KR20070117427A - 성형용 수지 재료 및 성형품 - Google Patents

Abstract

뛰어난 성형 수축율의 저감이 도모됨과 함께, 얇은 두께 성형성이 우수하고 설계대로의 높은 치수 정밀도를 가지며, 열적 변형에 대한 안정성이 뛰어난 성형품을 얻을 수 있는 성형용 수지 재료 및 상기 재료를 이용한 성형품을 제공한다.

열가소성 수지와 플라이 애시 (fly ash) Ⅰ종 및 실리카 퓸을 포함하고, 상기 실리카 퓸의 평균 입경이 플라이 애시 Ⅰ종의 평균 입경의 10 분의 1 이하이고, 상기 플라이 애시 Ⅰ종/실리카 퓸의 배합 비율이 중량비로 20/80 ~ 80/20 인 성형용 수지 재료이다. 상기 성형용 수지 재료 중, 열가소성 수지는 10 ~ 40 부피% 포함된다.

Description

성형용 수지 재료 및 성형품{RESIN MATERIAL FOR MOLDING AND MOLDED ARTICLE}

도 1 은 성형용 수지 재료를 이용해 얻어지는 성형품 (세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 3㎜)의 사시도.

도 2 는 성형용 수지 재료를 이용해 얻어지는 성형품 (세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 1㎜)의 사시도.

본 발명은 성형용 수지 재료 및 성형품에 관한 것으로, 특히 사출 성형에 매우 적합하게 사용할 수 있고 치수 정밀도가 뛰어난 성형품을 얻을 수 있는 성형용 수지 재료 및 성형품에 관한 것이다.

근년 다양한 종류의 형상의 성형품이 요구되도록 되고 있어, 종래 사용하고 있던 금속은 통상 절삭 가공 등의 가공에 의해 원하는 형상으로 성형하기 때문에, 수지로 제조된 성형품과 비교하여 성형품을 얻을 때까지의 공수(工數)가 많아 양산성이 부족한 점 등이 결점이며, 그 때문에 많은 금속 부품이 수지화되고 있다.

그러나, 수지를 이용한 성형품에서는 양산성이 뛰어나지만 용융 상태의 수지 가 고체화하는 동안에 발생하는 수축에 기인하는 성형품의 변형이 생겨 설계시와는 치수가 다른 성형품이 얻어지게 되고, 원하는 성형품을 얻기 위한 설계가 곤란하다.

따라서, 수지를 이용한 성형품에서는 이러한 문제에 대응하여 무기 필러나 보강 섬유의 충전을 수지에 행하는 필러 함유 수지 조성물의 검토를 행하고 있지만, 현재의 부품은 소형화, 고밀도화의 경향이 있어 성형용 수지 재료 및 성형품으로서 종래의 필러나 보강 섬유를 충전한 수지 재료로부터 얻을 수 있는 성형품에서는 실현될 수 없는 높은 치수 정밀도가 요구되고 있다.

이와 같은 요구에 대해, 일본 특개 2005-82761 호 공보 (특허문헌 1)에는 고농도로 무기 충전제를 포함해도 성형시의 유동성이 뛰어나고 -30℃ ~ 100℃ 의 온도 변화에 대해 뛰어난 치수 정밀도 및 이방성을 부여하는 수지 재료의 제공을 목적으로 하여, 폴리페닐렌술피드 수지 100 중량부에 대해 플라이 애시, 섬유상 충전제 및/또는 비늘 조각상 무기 충전제로 이루어지는 충전제를 40 ~ 400 중량부 포함하고 또한 전체 충전제 성분 중에 플라이 애시를 5 ~ 95 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기기 기구 부품용 수지 재료가 제안되고 있다.

