KR20120078474A - 난연성 폴리에스테르 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, PBT에 충격 보강제로서 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트(Ethylene/Methyl Acrylate/Glycidyl Methacrylate) 삼원 공중합체 및 폴리에스터엘라스토머를 첨가하고, 할로겐프리 난연제로서 포스핀산 금속염과 멜라민 폴리인산염을 사용하고, 난연제의 역할을 보조하기 위하여 불소계 화합물을 사용하여 제조함으로써, 친환경적이고, 난연성, 인장강도, 인장신도와 같은 물성이 우수한 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

난연성 폴리에스테르 수지 조성물 {Flame Resistant Polyester resins composition}
본 발명은 친환경 전기전자 부품용으로 사용될 수 있는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 EU를 중심으로 REACH(Registration, Evaluation, Authorization of Chemicals), RoHS(Restrictions on Hazardous Substance), WEEE(Waste Electrical & Electronic Equipment) 등 각종 환경 규제가 강화되고 플라스틱 첨가제의 유해성에 대한 우려가 높아지면서 친환경 제품의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 불에 쉽게 타지 않는 난연성을 요구하는 전자전자, 자동차 부품도 기존의 브롬(Bromine)을 주 물질로 하는 브롬계난연제와 염소를 함유하는 PVC 등이 규제 대상에 포함되어 브롬, 염소 등 할로겐(Halogen)계 물질을 사용하지 않는 비할로겐화 제품의 개발 및 적용이 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 열가소성 폴리에스테르 수지는 내열성, 내약품성 및 기계적 성질이 우수하며 성형가공성이 우수하고 전기적 특성이 뛰어나므로 자동차, 전기/전자부품 등의 공업용 재료에 널리 사용되고 있다. 또한 폴리부틸 테레프탈레이트와는 불에 잘 타기 때문에 난연성을 필요로하는 분야에서는 별도로 비할로겐계 난연소재가 개발전에는 유기 할로겐계 난연제 및 보조난연제를 사용하여 난연성을 부여하여 왔다. 이러한 열가소성 폴리에스테르 수지를 상기와 같이 공업용 재료에 사용하고자 할 경우에는 난연성, 강성 이외에도 충격강도, 인성 등이 추가로 요구 되는데 상기 폴리에스테르 수지는 결정성 고분자이므로 급격한 충격이나 외부 응력에 대한 내충격성 및 인성이 불량하다는 단점을 가지고 있다. 또한 자동차, 전기/전자부품 등의 공업용 재료에 사용되기 위해서는 인장특성이 그 목적에 맞게 유지되어야 하는데 500 Kg/cm2미만시 성형품이 너무 견디는 힘이 부족하여 초기 제품의 체결시 부러지는 현상이 발생한다. 특히 저온에서는 인장특성이 더욱 저하되기 때문에 공업용 재료로서 상기 수지의 용도에는 한계가 있다.
통상 박막이 아닌 성형품의 경우 난연성은 할로겐계 난연제, 난연보조제, 또는 비할로겐계 난연제를 첨가시 난연성을 확보하는데는 문제가 없지만 아주 얇은 박막 부품의 경우 인장특성 및 난연성은 확보되지만 인장신도특성이 부족하여 박막 부품인 성형품에서 부러지는 문제가 발생하였다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위한 방법으로 여러 종류의 충격 보강제를 첨가하여 폴리에스테르 수지의 물성을 향상시키는 방법이 알려져 있다.
종래 기술로는 할로겐계 난연제 및 보조난연제를 사용하는 방법으로,
폴리에스테르 수지의 내충격성 및 인성을 향상시키기 위한 방법으로 일본 특허 출원공고 소 42-26223, 일본 특허 출원공고 소45-25244호에는 열가소성 폴리에스테르에 충격보강제로 α-올레핀계 공중합체를 첨가하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이 방법을 사용할 경우에는 비교적 우수한 내충격성을 나타내지만 열가소성 폴리에스테르 수지와 α-올레핀계 공중합체 사이의 상용성이 불량해져 인성이 떨어 지므로 장기간 사용할 때 성형품의 물성이 저하되는 문제점이 발생하였다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 미국특허 제 4,485,212호에서는 PBT 수지에 충격보강제로서 아크릴로니트릴을 그라프트 중합시킨 공중합체를 첨가하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법에 의하면 충격강도가 향상되고 폴리에스테르와 올레핀 공중합체 사이의 상용성이 다소 개선되나 만족할 만 한 수준은 아니다.
