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KR20110042076A - 나일론계 얼로이 수지 조성물 및 이를 이용한 발광다이오드 반사체 - Google Patents

나일론계 얼로이 수지 조성물 및 이를 이용한 발광다이오드 반사체 Download PDF

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KR20110042076A
KR20110042076A KR1020117003321A KR20117003321A KR20110042076A KR 20110042076 A KR20110042076 A KR 20110042076A KR 1020117003321 A KR1020117003321 A KR 1020117003321A KR 20117003321 A KR20117003321 A KR 20117003321A KR 20110042076 A KR20110042076 A KR 20110042076A
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KR
South Korea
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nylon
resin composition
based alloy
thermoplastic resin
alloy resin
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Ceased
Application number
KR1020117003321A
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English (en)
Inventor
김덕희
홍창민
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

(A) 주사슬에 벤젠고리를 포함하는 변성 나일론계 열가소성 수지, (B) 신디오택틱(syndiotactic) 구조의 스티렌(styrene)계 열가소성 수지, 그리고 (C) 무기 충진제를 포함하는 나일론계 얼로이 수지 조성물 및 이를 이용한 LED(발광다이오드) 반사체(reflector)를 제공한다.

Description

나일론계 얼로이 수지 조성물 및 이를 이용한 LED(발광다이오드) 반사체(reflector){NYLON BASED ALLOY RESIN COMPOSITION AND LIGHT EMITTING DIODE REFLECTOR USING THE SAME}
본 기재는 나일론계 얼로이 수지 조성물 및 이를 이용한 LED(발광다이오드) 반사체(reflector)에 관한 것이다.
엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로서 나일론의 역사는 이미 40년에 가깝지만 아직도 여전히 수요는 왕성하다. 나일론은 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12, 이들의 공중합체 및 블렌드 등 기본적으로 종류가 많으며, 제각기 유용한 특징이 있고 다양한 성능을 창출할 수 있으므로 큰 수요를 계속 유지하고 있다.
나일론계 수지는 유리 섬유와 같은 무기질 보강재를 첨가함으로써, 우수한 기계적 강성과 내열성이 크게 향상되어 구조제나 자동차의 내-외장재에 적용되고 있다.
특히 뛰어난 에너지 효율 및 수명으로 인하여 최근 기존의 많은 광원을 급속히 대체하며 각광을 받고 있는 발광다이오드(LED, light emitting diode)의 부속인 반사체(reflector), 반사체 컵(reflector cup), 스크램블러(scrambler), 하우징(housing) 등에 사용되는 소재로서, 유리 섬유가 보강되고 나일론의 주사슬에 벤젠 고리를 포함하는 변성 나일론계 수지가 크게 사용되고 있다. 이는 수지가 발광다이오드의 제조 공정상에서 발생하는 높은 온도를 견뎌야 하고, 초기의 백색도가 높아 반사율이 뛰어나야 함과 동시에, 제품 사용시 지속적으로 조사되는 광원에 의한 황변화로 인해 백색도 저하를 최소화시켜야 하며, 또한 전기가 통하지 않아야 하기 때문이다.
그러나 나일론계 수지의 분자 구조적 문제점인 높은 수분 흡수율로 인하여 치수안정성 및 휨특성이 좋지 않으며, 또한 결정 구조에서 발생하는 불투명한 나일론 자체의 특징으로 인해 밝은 색상의 성형물을 얻기 어렵다는 단점이 있는데, 이는 여러 가지의 염료 및 안료를 첨가함으로써 어느 정도 극복될 수 있으나, 더 폭넓은 상업적 사용을 위해서는 개선해야 할 부분이 많이 있다.
이에, 한국공개특허 제2006-129328호에서 고내열 변성 나일론에 판상 유리섬유를 사용하여 종래의 나일론의 고질적인 문제점인 휨특성을 크게 개선하였다.
