에 따라 수지 조성물의 고강성, 난연성 등이 향상될 수 있으나, 외관 특성이 저하되어 외장재로 사용하기에는 무리가 있다.
외관 특성을 향상시키기 위하여, Rapid heat-cooling mold(RHCM) 등과 같은 사출 방법을 사용할 수 있으나, 이러한 방법은 고가의 사출 장비가 요구되며, 성형 사이클 시간이 길어서 생산성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 한 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 약 50 내지 약 90 중량%, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 약 10 내지 약 50 중량%를 포함하는 기초수지; 및 상기 기초수지 약 100 중량부에 대하여, 유리 섬유를 포함하는 무기 충전제 약 35 내지 약 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 15 내지 약 90 g/10분이고, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 10 내지 약 150 g/10분일 수 있다.
구체예에서, 상기 무기 충전제 중 유리 섬유의 함량은 약 30 내지 약 100 중량%일 수 있다.
구체예에서, 상기 무기 충전제는 유리 섬유 외에 실리카, 탈크, 마이카, 규회석, 현무암 섬유, 휘스커, 카본 섬유, 아라미드 섬유 중 1종 이상을 더욱 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정한 인장강도가 약 500 내지 약 2,000 kgf/cm2이고, ASTM D790에 의거하여 측정한 굴곡강도가 약 1,000 내지 약 3,000 kgf/cm2이며, 굴곡탄성률이 약 50,000 내지 약 170,000 kgf/cm2이며, ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 5 내지 약 90 g/10분일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 약 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 약 10 내지 약 20 kgfㆍcm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 약 280℃, 금형 온도 약 70℃에서 사출 성형한 시편(약 6 inch×약 6 inch×약 1.6mm)의 중앙 부분(약 2.5mm×약 2.0mm)의 표면조도(Ra) 값이 약 250 nm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명은 유리 섬유 등의 무기 충전제를 열가소성 수지 약 100 중량부에 대하여 약 35 중량부 이상 과량 사용 시에도, 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성이 모두 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 발명의 효과를 가진다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 기초수지, 및 유리 섬유를 포함하는 무기 충전제를 포함한다.
본 발명에 사용되는 폴리카보네이트 수지는 통상의 열가소성 폴리카보네이트 수지이다. 예를 들면, 디페놀류(디올 화합물)를 포스겐, 할로겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로써 제조되는 방향족 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다.
상기 디페놀류의 구체적인 예로는 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 있다. 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, 구체적으로는 비스페놀-A 라고도 불리는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 분지쇄가 있는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 중합에 사용되는 디페놀류 전체에 대하여, 약 0.05 내지 약 2 몰%의 3가 또는 그 이상의 다관능 화합물, 예를 들면 3가 또는 그 이상의 페놀기를 가진 화합물을 첨가하여 제조할 수도 있다.
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 하에 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 약 10,000 내지 약 40,000 g/mol, 예를 들면, 약 15,000 내지 약 30,000 g/mol일 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 약 285℃, 약 2.16 kg 조건에서 측정한 용융 지수(melt flow index: MI)가 약 15 내지 약 90 g/10분, 예를 들면, 약 20 내지 약 45 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서 폴리카보네이트 수지가 고강성을 가질 수 있다.
상기 기초 수지(폴리카보네이트 수지 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지) 중 상기 폴리카보네이트 수지의 함량은 약 50 내지 약 90 중량%, 예를 들면, 약 55 내지 약 85 중량%일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지의 함량이 전체 기초 수지 중 약 50 중량% 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 강성이 저하될 우려가 있고, 약 90 중량%를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성의 물성 발란스가 저하될 우려가 있다.
본 발명에 사용되는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(polytrimethylene terephthalate: PTT) 수지는 예를 들면, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 및 디올로서 트리메틸렌글리콜을 중합하여 얻을 수 있다.
상기 테레프탈산을 제외한 디카르복실산의 예로는 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,4-페닐렌디옥시페닐렌산, 1,3-페닐렌디옥시디아세트산, 디펜산, 4,4'-옥시비스(벤조산), 디페닐메탄-4,4'-디카르복실산, 디페닐설폰-4,4'-디카르복실산, 4,4'-디페닐카르복실산 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 테레프탈산을 제외한 디카르복실산은 전체 디카르복실산 중 약 50 몰% 이하로 사용될 수 있다.
