KR20170072213A - 보강 중합체 성형 조성물 - Google Patents

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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 열가소성 폴리아마이드 및 섬유 보강제를 포함하는 보강 폴리아마이드 성형 조성물에 관한 것으로서, 상기 섬유 보강제는 E-유리로 제조된 유리 섬유와 고강도-유리로 제조된 유리 섬유의 혼합물을 포함한다. 본 발명은 또한 보강 폴리아마이드 성형 조성물로 제조되는 성형된 부품뿐만 아니라 상기 성형 부품을 포함하는 전기 또는 전자 장치에 관한 것이다.

Description

보강 중합체 성형 조성물{REINFORCED POLYMER MOLDING COMPOSITION}
본 발명은 열가소성 중합체 및 섬유 보강제를 포함하는 섬유 보강 중합체 성형 조성물 및 이것으로 제조되는 구성 요소에 관한 것이다.
특히 본 발명은 개선된 기계적 특성을 갖는 중합체 성형 조성물에 관한 것이다. 이것은 열가소성 중합체 및 유리 섬유의 특정 혼합물의 조합을 통해 달성된다. 본원에서 발명된 상기 성형 조성물은 완성품뿐만 아니라 반제품이거나, 또는 조립 제품의 구성 요소로 사용될 수 있는 성형 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 특히 상기 열가소성 중합체는 열가소성 폴리아마이드이다.
열가소성 중합체, 예를 들어 열가소성 폴리아마이드는 주로 강도 및 강성과 같은 우수한 기계적 특성 때문에 실내 및 실외 적용에서 구조 요소로 널리 사용된다. 이러한 기계적 특성의 개선은 특히 유리 섬유와 같은 섬유-모양 보강 물질의 첨가로 달성될 수 있다. 열가소성 중합체 및 섬유 보강제를 포함하는 보강 중합체 성형 조성물은 당 업계에 잘 알려져있다.
보강제는 열가소성 중합체의 기계적 특성, 예를 들어 인장 탄성률(modulus), 인장 강도, 파단점 신율 및 충격 특성을 개선시키기 위해 성형 조성물에 적용된다. 섬유 보강제로서, 다양한 등급의 섬유가 성형 조성물의 기계적 특성에 미치는 효과를 최적화하고 개선시키기 위해 개발되고 적용되어왔다. 여기에는 탄소 섬유 및 다양한 등급의 유리 섬유, 예를 들어 A-유리, C-유리, D-유리, E-유리, M 유리 섬유, Q-유리, R-유리, S-유리가 포함된다. E-유리 섬유가 일반적으로 바람직하고 가장 널리 사용된다.
US 2008/0167415A1에 따르면, E-유리 섬유는 일반적으로 인장 탄성률, 인장 강도, 파단점 신율 및 충격 특성에 관하여 가장 우수한 특성을 제공한다. 또한, US 2014/0066561A1에 따르면, 원형 단면을 갖는 E-유리 섬유는 유리 섬유로 폴리아마이드 성형 화합물을 보강할 때 거의 독점적으로 사용된다. 기계적 특성, 특히 내충격성 또는 횡방향 강도 또는 와핑(warping)에 대한 요구가 높으면, 비-원형면을 갖는 E-유리 섬유, 즉 평면 유리 섬유가 가능한 해결책을 제공한다. 단면 축의 축 비가 2 내지 4 범위에 있는 평면 유리 섬유가 존재한다. 상기 축 비의 단면 형상을 추가 최적화하면 기계적 특성 및 와핑이 단지 약간 개선될 것으로 예상된다.
