KR0132378B1 - 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물 - Google Patents

폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물

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KR0132378B1 KR1019940018181A KR19940018181A KR0132378B1 KR 0132378 B1 KR0132378 B1 KR 0132378B1 KR 1019940018181 A KR1019940018181 A KR 1019940018181A KR 19940018181 A KR19940018181 A KR 19940018181A KR 0132378 B1 KR0132378 B1 KR 0132378B1
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Abstract

본 발명은 전자, 전기 분야의 전기 절연 부품, 자동차 부품 및 그 유사품에 널리 사용되고 있는 엔지니어링 플라스틱의 하나인 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물에 관한 것으로, 이형성 및 성형성이 부족한 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 단점을 개량시킨 것으로써, 기존의 강화된 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지에 0.1-10미크론 입경의 분산성이 뛰어난 무기 핵제 단독 또는 혼합물과, 저분자량의 방향족 폴리에스테르 또는 폴리올레핀과 a-올레핀계 탄화수소와 α, β-불포화 카르복실산의 공중합체의 나트륨, 마그네슘 또는 아연염을 사용하고, 30-500미크론의 마이카와 같은 무기물 충진제 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조된 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물
본 발명은 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 결정화 속도가 빠르고 110℃ 이하의 낮은 성형 온도에서 성형시 우수한 표면 광택과 뛰어난 저왜곡성 및 치수 안정성을 가지며, 동시에 우수한 기계적 및 물리적 특성을 갖는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물에 관한 것이다. 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지는 우수한 기계적 성질, 내열성, 내약품성 및 전기적 특성이 뛰어나 전자, 전기 분야의 전기 절연부품, 자동차 부품 및 그 유사품 등에 널리 활용되고 있으며, 보강제 및 난연제 등과 같은 기능 부여제 등의 각종 첨가제들을 첨가함으로써 점차 그 용도가 확대되고 있다. 그러나, 폴리에텔렌텔레프탈레이트 수지는 우수한 기계적 성질, 내열성, 내약품성 및 전기적 특성이 뛰어남에도 불구하고 엔지니어링 플라스틱 분야에 사용할 경우 결정화에 많은 어려움이 있어, 제반 물성이 우수한 특성을 갖는 성형품을 얻기 위해서는 130℃ 이상의 높은 성형온도를 유지하여야 하며, 특히 110℃이하의 성형온도에서는 이형성 및 표면이 거칠고 결정화도가 낮고 성형시간이 오래 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 110℃ 이하의 성형온도에서는 이형성 및 표면 광택이 우수하고 결정화도가 높으며 결정화 속도가 빠른 성형품을 얻을 수 있는 강화된 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 개발이 요구되었고, 이를 위해 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 성형성을 개선할 목적으로 결정화도를 높이고 결정화 속도를 향상시키는 첨가제가 많이 연구되고 발표되었다.
최근 성형시간(CYCLE TIME)을 단축시키고 결정화도를 높이기 위해 결정핵생성제 및 결정 생성제 등이 제안되고 있는 바, 미국 특허 제 3,453,093, 3,516,957, 4,357,268, 4,440,889, 영국 특허 제 2,015,103, 2,015,014는 결정핵 생성제와 결정성장제로서 고형의 무기물과 모노 또는 폴리 카르복실산의 Ⅰ족 또는 Ⅱ족의 금속염을 사용하여 85-110℃의 성형 온도에서 성형이 가능하도록 하는 방법들이 제안되었다.
본 발명은 종래의 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 성형성을 개량하고 아울러 유리섬유나 탄소섬유 등의 강화제를 사용하여 기존의 것들보다 기계적, 물리적 성질을 향상시킴을 그 목적으로 하는 것으로서, 본 발명에서는 기존의 강화된 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지에 0.1-10 미크론 입경의 분산성이 우수한 무기 핵제 단독 또는 혼합, 저분자량의 방향족 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 및 α-올레핀계 탄화수소와, α,β-불포화 카르복실산의 공중합체의 나트륨, 마그네슘 또는 아연염을 사용하고 뛰어난 저왜곡성 및 치수안정성을 얻기 위하여 30-500 미크론의 무기물 충진제인 마이카(MICA)를 사용하여 상기의 목적을 달성하였는 바, 이하에서 본 발명을 좀 더 구체적인 설명한다. 즉, 본 발명은 35℃에서 오르소-클로르페놀 중에서 측정하였을 때 고유점도가 0.5-0.9를 갖는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 100중량부와, 유리섬유 또는 탄소섬유와 같은 섬유 강화제 0.1-30중량부와, 입경 30-500 미크론의 무기 충진제 0.1-40 중량부와, 입경 0.1-10 미크론의 무기 핵제 0.1-10중량부와, 중합도 2-40의
또는
(R은 탄소수 6 이하의 알킬 또는 알켄 n은 2-40의 정수)의 구조를 가지는 폴리에스테르 수지 또는 중합도 50이상(바람직하게는 50-500)의
