KR20170007336A - 비정질 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르를 포함하는 향상되고 균일한 전기 전도성을 갖는 폴리아미드 조성물 - Google Patents

비정질 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르를 포함하는 향상되고 균일한 전기 전도성을 갖는 폴리아미드 조성물 Download PDF

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Abstract

a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드, b) 1 종 이상의 전도성 물질 및 c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드, 및 선택적으로 d) 1 종 이상의 폴리에스테르를 포함하는 조성물이 제공된다. 조성물은 e) 1 종 이상의 충전제 및 f) 1 종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

Description

비정질 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르를 포함하는 향상되고 균일한 전기 전도성을 갖는 폴리아미드 조성물{POLYAMIDE COMPOSITION COMPRISING AMORPHOUS POLYAMIDE AND/OR POLYESTER WITH ENHANCED AND UNIFORM ELECTRICAL CONDUCTIVITY}
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은 2014년 5월 12일에 출원된 유럽 특허 출원 번호 14167824.3에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전문은 본원에 참고로 포함된다. 본원에 참고로 포함되는 임의의 특허, 특허 출원 및 간행물의 개시 내용이 용어를 불명확하게 할 수 있을 정도로 본 출원의 기재 내용과 충돌될 경우, 본원의 기재 내용이 우선할 것이다.
<기술분야>
본 발명은 1 종 이상의 반결정질(semi-crystalline) 폴리아미드, 1 종 이상의 전도성 물질 및 1 종 이상의 비정질 폴리아미드, 및 선택적으로 1 종 이상의 폴리에스테르를 포함하는 조성물, 그로부터 수득될 수 있는 성형품, 및 그의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 폴리아미드 조성물의 전기 전도성을 향상시키고, 폴리아미드 조성물의 전기 전도성의 균일한 분포를 얻기 위한 1 종 이상의 비정질 폴리아미드 및/또는 1 종 이상의 폴리에스테르의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 자동차, 산업용 기계, 가전제품을 비롯한 다양한 응용에서 하우징(housing) 또는 하우징 부품, 바람직하게는 자동차 응용에서 모든 디젤 엔진용 연료 필터 하우징 및 전기 차량 응용에서 엔진 제어 장치용 하우징을 제조하기 위하여 유리하게 사용될 수 있다.
폴리아미드는 매우 광범위한 응용을 위한 공업용 플라스틱으로서 흔히 사용되는 중합체들 중 하나이다.
폴리아미드 조성물은 중요한 상업적 관심 대상이며, 일반적으로 사출 성형에 의해 자동차, 산업용 기계, 가전제품을 비롯한 다양한 응용에서 하우징 또는 하우징 부품, 예를 들어 디젤 엔진용 연료 필터 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.
1994년에, 유럽 연합(EU)은 잠재적으로 폭발 위험이 있는 분위기를 갖는 위험 지역에서 사용하기 위한 제품에 대한 기술 및 법적 요건을 확립한 ATEX 지침(Directive) 94/9/EC를 채택하였다. ATEX는 그의 명칭이 94/9/EC 지침의 프랑스어 표제, 즉
Figure pct00001
Figure pct00002
로부터 유래한다. 2003년 7월 이래로 EU 내에서 ATEX 타입 승인을 받은 제품을 사용하는 것이 의무이다. ATEX 지침에 의해 규제된 위험한 환경에서 시판되거나 사용되는 임의의 제품은 지침에 규정되어 있는 기준을 충족하도록 요구된다. 기준은 위험한 지역의 분류에 따라 달라진다.
위험한 지역에서의 설비를 위한 기준 중 하나는 전기 설비를 포함하는 중합체 하우징이 전기적으로 전도성을 가질 것을 요구한다. 상기 지침의 주요 관심은 중합체 하우징 내에서 정전하의 잠재적인 축적이다. 충분한 정전하가 축적되면, 스파크가 발생할 가능성이 존재하며, 이것은 가스 또는 먼지투성이인 환경에서 폭발 또는 화재의 상당한 위험을 나타낸다.
디젤 엔진에서 연료 필터링 동안 일어날 수 있는 이와 같은 정전하의 축적으로 인한 화재 또는 폭발에 대해 안정성을 제공하기 위하여, 전기 전도성이 요구되며, 따라서 전기 전도성 물질, 예컨대 탄소 섬유 또는 카본 블랙(carbon black)을 중합체 조성물에 혼입시킴으로써 연료 필터 하우징을 생성하는 데 사용되도록 의도된 중합체 조성물의 전기 전도성을 증가시키기 위한 시도가 이루어져 왔다.
