KR20010002077A - Composition of poly(oxymethylene) - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리옥시메틸렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어나 베어링용 소재로 사용가능할 정도의 수준을 갖는 고습동 특성을 지닌, POM 자체의 기계적 강도를 유지하면서 충격강도 및 내마찰 마모 특성을 향상시킨 폴리옥시메틸렌 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polyoxymethylene resin composition, and more particularly has a high wettability characteristics having a level that can be used as a material for gears and bearings, impact strength and frictional wear resistance characteristics while maintaining the mechanical strength of the POM itself It is related with the polyoxymethylene resin composition which improved this.
폴리옥시메틸렌(이하, POM이라 함)은 기계적 성질과 내약품성 및 내열성 등의 화학적 성질이 우수하기 때문에 엔지니어링 수지로서 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 타 수지에 비해 결정화도가 높아 딱딱한 성질을 가지는 단점이 있다.Polyoxymethylene (hereinafter referred to as POM) is widely used as an engineering resin because of its excellent mechanical properties, chemical properties such as chemical resistance and heat resistance. However, there is a disadvantage in that the degree of crystallinity is higher than that of other resins and has a hard property.
POM의 브리틀(brittle)한 성질을 개선하기 위해 충격보강제를 첨가하는 방법이 연구되고 있는 바, 특히 POM은 반응성기가 없기 때문에 충격보강제와의 상용성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to improve the brittle nature of POM, a method of adding an impact modifier has been studied. Particularly, since POM does not have a reactive group, studies are being actively conducted to increase compatibility with an impact modifier.
또한, POM은 자기윤활 특성이 있어 내마모성이 우수한 장점이 있으나, 자기윤활 특성이 요구되는 용도에 따라 내마찰 마모능력이 불충분하여 내마모성의 향상이 요구되고 있다.In addition, POM has a self-lubricating property has an advantage of excellent wear resistance, but the wear resistance is insufficient due to insufficient wear resistance according to the use of the self-lubricating properties are required.
요구되는 특성 부분을 좀더 자세하게 살펴보면, 동력전달 등의 기어나 베어링재로의 적용을 위해서는 POM 자체만으로도 어느 정도의 물성을 만족하나 기어 제품의 뾰쪽한 산 부분이 구동시 쉽게 손상되는 문제가 있다.Looking at the required characteristic in more detail, the POM itself satisfies a certain degree of physical properties for the application of gears and bearings such as power transmission, but there is a problem that the sharp peak of the gear products are easily damaged during operation.
이를 보완하기 위해서는 터프니스가 필요한데, 여러 실험결과에 의하면 충격강도가 30kg·cm/cm 정도의 수준은 되어야 하는 바, 통상의 경우 충격강도가 30kg·cm/cm 수준인 POM 소재는 인장강도가 400kg/㎠ 수준으로 그 강성이 불충분하여 기어류 구동시 응력을 많이 받아 제품의 수명이 단축되는 경우가 많고, 내마모 특성이 부족하여 동마찰계수가 높아 동력 전달의 효율이 부족할 뿐만 아니라 비마모량 역시 증가하여 사용 제품이 쉽게 그 수명을 다해 내마찰-마모 소재로 적용하기는 불가하다.To compensate for this, toughness is required. According to various experimental results, impact strength should be about 30kg · cm / cm. In general, POM material having impact strength of 30kg · cm / cm has a tensile strength of 400kg. Insufficient stiffness at the level of / cm 2, which causes a lot of stress during driving of gears, which shortens the life of the product.In addition, the wear resistance is not high, the coefficient of dynamic friction is high. Therefore, it is not possible to use the product as the friction-wear material easily to the end of its life.
기어류 등의 동력 전달재로의 적용을 위해서는 인장강도가 500kg/㎠, 충격강도가 30kg·cm/cm, 동마찰계수가 최소 0.2 수준, 비마모량이 1 수준이 되어야 각종 기어류 등의 용도에 문제없이 적용할 수 있다.In order to apply power transmission materials such as gears, tensile strength is 500kg / ㎠, impact strength is 30kg · cm / cm, dynamic friction coefficient should be at least 0.2 level and wear level should be 1 level. It can be applied without any problem.