그러나, 섬유상 및/또는 비늘 조각상 무기 충전재는 구상 필러와 비교해 그것을 충전한 수지의 유동성의 저하가 현저하고, 또 섬유상 및/또는 비늘 조각상 무기 충전재와 플라이 애시의 조합으로는 필러 사이 틈을 충전할 수 있는 기능이 떨어지고, 나아가 실시예에 있어서도 사용되는 수지량은 부피 환산으로는 절반을 넘고 있어, 이것으로는 높은 치수 정밀도를 가지는 성형품을 얻는 것은 기대할 수 없 다.

일본 특개 2003-64266 호 공보 (특허문헌 2)에는 성형품의 형상의 자유도를 높여 용융 가공이 가능하고, 이용하는 필러의 특성을 효율적으로 발휘할 수 있는 필러 고충전 수지 재료의 제공을 목적으로 하여, 열가소성 수지 1 ~ 40 부피% 와 필러 99 ~ 60 부피% 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필러 고충전 수지 재료가 제안되고 있지만, 상기 발명에 있어서는 필러를 충전하여도 충전 필러 입자의 사이를 다른 서브마이크론 정도의 미립자 충전으로는 그 사이 틈을 메우는 기술 사상은 없고, 따라서 만족할 수 있는 조밀한 고필러 충전을 얻을 수 없다.

또, 일본 특개평 2000-336254 호 공보 (특허문헌 3) 및 특개 2003-82215 호 공보 (특허문헌 4)에는 무기 필러로서 플라이 애시를 이용한 성형물이 개시되어 있고, 구체적으로는 특허문헌 3 에는 열가소성 폴리에스테르 수지 30 ~ 99 중량부와 플라이 애시 70 ~ 1 중량부로 이루어지는 폴리에스테르 수지 재료로서, 상기 플라이 애시의 비표면적이 1000 ~ 8000 ㎠/g 인 것이, 또 특허문헌 4 에는 플라이 애시와 불포화 폴리에스테르 수지와 소량의 실리카 커플링제로 이루어지는 혼련성 성형 재료가 개시되어 있다.

그러나, 필러로서 플라이 애시를 이용한 재료는 그것이 구형 필러이기 때문에 필러를 충전하여도 유동성의 저하가 완만하여 충전율을 높게 하는 것을 목적으로 할 수도 있지만, 플라이 애시 1 종류만을 필러 성분으로서 충전하고 있기 때문에 필러의 입경의 폭이 그만큼 넓지 않고 충전량을 기대할 만큼 많이 할 수 없다.

구체적으로는, 전술의 실시예에서는 수지량이 부피 환산으로는 절반을 넘고 있고, 따라서 얻어지는 성형품의 성형 수축은 특별히 작은 다른 것이 아니어서 원하는 바와 같은 높은 치수 정밀도를 갖는 성형품을 얻는 것은 곤란하다.

이와 같이, 수지 재료, 특히 열가소성 수지 화합물을 성형해 얻어지는 성형품이 설계대로의 치수를 갖는 것은 요구되는 엄밀한 정밀도를 만족시키기 위해 매우 중요하지만, 아직 만족하는 높은 치수 정밀도가 얻어지는 성형용 수지 재료는 얻지 못하고 있는 것이 현 상태이다.

본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하여 뛰어난 성형 수축율의 저감이 도모됨과 함께, 얇은 두께 성형성이 우수하고 설계대로의 높은 치수 정밀도를 가지며, 열적 변형에 대한 안정성이 뛰어난 성형품을 얻을 수 있는 성형용 수지 재료 및 상기 재료를 이용한 성형품을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은 유동성의 저하가 완만하여, 미세하고 복잡한 형상의 성형품을 치수 안정성 좋게, 즉 설계대로의 형상으로 얻는 것이 가능해지는 성형용 수지 재료 및 상기 재료를 이용한 성형품을 제공하는 것이다.

나아가 본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 더해 사출 성형용에 매우 적합하게 이용되는 성형용 수지 재료 및 성형품을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 수지 재료를 성형, 특히 열가소성 수지를 사출 성형함에 있어, 크기가 다른 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합시켜 이용함으로써, 수지의 내부에 존재하는 이들 무기 필러의 충전량을 높게 하여 플라이 애시 Ⅰ종 입자의 틈에 다른 쪽의 실리카 퓸 입자가 조밀하게 충전되어 이들이 서로 용융 수지 중에서 볼 베어링 (ball bearing) 효과를 발휘하는 것을 알아내 본 발명에 도달한 것이다.

