KR102077755B1 - 인몰드 데코레이션 복합소재 및 이를 이용한 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인몰드 데코레이션용 복합소재 및 이를 이용한 성형품 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 복합소재 및 방법에 따른 성형품은, 탄소소재를 포함함으로써 전자기파 흡수 특성을 향상되어 전자기파의 반사로 인한 2차 전자기파 장해를 방지할 수 있으므로, 전자소자 등에 사용되는 금속 소재의 필름에 대하여 전자기파를 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.

Description

인몰드 데코레이션 복합소재 및 이를 이용한 성형품{IN MOLD DECORATION COMPOSITE AND MOLDED ARTICLE MANUFACTURED BY USING SAME}
본 발명은 인몰드 데코레이션 복합소재 및 이를 이용한 성형품에 관한 것으로, 구체적으로는 탄소소재를 포함함으로써 전자기파 차폐 및 흡수 특성을 향상시킬 수 있는 소재 및 성형품에 관한 것이다.
최근에는 전자제품 기술의 발달로 전자제품의 소형화와 고집적화, 고성능화가 이루어지고 있으며, 이에 따라 전자기파 차폐 성능 등의 특성을 향상시키기 위한 소재 및 방법을 위한 연구가 계속되고 있다.
일반적인 전자소자 가공 또는 성형 방식으로는 사출, 압출, 압축, 캘린더성형, 트랜스퍼 성형 등의 방법이 있으며, 종래에는 제품을 제조하기 위하여, 사출, 증착 및 코팅, 접착, 금속막 부착 등의 단계적 공정을 진행하였다.
최근에는 상기와 같은 공정을 단순화하기 위하여, 별도의 접착 등에 대한 공정을 거치지 않고 사출과 동시에 인쇄가 가능한 필름을 제조할 수 있는 인몰드 데코레이션(in-mold decoration) 방식을 채택하고 있다.
구체적으로, 인몰드 데코레이션(in-mold decoration, IMD)은 제품 외관에 색 또는 무늬를 적용하거나, 인쇄 및 그래픽의 사양이 복잡한 부품에 적용할 수 있으며, 인쇄된 필름 등을 금형에 투입한 뒤 사출 성형하는 방식으로서, 사출 공정과 동시에 필름을 부착 및 생산하게 되므로, 수지 등을 사출한 후 금속막을 부착하는 것과 동일한 효과를 가질 수 있다. 이와 같이, 기존에는 전자소자의 기계적 강도 또는 전자파 차폐 등의 효과를 위하여, 인몰드 데코레이션용 필름으로서 금속막을 사용하며, 열가소성 고분자와 같은 사출 원료를 사용하여, IMD 공정을 진행한다.
그러나, 상기와 같이 금속 소재로 형성되는 필름을 사용하는 전자소자의 경우, 전자기파가 필름에 반사되어 전자 부품 등에 장해를 유발하는 2차 방해 전자기파가 발생할 우려가 있다. 구체적으로, 기존의 인몰드 데코레이션용 필름의 바인더로서 사용되는 일반 고분자로는, 예를 들어 아크릴계 또는 폴리에스테르계가 있으며, 상기와 같은 바인더 소재를 사용하는 경우, 전자기파의 차단이 불가능하므로 금속 필름에 전자기파가 전반사되어 전자 부품에 장해를 유발할 수 있다. 또한, 기존의 첨가제를 사용하는 경우, 전자기파 흡수 성능의 제어가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 전자기파를 효과적으로 감쇄시키기 위한 인몰드 데코레이션 소재에 대한 연구가 요구된다.
본 발명의 목적은 인몰드 데코레이션 복합소재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기의 복합소재를 사용하여 제조된 성형품을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
고분자 수지 및 탄소나노튜브를 포함하며,
탄소나노튜브의 함량이 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량%인 인몰드 데코레이션용 복합소재를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 상기 복합소재는 반사손실이 0.5 이상일 수 있다.
상기 반사손실은 하기 수학식 1로 정의될 수 있다.
