KR0146666B1 - 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물 - Google Patents

흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물

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Abstract

본 발명은 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물에 관한 것으로, 폴리아미드 수지에 가소제로서 폴리옥시에틸렌유도체, 핵제로서 인산유도체, 이형제로서 스테아린산금속염을 첨가하므로써 사출성형시 가공성 및 속형성을 대폭 개선한 폴리아미드 수지조성물에 관한 것이다.

Description

흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물
본 발명은 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아미드 수지에 가소제인 폴리옥시에틸렌유도체와 핵제인 인산유도체, 이형제인 스테아린산 금속염을 첨가하므로써 사출성형시 가공성 및 속형성을 대폭 개선하는 폴리아미드 수지조성물에 관한 것이다.
통상의 나일론은 높은 내열온도와 강도 등의 특성 때문에 자동차, 전기, 전자 등의 각종 용도에 널리 사용되는 수지이다. 또한, 비강화 수지 뿐만 아니라 유리섬유, 무기물, 내충격제 등의 각종 첨가제를 보강하므로 엔지니어링 플라스틱 재료로도 사용되고 있다.
이러한 나일론은 적용용도에 따라 내열안정성, 난연성, 내충격성, 내마모성 등을 극대화시킨 제품들이 시장에 소개되어졌으며, 근래에 들어서는 특히 생산성과 작업성을 고려하여 다수 케비티의 금형에서도 작업이 용이한 유동특성을 향상시킨 제품과, 결정화도 조절이나 공중합, 블랜드 등의 공법을 이용한 고내충격 제품 등이 꾸준히 개발되어 왔다.
이러한 폴리아미드 수지의 흐름성 증진을 위하여 여러가지의 첨가제가 사용되어져 왔다.
단순첨가제 사용기술로는 미국 특허 제4,062,819호, 4,957,957호, 5,264,474호 등에서 잘 나타나는데, 여기서 주로 사용된 첨가제는 술폰아마이드계로서 흐름성은 크게 개선되지만 수지의 색상이 나빠지는 단점이 있다.
또한 공중합체 형성이나 다른 수지와의 얼로이(alloy) 분야 기술로는 일본특개소 57-18756호, 특개평 4-89864호, 4-211452호, 5-163429호 등에 잘 나타나져 있으나, 이러한 기술은 폴리아미드 수지의 본래의 특성을 많이 손상시키는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 인산 유도체와 옥시에틸렌 공중합체를 복합적으로 사용하여 색상이 양호하면서 흐름성 및 속형성이 부여된 나일론 수지조성물을 제조 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리아미드수지 100중량부에, 폴리옥시에틸렌 유도체 0.05∼5.0중량부, 인산유도체 0.05∼5.0중량부, 스테아린산 금속염 0.05∼2.0중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 폴리아미드 수지로 나일론-6, 나일론-11, 나일론-12, 나일론-46, 나일론-66 등을 사용할 수 있는데, 나일론-6과 나일론-66이 가장 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 나일론-66는 다음과 같은 방법으로 제조된다.
교반기와 열감지기, 온도조절기와 스팀 환류냉각기, 물이 순환될 수 있는 장치 등이 장착된 나일론 중합용 오토클레이브에 나일론-66의 중합원료인 헥사메틸렌디아민 아디페이트염(이하, AH염이라 함)과 이 AH염의 농도에 따라 적당량의 물을 투입하고 온도를 올리면서 교반기를 사용해 균일하게 녹인다. 이후, 각종 첨가제를 투입원료 제조용 용기에서 메탄올과 물의 혼합용매를 사용해 균일한 슬러리를 제조해 AH염이 녹아 있는 반응관에 투입하여 나일론-66 수지를 제조한다. 본 발명에서 사용한 통상의 나일론-66 제조공정은 하기 표 1과 같다.
상기의 원료외에도 점도 안정제로 초산을, 과잉첨가물로 헥사메틸렌디아민 및 소포제 등을 소량 부가적으로 첨가할 수 있다. 모든 원료가 반응관에 투입되고 난 후, 반응관을 고압에 견딜 수 있게 튼튼하게 실링하고 순도 높은 질소가스로 5회 이상 퍼지하여 산소를 완전히 제거시킨 후 승온하여 하기 표 1에 의거하여 중합한다.
표 1에서 승온, 승압단계에서는 온도가 증가함에 따라 스팀이 오토클레이브내에 차게 되므로 압력이 계속 상승하게 되며, 이때 온도가 120℃되는 지점에서부터 60분간에 걸쳐 230℃까지 상승시킨다. 압력이 17.5kg/cm 이 되면 스팀을 외부로 유출시키면서 압력을 이 상태로 유지하며 온도를 250℃정도까지 상승시킨다. 그리고나서 스팀을 외부로 많이 유출시키면서 압력을 70분에 걸쳐 상압까지 떨어뜨린 후 30분간 유지하면서 안정화시킨 후 다시 질소가스를 2∼2.5kg/cm 정도 투입, 토출하여 스파게티 상태로 얻은 후, 칩 상태로 컷팅하여 120℃에서 6시간 진공건조기를 이용하여 건조하여 나일론-66 수지를 제조한다.
