KR102422671B1 - 세정제 조성물 및 성형 원료 - Google Patents

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Abstract

핫런너 방식의 금형 내부의 성형 원료의 치환을 효율적으로 실행하는 것을 가능하게 하는 세정제 조성물을 제공한다. 세정제 조성물은 폴리에틸렌옥사이드 100중량부와, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산에스테르 25 ~ 90 중량부와, 지방산, 및/또는 하이드록시지방산의 금속염 15 ~ 45중량부를 함유한다. 세정제 조성물은 핫런너 방식의 금형(1) 내부의 수지 유로(F)를 세정하기 위해 사용된다.

Description

세정제 조성물 및 성형 원료
본 발명은 세정제 조성물 및 성형 원료에 관한 것이며, 특히 핫런너 방식의 사출 성형에서 런너 내부의 수지를 치환하는 세정제 조성물, 및 세정제 조성물을 함유하는 성형 원료에 관한 것이다.
플라스틱의 사출 성형 기술은 산업의 다양한 분야에서 제품이나 부품의 제조 수단, 조형 수단으로 사용되고 있으며, 높은 정밀도가 요구되는 분야로까지 확대되고 있다. 이러한 사출 성형에서는 성형기와 함께 금형이 성형상 중요한 역할을 다하고 있다.
최근 자원 절약화, 재활용화 등 자원을 보다 유효하게 이용하기 위해 사출 성형 분야에서도 다양한 시도가 이루어지고 있다. 그 중에서도 수지 유로(流路)를 가열하는 핫런너 방식의 사출 성형 방법이 널리 채용되게 되어 있다. 핫런너 방식은 런너리스 방식이라고도 불린다. 핫런너 방식의 성형(이하, "핫런너 성형"이라고도 함)에서는 용융 수지를 금형 내부로 주입하기 위한 유로인 스프루(sprue)나 런너(이하, "핫런너 유로"라고도 함)가 고정금형 내부에 위치하고, 수지의 용융 상태가 유지되도록 가열되고 있다. 그리고 핫런너 성형에서는 가열된 용융 수지가 고정금형의 사출구에서부터 고정금형과 가동금형 사이에 형성되는 캐비티로 직접 주입된다. 이 때, 가동금형에는 용융 수지의 유로가 되는 스프루나 런너를 위한 공간은 마련되어 있지 않고, 종래의 성형에 있어서 부차적으로 생성되어 있된 것과 같은 스프루나 런너는 생성되지 않는다(예를 들어, 특허 문헌 1). 스프루나 런너가 생성되지 않는 핫런너 성형은 자원 절약, 원가 절감의 관점에서 유리하다.
특허문헌 1: 일본 특개 2002-160265호 공보
핫런너 성형에서 성형 원료의 종류, 색을 변경하는 경우, 고정금형의 핫런너 유로의 내부에 잔류된(변경 전 또는 치환 전의) 성형 원료를 다른(변경 후 또는 치환 후의) 성형 원료로 치환할 필요가 있다. 일반적으로 수지 유로의 내부에 잔류된 성형 원료를 배출시키기 위해 수지 유로로 투입되는 세정제 조성물로서 퍼지(purge)제가 사용된다.
그러나 퍼지제는 스크류를 구비한 실린더를 갖는 성형기에서 실린더의 내부에 잔류된 성형 원료를 배출시키는 것을 목적으로 해서 설계되어 있으며, 스크류의 회전에 의한 높은 전단력을 이용하여 잔류된 성형 원료를 배출시키는 것이 많다. 따라서 스크류를 갖지 않는 공간인 핫런너 유로에 잔류된 성형 원료를 효과적으로 배출하기가 어려운 것이 현상이다.
또한, 일반적으로 퍼지제는 세정할 대상의 성형 원료의 종류에 따라 사용이 구분된다. 게다가, 퍼지제를 사용하여 핫런너 유로 내부의 성형 원료를 배출시킨 후, 핫런너 유로의 내부를 다음의 성형 원료로 충전시키는 경우, 다른 퍼지제가 더 필요하게 될 수 있다. 즉, 종래의 퍼지제를 사용하여 세정하는 경우, 잔류된 성형 원료를 퍼지제로 치환한 후, 퍼지제를 다음의 성형 원료로 치환하게 되어, 적어도 두 번의 치환 조작이 필요하다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 핫런너 방식의 금형 내부의 성형 원료의 치환을 효율적으로 실행하는 것을 가능하게 하는 세정제 조성물 및 성형 재료를 제공하는 것을 예시적 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(1) 폴리에틸렌옥사이드 100중량부와, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산 에스테르 25 ~ 90중량부와, 지방산, 및/또는 하이드록시지방산의 금속염 15 ~ 45중량부를 함유하고, 핫런너 방식의 금형 내부의 수지 유로를 세정하기 위해 사용되는 세정제 조성물.
본 발명의 추가적인 목적 또는 기타 특징은, 이하에 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 형태에 의해 명확하게 될 것이다.
본 발명의 세정제 조성물 및 성형 재료는, 핫런너 방식의 금형 내부의 성형 원료의 치환을 효율적으로 실행하는 것을 가능하게 하는 것이다.
