KR102564129B1 - 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그의 제조 방법, 마스터 배치 펠렛, 및 성형체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지(A)를 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B)를 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C)을 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E)를 1∼20 질량％ 포함한다.

Description

폴리카보네이트 수지 조성물 및 그의 제조 방법, 마스터 배치 펠렛, 및 성형체
본 발명은 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그의 제조 방법, 마스터 배치 펠렛, 및 성형체에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지는, 우수한 기계적 특성, 열 특성을 갖고 있기 때문에, OA 기기 분야, 전자 전기 기기 분야 및 자동차 분야 등 여러 가지 분야에서 널리 이용되고 있다. 그러나, 폴리카보네이트 수지는, 용융 점도가 높기 때문에 가공성이 부족하고, 또한, 비결정성 수지이기 때문에 내약품성이 뒤떨어진다. 그래서, 폴리카보네이트 수지의 내약품성을 향상시키기 위해, 폴리카보네이트 수지에 폴리올레핀계 수지를 첨가하는 것이 알려져 있다. 성질이 다른 양자의 상용성을 높여, 실용적인 기계적 특성을 부여하기 위해, 엘라스토머 등의 상용화제나 충전재를 첨가한 수지 조성물이 수많이 제안되어 있다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 폴리카보네이트 수지 조성물에 강성을 비롯한 기계적 특성을 부여하기 위해, 폴리카보네이트계 수지와 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 수지에, 상용화제로서 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 또한 유리 섬유나 탄소 섬유 등의 섬유상 충전재를 첨가하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2016-204480호 공보
그러나, 유리 섬유를 함유하는 폴리카보네이트 수지 조성물은, 가공성에 문제가 있다. 또한, 유리 섬유를 함유하는 폴리카보네이트 수지 조성물을 경화시켜 얻어지는 성형체는, 충격 강도가 불충분한 것에 더하여, 유리 섬유에 기인하여 외관이 손상되는 경우가 있다.
그래서, 유리 섬유보다 섬유 직경이 보다 작고, 보강 효과를 가지며 외관이 우수한 성형체가 얻어지는 충전재로서, 섬유상 염기성 황산마그네슘이 주목되고 있다. 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 생체 용해성을 구비한 안전한 충전재이다. 그러나, 섬유상 염기성 황산마그네슘은 약염기성이기 때문에, 염기에 약한 폴리카보네이트 수지에 첨가하면, 폴리카보네이트 수지가 가수 분해하여 버린다. 이 경우에는, 혼련 자체가 불가능해진다고 하는 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명의 목적은, 가수 분해하지 않고 혼련·성형 가능하고 가공성이 우수하며, 기계적 특성 및 외관이 양호한 성형체가 얻어지는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그의 제조 방법, 마스터 배치 펠렛, 및 성형체를 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 이상의 목적을 달성하기 위해, 예의 검토한 결과, 섬유상 염기성 황산마그네슘이 폴리카보네이트 수지에 첨가된 경우라도, 올레핀 중합체와 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종과 엘라스토머가 함유되어 있으면, 폴리카보네이트 수지의 가수 분해를 회피하여 혼련 가능해지고, 가공성도 향상하는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 폴리카보네이트 수지(A)를 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B)를 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C)을 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E)를 1∼20 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛 10∼60 질량％ 및 폴리카보네이트 수지(A) 40∼90 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 올레핀 중합체(B) 28∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛 10∼59 질량％, 폴리카보네이트 수지(A) 40∼89 질량％ 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하고, 그 후, 폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％를 첨가하여 용융 혼련하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 폴리카보네이트 수지(A)를 포함하는 희석재와 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하기 위한 마스터 배치 펠렛으로서, 올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％ 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 배치 펠렛에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물의 성형물인 것을 특징으로 하는 성형체에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 가수 분해하지 않고 혼련·성형 가능하며 가공성이 우수하고, 기계적 특성 및 외관이 양호한 성형체가 얻어지는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 그의 제조 방법, 마스터 배치 펠렛, 및 성형체를 제공할 수 있다.
도 1은 부채형 염기성 황산마그네슘의 주사형 전자 현미경 사진이다.
도 2는 실시예 2에 따른 폴리카보네이트 수지 조성물의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진이다.
1. 폴리카보네이트 수지 조성물
본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은, 폴리카보네이트 수지(A)를 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B)를 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C)을 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E)를 1∼20 질량％ 포함한다. 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은, 각 성분을 전술의 비율로 포함함으로써, 폴리카보네이트 수지를 포함하는 해부(海部) 중에, 나머지 성분을 함유하는 도부(島部)가 분산된 해도(海島) 구조가 형성된다.
도부의 외주는, 엘라스토머로 구성되어 있다. 도부의 내부에는, 염기성 황산마그네슘이 올레핀 중합체 등의 나머지의 성분과 혼합되어 존재한다. 이에 의해, 염기성 황산마그네슘이, 해부의 폴리카보네이트 수지와 직접 접촉하는 것은 회피된다. 그 결과, 폴리카보네이트 수지가 가수 분해하는 일없이 폴리카보네이트 수지 조성물의 혼련·성형이 가능해지는 것으로 생각된다. 이하, 각 성분에 대해서 설명한다.
(A) 폴리카보네이트 수지
폴리카보네이트 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 예컨대, 지방족 폴리카보네이트, 방향족 폴리카보네이트 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, 방향족 폴리카보네이트가 바람직하다. 폴리카보네이트 수지는, 시판품을 이용하여도 좋고, 적절하게 합성한 것을 이용하여도 좋다.
폴리카보네이트 수지를 합성하는 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 2가 페놀과 카보네이트 전구체를 용액법 또는 용융법 등에 따라 합성하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라, 분자량 조정제, 분기제, 촉매 등을 적절하게 사용하여도 좋다.