본 발명의 성형용 수지 재료는 열가소성 수지와 플라이 애시 Ⅰ종 및 실리카 퓸을 포함하고, 상기 실리카 퓸의 평균 입경이 플라이 애시 Ⅰ종의 평균 입경의 10 분의 1 이하이며, 상기 플라이 애시 Ⅰ종/실리카 퓸의 배합 비율이 중량비로 20/80 ~ 80/20 인 것을 특징으로 하는 것이고, 매우 적합하게는 상기 플라이 애시 Ⅰ종의 입경이 0.5 ~ 80㎛ 이고, 상기 실리카 퓸의 입경이 0.01 ~ 0.5㎛ 인 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 섬유상 강화재를 포함하는 것이다.

또, 본 발명의 상기 성형용 수지 재료에 있어서는, 또한 열가소성 수지가 10 ~ 40 부피% 포함되는 것이 바람직하고, 함유되는 상기 2 종의 무기 필러인 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸과, 필요에 따라 함유되는 섬유상 강화재의 합계 용량이 99 ~ 60 부피% 인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 성형품은 상기 각 본 발명의 성형용 수지 재료를 이용하여 이루어지는 것이며, 매우 적합하게는 상기 성형용 수지 재료를 사출 성형함으로써 얻어지는 것이다.

본 발명의 성형용 수지 재료는 특정의 무기 필러인 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합함으로써, 이들 무기 필러를 대량으로 충전할 수 있는 동시에, 본 발명의 성형용 재료를 이용한 성형품은 성형 수축율이 작고 (예를 들면, 유동 방향/ 직교 방향 = 0.2/0.3), 또한 그 유동 방향/직교 방향의 차이가 작기 때문에, 높은 치수 정밀도를 실현할 수 있고, 두꺼워서 두툼한 성형품도, 얇은 두께 성형품도 설계대로의 치수 정밀도를 가진다고 하는 뛰어난 효과를 가진다.

나아가, 본 발명의 성형용 수지 재료를 사출 성형에 이용한 경우에는 용융 수지 중에서 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸이 볼 베어링 효과를 발휘하여, 그 구름성이 증대하고, 유동성을 향상시키며, 복잡한 형상의 성형품을 정밀도 좋게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 성형용 수지 재료는 상기 효과에 더하여, 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합함으로써 이들이 고충전된 무기 필러의 성능이 유효하게 발휘되기 때문에, 얻어지는 성형품은 이하와 같은 적합한 효과도 가진다.

1) 열전도율이 올라, 방열성이 향상한다.

2) 내열성이 향상한다.

3) 선팽창 계수가 내려가, 미세한 세라믹스와 동일한 정도의 저열선 팽창 계수를 가짐과 동시에 열에 의한 치수 변화가 적다.

4) 엔지니어링 플라스틱을 상회하는 고탄성율, 진동 감쇠성이 얻어진다.

발명을 실시하기 위한 최적 형태

본 발명을 다음의 적합예에 의해 설명하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 성형용 수지 재료는 열가소성 수지와 플라이 애시 Ⅰ종 및 실리카 퓸을 포함하고, 상기 실리카 퓸의 평균 입경이 플라이 애시 Ⅰ종의 평균 입경의 10 분의 1 이하이며, 상기 플라이 애시 Ⅰ종/실리카 퓸의 배합 비율이 중량비로 20/80 ~ 80/20 인 것이고, 매우 적합하게는 상기 플라이 애시 Ⅰ종의 입경이 0.5 ~ 80㎛, 상기 실리카 퓸의 입경이 0.01 ~ 0.5㎛ 를 가지는 것이며, 더욱 적합하게는 이들 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸은 구상(球狀)인 것이 바람직하다.

