KR101952016B1 - 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리카보네이트 수지 5 내지 95중량% 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지 5 내지 95중량%를 포함하는 기초수지; 및 상기 기초수지 100중량부에 대하여 광택 안료 0.1 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 내충격성, 유동성, 내열성, 내광성 및 내약품성이 우수하며, 펄 또는 메탈의 외관이 효과적으로 발현되어 무도장으로 적용이 가능하다.

Description

열가소성 수지 조성물{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION}
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
열가소성 수지는 유리나 금속에 비해 비중이 낮으며 우수한 성형성 및 내충격성 등의 장점을 갖고 있다. 최근 전기 전자 제품의 저원가, 대형화, 경량화 추세에 따라 열가소성 수지를 이용한 플리스틱 제품이 기존의 유리나 금속의 영역을 빠르게 대체하였으며, 전기 전자 제품에서 자동차 부품까지 그 사용 영역을 넓히고 있다.
열가소성 수지 중, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지는 우수한 내충격성, 내열성, 강성 등으로 전기 전자 제품 및 자동차 부품 용도에 다양하게 적용되고 있다.
특히, 자동차 내·외장재의 경우 폴리카보네이트 수지의 우수한 내충격성, 내열성, 강성 등의 물성에 저온 내충격성 및 내화학성 등의 물성을 보완하기 위하여 다양한 폴리카보네이트 얼로이(alloy) 수지가 적용된다.
폴리카보네이트 얼로이 중 전기 전자 제품, 자동차 내·외장재로 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 얼로이(PC/ABS) 수지가 가장 광범위하게 적용되고 있다(한국 공개특허 공보 제10-1998-0066133호, 한국 공개특허 공보 제10-2013-0015285호). PC/ABS 수지는 상온 내충격성, 내열성, 강성 외에 저온 내충격성 및 성형성 등이 우수한 장점이 있으나 이는 착색성에 제한이 있으며 자외선에 대한 내광성이 부족한 단점이 있다.
내광성이나 내화학성을 보완하기 위한 방법으로는 일반적으로 자동차 내·외장재의 경우 부품의 표면에 도장 또는 코팅을 하여 외부의 자외선, 케미칼, 수분, 열 등으로부터 변색이나 변형을 방지하고 고급스러운 외관 및 다양한 컬러를 발현하고자 하였다(한국 공개특허공보 제10-2013-0062576호).
그러나 이러한 도장이나 코팅의 경우 여러 단계의 공정이 수반되어야 하며 불량률 및 유해 휘발성분의 발생률이 높고, 재사용에 제한이 많으며 비용상승 등의 많은 문제점이 있다.
이에 따라, 최근 친환경 트렌드 증가에 따라 도장 공정이 불필요한 무도장 소재에 대한 요구가 증가하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내충격성, 유도성, 내열성, 내광성 및 내약품성이 우수하면서, 도장공정 없이 펄(pearl) 또는 메탈(metal)의 외관을 구현할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 5 내지 95중량% 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지 5 내지 95중량%를 포함하는 기초수지; 및 상기 기초수지 100중량부에 대하여 광택 안료 0.1 내지 5중량부를 포함할 수 있다.
상기 광택 안료는 안료 또는 염료가 피복된 펄 입자 또는 알루미늄 입자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 광택 안료의 형상은 1 내지 100㎛의 평균 입경을 가지는 판상형일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 SAE J 1885에 따른 제논 아크 시험방법에 의하여 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도에서 126MJ/m2로 조사시 색차 변화(ΔE)가 2.0 이하일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 SAE J 1885에 따른 제논 아크 시험방법에 의하여 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도에서 126MJ/m2로 조사시 그레이 스케일이 3급 이상일 수 있다.
상기 광택 안료는 단방향 길이 대비 장방향 길이가 1:5 내지 1:100일 수 있다.
상기 펄 입자는 운모 표면에 금속 산화물이 코팅된 형태이며, 상기 운모의 굴절률 대비 상기 금속 산화물의 굴절률은 1:1.5 내지 1:1.9일 수 있다.