종래 POM에 내충격성을 부여하는 방법의 일예로는, 측쇄에 니트릴기 또는 카르복실산 에스테르기를 포함하는 탄화수소 고무를 혼합시키는 방법(일본 특공소 45-12647), α-올레핀/α,β-불포화 카르복실산의 공중합체를 혼합시키는 방법(일본 특공소 45-18023), 에틸렌/비닐 또는 아크릴 에스테르의 공중합체를 혼합시키는 방법(일본 특공소 45-26231), 디올레핀/아크릴로니트릴 공중합체, 즉 탄화수소 주사슬에 니트릴기가 치환된 공중합체를 혼합시켜 충격강도 및 굴곡탄성률을 향상시키는 방법(미국특허 제3,476,832호), 지방족 폴리에테르를 혼합시키는 방법(일본 특공소 50-33095호), α-올레핀 중합체 및 에틸렌/비닐 모노머의 공중합체를 혼합시키는 방법(일본 특개소 49-40346호), 폴리올레핀계, 폴리스티렌계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계의 열가소성 엘라스토머를 혼합시키는 방법(일본 특개소 60-104116호)등이 있으나, POM과의 상용성이 부족하여 충격강도를 크게 개선시킬 수 없었다.As an example of the method of providing impact resistance to a conventional POM, the method of mixing a hydrocarbon rubber containing a nitrile group or a carboxylic acid ester group in a side chain (JP-45-45647), (alpha) -olefin / (alpha), (beta)-unsaturated A method of mixing a copolymer of carboxylic acid (JP-45-18023), A method of mixing a copolymer of ethylene / vinyl or acrylic ester (JP-45-26231), a diolefin / acrylonitrile copolymer, That is, a method of improving impact strength and flexural modulus by mixing a copolymer in which a nitrile group is substituted with a hydrocarbon main chain (US Pat. No. 3,476,832), a method of mixing aliphatic polyether (JP-A 50-33095), α- A method of mixing an olefin polymer and a copolymer of an ethylene / vinyl monomer (Japanese Patent Laid-Open No. 49-40346), a polyolefin-based, polystyrene-based, polyester-based, or polyamide-based thermoplastic elastomer However and a method of mixing (Japanese Unexamined places No. 60-104116), could significantly improve the impact strength due to insufficient compatibility with POM.
그 외에도 보다 높은 강인성을 부여하기 위한 엘라스토머로서 열가소성 폴리우레탄을 혼합시키는 방법이 있다(캐나다 특허 제84-2325호). 폴리우레탄의 분산상태를 조절하여 강인성을 증진시키는 방법(일본 특개소 59-155453호), POM과 상용성을 높이기 위해 특수한 탄성중합체 폴리우레탄을 제조하여 혼합하는 방법(일본 특개소 59-145243호) 등도 제안되었다. 그러나, 폴리우레탄을 POM과 혼합시킬 경우 폴리우레탄의 양이 많을수록 충격강도는 향상되지만, 성형성, 인장강도, 굴곡강도 등과 같은 강성의 저하로 인해 실제 상품으로 사용하기에 어렵다.In addition, there is a method of mixing thermoplastic polyurethane as an elastomer for imparting higher toughness (Canada Patent No. 84-2325). Method to improve the toughness by controlling the dispersion of polyurethane (Japanese Patent Laid-Open No. 59-155453), and to prepare and mix a special elastomeric polyurethane to improve compatibility with POM (Japanese Patent Laid-Open No. 59-145243) And so on. However, when polyurethane is mixed with POM, the higher the amount of polyurethane, the impact strength is improved, but due to the deterioration of rigidity such as formability, tensile strength, flexural strength, etc., it is difficult to use it as a real product.
POM 수지의 마모특성을 향상시키기 위한 방법으로는 실리콘 오일(일본 특개소 60-41449호, 특개평 1-204959호)을 넣는 방법이 개시되어 있으나, 실리콘 오일로 인해 금형오염이 발생하는 문제가 있다.As a method for improving the wear characteristics of the POM resin, a method of adding silicone oil (Japanese Patent Laid-Open No. 60-41449, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-204959) is disclosed, but there is a problem that mold contamination occurs due to silicone oil. .
또한, POM 내마찰 마모특성을 향상시키는 기술로는 이황화 몰리브덴 및 흑연 등의 고상윤활유를 첨가하는 방법, 분말상 및 섬유상 폴리테트라 에틸렌 수지를 첨가하는 방법 또는 석유계 윤활유, 지방족 알콜 또는 이들의 에스테르와 같은 윤활제를 첨가하는 방법들이 공지되어 있다.In addition, techniques for improving the POM wear resistance characteristics include a method of adding solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, a method of adding powdered and fibrous polytetraethylene resins, or petroleum lubricants, aliphatic alcohols or esters thereof. Methods of adding lubricants are known.
이와같은 방법들은 내마찰 마모특성을 충분히 개선시킬 수 있으나, 저속, 저부하 상태에서의 슬라이딩하는 경우에는 내마찰특성이 현저히 저하되는 문제가 있었다.Such methods can sufficiently improve the wear resistance of friction, but when sliding at a low speed and low load, the friction resistance is remarkably degraded.
