KR20190075248A - 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서 유동성과 외관 특성이 향상된 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법 {POLYAMIDE RESIN COMPOSITION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서 유동성과 외관 특성이 향상된 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
세계 각국의 온실가스 배출 규정 및 연비규제가 강화되고 있으며, 수송기기의 연비향상을 위해 금속 대체 부품 개발을 통한 경량화 소재의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 자동차 부품은 스틸로 되어 있어 강도는 좋으나 무거우며, 대체 물질인 마그네슘과 알루미늄은 경량화는 좋으나 가격 경쟁력이 부족한 실정이다.
이에, 스틸이나 알루미늄 등을 대체하는 소재로 열가소성 수지를 적용한 복합재료에 대해 다양한 연구를 진행하고 있다. 이러한 열가소성 수지 중에서도 폴리아마이드 수지는 높은 기계적 강도, 성형성, 장기물성 등이 우수하여 자동차 내외장재로 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다.
한편, 폴리아마이드 수지를 자동차 내외장재에 적합할 수 있도록, 인장 강도 또는 인장 모듈러스 등의 물성을 향상시키고자, 수지 내에 그라파이트, 유리섬유, 탈크 등과 같은 무기 필러 등을 충진제로 분산시켜 폴리아마이드 복합재를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다.
그러나, 유리섬유, 탈크 등의 무기 필러 함량이 증가할수록 비중이 증가하여 부품의 무게가 증가하게 되고, 사출품 표면으로 충진제의 들뜸 현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 유기산을 투입하여 폴리아마이드 수지 조성물을 유동성을 향상시켜 외관을 개선시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우 기계적 물성이 크게 저하되는 한계가 있다.
한국 등록특허 제10-0830133호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서도 유동성 및 외관 특성이 향상된 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 용융혼련 후 압출시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서도 유동성 및 외관 특성이 향상된 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재의 폴리아마이드 수지 조성물 및 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 고함량으로 충진제를 투입할 때, 발생되는 사출물 표면으로부터 충진제의 들뜸 현상을 해결함과 동시에 충격강도 등 우수한 기계적 물성을 가지는 폴리아마이드 수지 조성물을 개발하고자 노력한 결과, 특정한 종류의 유동개질제를 사용할 경우, 사출품 표면의 외관이 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 특정 종류의 폴리아마이드 수지를 특정 함량 범위로 조절하면 유동성 및 충격강도 등의 기계적 물성이 우수한 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 토대로 더욱 연구에 매진한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 폴리아마이드 수지 조성물은 (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 상세하게 설명한다.
(a) 폴리아마이드 수지
상기 (a) 폴리아마이드 수지는 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 대하여 일례로, 16 내지 65 중량%, 또는 30 내지 50 중량%. 바람직하게는 45 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서, 광택 및 외관특성이 향상되는 효과가 있다.
상기 (a) 폴리아마이드 수지는 일례로, 고리 구조의 락탐 또는 w-아미노산이 2종 이상 축중합된 것이 사용될 수 있고, 2가산(diacids) 및 디아민(diamine)을 사용할 수 있으며, 나아가 호모폴리아마이드, 코폴리아마이드 타입일 수 있다.
상기 폴리아마이드 수지는 일례로, 폴리아마이드 6, 폴리아마이드 12, 폴리아마이드 6,10, 폴리아마이드 6,12, 폴리프탈아마이드 및 폴리아마이드 4,6 중에서 1종 이상 선택될 수 있고, 외관 특성 향상 측면에서 폴리아마이드 6을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 폴리아마이드 수지는 일례로, 96% 황산 용매에서 측정한 상대점도(relative viscosity)가 2.0 초과 내지 3.4 이하, 2.1 내지 2.6, 바람직하게는 2.2 내지 2.4일 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 우수하고 유동성이 향상됨과 동시에 외관특성이 우수한 효과가 있다.