상기 금속 산화물은 산화티타늄, 산화철, 산화크롬, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화주석, 산화아연, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화리튬, 산화은, 산염화비스무트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 펄 입자는 상기 펄 입자 중량 대비 상기 금속 산화물 중량이 1:0.05 내지 1:0.6일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 아이조드 충격강도가 5 내지 30kgf·cm/cm이고, 용융 흐름 지수가 5 내지 23g/10min이면서, 열 변형 온도가 120 내지 150℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형품은 상술한 열가소성 수지 조성물로부터 제조될 수 있다.
상기 성형품은 별도의 표면처리 없이 무도장으로 제조될 수 있다.
폴리카보네이트 수지 조성물에 펄 입자 또는 알루미늄 입자를 포함하는 광택 안료를 첨가함으로써, 도장 없이도 펄 또는 메탈의 외관을 구현할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
폴리카보네이트 수지에 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 적용하여 내충격성, 유동성, 내열성, 내광성, 내약품성이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 열가소성 수지 조성물에 대하여 설명하도록 한다.
일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 포함하는 물질을 기초 수지로 하는 폴리카보네이트계 물질이다.
상기 열가소성 수지 조성물은 폴리카보네이트 수지 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 포함하는 기초 수지와 광택 안료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
기초 수지
상기 기초 수지는 폴리카보네이트 수지 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와 포스겐, 할로겐산 에스테르, 탄산 에스테르 또는 이들의 조합과 반응시켜 제조될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017051487951-pat00001
(상기 화학식 1에서, A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C5 알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 직쇄상 또는 분지상의 할로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C6 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 직쇄상 또는 분지상의 알콕실렌기, 할로겐산 에스테르기, 탄산 에스테르기, CO, S 또는 SO2 이고, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이며, n1 및 n2는 각각 0 내지 4의 정수이다.)
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류는 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수도 있다. 상기 디페놀류의 구체적인 예로는, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다. 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있다. 더 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 10,000 내지 200,000g/mol인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 15,000 내지 80,000g/mol인 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리카보네이트 수지는 2종 이상의 디페놀류로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수도 있다. 또한 상기 폴리카보네이트 수지는 선형(linear) 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는 비스페놀-A형 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 상기 분지형 폴리카보네이트 수지로는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 상기 다관능성 방향족 화합물은 분지형 폴리카보네이트 수지 총량에 대하여 0.05 내지 2몰%로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지로는 이관능성 카르복실산을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 상기 카보네이트로는 디페닐카보네이트 등과 같은 디아릴카보네이트, 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 용융 흐름 지수(melt flow index, MFI)는 310℃, 1.2kgf의 측정 조건 하에 3 내지 120g/10min 일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 기초수지 100중량%에 대하여 5중량% 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 30 내지 90중량%로 포함될 수 있고, 더 바람직하게는 60 내지 80중량%인 것이 효과적이다. 폴리카보네이트 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우 내충격성, 내열성 및 가공성의 물성 밸런스가 우수하다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지는 폴리카보네이트 블록 및 폴리실록산 블록을 포함한다.
상기 폴리카보네이트 블록은 앞에서 언급한 폴리카보네이트 수지로부터 유도된 구조 단위를 포함한다.
상기 폴리실록산 블록은 하기 화학식 2로 표시되는 구조 단위를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112017051487951-pat00002
(상기 화학식 2에서, R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 NRR'(여기서 R 및 R'은 서로 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임)이고, 2 ≤ m < 10,000를 만족하는 정수이다.)
상기 화학식 2에서 m은 2 내지 10,000의 범위를 가지며, 바람직하게 2 내지 1,000의 범위를 가질 수 있다. 상기 범위를 가질 경우 내충격성이 우수하고 적당한 점도가 유지되어 압출 가공에 유리하다. 바람직하게는 m은 10 내지 100, 더욱 바람직하게는 25 내지 80이다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지는 폴리카보네이트 블록 1 내지 99중량%와 폴리실록산 블록 1 내지 99중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는 폴리카보네이트 블록 40 내지 95중량%와 폴리실록산 블록 5 내지 60중량%를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 폴리카보네이트 블록 80 내지 95중량%와 폴리실록산 블록 5 내지 20중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 비율로 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 구성하는 경우 내충격성이 우수하다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지의 중량평균 분자량은 10,000 내지 30,000g/mol 일 수 있으며, 바람직하게는 15,000 내지 22,000g/mol 일 수 있다. 상기 범위 내의 중량평균 분자량을 가질 경우 내충격성이 우수하다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지는 폴리카보네이트 수지 조성물의 내충격성을 보강해줄 수 있다.
