폴리카보네이트(PC)는 자동차 렌즈, 가전제품, 안경, 보호 장비 등에 사용되는 가장 다재다능한 엔지니어링 열가소성 플라스틱 중 하나입니다. 높은 충격 강도, 광학적 투명도, 그리고 치수 안정성 덕분에 까다로운 용도에 이상적입니다. 그러나 PC의 잘 알려진 단점은 표면 경도가 낮아 긁힘 및 내마모성이 낮다는 것입니다. 특히 잦은 접촉이나 마모 조건에서는 더욱 그렇습니다.
그렇다면 제조업체는 PC의 투명성이나 기계적 특성을 손상시키지 않고 표면 내구성을 어떻게 향상시킬 수 있을까요? 이러한 과제를 해결하기 위한 다양하고 효과적인 솔루션과 업계에서 검증된 기술을 살펴보겠습니다.
해결책: 고급 보호 기술과 처리 개선 및 표면 속성 수정을 결합합니다.
1. 실리콘계 첨가제: 내부 윤활성
폴리디메틸실록산(PDMS)이나 Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST, SILIKE 실리콘 마스터배치 LYSI-413과 같은 실록산 기반 마스터배치와 같은 고성능 실리콘 첨가제를 폴리카보네이트(PC) 제형에 첨가하면 소재의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 첨가제를 1~3%의 함량으로 사용하면 마찰 계수를 효과적으로 낮출 수 있어 내스크래치성과 내마모성이 모두 향상됩니다.
주요 이점: 이 실리콘 첨가제는 PC 가공 첨가제 및 개질제로, PC의 광학적 투명도를 유지할 뿐만 아니라 표면 윤활성을 향상시킵니다. 이를 통해 연마재 접촉 시 표면 손상을 현저히 줄여 궁극적으로 제품 수명을 향상시킵니다.
실용적인 팁: 최적의 성능을 보장하려면 이중 스크류 압출을 통해 적절한 분산을 달성하는 것이 필수적입니다. 이를 통해 상 분리를 방지하고 첨가제의 이점을 극대화할 수 있습니다.
PC 엔지니어링 플라스틱의 내스크래치성 및 내마모성 향상 전략, 실리콘 기반 첨가제 SILIKE 소개
Chengdu SILIKE Technology Co., Ltd는 중국 최고의 공급업체입니다.개질 플라스틱용 실리콘 첨가제이 회사는 다양한 플라스틱 소재의 성능과 기능을 향상시키도록 설계된 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 대표적인 제품 중 하나는SILIKE 실리콘 마스터배치 LYSI-413,폴리카보네이트(PC)에 25%의 초고분자량 실록산 폴리머가 분산된 고효율 펠릿 제형입니다. 이 실리콘 기반 첨가제는 PC 호환 수지 시스템에 특히 효과적입니다. 수지의 유동성을 향상시키고, 금형 충진 및 이형을 용이하게 하며, 압출기 토크를 줄이고, 마찰 계수를 낮추고, 탁월한 내마모성과 내마모성을 제공하여 가공 특성과 표면 품질을 개선합니다. 또한, 이 실록산 기반 마스터배치는 내스크래치성 첨가제로도 작용하여 PC 제품의 내스크래치성을 높이고 궁극적으로 전반적인 성능과 내구성을 향상시키는 탁월한 솔루션입니다.
2. 나노기술을 이용한 UV 경화형 하드코팅
고급 실록산 기반 또는 유기-무기 하이브리드 하드 코팅(예: Momentive SilFORT AS4700 또는 PPG의 DuraShield)을 도포하십시오. 이 코팅은 최대 7H-9H의 연필 경도를 달성하여 긁힘 방지 기능을 크게 향상시킵니다.
나노입자(예: 실리카나 지르코니아)를 이용한 UV 경화 코팅을 통합하면 내마모성을 더욱 높일 수 있습니다.
이점: 긁힘, 화학물질, 자외선으로 인한 분해로부터 보호 장벽을 제공하므로 광학 및 자동차 분야에 이상적입니다.
적용: 균일한 두께(5-10µm)를 위해 딥코팅, 스프레이코팅 또는 플로우코팅을 사용합니다.
3. 나노복합 강화재
나노실리카, 알루미나, 그래핀 산화물(중량 기준 0.5~2%)과 같은 나노필러를 PC 매트릭스에 첨가합니다. 입자 크기가 40nm 미만일 경우, 이러한 나노필러는 투명도에 큰 영향을 미치지 않으면서 표면 경도를 높이고 내마모성을 향상시킵니다.
