KR20210056335A - 열가소성 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.1 ∼ 0.6 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B) 를 3 ∼ 10 질량부 함유하는 열가소성 수지 조성물. 상기 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도는 300 ∼ 450 ℃ 인 것이 바람직하고, 상기 열가소성 수지 (A) 는 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다.
Description
본 발명은, 우수한 슬라이딩성을 나타내는 성형체를 제조할 수 있는 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
열가소성 수지는, 내열성, 기계 특성 및 성형성 등이 우수하므로 공업용 부품에 폭넓게 사용되고 있다. 예를 들어, 폴리아미드 수지는 상기 특성 외에 슬라이딩성도 우수하므로 자동차용 부품 등에 사용되고 있다. 이와 같은 용도에 있어서는, 일반적인 공업용 부품의 사용 환경에 비해 부품에 대한 부하 하중의 증대나 가혹한 사용 조건이 상정되기 때문에, 슬라이딩성, 내열성 및 기계 특성 등의 개량이 활발히 검토되고 있다.
구체적으로, 폴리아미드 수지의 슬라이딩성을 개량하는 방법으로서, 폴리아미드 수지에 2 황화몰리브덴이나 폴리에틸렌, 불소 수지 등을 첨가하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1, 2). 또, 반복 단위 중에 있어서의 아미드기 1 개당 탄소수가 6 ∼ 13 인 폴리아미드 수지에 대하여, 아크릴 변성 폴리오르가노실록산을 특정량 배합하는 방법도 제안되어 있다 (특허문헌 3).
특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 폴리아미드 수지에 2 황화몰리브덴을 배합했을 경우에 성형시의 유동성이 저하되어 버려, 슬라이딩성의 개량 효과도 충분하다고는 할 수 없다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 폴리에틸렌이나 불소 수지는 폴리아미드와의 상용성이 부족하여, 성형체 표면에 대한 블리드 아웃에 의한 성형체 표면의 박리나 플로 마크 등의 외관 불량, 성형 금형 오염의 발생 등의 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 3 에서는, 아크릴 변성 오르가노실록산을 포함하는 폴리아미드 수지 조성물이 슬라이딩성이 우수한 것이 개시되어 있지만, 오르가노실록산이 통전 불량을 일으킬 가능성이 있어, 함유하는 재료의 사용 용도가 한정되는 문제도 있다.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 특히 고면압하에서의 슬라이딩성이 우수함과 함께, 마찰열 등의 열에 대하여 내열성을 갖는 성형체가 얻어지는 열가소성 수지 조성물, 및 그 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 고융점의 열가소성 수지와 특정 멜트 플로 레이트를 갖는 변성 폴리올레핀을 특정 비율로 배합한 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체가, 특히 고면압하에서의 슬라이딩성이 우수한 것, 또 내열성도 우수한 것을 알아내고, 당해 지견에 기초하여 추가로 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 하기 [1] ∼ [9] 를 제공한다.
[1] 융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.1 ∼ 0.6 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B) 를 3 ∼ 10 질량부 함유하는 열가소성 수지 조성물.
[2] 상기 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도가 300 ∼ 450 ℃ 인, [1] 에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[3] 상기 열가소성 수지 (A) 가 폴리아미드 수지인, [1] 또는 [2] 에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[4] 상기 폴리아미드 수지가 반방향족 폴리아미드인, [3] 에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[5] 상기 변성 폴리올레핀 (B) 가 변성 폴리에틸렌 수지인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[6] 상기 변성 폴리올레핀 (B) 중에 포함되는 에틸렌 유래의 구조 단위의 함유량이 50 몰％ 이상인, [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[7] 상기 폴리아미드 수지의 중량 평균 분자량이 7,000 ∼ 110,000 인, [3] 또는 [4] 에 기재된 열가소성 수지 조성물.
[8] [1] ∼ [7] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체.
[9] 상기 성형체가 슬라이딩 부재인 [8] 에 기재된 성형체.
본 발명에 의하면, 특히 고면압하에서의 슬라이딩성이 우수함과 함께, 마찰열 등의 열에 대하여 내열성을 갖는 성형체가 얻어지는 열가소성 수지 조성물, 및 그 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체를 제공할 수 있다.
[열가소성 수지 조성물]
본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.1 ∼ 0.6 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B) 를 3 ∼ 10 질량부 함유한다. 본 발명에 의하면, 융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지를 사용하고 있기 때문에, 이 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체의 내열성이 향상된다. 또, 특정 멜트 플로 레이트를 갖는 변성 폴리올레핀을 사용하고 있기 때문에, 상기 열가소성 수지의 상 (相) 중에 상기 변성 폴리올레핀이 미세하게 분산하게 되고, 마찰시에 변성 폴리올레핀이 조금씩 깎임으로써 윤활성이 발휘되어, 우수한 슬라이딩성이 발현되는 것으로 생각된다.
＜열가소성 수지 (A)＞
본 발명에 있어서는, 융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지 (A) 를 사용한다. 융점이 270 ℃ 이상이면, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체의 내열성이 향상된다. 따라서, 상기 성형체를 슬라이딩 부재 등에 사용한 경우에 마찰열 등에 의해 성형체가 용융되는 문제를 방지할 수 있다. 이 관점에서, 열가소성 수지 (A) 의 융점은, 280 ℃ 이상이 바람직하고, 290 ℃ 이상이 보다 바람직하고, 295 ℃ 이상이 더욱 바람직하고, 통상 350 ℃ 이하가 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서의 열가소성 수지 (A) 의 융점은 실시예에 기재된 방법에 의해 측정한 값을 가리킨다.
본 발명에 사용하는 열가소성 수지 (A) 는 융점이 270 ℃ 이상이면 특별히 제한은 없고, 폴리에스테르계 수지, 불소계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르계 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체의 내열성, 기계 특성을 향상시키는 관점에서, 폴리아미드 수지, 폴리에테르계 수지가 바람직하고, 폴리아미드 수지가 보다 바람직하다.