도 1은 핫런너 방식의 금형의 일례를 나타내는 요부 단면도이다.
[실시형태 1]
이하, 본 발명의 실시형태 1에 따른 세정제 조성물에 대해 설명한다. 실시형태 1에 따른 세정제 조성물은, 폴리에틸렌옥사이드 100중량부와, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산 에스테르 25 ~ 90중량부와, 지방산 및/또는 하이드록시지방산의 금속염 15 ~ 45중량부를 적어도 함유하는 세정제 조성물이다.
실시형태 1에 따른 세정제 조성물은, 사용시 사출 성형에 의해 제작되는 제품의 성형 원료에 함유시킬 수 있다. 세정제 조성물은, 성형 원료 중에 혼합, 분산시킴으로써, 성형 원료의 배출을 용이하게 할 수 있다. 즉, 실시형태 1의 세정제 조성물은, 성형 원료의 치환성능을 향상시키기 위한 마스터배치로서 성형 원료에 첨가할 수 있다.
이와 같이 세정제 조성물을 마스터배치로서 성형 원료에 첨가하는 것에 의해 성형 원료의 치환을 위해 별도의 퍼지제를 사용하지 않아도 치환이 가능하게 된다. 그렇기 때문에 치환 전의 성형 원료를 퍼지제로 치환하는 공정, 및 퍼지제를 치환 후의 성형 재료로 치환하는 공정이 필요 없게 되어 치환을 위한 공정 수를 줄일 수 있다. 게다가, 성형 원료의 종류 등의 조건에 따라서는, 성형 원료의 치환을 단시간으로 실행할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 따른 세정제 조성물을 첨가하는 것은, 치환 전의 성형 원료여도 좋고, 치환 후의 성형 원료여도 좋고, 치환 전 및 치환 후 양쪽의 성형 원료여도 좋다.
<폴리에틸렌옥사이드(PEO)>
폴리에틸렌옥사이드(이하, "PEO"라고도 함)로서는 하기 식(I)로 나타내는 화학 구조를 가지는 폴리머를 사용할 수 있다. PEO는 예를 들어, 산화 에틸렌의 개환중합에 의해 얻을 수 있다.
ＨＯ－（ＣＨ２－ＣＨ２－Ｏ）ｎ－Ｈ　　　　　식（Ｉ）
식(I) 중, n은 자연수이며, 중합도를 나타낸다.
PEO는 산화 에틸렌에 유래하는 구성단위뿐만 아니라 다른 구성단위를 갖는 공중합체여도 좋다. 다른 구성단위를 주는 단량체로는, 예를 들면, 프로필렌, 글리시딜기를 갖는 아릴글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
PEO의 중량 평균 분자량은 5만 이상인 것이 바람직하고, 10만 이상인 것이 더욱 바람직하고, 10만 ~ 1000만의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. PEO의 중량 평균 분자량이 5만 이상인 것에 의하여 치환 전의 성형 원료에 첨가했을 때 다음의 성형 원료(치환 후의 성형 원료)에 대하여 세정제 조성물이 충분히 분산되고, 치환 효과 및 세정 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, PEO의 중량 평균 분자량을 5 만 이상으로 함으로써 양호한 성형성을 유지할 수 있다.
<글리세린지방산 에스테르>
글리세린지방산 에스테르는 3가의 알코올인 글리세린과, 지방산이 에스테르결합에 의해 결합된 화합물이다. 하기 식(II) ~ (IV)에 나타내듯이, 글리세린과 에스테르결합을 형성하는 지방산의 수에 따라 글리세린지방산 에스테르는 모노글리세리드(식 (II): 모노에스테르), 디글리세리드(식(III): 디에스테르), 또는 트리글리세리드(식(IV): 트리에스테르)가 될 수 있다.
ＣＨ２ＯＣＯＲ１
｜
ＣＨＯＨ　　　　　　식(II)
｜
ＣＨ２ＯＨ
식(II) 중, R1은 탄화수소기이다.
ＣＨ２ＯＣＯＲ２
｜
ＣＨＯＨ　　　　　　식(III)
｜
ＣＨ２ＯＣＯＲ３
식(III) 중, R2 및 R3은 각각 독립된 탄화수소기이다.
ＣＨ２ＯＣＯＲ４
｜
ＣＨＯＣＯＲ５　　　　식(IV)
｜
ＣＨ２ＯＣＯＲ６
식(IV) 중, R4 ~ R6은 각각 독립된 탄화수소기이다.
지방산에 대해, R1 ~ R6로 표시되는 탄화수소기의 탄소수는 특별히 제한되지 않지만, 각각 독립적으로, 16 이상인 것이 바람직하다. 지방산은 이중결합을 갖지 않는 포화형의 지방산인 것이 바람직하고, 또한 분지쇄를 갖지 않는 직쇄형의 지방산인 것이 바람직하다. 이러한 지방산으로는, 예를 들면, 스테아린산(탄소수 18), 베헨산(탄소수 22), 몬탄산(탄소수 32) 등을 들 수 있다. 이러한 지방산은 열안정성이나 미끄럼성이 양호하다.
