KR20020062403A - 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리부틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 블렌드물에 있어서 소량의 첨가제로서 유기관능성 실란화합물이나 액상의 에폭사이드 첨가제가 첨가된 몬탄왁스를 첨가하여 이루어진 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 이는 성형성을 개선하면서 도장성, 알루미늄 증착과 같은 도장공정 후 광택성이 뛰어나고 내구성, 내열성이 뛰어나다.

Description

열가소성 폴리에스테르 수지 조성물{Thermoplastic polyester resin composition}

본 발명은 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 100℃ 이하의 낮은 성형온도에서 성형시 뛰어난 이형성과 우수한 표면특성을 가지며 동시에 우수한 물리적 성질과 페인팅, 알루미늄 증착과 같은 도장성이 우수한 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라 함) 수지는 기계적 특성, 내약품성, 전기특성 및 내열성 등에 있어서 우수하여 전기, 절연부품, 자동차 부품 및 그 유사품 등에 널리 사용되고 있다. 그런데 성형성 측면에서는 취약했던 바, 이를 개선하기 위하여 결정핵제 및 결정화 촉진제를 도입하여 결정화 거동을 개량시켜 성형성을 개선하였으며, 이로써 통상의 금형온도(80∼100℃)에서 성형이 가능하게 되었다. 그러나, 아직까지 일반 성형기에서 원활한 생산성 및 작업성을 보여주지 못하고 있는 실정이다.

반면, 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하, PBT라 함)의 경우에는 PET에 비하여장기내열성은 떨어지나 걀장화 속도가 빨라 성형 생산성을 증가시킬 수 있어 엔지니어링 플라스틱 중에서 가장 최근에 개발되었으며, 초고속으로 시장을 확대해 가고 있다.

그런데 PBT는 결정화속도가 빨라 강화제를 다량 첨가할 경우 강화제가 표면에 표출되는 문제점이 있다.

한편, PET 수지는 우수한 특성을 유지하면서 이형이 좋고 표면광택이 있으며 PET의 제반특성을 유지한 성형품을 얻기 위해서는 130℃ 정도의 높은 성형온도 조건이 필요하다. 이와같이 높은 성형온도 조건이 아닐 경우에는 이형성이 매우 나쁘고 표면이 거칠고 표면광택이 없으며 결정화도가 매우 낮을 뿐만 아니라 결정화 속도도 매우 느려 성형시간이 오래 걸린다. 130℃ 이상의 온도에서는 우수한 이형성 및 표면특성을 가진 성형품을 얻을 수는 있으나, 대부분은 성형 열처리를 물로 하는 경우가 많기 때문에 이 또한 용이하지 않다.

PET의 성형시간을 단축하기 위한 방법으로는 결정핵 생성제 및 결정성장제 등을 사용하기도 하였는 바, 일예로 미국특허 제3,435,093호, 제3,516,957호, 제4,357,268호, 제4,440,889호, 영국특허 제2,015,013호, 제2,015,014호에서는 결정핵 생성제와 결정성장제로서 고형의 불활성 무기물과 모노 또는 폴리카르복실산의 I족 또는 II족 금속의 염을 사용하여 85∼110℃의 성형온도에서 성형이 가능하도록 하였다. 이는 PET에 국한된 것이었으며, 충분한 효과를 나타내기 위해서는 다량의 결정핵 생성제와 결정 성장제가 첨가되어야 하므로 상대적으로 물성의 저하가 발생한다.

한편, PBT의 경우에는 결정화 속도가 빨라 성형성은 상당히 우수하나 금형에서의 이형성은 그리 만족스럽지 못한데, 특히 수지의 금속표면에 이형불량 현상이 두드러진다. 점착된 수지의 이형성을 위해서는 금형냉각 시간이 길어져야 함에 따라 전반적으로 생산주기가 길어지게 된다.

폴리에스테르 수지의 성형성을 개량한 종래 기술로는, 미국특허 제4,380,621호, 제4,344,874호, 영국특허 제1,249,252호, 일본국 특허공고 소 54-38622호 및 일본국 특허공개 소53-21757호 등이 있으며, 여기서는 이들을 공중합시키거나 금속산화물, 알칼리금속염, 활석 분말, 파라핀 및 몬탄산 등의 고급 지방산 에스테르 등을 사용하여 성형성을 개선하였다. 그러나, 이 또한 무기물, 유리섬유, 첨가제 등을 혼련함에 따른 기술적인 사항을 언급하고 있지 못하며, 특히 페인팅, 알루미늄 증착과 같은 후공정으로까지의 확대가 이루어지지 않고 있다.

이와같은 일련의 문제점들을 해결하여 PBT 수지와 PET 수지의 단점을 보완하기 위해 노력하였으며, 잘 알려진 방법으로는 PBT/PET 얼로이의 기법이 있으며, 다량 제품화되어 있다.