2가 페놀로서는, 예컨대, 비스페놀 A〔2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판〕, 히드로퀴논, 2,2-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 2,4'-디히드록시디페닐메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-5-니트로페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 3,3-비스(4-히드록시디페닐)펜탄, 2,2'-디히드록시디페닐, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,6-디히드록시나프탈렌, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 비스(3,5-디에틸-4-히드록시페닐)술폰, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,4'-디히드록시디페닐술폰, 5'-클로로-2,4'-디히드록시디페닐술폰, 비스(4-히드록시페닐)디페닐에테르, 4,4'-디히드록시-3,3'-디클로로페닐에테르, 4,4'-디히드록시-2,5-디클로로디페닐에테르, 비스(4-디히드록시-5-프로필페닐)메탄, 비스(4-디히드록시-2,6-디메틸-3-메톡시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시-2-에틸페닐)에탄, 2,2-비스(3-페닐-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)시클로헥실메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐프로판 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 이들 중에서도, 시장에서의 입수의 용이성의 점에서, 비스(4-히드록시페닐)알칸계 화합물이 바람직하고, 비스페놀 A가 특히 바람직하다.
카보네이트 전구체로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예컨대, 카르보닐할라이드, 카보네이트, 할로포르메이트 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 포스겐, 디페닐카보네이트, 2가 페놀의 디할로포르메이트 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트 수지의 멜트 플로우 레이트(MFR)는, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는데, 2∼25 g/10분이 바람직하고, 2∼10 g/10분이 보다 바람직하다. 폴리카보네이트 수지의 멜트 플로우 레이트가 2 g/10분 이상이면, 성형 가공성이 양호한 폴리카보네이트 수지 조성물이 얻어진다. 또한, 상기 멜트 플로우 레이트가 25 g/10분 이하이면, 충분한 충격 강도를 성형체에 부여할 수 있다.
폴리카보네이트 수지의 함유량은, 폴리카보네이트 수지 조성물의 전체량에 대하여, 50∼90 질량％의 범위이며, 55∼75 질량％의 범위가 바람직하다. 폴리카보네이트 수지의 함유량이 50 질량％ 이상이면, 폴리카보네이트 수지에 유래하는 높은 충격 강도를 갖는 성형체를 얻을 수 있다. 한편, 폴리카보네이트 수지의 함유량이 90 질량％ 이하이면, 필러에 의한 보강 효과가 충분히 발휘되어 소망의 굽힘 탄성률을 성형체에 부여할 수 있다.
(B) 올레핀 중합체
올레핀 중합체로서는, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 등을 들 수 있고, 특히 프로필렌 중합체가 바람직하고, 프로필렌 단독 중합체(프로필렌 호모폴리머)가 보다 바람직하다. 올레핀 중합체는, 1종 단독이어도, 2종 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다. 올레핀 중합체의 멜트 플로우 레이트(MFR)는, 통상 3∼300 g/10분의 범위이며, 바람직하게는 6∼100 g/10분의 범위이다.
올레핀 중합체의 함유량은, 폴리카보네이트 수지 조성물의 전체량에 대하여, 2.5∼20 질량％의 범위이며, 8∼15 질량％의 범위가 바람직하다. 올레핀 중합체의 함유량이 2.5 질량％ 이상이면, 염기성 황산마그네슘에 의한 폴리카보네이트 수지의 가수 분해를 억제할 수 있다. 한편, 올레핀 중합체의 함유량이 20 질량％ 이하이면, 소망의 충격 강도를 갖는 성형체가 얻어진다.
(C) 염기성 황산마그네슘
염기성 황산마그네슘으로서는, 이하에 설명하는 것과 같은 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 적어도 하나가 이용된다.
(C-1) 섬유상 염기성 황산마그네슘
섬유상 염기성 황산마그네슘은, 예컨대, 해수로 제조한 수산화마그네슘과 황산마그네슘을 원료로 하여, 수열 합성으로 얻을 수 있다. 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 평균 장직경이 일반적으로 5∼100 ㎛의 범위이며, 10∼60 ㎛의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 평균 단직경이 일반적으로 0.1∼5.0 ㎛의 범위이며, 0.2∼2.0 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 0.2∼1.0 ㎛의 범위가 특히 바람직하다.
종래, 충전재로서 이용되고 있는 유리 섬유는, 평균 섬유 직경(평균 단직경)이 최소라도 10 ㎛ 정도이다. 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 유리 섬유보다 평균 섬유 직경(평균 단직경)이 작기 때문에, 유리 섬유보다 인식되기 어렵다.
섬유상 염기성 황산마그네슘은, 평균 애스펙트비(평균 장직경/평균 단직경)가 일반적으로 2 이상, 바람직하게는 5 이상, 특히 바람직하게는 5∼80의 범위이다. 또한, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 평균 장직경과 평균 단직경은, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 확대 화상으로부터 측정한 100개의 입자의 장직경과 단직경의 각각의 평균값으로부터 산출할 수 있다. 또한, 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 복수의 섬유상 입자의 집합체나 결합체여도 좋다.
(C-2) 부채형 염기성 황산마그네슘
부채형 염기성 황산마그네슘은, 복수의 섬유상 염기성 황산마그네슘의 일부가 접합되어 부채형으로 연속한 입자이며, 예컨대, 그 평균 입자 길이 2∼100 ㎛, 평균 입자 폭 1∼40 ㎛, 평균 애스펙트비 1∼100 정도이다. 여기서, 평균 입자 길이란, 입자의 길이 방향의 치수를 가리키고, 평균 입자 폭이란, 입자의 폭 방향의 최대 치수를 가리킨다. 입자의 길이 방향이란 입자 길이가 최대가 되는 방향이며, 입자의 폭 방향이란 길이 방향과 직교하는 방향이다. 또한, 평균 애스펙트비란, (평균 입자 길이/평균 입자 폭)이다.