상기 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지는 기초수지 100중량%에 있어서 5 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 10 내지 70중량%로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 내지 40중량%인 것이 효과적이다. 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우 내충격성, 내열성 및 가공성의 물성 밸런스가 우수하다.
광택 안료
상기 광택 안료는 열가소성 수지 조성물에 펄 또는 메탈의 느낌을 부여하는 물질로, 광택 안료의 첨가로 인하여 펄 또는 메탈의 외관을 구현할 수 있는 우수한 소재를 제공할 수 있다.
광택 안료는 안료 또는 염료가 피복된 펄 입자 또는 알루미늄 입자를 포함할 수 있으며, 이를 동시에 포함할 수도 있다.
상기 광택 안료는 판상인 것이 효과적이고, 평균 입경이 1 내지 100㎛일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 70㎛인 것이 효과적이다. 광택 안료의 형태는 일반적으로 무정형으로서 여기서, 평균 입경은 광택 안료의 장방향의 길이의 평균값을 말한다. 이러한 평균 입경은 현미경 등으로 확대된 이미지를 통해 측정함으로써 얻을 수 있다.
상기 광택 안료는 단방향 길이 대비 장방향 길이가 1:5 내지 1:100일 수 있으며, 바람직하게는 1:10 내지 1:50인 것이 효과적이다.
상기 광택 안료가 평균 입경, 장방향 길이와 단방향 길이의 길이비가 상기의 범위를 가지는 판상 형태인 경우, 장방향 길이의 영향 및 입자 상호 간의 지지 작용에 의해 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 사출 성형시 유속에 대한 광택 안료의 배향 변화를 최대한 억제할 수 있어, 플로우 마크나 웰드 라인이 없으면서 펄감 또는 메탈감을 가지는, 외관이 우수한 소재를 제공할 수 있다.
상기 펄 입자는 운모 표면에 금속 산화물이 코팅된 형태로, 운모는 천연 운모 또는 합성 운모를 모두 사용할 수 있다.
상기 금속 산화물의 굴절률은 상기 운모의 굴절률보다 큰 것이 좋다. 바람직하게는 운모의 굴절률 대비 금속 산화물의 굴절률이 1:1.5 내지 1:1.9인 것이 효과적이고, 더 바람직하게는 1:1.6 내지 1:1.8인 것이 좋다. 이러한 굴절률의 차이로 굴절률이 큰 금속 산화물과 굴절률이 작은 운모의 경계 면에서 반사한 광이 펄 광택을 효과적으로 나타낼 수 있다.
상기 금속 산화물은 산화티타늄, 산화철, 산화크롬, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화주석, 산화아연, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화리튬, 산화은 또는 산염화비스무트일 수 있으며, 바람직하게는 산화티타늄, 산화철 또는 산염화비스무트인 것이 효과적이다.
상기 펄 입자는 상기 펄 입자 중량 대비 상기 금속 산화물 중량이 1:0.05 내지 1:0.6일 수 있으며, 바람직하게는 1:0.3 내지 1:0.6인 것이 효과적이다.
금속 산화물의 코팅된 함량을 조절하여 실버(silver)의 펄부터 간섭색까지 나타나도록 할 수 있으며, 금속 산화물이 펄 입자 중량에 대하여 상기 범위의 중량비로 코팅되어 형성되는 경우 채도가 높은 간섭색을 얻을 수 있어 펄 광택이 선명하고 유려한 표면을 구현할 수 있다.
이러한 펄 입자는 표면에 안료 또는 염료를 도포하여 다양한 색을 구현할 수 있다. 예를 들어, 간섭색과 같은 색상의 안료 또는 염료를 도포할 수도 있으며, 다른 색상의 안료 또는 염료를 도포하여 이색 효과를 나타낼 수도 있다.