본 기재의 상대점도는 황산 96%에 시료 0.1g을 농도가 0.4g/100ml로 되도록 90분 동안 용해시킨 후, 우베로드(Ubbelohde) 점도계에 옮겨담아 30 항온조에서 10분 동안 유지시키고, 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하초수를 구하였다. 용매의 낙하초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 상대점도(RV)값의 산출식에 의해 계산하였다.
RV= 시료의 낙하초수/용매의 낙하초수
본 발명에 따른 폴리아마이드 수지는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 방법에 의해 제조되거나, 상업적으로 구입 가능한 것을 선택하여 사용할 수 있다.
(b) 유동개질제
본 발명의 폴리아마이드 수지 조성물은 충진제를 과량으로 사용할 경우에 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 성형품의 표면으로 충진제의 들뜸 현상이 발생하는 문제점을 해결하고, 내충격성 등의 기계적 물성과 유동성 및 외관특성을 향상시키기 위해서 유동개질제를 포함한다.
상기 (b) 유동개질제는 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 대하여 일례로, 0.01 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 3 중량%. 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서, 특히 광택 및 외관특성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
상기 (b) 유동개질제는 덴드리틱 폴리머로서 각 말단기에 반응기를 가짐으로써, 폴리아마이드 사슬간의 엉킴을 방해하고, 폴리아마이드 수지 조성물의 기계적 물성 저하를 최소화하는 효과가 있다.
본 기재의 덴드리틱 폴리머는 연속적인 가지 구조와 많은 수의 말단기를 갖는 고분자로서 일반적으로 덴드리머와 하이퍼브랜치 폴리머로 나누어진다.
본 기재의 덴드리머(dendrimer)는 분자의 사슬이 일정한 규칙에 따라 중심에서 바깥 방향으로 규칙적으로 3차원으로 퍼진 형태의 폴리머를 의미한다.
또한, 본 기재의 하이퍼브랜치(hyperbranched) 폴리머는 반복 단위에 분기 구조를 가지는 다분기 고분자를 의미하며, 덴드리머와 유사한 화학 구조를 갖지만, 덴드리머 정도의 고도로 규칙적인 분기 구조 또는 분자량의 고도의 제어는 이루어지지 않고, 즉 덴드리머 구조에서 일부 가지 결손이 있으며, 분기는 확률 분포에 따라 형성되어, 넓은 분자량 분포를 갖는 것이다.
상기 덴드리머는 일례로, 전체 구형 구조의 중심에 위치하는 코어 유닛과 상기 코어 유닛을 중심으로 일정하게 반복되어 뻗어나가는 단위 구조인 브릿지 유닛이 추가되면서 세대(generation)가 증가하며, 브릿지 유닛과 연결되는 말단에 위치한 덴드론 유닛(상기, "말단 작용기"를 의미한다)을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 (b) 유동개질제는 세대 수가 1 내지 15, 또는 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 7일 수 있고, 이 경우 수지 조성물의 기계적 물성, 광택 및 외관특성이 우수한 효과가 있다.
일례로, 상기 (b) 유동개질제는 덴드리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 기계적 물성, 광택 및 외관특성을 고려하였을 때, 아미노기인 것이 바람직하다.
일례로, 상기 (b) 유동개질제로 덴드리머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 3 내지 20인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20인 아릴기이고, m은 1 내지 5의 정수, n은 1 내지 10의 정수이다)
구체적인 예로, 상기 (b) 유동개질제로 덴드리머는 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있고,
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
이 경우 고함량의 충진제를 사용하여 발생되는 성형품 표면의 들뜸 현상이 개선되며, 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하면서도 유동성, 광택 및 외관특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 일례로, 상기 (b) 유동개질제는 하이퍼브랜치 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 이 경우 유동성, 광택 및 외관특성이 향상되는 효과가 있다.
