KR101488858B1 - 폴리에스터 수지 조성물, 및 상기 조성물을 포함하는 성형품 - Google Patents

폴리에스터 수지 조성물, 및 상기 조성물을 포함하는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스터 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다. 보다 상세하게는 폴리에스터 수지(polyester resin) 100 중량부; 유리 섬유(glass fiber) 10 내지 50 중량부; 미네랄 보강제(mineral reinforcing filler) 10 내지 50 중량부; 지방족 포스파이트(aliphatic phosphite)계 산화방지제(antioxidants) 0.2 내지 5 중량부; 에스테르계 활제(lubricant) 0.2 내지 5 중량부; 핵제(nucleating agent) 0.2 내지 3 중량부; 및 증점제(thickener) 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물, 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 내열성, 성형성, 및 표면 특성이 우수하면서도, 고온에서의 치수 안정성 및 냄새 발생 정도가 개선된 장점이 있다.

Description

폴리에스터 수지 조성물, 및 상기 조성물을 포함하는 성형품{POLYESTER RESIN COMPOSITION, AND MOLDED ARTICE MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 폴리에스터 수지 조성물, 및 상기 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
폴리에스터 수지(polyester resin)는 범용 엔지니어링 플라스틱으로써, 기계적 물성, 내열성, 온도에 대해 치수안정성, 내습성, 내화학성 등이 우수하다.
그러나, 폴리에스터 수지는 결정화 속도가 느려 성형 시간이 길고, 성형성이 떨어져 단독 사출 재료로 사용하기 어려운 단점이 있다.
이를 보완하기 위하여, 폴리에스터 수지의 성형성, 결정화 속도, 표면 특성 등을 향상시키려는 많은 연구가 이루어지고 있다.
예를 들면, 폴리에스터 수지에 저분자량 폴리아미드 등 타수지를 혼합하여 성형성을 개선시키거나; 에폭시화 가소제, 과불소화 알칸술포네이트 염류, 벤조에이트 올리고머, 나트륨 벤조에이트 등을 혼합하여 결정화 속도를 개선시키거나; 옥시벤조일폴리에스터 등을 혼합함으로써 유동성 개선을 통해 표면 특성을 향상시키는 방법 등이 개시되어 있다.
그러나, 상기 방법들은 많은 양의 첨가제가 사용되기 때문에 폴리에스터 수지의 내열성이 오히려 저하될 뿐만 아니라, 상기 방법을 통해서도 폴리에스터 수지의 본질적 단점인 결정화 속도, 성형성, 표면 특성, 고온 상태에서의 냄새 등을 동시에 개선하기에는 한계가 있다.
본 발명은 내열성, 성형성, 및 표면 특성이 우수하면서도, 고온에서의 치수 안정성 및 냄새 발생 정도가 개선된 폴리에스터 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스터 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명은
폴리에스터 수지(polyester resin) 100 중량부;
유리 섬유(glass fiber) 10 내지 50 중량부;
미네랄 보강제(mineral reinforcing filler) 10 내지 50 중량부;
지방족 포스파이트(aliphatic phosphite)계 산화방지제(antioxidants) 0.2 내지 5 중량부;
에스테르계 활제(lubricant) 0.2 내지 5 중량부;
핵제(nucleating agent) 0.2 내지 3 중량부; 및
증점제(thickener) 1 내지 3 중량부
를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물을 제공한다.
상기 폴리에스터 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트(PTMT), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고; 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 90 중량% 이상 함유하는 결정성 수지일 수 있다.
상기 유리 섬유는 촙(chop) 형태일 수 있다.
상기 미네랄 보강제는 클레이(clay), 마이카(mica), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 지방족 포스파이트계 산화방지제는 디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트, 디이소데실 펜타에리스리톨 디포스파이트, 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)펜타에리스리톨 디포스파이트, 디페닐 이소데실 포스파이트, 페닐 디이소데실 포스파이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스파이트, 트리스(디프로필렌글리콜) 포스파이트, 및 비스(트리데실)하이드로젠 포스파이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 에스테르계 활제는 글리세릴 몬타네이트(glyceryl montanate)일 수 있다.