또한 미국 4,445,719 및 일본 특개소 50-23448에는 에폭시 화합물에 부타디엔계 공중합체를 첨가하여 내충격성과 성형성을 개선시켰으나 인성 및 내열성이 떨어지고 성형성이 불량해 졌다
이밖에도 일본 특개소 51-14452호, 특개소 52-32045, 특개소 53-117049에서는 α-올레핀계, α,β-불포화산 글리시딜 에스테르 등의 단량체로 이루어진 공중합체를 혼합하는 방법이 제시하고 있다. 그러나 이 방법에 의해 얻어 지는 성형품은 확실히 실온부근에서는 양호한 내충격성을 나타내지만 -40℃의 저온분위기 하에서는 대폭적으로 내충격성 및 인성이 저하된다는 문제가 있었다
그래서 일본 특허출원공고 소63-4566호에는 방향족 폴리에스테르에 α-올레핀계, α,β-불포화산의 글리시딜 에스테르기로 이루어진 글리시틸기 함유 공중합체, 에틸렌과 탄소수 3이상의 α-올레핀계으로 이루어진 에틸렌계 공중합체를 첨가함으로써 기계적성질, 특히 상온 및 저온시의 충격강도를 향상시켰으나 내열성이 떨어지는 단점이 있다.
상기한 바와 같이 폴리에스테르 수지의 난연성, 내충격성 및 인성 등을 개량하기 위해 충격보강제와 같은 첨가제를 사용하여 혼합했으나 상반되는 물성의 차이를 극복하지 못했다.
또한 비할로겐 난연관련 기술로는 적인과 기타 난연보조제를 이용한 방법인
미국특허 제 6084012호 및 제 6133358호 와 암모눔폴리포스테이트와 금속 수화물 또는 유기 인-질소 화합물을 이용한 방법인 미국특허 제 4957950호 및 제 5484830호, 그리고 적인, 멜라민계 난연상승제 및 금속수화물 등을 이용한 방법인 대한민국특허 출원번호 제 1999-040577호 및 1996-0510705가 있으나 난연제로서 적인을 사용하는 경우에는 고온에서 가공시 안정성 저하로 독성가스인 포스핀 가스가 발생하고 이 포스핀 가스로 인하여 작업 환경이 악화 될 뿐 아니라 적인의 고유한 붉은 색상으로 제품의 용도 전개가 어려운 문제점 및 본발명에 요구되는 물성도 확보 되지 않았다
또한 인산에스테르 및 마그네슘하이드록사이드와 같은 인산에스테르나 금속수화물을 이용할 경우에는 다량의 첨가로 인하여 본 발명에 요구되는 물성을 발현하지 못하였다
또 일본 특허공개 평3-281652호, 일본 특허공개 평5-70671호, 일본 특허공개 평 7-233311호, 일본 특허공개 평 8-73713호, 일본 특허공개 평 10-120881호에는 방행족 인산에스테르와 멜라민시아누레이트를 배합하는 기술이 있으나 방향족 인산에스테르가 성형품 표면으로 기어 나오는 표면 이상 및 금속을 오염시키는 문제점이 있다
그리고 일본특허 공개 평 2000-212412호에는 폴리에스테르, 인산에스테르를 포함하는 유기계 난연제 및 유리섬유, 비닐계 수지를 배합하는 기술이 있으나 유기인계 난연제에 의한 내가수분해성의 저하와 금속오염을 유발시키는 문제점이 있다
따라서 종래에 비할로겐 난연제를 사용하여 만들어진 소재의 경우 알려진 바와 같이 포스핀산 금속염 및 폴리인산염을 주로 이용하여 난연성을 향상시키는 기술을 이용하지만, 할로겐계 난연제를 사용하여 만들어진 소재와 비교하여, 난연성능은 물론 기계적 물성 및 인성을 동시에 확보하기에는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 우수한 난연특성을 가지면서도 친환경적이고 기계적 물성이 향상된 폴리에스테르 수지 조성물을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트수지 100중량부에 대하여, 화학식 1로 표시되는 단위구조를 포함하는 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트 삼원 공중합체4~8 중량부; 폴리에스터엘라스토머 3~9중량부; 화학식 2로 표시되는 단위구조를 포함하는 불소계 화합물 0.4~1.5중량부; 화학식 3으로 표시되는 단위구조를 포함하는 포스핀산 금속염 10.0 ~ 30.0 중량부; 및 화학식 4로 표시되는 단위구조를 포함하는 멜라민 폴리 인산염 5.0 ~ 15.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