도 1에는 본 발명에서 이용할 수 있는 부채형 염기성 황산마그네슘의 일례의 주사형 현미경 사진을 나타낸다. 여기에 나타낸 부채형 염기성 황산마그네슘은, 복수의 섬유상 염기성 황산마그네슘이 묶인 부채형(평균 입자 길이 33.0 ㎛, 평균 입자 폭 6.0 ㎛, 평균 애스펙트비 5.5)이다. 각각의 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 평균 섬유 길이 33.0 ㎛, 평균 섬유 직경 1.3 ㎛, 평균 애스펙트비 26이다.
부채형 염기성 황산마그네슘을 구성하고 있는 각각의 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 평균 섬유 길이 2∼100 ㎛, 평균 섬유 직경 0.1∼5 ㎛, 평균 애스펙트비 1∼1000이다. 복수의 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 예컨대 일단에서 묶이고, 타단에서 퍼짐을 갖는다. 또한, 복수의 섬유상 염기성 황산마그네슘은, 길이 방향에 있어서의 임의의 위치에서 묶이고, 양단에서 퍼짐을 가지고 있어도 좋다. 이러한 부채형 염기성 황산마그네슘은, 예컨대, 일본 특허 공고 평성4-36092호 공보 및 일본 특허 공고 평성6-99147호 공보 등에 기재되어 있는 방법에 따라 제조하여, 확인할 수 있다.
또한, 부채형 염기성 황산마그네슘은, 반드시 개개의 섬유상 염기성 황산마그네슘이 확인되는 상태일 필요는 없고, 일부에 있어서 섬유상 염기성 황산마그네슘끼리가 길이 방향에서 접합한 상태여도 좋다. 전술한 바와 같은 형상을 가지고, 또한 소정 범위의 평균 섬유 길이, 평균 섬유 직경 및 평균 애스펙트비를 갖는 섬유상 염기성 황산마그네슘이 포함되는 것이 확인되면, 본 발명에서 이용되는 부채형 염기성 황산마그네슘이라고 간주할 수 있다.
염기성 황산마그네슘의 함유량은, 폴리카보네이트 수지 조성물의 전체량에 대하여, 5∼40 질량％의 범위이며, 5∼30 질량％의 범위가 바람직하고, 10∼30 질량％의 범위가 보다 바람직하다. 염기성 황산마그네슘의 함유량이 5 질량％ 이상이면, 염기성 황산마그네슘의 효과가 발휘되어, 소망의 굽힘 탄성률을 성형체에 부여할 수 있다. 한편, 염기성 황산마그네슘의 함유량이 40 질량％ 이하이면, 가공성이 양호한 폴리카보네이트 수지 조성물이 얻어진다.
(D) 지방산 금속염 및 지방산
본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물은, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종을 함유함으로써, 염기성 황산마그네슘이 올레핀 중합체 내에 우선적으로 분배된다. 지방산 금속염 및 지방산은, 폴리카보네이트 수지 조성물 중에 적어도 1종이 함유되면 좋은데, 특히 지방산 금속염이 바람직하다.
지방산은, 탄소 원자수가 12∼22의 범위인 것이 바람직하고, 포화 지방산이어도 불포화 지방산이어도 좋다. 포화 지방산의 예로서는, 라우린산, 트리데실산, 미리스틴산, 펜타데실산, 팔미틴산, 마르가린산, 스테아린산, 노나데실산, 아라키딘산, 베헨산 등을 들 수 있다. 불포화 지방산의 예로서는, 미리스트올레산, 팔미트올레산, 올레산, 엘라이딘산, 박센산, 가돌레산, 에루크산 등을 들 수 있다. 금속염으로서는, 마그네슘염, 칼슘염, 알루미늄염, 리튬염, 아연염 등을 들 수 있다. 특히, 스테아린산마그네슘, 스테아린산칼슘 및 스테아린산알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
지방산 금속염 및 지방산의 함유량은, 폴리카보네이트 수지 조성물의 전체량에 대하여, 0.1∼8 질량％의 범위이며, 0.1∼7 질량％의 범위가 바람직하고, 0.5∼6 질량％의 범위가 보다 바람직하다. 지방산 금속염 및 지방산의 함유량이 0.1 질량％ 이상이면, 이들 화합물을 첨가한 효과가 발휘된다. 한편, 지방산 금속염 및 지방산의 함유량이 8 질량％ 이하이면, 열적 안정성이 양호한 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻을 수 있다.
(E) 엘라스토머
엘라스토머로서는, 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 바람직하게 이용된다. 스티렌계 열가소성 엘라스토머는, 하기 식 (e1) 또는 (e2)로 표시되는 블록 공중합체인 것이 바람직하다.
Xk-Ym-Xn …(e1)
Xm-Yn …(e2)
상기 식 중, X는 방향족 비닐 중합체 블록을 나타낸다. 식 (e1)에 있어서는, 분자쇄 양말단에서 중합도가 동일하여도 달라도 좋다. 또한, Y는, 부타디엔 중합체 블록, 이소프렌 중합체 블록, 부타디엔/이소프렌 공중합체 블록, 수첨된 부타디엔 중합체 블록, 수첨된 이소프렌 중합체 블록, 수첨된 부타디엔/이소프렌 공중합체 블록, 부분 수첨된 부타디엔 중합체 블록, 부분 수첨된 이소프렌 중합체 블록 및 부분 수첨된 부타디엔/이소프렌 공중합체 블록 중에서 선택된다. k, m, n은 1 이상의 정수이다.