[폴리아미드 수지 (A1)]
본 발명에 있어서 사용하는 폴리아미드 수지 (A1) 은, 융점이 270 ℃ 이상이면 특별히 제한은 없지만, 폴리아미드 수지의 반복 단위 중에 있어서의 아미드기 1 개당 탄소수가 6 ∼ 13 인 폴리아미드 수지가 바람직하다. 폴리아미드 수지의 반복 단위 중에 있어서의 아미드기 1 개당 탄소수가 상기 범위 내이면, 성형체의 기계 특성 및 슬라이딩성이 향상된다. 이들의 관점에서, 반복 단위 중에 있어서의 아미드기 1 개당 탄소수는 7 ∼ 13 이 바람직하고, 8 ∼ 13 이 보다 바람직하다.
또한, 「아미드기 1 개당 탄소수」는, 아미드기 1 개당 각 반복 단위 중에 포함되는 전체 탄소수 (아미드기의 탄소도 포함한다) 의 평균치이다.
본 발명에 있어서 사용하는 폴리아미드 수지 (A1) 은, 예를 들어 아미노카르복실산, 락탐, 디아민, 디카르복실산 등을 주된 원료로 함으로써 제조할 수 있다.
상기 원료로는, 예를 들어 6-아미노카프로산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산, 파라아미노메틸벤조산 등의 아미노카르복실산 ; ε-카프로락탐, ω-라우로락탐 등의 락탐 ; 1,4-테트라메틸렌디아민, 1,5-펜타메틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌디아민, 1,7-헵타메틸렌디아민, 1,8-옥타메틸렌디아민, 1,9-노나메틸렌디아민(1,9-노난디아민), 2-메틸-1,8-옥타메틸렌디아민, 2-에틸-1,7-헵탄디아민, 1,10-데카메틸렌디아민, 1,11-운데카메틸렌디아민, 1,12-도데카메틸렌디아민, 1,13-트리데카메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민 등의 지방족 디아민 ; 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 비스(3-메틸-4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 비스(아미노프로필)피페라진, 아미노에틸피페라진 등의 지환식 디아민 ; 메타크실렌디아민, 파라크실렌디아민 등의 방향족 디아민 ; 옥살산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 2-메틸아디프산, 피멜산, 2,2-디메틸글루타르산, 수베르산, 2,2-디에틸숙신산, 아젤라산, 세바크산, 도데칸이산, 다이머산 등의 지방족 디카르복실산 ; 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 ; 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-페닐렌디옥시디아세트산, 1,3-페닐렌디옥시디아세트산, 디펜산, 4,4'-옥시디벤조산, 디페닐메탄-4,4'-디카르복실산, 디페닐술폰-4,4'-디카르복실산, 4,4'-비페닐디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산 등을 들 수 있다.
본 발명에서는, 이들의 원료로부터 유도되는 호모폴리머 또는 코폴리머의 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
폴리아미드 수지 (A1) 의 구체예로는, 폴리테트라메틸렌아디파미드 (나일론 46), 폴리테트라메틸렌테레프탈아미드 (나일론 4T), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드 (나일론 6T), 폴리테트라메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 6T/4T), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리테트라메틸렌테레프탈아미드/폴리테트라메틸렌아디파미드 코폴리머 (나일론 66/6T/4T/46), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리카프로아미드 코폴리머 (나일론 6T/6), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리운데칸아미드 코폴리머 (나일론 6T/11), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리도데칸아미드 코폴리머 (나일론 6T/12), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 66/6T), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 코폴리머 (나일론 66/6I), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드/폴리카프로아미드 코폴리머 (나일론 66/6I/6), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 코폴리머 (나일론 66/6T/6I), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 코폴리머 (나일론 6T/6I), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리(2-메틸펜타메틸렌)테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 6T/M5T), 폴리노나메틸렌테레프탈아미드 (나일론 9T), 폴리(2-메틸옥타메틸렌)테레프탈아미드 (나일론 M8T), 폴리노나메틸렌테레프탈아미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 9T/M8T), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드 (나일론 10T), 폴리운데카메틸렌테레프탈아미드 (나일론 11T), 폴리도데카메틸렌테레프탈아미드 (나일론 12T), 폴리펜타메틸렌테레프탈아미드/폴리데카메틸렌테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 5T/10T), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌도데칸아미드 코폴리머 (나일론 10T/612), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 10T/6T), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌아디파미드 코폴리머 (나일론 10T/66), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리데카메틸렌테레프탈아미드/폴리데카메틸렌메틸렌아디파미드 코폴리머 (나일론 66/6T/10T/106), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드/폴리운데칸아미드 코폴리머 (나일론 10T/11), 폴리노나메틸렌나프탈렌디카르복사미드 (나일론 9N), 폴리노나메틸렌나프탈렌디카르복사미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)나프탈렌디카르복사미드 코폴리머 (나일론 9N/M8N), 폴리헥사메틸렌시클로헥산디카르복사미드 (나일론 6C), 폴리헥사메틸렌시클로헥산디카르복사미드/폴리(2-메틸펜타메틸렌)시클로헥산디카르복사미드 코폴리머 (나일론 6C/M5C), 폴리노나메틸렌시클로헥산디카르복사미드 (나일론 9C), 폴리(2-메틸옥타메틸렌)시클로헥산디카르복사미드 (나일론 M8C), 폴리노나메틸렌시클로헥산디카르복사미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)시클로헥산디카르복사미드 코폴리머 (나일론 9C/M8C) 및 이들의 혼합물이나 공중합체 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 성형체의 내열성을 향상시키는 관점에서, 폴리노나메틸렌테레프탈아미드 (나일론 9T), 폴리노나메틸렌테레프탈아미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 9T/M8T), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드 (나일론 10T), 폴리테트라메틸렌아디파미드 (나일론 46), 폴리노나메틸렌나프탈렌디카르복사미드 (나일론 9N), 폴리노나메틸렌나프탈렌디카르복사미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)나프탈렌디카르복사미드 코폴리머 (나일론 9N/M8N), 폴리노나메틸렌시클로헥산디카르복사미드 (나일론 9C), 폴리(2-메틸옥타메틸렌)시클로헥산디카르복사미드 (나일론 M8C), 폴리노나메틸렌시클로헥산디카르복사미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)시클로헥산디카르복사미드 코폴리머 (나일론 9C/M8C) 가 바람직하고, 폴리노나메틸렌테레프탈아미드 (나일론 9T), 폴리노나메틸렌테레프탈아미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)테레프탈아미드 코폴리머 (나일론 9T/M8T), 폴리노나메틸렌나프탈렌디카르복사미드/폴리(2-메틸옥타메틸렌)나프탈렌디카르복사미드 코폴리머 (나일론 9N/M8N) 가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용하는 폴리아미드 수지 (A1) 은, 성형체의 내열성 및 고온 강성을 향상시키는 관점에서, 반복 단위 중에 방향고리를 포함하는 반방향족 폴리아미드가 바람직하고, 그 중에서도, 지방족 디아민과 방향족 디카르복실산을 원료로 하는 반방향족 폴리아미드가 보다 바람직하다.