상기 핵제는 탈크(talc), 실리카(silica), 및 카올린(kaolin)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 증점제는 카보닐 비스 카프로락탐(carbonyl bis caprolactam)일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 폴리에스터 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 140 ℃에서 1,000 시간 에이징(aging) 후 ASTM D 638 평가법에 의한 인장강도가 초기 대비 85 % 이상이고; MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급이 1 등급 또는 2 등급이며; ASTM D 955 평가법에 의한 성형 수축율이 0.7 % 이하이다.
이하, 본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 대해 설명하기로 한다.
본 발명자들은 폴리에스터 수지 조성물에 대한 연구를 거듭하는 과정에서, 폴리에스터 수지에 유리 섬유, 미네랄 보강제, 지방족 포스파이트계 산화방지제 및 에스테르계 활제, 핵제 및 증점제를 첨가할 경우, 수지의 내열성 저하가 거의 나타나지 않으면서도, 성형성, 표면 특성, 및 고온에서의 치수 안정성이 향상되고, 특히 고온에서의 냄새 발생 정도가 개선됨을 확인하여, 이를 토대로 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 폴리에스터 수지(polyester resin), 유리 섬유(glass fiber), 미네랄 보강제(mineral reinforcing filler), 지방족 포스파이트(aliphatic phosphite)계 산화방지제(antioxidants), 에스테르계 활제(lubricant), 핵제(nucleating agent), 및 증점제(thickener)를 포함한다.
이하, 상기 수지 조성물에 포함될 수 있는 각 성분에 대한 구현예를 설명한다.
폴리에스터 수지( polyester resin )
폴리에스터 수지는 본 발명에 따른 조성물에 포함되는 베이스 수지로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 그 구성에 한정 없이 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트(PTMT), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며; 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 폴리에스터 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 90 중량% 이상 함유하는 결정성 수지일 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 일반적으로 다가 카르복시산 및/또는 그의 산 무수물과 같은 산 성분과; 다가 알코올을 축중합시키는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 다가 카복실산 및/또는 그의 산 무수물은 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸테트라하이드로프탈산, 메틸테트라하이드로프탈산 무수물, 하이믹산 무수물, 트라이멜리트산, 트라이멜리트산 무수물, 피로멜리트산, 피로멜리트산 무수물, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 이타콘산, 아디프산, 아젤라산, 세바크산, 석신산, 석신산 무수물, 도데세닐석신산, 도데세닐석신산 무수물, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,2-부텐디올, 1,3-부텐디올, 1,4-부텐디올, 2,3-부텐디올, 1,5-펜텐디올, 1,6-헥센디올, 1,4-사이클로헥센디올, 2,2-디메틸-3-하이드록시프로필-2,2-디메틸-3-하이드록시프로피오네이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜텐디올, 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜, 폴리카프로락톤 폴리올, 글리세롤, 소비톨, 안니톨, 트리메틸올에텐, 트리메틸올프로펜, 트리메틸올부텐, 헥센트리올, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
전술한 산 성분 및 다가 알콜 이외에 다른 반응물이 배합될 수도 있다. 다른 반응물의 예로서는 모노카르복시산, 하이드록시카복실산, 락톤, 건성유, 반건성유, 건성유 또는 반건성유의 지방산, 모노-에폭사이드, 이들의 혼합물 등이 있다.
