KR20120012429A - 액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법 - Google Patents

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liquid crystalline
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요시유키 후쿠하라
야스오 마츠미
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 액정 폴리에스테르 및 다가 알콜 지방산 에스테르를 벤트부가 구비된 압출기로 공급하고, 이후 벤트부의 감압 정도가 게이지압으로 -0.06 MPa 이하인 상태에서 용융 혼련하는 단계를 포함하는, 액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법에 의해 얻은 조성물은 박육부를 갖고 형상이 복잡한 성형 물품을 제공할 수 있다.

Description

액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING LIQUID CRYSTAL POLYESTER COMPOSITION}
본 발명은 액정 폴리에스테르 및 이형 물질을 포함할 수 있는 액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 폴리에스테르는 내열성 및 강도가 높고, 용융 유동성이 훌륭하고, 따라서 전기 부품 및 전자 부품을 비롯한 다양한 부품 및 제품을 제조하기 위한 성형 물질로서 사용된다. 특히, 용융 유동성이 훌륭하다는 이의 특징으로 인해, 액정 폴리에스테르는 바람직하게는 박육부(thin wall portion)를 갖는 성형 물품 및 형상이 복잡한 성형 물품을 제조하기 위한 성형 물질로서 사용된다. 그러나, 액정 폴리에스테르 성형시, 성형에 사용되는 금형으로부터 성형 물품을 제거하는 것이 때때로 어렵고, 즉 액정 폴리에스테르는 이형성이 열악하고, 따라서 성형 물품의 제거가 힘들 수 있고 성형 물품이 변형될 수 있다. 따라서, 액정 폴리에스테르를 이형 물질과 블렌딩하는 것이 연구되어왔다. 예를 들면, JP-A-2-208353호에는 펜타에리쓰리톨 지방산 에스테르가 이형 물질로서 사용되는 것이 기재되어 있고, JP A-2009-108297호에는 소정의 다가 알콜 지방산 에스테르가 이형 물질로서 사용되는 것이 기재되어 있다. 게다가, 액정 폴리에스테르 및 이형 물질을 압출기에 공급하고, 이후 용융 혼련하여 액정 폴리에스테르 조성물을 얻을 수 있는 것이 또한 알려져 있다(JP-A-2-208353호 및 JP-A-2009-108297호 참조).
JP-A-2-208353호에 기재된 방법에서, 얻어진 액정 폴리에스테르 조성물은 이형성이 반드시 충분할 필요는 없다. JP-A-2-2009-108297호에 기재된 방법에서, 얻어진 액정 폴리에스테르 조성물은 이형성이 훌륭하다. 그러나, 납땜 처리 또는 기타 등등 동안 고온에서 블리스터(표면 상의 블리스터)가 발생할 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 이형성이 훌륭하고 고온에서도 블리스터를 덜 발생시키는 액정 폴리에스테르 조성물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위해, 본 발명은 액정 폴리에스테르 및 다가 알콜 지방산 에스테르를 벤트부가 구비된 압출기로 공급하고, 이후 벤트부의 감압 정도가 게이지압으로 -0.06 MPa 이하인 상태에서 용융 혼련하는 단계를 포함하는, 액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 액정 폴리에스테르 조성물을 사용하여 액정 폴리에스테르 성형 물품을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이형성이 훌륭하고 고온에서도 블리스터를 덜 발생시키는 액정 폴리에스테르 조성물을 제조할 수 있고, 또한 액정 폴리에스테르 조성물을 성형하여 박육부를 갖는 성형 물품 및 형상이 복잡한 성형 물품을 유리하게 제조할 수 있다.
도 1은 실시예에서 이형 저항의 측정에서 사용되는 금형을 보여주는 도면이다.
액정 폴리에스테르는 용융 상태에서 액체 결정도를 나타내고, 450℃ 이하의 온도에서 용융되는 액정 폴리에스테르인 것이 바람직하다. 액정 폴리에스테르는 액정 폴리에스테르 아미드, 액정 폴리에스테르 에테르, 액정 폴리에스테르 카르보네이트 또는 액정 폴리에스테르 이미드일 수 있다. 액정 폴리에스테르는 원료 물질 단량체로서 방향족 화합물만을 사용하여 제조되는 전부 방향족인 액정 폴리에스테르인 것이 바람직하다.