그러나, 이러한 단순한 얼로이를 통한 방법으로는 페인팅, 알루미늄 증착과 같은 후공정으로서의 도장이 필요한 경우에 표면이 거칠고 표면의 광택이 부족하며, 오렌지필이나 레벨링 불량 등이 발생하게 된다. 또한, 복잡한 성형품의 경우 얼로이만으로서는 이형성이 불량하여 성형공정의 어려움이 상당히 발생하게 된다.

이에 본 발명자들은 폴리에스테르 수지의 문제점을 해결하기 위해 연구노력하던 중, PBT/PET 얼로이물에 있어서 유기관능기를 가진 실란 화합물을 소량 첨가한 결과, 성형성을 개선하면서 페인팅, 알루미늄 증착과 같은 도장공정 후 광택성이 뛰어나고 내구성, 내열성이 뛰어남을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

또한, 유기관능기를 가진 실란 대신에 에폭시 첨가 몬탄왁스를 첨가한 경우에도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 성형성을 개선하면서 페인팅, 알루미늄 증착과 같은 도장공정 후 광택성이 뛰어나고 내구성, 내열성이 뛰어난 무기물 강화 폴리에스테르 수지조성물을 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물은 PBT 수지 100∼300중량부와 PET 수지 100∼300중량부의 블렌드물 100중량부에 탈크, 클레이 등의 미네랄 60중량부 이내를 포함하는 것으로서, 여기에 다음 화학식 1로 표시되는 유기관능기를 가진 실란 화합물 0.1∼3중량부를 첨가한 것임을 그 특징으로 한다.

화학식 1

상기 식에서, R은 탄소수 2∼8의 알킬 또는 탄소수 2∼8의 알킬레이트이고, x는 100∼10,000의 정수이고, y는 100∼10,000의 정수이다.

또한, 본 발명은 상기한 유기관능기를 가진 실란 화합물 대신에 액상의 에폭사이드 첨가제를 몬탄왁스 100중량부에 대하여 5∼30중량부로 첨가한 몬탄 왁스 0.2∼2중량부를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물에도 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 PBT/PET 얼로이에 무기물과 유기물 상용성을 가진 알킬, 알킬레이트가 분자 사슬에 함유된 실란화합물 또는 에폭사이드계 액상첨가제가 함유된 PE계 몬탄 왁스를 소량 첨가한 수지 조성물로서, 이와같은 소량의 첨가제로서 종래의 폴리에스테르가 가지지 못한 성형성을 대폭개선하고, 결정화속도의 변화에도 성형성에 있어서 민감하지 않으며, 유기물 상용성에 있어 페인팅, 알루미늄 증차고가 같은 도장성을 현저히 개선할 수 있다.

본 발명에서 첨가되는 상기 화학식 1로 표시되는 유기관능기를 가진 실란화합물은 알킬 또는 알킬레이트가 분지쇄에 치환된 것으로서, 그 함량은 PET와 PBT 블렌딩 100중량부에 대하여 0.1∼3중량부인 것이 바람직하다. 알킬, 알킬레이트의 관능기가 없는 실란화합물을 사용하면 성형성은 개선되나 도장, 증착과 같은 후공정에서의 유기물 상용성이 부족하여 광택성이 현저히 저하된다.

만일, 그 함량이 0.1중량부 미만에서는 첨가 효과가 미미하고, 3중량부 초과면 수지의 물성이 상당히 저하되며 제품표면에 점성이 발생되어 가공성이 오히려 떨어진다.

한편, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 유기관능기를 가진 실란화합물 대신에 또는 이와 함께 에폭사이드가 첨가된 몬탄왁스를 사용할 수 있다.

몬탄왁스를 사용할 때에는 에폭사이드 왁스를 필히 사용하여야 후공정상의 도장, 증착성이 우수한 조성물을 얻기가 용이하다. 그 함량은 PET와 PBT 100중량부에 대하여 0.2∼2중량부가 적당한 바, 만일 그 함량이 0.2중량부 미만이면 첨가제의 효과가 미미하여 이형은 가능하더라도 표면의 광택개선 효과가 부족하고, 2중량부 초과면 가스발생에 의해 제품표면에 오히려 광택을 줄이는 결과를 초래한다.

몬탄왁스는 액상의 에폭사이드 첨가제가 5∼30중량부 첨가되어야 하는 바, 만일 액상의 에폭사이드 첨가제가 몬탄왁스 100중량부에 대하여 5중량부 미만으로 첨가되면 코팅이나 증착과 같은 후공정시에 코팅제와의 계면력 차이로 미처리부가 발생하고, 30중량부 초과하여 첨가된 경우에는 과다한 계면력으로 인하여 코팅제의 흐름자국이 심하게 발생되는 문제가 있다.

