KR20120056477A - A nonhalogen flame retardant polyester resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난연성 및 내열성이 뛰어난 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비할로겐계 난연제, 질소계 및 아라미드계 난연 상승제를 포함하고 아울러 강도, 내열성 및 치수 안정성을 부여하는 무기필러를 포함함으로써, 환경친화적이면서 난연성 및 내열성이 우수한 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a polyester resin composition having excellent flame retardancy and heat resistance, and more particularly, to an inorganic filler including a non-halogen-based flame retardant, a nitrogen-based and aramid-based flame retardant, and providing strength, heat resistance and dimensional stability. The present invention relates to a polyester resin composition that is environmentally friendly and excellent in flame retardancy and heat resistance.
일반적으로 폴리에스테르 수지는 기계적 전기적 성질과 물리적 화학적 성질이 뛰어나 자동차, 전기 전자기기, 사무기기 등의 광범위한 분야에 적용되고 있다. 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 경제성 및 내열성, 내약품성, 전기적 특성, 기계적 강도 및 성형 가공성이 우수하여 자동차, 전기전자 부품 등에 사용되는 다양한 복합 재료로서 널리 사용되고 있으며 그 사용량이 증가되고 있다. In general, polyester resins have excellent mechanical and electrical properties and physical and chemical properties, and are being applied to a wide range of fields such as automobiles, electrical and electronic devices, and office equipment. In particular, polyethylene terephthalate resin is widely used as a variety of composite materials used in automobiles, electrical and electronic parts, etc. because of its excellent economical and heat resistance, chemical resistance, electrical properties, mechanical strength, and molding processability, and its usage is increasing.
폴리에스테르 수지에 유리섬유, 탈크, 마이카, 층상 실리케이트 등의 무기필러를 첨가한 경우. 인장강도, 굴곡강도와 같은 기계적 물성 및 내열성이 크게 향상되는 효과가 있어 보다 다양한 용도로 사용될 수 있다. 그러나 이와는 별도로 많은 적용범위에서 고 내열 특성과 동시에 난연성을 요구하게 되었다. 이에 다양한 방법으로 폴리에스테르 수지에 난연성을 부여하기 위한 개발이 진행되어 왔다. When inorganic fillers, such as glass fiber, talc, mica, layered silicate, are added to polyester resin. Mechanical properties such as tensile strength, flexural strength and heat resistance are greatly improved, and thus may be used for more various applications. However, many applications also require high heat resistance and flame retardancy at the same time. Accordingly, development for imparting flame retardance to polyester resins has been progressed in various ways.
폴리에스테르 수지는 불에 잘 타는 성질 때문에 난연성을 필요로 하는 분야에서는 유기 할로겐계 난연제 또는 보조 난연제를 별도로 첨가하는 방법으로 난연성을 부여하여 왔다. 그러나, 염소 또는 브롬원소를 함유하는 할로겐계 난연제는 할로겐화 수소에 의한 가공기기의 부식이나 수지 분해와 같은 다양한 문제점을 낳는다. 이에 더해 연소 시에 발생되는 다량의 할로겐화 화합물에 의한 유독가스로 인하여 막대한 인명 및 재산 피해를 유발한다. 이 외에도 수산화 알루미늄 등의 무기물을 수지에 첨가하여 발열량을 감소시키는 방법, 적인 등의 인계 또는 암모늄 포스페이트 등의 질소계 난연제를 수지에 첨가하는 방법 등이 주로 사용되고 있으나, 그 난연 효과와 가공성 측면에서 한계를 보여왔다. Polyester resins have been imparted with flame retardant properties by separately adding organic halogen-based flame retardants or auxiliary flame retardants in fields requiring flame retardancy because of their ability to burn well. However, halogen-based flame retardants containing chlorine or bromine element cause various problems such as corrosion of the processing equipment and resin decomposition by hydrogen halide. In addition, toxic gases caused by a large amount of halogenated compounds generated during combustion cause considerable life and property damage. In addition, a method of reducing the calorific value by adding an inorganic material such as aluminum hydroxide to the resin, and a method of adding a nitrogen-based flame retardant such as phosphorus or ammonium phosphate such as red to the resin are mainly used, but limitations in terms of the flame retardant effect and processability Has been shown.
한편, 유럽 일부 국가들은 화재 및 소각 시의 다이옥신 발생을 우려하여 폴리브로미네이티드바이페닐(Polybrominated biphenyl, PBB) 및 폴리브로미네이티드바이페닐에테르(Polybrominated biphenylether, PBDE) 등의 난연제 사용 규제를 제안한 바 있으며, 자동차 및 전기전자 부품에서의 환경 안전성 평가에 기인하여 유해 중금속 및 브롬계 난연제 일부 및 안티몬 화합물 등의 사용을 엄격히 제한하는 시도도 있었다. Meanwhile, some European countries have proposed restrictions on the use of flame retardants, such as polybrominated biphenyls (PBBs) and polybrominated biphenylethers (PBDEs), due to fears of dioxin generation during fire and incineration. In addition, due to the environmental safety evaluation in automotive and electrical and electronic components, there have been attempts to strictly limit the use of harmful heavy metals and bromine-based flame retardants and antimony compounds.
