KR102305165B1 - 내화학성이 우수하며, 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화학성이 우수하며, 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 수지에 특정 함량의 결정성 폴리알킬렌 수지 및 특정 함량의 금속 입자를 적용함으로써, 내화학성, 특히, 선크림에 대한 내화학성이 우수함과 동시에 금속질감을 나타내고, 충격강도 등의 물성 밸런스가 우수한, 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

Description

내화학성이 우수하며, 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{Thermoplastic resin composition of metal-like texture having good chemical resistance and molded article comprising the same}

본 발명은 내화학성이 우수하며, 금속질감을 갖는 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 수지에 특정 함량의 결정성 폴리알킬렌 수지 및 특정 함량의 금속 입자를 적용함으로써, 내화학성, 특히, 선크림에 대한 내화학성이 우수함과 동시에 금속질감을 나타내고, 충격강도 등의 물성 밸런스가 우수한, 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

최근 시장 트렌드에서 소비자들의 구매욕구를 자극시키는 주요 결정요소 중 하나는 인간의 감성자극이다. 이에 따라, 전자전기 제품, 자동차 내외장용 소재에 사용되는 플라스틱의 물성 개선에서 더 나아가, 인간의 감성을 자극시킬 수 있는 아름다운 외관을 구현하는 플라스틱에 관한 관심이 증가하고 있다. 이러한 시장 트렌드에 발맞춰 디자인, 촉감, UI(User Interface) 등 구매자의 감성적 디자엔에 영향을 미치는 제품들이 출시되고 있다.

플라스틱의 경우, 사람의 시각적인 측면에서 고급스러운 이미지를 주는 금속 유사한 느낌을 구현한 금속질감(Metal-like) 소재, 편안하고 포근한 느낌을 주는 직물질감(Fabric-like) 소재 등 사람의 감성을 자극하기 위한 다양한 느낌의 소재가 개발되고 있다. 그 중에서도 전기, 전자제품 및 생활가전 부품에 다수 활용되고 있는 금속질감 소재는, 플라스틱이지만 메탈의 색감과 휘도감을 가진다. 따라서, 플라스틱 자체로 금속 느낌을 구현하고 고급스러운 감성을 내기에, 공정중 별도의 도장 또는 도색공정이 불필요해지며, 공정을 단순화할 수 있고 그에 따른 시간과 비용절감 효과도 얻을 수 있다. 또한, 금속질감 소재를 제품에 적용할 경우, 기존에 플라스틱에 금속 느낌을 주기위해 수행하던 환경 유해한 도장, 도색, 스프레이 공법, 열증착 공법이 불필요해져 환경적으로도 친화적이다. 따라서, 열가소성 수지 자체만으로 금속 느낌을 구현해 낼 수 있는 소재에 대한 욕구가 계속 요구되고 있다.

다만, 기존의 금속 유사 느낌을 구현해내는 플라스틱 소재의 경우, 금속 입자를 포함하며, 이 금속 입자의 고유한 특성으로 인해 금형 디자인에 따라 웰드라인이 발생하고, 플로우마크가 발생하며, 화학제품과 접촉시 깨져버리는 등 내화학성 등에 문제가 있다.

특히, 전기전자 제품 및 자동차 내장재에 흔히 쓰이는 ABS, PC 등의 열가소성 수지들의 가장 취약한 문제점은 내화학성이다. 이러한 제품들은 실제 사람의 손과 접촉하기에, 화장품 등에 쓰이는 화학물질에 대해 내화학성을 가질 필요가 있다. 화학 제품 중에서도 특히, 선크림에 대한 내화학특성 개선이 시급한 실정이다. 일반적인 화학물질에 내화학성을 갖는 열가소성 수지 조성물 중에서도, 선크림 내화학 테스트는 통과하지 못하는 경우가 대다수이다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 열가소성 수지 본연의 물성을 유지함과 동시에, 우수한 내화학성을 가지며, 금속 질감을 구현해 낸 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 열가소성 수지 본연의 물성을 유지하면서, 우수한 내화학성을 가지고, 금속느낌을 구현한 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (A) 열가소성 수지, (B) 결정성 폴리알킬렌 수지, 및 (C) 금속 입자를 포함하며, 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로, 상기 (B) 성분의 함량이 10 내지 38 중량부이고, 상기 (C) 성분의 함량이 1.5 내지 4.5 중량부인, 열가소성 수지 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.