반방향족 폴리아미드를 구성하는 지방족 디아민으로는, 성형체의 내열성 등을 향상시키는 관점에서, 탄소수 4 ∼ 18 의 지방족 디아민이 바람직하다. 또한, 반방향족 폴리아미드를 구성하는 지방족 디아민으로는, 탄소수 4 ∼ 18 의 지방족 디아민과 그 이외의 지방족 디아민을 병용해도 되고, 그 경우의 지방족 디아민 전체량 중의 탄소수 4 ∼ 18 의 지방족 디아민의 함유량은, 50 ∼ 100 몰％ 가 바람직하고, 60 ∼ 100 몰％ 가 보다 바람직하고, 75 ∼ 100 몰％ 가 더욱 바람직하고, 90 ∼ 100 몰％ 가 특히 바람직하다.
탄소수 4 ∼ 18 의 지방족 디아민으로는, 1,9-노난디아민과 2-메틸-1,8-옥탄디아민의 적어도 일방을 사용하는 것이 바람직하고, 양자를 병용하는 것이 보다 바람직하다. 1,9-노난디아민 및 2-메틸-1,8-옥탄디아민을 병용하는 경우, 1,9-노난디아민 : 2-메틸-1,8-옥탄디아민의 몰비는, 99 : 1 ∼ 1 : 99 가 바람직하고, 95 : 5 ∼ 50 : 50 이 보다 바람직하고, 90 : 10 ∼ 75 : 25 가 더욱 바람직하다. 1,9-노난디아민 및 2-메틸-1,8-옥탄디아민의 몰비가 상기 범위 내이면, 성형체의 내열성, 고온 강성, 치수 안정성 및 성형성이 향상된다.
반방향족 폴리아미드를 구성하는 방향족 디카르복실산으로는, 테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산이 바람직하고, 테레프탈산이 보다 바람직하다. 반방향족 폴리아미드를 구성하는 방향족 디카르복실산의 전체량 중의 테레프탈산 및 나프탈렌디카르복실산의 합계의 함유량은, 50 ∼ 100 몰％ 가 바람직하고, 60 ∼ 100 몰％ 가 보다 바람직하고, 75 ∼ 100 몰％ 가 더욱 바람직하고, 90 ∼ 100 몰％ 가 보다 더욱 바람직하다. 방향족 디카르복실산의 전체량 중의 테레프탈산 및 나프탈렌 디카르복실산의 합계의 함유량이 상기 범위 내이면 성형체의 내열성이 향상된다.
또, 반방향족 폴리아미드를 구성하는 모노머 전체량에 있어서의 상기 탄소수 4 ∼ 18 의 지방족 디아민의 함유량은 30 ∼ 55 몰％ 가 바람직하고, 40 ∼ 55 몰％ 가 보다 바람직하고, 방향족 디카르복실산의 함유량은 30 ∼ 55 몰％ 가 바람직하고, 40 ∼ 55 몰％ 가 보다 바람직하다.
폴리아미드 수지 (A1) 은, 그 분자사슬의 말단의 적어도 일부가 말단 봉지제에 의해 봉지되어 있는 것이 바람직하다. 말단이 봉지되어 있으면, 얻어지는 열가소성 수지 조성물의 용융 성형성 등이 보다 우수한 것이 된다.
폴리아미드 수지 (A1) 의 말단을 봉지하기 위한 말단 봉지제로는, 폴리아미드 말단의 아미노기 또는 카르복실기와의 반응성을 갖는 단관능성의 화합물을 사용할 수 있고, 반응성 및 봉지 말단의 안정성 등의 점에서, 모노카르복실산 또는 모노아민이 바람직하고, 취급의 용이함 등의 점에서, 모노카르복실산이 보다 바람직하다. 그 외, 산 무수물, 모노이소시아네이트, 모노산할로겐화물, 모노에스테르류, 및 모노알코올류 등을 사용할 수도 있다.
말단 봉지제로서 사용되는 모노카르복실산으로는, 예를 들어 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 피발산, 및 이소부티르산 등의 지방족 모노카르복실산 ; 시클로헥산카르복실산 등의 지환식 모노카르복실산 ; 벤조산, 톨루산, α-나프탈렌카르복실산, β-나프탈렌카르복실산, 메틸나프탈렌카르복실산, 및 페닐아세트산 등의 방향족 모노카르복실산 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
이들 중에서도, 반응성, 봉지 말단의 안정성, 및 제조 비용 등의 관점에서, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 및 벤조산이 바람직하다.
말단 봉지제로서 사용되는 모노아민으로는, 예를 들어 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 스테아릴아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 및 디부틸아민 등의 지방족 모노아민 ; 시클로헥실아민, 및 디시클로헥실아민 등의 지환식 모노아민 ; 아닐린, 톨루이딘, 디페닐아민, 및 나프틸아민 등의 방향족 모노아민 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
이들 중에서도, 반응성, 비점, 봉지 말단의 안정성, 및 제조 비용의 관점에서, 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 스테아릴아민, 시클로헥실아민, 및 아닐린이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 폴리아미드 수지 (A1) 은, 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 아미노카르복실산이나 락탐, 디카르복실산, 디아민 등을 원료로 하는 용융 중합법, 고상 중합법, 용융 압출 중합법 등의 방법을 들 수 있다.
폴리아미드 수지 (A1) 의 제조 방법으로는, 예를 들어 최초로 디카르복실산 단위가 되는 디카르복실산 성분과, 디아민 단위가 되는 디아민 성분과, 촉매와, 필요에 따라 말단 봉지제를 각각 소정량 일괄하여 혼합하고, 200 ∼ 250 ℃ 로 가열하여, 프레폴리머로 하고, 추가로 고상 중합하거나, 또는 용융 압출기를 사용하여 중합시키는 방법을 들 수 있다.
