WO2019132629A1 - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 - Google Patents

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 Download PDF

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thermoplastic resin
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ether ketone
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이선희
아리핀에릭
이민수
이봉재
홍상현
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롯데첨단소재(주)
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    • C08G65/4012—Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones

Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic resin composition and a molded article formed therefrom. More particularly, the present invention relates to a polyaryletherketone-based thermoplastic resin composition having excellent metal bonding strength, impact resistance and the like, and a molded article formed therefrom.
  • Polyetheretherketone (PAEK) resins such as polyetheretherketone (PEEK) resins, are excellent in heat resistance, chemical resistance, stiffness and fatigue resistance, and are used in office automation equipment and automotive applications.
  • the polyaryl ether ketone resin has a low impact resistance and a low metal bonding force, and thus has a limit to be applied to various fields such as metal bonding materials for portable devices such as smart phones.
  • An object of the present invention is to provide a thermoplastic resin composition excellent in metal bonding strength, impact resistance and the like.
  • Another object of the present invention is to provide a molded article formed from the thermoplastic resin composition.
  • thermoplastic resin composition comprises about 5 to about 35% by weight of a modified polyaryl ether ketone resin containing a repeating unit represented by the following formula (1); From about 5 to about 35 weight percent polyetheretherketone resin; About 20 to about 40 weight percent polyphenylsulfone resin; And from about 15 to about 50 weight percent glass fiber:
  • Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 are each a phenyl group or a biphenyl group, and at least one of Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 is a biphenyl group.
  • the weight ratio of the modified polyaryl ether ketone resin to the polyetheretherketone resin may be from about 1: 0.2 to about 1: 5.
  • modified polyaryl ether ketone resin of claim 1 or 2 wherein the modified polyaryl ether ketone resin has a weight average molecular weight of about 50,000 to about 80,000 g / mol and a melting temperature of about 290 to about 330 ° C.
  • the polyether ether ketone resin may include a repeating unit represented by the following formula (2)
  • the polyetheretherketone resin may have a weight average molecular weight of about 60,000 to about 90,000 g / mol and a melting temperature of about 330 to about 370 ° C.
  • the polyphenylsulfone resin may include a repeating unit represented by the following Formula 3:
  • polyphenyl sulfone resin according to any one of the above 1 to 6, wherein the polyphenyl sulfone resin has a melt flow index of from about 10 to about 30 g / 10 min as measured at 360 DEG C and 10 kgf according to ASTM D1238.
  • thermoplastic resin composition may have a notched Izod impact strength of about 9 to about 12 kgf ⁇ cm / cm in a 1/8 "thick specimen measured according to ASTM D256.
  • thermoplastic resin composition according to any one of the above 1 to 8, wherein the thermoplastic resin composition is a Du Pont drop test type drop test apparatus using a weight of 500 g, wherein 50% The height to be broken may be from about 35 to about 80 cm.
  • thermoplastic resin composition may have a metal bonding strength measured according to ISO 19095 of about 35 to about 55 MPa.
  • Another aspect of the invention relates to a molded article.
  • the molded article is formed from the thermoplastic resin composition according to any one of 1 to 10 above.
  • the present invention has the effect of providing a polyaryletherketone type thermoplastic resin composition having excellent metal bonding strength, impact resistance and the like, and a molded article formed therefrom.
  • thermoplastic resin composition according to the present invention comprises (A) a modified polyaryl ether ketone resin; (B) a polyether ether ketone resin; (C) a polyphenylsulfone resin; And (D) glass fibers.
  • the modified polyaryl ether ketone resin of the present invention can be applied together with the above polyether ether ketone to improve the metal bonding strength, impact resistance and the like of the thermoplastic resin composition, and is a polyaryl ether ketone resin containing a repeating unit represented by the following formula Ether ketone resins can be used.
  • Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 are each a phenyl group or a biphenyl group, and at least one of Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 is a biphenyl group.
  • the modified polyaryl ether ketone resin may have a weight average molecular weight (Mw), as measured by gel permeation chromatography (GPC), of from about 50,000 to about 80,000 g / mol, such as from about 60,000 to about 70,000 g / mol have.
