KR20000040679A - 방향족 폴리에스테르 수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미네랄강화 방향족 폴리에스테르에 있어서 광택성, 도장성 및 내열성이 우수한 방향족 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 결정성 폴리에스테르와 비결정성 폴리에스테르의 조합, 그리고 여기에 미네랄로서 탈크를 이용하여 용융혼합하는 것으로, 이는 성형품의 표면이 수려하고, 광택성이 우수하여 성형품의 도장성, 예를들어 알루미늄 진공증착 도장이나 크롬도금 등에 있어서 우수한 접착성을 가지며 성형 후 플라스틱의 금속제품 대비 후수축이 크게 발생하는 단점을 현저히 개선할 수 있어 도장성이 요구되는 제품, 즉 자동차의 타이어휠 커버, 아웃도어 핸들, 헤드램프 베젤(bezel), 또는 장식재로서의 도장품 등 다양한 방면으로 사용될 수 있다.

Description

방향족 폴리에스테르 수지조성물
본 발명은 방향족 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형품의 표면이 수려하고, 광택성이 우수하며 성형품의 도장성, 예를들어 알루미늄 진공증착도장이나 크롬 도금에 있어서 우수한 접착성을 가지므로써 자동차의 헤드램프 베젤(bezel)용으로 적합한 방향족 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것이다.
열가소성 플라스틱 재료는 재생 문제와 더불어 전세계 전기, 전자, 자동차업계 등 관련산업의 발달과 연평균 10% 이상의 신장을 보이고 있는 가운데 금속 및 열경화성 수지 등이 열가소성으로 대체되고 있는 추세이다.
엔지니어링 플라스틱으로서 열가소성 방향족 폴리에스테르로는 대표적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라 함)와 폴리부틸렌테레프탈레이(이하, PBT라 함)를 들 수 있다. 이러한 폴리에스테르 수지는 강도, 강성 등의 기계적 특성이 우수하고 내열성, 치수안정성, 성형성이 양호하기 때문에 자동차부품, 전기전자부품 등 각종 산업분야에 광범위하게 사용되어지고 있다.
그러나, PET의 경우에 장기내열성은 우수하나 수지의 결정화속도가 느리고, 결정화도가 낮기 때문에 금형을 이용한 가공으로의 사출, 압출가공에서 생산성, 이형성 등의 어려움이 많이 발생한다. 또한, PBT의 경우에는 엔지니어링 플라스틱 중에서 가장 최근에 개발된 것으로서, PET에 비하여 장기 내열성은 떨어지나 빠른 결정화속도로 인하여 성형생산성이 향상되어 빠른 속도로 시장이 확대되었다. 그러나, PBT는 결정화 속도가 빠르기 때문에 강화제를 다량 첨가할 경우 강화제의 표면표출이 발생하게 된다. 이러한 현상은 성형 후 후도장 공정, 즉 알루미늄 증착이나 크롬도금과 같은 공정에서 도막의 표면상태를 불량하게 하는 원인이 된다.
이러한 도장성을 개선시키기 위한 공지의 방법으로는 PBT와 비결정영역이 많은 PET를 제품에 따라 적정비율로 용융혼합함으로써 PBT의 내열성을 개선시키고 결정화도 및 결정화속도를 조절하여 표면도장성을 증가시키는 방법이 있다. 그러나, 필러가 함유된 경우에는 이러한 PET의 효과가 감소하는 데, 예를들면 유리섬유의 경우는 성형품의 표면으로 표출이 발생하여 도장품에 있어서 표면백화가 발생하는 등 도장성을 현격히 감소시킨다. 따라서, 강성이 요구되는 도장제품의 경우 미네랄로서 강성과 도장성을 조절하는 데, 일반적으로 미네랄을 첨가한 수지의 경우도 미네랄의 표면표출로 인하여 수지 자체만으로 성형한 제품에 비하여 도장성이 상당히 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 방향족 폴리에스테르 수지의 도장성을 개선하기 위하여 PBT와 PET를 혼합하거나, 또는 이들의 공중합체에 입자가 미세한 마이클 탈크를 도입함으로써 성형품에 있어서 미네랄의 표면표출을 최소화하여 성형품의 도장공정시에 표면백화의 발생을 억제하고, 또한 마이크로탈크의 분산도가 일반 탈크에 비하여 우수하므로 내열성이 요구되는 제품의 경우 후수축이 적게되어 치수안정성이 우수한 제품을 얻기 용이한 방향족 폴리에스테르 수지를 제공하는 데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향족 폴리에스테르 수지조성물은 방향족 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 입자크기 3∼15㎛인 탈크 5∼30 중량부를 첨가하여 이루어진 데 그 특징이 있다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서의 방향족 폴리에스테르계 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트에 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체를 혼합한 것이거나, 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체 단독이다.