글리세린지방산 에스테르의 용융 온도는 60℃ 이상인 것이 바람직하다. 실시형태 1의 글리세린지방산 에스테르로서 상온에서 액체, 또는 60℃ 미만의 저온에서 용융될 수 있는 것은 바람직하지 않다.
<폴리글리세린지방산 에스테르>
폴리글리세린지방산 에스테르는 폴리글리세린과 지방산의 에스테르화 생성물이다. 폴리글리세린의 중합도나 에스테르화율을 변화시킴으로써, 폴리글리세린지방산 에스테르의 성질을 친수성에서 소수성까지 적절하게 변화시킬 수 있다. 폴리글리세린지방산 에스테르로는, 예를 들어, 중합도 2의 디글리세린지방산 에스테르에서 중합도 10의 데카글리세린지방산 에스테르를 들 수 있다.
<소르비탄지방산 에스테르>
소르비탄지방산 에스테르는 4개의 수산기를 갖는 소르비탄과 지방산이 에스테르결합에 의해 결합된 화합물이다. 지방산으로는 전술한 글리세린지방산 에스테르의 지방산으로 들었던 것과 동일한 지방산을 사용할 수 있다. 소르비탄지방산 에스테르로는 구체적으로는 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄트리스테아레이트 등을 사용할 수있다.
소르비탄지방산 에스테르의 용융 온도는 60℃ 이상인 것이 바람직하다. 실시형태 1의 소르비탄지방산 에스테르로서 상온에서 액체, 또는 60℃ 미만의 저온에서 용융될 수 있는 것은 바람직하지 않다.
세정제 조성물 중, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 소르비탄지방산 에스테르는 각각 단독으로 사용할 수 있고, 병용할 수도 있다. 또한, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 소르비탄지방산 에스테르는 각각 복수종 병용되어 있어도 좋다. 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르를 병용하는 경우, 글리세린지방산 에스테르와 폴리글리세린지방산 에스테르와 소르비탄지방산 에스테르의 비는 특별히 제한되지 않는다.
<지방산 및/또는 하이드록시지방산의 금속염>
지방산으로는 탄소수가 14 이상의 지방산을 사용할 수 있다. 하이드록시지방산으로는 수산기를 가지며, 또한 탄소수가 14 이상의 하이드록시지방산을 사용할 수 있다. 지방산, 하이드록시지방산의 탄소수는 14 이상인 것이 바람직하고, 16 이상인 것이 더욱 바람직하다. 지방산, 하이드록시지방산은 이중결합을 갖지 않는 포화형의 하이드록시지방산인 것이 바람직하고, 또한 분지쇄를 갖지 않는 직쇄형의 지방산, 하이드록시지방산인 것이 바람직하다.
지방산으로는 구체적으로는, 팔미트산(탄소수 16), 스테아린산(탄소수 18), 베헨산(탄소수 22) 등을 사용할 수 있다.
하이드록시지방산으로는, 구체적으로는, 하이드록시팔미트산(탄소수 16), 하이드록시스테아린산(탄소수 18), 하이드록시베헨산(탄소수 22) 등을 사용할 수 있다.
지방산, 하이드록시지방산과 금속염을 형성하는 금속 원소로는 전술한 지방산, 하이드록시지방산과 금속염을 형성할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 금속 원소 중에서도, 알칼리금속, 알칼리토류금속이 바람직하고, 나트륨, 리튬이 특히 바람직하다. 또한, 세정제 조성물 중, 지방산, 하이드록시지방산의 금속염은 1종류가 단독으로 사용되어도 좋고, 지방산, 하이드록시지방산의 종류 및/또는 금속 원소의 종류가 다른 복수종이 병용되어 있어도 좋다. 복수종의 금속 원소가 병용되는 경우, 그 함유 비율은 제한되지 않는다.
<기타 첨가제>
세정제 조성물에는 전술한 각 구성 성분 이외에 첨가제가 함유되어 있어도 좋다. 예를 들면, 산화방지제, 가소제, 분산제, 착색제, 충전제, 강화섬유, 윤활제 등의 각종 성분이 세정제 조성물에 함유되어 있어도 좋다.
<배합 비율>
세정제 조성물 중, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산 에스테르의 배합 비율은 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 100중량부에 대해 25 ~ 90중량부이며, 30 ~ 75중량부인 것이 바람직하고, 30 ~ 60중량부인 것이 더욱 바람직하고, 35 ~ 50중량부인 것이 특히 바람직하다. 상기 배합 비율을 25중량부 이상으로 함으로써 양호한 치환 효과를 유지할 수 있다. 상기 배합 비율을 90중량부 이하로 함으로써, 고정금형(1)으로 성형 원료를 공급하는 사출성형기(3)의 실린더 내에서 성형 원료의 미끄럼이 발생하고, 핫런너 유로 내로 성형 원료를 공급하는 것이 곤란하게 되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해 핫런너 유로 내의 성형 원료의 치환을 효율적으로 할 수 있다.