  • Mw weight average molecular weight
  • GPC gel permeation chromatography
  • the modified polyaryl ether ketone resin has a melt temperature of about 290 ° C to about 330 ° C, for example, about 300 ° C to about 330 ° C, as measured at a heating rate of 20 ° C / min using a Differential Scanning Calorimeter (DSC) 320 < 0 > C.
  • DSC Differential Scanning Calorimeter
  • the modified polyaryl ether ketone resin may comprise from about 5 to about 35 weight percent, such as from about 10 to about 30 weight percent, of 100 weight percent of the total thermoplastic resin composition. If the content of the modified polyaryl ether ketone resin is less than about 5% by weight, the metal bonding strength, impact resistance, workability, and the like of the thermoplastic resin composition may deteriorate. When the content exceeds about 35% by weight, , Heat resistance and the like may be lowered.
  • the polyether ether ketone resin of the present invention can be applied together with the above modified polyaryl ether ketone to improve the metal bonding strength, impact resistance and the like of the thermoplastic resin composition.
  • a polyether ether ketone resin can be used.
  • the polyetheretherketone resin may have a weight average molecular weight (Mw), as measured by gel permeation chromatography (GPC), of from about 60,000 to about 90,000 g / mol, such as from about 70,000 to about 80,000 g / mol .
  • Mw weight average molecular weight
  • GPC gel permeation chromatography
  • the polyetheretherketone resin may have a melting temperature of about 330 to about 370 ° C, for example, about 340 to about 360 ° C, as measured at a heating rate of 20 ° C / min with a differential scanning calorimeter.
  • a melting temperature of about 330 to about 370 ° C, for example, about 340 to about 360 ° C, as measured at a heating rate of 20 ° C / min with a differential scanning calorimeter.
  • the polyetheretherketone resin may comprise from about 5 to about 35 weight percent, for example from about 10 to about 30 weight percent, of 100 weight percent of the total thermoplastic resin composition. If the content of the polyether ether ketone resin is less than about 5% by weight, the metal bonding strength, impact resistance, workability, and the like of the thermoplastic resin composition may deteriorate. When the content is more than about 35% by weight, , Impact resistance and the like may be lowered.
  • the weight ratio (A: B) of the modified polyaryl ether ketone resin (A) and the polyetheretherketone resin (B) is about 1: 0.2 to about 1: 5, such as about 1: It can be about 1: 3.
  • the metal bonding strength, impact resistance and the like of the thermoplastic resin composition may be more excellent in the above range.
  • the polyphenylsulfone resin of the present invention is capable of improving the impact resistance and the like of the thermoplastic resin composition, and it is possible to use a conventional polyphenylsulfone resin containing a repeating unit represented by the following formula (3).
  • the polyphenylsulfone resin has a melt flow index (MI) of about 10 to about 30 g / 10 min, measured at 360 DEG C and 10 kgf, according to ASTM D1238, About 15 to about 25 g / 10 min.
  • MI melt flow index
  • the impact resistance, workability, metal bonding strength, etc. of the thermoplastic resin composition can be excellent in the above range.
  • the polyphenylsulfone resin may comprise from about 20 to about 40 weight percent, such as from about 25 to about 35 weight percent, of 100 weight percent of the total thermoplastic resin composition. If the content of the polyphenylsulfone resin is less than about 20% by weight, the impact resistance and workability of the thermoplastic resin composition may be deteriorated. When the content of the polyphenylsulfone resin exceeds about 40% by weight, the metal bonding strength, May be deteriorated.
  • the glass fiber according to one embodiment of the present invention can improve the mechanical properties such as rigidity of the thermoplastic resin composition, and glass fibers used in a conventional thermoplastic resin composition can be used.
  • the glass fiber may have various shapes such as a fiber shape, a particle shape, a rod shape, an acicular shape, a flake shape, and an amorphous shape, and may have various shapes such as a circle, an ellipse, and a rectangle.
  • a fibrous glass fiber having a circular and / or rectangular cross section.
  • the glass fibers of the circular cross-section may have a cross-sectional diameter of from about 5 to about 20 microns and a length before shaping of from about 2 to about 20 mm
  • the glass fibers of the rectangular cross-section may have an aspect ratio
  • the ratio of the long diameter of the cross section) may be about 1.5 to about 10
  • the cross section may have a minor diameter of about 2 to about 10 ⁇ ⁇
  • the length before machining may be about 2 to about 20 mm.