본 발명은 가소제로 하기 구조식(I)과 같은 폴리옥시에틸렌 유도체를 사용하며, 첨가량은 나일론-66 수지 100중량부에 대하여 0.05∼5.0중량부가 바람직하다. 만약 사용량이 0.05중량부 미만이면 원하는 흐름성 개선을 얻기 어렵고, 5.0중량부를 초과하면 가소제의 열분해에 의한 수지의 색상 및 물성 저하가 발생하고, 제조원가가 상승하기 때문에 이 이상 투입할 필요가 없다. 또한, 하기 구조식(I)에서 m이 10미만이면 휘발성이 강하여 가공시 가스가 많이 발생하고, 50을 초과하면 고른 분산을 얻기 어렵다.
핵제로는 하기 구조식(II)와 같은 인산 유도체를 사용하며, 이러한 인산 유도체의 투입량은 나일론 수지 100중량부에 대하여 0.05∼5.0중량부가 바람직하다. 투입량이 0.05중량부 미만이면 속형성 개선이 어렵고, 5.0중량부를 초과하면 원가상승 및 수지의 물성 저하가 일어나기 때문이다.
또한 나일론 수지의 이형효과와 첨가제의 분산효과, 용융가공시 체인(chain)간의 가소화효과를 부여하기 위해 통상의 이형제를 사용한다. 이형제로는 일반적으로 스테아린산게통으로 금속스테아린산과 스테아린산이 포함되는 아미드 폴리머계가 사용되며, 에틸렌비스(스테아릴)아미드 또는 스테아린산알루미늄, 스테아린산칼슘, 스테아린산마그네슘, 스테아린산나트륨이 적합하다. 이형제의 첨가량은 나일론 100중량부에 대해 0.05∼2.0중량부가 적합한데, 그 이유는 첨가량이 0.05중량부 미만일 경우에는 이형효과가 없으며, 2.0중량부를 초과할 경우에는 더이상 이형효과가 향상되지 않으므로 투입할 필요가 없기 때문이다.
상기의 성분들은 이축압출기를 이용하여 수지조성물을 제조할 수 있는데, 수지조성물의 기계적 물성을 최대화하기 위하여 투입구가 2개인 압출기를 사용하여 혼련한다. 1차 투입구에서는 나일론과 내열제, 이형제를 블렌딩하여 투입하고, 2차 투입구에는 가소제와 핵제를 잘 혼련하여 투입하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 목적을 손상하지 않는 범위내에서 섬유상의 또는 무기충전제, 열안정제, 내후제, 난연제, 대전방지제 등의 첨가제를 필요에 따라 적절히 배합할 수 있다.
이렇게 제조되어진 수지조성물은 건조를 통해 수분을 제거한 후, 원하는 모양의 금형이 장착된 사출성형기에서 용이하게 제품을 성형할 수 있다.
본 발명의 특징으로서는 나일론에 가소제 적용시 발생될 수 있는 색상저하를 막을 수 있고, 가소제와 핵제를 복합적으로 적용하여 속형성이 개선되며, 가소제 단독 사용시보다 흐름성의 증진효과가 크고, 또한 충격강도의 상승효과도 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 수지조성물을 구조가 복잡하고 캐비티가 많은 제품에 적용시 색상, 물성이 양호하면서 경제성있게 제품을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1∼6, 비교예 1∼4]
폴리아미드 수지로는 나일론-6 또는 나일론-66를 사용하였으며, 수지조성물의 조성성분은 하기 표 1과 같다. 2개의 투입구가 달려있는 이축압출기를 사용하여 제1투입구에는 나일론, 이형제, 내열제를 블렌딩하여 투입하고, 제2투입구에는 가소제와 핵제를 혼합하여 정량 투입하였다. 이러한 방법으로 나일론-6는 250℃로, 나일론-66는 270℃로 각각 이축압출기내에서 용융 혼련하여 칩 상태로 제조한 다음, 이 칩을 90℃ 온도의 열풍건조기에서 5시간동안 건조한 후, 245℃로 가열된 스크류식 사출기를 사용하여 각각의 시편을 제작하였다. 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
◆ 인장강도:ASTM D-638에 의거해 덤벨-1의 시편을 이용해 측정하였다.
◆ 흐름성:나일론-6는 250℃, 나일론-66는 270℃에서 ASTM D-1238에 의거 용융흐름지수(M.I.)를 평가하였다.
◆ 속형성:원통형 제품의 사출시 전체 사이클 시간을 측정하였다.
◆ 색상:나일론 베이스 칩과 비교 육안 관찰하였다.
◆ 충격강도:ASTM D-256에 의거해 평가하였다.
1) POEG:m이 35인 구조식 I의 화합물
2) PAPE:포스포릭 엑시드 펜틸에스터
3) PAHE:포스포릭 엑시드 헵틸에스터
4) PAOE:포스포릭 엑시드 옥틸에스터
5) Al-Stea.:스테아린산 알루미늄
6) Ca-Stea.:스테아린산 칼슘
7) Na-Stea.:스테아린산 나트륨
※ 내열제는 각각의 조성에 0.2 중량부 투입
내열제:트리스-(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트/N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시-하이드로시나마미드)=1/1 혼합물

Claims (2)

  1. 폴리아미드 수지 100중량부에, 하기 구조식(I)로 표시되는 폴리옥시에틸렌유도체 0.05∼5.0중량부, 구조식(II)로 표시되는 인산유도체 0.05∼5.0중량부, 스테아린산 금속염 0.05∼2.0중량부가 배합된 것을 특징으로 하는 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테아린산금속염이 스테아린산 알루미늄, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 나트륨 및 스테아린산 마그네슘으로 이루어진 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 흐름성이 우수한 폴리아미드 수지조성물.
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