구체예로서는, 스티렌-에틸렌·부틸렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌·프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌·에틸렌·프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-부타디엔-부텐-스티렌 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체, 스티렌-수첨 부타디엔 디블록 공중합체, 스티렌-수첨 이소프렌 디블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 디블록 공중합체, 스티렌-이소프렌 디블록 공중합체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 스티렌-에틸렌·부틸렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌·프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌·에틸렌·프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-부타디엔-부텐-스티렌 공중합체가 가장 적합하다.
상기 블록 공중합체에 있어서의 X 성분의 함유량은, 20∼80 질량％이며, 바람직하게는 30∼75 질량％이며, 보다 바람직하게는 40∼70 질량％이다. X 성분의 양이 20 질량％ 이상이면, 적절한 강성 및 충격 강도를 성형체에 부여할 수 있다. 한편, X 성분이 80 질량％ 이하이면, 소망의 충격 강도를 갖는 성형체를 얻을 수 있다.
스티렌계 열가소성 엘라스토머의 중량 평균 분자량은 25만 이하가 바람직하고, 20만 이하가 보다 바람직하고, 15만 이하가 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 25만 이하이면, 성형 가공성이 저하하거나, 폴리카보네이트 수지 조성물 중의 분산성이 악화할 우려가 없다. 또한, 중량 평균 분자량의 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 4만 이상이 바람직하고, 5만 이상이 보다 바람직하다.
또한, 중량 평균 분자량은 이하의 방법으로 측정한 값이다. 즉, 겔 퍼미에이션 크로마토그래프에 의해, 폴리스티렌 환산으로 분자량을 측정하여, 중량 평균 분자량을 산출한다. 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 멜트 플로우 레이트(230℃, 2.16 ㎏)는, 0.1∼10 g/10 min인 것이 바람직하고, 0.15∼9 g/10 min인 것이 보다 바람직하고, 0.2∼8 g/10 min인 것이 특히 바람직하다. 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 멜트 플로우 레이트가 0.1∼10 g/10 min의 범위 내이면, 충분한 인성을 구비한 성형체가 얻어진다.
엘라스토머의 함유량은, 폴리카보네이트 수지 조성물의 전체량에 대하여, 1∼20 질량％의 범위이며, 1∼15 질량％의 범위가 바람직하고, 1∼12 질량％의 범위가 보다 바람직하다. 엘라스토머의 함유량이 1.0 질량％ 이상이면, 엘라스토머를 첨가한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 엘라스토머의 함유량이 20 질량％ 이하이면, 적절한 강성 및 장기 내크리프 특성을 성형체에 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 다른 성분을 배합할 수 있다. 다른 성분으로서는, 예컨대, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 안료, 내전(耐電) 방지제, 동해(銅害) 방지제, 난연제, 중화제, 발포제, 가소제, 조핵제, 기포 방지제, 가교제 등을 들 수 있다. 다른 성분의 함유량으로서는, 폴리카보네이트 수지 조성물 전체의 1 질량％ 이하가 바람직하고, 0.5 질량％ 이하가 보다 바람직하다.
2. 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법
다음에, 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법은, (제조 방법 I) 올레핀 중합체(B), 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛 및 폴리카보네이트 수지(A)를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 방법, (제조 방법 II) 올레핀 중합체(B), 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C), 및 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛, 폴리카보네이트 수지(A) 및 엘라스토머(E)를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 방법, (제조 방법 III) 폴리카보네이트 수지(A), 올레핀 중합체(B), 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 용융 혼련하는 방법, (제조 방법 IV) 올레핀 중합체(B), 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 용융 혼련하고, 그 후, 폴리카보네이트 수지(A)를 더 첨가하여 용융 혼련하는 방법을 들 수 있다.
상기 (제조 방법 I)∼(제조 방법 IV) 중 어느 방법을 이용하여도, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물, 즉, 폴리카보네이트 수지를 포함하는 해부 중에, 엘라스토머를 외주에 갖는 도부가 분산된 해도 구조를 얻을 수 있다. 염기성 황산마그네슘은, 올레핀 중합체 등의 나머지 성분과 함께 도부 내부에 존재하고 있다. 그 결과, 염기성 황산마그네슘은, 해부의 폴리카보네이트 수지와 직접 접촉하지 않기 때문에, 폴리카보네이트 수지의 가수 분해를 회피하는 것이 가능하다.
(제조 방법 I)
제조 방법 I은, 올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛 10∼60 질량％ 및 폴리카보네이트 수지(A) 40∼90 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 제조 방법이다.
제조 방법 I에서는, 제1 공정으로서, 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 용융 혼련함으로써, 올레핀 중합체 내에 염기성 황산마그네슘이 들어간 상태의 마스터 배치 펠렛이 얻어진다. 이러한 마스터 배치 펠렛을 폴리카보네이트 수지와 혼련함으로써, 폴리카보네이트 수지의 가수 분해를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
제조 방법 I에 있어서의 용융 혼련 방법으로서는, 제1 공정 및 제2 공정 모두, 특별히 제한은 없고, 1축 압출기, 2축 압출기, 밴버리 믹서, 니더, 혼련 롤 등을 이용하는 방법을 들 수 있다. 용융 혼련 온도로서는, 제1 공정이, 바람직하게는 160∼240℃, 보다 바람직하게는 180∼230℃이며, 제2 공정이, 바람직하게는 230∼280℃, 보다 바람직하게는 240∼260℃이다.
제1 공정에 있어서의 「올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％」의 각 비율은, 마스터 배치 펠렛의 제조에 있어서의 비율이다. 상기 비율로 제조된 마스터 배치 펠렛과 폴리카보네이트 수지(A)의 비율을, 제2 공정에 있어서 조정함으로써, 폴리카보네이트 수지 조성물 중의 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)의 비율을 조정하는 것이 가능하다.
