KR19980048237A - 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비교적 저가이면서도 유연성 등이 우수하고 폴리아미드 수지의 우수한 특성인 가스 배리어(Gas Barrier) 특성을 유지시키면서 내열성, 내약품성 및 기계적 특성을 향상시켜 파이프, 튜브 등 두꺼운 이형 단면을 갖는 제품의 압출성형이 가능한 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 데에 있다.
이러한 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지는, 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 하기 식1로 표시되는 소르비탄 지방산 에스테르 유도체 2∼30중량부와 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코포리머가 1∼30중량부 함유된 데에 그 특징이 있다.
[식1]
상기 식1에서 R은 탄소수가 10∼25인 알킬기이다.

Description

[발명의명칭]
압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물
[발명의상세한설명]
[발명의목적]
[발명이속하는기술분야및그분야의종래기술]
본 발명은 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프, 튜브 등 두꺼운 이형 단면의 제품을 압출성형할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.
통상 폴리아미드 수지는 내열온도가 높고 강도 등이 우수하여 자동차, 전기, 전자 등의 각종 부품의 제조에 널리 사용되고 있으며, 단독으로 뿐 아니라 유리섬유, 무기물, 내충격제 등의 각종 첨가제를 보강하여 엔지니어링 플라스틱 재료로도 널리 쓰이고 있다.
이러한 폴리아미드 수지는 용도에 따라 용융점도가 다른 수지를 사용하고 있다. 구체적으로 섬유 등 얇은 두께의 성형품에는 비교적 낮은 용융점도를 갖는 나일론 수지가 사용되고 있으며, 필름, 낚시줄 등의 압출성형품에는 비교적 높은 용융점도를 갖는 나일론 수지가 사용되고 있다.
그러나 통상 용융중합법으로 제조되는 나일론 수지는 용융점도가 부족하여 파이프, 튜브 등 두꺼운 두께를 갖는 이형 단면의 압출성형품를 제조하기 어렵다. 또한 나일론-11, 나일론-12 등의 유연성 있는 나일론 소재는 원재료가 고가 이기 때문에 우수한 특성을 가고 있음에도 불구하고 그 적용분야가 한정되어 있는 실정이다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로 용융중합법, 열분해법 등의 고점도의 폴리아미드 수지를 제조하는 방법이 제시되었다.
그렇지만 용융중합법은 가혹한 감압하에 중합물을 유지시키면 이론적으로는 고점도의 나일론 수지를 얻을 수 있으나 중합에 장시간을 요하므로 경제적이지 못하며, 열분해에 의한 방법은 고점도 나일론 수지가 열화되는 결점이 있다.
또한 폴리아미드 수지를 융점 이하의 온도에서 고상중합을 행하는 방법은 충분한 용융점도를 얻기 위해서는 장시간의 가열처리가 필요할 뿐 아니라 품질이 불량하며, 무기 또는 유기인산화합물이 포함된 나일론 수지를 융점 이상 또는 융점 이하의 온도에서 가열하는 방법도 알려져 있으나 이 방법으로 얻어진 폴리머는 성형을 위해 재용융할 때 급격하게 용융점도가 저하되기 때문에 형태 유지성을 부여하기 어렵다.
결국, 파이프와 튜브 등 두꺼운 이형 단면을 갖는 제품의 압출 성형에 나일론 11, 나일론 12 등 유연성 있는 폴리아미드 수지를 소재로서 적용 가능하나 이는 원재료가 비싸 그 적용에 현실적으로 무리가 있고, 그 외의 폴리아미드 수지는 아직까지 튜브 등의 속이 빈 제품을 압출 성형할 만한 물성을 갖추고 있지 못한 실정이다.
[발명이이루고자하는기술적과제]
본 발명의 목적은 경제적으로 폴리아미드 수지의 우수한 특성인 가스 배리어(Gas Barrier) 특성을 유지시키면서 유연성 등의 기계적 특성을 향상시켜 파이프, 튜브 등 두꺼운 이형 단면을 갖는 제품의 압출,성형이 가능한 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 데에 있다.