액정 폴리에스테르의 통상적인 예로는 방향족 하이드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산, 및 방향족 디올, 방향족 하이드록시아민 및 방향족 디아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 중합(중축합)하여 얻은 액정 폴리에스테르; 복수 종의 방향족 하이드록시카르복실산을 중합하여 얻은 액정 폴리에스테르: 방향족 디카르복실산, 및 방향족 디올, 방향족 하이드록시아민 및 방향족 디아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 중합하여 얻은 액정 폴리에스테르: 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 및 방향족 하이드록시카르복실산을 중합하여 얻은 액정 폴리에스테르를 들 수 있다. 여기서, 각각의 방향족 하이드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산, 방향족 디올, 방향족 하이드록시아민 및 방향족 디아민의 일부 또는 전부 대신에, 이들의 중축합 가능한 유도체를 사용할 수 있다.
방향족 하이드록시카르복실산 또는 방향족 디카르복실산과 같은 카르복실 기를 갖는 화합물의 중축합 가능한 유도체의 예로는 카르복실 기가 알콕시카르보닐 기 또는 아릴옥시카르보닐 기로 전환된 중축합 가능한 유도체, 카르복실 기가 할로포르밀 기로 전환된 중축합 가능한 유도체 및 카르복실 기가 아실옥시카르보닐 기로 전환된 중축합 가능한 유도체를 들 수 있다. 방향족 하이드록시카르복실산, 방향족 디올 또는 방향족 하이드록실아민과 같은 하이드록실 기를 갖는 화합물의 중축합 가능한 유도체의 예로는 하이드록실 기가 아실화를 통해 아실옥시 기로 전환된 중축합 가능한 유도체를 들 수 있다. 방향족 하이드록시아민 또는 방향족 디아민과 같은 아미노 기를 갖는 화합물의 중축합 가능한 유도체의 예로는 아미노 기가 아실화를 통해 아실아미노 기로 전환된 중축합 가능한 유도체를 들 수 있다
액정 폴리에스테르는 바람직하게는 하기 도시된 화학식 (1)로 표시되는 반복 단위(이하 때때로 "반복 단위 (1)"이라 칭할 수 있음)를 갖는 액정 폴리에스테르, 더 바람직하게는 하기 도시된 화학식 (2)로 표시되는 반복 단위(이하 때때로 "반복 단위 (2)"라 칭할 수 있음) 및 하기 도시된 화학식 (3)으로 표시되는 반복 단위(이하 때때로 "반복 단위 (3)"이라 칭할 수 있음)를 더 갖는 액정 폴리에스테르이다:
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
[상기 식 중, Ar1은 페닐렌 기, 나프틸렌 기 또는 비페닐릴렌 기를 나타내고, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 페닐렌 기, 나프틸렌 기, 비페닐릴렌 기 또는 하기 도시된 화학식 (4)로 표시되는 기를 나타내고, X 및 Y는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 이미노 기(NH-)를 나타내고, Ar1, Ar2 또는 Ar3으로 표시되는 상기 기 내에 수소 원자는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬 기 또는 아릴 기로 치환될 수 있다]:
(4) -Ar4-Z-Ar5-
[상기 식 중, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 페닐렌 기 또는 나프틸렌 기를 나타내고, Z는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐 기, 설포닐 기 또는 알킬리덴 기를 나타낸다].
본원에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자 및 브롬 원자를 들 수 있다. 알킬 기의 예로는 메틸 기, 에틸 기, n-프로필 기, 이소프로필 기, n-부틸 기, 이소부틸 기, s-부틸 기, t-부틸 기 및 2-에틸헥실 기를 들 수 있고, 이의 탄소 원자의 수는 일반적으로 1개 내지 10개이다. 아릴 기의 예로는 페닐 기, o-톨릴 기, m-톨릴 기, p-톨릴 기, 1-나프틸 기 및 2-나프틸 기를 들 수 있고, 이의 탄소 원자의 수는 일반적으로 6개 내지 20개이다. 알킬리덴 기의 예로는 메틸리렌 기, 에틸리덴 기, 이소프로필리덴 기, n-부틸리덴 기 및 2-에틸헥실리덴 기를 들 수 있고, 이의 탄소 원자의 수는 일반적으로 1개 내지 10개이다.
반복 단위 (1)은 방향족 하이드록시카르복실산으로부터 유도되는 반복 단위이고, Ar1은 바람직하게는 (p-하이드록시벤조산으로부터 유도되는) p-페닐렌 기 또는 (6-하이드록시-2-나프토산으로부터 유도되는) 2,6-나프틸렌 기이다.