상기 (b) 유동개질제로 하이퍼브랜치 폴리머는 고도의 브랜치(분기) 구조를 코어부로 하고 분자 말단에 산기(예를 들면, 카르복시산) 및 산 분해성기(예를 들면, 카르복시산 에스테르)를 가질 수 있고, 이 경우 선형 폴리머에 나타나는 분자간에서의 얽힘이 작고, 주쇄를 가교시키는 분자 구조에 비해서 용매에 의한 팽윤도 작은 효과가 있다.
일례로, 상기 하이퍼브랜치 폴리머는 말단 작용기가 카르복시기인 하이퍼브랜치 폴리에스터(hyperbranched polyester)일 수 있고, 이 경우 고함량의 충진제를 사용하여 발생되는 성형품 표면의 들뜸 현상이 개선되며, 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하면서도 유동성, 광택 및 외관특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
구체적인 예로, 상기 하이퍼브랜치 폴리머는 켐피아사에서 구입 가능한 VCA-1 등을 사용할 수 있다.
(c) 충진제
본 발명에서는 폴리아마이드 수지 조성물의 기계적 특성, 내열성 및 치수안정성 등을 향상시키기 위해서 입자 형태가 다양한 충진제를 첨가할 수 있다.
일례로, 상기 (c) 충진제는 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 대하여 31 내지 69 중량%, 또는 40 내지 60 중량%. 바람직하게는 45 내지 55 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성 및 유동성이 우수하면서, 특히 외관특성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
상기 충진제는 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 유기 충진제 또는 무기 충진제를 모두 사용할 수 있다. 구체적인 예로, 탄소섬유, 유리섬유, 붕소섬유, 유리비드, 유리플레이크, 카본블랙, 활석, 클레이, 카올린, 탈크, 마이카, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 티탄산칼슘휘스카, 붕산 알미늄 휘스카, 산화 아연 휘스카 및 칼슘 휘스카로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
특히, 수지 조성물의 성형성과 수지 조성물로부터 형성되는 성형체의 인장강도, 충격강도, 등의 기계적 물성 및 외관특성을 고려하였을 때 유리섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유리섬유는 일례로 아미노실란으로 표면 처리된 촙(chopped) 유리섬유일 수 있고, 이 경우 폴리아마이드 수지와 매우 강한 결합력을 유지하여 수지 조성물의 강성을 보완하고 휨 특성과 표면 평활성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 일례로, 상기 아미노실란으로 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%로 표면처리될 수 있으며, 이 범위 내에서 폴리아마이드 수지 조성물 내 강한 결합력을 유지하여 강성이 증대되는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 일례로, E-글래스 타입(E-glass type)의 유리섬유일 수 있고, 이 경우 폴리아마이드 수지 조성물 내 강한 결합력을 유지하여 강성이 증대되는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 일례로, 실리카(SiO2)가 50 내지 60 중량%, 또는 52 내지 58 중량%, 바람직하게는 53 내지 57 중량%, 산화붕소(B2O3)가 0.1 내지 15 중량%, 또는 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 폴리아마이드 수지 조성물의 강성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 일례로 원통형, 코쿤형(cocoon) 또는 플랫(flat) 타입일 수 있고, 이 경우 폴리아마이드 수지 조성물의 강성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 유리 섬유는 길이 방향에 수직한 방향으로 사각형, 원형 또는 타원형의 단면을 가질 수 있다.
본 기재에서 유리섬유의 원통형, 코쿤형, 플랫 타입, 사각형, 원형 및 타원형의 단면은 이 기술분야에서 통상의 기술자에게 통상적으로 인정되는 형태인 경우 특별히 제한되지 않고, 통상의 기술자에게는 이들 형태가 불명확하지 않으며, 자명하게 구분된다.
상기 유리섬유는 일례로, 길이가 1 내지 5mm이고, 직경이 5 내지 15㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 향상되어, 자동차 등의 플라스틱 부품 가공시 금속 등을 대체하는 역할을 할 수 있는 효과가 있다.