이와 같이, 입경이 다른 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합함으로써, 입경이 작은 실리카 퓸이 입경이 큰 플라이 애시 Ⅰ종의 틈에 비집고 들어가 다중 입도 구성이 됨으로써, 용융 수지 중에서 최대의 볼 베어링 효과를 발휘할 수 있음과 동시에, 열가소성 수지 등의 수지에 가능한 한 첨가되는 무기적 성질을 부여하는 것이 가능해져, 뛰어난 치수 안정성을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 이용하는 열가소성 수지는 예를 들면, 가열에 의해 성형할 수 있는 정도까지 가역성을 얻을 수 있는 수지를 의미하고, 그 종류는 특별히 한정되지 않지만 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트/테레프탈레이트, 폴리부틸렌 이소프탈레이트/테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌디메틸렌 이소프탈레이트/테레프탈레이트, 폴리(p-히드록시벤조산/에틸렌 테레프탈레이트), 비액정성 반방향족 폴리에스테르, 비액정성 전방향족 폴리에스테르 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 지방족 폴리아미드, 지방족-방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리케톤, 폴리에테르에테르 케톤, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 술폰, 폴리페닐렌 옥시드, 페녹시 수지, 폴리페닐렌 술피 드, 액정 폴리머, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등의 올레핀계 중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/프로필렌/공역 디엔 공중합체, 에틸렌/아크릴산에틸 공중합체, 에틸렌/메타크릴산글리시딜 공중합체, 에틸렌/아세트산비닐/메타크릴산글리시딜 공중합체 및 에틸렌/프로필렌-g-무수말레산 공중합체, ABS 등의 올레핀계 공중합체, 폴리에스테르 폴리에테르 엘라스토머, 폴리에스테르 폴리에스테르 엘라스토머 등의 엘라스토머로부터 선택되는 공지의 임의의 1 종 또는 2 종 이상의 열가소성 수지의 혼합물을 들 수 있다.

특히, 폴리페닐렌 술피드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 액정 폴리머의 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물 등이 유동성 및 충전성의 점에서 매우 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에는 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합해 이용한다.

여기서, 플라이 애시 Ⅰ종에는 JIS A 6201 규격에 의해 플라이 애시 Ⅰ ∼Ⅳ 종이 있고, 본 발명에 있어서는 상기 JIS 규격의 플라이 애시 Ⅰ종을 이용하는 것이다.

이와 같이, 플라이 애시라 하더라도 플라이 애시 Ⅱ∼Ⅳ 종 등은 아니고, 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합시켜 이용함으로써, 다른 플라이애쉬 Ⅱ∼Ⅳ 종 등을 이용하는 경우보다도 얻어지는 재료의 유동성이 높아져 성형 수축율이 저감됨과 함께 얇은 두께의 성형이 가능해져, 본 발명의 효과를 극히 양호하게 달성할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 플라이 애시 Ⅰ종은 구형 입자가 포함되는 비율이 높 기 때문에 볼 베어링 효과가 매우 높고, 아울러 미연 탄소가 가장 적기 때문에 흡유량이 가장 적고, 고충전에서도 유동성의 저하가 작다는 기능을 가진다.

특히, 상기 플라이 애시 Ⅰ종 및 실리카 퓸의 각 평균 입경은 실리카 퓸의 평균 입경이 플라이 애시 Ⅰ종의 평균 입경의 10 분의 1 이하, 바람직하게는 20 분의 1 이하이고, 보다 바람직하게는 40 분의 1 이하인 것이 이들 특정의 2 종의 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조밀하게 고충전해 치수 안정성을 향상시키기 위해 바람직하다.

이러한 평균 입경은 주사형 전자현미경을 이용해 사진을 촬영하여 각 입자의 장지름과 단지름을 측정하고, 각각 평균 장지름과 평균 단지름을 계산해 그 평균 장지름과 평균 단지름의 평균에 의해 구하는 것이다.

