KR20130021502A - 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물 - Google Patents

재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 폴리에스테르 수지 20 내지 60중량%; b) 재생 폴리에스테르 수지 10 내지 50중량%; c) 주난연제로 유기포스피네이트 금속염 5 내지 30중량%; d) 질소계 난연 상승제 1 내지 15중량%; e) 불꽃 드리핑 방지제로 테플론 수지(PTFE) 0.05 내지 1.0중량%; 및 f) 충전재 5 내지 50중량%를 포함하는 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 이 난연 폴리에스테르 수지 조성물로 제조된 성형품은 친환경 소재로 우수한 난연성을 발휘하고, 불꽃 드리핑 현상에 대한 문제점이 없으며, 과다한 비용 상승 및 내열성의 저하 없이 균형 잡힌 물리적 특성 및 기계적 특성을 나타내며, 색상 표현이 자유로운 특징을 갖는다.

Description

재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물{Environmetally friendly flame-retardant polyester resin composition comprising renewed polyester resin}
본 발명은 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재생 폴리에스테르 수지, 유기포스피네이트 금속염 난연제, 질소계 난연 상승제, 불꽃 드리핑 방지제 및 충전재를 포함하여 환경 친화적이고, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지는 기계적, 전기적 성질과 물리적 화학적 특성이 뛰어나 자동차, 전기, 전자기기, 사무기기 등의 광범위한 분야에 적용되고 있다. 특히, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)는 탁월한 전기적 특성 및 우수한 성형성으로 5대 범용 엔지니어링 플라스틱의 일종으로 그 사용량이 증가하고 있다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 불에 잘 타는 성질 때문에 난연성을 필요로 하는 분야에서는 유기 할로겐계 난연제 및/또는 난연 보조제를 별도로 첨가하여 사용하였다. 그러나 염소 또는 브롬 등을 함유하는 할로겐계 난연제는 할로겐화 수소에 의한 가공기기의 부식이나 수지 분해와 같은 문제점이 발생한다. 이로 인하여 화합물에 의해 화재시에는 다량의 유독 가스가 발생하고, 이로 인하여 인명 및 재산 피해를 유발한다. 유기 할로겐계 난연제 및/또는 난연 보조제를 함유하는 수지 조성물을 실제 적용한 경우에 있어서 성형품에 접촉하고 있는 금속을 부식 또는 오염시켜 전기 저항치의 변화를 유발하고, 부품의 작용을 방해하기도 한다. 또한 할로겐계 난연제 및/또는 안티몬 화합물계 난연 보조제를 포함하는 열가소성 수지는 전기적 특성 중의 하나인 내트래킹성의 급격한 저하를 가져온다.
최근 유럽 일부 국가들은 화재 및 소각 시의 다이옥신 발생을 우려하여 폴리브로미네이티드 바이페닐(polybrominated biphenyl, PBB) 및 폴리 브로미네이티드 바이페닐에테르(polybrominated biphenylether, PBDE) 등의 난연제 사용 규제를 제안한 바 있고, 자동차 및 전기전자 부품에서의 환경 안정성 평가에 따라 유해 중금속, 브롬계 난연제 일부 및 안티몬 화합물 등의 사용을 엄격히 제한하는 시도가 일어나고 있다. 또한 유럽 등 선진국을 중심으로 환경오염 문제를 야기할 수 있는 재활용 제품을 사용하도록 의무화하는 친환경적인 정책을 내세우고 있다.
따라서, 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 폴리에스테르 수지의 난연성을 확보할 수 있는 친환경 비할로겐계 난연제에 관한 기술 개발의 필요성이 요구되고 있다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트의 비할로겐계 난연제로서, 미국특허 제3,951,908호 및 제4,403,052호는 적인을 개시하고, 미국특허 제4,278,591호는 멜라민 파이로 포스페이트 화합물을 개시하며, 유럽특허 제83,768A1호는 적인과 무기 필러를 개시하고, 일본 공개특허 평8-259787호는 인산에스테르와 멜라민 시아누레이트를 개시하며, 미국특허 제3,878,162호는 적인과 인산에스테르를 함께 사용한 경우를 개시하고 있다.
