KR101128502B1 - 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 분말사출성형용 바인더 조성물은 (A) 폴리아세탈을 함유하는 복합수지 10 내지 50 중량%; (B) 파라핀 왁스 20 내지 60 중량%; (C) 카나우바 왁스 1 내지 20 중량%; (D) 무정형 폴리알파올레핀 1 내지 20 중량%; 및 (E) 프로필렌계 중합체 10 내지 30 중량%를 포함하여 이루어진다.
분말사출성형, 바인더, 복합수지, 파라핀 왁스, 카나우바 왁스, 무정형 폴리알파올레핀

Description

분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법{BINDER COMPOSITION FOR POWER INJECTION MOLDING AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 급격한 열분해로 인한 사출 성형체의 무너짐, 부풀음, 변형, 떨어져 나감 등의 불량을 대폭 줄이고, Debinding 시간을 최소화할 수 있는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
분말사출성형(POWER INJECTION MOLDING)이란 금속 혹은 세라믹스 분말을 유기재료로 만들어진 결합제(Binder)와 혼합하여 사출성형한 후, 결합제를 제거하고, 최종적인 소결을 거쳐 금속 제품이나 세라믹스 제품을 제조하는 성형 기술을 말한다.
분말사출성형법은 분말야금기술과 정밀한 플라스틱 부품의 대량 생산 기술인 사출성형기술이 접목된 것으로, 생산단가가 낮고, 복잡한 형태도 가능하며, 공차가 미세하고, 다양한 재료로 응용할 수 있는 등의 장점을 가지고 있다. 이에 따라, 난 가공성 소재의 대량 생산이나, 복잡한 3차원 성형 부품 제조 시 많이 사용되고 있다. 특히 최근 나노기술에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있어 극미세 분말 제조가 가능해져 분말사출성형법의 용도는 더욱 더 확대될 것으로 예상된다.
이러한 분말사출성형법은 사용 재료에 따라 금속분말 사출성형 (MIM ; Metal Injection Molding), 세라믹 분말사출성형(CIM ; Ceramic Injection Molding) 등으로 분류될 수 있다. 이중 금속분말사출성형은 분말유동의 제한이나 압축력 전달의 어려움 때문에 통상적인 분말야금 공정으로는 얻을 수 없는 복잡한 형상의 부품을 플라스틱 사출성형에서와 같은 성형원리를 이용하여 얻을 수 있으므로, 삼차원의 복잡한 형상의 금속 부품도 우수한 정밀도로 대량 생산할 수 있어 앞으로 성장이 예견되고 있다.
금속분말사출성형 공정에서 가장 중요한 기술 중의 하나가 바인더기술이다. 바인더의 종류에는 Thermal Debinding형, Solvent Debinding형, Catalyst Debinding형 등 몇 가지 방법이 있는데, 그 중 Thermal Debinding형 바인더가 기술면이나 경제적인 면에서 대세로 채용되고 있다.
하지만 지금까지 시중에 유통되고 있는 Thermal Debinding형 바인더는 Debinding 시 시간이 오래 걸려 생산성이 낮고, 많은 에너지를 소모하며, 깨끗하게 Debinding 되지 않는 단점이 있다.
따라서, Debinding 시간을 최소화할 수 있으며, 급격한 열분해로 인한 사출 성형체의 무너짐, 부풀음, 변형, 떨어져 나감 등의 불량을 대폭 줄일 수 있는 바인더 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 Debinding 시간을 종래 대비 절반 이하로 짧게 한 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 급격한 열분해로 인한 사출 성형체의 무너짐, 부풀음, 변형, 떨어져 나감 등의 불량을 대폭 줄일 수 있는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탈지 공정 시 사출물의 열변형이 발생되지 않는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사출 시 작업성이 탁월한 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사출물에 기포나 크랙이 발생하지 않는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사출물의 외관 및 치수안정성이 뛰어난 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시계 밴드 등의 장식품, OA사무기기, Sewing machine, AV기기, 전기기기, 자동차 부품 등의 복잡 형상 부품 등에도 적용할 수 있는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 하나의 관점은 분말사출성형용 바인더 조성물에 관한 것이다. 상기 분말사출성형용 바인더 조성물은 (A) 폴리아세탈을 함유하는 복합수지, (B) 파라핀 왁스, (C) 카나우바 왁스, (D) 무정형 폴리알파올레핀 및 (E) 프로필렌계 중합체를 포함하여 이루어진다.
