KR20210052072A - 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내충격특성, 인장강도, 굴곡강도, 내열안정성 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 고출력 사양에서도 우수한 내마모성을 제공할 수 있으며, 치수안전성을 제공할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 것으로, 폴리아미드 66을 포함하는 제1 폴리아미드 수지 40 내지 60 중량%; 폴리아미드 6을 포함하는 제2 폴리아미드 수지 10 내지 20 중량%; 폴리아미드 12를 포함하는 제3 폴리아미드 수지 25 내지 35 중량%; 무기 충전재 1 내지 5 중량%; 및 초고분자량 폴리에틸렌 1 내지 5 중량%를 포함하는, 폴리아미드 수지 조성물이 제공된다.
Description
본 발명은 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
엔지니어링 플라스틱의 일종인 폴리아미드 수지는 기계적 강도, 내마모성, 내열성, 내약품성, 전기 절연성, 내아크성 등이 매우 우수하여 자동차, 전기전자 부품, 산업재 등 광범위한 용도로 사용되고 있다.
다만, 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치에 사용되는 부품과 같은 경우, 내피로성과 치수안정성이 우수하여야 하며, 자동차의 출력에 따라, 보강재를 함유하지 않은 MC(Monomer Casting) 나일론이나, 유리섬유와 같은 섬유 보강재를 배합한 폴리아미드를 이용한 수지 조성물이 사용되고 있다. 그러나, 전술한 수지 조성물은 섬유 보강재에 의한 점착마모로 내마모성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 전동식 동력 보조 조향장치에 사용되는 부품인 웜휠은 절삭공정을 통해 제조되고 있으며, 폴리아미드 수지는 결정성 수지로서, 낮은 치수안전성을 갖는 문제점이 있었다.
따라서, 내마모성이 우수하면서도 치수안전성을 갖는 폴리아미드 수지 조성물에 대한 기술개발이 여전히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내마모성이 우수하면서도 치수안전성을 갖는 폴리아미드 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라 폴리아미드 66을 포함하는 제1 폴리아미드 수지 40 내지 60 중량%; 폴리아미드 6을 포함하는 제2 폴리아미드 수지 10 내지 20 중량%; 폴리아미드 12를 포함하는 제3 폴리아미드 수지 25 내지 35 중량%; 무기 충전재 1 내지 5 중량%; 및 초고분자량 폴리에틸렌 1 내지 5 중량%를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 수지 조성물은 내충격특성, 인장강도, 굴곡강도, 내열안정성 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 고출력 사양에서도 우수한 내마모성을 제공할 수 있으며, 치수안전성을 제공할 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시양태에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 및 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 폴리아미드 66을 포함하는 제1 폴리아미드 수지 40 내지 60 중량%; 폴리아미드 6을 포함하는 제2 폴리아미드 수지 10 내지 20 중량%; 폴리아미드 12를 포함하는 제3 폴리아미드 수지 25 내지 35 중량%; 무기 충전재 1 내지 5 중량%; 및 초고분자량 폴리에틸렌 1 내지 5 중량%를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물이 제공된다.
상기 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드 66을 포함하는 제1 폴리아미드 수지 40 내지 60 중량%; 폴리아미드 6을 포함하는 제2 폴리아미드 수지 10 내지 20 중량%; 및 폴리아미드 12를 포함하는 제3 폴리아미드 수지 25 내지 35 중량%를 포함함으로써, 내충격특성, 인장강도, 굴곡강도, 내열안정성 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 고출력 사양에서도 우수한 내마모성을 제공할 수 있으며, 치수안전성을 제공할 수 있다.
상기 제1 폴리아미드 수지는 상대점도가 2.5 내지 3.5 또는 2.6 내지 3.2 이고, 상기 제2 폴리아미드 수지는 상대점도가 2.7 내지 3.6 또는 3.0 내지 3.6 이며, 상기 제3 폴리아미드 수지는 상대점도가 1.5 내지 2.0 인 것을 사용할 수 있다.
상기 "상대점도"란, 일반적으로 용질의 점도에 대비한 용매의 점성을 의미하고, 본 발명에 있어서는 특히 1% 황산에 대한 상대점도를 의미할 수 있다.