US 2014/0066561A1에 언급된 바와 같이, 동일한 횡단면적 및 직경을 갖는 유리 섬유가 고려된다면, 유리 필라멘트의 강도, 인장 특성 및 강성을 개선시키는 원료 유리 물질의 상이한 조성에 의해서만 개선이 달성될 수 있다. 한 가지 예로는 군용 적용을 위한 로빙(roving)(연속 필라멘트)의 형태로 현재 거의 독점적으로 사용되며 유리 필라멘트 특성에 대해 E-유리 섬유보다 우수한, S-유리 섬유가 있다. 문헌 [ASM Handbook, Vol. 21: Composites ('06781G)]에 따라, S-유리 섬유는 E-유리 섬유에 비해 12 % 높은 강성, 25 % 높은 인장 강도 및 20 % 높은 극한 신율을 나타낸다. 그러나, US 2014/0066561A1에서 또한 언급된 바와 같이, 비록 성형 화합물에 크기가 최적화되었다고 하더라도, S-유리 섬유로 보강된 폴리아마이드 성형 화합물을 사용한 실험은 유리 섬유의 장점이 유리 섬유 보강 폴리아마이드 성형 화합물로 전달될 수 없거나 매우 제한된 정도로 전달될 수 있다는 것을 보여준다. 미립자 충전제 물질을 함유하지 않는 많은 화합물에서, 원형 또는 평면 단면을 갖는 E-유리 섬유는 심지어 고성능 S-유리 섬유보다도 우수하다.
많은 적용 분야에서 소형화가 진행되면서 부품이 더 얇아지고 신율 및 인장 강도와 같은 기계적 특성이 더욱 중요해지고 있다. 보다 우수한 특성을 갖는 조성물, 특히 인장 강도 또는 탄성률을 많이 제공하지 않으면서 보다 큰 신율을 갖는 조성물, 또는 반대로 신율을 많이 제공하지 않으면서 보다 우수한 인장 강도 또는 탄성률을 갖는 조성물에 대한 필요성이 있다. 그러나 제한된 범위 내에서 기계적 특성 중 하나를 개선시키기는 어렵지만 다른 특성을 많이 제공하지 않도록 주의해야한다. 예를 들어, 인장 강도의 증가는 일반적으로 신율의 대가로 달성되는 반면, 신율의 증가는 일반적으로 인장 강도의 대가로 발생한다.
본 발명의 목적은 기계적 특성, 특히 파단점 신율 및/또는 인장 강도에서 전체적 균형이 보다 양호한 섬유 보강 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은 열가소성 중합체 및 E-유리로 제조된 유리 섬유와 고강도-유리로 제조된 유리 섬유의 혼합물을 포함하는 본 발명에 따른 조성물로 달성되어 왔다.
놀랍게도, E-유리로 제조된 유리 섬유와 고강도-유리로 제조된 유리 섬유의 혼합물은 본 발명에 따른 보강 중합체 성형 조성물로 제조된 성형 부품의 기계적 특성에 시너지 효과를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 일반적으로, 파단점 신율은 평균 값보다 훨씬 높은 값, 또는 개별적으로 사용되는 각각의 유리 유형보다 더 특히 높은 값을 나타낸다. 동시에, 상기 혼합물을 포함하는 보강 중합체 조성물의 인장 강도는 개별적인 섬유 보강제를 갖는 조성물의 인장 강도 사이에서 양호한 수준으로 유지된다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 보강 중합체 조성물의 인장 강도는 개별적으로 사용되는 E-유리 및 고강도-유리 각각의 인장 강도보다 높다. 동시에, 상기 혼합물을 포함하는 보강 중합체 조성물의 파단점 신율은 개별적인 섬유 보강제를 갖는 조성물의 파단점 신율과 비교할만한, 양호한 수준으로 유지된다.
E-유리 섬유, 즉 E-유리로 제조된 유리 섬유의 경우, ASTM D578-0에 따라, 52 내지 62 중량%의 이산화규소(SiO2), 12 내지 16 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 16 내지 25 중량%의 산화칼슘(CaO), 0 내지 10 중량%의 산화붕소(B2O3), 0 내지 5 중량%의 산화마그네슘(MgO) 및 0 내지 5 중량%의 기타 성분으로 이루어진 유리 조성물로 제조되는 유리 섬유로 이해되고, 이 때 상기 중량%는 상기 E-유리의 총 중량에 대한 것이다.
E-유리의 특정 등급은 5 내지 10 중량%의 산화마그네슘을 포함한다. 기타 성분으로서, E-유리는 예를 들어, 0 내지 2 중량%의 알칼리산화물, 0 내지 1.5 중량%의 이산화티타늄 및 0 내지 0.8 중량%의 산화철을 포함할 수 있다. E-유리 섬유는 적절하게는 2.54 내지 2.62 g/cm3의 밀도, 70 내지 75 GPa의 인장 탄성률, 3000 내지 3500 MPa의 인장 강도 및 4.5 내지 4.8%의 극한 신율을 가지며, 이로써 개별 섬유의 특성은 상대 습도 50 % 및 23 ℃에서 측정한 직경 10 μm 및 길이 12.7 mm를 포함한다.