(R'은 탄소수 2-10의 알킬 또는 알켄, m은 50 이상의 정수)의 구조를 가지는 폴리올레핀계 수지를 단독 또는 혼합하여 0.5-30 중량부와 20-95% 중화된 α-올레핀계 탄화수소와 α,β-불포화 카르복실산의 공중합체의 나트륨, 마그네슘 또는 아연염 0.1-10중량부 기타 첨가제로 구성된 조성물이다.
본 발명에 사용된 폴리에틸렌텔레프탈레이트는 텔레프탈산 또는 디메틸 텔레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 주성분으로 하여 통상의 에스테르화 반응이나 교환 반응에 의하여 얻어진 중합체로서 적어도 고유점도가 0.5 이상의 것이 사용된다.
폴리에틸렌텔레프탈레이트는 디에틸렌글리콜 혹은 글루타르산 등의 중합 부산물을 미량 포함할 수 있으며, 고유 점도는 통상의 중합 방법에 의하여 1.2 이상의 상한값을 갖는다. 그러나 본 발명에 적합한 폴리에틸렌텔레프탈레이트는 고유 점도가 35℃, 오르소-클로로페놀 중에서 0.5-0.9의 값을 갖는 것이 보다 바람직하다. 고유 점도가 0.5 이하일 때는 성형품의 물성이 현저히 저하되며, 0.9이상일 때는 멜트비스코시티(MELT VISCOSITY)가 높아 성형성이 떨어지고 표면도 거칠고 광택도 저하된다.
본 발명에 사용되는 섬유 강화제는 50미크론 이하의 굵기와 0.1-10mm 길이의 유리 섬유 혹은 탄소섬유 등이다. 본 발명의 조성물 중 무기핵제로 사용가능한 물질은 분산성이 뛰어나고 조성물 내에서 동시에 결정화가 일어날 수 있어야 하며 0.1-10 미크론 입경의 물질이어야 하는데, 예를 들면, 실리카, 카오린, 운모, 탈크, 탄산칼슘, 탄산 마그네슘, 인산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 산화아연, 산화마그네슘, 규소, 산화철, 주석산칼륨, 안식향산 나트륨, 스테아린산 나트륨 등이 있다. 이 때 첨가되는 무기핵제의 양은 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 100중량부당 0.1-10중량부, 바람직하게는 0.3-5 중량부이다. 첨가되는 무기 핵제의 양이 0.1중량부 이하이면 결정핵 생성이 불균일하게 일어나며, 10중량부 이상이면 성형품의 물성이 현저히 저하된다.
또한, 본 발명의 핵심인 저왜곡 및 치수 안정성 첨가제인 무기충진제로는 마이카(MICA)등이 사용되며, 특히 판상 형상의 입경이 30-500 미크론인 무기충진제를 0.1-40 중량부 첨가하면 왜곡 방지 및 치수 안정성이 현저히 향상된다.
본 발명에서 첨가되는 중합도 2-40의 방향족 폴리에스테르 및 중합도 50 이상의 폴리올레핀은 유리전이 온도가 낮고 결정화 속도를 향상시키는 것으로써, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지의 100중량부당 0.5-30 중량부로 방향족 폴리에스테르와 폴리올레핀을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 조성물의 혼합은 폴리머 중합시 또는 폴리머 용융 상태에서 첨가하는 방법이 있으나, 충분히 건조된 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지와 상기 조성물을 이축 압출기를 이용하여 290℃에서 용융 압출하는 방법이 더욱 바람직하다.
이하, 실시예 및 비교실시예에 의거하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하며, 이들 이 본발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
고유 점도 0.62인 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지를 제습건조기를 이용하여 130℃에서 5시간 건조하여 사용하였으며, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 100중량부, 입경 2미크론의 탈크 00.2중량부, 입경 221미크론의 마이카 25중량부, 에틸렌/메타아크릴산 나트륨 1.8중량부, 중합도 20의 폴리테트라 메틸렌텔레프탈레이트 2.3중량부, 3mm 길이의 유리섬유 25중량부, 산화방지제 0.2중량부, 착색제 및 이형제 0.8중량부를 290℃로 가열된 이축 압출기에 동시에 투입하여 용융 혼합한 다음, 압출하여 칩 상태로 제조한다. 이 칩을 130℃의 제습건조기에 넣고 5시간 건조한후, 5온스 사출성형기로 금형온도를 100℃, 실린더 온도를 275, 270, 270, 265℃(노즐)로 하고 사출압력을 500-800kg/㎠로 하여 사출 성형하였으며, 냉각시간은 25초, 성형시간은 37초였다. 성형품의 물성 검사 결과를 표 2에 나타내었다.
[실시예 2-3 및 비교 실시예 1-3]
하기 표1에 나타낸 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 성형품의 물성 결과는 표2에 나타내었다. 이때 사용되는 폴리에틸렌텔레프탈레이트는 고유 점도가 약 0.70으로써 130℃에서 5시간 이상 건조된 것을 사용하였고, 마이카는 입경이 평균 75미크론의 것을 사용하였으며, 유리섬유는 3mm로 절단된 일등방(NITTOBO) 3J-941을 사용하였고, 탈크는 2미크론 입경의 것을 사용하였고, 에틸렌/아크릴산나트륨염과 에틸렌/메타아크릴산나트륨염은 80% 중화된 것을 사용하여 용융온도 290℃, 500mmHg의 진공하에서 이축 압출기로 압출하여 칩을 제조한후, 다시 이 칩을 130℃에서 5시간 이상 건조한 후 실시예 1과 같은 방법으로 5온스 사출성형기로 같은 조건에서 사출성형하였다. 성형품의 물성 결과를 표2에 나탄내었다.
평가방법
1)인장강도 시험: ASTM D 638에 의거 시험, 덤벨형 시료
2)충격강도 시험: ASTM D 256에 의거 시험, 0.635x1.27x1270mm 시험편
3)수분률: 칼-피셔(Karl-Fisher) 측정법.
4)이형성: 사출 시험을 30회 실시하였을 때 사출 시편이 금형에 붙지않고 떨어지는 횟수를 측정함.
5)열변형 온도: ASTM D 648에 의거 시험, 시편의 두께를 1/8인치, 하중 18.6kg/cm.