구체예에서는 상기 분말사출성형용 바인더 조성물은 (A) 폴리아세탈을 함유하는 복합수지 10 내지 50 중량%; (B) 파라핀 왁스 20 내지 60 중량%; (C) 카나우바 왁스 1 내지 20 중량%; (D) 무정형 폴리알파올레핀 1 내지 20 중량%; 및 (E) 프로필렌계 중합체 10 내지 30 중량%를 포함하여 이루어지진다.
상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌 및 스티렌계 수지를 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 30 내지 80 중량%, 선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 60 중량% 및 스티렌계 수지 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
바람직한 구체 예에서 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 30 내지 80 중량%, 선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 60 중량% 및 스티렌계 수지 1 내지 30 중량%를 포함하는 혼합수지 100 중량부에 대하여 왁스 0.01 내지 5 중량부로 포함할 수 있다.
상기 폴리아세탈은 옥시메틸렌 단독중합체, 옥시메틸렌 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 (B) 파라핀 왁스는 45 내지 65 ℃의 녹는점을 갖는 것이 사용될 수 있다.
상기 (C) 카나우바 왁스는 60 내지 90 ℃의 녹는점을 갖는 것이 사용될 수 있다.
상기 (D) 무정형 폴리알파올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 부텐의 중합체 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 (E) 프로필렌계 중합체는 용융지수(MI)가 1～20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)일 수 있다.
상기 (E) 프로필렌계 중합체는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 고무변성폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 파라핀 왁스에 카나우바 왁스와 무정형 폴리알파올레핀을 혼합하고; 상기 혼합물에 프로필렌계 중합체를 혼합하고; 그리고 상기 프로필렌계 중합체가 혼합된 혼합물에 폴리아세탈을 함유하는 복합수지와 파라핀 왁스를 혼합하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 프로필렌계 중합체와 복합수지는 -100℃ 내지 -200℃에서 50~300 ㎛의 입자크기로 냉동분쇄된 것이 사용될 수 있다.
구체예에서는 상기 복합수지와 함께 투입되는 파라핀 왁스는 전체 파라핀 왁스 투입량중 1~45 중량%로 투입할 수 있다.
본 발명은 Debinding 시간을 종래 대비 절반 이하로 짧게 할 수 있으며, 급격한 열분해로 인한 사출 성형체의 무너짐, 부풀음, 변형, 떨어져 나감 등의 불량을 대폭 줄일 수 있고, 탈지 공정 시 사출물의 열변형이 발생되지 않으며, 사출 시 작업성이 탁월하고, 사출물에 기포나 크랙이 발생하지 않으며, 사출물의 외관 및 치수안정성이 뛰어나고 시계 밴드 등의 장식품, OA사무기기, Sewing machine, AV기기, 전기기기, 자동차 부품 등의 복잡 형상 부품 등에도 적용할 수 있는 분말사출성형용 바인더 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 각 구성요소에 관하여 상세하게 살펴본다.
(A) 폴리아세탈을 함유하는 복합수지
본 발명의 복합수지(A)는 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌 및 스티렌계 수지를 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 30 내지 80 중량%, 선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 60 중량% 및 스티렌계 수지 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 40 내지 70 중량%, 선형저밀도폴리에틸렌 20 내지 40 중량% 및 스티렌계 수지 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리아세탈은 옥시메틸렌 단독중합체, 옥시메틸렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 구체예에서 상기 폴리아세탈은 옥시메틸렌 단위와 탄소수 2~8의 옥시알킬렌 단위를 함유할 수 있다. 구체예에서 상기 폴리아세탈은 옥시메틸렌 단위 60~100 중량% 및 탄소수 2~8의 옥시알킬렌 단위 0~40 중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는 옥시메틸렌 단위 75~95 중량% 및 탄소수 2~8의 옥시알킬렌 단위 5~25 중량%를 포함한다.