세정제 조성물 중, 지방산 및/또는 하이드록시지방산의 금속염의 배합 비율은 PEO 100중량부에 대해 15 ~ 45중량부이며, 15 ~ 40중량부인 것이 바람직하고, 20 ~ 35중량부인 것이 특히 바람직하다. 상기 배합 비율을 15중량부 이상으로 함으로써 세정제 조성물의 미끄럼성과 성형 원료 내에서의 분산성을 양호하게 유지할 수 있다. 상기 배합 비율을 45중량부 이하로 함으로써, 핫런너 유로 내에서의 성형 원료의 미끄럼성이 과도하게 될 일이 없이 양호하게 유지할 수 있다.
[실시형태 2]
이하에서 본 발명의 실시형태 2에 따른 성형 원료에 대해 설명한다. 실시형태 2에 따른 성형 원료는 성형 원료의 주재(主材)로서의 성형 원료 열가소성 수지와, 전술한 실시형태 1에 따른 세정제 조성물을 함유한다. 즉, 실시형태 2에 따른 성형 원료는 성형 원료의 주재로서의 성형 원료 열가소성 수지에 실시형태 1에 따른 세정제 조성물이 첨가된 것이다.
성형 원료 열가소성 수지로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 폴리프로필렌수지(PP수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성수지(ABS수지), 폴리카보네이트수지(PC수지), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 포화 폴리에스테르수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴수지, 폴리아미드6(PA6), 폴리아미드12(PA12) 등의 폴리아미드수지, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS)수지, 스티렌-부틸렌-스티렌(SBS)수지, 올레핀계 수지 등의 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다.
성형 원료 중, 세정제 조성물의 첨가 비율은 성형기가 구비하는 실린더의 호퍼의 하부에서 성형 원료의 미끄럼이 발생하지 않는 첨가 비율인 것이 바람직하다. 세정제 조성물의 첨가 비율로서는 구체적으로는 성형 원료 열가소성 수지 100중량부에 대해 8 ~ 60중량부인 것이 바람직하고, 8 ~ 40중량부인 것이 더욱 바람직하고, 10 ~ 40중량부인 것이 특히 바람직하다. 성형 원료 중, 세정제 조성물의 함유 비율로서는 약 7 ~ 38중량%인 것이 바람직하고, 약 7 ~ 29중량%인 것이 더욱 바람직하고, 약 9 ~ 29중량%인 것이 특히 바람직하다. 또한, 세정제 조성물의 첨가 비율은 제품 금형의 형상이나 사출성형기(3), 고정금형(1)의 핫런너 유로의 구조에 따라 적절히 변경할 수 있다.
성형 원료에는 성형 원료 열가소성 수지, 세정제 조성물 이외에 첨가제가 함유되어 있어도 좋다. 예를 들면, 산화방지제, 가소제, 분산제, 착색제, 충전제, 강화섬유, 조핵제 등의 각종 성분이 성형 원료에 함유되어 있어도 좋다.
<고정금형(1)>
성형 원료는 도 1에 나타내는 것과 같은 핫런너 방식의 고정금형(1)을 사용한 사출 성형에 사용될 수 있다. 도 1은 핫런너 방식의 금형의 일례를 나타내는 요부 단면도이다. 고정금형(1)은 사출성형기(3)에서부터 공급된 성형 원료를 거두어들이고, 성형 원료를 가온된 유로(F) 내로 유통시키고, 게이트(14)에서부터 가동금형(2)의 캐비티 내로 사출함으로써 성형체를 제작한다.
고정금형(1)의 내부에 형성된 핫런너 유로(F)는 그 내부의 성형 원료가 양호하게 유통될 수 있도록 가온되어 있다. 핫런너 방식의 고정금형(1)은 핫하프라고도 불린다. 사출성형기(3)에서는 성형 원료의 주재로서의 성형 원료 열가소성 수지와, 세정제 조성물과, 필요하면 그 외의 첨가제가 혼합·혼련되어 성형 원료가 조제된다. 사출성형기(3)에서부터 공급되는 성형 원료를 변경하는 것에 의해 사출성형품의 재료, 즉, 사출 성형품의 특성이나 색 등을 변경할 수 있다.
고정금형(1)의 유로(F)는 스프루 부시(11)와, 매니폴드(12)와, 프로브 바디(13)의 각 중공부재의 중공부분에 의해 형성되어 있다. 즉, 사출성형기(3)에서부터 사출된 성형 원료는 스프루 부시(11)의 중공 부분에 공급된다. 이어서 성형 원료는 스프루 부시(11) 내를 유통되고, 스프루 부시(11)의 중공 부분과 연통된 매니폴드(12)의 중공 부분으로 유입된다. 이어서 성형 원료는 매니폴드(12) 내를 유통되고, 매니폴드(12)의 중공 부분과 연통된 프로브 바디(13)의 중공 부분으로 유입된다. 이어서 성형 원료는 프로브 바디(13) 내를 유통되고, 게이트(14)에서부터 사출된다. 스프루 부시(11), 매니폴드(12), 및 프로브 바디(13)는 가온되어 있기 때문에 성형 원료는 소정의 용융 상태를 유지한 채 유로(F) 내를 유통될 수 있다.