광택 안료는 기초 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 5중량부일 수 있으며, 바람직하게는 0.3 내지 3중량부인 것이 효과적이다. 광택 안료가 0.1중량부 미만인 경우에는 충분한 펄 또는 메탈의 외관을 구현하기 어려우며, 5중량부를 초과하는 경우에는 내광성 및 내약품성이 현저히 떨어져 물성적 한계로 인하여 다양한 용도에 적용이 제한되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 각각의 용도에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제로 염료, 안료, 충진제, 자외선 안정제, 활제, 항균제, 이형제, 핵제, 대전방지제 또는 산화방지제 등을 사용할 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상술한 열가소성 수지 조성물은 자외선에 취약한 고무(rubber)류 대신 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지를 충격보강재의 일종으로 사용함으로써 우수한 내충격성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 내광성을 발현할 수 있다. 또한, 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지는 폴리카보네이트 수지와의 굴절률 차이가 적어 고무류의 충격보강재에 비해 착색성이 우수하다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 SAE J 1885에 따른 제논 아크 시험방법에 의하여 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도(RH, Relative humidity)에서 126MJ/m2로 조사시에 색차 변화(ΔE)가 2.0 이하일 수 있으며, 바람직하게는 1.5 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 시험방법 및 시험조건에서 126MJ/m2로 조사시에 그레이 스케일이 3급 이상일 수 있다. 상기의 색차 변화 및 그레이 스케일을 가지는 경우 내광성 및 내약품성이 우수하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 아이조드 충격강도(Izod impact strength)가 1/4" 두께의 노치 아이조드 시편을 ASTM D256에 규정된 평가 방법에 의하여 측정시, 5 내지 30kgf·cm/cm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 용융 흐름 지수(Melt flow index, MFI)가 ASTM D1238에 규정된 방법에 의하여 250℃, 10kg의 조건 하에서 측정시, 5 내지 23g/10min일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 열 변형 온도(Heat deflection temperature, HDT)가 ASTM D648에 규정된 평가 방법에 의하여 18.56kgf 하중에서 측정시, 120 내지 150℃일 수 있다.
본 발명에 의한 열가소성 수지 조성물의 측정된 물성을 살펴보면, 펄 입자 또는 알루미늄 입자를 포함하는 광택 안료의 첨가에도 내충격성, 유동성 및 내열성이 우수하며, 내광성 및 내약품성이 뛰어나다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 본 발명의 구성 성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후 압출기 내에서 용융 압출하는 방법에 의하여 펠렛의 형태로 제조될 수 있다.
상술한 열가소성 수지 조성물은 도장한 것과 같은 외관을 나타내기 위하여 광택 안료를 사용한 것으로, 광택 안료의 사용으로 저하될 수 있는 물성을 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지로 보완함으로써, 내충격성, 유동성, 내열성, 내약품성 및 내광성이 동시에 요구되는 성형품에 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 특성이 요구되는 성형품이라면 종류에 무관하게 적용될 수 있으나, 자동차용 성형품에 바람직하게 적용될 수 있다. 자동차용 성형품의 구체적인 예로는, 센터페시아(center fascia), 인테리어 가니시(interior garnish), 인디케이터 패널(indicator panel) 등의 내장재와 필러(pillar), 아웃사이드 미러용 하우징(outside mirror housing), 가니시(garnish) 등의 외장재를 비롯하여 램프용 하우징(lamp housing) 또는 베젤(bezel) 등의 용도에 적용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 성형품은 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 도장 등의 별도의 표면처리없이 무도장으로 제조될 수 있다.
[실험예]
이하에서는, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 우수한 효과를 입증하기 위한 실험을 실시한 결과를 나타낸다.
하기 실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물에 사용된 구성 성분은 아래와 같다.
기초 수지
(a) 폴리카보네이트 수지
비스페놀-A형 선형 폴리카보네이트 수지로 용융 흐름 지수(310℃, 1.2kgf)가 6g/10min인 폴리카보네이트 수지를 사용하였다.
(b-1) Idemitsu Kosan社의 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지 제품인 RC-1700을 사용하였다.
(b-2) 통상의 유화중합법으로 제조된 부타디엔 고무질 중합체 코어에 스티렌과 아크릴로나이트릴이 그라프트 공중합되어 쉘을 이룬 고무변성 그라프트 공중합체된 수지로 부타디엔 함량이 58%이고, 평균 입경이 270nm인 고무변성 그라프트 공중합체 수지를 사용하였다.
