KR0123042B1 - 표면광택도 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면광택 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것으로서, 디메틸테레프탈레이트, 에틸렌글리콜 및 1,4-부틴디올로 제조된 폴리부틸렌테레트탈레이트 공중합체에 결정화제 및 무기충전제인 황상바륨과 충격보강제인 아크릴계고무, 윤활제, 산화방지제, 무기충전제의 수지내 분산성을 향상시키는 에틸렌계 첨가제를 혼합하여 이루어진 것으로 사출성형주기가 단축되면서 표면광택 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것이다.

Description

표면광택도 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리레스테르 수지조성물

본 발명은 표면광택 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디메틸테레프탈레이트, 에틸렌글리콜 및 1,4-부틴디올로 제조된 폴리부틸렌테레이트탈레이트 공중합체(이하, PBT 공중합체)에 결정화제 및 무기충전제인 황상바륨과 충격보강제인 아크릴계교무, 윤활제, 산화방지제, 무기충전제의 수지내 분산성을 향상시키는 에틸렌계 첨가제를 혼합하여 이루어진 것으로 사출성형주기가 단축되면서 표면광택 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것이다.

여기서, 폴리부틸렌테레트탈레이트 공중합체는 이관능성 카르복실산 혼합물과 1,4-부탄디올을 에스테르 교환반응으로 제조한 중합체이다.

일반적으로 폴리부틸렌테레트탈레이트 및 PBT 공중합체와 같은 열가소성 폴리에스테르 수지는 이들의 우수한 기계적, 열적, 전기적 특성으로 인하여 엔지니어링 플라스틱으로서 널리 사용되고 있으며, 요구물성에 따라 유리섬유, 탄소섬유 같은 섬유상 강화물질을 충전하여 인장 및 굴곡강도, 내열성을 향상시켜 전기, 전자, 자동차, 기계부품 등의 내장재로 주로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 특성으로는 표면이 거칠기 때문에 외장재료로서의 전개가 사실상 불가능하였다. 따라서 표면을 개선할 수 있을 정도 외장부품으로의 전개가 활발히 이루어질 수 있다.

기존 외장재의 경우 폴리프로필렌(이하, PP라함), 폴리스틸렌(이하, PS라함, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(이하, ABS라함) 수지를 사용하였으나, 충분한 내열성을 갖지 못하여 스토브커버, 쿠커몸체 및 전열케이스 등으로 사용할 경우 녹거나 열변형 또는 변색되는 문제점을 나타낼 뿐만 아니라 표면광택도 불량하여 사용하고자 하는 용도로 적합치 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 미합중국 특허 제4,043,971호에는 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 황산바륨을 함유하는 조성물의 트랙킹(Tracking) 저항성에 대해 기술하고 있으며, 미합중국특허 제3,953,394에는 황산바륨을 함유한 폴리부틸렌테레트탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 조성물을 기술하고 있다. 특히, 국내특허출원 제93-12215호에는 폴리부틸렌테레프탈레이트수지 및 성형조성물 총중량의 30 내지 85%의 황상바륨으로 이루어진 성형조성물에 대해 기술하고 있으나, 황산바륨이 수지 총중량의 30%를 초과시에는 황산바륨의 비중이 높아 성형품 무게가 과도하게 증가되어 경량화된 성형품을 얻을 수 없게 된다.

또한, 국내특허출원 제95-31997호에는 표면광택 및 내열성을 향상시키기 위해 폴리에스테르수지에 황산 바륨 및 저밀도 폴리에틸렌-프라프트-폴리스틸렌 아크릴로 니트릴을 혼합사용하여 표면광택 및 내열성을 향상시키는 기술이 제시되어 있으나, 이 기술에서는 수지내의 무기충전제인 황산바륨의 분산성이 불량하여 성형품 표면에 국지적으로 반점이 나타나는 색상불량 현상이 나타나고, 특히, 얇은 성형품인 경우 성형품자체의 강도가 취약하여 깨지는 현상이 나타난다.