본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은, 특히 내화학성이 우수하고, 동시에 기계적 물성이 우수하며, 금속 질감을 구현함으로써 후가공 도색공정을 수행하지 않아 경제적이고 환경 친화적이다. 따라서, 금속 질감과 우수한 내화학성이 함께 요구되는 휴대폰 하우징, TV 하우징, 냉장고 하우징, 복사기, 프린터 등의 각종 전기 전자제품, 가전제품 등에 유용하게 적용될 수 있다.

도 1은 플롭 인덱스 수치에 따른 금속 질감 차이를 확인할 수 있도록, 다양한 금속 질감을 가진 표면 별로 측정된 플롭 인덱스를 나타내는 사진들이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 내화학 테스트 시편들의 외관 표면 사진들이다.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 (A) 열가소성 수지, (B) 결정성 폴리알킬렌 수지, 및 (C) 금속 입자를 포함한다.

(A) 열가소성 수지

본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 열가소성 수지 성분으로는 무도장 메탈릭 소재로 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.

상기 열가소성 수지 성분은, 예를 들면, 폴리카보네이트(PC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 변성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(mABS) 수지, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지, 변성 폴리페닐렌에테르(mPPE) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있고, 보다 구체적으로는 으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 열가소성 수지 성분으로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 및 이들 중 2종 이상의 혼합물로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.

일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로, 열가소성 수지 성분을 60 중량부 내지 88 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 수지 조성물 내의 열가소성 수지 성분 함량이 상기 수준보다 너무 적으면 충격강도가 낮아지는 등 열가소성 수지 조성물 본연의 물성을 유지하기 어렵고, 반대로 상기 수준보다 너무 많으면 내화학성이 저하될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 내의 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로 한 상기 열가소성 수지 성분 함량은, 61 중량부 이상, 63 중량부 이상 또는 65 중량부 이상일 수 있고, 또한 85 중량부 이하, 83 중량부 이하 또는 80 중량부 이하일 수 있다.

(B) 결정성 폴리알킬렌 수지

본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 결정성 폴리알킬렌 수지는, 예를 들어, 폴리프로필렌일 수 있고, 보다 구체적으로는 호모폴리프로필렌일 수 있다.

폴리프로필렌은 빠른 결정성으로 인해 사출시 싸이클(Cycle) 시간을 줄일 수 있으며, 사출품의 외관 및 수축, 치수 안정성이 우수하다는 특징을 갖는다.

본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로, 결정성 폴리알킬렌 수지 성분을 10 내지 38 중량부의 양으로 포함한다. 수지 조성물 내의 결정성 폴리알킬렌 수지 성분 함량이, (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로 10 중량부 미만이면 내화학성이 저하되는 문제가 있고, 38 중량부를 초과하면 충격강도가 낮아지는 문제가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 내의 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로 한 상기 결정성 폴리알킬렌 수지 성분 함량은, 12 중량부 이상, 15 중량부 이상 또는 18 중량부 이상일 수 있고, 또한 35 중량부 이하, 33 중량부 이하 또는 30 중량부 이하일 수 있다.

(C) 금속 입자

본 발명의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 금속 입자 성분의 재질에는 특별한 제한이 없으며, 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 적용되는 성형품에서 요구되는 금속성 외관에 따라 금속 입자의 재질이 선택될 수 있다.

일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분은 임의의 금속 또는 임의의 2종 이상의 금속의 합금일 수 있으며, 보다 구체적으로는 알루미늄 또는 알루미늄계 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 금속 입자의 표면은 코팅이나 표면처리될 수 있다.

일 구체예에서, 상기 금속 입자는 판상 또는 구상 형태의 입자 또는 그 혼합물일 수 있고, 보다 구체적으로는 판상 입자(metal flake)일 수 있다.

일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분의 평균 입도는 5 내지 100 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 10 내지 60 ㎛, 보다 더 구체적으로는 20 내지 40 ㎛일 수 있다. 금속 입자 성분의 평균 입도가 너무 작으면 원하는 수준의 금속감을 구현하기 어려울 수 있고, 반대로 너무 크면 원하지 않는 스파클링 효과가 나타날 수 있다.

일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분의 두께는 0.2 내지 1.0 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.2 내지 0.4 ㎛일 수 있다. 또한 일 구체예에서, 상기 금속 입자 성분의 종횡비(aspect ratio)는 8 내지 120일 수 있다.

본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로, 금속 입자 성분을 1.5 내지 4.5 중량부의 양으로 포함한다. 수지 조성물 내의 금속 입자 성분 함량이, (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로 1.5 중량부 미만이면 금속성 외관 구현이 어려우며, 4.5 중량부를 초과하면 내화학성이 나빠지고 충격강도가 낮아지는 문제가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 열가소성 수지 조성물 내의 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로 한 상기 금속 입자 성분 함량은, 1.2 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 1.8 중량부 이상일 수 있고, 또한 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하 또는 3 중량부 이하일 수 있다.

