KR100288684B1

KR100288684B1 - 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물

Info

Publication number: KR100288684B1
Application number: KR1019940031468A
Authority: KR
Inventors: 이승환; 구본창
Original assignee: 구광시; 주식회사코오롱
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2001-05-02
Also published as: KR960017775A

Abstract

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염 1 내지 10 중량부, 섬유 강화제 10 내지 50 중량부, 무기핵제 0.1 내지 10 중량부 및 활제 0.1 내지 10 중량부, 이형제 0.2 내지 3.0 중량부 및 내열제 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 폴리에털렌테레프탈레이트 수지 조성물에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염은 하기식 (I) 또는 (II)의 구조를 지니며, 이와 같이 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물은 결정화 속도 및 사출 사이클 시간이 현저하게 단축된 100℃ 이하의 저온 금형에서도 사출 가능한 수지이다.

(상기식에서 M은 1가 또는 2가의 금속을 나타내며, n은 PET-염의 수평균분자량이 5000 내지 13,000 범위이게 하는 정수를 나타낸다.)

Description

[발명의 명칭]

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물

[발명의 상세한 설명]

[산업상 이용분야]

본 발명은 섬유 강화 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 결정화 속도가 월등히 단축되어 성형성이 크게 항상된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물에 관한 것이다.

[종래기술]

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 과거부터 우수한 강도와 결정 특성으로 섬유, 필름 및 병 등의 원료로 널리 사용되어져 온 대표적인 폴리에스테르 수지이다. 그러나 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 우수한 결정화도를 지니지만 그 결정화 속도가 느려서 주로 사출성형으로 제조되는 엔지니어링 플라스틱으로서의 이용 가치가 낮다는 문제점을 지니고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 핵제, 유리섬유 및 가소제 등의 첨가물을 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라 함)에 혼합함으로써 PET 자체의 우수한 강도를 유지하면서 결정화도 및 내충격 특성을 부여하였다.

이와 같은 방법으로 수분에 대한 저항성과 강도 특성을 지니게 된 PET는 엔지니어링 플라스틱으로서의 이용 가치가 증가되어 폴리부틸렌테레프탈레이트와 더불어 전기 전자 용도에서 많은 시장을 확보하게 되었다.

그러나 이와 같은 섬유 강화 PET 수지는 PET를 기초로 하기 때문에 유리 전이 온도가 매우 높아 우수한 강성과 내열성을 지니지만 성형시 효과적인 보압 적용과 제품의 결정화를 위해서는 130 ℃ 이상의 고온의 금형온도가 요구된다. 즉, 130 ℃ 이상의 온도가 유지되어야만 금형내로 수지가 흘러 들어가 적절한 속도로 결정화가 진행되어서 결정화에 의한 체적의 감소가 보압에 의해 보상되어 성형 후의 표면에 씽크등의 불량이 없으며 성형수축율이 적은 제품을 얻을 수 있다.

그러나, 통상적인 열매인 물을 사용하는 경우에는 사출시 적정 온도인 130℃보다 낮은 온도인 90 ℃ 이하의 금형 온도만이 적용가능하며, 이와 같은 경우에는 낮은 금형 온도로 인하여 수지 체인의 유동성이 저하되어 결정을 형성하기에는 다소 높은 점도가 되어 결정화가 지연되고, 성형 후의 후 결정화 현상에 의해 표면에 씽크등의 불량이 발생하고 수축율이 증가하는 등 문제점이 동반된다.

또한, 사출시 적정온도인 130 ℃ 이상으로 금형 온도를 조절하기 위하여서는 물 이외의 다른 열매체를 이용하여야만 하는데, 이는 현실적으로 거의 불가능하다. 즉, 경우에 따라 일부 사출성형기에서는 기름 또는 전기를 이용하여 금형 온도를 100℃ 이상으로 조절할 수 있기는 하나, 금형온도가 너무 높으면 금형내의 온도 편차가 심하여 균일한 온도를 유지하기가 어려우며, 이로 인해 사출 성형된 성형품에 휨이 발생하여 외관을 중시하는 성형품 및 치수 안정성이 요구되는 성형품에 치명적인 오점을 발생시키며, 더불어 주변 설비의 유지비 역시 많이 소요된다는 문제점을 지니고 있어 현실적으로 100℃ 이상의 금형온도를 적용하는 것은 거의 불가능하다고 할 수 있다.