상기와 같이, 상대점도가 서로 상이한 수지를 사용함으로써 성형품으로 성형되었을 때 내마모성 및 치수안정성이 우수할 수 있다.
본 발명에서는 폴리아미드 수지 조성물의 기계적 특성, 내열성 및 치수안정성 등을 향상시키기 위해서 입자형태가 다양한 무기 충전재를 첨가할 수 있다.
상기 무기 충전재는 상기 폴리아미드 수지 조성물 전체 중량 중 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 충격강도 등 기계적 물성 및 유동성이 우수하면서, 특히 외관특성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
상기 무기 충전재로는 형상 종횡비(Aspect ratio)가 낮은 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 형상 종횡비가 1:1 내지 1:20인 무기 충전재이면 제한없이 사용할 수 있다. 상기 무기 충전재의 구체적인 예로, 탄소섬유, 유리섬유, 붕소섬유, 유리비드, 유리플레이크, 카본블랙, 활석, 클레이, 마이카, 탈크, 카올린, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 티탄산칼슘휘스카, 붕산 알미늄 휘스카, 산화 아연 휘스카 및 칼슘 휘스카로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 클레이, 마이카, 탈크 또는 카올린이 바람직할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 무기 충전재는 클레이를 사용할 수 있다. 상기 클레이는 무기 충전재로서, 복합재의 내열성과 치수안정성을 위해서 사용하는데, 클로이사이트(Cloisite®) 및 나노필(Nanofil®) 중에서 선택된 1종 또는 2종을 사용할 수 있으며, 상기 클로이사이트는 Southern 사의 제품을 사용할 수 있고, 상기 나노필은 Sud Chemie사의 제품을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 사용량은 본 발명의 상기 PA/PO/NC 복합재 전체 중량 중 0.1 ~ 10 중량%를, 더욱 바람직하게는 1 ~ 8 중량%를 사용하는 것이 좋으며, 0.1 중량% 미만으로 사용하면 내연료투과성이 좋지 않으며, 10 중량%를 초과하여 사용하면 점도가 너무 높아져서 복합재의 성형성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
상기 초고분자량 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 수지의 한 종류로서, 분자량이 최소 106 g/mol 이상인 폴리에틸렌을 가르키며, ASTM 4020에서는 "데카하이드로나프탈렌 용액 100ml에 0.05%로 함유되어, 135℃하에서 상대점도가 2.30 내지 그 이상의 값을 가지는 선형 폴리에틸렌"이라 정의되어 있다. 초고분자량 폴리에틸렌은 범용 폴리에틸렌에 비해 분자량이 굉장히 크기 때문에 강성, 내마모성, 내환경 응력균일성, 자기 윤활성, 내화학 약품성 및 전기적물성 등이 뛰어난 특징을 갖고 있다. 상기 초고분자량 폴리에틸렌은 상기 폴리아미드 수지 조성물 전체 중량 중 3 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 내마모성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 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 상기 폴리아미드 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 2 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 본 발명이 목적하는 효과를 저해하지 않으면서 원하는 물성을 발현시키는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 전술한 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다. 구체적으로, 상기 성형품은, 전술한 폴리아미드 수지 조성물을 사출, 압출 등의 방법으로 성형한 것으로, 우수한 투과율을 나타낼 수 있다. 또한, 그 제조(성형) 공정에 있어서 고온이 가해진 경우나, 성형 후 고온에 의해 숙성된 경우에도, 변색이 억제되어 우수한 흑색의 외관 품질을 유지할 수 있다.
상기 성형품은, 일반적으로 알려진 사출, 압출 등의 방법을 사용하여 제조되고, 열 숙성 등 일반적으로 알려진 방법으로 후 처리될 수 있는 것이다. 이에, 상기 성형품의 제조 방법이나 제조 후 처리 방법에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1, 2 및 비교에 1 내지 10
하기 표 1의 성분과 함량을 사용하여 이축 압출기(40 Ψ, 260~280℃, 250rpm)에서 피드 속도 50kg/h로 혼련하여 폴리아미드 수지 조성물을 제조한 뒤, 이를 입구온도 260~270 ℃, 중간온도 270~280 ℃, 출구온도 280~290 ℃의 120ton 사출기로 사출하여 물성 측정을 위한 3mm 디스크 형태의 시편을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용한 원료물질은 다음과 같다.
