KR20120062875A

KR20120062875A - 사출 성형품의 제조방법

Info

Publication number: KR20120062875A
Application number: KR1020127008739A
Authority: KR
Inventors: 마사토 타카시마; 한롱 카이; 타카유키 미야시타
Original assignee: 포리프라스틱 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-06-14
Also published as: TW201116399A; SG179047A1; WO2011030707A1; EP2476535A4; US20120175816A1; EP2476535A1; CN102481714A; JP2011056753A

Abstract

성형품 제작시의 버(burr)의 발생량을 억제하고, 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있는 사출 성형품의 제조방법을 제공한다.
폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물의 사출 성형에 있어서, 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하여 100℃ 이하의 금형 온도로 사출 성형한다. 단열층은, 열전도율이 5W/mㆍK이하인 것이 바람직하다. 또한, 바람직한 단열층으로는 폴리이미드 수지를 포함하는 것을 들 수 있다. 단열층은 폴리이미드 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

사출 성형품의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING INJECTION-MOLDED ARTICLE}

본 발명은, 폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물을 사출 성형하여 이루어지는 사출 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

폴리페닐렌 설파이드(이하, PPS로 약칭한다) 수지로 대표되는 폴리아릴렌 설파이드(이하, PAS로 약칭한다) 수지는, 높은 내열성, 기계적 물성, 내화학 약품성, 치수안정성, 난연성을 가지고 있다. 이 때문에 PAS수지는, 전기ㆍ전자기기 부품재료, 자동차기기 부품재료, 화학기기 부품재료 등에 널리 사용되며, 특히 사용 환경 온도가 높은 용도에 사용되고 있다.

그러나, PAS수지는 결정화 속도가 늦고 또한 유리 전위 온도가 높기 때문에 국부적으로 불균일한 결정 구조가 되기 쉽다. 이 때문에, 성형품 표면은 외관적으로나 구조적으로 얼룩이 발생되기 쉽다.

이 때문에, PAS수지를 원료로 하는 성형품을 안정적으로 연속 성형을 실시하기 위해서는, 결정화를 촉진하기 위해 140℃ 이상의 높은 금형 온도로 설정할 필요가 있다. 그러나, 이 경우에는 금형 온도가 높기 때문에, 금형 접합면 등에 버(burr)의 발생량이 커지는 문제가 있다.

한편, 낮은 금형 온도(예를 들면, 100℃ 이하)로 성형을 실시할 경우에는, 오일에 의한 온도조절을 하지 않고 물에 의한 온도조절이 가능해져 번잡함이 해소된다. 또한, 버(burr)의 발생량이 작아진다. 그러나, 상기한 바와 같이 낮은 금형 온도 조건에서 성형을 실시하면, 성형품 표면의 결정화가 진행되지 않기 때문에, 표면경도가 오르지 않아 금형으로부터의 밀어냄이 곤란해지는 문제나, 이후 수축이 커지기 때문에, 형성 후에 사용되는 환경온도에 따라 표면이 거칠어지거나 치수변화ㆍ휨 등의 문제가 발생한다.

결정화 속도를 향상시켜서 이상의 문제점을 해소하기 위하여, 각종 결정화 촉진제ㆍ가소제를 배합하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 올리고머 형태의 에스테르를 첨가하는 방법(특허문헌 1), 티오에테르를 첨가하는 방법(특허문헌 2), 카르본산 에스테르를 첨가하는 방법(특허문헌 3), 특정한 인산 에스테르를 첨가하는 방법(특허문헌 4, 5 등)등이 알려져 있다. 특히 특허문헌 4, 5 등에 기재된 인산 에스테르를 첨가하는 방법은 효과가 높다고 알려져 있다.

또한, PAS수지를 포함하는 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 성형품에 있어서, 성형품 표면, 물성, 난연성을 개선하는 수법으로서, 폴리페닐렌 에테르 수지(폴리페닐렌 옥시드 수지)와 특정한 인계 화합물을 첨가하는 것도 알려져 있다 (특허문헌 6 등).