이와 같은 움직임으로 인해 비할로겐계 난연제에 관한 기술 개발의 필요성이 절실히 대두되고 있다. 특히 프린터에 사용되는 정착기 하우징의 경우 성형품의 구조가 매우 미세하고 복잡하여 높은 수지의 흐름특성 및 가공성을 요함과 동시에 고열, 고온의 사용환경에 의한 높은 내열성 및 난연성을 필요로 하고 있고, 이에 더해 프린터를 통해 배출되는 용지가 사용자들과 직접적으로 접촉되는 특성이 있어 상기의 고온, 고열 환경에서의 유독성 물질 배출이 없는 비할로겐계 난연 폴리에스테르 소재의 개발에 대한 요구가 상승되는 추세이다. Due to such movements, the necessity of developing technologies for non-halogen flame retardants is urgently needed. In particular, in the case of the fuser housing used in the printer, the structure of the molded article is very fine and complicated, requiring high resin flow characteristics and processability, and also requiring high heat resistance and flame resistance due to high temperature and high temperature environment. Since the paper discharged through the direct contact with the user has a characteristic that there is a demand for the development of non-halogen flame-retardant polyester material without the emission of toxic substances in the high temperature, high temperature environment.
이러한 비할로겐계 난연성 폴리에스테르 수지에 대한 연구로는 일본 특허 공개공보 1999-209587 에서 열가소성 폴리에스테르 수지에 유기인계 난연제 및 시아누릭산 부가물을 첨가하고, 이에 유리섬유 및 무기충전제를 사용하여 할로겐을 사용하지 않는 난연성 조성물을 개시하고 있으나, 이 경우 다량의 인계 난연제를 사용함에 있어 수지 조성물의 점도 상승 및 성형품의 기계적 강도 저하 등이 발생하는 단점이 있다. Such non-halogen-based flame retardant polyester resins are described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1999-209587, organophosphorus-based flame retardants and cyanuric acid adducts are added to thermoplastic polyester resins, and glass fibers and inorganic fillers are used for halogen. Disclosed is a flame retardant composition that is not used, but in this case, there is a disadvantage in that the viscosity of the resin composition and the mechanical strength of the molded article decrease in using a large amount of phosphorus-based flame retardant.
또한, 대한민국 특허공개공보 2009-0030505에서는 인계 난연제와 질소계 난연 상승제에 층상 실리케이트 및 무기 활성제를 첨가하여 난연성 및 내열성을 부여하는 방법에 대해 제시하고 있으나, 조성물의 기계적 강성 및 내열성에 저하를 가져오는 제약이 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 2009-0030505 discloses a method of adding layered silicate and inorganic activator to phosphorus-based flame retardant and nitrogen-based flame retardant to impart flame retardancy and heat resistance, but has a deterioration in mechanical rigidity and heat resistance of the composition. There are restrictions that come.
따라서 상술되어 있는 종래 기술로 난연성을 부여하기에는 다량의 난연제가 필요하며 이로 인한 과다한 비용상승, 물성 저하, 내열성 감소 및 전기적 특성 저하 등을 유발하는 단점이 있다.
Therefore, in order to impart flame retardancy in the above-described prior art, a large amount of flame retardant is required, which causes disadvantages of excessive cost increase, physical property deterioration, heat resistance deterioration, and electrical property deterioration.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 비할로겐계 난연제, 질소계 및 아라미드계 난연 상승제를 포함하고 아울러 강도, 내열성 및 치수 안정성을 부여하는 무기필러를 포함함으로써, 환경 친화적이면서 난연성 및 내열성이 우수한 폴리에스테르 수지 조성물을 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have conducted research to solve the above problems, and as a result, by including an inorganic filler that includes a non-halogen-based flame retardant, nitrogen-based and aramid-based flame-retardant synergists, and imparts strength, heat resistance and dimensional stability, The present invention was completed by confirming that a polyester resin composition which is friendly and excellent in flame retardancy and heat resistance can be prepared.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술적 단점을 보완하여, 난연제 함량을 감소하고 이에 따른 우수한 기계적 강성 및 내열특성과 함께 효과적인 난연성을 구현하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 상기 폴리에스테르 수지 조성물을 이용하여 제조되는 성형품을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyester resin composition that complements the above technical disadvantages and reduces flame retardant content and thereby realizes effective flame retardancy with excellent mechanical rigidity and heat resistance. Further, another object of the present invention is to provide a molded article produced using the polyester resin composition of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
(A) 폴리에스테르 수지 50~78 중량%,(A) 50 to 78% by weight of polyester resin,
(B) 포스핀산염 또는 다이포스핀산염 5~10 중량%,(B) 5-10% by weight of phosphinates or diphosphinates,
(C) 질소계 난연 상승제 1~5 중량%, (C) 1 to 5% by weight of nitrogen-based flame retardant,
(D) 아라미드계 난연 상승제 1~3 중량%, 및 (D) 1 to 3% by weight of an aramid flame retardant, and
(E) 무기 필러 15~30 중량% (E) 15-30 wt% of inorganic filler
를 포함하는 비할로겐계 난연화 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
It provides a non-halogen flame-retardant polyester resin composition comprising a.