반복 단위 (2)는 방향족 디카르복실산으로부터 유도되는 반복 단위이다. Ar2는 바람직하게는 (테레프탈산으로부터 유도되는) p-페닐렌 기, (이소프탈산으로부터 유도되는) m-페닐렌 기 또는 (2,6-나프틸렌 디카르복실산으로부터 유도되는) 2,6-나프틸렌 기이다.
반복 단위 (3)은 방향족 디올, 방향족 하이드록실아민 또는 방향족 디아민으로부터 유도되는 반복 단위이고, Ar3은 바람직하게는 (하이드로퀴논, p-아미노페놀 또는 p-페닐렌디아민으로부터 유도되는) p-페닐렌 기 또는 (4,4'-디하이드록시비페닐, 4-아미노-4'-하이드록시비페닐 또는 4,4'-디아미노비페닐로부터 유도되는) 4,4'-비페닐릴렌 기이다.
반복 단위 (1)의 함량은 액정 폴리에스테르를 구성하는 모든 반복 단위의 전체량(액정 폴리에스테르를 구성하는 각각의 반복 단위의 질량을 각각의 반복 단위의 화학식량으로 나눠 결정된 각각의 반복 단위의 물질의 양에 해당하는 양(mol)의 누계의 값)을 기준으로 하여 바람직하게는 30 몰% 이상, 더 바람직하게는 30 내지 80 몰%, 훨씬 더 바람직하게는 40 내지 70 몰%이다. 반복 단위 (1)의 함량이 증가하면서, 액정 폴리에스테르의 액체 결정도가 더 용이하게 개선된다. 그러나, 그 함량이 너무 높을 경우, 액정 폴리에스테르의 용융 온도가 더 높고 따라서 액정 폴리에스테르를 성형하기 더 어려워진다.
반복 단위 (2)의 함량은 액정 폴리에스테르를 구성하는 모든 반복 단위의 전체량을 기준으로 하여 바람직하게는 35 몰% 이하, 더 바람직하게는 10 내지 35 몰%, 훨씬 더 바람직하게는 15 내지 30 몰%이다.
반복 단위 (3)의 함량은 액정 폴리에스테르를 구성하는 모든 반복 단위의 전체량을 기준으로 하여 바람직하게는 35 몰% 이하, 더 바람직하게는 10 내지 35 몰%, 훨씬 더 바람직하게는 15 내지 30 몰%이다.
반복 단위 (3)의 함량에 대한 반복 단위 (2)의 함량의 비는 [반복 단위 (2)]/[반복 단위 (3)](mol/mol)로 바람직하게는 0.9/1 내지 1/0.9인데, 왜냐하면 액정 폴리에스테르의 분자량이 쉽게 더 높아져서, 액정 폴리에스테르의 내열성 및 강도의 향상을 촉진하기 때문이다.
반복 단위 (3)이 X 및 Y가 산소 원자인 반복 단위, 즉 방향족 디올로부터 유도되는 반복 단위인 것이 바람직한데, 왜냐하면 용융시 액정 폴리에스테르의 점도가 쉽게 더 낮아지기 때문이다.
원료 물질 단량체를 용융 중합하고 이후 얻어진 중합체(예비중합체)를 고상 중합하여 액정 폴리에스테르를 제조하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 내열성이 높고 강도가 높은 고분자량 액정 폴리에스테르를 성공적인 작업성으로 제조할 수 있다. 상기 용융 중합을 촉매의 존재 하에 수행할 수 있고, 촉매의 예로는 금속 화합물, 예컨대 아세트산마그네슘, 아세트산 제1 주석, 테트라부틸 티타네이트, 아세트산납, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨 및 삼산화안티몬; 및 질소 함유 이종고리 화합물, 예컨대 N,N-디메틸아미노피리딘 및 N-메틸이미다졸을 들 수 있다. 이들 촉매 중에서, 질소 함유 이종고리 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 바람직하게는 270℃ 이상, 더 바람직하게는 280℃ 이상이고, 일반적으로 400℃ 이하, 바람직하게는 380℃ 이하이다. 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도가 더 높아지면서, 액정 폴리에스테르의 내열성 및 강도가 더 쉽게 개선된다. 그러나, 유동 개시 온도가 너무 높을 경우, 액정 폴리에스테르의 용융 온도가 더 높아져서 액정 폴리에스테르를 성형하기 더 어려워진다.