상기 E-유리 섬유는 적절하게는 원형 단면(즉, 둥근 유리 섬유)을 갖거나 상이한 단면축을 갖는 비-원형 단면을 갖는다. 상기 비-원형 단면을 갖는 E-유리 섬유는 적절하게는 1.5 내지 6, 더 특히 2 내지 4 범위의 단면축의 축 비를 갖는다.
상기 고강도-유리 섬유, 즉 고강도-유리로 제조된 유리 섬유는 적절하게는 57 내지 70 중량%의 이산화규소, 18 내지 30 중량%의 산화알루미늄, 0 내지 10 중량%의 산화칼슘, 0 내지 5 중량%의 산화붕소, 7 내지 15 중량%의 산화마그네슘 및 0 내지 5 중량%의 기타 성분으로 이루어진 유리 조성물로 제조되며, 이 때 중량%는 상기 고강도-유리의 총 중량에 대한 것이다.
바람직한 실시양태에서, 고강도-유리는 58 내지 68 중량%의 이산화규소, 20 내지 28 중량%의 산화알루미늄, 0 내지 5 중량%의 산화칼슘, 0 내지 5 중량%의 산화붕소, 8 내지 13 중량%의 산화마그네슘 및 및 0 내지 5 중량%의 기타 성분으로 이루어지고, 이 때 중량%는 상기 고강도-유리의 총 중량에 대한 것이다.
특정 실시양태에서, 고강도-유리는 62 내지 66 중량%의 이산화규소, 22 내지 27 중량%의 산화알루미늄, 0 내지 5 중량%의 산화칼슘, 0 내지 3 중량%의 산화붕소, 8 내지 12 중량%의 산화마그네슘 및 0 내지 3 중량%의 기타 성분으로 이루어지고, 이 때 중량%는 상기 고강도-유리의 총 중량에 대한 것이다.
적합한 고강도-유리의 예는 S-유리이다. S-유리의 조성은 전형적으로 64 내지 66 중량%의 이산화규소, 22 내지 25 중량%의 산화알루미늄, 0 내지 1 중량%의 산화칼슘, 0 내지 3 중량%의 산화붕소, 9 내지 11 중량%의 산화마그네슘 및 0 내지 3 중량%의 기타 성분이며, 이 때 중량%는 상기 고강도-유리의 총 중량에 대한 것이다.
상기 고강도-유리 섬유는 적절하게는 원형 단면(즉, 원형 유리 섬유)을 갖거나 상이한 단면축을 갖는 비-원형 단면을 갖는다. 비-원형 단면을 갖는 고강도-유리 섬유는 적절하게는 1.5 내지 6, 더 특히 2 내지 4 범위의 단면축의 축 비를 갖는다.
본 발명에 따른 조성물의 제조에 사용되는 유리 섬유는 넓은 범위에 걸쳐 다양한 길이 및 직경을 가질 수 있다. 상기 유리 섬유의 직경은 적절하게는 5 ㎛ 내지 20 ㎛(마이크론) 범위이다. 상기 섬유는 로빙으로서, 절단(chopped) 유리 섬유로서뿐만 아니라 비-절단(non-chopped) 유리 섬유로서 적용될 수 있다. 배합에 바람직하게는, 유리 섬유는 절단 유리 섬유가 사용된다. 상기 절단 유리 섬유는 적절하게는 2 mm 내지 50 mm 범위의 유리 섬유 길이를 갖는다. 성형 조성물 내의 유리 섬유의 길이는 훨씬 더 짧을 수 있다. 적절하게는, 상기 성형 조성물 내 유리 섬유의 가중 평균 길이는 50 ㎛ 내지 5 ㎜ 범위, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위이다.