이하에서 본 발명은 더 구체적으로 설명된다.In the following the invention is explained in more detail.
(A) 폴리에스테르 수지(A) polyester resin
본 발명의 폴리에스테르 수지는 적어도 하나 이상의 방향족, 지방족, 또는 지환족 디카르복실산 화합물과 적어도 하나 이상의 지방족 또는 지환족 글리콜 부분으로 이루어진다. 바람직하게는 방향족 디카르복산은 6 내지 20 개의 탄소 원자로 이루어지고, 지방족 또는 지환족 디카르복실산은 3 내지 20개의 탄소 원자로 이루어지며. 지방족 또는 지환족 글리콜은 2 내지 20개의 탄소원자로 이루어진다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌 테레프탈레이트 수지 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 중 1종 이상 선택하여 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다.The polyester resin of the present invention consists of at least one aromatic, aliphatic, or alicyclic dicarboxylic acid compound and at least one aliphatic or alicyclic glycol moiety. Preferably the aromatic dicarboxylic acid consists of 6 to 20 carbon atoms and the aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acid consists of 3 to 20 carbon atoms. Aliphatic or cycloaliphatic glycols consist of 2 to 20 carbon atoms. Preferably, at least one of polyethylene terephthalate resin, polypropylene terephthalate resin or polybutylene terephthalate resin may be selected and used, and more preferably polyethylene terephthalate may be used.
폴리에스테르 수지는 디카르복실산 화합물과 글리콜 화합물을 사용하여 합성할 수 있다. 디카르복실산 및 글리콜 화합물을 사용하여 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법은 보통 에스테르 반응과 중축합 반응의 2단계로 진행되며, 진행과정은 당업계에서 잘 알려져 있다. Polyester resin can be synthesize | combined using a dicarboxylic acid compound and a glycol compound. Processes for preparing polyester resins using dicarboxylic acids and glycol compounds usually proceed in two stages: ester reactions and polycondensation reactions, the progress of which is well known in the art.
본 발명에서 사용할 수 있는 디카르복실산 화합물에는 테레프탈산, 이소프탈산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 1,4-, 1,5-, 2,3-, 2,6-, 또는 2,7- 나프탈렌디카르복실산, 4,4'-바이페닐디카르복실산, 또는 4,4'-디벤질디 카르복실산 등이 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직한 디카르복실산 화합물은 테레프탈산, 이소프탈산 또는 그들의 혼합물이다.Dicarboxylic acid compounds that can be used in the present invention include terephthalic acid, isophthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, seba Acid, 1,4-, 1,5-, 2,3-, 2,6-, or 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, or 4,4 ' Dibenzyldi carboxylic acid and the like, but not limited thereto, and preferred dicarboxylic acid compounds are terephthalic acid, isophthalic acid or mixtures thereof.
글리콜 화합물에는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-시클로헥산디올, 1,2-, 1,3-, 또는 1,4-시클로헥산디메탄올, 네오펜틸 글리콜, 또는 2,2,4,4 -테트라메틸-1,3-시클로부탄디올 등이 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직한 글리콜 화합물은 에틸렌 글리콜, 시클로헥산디메탄올 또는 그들의 혼합물이다. Glycol compounds include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1, 2-, 1,3-, or 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, or 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, and the like, but are not limited thereto. The glycol compound is ethylene glycol, cyclohexanedimethanol or mixtures thereof.
폴리에스테르 수지의 가공성 및 기계적 물성을 고려할 때, 폴리에스테르 수지의 IV가 0.45~1 dl/g인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기는 0.5~0.8 dl/g인 것을 사용하는 것이다. In consideration of the processability and mechanical properties of the polyester resin, it is preferable to use an IV of 0.45 to 1 dl / g, and most preferably 0.5 to 0.8 dl / g.
상기 폴리에스테르 수지의 함량은 전체 수지 조성물 중 50~78 중량%의 양이 바람직하다. 이는 폴리에스테르 수지의 함량이 50 중량% 미만일 경우에는 난연제 및 무기 필러의 함량 대비 수지의 양이 적어 투입 및 압출 시 가공성의 효율이 저하될 가능성이 매우 커지고, 또한 성형품의 외관에 무기 필러의 돌출로 인한 외관 불량이 발생할 가능성이 현저히 높아지게 되기 때문이다. 또한, 78 중량% 이상의 함량일 경우, 고화속도가 늦어져 생산성이 감소되며, 후 변형에 의한 치수 불안정성이 상대적으로 커지는 문제점이 발생할 수 있다.
