KR20210052073A - 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 이의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전도성과 난연 특성이 우수하고, 전기 절연 특성을 보유하는 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 이의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것이다.
최근 에어컨, 냉장고 등의 가전 기기에 사용되는 열교환기, 전기 자동차, 및 산업용 전자 부품에 사용되는 소재는 높은 난연성과 함께 우수한 절연 특성과 열전도성 등이 요구되고 있는 실정이다.
종래에는 가전 기기에 사용되는 열교환기, 전기 자동차, 및 산업용 전자 부품에 사용되는 소재로서 고분자 수지 등을 주로 사용하였지만, 고분자 수지는 낮은 열전도도, 비난연적 특성으로 인하여, 고분자 수지 자체만으로는 상술한 특성을 충분히 만족시키기 어려운 한계가 있었다.
이에, 우수한 열전도성, 난연성 및 절연 특성을 동시에 구현하면서도 안정적인 기계적 물성을 달성할 수 있는 고분자 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 열전도성과 난연 특성이 우수하고, 전기 절연 특성을 보유하는 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴리페닐렌 설파이드 조성물로서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은 하기 식 1로 정의되는 파라미터가 40 이상인 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 제공한다.
[식 1]
파라미터 = 열전도도 지수 X 절연파괴전압 지수 X 난연특성 지수
상기 식 1에서, 상기 열전도도 지수는 ASTM E1461에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 절연파괴전압 지수는 ASTM D149에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 난연특성 지수는 UL94법 측정에 의하여, V-0 규격은 1.0, V-1 규격은 0.5, V-2 규격은 0.3으로 설정된다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 성형품을 포함하는 열교환기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 열전도성과 난연 특성이 우수하고, 개선된 전기 절연 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 성형품은 열전도성, 난연 특성, 전기 절연 특성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 열교환기는 열전도성, 난연 특성, 전기 절연 특성이 우수할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 폴리페닐렌 설파이드 조성물로서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은 하기 식 1로 정의되는 파라미터가 40 이상인 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 제공한다.
[식 1]
파라미터 = 열전도도 지수 X 절연파괴전압 지수 X 난연특성 지수
상기 식 1에서, 상기 열전도도 지수는 ASTM E1461에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 절연파괴전압 지수는 ASTM D149에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 난연특성 지수는 UL94법 측정에 의하여, V-0 규격은 1.0, V-1 규격은 0.5, V-2 규격은 0.3으로 설정된다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 열전도성과 난연 특성이 우수하고, 개선된 전기 절연 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은 하기 식 1로 정의되는 파라미터의 값이 40 이상 또는 45 이상으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 열전도성, 난연 특성 및 전기 절연 특성이 우수할 수 있다.
[식 1]
파라미터 = 열전도도 지수 X 절연파괴전압 지수 X 난연특성 지수
상기 식 1에서, 상기 열전도도 지수는 ASTM E1461에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값일 수 있다. 즉, 상기 열전도도 지수는, ASTM E1461에 의거하여 측정된 상기 성형품의 열전도도 측정값에서 단위를 제외한 계수값(예컨데, 측정 수치 값)일 수 있다. 상기 열전도도 지수가 높다는 것은 성형품의 열전도도가 우수한 것을 의미할 수 있다.
상기 식 1에서, 상기 절연파괴전압 지수는 ASTM D149에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값일 수 있다. 즉, 상기 절연파괴전압 지수는, ASTM D149에 의거하여 측정된 상기 성형품의 절연파괴전압 측정값에서 단위를 제외한 계수값(예컨데, 측정 수치 값)일 수 있다. 상기 절연파괴전압 지수가 높다는 것은 성형품의 전기적 절연 특성이 우수한 것을 의미할 수 있다.