그리고, 폴리 테트라플루오로 에틸렌 수지를 첨가하는 경우에는 내마찰 특성이 우수하지만 기계적 물성이 불량하다는 문제가 있다. 또한, 석유계 윤활유, 지방족 알콜 또는 그들의 에스테르와 같은 윤활제를 사용하는 경우는 POM 수지와의 상용성이 부족하여 성형시 금형 표면으로 이동하여 금형 오염물을 발생시켜 부품 표면의 광택저하, 치수불안정 등의 문제가 있다.In addition, when the polytetrafluoroethylene resin is added, there is a problem in that the mechanical properties are excellent although the friction resistance is excellent. In addition, in the case of using lubricants such as petroleum lubricants, aliphatic alcohols or esters thereof, the compatibility with the POM resin is insufficient and the mold surface is moved to the mold surface during molding, resulting in mold glossiness and dimensional instability. there is a problem.
본 발명자는 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 연구한 결과, 폴리에테르 성분으로 특정 분자량의 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 함유하고, 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물을 사용하여 POM 수지와 폴리에스테르 공중합체 간의 접착특성을 향상시킴으로써 기계적 물성, 특히 강성을 향상시킬 뿐만 아니라 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 폴리옥시에틸렌 수지 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present inventors have studied to solve the above problems, and as a result, the polyether component contains poly (ethylene oxide) glycol of a specific molecular weight and uses a neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound to It is an object of the present invention to provide a polyoxyethylene resin composition capable of improving not only mechanical properties, particularly rigidity, but also wear resistance by improving adhesion properties between copolymers.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리옥시메틸렌 수지 조성물은 폴리옥시메틸렌 수지 100중량부, 폴리에테르-에스테르 블록공중합체 10∼60중량부, 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물 0.05∼5중량부로 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the polyoxymethylene resin composition of the present invention comprises 100 parts by weight of polyoxymethylene resin, 10 to 60 parts by weight of polyether-ester block copolymer, neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound 0.05 to It is characterized by consisting of 5 parts by weight.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.
본 발명은 기계적 강도를 유지하면서 충격강도 및 내마찰 마모특성을 향상시킨 POM 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a POM resin composition having improved impact strength and frictional wear resistance while maintaining mechanical strength.
본 발명에서는 POM 수지 조성물의 내충격성을 향상시키기 위해 POM 수지와 함께 주로 테레프탈산으로 구성된 디카복실산 성분, 주로 1,4-부탄디올로 구성된 글리콜 성분 및 수평균 분자량이 800∼20,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜로부터 유도되며 폴리(에틸렌 옥사이드)디카복실레이트 단위 함량이 40∼85중량부인 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체 10∼60중량부를 포함한다.In the present invention, in order to improve the impact resistance of the POM resin composition, a dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid, a glycol component mainly composed of 1,4-butanediol together with the POM resin, and a poly (ethylene oxide) glycol having a number average molecular weight of 800 to 20,000. 10 to 60 parts by weight of a polyether-ester block copolymer derived from and having a poly (ethylene oxide) dicarboxylate unit content of 40 to 85 parts by weight.
그리고, POM 수지에 내마모 마찰특성을 향상시키고 폴리에틸렌-에스테르 공중합체와 POM수지와의 계면접착력을 높여 기계적 강도를 유지시키는 특성을 갖도록 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물을 첨가한 조성이다.In addition, neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound is added to the POM resin to improve the wear resistance friction characteristics and to maintain the mechanical strength by increasing the interfacial adhesion between the polyethylene-ester copolymer and the POM resin. .
이와같이 얻어진 POM 수지 조성물은 노치드 아이조드 충격강도가 30kg·cm/cm 이상의 높은 충격강도와 인장강도가 550kg/㎠ 이상 유지하는 기계적 특성을 갖는 한편, 동마찰계수 0.2 이하, 비마모량이 1 이하인 내마찰-마모 특성을 보여주는 소재 조성물이다.The POM resin composition thus obtained has mechanical properties such that the notched Izod impact strength maintains a high impact strength of 30 kg · cm / cm or more and a tensile strength of 550 kg / cm 2 or more, while the frictional coefficient is 0.2 or less and the wear resistance is 1 or less. Material composition showing wear characteristics.
먼저, 내충격성을 향상시키기 위하여 POM 수지 100중량부에 대해서 테레프탈산을 주성분으로 하는 디카복실산 성분, 1,4-부탄디올을 주성분으로 하는 글리콜 성분 및 수평균 분자량이 800∼20,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜로부터 유도되며 폴리(에틸렌 옥사이드)디카복실레이트 단위 함량이 40∼85중량부인 폴리에테르-에스테르 블록공중합체 10∼60중량부를 포함한다.First, in order to improve impact resistance, a dicarboxylic acid component containing terephthalic acid as a main component, a glycol component containing 1,4-butanediol as a main component, and a poly (ethylene oxide) glycol having a number average molecular weight of 800 to 20,000 based on 100 parts by weight of POM resin 10 to 60 parts by weight of a polyether-ester block copolymer derived from and having a poly (ethylene oxide) dicarboxylate unit content of 40 to 85 parts by weight.
