KR101757179B1 - 케이블 타이용 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 및 폴리에틸렌/옥텐 공중합체를 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물에 관한 것으로, 고유동성을 가지면서도, 케이블 타이 제조 시, 성형이 용이하며, 강제 흡습 공정이 필요하지 않은 장점이 있으며, 기계적 물성을 비롯한 물리/화학적 안정성 및 내구성이 우수한 장점이 있다.

Description

케이블 타이용 수지 조성물{Composition for cable tie}
본 발명은 케이블 타이용 수지 조성물에 관한 것이다.
케이블 타이(Cable tie)는 타이 랩(tie wrap) 또는 플렉스 타이(flex tie)라고도 불리며, 지지체(support)에 항목(item)들을 고정하거나, 지지물과 함께 상기 항목들을 홀딩(holding)하기 위해 사용된다. 케이블 타이의 형태는 케이블 또는 와이어와 같은 특수한 바인더(binder) 또는 파스너(fastener)이며, 즉 다수의 항목들의 결속(bundling) 또는 하니스화(harnessing)를 위한 장치이다. 예컨대 컴퓨터 배선이나 각종 케이블 전선 등을 결속하여 깔끔하게 정리하기 위한 1 회성 소모품을 예시할 수 있다.
이러한 케이블 타이는 열가소성 수지 조성물로 제조되며, 케이블 타이로서 사용되는 열가소성 수지 조성물의 특성으로는 높은 용융흐름지수(Melt flow index)와 높은 가요성(flexibility) 및 양호한 인성(toughness) 등의 우수한 기계적 물성이 필요하다.
일반적으로 케이블 타이는 Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 610, Nylon 612 등의 폴리아미드계 또는 폴리프로필렌계 수지 조성물을 기반으로 제조된다. 하지만 이러한 수지 조성물을 기반으로 제조된 케이블 타이는 고온/저온에 지속적으로 반복 노출될 경우, 기계적 물성을 비롯한 물리/화학적 안정성 및 내구성이 저하되어 파단, 절단, 깨짐 등의 변형이 발생하는 문제가 존재한다. 예컨대 한국등록특허 KR0877392B1에는 케이블 타이에 적용할 수 있는 우수한 난연성 및 장기 내열성을 갖는 폴리아미드 수지 조성물에 관하여 공지되어 있지만, 앞서 상술한 문제가 존재한다. 또한 한국등록특허 KR1424907B1에는 케이블 타이 등의 사출성형 성형품 제조에서의 폴리아미드 수지에 관하여 공지되어 있지만, 마찬가지의 문제가 존재한다.
따라서 상기 문제를 해결하기 위해, 제조 과정에서 사출 후, 강제 흡습 과정을 더 거쳐 케이블 타이를 제조하게 되는데, 그럼에도 불구하고 여전히 기계적 물성을 비롯한 물리/화학적 안정성 및 내구성에 문제가 있다.
또한 과정이 수월하고 정교한 성형을 위해서는 고유동성을 가지는 수지 조성물이 필요하나, 이러한 고유동성을 가지는 수지 조성물로 성형품을 제조할 경우, 기계적 물성이 떨어지는 문제가 존재한다. 특히 상대적으로 얇고 선 형태의 케이블 타이의 경우, 성형 과정이 보다 까다로우며, 기계적 물성 또한 다른 성형체에 비해 상대적으로 더 떨어지는 문제가 존재한다.
따라서 최종적으로 제조된 성형품의 기계적 물성은 우수하면서, 사출성형과 같은 일부 성형 공정과 양립 가능한 용융유동 또는 유변학적 거동을 나타내는 고유동성의 수지를 제조하기 위한 연구가 필요하다. 구체적으로, 사출성형과 같은 특정한 성형 장치에서 쉽고 빠르게 전달되고 취급될 수 있어야 하며, 케이블 타이와 같이 얇고 선 형태의 성형품이 생산 가능하도록 용융 상태에서 충분히 유동적이야 한다.