적절하게는, 상기 E-유리 및 고강도-유리는 본 발명에 따른 조성물 중에 15:85 내지 80:20 범위의 중량비 E:HS로 존재한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 중량비 E:HS는 20:80 내지 70:30, 더 특히 25:75 내지 60:40 범위이다. 이는 높은 신율 및 높은 인장 강도의 보다 양호한 조합이 수득된다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 조성물 내 유리 섬유 보강제는 넓은 범위에 걸쳐 다양한 양으로 존재할 수 있다. 적절하게는, E-유리 및 고강도-유리의 혼합물은 조성물의 20 중량% 이상 및 75 중량% 이하를 구성한다. 많은 성형 적용에서 종종 높은 인장 강도가 요구되는 반면, 동시에 파단점 신율이 중요하게 될 수 있기 때문에, 상기 E-유리 및 고강도-유리의 조합 양은 15 중량% 이상, 바람직하게는 25 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상이다. 보다 바람직하게는, 상기 E-유리 및 고강도-유리는 40 내지 70 중량% 범위의 조합 양으로 존재한다. 상기 조합 양은 상기 범위 내의 임의의 양, 예를 들어 50 중량% 또는 60 중량%일 수 있다.
본원에서 "X 내지 Y 범위"라는 표기를 사용하는 경우, X 및 Y는 범위의 하한 및 상한을 나타내며 상기 범위에 포함되는 것으로 이해된다.
본원에 언급된 성형 조성물 중 구성 요소의 중량%는 특별히 다르게 표시되어 있지 않으면 모두 조성물의 총 중량에 대한 것이다.
본 발명에 따른 조성물 중 섬유 보강제는 추가로 기타 섬유, 즉 E-유리 섬유 및 고강도-유리 섬유와 상이한 섬유를 포함할 수 있다. 이의 예로는 E-유리 및 고강도-유리와 상이한 조성을 갖는 탄소 섬유, 중합체 섬유 및 유리 섬유가 포함된다. 바람직하게는, 상기 조성물은 25 중량% 미만의 기타 섬유를 포함한다. 보다 바람직하게는, 기타 섬유는 0 내지 10 중량% 범위의 양으로 존재한다. 본원에서, 중량%는 조성물 중 섬유 보강제의 총 중량에 대한 것이다.
본 발명의 특정 실시양태에서, E-유리 섬유, 또는 고강도-유리 섬유, 또는 E-유리 섬유 및 고강도-유리 섬유는 비-원형 단면을 갖는다. 더 특히, 비-원형 단면을 갖는 섬유는 단면축의 축 비가 1.5 내지 6 범위, 바람직하게는 2 내지 4 범위인 평면 유리 섬유이다. 장점은 인장 강도 및/또는 신율뿐만 아니라, 다른 기계적 특성, 특히 내충격성 또는 횡 강도 또는 감소된 와핑을 개선시킬 수 있다는 것이다. 와핑은 본원에서 탈형(demoulding) 시 성형된 부품의 변형으로 이해된다.
본 발명에 따른 조성물 중 열가소성 중합체는 성형된 부품을 제조하기에 적절한 임의의 열가소성 중합체일 수 있다. 적절하게는, 상기 열가소성 중합체는 LCP, 폴리에스테르, PPS, 폴리카보네이트 및 폴리아마이드로부터 선택된 열가소성 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 열가소성 중합체 성형 조성물은 열가소성 폴리아마이드를 포함하는 열가소성 폴리아마이드 성형 조성물이다.
적절하게는, 상기 열가소성 폴리아마이드는 반-결정질 열가소성 폴리아마이드, 또는 비결정질 열가소성 폴리아마이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한 적절하게는, 상기 열가소성 폴리아마이드는 지방족 열가소성 폴리아마이드, 또는 반-방향족 열가소성 폴리아마이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 더 특히, 적절하게는 상기 조성물은 반-결정질 지방족 열가소성 폴리아마이드, 또는 반-결정질 반-방향족 열가소성 폴리아마이드 또는 비결정질 반-방향족 열가소성 폴리아마이드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본원에서 반-결정질 폴리아마이드의 경우, 부분적으로 비결정질이고 부분적으로 결정질이며, 용융 엔탈피가 10 J/g 이상인, 폴리아마이드로 이해된다. 본원에서, 용융 엔탈피는 ISO-11357-1/3, 2011에 따른 DSC 방법에 의해, 제 1 가열 주기에서 20 ℃/분의 가열 속도로 N2 대기에서 측정된다.