본 발명에서 사용되는 POM 수지는 옥시메틸렌 단독 중합체와 주쇄에 85중량부 이상의 옥시메틸렌 단위 및 인접한 탄소원자를 2∼8개 갖는 15중량부 이하의 옥시알킬렌 단위를 함유하는 POM 공중합체를 의미한다. 옥시메틸렌 단독중합체와 옥시메틸렌 공중합체를 제조하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 제조방법으로 제조할 수 있다.POM resin used in the present invention means a POM copolymer containing oxymethylene homopolymer and 15 parts by weight or less of oxymethylene units having 85 parts by weight or more of oxymethylene units and 2 to 8 adjacent carbon atoms in the main chain. The method for producing the oxymethylene homopolymer and the oxymethylene copolymer is not particularly limited and can be produced by a known production method.
일예로 옥시메틸렌 단독중합체를 제조하는 전형적인 방법으로서는, 실질적으로 무수인 포름알데히드를 유기아민 등의 염기성 중합촉매를 함유하는 유기용매에 도입하고, 중합시킨 다음, 형성된 중합체를, 예를들어 아세트산 무수물로 아세틸화시킴으로써 안정화시키는 방법을 언급할 수 있다.For example, as a typical method for preparing an oxymethylene homopolymer, substantially anhydrous formaldehyde is introduced into an organic solvent containing a basic polymerization catalyst such as an organic amine, polymerized, and then the polymer formed is, for example, acetic anhydride. Mention may be made of stabilization by acetylation.
그리고, 옥시메틸렌 공중합체를 제조하는 전형적인 방법으로서는, 실질적으로 무수인 트리옥산과 공중합 성분(예: 에틸렌 옥사이드 또는 1,3-디옥솔렌)을 직접 중합시키거나 용매(예: 사이클로헥산 또는 벤젠) 중에서 루이스산 촉매(예:삼불화붕소-디에틸 에테레이트)를 사용하여 중합시키고, 분해시킨 다음, 염기성 화합물을 사용하여 불안정한 말단을 제거하는 방법을 언급할 수 있다.As a typical method for preparing the oxymethylene copolymer, substantially anhydrous trioxane and copolymerization component (e.g. ethylene oxide or 1,3-dioxolene) are directly polymerized or in a solvent (e.g. cyclohexane or benzene). Mention may be made of polymerization using a Lewis acid catalyst (eg boron trifluoride-diethyl etherate), decomposition and then removal of unstable ends using a basic compound.
본 발명에 사용되는 폴리에테르-에스테르 블록공중합체는 주로 부틸렌 테레프탈레이트 단위로 구성된 경질 세그먼트(hard segment)와 주로 폴리(에틸렌 옥사이드)테레프탈레이트 단위로 구성된 연질 세그먼트를 포함하는 세그먼트화 블록 공중합체이다.The polyether-ester block copolymer used in the present invention is a segmented block copolymer comprising a hard segment mainly composed of butylene terephthalate units and a soft segment mainly composed of poly (ethylene oxide) terephthalate units. .
경질 세그먼트를 구성하는 디카르복실산 성분은 테레프탈산 단독으로 이루어지나, 70몰% 이상의 테레프탈산 단독으로 이루어지거나, 70몰% 이상의 테레프탈산과 30몰% 이하의 방향족 디카복실산(예:이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌-2,6-디카복실산, 디페닐-4,4'-디카복실산 또는 3-설폰이소프탈산), 지환적 디카복실산(예:옥살산, 숙신산, 아디프산, 아젤릭산, 세바식산, 도데칸산 또는 이량체산)을 포함한다. 이들 공중합 성분들 중에서 바람직하게 사용되는 것은 이소프탈산, 아디프산, 세바식산 및 도데칸산이다.The dicarboxylic acid component constituting the hard segment consists solely of terephthalic acid, but consists of at least 70 mol% of terephthalic acid alone, or at least 70 mol% of terephthalic acid and up to 30 mol% of aromatic dicarboxylic acid (e.g. isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene -2,6-dicarboxylic acid, diphenyl-4,4'-dicarboxylic acid or 3-sulfonisophthalic acid, alicyclic dicarboxylic acids (e.g. oxalic acid, succinic acid, adipic acid, azelic acid, sebacic acid, dodecanoic acid or dimers) Body weight). Among these copolymerization components, preferably used are isophthalic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanoic acid.