폴리부틸렌테레프탈레이트에 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체를 혼합할 경우, 폴리부틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체 10∼100 중량부를 혼합할 수 있다.
이때, 혼합되는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 100 중량부 초과면 사출성형시 결정화속도가 너무 느려지므로 성형사이클이 길어서 상품가치가 없다.
본 발명에서 표면백화 현상을 방지하기 위해 첨가되는 탈크의 입자크기는 3∼15㎛인 것이 바람직한 바, 만일 입자크기가 15㎛보다 크면 미네랄의 표면표출로 인하여 도장 후 표면백화 현상이 발생하고, 특히 30㎛ 초과면 극히 심하게 발생한다. 뿐만 아니라 탈크 입자가 15㎛ 보다 크면 시간이 지남에 따라 후수축이 발생하여 치수안정성이 부족한 문제점이 있다.
이와같은 탈크를 상기 방향족 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 대하여 5∼30 중량부로 첨가하는 바, 만일 그 함량이 5 중량부 미만이면 기계적 강도가 부족하고, 30 중량부 초과면 치수안정성은 우수하나 미네랄의 표면표출로 도장성이 극히 떨어지는 문제가 있다.
이외에도 본 발명에서는 필요에 따라 이형제, 내열제, 가소제 및 난연제 등을 첨가할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼9 및 비교예 1∼5
다음 표 1에 나타낸 바와 같이 PBT 수지(코오롱사 제품, KP-210)에 내열제(시바-가이기사 제품, IRGANOX-1010)와 PET 또는 PBT와 PET의 공중합체 등을 믹싱하여 주원료 투입구를 통하여, 탈크는 부원료투입구를 통하여 투입하고, 250∼290℃로 가열된 연속식 스크류 타입의 2축 압출기를 이용하여 용융혼합한 후 펠렛상으로 수지를 제조한 다음, 130℃의 제습형 건조기에서 6시간 동안 건조하여 수분을 제거하였다.
그런 다음, 퍼킨-엘머사의 DSC 7로 결정화특성을 측정하였으며, 사출성형기를 이용하여 시험편을 제작한 후에 인스트롱(INSTRON)을 이용하여 ASTM 평가법에 입각하여 인장특성, 굴곡특성, 열변형온도 등의 물성을 평가하였으며, 알루미늄 증착특성 및 항온측정기내에서 70℃ 온도에서 30일 동안 숙성시킨 후의 후수축 결과를 측정하였다.
물성측정결과와 결정화 특성은 다음 표 2에 나타내었고, 도장특성, 후수축율 측정 결과는 다음 표 3에 나타내었다.
조 성(중량부)
폴리에스테르 수지 내열제 탈크A 탈크B
PBT PET PBT/PET 공중합체
실시예 1 100 10 - 0.2 30 -
2 100 20 - 0.2 30 -
3 100 30 - 0.2 30 -
4 100 100 - 0.2 30 -
5 100 - 10 0.2 30 -
6 10 - 20 0.2 30 -
7 100 - 30 0.2 30 -
8 100 - 50 0.2 30 -
9 - - 100 0.2 30 -
비교예 1 100 - - 0.2 30 -
2 - 100 - 0.2 30 -
3 100 30 - 0.2 - 30
4 100 - 50 0.2 - 30
5 - - 100 0.2 - 30
(주) PBT : 절대점도 2.7인 폴리부틸렌테레프탈레이트PET : 절대점도 2.5인 폴리에틸렌테레프탈레이트PBT/PET 공중합체 : PBT/PET 조성비 70/30인 랜덤 공중합체탈크 A : 입자크기 3∼10㎛인 탈크탈크 B : 입자크기 30∼40㎛인 상용화된 탈크
인장강도(kg/㎠) 굴곡강도(kg/㎠) 굴곡탄성율(kg/㎠) 충격강도(kg·cm/cm) CTmax(초)
실시예 1 555 920 40000 2.7 0.90
2 560 950 40100 3.0 0.96
3 570 965 40150 3.3 1.01
4 580 975 40250 3.5 1.19
5 540 890 39500 3.4 1.31
6 525 855 37500 3.6 1.33
7 510 830 36000 3.9 1.46
8 500 805 35100 4.3 1.51
9 455 780 32800 5.0 1.76
비교예 1 540 900 38000 2.2 1.33
2 성형불가능
3 570 970 40240 2.7 1.24
4 545 930 39200 4.1 1.21
5 520 880 35100 4.5 2.31
이때, 인장강도는 ASTM D-638에 의거 측정하였고, 굴곡탄성율은 ASTM D-790에 의거 측정하였고, 충격강도는 ASTM D-256에 의거 측정하였으며, 등온결정화속도에서의 최대결정화속도(CTmax)는 280℃에서 5분간 체류한 후 195℃에서의 등온결정화속도로 측정하였다.