본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 상기한 성분들 이외에 사출 성형 또는 압출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제로는, 예를 들어, 확산제, 산화방지제, 활제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 충격보강제, 소광제, 난연제, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 예컨대, 상기 확산제로는 실리콘계, 아크릴계, PS계 등이 사용될 수 있고, 상기 산화방지제로는 페놀계열, 포스파이트 계열, 티오에스테르 계열 등의 산화방지제가 사용될 수 있으며, 상기 활제로는 폴리에틸렌계, 에틸렌-에스테르계, 에틸렌클리콜-글리세린 에스테르계, 몬탄계, 에틸렌 글리콜-클리세린몬탄산, 에스테르계 등의 활제가 사용될 수 있고, 상기 광 안정제로는 벤조트리아졸계 화합물, 하이드록시페닐트리아진계 화합물, 피리미딘계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 등이 사용될 수 있으며, 상기 충격보강제로는 아크릴레이트계 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트계 공중합체, 실리콘 함유 공중합체 및 폴리알킬메타크릴레이트계 공중합체 등으로부터 선택된 하나 이상의 코어-쉘 구조의 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 충격보강제는 충격 보강의 기능뿐만 아니라 수지간이나 첨가 성분들간의 상용성을 보강하여 우수하고 균일한 물성을 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한 상기 난연제로는 포스페이트 화합물, 포스파이트 화합물, 포스포네이트 화합물, 폴리실록산, 포스파젠 화합물, 포스피네이트 화합물 또는 멜라민 화합물 등을 사용할 수 있고, 상기 소광제는 무기 화합물 또는 유기 화합물일 수 있다. 상기 무기 화합물 소광제는 실리카, 산화마그네슘, 지르코니아, 알루미나 또는 티타니아일 수 있고, 상기 유기 화합물 소광제는 가교화된 비닐계 공중합체로 비닐계 공중합체의 단량체는 스티렌, 아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등에서 선택된 하나 이상의 단량체일 수 있다.

본 발명의 조성물은 화학물질에 대한 내화학성이 뛰어나며, 알코올류, 벤젠류, 아세테이트계 화합물에 대해 내화학성이 우수하다. 예를 들어, 부틸렌글라이콜, 디프로필렌글라이콜, 토코페릴아세테이트, 에틸파라벤젠, 메틸파라벤젠을 포함하는 화학성분에 대해 우수한 내화학성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 조성물로 제조한 제품에 선크림을 도포하여도 깨지거나 금이 가지 않고 본래 물성과 외관을 그대로 유지할 수 있다.

상기 기타 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 목적하는 물성을 해치지 않는 범위에서 추가의 기능을 부가하기 위해 사용될 수 있는 정도의 양이다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 기타 첨가제의 함량은, 수지 조성물 내의 상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로, 0.1 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.5 내지 2 중량부일 수 있다. 기타 첨가제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 기타 첨가제의 사용에 따른 각종 기능의 개선 효과가 미미할 수 있고, 5 중량부 초과일 경우에는 기계적 물성이 열악해질 수 있다.

본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용하면, 금속 질감을 나타내면서 내화학성이 우수한 메탈릭 소재의 성형품을 얻을 수 있다.

일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 알코올류, 벤젠류, 아세테이트류 화합물 중 1종 이상에 대하여 내화학성을 나타낼 수 있다.

일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 자외선 차단용 조성물에 대하여 내화학성을 나타낼 수 있다.

일 구체예에서, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 플롭 인덱스(Normal_Flop index)가 9 이상(예컨대, 9 내지 15)일 수 있고, 보다 구체적으로는 10 이상(예컨대, 10 내지 15)일 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품이 제공된다.

상기 성형품은, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 압출 또는 사출 성형하여 제조될 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

실시예 1~2 및 비교예 1~5

하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량으로 조성물 구성 성분들을 믹서로 혼합하여 균일하게 분산시킨 다음 L/D=40, Φ=25mm 인 이축 용융 혼합 압출기에서 210~250℃의 온도에서 압출하여 펠렛 형태로 제조하고, 80~100℃의 열풍 건조기에서 4시간 이상 건조한 후, 220~240℃의 온도에서 시편을 사출 성형하였다.