스프루 부시(11), 매니폴드(12), 및 프로브 바디(13)는 부착 판(21), 스페이서 블록(22), 백 플레이트(23), 캐비티 플레이트(24)에 의해 고정되어 있다.
게이트(14)는 밸브 핀(15)에 의해 봉지할 수 있다. 밸브 핀(15)은 도 1 중, 상하 방향으로 가동(可動)이며, 최하부에 위치되고 있는 경우에, 게이트(14)를 봉지하는 구성으로 되어 있다. 밸브 핀(15)이 도 1 중의 상방으로 이동하면 게이트(14)가 열리고 성형 원료를 사출할 수 있다.
가동금형(2)은 위치가 고정된 고정금형(1)에 대해, 적어도 고정금형(1)과 접촉된 상태와, 고정금형(1)에서 이간된 상태 사이에서 그 위치를 변경할 수 있다. 가동금형(2)은 고정금형(1)에서부터 성형 원료가 사출되는 게이트(14) 측에 가동하게 배치되어 있다. 가동금형(2)에는 캐비티(25)가 형성되어 있다. 가동금형(2)은 접촉 상태에서 캐비티(25)가 고정금형(1)의 게이트(14)부에 배치되도록 구성되어 있다. 즉, 고정금형(1)과 가동금형(2)이 접촉된 상태에서 고정금형(1)에서부터 사출되는 성형 원료는 가동금형(2)에 형성된 캐비티(25) 내로 침입하도록 구성되어 있다. 핫런너 방식에서 가동금형(2)은 콜드 하프라고도 불린다.
이상과 같은 구성에 의해 고정금형(1)은 목적으로 하는 성형품의 형상에 대응한 가동금형(2)의 캐비티(25) 내로 직접 성형 원료를 사출할 수 있다. 그렇기 때문에 고정금형(1)을 사용함으로써 핫런너 방식이 아닌 종래의 성형 방식(콜드 런너 방식)에서 필요했던 스프루나 런너가 필요 없다. 따라서 고정금형(1)을 사용함으로써 스프루나 런너를 갖지 않는 성형품을 성형할 수 있다.
이하에서 본 발명에 대해 실시예를 이용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
표 1에 나타내는 배합 조성의 세정제 조성물을 사용하여 제조된 성형 원료에 대해, 도 1에 나타내는 금형을 사용하여 사출 성형 시험을 실시했다. 구체적으로는, 실시예 1의 세정제 조성물을 함유하는 성형 원료(치환 전의 성형 원료)로 충전된 유로(F)가 실시예 1의 세정제 조성물을 함유하는 다른 성형 원료(치환 후의 성형 원료)로 치환될 때까지의 사출량(샷수)을 조사했다.
실시예 1의 세정제 조성물로서는 표 1에 나타내는 바와 같이, 폴리에틸렌옥사이드와, 폴리에틸렌옥사이드 100중량부에 대해 글리세린지방산 에스테르 20중량부와, 소르비탄지방산 에스테르 10중량부와, 하이드록시스테아린산 나트륨 25중량부를 함유하는 세정제 조성물을 사용했다. 성형 조건, 금형, 재료 등의 제반 조건은 아래에 나타내는 바와 같다.
성형 원료:
성형 원료 열가소성 수지: 폴리프로필렌(PP)수지(프라임폴리머사제의 "J-106")
세정제 조성물:
폴리에틸렌옥사이드(PEO): 메이세이카가쿠고교사제의 "ALKOX E-240", 분자량: 약 500만
글리세린지방산 에스테르: 글리세린모노스테아레이트(리켄비타민사제의 "Rikemal B-100")
폴리글리세린지방산 에스테르: 테트라글리세린스테아레이트(리켄비타민사제의 "POEM J4081V")
소르비탄지방산 에스테르: 소르비탄모노스테아레이트(카오사제의 "RHEODOL SP-S10V")
하이드록시스테아린산 나트륨: 닛토카세이고교사제의 "NS-6"
스테아린산 리튬: 닛토카세이고교사제의 "Li-St"
세정제 조성물의 첨가량: 성형 원료 열가소성 수지 100중량에 대해 10중량부
세정제 조성물의 제조 방법: 드라이 블렌드에 의해 제조. 구체적으로는 카와다사제의 슈퍼 믹서를 사용하여 고속 혼합했다.
성형 조건:
사출성형기: 스미토모 SE130EV(형체 130t)
금형: 폭 90mm, 길이 190mm, 두께 2.5mm의 직방체 형상의 성형품을 성형 가능한 금형
성형 온도: 실린더 ··· 210℃
핫런너부(유로(F)) ··· 210℃
시험 방법:
이하에 나타내는 방법에 따라 시험을 실시했다. 고정금형(1)에서부터 사출되는 성형품의 사출성형을 연속해서 실시한다. 우선, 사출성형기(3)에서부터 세정제 조성물을 함유하는 성형 원료(치환 전의 성형 원료)를, 스프루 부시(11)를 통해 고정금형(1) 내의 수지 유로(F)로 유입시키고, 수지 유로(F)를 충전한다. 이 때, 치환 전의 성형 원료로서 세정제 조성물을 함유하지 않고, 성형 원료 열가소성 수지만으로 되는 성형 원료를 사용했다.