The amount of the polyester resin is preferably 50 to 78% by weight of the total resin composition. When the content of the polyester resin is less than 50% by weight, the amount of the resin is small compared to the content of the flame retardant and the inorganic filler, which greatly increases the efficiency of workability during feeding and extrusion, and also protrudes the inorganic filler into the appearance of the molded article. This is because the likelihood of appearance defects is significantly increased. In addition, when the content is more than 78% by weight, the solidification rate is slowed productivity is reduced, there may be a problem that the dimensional instability due to post-deformation is relatively large.
(B) (B) 포스핀산염Phosphinates 및 And 디포스핀산염Diphosphinate 화합물 compound
본 발명에서는 비 할로겐계열 난연제로서 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 포스핀산염 또는 다이포스핀산염을 사용한다:In the present invention, as the non-halogen-based flame retardant, phosphinates or diphosphinates represented by the following general formula (1) or (2) are used:
<화학식 1> <Formula 1>
<화학식 2><Formula 2>
상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 선형 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬 또는 페닐을 나타내고, R3는 선형 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬렌, 아릴렌, 알킬아릴렌 또는 아릴알킬렌을 나타내며, M은 칼슘, 마그네슘, 아연 또는 알루미늄과 같은 금속이고, m은 2 또는 3이고, n은 1 또는 3이고, X는 1 또는 2이다. Wherein R 1 and R 2 each independently represent a linear or branched C 1 -C 6 alkyl or phenyl, and R 3 represents a linear or branched C 1 -C 10 alkylene, arylene, alkylarylene Or arylalkylene, M is a metal such as calcium, magnesium, zinc or aluminum, m is 2 or 3, n is 1 or 3, and X is 1 or 2.
본 발명에서 이들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상의 혼합물로 사용될 수도 있다. 본 발명에서 포스핀산염 또는 다이포스핀산염은 상기 기술된 바와 같이 전체 수지 조성물 중 5 내지 10 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 난연제의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 다양한 두께에서의 (0.8mm 또는 1.6mm) 난연성이 효과적으로 부여되기 어려우며, 10중량%를 초과하는 경우는 비용 측면에서 불리할 뿐 아니라 압출 및 사출 시 투입 및 성형에 있어 가공성에 큰 불리함을 초래할 수 있으며 또한, 난연제 함량의 증가로 인한 열변형 온도 및 인장 강도와 같은 기계적 물성의 저하를 야기한다. In the present invention, they may be used independently of each other, or may be used in a mixture of two or more different kinds. In the present invention, phosphinate or diphosphinate is preferably used at 5 to 10% by weight of the total resin composition as described above. If the content of the flame retardant is less than 5% by weight, flame retardancy at various thicknesses (0.8mm or 1.6mm) is difficult to be effectively given. If the content of the flame retardant is more than 10% by weight, it is not only disadvantageous in terms of cost but also injection and molding during extrusion and injection. Can cause a significant disadvantage in processability and also cause a decrease in mechanical properties such as heat deformation temperature and tensile strength due to an increase in flame retardant content.
본 발명의 수지 조성물은 포스핀산염 또는 다이포스핀산염을 난연제로 사용함으로써 가공시 할로겐계 가스를 발생시키지 않아서 친환경적이며, 하기 언급되는 아라미드계 난연 상승제와의 시너지 효과에 의해 기계적, 열적 물성을 최소화할 수 있는 효과를 부여할 수 있다.
The resin composition of the present invention is environmentally friendly because it does not generate a halogen gas during processing by using phosphinate or diphosphinate as a flame retardant, and mechanical and thermal properties due to a synergy effect with the aramid flame retardant mentioned below. The effect can be minimized.
(C) 질소계 난연 (C) nitrogen-based flame retardant 상승제Synergist
본 발명에서 질소계 난연 상승제로는 질소 함유 난연 상승제 또는 질소-인 함유 난연 상승제가 사용될 수 있다. In the present invention, a nitrogen-based flame retardant increasing agent or a nitrogen-containing flame retardant increasing agent may be used.
질소 함유 난연 상승제로는 트리아진 구조를 갖는 화합물로 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 트리페닐 이소시아누레이트 등을 사용할 수 있고, 질소-인 함유 난연 상승제로는 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 알킬아민 포스페이트, 피페리딘산 폴리포스페이트 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병행 사용할 수 있다. As the nitrogen-containing flame retardant, a compound having a triazine structure may be used, such as melamine, melamine cyanurate, triphenyl isocyanurate, and the nitrogen-phosphorus-containing flame retardant may include melamine phosphate, melamine pyrophosphate, and ammonium polyphosphate. , Alkylamine phosphates, piperidine acid polyphosphates, and the like, and these may be used alone or in combination.