상기 식 1에서, 상기 난연특성 지수는 UL94법 측정에 의하여 평가된 V-0 규격을 1.0의 값으로 취하고, V-1 규격을 0.5의 값으로 취하고, V-2 규격을 0.3의 값으로 취할 수 있다. 상기 난연특성 지수가 높다는 것은 성형품의 난연 특성이 우수한 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 식 1로 정의되는 파라미터의 값은 단위가 없는 계수값일 수 있다. 또한, 상기 열전도도 지수, 절연파괴전압 지수, 및 난연특성 지수의 곱으로 정의되는 상기 식 1의 파라미터의 값이 높다는 것은 성형품의 열전도도 특성, 절연 특성, 및 난연 특성의 밸런스가 우수한 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은, 상기 식 1로 정의되는 파라미터의 값이 40 이상 또는 45 이상으로, 열전도도 특성, 절연 특성, 및 난연 특성 모두가 우수하여, 에어컨, 냉장고 등의 열교환기에 용이하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도가 2.0 W/mK 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도가 2.1 W/mK 이상, 2.3 W/mK 이상, 또는 2.4 W/mK 이상일 수 있다. 또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도가 5.0 W/mK 이하, 4.0 W/mK 이하, 또는 3.0 W/mK 이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도는 2.0 W/mK 이상 5.0 W/mK 이하, 2.0 W/mK 이상 4.0 W/mK 이하, 2.0 W/mK 이상 3.0 W/mK 이하, 2.0 W/mK 이상 2.5 W/mK 이하, 2.1 W/mK 이상 4.0 W/mK 이하, 2.3 W/mK 이상 3.0 W/mK 이하, 또는 2.4 W/mK 이상 2.5 W/mK 이하일 수 있다.
ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도가 전술한 범위를 만족하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은, 열전도도가 우수하여 다양한 분야에서 사용되는 열교환기 등의 부품에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도도를 측정하는 방법은 ASTM E1461에 따를 수 있다. 예를 들면, 시편을 시험 장비(예컨데, LFA447 laser flash(Netzsch)) 내부에 위치시키고 시편 아래쪽에서 Laser pulse를 이용하여 열을 발생시키고, 시편 반대편의 온도를 IR 센서를 이용하여 측정하는 방식으로 열 확산도를 측정한 후, 이로부터 열 전도도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 20 kV/mm 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 21 kV/mm 이상, 21.5 kV/mm 이상, 22 kV/mm 이상, 22.5 kV/mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 50 kV/mm 이하, 40 kV/mm 이하, 30 kV/mm 이하, 또는 25 kV/mm 이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 20 kV/mm 이상 50 kV/mm 이하, 20 kV/mm 이상 40 kV/mm 이하, 20 kV/mm 이상 30 kV/mm 이하, 20 kV/mm 이상 25 kV/mm 이하, 21 kV/mm 이상 45 kV/mm 이하, 21.5 kV/mm 이상 40 kV/mm 이하, 22 kV/mm 이상 35 kV/mm 이하, 22.5 kV/mm 이상 30 kV/mm 이하일 수 있다.
ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 전술한 범위를 만족하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은, 전기 절연 특성이 우수하여 다양한 분야의 전기 제품 등의 부품에 용이하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은, UL94법 측정에 의하여 V-0 규격을 갖을 수 있다. UL94법 측정에 의하여 V-0 규격을 갖는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 난연 특성이 우수할 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품의 난연 특성은 UL-94 시험기준에 의거하여 측정될 수 있다. 예를 들면, 1/12인치 두께의 5개 시편에 대하여 측정하고, 1차 연소와 2차 연소시간은 각각 10초간 불꽃에 연소시킨 후 불꽃이 남아있는 시간을 측정하고, 30초 이내에 연소가 종료되지 않으면 Burning으로 표기하고, UL-94 시험기준에 따라 난연 등급을 평가할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 폴리페닐렌 설파이드 조성물은, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 유리 섬유 및 산화 마그네슘 및 활석 중 적어도 산화 마그네슘을 포함하는 필러를 포함할 수 있다. 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 자체적으로 난연 특성을 보유하여, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 난연 특성을 확보할 수 있다. 또한, 산화 마그네슘을 적어도 포함하는 상기 필러를 통해, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도도 특성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는, ASTM D1238에 의거하여 측정된 용융지수(310 ℃, 5 kg)가 400 g/10분 이상 800 g/10분 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는, ASTM D1238에 의거하여 측정된 용융지수(310 ℃, 5 kg)가 450 g/10분 이상 750 g/10분 이하, 500 g/10분 이상 700 g/10분 이하, 550 g/10분 이상 650 g/10분 이하, 570 g/10분 이상 600 g/10분 이하, 400 g/10분 이상 520 g/10분 이하, 550 g/10분 이상 625 g/10분 이하, 또는 650 g/10분 이상 800 g/10분 이하일 수 있다.