  • the glass fibers may comprise from about 15 to about 50 weight percent, for example from about 20 to about 40 weight percent, of 100 weight percent of the total thermoplastic resin composition. If the content of the glass fiber is less than about 15% by weight, the mechanical properties of the thermoplastic resin composition may deteriorate. If the content of the glass fiber exceeds about 50% by weight, the processability and fluidity of the thermoplastic resin composition may decrease .
  • the thermoplastic resin composition according to one embodiment of the present invention may further include an additive contained in a conventional thermoplastic resin composition.
  • the additives include flame retardants, fillers, antioxidants, anti-drop agents, lubricants, release agents, nucleating agents, heat stabilizers, ultraviolet stabilizers, pigments, dyes, and mixtures thereof.
  • the content thereof may be about 0.001 to about 40 parts by weight, for example about 0.1 to about 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the thermoplastic resin component.
  • thermoplastic resin composition according to one embodiment of the present invention is prepared by mixing the above components and melt-extruding at a temperature of about 250 to about 400 ⁇ , for example, about 320 to about 400 ⁇ , using a conventional twin-screw extruder. .
  • the thermoplastic resin composition may have a notched Izod impact strength of about 9 to about 12 kgf / cm / cm of a 1/8 "thick specimen measured in accordance with ASTM D256.
  • thermoplastic resin composition is a duo-drop test type descent evaluation apparatus using a weight of 500 g, and a height of about 50% of the specimen, which is measured by impacting a 2 mm thick specimen, About 80 cm.
  • thermoplastic resin composition may have a metal bonding strength of from about 35 to about 55 MPa as measured according to ISO 19095.
  • the molded article according to the present invention is formed from the thermoplastic resin composition.
  • the thermoplastic resin composition may be produced in the form of pellets, and the produced pellets may be manufactured into various molded products through various molding methods such as injection molding, extrusion molding, vacuum molding, and casting molding. Such molding methods are well known to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
  • the molded article is excellent in metal bonding strength, impact resistance and the like, and thus is useful as a metal bonding material for portable devices such as smart phones.
  • a modified polyaryl ether ketone resin (trade name: Victrex, product name: EEG-108, weight average molecular weight: about 67,000 g / mol, melting temperature: about 310 ° C.) containing biphenyl group was used.
  • Polyether ether ketone resin (Victrex, product name: 150P, weight average molecular weight: about 74,000 g / mol, melting temperature: about 345 ° C) was used.
  • a polyphenyl sulfone resin (manufactured by BASF, product name: P3010, MI (360 DEG C, 10 kgf): about 20 g / 10 min) was used.
  • the above components were added in the amounts shown in Table 1, and then extruded at 360 ° C to prepare pellets.
  • the pellets were extruded at a temperature of 380 ° C and a mold temperature of 120 ° C for a period of 4 hours at 100 ° C, .
  • the properties of the prepared specimens were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 1 below.
  • Notch Izod impact strength (unit: kgf cm / cm): Notch Izod impact strength of a 1/8 "thick specimen was measured according to ASTM D256.
  • thermoplastic resin composition is injection-molded in the presence of a metal specimen through an insert injection method to prepare a specimen in the form of a metal specimen and a thermoplastic resin composition specimen The bond strength between the metal specimen and the resin composition specimen was measured.
  • the metal specimens used were Geo National's TRI surface treated metal specimens for easy connection with the resin composition specimens.
  • the metal specimens and thermoplastic resin composition specimens used were 1.2 cm ⁇ 4 cm ⁇ 0.3 cm and 1.2 cm ⁇ 8 cm ⁇ 0.3 cm bonded specimens of the same size and 1.2 cm ⁇ 0.3 cm bonded to each other The tensile test was conducted to measure the bonding strength.
  • thermoplastic resin composition of the present invention is excellent in both the metal bonding strength and the impact resistance.
  • Comparative Example 1 in which the modified polyaryl ether ketone resin was applied in a small amount and the polyether ether ketone resin was excessively applied, the impact resistance (notch Izod impact strength, surface impact strength)
  • Comparative Example 2 in which a ketone resin was excessively applied and a polyether ether ketone resin was applied in a small amount, it was found that the metal bonding force and the like were lowered.