여기서 R은 수소원자, 알킬기 또는 아릴기이며, x와 y는 은 2~50의 정수 이다
[화학식 2]
Figure pat00002
여기서 n은 2~100의 정수이다
[화학식 3]
Figure pat00003
여기서, R1, R2는 각각 알킬기 또는 아릴기이며 R1, R2는 동일할 수도 상이할 수도 있으며, M은 금속 원소로서 아연, 티탄, 지르코늄, 규소, 알루미늄, 주석 중 선택되며, m은 1내지 4의 자연수이다.
[화학식 4]
여기서, n은 1이상의 자연수이다.
상기 구현예에 의한 난연성 폴리에스테르 수지 조성물은 열안정제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 난연성 폴리에스테르 수지 조성물은 윤활제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 난연성 폴리에스테르 수지조성물은. UL-94에 의거 난연성 V-0를 나타내며, 인장강도 500 Kg/cm2초과, 인장신도 20% 초과인 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 친환경적이면서도 우수한 난연성, 인장강도 및 인장신도를 가진 폴리에스테르 수지 조성물을 제조할 수 있어, 전기전자용 커넥터, 전동타이머 케이스, 코일보빈, 포커스팩, 소켓 및 퓨즈 케이스, 자동차 커넥터, 자동차의 제너레이터 커버 및 각종 인서트 등의 부품에 적용할 수 있다.할 수 있다.
이하 본 발명은 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT) 수지에 충격 보강제 및 할로겐프리 난연제를 첨가함으로서, 인장강도 및 인장신도가 향상되는 동시에 비할로겐화 난연성 특성이 확보된 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서, 충격 보강제로서 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트(Ethylene/Methyl Acrylate/Glycidyl Methacrylate) 삼원 공중합체 및 폴리에스터엘라스토머이 사용되고, 난연제의 역할을 보조하기 위하여 불소계 화합물이 사용되며, 할로겐프리 난연제로서 포스핀산 금속염과 멜라민 폴리인산염이 사용될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 친환경적인 동시에 우수한 난연성, 인장강도 및 인장신도를 가진다.
난연성은 미국 산업안전협회의 UL-94 규격에 의거 1/32 Inch 시편에서 V-0를 나타 내며 또한 ASTM 규격 평가에 의거 인장강도 500 Kg/cm2초과 및 인장신도 값이 20% 초과인 것을 특징으로 하는 PBT 수지를 제조하는 것을 특징으로 한다.
인성이라는 것은 플라스틱 소재의 질긴 정도로 표현하는 뜻으로 ASTM규격의 인장 강도 및 인장신도특성이 주특성 요인으로 전기전자 부품의 박막화로 인하여 부품에 있어 조립시 부러지는 현상이 나타나고 있어 점점 질긴 소재를 요구하는 추세이다. 또한 동시에 난연성도 요구하기 때문에 난연성과 사출성형품의 박막시 인장강도 특성과 인장신도 특성이 부족하여 부러지는 현상이 있어서 높은 인성을 나타내는 특성을 만족하지 못하였다.
