KR20230115888A - 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 기계적 물성과 내열 특성간 밸런스를 유지하여 고온 환경에서도 평탄도를 유지하여 변형을 최소화할 수 있고, 특히 전자제어유닛 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품을 비롯한 자품차 부품 소재로 적합한 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 등을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 물성과 내열 특성간 밸런스를 유지하여 고온 환경에서도 변형을 최소화하고 평탄도를 유지하여 복잡한 구조로 통합화된 자동차 부품에 특히 적합한 폴리에스테르 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지에 해당하는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(이하, 'PBT' 수지라 함) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(이하, 'PET'수지라 함)는 기계적 및 전기적 성질, 그리고 기타 물리적·화학적 특성이 뛰어나 자동차, 전기·전자기기 및 사무기기를 포함하여 광범위한 분야에 적용되고 있다.
특히, 최근 전기자동차 및 자율주행 기술의 발달로 부품 수의 증가 및 여러 부품의 통합화가 진행되고 있는 자동차 부품에 PBT, PET가 활발히 이용되고 있다.
그러나 자동차 부품의 경우 자동차가 여름철 야외 노출을 통해 대략 80 ℃ 이상 달궈지는 경우에는 심하게 구부러지는 휨 변형이 관찰되거나, 심각하지 않더라도 출고 당시의 평탄도를 유지하지 못하는 문제가 해결되지 않고 있다.
따라서, 저휨 특성 등이 뛰어나 복잡한 구조로 통합화된 자동차 부품에 적합한 폴리에스테르 수지 조성물 및 이의 성형품을 포함하는 자동차 하우징 부품에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 기계적 물성과 내열 특성간 밸런스를 유지하여 고온 환경에서도 변형을 최소화하고 평탄도를 유지하여 복잡한 구조로 통합화된 자동차 부품에 특히 적합한 폴리에스테르 수지 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기의 폴리에스테르 수지 조성물로부터 제조되는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 28 내지 50 중량%;
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%;
보강 섬유 20.5 내지 30 중량%; 및
층상 점토 광물 5 내지 30 중량%;를 포함하며,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산 및 부탄디올 중에서 선택된 1종 이상의 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)와 상기 층상 점토 광물은 1:0.9 내지 1.8의 중량비 (PET:층상 점토 광물)로 포함될 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)는 1:0.3 내지 1.5의 중량비 (PBT:PET)로 포함할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 20,000 내지 100,000 g/mol이고, DSC로 측정한 융점이 200 내지 240 ℃일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 DSC로 측정한 융점이 200 내지 270 ℃일 수 있다.
상기 보강 섬유와 상기 층상 점토 광물이 1:0.1 내지 0.3의 중량비 (보강 섬유:층상 점토 광물)로 포함될 수 있다.
상기 보강 섬유는 유리 섬유일 수 있다.
상기 유리 섬유는 실리카 20 내지 65 중량%; 산화알루미늄 1 내지 40 중량%; 산화칼슘 10 내지 60 중량%; 산화철, 마그네시아, 산화나트륨, 철 및 산화붕소 중에서 선택된 1종 이상을 5 중량% 이하로 포함하고, 직경 7 내지 15 um이며, 길이 3 내지 6 mm일 수 있다.
상기 층상 점토 광물은 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 열 안정제, UV 안정제, 활제, 가소제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 에스테르 교환반응 억제제, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 불소계 적하방지제 및 착색 마스터배치 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 폴리에스테르 수지 조성물을 구성하는 전체 성분(폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지+폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지+보강 섬유+층상 점토 광물+첨가제) 100 중량% 중에 0.1 내지 5 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 가로Х세로 200 mm Х 100 mm인 두께 2T의 시편을 100 ℃ 온도 하에 30분간 방치하기 전과 방치한 후의 높이 방향의 높이 차이가 0.25 mm 이하일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO 178에 의거하여 측정한 굴곡 탄성률이 8120 MPa 이상일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO75-1/2, 1.80 MPa 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가 190 ℃ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 28 내지 50 중량%; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; 보강 섬유 20.5 내지 30 중량%; 및 층상 점토 광물 5 내지 30 중량%;를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산 및 부탄디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 층상 점토 광물은 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은
전술한 폴리에스테르 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 및 승객 구분 감시 시스템(PODS)를 포함하는 전자제어유닛 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지에 배합하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 구조 및 함량을 제어하는 동시에 유리 섬유와 특정 층상 점토 광물의 중량비를 조절함으로써, 기계적 강도와 내열 특성간 밸런스를 크게 개선시킬 뿐 아니라 고온 환경에서도 평탄도를 유지하여 변형을 최소화하고, 이에 복잡한 구조로 통합화된 자동차 부품에 특히 적합하며, 제조비용 또한 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 이를 필요로 하는 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 승객 구분 감지 시스템(PODS) 등을 포함하는 전자제어유닛(ECU) 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품 등에 우선적으로 적용될 수 있다.