ASTM D1238에 의거하여 310 ℃의 온도, 5 kg의 하중 조건에서 측정된 용융지수가 전술한 범위를 만족하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 가공성 및 성형성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 40 중량부 이상 60 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 함량은, 45 중량부 이상 55 중량부 이하, 47.5 중량부 이상 50 중량부 이하, 40 중량부 이상 47 중량부 이하, 45 중량부 이상 55 중량부 이하, 48 중량부 이상 52.5 중량부 이하, 또는 55 중량부 이상 60 중량부 이하 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 함량을 전술한 범위 내로 조절함으로써, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 가공성 및 성형성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 난연 특성을 안정적으로 확보함과 동시에, 절연 특성 및 열전도도 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 섬유를 포함하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 강도가 개선될 수 있다. 상기 유리 섬유는 당업계에서 통상적으로 사용되는 범위 내에서 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 원통형, 타원형 등의 단면 형상은 특별히 제한되지 않는다.
상기 유리 섬유는 아미노 실란, 에폭시 실란 또는 우레탄 등의 표면처리제로 표면 처리된 것을 사용할 수 있으며, 이 경우 유리 섬유의 분산성이 증대되어 물성이 더욱 우수하고 공정 효율이 증가할 수 있다. 특히, 상기 표면처리제는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지에 대한 분산성이 우수한 물질로 선택하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 유리 섬유는 직경이 10 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하이고 길이가 3 mm 이상 5 mm 이하일 수 있다. 직경 및 길이가 전술한 범위를 만족하는 유리 섬유를 포함하는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 가공 및 성형성이 우수하면서도 강도가 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 섬유의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 15 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 상기 유리 섬유의 함량은, 7 중량부 이상 12.5 중량부 이하, 8 중량부 이상 10 중량부 이하, 5 중량부 이상 7.5 중량부 이하, 10 중량부 이상 13 중량부 이하, 또는 12 중량부 이상 15 중량부 이하일 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 유리 섬유의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 강도가 향상되고, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품의 외관 품질이 우수할 수 있다. 또한, 상기 유리 섬유의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도성, 난연 특성, 절연 특성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 필러는 산화 마그네슘 및 활석 중 적어도 산화 마그네슘을 포함할 수 있다. 적어도 산화 마그네슘을 포함하는 상기 필러는 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도도를 안정적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 필러의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 35 중량부 이상 45 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 상기 필러의 함량은, 37.5 중량부 이상 42.5 중량부 이하, 38 중량부 이상 40 중량부 이하, 35 중량부 이상 40 중량부 이하, 39 중량부 이상 45 중량부 이하, 또는 40 중량부 이상 45 중량부 이하일 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 필러의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 필러의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 난연 특성 및 절연 특성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 산화 마그네슘의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 상기 산화 마그네슘의 함량은, 15 중량부 이상 35 중량부 이하, 20 중량부 이상 30 중량부 이하, 10 중량부 이상 35 중량부 이하, 10 중량부 이상 20 중량부 이하, 20 중량부 이상 40 중량부 이하, 20 중량부 이상 35 중량부 이하, 또는 30 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 산화 마그네슘의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 산화 마그네슘의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 난연 특성 및 절연 특성을 안정적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 필러는 산화 마그네슘 및 활석을 포함할 수 있다. 이때, 상기 활석의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과 30 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 필러에 포함되는 상기 활석의 함량은, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 30 중량부 이하, 15 중량부 이상 25 중량부 이하, 20 중량부 이상 25 중량부 이하, 10 중량부 이상 20 중량부 이하, 또는 20 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물에 포함되는 상기 활석의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 열전도성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 적어도 산화방지제를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제의 함량은 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 물성에 영향을 미치지 않는 범우 내에서 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제의 함량은 상기 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 이상 2 중량부 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품을 제공한다. 본 발명의 일 실시상태에 따른 성형품은 열전도성, 난연 특성, 전기 절연 특성이 우수할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시상태는, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 유리 섬유, 및 산화 마그네슘 및 활석 중 적어도 산화 마그네슘을 포함하는 필러를 포함하는 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 성형품은 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 사출 성형물 또는 압출 성형물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 성형품은 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 사출 성형하여 형성되거나, 또는 압출 성형하여 형성된 것일 수 있다. 당업계에서 사용되는 방법을 제한 없이 채택하여, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 사출 성형하거나 또는 압출 성형할 수 있다.
예를 들면, 상기 성형품은 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 혼련 및 압출하여 형성된 것일 수 있다. 상기 혼련 및 압출은 통상적인 압출기를 사용할 수 있으며, 바람직한 일례로 일축 압출기, 이축 압출기 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 성형품을 포함하는 열교환기를 제공한다. 본 발명의 일 실시상태에 따른 열교환기는 열전도성, 난연 특성, 전기 절연 특성이 우수할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 상기 식 1로 정의되는 파라미터의 값이 40 이상을 만족함에 따라, 열전도성, 절연 특성, 및 난연 특성이 우수한 성형품을 구현할 수 있다. 이에 따라, 상기 성형품은 열교환기, 전자 제품의 방열 소재 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품을 포함하는 열교환기는, 에어컨, 냉장고 등에 적용될 수 있다. 다만, 상기 성형품을 포함하는 열교환기가 적용되는 대상을 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
폴리페닐렌 설파이드 조성물의 제조
하기 실시예 및 비교예에서 사용한 재료는 하기와 같다.