이에 더하여 발광다이오드의 부속품에 사용되기 위하여, 이산화티타늄을 첨가하여 백색도를 크게 올리려는 시도가 많이 있었으며, 특히 일본공개특허 제2000-204244호 및 미국특허 제7,009,029호에서는 나일론의 지방족 디아민(aliphatic diamine)의 탄소수가 9개인 PA9T를 사용하여 백색도를 향상시켰다. 그러나 나일론 고유의 치수안정성 및 휨특성은 개선되지 않았다.
반면, 미국공개특허 제2006-0148962호 및 제2006-0293427호는 카본블랙(carbon black)과 같은 열전도성 물질을 첨가하여 열을 빠르게 분산시킴으로써 황변을 막으려고 하였으나, 오히려 열전도성 물질에 의해 백색도가 매우 낮아지는 단점이 있으며, 치수안정성 및 휨특성은 여전히 개선이 필요하다.
또한 미국특허 제6,093,768호 및 제6,043,307호와 같이 고무(rubber)를 투입하여 충격강도를 올리고자 할 경우, 원하는 내열도를 얻지 못하여 제조 공정상에서 발생하는 높은 온도를 견딜 수 없는 상황이 발생한다.
본 발명의 일 측면은 내열성, 치수안정성 및 휨 특성이 동시에 우수하며 고백색을 발현시키는 나일론계 얼로이 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 상기 나일론계 얼로이 수지 조성물을 사용하여 형성되는 LED 반사체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면은 (A) 주사슬에 벤젠고리를 포함하는 변성 나일론계 열가소성 수지 20 내지 70 중량％; (B) 신디오택틱(syndiotactic) 구조의 스티렌(styrene)계 열가소성 수지 10 내지 70 중량％; 및 (C) 무기 충진제 10 내지 60 중량％를 포함하는 나일론계 얼로이 수지 조성물을 제공한다.
상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 방향족 디카르복실산(aromatic dicarboxylic acid)이 10 내지 100 몰％가 포함된 디카르복실산 단량체와 지방족 또는 지환족 디아민(aliphatic or alicyclic diamine) 단량체의 축중합에 의해 제조될 수 있으며, 구체적으로는 나일론 6T, 나일론 9T, 나일론 10T, 나일론 11T, 나일론 12T, 나일론 6T/66, 나일론 10T/1012, 나일론 6I/66, 나일론 6T/6I/66 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 스티렌계 열가소성 수지는 폴리스티렌일 수 있으며, 중량평균 분자량이 10,000 내지 5,000,000 g/mol 일 수 있으며, 녹는점이 200 내지 320℃ 일 수 있다.
상기 스티렌계 열가소성 수지에 대한 상기 변성 나일론계 열가소성 수지의 중량비가 0.3 내지 7 일 수 있다.
상기 무기 충진제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 아라미드 섬유, 탄화규소 섬유 또는 이들의 조합인 섬유 타입 충진제; 탈크, 카본블랙, 이산화티타늄, 바륨 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트 또는 이들의 조합인 알갱이 또는 가루 타입 충진제; 또는 이들의 조합일 수 있으며, 구체적으로는 상기 유리 섬유 10 내지 90 중량％와 상기 이산화티타늄 10 내지 90 중량％를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유리 섬유는 단면의 종횡비(aspect ratio)가 1.5 내지 8 일 수 있으며, 상기 이산화티타늄의 입자 크기가 0.1 내지 0.4 ㎛ 일 수 있고, 상기 무기 충진제의 수분 흡수율이 0.05％ 이하일 수 있다.