유동 개시 온도는 또한 유동 온도라고도 불리고, 액정 폴리에스테르의 열 용융물을 4℃/분의 온도 상승 속도로 9.8 MPa(100 kg/㎠)의 하중 하에 내경 1 ㎜ 및 길이 10 ㎜로 측정된 모세관 레오미터의 노즐을 통해 압출할 때, 용융 점도가 4,800 Pa?s(48,000 포이즈)를 나타내는 온도이다. 용융 개시 온도는 액정 폴리에스테르의 분자량의 표시자로서 작용한다(예를 들면, 문헌["Synthesis, Molding and Application of Liquid Crystal Polymer", (편집: Naoyuki Koide), p. 95, CMC, (발행일: 1987년 6월 5일)] 참조).
액정 폴리에스테르와 블렌딩하고자 하는 다가 알콜 지방산 에스테르는 지방산 및 다가 알콜을 축합하여 얻은 부분 에스테르 또는 완전 에스테르일 수 있거나, 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 부분 에스테르는 다가 알콜의 하이드록실 기의 일부를 지방산에 의해 아실화하여 얻은 에스테르이고, 완전 에스테르는 다가 알콜의 하이드록실 기의 전부를 지방산에 의해 아실화하여 얻은 에스테르이다.
지방산은 바람직하게는 10개 내지 32개의 탄소 원자를 갖는 고차의 지방산이고, 이의 예로는 포화 지방산, 예컨대 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 트리데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산(팔미트산), 헵타데칸산, 옥타데칸산(스테아르산), 노나데칸산, 이코산산, 도코산산 및 헥사코산산; 및 불포화 지방산, 예컨대 팔미톨레산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 에이코센산, 에이코사펜타엔산 및 세톨레산을 들 수 있다. 필요한 경우, 이들 중 2종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 10개 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 지방산이 바람직하고, 14개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방산이 더 바람직하다.
다카 알콜은 분자 내 2개 이상의 알콜성 하이드록실 기를 갖는 화합물이고, 3개 내지 32개의 탄소 원자를 갖는 다카 알콜이 바람직하다. 이의 예로는 폴리글리세린, 예컨대 글리세린, 디글리세린 및 데카글리세린; 펜타에리쓰리톨, 디펜타에리쓰리톨, 디에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜을 들 수 있다. 필요한 경우, 이들 중 2종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 얻은 다가 알콜 지방산 에스테르의 내열성의 관점으로부터 펜타에리쓰리톨 및 디펜타에리쓰리톨이 바람직하다.
탈수 중축합을 통해 다가 알콜 및 지방산을 에스테르화하여 다가 알콜 지방산 에스테르를 얻을 수 있다. 에스테르화의 경우에, 다가 알콜의 하이드록실 기의 양 및 지방산의 양을 적절하게 조정함으로써 부분 에스테르 또는 완전 에스테르를 개별적으로 제조할 수 있다.
다가 알콜 지방산 에스테르에서, 열중량 분석(TGA)에 의해 결정되는 5 중량% 감소 온도(TB)가 바람직하게는 250℃ 이상, 더 바람직하게는 280℃ 이상이다. 이 5 중량% 감소 온도가 너무 낮을 경우, 다가 알콜 지방산 에스테르는 조성물의 성형 동안 열 분해될 수 있다.
다가 알콜 지방산 에스테르의 블렌드 양은 액정 폴리에스테르 100 질량부를 기준으로 하여 바람직하게는 0.1 내지 1 질량부, 더 바람직하게는 0.1 내지 0.5 질량부이다. 다가 알콜 지방산 에스테르의 블렌드 양이 너무 많을 경우, 성형 물품의 표면 상에 불균등하게 분포된 다가 알콜 지방산 에스테르의 양이 과도하게 증가하고 따라서 블리스터 생성을 충분히 예방하기 어려워진다. 블렌드 양이 너무 적을 경우, 성형 물품의 표면 상에 불균등하게 분포된 다가 알콜 지방산 에스테르의 양이 불충분해지고 따라서 성공적인 이형성을 나타내기 어려워진다.