그러나 상기의 화합물로 바람직한 난연 효과를 얻기 위해서는 다량의 난연제가 필요하고, 이로 인하여 과다한 비용 상승, 물성 저하, 내열성 감소 및 전기적 특성 저하로 유발하는 문제점이 있다. 또한 적인을 포함하는 난연제는 고온 안정성 저하로 가공 중 미량의 수분 접촉에 의해서도 포스핀 가스를 발생하고, 적인 자체에 의한 적색 발현으로 인하여 제품 색상 구현에 제약이 따른다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 환경 친화적이며 우수한 난연성을 발휘하고, 과다한 비용 상승 및 내열성의 저하 없이 균형 잡힌 물리적 특성 및 기계적 특성을 나타내며, 색상 표현이 자유로운 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, a) 폴리에스테르 수지 20 내지 60중량%; b) 재생 폴리에스테르 수지 10 내지 50중량%; c) 주난연제로 유기포스피네이트 금속염 5 내지 30중량%; d) 질소계 난연 상승제 1 내지 15중량%; e) 불꽃 드리핑 방지제로 테플론 수지(polytetrafluoroethylene, PTFE) 0.05 내지 1.0중량%; 및 f) 충전재 5 내지 50중량%를 포함하는 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 재생 폴리에스테르 수지, 유기포스피네이트 금속염 난연제, 질소계 난연 상승제, 불꽃 드리핑 방지제 및 충전재를 포함하여 환경친화적이고, 우수한 난연성을 발휘하며, 과다한 비용 상승 및 내열성의 저하 없이 균형 잡힌 물리적 특성 및 기계적 특성을 나타내고, 색상 표현이 자유로운 특성을 나타낸다.
본 발명은 a) 폴리에스테르 수지 20 내지 60중량%; b) 재생 폴리에스테르 수지 10 내지 50중량%; c) 주난연제로 유기포스피네이트 금속염 5 내지 30중량%; d) 질소계 난연 상승제 1 내지 15중량%; e) 불꽃 드리핑 방지제로 테플론 수지(PTFE) 0.05 내지 1.0중량%; 및 f) 충전재 5 내지 50중량%를 포함하는 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 재생 폴리에스테르 수지를 포함하고, 환경친화적인 난연성을 부여하기 위하여 비할로겐계 난연제인 유기포스피네이트 금속염, 난연제와 함께 질소계 난연 상승제, 불꽃 드리핑 방지제 및 충전재를 포함하고, 이들의 함량을 조절하여 과다한 비용의 소요 없이 우수한 난연성, 균형 잡힌 물리적 특성 및 기계적 특성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물의 각 구성 성분을 구체적으로 설명한다.
a) 폴리에스테르 수지
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 것으로, 폴리에스테르 수지는 20 내지 60중량%가 포함되는 것이 바람직하고, 20 내지 50중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 수지는 폴리알킬렌 테레프탈레이트 수지인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 폴리알킬렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 폴리에스테르 수지는 반복 단위로 부틸렌 테레프탈레이트가 70 내지 100중량%로 함유되어 있는 공중합체이거나, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 70중량% 이상 및 100중량% 미만을 포함하고, 다른 수지와 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 강인화, 외관 개선, 또는 유동성 개선의 목적으로 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 또는 페놀 수지(phenyl resin) 등을 포함할 수 있고, 증량 등의 목적으로 다른 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지는 화학적 변성 또는 물리적 변성에 의한 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 사용할 수 있다. 이러한 변성 수지를 사용하는 경우 충격강도를 보다 향상시킬 수 있다.