따라서, 본 발명은 종래의 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 PBT 또는 결정화제가 포함된 PBT 공중합체의 황산바륨과 무기충전제의 수지내 분산성을 향상시키기 위해 에틸렌계 분산제 및 안정제, 그리고 충격강도를 향상시키기 위해 아크릴계 합성고무를 첨가하여 기존제품에 비해 탁월한 특성을 가지는 폴리에스테르 수지조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 디메틸테레프탈레이트와 1,4-부탄디올 및 에틸렌글리콜을 에스테르 교환반응시켜 제조한 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 결정화제로써 아이오노머(썰린, 듀퐁사)를 0.5~2중량부, 황산바륨 10~30 중량부, 폴리카보네이트 5~20중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE함) 1~20중량부, 메틸메타크릴레이트-아크릴고무-실리콘(이하, MAS라함) 5~20중량부 및 저밀도폴리에틸렌-아크릴산(이하, LDPEAA라함) 1~5 중량부가 혼합되어 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 광택성이 우수한 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것으로, 본 발명에 사용되는 기본수지인 폴리에스테르 공중합체는 이관능성 카르복실산 혼합물로 디메틸테레프탈레이트 90~97몰%와 에틸렌글리콜 3~10몰%를 혼합하여 사용하며, 디올성분으로서 1,4-부탄디올을 디메틸테레프탈레이트에 대하여 1:1~1:1.8몰비로 투입하여 축중합시켜 제조하여 사용하는데, 에틸렌글리콜 3몰% 미만 사용시에는 용융온도 및 수지흐름성의 개선효과가 적고, 10몰%를 초과 사용시에는 용융온도가 크게 저하되어 수지본연의 특성인 내열성의 저하 및 결정화속도가 지나치게 늦어져 냉각시간이 길어지고 성형 생산성저하 등의 문제점이 발생된다.

또한, 1,4-부탄디올의 몰비가 1:1미만일 경우에는 수지내 비결정성 영역이 작아 원하는 표면광택도를 얻을 수 없고, 1:1.8을 초과할 경우에는 반응성이 떨어지고, 특히 결정화속도가 느려져서 사출성형주기를 단축시킬 수 없게 된다.

본 발명에서 폴리에스테르 공중합체는 35℃의 온도에서 오르쏘-클로로페놀 용액에서 측정한 고유점도(I.V.)가 0.6~1.5dl/g인 것을 사용하는데 이보다 점도가 높을 경우, 중합자체가 어려울 뿐만 아니라 성형유동서어이 극히 불량해져서 외장재의 성형 및 광택유지가 어렵게 된다.

또한 본 발명에 사용한 결정화제인 아이오노머는 에틸렌과 메타크릴산의 공중합체이며, 교차이온결합 구조를 가진 열가소성 고분자물질로서 자체에 금속염(나트륨 및 아연 등)을 포함하고 있어 폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합체의 분자결합 및 산성기와 반응을 하여 수지용융 후의 결정화속도를 단축시킬 수 있으며, 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 대해 0.5~2중량부를 사용하는데 2중량부를 초과시 성형품의 물성저하의 요인이 된다.

또한 본 발명에 사용한 무기충전제인 황상바륨은 백색분말상으로 비중이 4.0~4.2, 굴절율 1.66, 순도 80~99%, 입자크기 0.5~200μm인 것을 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 대해 10~30중량부를 사용하는바, 그 사용량이 10중량부 미만의 경우 표면광택이 개선되지 않으며, 30중량부를 초과할 경우 더 이상 가능개선이 이루어지지 않으며, 높은 비중으로 성형품자체의 무게가 과도하게 상승되는 문제점이 있다.

폴레테르라플로오로에틸렌은 비중이 2.0~3.5사이에 있고, 입자크기가 50μm이하인 백색분말상을 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 대하여 1~20중량부 사용하는데, 사용량이 1미만일 때는 내열성 개선의 효과가 없으며, 20중량부를 초과하면 제품강도가 떨어지며, 도장, 도금 등의 후공정이 어렵게 되는 문제점이 있다.

한편, 본 발명에 사용되는 합성고무는 메틸메타크릴레이트-아크릴고무-실리콘으로서 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 5~20중량부로 혼합시키는 것이 좋은데 그 첨가량을 5중량부 미만으로 할 경우 폴리에스테르 수지조성물의 내충격성을 향상시킬 수 없으며, 20중량부를 초과하여 혼합시에는 광택도 및 다른 기계적 물성이 급격히 저하된다.

또한, 폴리카보네이트는 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 대하여 5~20중량부를 사용하는데, 만일 첨가량이 5중량부 미만일 경우에는 폴리에스테르 수지조성물의 내충격성을 향상시킬 수 없으며, 20중량부를 초과하면 내충격성 이외에 광택도 및 기계적물성을 급격히 저하시킨다.