A) 폴리페닐렌 설파이드 수지
ASTM D1238에 의거하여 측정된 용융지수(310 ℃, 5 kg)가 약 600 g/10분인 폴리페닐렌 설파이드 수지(NHU 社)를 사용하였다.
B) 유리 섬유
직경이 약 12 ㎛이고 촙(chop) 길이가 약 3.5 mm인 유리 섬유(CPIC 社)를 사용하였다.
C) 필러
c1) 팽창 흑연: Nippon graphite 社에서 제조한 순도 98% 이상, 평균 입도가 약 120 ㎛인 팽창 흑연을 사용하였다.
c2) 알루미나: Showa Denko 社에서 제조한 순도 98% 이상, 평균 입도 약 40 ㎛인 알루미나를 사용하였다.
c3) 산화 마그네슘: Ube Material industries 社에서 제조한 순도 97% 이상, 평균 입도 약 50 ㎛인 산화 마그네슘을 사용하였다.
c4) 활석: Koch 社에서 제조한 순도 96% 이상, 평균 입도 약 4 ㎛인 활석을 사용하였다.
D) 기타 첨가제
d1) 에폭시계열 실란: 분자량이 236.1 g/mol이고 끓는점이 약 290 ℃인 투명한 액상 제품(Momentive 社)을 사용하였다.
d2) 몬탄산 에스터: 다관능 히드록시기를 함유하고, drop point가 약 76 ℃인 yellowish powder type 제품(Clariant 社)을 사용하였다.
d3) 페놀계 산화방지제: 분자량이 약 741 g/mol이고 녹는점이 약 115 ℃인 White powder type 제품(ADEKA 社)을 사용하였다.
실시예 1 내지 실시예 4
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 배합된 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 제조하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |
| A | 48.8 | 48.8 | 48.8 | 48.8 | |
| B | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| C | c1 | - | - | - | - |
| c2 | - | - | - | - | |
| c3 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
| c4 | 30 | 20 | 10 | - | |
| D | d1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| d2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| d3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
상기 표 1에서 각 성분의 함량은 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부를 기준으로 한 중량부를 의미한다.
비교예 1 내지 비교예 7
하기 표 2에 기재된 성분 및 함량으로 배합된 비교예 1 내지 비교예 7에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 제조하였다.
| 구분 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | |
| A | 58.8 | 73.8 | 48.8 | 48.8 | 48.8 | 48.8 | 48.8 | |
| B | 40 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| C | c1 | - | 15 | 25 | - | - | - | - |
| c2 | - | - | 10 | 10 | 20 | - | - | |
| c3 | - | - | - | - | - | - | 5 | |
| c4 | - | - | - | 30 | 20 | 40 | 35 | |
| D | d1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| d2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| d3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
상기 표 2에서 각 성분의 함량은 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부를 기준으로 한 중량부를 의미한다.
물성 측정용 시편 제작
상기에서 제조된 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 7에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물을 하기와 같은 방법으로 성형하여 물성 측정용 시편을 제작하였다.
먼저, 제조된 조성물을 L/D가 42 이고, 반경이 41.5 mm인 이축 압출기를 사용하여, 300 ℃ 내지 320 ℃의 온도 구간에서 용융/혼련하여, 펠렛 형태로 제조하였다.
이후, 제조된 펠렛을 약 120 ℃에서 약 2 시간 이상 건조한 후, 사출 온도 310 ℃, 금형 온도 약 140 ℃에서 시편을 사출하였다. 이때, 사출된 시편의 규격은 하기 물성 측정 방법의 각각에서 규정된 규격에 따라 제조되었다.
이후, 23 ℃의 항온항습실에 24 시간 이상 보관하였다.
성형품 물성 측정 실험
상기 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1 내지 비교예 7에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 물성 측정용 시편을 이용하여, 성형품의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 기재하였다.
열전도도
ASTM E1461에 의거하여 성형품의 열전도도를 측정하였다. 이때, 물성 측정용 시편의 두께는 0.5 mm이었다.
난연 특성
UL94-V TEST (Vertical Burning Test)에 의거하여, 성형품의 난연 특성을 평가하였다.