이와같은 첨가제 외의 조성은 통상의 PBT와 PET 얼로이 수지 조성과 같은 바, 일예로 내열제나 탈크, 클레이와 같은 무기물을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼5 및 비교예 1∼4

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 240∼280℃로 가열된 이축 용융압출기 내에서 용융혼련시켜 칩 상태로 제조한 후, 얻어진 칩을 130℃의 온도에서 5시간 이상 건조시킨 다음, 240∼280℃로 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 시편을 제조하여 그 시편의 기계적 물성을 평가하고 자동차의 헤드램프 베젤(vessel)을 성형하여 성형후의 표면특성, 페인팅 및 알루미늄 증착성을 평가하였다.

이때, 헤드램프 베젤 제품은 현대자동차의 소나타 III 제품을 사용하였다.

(단위: 중량부)
	실 시 예	비 교 예
	1	2	3	4	5	1	2	3	4
PBT/PET(3/1중량비 블렌드물)	100	100	100	100	100	100	100	100	100
에틸렌스테아레이트	-	-	-	-	-	0.3	-	-	-
알킬 실란 또는 알킬레이트 실란	0.1	0.3	0.3	0.5	-	-	-	-	4
실란	-	-	-	-	-	-	-	0.3	-
에폭사이드	0.02	-	0.02	-	0.03	-	-	-	-
몬탄왁스	0.2	-	0.2	-	0.3	0.2	-	0.2	-
PE-왁스	-	-	-	-	-	-	-	0.3	-
내열제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
탈크	30	30	30	30	30	30	30	30	30
(주)알킬 실록산 또는 알킬레이트 실란: 다우코닝사 제품, DC 203F, 화학식 1에서 R=탄소수 2∼8인 알킬 또는 알킬레이트, x=100∼10,000의 정수, y=100∼10,000의 정수실란: 다우코닝사 제품, D-500몬탄왁스: 훼스트, OP-Type e-Wax탈크: 영우화학, SNA-400

상기와 같은 조성으로 얻어진 시편에 대하여 인장강도, 굴곡강도, 성형이형성, 도장성 및 알루미늄 증착성을 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

여기서, 인장강도는 ASTM D638에 의거 측정하였고, 굴곡강도는 ASTM D790에 의거 측정하였으며, 성형이형성은 성형시 육안관찰과 이펙터 핀 자국으로 측정하였고, 도장성은 비닐계 수지가 주성분인 코팅제 처리후 광택성과 표면처리 상태를 육안으로 확인하여 측하였다. 그리고, 알루미늄 증착성은 상기의 코팅처리 후 알루미늄 증착기를 이용, 진공증착한 후에 스크래치 시험법으로 측정하였다.

	인장강도(kg/㎠)	굴곡강도(kg/㎠)	성형이형성	도장성	알루미늄 증착성
실시예	1	570	965	○	○	○
	2	565	965	○	○	○
	3	565	962	○	○	○
	4	560	960	○	○	○
	5	572	980	○	○	○
비교예	1	565	950	×	△	△
	2	565	960	○	×	×
	3	570	955	○	△	×
	4	530	910	○	×	×
(주)○: 우수, △: 보통, ×: 불량

상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따라 유기관능성 실란화합물이나 에폭사이드 첨가 몬탄왁스를 첨가한 PBT/PET 블렌드물은 각 수지의 잇점을 살리면서도 이형성이나 도장성, 그리고 알루미늄 증착성이 우수한 것을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, PBT/PET 블렌드물에 소량의 첨가제로서 유기관능성 실란화합물을 첨가하거나 에폭사이드 첨가 몬탄왁스를 첨가하는 경우 성형성을 개선하면서 도장성, 알루미늄 증착과 같은 도장공중 후 광택성이 뛰어나고 내구성, 내열성이 뛰어나다.

Claims (4)

1. 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 100∼300중량부와 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100∼300중량부의 블렌드물 100중량부에 탈크, 클레이 등의 미네랄 60중량부 이내를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서,

   상기 조성에 다음 화학식 1로 표시되는 유기관능성 실란 화합물 0.1∼3중량부를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물.

   화학식 1

   상기 식에서, R은 탄소수 2∼8의 알킬 또는 탄소수 2∼8의 알킬레이트이고, x는 100∼10,000의 정수이고, y는 100∼10,000의 정수이다.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기관능성 실란화합물을 대신하여 액상의 에폭사이드 첨가제를 함유하는 몬탄왁스를 상기 블렌드물 100중량부에 대하여 0.2∼2중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물.
3. 제 2 항에 있어서, 몬탄왁스는 액상의 에폭사이드 첨가제를 몬탄왁스 100중량부에 대하여 5∼30중량부로 첨가하는 것임을 특징으로 하는 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기관능성 실란화합물과 액상의 에폭사이드 첨가제를 함유하는 몬탄왁스를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물.