그러나, 이와 같은 전도성 물질을 포함하는 중합체 조성물은 일반적으로 사출 압력 및 속도에 따른 사출 성형에 의한 전기 표면 전도성의 불균일한 분포를 나타내며, 사출 금형에서 게이트로부터의 거리에 따라 전기 표면 전도성이 변화한다. 다시 말하면, 전기 표면 전도성은 이와 같은 거리가 증가함에 따라 감소한다.
따라서, 전기 전도성의 균일한 분포를 얻기 위하여, 보다 전도성인 물질이 첨가되어야 하므로, 과도 설계(overdesign)의 문제가 일어날 수 있다.
따라서, 전도성 물질을 덜 첨가하면서도 여전히 우수한 전기 전도성을 나타내며 전기 전도성의 꽤 균일한 분포를 달성할 수 있는 중합체 조성물이 이 기술 분야에서 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 심지어 더 적은 양의 전도성 물질로도 우수한 전기 전도성을 유지하면서 균일한 분포의 전기 전도성을 갖는 폴리아미드 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드, b) 1 종 이상의 전도성 물질, 및 c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드, 및 선택적으로 d) 1 종 이상의 폴리에스테르를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
실제로, 본 발명자들에 의해 놀랍게도, 비정질 폴리아미드를 함께 사용할 경우, 상기 비정질 폴리아미드 없이 단지 전도성 물질만을 사용한 경우와 비교하여, 폴리아미드 조성물의 전기 전도성의 특정 수준을 얻기 위하여 더 적은 양의 전도성 물질이 필요하다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 본질적인 특성들 중 하나는 전기 표면 전도성의 균일한 분포가 전도성 물질, 예컨대 탄소 섬유를 비정질 폴리아미드와 함께 사용할 경우 달성된다는 것이며, 여기서 폴리아미드 조성물 내에서 전기 전도성의 균일한 분포를 얻기 위하여 필요한 전도성 물질, 예컨대 탄소 섬유의 양이 감소되므로, 폴리아미드 조성물로부터 수득될 수 있는 관련 제품의 과도 설계의 위험이 존재하지 않는다.
본 발명에서, 용어 "폴리아미드"는 특히 화학식 I 또는 화학식 II 중 어느 것을 따르는 반복 단위[반복 단위(RPA)]를 포함하는 폴리아미드를 의미하는 것으로 의도되며,
화학식 I: -NH-R1-CO-
화학식 II: -NH-R2-NH-CO-R3-CO-
상기 식에서,
- R1은 각각의 경우에 서로 동일하거나 상이하고, 1 개 내지 17 개의 탄소 원자를 갖는 2 가 탄화수소 기이며;
- R2는 각각의 경우에 서로 동일하거나 상이하고, 1 개 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 2 가 탄화수소 기이며;
- R3은 각각의 경우에 서로 동일하거나 상이하고, 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 갖는 2 가 탄화수소 기이다.
본 발명의 조성물의 폴리아미드는 바람직하게 지방족 폴리아미드이고, 다시 말하면 R1, R2 및 R3이 지방족 기이다.