절연파괴전압
ASTM D149에 의거하여 성형품의 절연파괴전압을 측정하였다.
파라미터 값
상기에서 측정된 열전도도, 난연 특성, 및 절연파괴전압 결과를 이용하여, 하기 식 1로 정의되는 파라미터 값을 산출하였다.
[식 1]
파라미터 = 열전도도 지수 X 절연파괴전압 지수 X 난연특성 지수
상기 식 1에서, 상기 열전도도 지수는 ASTM E1461에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 절연파괴전압은 ASTM D149에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고, 상기 난연특성 지수는 UL94법 측정에 의하여, V-0 규격은 1.0, V-1 규격은 0.5, V-2 규격은 0.3으로 설정된다.
| 평가 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| 열전도도 (W/m·K) |
2.0 | 2.1 | 2.3 | 2.4 |
| 난연 특성 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 절연파괴전압 (kV/mm) |
20.4 | 21.5 | 22.8 | 21.7 |
| 파라미터 값 | 40.80 | 45.15 | 52.44 | 52.08 |
| 평가 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 |
| 열전도도 (W/m·K) |
0.7 | 2.8 | 5.0 | 1.8 | 2.0 | 1.1 | 1.6 |
| 난연 특성 | V-0 | NG | NG | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 절연파괴전압 (kV/mm) |
19.2 | 3.8 | 2.5 | 17.5 | 17.8 | 15.1 | 18.2 |
| 파라미터 값 | 13.44 | 0 | 0 | 31.5 | 35.60 | 16.61 | 29.12 |
상기 표 1 내지 표 4를 참고하면, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 그 성형품의 파라미터 값이 모두 40 이상인 것을 확인하였다. 반면, 비교예 1 내지 비교예 7에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 그 성형품의 파라미터 값이 40 미만인 것을 확인하였다.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물은 우수한 열전도성, 난연 특성 및 전기적 절연 특성을 보유하고 있음을 알 수 있으며, 이러한 특성을 보유하는 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은 각종 열교환기의 부품에 용이하게 적용될 수 있음을 알 수 있다.
Claims (14)
- 폴리페닐렌 설파이드 조성물로서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은 하기 식 1로 정의되는 파라미터가 40 이상인 폴리페닐렌 설파이드 조성물:
[식 1]
파라미터 = 열전도도 지수 X 절연파괴전압 지수 X 난연특성 지수
상기 식 1에서,
상기 열전도도 지수는 ASTM E1461에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고,
상기 절연파괴전압 지수는 ASTM D149에 의거하여 측정된 값의 단위를 제외한 계수값이고,
상기 난연특성 지수는 UL94 측정법에 의하여, V-0 규격은 1.0, V-1 규격은 0.5, V-2 규격은 0.3으로 설정된다.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은,
ASTM E1461에 의거하여 측정된 열전도도가 2.0 W/mK 이상인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은,
ASTM D149에 의거하여 측정된 절연파괴전압이 20 kV/mm 이상인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품은,
UL94 측정법에 의하여 V-0 규격을 갖는 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
폴리페닐렌 설파이드 수지;
유리 섬유; 및
산화 마그네슘 및 활석 중 적어도 산화 마그네슘을 포함하는 필러;를 포함하는 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는,
ASTM D1238에 의거하여 측정된 용융지수(310 ℃, 5 kg)가 400 g/10분 이상 800 g/10분 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 함량은,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 40 중량부 이상 60 중량부 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 유리 섬유의 함량은,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 15 중량부 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 필러의 함량은,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 35 중량부 이상 45 중량부 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 산화 마그네슘의 함량은,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상 40 중량부 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 필러는 산화 마그네슘 및 활석을 포함하고,
상기 활석의 함량은,
상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과 30 중량부 이하인 폴리페닐렌 설파이드 조성물.
- 청구항 1에 따른 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 성형품.
- 청구항 12에 있어서,
상기 성형품은 상기 폴리페닐렌 설파이드 조성물의 사출 성형물 또는 압출 성형물을 포함하는 성형품.
- 청구항 12에 따른 성형품을 포함하는 열교환기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190138158A KR20210052073A (ko) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 이의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190138158A KR20210052073A (ko) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 이의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기 |
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|---|---|---|---|
| KR1020190138158A KR20210052073A (ko) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 폴리페닐렌 설파이드 조성물, 이의 성형품 및 이를 포함하는 열교환기 |
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|---|---|
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-
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- 2019-10-31 KR KR1020190138158A patent/KR20210052073A/ko not_active Application Discontinuation
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