[본 발명이 해결하고자 하는 과제]

이에 본 발명자는 100℃ 이하의 금형온도에서도 쉽게 사출할 수 있는 강화 PET수지 조성물을 제공하는데 그 목적을 둔다.

[본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염, 섬유 강화제, 무기핵제 및 활제 조성물을 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염은 하기식 (I) 또는 (II)의 구조를 지니는 것이 바람직하며, 아울러 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.

상기식에서 M은 1가 또는 2가의 금속을 나타내며, n은 PET-염의 수평균분자량이 5000 내지 13,000 범위이게 하는 정수를 나타낸다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 섬유강화제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부, 상기 무기핵제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부, 상기 활제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부, 상기 이형제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 그리고 상기 내열제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서는 고유 점도가 0.4 내지 1.0dl/gr(페놀:테트라클로로에탄=1:1 중량부의 혼합 용액에 중합체 0.5중량부를 용해시킨 후 25℃에서 측정함)의 수평균분자량을 가지는 PET 수지에 상기 일반 식 (I) 또는 식 (II)로 표시되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염 화합물을 제공한다.

본 발명의 수지 조성물은 유리단섬유 또는 탄소섬유 등의 섬유 강화제, 마이카, 실리카, 카올린, 운모, 탈크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 나트륨벤조에이트, 알루미늄스테아레이트, 나트륨스테아레이트, 마그네슘스테아레이트, 네오펜틸글리콜디벤조에이트 및 칼슘스테아레이트 등으로 이루어진 군에서 선택된 무기핵제를 더욱 포함한다.

또한 본 발명의 수지 조성물에 난연성을 부여하기 위하여 브롬계 난연제를 첨가할 수도 있으며, 섬유보강제는 폴리머와의 상용성을 증진시키기 위하여 표면에 실란이나 보란으로 처리하여 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명에서 사용되는 PET-금속염의 분자량은 수평균분자량 기준으로 5,000 내지 13,000의 것이 바람직하며, 그의 첨가량은 PET 100 중량부에 1 내지 10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. PET-금속염의 첨가량이 1 중량부 미만이면 성형성의 개선효과가 거의 없으며, 10 중량부를 초과하면 상승효과 및 성형성이 좋지 않아서 바람직하지 못하다. 또한, PET-금속염의 수평균분자량이 5,000 미만일 경우 PET-금속염의 결정거동이 너무 우수하고, 점도의 차이가 커서, 균일한 분산을 유지하기 어려우므로 이로 인해 결정화 속도의 상승효과가 저조하게 되며, 수평균분자량이 13,000을 초과할 경우에는 PET-금속염의 말단기의 농도가 수평균분자량에 비례하여 감소하므로, 투입 함량이 감소하는 효과가 발생하기 때문에 성형성이 불량해지고 투입량이 많아져서 바람직하지 못하다.

본 발명에서 첨가되는 무기핵제는 분산성이 뛰어나고 조성물 내에 동시에 결정화가 일어날 수 있으면서 그 입경이 0.1 내지 10 마이크론인 물질이어야 한다. 이때 첨가하는 무기핵제의 양은 PET 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5중량부가 적절하다. 첨가되는 양이 0.1 중량부 미만이면 결정핵 생성이 균일하지 않으며, 10 중량부를 초과하면 물성이 현저히 저하된다는 문제점이 나타난다.

본 발명에 첨가되는 활제는 PET 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 5중량부의 양으로 첨가되는 것이 좋다.

본 발명에 첨가되는 섬유 강화제는 10 내지 50 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 45 중량부의 양으로 첨가되는 것이 좋다. 첨가되는 섬유 강화제의 양이 10 중량부 미만이면 물성의 상승효과가 적으며 50중량부이상이면 생산 및 사출후의 성형품의 외관이 좋지않다.

본 발명에서는 내열제를 사용하여 최종 생산품의 내열성을 향상시켰다. 내열제의 대표적인 예로는 구리계, 힌더드페놀계, 아민계, 인계, 황계등을 들 수 있으며, 내열제의 첨가량은 PET 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부인 것이 바람직하다. 내열제의 첨가량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 내열성의 증가효과가 미비하게되고, 1.0 중량부 이상일 경우에는 내열성의 상승효과가 더 이상 기대되지 않아 무의미하다.

본 발명에서 이형제로는 이미드왁스를 사용하며, PET수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 3.0 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하며, 그 첨가량이 0.2 중량부 이하일 때에는 사출성형시 이형효과가 미비하게 되고 3.0 중량부를 초과하는 경우에는 성형품의 강도가 저하되는 문제점이 있다.