따라서 수지 조성물이 고유동성 특성을 가지면서도, 이로부터 제조된 얇고 선 형태의 케이블 타이의 기계적 물성 또한 우수한 수지 조성물에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 KR0877392B1 한국등록특허 KR1424907B1 한국공개특허 KR10-2004-0047903A
본 발명의 목적은 고온/저온 환경의 지속적인 노출에서도 충격강도 및 인장신율 등의 기계적 물성을 비롯한 물리/화학적 안정성 및 내구성이 우수한 케이블 타이의 제조에 사용되는 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고유동성(높은 용융흐름지수)을 가지면서도, 상기 물리/화학적 안정성 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있으며, 케이블 타이 제조 시, 성형이 용이하며, 강제 흡습 공정이 필요하지 않은 케이블 타이용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 및 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체를 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 5 내지 100 중량부 및 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 0.01 내지 20 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 폴리스티렌을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 케이블 타이에 사용될 수 있으며, 나아가 엔지니어링 플라스틱으로서 광범위하게 사용될 수 있다.
본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물은 고온/저온 환경의 지속적인 노출에서도 기계적 물성을 비롯한 물리/화학적 안정성 및 내구성이 우수한 장점이 있다.
또한 본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물은 충격강도 및 인장신율이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물은 고유동성을 가지면서도, 물리/화학적 안정성 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있으며, 케이블 타이 제조 시, 성형이 용이하며, 강제 흡습 공정이 필요하지 않은 장점이 있다.
이하 본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물을 상세히 설명한다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급 없이 불분명하게 사용된 %의 단위는 중량%를 의미한다.
일반적으로 수지 조성물을 사출 성형하여 케이블 타이를 제조할 경우, 사출 성형 시 제제를 처리하는 능력과 제조되는 성형품의 양호한 기계적 물성 사이를 잘 절충시킬 수 있어야 한다. 예컨대 사출성형 단계는 다양하면서 다소 복잡한 형상의 성형품, 사출성형 온도에서 중합체의 유동성이 양호한 성형품을 제조 가능하게 하는 조건 하에서 수행해야 한다. 이는 두께가 얇은 케이블 타이의 제조에 있어서 중요한 항목이다. 뿐만 아니라 이렇게 제조된 성형품의 충격강도, 굴곡 또는 인장 탄성률, 또는 굴곡, 인장 파단응력 등의 기계적 물성 또한 우수하여야 하나, 성형 시 유리한 조건으로서, 유동성이 높을 경우(용융흐름지수가 높을 경우), 제조된 성형품은 반대로 기계적 물성이 저하되는 단점이 존재한다. 따라서 용융흐름지수가 높은 수지 조성물 및 이로부터 제조된 케이블 타이의 높은 기계적 물성은 서로 양립되기 어렵다.
본 발명은 전술한 문제들을 최소화 또는 해결하기 위한 것으로, 용융흐름지수가 높으면서도 기계적 물성 또한 높은 케이블 타이의 제조가 가능한 케이블 타이용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
이하 본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 및 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체를 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 케이블 타이 제조를 위한 수지 조성물은 나일론 등의 폴리아미드계 수지가 베이스로 사용된다. 하지만 본 발명의 케이블 타이용 수지 조성물은 폴리옥시메틸렌 수지가 베이스로 사용되며, 이로 인해 성형 과정을 거쳐 케이블 타이를 제조하더라도 후에 흡습 공정이 더 필요하지 않은 특성이 있다. 따라서 흡습에 의한 물성 편차가 높아 재현성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 5 내지 100 중량부 및 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 0.01 내지 20 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 5 내지 50 중량부 및 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 0.01 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 흡습에 의한 물성 편차를 보다 최소화할 수 있으며, 후술하는 각 특성들을 보다 향상시킬 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지는 폴리옥시메틸렌 수지, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 등의 본 발명의 성분들과 결합될 경우, 유동성은 유지할 수 있으면서(용융흐름지수의 감소는 최소화할 수 있으면서) 동시에, 최종적으로 성형품이 제조된 후에도, 충격강도 및 인장신율 등의 기계적 물성을 보다 향상시킬 수 있는 특성이 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 저점도 폴리에스터계 폴리우레탄 수지일 수 있다. 또한 폴리에스터계 폴리우레탄 수지는 에테르(Ether)계 또는 에스터(Ester)계 화합물을 더 포함할 수 있다. 