상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따라 제조된 미세한 탈크로 강화된 방향족 폴리에스테르 수지는 종래의 PBT/PET 혼합물과 물성에 있어서는 유사하면서도 결정화속도가 더욱 빠르다는 것을 알 수 있다. 단, 공중합체의 함량이 증가됨에 따라서 강성은 떨어지는 경향을 보이지만 종래 폴리에스테르 수지의 단점인 충격강도가 크게 보완되었음을 알 수 있다.
도장성(개) 성형후 시편크기(mm) 에이징 후 시편크기(mm) 후수축률(%)
실시예 1 36 124.47 122.15 1.86
2 23 124.45 122.25 1.77
3 19 124.45 122.31 1.72
4 11 124.44 122.34 1.69
5 33 124.48 122.32 1.74
6 23 124.46 122.34 1.70
7 18 124.44 122.40 1.64
8 14 124.44 122.56 1.51
9 9 124.65 123.14 1.21
비교예 1 53 124.47 121.58 2.32
3 75 124.45 121.93 2.02
4 68 124.46 121.93 2.03
5 64 124.48 123.00 1.19
이때, 도장성은 가로×세로×두께가 10cm×10cm×0.3cm인 사각시편을 제작하여 알루미늄 진공증착기에서 증착한 후 크로스-컷(cross-cut) 방법으로 가로×세로가 1mm×1mm인 사각형을 100개 만들어 시중에 판매하는 OPP 테이프를 이용하여 전체 칸에 접합시켰다가 5초 후 테이프를 떼어냈을 때 100개의 칸 중에서 테이프에 의해서 떨어져 나온 칸의 개수(5회 평가후 평균치)를 측정하였으며, 이때 떨어져 나온 칸의 개수가 적을수록 도장성이 우수함을 나타낸다.
후수축율은 가로×세로×두께가 127mm×12.7mm×6.4mm인 캐비티의 금형을 통해 사출하여 시편을 제작한 후 사출후 가로방향의 길이를 측정하고 70℃에서 30일동안 에이징(aging) 한 후 가로방향길이의 비율을 나타낸 것으로서, 값이 작을수록 후수축이 적음을 의미한다.
상기 표 3의 결과로부터 미세 탈크를 사용함으로써 PET 또는 공중합체를 PBT에 도입함으로써 도장성이 크게 개선됨을 알 수 있으며, 후수축도 상당이 큰 폭으로 감소됨을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방향족 폴리에스테르 수지조성물은 미네랄 강화수지로서 통상적으로 사용하던 입자크기의 미네랄을 사용할 경우보다 더욱 우수한 도장특성을 보여주고 결정화거동을 용이하게 제어할 수 있으며, 성형 후 플라스틱의 금속제품 대비 후수축이 크게 발생하는 단점을 현저히 개선할 수 있는 수지조성물로서, 이는 도장성이 요구되는 제품, 즉 자동차의 타이어휠 커버, 아웃도어 핸들, 헤드램프 베젤, 또는 장식재로서의 도장품 등 다양한 방면으로 사용될 수 있다.

Claims (3)

  1. 방향족 폴리에스테르계 수지 100 중량부에 입자크기 3∼15㎛인 탈크 5∼30 중량부를 첨가하여 이루어진 방향족 폴리에스테르 수지조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 방향족 폴리에스테르계 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트 100 중량부에 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체 10∼100 중량부를 혼합한 것이거나, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 공중합체 100 중량부인 것임을 특징으로 하는 방향족 폴리에스테르 수지조성물.
  3. 제 1 항의 수지조성물을 함유한 자동차 헤드램프 베젤.
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