이때, 촉매로서 안티몬의 산화물, 유기 티탄화합물(테트라부틸 티타네이트, 테트라이소프로필 티타네이트 등), 알칼리금속, 아세테이트화물 등이 통상적으로 사용되며; 그 밖에도 산화방지제, 대전방지제 등 각종 첨가제가 사용될 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 수지는 전술한 성분들을 사용하여 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
우선, 교반기가 장착된 반응기에 산 성분과 다가 알코올 성분, 그리고 촉매 및 각종 첨가제를 투입하고, 반응기의 온도를 200 내지 230 ℃로 유지하면서 저분자량의 에스터 축합 부산물을 계외로 제거함과 동시에 에스터 반응을 진행시키는데, 이 에스터 반응의 전환율은 저분자량 에스터 부산물의 이론 유출량의 통상 95 % 이상이 유출된 시점을 기준으로 반응을 종결한다. 상기 에스터 반응이 종결되면 관내 온도를 250 내지 280 ℃로 상승시키면서 반응기 내 압력을 1 mmHg 이하로 감소시켜 폴리에스터 축중합을 유도한다. 이렇게 축중합을 진행시키다가 적당한 교반 부하에서 반응을 중단하고, 질소로서 진공을 파괴하고 반응물을 토출하여 폴리에스터 수지를 제조할 수 있다.
유리 섬유( glass fiber )
상기 유리 섬유는 폴리에스터 수지 조성물의 내열성 및 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 성분이다.
특히, 상기 유리 섬유는 촙(chop) 형태인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 직경 10 내지 13 ㎛, 길이 3 내지 3.5 ㎜인 촙 스트랜드(chopped strands)일 수 있다.
또한, 상기 유리 섬유는 산화칼슘(CaO) 10 내지 30 중량%, 이산화규소(SiO2) 50 내지 70 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 2 내지 25 중량%를 포함하는 G-글래스 또는 K-글래스인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유리 섬유는 폴리에스터 수지와의 상용성 향상을 위해 표면이 커플링제로 처리된 것이 더욱 바람직하며, 상기 커플링제는 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기, 아민기 등의 유기 관능기를 갖는 실란계 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유리 섬유는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 최소 한도의 내열성 및 기계적 물성 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 유리 섬유의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량 첨가에 따른 표면 특성 저하를 방지하기 위해, 상기 유리 섬유의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하인 것이 바람직하다.
미네랄 보강제( mineral reinforcing filler )
상기 미네랄 보강제는 폴리에스터 수지 조성물의 내열성 및 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 성분이다.
수지 조성물의 기계적 물성 보강만을 위한다면, 전술한 유리 섬유의 함량을 증가시키면 되지만, 그럴 경우 유동성 및 표면 특성이 좋지 않고 성형 수축율이 높게 나타나므로, 상기 미네랄 보강제를 함께 사용하는 것이 바람직하다.
상기 미네랄 보강제는 수지의 성형 수축율 물성이 만족될 수 있도록 하기 위하여 클레이(clay), 마이카(mica), 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하고; 보다 바람직하게는 마이카일 수 있다.
이때, 상기 미네랄 보강제는 그 형태가 판상 또는 직육면체인 것이 바람직하고, 입자 크기가 100 내지 400 mesh인 것이 바람직하다. 즉, 수지 조성물의 표면 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 미네랄 보강제의 입자크기는 100 mesh 이상인 것이 바람직하고, 과량 첨가에 따른 작업성 및 인장 강도의 저하를 방지하기 위해 400 mesh 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 미네랄 보강제는 폴리에스터 수지와의 상용성 향상을 위해 표면이 커플링제로 처리된 것이 더욱 바람직하며, 상기 커플링제는 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기, 아민기 등의 유기 관능기를 갖는 실란계 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 미네랄 보강제는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 최소 한도의 내열성 및 기계적 물성 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 미네랄 보강제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량 첨가에 따른 표면 특성 저하, 작업성 및 인장 강도의 저하를 방지하기 위해, 상기 미네랄 보강제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하인 것이 바람직하다.