상기 트리메틸렌글리콜의 예로는 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,1-프로판디올, 2,2-프로판디올, 이들의 혼합물을 예시할 수 있다. 이 중, 1,3-프로판디올이 바람직하며, 1,3-프로판디올을 제외한 나머지 트리메틸렌글리콜은 전체 트리메틸렌글리콜 중 약 50 몰% 이하로 사용될 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 약 10,000 내지 약 90,000 g/mol, 예를 들면 약 15,000 내지 약 80,000 g/mol일 수 있다.
또한, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 약 285℃, 약 2.16 kg 조건에서 측정한 용융 지수(melt flow index: MI)가 약 10 내지 약 150 g/10분, 예를 들면 약 20 내지 약 120 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성이 우수할 수 있다.
상기 기초 수지 중 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지의 함량은 약 10 내지 약 50 중량%, 예를 들면 약 15 내지 약 45 중량%일 수 있다. 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지의 함량이 전체 기초 수지 중 약 10 중량% 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성, 유동성 및 외관 특성의 물성 발란스가 저하될 우려가 있고, 약 50 중량%를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 외관 특성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 사용되는 무기 충전제(filler)는 전체 중량 중, 유리 섬유를 약 30 내지 약 100 중량% 포함하는 것으로서, 필요에 따라, 실리카, 탈크, 마이카, 규회석(wollastonite), 현무암 섬유, 휘스커(탄화규소, 티탄산칼륨 섬유 등), 카본 섬유, 아라미드 섬유 이들의 혼합물 등을 더욱 포함할 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유는 통상의 유리 섬유를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 에폭시, 우레탄, 실란, 티타네이트 등의 사이징제(sizing agent), 구체적으로, 에폭시로 피복된 유리 필라멘트(glass filament)가 집속되어 섬유(fiber)를 형성한 유리 섬유 강화제일 수 있다. 여기서, 상기 유리 필라멘트의 평균 직경(D)은 약 3 내지 약 20 ㎛일 수 있으며, 이로부터 형성된 유리 섬유 강화제의 평균 직경(D)은 약 4 내지 약 22 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 유리 섬유(유리 필라멘트, 유리 섬유 강화제 포함)는 가공(성형) 전, 길이(L) 및 직경(D)의 비(aspect ratio)가 약 50 내지 약 300일 수 있고, 가공 후, 길이(L) 및 직경(D)의 비(aspect ratio)가 약 5 내지 약 60, 예를 들면 약 7 내지 약 50일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 유리 섬유 강화제는 상기 사이징제의 함량이 상기 유리 필라멘트 약 100 중량부에 대하여, 약 0.05 내지 약 4.0 중량부일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 유리 섬유를 포함하는 무기 충전제의 평균 입자 크기는 예를 들면, 약 50 ㎛ 내지 약 1 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 무기 충전제의 함량은 상기 기초 수지 약 100 중량부에 대하여, 약 35 내지 약 70 중량부, 예를 들면 약 40 내지 약 65 중량부일 수 있다. 상기 무기 충전제의 함량이 상기 기초 수지 약 100 중량부에 대하여, 약 35 중량부 미만이면, 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있고, 약 70 중량부를 초과하면, 열가소성 수지 조성물의 성형성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 필요에 따라, 난연제, 난연보조제, 활제, 가소제, 열안정제, 적하방지제, 산화방지제, 상용화제, 광안정제, 촉매안정제, 이형제, 향균제, 대전방지제, 안료, 염료 등의 첨가제를 더욱 포함할 수도 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 상기 기초 수지 약 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 공지의 열가소성 수지 조성물 제조방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성 성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 압출기 내에서 용융 압출하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
또한, 상기 펠렛 형태 등의 열가소성 수지 조성물은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품으로는 예를 들면, 노트북, 텔레비전, 핸드폰, 냉장고, 청소기 등 생활가전제품 및 자동차 등의 내외장재 등을 예시할 수 있다.