액정 폴리에스테르를 임의로 2종 이상의 무기 충전제와 블렌딩할 수 있다. 이 무기 충전제는 섬유성 충전제, 플레이트형 충전제 또는 과립형 충전제일 수 있다. 섬유성 충전제의 예로는 유리 섬유, PAN계 또는 피치계 탄소 섬유, 탄화규소 섬유, 석고 섬유, 세라믹 섬유, 금속 섬유, 예컨대 스테인리스 스틸 섬유, 알루미늄 섬유 또는 황동 섬유, 지르코니아 섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 실리케이트 섬유, 산화티탄 섬유, 붕소 섬유, 티탄산칼륨 위스커, 티탄산바륨 위스커, 탄산칼슘 위스커, 울라스토나이트 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 산화아연 위스커, 질화규소 위스커, 탄화규소 위스커 및 석면을 들 수 있다. 플레이트형 충전제의 예로는 스멕타이트, 예컨대 몬트모릴로나이트, 비델라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 사우코나이트, 스테벤사이트, Na-헥토라이트 및 Li-헥토라이트; 적층 폴리실리케이트, 예컨대 카네마이트 및 케냐이트; 운모, 예컨대 플로고파이트, 무스코바이트, 세리사이트, 불소 함유 플로고파이트, 불소 4 규소 운모, 나트륨형 불소 4 규소 운모, Na-타에니올라이트 및 Li-타에니올라이트; 백납, 활석, 울라스토나이트, 벤토나이트, 카올린, 할로이사이트, 베르미쿨라이트, 클로라이트, 피로필라이트, 클레이, 인산지르코늄, 칼륨티탄, 흑연, 알루미나, 제올라이트, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화지르코늄, 질화붕소, 산화철, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨 및 유리 플레이크를 들 수 있다. 과립형 충전제의 예로는 실리카, 산화티탄, 세라믹 비드, 유리 비드, 중공 섬유 비드, 카본 블랙, 알루미나, 제올라이트, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 질화붕소, 탄화규소, 산화철, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 황산칼슘을 들 수 있다.
액정 폴리에스테르를 임의로 1종 이상의 첨가제, 예를 들면 착색제, 예컨대 염료 및 안료, 항산화제, 열 안정화제, 자외선 흡수제, 대전방지제 및 계면활성제와 블렌딩할 수 있다.
본 발명에서, 액정 폴리에스테르 및 다가 알콜 지방산 에스테르를, 필요한 경우, 다른 성분과 함께 용융 혼련하여 액정 폴리에스테르 조성물을 제조한다. 각각의 성분을 벤트부가 구비된 압출기로 공급할 수 있고, 이후 벤트부의 감압 정도가 게이지압으로 -0.06 MPa 이하, 바람직하게는 -0.07 MPa 이하인 상태에서 용융 혼련할 수 있다. 이 방법에 의해, 고온에서도 블리스터를 덜 발생시키는 액정 폴리에스테르 조성물을 얻을 수 있다.
압출기의 예로는 1단 또는 다단 벤트가 구비된 1축 압출기 및 2축 압출기를 들 수 있다. 2축 압출기로서, 일방향으로 회전하는 단줄 나사를 갖는 2축 압출기로부터 3줄 나사를 갖는 2축 압출기까지의 2축 압출기를 사용할 수 있고, 2축 압출기는 역회전하는 평행 샤프트, 경사 샤프트 또는 불완전한 유형의 2축 압출기일 수 있다. 이들 2축 압출기 중에서, 1개 또는 2개의 벤트가 구비된 일방향으로 회전하는 2축 압출기가 바람직하다.
압출기의 축 직경은 바람직하게는 50 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 45 ㎜ 이하이다. 압출기의 실린더의 전체 너비(D)에 대한 전체 길이(L)의 비(L/D)는 바람직하게는 50 이상, 더 바람직하게는 60 이상이다. 축 직경이 상기 소정 값과 같거나 더 크고 L/D가 상기 소정 값과 같거나 더 큰 경우, 벤트부의 감압에 의해 탈기가 충분히 수행되고 휘발성 성분이 조성물에 덜 잔류하므로, 고온에서의 블리스터 생성이 더 억제되는 액정 폴리에스테르 조성물을 얻을 수 있다.
축 설계를 결정짓는 축 부재는 일반적으로 전진 비행으로 이루어지는 이동용 부재, 가소부를 위한 부재 및 혼련부를 위한 부재로 이루어진다. 2축 압출기의 경우에, 가소부 및 혼련부는 보통 후진 비행, 시일 링, 전진 혼련 디스크 및 후진 혼련 디스크와 같은 축 부재를 조합하여 사용함으로써 구성된다.
벤트부의 개방 길이가 축 직경보다 0.5배 내지 5배 긴 것이 바람직하다. 벤트부의 개방 길이가 너무 짧을 경우, 불충분한 탈기 효과가 발휘된다. 벤트부의 개방 길이가 너무 긴 경우, 외래 물질이 벤트부로부터 진입하여 벤트-업(vent-up)(용융 수지가 벤트부로부터 올라가는 현상)이 일어날 수 있고, 또한 이동 및 혼련 능력이 열화할 수 있다.