상기 나일론계 얼로이 수지 조성물은 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 유동증진제, 활제, 향균제, 이형제, 핵제, 형광증백제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 나일론계 얼로이 수지 조성물의 점도는 60 내지 100 s-1의 전단 속도(shear rate)에서 100 내지 500 Pa·s 일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은 상기 나일론계 얼로이 수지 조성물을 사용하여 형성되는 것인 LED 반사체를 제공한다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물은 우수한 내열성을 유지함과 동시에 낮은 수분 흡수율로 인하여 우수한 치수안정성 및 휨 특성을 가지며, 황변화 특성이 개선되어 고백색을 발현시키고, 사출 유동성이 개선됨에 따라, LED(발광다이오드) 반사체(reflector) 등과 같은 고내열 전기전자 제품에 적용 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 유리 섬유의 단면의 종횡비를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 실시예 2 내지 6과 비교예 1 및 2에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물의 점도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물은 (A) 주사슬에 벤젠고리를 포함하는 변성 나일론계 열가소성 수지 20 내지 70 중량％, (B) 신디오택틱(syndiotactic) 구조의 스티렌(styrene)계 열가소성 수지 10 내지 70 중량％ 그리고 (C) 무기 충진제 10 내지 60 중량％를 포함한다.
이하, 일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
(A) 변성 나일론계 열가소성 수지
상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 주사슬에 벤젠고리를 포함하는 것으로서, 방향족 디카르복실산(aromatic dicarboxylic acid)이 10 내지 100 몰％가 포함된 디카르복실산 단량체와, 지방족 또는 지환족 디아민(aliphatic or alicyclic diamine) 단량체의 축중합에 의해 제조될 수 있다.
상기 방향족 디카르복실산은 구체적으로 하기 화학식 1로 표시되는 테레프탈산(terephthalic acid, TPA) 또는 하기 화학식 2로 표시되는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)일 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 지방족 또는 지환족 디아민은 NRR'(여기에서, R 및 R'은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20의 알킬기임)으로 표시될 수 있다.
상기 변성 나일론계 열가소성 수지의 구체적인 예로 헥사메틸렌 디아민(hexamethylene diamine)과 테레프탈산과의 축중합에 의해 제조되는 것 등을 들 수 있으며, 상기 제조물은 간단히 나일론 6T 라고도 하며, 하기 화학식 3으로도 표시될 수 있다.
Figure pct00003
일 구현예에 따른 상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 상기 나일론 6T 등의 변성 나일론계 열가소성 수지 외에 나일론 6, 나일론 66 등과 같은 지방족 폴리아미드를 더욱 혼합하여 사용할 수도 있다.
이 경우 상기 변성 나일론계 열가소성 수지 50 내지 95 중량％ 및 상기 지방족 폴리아미드 5 내지 50 중량％로 이루어 질 수 있으며, 상기 비율로 이루어지는 경우 흐름성이 향상되어 성형이 수월해질 뿐만 아니라, 가공 온도를 낮출 수 있다.
상기 변성 나일론계 열가소성 수지의 구체적인 예로는 나일론 6T, 나일론 9T, 나일론 10T, 나일론 11T, 나일론 12T, 나일론 6T/66, 나일론 10T/1012, 나일론 6I/66, 나일론 6T/6I/66 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 상기 나일론계 얼로이 수지 조성물 총량에 대하여 20 내지 70 중량％로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 20 내지 50 중량％로 포함될 수 있으며, 더 구체적으로는 20 내지 40 중량％로 포함될 수 있다. 변성 나일론계 열가소성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 내열성 및 백색도가 우수하다.
(B) 스티렌계 열가소성 수지
상기 스티렌계 열가소성 수지는 중합체의 분자쇄 입체 구조가 신디오택틱(syndiotactic) 구조인 스티렌계 열가소성 수지이다.
신디오택틱 구조란 탄소와 탄소 결합으로 형성되는 주사슬에 대하여 측쇄인 치환 또는 비치환된 페닐기가 교대로 반대방향에 위치하는 입체 화학 구조를 말한다. 그 방향성(tacticity)은 동위체 탄소에 의한 핵자기 공명법(13C-NMR법)에 의해 정량될 수 있다. 이때 상기 "치환"은 C1 내지 C30의 알킬기 또는 C2 내지 C30의 알케닐기가 치환된 것을 의미한다.
상기 스티렌계 열가소성 수지의 구체적인 예로는 신디오택틱 구조를 가지는 폴리스티렌 등을 들 수 있다.