경질 세그먼트를 구성하는 디올 성분은 주로 1,4-부탄디올로 구성된다. 즉, 디올 성분은 1,4-부탄디올 단독으로 이루어지거나, 50몰% 이상의 1,4-부탄디올과 50몰% 이하의 공중합 성분(예: 에틸렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 1,4-디하이드록시메틸 사이클로헥산, 비스(4-하이드록시에톡시페닐)메탄 또는 네오펜틸 글리콜)을 포함한다.The diol component constituting the hard segment mainly consists of 1,4-butanediol. That is, the diol component consists of 1,4-butanediol alone, or at least 50 mol% of 1,4-butanediol and up to 50 mol% of copolymerized components (e.g., ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,6-hexane Diol, 1,10-decanediol, 1,4-dihydroxymethyl cyclohexane, bis (4-hydroxyethoxyphenyl) methane or neopentyl glycol).
연질 세그먼트를 구성하는 디카복실산 성분은 주로 테레프탈산으로 구성된다. 경질 세그먼트의 디카복실산 성분처럼 연질 세그먼트의 디카복실산 성분은 테레프탈산 단독으로 이루어지거나, 테레프탈산 70몰% 이상과 공중합 성분으로서 디카르복실산을 30몰% 이하를 포함한다. 공중합 성분으로는 경질 세그먼트에 대하여 위에서 예시한 바와 같은 디카복실산을 언급할 수 있다.The dicarboxylic acid component constituting the soft segment consists mainly of terephthalic acid. The dicarboxylic acid component of the soft segment, like the dicarboxylic acid component of the hard segment, consists of terephthalic acid alone, or contains 70 mol% or more of terephthalic acid and 30 mol% or less of dicarboxylic acid as a copolymerization component. As the copolymerization component, mention may be made of dicarboxylic acids as exemplified above for the hard segments.
연질 세그먼트인 폴리(에틸렌 옥사이드)테레프탈레이트 단위를 구성하는 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜로서는 수평균분자량이 800∼20,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 사용한다. 수평균 분자량이 5,000∼15,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜이 바람직하며, POM 수지와의 상용성의 측면에서 수평균분자량이 8,000∼10,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜이 특히 바람직하다. 이때, 수평균 분자량이 500보다 작으면 내충격성 효과가 너무 작고 수평균 분자량이 20,000보다 크면 경질 세그먼트의 부틸 테레프탈레이트 단위와의 상용성이 불량하여 균질한 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체를 제조할 수 없다.As poly (ethylene oxide) glycol which comprises the poly (ethylene oxide) terephthalate unit which is a soft segment, the poly (ethylene oxide) glycol whose number average molecular weight is 800-20,000 is used. Poly (ethylene oxide) glycols having a number average molecular weight of 5,000 to 15,000 are preferable, and poly (ethylene oxide) glycols having a number average molecular weight of 8,000 to 10,000 are particularly preferable in view of compatibility with POM resin. In this case, when the number average molecular weight is less than 500, the impact resistance effect is too small, and when the number average molecular weight is greater than 20,000, compatibility with the butyl terephthalate unit of the hard segment may be poor, thereby preparing a homogeneous polyether-ester block copolymer. none.
본 발명에서 사용하는 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체에 있어서, 주로 부틸렌 테레프탈레이트 단위로 구성된 경질 세그먼트와 주로 폴리(에틸렌 옥사이드)테레프탈레이트 단위로 구성된 연질 세그먼트(폴리(에틸렌 옥사이드)카복실레이트 단위)간의 조성비는, 폴리(에틸렌 옥사이드)카복실레이트 단위의 함량이 40∼85중량%, 바람직하게는 70∼85중량% 비율이다. 폴리(에틸렌 옥사이드) 카복실레이트 단위의 함량이 85중량% 보다 클 경우에는 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체가 중합되기 어렵고 조성물의 기계적 강도가 저하된다.In the polyether-ester block copolymer used in the present invention, between a hard segment mainly composed of butylene terephthalate units and a soft segment mainly composed of poly (ethylene oxide) terephthalate units (poly (ethylene oxide) carboxylate units) The composition ratio is 40 to 85% by weight, preferably 70 to 85% by weight, of the content of the poly (ethylene oxide) carboxylate unit. If the content of poly (ethylene oxide) carboxylate units is greater than 85% by weight, the polyether-ester block copolymer is difficult to polymerize and the mechanical strength of the composition is lowered.
폴리에테르-에스테르 블록 공중합체를 제조하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 일예로, 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체는 테레프탈산(또는 디메틸 테레프탈레이트) 및 1,4-부탄디올, 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 정류탑이 구비된 반응용기에 넣고 대기압 또는 상승된 압력 하에 에스테르화 반응(또는 에스테르 교환 반응)을 수행한 다음, 대기압 또는 감압 하에 중합시키는 방법에 따라 제조할 수 있다. 또한, 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체는 테레프탈산(또는 디메틸 테레프탈레이트) 및 1,4-부탄디올, 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 올리고머에 가한 다음 대기압 또는 감압 하에 중합시키는 방법에 따라 제조할 수 있다.The method for producing the polyether-ester block copolymer is not particularly limited and can be produced by known conventional methods. In one example, the polyether-ester block copolymer is obtained by placing terephthalic acid (or dimethyl terephthalate), 1,4-butanediol, and poly (ethylene oxide) glycol in a reaction vessel equipped with a rectification column and reacting the reaction under atmospheric pressure or elevated pressure. (Or transesterification), followed by polymerization under atmospheric or reduced pressure. The polyether-ester block copolymers can also be prepared by adding terephthalic acid (or dimethyl terephthalate) and 1,4-butanediol, poly (ethylene oxide) glycol to the oligomer followed by polymerization under atmospheric or reduced pressure.