구체적인 예로, 상기 유리섬유는 길이가 2 내지 5mm, 바람직하게는 3 내지 4mm이고, 직경이 7 내지 13㎛, 바람직하게는 9 내지 13㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 수지 조성물의 강성이 증대되는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 길이(유리섬유의 길이 L)/단면(유리섬유의 단면 D)의 애스팩트 비(L/D)가 일례로, 100 내지 400, 또는 200 내지 350, 바람직하게는 280 내지 310일 수 있고, 상기 범위 내에서 폴리아마이드 수지 조성물의 강성을 증대시켜 자동차 등의 플라스틱 부품 가공시 가격이 비싼 수지 및 금속을 대체하는 역할을 수행할 수 있는 효과가 있다.
상기 단면 D는 유리섬유를 길이 방향에 수직으로 절단한 단면이 직사각형인 경우에는 단면의 가장 긴 변의 길이이고, 단면에 타원형인 경우에는 단면의 가장 긴 직경의 길이에 해당한다.
상기 유리섬유의 길이 및 직경은 평균값으로 일례로, SEM(주사형 전자현미경) 또는 현미경으로 측정할 수 있다.
(d) 니그로신
본 발명에서는 폴리아마이드 수지 조성물의 열안정성을 고려하여, 염료로 니그로신을 사용하였다.
상기 (d) 니그로신은 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 대하여 일례로, 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%. 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서, 특히 광택 및 외관특성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
(e) 안료
상기 (e) 안료는 상기 폴리아마이드 수지 조성물에 대하여 일례로, 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%. 바람직하게는 1 내지 3 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성이 우수하면서, 특히 광택 및 외관특성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
상기 (e) 안료는 내열성, 내후성, 내약품성이 우수하며 중금속 화합물을 포함하지 않으며 각종 용매에 스며 나오지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 안료의 예로는 흑색 안료, 백색 안료, 황색 안료, 적색 안료, 청색 안료 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 일례로, 흑색 안료로서 카본블랙을 포함하여 사용할 수 있다. 본 발명의 카본블랙은 당해 기술분야에 통상적으로 사용할 수 있는 카본블랙이면 제한되지 않는다. 일례로, 케첸 블랙(ketjen black), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 퍼니스 블랙(furnace black), 채널 블랙(channel black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
상기 카본블랙은 평균입경이 10 내지 50nm, 10 내지 30nm, 바람직하게는 15 내지 20nm일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 니그로신과 함께 수지 조성물의 내후성 및 안료 착색성을 향상시킬 수 있다.
본 기재의 평균입경은 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 안료는 카본블랙 단독으로 사용하거나, 폴리아마이드 수지와 함께 혼합되어 마스터 배치 타입으로 사용할 수 있고, 이 경우 수지 조성물 내에서 안료의 분산성을 향상시켜 성형 가공성을 좋게 하고 내후성 및 안료 착색성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적인 일례로, 상기 마스터배치는 카본블랙 10 내지 30 중량%, 또는 10 내지 25 중량%. 바람직하게는 15 내지 25 중량% 및 캐리어 수지로 폴리아마이드 수지 70 내지 90 중량%, 또는 75 내지 10 중량%, 바람직하게는 75 내지 85 중량%를 포함할 수 있고, 이 경우 수지 조성물 내에서 안료의 분산성을 향상시켜 성형 가공성을 좋게 하고 내후성 및 안료 착색성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(f) 첨가제
본 발명에 따른 폴리아마이드 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 일례로, 열안정제, UV안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 대전방지제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니며, 용도에 따라 상기 첨가제들이 필요에 따라 또는 제조업자의 사용설명에 따라 사용될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.
상기 첨가제는 일례로 (A) 내지 (e) 화합물 총 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부, 0.1 내지 5 중량부, 또는 1 내지 5 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 본 발명이 목적하는 효과를 저해하지 않으면서 원하는 물성을 발현시키는 효과가 있다.