이하 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점을 감안하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 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.
본 기재에서 사용하는 용어 "함량"은 달리 특정하지 않는 한, 중량% 단위를 갖는다.
본 기재에서 사용하는 용어 "저휨 특성"은 동일 시편에서 제조 직후 시편의 높이 치수 대비 고온 조건에서 일정시간 방치한 다음의 높이 치수가 유지되는 것을 지칭한다. 상기 저휨 특성은 높이 치수의 편차가 0에 가까울수록 바람직하며, 또한 시편 간 높이 치수의 평균에 변동이 없는 것이 또한 바람직하다.
본 발명자들은 특히 자동차의 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 승객 구분 감지 시스템(PODS) 등을 포함하는 전자제어유닛 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품용 소재로서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로 구성된 베이스 수지에 고온 조건에서도 변형을 최소화할 수 있는 소정의 성분들을 포함시키고 이들의 사용량을 조절하는 경우, 기계적 강도와 내열 특성간 밸런스를 크게 개선시키고, 고온 환경에서도 변형을 최소화하며 평탄도를 유지하여 복잡한 구조로 통합화된 자동차 부품에 특히 적합한 것을 확인하고, 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일 실시예는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 보강 섬유, 및 층상 점토 광물을 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산 및 부탄디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)와 층상 점토 광물이 1:0.9 내지 1.8의 중량비 (PET:층상 점토 광물)로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 층상 점토 광물은 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지에 배합하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 구조를 제어하고, 보강 섬유와, 층상 점토 광물의 중량비를 조절함으로써, 고온 환경에서도 평탄도를 유지하여 변형을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물을 구성하는 성분별로 구체적으로 살펴본다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함한다. 상술한 것과 같이, 폴리에스테르 수지 조성물이 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함함으로써 자동차 부품에 필요한 물성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지로서, 1,4-부탄디올과, 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트를 직접 에스터화 반응시키거나 또는 에스터 교환반응시켜 축중합한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 베이스 수지의 일종으로 포함되는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)는 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 가질 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, n은 50 이상의 정수를 나타내며, 예를 들면 50 내지 200의 정수를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 충격 강도를 높이기 위해서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 지방족 폴리에스터, 지방족 폴리아미드 등과 같은 충격개선 화합물을 공단량체로 추가하여 공중합한 공중합체, 또는 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 상기 충격개선 화합물과 반응시킨 변성 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, ASTM D2857에 따라 측정한 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지의 고유점도 η는 일례로 0.6 dl/g 내지 1.8 dl/g, 0.7 dl/g 내지 1.3 dl/g, 또는 0.9 내지 1.3 dl/g이다. 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지의 고유점도가 상기 범위를 만족하는 경우에 기계적 특성과 가공성의 물성 밸런스가 우수한 폴리에스테르 수지 조성물을 확보할 수 있다.
상기 고유점도(intrinsic viscosity, η)는 측정하고자 하는 시료를 염화메틸렌에 용해시킨 뒤 얻어진 여과액을 우베로데형 점도관을 이용하여, 20℃에서 측정될 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 중량평균분자량이 일례로 20,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 30,000 g/mol 내지 90,000 g/mol, 40,000 g/mol 내지 80,000 g/mol, 또는 50,000 g/mol 내지 70,000 g/mol 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 중량평균분자량은 구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)와 화합물을 넣어 화합물의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystryere)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45㎛)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(injector)에 주입하여, 샘플 시료의 용리(elution) 시간을 표준 시료의 캘리브레이션(calibration) 곡선과 비교하여 화합물의 분자량 및 분자량 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 측정 기기로 Infinity II 1260(Agilient 社)를 이용할 수 있고, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 DSC로 측정한 융점이 일례로 200 내지 240 ℃, 또는 210 내지 230 ℃일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 고온 조건 하에도 기계적 물성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하는 베이스 수지 중에, 일례로 28 내지 50 중량%, 30 내지 50 중량%, 또는 30 내지 45 중량%로 포함할 수 있다. 상기 함량 범위 미만일 경우, 사출 성형시 고화속도가 늦어져 사이클 타임이 길어지는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 함량 범위를 초과하는 경우는 고온 조건에서 휨 변형이 현저하게 발생할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지의 제조방법은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 실시되는 중합 방법인 경우 특별히 제한되지 않고, 본 발명에 따른 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지의 정의에 부합하는 경우 상업적으로 구입해서 사용해도 무방하다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함한다. 상술한 것과 같이 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함함으로써 자동차 부품 및 이의 커버 부품에 필요한 물성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 통상적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지인 경우 특별히 제한되지 않으며, 보다 구체적으로 코-폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 또 다른 성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 기본 구조로 가질 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, m은 1 이상의 정수를 나타내며, 예를 들면 40 내지 160의 정수를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 충격 강도를 높이기 위해서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 지방족 폴리에스터, 지방족 폴리아미드 등과 같은 충격개선 화합물을 공단량체로 추가하여 공중합한 공중합체, 또는 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 상기 충격개선 화합물과 반응시킨 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다.
