KR100761229B1 - 열가소성 수지 조성물의 제조방법 - Google Patents

열가소성 수지 조성물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스크류가 설치된 용융-혼련 압출기를 사용하고, 이때 압출기가 압출 방향의 상부 스트림부에 상부 스트림측 공급 부분 및 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림부에 하부 스트림측 공급 부분을 가지며 상기 상부 스트림측 공급 부분과 상기 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L) 대 스크류 직경(D)의 비(L/D)가 4 내지 30(L 및 D는 동일한 척도의 단위임)이고, 스크류 회전하에 비중이 1.10 이상인 열가소성 수지가 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되며, 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 2 내지 50중량부의 중공구(hollow sphear)가 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되는, 중공구를 함유한 저 비중의 열가소성 수지 조성물을 용융 가공 압출법으로 제조하는 방법을 제공한다.
열가소성 수지 조성물, 용융-혼련 압출, 중공구, 액정 폴리에스테르, 무기 섬유

Description

열가소성 수지 조성물의 제조방법{Process for producing thermoplastic resin composition}
도 1은 용융-혼련 압출기의 횡단면도이다. 도면 부호는 다음과 같다:
1: 노즐
2, 10: 히터
3, 6: 배출구
4: 실린더
5: 하부 스트림측 공급 부분
7: 상부 스트림측 공급 부분
8: 모터
9: 스크류(스크류 직경, D)
11: 혼련부
12: 변속기
L: 상부 스트림측 공급 부분과 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리
본 발명은 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
열가소성 수지, 특히 광학용 수지를 지칭하는 내고열성 열가소성 수지는 기계 부품, 가전 제품, 통신 장치, OA 부품, 자동차 부품 및 여가 상품과 같은 다양한 제품 및 부품용 성형 물질로서 광범위하게 사용된다. 최근에는, 제품 및 부품의 경우 소형화, 경량화 및 성능-향상화가 보다 더 요구되고 있다. 이에 따라, 보다 가벼운 열가소성 수지가 이의 특성을 가능한 많이 유지하고 있는 재료로서 요구되고 있다.
열가소성 수지의 경량화, 즉 비중을 낮추는 수단으로서 중공구(hollow sphear)의 혼합 방법이 공지되어 있다. 중공구를 혼합한 열가소성 수지 조성물은 JP-A 제53-121851호, JP-A 제58-93759호, JP-A 제64-74258호 등에 기술되어 있다. 이들 조성물은 통상적으로 용융 가공 압출에 의해 펠릿화되어 제조된다.
그러나, 통상적인 용융 가공 압출법에 의해서는 용융-혼련에 의한 전단력으로 인해 중공구가 빠른 속도로 파괴될 수 있다. 즉, 저 비중의 조성물을 수득하는 것은 어려웠다.
본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결하고 중공구를 함유하는 저 비중의 열가소성 수지 조성물을 용융 가공 압출법으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
집중적으로 연구한 결과, 본 발명자들은 상기 문제들이 열가소성 수지 및 중공구를, 특별한 용융 가공 압출기를 사용하면서 특정 비로 압출기에 공급함으로써 해결된다는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.
즉 본 발명은, 스크류가 설치된 용융-혼련 압출기를 사용하고, 이때 압출기가 압출 방향의 상부 스트림부에 상부 스트림측 공급 부분 및 상기 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림부에 하부 스트림측 공급 부분을 가지며 상기 상부 스트림측 공급 부분과 상기 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L) 대 스크류 직경(D)의 비(L/D)가 4 내지 30(L 및 D는 동일한 척도의 단위임)이고, 스크류 회전하에 비중이 1.10 이상인 열가소성 수지가 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되며, 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 2 내지 50중량부의 중공구가 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되는, 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용한 열가소성 수지의 비중은 1.10 이상, 적합하게는 1.30 이상이다. 비중이 1.10 미만인 경우, 비중을 낮추기 위해 중공구를 제형화할 수 있지만, 보다 다량의 중공구 혼합이 통상적으로 요구된다. 또한, 제조 시간내에 전단에 의해 구가 파괴되는 경향이 있기 때문에 부적합하다.