한편 저밀도폴리에틸렌-아크릴산은 아크릴산의 함량이 5~10% 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리에스테르 공중합체 100중량부에 대해 1~5중량부를 사용하는데, 1중량부 미만을 사용시 황산바륨의 수지내 분산효과가 개선되지 않으며, 5중량부를 초과하면 제품강도 및 광택도와 내열성이 저하된다.

또한, 본 발명에서는 가공시 폴리에스테르 공중합체의 열분해 및 안료의 열분해를 방지하기 위해 열안정제 및 산화방지제, 자외선안정제 등을 사용한다.

상기와 같은 성분으로 이루어진 본 발명의 폴리에스테르 수지조성물은 표면광택도 및 내열성과 충격강도가 우수하여 전기, 전자 또는 기계부품의 외장재로서 유용하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1~3, 비교예 1~4]

폴리에스테르 공중합체는 이관능성 카르복실산 혼합물로 디메틸테레프탈레이트 90~97몰%와 에틸렌글리콜 3~10몰%를 혼합하여 사용하며, 디올성분으로서 1,4-부탄디올을 디메틸테레프탈레이트에 대하여 1 : 1 ~ 1 : 1.8몰비로 투입하여 축중합시켜 제조한 다음, 황산바륨 및 기타 첨가제와 함께 200~260℃ 공정온도상에서 용융혼련 압출하여 성형용 칩응 제조한 다음, 제조된 성형용칩을 130℃ 온도에서 4시간동안 제습건조기로 건조시킨 후 250~270^oC 공정온도 상에서 스크류식 사출성형기를 사용하여 ASTM 규격에 따른 시험시편으로 사출하였다.

이에 따른 물성은 내열특성인 열변형온도가 표면광택인 그로스, 충격강도는 아이조드(노치드)형태로, 그리고 수지내의 무기충전제의 분산성은 성형품 외관으로 측정하였다.

열변형온도는 ASTM D648의 하중 18.6kg/cm2 조건에서 측정하였으며, 표면광택 그로스는 ASTM D523의 각도 20^o, 60^o, 85^o에 대해 가드너 마이크로 TRI 그로스메터를 사용하여 측정하였고, 충격강도는 ASTM D256에 따른 규격시편에 따라 측정하였다.

※(1) 폴리부틸렌테레프탈레이트

(2) 메틸메타크리레이트-아크릴고무-실리콘

(3) 폴리테트라플루오로에틸렌

(4) 저밀도폴리에틸렌-아크릴산

(5) 폴리카보네이트

(6) 나트륨계 결정화제

(7) 페트레드-비(헥스트사)

상기 표에 나타나 바와 같이 폴리에스테르 공중합체에 황산바륨과 저밀도 폴리에틸렌-아크릴산, 메틸메타크릴레이트-아크릴고무-실리콘계 충격보강제, 나트륨계 아이오노머, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 비스페놀 A형의 폴리카보네이트수지를 첨가한 경우는 다른 기본수지와 무기 충전제를 사용한 경우보다 열변형 온도, 충격강도, 성형주기가 우수하며 무기층 전체의 수지내 분산성이 우수한 표면광택을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리에스테르 수지조성물에 있어서, 이관능성 카르복실산 혼합물과, 1,4-부탄디올로 제조된 폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합체 100중량부에 비중 4.0~4.2, 굴절률 1.66, 순도 80~99%, 입자크기 0.5~200μm인 황산바륨 10~30중량부, 비중 2.0~3.0이고, 입자크기 50μm이하인 폴리테트라플루오로에틸렌 1~20중량부, 아크릴고무대비 실리콘 함량이 5~15%인 메틸메타크릴레이트-아크릴고무-실리콘 5~20중량부, 아크릴함량이 5~10%인 저밀도 폴리에틸렌-아크릴산 1~5중량부, 비스페놀-A형으로부터 유도된 폴리카보네이트 5~2-중량부, 결정화제로서 에틸렌과 메타크릴산의 공중합체로 자체에 나트륨 또는 아연의 금속염을 포함하는 아이오노머 0.5~2중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 표면광택도 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물.
2. 제1항에 있어서, 폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합체는 이관능성 카르복실산 혼합물로 디메틸테레프탈레이트 90~97몰%와 에틸렌글리콜 3~10몰%를 혼합하여 사용하며, 디올성분으로서 1,4-부탄디올을 디메틸테레프탈레이트 대비 1 : 1 ~ 1 : 1.8몰비로 투입하여 축중합시켜 제조한 것을 특징으로 하는 표면광택도 및 내열성과 충격강도가 향상된 폴리에스테르 수지조성물.