본 발명에 있어서, 첨가되는 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체의 양은 POM 수지 100중량부에 대하여 10∼60중량부, 바람직하게는 15∼40중량부이다. 첨가되는 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체의 양이 10중량부 보다 적으면 내충격성과 영구 대전방지성이 부족하고, 첨가되는 폴리에테르-에스테르 블록 공중합체의 양이 60중량부보다 많은 경우에는 기계적 강도가 크게 저하된다.In the present invention, the amount of the polyether-ester block copolymer added is 10 to 60 parts by weight, preferably 15 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the POM resin. When the amount of the polyether-ester block copolymer added is less than 10 parts by weight, the impact resistance and permanent antistatic property are insufficient, and when the amount of the polyether-ester block copolymer added is more than 60 parts by weight, the mechanical strength is low. It is greatly reduced.
한편, 본 발명의 POM 수지 조성물에서는 POM 수지와의 계면접착력을 높여 기계적 강도를 유지시킬 수 있도록 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물을 폴리옥시메틸렌 수지 100중량부에 대하여 0.005 내지 5중량부 첨가한다.Meanwhile, in the POM resin composition of the present invention, the neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound is 0.005 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyoxymethylene resin so as to maintain the mechanical strength by increasing the interfacial adhesion with the POM resin. Add.
본 발명에서 사용되는 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물은 다음 화학식 1로 표시된다.The neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound used in the present invention is represented by the following formula (1).
상기 식에서, R, R1및 R2는 서로 같거나 다른 것으로서, 탄소원자수 1∼20의 1차 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴 또는 알카릴기 또는 할로겐 또는 에테르 치환 유도체이고, 더하여 R2는 이들의 옥시 유도체 또는 에테르 치환옥시 유도체이며, M은 티타늄 또는 지르코늄이고, A, B 및 C는 아톡시(ArO-), 티오아톡시(ArS-)이며, x+y+z=3인 관계를 만족한다.Wherein R, R 1 and R 2 are the same as or different from each other and are primary alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl or alkaryl groups or halogen or ether substituted derivatives having 1 to 20 carbon atoms, in addition R 2 is Is an oxy derivative or an ether substituted oxy derivative, M is titanium or zirconium, A, B and C are ethoxy (ArO-), thioaoxy (ArS-), and satisfy the relationship of x + y + z = 3. do.
이와같은 화합물의 첨가량이 많을 경우 수지상에 가소성을 줄 수 있으므로 바람직하지 못하며, 적을 경우에는 그 효과가 없다.If the amount of such compound is large, it may not be preferable because it may give plasticity to the resin phase, and if it is small, there is no effect.
또한, 본 발명의 목적에 반하지 않는 한, 공지의 장애된 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형 또는 아민형 산화방지제, 벤조페논형 또는 장애된 아민형 내후제, 포름알데히드 소거제(예:멜라민, 디시안디아미드, 폴리아미드 또는 폴리비닐알콜 공중합체), 이형제(예: 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아릴산의 금속염, 몬탄산의 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스), 착색제(염료 또는 안료), 자외선 차단제(예: 산화티탄 또는 카본블랙), 보강재(예: 유리섬유, 탄소섬유 또는 티탄산칼륨 섬유), 충전제(예:실리카, 점토, 탄산칼슘, 황산칼슘 또는 유리 비드), 핵 형성제(예: 탈크, 클레이), 가소제, 접착조제 및 점착제를 POM 조성물에 첨가하여 사용할 수 있다.In addition, unless otherwise contrary to the object of the present invention, known hindered phenolic, phosphite, thioether or amine antioxidants, benzophenone or hindered amine weathering agents, formaldehyde scavengers (e.g. Melamine, dicyandiamide, polyamide or polyvinyl alcohol copolymer), release agents (e.g. fluorine-containing polymers, silicone oils, metal salts of stearyl acid, metal salts of montanic acid, montanic acid ester waxes or polyethylene waxes), colorants (dyes Or pigments), sunscreens (e.g. titanium oxide or carbon black), reinforcements (e.g. glass fiber, carbon fiber or potassium titanate fiber), fillers (e.g. silica, clay, calcium carbonate, calcium sulfate or glass beads), nucleus Forming agents (eg talc, clay), plasticizers, adhesion aids, and pressure sensitive adhesives may be added to the POM composition for use.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the Examples.