<수학식1>
반사손실[dB] =10 log [발생된 전자기파/반사된 전자기파]
상기 복합소재는 인몰드 데코레이션 필름의 바인더용으로 사용할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 고분자 수지는 열가소성 수지일 수 있다.
또한, 상기 고분자 수지는 나일론 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 및 시클로폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브는 강직한 랜덤코일 형태일 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브와 고분자 수지의 함량비는 중량기준 1:10 내지 100일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브의 평균 길이는 0.1 내지 100 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브의 최대 길이는 1000㎛일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 입자 형태가 구형, 판상 및 침상으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 탄소 소재를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 복합소재는 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 복합소재를 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 사용하여 제조된 인몰드 데코레이션 성형품을 제공한다.
본 발명은 또한, 탄소나노튜브 함량이 0.01 내지 10중량%가 되도록 탄소나노튜브와 고분자 수지를 용융 혼합하여 고분자 복합소재를 제조하는 단계;
인몰드 데코레이션 필름을 준비하는 단계;
상기 인몰드 데코레이션 필름을 사출성형 몰드에 장착하고, 상기 고분자 복합소재를 상기 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 사용하여 사출성형하는 단계;를 포함하는 인몰드 데코레이션 성형품 제조방법을 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 인몰드 데코레이션용 복합소재는, 전자기파의 흡수율을 효과적으로 감쇄시킬 수 있으므로, 전자기파의 제어가 요구되는 인몰드 데코레이션 성형품 제조에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 고분자를 포함하는 성형품의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 탄소소재를 포함하는 성형품의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형품의 모식도를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에 사용된 "복합소재"의 용어는 본 명세서 내에서 "복합체" 또는 "복합재"와 함께 혼용하여 기재될 수 있으며, 두 가지 이상의 소재가 모여서 형성된 소재를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, "전자파 차폐 성능"이라는 용어는 본 명세서 내에서 "전자파 차폐능, 전자파 차폐율 또는 전자파 차폐 효율"과 함께 혼용하여 기재될 수 있으며, 전자파 투과 효율과 대비되는 개념으로서, 차폐 효율이 낮아지는 경우 투과 효율은 보다 증가하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, "성형"이라는 용어는 본 명세서 내에서 "가공"과 함께 혼용하여 기재될 수 있으며, 열이나 압력 등을 가하여 목적으로 하는 형태를 형성하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 인몰드 데코레이션용 복합소재 및 이를 이용한 성형품에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
전자기파의 차폐는 공간의 특정 부분을 도체 또는 강자성체 등으로 둘러싼 형태를 형성하여 차폐 대상의 내부가 외부의 전자기장으로부터 영향을 받지 않도록 하거나, 반대로 내부에서 발생한 전자기장이 외부에 영향을 미치지 않도록 하는 것을 의미할 수 있다.
전자기파 차폐는 전자기파의 반사, 흡수 및 통과에 의해 이루어질 수 있으며, 그 중 전자기파 흡수는 소재에 따라, 전도성 전파 흡수, 유전성 전파 흡수, 자성 전파 흡수로 구분될 수 있다.
종래의 인몰드 데코레이션(in-mold decoration, IMD) 사출 방식에는 예를 들어, 열가소성 고분자 및 금속막이 사용될 수 있으며, 이러한 종래의 IMD 성형품에 대한 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 전자기파를 100% 반사시키는 성향을 나타낸다.
또한 이러한 전자기파 반사 문제를 해결하기 위하여 탄소섬유를 첨가한 경우에도 도 2에 도시한 바와 같이 일정량의 전자기파 반사가 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 전자기파 반사에 따른 2차 방해 전자기파를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 인몰드 데코레이션용 복합소재는
고분자 수지 및 탄소나노튜브를 포함하며, 탄소나노튜브의 함량이 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량%인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 복합재는 인몰드 데코레이션(in-mold decoration) 성형품의 전자기파 흡수 소재로 탄소소재를 사용함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 전자기파를 효과적으로 감쇄시킬 수 있다. 구체적으로 본 발명은 탄소나노튜브를 포함함으로써, 탄소섬유를 사용하는 경우에 비하여 전자기파의 흡수 특성을 향상시키고, 반사를 제어함으로써 2차 방해 전자기파의 생성을 방지할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 복합소재는 반사손실이 0.5 이상일 수 있으며, 예를 들어 0.7 이상, 예를 들어 1 이상의 반사손실을 가질 수 있다.