이때 충격개선 화합물로는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산, 부탄디올 등을 들 수 있다.
상기 충격개선 화합물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 골격을 구성하는 단위체로 포함될 수 있고, 이때 투입량은 5 내지 45 몰%, 또는 10 내지 40 몰%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, ASTM D2857에 따라 측정한 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 고유점도(Intrinsic Viscosity; IV, η)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 가공성 및 기계적 물성을 고려할 때, 일례로 0.5 내지 1 dl/g, 바람직하게는 0.6 내지 1.0 dl/g이다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 고유점도가 상기 범위를 만족하는 경우에 뛰어난 저휨 특성을 제공하는 폴리에스테르 수지 조성물을 확보할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 DSC로 측정한 융점이 일례로 200 내지 270 ℃, 또는 230 내지 250 ℃일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 고온 조건 하에 기계적 물성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 20 내지 40 중량%, 20 내지 35 중량%, 또는 23 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 함량을 조절함으로써, 상기 폴리에스테르계 조성물의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고 우수한 저휨 특성을 제공할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 제조방법은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 실시되는 중합 방법인 경우 특별히 제한되지 않고, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 정의에 부합하는 경우 상업적으로 구입해서 사용해도 무방하다.
보강 섬유
본 발명의 일 실시예에서 상기 폴리에스테르 수지 조성물은 보강 섬유를 포함함으로써, 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 성형품의 물리적 성질을 향상시킬 수 있으며, 구체적으로 성형품의 인장강도 및 굴곡강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강 섬유는 유리 섬유를 사용할 수 있으며, 상기 유리 섬유는 다른 무기질 섬유들 및/또는 천연 섬유와 함께 사용될 수도 있다. 상기 무기질 섬유는 일례로 탄소섬유, 현무암섬유 등이고, 상기 천연 섬유는 양마 또는 대마 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유리섬유의 단면은 원형, 직사각형, 타원형, 아령, 마름모 등의 형상을 가질 수 있고, 직경이 일례로 7 내지 20 ㎛, 또는 7 내지 15 ㎛이고, 길이는 2 내지 6 mm, 또는 3 내지 6 mm일 수 있다. 상술한 범위를 만족하는 경우에 우수한 기계적 물성 밸런스를 구현할 수 있다. 상기 직경 및 길이는 일례로 각각 평균직경 및 평균길이일 수 있다.
상기 유리섬유의 직경 및 길이는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들면, 해당 유리섬유를 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)으로 관찰하고 이로부터 측정할 수 있다.
상기 유리섬유의 평균직경 및 평균길이는 50개의 유리섬유를 측정하여 각각 평균한 값일 수 있다.
상기 유리섬유의 단면은 원형, 직사각형, 타원형, 아령, 마름모 등의 형상을 가질 수 있다.
상기 유리섬유는 섬유 제조시 또는 후처리 공정시 사이징제(sizing compositions)에 의해 처리될 수 있다.
상기 사이징제는 주로 양호한 스트랜드를 형성하기 위해 사용되며, 상기 커플링제는 유리섬유와 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 사이의 양호한 접착을 가능하게 하는 것으로, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 유리섬유의 종류를 고려하여 적절하게 선택하여 사용할 경우, 폴리에스테르 수지 조성물에 우수한 물성을 부여할 수 있다.
상기 사이징제의 사용방법으로는 유리섬유에 직접 처리하는 방법, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 첨가하는 방법 등이 있으며, 사이징제의 성능을 충분히 발휘하기 위해서는 그 함량을 적절히 선택하여야 한다.