즉, 본 발명은 폴리아미드 수지의 제반특성을 유지하면서 파이프, 튜브 등 두꺼운 이형 단면을 갖는 압출 성형품의 제조가 가능한 정도로 용융점도가 높고 유연성과 충격성이 우수한 나일론 수지 조성물를 제공코자 한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물은, 폴리아미드 수지 100중량부에 소르비탄 지방산 에스테르 유도체 2∼30중량부와 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코포리머 1∼30중량부가 함유된 데에 그 특징이 있다.
상기와 같은 수지 조성물을 제조함에 있어 폴리아미드 수지는 나이론-6, 나이론-66, 나이론-46 및 이들의 공중합체를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 소르비탄 지방산 에스테르 유도체는 하기 식1로 표시되는 것을 사용하는 것이 좋다.
[식1]
상기 식1에서 R은 탄소수가 10∼25인 알킬기이다.
[발명의구성및작용]
본 발명을 보다 상세히 설명한다.
베이스 수지인 폴리아미드 수지는 통상 아미드기를 갖는 선상 결정성 고분자로서, 나일론-6, 나일론-66, 나일론-46 및 이들의 공중합체를 단독 또는 선택적으로 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 특히 나일론6, 나일론66 및 이들의 공중합체를 사용하는 것이 좋다.
소르비탄 지방산 에스테르(Sorbitan Fatty Acid Ester) 유도체는 폴리아미드 수지에 유연성 및 내충격성을 부여하여 튜브 및 파이프의 압출를 가능케 하기 위한 것으로, 상기 식1로 표시된 화합물을 사용하는 것이 좋다. 이는 수지 조성물의 제조 가공시 발생하는 규칙성있는 폴리아미드 수지의 아미드기에 의한 수소 결합 및 규칙성 있는 배열을 방해함으로서 수지에 유연성과 내충격성을 부여하며, 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 2∼30중량부 사용하여 혼합 및 성형하면 된다. 더 바람직한 사용량은 5∼20중량부이다. 만일 소르비탄 지방산 에스테르 유도체의 사용량이 상기 범위보다 적으면 유연성 및 내충격성 향상을 가져오기 어려우며, 많으면 원가 상승의 문제점과 폴리아미드 수지의 제반 특성을 유지하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 혼합 조성의 공정화가 어렵다.
또한, 내충격제로 사용되는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코폴리머는 상기 소르비탄 지방산 에스테르 유도체를 보완하여 폴리아미드 수지의 내충격성 및 유연성을 보다 향상시킴과 동시에 용융강도를 향상시켜 튜브 및 파이프의 압출 성형이 가능토록 한다. 이는 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 1∼30중량부 첨가 혼합한다. 더 바람직한 첨가량은 5∼20중량부이다. 만일 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코폴리머를 상기 양보다 적게 첨가하면 유연성 및 내충격성을 향상시키는데 적절한 효과를 보기 어려우며, 많이 첨가하면 원가가 상승함은 물론 폴리아미드 수지의 제반특성, 특히 가스배리어 특성과 내열 특성을 유지하는 것이 곤란하고 혼합 조성의 공정화가 어렵게 된다.
상기와 같이 소르비탄 지방산 에스테르 유도체, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코폴리머 및 그외의 실리카 미립자 등을 폴리아미드 수지에 혼합 사용하여 튜브 및 파이프를 압출 성형하면 나일론 수지의 기계적 가스배리어 특성이 유지되면서 내열성 및 내약품성이 향상되어 플라스틱 튜브 및 파이프의 압출 성형이 가능해진다.
따라서 기존의 플라스틱 파이프 및 튜브로 사용이 한정되어온 각종 오일류를 충진하여 사용하는 고압 파이프 및 호스류, 자동차 부분의 연료 이송용 호스 및 파이프류 등에 적용이 가능하다. 또한 기존의 고무 호스 및 파이프의 시장도 성능과 제조공정의 이점 때문에 충분히 대체가 가능하다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 통상적인 혼합 방법을 사용하여 제조한다. 예컨데 한가지 방법은 압출기안에서 분말, 액상 또는 과립화된 형태로 각 성분을 혼합시키고 혼합물을 스트랜드로 압출시키고, 스트랜드를 펠렛으로 잘게 자른 후, 펠렛을 원하는 물품으로 성형시키는 것이다. 혼합 및 블렌딩 작업은 폴리아미드 융점 이상의 온도, 일반적으로 약 200∼300℃의 온도에서 수행되며, 필요에 따라 별도의 기능부여를 위해 안료, 염료, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 윤할제, 난연제 등이 첨가될 수 있다.