열가소성 수지의 예로는 액정 폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르이미드 수지 등이 포함되며, 요건에 따라 이들 중 둘 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 액정 폴리에스테르 수지는 용융 시간에서 점도가 낮기 때문에 적합하며, 중공구에 대한 전단이 근본적으로 작아질 수 있다. 유동 온도가 250℃ 이상인 액정 폴리에스테르 수지가 보다 적합하다. 여기에서, 유동 온도란 모세관 점도계를 이용하여, 가열된 수지가 4℃/min의 온도 상승 속도에서 9.81㎫의 하중하에 내경이 1㎜이고 길이가 10㎜인 노즐을 통해 압출되는 경우 48,000poise의 용융 점도를 나타내는 온도를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 액정 폴리에스테르는 열가소성 액정 중합체로 지칭되는 폴리에스테르이다. 이들의 예로는
(1) 방향족 디카복실산, 방향족 디올 및 방향족 하이드록시카복실산의 혼합물을 포함하는 것;
(2) 상이한 종류의 방향족 하이드록시카복실산을 포함하는 것;
(3) 방향족 디카복실산 및 방향족 디올의 혼합물을 포함하는 것; 및
(4) 방향족 하이드록시카복실산이 폴리에스테르와 반응한 것(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트)이 포함된다.
이들은 400℃ 이하의 온도에서 이방성 용융물을 형성한다. 합성 원료로서는 이들의 에스테르 형성 유도체를 상기한 방향족 디카복실산, 방향족 디올 및 방향족 하이드록시카복실산 대신에 사용할 수 있다.
카복실산의 에스테르 형성 유도체의 예로는 카복실 그룹이, 고 반응성으로 폴리에스테르 생성 반응을 촉진하는 산 염화물 및 산 무수물과 같은 그룹으로 전환되는 유도체; 및 카복실 그룹이, 에스테르 전환반응에 의해 폴리에스테르를 생성할 수 있는 알콜 및 에틸렌 글리콜을 갖는 에스테르인 유도체가 포함된다. 또한, 하이드록시 그룹의 에스테르 형성 유도체의 예로는, 하이드록시 그룹이, 에스테르 전환반응에 의해 폴리에스테르를 생성할 수 있는 카복실산을 갖는 에스테르인 유도체가 포함된다.
방향족 디카복실산, 방향족 디올 및 방향족 하이드록시카복실산은 치환체가 에스테르 형성 특성을 억제하지 않는 한, 할로겐 원자, 메틸 그룹, 에틸 그룹 및 아릴 그룹의 하나 이상의 치환체를 가질 수 있다.
액정 폴리에스테르의 반복 단위로는, 이들로만 한정되지 않지만 하기를 기술할 수 있다.
화학식 2의 방향족 하이드록시카복실산으로부터 유도된 반복 단위:
화학식 3의 방향족 디카복실산으로부터 유도된 반복 단위:
화학식 4 및 5의 방향족 디올로부터 유도된 반복 단위.
Figure 112001009774619-pat00001
위의 화학식 2에서,
X1은 할로겐 원자 또는 알킬 그룹이다.
Figure 112001009774619-pat00002
위의 화학식 3에서,
X2는 할로겐 원자, 알킬 그룹 또는 아릴 그룹이다.
Figure 112001009774619-pat00003
위의 화학식 4에서,
X3은 할로겐 원자, 알킬 그룹 또는 아릴 그룹이며,
X4는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 알킬 그룹이다.
Figure 112001009774619-pat00004
내열성, 기계적 특성 및 가공성이 균형을 이루는 특히 바람직한 액정 폴리에스테르는 화학식 2에서 A1으로 나타낸 반복 단위를 30mol% 이상 함유하는 것들이다.
결론적으로, 하기 (a) 내지 (f)로 나타낸 바와 같은 반복 단위가 적합하게 혼합된 것들이다.