상기 사이징제의 예로는 아민계, 아크릴계 또는 실란계 사이징제가 있고, 상기 실란계 사이징제의 예로는 γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸) γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, β(3,4-에폭시에틸) γ-아미노프로필 트리메톡시실란 등이 있다.
특히, 본 기재의 유리섬유는 실리카를 함유하는 것이 강성 및 기계적 물성을 제공할 수 있어 바람직하다.
이때 상기 실리카는 상기 유리섬유 중에 일례로 20 내지 65 중량%, 바람직하게는 25 내지 60 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 유리섬유의 함량을 조절함으로써, 상기 폴리에스테르계 조성물의 내충격성을 향상시키고 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 상기 범위 미만에서는 유리섬유 첨가에 따른 내열성 및 기계적 물성 향상 등에 대한 효과가 미미해질 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 저휨 특성이 크게 저하될 수 있다.
또한, 산화알루미늄을 상기 유리섬유 중에 일례로 1 내지 40 중량%, 또는 5 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 산화칼슘을 상기 유리섬유 중에 일례로 10 내지 60 중량%, 또는 20 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 산화철, 마그네시아, 산화나트륨, 철 및 산화붕소 중에서 선택된 1종 이상을 5 중량% 이하, 또는 0.001 내지 5 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 보강 섬유는 전술한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지보다 과량으로 투입될 수 있다. 이 경우에 사출품 내 보강 효과를 더욱 개선할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 보강 섬유는 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 20.5 내지 30 중량%, 또는 23 내지 28 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 보강 섬유의 함량을 조절함으로써, 상기 폴리에스테르 수지 조성물에 의하여 제조되는 성형품의 인장강도 및 굴곡강도를 향상시킬 수 있다.
층상 점토 광물
본 발명에 따른 층상 점토 광물은, 일례로 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 층상 점토 광물을 사용하는 경우 필러 역할을 수행하여 베이스 수지를 구성하는 폴리머들의 결정 구조와 보강 섬유에 의한 종횡비를 감소시켜 우수한 저휨 특성을 부여할 수 있다.
상기 층상 점토 광물은 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 2 내지 30 중량%, 5 내지 15 중량%, 또는 5 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우에 층상 점토 광물에 의한 보강 섬유 파괴에 따른 기계적 강도 등의 물성 저하를 방지하여 우수한 물성을 유지할 수 있다.
<폴리에스테르 수지 조성물>
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 1:0.9 내지 1.8의 중량비(PBT:PET)로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 기계적 물성을 유지하면서 저휨 특성을 개선할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 일례로 1:0.9 내지 1.6의 중량비(PBT:PET), 또는 1:1 내지 1.4의 중량비(PBT:PET)로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 기계적 물성을 유지하면서 저휨 특성을 개선할 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 고온 조건에서 휨을 비롯한 변형이 현저하게 발생하는 문제가 발생하며, 상기 범위 초과시 사출 성형시 고화속도가 늦어져 싸이클 타임이 길어지는 문제가 발생하게 된다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 보강 섬유가 층상 점토 광물보다도 과량 투입될 수 있으며, 이 경우에 고화 속도를 향상시키고 저휨 특성을 개선할 수 있다.
상기 보강 섬유의 중량은 일례로 상기 보강 섬유와 상기 층상 점토 광물이 1:0.1 내지 0.3의 중량비 (보강 섬유:층상 점토 광물), 또는 1:0.15 내지 0.25의 중량비 (보강 섬유:층상 점토 광물)로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물에 포함되는 첨가제는 열 안정제, UV 안정제, 활제, 가소제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 에스테르 교환반응 억제제, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 불소계 적하방지제 및 착색 마스터배치 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 첨가제는 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우에 수지 조성물의 물성에 영향을 주지 않으면서 첨가제 본연의 특성이 발현되는 효과가 있다.
상기 열 안정제는 페놀계 열 안정제, 힌더드 아민계 화합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 페놀계 열 안정제는 일례로 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트) (Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate))일 수 있다.
구체적으로 상기 열 안정제의 함량은 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 열 안정제의 함량을 조절함으로써, 폴리에스테르 수지 조성물의 충격강도가 우수하면서 열변형 온도를 증가시켜 내열 특성이 우수하고, 유동지수가 감소되는 효과가 있다.
본 발명에서는 페놀계 화합물로서 Hindered Phenolic Antioxidant 1010을 사용할 수 있다.