폴리아미드의 반복 단위(RPA)는 특히 (1) β-락탐, 5-아미노-펜탄산, ε-카프로락탐, 9-아미노노난산, 10-아미노데칸산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산 중 하나의 중축합 반응 및/또는 (2) 옥살산(HOOC-COOH), 말론산(HOOC-CH2-COOH), 숙신산[HOOC-(CH2)2-COOH], 글루타르산[HOOC-(CH2)3-COOH], 아디프산[HOOC-(CH2)4-COOH], 2,4,4-트리메틸-아디프산[HOOC-CH(CH3)-CH2-C(CH3)2-CH2-COOH], 피멜산[HOOC-(CH2)5-COOH], 수베르산[HOOC-(CH2)6-COOH], 아젤라산[HOOC-(CH2)7-COOH], 세바스산[HOOC-(CH2)8-COOH], 운데칸디오익산[HOOC-(CH2)9-COOH], 도데칸디오익산[HOOC-(CH2)10-COOH], 테트라데칸디오익산[HOOC-(CH2)12-COOH], 옥타데칸디오익산[HOOC-(CH2)16-COOH] 중 1 종 이상과, 디아민, 예컨대 1,4-디아미노-1,1-디메틸부탄, 1,4-디아미노-1-에틸부탄, 1,4-디아미노-1,2-디메틸부탄, 1,4-디아미노-1,3-디메틸부탄, 1,4-디아미노-1,4-디메틸부탄, 1,4-디아미노-2,3-디메틸부탄, 1,2-디아미노-1-부틸에탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노-옥탄, 1,6-디아미노-2,5-디메틸헥산, 1,6-디아미노-2,4-디메틸헥산, 1,6-디아미노-3,3-디메틸헥산, 1,6-디아미노-2,2-디메틸헥산, 1,9-디아미노노난, 1,6-디아미노-2,2,4-트리메틸헥산, 1,6-디아미노-2,4,4-트리메틸헥산, 1,7-디아미노-2,3-디메틸헵탄, 1,7-디아미노-2,4-디메틸헵탄, 1,7-디아미노-2,5-디메틸헵탄, 1,7-디아미노-2,2-디메틸헵탄, 1,10-디아미노데칸, 1,8-디아미노-1,3-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-1,4-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-2,4-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-3,4-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-4,5-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-2,2-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-3,3-디메틸옥탄, 1,8-디아미노-4,4-디메틸옥탄, 1,6-디아미노-2,4-디에틸헥산, 1,9-디아미노-5-메틸노난, 1,11-디아미노운데칸 및 1,12-디아미노도데칸 중 1 종 이상의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있다.
폴리아미드의 예시적인 반복 단위(RPA)는 특히,
(i) -NH-(CH2)5-CO-, 즉 특히 ε-카프로락탐의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(ii) -NH-(CH2)8-CO-, 즉 특히 9-아미노노난산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(iii) -NH-(CH2)9-CO-, 즉 특히 10-아미노데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(iv) -NH-(CH2)10-CO-, 즉 특히 11-아미노운데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(v) -NH-(CH2)11-CO-, 즉 특히 라우로락탐의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(vi) -NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-, 즉 특히 헥사메틸렌 디아민 및 아디프산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(vii) -NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)8-CO-, 즉 특히 헥사메틸렌 디아민 및 세바스산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(viii) -NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)10-CO-, 즉 특히 헥사메틸렌 디아민 및 도데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(ix) -NH-(CH2)10-NH-CO-(CH2)10-CO-, 즉 특히 데카메틸렌 디아민 및 도데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(x) -NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)7-CO-, 즉 특히 헥사메틸렌 디아민 및 아젤라산(달리 노난디오익산(nonandioic acid)으로 공지됨)의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(xi) -NH-(CH2)12-NH-CO-(CH2)10-CO-, 즉 특히 도데카메틸렌 디아민 및 도데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(xii) -NH-(CH2)10-NH-CO-(CH2)8-CO-, 즉 특히 데카메틸렌 디아민 및 데칸산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위;
(k) -NH-(CH2)4-NH-CO-(CH2)4-CO-, 즉 특히 1,4-부탄디아민 및 아디프산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위; 및
(kk) -NH-(CH2)4-NH-CO-(CH2)8-CO-, 즉 특히 1,4-부탄디아민 및 세바스산의 중축합 반응을 통해 수득될 수 있는 반복 단위이다.
바람직하게, 폴리아미드는 본질적으로 상기 상술한 바와 같은 반복 단위(RPA)로 이루어지며, 말단-사슬, 결함 및 기타 다른 불규칙성이 폴리아미드의 특성에 영향을 미치지는 않으면서 폴리아미드 사슬 내에 존재할 수 있는 것으로 이해된다.
폴리아미드의 반복 단위(RPA)는 모두 동일한 유형이거나, 하나 초과의 유형일 수 있으며, 다시 말하면 폴리아미드(PA)가 호모-폴리아미드 또는 코-폴리아미드일 수 있다.
본 발명에서, 용어 "반결정질 폴리아미드"는 특히 골격에 결정가능한 부분 및 비정질 부분을 포함하는 폴리아미드를 의미하는 것으로 의도되며, 즉 비정질 중합체 물질은 무작위로 얽힌 사슬을 함유하고, 결정질 물질은 중합체 사슬이 질서 있는 배열로 패킹된 영역을 함유하며, 여기서 이러한 결정질 영역은 비정질 중합체 매트릭스에 매립되어 있다. 본 발명의 반결정질 폴리아미드는 150℃ 초과의 융점 및 5 J/g 초과의 융해열을 갖는다. 융점은 임의의 공지된 방법, 예를 들어 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.