1) 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT) 수지
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 수지 고유의 흡수율이 낮아 수분 흡습에 의한 치수변화가 적은 폴리에스터계 수지의 일종으로서, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지를 사용함으로써, 가공의 용이성, 빠른 결정화를 통한 사출 성형 공정의 효율성을 달성할 수 있다.
본 발명에 사용된 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 통상의 1,4-부탄디올과 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트를 단량체로 사용하여 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 통하여 축중합에 의해 제조될 수 있으며, 그 고유점도는 0.8~1.4dl/g인 수지이다.
본 발명에 사용된 폴리에스터엘라스토머 수지는 1.4-부탄디올과 테레프탈산 또는 디메틸테레 프탈레이트 그리고 폴리테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)를 공중합한 수지를 사용하였다
2) 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트(Ethylene/Methyl Acrylate/Glycidyl Methacrylate, EMG) 삼원 공중합체
인성특성을 나타내기 위해서PBT수지 100중량부에 대하여 화학식 1로 표시되는 단위구조를 포함하는 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트 삼원 공중합체 4~8 중량부와 폴리에스터엘라스토머 3~9중량부 범위로 병용 사용되는 것이 바람직 하다. 더욱 바람직하게는 EMG 5~7중량부, 폴리에스터엘라스토머 4~7중량부일 수 있다. 상기 두 화합물을 독립적으로 각각 사용시 인장 강도는 만족하나 인장신도 특성 이 본 발명에 목적에 부합 되지 않게 나타난다.
또한, 병용 사용시 EMG 및 폴리에스터엘라스토머의 총량은 7 ~ 17 중량부일 수 있으며, 사용되는 총량이17중량부 초과 사용시 인장신도특성은 만족하나, 인성을 나타내는 특성 중 하나인 인장강도 특성이 떨어지는 문제점 이 있다. 그리고 병용사용시 EMG 및 폴리에스터엘라스터머의 총량이 7중량부 미만 사용시 인장특성은 만족하나, 인성을 나타내는 특성 중 하나인 인장신도특성이 떨어지는 문제점이 있다
[화학식 1]
Figure pat00005
여기서 R은 수소원자, 알킬기 또는 아릴기이며, x와 y는 은 2~50의 정수 이다
3) 폴리에스터엘라스토머 수지
본 발명의 폴리에스터엘라스토머 수지는 전술한 바와 같이 인성 특성을 나타내기 위하여, EMG와 병용하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용된 폴리에스터엘라스토머 수지는 1.4-부탄디올과 테레프탈산 또는 디메틸테레 프탈레이트 그리고 폴리테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)를 공중합하여 제조된 것일 수 있다
본 발명의 폴리에테르에스테르 엘라스토머 수지조성물의 주성분은 하기 화학식 5로 표시되는 경질세그먼트와 하기 화학식 6로 표시되는 연질세그먼트가 교대로 반복되는 구조를 갖는 열가소성 폴리에테르에스테르 블록공중합체이다.
[화학식 5]
Figure pat00006
여기서, D는 C2~C8의 포화지방족 디올 및 사이클릭 디올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단독 혹은 2개 이상의 혼합물에서 2개의 히드록시기가 제거된 라디칼이고, R은 분자량 500 이하의 방향족, 지방족 및 사이클릭 디카르복실산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단독 또는 2개 이상의 혼합물에서 2개의 카르복실기가 제거된 라디칼이다.
[화학식 6]
Figure pat00007
여기서, G는 분자량이 400~4,000인 폴리에테르 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단독 또는 2개 이상의 혼합물로서 2개의 히드록시기가 제거된 라디칼이며, R은 상기 구조식 V 에서 정의한 바와 같다.
상기 폴리에테르에스테르 블록공중합체의 경도는 표면경도로서, ASTM D-2240에 의거하여 측정하였으며 단위는 쇼어경도(shore hardness)D로 표시한 것이다. 본 발명에서는 상기 저경도 폴리에테르에스테르 블록공중합체의 쇼어경도는 28D~ 72D를 사용 할 수 있다
.