상기 화학적 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 중합시에 폴리테트라메틸렌 글리콜(polytetramethylene glycol, PTMG), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol, PPG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 저분자량 지방족 폴리에스테르, 또는 저분자량 지방족 폴리아미드 등 포함하여 공중합한 것이다.
상기 물리적 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 충격보강제(impact modifier)를 혼합한 것이다.
상기 물리적 변성에 사용할 수 있는 충격보강제는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지의 충격강도를 향상시킬 수 있는 수지라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 코어(core)가 고무이고, 쉘(shell)이 플라스틱으로 된 구조의 메타아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (methacrylonitrile-butadiene-styrene, MBS), 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체(ethylene-propylene-diene copolymer, EPDM), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene styrene, SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌(styrene-isoprene-styrene, SIS), 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene, SB) 스티렌-이소프렌(styrene-isoprene) 고무, 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene-vinylacetate, EVA), 에틸렌-에틸아크릴레이트(ethylene-ethyl acrylate, EEA), 에틸렌-비닐알콜(ethylene-vinylalcohol, EVOH) 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephtalate, PBT)계 탄성체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate, PET)계 탄성체 및 나일론(nylon)계 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 충격보강제를 혼합하여 물리적 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 제조하는 경우에는 상용화제 또는 분산제를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 상용화제 또는 분산제는 말레인산 무수물, 옥사졸린, 에폭시 그룹을 말단기 또는 측쇄에 갖는 올리고머 또는 고분자로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택할 수 있다.
상기와 같이 폴리에스테르 수지로 미리 변성된 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 사용할 수 있고, 용융 혼련 전에 순수 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 다른 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다.
b) 재생 폴리에스테르 수지
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 친환경 특성을 부여하기 위하여 재생 폴리에스테르 수지를 10 내지 50중량%를 포함한다.
본 발명에 사용된 재생 폴리에스테르 수지는 PET병, PBT, 폴리에스테르 섬유 등 다양한 제품에서 얻을 수 있다. 사용될 수 있는 재생 폴리에스테르로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. PET 병이나 폴리에스테르 압출품, 사출품 등에서 수득한 재생 폴리에스테르 수지의 경우, 세척과 분쇄한 후 원료로 사용할 수 있으며, 또는 필요에 따라 압출을 통해 펠렛 형태로 가공 후 사용할 수 있다.
c) 유기포스피네이트 금속염 난연제
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 상기 폴리에스테르 수지에 난연성을 부여하기 위하여 주난연제로 유기포스피네이트 금속염 5 내지 30중량%를 포함한다.
본 발명은 환경 친화적인 난연성을 위하여 할로겐을 포함하지 않고, 적인이 아닌 인계 난연제를 포함하며, 본 발명에서 사용한 유기포스피네이트 금속염은 하기 화학식 1로 나타내어지는 화합물을 바람직하게 사용한다. 난연성과 기계적 특성 유지 면에서 탁월한 효과를 제공하는데, 바람직하게는 Exolit OP-1240(Clariant사 제조)일 수 있다.
Figure pat00001
화학식 1에서 상기 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 아릴기이고, M은 Mg, Ca, Al, Sb, Ge, Ti, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K 및 양성자화된 질소염기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 상기 n은 1 내지 4이다.
본 발명에 난연상승 및 가소제 효과를 제공하기 위하여 주 난연제와 함께 유기 포스페이트계 난연제를 함께 하이브리드로 사용할 수 있다. 유기 포스페이트계 난연제로는 방향족기를 갖는 단량체로 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate, TPP), 트리크실레닐 포스페이트(trixylenyl phosphate, TXP), 또는 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate, TCP) 등이 있고, 2종 이상의 방향족 기를 갖는 단량체로 레조르시닐 디페닐 포스페이트(resorcinyl diphenyl phosphate, RDP), 페닐 디레조르시닐 포스페이트(phenyl diresorcinyl phosphate), 크레실 디페닐 포스페이트(cresyl diphenyl phosphate), 크실레닐 디페닐 포스페이트(xylenyl diphenyl phosphate) 또는 페닐디(이소프로필페닐)포스페이트(phenyl di(isopropylphenyl) phosphate) 등이 있다. 본 발명에서는 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 단량체가 아닌 이량체 이상의 올리고머 또는 폴리포스페이트 등도 사용 가능하다.