지방족 포스파이트계 산화방지제( antioxidants )
상기 산화방지제는 수지와 산소의 화학적 반응을 억제 또는 차단시킴으로써 폴리에스터 수지의 고유 물성, 즉 내열성이 저하되는 것을 방지하기 위해 첨가되는 성분이다.
특히, 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물은 지방족 포스파이트(aliphatic phosphite)계 산화방지제를 사용함에 따라 내열성이 향상됨과 동시에 고온에서의 냄새 발생 정도가 개선된 장점이 있다.
즉, 힌더드 페놀계(Hindered Phenols), 페놀릭계(Phenolics) 등 다른 종류의 산화방지제를 사용할 경우, 지방족 포스파이트계 산화방지제와의 구조적인 차이로 인하여 고온에서 냄새 발생이 심하여 MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급 2 등급 이상(1 등급 또는 2 등급)을 확보할 수 없다.
상기 산화방지제는 디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트, 디이소데실 펜타에리스리톨 디포스파이트, 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)펜타에리스리톨 디포스파이트, 디페닐 이소데실 포스파이트, 페닐 디이소데실 포스파이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스파이트, 트리스(디프로필렌글리콜) 포스파이트, 및 비스(트리데실)하이드로젠 포스파이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며; 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)펜타에리스리톨 디포스파이트일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112010020244715-pat00001
(화학식 1에서, R1은 각각 2,4-디-터셔리-부틸페닐이다.)
상기 산화방지제는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3 중량부일 수 있다.
즉, 최소 한도의 내열성 및 인장강도 유지율 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 산화방지제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량 첨가에 따른 표면 특성 및 기계적 물성의 저하를 방지하기 위해, 상기 산화방지제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하인 것이 바람직하다.
에스테르계 활제( lubricant )
상기 활제는 전술한 산화방지제에 의한 수지의 열안정성을 보완함과 동시에, 폴리에스터 수지 조성물의 점도를 줄여주어 흐름성을 향상시키고, 최종 제품의 표면 특성을 개선하기 위해 첨가되는 성분이다.
특히, 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물은 에스테르계 활제를 사용함에 따라 표면 특성이 우수함과 동시에 고온에서의 냄새 발생 정도가 개선된 장점이 있다.
즉, 올레핀계 등 다른 종류의 활제를 사용할 경우, 에스테르계 활제에 비하여 성형 과정에서 고온 안정성이 부족하기 때문에 MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급 2 등급 이상(1등급 또는 2 등급)을 확보 할 수 없다.
상기 에스테르계 활제는 하기 화학식 2로 표시되는 글리세릴 몬타네이트인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112010020244715-pat00002
(화학식 2에서, R2는 각각 탄소수 27개인 선형 알킬기이다.)
상기 활제는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3 중량부일 수 있다.
즉, 최소 한도의 표면 특성 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 활제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량으로 첨가할 경우 가스 발생에 의하여 오히려 표면 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 상기 활제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하인 것이 바람직하다.
핵제( nucleating agent )
상기 핵제는 폴리에스터 수지 조성물의 결정화 속도를 증가시켜 공정 시간을 단축시킴과 동시에, 결정의 크기를 미세화시켜 투명성을 향상시키며, 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 성분이다.
상기 핵제는 입자 크기가 0.5 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 핵제는 탈크(talc), 실리카(silica), 및 카올린(kaolin)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며; 특히 성형성 향상 효과가 크면서도 표면 특성이 우수한 점에서 탈크인 것이 바람직하다.
상기 핵제는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 중량부일 수 있다.
즉, 최소 한도의 결정화 속도 및 성형성 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 ]핵제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 0.2 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량 첨가에 따른 표면 특성 저하, 및 고온 조건에서의 인장 강도 저하를 방지하기 위해, 상기 핵제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 3 중량부 이하인 것이 바람직하다.
증점제( thickener )
상기 증점제는 폴리에스터 수지 조성물의 성형성을 향상시키고, 내열 조건에서의 인장 강도 유지율 향상을 위하여 첨가되는 성분이다.