상기 반사손실은 하기의 수학식 1로 정의할 수 있다.
<수학식1>
반사손실[dB] =10 log [발생된 전자기파/반사된 전자기파]
상기 반사손실은 그 값이 작을수록 전자기파의 반사량이 큰 것을 의미하므로, 반사손실 값이 클수록 전자기파 흡수량이 증가하여 반사되어 나가는 전자기파의 크기가 감소하는 것으로 이해될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 복합소재는 제품의 강도 등에 대한 물성의 향상 및 전자기파 감쇄 효과를 위하여 인몰드 데코레이션 필름의 바인더용으로 사용할 수 있다.
탄소나노튜브는 흡수 특성이 우수한 경향을 가지며, 도 3에 도시한 바와 같이, 전자기파를 흡수시킬 수 있으므로, 탄소나노튜브를 주요 탄소소재로서 사용하는 경우, 전자기파를 더욱 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브는 예를 들어, 강직한 랜덤코일 형태일 수 있다. 상기 강직한 랜덤코일 형태의 탄소나노튜브는 이펙티브 벤딩 모듈러스(effective bending modulus)가 열에너지(kT, 여기에서 k는 볼쯔만 상수이고, T는 절대온도임)보다 커서 사용하는 입자의 펼친 길이 이내에서 열에너지로 인한 탄성변형이 일어나지 않고, 입자의 전체크기(말단간 거리)가 겉보기 분자량의 제곱근에 선형적으로 비례하는 탄소나노튜브로 정의될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량% 일 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 10중량%, 예를 들어 0.5 내지 5중량% 일 수 있다. 상기 탄소나노튜브 함량의 범위가 조성물 총 중량을 기준으로 0.01중량% 미만인 경우, 전자기파 흡수 특성의 제어가 용이하지 않을 수 있으며, 10중량%를 초과하는 경우, 성형성이 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브와 고분자 수지의 배합 중량비는 1:10 내지 100일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브의 평균 길이는 0.1 내지 100㎛일 수 있으며, 상기 탄소나노튜브의 평균 길이 범위가 0.1㎛ 미만인 경우, 성형성 등이 저하될 수 있고, 100㎛를 초과하는 경우, 열전도도가 증가할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브의 최대 길이는 1000㎛일 수 있으며, 최대 길이를 가지는 탄소소재는, 탄소나노튜브 총 중량을 기준으로 20중량%를 초과하지 않도록 포함할 수 있으며, 예를 들어, 10중량% 이하로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 입자 형태가 구형, 판상 및 침상으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 탄소 소재를 더 포함할 수 있으며, 반사손실(dB)에 영향을 주지 않는 범위 내에서 보조적으로 추가하여 사용할 수 있다.
상기 구형 입자는 카본 블랙 및 흑연으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 판상 입자는 길이와 직경의 비(L/D ratio)가 200 이상인 탄소섬유를 의미할 수 있다. 상기 침상 입자는 탄소나노섬유일 수 있다.
본 발명의 복합소재가 상기 구형 입자, 판상 입자 및 침상 입자를 포함하는 경우 그 함량비를 중량 기준으로 예를 들어, 10:30:1 정도로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 고분자 수지는 예를 들어, 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 광경화성 수지 등을 포함할 수 있으며, 구체적인 예로는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지로서는 예를 들면, 폴리아미드, 폴리에테르, 폴리이미드, 폴리술폰, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지 등을 사용할 수 있고, 광경화성 수지로서는 예를 들면, 라디칼 경화계 수지(아크릴계 모노머나 폴리에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 등의 아크릴계 올리고머, 불포화 폴리에스테르, 엔티올계의 중합체), 양이온 경화계 수지(에폭시 수지, 옥세탄 수지, 비닐에테르계 수지) 등을 사용할 수 있고, 열가소성 수지로서는 예를 들면, 나일론 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 시클로폴리올레핀 수지 등을 사용할 수 있다.