* 폴리아미드 수지 A: 상대점도(Relative viscosity at 1% in sulfuric acid) 2.7의 폴리아미드 66을 사용하였다.
* 폴리아미드 수지 B: 상대점도(Relative viscosity at 1% in sulfuric acid) 3.2의 폴리아미드 6을 사용하였다.
* 폴리아미드 수지 C: Arkema社의 PA12를 사용하였다.
* 무기 충전재: 무기 충전재인 클레이로, Cloisite社의 Clay 93를 사용하였다.
* 초고분자량 실록산 화합물 A: Evonik社의 Tegomer 2650을 사용하였다.
* 초고분자량 실록산 화합물 B: Dow社의 MB50-011을 사용하였다.
* 증점제: Fine-Blend™ SAM-020을 사용하였다.
* 초고분자량 폴리에틸렌: Mitsui Chemical社의 LY 1040을 사용하였다.
내마모성 테스트
ISO 9352 규정에 의거하여 내마모성 테스트를 실시하였다. 구체적으로, 상기 내마모성 테스트는 내마모성 테스터(Toyoseiki rotary abrasion tester)를 사용하여 실시하였으며, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 시편을 2개의 마모륜(abrasing wheels, H-10 제품)에 각각 1kg 추를 사용하여 하중을 인가하면서, 70rpm으로 1500회 및 3500회 회전시킨 후, 시험 전 후의 중량 및 중량 변화량을 조사하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 시편의 내마모성을 상기의 방법으로 측정하고 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 폴리아미드 수지 A | 53 | 51 | 49 | 96 | 69 | 54 | 44 | 100 |
| 폴리아미드 수지 B | 15 | 15 | 15 | - | - | 15 | 15 | - |
| 폴리아미드 수지 C | 30 | 30 | 30 | - | 30 | 30 | 30 | - |
| 무기충전재 | 1 | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 1 | - |
| 초고분자랑 실록산 화합물 A |
- | - | - | 4 | - | - | - | - |
| 초고분자랑실록산 화합물 B | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 초고분자랑폴리에틸렌 | 1 | 3 | 5 | - | - | - | 10 | - |
| 단위(mg) | 실시예 | 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 초기중량 | 16.977 | 17.012 | 17.100 | 17.245 | 16.521 | 17.125 | 16.756 | 17.298 |
| 1500회 테스트후 중량 | 16.908 | 16.992 | 17.076 | 17.135 | 16.459 | 17.0985 | 16.645 | 17.228 |
| 1500회 테스트후 감소 중량 | 0.069 | 0.02 | 0.024 | 0.11 | 0.062 | 0.0265 | 0.111 | 0.07 |
| 3500회 테스트후 중량 | 16.897 | 16.987 | 17.069 | 17.06 | 16.449 | 17.0864 | 16.594 | 17.1622 |
| 3500회 테스트후 감소 중량 | 0.08 | 0.0247 | 0.031 | 0.185 | 0.0720 | 0.0386 | 0.162 | 0.1358 |
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3은 내마모성 테스트 후에도 감소 중량이 0.08 mg 이하로, 내마모성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (5)
- 폴리아미드 66을 포함하는 제1 폴리아미드 수지 40 내지 60 중량%;
폴리아미드 6을 포함하는 제2 폴리아미드 수지 10 내지 20 중량%;
폴리아미드 12를 포함하는 제3 폴리아미드 수지 25 내지 35 중량%;
무기 충전재 1 내지 5 중량%; 및
초고분자량 폴리에틸렌 1 내지 5 중량%를 포함하는, 폴리아미드 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 폴리아미드 수지는 상대점도가 2.5 내지 3.5 이고, 상기 제2 폴리아미드 수지는 상대점도가 2.7 내지 3.6 이며, 상기 제3 폴리아미드 수지는 상대점도가 1.5 내지 2.0 인, 폴리아미드 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 무기 충전재는 클레이, 마이카, 탈크, 카올린 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 폴리아미드 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리아미드 수지 조성물은 열안정제, UV안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 대전방지제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는, 폴리아미드 수지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 폴리아미드 수지 조성물을 포함하여 제조되는 것인, 성형품.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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