상기 폴리아세탈은 공지의 제조방법으로 제조할 수 있다. 하나의 구체 예에서는 상기 옥시메틸렌 단독중합체는 무수 포름알데히드를 유기 아민 등의 염기성 중합촉매를 함유하는 유기용매에 가하고 중합시켜 얻어진 중합체를 예를 들면, 아세트산 무수물로 아세틸화시킴으로써 안정화시키는 방법으로 제조될 수 있다. 또한 옥시메틸렌 공중합체는 무수 트리옥산과 공중합 성분, 예를 들어 에틸렌 옥사이드 또는 1,3-디옥소란을 직접 중합시키거나 용매, 예를 들어 사이클로핵산 또는 벤젠 중에서 루이스산 촉매 예를 들어 삼불화붕소-디에틸 에테레이트를 사용하여 중합, 분해시킨 후 염기성 화합물을 사용하여 불안정한 말단을 제거하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 폴리아세탈은 본 발명의 (A) 복합수지 중 30 내지 80 중량%로 사용된다. 상기 범위에서 우수한 사출성과 탈지 시 열변형이 발생되지 않는다. 바람직하게는 40 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 45 내지 65 중량%로 사용된다.
종래에는 분말사출성형용 바인더로 저밀도폴리에틸렌이 사용되었으나, 본 발명에서는 선형저밀도폴리에틸렌(이하, LLDPE)을 사용한다. 상기 LLDPE은 밀도가 0.913 내지 0.923 g/cm3이며, 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 비교해서 분자량분포가 작다.
LLDPE는 분자량 분포가 고밀도폴리에틸렌(HDPE)의 분자구조와 유사하며 가열할 때 용융점성도가 비교적 높다. 또한 인열강도에 있어 LDPE의 약 2배이고 강성, 저온충격강도, 스트레스 크랙성에 있어 LDPE보다 우수하며 내열성에 있어서도 LDPE보다 높아 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있다.
LLDPE는 보통 LDPE와 비교해서 분자량 분포가 좁아 긴 측쇄가 없고 짧은 측쇄만이 있으며, 짧은 측쇄는 넒은 분포를 가지고 있지만, 측쇄의 분지정도는 분자 간에 불균일이 있으므로 분자구조는 보통 저밀도 폴리에틸렌에 비해 결정성이 좋기 때문에 융점이 높아 그 용융온도범위가 좋다.
상기 선형저밀도폴리에틸렌은 본 발명의 (A) 복합수지 중 10 내지 60 중량%로 사용된다. 상기 범위에서 우수한 가공성을 갖는다.
바람직하게는 15 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 중량%로 사용된다.
상기 스티렌계 수지는 주쇄에 스티렌을 함유하는 중합체로서, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-(메타)아크릴레이트 공중합체 등이 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 열분해 온도가 높고 용해 시의 열안정성, 유동성 등이 우수한 폴리스티렌(GPPS)을 사용한다.
특히 폴리스티렌(GPPS)은 성형수축은 작고 성형품의 치수안정성이 뛰어나므로 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있다. 한편, 폴리스티렌(GPPS)은 스트레스 크 래킹을 발생시킬 수 있기 때문에 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%로 적용한다.
바람직한 구체예에서 상기 (A) 복합수지는 왁스를 더 포함할 수 있다. 구체예에서는 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌 및 스티렌계 수지를 포함하는 혼합수지 100 중량부에 대하여 왁스 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 상기 왁스는 파라핀왁스, 카나우바 왁스, 올레핀 왁스 등이 사용될 수 있으며, 이중 바람직하게는 카나우바 왁스이다.
상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌, 스티렌계 수지, 선택적으로 왁스를 혼합한 후 이를 컴파운딩 머신에서 컴파운딩하여 펠렛으로 제조될 수 있다.
바람직하게는 상기 제조된 펠렛을 냉동분쇄하여 50~300 ㎛의 입자크기로 사용할 수 있다. 상기 냉동분쇄는 -100℃ 내지 -200℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (A) 복합수지는 전체 바인더 조성물 중 10 내지 50 중량%로 사용할 수 있다. 10 중량% 미만인 경우 우수한 성형성을 기대하기 어렵고, 50 중량%를 초과하는 경우 탈지 시 기포, 내부 기공 발생 문제가 될 수 있다. 바람직하게는 20 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 25 내지 35 중량%로 사용할 수 있다.