구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정한 인장강도가 약 500 내지 약 2,000 kgf/cm2, 예를 들면 약 550 내지 약 1,800 kgf/cm2이고, ASTM D790에 의거하여 측정한 굴곡강도가 약 1,000 내지 약 3,000 kgf/cm2, 예를 들면 약 1,200 내지 약 2,800 kgf/cm2이며, 굴곡탄성률이 약 50,000 내지 약 170,000 kgf/cm2, 예를 들면 약 60,000 내지 약 150,000 kgf/cm2일 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 약 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 약 10 내지 약 20 kgfㆍcm/cm, 예를 들면 약 10 내지 약 18 kgfㆍcm/cm이고, ASTM D1238에 의거하여 약 285℃, 약 2.16 kg 조건에서 측정한 용융 지수(melt flow index: MI)가 약 5 내지 약 90 g/10분, 예를 들면 약 7 내지 약 80 g/10분일 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 약 280℃, 금형 온도 약 70℃에서 사출 성형한 열가소성 수지 조성물 사출 시편(약 6 inch×약 6 inch×약 1.6mm)의 중앙 부분 표면(약 2.5mm×약 2.0mm)을 Optical Profiler(제조사: Veeco, 제품명: NT1100)로 측정한 표면조도(Ra) 값이 약 250 nm 이하, 예를 들면 약 100 내지 약 250 nm일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 외관 특성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트 수지
비스페놀-A형 폴리카보네이트(제조사: 제일모직, 제품명: SC-1190, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 의거, 285℃, 2.16 kg 조건에서 측정): 20 g/10분)를 사용하였다.
(B) 폴리에스테르 수지
(B-1) 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지
Dupont사의 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지(제품명: Sorona, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 의거, 285℃, 2.16kg 조건에서 측정): 30 g/10분)를 사용하였다.
(B-2) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
SK Chemicals사의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(제품명: SKYGREEN PETG S2008, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 의거, 285℃, 2.16kg 조건에서 측정): 40 g/10분)를 사용하였다.
(B-3) 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지
SHINKONG사의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(제품명: PBT shinite K001, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 의거, 285℃, 2.16kg 조건에서 측정): 130 g/10분)를 사용하였다.
(C) 무기 충전제
(C-1) 에폭시로 피복된 유리 섬유 강화제(제조사: Owenscorning, 제품명: 952 Chopped strand, 직경: 10 ㎛, 길이: 3.0~4.5 mm, L/D=300~450)를 사용하였다.
(C-2) 상기 유리 섬유 강화제(C-1) 50 중량% 및 티탄산칼륨 섬유(제조사: Otsuka, 제품명: TISMO) 50 중량%을 포함하는 무기 충전제를 사용하였다.
(C-3) 상기 유리 섬유 강화제(C-1) 50 중량% 및 규회석(wollastonite, 제조사: NYCO, 제품명: Nyglos 12) 50 중량%을 포함하는 무기 충전제를 사용하였다.
실시예 1~8 및 비교예 1~9
상기 각 구성 성분을 하기 표 1 및 2에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 200 내지 300℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 이때, 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 6시간 건조 후, 6 Oz 사출기(성형 온도 280℃, 금형 온도: 70℃ 및 90℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 아이조드(Izod) 충격강도(단위: kgfㆍcm/cm): ASTM D256에 규정된 평가방법에 의하여 두께 1/8"의 아이조드 시편에 노치(Notch)를 만들어 평가하였다.
(2) 인장강도(단위: kgf/cm2): ASTM D638에 따라 5 mm/분의 조건에서 측정하였다.
(3) 굴곡탄성율 및 굴곡강도(단위: kgf/cm2): ASTM D790에 따라 2.8 mm/분의 조건에서 굴곡탄성율과 굴곡강도를 측정하였다.
(4) 용융 지수(melt flow index: MI, 단위: g/10분): ASTM D1238에 규정된 평가방법에 따라, 285℃ 및 2.16 kg 조건에서 측정하였다.
(5) 외관 평가(단위: nm): 열가소성 수지 조성물 사출 시편(6 inch×6 inch×1.6mm)의 중앙 부분 표면(2.5mm×2.0mm)을 무작위로 선정하여 Optical Profiler(Veeco NT1100)로 표면조도(Ra) 값을 5회 측정 후, 평균 표면조도(Ra) 값을 표시하였다.