1.일본공개특허: 昭62-45654호 공보 2.일본공개특허: 昭62-230849호 공보 3.일본공개특허: 昭62-230848호 공보 4.일본공개특허: 평01-225660호 공보 5.일본공개특허: 2003-335945호 공보 6.일본공개특허: 평07-145310호 공보

상기 특허문헌 1 내지 5에 기재된 방법에서는, 성형 용융시의 가스의 발생, 성형기 내에서의 체류 등에 의한 성형 표면의 거칠어짐, 또는 성형품의 기계물성의 저하 등의 문제가 나타난다.

상기한 바와 같이, 인산 에스테르를 첨가하는 방법은 효과는 높으나, 특허문헌 4에 기재된 방법은 고온 용융시의 열안정성이 충분하다고는 말할 수 없는 문제도 안고 있다. 특허문헌 5에 기재된 방법은, 고온 용융시의 열안정성은 우수하나 성형품을 고온(예를 들면 180℃) 상황하에 계속 노출시키게 되면, 인산 에스테르의 블리드 아웃을 발생시키는 등의 문제를 안고 있다.

특허문헌 6등에 기재된 방법은, 앞서 예를 든 인산 에스테르를 첨가하는 방법의 경우와 마찬가지로, 성형 용융시의 가스의 발생, 성형 표면의 거칠어짐, 또는 성형품의 기계물성의 저하 등의 문제가 나타난다.

또한, 상기와 같은 첨가제를 배합하는 방법에서도 금형 온도는 일반적으로 100℃가 넘는 조건으로 설정한다. 100℃가 넘는 높은 금형 온도로 성형하면 고결정화도의 성형품을 쉽게 얻을 수 있으나, 금형 접합면에 비집고 들어간 수지가 굳을 때까지 시간이 걸리고, 버(burr)의 발생량이 커진다는 문제가 발생한다. 또한, 금형 온도가 100℃를 넘으면, 물에 의한 온도조정을 할 수 없고 오일을 이용하여 온도조정을 해야 하기 때문에 시간이 걸린다.

상술한 바와 같이, PAS수지에 첨가제를 배합하는 방법으로는, 버(burr)의 발생량을 억제하고, 고결정화도의 성형품을 얻을 수가 없다. 이와 같은 요청을 모두 충족시키는 성형품의 제조방법이 요구되고 있으나, 금형 온도를 높게 설정하면 금형의 온도조정에 시간이 걸리거나, 버(burr)의 발생량이 많아지는 문제가 발생하고, 한편, 금형 온도를 낮게 설정하면 금형의 온도 조정에 시간은 줄고, 버(burr)의 발생량도 저하되나 고결정화도의 성형품은 얻을 수 없다. 따라서, 버(burr)의 발생량을 억제하며, 고결정화도의 성형품을 얻는 것은 극히 어렵다고 생각되어진다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 버(burr)의 발생량을 억제하고, 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있는 사출 성형품의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 사출 성형에 이용하는 금형으로서 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하고, 금형 온도를 100℃ 이하 조건으로 사출 성형함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 보다 구체적으로 본 발명은 이하의 것을 제공한다.

(1) 폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물의 사출 성형에 있어서, 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하고, 100℃ 이하의 금형 온도로 사출 성형하는 사출 성형품의 제조방법.

(2) 상기 단열층은, 열전도율이 5W/mㆍK이하인 (1)에 기재된 사출 성형품의 제조방법.

(3) 상기 단열층은, 폴리이미드 수지를 포함하는 (1) 또는 (2)에 기재된 사출 성형품의 제조방법.

(4) 상기 폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물이 폴리페닐렌 설파이드수지를 포함하는 (1) 내지 (3)의 어느 한 항에 기재된 사출 성형품의 제조방법.

본 발명에 따르면, 사출 성형시에 이용하는 금형으로서, 금형의 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용한다. 그 결과, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서도 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있다.

금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있기 때문에 금형의 온도조절을 물로 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면 고결정화도의 성형품을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건이라면, 금형 접합면에 비집고 들어간 용융 수지는 즉시 고화되기 때문에 버(burr)의 발생량도 대폭 억제할 수 있다.