벤트부의 개방 너비가 축 직경보다 0.3배 내지 1.5배 긴 것이 바람직하다. 벤트부의 개방 너비가 너무 짧을 경우, 불충분한 탈기 효과가 발휘된다. 벤트부의 개방 길이가 너무 긴 경우, 외래 물질이 벤트부로부터 진입하여 벤트-업(용융 수지가 벤트부로부터 올라가는 현상)이 일어날 수 있고, 또한 이동 및 혼련 능력이 열화할 수 있다.
일반적으로 펌프를 사용하여 벤트부를 감압하고, 펌프의 예로는 워터 시일형 펌프, 회전 펌프, 오일 확산 펌프 및 터보 펌프를 들 수 있다.
벤트부의 상류측에서 용융 조성물이 완전히 충전되는 시일 부분을 제공하는 것이 바람직하다. 2축 압출기의 경우에, 후진 비행 이외에, 시일 링 또는 후진 혼련과 같은 축 회전에 기하학적으로 압력을 증가시키는 능력을 갖는 축 형상이 시일 부분을 구성하는 축 형상으로서 적합하게 사용된다. 시일 부분은 임의로 혼련 디스크와 같은 부재를 조합하여 사용함으로써 구성된다.
벤트부에서의 벤트-업을 방지하기 위해, 벤트부의 축 부재의 구조는 바람직하게는 전진 비행, 전진 혼련 디스크 등의 배럴 내부 압력이 감소하게 하는 구조이다. 배럴 내부 압력이 더 낮아지므로 전진 비행 부분이 더 큰 피치를 갖는 것이 바림직하다. 동일한 이유로, 벤트부 앞에서 높은 이동 능력을 갖는 축 구조를 제공하는 것이 바람직하다.
각각의 부품은 일반적으로 정량적 또는 용량측정 공급기를 통해 공급 포트에 공급된다. 정량적 공급기의 공급 시스템의 예로는 벨트 시스템, 축 시스템, 진동 시스템 및 테이블 시스템을 들 수 있다.
각각의 부품의 공급 위치를 적절하게 선택한다. 섬유성 충전제를 사용할 경우, 용융 혼련을 균일하게 수행하기 위해, 액정 폴리에스테르 및 다가 알콜 지방산 에스테르를 상류측에서 공급 포트를 통해 공급하고 섬유성 충전제를 하류측에서 공급 포트를 통해 공급하는 것이 바람직하다.
벤트부가 하류측에서 공급 포트의 하류측에서 공급되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 고온에서의 블리스터 생성이 추가로 억제될 수 있는 액정 폴리에스테르 조성물을 얻을 수 있기 때문이다. 벤트부가 하류측에서 공급 포트의 상류측 및 하류측 각각에서 제공되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 고온에서의 블리스터 생성이 추가로 억제될 수 있는 액정 폴리에스테르 조성물을 얻을 수 있기 때문이다. 벤트부가 상류측에서 공급 포트 근처에서 제공되거나, 하류측에서 공급 포트의 상류측에서 제공되는 경우, 그 근처에서의 액정 폴리에스테르의 용융이 불충분해질 수 있고 따라서 탈기 효과가 충분하게 얻어질 수 없다.
이렇게 얻은 조성물의 용융 성형에 의해 고온에서도 블리스터를 덜 발생시키는 성형 물품을 얻을 수 있다. 용융 방법은 바람직하게는 사출 성형 방법이고, 조성물에 함유된 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도보다 10 내지 80℃ 높은 온도에서 사출 성형을 수행하는 것이 더 바람직하다. 용융 온도가 상기 범위 내일 경우, 상기 조성물은 벽 두께가 1 ㎜ 이하인 박육부를 갖는 커넥터 또는 형상이 복잡한 커넥터로 상기 조성물을 성형시에도 훌륭한 용융 유동성을 나타내고 성공적인 성형성을 나타낼 수 있다.