(a): (A1), (B1), 또는 (B1)과 (B2)의 혼합물, 및 (C1 );
(b): (A1) 및 (A2);
(c): 혼합물 (a)의 구조 단위에서, (A1)의 일부가 (A2)에 의해 대체된 것;
(d): 혼합물 (a)의 구조 단위에서, (B1)의 일부가 (B3)에 의해 대체된 것;
(e): 혼합물 (a)의 구조 단위에서, (C1)의 일부가 (C3)에 의해 대체된 것; 및
(f): 혼합물 (b)의 구조 단위에, (B1) 및 (C2)의 구조 단위가 첨가된 것.
액정 폴리에스테르 수지의 제조방법으로서는 널리 공지된 방법을 이용할 수 있다. 기본 구조로서 사용된 액정 폴리에스테르 (a) 및 (b)에 관해서는 JP-B 제47-47870호 및 JP-B 제63-3888호 등에 기술된 방법을 각각 예로 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 중공구는 통상적으로 "벌룬"으로 지칭되는 것들이다. 중공구의 재료로는 알루미나, 실리카 및 유리 등과 같은 무기 재료; 및 우레아 수지 및 페놀 수지 등과 같은 유기 재료가 예시되며; 요건에 따라 이들 중 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이들 중에서는 유리가 내열성 및 기계적 강도 면에서 적합하다. 즉, 유리 중공구가 중공구로서 적합하게 사용된다.
비중 저하 관점에서, 액정 폴리에스테르 수지 100중량부를 기준으로 하여 중공구의 양은 2중량부 이상, 적합하게는 5중량부 이상, 보다 적합하게는 10중량부 이상이다. 중공구의 파괴를 억제하고자하는 측면에서, 중공구의 양은 50중량부 이하, 적합하게는 30중량부 이하이다.
중공구의 평균 입자 직경은 성형가능성의 측면에서, 적합하게는 5㎛ 이상, 보다 적합하게는 10㎛ 이상이다. 중공구의 파괴 억제 및 성형가능성의 측면에서, 이는 적합하게는 500㎛ 이하, 보다 적합하게는 200㎛ 이하이다. 여기에서, 평균 입자 직경은 입도 분포 측정 장치로 측정한다.
또한, 중공구의 용적 공동률과 관련하여, 비중 저하의 측면에서는 60% 이상이 적합하다. 중공구의 파괴 억제 측면에서는 80% 이하가 적합하다.
중공구의 용적 공동률은 하기 수학식 1로 수득할 수 있다.
Figure 112001009774619-pat00005
위의 수학식 1에서,
ρ1은 중공구의 참비중(true specific gravity)이며,
ρ2는 중공구의 물질 비중이다.
또한, 충전제를 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위내에서 본 발명에 사용된 열가소성 수지에 첨가할 수 있다.
충전제로는 섬유상- 또는 침상-보강재, 예를 들면 유리 섬유, 울라스트나이트(wolastnite), 탄소 섬유, 티탄칼륨 휘스커, 붕산알루미늄 휘스커 및 산화티탄 휘스커; 및 무기 충전제, 예를 들면 탄산칼슘, 고회석, 활석, 운모, 점토 및 유리 비드 등이 예시된다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.
이들 중에서, 강도 개선의 측면에서는 유리 섬유와 같은 무기 섬유를 혼합하 는 것이 적합하다. 이 경우에 혼합량은 액정 폴리에스테르 수지 100중량부를 기준으로 하여 적합하게는 1 내지 40중량부, 보다 적합하게는 3 내지 30중량부, 보다 적합하게는 5 내지 30중량부이다.
본 발명에 사용되는 열가소성 수지에, 통상의 첨가제, 예를 들면 염료 및 안료와 같은 착색제; 산화방지제; 열안정제; 자외선 흡수제; 정전기 방지제; 및 계면활성제를 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위내에서 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 열가소성 수지 외에, 소량의 다른 열가소성 수지, 통상 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 30중량부 이하의 다른 열가소성 수지, 예를 들면 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 에테르 및 이들의 변형물, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드 등을 첨가할 수 있다.