본 발명에서는 다음과 같은 방법에 따라 물성을 측정하였다.In the present invention, the physical properties were measured according to the following method.
(1) 상대점도(ηr)는 용매로서 o-클로로페놀을 사용하여 중합체 농도가 0.5%인 용액을 만들어 25℃에서 측정한 값이다.(1) Relative viscosity (ηr) is a value measured at 25 ° C by making a solution having a polymer concentration of 0.5% using o-chlorophenol as a solvent.
(2) 기계적 특성: 사출용량이 60톤인 사출성형기를 사용하여, 실린더 온도 190℃, 금형 온도 80℃ 및 성형 사이클 40초에서 ASTM 덤벨 시험편, 아이조드 충격시험편을 성형한다. 위에서 언급한 인장시험편을 사용하여 ASTM D-638의 방법에 따라 인장강도를 측정하고, 아이조드 충격시험편을 사용하여 ASTM D-256의 방법에 따라 충격강도를 측정한다.(2) Mechanical properties: Using an injection molding machine having an injection capacity of 60 tons, ASTM dumbbell test specimens and Izod impact test specimens are molded at a cylinder temperature of 190 ° C, a mold temperature of 80 ° C, and a molding cycle of 40 seconds. The tensile strength is measured according to the method of ASTM D-638 using the above-mentioned tensile test piece, and the impact strength is measured according to the method of ASTM D-256 using the Izod impact test piece.
(3) 마모 마찰 특성: 20kg/㎠의 압력, 10cm/sec의 선속도 및 접촉면적 2㎠로 하여 반대물질인 금속(S45C)에 의하여 트러스트 마모시험기(일본 도요세키사 제품 No 392)에서 슬라이딩하면서 60분 동안 동마찰계수 및 비마모량을 측정하였다.(3) Wear and friction characteristics: Sliding in a trust abrasion tester (No. 392, manufactured by Toyo Seki Co., Ltd.) by a metal (S45C) as the opposite material at a pressure of 20 kg / cm 2, a linear speed of 10 cm / sec, and a contact area of 2 cm 2. The coefficient of kinetic friction and wear was measured for 60 minutes.
제조예 1Preparation Example 1
나선형 리본형 교반날개가 구비된 반응용기를 1,000g의 디메틸 테레프탈레이트, 수평균분자량이 8,000인 1,085g의 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜, 823g의 1,4-부탄디올 및 0.005%(중합체를 기준으로)의 티탄 테트라부톡사이드 촉매를 채우고, 혼합물을 190∼225℃에서 3시간 동안 가열하여 에스테르 교환반응을 수행하였다. 이어서, 온도를 245℃로 상승시키고, 계내의 압력을 50분에 걸쳐 1mmHg로 감소시켰다. 이러한 조건 하에서 2.5시간 동안 중합을 수행하였다. 수득한 중합체를 물 속으로 스트랜드의 형태로 압출하고, 절단하여 펠릿을 수득하였다. 이 중합체를 중합체 A-1이라 한다.Reaction vessel with spiral ribbon stir blade: 1,000g dimethyl terephthalate, 1,085g poly (ethylene oxide) glycol with number average molecular weight 8,000, 823g 1,4-butanediol and 0.005% (based on polymer) Titanium tetrabutoxide catalyst was charged, and the mixture was heated at 190 to 225 ° C for 3 hours to effect transesterification. The temperature was then raised to 245 ° C. and the pressure in the system was reduced to 1 mm Hg over 50 minutes. The polymerization was carried out under these conditions for 2.5 hours. The obtained polymer was extruded into water in the form of strands and cut to obtain pellets. This polymer is referred to as polymer A-1.
위와 동일한 방법으로 중합을 수행하여 다음 표 1에 기재한 조성의 중합체 A-2를 제조하였다. 수득한 각각의 중합체의 상대점도는 다음 표 1과 같다.Polymerization was carried out in the same manner as above to prepare Polymer A-2 having the composition shown in Table 1 below. The relative viscosity of each polymer obtained is shown in Table 1 below.