성형 물품으로서 얻어지는 제품 및 부품의 예로는 전기 장비 및 전자 장비용 케이싱, 및 전기 장비 부품, 예컨대 생성기, 전기 모터, 변압기, 변류기, 전압 조정기, 정류기, 인버터, 전기 중계기, 전원 접촉부, 스위치, 차단기, 나이프 스위치, 다중극 봉, 전기 부품 캐비닛, 소켓 및 중계기 케이스를 들 수 있다. 이의 예로는 추가로 전자 부품, 예컨대 센서, LED 램프, 램프 소켓, 램프 반사경, 램프 하우징, 커넥터, 소형 스위치, 코일 보빈, 축전기, 발진기, 각종 종단판, 변압기, 플러그, 프린트 배선 기판, 소형 모터, 자기 헤드 기부, 전원 모듈, 하드 디스크 드라이브 부품(하드 디스크 구동 허브, 액츄에이터, 하드 디스크 기판 등) 및 DVD 부품(광학 픽업 등)을 들 수 있다. 이의 예로는 추가로 반도체 장치, 코일 등의 밀봉 수지, 카메라와 같은 광학 장치용 부품, 높은 마찰열을 발생시키는 베어링과 같은 부품, 열 복사 부재 및 전기 부품 절연판, 예컨대 자동차 및 차량 관련 부품을 들 수 있다. 이들 중에서, 상대적으로 형상이 복잡하고 박육부를 가질 수 있는 코일 보빈 및 커넥터가 바람직하다.
본 발명을 이와 같이 기재하였지만, 본 발명이 여러 방식으로 변할 수 있다는 것이 명확하다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 하고, 당업자에게 명확한 모든 이러한 변형은 특허청구범위 내에 있는 것으로 의도된다.
[실시예]
본 발명을 다음의 실시예에 의해 더 자세히 기재하였고, 이 실시예는 본 발명의 범위에 의해 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 4
액정 폴리에스테르 (1):
교반기, 토크계, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기가 구비된 반응기에서, p-하이드록시벤조산 994.5 g(7.2 mol), 4,4'-디하이드록시비페닐 446.9 g(2.4 mol), 테레프탈산 299.0 g(1.8 mol), 이소프탈산 99.7 g(0.6 mol) 및 아세트산 무수물 1347.6 g(13.2 mol)을 충전하였다. 반응기 내 분위기를 질소 가스로 충분히 대체한 후, 질소 가스 유동 하에 온도를 30 분 동안 150℃로 상승시키고 혼합물을 동일한 온도에서 유지시키면서 3 시간 동안 환류시켰다. 이후, 증류된 부생산된 아세트산 및 미반응된 아세트산 무수물을 증류하면서 1-메틸이미다졸 2.4 g을 첨가하고 온도를 2 시간 50 분 동안 320℃로 상승시켰다. 토크 증가가 인지됨과 동시에, 내용물을 꺼내고 실온으로 냉각시켰다. 얻은 고체 물질을 조악한 분쇄기에 의해 분쇄하였다. 질소 분위기 하에 온도를 1 시간 동안 실온으로부터 250℃로 증가시킨 후, 온도를 250℃로부터 295℃로 5 시간 동안 증가시키고 이후 295℃에서 3 시간 동안 온도를 유지시키면서 고상 중합을 수행하여 320℃의 유동 개시 온도를 갖는 액정 폴리에스테르 (1)를 얻었다.
액정 폴리에스테르 (2):
교반기, 토크계, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기가 구비된 반응기에서, p-하이드록시벤조산 994.5 g(7.2 mol), 4,4'-디하이드록시비페닐 446.9 g(2.4 mol), 테레프탈산 239.2 g(1.44 mol), 이소프탈산 159.5 g(0.96 mol) 및 아세트산 무수물 1347.6 g(13.2 mol)을 충전하였다. 반응기 내 분위기를 질소 가스로 충분히 대체한 후, 질소 가스 유동 하에 온도를 30 분 동안 150℃로 상승시키고 혼합물을 동일한 온도에서 유지시키면서 3 시간 동안 환류시켰다. 이후, 증류된 부생산된 아세트산 및 미반응된 아세트산 무수물을 증류하면서 1-메틸이미다졸 2.4 g을 첨가하고 온도를 2 시간 50 분 동안 320℃로 상승시켰다. 토크 증가가 인지됨과 동시에, 내용물을 꺼내고 실온으로 냉각시켰다. 얻은 고체 물질을 조악한 분쇄기에 의해 분쇄하였다. 질소 분위기 하에 온도를 1 시간 동안 실온으로부터 220℃로 증가시킨 후, 온도를 220℃로부터 240℃로 0.5 시간 동안 증가시키고 이후 240℃에서 10 시간 동안 온도를 유지시키면서 고상 중합을 수행하여 290℃의 유동 개시 온도를 갖는 액정 폴리에스테르 (2)를 얻었다.