도 1은, 본원발명의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형의 단면도이다. (a)는, 형 체결된 한 쌍의 분할 금형에 단열층이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다. (b)는, 단열층이 형성된 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태를 나타내는 단면도이다. (c)는, 단열층이 형성된 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면 부분의 확대 단면도이다.
도 2는, 종래 기술의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형의 단면도이다. (a)는, 한 쌍의 분할 금형이 형 체결된 상태를 나타내는 단면도이다. (b)는, 단열층이 형성되지 않은 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태를 나타내는 단면도이다. (c)는, 단열층이 형성되지 않은 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면 부분의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하에 기재하는 발명으로 한정되는 것은 아니다.

본원발명은, 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하고, 100℃ 이하의 금형 온도에서 사출 성형하는 사출 성형품의 제조방법이다. 이하, 재료인 PAS계 수지 조성물, 본 발명의 사출 성형품의 제조방법, 본 발명의 제조방법으로 얻어지는 사출 성형품의 순서로 설명한다.

<폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물>

본 발명은, 결정화도가 느리다는 등의 특징을 가지는 PAS수지를 포함하는 수지 조성물을 성형 재료로 이용할 경우에 발생되는 특유의 과제를 해결하는 발명이다. 성형 재료인 수지 조성물 중에 포함되는 PAS수지로는, 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 PAS수지를 들 수 있다. 예를 들면, 이하와 같은 PAS수지를 들 수 있다.

[PAS수지]

수지 조성물에 포함되는 폴리아릴렌 설파이드수지는, 반복 단위로서, - (Ar-S)- (Ar은 아릴렌기)를 주로 하여 구성된 것이다. 본 발명에서는 일반적으로 알려져 있는 분자구조의 PAS수지를 사용할 수 있다.

아릴렌기는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 p-페닐렌기, m-페닐렌기, o-페닐렌기, 치환 페닐렌기, p, p'-디페닐렌설폰이기, p, p'-비페닐렌기, p, p'-디페닐렌 에테르기, p, p'-디페닐렌 카르보닐기, 나프탈렌기 등을 들 수 있다. 상기 아릴렌기로 구성되는 아릴렌 설파이드기 중에서, 동일한 반복 단위를 이용한 호모 폴리머 외에, 용도에 따라서는 이종(異種)의 아릴렌 설파이드기의 반복을 포함한 폴리머가 바람직하다.

용도에도 의하나, 호모 폴리머로서는 아릴렌기로서 p-페닐렌 설파이드기의 반복 단위로 하는 것이 바람직하다. p-페닐렌 설파이드기를 반복 단위로 하는 호모 폴리머는 극히 높은 내열성을 가지고, 광범한 온도영역에서 고강도, 고강성, 그리고 높은 치수안정성을 나타내기 때문이다. 이러한 호모 폴리머를 사용함으로써 매우 우수한 물성을 구비한 성형품을 얻을 수 있다.

코폴리머로는, 상기의 아릴렌기를 포함하는 아릴렌 설파이드기 중에서 상이한 2종 이상의 아릴렌 설파이드기를 조합한 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서는, p-페닐렌 설파이드기와 m-페닐렌 설파이드기를 포함하는 조합이, 내열성, 성형성, 기계적 특성 등이 높은 물성을 구비한 성형체를 얻는다는 관점에서 바람직하다. p-페닐렌 설파이드기를 70mol% 이상 포함하는 폴리머가 보다 바람직하고, 80mol% 이상 포함하는 폴리머가 더욱 바람직하다.

상기와 같은 p-페닐렌 설파이드기, m-페닐렌 설파이드기를 반복 단위로서 포함하는 PAS수지는 특히, 성형품의 결정화도의 향상 등이 요구되고 있는 재료이다. 본원발명의 사출 성형품의 제조방법을 이용함으로써, 성형품의 고결정화도를 실현할 수 있다. 또한 본원발명의 사출 성형품의 제조방법은, 작업성, 생산성의 문제도 없다. 페닐렌 설파이드기를 가지는 PAS수지는 PPS(폴리페닐렌 설파이드)수지이다.

[기타 성분]

본 발명에서 사용하는 PAS계 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 다른 수지를 포함할 수 있다. 또한, 성형품에 원하는 특성을 부여하기 위하여, 핵제, 카본블랙, 무기소성안료 등의 안료, 산화 방지제, 안정제, 가소제, 활제, 이형제 및 난연제 등의 첨가제를 첨가하여 원하는 특성을 부여한 조성물도 본 발명에서 사용하는 PAS계 수지 조성물에 포함된다.