제1 공정에 있어서, 마스터 배치 펠렛을 얻는 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 용융 혼련 후, 공지의 방법을 이용하여 펠렛형으로 성형함으로써 마스터 배치 펠렛을 얻을 수 있다.
또한, 제2 공정에 있어서, 용융 혼련에 의해 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물의 형상에 제한은 없고, 스트랜드형, 시트형, 평판형 또는 펠렛형 등의 임의의 형상으로의 성형이 가능하다. 이후의 공정에서 성형하는 것을 고려하면, 성형 가공기에의 공급이 용이하다는 관점에서, 펠렛형으로 하는 것이 바람직하다.
(제조 방법 II)
제조 방법 II는, 올레핀 중합체(B) 28∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과, 이 마스터 배치 펠렛 10∼60 질량％, 폴리카보네이트 수지(A) 40∼90 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정을 갖는 제조 방법이다.
제조 방법 II에 있어서의 용융 혼련 방법은, 제조 방법 I과 동일하다. 제조 방법 II에서는, 엘라스토머(E)는, 제2 공정에 있어서 폴리카보네이트 수지와 함께 마스터 배치 펠렛에 배합하고 있다. 이 때문에, 시판의 폴리올레핀과 염기성 황산마그네슘과 지방산 금속염 등을 포함하는 마스터 배치를 이용할 수 있는 데다가, 엘라스토머의 함유량만을 변경할 수 있는 점에서 유리해진다. 용융 혼련 온도로서는, 폴리카보네이트 수지의 열분해를 막는 관점에서, 바람직하게는 230∼280℃이며, 보다 바람직하게는 240∼270℃이며, 더욱 바람직하게는 245∼260℃이다.
제1 공정에 있어서의 「올레핀 중합체(B) 28∼50 질량％, 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％」의 각 비율은, 마스터 배치 펠렛의 제조에 있어서의 비율이다. 상기 비율로 제조된 마스터 배치 펠렛과 폴리카보네이트 수지(A)와 엘라스토머(E)의 비율을, 제2 공정에 있어서 조정함으로써, 폴리카보네이트 수지 조성물 중의 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)의 비율을 조정하는 것이 가능하다.
또한, 제조 방법 II에 있어서의 용융 혼련에 의해 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물의 형상에 특별히 제한은 없고, 제조 방법 I과 동일하게, 스트랜드형, 시트형, 평판형 또는 펠렛형 등의 임의의 형상으로의 성형이 가능하다.
(제조 방법 III)
제조 방법 III은, 폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하는 제조 방법이다.
제조 방법 III에서의 용융 혼련 방법은, 제조 방법 I과 동일하다. 제조 방법 III에서는, 폴리카보네이트 수지(A), 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 합하여 용융 혼련함으로써, 폴리카보네이트 수지의 열분해 방지, 제조 공정의 간략화라고 하는 이점을 갖는다. 용융 혼련 온도로서는, 폴리카보네이트 수지의 열분해를 막는 관점에서, 바람직하게는 230∼280℃이며, 보다 바람직하게는 240∼270℃이며, 더욱 바람직하게는 245∼260℃이다.
또한, 제조 방법 III에 있어서의 용융 혼련에 의해 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물의 형상에 특별히 제한은 없고, 제조 방법 I과 동일하게, 스트랜드형, 시트형, 평판형 또는 펠렛형 등의 임의의 형상으로의 성형이 가능하다.
(제조 방법 IV)
제조 방법 IV는, 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하고, 그 후, 폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％를 더 첨가하여 용융 혼련하는 제조 방법이다.
제조 방법 IV에 있어서의 용융 혼련 방법은, 제조 방법 I과 동일하다. 제조 방법 IV에서는, 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 및 엘라스토머(E)를 먼저 용융 혼련하고, 그 후에 폴리카보네이트 수지(A)를 첨가함으로써, 제조 공정을 간략화할 수 있다. 이전의 용융 혼련의 온도는, 바람직하게는 160∼240℃, 보다 바람직하게는 180∼230℃이며, 폴리카보네이트 수지(A)를 첨가한 후의 용융 혼련의 온도는, 바람직하게는 230∼280℃, 보다 바람직하게는 240∼260℃이다.
또한, 제조 방법 IV에 있어서의 용융 혼련에 의해 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물의 형상에 특별히 제한은 없고, 제조 방법 I과 동일하게, 스트랜드형, 시트형, 평판형 또는 펠렛형 등의 임의의 형상으로의 성형이 가능하다.
3. 마스터 배치(MB) 펠렛
다음에, 마스터 배치 펠렛에 대해서 설명한다. 본 발명의 마스터 배치 펠렛은, 폴리카보네이트 수지(A)를 포함하는 희석재와 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하기 위한 원재료이다.
본 발명의 마스터 배치 펠렛은, 올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％, 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 포함하고 있다. 바람직하게는, 올레핀 중합체(B)를 2∼45 질량％, 염기성 황산마그네슘(C)을 55∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.1∼4.5 질량％, 엘라스토머(E)를 1∼45 질량％ 포함하고 있다. 더욱 바람직하게는, 올레핀 중합체(B)를 2∼40 질량％, 염기성 황산마그네슘(C)을 60∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.5∼4 질량％, 엘라스토머(E)를 2∼40 질량％ 포함하고 있다.
올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘(C), 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D), 엘라스토머(E)의 상세에 대해서는, 전술한 바와 같기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 마스터 배치 펠렛의 제조 방법은, 전술한 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법 I의 제1 공정과 동일하다. 희석재로서는, 전술한 폴리카보네이트 수지(A)를 포함하는 수지이면 특별히 제한은 없다.