  • Comparative Example 3 in which the modified polyaryl ether ketone resin was not applied, it was found that the impact resistance (notch Izod impact strength, surface impact strength) and the like were lowered.

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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 변성 폴리아릴에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%; 폴리에테르에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%; 폴리페닐술폰 수지 약 20 내지 약 40 중량%; 및 유리섬유 약 15 내지 약 50중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 금속 접합력, 내충격성 등이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 금속 접합력, 내충격성 등이 우수한 폴리아릴에테르케톤계 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다.
폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지와 같은 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 수지는 내열성, 내화학성, 강성, 내피로성 등이 우수하여, 사무자동화 기기 분야, 자동차 분야 등에 쓰이고 있다. 그러나, 폴리아릴에테르케톤 수지는 내충격성, 금속 접합력 등이 낮아 스마트폰 등 휴대용 기기의 금속 접합 소재 등의 다양한 분야에 적용되기에는 한계가 있었다.
폴리아릴에테르케톤 수지의 내충격성을 향상시키기 위하여, 폴리술폰(polysulfone) 수지를 블렌드 하는 방법이 사용되고 있으나, 이 경우, 가공성, 금속 접합력 등이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 금속 접합력, 내충격성 등이 우수한 폴리아릴에테르케톤계 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 일본 등록특허 제6169086호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 금속 접합력, 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 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 변성 폴리아릴에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%; 폴리에테르에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%; 폴리페닐술폰 수지 약 20 내지 약 40 중량%; 및 유리섬유 약 15 내지 약 50 중량%를 포함한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000001
상기 화학식 1에서, Ar1, Ar2 및 Ar3은 페닐기 또는 비페닐기이고, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 비페닐기이다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리에테르에테르케톤 수지의 중량비는 약 1 : 0.2 내지 약 1 : 5일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 중량평균분자량이 약 50,000 내지 약 80,000 g/mol이고, 용융온도가 약 290 내지 약 330℃일 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000002
.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 중량평균분자량이 약 60,000 내지 약 90,000 g/mol이고, 용융온도가 약 330 내지 약 370℃일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000003
.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 360℃, 10 kgf 조건에서 측정한 용융흐름지수가 약 10 내지 약 30 g/10분일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 약 9 내지 약 12 kgf·cm/cm일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 500 g의 추를 이용한 듀폰 드롭 테스트(dupont drop test) 방식의 낙추 평가 장비로 두께 2 mm 시편을 충격하여 측정한 시편 개수의 50%가 파괴되는 높이가 약 35 내지 약 80 cm일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 금속 접합력이 약 35 내지 약 55 MPa일 수 있다.
11. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 금속 접합력, 내충격성 등이 우수한 폴리아릴에테르케톤계 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) 변성 폴리아릴에테르케톤 수지; (B) 폴리에테르에테르케톤 수지; (C) 폴리페닐술폰 수지; 및 (D) 유리섬유를 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 변성 폴리아릴에테르케톤 수지
본 발명의 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 상기 폴리에테르에테르케톤과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리아릴에테르케톤 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000004
상기 화학식 1에서, Ar1, Ar2 및 Ar3은 페닐기 또는 비페닐기이고, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 비페닐기이다.
구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 약 50,000 내지 약 80,000 g/mol, 예를 들면 약 60,000 내지 약 70,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC)로 승온속도 20℃/분 조건에서 측정한 용융온도가 약 290 내지 약 330℃, 예를 들면 약 300 내지 약 320℃일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 유동성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 열가소성 수지 조성물 전체 100 중량% 중 약 5 내지 약 35 중량%, 예를 들면 약 10 내지 약 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지의 함량이 약 5 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성, 가공성 등이 저하될 우려가 있고, 약 35 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 가공성, 내열성 등이 저하될 우려가 있다.