[PAS계 수지 조성물의 물성]

본 발명의 특징의 하나는, 금형 접합면에 비집고 들어간 용융 수지가 즉시 굳기 때문에 버(burr)의 발생량이 적어진다는 것이다. 용도에 따라서 수지 조성물에 포함된 성분이 다르기 때문에, PAS계 수지 조성물의 용융 점도는 용도에 따라 다양하나 본원발명의 제법을 이용하면 PAS계 수지 조성물의 용융 점도가 300Paㆍs이하라 하더라도 충분히 버(burr)의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 용융 점도의 측정은 ISO11443에 준해 실시하여 얻은 값을 채용하는 것으로 한다. 구체적으로, 측정은 캐필러리로서 1mmφ20mmL의 플랫 다이를 사용하고, 배럴 온도 310℃, 전단 속도 1000sec^-1로 실시하였다.

<사출 성형품의 제조방법>

본 발명의 사출 성형품의 제조방법은, 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하는 것이 특징이다. 따라서 우선 본 발명의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형에 대하여 설명한다.

[금형]

본 발명의 사출 성형품을 제조하는 방법에 있어서는, 금형의 내표면(금형 내측의 표면)에 단열층이 형성된 금형을 이용한다. 금형 내측의 표면에 형성된 단열층으로 인해, 금형내로 흘러들어간 PAS계 수지 조성물은 금형 표면부근에서 쉽게 굳어지지 않는다. 그 결과, PAS수지가 금형 표면에서 급냉되어 결정화가 진행되지 않은 채로 고화되는 것을 억제하여 결정화도가 높은 성형품을 얻을 수 있다.

또한 상기한 바와 같이, 금형의 내표면에 형성된 단열층의 효과로, 금형내로 흘러들어간 용융 수지가 지닌 열이 금형 밖으로 나오기 어려워진다. 그 결과, 금형 온도가 낮은 조건에서도 PAS수지가 금형 표면부근에서 급냉되는 것을 억제할 수 있어, 성형품의 결정화도를 높일 수 있다. 본원발명의 제조방법을 이용하면, 금형 온도를 100℃ 이하의 온도로 설정해도 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있다. 금형 온도가 100℃ 이하의 조건이라면, 금형의 온도조절을 물로 할 수 있다. 이 때문에, 본원발명의 사출 성형품의 제조방법을 이용함으로써, 고결정화도의 성형품을 용이하게 얻을 수 있다. 본원발명에서는 금형 온도를 80℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 성형품의 결정화도를 충분히 높이면서, 버(burr)의 발생량을 대폭 억제할 수 있기 때문이다.

금형의 내표면에 형성되는 단열층은, 금형표면에서의 PAS수지의 결정화가 진행되도록 용융 수지가 지닌 열이 달아나는 것을 억제하고, 용융 수지의 고화를 늦출 수 있는 것이라면, 재료 등은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 금형 내표면(캐비티의 벽면)의 일부에 단열층이 형성되는 것도 「금형 내표면에 단열층이 형성된 금형」에 포함된다. 본 발명의 사출 성형품의 제조방법에서는, 적어도 얻어지는 성형품에 있어서 고결정화도가 요구되는 부분에 상당하는 원하는 금형 내표면 부분의 전체에 상기 단열층을 형성할 필요가 있으며, 금형 내표면 전체에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본원발명의 사출 성형품의 제조방법을 이용함으로써, 버(burr)의 발생량을 크게 억제할 수 있다. 본원발명의 성형품의 결정화도가 높아지는 효과, 버(burr)의 발생량을 억제하는 효과에 대하여 도면을 이용하여 간단히 설명한다. 도 1은, 본원의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형을 나타내는 도면이다. 도 1(a)는, 형 체결된 한 쌍의 분할 금형에 단열층이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 1(b)는, 단열층이 형성된 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태를 나타내는 단면도이다. 도 1(c)는, 단열층이 형성된 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면 부분의 확대 단면도이다. 도 2(a)는, 한 쌍의 분할 금형이 형 체결된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 2(b)는, 단열층이 형성되지 않은 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태를 나타내는 단면도이다. 도 2(c)는, 단열층이 형성되지 않은 캐비티에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면 부분의 확대 단면도이다.