상기 인계 난연제의 함량은 5 내지 30중량%인 것이 바람직하고, 10 내지 20중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 함량이 5중량% 미만이면 난연 상승 효과가 저하되고, 30중량%를 초과하면, 기계적 물성이 저하되기 때문이다.
d) 질소계 난연 상승제
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지에 난연성을 부여하기 위하여 상기 유기포스피네이트 금속염 난연제와 함께 질소계 난연 상승제 1 내지 15중량%를 포함한다.
본 발명에서 사용 가능한 질소계 난연 상승제로는 질소 함유 난연 상승제 또는 질소-인 함유 난연 상승제가 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 질소 함유 난연 상승제로는 트리아진 구조를 갖는 멜라민(melamine), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 또는 트리페닐 아이소시아누레이트 등이 있고, 상기 질소-인 함유 난연 상승제로는 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 멜라민 파이로포스페이트(melamine pyrophosphate), 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 알킬 아민 포스페이트(alkylamine phosphate), 또는 피페라진 산 폴리포스페이트(piperazine acid polyphosphate) 등이 있다. 본 발명에서는 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이외에도 다양한 질소계 난연제 및 또는 인투메슨트(intumescent) 첨가제, 예를 들면, 디펜타에리트리톨, 전분, 덱스트린 등의 폴리하이드릭 화합물(polyhydric compounds), 무기산 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 멜라민 시아누레이트 또는 멜라민 포스페이트를 사용하는 것이다.
상기 질소계 난연 상승제의 함량은 1 내지 5중량%인 것이 바람직하고, 2 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 1중량% 미만이면 난연상승 효과가 저하되고, 15중량%를 초과하면 강성이 저하될 우려가 있다.
e) 불꽃 드리핑 방지제 테플론 수지( PTFE )
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지의 드리핑 방지를 위하여 테플론 수지 0.05 내지 1.0중량%를 포함한다.
상기 드리핑 방지제인 테플론 수지(PTFE)는 일반적으로 드리핑 방지에 사용되는 테플론 수지라면 특별히 제한되지 않으나, 0.05 내지 1.0중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.7중량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 함량이 0.05중량% 미만이면 드리핑 방지 효과가 부족하고, 1.0중량%를 초과하면 유동성이 저하될 우려가 있다.
f) 충전재
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지의 기계적 물성의 향상을 위하여 충전재 5 내지 50중량%를 포함한다.
본 발명은 섬유상, 판상 및 입자 형태의 다양한 유기 및 또는 무기 충전재를 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 보다 구체적으로 예를 들면, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 광물 섬유, 실리콘 카바이드 섬유, 보론 카바이드 섬유, 티탄산 칼륨 휘스커, 유리 플레이크(glass flake), 실리카, 탄산칼슘, 카본블랙, 전도성 카본 블랙, 카올린, 규회석(wollastonite), 탈크(talc) 또는 마이카(mica) 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 유리 섬유, 유리 플레이크, 또는 탈크를 사용하는 것이다.
상기 충전재의 함량은 5 내지 50중량%인 것이 바람직하고, 10 내지 40중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5중량% 미만이면 내열성이 저하될 우려가 있고, 50중량%를 초과하면 성형성 저하가 발생될 우려가 있다.
본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물은 상기 성분 이외에 물성이 손상되지 않는 범위 내에서 실리콘계 난연제, 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI (electromagnetic interference) 차폐제, 자성부여제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 내마찰 내마모제, 또는 커플링 에이전트 등의 첨가제를 추가로 포함하여 목적하고자 하는 물성을 부여할 수 있다.