이와 같이 입경이 다른 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합하여 혼재시킴으로써, 다중 입도 구성 필러로 하고, 상기 플라이 애시 Ⅰ종의 사이에 상기 입경의 실리카 퓸 입자가 비집고 들어가는 다중 입도 구성으로 함으로써, 수지 재료 중에 대량의 무기 필러를 조밀하게 충전할 수 있음과 함께, 이것에 의해 용융 수지 중에서 효과적인 볼 베어링 효과를 발휘할 수 있고, 따라서 성형품의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다.

또, 입경이 작은 실리카 퓸은 수지 재료 중에 일차 입자가 충전되어 있을 뿐만 아니라, 상기 일차 입자가 응집하여 적당한 크기를 가지는 2차 ~ 4차 괴합 입자를 형성하여 비교적 큰 입자 사이의 틈을 충전해 볼 베어링 효과를 발휘하는 것도 가능하다.

나아가, 상기 플라이 애시 Ⅰ종이나 실리카 퓸은 그 표면이 약간의 요철을 갖는 형상인 것이 사출 성형시에 용융 수지 중에서의 회전성을 증대시키기 위해서는 바람직하다.

상기 플라이 애시 Ⅰ종은 입경이 0.5 ∼ 80㎛ 인 것, 바람직하게는 0.5 ~ 50㎛ 인 것을 매우 적합하게 사용할 수 있고, 또 상기 실리카 퓸의 입경이 0.01 ~ 0.5㎛ 인 것, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5㎛ 인 것을 매우 적합하게 사용할 수 있으며, 특히 이러한 입경 범위의 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 조합해 이용함으로써, 수지 재료 중에 조밀하게 충전될 수 있는 동시에, 보다 효과적인 볼 베어링 효과를 발휘할 수 있고 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이러한 입경은 상기한 바와 같이, 주사형 전자현미경에 의해 측정한 값이다.

또 특히, 이들 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸은 구상의 형상을 가지는 것이 매우 바람직하고, 상기 볼 베어링 효과를 최대로 발휘할 수 있다.

여기서, 「구상」이란 완전한 구형인 진구(眞球)를 의미할 뿐만 아니라, 다소의 타원형이나 표주박 형상 등이나, 이들 형상의 표면이 어느 정도 미묘한 요철을 가지는 입상(粒狀) 등의 구형에 근사한 입체 형상의 것을 포함하는 의미이고, 섬유상이나 판상, 비늘 조각상 등의 2 차원적인 형상의 것을 제외한 것이며, 매우 적합하게는 진구가 바람직하다.

즉, 입상은 비교적 진구에 가까운 형상을 이루고 있고 예를 들면, 평균 장지름/평균 단지름이 1 이상 3 미만의 것을 매우 적합하게 들 수 있다.

이와 같이, 섬유상이나 판상, 비늘 조각상 등의 2 차원적 형상의 필러를 제 외함으로써, 무기 필러를 수지 재료 중에 충전하여도 충전성의 저하가 완만하여 양호한 유동성을 확보할 수 있다.

플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸의 배합 비율은, 중량비로 하여 20/80 ~ 80/20, 바람직하게는 35/65 ~ 65/3 인데, 이러한 범위 외이면 유동성이 저하해 복잡한 형상의 성형품을 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

나아가, 얻어지는 성형품의 강도를 보다 높이기 위해, 필요에 따라 섬유상 강화재를 함유시키는 것도 가능하다.

섬유상 강화재로는 내열성을 갖고 탄성율, 강도, 탄성 회복율 등의 역학 특성이 뛰어난 단섬유, 위스카 (whisker), 피브리드 등의 섬유상의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 탄화 규소 섬유, 티탄산 칼륨이나 붕산 알루미늄 등의 위스카, 붕소 섬유나 티탄 섬유 등의 금속 섬유, 아라미드 섬유 (aramid fiber) 등의 유기 섬유 등을 들 수 있지만, 유리 섬유가 특히 바람직하다.