소량의 열경화성 수지, 통상 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 30중량부 이하의 열경화성 수지, 예를 들면 페놀 수지, 에폭시 수지 및 폴리이미드 수지를 또한 첨가할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법은, 스크류가 설치된 용융-혼련 압출기를 사용하고, 이때 압출기가 압출 방향의 상부 스트림부에 상부 스트림측 공급 부분 및 상기 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림부에 하부 스트림측 공급 부분을 가지며 상기 상부 스트림측 공급 부분과 상기 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L) 대 스크류 직경(D)의 비(L/D)가 4 내지 30(L 및 D는 동일한 척도의 단위임)이고; 스크류 회전하에 비중이 1.10 이상인 열가소성 수지가 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되며, 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 2 내지 50중량부의 중공구가 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되는 것을 특징으로 한다.
상부 스트림측 공급 부분과 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L) 대 스크류 직경(D)의 비(L/D)는 4 내지 30(L 및 D는 동일한 척도의 단위임), 적합하게는 10 내지 20이다. L/D가 4 미만인 경우, 중공구의 파괴가 증가하고, 30을 초과하는 경우, 열가소성 수지의 열화가 진행되는 경향이 있다. 여기에서, 상부 스트림측 공급 부분과 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L)는 각 공급 부분의 구멍 중심들간에 측정한 스크류 축에 평행인 거리이다.
본 발명에서, 상부 스트림측 공급 부분이 통상적으로 압출 방향에 역진하는 실린더의 말단측에 장착되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
또한, 충전제, 첨가제 등은 압출기에서 압출기의 적합한 위치에 장착된 공급구로부터 공급하거나 상부 및(또는) 하부 스트림측 공급 부분으로부터도 공급할 수 있다. 또는, 이들을 열가소성 수지 및(또는) 유리 섬유와 함께 미리 혼합하여 상부 스트림측 공급 부분 또는 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급할 수 있다.
간단하고 용이한 절차 측면에서는 상부 및(또는) 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하는 것은 적합하다. 중공구의 파괴 억제 측면에서는 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하는 것이 보다 적합하다.
상부 스트림측 공급 부분 및(또는) 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하는 경우, 충전제, 첨가제 등을 열가소성 수지 및(또는) 중공구와 미리 혼합하고, 이들을 압출기에서 상부 스트림측 공급 부분 및(또는) 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하는 것이 적합하다.
용융-혼련 압출기로서, 단일 스크류 압출기 및 이중 스크류 압출기가 예시된다. 이중 스크류 압출기로서는 동일 방향 회전형, 역방향 회전형 및 불완전 맞물림형이 예시된다. 동일 방향 회전형 이중 스크류 압출기가 적합하게 사용된다. 동일 방향 회전형의 예로는 단일 쓰레드(thread) 스크류형, 이중 쓰레드 스크류형 및 삼중 쓰레드 스크류형이 포함된다. 역방향 회전형의 예로는 평행 축형 및 경사 축형이 포함된다.
본 발명에 적합하게 사용된 용융-혼련 압출기에서, 용융-혼련 압출기의 하부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림에서의 스크류 부분은 실질적으로 압출 방향으로 전방하는 쓰레드 스크류 만으로 구성되며, 혼련부를 갖지 않는다. 이로써, 중공구의 혼련은 취약해지며 이의 파괴를 억제할 수 있다. 여기에서, 압출 방향으로 전방하는 쓰레드 스크류는 열가소성 수지 등을 스크류 회전에 의해 압출 방향으로 이송시키는 쓰레드 스크류이다. 예를 들면, 완전 비상 스크류가 있다.
혼련부란 효과적인 혼련을 위해 스크류 일부에 제조된 부분을 의미한다. 혼련부으로서는 단일 스크류 압출기의 경우, 둘메이지(Dulmage) 스크류, 단일 용융 스크류, 핀 스크류, 배리어 스크류 등이 예시된다.
한편, 이중 스크류 압출기의 경우, 혼련 디스크(오른쪽 혼련 디스크, 중간 혼련 디스크, 왼쪽 혼련 디스크), 혼합 스크류 등이 예시된다.