또한, 중합의 최종 단계를 고상 중합에 의해 실시하는 경우, 감압하 또는 불활성 가스 분위기하에 실시하는 것이 바람직하고, 중합 온도가 200 ∼ 280 ℃ 의 범위 내이면, 중합 속도가 크고, 생산성이 우수하고, 착색이나 겔화를 유효하게 억제할 수 있다. 중합의 최종 단계를 용융 압출기에 의해 실시하는 경우, 중합 온도는 370 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 분해가 거의 없고, 열화가 없는 폴리아미드 수지 (A1) 이 얻어진다.
폴리아미드 수지 (A1) 의 제조에 있어서 사용할 수 있는 촉매로는, 예를 들어 인산, 아인산, 하이포아인산, 그들의 염 또는 에스테르 등을 들 수 있다.
상기 염 또는 에스테르로는, 인산, 아인산 또는 하이포아인산과 칼륨, 나트륨, 마그네슘, 바나듐, 칼슘, 아연, 코발트, 망간, 주석, 텅스텐, 게르마늄, 티탄, 및 안티몬 등의 금속과의 염 ; 인산, 아인산 또는 하이포아인산의 암모늄염 ; 인산, 아인산 또는 하이포아인산의 에틸에스테르, 이소프로필에스테르, 부틸에스테르, 헥실에스테르, 이소데실에스테르, 옥타데실에스테르, 데실에스테르, 스테아릴에스테르, 및 페닐에스테르 등을 들 수 있다.
폴리아미드 수지 (A1) 은, 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 표준 폴리메틸메타크릴레이트 환산으로 구한 중량 평균 분자량이 7,000 이상인 것이 바람직하고, 10,000 이상인 것이 보다 바람직하고, 12,000 이상인 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 하한 이상임으로써, 얻어지는 성형체의 강도 등의 기계 특성이 향상된다. 또, 상기 중량 평균 분자량은, 110,000 이하인 것이 바람직하고, 80,000 이하인 것이 보다 바람직하고, 40,000 이하인 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 상한 이하임으로써, 성형성이나 얻어지는 성형체의 내열성이 향상된다.
[폴리에테르 수지 (A2)]
본 발명에 있어서 열가소성 수지로서 사용하는 폴리에테르 수지 (A2) 로는, 예를 들어 폴리페닐렌에테르 (PPE), 에테르기와 술폰기를 혼재시킨 폴리에테르술폰 (PES), 에테르기와 카르보닐기를 혼재시킨 폴리에테르케톤 (PEK), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리에테르케톤케톤 (PEKK), 티오에테르기를 갖는 폴리페닐렌술파이드 (PPS) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 성형체의 내열성 및 기계 특성을 향상시키는 관점에서, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르에테르케톤이 바람직하다.
[열가소성 수지 조성물 중의 열가소성 수지 (A) 의 함유량]
본 발명의 열가소성 수지 조성물 중의 열가소성 수지 (A) 의 함유량은, 30 ∼ 97 질량％ 가 바람직하다. 열가소성 수지 (A) 의 함유량이 상기 범위 내이면, 성형체의 내열성이 충분히 향상됨과 함께, 기계 특성도 향상되기 때문에 슬라이딩 부재로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이들의 관점에서, 열가소성 수지 조성물 중의 열가소성 수지 (A) 의 함유량은, 40 ∼ 97 질량％ 가 바람직하고, 50 ∼ 97 질량％ 가 보다 바람직하고, 60 ∼ 97 질량％ 가 더욱 바람직하고, 80 ∼ 97 질량％ 가 특히 바람직하다.
＜변성 폴리올레핀 (B)＞
본 발명에 있어서는, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.1 ∼ 0.6 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B) 를 사용한다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 상기 변성 폴리올레핀 (B) 를 함유함으로써, 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체의 슬라이딩성이 향상된다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물에 있어서는, 열가소성 수지 (A) 중에 변성 폴리올레핀 (B) 가 미분산하기 쉽고, 마찰에 의해 변성 폴리올레핀 (B) 가 깎임으로써 변성 폴리올레핀 (B) 의 윤활성이 발휘되어, 성형체의 슬라이딩성이 향상되는 것으로 생각된다.
상기 변성 폴리올레핀 (B) 의 MFR 이 상기 범위 내이면, 성형체의 슬라이딩성이 향상됨과 함께, 변성 폴리올레핀 (B) 와 열가소성 수지 (A) 의 혼련성 및 친화성이 향상된다. 이 관점에서, 변성 폴리올레핀 (B) 의 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 는 0.15 g/10 분 이상이 바람직하고, 0.20 g/10 분 이상이 보다 바람직하고, 0.25 g/10 분 이상이 더욱 바람직하고, 또 0.55 g/10 분 이하가 바람직하고, 0.50 g/10 분 이하가 보다 바람직하고, 0.45 g/10 분 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 변성 폴리올레핀 (B) 의 멜트 플로 레이트는, 예를 들어 그 분자량, 변성의 종류나 양, 가교의 도입 유무 등에 따라 조정할 수 있고, 예를 들어 일반적으로는 분자량을 높게 함으로써 멜트 플로 레이트의 값을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 변성 폴리올레핀 (B) 의 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정한 값을 가리킨다.
변성 폴리올레핀 (B) 를 구성하는 폴리올레핀으로는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, 성형체의 슬라이딩성을 향상시키는 관점에서, 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 즉, 본 발명에 사용하는 변성 폴리올레핀 (B) 는 변성 폴리에틸렌 수지가 바람직하다.
상기 폴리에틸렌 수지로는, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 또, 초고분자량 폴리에틸렌 성분과 저분자량 폴리에틸렌 성분으로 이루어지는 고분자량 폴리에틸렌도 사용할 수 있다.
변성 폴리올레핀 (B) 는, 에틸렌 유래의 구조 단위의 함유량이 바람직하게는 50 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 60 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 에틸렌과 α-올레핀 등의 모노머의 공중합체여도 된다. 상기 α-올레핀으로는, 예를 들어 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다.