여기서 제공된 조성물에 유리하게 사용될 수 있는 지방족 폴리아미드의 구체적인 예는 특히,
- 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6, 및 이들의 혼합물 및 코-폴리아미드이다.
본 발명의 조성물에 사용되는 특히 바람직한 지방족 폴리아미드는 폴리아미드 6,6이다.
본 발명에서, a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 15.0 wt％ 내지 92.0 wt％이다. 바람직하게, 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 40.0 wt％ 내지 70.0 wt％, 보다 바람직하게는 48.0 wt％ 내지 65.5 wt％이다.
본 발명에서, 용어 "전도성 물질"은 특히 본 발명의 폴리아미드 조성물에 전기 전도성을 부여하는 화합물을 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명에서 전도성 물질의 예는 카본 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브 (CNT), 흑연 등을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 전도성 물질은 탄소 섬유이다.
본 발명에서, b) 1 종 이상의 전도성 물질의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 3.0 wt％ 내지 40.0 wt％이다. 바람직하게는, 1 종 이상의 전도성 물질의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 6.0 wt％ 내지 20.0 wt％, 보다 바람직하게는 8.0 wt％ 내지 15.0 wt％이다.
본 발명에서, 용어 "비정질 폴리아미드"는 특히 5 J/g 미만, 바람직하게는 0 J/g(즉, 검출가능한 융점을 갖지 않음)의 융해열을 갖고, 우수한 투명성 및 가스, 예컨대 O2 및 CO2, 물, 용매 등에 대한 양호한 장벽 특성을 나타내는 폴리아미드를 의미하는 것으로 의도된다. 비정질 폴리아미드는 결정화 속도를 지연시키고, 따라서 우수한 표면 외양을 생성한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 비정질 폴리아미드의 예는 폴리아미드 6I/6T, 폴리아미드 6I/10T, 비스-4-(아미노-3-메틸-시클로헥실)-메탄 (3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄)(MACM), 및 이들의 혼합물 및 코-폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드 6I/6T를 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 1,6-헥사메틸렌 디아민, 이소프탈산 및 테레프탈산의 공중합에 의해 제조될 수 있는 폴리아미드 6I/6T는 본 발명의 조성물에 가장 유리하게 사용된다. 셀라(Selar)® 폴리아미드 6I/6T가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 적합한 상업용 비정질 폴리아미드로서 언급될 수 있다.
본 발명에서, c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 2.5 wt％ 내지 15.0 wt％이다. 바람직하게, 1 종 이상의 비정질 폴리아미드의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 3.0 wt％ 내지 12.0 wt％, 보다 바람직하게는 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％이다.
본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 d) 1 종 이상의 폴리에스테르를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 용어 "폴리에스테르"는 특히 그의 주쇄에 에스테르 관능기를 함유하는 중합체의 유형을 의미하는 것으로 의도된다. 폴리에스테르의 예는 디카르복실산 또는 그의 유도체와 디올 또는 그의 유도체 또는 이들의 혼합물의 축합에 의해 수득될 수 있는 단일중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다.
디카르복실산의 예는 방향족 디카르복실산, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 1,4-, 1,5-, 2,6- 또는 2,7-나프탈렌 디카르복실산, 비스(p-카르복시페닐)메탄, 안트라센 디카르복실산, 디페닐 에테르 4,4'-디카르복실산, 나트륨 5-술포이소프탈산 등; 지방족 디카르복실산, 예컨대 아디프산, 세바스산, 아젤라산, 도데칸디오익산 등; 시클로지방족 디카르복실산, 예컨대 1,3-시클로헥산 디카르복실산, 1,4-시클로헥산 디카르복실산 등; 및 이들의 유도체를 포함할 수 있지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 특정 구현예에서, 상기 유도체는 알킬, 알콕시 또는 할로겐 기에 의해 치환될 수 있다.
추가적으로, 디올의 예는 2 개 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 데카메틸렌 글리콜, 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올 등; 400 내지 6000의 분자량을 갖는 장쇄를 갖는 글리콜, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리-1,3-프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 등; 및 이들의 유도체를 포함할 수 있지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 특정 구현예에서, 상기 유도체는 알킬, 알콕시 또는 할로겐 기에 의해 치환될 수 있다.
