KR102248715B1 - 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 장섬유의 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할 때 상기 장섬유로 표면에 (ⅰ) 윤활제, 유화제, 대전방지제 및 에폭시 성분을 포함하며 (ⅱ) 상기 에폭시 성분의 함량이 30~55중량%인 유제가 도포되어 있는 아라미드 섬유를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 유제가 표면에 도포된 아라미드 섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력을 향상시키는 계면특성을 구비하며, 아라미드 섬유의 고유의 물성에 기인하여 내열성이 뛰어나 열팽창 및 열변형 방지효과도 우수하다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
상기와 같은 유제가 표면에 도포된 아라미드 섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력을 향상시키는 계면특성을 구비하며, 아라미드 섬유의 고유의 물성에 기인하여 내열성이 뛰어나 열팽창 및 열변형 방지효과도 우수하다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
Description
본 발명은 장섬유 보강 열가소성 수지(Long Fiber reinforced Thermoplastics : 이하 "LFT"라고 약칭한다)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자부품 소재용 열가소성 수지로 널리 사용되고 있으나 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력을 향상시키는 계면 특성을 구비함과 동시에 내충격성이 뛰어난 LFT의 제조방법에 관한 것이다.
노트북, 핸드폰, TV베젤 등과 같은 전자부품 또는 산업용 부품들은 파손강도 개선 등을 위해 단순히 열가소성 수지만을 사용하여 제조하는 방법 대신에 열가소성 수지에 칩(Chip) 형태를 구비하는 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT)를 첨가, 혼합하여 제조하는 방법으로 많이 생산되고 있다.
이때, 상기 열가소성 수지로는 가격이 저렴하고 성형시간이 단축 가능한 폴리프로필렌 수지가 주로 사용되고 있다.
한편, 상기 칩(Chip) 형태를 구비하는 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT)는 장섬유 형태인 유리섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 유리섬유 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 일정길이로 절단하는 방법으로 주로 제조되어 왔다.
그러나, 상기와 같이 강화용 장섬유로 유리섬유를 사용하는 경우에는 유리섬유 고유물성에 기인하여 최종제품인 전자부품 또는 산업용 부품의 열팽창 현상을 효과적으로 막을 수 없어서 결국 열변형이 심하게 발생되는 문제가 발생되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT) 제조시 강화용 장섬유로 유리섬유 대신에 내열성이 우수한 아라미드 장섬유를 사용하는 방법도 시도된 바 있으나, 통상의 아라미드 장섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력이 떨어져 최종제품의 파손강도가 크게 저하되는 문제가 발생되었고, 이로 인해 강화용 장섬유로 통상의 종래 아라미드 장섬유를 사용하는 경우 성형시간이 단축되고 가격이 저렴한 폴리프로필렌 수지를 사용하여 전자부품 또는 산업용 부품을 생산하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 전자부품 또는 산업용 부품 제조에 사용되어 최종제품의 열변형을 효과적으로 방지함과 동시에 파손강도를 향상시킬 수 있는 장섬유 보강용 열가소성 수지(LFT)의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 장섬유의 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할 때, 상기 장섬유로 표면에 (ⅰ) 윤활제, 유화제, 대전방지제 및 에폭시 성분을 포함하며 (ⅱ) 상기 에폭시 성분의 함량이 30~55중량%인 유제가 도포되어 있는 아라미드 섬유를 사용한다.
본 발명에서는 상기 유제내 에폭시 성분과의 상용성을 좋게하기 위해서 상기 윤활제로 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)가 부가된 에스테르를 사용한다.
상기와 같은 유제가 표면에 도포된 아라미드 섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력을 향상시키는 계면특성을 구비하며, 아라미드 섬유의 고유의 물성에 기인하여 내열성이 뛰어나 열팽창 및 열변형 방지효과도 우수하다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 장섬유 보강용 열가소성 수지(LFT)의 제조방법은 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 장섬유의 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할 때 상기 장섬유로 표면에 (ⅰ) 윤활제, 유화제, 대전방지제 및 에폭시 성분을 포함하며 (ⅱ) 상기 에폭시 성분의 함량이 30~55중량%인 유제가 도포되어 있는 아라미드 섬유를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 유제가 도포되어 있는 아라미드 섬유는 아라미드 섬유 제조공정 중에 오일링 로울러를 사용하여 방사되는 아라미드 섬유 표면에 유제를 도포해 주는 방법 등으로 제조될 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리아미드 수지 또는 폴리프로필렌 수지 등이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하기로는 가격이 저렴하고 성형시간이 단축 가능한 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것이 좋다.
상기 에폭시 성분의 일례로는 솔비톨 에폭시 등과 같은 소수성 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유제내 에폭시 성분의 함량이 30중량% 미만일 경우에는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착성이 충분하지 못하게 되고, 55중량%를 초과하는 경우에는 유제의 점성이 너무 높아 공정성이 저하된다.
상기 유제를 구성하는 윤활제는 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)가 부가된 에스테르인 것이 상기 에폭시 성분과의 상용성을 향상시키는데 바람직하다.
상기 에틸렌 옥사이드가 부가된 에스테르의 윤활제는 디 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 디카복실레이트(Di polyoxyethylene alkyl ether di-carboxylate)와 폴리에틸렌글리콜 디-알킬레이트(Polyethylene glycol di-alkylate)를 혼합하는 방법 등으로 제조할 수 있다.
상기 유제를 구성하는 윤활제의 일례로는 디 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 디-카복실레이트(di polyoxyethylene alkyl ether di-carboxylate)와 폴리에틸렌글리콜 디-알킬레이트(Polyethyleneglycol di-alkylate)의 혼합물 등을 사용한다.