상기 변성 폴리올레핀 (B) 로는, 상기 폴리에틸렌 수지 등의 폴리올레핀을, 예를 들어 불포화 카르복실산, 그 유도체, 및 비닐계 중합체에서 선택되는 1 종 이상으로 변성시킨 것을 들 수 있다.
변성에 사용하는 불포화 카르복실산으로는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 테트라하이드로프탈산, 이타콘산, 시트라콘산, 크로톤산, 엔도시스-비시클로[2.2.1]헵토-5-엔-2,3-디카르복실산(나딕산) 등을 들 수 있다.
또, 불포화 카르복실산의 유도체로는, 염화말레닐, 말레이미드, 아크릴산아미드, 메타크릴산아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 무수 말레산, 무수 시트라콘산, 말레산모노메틸, 말레산디메틸, 및 글리시딜말레에이트 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
이들 중에서도, 불포화 디카르복실산 또는 그 산 무수물이 바람직하고, 말레산, 나딕산 또는 이들의 산 무수물이 보다 바람직하다.
폴리에틸렌 수지 등의 폴리올레핀을 불포화 카르복실산 또는 그 유도체로 변성하는 방법으로는, 불포화 카르복실산 또는 그 유도체에서 선택되는 그래프트 모노머를 폴리에틸렌 수지에 그래프트 중합하는 방법을 들 수 있다.
그래프트 중합하는 방법에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 폴리에틸렌 수지를 용융시키고, 그래프트 모노머를 첨가하여 그래프트 중합하는 방법이나, 폴리에틸렌 수지를 용매에 용해시키고, 그래프트 모노머를 첨가하여 그래프트 중합하는 방법을 들 수 있다. 그래프트 중합시에는, 라디칼 개시제를 병용하는 것이 바람직하다.
폴리에틸렌 수지와 그래프트 모노머의 반응 비율로는, 폴리에틸렌 수지 100 질량부에 대하여 0.01 ∼ 10 질량부가 바람직하다.
폴리올레핀을 변성시키기 위한 비닐계 중합체로는, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등을 들 수 있다.
폴리에틸렌 수지를 비닐계 중합체로 변성시키는 방법으로는, 폴리에틸렌 수지의 현탁 수용액에, 스티렌 등의 비닐 모노머, 벤조일퍼옥사이드 등의 라디칼 중합 개시제 및 t-부틸퍼옥시메타크릴로일옥시에틸카보네이트 등의 유기 과산화물 함유 비닐 모노머를 포함하는 용액을 첨가하여, 라디칼 중합 개시제, 유기 과산화물 함유 비닐 모노머 및 비닐 모노머를 폴리에틸렌 수지에 함침시킨 후, 폴리에틸렌 수지 중에서 비닐 모노머와 유기 과산화물 함유 비닐 모노머를 중합하여 유기 퍼옥사이드기 함유 비닐계 중합체를 생성하고, 얻어진 수지 조성물을, 또는 이 수지 조성물에 폴리에틸렌 수지를 첨가한 것을 용융 혼련함으로써, 비닐계 중합체가 그래프트된 폴리에틸렌 수지를 얻는 방법을 들 수 있다.
비닐계 중합체로 변성된 폴리에틸렌 수지 중의 비닐계 중합체의 함유 비율은, 10 ∼ 60 질량％ 가 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용하는 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도는 300 ∼ 450 ℃ 가 바람직하다. 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도가 상기 범위 내이면, 융점이 높은 열가소성 수지 (A) 와 혼련하는 것이 용이해져, 내열성 및 슬라이딩성이 보다 우수한 성형체를 얻을 수 있다. 또, 1 ％ 분해 온도가 300 ℃ 보다 낮으면 용융 혼련 및 성형시에 분해에 의한 가스가 발생하는 경우가 있다. 이들의 관점에서, 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도는, 340 ℃ 이상이 보다 바람직하고, 350 ℃ 이상이 더욱 바람직하고, 360 ℃ 이상이 특히 바람직하고, 또 440 ℃ 이하가 보다 바람직하고, 430 ℃ 이하가 더욱 바람직하고, 420 ℃ 이하가 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정한 값을 가리킨다.
열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대한 변성 폴리올레핀 (B) 의 양은 3 ∼ 10 질량부이다. 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대한 변성 폴리올레핀 (B) 의 양이 3 질량부 미만인 경우에는, 슬라이딩 부재의 마찰 계수를 충분히 저하시킬 수 없어 마모량이 많아지고, 변성 폴리올레핀 (B) 의 양이 10 질량부를 초과하는 경우에는 성형체의 기계 강도가 저하된다. 이들의 관점에서, 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대한 변성 폴리올레핀 (B) 의 양은, 4 질량부 이상이 바람직하고, 5 질량부 이상이 보다 바람직하다. 변성 폴리올레핀 (B) 의 양이 상기 범위 내이면 성형체의 인장 강도가 향상된다. 또, 특히 얻어지는 성형체의 슬라이딩성의 관점에서, 상기 변성 폴리올레핀 (B) 의 양은 9 질량부 이하, 8 질량부 이하, 나아가서는 7 질량부 이하여도 된다.
＜충전재 (C)＞
본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 필요에 따라 충전재 (C) 를 함유하고 있어도 된다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물이 충전재를 함유하는 경우, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체의 기계 특성, 내열성 및 치수 특성이 보다 한층 향상된다.
충전재 (C) 로는, 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유, 전방향족 폴리아미드 섬유 (예를 들어, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유, 폴리메타페닐렌테레프탈아미드 섬유, 폴리파라페닐렌이소프탈아미드 섬유, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 섬유, 디아미노디페닐에테르와 테레프탈산 또는 이소프탈산의 축합물로부터 얻어지는 섬유 등), 붕소 섬유, 액정 폴리에스테르 섬유, 현무암 섬유 등의 섬유상 충전재 ; 티탄산칼륨 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 탄산칼슘 위스커, 월라스토나이트, 조노틀라이트 등의 침상 충전재 ; 탤크, 탄산칼슘, 실리카, 실리카알루미나, 알루미나, 이산화티탄, 2 황화몰리브덴 등의 분말상 충전재 ; 하이드로탈사이트, 유리 플레이크, 마이카, 클레이, 몬모릴로나이트, 카올린 등의 플레이크상 충전재 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
이들의 충전재 중에서도, 성형체의 기계 특성, 내열성 및 치수 특성을 향상시키는 관점에서, 하기 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상인 것이 바람직하다.