본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 폴리에스테르의 예는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/세바케이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/데칸디카르복실레이트 공중합체, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/아디페이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/나트륨 5-술포이소프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/나트륨 5-술포이소프탈레이트 공중합체, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 등을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다. PBT는 테레프탈산과 1,4-부탄디올의 중축합을 통해 제조될 수 있고, PET는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜 등의 중축합을 통해 제조될 수 있다.
상기 언급한 폴리에스테르에 추가적으로, 본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 폴리에스테르의 예는 공중합가능한 단량체, 예를 들어 히드록시카르복실산, 예컨대 글리콜산, 히드록시벤조산, 히드록시페닐아세트산, 나프틸글리콜산 등; 및 락톤, 예컨대 프로피오락톤, 부티로락톤, 카프로락톤, 발레로락톤 등과 공중합된 폴리에스테르를 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리에스테르는 PET이다.
본 발명에서, d) 1 종 이상의 폴리에스테르의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 0 wt％ 내지 30.0 wt％, 바람직하게는 0 wt％ 내지 20.0 wt％, 보다 바람직하게는 0 wt％ 내지 10 wt％일 수 있다. d) 1 종 이상의 폴리에스테르가 조성물에 존재할 경우, 그의 양은 일반적으로 조성물의 총 중량에 대하여 2.5 wt％ 내지 30.0 wt％, 바람직하게는 3.0 wt％ 내지 20.0 wt％, 보다 바람직하게는 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％에 포함될 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 e) 1 종 이상의 충전제를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 용어 "충전제"는 특히 중합체 조성물의 특성을 개선시키고/개선시키거나 비용을 감소시키기 위하여 중합체 조성물에 첨가되는 물질을 의미하는 것으로 의도된다. 이러한 물질을 적절히 선택함으로써, 경제성 뿐만 아니라, 기타 다른 특성들, 예컨대 가공성 및 기계적 거동이 개선될 수 있다. 이러한 충전제는 그의 고유한 특징을 보유하고 있지만, 분자량, 배합 기법 및 제형 중 기타 다른 첨가제의 존재에 따라 종종 매우 현저한 차이를 나타낸다. 따라서, 기본적인 특성 요건이 확립되면, 비용과 성능 사이의 균형을 위하여 충전제의 최적의 유형 및 로딩 수준이 결정되어야 한다.
본 발명에서, 충전제는 바람직하게 유리 섬유, 유리 비드, 탄산칼슘, 실리케이트, 활석, 카올린, 운모, 목재 분말, 및 기타 다른 천연 제품의 분말 및 섬유, 및 합성 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유리 섬유가 본 발명의 조성물에 가장 유리하게 사용된다.
본 발명에서, e) 1 종 이상의 충전제의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 0 wt％ 내지 30.0 wt％, 바람직하게는 0 wt％ 내지 25.0 wt％, 보다 바람직하게는 0 wt％ 내지 20.0 wt％일 수 있다. 1 종 이상의 충전제가 조성물에 존재할 경우, 그의 양은 일반적으로 조성물의 총 중량에 대하여 5.0 wt％ 내지 30.0 wt％, 바람직하게는 10.0 wt％ 내지 25.0 wt％, 보다 바람직하게는 18.0 wt％ 내지 20.0 wt％에 포함될 것이다.
추가적으로, 본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 f) 1 종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 유리하게 사용될 수 있는 첨가제의 예는 착색제, 윤활제, 광 안정화제, 열 안정화제, 난연제, 가소제, 기핵제, 계면활성제, 산화방지제, 정전기 방지제, 안료 등을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, f) 1 종 이상의 첨가제의 양은 조성물의 총 중량에 대하여 0 wt％ 내지 3.0 wt％, 바람직하게는 0 wt％ 내지 2.5 wt％, 보다 바람직하게는 0 wt％ 내지 2.0 wt％일 수 있다. 본 발명의 조성물에 함유될 경우, 첨가제의 중량 기준 농도 범위는 조성물의 총 중량에 대하여 0.2 wt％ 내지 2.0 wt％, 바람직하게는 0.5 wt％ 내지 2.0 wt％일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 조성물은
a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드 48.0 wt％ 내지 65.5 wt％;
b) 1 종 이상의 전도성 물질 8.0 wt％ 내지 10.0 wt％;
c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％;
d) 1 종 이상의 폴리에스테르 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％;
e) 1 종 이상의 충전제 18.0 wt％ 내지 20.0 wt％; 및
f) 1 종 이상의 첨가제 0.5 wt％ 내지 2.0 wt％
를 포함하며, 여기서 a) 내지 f)의 총량은 조성물의 100 wt％이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 조성물은
a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드 53.0 wt％ 내지 69.0 wt％;
b) 1 종 이상의 전도성 물질 8.0 wt％ 내지 12.0 wt％;
c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드 4.5 wt％ 내지 13.0 wt％;
e) 1 종 이상의 충전제 18.0 wt％ 내지 20.0 wt％; 및
f) 1 종 이상의 첨가제 0.5 wt％ 내지 2.0 wt％
를 포함하며, 여기서 a), b), c), e) 및 f)의 총량은 조성물의 100 wt％이다.