본 발명은 또한 상기의 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 성형품은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 전기 부품, 전자 부품, 자동차용 부품 등의 산업용 성형품을 포함한다.
본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물로부터 성형품을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 혼련한 후 펠렛을 제조하고, 압축 성형 및 사출 성형에 의하여 성형품을 제조할 수 있다.
상기 용융 혼련은 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물을 슈퍼 믹서에서 일차 혼합한 후, 이축 압출기(twin-screw extruder), 일축 압출기(single-screw extruder), 롤밀(roll-mills) 니더(kneader) 또는 밤바리 믹서(banbury mixer) 등 다양한 배합 가공기기를 이용하여 수행할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5
하기 표 2에 기재된 성분 및 함량에 따라 각 조성물의 성분을 일차 혼합한 후 슈퍼 믹서(super mixer)로 2차 혼합하였다. 이후 이축 압출기(twin-screw extruder)에서 용융 혼련하여 펠렛으로 만든 다음 건조하고, 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 시편들을 상온에서 충분히 컨디셔닝 시킨 다음 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 인장강도 및 신율
ASTM D638 방법에 의하여 측정하였다.
2. 열변형온도(HDT)
18.6kgf/cm2의 하중을 사용하여 ASTM D648 방법에 의하여 측정하였다.
3. 아이조드 충격강도(Izod Impact)
ASTM D256 방법에 의하여 측정하였다.
4. 난연성
미국의 언더 라이터즈 래보러토리사(Underwriter's Laboratory Inc.)가 규정하는 방법인 VL94 시험에 의하여 측정하였는데, 이는 수직으로 유지한 크기의 시편에 버너의 불꽃을 10초간 접염한 후의 잔염 시간이나 드립성으로부터 난연성을 평가하는 방법이다. 잔염시간은 착화원을 멀리 떨어뜨린 후 시편이 유염연소를 계속하는 시간의 길이이고, 드리핑에 의한 면의 착화는 시편의 하단으로부터 약 300mm 아래에 있는 표지용의 면이 시편으로부터의 적하(드리핑)물에 의해 착화되는 것에 의해 결정되며, 난연성의 등급은 하기 표 1에 따라 나누어진다.
구분 V2 V1 V0 HB
각 시료의 잔염시간 30초 이하 30초 이하 10초 이하
난연불가
시료 5개의 전체 잔염시간 250초 이하 250초 이하 50초 이하
드리핑에 의한 면의 착화 있음 없음 없음
5. 내트래킹성(tracking resistance)
절연체가 오염이나 부식에 의해 두 전극 사이에서 표면에 전류가 발생할 수 있으며, 이러한 전류에 대한 절연체의 저항력을 측정하기 위한 것으로 ASTM D3638 방법에 의하여 표준 오염 물질을 시편에 떨어뜨린 후 트래킹이 일어나지 않는 최고 전압(CTI)을 측정하였다.