다음으로, 사출성형기(3)를 후퇴시키고, 고정금형(1)과 사출성형기(3)의 노즐부(31)를 분리한다. 성형 원료와 세정제 조성물을 사출성형기(3)의 내부로 투입하고, 사출성형기(3)를 작동시켜서 사출성형기(3)의 내부를 세정한다. 이어서, 사출성형기(3)를 전진시켜 노즐부(31)와 고정금형(1)의 스프루 부시(11) 부분과 접촉시켜, 수지 유로(F) 내로 성형 원료(치환 후의 성형 원료)가 유통 가능한 상태로 한다. 이에 따라 치환 전의 성형 원료에 이어서 치환 후의 성형 원료를 고정금형(1)의 수지 유로(F) 내로 공급할 수 있다.
치환 후의 성형 원료가 공급되는 것에 의하여 최초에는 치환 전의 성형 원료만으로 성형된 성형품이 게이트(14)에서부터 사출되지만, 점차 치환 전의 성형 원료와 치환 후의 성형 원료의 양쪽이 혼합된 성형품을 얻을 수 있게 된다. 그리고 치환 후의 성형 원료만으로 성형된 성형품을 얻을 수 있게 된다. 치환 후의 성형 원료가 치환 전의 성형 원료에 혼입되기 시작한 상태의 성형품을 얻고 나서 치환 후의 성형 원료만으로 성형된 성형품을 얻을 수 있을 때까지 소요된 성형품의 수(샷수)에 대해 평가했다. 여기에서는 치환 전의 성형 원료로서 흑색으로 착색한 것을 이용하고, 치환 후의 성형 원료로서는 착색하지 않은 것을 사용했다. 이에 따라 흑색의 수지가 혼입되어 있지 않는 성형품을 얻은 경우에 핫런너 유로(F)에서 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료에 의해 치환되었다고 판단할 수 있다.
평가 방법:
핫런너 유로(F) 내에서 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료에 의해 치환될 때까지의 샷수(치환 샷수)에 대해 이하의 기준에 따라 평가했다.
치환 샷수가 40 미만: 양호(표 1 중 "○"로 표시한다.)
치환 샷수가 40 이상: 불량(표 1 중 "Х"로 표시한다.)
또한, 성형 원료가 제조 불량인 경우, 평가는 "불량(Х)"으로 했다. 성형 원료가 제조 불량이란, 예를 들어, 성형 원료 열가소성 수지와 세정제 조성물이 균일하게 분산된 성형 원료를 얻을 수 없었던 경우나, 세정제 조성물 자체로서 균일하게 분산된 조성물을 얻을 수 없었던 경우 등이다.
또한, 사출성형기(3)의 내부 세정에 소요된 성형 원료의 양(g) 및 세정제 조성물의 양(g)을 측정했다. 사출성형기(3)의 내부 세정에 소요된 성형 원료(치환 후의 성형 원료)의 양(g), 및 세정제 조성물의 양(g)을 표 1에 나타낸다.
실시예 1의 경우, 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료에 의해 치환될 때까지의 샷수(치환 샷수)는 29회였다. 평가는 "양호(○)"였다. 또한, 사출성형기(3) 내에서 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료에 의해 치환될 때까지 투입된 치환 후의 성형 원료의 양은 "520g"이며, 이 치환 후의 성형 원료 중에 함유되어 있던 세정제 조성물의 양은 "47g"이었다. 이러한 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112019104179893-pct00001
(실시예 2 ~ 8, 비교예 9 ~ 13)
표 1에 나타내는 배합 조성의 세정제 조성물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2 ~ 8에 대헤, 치환 샷수는 모두 30 이하이며, 평가는 "양호(○)"였다. 비교예 9, 12, 13에서는 치환 샷수가 모두 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다. 비교예 10에서는 세정제 조성물 자체를 균일하게 분산시킨 조성물로서 얻을 수 없었기 때문에 "조제 불가"라고 표시했다. 또한, 세정제 조성물로서 조제할 수 없었던 원료를 그대로 성형 원료 열가소성 수지에 첨가하여 성형해도 성형체를 얻을 수 없었다. 비교예 11에서는 성형체를 얻을 수 없었기 때문에 "제조 불가"로 표시했다.
(비교예 14)
세정제 조성물 대신 종래형 퍼지제를, 성형 원료 중 31중량%로 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
종래형 퍼지제로서는 폴리프로필렌(PP) 약 80%, 트리페닐포스파이트 약 20%의 조성을 갖는 퍼지제를 사용했다. 종래형 퍼지제의 첨가량은 성형 원료 열가소성 수지 100중량부에 대해 45중량부로 했다. 비교예 14에서는 치환 샷수가 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다.