이후의 본원에서, 본 발명의 제조방법의 양태는 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련된 용융-혼련 압출기(이중 스크류)의 양태를 도시하는 구조도이다.
압출기에 장착된 실린더(4)에서, 스크류(9)는 변속기(12)에 의해 회전 속도가 변화되어 저하되면서 (구동) 모터(8)에 의해 회전된다. 실린더(4)는 (외부) 히터(10)에 의해 가열된다.
스크류(9)는 열가소성 수지를 혼련시키거나 중공구와 열가소성 수지를 혼련시키기 위한 혼련부(11)를 갖는다.
상기 양태에서, 스크류(9)는 하부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림측에 혼련부를 갖지 않는다.
실린더(4)의 압출 방향 역방향 말단측에 열가소성 수지를 공급하기 위한 상부 스트림측 공급 부분(7)이 형성된다. 상부 스트림측 공급 부분(7)의 하부 스트림측에 중공구를 공급하기 위한 하부 스트림측 공급 부분(5)이 형성된다. 상부 스트림측 공급 부분(7) 및 하부 스트림측 공급 부분(5)에, 일정한 이동 공급기(도시되지 않음)가 장착되어 열가소성 수지, 중공구 등을 정량적으로 공급한다.
또한, 진공 펌프를 사용하여 진공 탈기시키기 위해서는 대기로 방출시키기 위한 배출구(3 및 6)가 실린더(4)에 형성된다. 실린더(4)에서 노즐(1)은 용융-혼련된 열가소성 수지 조성물을 압출시키기 위해 형성된다. 또한, 압출기 크기에 따라, 통상적으로 일부 구멍은 직경이 2 내지 5㎜이다.
본 발명의 방법에서, 전술한 바와 같이 통상 열가소성 수지를 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하며, 중공구를 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급한다. 그러나, 또한 요건에 따라, 열가소성 수지 일부를 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하고/하거나, 중공구 일부를 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급할 수 있다. 그러나, 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 중공구의 공급량이 중공구의 전체 공급량의 10%를 초과하는 경우, 중공구의 파괴율이 커질 수 있다. 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 액정 폴리에스테르 수지의 공급량이 액정 폴리에스테르 수지의 전체 공급량의 90% 미만인 경우, 안정하게 제조하는 것이 때때로 어려울 수 있다.
또한, 중공구 외에 충전제 등을 첨가하는 경우, 중공구의 파괴 억제 측면에서, 충전제를 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급하는 것은 적합하다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지가 원래 가지고 있는 기계적 특성 및 내열성(열 안정성) 외에, 중공구의 파괴율이 낮고 비중이 낮으며 열 전도성이 낮다. 열가소성 수지 조성물은 사출 성형과 같은 성형법에 의해 다양하게 성형된 제품으로서 사용할 수 있다.
사출 성형을 수행하는 경우, 중공구의 파괴를 억제하기 위해서는 성형기의 사출 압력 및 유지 압력을 성형품에 영향주지 않는 범위 내에서 가능하면 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물로부터 성형된 부품 또는 재료 부재의 용도는 특별히 한정되지 않는다. 이들의 예로는 접속기, 소켓, 계전기 부품, 코일 보빈, 광학 픽업, 발진기, 인쇄 배선판 및 컴퓨터 관련 부품과 같은 전기 및 전자 부품; IC 트레이 및 웨이퍼 캐리어와 같은 반도체 관련 부품; VTR, 텔레비젼, 다리미, 에어-콘디셔너, 스테레오, 진공 청소기, 냉장고, 전기 밥솥 및 조명 기구와 같은 가전 제품; 전등 반사경 및 전등 소켓과 같은 조명 기구 부품; 컴팩 디스크, 레이져 디스크 및 스피커와 같은 음향 제품; 광학 케이블용 페룰(ferrule), 전화기 부품, 팩시밀리 부품 및 모뎀과 같은 통신 장치; 스트리핑 핑거(stripping finger) 및 히터 홀더(heater holder)와 같은 복사기 관련 부품; 임펠러(impeller), 팬 기어(fan gear), 기어, 베어링, 모터 부품 및 케이스와 같은 기계 부품; 자동차용 기계 부품, 엔진 부품, 엔진실내의 부품, 전자 부품 및 인테리어 부품과 같은 자동차 부품; 전자레인지용 팬 및 내열성 식탁용 식기류와 같은 요리 기구; 마루재 및 벽재와 같은 단열재 또는 음향 차단재; 대들보 및 기둥과 같은 지지재; 지붕재와 같은 빌딩재 및(또는) 건축재; 비행기, 우주선 기계 및 우주선 기계용 부품; 핵 반응기와 같은 조사 설비용 부품, 해상 설비용 부품, 진공 청소기용 지그(jig), 광학 기구 부품, 전구, 파이프, 노즐, 필터, 필름, 의료 기기 부품 및 의료용 물질, 센서 부품, 위생 제품, 스포츠 제품, 여가용 제품 등이 포함된다.