이러한 에테르계 또는 에스터계 화합물을 더 포함할 경우, 충격강도 및 인장신율 등의 기계적 물성을 저하시키는 부작용을 더욱 최소화할 수 있는 특성이 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체는 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 등의 본 발명의 성분들과 결합될 경우, 충격강도 및 인장신율 등의 기계적 물성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 말레산무수물로부터 개질된 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체일 수 있다. 이러한 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체가 적용될 경우, 상기 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 본 발명의 조성물은 폴리스티렌을 더 포함할 수 있으며, 예컨대 산 변성 폴리스티렌인 것이 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 말레산무수물로부터 개질된 산 변성 폴리스티렌일 수 있다. 이러한 폴리스티렌이 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 등의 본 발명의 성분들과 결합될 경우, 굴곡강도, 인장강도 등의 저하를 최소화 할 수 있어 적절한 탄성률을 갖도록 하는 동시에, 높은 용융흐름지수를 가질 수 있으면서 충격강도, 인장신율 등을 보다 향상시킬 수 있는 특성이 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 본 발명의 조성물은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 산 변성 폴리스티렌 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 및 폴리스티렌의 중량평균분자량은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 독립적으로 500 내지 300,000일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물은 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 또한 산화방지제의 종류로는 페놀계, 아민계, 포스파이트계 또는 티오에스터계 등이 있으며, 바람직하게는 페놀계 산화방지제인 것이 좋다. 페놀계 산화방지제는 라디칼기 제거가 가능하여, 성형품의 공기, 수분 등으로부터 산화되는 현상을 최소화할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 페놀계 산화방지제는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 Tetrakis[methylene(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate methane, 1,2-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoly) hydrazine, Thiodiethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, Isotridecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, Isotridecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, N,N'-Hexamethylene bis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamamide), Benzenepropanoic acid, 3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-, C7-9-branched alkyl esters, 2,2'-Ethylidenebis(4,6-di-tert-butylphenol), 1,3,5-Triethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy benzyl) benzene, Triethylene glycol-bis-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate, 2,5-Di-tert-amyl-hydroquinone, Hexamethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], Tris-(3,5-di-tert-butylhydroxybenzyl) isocyanurate, 4,4'-Butylidenebis(6-tert-butyl-3-methylphenol) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 분산제, 착색제, 열안정제, 자외선 흡수제, 힌더드 아민계 광안정제, 활제, 대전방지제, 난연제, 광택제, 슬립제, 이형제 및 레벨링제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물의 용융흐름지수(Melt flow index)는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 10 내지 120 g/10min, 바람직하게는 30 내지 100 g/10min일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 조성물의 인장신율 및 충격강도는 본 발명의 목적 달성에 한해서는 제한되지 않으나, 예컨대 독립적으로 각각 20% 이상 및 5.0 kJ/m2 이상일 수 있으며, 그 상한치는 가능한 범위라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 수지 조성물은 케이블 타이에 사용될 수 있으며, 나아가 엔지니어링 플라스틱으로서 광범위하게 사용될 수 있다. 예컨대 항공기, 자동차, 전기전자, 각종 산업용 부품, 잡화품 등에 다양하게 적용될 수 있다. 구체적으로, 자동차 분야에서는 내연료성이 필요한 연료 계통의 부품, 내마찰/내마모 특성과 크립(Creep) 특성이 필요한 윈도우 조절장치 부품이 대표적으로 사용될 수 있으며, 전기전자 분야에서는 카메라, 휴대폰, 복사기, 프린터, 기어류 부품에 주로 사용될 수 있으며, 산업용 분야에서는 배관용 부품, 컨베이어벨트 부품, 양변기 부품 등에 사용될 수 있으며, 그 밖의 일반잡화, 가정용품 등 각 분야에 걸쳐 광범위하게 사용될 수 있다.