섬유상 충전재 : 유리 섬유, 탄소 섬유, 전방향족 폴리아미드 섬유
침상 충전재 : 티탄산칼륨 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 탄산칼슘 위스커, 월라스토나이트, 조노틀라이트
분말상 충전재 : 탤크, 탄산칼슘, 실리카
플레이크상 충전재 : 유리 플레이크, 마이카, 카올린
충전재 (C) 는 표면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 열가소성 수지 (A) 와 충전재 (C) 의 친화성이 개선되어, 열가소성 수지 조성물의 기계 특성이 향상된다.
충전재 (C) 를 표면 처리하기 위한 표면 처리제로는, 실란계 커플링제, 티탄계 커플링제, 알루미네이트계 커플링제 등의 커플링제나, 집속제 등을 들 수 있다.
커플링제로는, 아미노 실란, 에폭시 실란, 메틸트리메톡시 실란, 메틸트리에톡시 실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시 실란, 비닐트리아세톡시 실란, 비닐트리메톡시 실란이 바람직하다.
또, 집속제로는, 에폭시계 화합물, 우레탄계 화합물, 카르복실산계 화합물, 우레탄/말레산 변성 화합물, 우레탄/아민 변성계 화합물이 바람직하다. 이들의 표면 처리제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물이 충전재 (C) 를 함유하는 경우, 그 함유량은, 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여 10 ∼ 200 질량부가 바람직하고, 15 ∼ 150 질량부가 보다 바람직하고, 20 ∼ 100 질량부가 더욱 바람직하다. 충전재 (C) 의 함유량이 상기 범위 내이면, 열가소성 수지 조성물로 이루어지는 성형체의 강도를 향상시킬 수 있고, 또 열가소성 수지 조성물의 가공성도 향상된다.
＜그 밖의 성분＞
본 발명의 열가소성 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 필요에 따라, 결정 핵제, 구리계 안정제, 힌더드페놀계 산화 방지제, 힌더드아민계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 티오계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 대전 방지제, 내충격성 개량제, 가소제, 활제, 난연제, 난연 보조제, 착색제, 안료, 대전 방지제, 유동성 개선제 등의 다른 성분을 배합해도 된다. 또, 폴리올레핀, PTFE, 2 황화몰리브덴, 그라파이트, 마이카, 및 탤크 등의 고체 윤활제를 추가로 배합할 수도 있다.
＜열가소성 수지 조성물의 제조 방법＞
본 발명의 열가소성 수지 조성물의 제조 방법은, 열가소성 수지 (A) 와 변성 폴리올레핀 (B) 를 균일하게 혼합할 수 있는 방법을 바람직하게 채용할 수 있다. 구체적으로는, 단축 압출기, 2 축 압출기, 니더, 밴버리 믹서 등의 혼련기를 사용하여 제조할 수 있고, 용융 혼련 조건으로는, 예를 들어 300 ∼ 350 ℃ 에서 1 ∼ 30 분간 혼련함으로써, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다. 이 경우, 용융 혼련에 의해 조제한 열가소성 수지 조성물을 그대로 성형하여, 성형체로 해도 되고, 또 일단 펠릿화한 후에 성형체로 해도 된다.
[성형체]
본 발명의 성형체는, 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용한 것으로, 예를 들어 본 발명의 열가소성 수지 조성물을, 사출 성형, 압출 성형, 프레스 성형, 블로우 성형, 캘린더 성형, 유연 성형 등의 공지된 성형 방법에 의해 성형할 수 있다. 또한, 본 발명의 성형체는, 본 발명의 열가소성 수지 조성물과 다른 화합물을 병용한 것이어도 된다.
본 발명의 성형체의 용도에 특별히 제한은 없고, 자동차 용도, 전기 전자 용도 등을 비롯한 각종 용도에 사용할 수 있지만, 본 발명의 성형체는, 슬라이딩성, 기계 특성의 양 특성이 우수하고, 게다가, 내열성, 내약품성, 저흡수성, 치수 안정성, 외관성 등의 특성도 우수하므로 슬라이딩 부재로서 바람직하고, 그 중에서도, 베어링, 베어링 리테이너, 기어, 부시, 캠, 레일, 롤러, 풀리, 로터, 프릭션 플레이트, 밸브, 스위치, 레버, 패스너, 락 가이드, 서포트 요크, 벨트, 체인, 체인 텐셔너 가이드, 시일재 및 슬라이딩성이 필요한 커넥터나 브레이커로서 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 각 실시예, 비교예에서 사용한 화합물의 물성은 이하의 방법으로 평가하였다.
＜열가소성 수지 (A) 의 융점＞
시차 주사 열량 분석 장치 (DSC) 를 사용하여, 열가소성 수지 (시료 질량 10 mg) 를 DSC 의 노 안에서, 질소 분위기하, 30 ℃ 에서 340 ℃ 까지 10 ℃/분으로 승온시키고, 340 ℃ 에서 5 분간 유지한 후, 10 ℃/분의 속도로 50 ℃ 까지 냉각시키고, 50 ℃ 에서 5 분 유지하였다. 다시 10 ℃/분의 속도로 340 ℃ 까지 승온시켰을 때에 나타나는 흡열 피크의 위치를 측정하고, 이것을 융점 (℃) 으로 하였다. 또한, 흡열 피크가 2 개 이상 확인되는 경우에는, 가장 고온측의 피크를 융점 (℃) 으로 하였다.
＜변성 폴리올레핀 (B) 의 멜트 플로 레이트＞
도요 정기 주식회사 제조 멜트 인덱서 (G-02, 실린더 내경 9.550 ㎜, 피스톤 헤드 직경 9.474 ㎜, 다이 길이 8.000 ㎜, 다이 구멍 직경 2.095 ㎜) 를 사용하여, 측정을 실시하였다. 실린더 저부에 다이를 설치하였다. 실린더 온도가 240 ℃ 가 된 후, 변성 폴리올레핀 (B) 를 공기가 들어가지 않게 실린더 내에 투입하고, 샘플 투입 종료 후에 피스톤을 실린더에 넣고 하중 2.16 ㎏ 을 가하였다. 샘플 투입 개시부터 4 분 후에 측정을 개시하고, 다이 구멍으로부터 나오는 수지를 측정 시간 30 초마다 샘플링하고, 얻어진 샘플의 질량으로부터 측정 시간 10 분 환산의 질량을 구하여, 변성 폴리올레핀 (B) 의 멜트 플로 레이트 (MFR) 로 하였다. 비교 폴리머 (X) 에 대해서도 동일하게 측정하였다.