상기 유제를 구성하는 대전방지제의 일례로는 음이온 계면활성제 등을 사용한다.
상기 유제를 구성하는 유화제의 일례로는 폴리옥시에틸렌 캐스토르 왁스 에테르(Polyoxyethylene castor wax ether) 또는 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 알킬 에테르(Polyoxyethylene / Polyoxyprophylene alkyl ether) 등을 사용한다.
본 발명의 구현일례로서, 상기 유제는 윤활제 20~30중량%, 유화제 25~35중량%, 대전방지제 1~5중량% 및 에폭시 성분 30~55중량%로 구성된다.
상기와 같은 유제가 표면에 도포된 아라미드 섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력을 향상시키는 계면특성을 구비하며, 아라미드 섬유의 고유의 물성에 기인하여 내열성이 뛰어나 열팽창 및 열변형 방지효과도 우수하다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 구현예로서 발명의 보호범위가 하기 실시예들 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
방사중인 1,500데니어의 아라미드 섬유를 오일링 로울러 사이를 통과 시키면서, 상기 아라미드 섬유 표면을 (ⅰ) 디 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 디카복실레이트(Di polyoxyethylene alkyl ether di-carboxylate)와 폴리에틸렌글리콜 디-알킬레이트(Polyethylene glycol di-alkylate)를 혼합시켜 제조한 에틸렌 옥사이드가 부가된 에스테르의 윤활제 25중량%, (ⅱ) 폴리옥시에틸렌 캐스토르 왁스 에테르(Polyoxyethylene castor wax ether)의 유화제 30중량%, (ⅲ) 음이온 계면활성제의 대전방지제 3중량% 및 (ⅳ) 솔비톨 에폭시(에폭시 성분) 42중량%로 구성된 유제로 처리하여 표면에 상기 유제가 도포된 아라미드 섬유를 제조하였다.
상기와 같이 제조되어 표면에 상기 유제가 도포된 아라미드 섬유 4가닥을 번들(Bundle) 형태로 합사시켜 아라미드 합사물을 제조한 다음, 제조된 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 토출하여 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 함침시킨 후, 이를 냉각 및 절단하여 칩 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지 30중량%와 폴리프로필렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같은 제조된 휴대폰 케이스는 180℃ 50시간 방치시에도 열변형이 없었고, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m의 높이에서 20회 자유 낙하시에도 휴대폰 케이스의 파손이 전혀 발생되지 않을 정도로 파손강도가 우수하였다.
비교실시예
1
표면에 실시예 1의 유제가 도포처리되지 않은 1500데니어의 아라미드 섬유 4가닥을 번들(Bundle) 형태로 합사시켜 아라미드 합사물을 제조한 다음, 제조된 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 토출하여 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 함침시킨 후, 이를 냉각 및 절단하여 칩 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지 30중량%와 폴리프로필렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같은 제조된 휴대폰 케이스는 180℃ 50시간 방치시 열변형이 일어나고, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m의 높이에서 10회 자유 낙하시 휴대폰 케이스가 파손될 정도로 파손강도가 불량하였다.
비교실시예
2
방사중인 1,500데니어의 아라미드 섬유를 오일링 로울러 사이를 통과 시키면서, 상기 아라미드 섬유 표면을 (ⅰ) 디 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 디카복실레이트(Di polyoxyethylene alkyl ether di-carboxylate)와 폴리에틸렌글리콜 디-알킬레이트(Polyethylene glycol di-alkylate)를 혼합시켜 제조한 에틸렌 옥사이드가 부가된 에스테르의 윤활제 45중량%, (ⅱ) 폴리옥시에틸렌 캐스토르 왁스 에테르(Polyoxyethylene castor wax ether)의 유화제 45중량%, (ⅲ) 음이온 계면활성제의 대전방지제 3중량% 및 (ⅳ) 솔비톨 에폭시(에폭시 성분) 7중량%로 구성된 유제로 처리하여 표면에 상기 유제가 도포된 아라미드 섬유를 제조하였다.
상기와 같이 제조되어 표면에 상기 유제가 도포된 아라미드 섬유 4가닥을 번들(Bundle) 형태로 합사시켜 아라미드 합사물을 제조한 다음, 제조된 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 토출하여 아라미드 합사물에 폴리프로필렌 수지 용융물을 함침시킨 후, 이를 냉각 및 절단하여 칩 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지 30중량%와 폴리프로필렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같은 제조된 휴대폰 케이스는 150℃ 50시간 방치시에도 열변형은 없었으나, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m의 높이에서 15회 자유 낙하시 휴대폰 케이스가 파손될 정도로 파손강도가 불량하였다.
Claims (8)
- 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 장섬유의 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조함에 있어서,
상기 장섬유로 표면에 유제가 도포되어 있는 아라미드 섬유를 사용하고,
상기 유제는 윤활제 20~30중량%, 유화제 25~35중량%, 대전방지제 1~5중량% 및 에폭시 성분 30~55중량%로 구성되며,
상기 윤활제는 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)가 부가된 에스테르인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌 수지인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 유제를 구성하는 윤활제는 디 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 디-카복실레이트(di polyoxyethylene alkyl ether di-carboxylate)와 폴리에틸렌글리콜 디-알킬레이트(Polyethyleneglycol di-alkylate)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 유제를 구성하는 유화제는 폴리옥시에틸렌 캐스토르 왁스 에테르(Polyoxyethylene castor wax ether) 및 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 알킬 에테르(Polyoxyethylene / Polyoxyprophylene alkyl ether) 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 유제를 구성하는 대전 방지제는 음이온 계면활성제인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 에폭시 성분은 솔비톨 에폭시인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
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