용융흐름지수가 64 g/10min인 저점도의 폴리옥시메틸렌 수지(KEPITAL® F40-34, 한국엔지니어링플라스틱) 100 중량부에 대하여, 저점도 폴리에스터계 폴리우레탄 수지(NEOTHANE® 7020H 동성하이켐) 25 중량부, 말레산무수물 개질 폴리에틸렌/옥텐 공중합체(AMPLIFY® GR 216, 다우케미칼) 1.25 중량부, 말레산무수물 개질 폴리스티렌(SMA 3000P, CRAY VALLY SA) 0.125 중량부 및 산화방지제(SONGNOX® 1010, 송원산업㈜) 0.25 중량부를 리본형 혼합기(RIBBON MIXER)에 20 분 동안 블렌딩한 후, 이를 트윈 스크류 압출기에 투입하여 210℃에서 충분히 용융 혼련하였다. 이를 다이(Die)를 통해 스파게티 상태로 토출한 후, 냉각수조에서 충분히 냉각을 실시하고, 펠렛타이저(Pelletizer)를 이용하여 칩(chip) 상태로 절단하여 케이블 타이 시편을 제조하였다.
상기 시편을 80℃의 오븐에서 충분히 건조한 후, 이를 이용하여 190℃에서 물성 측정용 시편을 사출 성형하여 성형품을 제조한 후, 후술하는 바와 같이 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1의 말레산무수물 개질 폴리스티렌을 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 1]
실시예 1의 저점도 폴리에스터계 폴리우레탄 수지를 사용하지 않고, 말레산무수물 개질 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 1.25 중량부 대신 1 중량부, 말레산무수물 개질 폴리스티렌 0.125 중량부 대신 0.1 중량부 및 산화방지제 0.25 중량부 대신 0.2 중량부를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 2]
실시예 1의 말레산무수물 개질 폴리에틸렌/옥텐 공중합체를 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
하기 표 1은 용융흐름지수, 인장강도, 인장신율, 굴곡강도, 굴곡탄성률 및 충격강도를 측정하여 나타낸 표이다. 용융흐름지수는 ISO 1133(190℃, 2.16 kg)에 따라 측정하였으며, 인장강도는 ISO 527에 따라 측정하였으며, 굴곡강도 및 굴곡탄성률은 ISO 178에 따라 측정하였으며, 충격강도(Charpy notched)는 ISO179/1eA에 따라 측정하였다.
Figure 112015075473242-pat00001
상기 표 1을 보면 알 수 있듯이, 저점도 폴리에스터계 폴리우레탄 수지가 사용되지 않은 비교예 1의 경우, 굴곡탄성률이 현저히 증가하여 성형품 제조 시 적합하지 않으며, 인장신율 및 충격강도가 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있다.
또한 말레산무수물 개질 폴리에틸렌/옥텐 공중합체가 사용되지 않은 비교예 2의 경우, 인장신율 및 충격강도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.
반면 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 및 폴리에틸렌/옥텐 공중합체가 사용된 실시예 1의 경우, 용융흐름지수의 감소는 최소화할 수 있어 성형품 제조 시 적합한 수준이며, 인장신율 및 충격강도가 현저히 증가되면서도, 적절한 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에스터계 폴리우레탄 수지, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 및 산 변성 폴리스티렌을 포함하며,
    용융흐름지수가 10 내지 120 g/10min(190℃, 2.16 kg)인 것을 특징으로 하는 케이블 타이용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여 폴리에스터계 폴리우레탄 수지 5 내지 100 중량부, 산 변성 폴리에틸렌/옥텐 공중합체 0.01 내지 20 중량부 및 산 변성 폴리스티렌 0.01 내지 20 중량부를 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    산화방지제를 더 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    폴리옥시메틸렌 수지 100 중량부에 대하여 산화방지제 0.01 내지 20 중량부를 포함하는 케이블 타이용 수지 조성물.
  7. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항에서 선택되는 어느 한 항의 케이블 타이용 수지 조성물로 제조된 케이블 타이.
  8. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항에서 선택되는 어느 한 항의 케이블 타이용 수지 조성물로 제조된 엔지니어링 플라스틱.
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