상기 힌더드 아민계 화합물은 힌더드 아민 말단기가 베이스 수지를 구성하는 폴리머들의 말단기와 반응하여 내가수분해 특성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 힌더드 아민계 화합물을 사용하는 경우, 상기 폴리에스테르계 조성물의 성형 시에 가스가 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 힌더드 아민계 화합물은 일례로 중량평균 분자량이 2200 내지 2300 g/mol의 할로겐 프리 알콕시 힌더드 아민일 수 있다. 구체적인 예로, 폴리[[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-s-트리아진-2,4-디일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노](Poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-s-triazine-2,4-diyl]-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexamethylene-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino], CAS 번호 71878-19-8) 등을 들 수 있다.
상기 힌더드 아민계 화합물은 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 힌더드 아민계 화합물의 함량을 조절함으로써, 전술한 사슬연장제에 의해 제공되는 내가수분해 효과를 해치지 않고 해당 물성을 구현할 수 있다.
상기 활제는 올레핀계 왁스일 수 있고, 상기 폴리에스테르 수지 조성물에 우수한 이형성 및 사출성을 유지할 수 있도록 하는 역할을 제공한다.
상기 올레핀계 왁스는 용융점도가 낮은 중합체로 미끄럼성과 가소성을 갖는 유질상의 고체일 수 있고, 일례로 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 시판되는 제품을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 활제는 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 우수한 이형성 및 사출성을 충분하게 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 결정핵 포인트 증가를 통한 결정화 조절을 위해 글리세롤 등과 같은 결정 생성시 체인 폴딩을 용이하게 해주는 가소제를 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 바람직하게는 자동차 부품의 커버 부품용 폴리에스테르 수지 조성물일 수 있다. 이때 자동차 부품은 일반 부품뿐 아니라 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 승객 구분 감시 시스템(PODS) 등을 포함하는 전자제어유닛(ECU), 이의 커버 또는 이의 커버 부품 등을 포함한다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 가로Х세로 200 mm Х 100 mm인 두께 2T의 시편을 100 ℃ 온도 하에 30분간 방치하기 전과 방치한 후의 높이 방향의 높이 차이가 0.25 mm 이하, 0.01 내지 0.25 mm, 또는 0.05 내지 0.25mm일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 성형품의 모든 지점에서 고온 조건에서 변형을 최소화하여 뛰어난 저휨 특성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 12mm는 성형품의 높이를 칭하고, 2T는 성형품의 두께를 칭한다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 조성물은 ISO 178에 의거하여 측정한 굴곡 모듈러스가 일례로 8120 MPa 이상, 구체적인 예로 8120 내지 9000 MPa, 바람직하게는 8130 내지 8250 MPa일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 기계적 물성을 유지하면서 고온 조건에서 저휨 특성을 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO 179에 의거하여 측정한 샤르피 충격강도가 일례로 6.6 kJ/m2 이상, 구체적인 예로 6.6 내지 7.5 kJ/m2, 바람직한 예로 6.6 내지 6.9 kJ/m2일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 기계적 물성을 유지하면서 고온 조건에서 저휨 특성을 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO 75-1/2, 1.80 MPa 하중 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가 일례로 190 ℃ 이상, 구체적인 예로 190 내지 205 ℃, 바람직한 예로 190 내지 200 ℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 기계적 물성을 유지하면서 고온 조건에서 저휨 특성을 제공할 수 있다.
<폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법>
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 당업계에서 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지 조성물은 각 구성성분과 기타 첨가제들의 혼합물을 압출기 내에서 용융 압출하는 방법에 의해 펠렛의 형태로 제조될 수 있으며, 상기 펠렛은 사출 및 압출 성형에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 펠렛은 240 내지 300 ℃, 또는 250 내지 290 ℃의 온도에서 사출 또는 압출되고, 사출성형 시 금형의 온도는 60 내지 120 ℃의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 상기 금형온도가 60 ℃ 이하가 될 경우 외관 특성이 저하될 수 있고, 120 ℃ 이상이 될 경우 수지 조성물이 금형에 달라붙게 되어 이형성이 저하되고 냉각 속도가 증가될 수 있다. 상기 금형 온도는 구체적으로 60 내지 100 ℃, 70 내지 90 ℃, 또는 75 내지 85 ℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 사출성형 도중 사출 금형의 온도를 조절하더라도, 사출 성형품의 모든 지점에 따른 휨을 비롯한 변형을 최소화하여 저휨 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사출성형품이 사출성형되는 과정에서 상기 폴리에스테르 수지 조성물이 용융된 용융물의 사출속도는 20 내지 100 mm/s일 수 있다. 구체적으로 상기 사출성형품이 사출성형되는 도중 상기 폴리에스테르계 조성물이 용융된 용융물의 사출속도는 20 내지 90 m/s, 20 내지 80 mm/s, 또는 30 내지 60 mm/s일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 사출성형품의 사출성형 도중 사출 금형의 온도를 조절하더라도, 성형품의 모든 지점에 따른 휨을 비롯한 변형을 최소화하여 저휨 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법은 일례로 전술한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 보강 섬유, 층상 점토 광물 및 기타 첨가제를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 혼련 및 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우에 강성 및 가공성, 저휨 특성의 물성 균형을 구현할 수 있다.