본원에서 비결정질 폴리아마이드의 경우, 본질적으로 또는 완전히 비결정질이며, 존재한다면 용융 엔탈피가 10 J/g 미만인 폴리아마이드로 이해된다. 본원에서, 용융 엔탈피는 ISO-11357-1/3, 2011에 따른 DSC 방법에 의해, 제 1 가열 주기에서 20 ℃/분의 가열 속도로 N2 대기에서 측정된다.
반-결정질 지방족 열가소성 폴리아마이드의 예로는 지환족 락탐에 기반한 폴리아마이드, 예를 들면 PA-6, PA-11, PA12, 또는 지방족 다이아민 및 지방족 카복실산에 기반한 폴리아마이드, 예를 들어 PA-66, PA-46, PA-610, PA-612, PA-412 및 PA-410 및 이들의 코폴리아마이드를 포함한다. 특히 PA-410이 바람직하다.
반-결정질 반-방향족 열가소성 폴리아마이드의 예로는 테레프탈산을 포함하는 지방족 다이아민 및 방향족 카복실산을 기반으로 하는 폴리아마이드, 예를 들어 PA-6T, PA-9T, PA-10T, PA-6T/10T 및 PA-6T/6I, 및 이들의 임의의 공중합체, 또는 지방족 다이아민, 지방족 카복실산 및 방향족 카복실산의 조합을 기반으로 하는 폴리아마이드, 예를 들어 PA-66/6T, PA-4T/6T/66, PA10T/106 및 이들의 임의의 코폴리아마이드를 포함한다.
비결정질 반-방향족 열가소성 폴리아마이드의 예로는 아이소프탈산을 포함하는 지방족 다이아민 및 방향족 카복실산을 기반으로 하는 폴리아마이드, 예를 들어 PA-6I, PA-6I/6T 및 PA-DT/DI를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 열가소성 폴리아마이드는 2 개 이상의 반-결정질 반-방향족 열가소성 폴리아마이드의 혼합물을 포함한다. 장점은, 예를 들어 상기 혼합물이 한편으로는 유동 특성을, 다른 한편으로는 기계적 특성을 최적화할 수 있다는 것이다. 기계적 특성은 7,000 내지 50,000 달톤 범위의 Mn을 갖는 폴리아마이드 중합체와 같이 충분히 높은 분자량을 갖는 폴리아마이드를 사용함으로써 지지될 수 있다. 본원에서, Mn은 수 평균 분자량이다. 유동 특성은 제 2 폴리아마이드에 대해 저융점 폴리아마이드 또는 500 내지 5,000 달톤 범위의 Mn을 갖는 폴리아마이드 올리고머 또는 예비 중합체와 같이 충분히 낮은 분자량을 갖는 폴리아마이드를 사용함으로써 개선될 수 있다. 상기 폴리아마이드 예비 중합체의 사용의 일반적인 효과는 인장 하중 하에서 파단점 신율이 감소한다는 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 조성물에서 신율의 감소가 제한되는 동시에, 상당한 정도로 인장 강도가 증가한다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 조성물은 2 개 이상의 열가소성 폴리아마이드의 혼합물을 포함하되, 상기 혼합물은 반-결정질 폴리아마이드 및 비결정질 열가소성 폴리아마이드를 포함한다. 또한, 상기 실시양태는 제한된 정도 하에서 신율이 감소될 수 있는 동시에 인장 강도가 증가하여 하나의 폴리아마이드로 유리 섬유의 임의의 개별 유형에 대해 수득된 것보다 높은 인장 강도를 갖는 제품을 생성시키는 효과를 갖는다.
상기 열가소성 폴리아마이드는 넓은 범위에 걸쳐 다양한 양으로 본 발명에 따른 조성물에 존재할 수 있다. 적절하게는, 상기 양은 20 내지 85 중량% 범위, 또는 더 특히 20 내지 70 중량% 범위이다. 바람직하게는, 상기 양은 25 내지 65 중량%, 더 특히 30 내지 60 중량% 범위이다.
본 발명에 따른 조성물은 열가소성 폴리아마이드 및 E-유리와 고강도-유리의 혼합물 다음에 하나 이상의 기타 성분을 포함할 수 있다. 상기 기타 성분은 적절하게는 열가소성 폴리아마이드 이외의 중합체, 보강제 및 E-유리와 고강도-유리 이외의 충전제, 난연제 및 기타 첨가제로부터 선택된다. 임의의 첨가제일 수 있는, 기타 첨가제는 적절하게는 폴리아마이드 성형 조성물에 사용되는 보조 첨가제로부터 선택된다. 이의 예로는 가공 조제, 안정제, 핵화제, 착색제 및 안료가 있다.