특히, 상기 열가소성 수지로서는 당업계에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들어 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 아라미드수지, 방향족 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌설피드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리아릴렌 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 폴리케톤 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리아릴케톤 수지, 폴리에테르니트릴 수지, 액정 수지, 폴리벤즈이미다졸 수지, 폴리파라반산 수지, 방향족 알케닐화합물, 메타크릴산에스테르, 아크릴산에스테르, 및 시안화비닐 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 비닐 단량체를, 중합 혹은 공중합시켜서 얻어지는 비닐계 중합체 혹은 공중합체 수지, 디엔-방향족 알케닐 화합물 공중합체 수지, 시안화비닐-디엔-방향족 알케닐 화합물 공중합체 수지, 방향족 알케닐 화합물-디엔-시안화비닐-N-페닐말레이미드 공중합체 수지, 시안화비닐-(에틸렌-디엔-프로필렌(EPDM))-방향족 알케닐 화합물 공중합체 수지, 폴리올레핀, 염화비닐 수지, 염소화 염화비닐 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 이들 수지의 구체적인 종류는 당업계에 잘 알려져 있으며, 해당 업계의 당업자들에 의해 적절히 선택될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지로서는, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 및 폴리(4-메틸-1-펜텐), 및 이들의 조합물이 될 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 일구현예에서, 상기 폴리올레핀으로서는 폴리프로필렌 동종 중합체(예를 들어, 혼성배열(atactic) 폴리프로필렌, 동일배열(isotactic) 폴리프로필렌, 및 규칙배열(syndiotactic) 폴리프로필렌), 폴리프로필렌 공중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 랜덤 공중합체), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 적절한 폴리프로필렌 공중합체는, 이에 한정되지는 않지만, 에틸렌, 부트-1-엔(즉, 1-부텐), 및 헥스-1-엔(즉, 1-헥센)으로 이루어진 군으로부터 선택된 공단량체의 존재하에서 프로필렌의 중합으로부터 제조된 랜덤 공중합체를 포함한다. 이러한 폴리프로필렌 랜덤 공중합체에서, 공단량체는 임의의 적정한 양으로 존재할 수 있지만, 전형적으로 약 10wt% 이하(예를 들어, 약 1 내지 약 7wt%, 또는 약 1 내지 약 4.5wt%)의 양으로 존재할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지로서는, 디카르복실산 성분 골격과 디올 성분 골격의 중축합체인 호모 폴리에스테르나 공중합 폴리에스테르를 말한다. 여기서 호모 폴리에스테르로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌디페닐레이트 등이 대표적인 것이다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 저렴하므로 매우 다방면에 걸치는 용도로 사용할 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 공중합 폴리에스테르란 다음에 예시하는 디카르복실산 골격을 갖는 성분과 디올 골격을 갖는 성분으로부터 선택되는 적어도 3개 이상의 성분으로 이루어지는 중축합체로 정의된다. 디카르복실산 골격을 갖는 성분으로서는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 4,4'-디페닐술폰디카르복실산, 아디핀산, 세바신산, 다이머산, 시클로헥산디카르복실산과 그들의 에스테르 유도체 등을 들 수 있다. 글리콜 골격을 갖는 성분으로서는 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜타디올, 디에틸렌글리콜, 폴리알킬렌글리콜, 2,2-비스(4'-β-히드록시에톡시페닐)프로판, 이소소르베이트, 1,4-시클로헥산디메탄올, 스피로글리콜 등을 들 수 있다.