4) 불소계 화합물
본 발명에 따른 불소계 화합물은 화학식 2로 표시되는 단위구조를 포함하는 화합물로서, 폴리에스테르 수지 조성물이 인성특성 및 난연성을 나타내는데 보조역할을 한다. 즉, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 난연제인 포스핀산 금속염과 멜라민 폴리 인산염으로 인하여 난연성은 발현되지만 난연제로 인하여 수지 조성물의 신도을 떨어뜨리는 단점이 있어 이를 방지하기 위하여 불소계 화합물을 도입한다.
불소계 화합물의 함량은 PBT 수지 100중량부에 대하여 0.4~1.5 중량부인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 ~1.0 중량부일 수 있다. 불소계 화합물의 함량이 0.4중량부 미만이면 인성 및 난연성을에 대한 조립, 장착 과정에서 쉽게 깨지거나 부러지며 난연성이 본발명에 요구되는 UL 94 방법에 의한 V0 난연등급이 나오지 않으며, 1.5중량부 초과 사용시에는 1.5중량부 투입한 수지보다 그 효과가 미미하고 수지 조성물의 점도가 상승하여 제품 성형시 미성형, 플로우마크(Flowmark) 등의 불량이 발생한다.
[화학식 2]
Figure pat00008
여기서 n은 2~100의 정수이다
5) 포스핀산 금속염
본 발명에 따른 포스핀산 금속염은 화학식 3으로 표시되는 단위구조를 포함하며, 폴리에스테르 수지 조성물이 난연성을 나타내도록 하기 위하여 사용된다. 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 성형물이 화재 및 발화에 의해 연소되는 것을 방지하기 UL94방법에 따른 난연성 평가에서 1/32inch 두께에서 V-0 등급이 요구되어 진다.
이와 같은 난연성의 발현을 위하여, 포스핀산 금속염의 함량은PBT 수지 100 중량부에 대하여 10.0 ~ 30.0 중량부가 바람직하다. 만일 포스핀산 금속염의 함량이 10.0 중량부 미만이면 난연성 발현 효과가 미미하여 1/32inch 두께에서 V-0 등급의 난연성이 발현되지 않으며 30.0 중량부를 초과하면 인장강도, 인장신도의 하락을 동반하여 박막부품 사용시수지 성형물의 깨짐, 갈라짐 등의 파손 등이 발생하여 바람직하지 않다. 또한, 화학식 3으로 표시되는 단위구조를 포함하는 포스핀산 금속염 물질의 금속 원소(M)는 아연, 티탄, 지르코늄, 규소, 알루미늄, 주석 중 선택될 수 있으나, 특별히 한정된 것은 아니며, 일반적으로는 알루미늄(Al)을 적용하는 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pat00009
여기서, R1, R2는 각각 알킬기 또는 아릴기이며 R1, R2는 동일할 수도 상이할 수도 있으며, M은 금속 원소로서 아연, 티탄, 지르코늄, 규소, 알루미늄, 주석 중 선택되며, m은 1내지 4의 자연수이다.
6) 멜라민 폴리 인산염 (멜라민 폴리 포스파이트)
본 발명에 따른 멜라민 폴리 인산염은 화학식 4로 표시되는 단위구조를 포함하며, 난연성 발현을 위해 사용되는 포스핀산 금속염이 단독으로 사용될 경우의 단점을 보완하기 위하여 사용된다.
포스핀산 금속염은 단독으로 사용될 시 소량이 사용되면 난연성 발현이 어렵고 과량으로 사용되면 인장강도 및 인장신도의 하락을 발생 시키는 단점이 있다. 이 때, 멜라민 폴리 인산염은 포스핀산 금속염과 혼합 사용되어, 난연성 발현 효과를 증가시키고 인장강도 및 인장신도의 하락을 방지하는 역할을 한다.
멜라민 폴리 인산염은 포스핀산 금속염의 단점을 보완하기 위하여 PBT수지 100 중량부에 대하여 5.0 ~ 15.0 중량부가 사용될 수 있다. 멜라민 폴리 인산염의 함량이 5.0 중량부 미만이면 난연성을 발현하기 어려워 1/32inch 두께에서 V-0 등급의 난연성이 발현되지 않고, 15.0 중량부를 초과하면 인성을 나타내는 인장신도특성이 20%미만으로 나타나며, 최종 성형물의 조립 및 사용시 크랙(Crack), 깨짐 등이 발생하는 문제점 및 성형 가공시 가스(Gas)가 발생하여 작업성이 불량이 나타나는 문제점이 있다.