Claims (4)

  1. 35℃의 오르소-클로로페놀 중에서 측정한 고유점도가 0.5-0.9인 폴리에틸렌텔레프탈레이트 100중량부, 입경 30-500 미크론의 무기 충전제 0.1-40중량부, 섬유 강화제 0.1-30중량부, 입경 0.1-10미크론의 분산성이 우수한 무기핵제 0.1-10중량부, 중합도 2-40의
    또는
    (여기서 R은 탄소수 6이하의 알킬 또는 알켄)의 구조를 가지는 방향족 폴리에스테르 수지 또는 중합도
    (여기서 R'는 탄소수 2-10의 알킬 또는 알켄)의 구조를 가지는 폴리올레핀계 수지를 단독 또는 2이상 혼합된 것을 0.5-30중량부, 그리고, 20-95% 중화된 α-올레핀계 탄산수소와 α,β-불포화 카르복실산의 공중합체의 나트륨, 마그네슘, 또는 아연염을 단독 또는 2이상 혼용한 것 0.1-10중량부 및 기타 첨가제로 구성된 것임을 특징으로 하는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 섬유 강화제는 0.1-10mm 길이의 유리섬유나 탄소섬유임을 특징으로 하는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 무기충진제는 마이카(MICA)임을 특징으로 하는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 무기핵제는 실리카, 카오린, 운모, 탈크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 인산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 산화아연, 산화마그네슘, 규소, 산화철, 주석산칼륨, 안식향산나트륨, 스테아린산 나트륨 중에서 1 또는 2이상 선택된 것임을 특징으로 하는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 수지 조성물.
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