실시예
이후에 본원에서는 본 발명의 실시예를 설명하지만 본 발명이 이들로만 한정되지는 않는다. 실시예의 물성은 하기 방법으로 측정하였다.
(1) 유동 온도: 시마즈 코포레이션(Shimadzu Corporation)이 생산한 고카(Koka)형 유동 시험기 CFT-500을 사용하여, 가열된 수지가 4℃/min의 온도 상승 속도에서 9.81㎫의 하중하에 내경이 1㎜이고 및 길이가 10㎜인 노즐을 통해 압출되는 경우 48,000poise의 용융 점도를 나타내는 온도를 측정하였다.
(2) 비중: ASTM 4번 아령(두께 2.5㎜)을 사용하여 ASTM D792(23℃)에 따라 측정하였다. 상응하는 결과는 64 x 64 x 15㎜ 두께의 시험편 또는 길이 127㎜, 폭 12.7㎜ 및 두께 6.4㎜의 시험편을 사용하여 수득하였다.
(3) 파괴율: 하기 수학식 2로로 계산한다.
Figure 112001009774619-pat00006
위의 수학식 2에서,
α는 유리 중공구의 제형화 양(액정 폴리에스테르 수지 100중량부를 기준으로 하는 중량부)이고,
β는 유리 섬유의 제형화 양(액정 폴리에스테르 수지 100중량부를 기준으로 하는 중량부)이며,
ρ0은 액정 폴리에스테르 수지의 비중이고,
ρ1은 유리 중공구의 참비중이며,
ρ2는 유리 중공구의 물질 비중이고,
ρ3은 유리 섬유의 비중이며,
ρ는 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 사출 성형시켜 수득한 ASTM 4번 아령 (두께 2.5㎜)의 비중이다.
(4) 열 전도성: 64 x 64 x 15㎜ 두께의 시험편을 사용하여 JIS R2618에 따라 측정한다.
(5) 굽힘 강도: 길이 127㎜, 폭 12.7㎜ 및 두께 6.4㎜의 시험편을 사용하여 ASTM D790에 따라 측정한다.
실시예 1 및 2, 및 비교예 1
하기 표 1에 나타낸 조성물에서 액정 폴리에스테르 수지, 유리 중공구 및 유리 섬유의 성분들 각각을 이중 스크류 혼련 압출기(IKG 코포레이션이 생산한 PMT47)를 사용하여 400℃의 실린더 온도에서 펠릿화하여 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 펠릿을 수득하였다.
이중 스크류 압출기에서, 공급 위치는 상부 스트림부 및 하부 스트림부로 두 위치에 설정하였다.
각 성분에 대한 공급 위치, 및 상부 스트림부와 하부 스트림부 사이의 거리(L) 및 스크류 직경(D)의 비(L/D)는 하기 표 1에 나타내었다.
쓰레드 스크류는 하부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림측에서 사용하였다.