상기 폴리아마이드 수지 조성물은 일례로, ASTM D256에 의거하여 측정한 충격강도가 95 내지 140J/m2, 또는 100 내지 130J/m2, 바람직하게는 100 내지 128J/m2일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 폴리아마이드 수지 조성물은 일례로, ASTM D1238에 의거하여 260℃, 5kg 조건에서 측정한 유동지수가 5 내지 20g/min, 또는 5 내지 15g/min, 바람직하게는 6 내지 13g/min일 수 있고, 이 범위 내에서 유동성이 우수하면서도 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 기재의 폴리아마이드 수지 조성물의 제조방법은 일례로, (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 용융혼련 후 압출시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리머 또는 하이퍼브랜치 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 용융혼련은 일례로, 이축 압출기로 240 내지 290℃, 또는 250 내지 290℃, 바람직하게는 260 내지 280℃에서, 그리고 200 내지 300rpm, 또는 200 내지 250rpm으로 용융 압출할 수 있으며, 이 범위 내에서 구성성분 간 물리적 및 화학적으로 친화력이 높아 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 이축 압출기는 일례로, 직경(Φ)이 30 내지 45mm, 또는 35 내지 45mm, 바람직하게는 37 내지 43mm일 수 있고, 직경의 비가(L/D) 20 내지 50, 또는 30 내지 45, 바람직하게는 40 내지 54일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 발명에 의한 성형품은 상기 폴리아마이드 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형품은 일례로 전기전자용 케이스, 자동차용 외장재 등에 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 형성될 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 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 8
(a) 폴리아마이드 수지, (b) 유동개질제, (c) 충진제, (d) 니그로신, (e) 안료 및 (F) 첨가제를 하기 표 1 및 표 2에 나타난 함량(중량%)으로 슈퍼 믹서(super mixer)를 이용해 혼합하였고, 이를 이축 압출기(L/D=42, Φ=40㎜인)를 사용하여 260 내지 280℃ 온도에서 용융 혼련된 스트랜드를 뽑아, 이를 냉각수에 담궈 온도를 조절하면서 최종 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였다.
제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 120℃에서 3시간 건조한 후, 사출온도 260℃, 금형온도 80℃에서 성형하여 시편을 제조하였고, 이를 상대습도 약 60%, 상온(23℃)에서 48시간 방치한 후 물성을 측정하였다.
하기 표 1 및 표 2의 각 구성성분은 하기와 같다.
*(a) 폴리아마이드 수지
(A-1) 상대점도가 2.3인 PA6 (KP Chemtech, PAMIDE EN200)
(A-2) 상대점도가 2.0인 PA6 (Rodia, Media M2000)
(A-3) 상대점도가 2.7인 PA6,6 (Rodia, N66 27AE)
*(b) 유동개질제
(B-1) 상기 화학식 2로 표시되는 덴드리머 (Weihai CY Dendrimer Technology사 spewi CYD-701)
(B-2) 하이퍼브랜치 폴리에스터(Hyper branched polyesters) (켐피아사, VCA-1)
*(C) 충진제: 지름이 10 내지 13 ㎛이고, 촙(chop) 길이가 3 내지 4 ㎜인 표면처리된 유리섬유(제조사: CPIC, ESC 301HP)
*(D) 니그로신 (NPK, KHM K007D)
*(E) 안료: 카본 블랙 20%, 나일론 캐리어 80%인 안료 (MPK, KHM K003)
*(F) 기타 첨가제: 열안정제, UV안정제, 활제 등
[시험예]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 8에서 제조된 폴리아마이드 수지 조성물로 제조된 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.
*충격강도(IMP, J/m2): ASTM D256에 의거하여, 두께 1/4"의 시편을 이용하여 아이조드(Izod) 충격강도를 측정하였다.
*유동지수(MFI, g/10min): ASTM D1238에 의거하여 260℃, 5kg 하중 조건에서 유동지수(melt flow index: MI)를 측정하였다.
*광택도(Gloss): ASTM D528에 의거하여 광택도 측정기(gloss meter)를 이용하여 60°각도에서의 광택도를 측정하였다.