도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 금형(1)은 분할 금형(10, 11)으로 이루어진다. 또한, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 형 체결된 한 쌍의 분할 금형(10, 11)은, 캐비티(12), 분할 금형 접합면(13, 14)을 포함한다. 「금형 내표면」이란 캐비티(12)의 벽면을 가리키고, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 단열층(2)은 캐비티(12)의 벽면 전체에 형성되어 있다. 도 1, 2에서 명확히 알 수 있듯이, 도 2에 나타낸 금형은 단열층(2)이 형성되지 않았다는 점 이외에는 도 1에 나타낸 금형과 동일하다.

도 1(b)에는, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서, 용융 상태의 PAS계 수지 조성물(3)이 캐비티(12)내로 흘러들어간 상태를 나타낸다. 도 1(a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 본원발명의 제조방법에 의하면, 캐비티(12)의 벽면에 단열층(2)이 형성되어 있기 때문에, 캐비티(12)의 벽면부근의 PAS계 수지 조성물이 쉽게 굳어지지 않는다. 그 결과, 결정화 속도가 느린 PAS수지일 경우에도 결정화가 진행되어 고결정화도의 성형품을 얻을 수 있다.

도 2(b)에는, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서, 단열층이 형성되지 않은 캐비티(12)내로 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태를 나타낸다. 도 2(a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 종래의 제법에서 이용되는 금형의 캐비티(12)에는 단열층이 형성되어 있지 않기 때문에, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서는, PAS계 수지 조성물이 급냉되어 버린다. 그 결과, 결정화 속도가 느린 PAS수지는 결정화가 충분히 진행되기 전에 굳어 버려서 고결정화도의 성형품을 얻을 수 없다.

도 1(c)에는, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서, 용융 상태의 PAS계 수지 조성물(3)이 캐비티(12)내로 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면(13) 부근의 확대 단면도가 나타나 있다. 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 접합면에는 단열층(2)이 형성되지 않는다. 그리고, 본원발명의 사출 성형품의 제조방법에서는, 금형 온도를 100℃ 이하로 설정한다. 따라서, 분할 금형 접합면(13, 14)으로 흘러들어간 용융 상태의 PAS계 수지 조성물(3)은, 즉시 덩어리 버(burr)의 발생량을 대폭 억제할 수 있다.

도 2(c)에는, 금형 온도가 140℃를 넘는 조건에서, 단열층이 형성되지 않은 캐비티(12)내에 용융 상태의 PAS계 수지 조성물이 흘러들어간 상태에서의 분할 금형 접합면(13)부근의 확대 단면도가 나타나 있다. 결정화도를 향상시킬 목적으로, 금형 온도를 140℃ 이상의 높은 온도로 설정하여 사출 성형이 이루어지나, 금형 온도가 높아지면, 분할 금형 접합면(13, 14)으로 비집고 들어간 PAS계 수지 조성물도 굳어지는 것이 늦어진다. 그 결과, 종래의 제조방법에 따르면, 버(burr)의 발생량이 많아지게 된다. 버(burr)의 발생량을 억제하기 위하여 금형 온도를 낮은 조건으로 설정하면, 캐비티의 벽면에서 PAS수지가 급냉되어 즉시 굳어진다. PAS수지는, 결정화 속도가 느리기 때문에 급냉되어 즉시 굳어지면 성형품의 결정화도가 낮아진다.

단열층의 두께는, 특별히 한정되지 않으며, 사용하는 재료, 성형품의 형상 등에 따라서 적절하게 바람직한 두께로 설정할 수 있다. 단열층의 두께가, 20㎛이상이면, 충분히 높은 단열효과를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 금형 내표면에 형성되는 단열층의 두께는 균일할 수도 있고, 두께가 다른 개소를 포함할 수도 있다.