적절하게는, 상기 조성물은 하나 이상의 기타 성분을 0 내지 30 중량% 양으로 포함한다. 상기 양은 1 내지 20 중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 조성물은
a. 열가소성 폴리아마이드 20 내지 70 중량%;
b. E-유리 및 고강도-유리의 혼합물 25 내지 70 중량%; 및
c. 하나 이상의 기타 성분 0 내지 30 중량%
로 이루어지며;
본원에서, 상기 중량%는 조성물의 총 중량에 대한 것이며, a, b 및 c의 총량은 100 중량%이다.
또 다른 실시양태에서, 조성물은
a. 열가소성 폴리아마이드 30 내지 60 중량%;
b. E-유리 및 고강도-유리의 혼합물 30 내지 65 중량%; 및
c. 하나 이상의 기타 성분 0 내지 20 중량%
로 이루어지며;
본원에서, 상기 중량%는 조성물의 총 중량에 대한 것이며, a, b 및 c의 총량은 100 중량%이다.
본 발명에 따른 상기 중합체 성형 조성물은 통상적인 방법을 사용하여 가공할 수 있을 뿐만 아니라 통상적인 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 2 축 압출기에서 열가소성 중합체를 용융 가공하고, 열가소성 중합체 성형 조성물을 제조하기 위한 통상적인 가공 조건을 사용하여 2 축 압출기에 유리 섬유의 혼합물을 첨가하여 제조할 수 있다. 열가소성 중합체 성형 조성물의 가공 및 구성 요소의 제조를 위해, 열가소성 중합체 성형 조성물의 사출 성형을 위한 통상적인 가공 조건을 사용하는 사출 성형 기계가 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 열가소성 중합체 성형 조성물로부터 제조되는 성형된 부품뿐만 아니라 이의 제조에 관한 것이다. 상기 성형된 부품은 구성 요소 또는 반제품, 또는 완제품이 될 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 열가소성 중합체 성형 조성물로 제조되는 성형된 부품을 포함하는 조립 제품에 관한 것이다. 상기 성형된 부품의 예는 전자 장치용 구조 부품, 자동차 엔진용 구조 부품 및 자동차 엔진용 지지재를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 성형된 부품은 전기 및 전자 장치, 특히 휴대용 장치 및 휴대 전화, 휴대용 컴퓨터 및 태블릿과 같은 휴대 장치용의 보강재, 프레임 또는 하우징 또는 이의 부품이거나, 또는 전기 커넥터의 부품이다.
상기 조립 제품은 적절하게는 본 발명에 따른 성형된 부품, 특히 본 발명에 따른 열가소성 중합체 성형 조성물로 제조된 보강재, 프레임 또는 하우징 또는 이의 부품을 포함하는 전기 또는 전자 장치이다. 이의 장점은 장치의 조립 또는 장착이 보다 적은 기계적 결함으로 발생하고/하거나 상기 장치가 기계적 손상으로부터 보다 양호하게 보호된다는 것이다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교 실험으로 추가 설명된다.
재료
SC-APA-1: PA 410: 지방족 폴리아마이드, Tm 250 ℃, VN 150 ml/g, 포름산 중 0.5 g/dL(90 % 순도)에서 측정
SC-APA-2: PA 46: 지방족 폴리아마이드, Tm 290 ℃, VN 80 g/ml, 포름산 중 0.5 g/dL(90 % 순도)에서 측정
A-PPA: PAI/6T, 비결정질 반-방향족 폴리아마이드, Tg 130 ℃, 6I/6T의 RV[-], 황산 중 1 g/dL(95 % 순도)에서 측정
E-유리: E-유리 조성물로 제조된 유리 섬유; 10 ㎛ 직경; 열가소성 폴리아마이드 조성물에 대한 표준 등급으로서, 상기 유리는 하기 구성 요소로 이루어진다:
- 이산화규소 53 내지 54 중량%,
- 산화알루미늄 13 내지 15 중량%,
- 산화칼슘 18 내지 20 중량%,
- 산화붕소 7 내지 8 중량%,
- 산화마그네슘 0 내지 2 중량% 및
- 기타 성분 1 중량 % 미만.