(비교예 15)
치환 전의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 성형 원료를 사용하여, 성형 원료 열가소성 수지에 세정제 조성물 또는 종래형 퍼지제를 첨가하지 않았다. 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 성형 원료에 이어서 종래형의 퍼지제를 사출성형기(3)에 투입하고, 퍼지제를 사용하는 종래의 세정 방법에 입각한 세정 방법에 의해 사출 성형 시험을 실시했다. 즉, 비교예 15에서는 치환 전의 성형 원료가 성형 원료 열가소성 수지이며, 치환 후의 성형 원료가 종래형 퍼지제이다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 15에서는 치환 샷수가 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다. 또한, 치환 후, 종래형 퍼지제에 이어 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 다른 성형 원료를 사출성형기(3)에 투입하고, 종래형 퍼지제가 당해 다른 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 20이었다. 또한, 치환 전의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 성형 원료를 사용하여, 치환 후의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지에 종래형 퍼지제를 첨가한 성형 원료를 사용한 경우, 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 70 초과였다.
(실시예 16)
하기 성형 원료를 사용하여, 하기 성형 조건으로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 실시예 16에서는 치환 샷수가 31이며, 평가는 "양호(○)"였다.
성형 원료:
성형 원료 열가소성 수지: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성수지(ABS수지)(닛뽄A&L사제의 "KRALASTIC MVF-1K")
세정제 조성물:
폴리에틸렌옥사이드(PEO): 메이세이카가쿠고교사제의 "ALKOX E-240", 분자량: 약 500만
글리세린지방산 에스테르: 글리세린모노스테아레이트(리켄비타민사제의 "Rikemal B-100")
폴리글리세린지방산 에스테르: 테트라글리세린스테아레이트(리켄비타민사제의 "POEM J4081V")
소르비탄지방산 에스테르: 소르비탄모노스테아레이트(카오사제의 "RHEODOL SP-S10V")
하이드록시스테아린산 나트륨: 닛토카세이고교사제의 "NS-6"
스테아린산 리튬: 닛토카세이고교사제의 "Li-St"
세정제 조성물의 첨가량: 성형 원료 열가소성 수지 100중량에 대해 10중량부
혼합 방법: 드라이 블렌드
성형 조건:
사출성형기: 스미토모 SE130EV(형체 130t)
금형: 폭 90mm, 길이 190mm, 두께 2.5mm의 직방체 형상의 성형품을 성형 가능한 금형
성형 온도: 실린더 ··· 230℃
핫런너부(유로(F)) ···220℃
Figure 112019104179893-pct00002
(실시예 17 ~ 23, 비교예 24 ~ 28)
표 2에 나타내는 배합 조성의 세정제 조성물을 사용한 것 이외는 실시예 16과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 17 ~ 23에 대해, 치환 샷수는 모두 32 이하이며, 평가는 "양호(○)"였다. 비교예 24, 27, 28에서는 치환 샷수가 모두 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다. 비교예 25에서는 세정제 조성물 자체를 균일하게 분산시킨 조성물로서 얻을 수 없었기 때문에 "조제 불가"라고 표시했다. 또한, 세정제 조성물로서 조제할 수 없었던 원료를 그대로 성형 원료 열가소성 수지에 첨가하여 성형해도 성형체를 얻을 수 없었다. 비교예 26에서는 성형체를 얻을 수 없었기 때문에 "제조 불가"로 표시했다.
(비교예 29, 30)
성형 원료 열가소성 수지로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성수지(ABS수지)를 사용한 것 이외는, 비교예 29는 비교예 14과, 비교예 30은 비교예 15과 각각 동일하게 하여, 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 비교예 29, 30에서는 치환 샷수가 모두 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다.
또한, 비교예 30에서는 치환 후, 종래형 퍼지제에 이어 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 다른 성형 원료를 사출성형기(3)에 투입하여, 종래형 퍼지제가 당해 다른 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 23이었다. 또한, 치환 전의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 성형 원료를 사용하여, 치환 후의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지에 종래형 퍼지제를 첨가한 성형 원료를 사용한 경우, 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 70 초과였다.
(실시예 31)
하기 성형 원료를 사용하여, 하기 성형 조건으로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 실시예 31에서는 치환 샷수가 32이며, 평가는 "양호(○)"였다.