또한, 금형 내표면에 형성되는 단열층의 열전도율은, 5W/mㆍK이하인 것이 특히 바람직하다. 단열층의 열전도율을 상기 범위로 조정함으로써, 100℃ 이하의 금형 온도에서 사출 성형품을 성형하더라도 결정화도가 높은 사출 성형품을 더욱 쉽게 얻을 수 있게 된다. 한편, 상기 열전도율은 실시예에 기재된 방법으로 측정한 열전도율을 나타낸다.

또한, 사출 성형시에 금형내에는 고온의 PAS계 수지 조성물이 흘러 들어가기 때문에, 단열층은 형성시의 고온에 견딜 수 있는 내열성을 구비하는 것이 필요하다.

본 발명의 사출 성형품의 제조방법에 이용되는 금형의 내표면에 형성되는 단열층은, 폴리이미드 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리이미드 수지는 상기 열전도율이 5W/mㆍK이하이며, 사출 성형시의 고온에도 충분히 견디는 내열성을 가지기 때문이다. 사용 가능한 폴리이미드 수지의 구체적인 예로는, 피로멜릭산(PMDA)계 폴리이미드, 비페닐테트라카르본산계 폴리이미드, 트리멜릭산을 이용한 폴리아미드이미드, 비스말레이미드계 수지(비스말레이미드/트리아진계 등), 벤조페논테트라카르본산계 폴리이미드, 아세틸렌 말단 폴리이미드, 열가소성 폴리이미드 등을 들 수 있다. 폴리이미드 수지로 이루어진 단열층인 것이 특히 바람직하다. 폴리이미드 수지 이외의 바람직한 재료로는, 예를 들면 데트라플루오로 에틸렌 수지 등을 들 수 있다.

금형의 내표면에 단열층을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 이하의 방법으로 단열층을 금형의 내표면에 형성하는 것이 바람직하다.

고분자 단열층을 형성할 수 있는 폴리이미드 전구체 등의 폴리머 전구체 용액을 금형 표면에 도포하고 가열하여 용매를 증발시키고, 더욱 과열하여 폴리머화함으로써 폴리이미드 막 등의 단열층을 형성하는 방법, 내열성 고분자의 모노머, 예를 들면 피로멜릭산 무수물과 4,4-디아미노디페닐에테르를 증착 중합시키는 방법, 또는 평면형상의 금형에 관해서는, 고분자 단열 필름을 이용한 적절한 접착 방법 또는 점착테이프 형태의 고분자 단열 필름을 이용하여 금형의 원하는 부분에 점착하여 단열층을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 폴리이미드 막을 형성시키고, 그 표면에 금속계 경막(硬膜)으로서의 크롬(Cr) 막이나 질화티탄(TiN) 막을 더 형성시킬 수도 있다.

금형 온도 이외의 성형 조건에 대해서는, 사용하는 재료, 사출 성형품의 형상에 따라서 적절하게 바람직한 조건을 설정할 수 있다.

<사출 성형품>

상기한 바와 같이, 본원발명의 제조방법을 이용하여 제작한 PAS수지를 포함하는 사출 성형품은, 결정화도가 충분히 높아진다. 결정화가 진행되면 성형품은 단단해져, 경도가 높아진다. 이 때문에, 성형품의 경도는 결정화도를 평가하는 지표가 된다. 본 발명에서, 「고결정화도」란, 단열층을 형성하지 않은 금형을 이용하여 제작한 성형품과 비교하여 결정화도가 높은 것을 가리킨다. 본원발명의 제조방법에 의하면, 종래의 제조방법으로 얻은 성형품에 비해 비커스 경도를 10kgf/mm²이상 높일 수 있으며, 통상 사출 성형할 때에 이용되는 금형 온도; 140℃에서의 사출 성형으로 얻는 성형품의 비커스 경도인 33.0kgf/mm²이상의 표면경도의 성형품을 얻을 수 있다. 비커스 경도치는 실시예에 기재된 방법으로 측정하여 얻어지는 값을 나타낸다.

실시예

이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<재료>

PAS수지 조성물: 폴리페닐렌 설파이드 수지 조성물 (「포트론 1140A64」, 폴리플라스틱스사 제조), ISO11443에 준하여 측정한 용융 점도 230PaㆍS

단열층 형성 재료: 폴리이미드 수지 바니시(화인케미칼재팬사 제조), 열전도율 0.2W/mㆍK

상기 폴리이미드 수지의 열전도율은 레이저 플래시법에 의해 열확산율, 아르키메데스법에 의해 비중, DSC에 의해 비열을 측정하여 산출하였다.