실시예 및 비교예별로 제조된 열가소성 수지 조성물들에 대하여, 하기 방법으로 물성을 측정 및 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[물성 측정 및 평가]

내화학성(선크림)

신율(1.0%)의 치구를 이용하여 시편을 고정한 후 선크림 화학용제를 도포하고 168시간 동안 상온 조건(23℃)에서 방치하였다. 화학용제는 종류당 시편 2개씩 시험을 진행하였으며, 측정 시편은 ASTM D638 인장시편으로 시험을 진행하였다. 파단 끊어짐이 발생시 (X), 크랙 발생시 (△), 크랙 및 파단 미 발생시 (O)로 표시하였다.

사용한 선크림은 이자녹스 선크림으로 주요 성분은 다음과 같다:

사이클로펜타실록산, 정제수, 징크옥사이드, 부틸렌글라이콜, 에칠헥실메톡시신나메이트, 티타늄디옥사이드, 피이지-10디메치콘, 디프로필렌글라이콜, 디메치콘, 디스테아디모늄헥토라이트, 헥실라우레이트, 마그네슘설페이트, 판테놀, 마치헌추출물, 지실추출물, 세틸에칠헥사노에이트, 디메치콘/매치콘코폴리머, 디메치콘/비닐디메치콘크로스폴리머, 징크스테아레이트, 디메치콘/피이지-10/15크로스폴리머, 아크릴레이트/디메치콘코폴리머, 소르비탄세스퀴올리에이트, 토코페릴아세테이트, 알라닐글루타민, 타히티바닐라추출물, 디포타슘글리시리제이트, 사카라이드아이소머레이트, 캐모마일꽃추출물, 카프릴릭/카프릭트글리세라이드, 차파랄추출물, 당잔대뿌리추출물, 하얀루핀씨추출물, 클러스터소나무껍질/싹추출물, 디스테아릴디모늄클로라이드, 브이피.에이코센폴리머, 스테아릭에시드,알루미나, 메치콘, 마이카, 비닐디메치콘/메치콘실세스퀵옥산크로스폴리머, 나일론-12, 적색산화철, 황색산화철, 흑색산화철, 트리에톡시카프릴릴실란, 에칠파라벤, 메칠파라벤, 향료, 리모넨

금속질감

BYK사의 BYK-Mac I Spectrophotometer를 이용하여 플롭 인덱스(Flop index)를 측정하였다. 구체적으로 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 사출 시편의 표면에 대하여 15°, 45° 및 110°의 각도에서 반사광의 휘도(luminance)를 측정한 뒤, 하기 수학식 １에 대입하여 플롭 인덱스를 산출하였다.

［수학식 1］

L*15°= 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도

L*45°= 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도

L*115°= 115°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도

금속 질감이 없는 물체 표면의 플롭 인덱스는 ０이고, 실제 금속 표면의 플롭 인덱스는 15 내지 17이며, 도장용 조성물이 코팅된 사출 성형품의 표면의 플롭 인덱스는 11 내지 14이고, 육안으로 금속 질감을 느낄 수 있는 표면의 플롭 인덱스는 6 이상이다.

도 1은 금속 질감을 가진 표면에 대해 측정된 플롭 인덱스를 나타내는 도면이며, 플롭 인덱스 수치에 따른 금속 질감을 확인할 수 있다.

충격강도( Izod )

실시예 및 비교예에서 제조된 사출 시편에 대해 ASTM D256에 의거하여 충격 강도(1/8” 두께 Izod Notched 타입)를 측정하였다.

[표 1]

상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 조성물들은 우수한 내화학성을 가지며, 우수한 금속 질감을 나타내는 외관을 구현하는 동시에, 기계적 물성도 우수하게 유지하였다. 반면, 비교예의 조성물들은 충격강도가 낮거나(비교예 1, 4), 내화학성이 떨어지거나(비교예 2, 4, 5), 금속 질감이 낮은 등(비교예 3), 평가된 항목들 중 하나 이상이 열악하였다.

Claims (8)

1. (A) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지;
   (B) 결정성 폴리프로필렌 수지; 및
   (C) 금속 입자;를 포함하며,
   상기 (A), (B) 및 (C) 성분 총합 100 중량부 기준으로,
   상기 (A) 성분의 함량이 65 내지 80 중량부이고,
   상기 (B) 성분의 함량이 18 내지 33 중량부이며,
   상기 (C) 성분의 함량이 1.8 내지 3 중량부인,
   열가소성 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 금속 입자가 판상 입자인, 열가소성 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 알코올류, 벤젠류, 아세테이트류 화합물 중 1종 이상에 대하여 내화학성을 나타내는, 열가소성 수지 조성물.
4. 제1항에 있어서, 자외선 차단용 조성물에 대하여 내화학성을 나타내는, 열가소성 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 플롭 인덱스(Normal_Flop index)가 9 이상인, 열가소성 수지 조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
7. 삭제
8. 삭제

Images