HS-유리-#1: S-유리 조성물로 제조된 유리 섬유; 10 ㎛ 직경; 열가소성 폴리아마이드 조성물에 대한 표준 등급으로서, 상기 유리는 하기 구성 요소로 이루어진다:
- 이산화규소 64 내지 66 중량%,
- 산화알루미늄 24 내지 25 중량%,
- 산화칼슘 0.1 중량%,
- 산화붕소 0 중량%,
- 산화마그네슘 9.5 내지 10 중량% 및
- 기타 성분 1 중량% 미만.
HS-유리-#2: 제 2 고강도-유리 조성물로 제조된 유리 섬유; 10 ㎛ 직경; 열가소성 폴리아마이드 조성물에 대한 표준 등급으로서, 유리는 하기 구성 요소로 이루어진다:
- 이산화규소 57 내지 59 중량%,
- 산화알루미늄 20 내지 22 중량%,
- 산화칼슘 8 내지 10 중량%,
- 산화붕소 0 중량%,
- 산화 마그네슘 11 내지 13 중량% 및
- 기타 성분 3 중량% 미만.
안정제 패키지: 표준 안정제의 패키지
착색제 패키지-1: 백색 안료의 마스터 배치
착색제 패키지-2: 황백색 안료의 마스터 배치
실험 및 결과
표 1 및 표 2는 본 발명에 따른 다수의 조성물(EX-Ⅰ 내지 Ⅵ) 및 비교 실험(CE-A 내지 G)뿐만 아니라 이들의 기계적 특성을 포함한다. 성형 조성물은 유리 보강 폴리아마이드 성형 조성물에 대한 표준 조건을 사용하여 표준 배합 장치상에서 제조되었다.
기계적 특성
기계적 시험을 위해, 용융 사출 성형 기계를 사용하여 유리 보강 폴리아마이드 성형 조성물로부터 ISO 527 유형 1A에 따른 시험 막대가 성형되었다.
기계적 특성(인장 탄성률[MPa], 인장 강도[MPa], 파단점 신율[%])은 ISO 527에 따라 23 ℃에서 인장 시험을 하여 측정하였다.
나선형 유동 길이는 주요 중합체 성분의 융점보다 10 ℃ 높은 온도에서 80, 90 및 100 MPa 유효 사출 압력으로 280x15x1 mm 크기의 나선형 공동에서 결정하였다.
[표 1]
본 발명에 따른 실시예(EX-Ⅰ 내지 Ⅴ) 및 비교 실험(CE-A 및 B)의 조성물 및 이들의 기계적 특성
Figure pct00001
결과는 상응하는 비교 실험 CE-A 및 B에서보다 실시예 EX-Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에서, 및 또한 상응하는 비교 실험 CE-C 및 D와 비교하여 실시예 EX-Ⅵ에서 파단점 신율이 보다 우수하다는 것을 보여준다. 한편, 인장 강도는 양호한 수준으로 유지되었다.
유동에서 현저한 개선을 제공하는, 각각 비결정질 폴리아마이드 및 반-결정질 폴리아마이드 예비 중합체를 포함하는 실시예 EX-Ⅳ 및 Ⅴ는 다소 낮은 신율을 나타내지만 상당히 높은 인장 강도를 나타냈다. 표 2에 보고된 바와 같이 E-유리만을 포함하는 조성물에 동일한 구성 요소를 첨가하면 인장 강도가 증가하지만 파단점 신율은 훨씬 더 크게 감소하였다.
[표 2]
본 발명에 따른 실시예(EX-Ⅵ) 및 비교 실험(CE-C 내지 G)의 조성물 및 이들의 기계적 특성
Figure pct00002
비교 실험 CE-E에서, E-유리의 양은 비교 실험 CE-D에서의 양과 비교하여 증가하였다. 상기 결과는 탄성률 및 인장 강도를 약간 증가시키지만 파단점 신율 및 충격 강도에 부정적인 효과를 가진다는 것을 나타냈다.