<실시예 1>

성형용 재료로서 PAS수지 조성물을 사용하여, 폭 40mm×길이 40mm×두께 1mm의 평판 성형용 금형의 금형 캐비티면에, 단열층 형성 재료를 스프레이하고, 250℃, 1시간 구운 후, 폴리이미드 면을 연마하고, 표 1의 단열층 두께로 조정한 후, 표 1에 나타낸 금형 온도의 조건으로 성형을 실시하여 사출 성형품을 얻었다. 표에 나타낸 성형 조건 이외의 조건은 다음과 같다.

[성형 조건]

스크루 회전수: 100rpm

사출 속도: 100mm/sec

<실시예2>

금형 온도의 조건을 40℃에서 80℃로 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 사출 성형품을 제작하였다.

<실시예3>

금형 온도의 조건을 40℃에서 100℃로 변경한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 사출 성형품을 제작하였다.

<비교예1>

단열층을 형성하지 않은 금형을 이용한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 사출 성형품을 제작하였다.

<비교예2>

금형 온도의 조건을 40℃에서 80℃로 변경한 이외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 사출 성형품을 제작하였다.

<비교예3>

금형 온도의 조건을 40℃에서 100℃로 변경한 이외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 사출 성형품을 제작하였다.

<비교예4>

금형 온도의 조건을 40℃에서 140℃로 변경한 이외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 사출 성형품을 제작하였다.

<평가>

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 제조방법으로 제작한 사출 성형품에 대하여 비커스 경도, 버(burr) 길이에 대한 평가를 실시하였다.

[비커스 경도의 평가]

사출 성형품 표면의 비커스 경도는, 표면경도 마이크로 비커스 경도계(마쯔자와세이끼주식회사 제품 DMH-1LS)를 사용하고, 하중=25gf, 하중시간=25sec의 조건에서 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 비커스 경도가 33.0kgf/mm² 이상이면, 표면은 충분히 결정화되어 있다.

[버(burr) 길이의 평가]

버(burr) 길이는, 폭 40mm×길이 40mm×두께 1mm의 평판 성형품을 이용하여 성형품 주위 네변에 발생되는 버(burr)의 길이를 사상(寫像)투영기로 확대하여 측정하고, 그 최대치를 버(burr) 길이로 하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1의 결과에서 명확히 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 3은 충분한 비커스 경도를 구비하면서, 형성시의 버(burr)의 발생량을 억제할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3은, 금형 온도가 100℃ 이하이기 때문에 금형의 온도조정을 물로 할 수 있었다.

실시예 1 내지 3과 비교예 4의 결과로부터 명확히 알 수 있듯이, 본원발명의 제조방법에 의하면, 금형 온도가 140℃인 경우와 동일한 정도까지 비커스 경도를 향상시킬 수 있다. 이 결과는, 본원발명의 제조방법에 따르면, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서도 금형 온도가 140℃인 경우와 동일한 정도까지 결정화도를 높일 수 있음을 나타낸다.

실시예 1, 2와 실시예 3의 결과로부터 명확히 알 수 있듯이, 금형 온도가 100℃ 이하인 조건에서 버(burr)의 발생량을 대폭 억제하면서 비커스 경도를 충분히 높일 수 있다.

1 금형
10, 11 분할 금형
12 캐비티
13, 14 분할 금형 접합면
2 단열층
3 PAS계 수지 조성물

Claims

폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물의 사출 성형에 있어서, 금형 내표면에 단열층이 형성된 금형을 이용하고, 100℃ 이하의 금형 온도에서 사출 성형하는 사출 성형품의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 단열층은, 열전도율이 5W/mㆍK이하인 사출 성형품의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 단열층은, 폴리이미드 수지를 포함하는 사출 성형품의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아릴렌 설파이드계 수지 조성물이 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 사출 성형품의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항의 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 얻은 비커스 경도가 33.0kgf/mm² 이상인 사출 성형품.