섬유상 강화재의 직경이나 길이에 대해서는, 섬유 길이가 너무 길면 열가소성 수지나 플라이 애시 Ⅰ종 및 실리카 퓸을 균일하게 혼합·분산시키는 것이 어렵고, 반대로 너무 짧으면 강화재로서의 효과가 불충분해지기 때문에 통상은 섬유 길이가 0.1 ~ 10㎜ 이고, 직경이 9 ~ 15㎛ 의 범위에 있는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

이 섬유 길이가 0.1㎜ 미만인 것으로는 굴곡 강도 등의 기계적 강도가 뛰어난 성형품을 얻기 곤란하다.

한편, 이 섬유 길이가 10㎜를 넘는 것으로는 성형품으로 했을 때, 섬유상 강화재가 표면에 떠 올라, 외관이 뒤떨어지는 것으로 된다.

섬유상 강화재의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 성형용 수지 재료 중, 5 ~ 40 부피% 가 바람직한데, 이는 5 부피% 미만에서는 강도 향상의 효과가 별로 없고, 40 부피% 를 넘으면 유동성이 악화되거나 얻어지는 성형품에 「둥지(巢)」와 같은 결함이 발생하는 경우가 있어 바람직하지 않기 때문이다.

상기 열가소성 수지와 플라이 애시 Ⅰ종, 실리카 퓸 및 필요에 따라 배합되는 섬유상 강화재의 배합 비율은 열가성 수지가 부피 환산으로 10 ~ 40 부피%, 보다 바람직하게는 20 ~ 40 부피%, 더욱 바람직하게는 30 ~ 40 부피% 이며, 나머지가 상기 플라이 애시 Ⅰ종, 실리카 퓸 및 섬유상 강화재나 필요에 따라 첨가되는 하기 첨가제이다.

열가소성 수지의 함유량이 40 부피%를 넘으면, 얻어지는 성형품의 성형 수축율이 커지고, 치수 정밀도를 확보하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있어 바람직하지 않다.

또, 열가소성 수지의 함유량이 10 부피% 미만이면, 성형에 필요한 유동성을 확보하는 일이 곤란한 경우가 있어 바람직하지 않다

본 발명의 성형용 수지 재료에는 상기한 강화재 외에, 필요에 따라 열안정제, 광안정제, 산화방지제, 가소제, 윤활제, 착색제, 발포제, 이형제, 내충격 개량제 등의 첨가제가 배합되어 있어도 된다.

본 발명의 성형용 수지 재료를 조제하려면, 상기 수지와 상기 플라이 애시 Ⅰ종 및 실리카 퓸과, 필요에 따라 더 첨가되는 강화재 등을 상기한 비율로 균일하게 혼합한다. 혼합 방법에 대해서는, 특별히 한정되지 않고 이들 성분을 균일하게 혼합할 수 있으면 되고, 미리 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 혼합하여 혼합 분체로 해 두는 것도, 이들 재료를 동시에 혼합하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 열가소성 수지, 플라이 애시 Ⅰ종, 실리카 퓸 등을 반바리 믹서, 니더, 롤을 이용해 혼합하고, 다음에 단축 혹은 2축 압출기 등의 가열 용융 혼련기를 이용함으로써 제조할 수 있고 특히, 얻어지는 필러 고충전 수지 재료의 균일성의 점으로부터, 2축 압출기를 매우 적합하게 이용하는 것이 바람직하다.

또, 배합하는 열가소성 수지도 얻어지는 조성물의 조성 균일성, 혼련성 등에서 이용하는 플라이 애시 Ⅰ종이나 실리카 퓸과 마찬가지로 소경화 혹은 분말상으로 가공해 이용하는 것이 취급상 특히 바람직하고, 펠렛상, 분말상 중 어느 형상의 것을 이용해도 되고, 플라이 애시 Ⅰ종이나 실리카 퓸의 배합량이 큰 경우에는 소경화 혹은 분말상의 것을 이용하는 것이 제조 효율의 점으로부터 바람직하다.