4. 성형체
다음에, 성형체에 대해서 설명한다. 본 발명의 성형체는, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물을 성형함으로써 제조할 수 있다. 폴리카보네이트 수지 조성물을 성형하는 방법으로서는, 전술한 방법에 따라 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하고, 이것을 성형하는 방법이나, 마스터 배치 펠렛과 희석 펠렛을 혼합하고, 그 혼합물을 성형기에 의해 직접 성형하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 성형에 사용하는 성형기로서는, 예컨대, 압연 성형기(캘린더 성형기 등), 진공 성형기, 압출 성형기, 사출 성형기, 블로우 성형기, 프레스 성형기 등을 들 수 있다.
본 발명의 성형체는, 아이조드 충격 강도가 높다고 하는 우수한 특성을 구비하고 있다. 아이조드 충격 강도는 충격에 대한 강도를 나타내는 지표이다. 본 명세서에 있어서의 아이조드 충격 강도의 값은, 후술하는 실시예에 기재한 방법으로 측정한 결과로 정의할 수 있다. 구체적으로는, 아이조드 충격 시험기를 사용하여, JISK7110에 준거하는 방법으로 측정을 행한 결과이다.
또한 본 발명의 성형체는, 굽힘 탄성률이 높은 점도 우수하다. 굽힘 탄성률은, 성형체의 변형하기 어려움을 나타내는 지표이며, 후술하는 실시예에 기재한 방법으로 측정한 결과로 정의할 수 있다. 구체적으로는, 만능 역학 시험기를 사용하여, JISK7171에 준거하는 방법으로 측정을 행한 결과이다.
본 발명의 성형체는, 평균 섬유 직경(평균 단직경)이 작은 섬유상 염기성 황산마그네슘, 또는 이러한 섬유상 염기성 황산마그네슘을 포함하는 부채형 염기성 황산마그네슘을 충전재로서 이용한 폴리카보네이트 수지 조성물을 성형하여 얻어진다. 따라서, 본 발명의 성형체는, 평균 섬유 직경(평균 단직경)이 큰 유리 섬유 등을 충전재로 하고 있던 경우보다 외관이 우수하여, 남의 눈에 보이는 외장 부분에도 사용할 수 있다고 하는 이점도 구비하고 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 이들은 본 발명의 목적을 한정하는 것이 아니고, 또한, 본 발명은, 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
먼저, 본 실시예에서 이용한 측정 방법을 나타낸다.
(멜트 플로우 레이트(MFR))
멜트 플로우 인덱서((주)도요세이키 세이사쿠쇼 제조, G-01)를 이용하여, JISK7210에 준거하여 멜트 플로우 레이트 시험을 행하여, 멜트 플로우 레이트(MFR)를 평가하였다.
(아이조드 충격 강도(Izod))
아이조드 충격 시험기((주)마이즈시켄키 제조)를 이용하여 JISK7110에 준거하여 시험을 행하여, 아이조드 충격 강도를 평가하였다. 해머는 2.75 J로 하였다.
(굽힘 탄성률(FM))
만능 역학 시험기((주)이마다 제조)를 이용하여 3점 굽힘 시험을 행하여, 얻어진 하중 휨 곡선으로부터, JISK7171에 준거한 방법에 따라 굽힘 탄성률을 평가하였다. 지점간 거리는 40 ㎜, 부하 속도는 10 ㎜/min으로 하였다.
(투과형 전자 현미경(TEM) 관찰)
얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물을 광경화성 아크릴 수지로 포매 후, 조성물 중의 섬유상 염기성 황산마그네슘의 섬유 방향의 단면을 관찰할 수 있도록 절취하였다. 또한, 알루미늄 시료 핀에 고정하였다. 트리밍, 페이싱을 행하고, 크라이오 미크로톰(LEICA 제조, FCS)을 사용하여 초박 절편을 제작하였다. 얻어진 초박 절편을 시료로 하여, 투과형 전자 현미경(TEM)(니혼덴시(주) 제조, JEM-2100F)을 이용하여 관찰하였다.
<수지 조성물의 제조>
실시예 및 비교예에 있어서 이용하는 성분을, 이하에 나타낸다.
폴리카보네이트 수지(A):
[MFR(온도 240℃, 하중 5.000 ㎏): 4.5 g/10분]
올레핀 중합체(B):
폴리프로필렌 수지[MFR(온도 230℃, 하중 2.160 ㎏): 8 g/10분]
섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1):
(모스하이지 A-1, 우베마테리알즈(주) 제조, 평균 장직경: 15 ㎛, 평균 단직경: 0.5 ㎛)
부채형 염기성 황산마그네슘(C-2):
(평균 입자 길이 33.0 ㎛, 평균 입자 폭 6.0 ㎛, 평균 애스펙트비 5.5)
지방산 금속염(D): 스테아린산마그네슘
엘라스토머(E): 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS, 타프테크H1043, 아사히가세이(주) 제조)
유리 섬유(F):
(CS(F) 3-PE-960S, (주)닛토보 제조, 섬유 장직경: 3 ㎜, 섬유 단직경: 13 ㎛)
(실시예 1)
폴리프로필렌 수지(B) 29.5 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 68.6 질량％ 및 스테아린산마그네슘(D) 1.9 질량％를 혼합하고, 얻어진 혼합물을 180℃에서 2분간, 용융 혼련하였다. 용융 혼련에는, 용융 혼련 압출기 라보 플라스토밀 롤러 믹서(R60형, 용량 60 ㏄, (주)도요세이키 제조)를 이용하고, 축의 회전수는 120 rpm으로 하였다. 얻어진 용융 혼련물을 핫 프레스(온도 200℃)로 시트형으로 한 후, 절단하여 마스터 배치 펠렛을 얻었다.