본 발명에서 유연성은 굴곡 탄성율로 평가하였으며, 굴곡 탄성율이 크면 튜브성형후 휨 등의 변형시에 어려우며, 단단한 특성을 보여줘서 튜브 등의 용도에 적합하지 못하다. 본 발명의 목적에 적합한 튜브 및 파이프등으로서의 특성을 가지려면 소재의 굴곡탄성율이 7,000kg/㎠ 이상이면 곤란하다. 굴곡탄성율이 6,000kg/㎠ 이하이면 유연성이 우수하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
실시예 1-3 및 비교예 1-2
220℃의 융점을 갖는 폴리아미드 수지 및 소르비탄 지방산 에스테르 유도체와 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코폴리머(이하, PE/PP 코폴리머라 한다) 및 기타 첨가제를 표1의 조성으로 700in.lbs 토르크에서 180rpm의 스크류 속도로 270℃의 온도에서 혼합하여 조성물을 제조하고, 또한 상기 조성에 따라 압출기에서 튜브 성형를 성형하였다.
실시예에서는 유연성과 내충격성이 우수한 상태의 튜브를 얻었으나 비교예의 조성으로는 튜브의 성형불량 및 혼합조성물 제조에 매우 불량한 상태를 보였다. 혼합 시료는 250℃의 온도에서 사출성형하여 일반 물성을 측정하여 표2에 나타냈다.
[표 1]
상기 표2에서 이형제로는 에틸렌비스스테아미드를 사용하였다.
표2의 물성은 다음과 같은 방법에 의해 측정하였다.
인장강도: ASTM D-638에 규정된 방법에 따라 덤벨(Dumbell)형 시편을 사출성형하여 만능 측정기인 인스트롱(Instron)에서 0.2in/min의 속도로 인장강도를 측정하였다.
충격강도: 2.44in×0.5in×0.25in의 사출성형된 디스크 시편을 사용하여 시편의 중간부위에 흠집(Notch)을 만들고 부러지기 쉽게 하는 방법인 아이조드 노치(Izod Notch)충격 실험(ASTM D-256 및 ISO 180) 방법에 따라 측정하였다.
굴곡강도 및 굴곡탄성율: ASTM D-790의 방법에 따라 측정하였다.
[표 2]
상기 표2에서, 비교예에서는 굴곡탄성율이 15,000kgf/㎠ 이상인데 비해 실시예에서는 6500kgf/㎠ 이하이고 그 외의 물성, 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 등에 있어서도 본 발명의 수지 조성물의 값이 낮아 유연성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
[발명의효과]
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 나이론-6 등의 폴리아미드 수지를 베이스 수지로 하고 소르비탄 지방산 에스테르 유도체를 사용하여 폴리아미드 수지에 유연성 및 내충격성을 부여하고 상기 소르비탄 지방산 에스테르 유도체와 함께 내충격제인 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코폴리머를 사용하여 내충격성 및 유연성을 보다 향상시킴과 동시에 용융강도를 향상시켜 튜브 및 파이프의 압출 성형이 가능하다.
즉, 폴리아미드 수지의 우수한 특성인 가스 배리어(Gas Barrier) 특성을 유지시키면서 각종 기계적 특성을 향상시켜 파이프, 튜브 등 두꺼운 두께를 갖는 이형 단면의 제품 압출성형할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (3)

  1. 폴리아미드 수지 100중량부에 대해 소르비탄 지방산 에스테르 유도체 2∼30중량부 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌 코포리머 1∼30중량부가 함유된 것임을 특징으로 하는 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리아미드 수지는 나이론-6, 나이론-66, 나이론-46 및 이들의 공중합체에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 소르비탄 지방산 에스테르가 하기 식으로 표시되는 것임을 특징으로 하는 압출 튜빙 성형용 폴리아미드 수지 조성물.
    (상기 식에서 R은 탄소수가 10∼25인 알킬기이다)
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