상기 폴리아미드 수지로서는, 나일론 수지, 나일론 공중합체 수지 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 나일론 수지로는 통상적으로 알려진 ε-카프로락탐, ω-도데카락탐 등의 락탐을 개환 중합하여 얻어진 폴리아미드-6(나일론 6); 아미노카프론산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산 등의 아미노산에서 얻을 수 있는 나일론 중합물; 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 5-메틸노나헥사메틸렌디아민, 메타크실렌디아민, 파라크실렌디아민, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 1,4-비스아미노메틸시클로헥산, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥산)메탄, 비스(4-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 비스(아미노프로필)피페라진, 아미노에틸피페리딘 등의 지방족, 지환족 또는 방향족 디아민과 아디프산, 세바킨산(sebacic acid), 아젤란산(azelaic acid), 테레프탈산, 2-클로로테레프탈산, 2-메틸테레프탈산 등의 지방족, 지환족 또는 방향족 디카르복시산 등의 중합으로부터 얻을 수 있는 나일론 중합체; 이들의 공중합체 또는 혼합물을 사용할 수 있다. 나일론 공중합체로는 폴리카프로락탐(나일론 6)과 폴리헥사메틸렌세바카미드(나일론 6,10)의 공중합체, 폴리카프로락탐(나일론 6)과 폴리헥사메틸렌아디프아미드(나일론 66)의 공중합체, 폴리카프로락탐(나일론 6)과 폴리라우릴락탐(나일론 12)의 공중합체 등이 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 디페놀류와 포스겐, 할로겐 포르메이트, 탄산에스테르 또는 이들의 조합과 반응시켜 제조될 수 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. 　이들 중에서 좋게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있으며, 더 좋게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 2종 이상의 디페놀류로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수도 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 상기 분지형 폴리카보네이트 수지로는 트리멜리틱산 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 상기 다관능성 방향족 화합물은 분지형 폴리카보네이트수지 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. 이때 상기 카보네이트로는 디페닐카보네이트 등과 같은 디아릴카보네이트, 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 시클로올레핀계 폴리머로서는, 노르보르넨계 중합체, 단고리의 고리형 올레핀계 중합체, 고리형 공액 디엔계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소 중합체 및 이들의 수소화물을 들 수 있다. 그 구체예로서는, 아펠 (미츠이 화학사 제조의 에틸렌-시클로올레핀 공중합체), 아톤 (JSR 사 제조의 노르보르넨계 중합체), 제오노아 (닛폰 제온사 제조의 노르보르넨계 중합체) 등을 들 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 고분자 수지 중 폴리카보네이트, 폴리아크릴로나이트릴-부타디엔-스타이렌, 폴리에스테르카보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리올레핀 등을 1종 이상 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 및 시클로폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 본 발명에 따른 탄소복합소재는 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 첨가물은 본 발명에 따른 복합체 및 성형품의 충격 강도 및 전자기파 차폐 성능 등의 물성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 포함될 수 있으며, 상기 고분자 수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부, 예를 들어 0.1 내지 3중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 복합소재는 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 유용하므로 제조된 인몰드 데코레이션 성형품 제조에 사용될 수 있다.
구체적으로,
탄소나노튜브 함량이 0.01 내지 10중량%가 되도록 탄소나노튜브와 고분자 수지를 용융 혼합하여 고분자 복합소재를 제조하는 단계;
인몰드 데코레이션 필름을 준비하는 단계;
상기 인몰드 데코레이션 필름을 사출성형 몰드에 장착하고, 상기 고분자 복합소재를 상기 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 사용하여 사출성형하는 단계;를 포함하는 인몰드 데코레이션 성형품 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1 및 비교예 1 내지 5 : 인몰드 데코레이션용 복합소재 제조
하기 표 1에 따른 조건의 탄소소재를 사용하여, 하기 표 2의 조성에 따라 혼합하여 각각의 인몰드 데코레이션용 복합소재를 제조하였다.
사용한 재료는 다음과 같다.