상기 증점제는 카보닐 비스 카프로락탐(carbonyl bis caprolactam)인 것이 바람직하다.
상기 증점제는 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 2.5 중량부일 수 있다.
즉, 최소 한도의 성형성 및 고온 조건에서의 인장 강도 향상 효과를 부여하기 위해, 상기 증점제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 이상인 것이 바람직하다. 또한, 과량 첨가에 따른 조성물의 흐름성 저하로 성형성 및 표면 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 상기 증점제의 함량은 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 3 중량부 이하인 것이 바람직하다.
기타 첨가제
본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 필요에 따라 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 조절하고자 하는 수지의 물성에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것을 사용할 수 있다.
상기 첨가제의 종류를 제한하는 것은 아니나, 적절하게는 적하방지제(Anti-Dripping agent), 열 안정제(Heat Stabilizer), 광 안정제(Light Stabilizer), 안료(Pigment) 등을 포함할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 폴리에스터 수지 조성물의 전체 물성을 저하시키지 않는 한도 내에서 결정할 수 있으므로 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물은 전술한 성분들을 바람직한 범위로 혼합하여 용융 혼련하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.
이때, 조성물의 혼련을 최대화하기 위하여, 260 내지 275 ℃의 2축 스크류 압출기를 사용할 수 있다.
또한, 투입구가 2 개 이상인 압출기를 사용할 수 있으며, 조성물의 혼련을 최대화하기 위하여, ⅰ) 어느 하나의 투입구에 폴리에스터 수지, 지방족 포스파이트계 산화방지제, 에스테르계 활제, 핵제, 및 증점제를 투입하고, ⅱ) 다른 하나의 투입구에 유리 섬유 및 미네랄 보강제를 투입하여 혼련할 수 있다.
또한, 용융 혼련과정에서 조성물이 열분해되는 것을 방지하기 위해 체류시간을 최소화하는 것이 바람직하며, 성분들의 분산성을 고려하여 압출기 스크류의 회전수는 200 내지 300 rpm인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 다른 구현예에 따라, 상기 폴리에스터 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물을 경화하여 제조함에 따라 140 ℃에서 1,000 시간 에이징(aging) 후 ASTM D 638 평가법에 의한 인장강도가 초기 대비 85 % 이상이고; MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급이 1 등급 또는 2 등급이며; ASTM D 955 평가법에 의한 성형 수축율이 0.7 % 이하인 장점이 있다.
본 발명에 따른 상기 성형품은 내열성, 표면 특성, 고온에서의 치수 안정성 및 냄새 발생 정도가 개선되어 상기 물성이 요구되는 다양한 분야에 적용 가능하며, 이를 제한하는 것은 아니나, 바람직하게는 전기 밥솥의 베이스 플레이트, 커넥터류 등 전기/전자 부품 소재, 자동자 부품 소재 등의 분야에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 내열성, 성형성, 및 표면 특성이 우수하면서도, 고온에서의 치수 안정성 및 냄새 발생 정도가 개선된 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[ 실시예 및 비교예 ]
하기 표 1(실시예) 및 표 2(비교예)에 나타낸 조성비로 각 성분들을 혼합하여 폴리에스터 수지 조성물을 제조하였다. 이때 사용된 각 성분은 다음과 같다.