상기 마스터 배치 펠렛 21 질량％, 폴리카보네이트 수지(A) 76 질량％ 및 엘라스토머(E) 3 질량％를 혼합하였다. 그 후, 이축 용융 혼련 압출기(L/D=25, (주)이모토 세이사쿠쇼 제조)를 이용하여, 250℃, 50 rpm으로 용융 혼련하여 실시예 1의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 2)
폴리카보네이트 수지(A)의 비율을 73.9 질량％로 변경하고, 엘라스토머(E)의 비율을 5.1 질량％로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 3)
폴리프로필렌 수지(B) 27.5 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 64.2 질량％, 스테아린산마그네슘(D) 1.7 질량％ 및 엘라스토머(E) 6.6 질량％를 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 마스터 배치 펠렛을 얻었다.
상기 마스터 배치 펠렛 22.9 질량％ 및 폴리카보네이트 수지(A) 73.9 질량％를 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 3의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 4)
폴리프로필렌 수지(B) 25.5 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 59.1 질량％, 스테아린산마그네슘(D) 1.6 질량％ 및 엘라스토머(E) 13.8 질량％를 이용하여 마스터 배치 펠렛을 제작하고, 얻어진 마스터 배치 펠렛 24.7 질량％와 폴리카보네이트 수지(A) 75.3 질량％를 혼합한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여, 실시예 4의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 5)
폴리프로필렌 수지(B) 22.6 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 53.3 질량％, 스테아린산마그네슘(D) 1.5 질량％ 및 엘라스토머(E) 22.6 질량％를 이용하여 마스터 배치 펠렛을 제작하고, 얻어진 마스터 배치 펠렛 27.4 질량％와 폴리카보네이트 수지(A) 72.6 질량％를 혼합한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여, 실시예 5의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 6)
폴리프로필렌 수지(B) 19.6 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 46.2 질량％, 스테아린산마그네슘(D) 1.3 질량％ 및 엘라스토머(E) 32.9 질량％를 이용하여 마스터 배치 펠렛을 제작하고, 얻어진 마스터 배치 펠렛 31.6 질량％와 폴리카보네이트 수지(A) 68.4 질량％를 혼합한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여, 실시예 6의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 7)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를, 동량의 부채형 염기성 황산마그네슘 입자(C-2)로 변경한 것 이외외는 실시예 4와 동일하게 하여, 실시예 7의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 8)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를, 동량의 부채형 염기성 황산마그네슘 입자(C-2)로 변경한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 실시예 8의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 1)
폴리프로필렌 수지(B) 28.1 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 70.0 질량％ 및 스테아린산마그네슘(D) 1.9 질량％를 이용하여 마스터 배치 펠렛을 제작하고, 얻어진 마스터 배치 펠렛 21 질량％와 폴리카보네이트 수지(A) 79 질량％를 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 2)
폴리카보네이트 수지(A)를 단독으로 이용하였다.
(비교예 3)
폴리카보네이트 수지(A) 80 질량％와 유리 섬유(F) 20 질량％를 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 이축 용융 혼련 압출기로 용융 혼련하여, 비교예 3의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다. 용융 혼련은, 온도를 280℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 행하였다.
(비교예 4)
폴리카보네이트 수지(A) 80 질량％와 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 20 질량％를 혼합하였다. 계속해서, 실시예 1과 동일하게 이축 용융 혼련 압출기로 용융 혼련을 시도하였지만, 혼련 불능이었다.
(비교예 5)
폴리카보네이트 수지(A) 84.7 질량％와, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 14.9 질량％와, 지방산 금속염(D) 0.4 질량％를 혼합하였다. 계속해서, 실시예 1과 동일하게 이축 용융 혼련 압출기로 용융 혼련을 시도하였지만, 혼련 불능이었다.
(비교예 6)
폴리카보네이트 수지(A) 79.0 질량％와, 올레핀 중합체(B) 6.3 질량％와, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1) 14.7 질량％를 혼합하였다. 계속해서, 실시예 1과 동일하게 이축 용융 혼련 압출기로 용융 혼련을 시도하였지만, 혼련 불능이었다.
비교예 3∼6의 결과로부터, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)가 함유되어 있어도, 올레핀 중합체(B) 및/또는 지방산 금속염(D)이 포함되지 않는 경우에는, 혼련 자체가 불가능한 것을 알았다.
(비교예 7)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를 동량의 유리 섬유(F)로 변경한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여, 비교예 7의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 8)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를 동량의 유리 섬유(F)로 변경한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 비교예 8의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 9)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를 동량의 유리 섬유(F)로 변경한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 비교예 9의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 10)
섬유상 염기성 황산마그네슘 입자(C-1)를 동량의 유리 섬유(F)로 변경한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하여, 비교예 10의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
(비교예 11)
섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1)을, 동량의 부채형 염기성 황산마그네슘 입자(C-2)로 변경한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 비교예 11의 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.
실시예 1∼8 및 비교예 1∼11에서 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물에 있어서의 폴리카보네이트 수지(A), 올레핀 중합체(B), 염기성 황산마그네슘 입자(C), 지방산 금속염(D), 엘라스토머(E) 및 유리 섬유(F)의 함유량(질량％)을, 하기 표 1에 정리한다.
Figure 112021068250424-pct00001
<평가 방법>
실시예 및 비교예에서 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물을 스트랜드형으로 압출한 후, 절단하여, 폴리카보네이트 수지 조성물 펠렛으로 하였다. 폴리카보네이트 수지 조성물 펠렛은, 상기 방법에 따라 멜트 플로우 레이트를 측정하였다.