또한, 상부 스트림측 공급 부분으로부터 하부 스트림측 공급 부분까지, 혼련 디스크(오른쪽 혼련 디스크, 중간 혼련 디스크, 왼쪽 혼련 디스크)를 쓰레드 스크류와 혼합하면서 사용하였다.
- 액정 폴리에스테르 수지: 이는 (A1):(B1):(B2):(C1)의 몰비가 50:23.75:1.25:25인 상기 구조 단위 (A1), (B1), (B2) 및 (C1)로 이루어지며, 액정 폴리에스테르 수지의 전술한 유동 온도는 380℃[비중 1.38]이다.
- 유리 중공구: 평균 입자 직경이 30㎛인 유리 중공구[스미토모 3엠 리미티드(Sumitomo 3M Limited)가 생산함, 용적 공동률 76%, 상품명: 스카치 라이트 (Scotch light) S60, 참비중 0.60, 물질 비중 2.50].
- 유리 섬유: 절단(chopped) 섬유[아사히(Asahi)가 생산함, 유리 섬유, 상품명: CS03JAPX-1, 비중 2.54].
생성된 펠릿은 니세이 플라스틱 인더스트리얼(Nissei Plastic Industrial)이 생산한 사출 성형기 PS40E5ASE형을 사용하여 130℃의 성형 온도 및 400℃의 실린더 온도에서 사출 성형시켜 상기 시험편을 수득하고 상기 측정을 수행하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
조성 (부) 액정 폴리에스테르 100 100 100
유리 중공구 18.8 18.8 18.8
유리 섬유 6.3 6.3 6.3
공급 위치 액정 폴리에스테르 상부 스트림측 상부 스트림측 상부 스트림측
유리 중공구 하부 스트림측 하부 스트림측 상부 스트림측
유리 섬유 상부 스트림측 하부 스트림측 상부 스트림측
L/D L/D 14 14 -
평가 비중 1.21 1.24 1.35
파괴율(%) 12.1 22.6 57.2
열 전도성(W/mK) 0.39 0.41 0.45
굽힘 강도(㎏/㎠) 910 1,050 1,170
본 발명의 방법에 따라, 저 비중의 중공구 함유 열가소성 수지 조성물을 용융 가공 압출법으로 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 스크류가 설치된 용융-혼련 압출기를 사용하고, 이때 압출기가 압출 방향의 상부 스트림부에 상부 스트림측 공급 부분 및 상부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림부에 하부 스트림측 공급 부분을 가지며 상기 상부 스트림측 공급 부분과 상기 하부 스트림측 공급 부분 사이의 거리(L) 대 스크류 직경(D)의 비(L/D)가 4 내지 30이고, 여기서, L 및 D가 동일한 척도의 단위이고, 스크류 회전하에 비중이 1.10 이상인 열가소성 수지가 상부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되며, 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 2 내지 50중량부의 중공구(hollow sphear)가 하부 스트림측 공급 부분으로부터 공급되는, 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 수지 100중량부를 기준으로 하여 1 내지 40중량부 양의 무기 섬유를 상부 스트림측 공급 부분, 하부 스트림측 공급 부분 또는 이들 둘 다로부터 추가로 공급하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 용융-혼련 압출기의 하부 스트림측 공급 부분으로부터의 하부 스트림에서 스크류 부분이 압출 방향으로 전방하는 쓰레드 스크류만으로 구성되며 혼련부를 갖지 않는, 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중공구의 평균 입자 직경이 5 내지 500㎛이며, 용적 공동률이 60 내지 80%인 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 수지가 액정 폴리에스테르 수지인 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 액정 폴리에스테르 수지의 유동 온도가 250℃ 이상이고, 여기서, 유동 온도는 모세관 점도계를 이용하여, 가열된 수지가 4℃/min의 온도 상승 속도에서 9.81㎫의 하중하에 내경이 1㎜이고 길이가 10㎜인 노즐을 통해 압출되는 경우 48,000poise의 용융 점도를 나타내는 온도인 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 액정 폴리에스테르 수지가 하기 화학식 1의 구조 단위 (A1)를 30mol% 이상 포함하는 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
    Figure 112006027186026-pat00007
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