상기 스티렌계 열가소성 수지는 분자량의 제한이 특별히 없지만, 중량평균 분자량이 10,000 g/mol 이상일 수 있으며, 구체적으로는 10,000 내지 5,000,000 g/mol 일 수 있으며, 더 구체적으로는 50,000 내지 5,000,000 g/mol 일 수 있으며, 가장 구체적으로는 100,000 내지 3,000,000 g/mol 일 수 있다. 스티렌계 열가소성 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내인 경우 우수한 내열성 및 기계적 물성의 밸런스가 유지되며, 변성 나일론계 열가소성 수지와 얼로이시 상분리 등이 발생하지 않아 가공성이 개선된다.
상기 스티렌계 열가소성 수지의 녹는점은 200 내지 320℃ 일 수 있으며, 상기 범위에서 우수한 내열성을 확보할 수 있다.
상기 스티렌계 열가소성 수지는 상기 나일론계 얼로이 수지 조성물 총량에 대하여 10 내지 70 중량％로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 50 중량％로 포함될 수 있으며, 더 구체적으로는 10 내지 40 중량％로 포함될 수 있다. 스티렌계 열가소성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 내열성 및 가공성이 뛰어나며, 휨 특성이 우수하다. 특히 상기 구체적인 범위 내에서 많이 포함될수록 점도가 낮아 사출 유동성이 개선된다.
일 구현예에 따르면, 스티렌계 열가소성 수지에 대한 변성 나일론계 열가소성 수지의 중량비는 0.3 내지 7 이며, 구체적으로는 0.5 내지 4 일 수 있다. 상기 중량비 범위 내로 사용할 경우 상용화제를 사용하지 않아도 고내열 용도로 적용할 수 있으며, 상기 두 수지의 상분리가 거의 발생하지 않으며, 내열성이 개선되어 LED 반사체와 같은 고내열이 필요한 전기전자 제품에 유용하게 사용될 수 있다.
(C) 무기 충진제
상기 변성 나일론계 열가소성 수지 및 상기 스티렌계 열가소성 수지는 일반적으로 서로 상용성이 없기 때문에 별도의 상용화제를 함께 사용하여 충격강도 저하를 방지할 수 있다. 그러나 LED 반사체와 같은 고내열 전기전자 제품은 제품 크기가 1 mm 이하로 매우 작기 때문에, 고충격이 필수적이지 않아 상용화제로 충격 보강을 할 필요가 없다. 또한 상용화제의 사용으로 상기 두 수지의 기본 물성인 내열성이 저하되며 황색 변화가 심해져 낮은 백색도를 가지게 된다. 이에, 일 구현예에 따르면 상기와 같은 상용화제를 별도로 사용하는 대신에 무기 충진제를 사용함으로써, 우수한 내열성, 휨 특성 및 고백색의 특성을 동시에 가질 수 있게 된다.
상기 무기 충진제는 그 형상에 있어서 섬유(fibrous) 타입, 알갱이(granular) 또는 가루(powder) 타입, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 이 중 좋게는 상기 섬유 타입과 알갱이 또는 가루 타입이 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 섬유 타입으로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 아라미드 섬유, 탄화규소 섬유 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 상기 알갱이 또는 가루 타입으로는 탈크, 카본블랙, 이산화티타늄, 바륨 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 이 중 좋게는 상기 유리 섬유와 상기 이산화티타늄을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 섬유 타입과 상기 알갱이 또는 가루 타입을 혼합하여 사용하는 경우 섬유 타입의 무기 충진제 10 내지 90 중량％, 구체적으로는 25 내지 75 중량％와 알갱이 또는 가루 타입의 무기 충진제 10 내지 90 중량％, 구체적으로는 25 내지 75 중량％로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 범위로 혼합하여 사용하는 경우 우수한 휨 특성, 내황변색성 및 고백색성(高白色性)을 확보할 수 있다.
상기 이산화티타늄은 결정 구조로 분류될 수 있는 루틸(rutile)과 아나타제(anatase) 구조 모두 사용할 수 있으나, 좋게는 굴절률과 은폐력이 높고 열가소성 수지와 안정적인 루틸 구조의 이산화티타늄을 사용할 수 있다.