사출 성형을 이용하는 경우에는, 상기 수지와 상기 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸을 혼합하여, 예를 들면 펠렛상으로 성형하고 이것을 사출 성형용의 원료로서 이용하는 것이 바람직하고, 상기 열가소성 수지의 연화점 이상의 온도에서 상기 플라이 애시 Ⅰ종과 실리카 퓸과 수지 등의 혼합 재료를 용융 혼련해 사출용 펠렛상 원료로 한다.

상기 펠렛상 원료는 사출 성형기 내부의 가열 실린더 내에서 다시 용융·혼련되고, 사출 장치에 의해 원하는 형상의 금형 내에 충전되어 성형품을 얻을 수 있 다.

본 발명의 성형용 수지 재료는 통상의 성형 가공 방법으로 목적의 성형품으로 할 수 있다.

예를 들면 사출 성형, 압출 성형, 프레스 성형, 인젝션 성형 등의 공지의 성형법을 이용할 수 있다.

특히 사출 성형으로는, 더욱이 삼차원의 임의의 형상으로 정밀도 좋게 성형할 수 있고, 복잡한 형상이나 자유 형상의 얇은 두께의 성형품 등을 재현성 좋게 또한 치수 정밀도 좋게 제조할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 성형용 수지 재료를 이용하면, 유동성이 뛰어나고 복잡한 형상의 편육의 두께가 있는 성형품도 얇은 두께의 성형품도 우수한 치수 정밀도로 제조할 수 있다.

[실시예]

본 발명을 다음의 실시예, 비교예 및 시험예에 의해 설명한다.

재료

·폴리페닐렌술피드 A ; 포트론A0220 폴리플라스틱 가부시키가이샤제 (열가소성 수지, 비중 1.3)

·폴리페닐렌술피드 B ; 포트론6165A4 폴리플라스틱 가부시키가이샤제 (열가소성 수지, 비중 1.96)

·플라이 애시 Ⅰ종 ; 파이낫슈 시덴산교 가부시키가이샤 (비중 2.3, 평균 입경 5.5㎛, 입경 0.5 ~ 30㎛)

·플라이 애시 Ⅱ종 ; 중부 플라이 애시 가부시키가이샤 테크노 중부제 (비중 2.3, 평균 입경 10㎛, 입경 1~50㎛)

·플라이 애시 Ⅲ종 ; 중부 플라이 애시 가부시키가이샤 테크노 중부제 (비중 2.3, 평균 입경 10㎛, 입경 1~50㎛)

·플라이 애시 Ⅳ종 ; 에코 애시 시덴산교 가부시키가이샤 (비중 2.3, 평균 입경 40㎛, 입경 5~100㎛)

·실리카 퓸 ; 마이크로실리카 엘켐 가부시키가이샤 (비중 2.3 , 평균 입경 0.2㎛, 입경 0.05~0.5㎛)

·유리 섬유 ; CS 3J-256 닛토보세키 가부시키가이샤 (비중 2.9)

실시예 1~3; 비교예 1~8

표 1 에 나타내는 배합 비율로, 각 원료를 블렌더로 혼합하고, 실린더 온도를 300℃ 로 설정한 35㎜φ의 2축 압출 성형기 (이케가이철공제, PCM 30)를 이용하여 설정 온도 300℃, 회전수 200rpm 으로 균일 용융 혼련하여 이것을 펠렛으로 했다.

얻어진 각 펠렛을 사출 성형기 (스미토모 중기계공업제 : 프로매트 100A)에서, 세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 3㎜ 의 테스트 피스 (사이드 게이트, 게이트 사이즈 : 폭 5㎜ × 높이 1㎜) 성형품 및 세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 1㎜ 의 테스트 피스 (사이드 게이트, 게이트 사이즈 : 폭 5㎜ × 높이 1㎜) 성형품을 얻었다.

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~8 에서 얻어진 각 성형품에 대해서, 이하의 시 험을 실시했다.