(b-3) 비닐 공중합체 수지로 스티렌 75중량%, 아크릴로니트릴 25중량%를 통상의 현탁중합으로 공중합한 중량평균분자량이 150,000g/mol인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지를 사용하였다.
광택 안료
(c-1) 평균 입경이 20㎛인 펄 입자를 사용하였다. 상기 펄 입자는 운모 표면에 금속 산화물이 코팅되어 있으며 펄 입자 100중량%에 대해 금속 산화물이 30 내지 50중량%로 이루어져 있다.
(c-2) 평균 입경이 40㎛인 판상의 알루미늄 입자를 사용하였다.
(c-3) 평균 입경이 150㎛인 펄 입자를 사용하였다. 상기 펄 입자는 운모 표면에 금속 산화물이 코팅되어 있으며 펄 입자 100중량%에 대해 금속 산화물이 5 내지 20중량%로 이루어져 있다.
(c-4) 평균 입경이 110∼150㎛인 판상의 알루미늄 입자를 사용하였다.
안료
(d-1) 화이트 컬러를 발현하기 위하여 Millenium Inorganic Chemical社의 이산화티탄 제품인 RCL-69를 사용하였다.
(d-2) 블랙 컬러를 발현하기 위하여 코리아카본블랙社의 카본 블랙 제품인 Hi-Black 50L을 사용하였다.
실시예 및 비교예의 열가소성 수지 조성물은 하기 표 1에 기재된 성분 함량비에 따라 제조되었다.
표 1에 기재된 성분을 혼합기에 투입하고 건식 혼합하였다. 그 다음, 바렐 온도(barrel temperature)가 260℃로 설정된 L/D비가 29이고 Φ가 45mm인 이축 압출기에 투입하고, 압출기를 통하여 펠렛 형태의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 펠렛을 약 80℃에서 2시간 동안 건조 후, 실린더 온도 260℃, 금형 온도 60℃로 설정된 60 oz 사출 성형기를 사용하여 물성 평가용 시편 및 90mm(L) × 50mm(W) × 2.0mm(t) 크기의 외관 평가용 시편을 제조하였다.
표 1에 기재된 성분의 함량 단위는 기초 수지인 a와 b(b-1, b-2 또는 b-3)를 합하여 100중량%이며, 기초 수지 100중량부를 기준으로 광택 안료 및 안료는 중량부로 표시하였다.
구성성분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8
기초수지 (a) 90 75 60 90 75 60 100 90 75 75 100 90 75 75
(b-1) 10 25 40 10 25 40 - - - 25 - - - 25
(b-2) - - - - - - - 10 10 - - 10 10 -
(b-3) - - - - - - - - 15 - - - 15 -
광택안료 (c-1) 2 2 2 - - - 2 2 2 - - - - -
(c-2) - - - 0.5 0.5 0.5 - - - - 0.5 0.5 0.5 -
(c-3) - - - - - - - - - 2 - - - -
(c-4) - - - - - - - - - - - - - 0.5
안료 (d-1) 5 5 5 - - - 5 5 5 5 - - - -
(d-2) - - - 1 1 1 - - - - 1 1 - 1
실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물에 대해 외관, 내충격성, 유동성, 내열성, 내광성 및 내약품성을 평가하였다. 평가 항목의 평가 방법은 아래와 같다. 평가 결과는 하기의 표 2에 기재하였다.
<외관 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 외관 평가용 시편의 표면 외관을 육안으로 평가하였다. 펄감 또는 메탈감이 우수한 경우를 P(Pass)로, 광택 안료 입자가 너무 크거나 작아 펄감 또는 메탈감이 열세한 경우를 N(NG)으로 기재하였다.
<내충격성 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 1/4" 두께의 아이조드 충격강도 측정용 시편에 노치(notch)를 형성하여 ASTM D256에 규정된 방법에 의하여 아이조드 충격강도를 측정하였다.
<유동성 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물 펠렛을 ASTM D1238에 규정된 방법에 의하여 250℃, 10kg의 조건 하에서 용융 흐름 지수(melt flow index, MFI)를 측정하였다.