1) 폴리에스터 수지: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)
2) 유리 섬유: 직경 10~13 ㎛, 길이 3~3.5 mm이며, 표면이 커플링제로 처리된 유리 섬유(상품명: CS-321, 제조사: 금강화학)
3) 미네랄 보강제: 클레이(상품명: Tonsil L80 FF, 제조사: Sud-Chemie AG), 및 마이카(상품명: Sericite SL, 제조사: Presperse Inc)
4) 산화방지제: 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)펜타에리스티톨 디포스파이트(상품명: PEP 24, 제조사: ADK Stab.) - 단, 비교예 4의 산화방지제는 페놀릭 타입 산화방지제(상품명: Phenolics type AO-80, 제조사: ADK Stab.) 사용
5) 활제: 글리세릴 몬타네이트(상품명: STRUTOL Wax, 제조사: STRUTOL Company) - 단, 비교예 6은 올레핀계 활제(상품명: PE-wax L-518, 제조사: SFC) 사용
6) 핵제: 탈크(상품명: SW 3000, 제조사: 신원)
7) 증점제: 카보닐 비스 카프로락탐(상품명: ALLINCO CBC, 제조사: DSM)
실시예 폴리에스터
수지		 유리
섬유		 미네랄
보강제		 산화
방지제		 활제 핵제 증점제
1 100 30 30 3 2 1 2
2 100 10 10 3 2 1 2
3 100 50 50 3 2 1 2
4 100 30 30 0.5 2 1 2
5 100 30 30 3 2 1 2
6 100 30 30 3 2 0.5 2
7 100 30 30 3 2 1 3
비교예 폴리에스터
수지		 유리
섬유		 미네랄
보강제		 산화
방지제		 활제 핵제 증점제
1 100 - - 3 2 1 2
2 100 - 50 3 2 1 2
3 100 30 30 0.1 2 1 2
4 100 30 30 3
(페놀릭계)		 2 1 2
5 100 30 30 3 0.1 1 2
6 100 30 30 3 2
(올레핀계)		 1 2
7 100 30 30 3 2 4 2
8 100 30 30 3 2 1 4
[ 시험예 ]
상기 실시예 및 비교예에서 각각 제조한 수지 조성물을 275 ℃로 가열된 이축 압출기 내에서 용융 혼련한 후, 칩(chip) 형태로 제조하였다. 상기 폴리에스터 칩을 130 ℃에서 6 시간 동안 건조한 후, 275 ℃로 가열된 스크류식 사출기로 사출하여 시편을 제조하였다.
상기 각각의 시편에 대하여 다음과 같은 방법으로 표면 특성, 인장 강도, 냄새 평가, 성형 수축율 등을 평가 또는 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3(실시예) 및 표 4(비교예)에 나타내었다.
1. 표면 특성 평가
(초기 표면 특성)
150 톤급 사출 성형기로 가로 350 mm, 세로 100 mm, 두께 2.8 mm인 캐비티(cavity)에 지름 7 mm, 길이 80 mm인 다이렉트(direct) 게이트 형태의 사각 금형을 이용하여 사출 온도 275 ℃, 몰드 온도 50 ℃로 고정한 후, 보압 없이 1차 사출압력 1,100 kg/㎠, 사출시간 5 초, 냉각시간 20초 조건으로 이형되어 나오는 성형품 중, 특히 게이트 부위의 유리섬유 또는 미네랄 보강제의 표출 현상 및 플로우 마크를 육안으로 관찰하였다. 관찰 결과는 매우 우수(◎), 우수(○), 불량(X)으로 구분하였다.
(내열 시험 후 표면 특성)
또한, 상기 시험편을 140 ℃ 오븐에서 1,000 시간 동안 에이징(aging)한 후 시편 변형, 표면의 변/퇴색, 균열 등의 변화가 있는지를 육안으로 관찰하였다. 관찰 결과는 매우 우수(◎), 우수(○), 불량(X)으로 구분하였다.
2. 인장강도 측정
ASTM D 638 평가법에 의거, 1/8 인치 시편을 제작하여 140 ℃ 오븐에서 1,000 시간 동안 에이징한 후, 초기 인장강도 값 대비 유지율을 측정하였다.
3. 냄새 등급 측정
ASTM D 638 평가법에 의거, 1/8 인치 시편을 제작하여 MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급을 측정하였다.
4. 성형 수축율 측정
ASTM D 955 평가법에 의거, 1/8 인치 시편을 제작하여, 시편의 흐름 방향으로의 성형 수축율을 측정하였다.