이외에도 다양한 질소계 난연제 및 또는 인튜메슨트(intumescent) 첨가제 (예를 들면 디펜타에리트리톨, 전분, 덱스트린 등의 폴리하이드릭 화합물, 무기산 등)를 1종 또는 2종 이상 병행하여 사용할 수 있다. In addition, various nitrogen-based flame retardants and / or intumescent additives (eg, polyhydric compounds such as dipentaerythritol, starch, dextrin, inorganic acids, etc.) may be used alone or in combination of two or more.
질소계 난연 상승제의 양은 전체 수지 조성물 중 1 내지 5 중량%가 바람직하다. 1중량% 미만의 질소계 난연 상승제가 첨가된 경우에는 난연제와의 상승효과가 적어 수지의 난연성이 구현되기가 어려우며, 5중량% 초과하는 경우에는 비용 측면에서 불리할 뿐 아니라 압출 및 사출시 투입 및 성형에 있어 가공성에 큰 불리함을 초래할 수 있으며 열변형 온도 및 인장 강도와 같은 기계적 물성의 저하를 야기할 수 있다.
The amount of the nitrogen-based flame retardant increasing agent is preferably 1 to 5% by weight in the total resin composition. When less than 1% by weight of nitrogen-based flame retardant is added, it is difficult to realize the flame retardancy of the resin due to the small synergy effect with the flame retardant, and when it exceeds 5% by weight, it is not only disadvantageous in terms of cost, but also during injection and injection. It may cause a great disadvantage in processability in molding and may cause a decrease in mechanical properties such as heat deformation temperature and tensile strength.
(D) (D) 아라미드계Aramid system 난연 Flame Retardant 상승제Synergist
본 발명에서 아라미드계 난연 상승제로는 메타아라미드 섬유를 사용할 수 있다. 메타아라미드 섬유는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.In the present invention, aramid-based flame retardant may be used meta-aramid fibers. Metaaramid fiber may be represented by the following formula (3).
화학식 3Formula 3
메타 아라미드 섬유는 메타 치환된 방향족 디애시드클로라이드(diacid chloride)와 디아민(diamine) 중합에 의해서 얻을 수 있으며, 매우 높은 열저항성(약 370oC에서 열분해) 을 가지고 있고, 또한 섬유의 기본물성이 폴리에스테르와 유사하여 가공이 용이하여 내열, 난연성이 요구되는 전기절연지나 소방복, 한전복과 같은 보호복 및 건축자재로 많은 분야에서 다양하게 이용되고 있다. 상기 메타 아라미드 섬유는 촙트된 상태이며 폴리에틸렌테리프탈레이트 수지의 가공성 및 분산성을 고려할 때 길이 1.5~2mm, 직경은 3~5㎛인 것이 바람직하다. Meta aramid fibers can be obtained by polymerization of meta-substituted aromatic diacid chlorides and diamines, and have very high heat resistance (pyrolysis at about 370 ° C.), and the basic properties of the fibers are poly Similar to esters, it is easy to process and is widely used in many fields as protective clothing and construction materials such as electrical insulating paper, fire fighting clothing, and Hanbok, which require heat and flame resistance. The meta-aramid fiber is in the chopped state, and considering the processability and dispersibility of the polyethylene terephthalate resin, the length is preferably 1.5-2mm, the diameter is 3-5㎛.
본 발명에서 아라미드계 난연상승제의 함량은 전체 폴리에스테르 수지 조성물을 기준으로 1~3 중량%이 바람직하다. 아라미드계 난연 상승제의 함량이 1 중량%미만일 경우, 난연 상승제로서의 효과가 현저히 저하되며, 3 중량%를 초과하는 경우는 가공성 및 성형품의 표면 불량을 초래할 수 있다. In the present invention, the content of the aramid flame retardant is preferably 1 to 3% by weight based on the total polyester resin composition. When the content of the aramid-based flame retardant is less than 1% by weight, the effect as a flame retardant synergist is significantly lowered, when the content of more than 3% by weight may result in workability and surface defects of the molded article.
본 발명에서 아라미드계 난연상승제로 사용된 메타 아라미드 섬유는 포스핀산염 또는 디 포스핀산염 난연제와 질소계 난연 상승제의 사용량의 감소가 가능케 하면서도 동등 이상의 난연 특성을 폴리에스테르 수지 조성물에 부여하며, 이와 동시에 난연제 저감에 따른 기계적, 열적 물성 및 가공성, 성형품의 외관 특성을 향상시킬 수 있다.
The meta-aramid fiber used as the aramid flame retardant in the present invention is to reduce the amount of the phosphinate or diphosphinate flame retardant and nitrogen-based flame retardant, while imparting more than equal flame retardant properties to the polyester resin composition, and At the same time, mechanical and thermal properties and processability due to flame retardant reduction can improve the appearance characteristics of the molded article.