<내열성 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 시편을 ASTM D648에 규정된 방법에 의하여 18.56kgf 하중에서 열 변형 온도(heat deflection temperature, HDT)를 측정하였다.
<내광성 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 시편을 SAE J 1885에 규정된 제논 아크 시험방법에 의해 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도에서 126MJ/m2로 조사하여 색차 변화(ΔE)를 측정하였다.
<내약품성 평가>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 시편을 현대자동차 MS210-05-B-1 및 MS652-14에 규정된 평가방법에 의하여 시편 표면에 가솔린, 엔진오일, 에탄올, 유리 세정제 및 구리스를 도포 후 외관 관찰시, 상온에서 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐 및 광택 저하가 없고, SAE 1885에 규정된 제논 아크 시험방법에 의해 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도에서 126MJ/m2로 조사시 그레이 스케일이 3급 이상인 경우 P(Pass), 그렇지 않은 경우 N(NG)으로 기재하였다.
평가항목 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8
외관 P P P P P P P P P N P P P N
아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 10 12 15 10 12 14 8 25 18 10 9 24 19 12
용융 흐름 지수 (g/10min) 7 10 12 12 15 18 6 4 25 9 15 12 27 14
열 변형 온도 (℃) 125 125 125 125 125 125 125 115 110 125 125 115 110 124
내광성 1.4 1.5 1.5 1.0 1.1 1.1 1.4 2.7 3.0 1.7 1.0 2.1 2.2 1.2
내약품성 P P P P P P N N N N N N N N
상기 표 1 및 표 2로부터 실시예 1 내지 6의 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품 시편의 경우 외관, 내충격성, 유동성, 내열성, 내광성 및 내약품성이 모두 우수함을 알 수 있다.
실시예 3과 6은 각각 실시예 1, 2 및 4, 5에 비하여 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지의 함량이 일정 수준까지 증가함에 따라 대부분의 물성이 향상됨을 알 수 있었다.
기초 수지로 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지가 아닌 고무변성 그라프트 공중합체 수지 또는 비닐 공중합체 수지를 사용한 비교예의 경우, 실시예에 비하여 대부분의 물성이 떨어지고 특히, 내광성 및 내약품성이 취약함을 알 수 있었다.
또한, 광택 안료로 본 발명의 범위를 벗어난 광택 안료를 사용한 비교예 4 및 8의 경우 펄 또는 메탈 느낌의 외관 구현이 어려워 광택 안료의 평균 입경 이 우수한 펄 또는 메탈 느낌의 외관을 표현하는데 중요한 요소임을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 범위의 광택 안료를 사용하는 경우에 무도장 소재로의 적용이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

Claims (9)

  1. 폴리카보네이트 수지 5 내지 95중량% 및 폴리카보네이트-폴리실록산 공중합체 수지 5 내지 95중량%를 포함하는 기초수지; 및
    상기 기초수지 100중량부에 대하여, 광택 안료 0.1 내지 5중량부를 포함하며,
    상기 광택 안료는 안료 또는 염료가 피복된 펄 입자 또는 알루미늄 입자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 광택 안료의 형상은 1 내지 100㎛의 평균 입경을 가지는 판상이며,
    아이조드 충격강도가 10 내지 30 kgf·cm/cm이고,
    SAE J 1885에 따른 제논 아크 시험방법에 의하여 89±3℃의 온도 및 50±5%의 상대습도에서 126MJ/m2로 조사 시에 색차 변화(ΔE)가 2.0 이하이고, 그레이 스케일이 3급 이상이며, 열 변형 온도가 120 내지 150℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 광택 안료는 단방향 길이 대비 장방향 길이가 1:5 내지 1:100인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펄 입자는 운모 표면에 금속 산화물이 코팅된 형태이며, 상기 운모의 굴절률 대비 상기 금속 산화물의 굴절률은 1:1.5 내지 1:1.9인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화티타늄, 산화철, 산화크롬, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화주석, 산화아연, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화리튬, 산화은, 산염화비스무트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 펄 입자는 상기 펄 입자 중량 대비 상기 금속 산화물 중량이 1:0.05 내지 1:0.6인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 용융 흐름 지수가 5 내지 23g/10min인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 열가소성 수지 조성물로부터 제조되는 성형품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 성형품은 무도장으로 제조되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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