또한, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물 펠렛을, 소형 사출 성형기(C.Mobile0813, (주)신코셀빅 제조)로 사출 성형하여, 성형체(길이 50 ㎜, 폭 5 ㎜, 두께 2 ㎜)를 제조하였다. 얻어진 성형체를 시험편으로서 이용하여, 전술한 방법에 따라 충격 강도 및 굽힘 탄성률을 측정하였다.
또한, 각 시험편의 외관을 육안 확인에 의해 관찰하여, 표면에 충전재가 인식되는지의 여부를 조사하였다. 충전재가 인식되지 않는 경우를 "○"로 하고, 인식되는 경우를 "×"로 하였다.
얻어진 결과를, 전술한 측정 결과와 함께 하기 표 2에 정리한다.
Figure 112021068250424-pct00002
상기 표 2에 나타내는 바와 같이, 폴리카보네이트 수지, 올레핀 중합체, 염기성 황산마그네슘, 지방산 금속염 및 엘라스토머를 소정의 양으로 함유하는 폴리카보네이트 수지 조성물(실시예 1∼8)은, 폴리카보네이트 수지 단체(비교예 2)나 충전재로서 유리 섬유를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물(비교예 3)과 비교하여, 멜트 플로우 레이트의 값이 대폭 향상하고 있다.
또한, 실시예 1∼8의 폴리카보네이트 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형체의 충격 강도(Izod)는, 엘라스토머를 함유하지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물(비교예 1)을 이용하여 제조한 성형체보다 현저하게 크다. 굽힘 탄성률이 3.5 ㎬ 정도여도 충격 강도가 13 kJ/㎡ 미만인 성형체는, 실용에는 알맞지 않는 경우가 있다. 본 발명의 성형체는, 충격 강도가 13 kJ/㎡ 이상이기 때문에, 실용상 문제 없는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1∼8의 폴리카보네이트 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형체는, 폴리카보네이트 수지 단체(비교예 2)를 이용하여 제조한 성형체보다 굽힘 탄성률이 우수하다. 더구나, 충전재로서 유리 섬유를 포함하는 폴리카보네이트 수지 조성물(비교예 3)을 이용하여 제조한 성형체와 같이 외관의 불량도 발생하지 않는다.
비교예 7∼10의 폴리카보네이트 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형체는, 모두 외관에 불량이 확인되었다. 비교예 7∼10의 폴리카보네이트 수지 조성물은, 섬유상 염기성 황산마그네슘 대신에 유리 섬유를 함유하는 것 이외에는, 각각 실시예 3∼6의 폴리카보네이트 수지 조성물과 동일한 조성이다. 충전재로서 유리 섬유가 함유된 경우에는, 가수 분해하지 않고 혼련·성형 가능하며 가공성이 우수하여, 기계적 특성 및 외관이 양호한 성형체가 얻어지는 폴리카보네이트 수지 조성물이 얻어지지 않는 것이 나타났다.
부채형 염기성 황산마그네슘 입자를 함유하여도, 엘라스토머를 함유하지 않는 폴리카보네이트 수지 조성물을 이용한 경우에는, 충격 강도(Izod)가 큰 성형체는 얻어지지 않는 것을, 실시예 7, 8과 비교예 11의 비교로부터 알 수 있다.
여기서, 실시예 2의 폴리카보네이트 수지 조성물의 TEM 사진을, 도 2에 나타낸다. 도시한 바와 같이, 폴리카보네이트 수지로 이루어진 해부(11) 중에, 엘라스토머(15)로 포위된 도부(12)가 분산되어 있다. 도부(12)의 내부에서는, 섬유상 염기성 황산마그네슘(14)이 올레핀 중합체(13)와 함께 존재하고 있는 것이 확인된다.
11…해부(폴리카보네이트 수지)
12…도부
13…올레핀 중합체
14…섬유상 염기성 황산마그네슘
15…엘라스토머

Claims (8)

  1. 폴리카보네이트 수지(A)를 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B)를 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C)을 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D)을 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E)를 1∼20 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지를 포함하는 해부(海部)와, 상기 엘라스토머를 외주에 갖는 도부(島部)로 이루어진 해도(海島) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지 조성물.
  3. 올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과,
    이 마스터 배치 펠렛 10∼60 질량％ 및 폴리카보네이트 수지(A) 40∼90 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법.
  4. 올레핀 중합체(B) 28∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％를 용융 혼련하여 마스터 배치 펠렛을 얻는 제1 공정과,
    이 마스터 배치 펠렛 10∼59 질량％, 폴리카보네이트 수지(A) 40∼89 질량％ 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하는 제2 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법.
  5. 폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％, 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법.
  6. 올레핀 중합체(B) 2.0∼20 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 5∼40 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼8 질량％, 및 엘라스토머(E) 1∼20 질량％를 용융 혼련하고, 그 후,
    폴리카보네이트 수지(A) 50∼90 질량％를 첨가하여 용융 혼련하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 폴리카보네이트 수지 조성물의 제조 방법.
  7. 폴리카보네이트 수지(A)를 포함하는 희석재와 혼련하여 폴리카보네이트 수지 조성물을 제조하기 위한 마스터 배치 펠렛으로서,
    올레핀 중합체(B) 2∼50 질량％, 섬유상 염기성 황산마그네슘(C-1) 및 부채형 염기성 황산마그네슘(C-2)에서 선택되는 염기성 황산마그네슘(C) 40∼70 질량％, 지방산 금속염 및 지방산에서 선택되는 적어도 1종(D) 0.1∼5 질량％ 및 엘라스토머(E) 1∼50 질량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 배치 펠렛.
  8. 제1항에 기재된 폴리카보네이트 수지 조성물의 성형물인 것을 특징으로 하는 성형체.
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