(E) (E) 무기필러Inorganic filler
본 발명에서 성분 (E)의 무기필러는 내열도 및 기계적 강도, 가공성 및 성형성의 향상을 위하여 사용되며, 이러한 무기필러로는 유리섬유가 대표적이다. 유리섬유로는 통상의 단섬유 길이의 유리섬유 (chopped strand)가 사용될 수 있고, 수지와의 접착력을 높이기 위해 커플링 에이전트(coupling agent)를 사용할 수도 있다. In the present invention, the inorganic filler of component (E) is used for improving heat resistance and mechanical strength, processability and moldability, and such inorganic filler is typically glass fiber. As the glass fiber, a conventional chopped strand may be used, and a coupling agent may be used to increase adhesion to the resin.
폴리에스테르 수지 조성물의 가공성 및 기계적 물성을 고려할 때, 유리 섬유의 직경은 8㎛ 내지 18㎛, 길이 2㎜ 내지 7㎜로 촙트(chopped) 된 것이 바람직하다. 기타 사용할 수 있는 무기필러로는 탄소섬유, 유리 비드, 유리 플레이크, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카, 탄산 칼슘, 및 황산바륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상이다. In consideration of the processability and mechanical properties of the polyester resin composition, the diameter of the glass fiber is preferably chopped to 8 µm to 18 µm and 2 mm to 7 mm in length. Other inorganic fillers that can be used are at least one selected from the group consisting of carbon fiber, glass beads, glass flakes, clay, kaolin, talc, mica, calcium carbonate, and barium sulfate.
상기 무기필러의 함량은 전체 폴리에스테르 수지 조성물을 기준으로 15 내지 30 중량 %이다. 무기필러의 함량이 15 중량% 미만일 경우 기계적 강성 및 내열특성이 저하되어 그 효과가 미미하고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 가공성 및 성형성이 현저히 저하되는 단점이 있다.
The content of the inorganic filler is 15 to 30% by weight based on the total polyester resin composition. When the content of the inorganic filler is less than 15% by weight, the mechanical stiffness and heat resistance are reduced, the effect is insignificant, and when the content of the inorganic filler exceeds 30% by weight, workability and moldability are remarkably deteriorated.
(F) 기타 첨가제(F) Other additives
한편 본 발명의 상기 수지 조성물은 여러 가지 목적으로 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 그 종류 및 함량은 본 발명에 관하여 통상적인 지식을 가진 자에 따른다. 예들 들면, 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, 자성부여제, 가교제, 항균제, 가공조제, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제를 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. On the other hand, the resin composition of the present invention may further include an additive for various purposes, the kind and content thereof is according to those skilled in the art. For example, lubricants, antioxidants, light stabilizers, hydrolysis stabilizers, mold release agents, pigments, antistatic agents, conductivity giving agents, magnetic imparting agents, crosslinking agents, antimicrobial agents, processing aids, anti-friction agents, anti-wear agents and coupling agents, alone or in combination It may include.
이때, 상기 기타 첨가제 성분의 총 양은 수지 조성물의 100 중량%에 대하여 약 0.2 내지 5.0 중량%로 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다. At this time, the total amount of the other additive components is preferably used in about 0.2 to 5.0% by weight relative to 100% by weight of the resin composition, it is obvious that the present invention is not necessarily limited thereto.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 통상적으로 사용되는 블렌딩 방법에 의하여 230~270℃의 온도에서 이축 용융 혼련 압출기로 혼련 압출하여 성형용 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 100~120℃에서 4시간 이상 열풍 건조한 다음, 사출 성형기로 성형함으로써 제조될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 상기 수지 조성물 및 이를 이용하는 성형품은 난연성 및 내열성이 우수하여, 다양한 용도로 사용될 수 있다.
The polyester resin composition of the present invention is kneaded and extruded with a twin screw melt kneading extruder at a temperature of 230 to 270 ° C. by a commonly used blending method to produce pellets for molding, and the pellets are hot air at 100 to 120 ° C. for at least 4 hours. After drying, it can be produced by molding with an injection molding machine. As such, the resin composition and the molded article using the same according to the present invention are excellent in flame retardancy and heat resistance, and can be used for various purposes.
본 발명에 따른 상기 비할로겐계 난연화 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지, 난연성을 부여하는 난연제와 질소계 난연상승제 및 아라미드계 난연상승제를 포함하면서, 강도, 내열성 및 치수 안정성을 부여하는 무기필러를 포함하게 된다. 이와 같이 발명된 비할로겐계 난연화 폴리에스테르 수지 조성물은 높은 난연성을 가지는 동시에 연소시 할로겐계 가스를 발생시키지 않고, 이와 함께 가공성 및 성형성, 기계적 물성과 내열성이 우수한 특성을 가지게 되어 자동차 및 전기?전자 부품, 사무기기, 특히 고열 안정성이 요구되는 프린터 정착기의 하우징 등의 부품으로 다양한 용도에서 유용하게 사용될 수 있다.