[화학식 4]
Figure pat00010
여기서, n은 1이상의 자연수이다.
7) 기타 첨가물
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 요구되는 특성에 따라 종래에 사용되어 왔던 안정제와 윤활제를 더 포함할 수 있다
안정제로서는 열안정성을 발현하기 위한 산화방지제로서의 역할을 하며, 힌더드 페놀 (Hindered phenol)계통인 내열제로 이가녹스1010(시바가이지社)가 사용되며 그 함량은 PBT 100중량부에 대해서0.1 ~0.3중량부 정도가 바람직하다.
윤활제로서 폴리에스테르 수지 조성물의 유동성 및 성형 후의 금형과의 이형성을 증가 시키기 위하여, 스테아르산염 계통인 에틸렌-비스-스테아르아마이드(ethylene bis stearamide)를 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.1~0.7중량부 정도가 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 주요 구성성분인 PBT, EMG 삼원 공중합체, 폴리에스터엘라스토머, 불소계 화합물, 포스핀산 금속염 및 멜라민 폴리인산염을 압출, 용융 및 혼련하여 제조될 수 있다.
이와 같이 제조된 폴리에스테르 수지 조성물은 친환경적인 특성과 동시에 우수한 난연성, 인장강도, 인장신도를 가지므로 전기전자용 커넥터, 전동타이머 케이스, 코일보빈, 포커스팩, 소켓 및 퓨즈 케이스, 자동차 커넥터, 자동차의 제너레이터 커버 및 각종 인서트 등의 부품에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예를 기술할 때 첨가량은 별도의 기술의 없을 경우 중량부를 나타내며, 제조방법과 시험편의 성형 및 분석 평가 방법은 다음 방법에 따라 수행 하였다
이하, 본 발명의 상세한 실시예를 표기하였으며 실시예에 의해 본 발명이 국한되지는 않는다.
실시예 1
240℃ ~ 280℃로 가열된 이축 압출기를 이용해 1차 원료 투입구로 폴리부틸렌 테레프탈레이트 100중량부에 대하여 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜 메타아크릴레이트 삼원 공중합체 6 중량부, 폴리에스터엘라스토머 5중량부, 불소계 화합물0.8 중량부, 안정제로서 내열제 이가녹스1010(시바가이지社) 0.2 중량부, 에틸렌-비스-스테아르아마이드 0.3중량부를 투입하고, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해 포스핀산금속염 난연제 20중량부, 멜라민 폴리인산염 난연제 8중량부 조성으로 혼합한 뒤 실린더 중간에 위치하는 2차 투입구로 투입하면서, 열용융 혼련공정을 통해 폴리에스테르 수지 조성물을 제조하였다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물을 110℃ 에서 5 시간 동안 제습형 건조기를 사용하여 건조한 후, 240~265℃ 로 가열된 스크류식 사출기를 사용하여 ASTM 규격시편 및 난연성 평가용 시편을 제조하였다.
실시예 2 내지 3, 비교예 1 내지 5
표 1에 나타난 바와 같은 성분 및 함량에 따라서, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지 조성물, ASTM 규격시편 및 난연성 평가용 시편을 제조하였다.
[단위 : 중량부]
구분 조 성
A B C D E
실시예1 6 5 0.8 20 8
실시예2 7 7 0.8 19 7
실시예3 5 5 0.9 18 6
비교예1 3 3 0.8 20 5
비교예2 10 10 0.8 20 5
비교예3 6 6 0.2 18 5
비교예4 6 6 0.8 31 16
비교예5 6 6 0.8 9 3
A : 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜 메타아크릴레이트 삼원 공중합체
B : 폴리에스터엘라스토머(KOPEL KP3355HR, (주)코오롱)
C : 불소계 화합물(미쯔비시레이온社)
D : 포스핀산금속염 난연제
E : 멜라민 폴리인산염 난연제
실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 5에서 각각 제조된 ASTM 규격시편 및 난연성 평가용 시편에 대해서 하기와 같이 인장강도, 인장신도 및 난연성을 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1) 인장강도 : ASTM D638에 의거하여 3.2mm 두께의 덤벨형 시험편을 만능재료시험기를 이용하여 상온에서 측정하였다.