예: 연구에 따르면 PC에 나노실리카 1%를 첨가하면 Taber 내마모성이 20~30% 향상되는 것으로 나타났습니다.
팁: 균일한 분산을 보장하고 응집을 방지하려면 호환제(예: 실란 커플링제)를 사용하세요.
4. 균형 잡힌 성능을 위한 PC 블렌드
PC와 PMMA(10~20%)를 혼합하여 표면 경도를 향상시키거나, PBT와 혼합하여 인성과 내마모성을 향상시킵니다. 이러한 혼합은 PC 고유의 내스크래치성과 내충격성의 균형을 이룹니다.
예: 15% PMMA가 첨가된 PC/PMMA 혼합물은 디스플레이 적용 시 투명도를 유지하면서 표면 경도를 높일 수 있습니다.
주의: PC의 열 안정성이나 인성을 손상시키지 않도록 혼합 비율을 최적화하세요.
5. 고급 표면 개질 기술
플라즈마 처리: 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)을 통해 PC 표면에 실리콘 산질화물(SiOxNy)과 같은 얇고 단단한 코팅을 증착합니다. 이를 통해 내스크래치성과 내마모성이 향상됩니다.
레이저 텍스처링: PC 표면에 마이크로 또는 나노 크기의 텍스처를 생성하여 접촉 면적을 줄이고 긁힘을 분산시켜 심미적 내구성을 향상시킵니다.
이점: 텍스처링을 통해 접촉 빈도가 높은 적용 분야에서 눈에 띄는 긁힘을 최대 40%까지 줄일 수 있습니다.
6. 시너지 효과를 위한 첨가제 조합
실리콘 첨가제를 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 미분말(0.5~1%)과 같은 다른 기능성 첨가제와 혼합하면 시너지 효과를 얻을 수 있습니다. PTFE는 윤활성을 향상시키고 실리콘은 내마모성을 개선합니다.
예: 실리콘 마스터배치 2%와 PTFE 0.5%를 혼합하면 슬라이딩 적용 시 마모율을 25%까지 줄일 수 있습니다.
7. 최적화된 처리 조건:
고전단 컴파운딩을 사용하여 첨가제와 충전제를 균일하게 분산시키십시오. PC의 열화를 방지하기 위해 가공 온도(260~310°C)를 유지하십시오.
긁힘이 생길 수 있는 표면 결함을 최소화하기 위해 정밀 성형 기술(예: 광택이 나는 금형을 사용한 사출 성형)을 사용합니다.
120~130°C에서 성형 부품을 어닐링하여 내부 응력을 완화하고 장기적인 마모 성능을 개선합니다.
혁신 시계: 자가 치유 및 DLC 코팅의 부상
자가 회복 코팅(폴리우레탄 또는 실록산 화학 기반) 및 다이아몬드 유사 탄소(DLC) 코팅과 같은 신기술은 초고내구성, 고감도 PC 애플리케이션을 위한 미래 지향적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 기술은 아직 대량 생산 제품에는 비용이 많이 들지만, 고급 전자제품, 자동차, 항공우주 분야에서 유망한 가능성을 보여줍니다.
엔지니어링 열가소성 플라스틱의 최적 성능을 위한 권장 접근 방식
PC 표면 내구성을 개선하기 위한 실용적이고 확장 가능한 솔루션을 찾는 제조업체의 경우 다음을 권장합니다.
2) 실록산 기반 UV 코팅 + 표면 경도를 위한 나노 실리카 1%
3) 레이저 몰딩을 통한 미세 텍스처링으로 스크래치 숨기기
이 3가지 접근 방식은 비용 효율성, 처리 호환성, 성능의 균형을 이루므로 매일 착용하고 오래 지속되는 미적 감각을 요구하는 제품에 이상적입니다.
업계에서 입증됨
MarketsandMarkets의 2024년 보고서에 따르면, 자동차 디스플레이, 모바일 기기, 광학 렌즈용 스크래치 방지 플라스틱 수요 증가에 힘입어 전 세계 하드 코팅 시장은 2027년까지 13억 달러를 돌파할 것으로 예상됩니다. 다기능 첨가제와 나노 필러를 통합하는 소재 제조업체와 컴파운딩 업체들은 차세대 내구성 PC 기반 제품을 선도할 유리한 입지를 갖추고 있습니다.
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게시 시간: 2025년 7월 2일