The non-halogen flame retardant polyester resin composition according to the present invention comprises a polyester resin, a flame retardant imparting flame retardancy, a nitrogen flame retardant elevating agent and an aramid flame retardant elevating agent, and an inorganic imparting strength, heat resistance and dimensional stability It will contain a filler. The non-halogen flame-retardant polyester resin composition invented as described above has high flame retardancy and does not generate halogen-based gas during combustion, and also has excellent processability, moldability, mechanical properties and heat resistance. Electronic components, office equipment, in particular, such as the housing of the printer fuser that requires high thermal stability can be usefully used in various applications.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들 및 이와 대비하기 위한 비교예들과 실험예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing preferred embodiments of the present invention, and comparative examples and experimental examples for comparison thereto. However, the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples, and various forms of embodiments can be implemented within the scope of the appended claims, and only the following examples are provided in the art to complete the present disclosure. It is intended to facilitate the practice of the invention to those skilled in the art.
실시예Example 1~7 및 1-7 and 비교예Comparative example 1~7 1-7
하기 표 1(실시예 1 내지 7) 및 표 2(비교예 1 내지 7)에 나타낸 조성 성분과 함유량으로 원료물질을 헨셀 믹서로 잘 혼합하여 균일하게 분산시킨 다음, L/D=40, f=25mm인 이축 용융 혼련압출기로 230~270℃의 온도에서 압출하여 펠렛 형태로 제조하고, 100~120℃에서 4시간 열풍 건조한 후, 230~270℃의 온도로 사출성형하여 시편을 성형하여 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 수지 조성물을 제조하였다. 유리섬유와 아리미드계 난연 상승제는 압출기 중간 지점을 통해 투입(side feeding) 하였다. The raw materials were well mixed in a Henschel mixer with the composition components and contents shown in Tables 1 (Examples 1 to 7) and Table 2 (Comparative Examples 1 to 7) to be uniformly dispersed, and then L / D = 40, f = Extrusion at a temperature of 230 ~ 270 ℃ by biaxial melt kneading extruder of 25mm manufactured in pellet form, hot air dried at 100 ~ 120 ℃ for 4 hours, injection molding at a temperature of 230 ~ 270 ℃ to mold the specimen Example 1 To 7 and the resin compositions of Comparative Examples 1 to 7 were prepared. Glass fiber and arimid flame retardant synergist was fed through the extruder intermediate point.
본 실시예 및 비교예에서 사용된 물질의 사양은 다음과 같다. The specification of the material used in the present Example and the comparative example is as follows.
(A) 폴리에스테르 수지: 폴리에틸렌테레프탈레이트 (고유점도는 0.80 dl/g (25℃, 페놀/테트라클로로에탄 50/50 용액 중))(A) Polyester resin: polyethylene terephthalate (high viscosity: 0.80 dl / g (25 ° C., in 50/50 solution of phenol / tetrachloroethane))
(B) 난연제(포스핀산염): Clariant사의 알루미늄 디에틸포스피네이트 (aluminium diethylphosphinate, OP1240)(B) Flame Retardant (Phosphate): Clariant's aluminum diethylphosphinate (OP1240)
(C) 질소계 난연상승제: Ciba사의 멜라민폴리포스페이트(Melapur 200/70)(C) Nitrogen-based flame retardant: melamine polyphosphate from Ciba (Melapur 200/70)
(D) 아라미드계 난연상승제: Huvis 사의 메타 아라미드 섬유 (METAone) (1.5mm로 촙트됨)(D) Aramid flame retardant: Meta aramid fiber (METAone) from Huvis (bolted to 1.5 mm)
(E) 무기 필러: KCC 사의 유리 섬유 CS 321(3mm로 촙트됨)
(E) Inorganic filler: KCC's glass fiber CS 321 (3mm bolted)
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 각 시편의 물성은 하기의 방법에 의해 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 4 및 표 5에 나타내었다.Physical properties of the specimens prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7 were measured by the following method, and the results are shown in Tables 4 and 5 below.
(1) 인장강도 및 인장신율: ASTM D638에 의거하여 평가하였다. (1) Tensile strength and tensile elongation: It evaluated based on ASTMD638.
(2) 열변형온도(HDT): ASTM D648에 의거하여 18.6kgf/cm2의 하중으로 평가하였다. (2) Heat deflection temperature (HDT): evaluated under a load of 18.6kgf / cm 2 in accordance with ASTM D648.
(3) 충격강도: ASTM D256 (1/8인치 두께, 노치 아이조드)에 의거하여 평가하였다. (3) Impact strength: evaluated according to ASTM D256 (1/8 inch thick, notched Izod).