Claims (14)

  1. 열가소성 중합체 및 섬유 보강제를 포함하는 보강 중합체 성형 조성물로서, 상기 열가소성 중합체가 LCP, 폴리에스테르, PPS, 폴리카보네이트 및 폴리아마이드로부터 선택된 열가소성 중합체를 포함하고, 상기 섬유 보강제는 E-유리로 제조된 유리 섬유와 고강도-유리로 제조된 유리 섬유의 혼합물을 포함하고, 상기 E-유리 및 고강도-유리는 80:20 내지 20:80 범위의 중량비 E:HS로 존재하는, 보강 중합체 성형 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 E-유리가
    - 이산화규소(SiO2) 52 내지 62 중량%,
    - 산화알루미늄(Al2O3) 12 내지 16 중량%,
    - 산화칼슘(CaO) 16 내지 25 중량%,
    - 산화붕소(B2O3) 0 내지 10 중량%,
    - 산화마그네슘(MgO) 0 내지 5 중량% 및
    - 기타 성분 0 내지 5 중량%
    로 이루어지되,
    상기 중량%는 상기 E-유리의 총 중량에 대한 것이고;
    상기 고강도-유리가
    - 이산화규소(SiO2) 57 내지 70 중량%,
    - 산화알루미늄(Al2O3) 18 내지 30 중량%,
    - 산화칼슘(CaO) 0 내지 10 중량%,
    - 산화붕소(B2O3) 0 내지 5 중량%,
    - 산화마그네슘(MgO) 7 내지 15 중량% 및
    - 기타 성분 0 내지 5 중량%
    로 이루어지되,
    상기 중량%는 고강도-유리의 총 중량에 대한 것인, 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고강도-유리가
    - 이산화규소 58 내지 68 중량%,
    - 산화알루미늄 20 내지 28 중량%,
    - 산화칼슘 0 내지 5 중량%,
    - 산화붕소 0 내지 5 중량%,
    - 산화마그네슘 8 내지 13 중량% 및
    - 기타 성분 0 내지 5 중량%
    로 이루어지되,
    상기 중량%는 고강도-유리의 총 중량에 대한 것인, 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고강도-유리가
    - 이산화규소 62 내지 66 중량%,
    - 산화알루미늄 22 내지 27 중량%,
    - 산화칼슘 0 내지 5 중량%,
    - 산화붕소 0 내지 3 중량%,
    - 산화마그네슘 8 내지 12 중량% 및
    - 기타 성분 0 내지 3 중량%
    로 이루어지되,
    상기 중량%는 고강도-유리의 총 중량에 대한 것인, 조성물.
  5. 제 5 항에 있어서,
    상기 E-유리 섬유 및 상기 고강도-유리 섬유가 75:25 내지 50:50 범위의 중량비 E:HS로 존재하는, 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열가소성 중합체가 반-결정질 폴리아마이드를 포함하는 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열가소성 중합체가 2 개 이상의 열가소성 폴리아마이드의 혼합물을 포함하는 조성물.
  8. 제 8 항에 있어서,
    2 개 이상의 열가소성 폴리아마이드의 혼합물이 반-결정질 폴리아마이드 및 비결정질 열가소성 폴리아마이드를 포함하는, 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 E-유리 섬유, 또는 상기 고강도-유리 섬유, 또는 E-유리 섬유 및 고강도-유리 섬유가 단면축의 축 비가 1.5 내지 6, 바람직하게는 2 내지 4 범위인 비-원형 단면을 갖는, 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물이
    a. 열가소성 폴리아마이드 20 내지 70 중량%;
    b. E-유리 및 고강도-유리의 혼합물 25 내지 70 중량%; 및
    c. 하나 이상의 기타 성분 0 내지 30 중량%
    로 이루어지되,
    상기 중량%는 a, b 및 c의 총량이 100 중량%인 총 중량에 대한 것인, 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 정의된 보강 중합체 성형 조성물로 제조되는 성형된 부품.
  12. 제 12 항에 있어서,
    상기 성형된 부품이 전자 장치용 구조 부품 또는 자동차 엔진용 구조 부품 또는 자동차 엔진용 지지재인, 성형된 부품.
  13. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 성형된 부품이 휴대용 전자 장치용 보강재, 프레임 또는 하우징 또는 이의 부품이거나, 커넥터 부품인, 성형된 부품.
  14. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 성형된 부품을 포함하는, 전기 또는 전자 장치.
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