상기 이산화티타늄은 입자 크기가 0.1 내지 0.4 ㎛ 일 수 있으며, 구체적으로는 청색 파장의 분산력이 최대가 되는 0.1 내지 0.2 ㎛ 일 수 있으며, 더 구체적으로는 0.14 내지 0.17 ㎛ 일 수 있다. 이산화티타늄이 상기 범위의 입자 크기를 가지는 경우 우수한 백색도를 얻을 수 있다.
상기 유리 섬유는 길이가 0.1 내지 13 mm 이고, 직경이 5 내지 30 ㎛ 인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 유리 섬유는 특수하게 제작된 판상(plate) 형태의 것을 사용할 수 있다.
즉, 상기 유리 섬유는 단면의 종횡비(aspect ratio)가 1인 일반적인 유리 섬유를 사용해도 무방하나, 좋게는 단면의 종횡비가 1.5 이상이며, 구체적으로는 1.5 내지 8이며, 더 구체적으로는 2 내지 8인 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 종횡비는 도 1에서 보는 바와 같이 유리 섬유의 단면에서 가장 작은 직경(b)에 대한 가장 긴 직경(a)의 비율로 정의된다. 단면의 종횡비가 1.5 이상인 유리 섬유를 사용할 경우 휨 특성이 우수하다.
상기 유리 섬유의 표면에는, 상기 변성 나일론계 열가소성 수지와의 표면 결합력을 증가시키기 위하여, 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 중에서 1종 이상의 표면 개선제를 코팅하여 사용할 수 있다.
일 구현예에 따른 무기 충진제의 수분 흡수율은 0.05％ 이하인 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같이 낮은 수분 흡수율로 인하여 변형이 쉽게 일어나지 않아 치수안정성이 우수하며 휨 특성이 개선될 수 있다.
상기 무기 충진제는 상기 나일론계 얼로이 수지 조성물 총량에 대하여 10 내지 60 중량％로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 20 내지 55 중량％로 포함될 수 있으며, 더 구체적으로는 30 내지 50 중량％로 포함될 수 있다. 무기 충진제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 우수한 휨 특성을 보이며, 동시에 우수한 내황변색성을 확보할 수 있다.
일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물은 그 기본 물성을 해치지 않는 범위 내에서 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 유동증진제, 활제, 향균제, 이형제, 핵제, 형광증백제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 형광증백제는 용융온도(Tm)가 350℃ 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 나일론계 얼로이 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.
일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물은 320℃에서 모세관 레오미터(Capillary Rheometer)로 측정한 점도가 60 내지 100 s-1의 전단 속도(shear rate)에서 100 내지 500 Pa·s 일 수 있다. 상기와 같이 낮은 점도를 가지는 나일론계 얼로이 수지 조성물은 사출 유동성이 개선된다.
일 구현예의 나일론계 얼로이 수지 조성물은 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성 성분과 기타 첨가제들을 동시에 혼합한 후에, 이축 압출기 내에서 용융 압출하고 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
일 구현예의 나일론계 얼로이 수지 조성물은 내열성, 치수안정성 및 휨 특성이 중요시하게 요구되는 분야의 성형제품, 특히, LED의 부품들(반사체, 스크램블러 등)과 같은 고내열 전기전자 제품 뿐만 아니라, 자동차 내-외장재 제조에 유용하게 적용될 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
일 구현예에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물의 제조에 사용되는 각 구성 성분은 다음과 같다.
(A) 변성 나일론계 열가소성 수지
주사슬에 벤젠고리가 포함된 고내열 변성나일론(폴리프탈아미드; Dupont
Figure pct00004
의 HTN-501)을 사용하였다. 상기 HTN-501은 PA6T/6I/66으로 구성된다.
(B) 스티렌계 열가소성 수지
Idemitsu
Figure pct00005
의 Zarex 130ZC를 사용하였다.