(4) 난연성: 미국의 언더 라이터즈 래보러토리사(Underwriter's Laboratory Inc.)가 규정하는 UL94 시험방법에 의하여 측정하였는데, 이는 수직으로 유지한 일정 크기의 시편에 버너의 불꽃을 10초간 접엽한 후의 잔염시간이나 드립성으로부터 난연성을 평가하는 방법이다. 잔염시간은 착화원을 멀리 떨어뜨린 후 시편이 유염 연소를 계속하는 시간의 길이이고, 드립에 의한 면의 착화는 시편의 하단으로부터 약 300mm 아래에 있는 표지용의 면이 시편으로부터 적하(드립)물에 의해 착화되는 것에 의해 결정되며, 난연성의 등급은 하기 표 3에 따라 나누어진다. (4) Flame retardancy: Measured according to UL94 test method defined by Underwriter's Laboratory Inc. of the United States, after 10 seconds of flaming of the burner on a vertically maintained specimen of a certain size It is a method of evaluating flame retardancy from the afterflaming time and drip property. Afterflaming time is the length of time that the specimen continues flame burning after the ignition source is far away. Determined by complexing, and the degree of flame retardancy is divided according to Table 3 below.
(5) 외관의 표면특성: 3mm 두께의 시편을 사출 성형하여, 유리섬유가 표면에 돌출되었는지를 육안으로 판단하였다 (육안으로 관찰한 표면의 상태에 따라 ○(좋음), X(나쁨)의 순으로 등급을 정하였다).(5) Surface characteristics of the appearance: 3 mm thick specimens were injection molded, and it was visually judged whether the glass fibers protruded from the surface. Grade).
하기 표 4 및 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~4의 폴리에스테르 수지 조성물은, 아라미드계 난연상승제가 포함되지 않은 비교예 1~4와 비교하여 높은 인장강도와 열변형 온도를 유지하면서도 우수한 외관의 표면상태와 난연성을 나타내고 있다. 과량의 아라미드계 난연 상승제가 포함되어 있는 비교예 5의 경우에는 상대적으로 기계 물성과 난연성이 저하되지 않으나 성형품의 외관 말단 부위에 확연한 무기 필러 및 가스의 돌출형상이 보여 외관의 표면 상태가 저하됨을 알 수 있다. 실시예 6~7과 비교예 6~7은 동일한 조성에서 무기 필러가 감소되었을 때의 변화를 보여주고 있는데, 이 역시 상기 실시예 1~4와 비교예1~4의 경우와 마찬가지로 아라미드계 난연상승제가 미 포함된 경우 난연성이 현저히 저하됨을 알 수 있다. As shown in Tables 4 and 5, the polyester resin compositions of Examples 1 to 4 according to the present invention have a high tensile strength and heat deformation temperature as compared with Comparative Examples 1 to 4, which do not contain an aramid flame retardant. It maintains excellent surface condition and flame retardancy while maintaining. In Comparative Example 5, in which an excess of aramid-based flame retardant is included, the mechanical properties and flame retardance are not relatively reduced, but the prominent inorganic filler and gas protruding shapes appear on the exterior end of the molded article, indicating that the surface state of the exterior is reduced. Can be. Examples 6 to 7 and Comparative Examples 6 to 7 show a change when the inorganic filler is reduced in the same composition, which is also the same as that of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. If it is not included it can be seen that the flame retardancy is significantly reduced.
Claims (7)
(B) 포스핀산염 또는 다이포스핀산염 5~10 중량%,
(C) 질소계 난연 상승제 1~5 중량%,
(D) 아라미드계 난연 상승제 1~3 중량%, 및
(E) 무기 필러 15~30 중량%를 포함하는 비할로겐 난연 폴리에스테르 수지 조성물.(A) 50 to 78% by weight of polyester resin,
(B) 5-10% by weight of phosphinates or diphosphinates,
(C) 1 to 5% by weight of nitrogen-based flame retardant,
(D) 1 to 3% by weight of an aramid flame retardant, and
(E) Non-halogen flame-retardant polyester resin composition containing 15-30 weight% of inorganic fillers.
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1 및 2에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 선형 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬 또는 페닐을 나타내고 R3는 선형 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬렌, 아릴렌, 알킬아릴렌 또는 아릴알킬렌을 나타내며, M은 칼슘, 마그네슘, 아연 또는 알루미늄이고, m은 2 또는 3이고, n은 1 또는 3이고, X는 1 또는 2이다.The non-halogen flame retardant polyester resin composition according to claim 1, wherein the phosphinate salt or diphosphinate salt is represented by the following Chemical Formula 1 or 2.
Formula 1
(2)
In Formulas 1 and 2, R 1 and R 2 each independently represent a linear or branched C 1 -C 6 alkyl or phenyl, and R 3 represents a linear or branched C 1 -C 10 alkylene, arylene, Alkylarylene or arylalkylene, M is calcium, magnesium, zinc or aluminum, m is 2 or 3, n is 1 or 3, and X is 1 or 2.
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