이하 본 발명의 수지 조성물을 조성하고, 그 시편을 제조하는 방법을 설명한다.

먼저 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부에 PET-금속염 1 내지 10중량부, 유리섬유 10 내지 50 중량부, 내열제 0.1 내지 1.0 중량부, 이형제 0.2 내지 3.0 중량부, 무기핵제 0.1 내지 10 중량부 및 활제 0.1 내지 10 중량부를 첨가한 후 트윈 스크류 압출기를 이용해 260 내지 300℃의 온도에서 충분히 용융 혼합한다. 그 후 이 용융 혼합액을 다이를 통하여 스파게티형태로 토출한후 냉각하고 펠렛타이저를 이용하여 절단하여 칩상태로 제조한다. 이와 같이 수득한 수지 조성물로 제조된 시편은 종래의 유리섬유강화 PET수지 보다 결정화 속도가 월등히 우수하여 저온의 금형 온도에서도 PET수지의 고유 특성을 나타내는 PET 수지이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

잘 건조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 유리섬유 30 중량부, 이형제(성분:에틸렌비스스테아미드) 0.3 중량부, 내열제(상품명:이가녹스 1010) 0.2 중량부, 네오펜틸글리콜디벤조에이트 1중량부, 수평균분자량이 5.500인 PET-염 2중량부, 나트륨벤조에이트 1중량부를 브랜드로 잘 혼합하여 쌍나사압출기에 투입하고 280℃에서 용융 혼합하여 다이를 통해 스파게티 형태로 토출하고 냉각시켜 펠렛타이저로 칩 상태로 절단하여 수지 조성물을 만든후 130 ℃에서 5시간 동안 제습형 건조기를 이용하여 형체력이 150 톤인 사출 성형기를 이용하여 시편을 제조하였다. 이와 같이 제조한 시편의 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 수평균분자량이 7,000인 PET-Mg염 4중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하게 하였다.

[실시예 3]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 수평균분자량이 9,000인 PET-Mg염 6 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하게 하였다.

[실시예 4]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 수평균분자량이 11,000인 PET-Mg염 8 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하게 하였다.

[실시예 5]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 수평균분자량이 12,500인 PET-Mg염 10중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 실질적으로 동일하게 하였다.

[비교예 1]

잘 건조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 유리섬유 30중량부, 이형제(성분:에틸렌 비스스테아미드) 0.3 중량부, 내열제(상품명 :이가녹스 1010) 0.2 중량부, 네오펜틸글리콜디벤조에이트 1 중량부, 나트륨벤조에이트 0.2 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 시편을 제조하고 그 시편의 물성을 동일한 방법으로 평가하였다.

[비교예 2]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 0.4 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 3]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 1중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 4]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 2중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 5]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 3중량부, 수평균분자량이 5,500인 PET-Na염 12 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 6]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 3중량부, 수평균분자량이 1,200인 PET-Na염 2중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 7]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 나트륨 벤조에이트 1중량부, 수평균분자량이 23,000인 PET-Na염 2중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[비교예 8]

폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여 수평균분자량이 5,500인 PET-Na염 0.5 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 실질적으로 동일하게 행하였다.

[표 1]

※ 인장 강도 : ASTM D638에 준해 측정함.

※ 굴곡 탄성율 : ASTM D790에 준해 측정함.

※ 충격 강도 : ASTM D256에 준해 아이조드 놋치형으로 측정함.

※ 결정화 속도 : DSC를 이용해 220℃ 등온에서의 결정화 속도를 말함.

※ 성형성 : 사편 사출시 금형온도 90℃에서의 사출성형성으로, 사출시간, 냉각시간, 표면상태등으로 판단함.

[효과]

본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트는 결정화 속도가 현저히 단축된 것으로서, 100 ℃이하의 저온 금형에서도 사출 가능하며, 사출 사이클 시간도 단축된 우수한 수지이다.

Claims

폴리에틸렌테레프탈레이트; 및 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 대하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염 1 내지 10 중량부; 섬유 강화제 10 내지 50 중량부; 무기핵제 0.1 내지 10 중량부; 활제 0.1 내지 10 중량부; 이형제 0.2 내지 30 중량부; 및 내열제 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 금속염은 하기 식 (I) 또는 (II)의 구조를 지니는 것인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 조성물:

(상기 식에서, M은 1가 또는 2가 금속을 나타내며, n은 PET-염의 수평균분자량이 5000 내지 13,000 범위이게 하는 정수를 나타낸다.)