본 발명의 또 다른 양태는 중합체 조성물; 특히 a) 반결정질 폴리아미드를 포함하는 중합체 조성물, 보다 바람직하게는 a) 반결정질 폴리아미드 및 b) 전도성 물질을 포함하는 중합체 조성물의 전기 전도성을 향상시키고, 상기 중합체 조성물의 전기 전도성의 균일한 분포를 얻기 위한 c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드 및/또는 d) 1 종 이상의 폴리에스테르의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명의 조성물의 사출 성형에 의해 제조된 성형품에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 자동차, 산업용 기계, 가전제품을 비롯한 다양한 응용에서 하우징 또는 하우징 부품, 바람직하게는 자동차 응용에서 모든 디젤 엔진용 연료 필터 하우징 및 전기 차량 응용에서 엔진 제어 장치용 하우징을 제조하기 위한 성형품의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은, 예를 들어 사출 성형, 사출/취입 성형, 압출 또는 압출/취입 성형, 바람직하게는 사출 성형에 의한 용품의 제조를 위한 원료로서 사용될 수 있다. 일 구현예에 따라, 폴리아미드 조성물은 예를 들어 이축 압출기에서 로드(rod) 형태로 압출된 후, 과립으로 절단된다. 그 후, 상기 과립을 용융시키고, 용융된 조성물을 사출 성형 장치에 공급함으로써 성형품이 제조된다.
본 발명의 기타 다른 상세한 설명 또는 이점은 하기 제공된 실시예를 통해 보다 명백해질 것이다. 본 발명은 하기 실시예에 의해 더 자세히 설명될 것이며, 하기 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 입증하기 위한 것이다.
실시예
사용된 조성물은 다음과 같다:
비교예 1, 2 및 3(이후, Ex. 1 Comp., Ex. 2 Comp. 및 Ex. 3 Comp.): 폴리아미드 6,6, 탄소 섬유, PET, 말레산 무수물로 그래프팅된 올레핀 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 유리 섬유 및 첨가제의 혼합물.
실시예 1 및 2(이후, Ex. 1 및 2): 폴리아미드 6,6, 탄소 섬유, 비정질 폴리아미드, 유리 섬유, PET 및 첨가제의 혼합물.
실시예에서 사용된 화학 시약은 다음과 같이 명시되어 있다:
- 폴리아미드 6,6: STABAMID® 26AE1 K PA66은 솔베이 폴리아미드 앤드 인터미디에이츠(Solvay Polyamide & Intermediates)로부터 입수가능한 반결정질 폴리아미드 6,6임;
- 탄소 섬유: 도레이 인더스트리즈 인크.(Toray Industries Inc.)로부터 입수가능한 XS12;
- 유리 섬유: 니폰 일렉트릭 글래스 코. 엘티디.(Nippon Electric Glass Co. Ltd.)(NEG)로부터 입수가능한 289H;
- 비정질 폴리아미드: 이.아이. 듀폰(E.I. DuPont)으로부터 상표명 셀라® PA3426으로 시판되고 있는 폴리아미드 6I/6T;
- PET: 웅진 케이칼 코., 엘티디.(Woongjin Chemical Co., Ltd.)로부터 입수가능한 A9066;
- 말레산 무수물로 그래프팅된 올레핀 공중합체: 이.아이. 듀폰으로부터 입수가능한 푸사본드(Fusabond)® 493D; 및
- HDPE: 대림 코리아(Daelim Korea)로부터 입수가능한 LH6070.
제조된 조성물은 하기 표 1에 상술되어 있다. 비율은 조성물 중 중량 백분율로 나타내었다.
성분
(wt％)		 Ex. 1 Comp. Ex. 1 Ex. 2 Ex. 2
Comp.		 Ex. 3 Comp.