(B) 폴리에테르에테르케톤 수지
본 발명의 폴리에테르에테르케톤 수지는 상기 변성 폴리아릴에테르케톤과 함께 적용되어, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 통상의 폴리에테르에테르케톤 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000005
구체예에서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 약 60,000 내지 약 90,000 g/mol, 예를 들면 약 70,000 내지 약 80,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 시차주사열량계로 승온속도 20℃/분 조건에서 측정한 용융온도가 약 330 내지 약 370℃, 예를 들면 약 340 내지 약 360℃일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 가공성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 열가소성 수지 조성물 전체 100 중량% 중 약 5 내지 약 35 중량%, 예를 들면 약 10 내지 약 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리에테르에테르케톤 수지의 함량이 약 5 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성, 가공성 등이 저하될 우려가 있고, 약 35 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지(A) 및 상기 폴리에테르에테르케톤 수지(B)의 중량비(A:B)는 약 1 : 0.2 내지 약 1 : 5, 예를 들면 약 1 : 0.3 내지 약 1 : 3일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 내충격성 등이 더 우수할 수 있다.
(C) 폴리페닐술폰 수지
본 발명의 폴리페닐술폰 수지는 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 통상의 폴리페닐술폰 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2018016970-appb-I000006
.
구체예에서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 360℃, 10 kgf 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 약 10 내지 약 30 g/10분, 예를 들면 약 15 내지 약 25 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 가공성, 금속 접합력 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 열가소성 수지 조성물 전체 100 중량% 중 약 20 내지 약 40 중량%, 예를 들면 약 25 내지 약 35 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리페닐술폰 수지의 함량이 약 20 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 가공성 등이 저하될 우려가 있고, 약 40 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 금속 접합력, 기계적 물성 등이 저하될 우려가 있다.
(D) 유리섬유
본 발명의 일 구체예에 따른 유리섬유는 열가소성 수지 조성물의 강성 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 유리섬유를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 유리섬유는 섬유형, 입자형, 로드형, 침상형, 플레이크형, 무정형 등 다양한 형태를 가질 수 있고, 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 원형 및/또는 직사각형 단면의 섬유형 유리섬유를 사용하는 것이 기계적 물성 측면에서 바람직할 수 있다.
구체예에서, 상기 원형 단면의 유리섬유는 단면 직경이 약 5 내지 약 20 ㎛, 가공 전 길이가 약 2 내지 약 20 mm일 수 있고, 상기 직사각형 단면의 유리섬유는 단면의 종횡비(단면의 단경 및 단면의 장경의 비)가 약 1.5 내지 약 10일 수 있고, 단면의 단경이 약 2 내지 약 10 ㎛일 수 있으며, 가공 전 길이가 약 2 내지 약 20 mm일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성, 가공성 등이 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 유리섬유는 열가소성 수지 조성물 전체 100 중량% 중 약 15 내지 약 50 중량%, 예를 들면 약 20 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 유리섬유의 함량이 약 15 중량% 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성 등이 저하될 우려가 있고, 약 50 중량%를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물의 가공성, 유동성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 난연제, 충진제, 산화방지제, 적하방지제, 활제, 이형제, 핵제, 열안정제, 자외선안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 열가소성 수지 성분 약 100 중량부에 대하여, 약 0.001 내지 약 40 중량부, 예를 들면 약 0.1 내지 약 20 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 약 250 내지 약 400℃, 예를 들면 약 320 내지 약 400℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 약 9 내지 약 12 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 500 g의 추를 이용한 듀폰 드롭 테스트(dupont drop test) 방식의 낙추 평가 장비로 두께 2 mm 시편을 충격하여 측정한 시편의 50%가 파괴되는 높이가 약 35 내지 약 80 cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 금속 접합력이 약 35 내지 약 55 MPa일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 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 금속 접합력, 내충격성 등이 우수하므로, 스마트폰 등 휴대용 기기의 금속 접합 소재 등으로 유용하다.
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) 변성 폴리아릴에테르케톤 수지
비페닐기를 포함하는 변성 폴리아릴에테르케톤 수지(제조사: Victrex, 제품명: EEG-108, 중량평균분자량: 약 67,000 g/mol, 용융온도: 약 310℃)를 사용하였다.
(B) 폴리에테르에테르케톤 수지
폴리에테르에테르케톤 수지(제조사: Victrex, 제품명: 150P, 중량평균분자량: 약 74,000 g/mol, 용융온도: 약 345℃)를 사용하였다.
(C) 폴리페닐술폰 수지
폴리페닐술폰 수지(제조사: BASF, 제품명: P3010, MI(360℃, 10 kgf): 약 20 g/10분)를 사용하였다.