실시예 표면 특성 인장강도
유지율 (%)		 냄새 등급 성형
수축율(%)
초기 내열시험 후
1 ◎ ◎ 90 2 0.5
2 ◎ ◎ 88 2 0.7
3 ○ ○ 92 2 0.3
4 ◎ ○ 85 2 0.5
5 ◎ ◎ 88 2 0.5
6 ◎ ◎ 89 2 0.5
7 ○ ○ 91 2 0.5
비교예 표면 특성 인장강도
유지율 (%)		 냄새 등급 성형
수축율(%)
초기 내열시험 후
1 ○ ○ 91 2 0.8
2 ○ ○ 83 2 0.4
3 ◎ ○ 82 2 0.5
4 ◎ ◎ 84 4 0.5
5 X X 86 2 0.5
6 ○ ○ 87 4 0.5
7 ○ X 82 2 0.5
8 X X 87 2 0.5
상기 표 1 내지 표 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1은 유리섬유 및 미네랄 보강제가 포함되지 않은 조성물을 사용함에 따라 성형품의 성형 수축율이 떨어졌으며, 비교예 2는 유리 섬유가 포함되지 않은 조성물을 사용함에 따라 성형품의 인장강도 유지율이 떨어지는 것으로 나타났다. 또한, 비교예 3은 산화방지제를 바람직한 범위 미만으로 포함하는 조성물을 사용함에 따라 성형품의 인장강도 유지율이 떨어졌으며, 비교예 4는 산화방지제를 바람직한 범위로 포함함에도 불구하고 지방족 포스파이트계가 아닌 페놀릭계 산화방지제를 포함함에 따라 인장강도 유지율과 특히 냄새 등급이 떨어지는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 5는 활제를 바람직한 범위 미만으로 포함하는 조성물을 사용함에 따라 성형품의 표면 특성이 떨어졌으며, 비교예 6은 활제를 바람직한 범위로 포함함에도 불구하고 에스테르계가 아닌 올레핀계 활제를 포함함에 따라 냄새 등급이 떨어지는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 7 및 비교예 8은 바람직한 범위를 초과하는 핵제 또는 증점제를 포함하는 조성물을 사용함에 따라 성형품의 표면 특성 및/또는 인장강도 유지율이 떨어지는 것으로 나타났다.
그에 비하여, 실시예 1 내지 7은 유리 섬유, 미네랄 보강제, 지방족 포스파이트계 산화방지제, 에스테르계 활제, 핵제 및 증점제를 바람직한 범위로 포함하는 조성물을 사용함에 따라 내열성이 우수하면서도 성형성 및 표면 특성이 우수하고, 고온에서의 치수 안정성 및 냄새 발생 정도가 우수한 것으로 나타났다.

Claims (3)

  1. 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 90 중량% 이상 함유하는 결정성 수지인 폴리에스터 수지(polyester resin) 100 중량부;
    유리 섬유(glass fiber) 10 내지 50 중량부;
    미네랄 보강제(mineral reinforcing filler) 10 내지 50 중량부;
    지방족 포스파이트(aliphatic phosphite)계 산화방지제(antioxidants) 0.2 내지 5 중량부;
    에스테르계 활제(lubricant) 0.2 내지 5 중량부;
    핵제(nucleating agent) 0.2 내지 3 중량부; 및
    증점제(thickener) 1 내지 3 중량부
    를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항의 폴리에스터 수지 조성물을 포함하고,
    140 ℃에서 1,000 시간 에이징(aging) 후 ASTM D 638 평가법에 의한 인장강도가 초기 대비 85 % 이상이며,
    MS 300-34 평가법에 의한 냄새 등급이 1 등급 또는 2 등급이고,
    ASTM D 955 평가법에 의한 성형 수축율이 0.7 % 이하인 성형품.
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