폴리아미드 6,6 69.0 59.0 59.0 59.0 59.0
탄소 섬유 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
비정질 폴리아미드 - 10.0 5.0 - -
PET - - 5.0 10.0 -
유리 섬유 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0
푸사본드® 493D - - - - 5.0
LH6070 - - - - 5.0
첨가제 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
비교예
폴리아미드 6,6의 가열을 그의 융점보다 높거나 그와 동일한 온도에서 수행하여 용융 폴리아미드 6,6을 제조하였다.
Ex. 1 Comp.의 조성물은 코페리온(Coperion)으로부터의 ZSK 82 Mc18 이축 압출기에서 각각의 측부 공급기를 사용하여 압출기의 측부-공급 구역을 통해 유리 섬유 및 탄소 섬유를 공급하면서 상기 용융 폴리아미드 6,6 및 첨가제를 함께 혼합함으로써 호퍼로 수득되었다.
Ex. 2 Comp. 및 Ex. 3 Comp.의 조성물은 Ex. 1 Comp.에서 사용된 것과 동일한 압출기에서 각각의 측부 공급기를 사용하여 압출기의 측부-공급 구역을 통해 유리 섬유 및 탄소 섬유를 공급하면서 동일하게 제조된 용융 폴리아미드 6,6, PET, 올레핀 공중합체, HDPE 및 첨가제를 함께 혼합함으로써 호퍼로 수득되었다.
압출 온도는 노즐에서 호퍼까지 280℃-280℃-280℃-280℃-280℃-280℃-280℃-280℃-280℃-270℃-260℃였고, 처리량 및 스크류 속도는 각각 25 kg/hr 및 300 RPM이었다.
이어서, 압출물을 실온에서 물에서 냉각시키고, 과립으로 절단하였다. 전기 표면 전도성은 표면 저항 측정기(Surface Resistance Meter) SRM-100(영국 본딘(Bondine))을 사용하여 2*105~ 9 Ω/□(스퀘어 당 옴)인 것으로 측정되었으며, 이것은 전도성 물질보다 더 제어된 방식으로 전하가 지면으로 더 느리게 흐르도록 하는 소산 범위에 속한다.
실시예 (Ex. 1 및 Ex. 2)
용융 폴리아미드 6,6 매트릭스를 동일하게 제조하였다. Ex. 1 및 2의 조성물은 Ex. 1 Comp.에서 사용된 것과 동일한 압출기에서 각각의 측부 공급기를 사용하여 압출기의 측부-공급 구역을 통해 유리 섬유 및 탄소 섬유를 공급하면서 상기 용융 폴리아미드 6,6, 비정질 폴리아미드, PET 및 첨가제를 함께 혼합함으로써 호퍼로 수득되었다. 압출 조건은 Ex. 1 Comp.에 대한 것과 동일하였다.
압출물을 마찬가지로 실온에서 물에서 냉각시키고, 과립으로 절단하였다. 전기 표면 전도성은 2*104~5 Ω/□인 것으로 측정되었으며, 이것은 낮은 전기 저항을 갖고, 따라서 전자가 표면을 가로질러 또는 이러한 물질을 통해 용이하게 흐르는 전도성 범위에 속한다.
비교예 및 실시예 각각으로부터 수득된 조성물의 전기 표면 전도성이 하기 표 2에 요약되어 있다. 이후에, 상기와 같이 수득된 과립을 용융시키고, 사출 성형 장치(LG 80E)로 공급하여 위치에 의한, 즉 사출 성형 장치의 게이트로부터의 거리에 따른 전기 표면 전도성의 분포를 확인하였다. 사출 성형 장치의 실린더 온도는 노즐로부터 호퍼까지 280℃-280℃-280℃-260℃-240℃였다. 전기 표면 전도성을 동일한 SRM-100 측정기를 사용하여 사출 방향을 따라 3 개의 위치에서 측정하였다.
Ex. 1
Comp.		 Ex. 1 Ex. 2 Ex. 2
Comp.		 Ex. 3
Comp.