(D) 유리섬유
직사각형 단면의 유리섬유(제조사: Nitto Boseki, 제품명: CSG 3PA-820)를 사용하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3
상기 각 구성 성분을 하기 표 1에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 360℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 100℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(성형 온도 380℃, 금형 온도: 120℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm): ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도를 측정하였다.
(2) 면 충격강도(단위: cm): 500 g의 추를 이용한 듀폰 드롭 테스트(DuPont drop test) 방식의 낙추 평가 장비로 두께 2 mm 시편을 충격하여 측정한 시편 개수의 50%가 파괴되는 높이(단위: cm)를 측정하였다.
(3) 금속 접합력(단위: MPa): ISO 19095에 의거하여, 인서트(insert) 사출공법을 통해 금속 시편 존재 하에서 열가소성 수지 조성물을 사출성형하여 금속 시편과 열가소성 수지 조성물 시편이 서로 접합된 형태의 시편을 제조한 후 금속 시편과 수지 조성물 시편 간의 접합강도를 측정하였다. 여기서, 사용한 금속 시편은 수지 조성물 시편과 접합이 용이하도록 Geo Nation社의 TRI 표면처리가 되어있는 금속 시편을 사용하였다. 또한, 사용된 금속 시편 및 열가소성 수지 조성물 시편은 1.2 cm × 4 cm × 0.3 cm로 서로 동일한 크기이고, 1.2 cm × 0.3 cm인 면이 서로 접합된 1.2 cm × 8 cm × 0.3 cm의 접합 시편에 대해 인장시험을 실시하여 접합강도를 측정하였다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
(A) (중량%) 10 20 30 1 39 -
(B) (중량%) 30 20 10 39 1 40
(C) (중량%) 30 30 30 30 30 30
(D) (중량%) 30 30 30 30 30 30
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 9.4 10.1 10.6 8.5 12 8.4
면 충격강도 (cm) 38 51 66 32 70 32
금속 접합력 (MPa) 50 53 51 45 32 48
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 금속 접합력, 내충격성 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 변성 폴리아릴에테르케톤 수지를 소량 적용하고 폴리에테르에테르케톤 수지를 과량 적용한 비교예 1의 경우, 내충격성(노치 아이조드 충격강도, 면 충격강도) 등이 저하됨을 알 수 있고, 변성 폴리아릴에테르케톤 수지를 과량 적용하고 폴리에테르에테르케톤 수지를 소량 적용한 비교예 2의 경우, 금속 접합력 등이 저하되었음을 알 수 있다. 또한, 변성 폴리아릴에테르케톤 수지를 적용하지 않은 비교예 3의 경우, 내충격성(노치 아이조드 충격강도, 면 충격강도) 등이 저하되었음을 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 (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 변성 폴리아릴에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%;
    폴리에테르에테르케톤 수지 약 5 내지 약 35 중량%;
    폴리페닐술폰 수지 약 20 내지 약 40 중량%; 및
    유리섬유 약 15 내지 약 50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2018016970-appb-I000007
    상기 화학식 1에서, Ar1, Ar2 및 Ar3은 페닐기 또는 비페닐기이고, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 비페닐기이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지 및 상기 폴리에테르에테르케톤 수지의 중량비는 약 1 : 0.2 내지 약 1 : 5인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변성 폴리아릴에테르케톤 수지는 중량평균분자량이 약 50,000 내지 약 80,000 g/mol이고, 용융온도가 약 290 내지 약 330℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2018016970-appb-I000008
    .
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에테르에테르케톤 수지는 중량평균분자량이 약 60,000 내지 약 90,000 g/mol이고, 용융온도가 약 330 내지 약 370℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2018016970-appb-I000009
    .
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리페닐술폰 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 360℃, 10 kgf 조건에서 측정한 용융흐름지수가 약 10 내지 약 30 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 약 9 내지 약 12 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 500 g의 추를 이용한 듀폰 드롭 테스트(DuPont drop test) 방식의 낙추 평가 장비로 두께 2 mm 시편을 충격하여 측정한 시편 개수의 50%가 파괴되는 높이가 약 35 내지 약 80 cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ISO 19095에 의거하여 측정한 금속 접합력이 약 35 내지 약 55 MPa인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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