6. 색상 표현성
자연색 표현이 가능한지를 비교하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
(a) PBT (중량%) - 31.5 - 25 49.5 - 26.8 29.2 -
PET (중량%) 24.5 - 20 - - 30 10 - 20
(b) 재생 PET
(중량%)		 20 10 29.3 17.5 35 27 15 31 3
(c) 유기포스피네이트 금속염*1
(중량%)		 15 20 20 10 10 - - - 32
유기포스피네이트 금속염*2
(중량%)		 - - - - - - - 4 -
적인 (중량%) - - - - - - 8 - -
브롬계 난연제
(중량%)		 - - - - - 13 - - -
유기인계 에스테르 난연제
(중량%)		 -- - - 10 - - - - -
(d) 멜라민 시아누레이트
(중량%)		 10 8 10 7 5 - 10 5 15
(e) 테플론 (중량%) 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 - 0.2 0.8 0.5
(f) 유리섬유
(중량%)		 30 30 20 30 - 30 30 30 30
할로겐 함유여부 무 무 무 무 무 유 무 무 무
인장강도(kgf/cm2) 1,000 950 800 980 400 1,200 1,150 100 700
열변형온도(℃) 200 205 190 200 60 205 200 200 205
충격강도(kgfcm/cm) 5.5 5.7 5.0 5.8 5.0 7.0 6.5 5.5 5.0
난연성 (두께 1.6mm) V-0 V-0 V-0 V-0 V-1 V-2 V-0 V-1 V-0
내트래킹성(CTI, volts) 600 600 500 600 600 150 500 600 500
색상표현성 가능 가능 가능 가능 가능 가능 불가 가능 가능
* PBT: 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (GP-2000, LG화학 제품)
* PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (BB-8055, SK 제품)
* 재생 PBT: 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트
* 유기포스피네이트 금속염*1: Exolit OP-1240(Clariant 제품)
* 유기포스피네이트 금속염*2: Exolit OP-1311(Clariant 제품)
* 유리섬유: G/F 183F (오웬스 코닝 제품)
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지를 포함하는 친환경 난연 폴리에스테르 수지 조성물을 포함하는 실시예 1 내지 4는 드리핑이 발생하지 않으면서 효과적인 난연성을 발휘하였고, 인장강도, 신율, 열변형 온도, 충격강도 및 내트래킹성 등의 물성도 우수하며, 색상 표현도 자유로웠다.
이에 반하여 충전재를 포함하지 않은 비교예 1은 난연성이 저하되었고, 난연제로 할로겐 난연제를 포함하고, 질소계 난연 상승제 및 드리핑 방지제를 포함하지 않는 비교예 2는 불꽃 드리핑으로 인한 난연성 저하 및 내트래킹성이 저하되었다. 난연제로 적인을 포함한 비교예 3은 색상 표현이 자유롭지 못하였다. 또한 유기포스피네이트 금속염을 본 발명의 범위인 5중량% 미만이거나 30중량%를 초과하여 사용한 비교예 4 및 5의 경우, 난연성 및 기계적 특성의 저하가 발생되었다.

Claims (11)

  1. a) 폴리에스테르 수지 20 내지 60중량%;
    b) 재생 폴리에스테르 수지 10 내지 50중량%;
    c) 유기포스피네이트 금속염 난연제 5 내지 30중량%;
    d) 질소계 난연상승제 1 내지 15중량%;
    e) 테플론 수지 0.05 내지 1.0중량%; 및
    f) 충전재 5 내지 50중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 반복단위로 부틸렌 테레프탈레이트가 70 내지 100중량% 함유되어 있는 공중합체인 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 70중량% 이상 100중량% 미만을 포함하는 수지 혼합물인 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 화학적 변성 또는 물리적 변성에 의한 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 재생 폴리에스테르 수지는 재생 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 재생 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 재생 폴리부틸렌 나프탈레이트 및 재생 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  7. 제 1항에 있어서
    상기 유기포스피네이트 금속염 난연제는 하기 화학식 1로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00002

    상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 아릴기이고, M은 Mg, Ca, Al, Sb, Ge, Ti, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K 및 양성자화된 질소염기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 상기 n은 1 내지 4이다.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유기포스피네이트 금속염 난연제는 유기포스페이트계 난연제와 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 질소계 난연 상승제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 트리페닐 아이소시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 알킬 아민 포스페이트 및 피페라진 산 폴리포스페이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 충전재는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 광물 섬유, 실리콘 카바이드 섬유, 보론 카바이드 섬유, 티탄산 칼륨 휘스커, 유리 플레이크, 실리카, 탄산칼슘, 카본블랙, 전도성 카본 블랙, 카올린, 규회석, 탈크 및 마이카로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 폴리에스테르 수지 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 난연 폴리에스테르 수지 조성물로부터 제조되는 성형품.
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