(C) 무기 충진제
(C-1) 이산화티타늄으로서, Millennium
Figure pct00006
의 Tiona 188를 사용하였다.
(C-2) 단면의 종횡비가 1 인 유리 섬유로서, 길이가 3 mm, 단면의 직경이 10 ㎛ 인 원형을 띄는 Vetrotex
Figure pct00007
의 P952를 사용하였다.
(C-3) 단면의 종횡비가 4(단면의 가로 직경이 28㎛, 단면의 세로 직경이 7㎛)인 유리 섬유로서, 일본 Nitto Boseki
Figure pct00008
의 CSG 3PA-820를 사용하였다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3
상기에서 언급된 구성성분들을 이용하여 하기 표 1에 나타낸 조성으로 각 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물을 제조하였다.
그 제조 방법으로는, 하기 표 1에 나타낸 조성으로 각 성분을 혼합하여 통상의 혼합기에서 혼합하였다. 그 다음, L/D=36, ￠=45mm인 이축 압출기에 투입하였다. 상기 혼합물을 압출기를 통하여 펠렛 형태의 수지 조성물로 제조하고 사출 온도 330℃에서 물성 평가를 위한 시편을 10 oz 사출기를 이용하여 제조하였다.
시험예 1: 열변형온도, 휨 특성 및 내열 색변화 측정
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛을 100℃에서 3시간 이상 건조 후, 10 oz의 사출성형기를 사용하여, 성형온도 270 내지 340℃, 금형온도 90 내지 130℃의 조건으로 사출하여 물성 시편을 제조하였다. 상기 제조된 물성 시편은 하기의 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 열변형온도: ASTM D-648에 따라, 1/4 인치(6.4 mm) 두께 시편을 120℃/hr의 속도로 온도가 상승하는 오일 속에 위치시킨 뒤, 1.86 MPa의 일정한 압력을 가하여 0.254 mm가 휘어지는 온도를 측정하였다.
(2) 휨 특성: 6"×6" 크기에 1/16" 두께를 가진 필름 게이트(Film Gate) 금형을 80℃로 유지하고 10 oz 사출기에서 95％의 힘으로 사출을 실시한 후, 외력을 가하지 않은 조건 하에서 24시간 동안 온도 23℃ 수분 50％인 항온 항습실에 방치하여 시편의 뒤틀어진 정도(휨 특성)를 측정하였다. 상기 뒤틀어진 정도는 사각형 시편의 세 꼭지점을 바닥에 밀착시킨 후 뒤틀어짐으로 높이 올라간 나머지 한 꼭지점의 높이를 측정하였다.
(3) 내열 색변화: 시편의 초기 색 및 180℃/18시간 오븐 체류 후의 황변 색을 L*(밝기, brightness), b*(청/황 인덱스, blue-yellow index), 및 반사율(reflectance)을 KONICA MINOLTA의 Spectrophotometer(CM-3600d)로 측정하였다. 이때 L*은 1 내지 100 사이의 값을 가지며, 높을수록 밝은 것을 의미한다. b*는 낮을수록 푸른색 계열을, 높을수록 황색 계열을 의미한다. 또한 고백색은 높은 L*값과 낮은 b*으로 나타내어질 수 있다.
Figure pct00009
상기 표 1을 통하여, 일 구현예에 따라 변성 나일론계 열가소성 수지, 신디오택틱 구조의 스티렌계 열가소성 수지 및 무기 충진제를 일 구현예에 따른 함량 범위로 사용된 실시예 1 내지 6은 스티렌계 열가소성 수지를 포함하지 않은 비교예 1 및 2와 변성 나일론계 열가소성 수지를 포함하지 않은 비교예 3과 비교하여 내열성, 휨 특성 및 내열 색변화 특성이 모두 우수함을 확인할 수 있다.