유동성 시험

시마즈 제작소제의 「플로우 테스터, CFT-500D」를 이용하고, 측정 조건으로서 온도 300℃, 가중 50 kgf 로, 직경Φ 1mm 로 길이 10㎜ 의 오리피스 (orifice)를 통과할 때의 재료 점도를 측정했다.

성형성

성형성 (1) : 상기한 세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 3㎜ 의 각 테스트 피스 (사이드 게이트, 게이트 사이즈 : 폭 5㎜ × 높이 1㎜) 의 성형품을 성형할 때, 충분히 금형에 충전되는 것을 성형 가로 하고, 충분히 충전되지 않는 것을 성형 불가로 평가했다.

성형성 (2) : 상기한 세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 1㎜ 의 각 테스트 피스 (사이드 게이트, 게이트 사이즈 : 폭 5㎜ × 높이 1㎜) 성형품을 성형할 때, 충분히 금형에 충전되는 것을 성형 가로 하고, 충분히 충전되지 않는 것을 성형 불가로 평가했다.

치수 정밀도

얻어진 각 테스트 피스 (세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 3㎜) 의 세로/가로의 각 길이를 디지털 노기스 (미쯔토요제)에서 측정하고, 마찬가지로 하여 측정한 상기 금형 치수와 비교해 성형 수축율을 산출했다.

덧붙여 도 1 에 나타내는 바와 같이, 게이트면과 반대쪽 게이트면의 거리를 유동 방향 길이, 측면 방향간의 거리를 직각 방향 길이로 했다.

또, 얻어진 각 테스트 피스 (세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 1㎜)에 대해서도 마찬가지로 도 2 에 나타내는 바와 같이 하여 성형 수축율을 측정했는데, 상기 각 테스트 피스 (세로 90㎜ × 가로 90㎜ × 높이 3㎜)의 성형 수축율과 거의 동등한 결과를 얻었다.

이들 결과를 이하의 표 1 에 나타낸다.

실시예 1~3 의 성형품은 평균 입경이 다른 플라이 애시 I종과 실리카 퓸을 이용하기 때문에, 유동성이 뛰어나면서도 성형 수축율도 작고, 얇은 두께 성형도 뛰어나며, 치수 정밀도가 매우 양호하다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 성형용 수지 재료는 종래의 열정소성 수지, 세라믹스, 엔지니어링 플라스틱이나 금속을 이용하고 있던 여러 가지 성형품의 대체 재료로서, 건재, 전자·전기 관련 기기, 사무용 기기, 자동차·차량 관련 부품, 통신 기기, 열기구 부품 등 여러 가지 용도에 적용하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 뛰어난 성형 수축율의 저감이 도모됨과 함께, 얇은 두께 성형성이 우수하고 설계대로의 높은 치수 정밀도를 가지며, 열적 변형에 대한 안정성이 뛰어난 성형품을 얻을 수 있는 성형용 수지 재료 및 상기 재료를 이용한 성형품을 제공한다.

Claims (6)

1. 열가소성 수지와 플라이 애시 (fly ash) Ⅰ종 및 실리카 퓸을 포함하고, 상기 실리카 퓸의 평균 입경이 플라이 애시 Ⅰ종의 평균 입경의 10 분의 1 이하이고, 상기 플라이 애시 Ⅰ종/실리카 퓸의 배합 비율이 중량비로 20/80 ~ 80/20 인 것을 특징으로 하는 성형용 수지 재료.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라이 애시 Ⅰ종의 입경은 0.5 ~ 80㎛ 이고, 상기 실리카 퓸의 입경이 0.01 ~ 0.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 성형용 수지 재료.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 성형용 수지 재료는 섬유상 강화재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형용 수지 재료.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 성형용 수지 재료는 상기 열가소성 수지를 10 ~ 40 부피% 포함하는 것을 특징으로 하는 성형용 수지 재료.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성형용 수지 재료를 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형품.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 성형품은 상기 성형용 수지 재료를 사출 성형함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 성형품.

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