2) 인장신도 : ASTM D638에 의거하여 3.2mm 두께의 덤벨형 시험편을 만능재료시험기를 이용하여 상온에서 측정하였다.
3) 난연성 : UL94에 의거하여 1/32inch 두께의 막대 시험편을 연소성 측정기를 이용하여 측정하였다. 여기서, UL(Underwriter's Laboratory)94는 막대 수직 연소 방법을 의미한다.
(난연성의 정도는 V-0 ~ V-2의 등급으로 표시하며 V-0가 가장 우수한 난연성을 보이고 V-2가 불량한 난연성을 나타낸다. 일반적으로 플라스틱 성형제품의 난연 소재라 함은 V-0 등급을 가지는 소재를 의미한다.)
인장강도
(kg/cm2)		 인장신도
(%)		 난연성 비고
실시예 1 530 25 V-0
실시예 2 535 33 V-0
실시예 3 555 21 V-0
비교예 1 595 11 V-0 인장신도 부족
비교예 2 440 40 V-0 인장강도 부족
비교예 3 500 28 V-2 난연성 부족
비교예 4 570 9 V-0 인장신도 부족
비교예 5 550 30 V-2 난연성 부족
실시예 및 비교예에서 제조된 시편에 대한 물성 평가 결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 폴리에스테르 수지 조성물로 제조된 시편은 인장강도와 인장강도가 우수하면서도 난연성 또한 우수한 것을 알 수 있었다.
반면 비교예의 폴리에스테르 수지 조성물로 제조된 시편은 폴리에스테르 수지 조성물의 성분 함량 또는 과량 투입에 의하여 인장강도, 인장신도 및 난연성이 부족한 것으로 나타났다.
결국, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은, 종래 전기전자 부품 및 자동차 부품으로서 얇은 박막부품에서 부러지는 문제를 개선시킬 수 있는 원료로 적합함을 확인할 수 있었다.

Claims (4)

  1. 폴리부틸렌 테레프탈레이트수지 100중량부에 대하여,
    화학식 1로 표시되는 단위구조를 포함하는 랜덤 에틸렌-메틸아크릴레이트-글리시딜메타아크릴레이트 삼원 공중합체4~8 중량부;
    폴리에스터엘라스토머 3~9중량부;
    화학식 2로 표시되는 단위구조를 포함하는 불소계 화합물 0.4~1.5중량부;
    화학식 3으로 표시되는 단위구조를 포함하는 포스핀산 금속염 10.0 ~ 30.0 중량부; 및
    화학식 4로 표시되는 단위구조를 포함하는 멜라민 폴리 인산염 5.0 ~ 15.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물

    [화학식 1]
    Figure pat00011

    여기서 R은 수소원자, 알킬기 또는 아릴기이며, x와 y는 은 2~50의 정수 이다

    [화학식 2]
    Figure pat00012

    여기서 n은 2~100의 정수이다

    [화학식 3]
    Figure pat00013

    여기서, R1, R2는 각각 알킬기 또는 아릴기이며 R1, R2는 동일할 수도 상이할 수도 있으며, M은 금속 원소로서 아연, 티탄, 지르코늄, 규소, 알루미늄, 주석 중 선택되며, m은 1내지 4의 자연수이다.

    [화학식 4]
    Figure pat00014

    여기서, n은 1이상의 자연수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    열안정제를 더 포함하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    윤활제를 더 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    난연성 폴리에스테르 수지조성물은. UL-94에 의거 난연성 V-0를 나타내며, 인장강도 500 Kg/cm2초과, 인장신도 20% 초과인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
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