성형 원료:
성형 원료 열가소성 수지: 폴리카보네이트수지(PC수지)(테이진사제의 "PANLITE L-1225L")
세정제 조성물:
폴리에틸렌옥사이드(PEO): 메이세이카가쿠고교사제의 "ALKOX E-240", 분자량: 약 500만
글리세린지방산 에스테르: 글리세린모노스테아레이트(리켄비타민사제의 "Rikemal B-100")
폴리글리세린지방산 에스테르: 테트라글리세린스테아레이트(리켄비타민사제의 "POEM J4081V")
소르비탄지방산 에스테르: 소르비탄모노스테아레이트(카오사제의 "RHEODOL SP-S10V")
하이드록시스테아린산 나트륨: 닛토카세이고교사제의 "NS-6"
스테아린산 리튬: 닛토카세이고교사제의 "Li-St"
세정제 조성물의 첨가량: 성형 원료 열가소성 수지 100중량에 대해 15중량부
혼합 방법: 드라이 블렌드
성형 조건:
사출성형기: 스미토모 SE130EV(형체 130t)
금형: 폭 90mm, 길이 190mm, 두께 2.5mm의 직방체 형상의 성형품을 성형 가능한 금형
성형 온도: 실린더 ··· 280℃
핫런너부(유로(F)) ··· 270℃
Figure 112019104179893-pct00003
(실시예 32 ~ 38, 비교예 39 ~ 43)
표 3에 나타내는 배합 조성의 세정제 조성물을 사용한 것 이외는 실시예 31과 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 32 ~ 38에 대해, 치환 샷수는 모두 40 미만이며, 평가는 "양호(○)"였다. 비교예 39, 42, 43에서는 치환 샷수가 모두 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다. 비교예 40에서는 세정제 조성물 자체를 균일하게 분산시킨 조성물로서 얻을 수 없었기 때문에 "조제 불가"라고 표시했다. 또한, 세정제 조성물로서 조제할 수 없었던 원료를 그대로 성형 원료 열가소성 수지에 첨가하여 성형해도 성형체를 얻을 수 없었다. 비교예 41에서는 성형체를 얻을 수 없었다.
(비교예 44, 45)
성형 원료 열가소성 수지로서 아크릴로니트릴-스티렌수지(AS수지)를 사용한 것 이외는, 비교예 44는 비교예 14와, 비교예 45는 비교예 15와 각각 동일하게 하여 사출 성형 시험을 실시했다. 치환 샷수와 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 비교예 44, 45에서는 치환 샷 수가 모두 60 초과이며, 평가는 "불량(Х)"이었다.
또한, 비교예 45에서는, 치환 후, 종래형 퍼지제에 이어 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 다른 성형 원료를 사출성형기(3)에 투입하여, 종래형 퍼지제가 당해 다른 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 25였다. 또한, 치환 전의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지만을 함유하는 성형 원료를 사용하고, 치환 후의 성형 원료로서 성형 원료 열가소성 수지에 종래형 퍼지제를 첨가한 성형 원료를 사용한 경우, 치환 전의 성형 원료가 치환 후의 성형 원료로 치환될 때까지의 치환 샷수는 70 초과였다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형이나 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 이하의 취지를 포함하는 것으로 한다.
(취지 1) 세정제 조성물은, 폴리에틸렌옥사이드 100중량부와, 글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산 에스테르 25 ~ 90중량부와, 지방산, 및/또는, 하이드록시지방산의 금속염 15 ~ 45중량부를 함유하고, 핫런너 방식의 금형 내부의 수지유로를 세정하기 위해 사용되는 것을 취지로 한다.
이에 따르면, 핫런너 방식의 금형 내부의 성형 원료의 치환을 효율적으로 할 수 있다.
(취지 2) 세정제 조성물은, 상기 수지유로에 충전된 제 1의 성형 원료를, 제 2의 성형 원료로 치환하는 경우에, 상기 제 1의 성형 원료, 상기 제 2의 성형 원료, 또는, 상기 제 1의 성형 원료 및 상기 제 2의 성형 원료 양쪽에 첨가하여 사용되는 것이어도 좋다.
(취지 3) 세정제 조성물은 상기 폴리에틸렌옥사이드의 분자량이 10만 이상인 것이어도 좋다.
(취지 4) 세정제 조성물은, 상기 금속염이 나트륨염 및/또는 리튬염인 것이어도 좋다.
(취지 5) 성형 원료는 세정제 조성물과, 열가소성 수지를 함유하고, 핫런너 방식의 사출 성형에서 원료로 사용되는 것인 것도 취지로 한다.
1 : 고정금형 11 : 스프루 부시
12 : 매니폴드 13 : 프로브 바디
14 : 게이트 15 : 밸브 핀
21 : 부착 판 22 : 스페이서 블록
23 : 백 플레이트 24 : 캐비티 플레이트
25 : 캐비티 2 : 가동금형
3 : 사출성형기 31 : 노즐부
F : 유로

Claims (5)

  1. 중량 평균 분자량이 5만 ~ 1000만의 범위 내인 폴리에틸렌옥사이드 100중량부와,
    글리세린지방산 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 및 소르비탄지방산 에스테르에서 선택되는 적어도 1종의 지방산 에스테르 25 ~ 90 중량부와,
    지방산 및/또는 하이드록시지방산의 금속염 15 ~ 45중량부,
    를 함유하고,
    핫런너 방식의 금형 내부의 수지 유로를 세정하기 위해 사용되는, 세정제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 유로에 충전된 제 1의 성형 원료를, 제 2의 성형 원료로 치환하는 경우에,
    상기 제 1의 성형 원료, 상기 제 2의 성형 원료, 또는 상기 제 1의 성형 원료 및 상기 제 2의 성형 원료의 양쪽에 첨가하여 사용되는, 세정제 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌옥사이드의 중량 평균 분자량이 10만 이상인, 세정제 조성물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속염이 나트륨염, 및/또는 리튬염인, 세정제 조성물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 세정제 조성물과,
    열가소성 수지를 함유하고,
    핫런너 방식의 사출 성형에서 원료로 사용되는, 성형 원료.
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