이형 물질:
이형 물질로서 다음의 물질을 사용하였다. 이형 물질(1): Cognis Oleo Chemicals Japan Ltd.에 의해 제조된 "VPG2571"(디펜타에리쓰리톨 및 스테아르산의 완전 에스테르(헥사스테아레이트) 및 부분 에스테르의 혼합물, 5 중량% 감소 온도: 260℃). 이형 물질(2): Cognis Oleo Chemicals Japan Ltd.에 의해 제조된 "VPG861"(펜타에리쓰리톨 및 스테아르산의 완전 에스테르(테트라스테아레이트) 및 부분 에스테르의 혼합물, 5 중량% 감소 온도: 310℃).
다음의 절차에 의해 이형 물질(1) 및 이형 물질(2)의 중량 감소 온도를 결정하였다.
5 중량% 감소 온도의 측정:
열중량 측정을 위한 장치("DTG-60", 제조사: shimadzu Corporation)를 사용하여, 30℃의 개시 온도, 500℃의 종료 온도 및 20℃/분의 온도 상승 속도의 조건 하에 질소 분위기 하에 열중량 분석을 수행하였다. 30℃의 개시 온도에서의 샘플의 중량을 100%로 가정하고, 온도 상승에 의해 샘플 중량이 95%에 도달하는 온도를 5 중량% 감소 온도로 간주한다.
액정 폴리에스테르 조성물:
액정 폴리에스테르, 이형 물질, 절단 유리 섬유("CS03JAPX-1", 제조사: Owens Corning Corporation), 활석("X-50", 제조사: NIPPON TALC Co., Ltd.) 및 운모("AB-25S", 제조사: Yamaguchi Mica Col, Ltd.)를 표 1에 기재된 제제에 따라 벤트부가 구비된 일방향으로 회전하는 2축 압출기("PCM-30", 제조사: Ikegai Iron Works, Ltd.)에 공급하고, 표 1에 기재된 값에서 벤트부의 감압 정도를 유지하면서 340℃에서 용융 혼련하고, 이후 펠렛화하여 결정 폴리에스테르 조성물을 얻었다. 액정 폴리에스테르 및 이형 물질을 주요 공급 포트를 통해 공급하고, 절단 유리 섬유 및 운모를 측면 공급 포트를 통해 공급하였다.
블리스터 평가:
얻은 액정 폴리에스테르 조성물을 사출 성형기("모델 EX-400", 제조사: Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.)를 사용하여 미니 덤벨(JIS K7113_1(1/2))의 시편으로 용융시키고 가열된 땜납조에 1 분 동안 침지시켰다. 시편 변형 또는 블리스터 생성이 관찰되지 않는 최대 온도를 땜납 내열 온도로 간주한다.
이형 저항의 측정:
사출 성형기("모델 EX-400", 제조사: Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.) 및 도 1에 도시된 금형을 사용하여, 얻은 액정 폴리에스테르 조성물을 350℃의 실린더 온도, 130℃의 금형 온도 및 1,400 kg/㎠ 또는 1,700 kg/㎠의 체류 압력의 조건 하에 일정한 사출 속도에서 도 1에 도시된 금형에 사출하였다. 이후, 금형 내부로부터 시편(코어 및 공동 둘 다에서 0의 구배각을 갖는, 11φ×15φ×20 ㎜로 측정되는 시편)을 제거하는 데 필요한 압력을 측정하고 이 압력을 이형 저항으로 간주한다.
Figure pat00001

Claims (6)

  1. 액정 폴리에스테르 및 다가 알콜 지방산 에스테르를 벤트부가 구비된 압출기로 공급하고, 이후 벤트부의 감압 정도가 게이지압으로 -0.06 MPa 이하인 상태에서 용융 혼련하는 단계를 포함하는, 액정 폴리에스테르 조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 다가 알콜 지방산 에스테르의 공급량이 액정 폴리에스테르 100 질량부를 기준으로 하여 0.1 내지 1 질량부인 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 열중량 분석에 의해 측정되는 다가 알콜 지방산 에스테르의 5 중량% 감소 온도가 250℃ 이상인 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 액정 폴리에스테르는 280℃ 이상의 유동 개시 온도를 갖는 것인 제조 방법.
  5. 제1항에 따른 방법에 의해 얻은 액정 폴리에스테르 조성물을 성형하는 단계를 포함하는, 액정 폴리에스테르 성형 물품의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 액정 폴리에스테르 성형 물품은 두께가 1 ㎜ 이하인 박육부(thin wall portion)를 갖는 성형 물품인 제조 방법.
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