＜변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도＞
메틀러 토레도 주식회사 제조 시차열·열중량 동시 측정 장치 (TG/DSC1) 를 사용하여, 공기 분위기하, 승온 10 ℃/분으로 측정을 실시했을 때에, 초기 중량에 대하여 1 ％ 의 중량 감소가 일어난 온도를 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도로 하였다. 비교 폴리머 (X) 에 대해서도 동일하게 측정하였다.
＜열가소성 수지 (A) 의 중량 평균 분자량＞
열가소성 수지 (A) 에 대하여, 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 표준 폴리메틸메타크릴레이트 환산 분자량으로서 구하였다. 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로판올 (HFIP) 1 ㎏ 에 대하여 0.85 g 의 비율로 트리플루오로아세트산나트륨을 용해시킨 HFIP 용액을 용리액으로서 사용하였다. 시료를 수지 환산으로 1.5 mg 계량하여, 3 mL 의 상기 용리액에 용해시켰다. 그 용액을 0.4 ㎛ 의 멤브레인 필터를 통해 측정 샘플을 제작하였다. 측정 조건은 이하와 같이 하였다.
(측정 조건)
장치 : HLC-8320GPC (토소 주식회사 제조)
칼럼 : TSKgel SuperHM-N (토소 주식회사 제조) 2 개를 직렬로 연결하였다.
용리액 : 0.085 ％ 트리플루오로아세트산나트륨/HFIP 용액
유속 : 0.4 mL/분 (레퍼런스 칼럼 : 0.2 mL/분)
샘플 주입량 : 10 μL
칼럼 온도 : 40 ℃
표준 폴리메틸메타크릴레이트 : 쇼와 전공 주식회사 Shodex Standard M-75, 애질런트·테크놀로지 주식회사 Polymethlmethacrylate 분자량 1010 폴리메틸메타크릴레이트
검출기 : UV (254 ㎚) 검출기
＜성형체 (시험편) 의 제작＞
토시바 기계 주식회사 제조의 사출 성형기 (형조임력 : 80 톤, 스크루 직경 : 32 ㎜) 를 사용하여, 융점보다 10 ∼ 30 ℃ 높은 실린더 온도, 및 유리 전이 온도보다 20 ∼ 30 ℃ 높은 금형 온도의 조건하에서, T 러너 금형을 사용하여, 이하의 실시예 및 비교예에서 얻어진 열가소성 수지 조성물 (펠릿) 로부터 ISO 다목적 시험편 A 형 덤벨을 제작하여, 인장 강도 평가용 시험편으로 하였다. 또 상기 ISO 다목적 시험편 A 형 덤벨로부터 직방체 시험편 (치수 : 길이 × 폭 × 두께 = 80 ㎜ × 10 ㎜ × 4 ㎜) 을 잘라내어, 내충격성 평가용 시험편으로 하였다. 또, 슬라이딩성 평가용 시험편으로서 평판 (치수 : 길이 × 폭 × 두께 = 80 ㎜ × 80 ㎜ × 3 ㎜) 을 제작하였다.
＜분해성＞
후술하는 실시예 및 비교예의 제조 방법으로 열가소성 수지 (A) 와, 변성 폴리올레핀 (B) 또는 비교 폴리머 (X) 를 용융 혼련할 때에, 가스 성분을 포집하는 진공 벤트 부분에 부착되는 성분이 적은 것을 「G : Good (합격)」으로 하고, 많은 것을 「B : Bad (불합격)」 으로 하여 분해성을 평가하고, 성형성의 지표로 하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
＜슬라이딩성＞
마찰 마모 시험기 (주식회사 에이·앤드·디 제조) 를 사용하여, 소정의 면압 20 kgf/㎠, 미끄럼 주속도 50 ㎝/초의 조건하, 상기 방법으로 제작한 평판 시험편과 강재 S45C (사포 마무리) 의 링을 접촉시켜, 100 분간 평판을 회전시켰을 때의 마모량을 측정하였다. 또한, 마모량은 시험 전의 평판의 중량과 시험 후의 평판의 중량의 차이로부터 산출하였다.
＜인장 강도＞
상기 방법으로 제작한 인장 강도 평가용 시험편을 사용하고, ISO527-1 에 준하여, 오토그래프 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 를 사용하여, 5 ㎜/분으로 인장하여, 23 ℃ 에 있어서의 인장 강도 (인장 항복 강도) 를 측정하였다.
＜내충격성＞
상기 방법으로 제작한 내충격성 평가용 시험편을 사용하고, ISO179/1eA 에 준하여, 샤르피 충격 시험기 (주식회사 도요 정기 제작소 제조) 를 사용하여, 23 ℃ 에 있어서의 노치 형성 샤르피 충격치를 측정하였다.
각 실시예 및 비교예에서 사용한 화합물은 이하와 같이 조제하였다.
＜폴리아미드 A-1 : 폴리아미드 9T (반복 단위 중의 아미드기 1 개당 탄소수 : 8.5)＞
7783 g 의 1,9-노난디아민, 1946 g 의 2-메틸-1,8-옥탄디아민 (1,9-노난디아민 : 2-메틸-1,8-옥탄디아민 = 80 : 20 (몰비)), 10083 g 의 테레프탈산, 187.7 g 의 벤조산, 20 g 의 하이포아인산나트륨 1 수화물, 5000 g 의 물을 반응 장치에 넣고 질소 치환하였다. 3 시간에 걸쳐 내부 온도를 220 ℃ 로 승온시켰다. 이 때, 오토클레이브는 2 ㎫ 까지 승압하였다. 그 후 4 시간, 수증기를 서서히 빼고 압력을 2 ㎫ 로 유지하면서 반응시켰다. 이어서, 30 분에 걸쳐 압력을 1.2 ㎫ 까지 낮춰 프레폴리머를 얻었다. 이 프레폴리머를 분쇄하여, 120 ℃, 감압하에서 12 시간 건조시켰다. 이것을 200 ℃, 13.3 Pa 의 조건에서 2 시간, 계속해서 235 ℃, 13.3 Pa 의 조건에서 고상 중합하여, 융점이 300 ℃, 중량 평균 분자량 23,000 의 폴리아미드 9T (PA9T) 를 얻었다.