참고예 2Reference Example 2
반응용기를 1,000g의 디메틸 테레프탈레이트, 수평균 분자량이 3,000인 1,499g의 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜 및 465.6g의 1,4-부탄디올로 채우고, 상기 제조예 1에서 기술한 방법과 동일하게 중합을 수행하였다. 수득한 중합체를 중합체 B-1이라 한다. 분자량이 15,000인 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 사용하여 동일한 방법으로 중합체 B-2를 제조하였다. 각각의 중합체 B-1 내지 B-2에서 경질 세그먼트/연질 세그먼트 조성비는 20/80중량부이다. 수득한 각각의 중합체의 상대점도는 다음 표 2와 같다.The reaction vessel was filled with 1,000 g of dimethyl terephthalate, 1,499 g of poly (ethylene oxide) glycol having a number average molecular weight of 3,000, and 465.6 g of 1,4-butanediol, and polymerization was carried out in the same manner as described in Preparation Example 1. Was performed. The obtained polymer is called polymer B-1. Polymer B-2 was prepared in the same manner using poly (ethylene oxide) glycol having a molecular weight of 15,000. The hard segment / soft segment composition ratio in each of polymers B-1 to B-2 is 20/80 parts by weight. The relative viscosity of each polymer obtained is shown in Table 2 below.
실시예 1∼8 및 비교예 1∼4Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4
POM 수지를 80℃에서 진공으로 4시간 건조하고, 트윈 스크류형의 열용융 혼련기를 이용하여 실린더의 온도를 190℃로 설정하고, 상기의 POM 수지와 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물을 혼합하여 1차 투입구로 투입하면서 폴리에테르-에스테르 공중합체(A-1, A-2, B-1 및 B-2)를 표 3에 의한 조성으로 투입한 후 트윈스크류 압출기를 이용하여 190℃의 온도에서 충분히 용융혼합하였다. 이것을 다이를 통하여 스파게티로 토출한 후 냉각하여 펠렛타이저(pelletizer)를 이용해 절단하여 칩상태로 만들었다. 이와같이 하여 얻은 수지조성물을 잘 건조한 후 190℃에서 각종 물성측정용 시편을 사출성형하고 물성을 평가하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.The POM resin was dried in vacuo at 80 ° C. for 4 hours, the temperature of the cylinder was set to 190 ° C. using a twin-screw thermomelting kneader, and the POM resin and neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound were prepared. The polyether-ester copolymers (A-1, A-2, B-1, and B-2) were introduced into the composition according to Table 3 while mixing and feeding into the primary inlet. It was sufficiently melt mixed at the temperature. This was discharged into a spaghetti through a die, cooled, cut into pellets and cut into chips. The resin composition thus obtained was well dried and then injection molded and measured for physical properties at 190 ° C., and the results are shown in Table 4 below.
상기 표 3의 결과로부터 본 발명에 따른 POM 수지 조성물은 인장강도가 500kg/㎠이상, 충격강도가 30kgcm/cm이상, 동마찰계수가 최소 0.2 수준 및 비마모량이 1 수준이 되므로 기어류 등의 동력 전달재로 적용할 수 있을 만큼 내마찰-마모 특성이 향상되었음을 알 수 있다.POM resin composition according to the present invention from the results of Table 3 has a tensile strength of 500kg / ㎠ or more, impact strength of 30kgcm / cm or more, dynamic friction coefficient of at least 0.2 level and the amount of non-wear wear 1 level power, such as gears It can be seen that the friction-wear characteristics were improved enough to be applied as a transfer material.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 폴리옥시메틸렌 수지에 폴리에테르-에스테르 공중합체를 첨가하여 내충격성을 향상시키고, 여기에 네오알콕시 티타네이트 또는 네오알콕시 지르코네이트 화합물을 첨가하여 폴리에테르-에스테르 공중합체와 폴리옥시메틸렌 수지와의 계면접착력을 높여 기계적 강도를 유지시키도록 한 수지 조성물은 충격강도가 30kg·cm/cm이상이고, 인장강도 또한 550kg/㎠ 이상을 유지하는 기계적 특성을 갖는 한편, 동마찰 계수가 0.2이하이고, 비마모량이 1 이하인 내마찰-마모특성을 나타냄으로써 각종 기어류 등의 용도에까지 문제없이 적용이 가능하다.As described in detail above, according to the present invention, polyether-ester copolymer is added to the polyoxymethylene resin to improve impact resistance, and a neoalkoxy titanate or neoalkoxy zirconate compound is added to the polyether- The resin composition, which maintains the mechanical strength by increasing the interfacial adhesion between the ester copolymer and the polyoxymethylene resin, has mechanical properties such that the impact strength is 30 kg · cm / cm or more and the tensile strength is also 550 kg / cm 2 or more. The frictional friction coefficient is 0.2 or less and the frictional wear resistance is 1 or less, so that it can be applied to various gears and the like without any problem.
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KR1019990021677A KR20010002077A (en) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Composition of poly(oxymethylene) |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100855130B1 (en) * | 2002-12-31 | 2008-08-28 | 주식회사 코오롱 | Polyoxymethylene composition |
US8833276B2 (en) | 2009-02-06 | 2014-09-16 | William Hunkyun Bang | Burner system for waste plastic fuel |
-
1999
- 1999-06-11 KR KR1019990021677A patent/KR20010002077A/en not_active Application Discontinuation
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