특히 일 구현예에 따른 무기 충진제로서 이산화티타늄과 단면의 종횡비가 1.5 이상인 유리 섬유를 혼합하여 사용한 실시예 2 내지 5는 이산화티타늄과 단면의 종횡비가 1.5 이하인 유리 섬유를 혼합하여 사용한 실시예 1과 비교하여 휨 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
시험예 2: 사출 유동성 측정
상기 시험예 1에서 제조된 물성 시편을 다음과 같은 방법으로 사출 유동성을 측정하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
사출 유동성은 실제 사출시 유동 특성을 모사할 수 있는 고 전단 속도(High shear rate)에서의 수지 점도를 320℃에서 GOTTFERT의 모세관 레오미터(Capillary Rheometer, RHEO-TESTER 2000)로 측정하였다.
도 2는 실시예 2 내지 6과 비교예 1 및 2에 따른 나일론계 얼로이 수지 조성물의 점도 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2에서, 그래프의 X-축은 전단 속도를, Y-축은 점도를 의미한다.
상기 도 2에서 보는 바와 같이, 신디오택틱 구조의 스티렌계 열가소성 수지를 포함한 실시예 2 내지 6의 경우 전혀 포함하지 않은 비교예 1 및 2와 비교하여 점도가 낮음을 확인할 수 있으며, 이로부터 사출 유동성이 우수함을 알 수 있다.
특히 신디오택틱 구조의 스티렌계 열가소성 수지를 가장 많이 포함한 실시예 3의 경우 이보다 순서대로 적게 포함한 실시예 2 및 6과 실시예 4 및 5의 경우와 비교하여 점도가 낮음을 확인할 수 있으며, 이로부터 신디오택틱 구조의 스티렌계 열가소성 수지를 많이 포함할수록 점도가 낮아 사출 유동성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. (A) 주사슬에 벤젠고리를 포함하는 변성 나일론계 열가소성 수지 20 내지 70 중량％;
    (B) 신디오택틱(syndiotactic) 구조의 스티렌(styrene)계 열가소성 수지 10 내지 70 중량％; 및
    (C) 무기 충진제 10 내지 60 중량％를 포함하는 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 방향족 디카르복실산(aromatic dicarboxylic acid)이 10 내지 100 몰％가 포함된 디카르복실산 단량체와 지방족 또는 지환족 디아민(aliphatic or alicyclic diamine) 단량체의 축중합에 의해 제조되는 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변성 나일론계 열가소성 수지는 나일론 6T, 나일론 9T, 나일론 10T, 나일론 11T, 나일론 12T, 나일론 6T/66, 나일론 10T/1012, 나일론 6I/66, 나일론 6T/6I/66 또는 이들의 조합인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 열가소성 수지는 폴리스티렌인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 열가소성 수지의 중량평균 분자량이 10,000 내지 5,000,000 g/mol 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 열가소성 수지의 녹는점이 200 내지 320℃ 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 열가소성 수지에 대한 상기 변성 나일론계 열가소성 수지의 중량비가 0.3 내지 7 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 아라미드 섬유, 탄화규소 섬유 또는 이들의 조합인 섬유 타입 충진제; 탈크, 카본블랙, 이산화티타늄, 바륨 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트 또는 이들의 조합인 알갱이 또는 가루 타입 충진제; 또는 이들의 조합인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 상기 유리 섬유 10 내지 90 중량％ 및 상기 이산화티타늄 10 내지 90 중량％의 혼합물인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유리 섬유는 단면의 종횡비(aspect ratio)가 1.5 내지 8 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이산화티타늄의 입자 크기가 0.1 내지 0.4 ㎛ 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진제의 수분 흡수율이 0.05％ 이하인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 나일론계 얼로이 수지 조성물은 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 유동증진제, 활제, 향균제, 이형제, 핵제, 형광증백제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 나일론계 얼로이 수지 조성물의 점도는 60 내지 100 s-1의 전단 속도(shear rate)에서 100 내지 500 Pa·s 인 것인 나일론계 얼로이 수지 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 나일론계 얼로이 수지 조성물을 사용하여 형성되는 것인 LED(발광다이오드) 반사체(reflector).
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