＜폴리아미드 A-2 : 폴리아미드 9N (반복 단위 중의 아미드기 1 개당 탄소수 : 10.5)＞
716 g 의 1,9-노난디아민, 6442 g 의 2-메틸-1,8-옥탄디아민 (1,9-노난디아민 : 2-메틸-1,8-옥탄디아민 = 10 : 90 (몰비)), 2,6-나프탈렌디카르복실산 9602 g, 벤조산 142.9 g, 하이포아인산나트륨 1 수화물 16.9 g, 7300 g 의 물을 내용적 40 리터의 오토클레이브에 넣고 질소 치환하였다. 3 시간에 걸쳐 내부 온도를 220 ℃ 로 승온시켰다. 이 때, 오토클레이브 내부의 압력은 2 ㎫ 까지 승압하였다. 그 후 4 시간, 수증기를 서서히 빼고 압력을 2 ㎫ 로 유지하면서 반응시켰다. 이어서, 30 분에 걸쳐 압력을 1.2 ㎫ 까지 낮춰 프레폴리머를 얻었다. 이 프레폴리머를 분쇄하여, 120 ℃, 감압하에서 12 시간 건조시켰다. 이것을 230 ℃, 13 Pa 로 10 시간 고상 중합하여, 융점이 317 ℃, 중량 평균 분자량 20,000 의 폴리아미드 9N (PA9N) 을 얻었다.
＜변성 폴리올레핀 (B)＞
B-1 : 무수 말레산 변성 폴리에틸렌 (MFR : 0.3 g/10 분, 1 ％ 분해 온도 : 387 ℃)
＜비교 폴리머 (X)＞
X-1 : 무수 말레산 변성 폴리에틸렌 (MFR : 123 g/10 분, 1 ％ 분해 온도 : 281 ℃)
＜실시예 1 ∼ 5, 비교예 1 ∼ 3＞
표 1 에 기재된 각 성분을 표 1 에 나타내는 비율로 예비 혼합한 후, 동 방향 회전 2 축 압출기 (토시바 기계 주식회사 제조 「TEM-26SS」) 의 공급구에 일괄 투입하여, 폴리아미드 9T 의 경우에는 실린더 온도 320 ℃, 폴리아미드 9N 의 경우에는 실린더 온도 330 ℃ 의 조건하에서 용융 혼련한 후에 스트랜드상으로 압출하고, 냉각, 절단하여 펠릿상의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다. 얻어진 펠릿을 사용하여, 각종 물성 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | |||
| 조성 (질량부) |
열가소성 수지 (A-1) (폴리아미드 9T) |
100 | 100 | 100 | 100 | - | 100 | 100 | 100 | |
| 열가소성 수지 (A-2) (폴리아미드 9N) |
- | - | - | - | 100 | - | - | - | ||
| 변성 폴리올레핀 (B-1) | 3 | 5 | 7 | 10 | 7 | 1 | 12 | - | ||
| 비교 폴리올레핀 (X-1) | - | - | - | - | - | - | - | 5 | ||
| 평가 |
분산성 | G | G | G | G | G | G | G | B | |
| 슬라이딩성 | 마모량 (mg) |
22 | 22 | 16 | 22 | 33 | 측정 불가 | 43 | 100 | |
| 인장 강도 (㎫) | 86 | 82 | 80 | 76 | 89 | 90 | 74 | 82 | ||
| 노치 형성 샤르피 충격성 (kJ/㎡) |
7.9 | 8.4 | 9.1 | 10.5 | 8.6 | 6.3 | 8.1 | 5.7 | ||
표 1 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 ∼ 5 에서는, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.3 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B-1) 을 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여 3 ∼ 10 질량부 함유하기 때문에, 성형체가 우수한 슬라이딩성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 비교예 1 에서는 변성 폴리올레핀 (B-1) 이 적기 때문에, 마찰열에 의해 성형체가 용융되어 슬라이딩성에 대하여 측정할 수 없었다.
비교예 2 에서는, 변성 폴리올레핀 (B-1) 을 많이 함유하고 있기 때문에, 인장 강도가 저하되었다. 비교예 3 에서는, MFR 이 큰 변성 폴리올레핀을 사용하고 있기 때문에, 성형성이 나쁘고, 슬라이딩성이나 내충격성이 낮은 것을 알 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체는, 특히 고면압하에서의 슬라이딩성이 우수함과 함께, 마찰열 등의 열에 대하여 내열성을 갖기 때문에, 기어, 베어링, 베어링 리테이너, 체인 텐셔너 가이드 등에 바람직하고, 자동차 용도, 및 전기 전자 용도 등에 이용할 수 있다.
Claims (9)
- 융점이 270 ℃ 이상인 열가소성 수지 (A) 100 질량부에 대하여, 온도 240 ℃, 하중 2.16 ㎏ 에 있어서의 멜트 플로 레이트 (MFR) 가 0.1 ∼ 0.6 g/10 분인 변성 폴리올레핀 (B) 를 3 ∼ 10 질량부 함유하는 열가소성 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 변성 폴리올레핀 (B) 의 1 ％ 분해 온도가 300 ∼ 450 ℃ 인 열가소성 수지 조성물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 수지 (A) 가 폴리아미드 수지인 열가소성 수지 조성물. - 제 3 항에 있어서,
상기 폴리아미드 수지가 반방향족 폴리아미드인 열가소성 수지 조성물. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변성 폴리올레핀 (B) 가 변성 폴리에틸렌 수지인 열가소성 수지 조성물. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변성 폴리올레핀 (B) 중에 포함되는 에틸렌 유래의 구조 단위의 함유량이 50 몰％ 이상인 열가소성 수지 조성물. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 폴리아미드 수지의 중량 평균 분자량이 7,000 ∼ 110,000 인 열가소성 수지 조성물. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 조성물을 사용한 성형체.
- 제 8 항에 있어서,
상기 성형체가 슬라이딩 부재인 성형체.
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