*외관: 사출물의 외관을 육안으로 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
○: 필러 들뜸 없음, △: 필러 들뜸이 부분적으로 있음, ｘ: 필러 들뜸이 심함.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
A-1 47.4 47.2 47.0 46.0 46.8 46 -
A-2 - - - - - - 46
A-3 - - - - - - -
B-1 0.1 0.3 0.5 - - - -
B-2 - - - 0.5 0.7 - -
C 50 50 50 50 50 50 50
D 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 - -
E 1 1 1 2 1 3 3
F 1 1 1 1 1 1 1
물성
MFI
(g/10min)		 8.5 11.0 12.8 9.0 11.4 6.8 7.5
Gloss 59~76 67~74 70~73 55~70 59~72 21~45 30~46
외관 ○ ○ ○ ○ ○ ｘ △
IMP
(J/m2)		 128 120 118 106 100 130 103
구분 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8
A-1 46 46 - 68 67 27.5
A-2 - - - - - -
A-3 - - 47.5 - - -
B-1 3 - 0.5 - 0.5 0.5
B-2 - - - - - -
C 50 50 50 30 30 70
D - 3 - - 0.5 -
E 1 1 1 1 1 1
F 1 1 1 1 1 1
물성
MFI
(g/10min)		 15.3 7.0 6.0 18 21 3.5
Gloss 46~58 50~67 43~58 53~66 56~70 10~32
외관 △ △ ｘ ○ ○ ｘ
IMP
(J/m2)		 92 113 102 87 85 140
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 대비 충격강도 등 기계적 물성이 우수함과 동시에, 유동성, 광택도 및 외관이 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
한편, (D) 니그로신을 미포함하는 비교예 3, 5, 6 및 8의 경우, 외관특성 및 충격강도가 열악해지는 것을 확인할 수 있었으며, (B) 유동개질제를 미사용한 비교예 1, 2, 4 및 6의 경우 실시예 대비 유동성, 광택 및 외관이 현저하게 열악해지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 유리섬유를 30 중량% 사용한 비교예 7의 경우, 충격강도가 현저하게 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (16)

  1. (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%;
    (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%;
    (c) 충진제 31 내지 69 중량%;
    (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및
    (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 포함하며,
    상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 폴리아마이드 수지는 폴리아마이드 6인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 폴리아마이드 수지는 96% 황산 용매에서 측정한 상대점도(relative viscosity)가 2.0 초과 내지 3.4 이하인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 유동개질제는 하기 화학식 1
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    (상기 화학식 1에서, R은 탄소수 3 내지 20인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20인 아릴기이고, m은 1 내지 5의 정수, n은 1 내지 10의 정수이다)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 유동개질제는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물인것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
    [화학식 2]
    Figure pat00005

    [화학식 3]
    Figure pat00006

  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 유동개질제는 하이퍼브랜치 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 충진제는 유리섬유인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  8. 제8항에 있어서,
    상기 유리섬유는 길이가 1 내지 5mm이고, 직경이 5 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유리섬유는 아미노실란으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 안료는 카본블랙 10 내지 30 중량% 및 폴리아마이드 수지 70 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드 수지 조성물은 열안정제, UV안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 대전방지제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 충격강도가 95 내지 140 J/m2인 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물.
  13. (a) 폴리아마이드 수지 16 내지 65 중량%; (b) 유동개질제 0.01 내지 10 중량%; (c) 충진제 31 내지 69 중량%; (d) 니그로신 0.1 내지 10 중량%; 및 (e) 안료 0.1 내지 10 중량%를 용융혼련 후 압출시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 유동개질제가 덴드리틱 폴리머로서, 말단 작용기가 히드록실기, 설포히드릴기, 아미노기, 카르복시기, 알데히드기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 용융혼련은 이축 압출기로 240 내지 290℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 폴리아마이드 수지 조성물의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리아마이드 수지 조성물을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 성형품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 성형품은 자동차 내외장재인 것을 특징으로 하는 성형품.
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