(B) 파라핀 왁스
본 발명에서 사용되는 (B) 파라핀 왁스는 녹는점이 45～65℃, 바람직하게는 47～65℃의 범위를 갖는 것이 사용될 수 있다.
상기 (B) 파라핀 왁스의 주성분은 직쇄상 파라핀계탄화수소 CH3(CH2)nCH3로 이루어지며, 탄소 원자수가 16～40에 분포하며 특히 20～30의 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 (B) 파라핀 왁스는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 제조될 수 있으며, 상업적 구입이 용이하다.
상기 (B) 파라핀 왁스 전체 바인더 조성물 중 20 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 탈지 시 기포, 내부 기공 발생 등의 문제가 될 수 있다. 바람직하게는 30 내지 55 중량%, 더욱 바람직하게는 35 내지 50 중량%이다.
(C) 카나우바 왁스
본 발명에서 사용되는 (C) 카나우바 왁스는 지방산 에스테르 80~85 중량%, 지방족 알코올 10~16 중량%, 지방산 3~6 중량%, 하이드로카본 1~3 중량%을 포함할 수 있다. 상기 (C) 카나우바 왁스는 녹는점이 60 ~ 90℃, 바람직하게는 80 ~ 86℃ 의 범위를 갖는 것을 바람직하게 적용할 수 있다.
상기 (C) 카나우바 왁스는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 제조될 수 있으며, 상업적 구입이 용이하다.
상기 (C) 카나우바 왁스는 전체 바인더 조성물 중 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 탈지 시 기포, 내부 기공 발생 문제가 될 수 있다. 바람직하게는 2 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 중량%이다.
(D) 무정형 폴리알파올레핀
상기 (D) 무정형 폴리알파올레핀(이하, Amorphous Poly-alpha-olefin, APAO)은 실질적으로 무정형이며, crystallinity을 갖지 않는다.
상기 (D) 무정형 폴리알파올레핀로는 에틸렌, 프로필렌 및 부텐의 중합체 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체예에서는 APP (amorphous polypropylene)와 amorphous butene polymer 등을 포함할 수 있으며, 이들의 혼합물도 사용될 수 있다.
구체예에서 상기 (D) 무정형 폴리알파올레핀은 용융점도가 190℃에서 300 내지 30,000 cP 이고, 수평균분자량이 1,000 내지 30,000 인 것이 사용될 수 있다. 다른 구체예에서는 연화점이 100 내지 170 ℃인 것이 사용될 수 있다.
상기 APAO는 α 올레핀을 지글러-나타 촉매를 사용하여 중합하여 제조될 수 있다.
상기 APAO는 전체 바인더 조성물 중 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량% 미만인 경우 사출 탈지 시 변형의 문제가 있고 20% 초과인 경우 제품 제조 시 높은 점도로 인해 가공 문제가 생길 수 있다. 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%이다.
(E) 프로필렌계 중합체
본 발명에서 상기 (E) 프로필렌계 중합체는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리 머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 고무변성폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 고무변성폴리프로필렌으로는 올레핀 성분을 포함하는 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), EPDM, 분지형 올레핀 고무 EOR, EBR, 블록 공중합체형의 올페핀 고무 등의 고무로 변성된 폴리프로필렌이다.
상기 (E) 프로필렌계 중합체는 용융지수(MI)가 1 ～ 20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 것이 사용될 수 있다. 상기 범위를 갖는 (E) 폴리프로필렌을 사용할 경우, 우수한 사출작업성을 가질 수 있다.
바람직하게는 상기 (E) 프로필렌계 중합체는 냉동분쇄하여 50~300 ㎛의 입자크기로 사용할 수 있다. 상기 냉동분쇄는 -100℃ 내지 -200℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (E) 프로필렌계 중합체는 전체 바인더 조성물중 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 10 중량% 미만인 경우 우수한 성형성을 기대하기 어렵고, 30 중량%를 초과하는 경우 탈지 시 기포, 내부 기공 발생 문제가 될 수 있다. 바람직하게는 10 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 12 내지 20 중량%이다.