표 1
실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9
(A) (중량%) 85 70 85 70 85 70 70 70 50
(B)(중량%) (B-1) 15 30 15 30 15 30 30 30 50
(B-2) - - - - - - - - -
(B-3) - - - - - - - - -
(C)(중량부) (C-1) 40 40 65 65 50 50 40 40 50
(C-2) - - - - - - 10 - -
(C-3) - - - - - - - 10 -
아이조드 충격강도 12.4 13.8 13.3 15.1 13.7 14.1 10.5 11.5 13.2
인장강도 1211 1247 1425 1481 1210 1235 1241 1238 1270
굴곡강도 1707 1740 1875 1897 1726 1750 1710 1713 1741
굴곡탄성율 70570 71045 111450 111700 72290 73270 71340 72470 72600
용융지수 26.1 25.4 25.1 23.9 11.8 12.1 67.5 14.2 18.2
외관 평가 금형온도 70℃ 197 111 247 240 227 190 107 109 232
금형온도 90℃ 125 120 199 131 188 130 105 112 132
(C)의 중량부: (A)+(B) 100 중량부에 대한 중량부
표 2
비교예
1 2 3 4 5 6 7 8
(A) (중량%) 85 70 85 70 70 40 95 100
(B)(중량%) (B-1) - - - - 30 60 5 -
(B-2) 15 30 - - - - - -
(B-3) - - 15 30 - - - -
(C-1) (중량부) 50 50 50 50 75 50 50 50
아이조드 충격강도 9.1 7.3 8.1 7.6 14.7 13.8 9.9 7.0
인장강도 1465 1447 1332 1380 1630 1045 1262 1219
굴곡강도 1807 1869 1849 1859 2086 1533 1728 1558
굴곡탄성율 73972 75928 72965 72860 122870 67970 73335 74105
유동지수 22.4 28.8 22.4 25.2 11.8 13.2 12.1 12.0
외관 평가 금형온도 70℃ 264 227 285 275 352 327 368 450
금형온도 90℃ 232 157 250 188 305 304 311 362
(C)의 중량부: (A)+(B) 100 중량부에 대한 중량부
상기 표 1 및 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물(성형 시편)은 강성, 내충격성, 유동성, 외관 특성 및 이들의 물성 발란스가 우수함을 알 수 있다.
반면, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 사용하지 않거나, 소량 사용한 비교예 1~4, 7 및 8의 경우, 내충격성 및/또는 외관 특성이 저하됨을 알 수 있고, 무기충전제를 과량 사용한 비교예 5의 경우, 외관 특성이 많이 저하됨을 알 수 있으며, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 과량 사용한 비교예 6의 경우, 강성 및 외관 특성이 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 약 50 내지 약 90 중량%, 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 약 10 내지 약 50 중량%를 포함하는 기초수지; 및
    상기 기초수지 약 100 중량부에 대하여, 유리 섬유를 포함하는 무기 충전제 약 35 내지 약 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 15 내지 약 90 g/10분이고, 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 10 내지 약 150 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기 충전제 중 유리 섬유의 함량은 약 30 내지 약 100 중량%인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 충전제는 유리 섬유 외에 실리카, 탈크, 마이카, 규회석, 현무암 섬유, 휘스커, 카본 섬유, 아라미드 섬유, 중 1종 이상을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정한 인장강도가 약 500 내지 약 2,000 kgf/cm2이고, ASTM D790에 의거하여 측정한 굴곡강도가 약 1,000 내지 약 3,000 kgf/cm2이며, 굴곡탄성률이 약 50,000 내지 약 170,000 kgf/cm2이며, ASTM D1238에 의거하여 측정한 용융 지수(MI)가 약 5 내지 약 90 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 약 1/8" 두께 시편의 아이조드 충격강도가 약 10 내지 약 20 kgfㆍcm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 성형 온도 약 280℃, 금형 온도 약 70℃에서 사출 성형한 시편(약 6 inch×약 6 inch×약 1.6mm)의 중앙 부분(약 2.5mm×약 2.0mm)의 표면조도(Ra) 값이 약 250 nm 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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