열가소성 수지: 폴리카보네이트 (LUPOY 1030 30)
금속첨가제: 니켈 파우더(Ni powder, 100㎛ 이하)
구분 탄소나노튜브직경 탄소나노튜브길이 순도
(%)
실시예 1 10-100nm 10-50㎛ 95
비교예 1 - - -
비교예 2 10-100nm 10-50㎛ 95
비교예 3 7.5㎛ 6mm 95
비교예 4 7.5㎛ 6mm 95
비교예 5 100㎛ 이하 100㎛ 이하 95
구분 열가소성수지 종류 열가소성수지 함량
(중량%)		 탄소소재 종류 탄소소재 함량
(중량%)		 금속첨가제
실시예 1 폴리카보네이트 90-99.9 탄소나노튜브 0.1-10 -
비교예 1 폴리카보네이트 100 - - -
비교예 2 폴리카보네이트 80-90 탄소나노튜브 10-20 -
비교예 3 폴리카보네이트 90-99.9 탄소섬유 0.1-10 -
비교예 4 폴리카보네이트 80-90 탄소섬유 10-20 -
비교예 5 폴리카보네이트 90-99.9 - - 니켈파우더
0.1-10중량%
제조예 1 : 인몰드 데코레이션 성형품 제작
Angel 사출기 장치를 사용하였으며, 몰드 내 클램프 상에 인몰드 데코레이션 필름으로서 알루미늄 금속막을 고정시킨 후, 상기 실시예 및 비교예에 따른 복합소재를 금형 사이로 사출시켜 온도 280℃ 및 압력 100bar 조건으로 굳히고 제조된 성형품으로부터 두께 2mm, 가로 세로 0.2mm X 0.3mm의 시편을 얻었다.
실험예 1 : 전자기파 차폐 특성 측정
상기 제조예 1에 따른 각 시편에 대하여, IMD 사출기법(Angel 사출기)을 사용하여 반사손실 및 투과손실을 측정하여 하기 표 2에 나타내었으며, 반사손실 및 투과손실은 하기와 같은 식으로 계산될 수 있다.
반사 손실[dB] = 10log[발생된 전자기파 / 반사된 전자기파]
투과 손실[dB] = 10log[발생된 전자기파 / 투과된 전자기파]
구분 반사손실
(dB)		 투과손실
(dB)
실시예 1 1.1 80
비교예 1 0.2 80
비교예 2 0.22 80
비교예 3 0.3 80
비교예 4 0.3 80
비교예 5 0.2 80
상기 실험예 1에 따른 투과 손실은 값이 작을수록 투과된 전자기파가 감소됨을 의미하며, 표 3에 나타난 바와 같이, 80dB로 동일한 것을 확인할 수 있다.
상기 반사손실 값은 작을수록 반사되는 전자기파의 증가를 의미하며, 실시예 1에 비해 비교예는 최대 5배 이상 작은 것을 확인할 수 있으므로, 비교예에 따른 복합재는 인몰드 데코레이션 금속막에 대하여 반사되는 전자기파가 큰 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 고분자 수지 및 평균 길이가 10 내지 50㎛인 탄소나노튜브를 포함하며,
    상기 탄소나노튜브의 함량이 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량%이고,
    하기 수학식 1로 정의되는 반사손실이 0.5 이상인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재:
    <수학식1>
    반사손실[dB] =10 log [발생된 전자기파/반사된 전자기파].
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합소재가 인몰드 데코레이션 필름 바인더용인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 열가소성 수지인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 나일론 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 및 시클로폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브가 강직한 랜덤코일 형태인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브와 고분자 수지의 함량비가 1:10 내지 100인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브의 최대 길이가 1000㎛인 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  11. 제1항에 있어서,
    입자 형태가 구형, 판상 및 침상으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 탄소 소재를 더 포함하는 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  12. 제1항에 있어서,
    항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 핵제, 커플링제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것인 인몰드 데코레이션용 복합소재.
  13. 제1항, 제4항 내지 제8항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항의 복합소재를 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 사용하여 제조된 인몰드 데코레이션 성형품.
  14. 탄소나노튜브 함량이 0.01 내지 10중량%가 되도록 평균 길이가 10 내지 50㎛인 탄소나노튜브와 고분자 수지를 용융 혼합하여 고분자 복합소재를 제조하는 단계;
    인몰드 데코레이션 필름을 준비하는 단계;
    상기 인몰드 데코레이션 필름을 사출성형 몰드에 장착하고, 상기 고분자 복합소재를 상기 인몰드 데코레이션(IMD) 필름 바인더로 사용하여 사출성형하는 단계;를 포함하는 제13항에 따른 인몰드 데코레이션 성형품 제조방법.
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