본 발명의 분말사출성형용 바인더 조성물은 본 발명의 목적으로 하는 기능을 저하시키지 않은 범위에서, 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 무기 충전제, 산화방지제, 노화방지제, 안정제, 점착 부여 수지, 레벨링제, 소포제, 가소제, 염료, 안료, 커플링제, 열안정제, 광안정제, 활제 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 관점은 상기 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
한 구체예에서 상기 방법은 상기 언급된 각 성분을 단축압출기, 이축압출기, 롤밀(roll-mills), 니더(kneader) 또는 밤바리 믹서(banbury mixer) 등과 같은 배합 가공기기를 이용하여 125~190℃에서 0.5~8시간 용융 혼련하여 제조할 수 있다.
다른 구체예에서는 파라핀 왁스에 카나우바 왁스와 무정형 폴리알파올레핀을 혼합하고, 상기 혼합물에 프로필렌계 중합체를 혼합하고, 그리고 상기 프로필렌계 중합체가 혼합된 혼합물에 폴리아세탈을 함유하는 복합수지와 파라핀 왁스를 혼합하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
특히 원료로 사용되는 폴리아세탈을 함유하는 복합수지와 프로필렌계 중합체는 -100℃ 이하, 바람직하게는 -100℃ 내지 -200℃의 온도에서 냉동 분쇄하여, 50~300 ㎛, 바람직하게는 150~250 ㎛ 크기의 것을 사용한다.
이와 같이 냉동분쇄를 할 경우, 입자가 미세할수록 바인더의 혼합과정에 보다 균일하게 잘 혼합할 수 있다. 냉동분쇄를 하지 않고 상온에서 분쇄를 할 경우, 입자가 깨뜨려지지 않고 찌그러지기만 하여 작은 입자로 만들기가 어렵고, 겨우 만들어진 입자도 그 입도가 훨씬 크다.
구체예에서는 파라핀 왁스를 2단계로 나누어 투입한다. 즉, 반응초기에 투입하고 이후 복합수지와 함께 투입하는 것이다. 이와 같이 파라핀왁스를 복합수지와 함께 투입할 경우, 복합수지가 다른 성분들과 보다 균일하게 혼합될 수 있다.
구체예에서는 상기 복합수지와 함께 투입되는 파라핀 왁스는 전체 파라핀 왁스 투입량 중 1~45 중량%, 바람직하게는 5 내지 30 중량%로 투입할 수 있다.
혼합이 끝난 바인더는 상온으로 냉각 및 건조한다. 이때 건조 후 바인더의 밀도는 0.8 내지 1.2 g/㎤이다. 냉각된 Binder는 케이크 형태이며, 이를 분쇄기에 넣고 분쇄하여 최종 제품으로 제조할 수 있다. 분쇄 크기는 특별한 제한이 없으며, 통상 1 내지 50 Mesh로 분쇄한다.
이하에서는 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
파라핀 왁스 45 중량부를 믹서에 투입하여 온도를 140 ℃로 승온한 다음 카나우바 왁스 4 중량부와 무정형 폴리알파올레핀 4 중량부를 투입하여 온도를 160 ℃로 승온하였다. 투입된 카나우바 왁스가 완전히 용해된 다음 폴리프로필렌 14 중량부을 넣고 온도를 170℃까지 승온하였다. 폴리프로필렌이 완전히 용해된 후, 복합수지(폴리아세탈 50 중량%, LLDPE 40 중량% 및 GPPS 10 중량%로 이루어진 혼합수지 100 중량부에 대하여 카나우바 왁스 1 중량부 혼합) 28 중량부와 파라핀 왁스 5 중량부를 넣고 온도를 160℃로 냉각시켜 바인더를 제조하였다.
제조된 바인더를 사용하여 Stainless Steel(규격 T-45) Powder(Size 5~15㎛)에 3~20 중량%로 혼합 후 분말사출성형을 하여 사출성, 탈지 시 열변형 및 기포나 크랙 발생여부를 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1에 정리하였다.