전기 표면 전도성(Ω/□)
[게이트 근처]		 2*109 2*104 2*105 2*106 2*107
전기 표면 전도성(Ω/□)
[중간 지점]		 2*108 2*104 2*104 2*105 2*107
전기 표면 전도성(Ω/□)
[말단부]		 2*105 2*104 2*104 2*105 2*106
비교예에 대한 전기 표면 전도성은 사출 성형 장치의 게이트 근처에서 2*106~9 Ω/□, 중간 지점에서 2*105~8 Ω/□, 그리고 말단부에서 2*105~6 Ω/□인 반면, 실시예에 대한 전기 표면 전도성은 각각 사출 방향을 따라 3 개의 위치에서 2*104~5 Ω/□였다. 사출 성형 장치로부터의 거리의 함수로서 Ex. 1에 대한 일정한 전기 표면 전도성(E4는 2*104 Ω/□를 나타냄)을 나타내는 그래프가 도 1로서 제공되어 있다.
상기 모든 실험 데이터로부터 확인되는 바와 같이, 실시예의 전기 전도성은 비교예의 전기 전도성과 비교하여 현저하게 증가되었다. 또한, 실시예의 전기 표면 전도성의 분포가, 전기 표면 전도성이 사출 성형 장치로부터의 거리에 따라 변하는 것으로 나타난 비교예의 것과 비교하여, 사출 성형 장치로부터의 거리에 상관없이 훨씬 더 균일하다는 것이 입증되었다.

Claims (15)

  1. a) 1 종 이상의 반결정질(semi-crystalline) 폴리아미드, b) 1 종 이상의 전도성 물질 및 c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드, 및 선택적으로 d) 1 종 이상의 폴리에스테르를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, a) 상기 반결정질 폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 6,10, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 6,12, 및 이들의 혼합물 및 코-폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드 6 및 폴리아미드 6,6, 보다 바람직하게는 폴리아미드 6,6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, b) 상기 전도성 물질은 카본 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브(CNT), 흑연 및 이들의 임의의 조합, 바람직하게는 탄소 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, c) 상기 비정질 폴리아미드는 폴리아미드 6I/6T, 폴리아미드 6I/10T, 비스-4-(아미노-3-메틸-시클로헥실)-메탄 (3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄)(MACM), 및 이들의 혼합물 및 코-폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드 6I/6T로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, d) 상기 폴리에스테르는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리에틸렌 세바케이트, 폴리부틸렌 세바케이트 및 이들의 임의의 조합, 바람직하게는 PET로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 섬유, 유리 비드, 탄산칼슘, 실리케이트, 활석, 카올린, 운모, 목재 분말, 및 기타 다른 천연 제품의 분말 및 섬유 및 합성 섬유, 바람직하게는 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 e) 1 종 이상의 충전제를 더 포함하는 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 착색제, 윤활제, 광 안정화제, 열 안정화제, 난연제, 가소제, 기핵제, 계면활성제, 산화방지제, 정전기 방지제, 안료 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 f) 1 종 이상의 첨가제를 더 포함하는 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, a) 1 종 이상의 반결정질 폴리아미드를 조성물의 총 중량에 대하여 15.0 wt％ 내지 92.0 wt％, 바람직하게는 40.0 wt％ 내지 70.0 wt％, 보다 바람직하게는 48.0 wt％ 내지 65.5 wt％의 양으로 포함하는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, b) 1 종 이상의 전도성 물질을 조성물의 총 중량에 대하여 3.0 wt％ 내지 40.0 wt％, 바람직하게는 6.0 wt％ 내지 20.0 wt％, 보다 바람직하게는 8.0 wt％ 내지 15.0 wt％의 양으로 포함하는 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드를 조성물의 총 중량에 대하여 2.5 wt％ 내지 15.0 wt％, 바람직하게는 3.0 wt％ 내지 12.0 wt％, 보다 바람직하게는 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％의 양으로 포함하는 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, d) 1 종 이상의 폴리에스테르를 조성물의 총 중량에 대하여 2.5 wt％ 내지 30.0 wt％, 바람직하게는 3.0 wt％ 내지 20.0 wt％, 보다 바람직하게는 4.0 wt％ 내지 10.0 wt％의 양으로 포함하는 조성물.
  12. 중합체 조성물의 전기 전도성을 향상시키고, 중합체 조성물의 전기 전도성의 균일한 분포를 얻기 위한 c) 1 종 이상의 비정질 폴리아미드 및/또는 d) 1 종 이상의 폴리에스테르의 용도.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 사출 성형에 의해 제조된 성형품.
  14. 자동차 응용의 하우징 또는 하우징 부품, 바람직하게는 자동차 응용에서 디젤 연료 필터 하우징의 제조를 위한 제13항에 따른 성형품의 용도.
  15. 제13항에 따른 성형품을 포함하는 자동차 응용의 하우징 또는 하우징 부품.
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