비교예 1~5
각 성분의 함량을 하기 표 1에 나타난 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 비교예 1-3은 무정형 폴리알파올레핀(APAO)을 사용하지 않은 것이고, 비교예 4는 폴리프로필렌을 과량 적용한 것이며, 비교예 5는 무정형 폴리알파올레핀(APAO)를과량 적용한 것이고, 비교예 6은 복합수지 대신에 폴리아세탈을 적용한 예이다.
실시 예 비교 예
1 1 2 3 4 5 6
(A)복합수지 28 38 32 34 18 20 -
폴리아세탈 - - - - - - 28
(B)파라핀 왁스 50 22 36 42 26 30 50
(C)카나우바 왁스 4 14 14 3 15 10 4
(D)APAO 4 - - - - 25 4
(E) PP 14 25.5 17.5 19.5 40.5 15 14
Silica - - - 1 - - -
Stearic acid - 0.5 0.5 0.5 0.5 - -
Gum rosin - - - - - - -
사출성 양호 불량 양호 양호 양호 불량 불량
탈지 시 열변형 무 유 유 무 유 유 유
특이 사항 무 기포 크랙 크랙 기포 무 크랙
표 1의 결과를 살펴보면, 실시예 1은 사출성, 탈지 시 열변형 및 크랙이나 기포가 발생하지 않은 것으로 확인되었다. (D)APAO를 사용하지 않은 비교예 1-3은 기포와 크랙이 발생하였으며, 탈지 시 열변형도 발생하였다. 폴리프로필렌을 과량 적용한 비교예 4는 기포가 발생하였으며, 탈지 시 열변형도 발생하였다. (D)APAO를 과량 적용한 비교예 5는 사출성이 불량하였으며, 탈지 시 열변형이 발생하였다.
본 발명은 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. (A) 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌 및 스티렌계 수지를 포함하는 복합수지 10 내지 50 중량%;
    (B) 파라핀 왁스 20 내지 60 중량%;
    (C) 카나우바 왁스 1 내지 20 중량%;
    (D) 무정형 폴리알파올레핀 1 내지 20 중량%; 및
    (E) 프로필렌계 중합체 10 내지 30 중량%;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복합수지는 50~300 ㎛의 입자크기로 냉동분쇄된 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 30 내지 80 중량%, 선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 60 중량% 및 스티렌계 수지 1 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 (A) 복합수지는 폴리아세탈 30 내지 80 중량%, 선형저 밀도폴리에틸렌 10 내지 60 중량% 및 스티렌계 수지 1 내지 30 중량%를 포함하는 혼합수지 100 중량부에 대하여 왁스 0.01 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폴리아세탈은 옥시메틸렌 단독중합체, 옥시메틸렌 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (B) 파라핀 왁스는 45 내지 65 ℃의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (C) 카나우바 왁스는 60 내지 90 ℃의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (D) 무정형 폴리알파올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 부텐의 중합체 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (E) 프로필렌계 중합체는 용융지수(MI)가 1～20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (E) 프로필렌계 중합체는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 고무변성폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물.
  11. 파라핀 왁스에 카나우바 왁스와 무정형 폴리알파올레핀을 혼합하고;
    상기 혼합물에 프로필렌계 중합체를 혼합하고; 그리고
    상기 프로필렌계 중합체가 혼합된 혼합물에 폴리아세탈, 선형저밀도폴리에틸렌 및 스티렌계 수지를 포함하는 복합수지와 파라핀 왁스를 혼합하여 냉각하는;
    단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프로필렌계 중합체와 복합수지는 -100℃ 내지 -200℃ 에서 50~300 ㎛의 입자크기로 냉동분쇄된 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 바인더 조성물은 (A) 폴리아세탈을 함유하는 복합수지 10 내지 50 중량%; (B) 파라핀 왁스 20 내지 60 중량%; (C) 카나우바 왁스 1 내지 20 중량%; (D) 무정형 폴리알파올레핀 1 내지 20 중량%; 및 (E) 프로필렌계 중합체 10 내지 30 중량%의 비율로 투입하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 복합수지와 함께 투입되는 파라핀 왁스는 전체 파라핀 왁스 투입량 중 1~45 중량%로 투입하는 것을 특징으로 하는 분말사출성형용 바인더 조성물의 제조방법.
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