<성형품>
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 폴리에스테르 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 특히 자동차의 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 승객 구분 감지 시스템(PODS) 부품을 포함하는 전자제어유닛(ECU) 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품일 수 있다.
상기 전자제어유닛의 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품은 상기 폴리에스테르계 조성물을 성형온도 230 내지 300 ℃ 하, 바람직하게는 250 내지 290 ℃ 하에 압출 또는 사출하는 단계를 포함하여 제조될 수 있고, 이 범위 내에서 결함이 없는 제품이 얻어지며, 또한 상기 성형품의 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 제조비용을 절감시킬 수 있다.
상술한 범위 내에서 상기 성형품의 충격강도, 인장강도 및 굴곡강도를 조절함으로써, 내충격성을 향상시켜 성형품의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 기재의 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 성형품을 설명함에 있어서, 명시적으로 기재하지 않은 다른 조건이나 장비 등은 당업계에서 통상적으로 실시되는 범위 내에서 적절히 선택할 수 있고, 특별히 제한되지 않음을 명시한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정하는 것은 아니다. 또한, 여기에서 %는 별도로 정의하지 않는 이상 중량%를 의미한다.
[실시예]
본 발명의 일 실시예에서, 폴리에스테르 수지 조성물의 제조에 사용되는 각 구성성분은 다음과 같다.
(A) 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT, 고유점도 0.7 내지 1.12 dl/g, Mw 10,000 내지 80,000 g/mol), Thunhe사, TH6082A
(B) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지
(B-1) Co-PET(이소프탈산 단위체를 5~50 몰% 포함한 PET, 고유점도 0.5 내지 1.0 dl/g, Mw 5,000 내지 80,000 g/mol) TK chemical사, Tex Pet 874-C80
(B-2) Homo-PET(고유점도 0.5 내지 1.0 dl/g, Mw 5,000 내지 80,000 g/mol) SK케미칼사, BB8055
(B-3) Homo-PET(고유점도 1.0 내지 1.2 dl/g, Mw 5,000 내지 80,000 g/mol) 휴비스사, JSB 599
(C) 보강 섬유: 직경 7~15 um, 길이 3~6 mm, 조성: 실리카 40~50%, 산화알루미늄 10~20% 및 산화칼슘 30~40%의 유리 섬유, NEG사, T-187H 제품
여기에서, %는 중량%를 의미한다.
(D) 층상 점토 광물
(D-1) 마이카: MICA 200DX
(D-2) 탈크: KC-3000C, 코츠사
(D-3) 탄산칼슘
(E) 첨가제
(E-1) 열안정제: Irganox 1010
(E-2) 활제: PE계 WAX (제품명 LC102N)
(E-3) 카본 블랙 마스터배치 (제품명 NB 9089)
실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 6
하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량에 따라 상기 (A)폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, (B-1) 내지 (B-3)의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, (C) 보강 섬유, (D-1) 탈크, (D-2) 마이카, (D-3) 탄산칼슘, (E-1) 열안정제, (E-2) 활제, 및 (E-3) 카본 블랙 마스터배치를 혼합한 다음 L/D=42, Φ=40 mm인 이축 압출기를 사용하여 250 내지 290 ℃ 온도 구간에서 용융 및 혼련하여 펠렛 상태의 폴리에스테르 수지 조성물을 제조하였다. 상기 (E-1) 및 (E-2)는 전체 폴리에스테르 수지 조성물 중에 합한 함량 0.8 중량%로 투입되어 총 합량 100 중량%를 만족하였다.
제조된 펠렛 상태의 수지를 120 ℃에서 4시간 이상 건조한 다음 전동 280ton 사출기(스미토모사)를 사용하여 사출온도 260 내지 290 ℃, 금형 온도 80 ℃ 하에 40 mm/s의 사출속도로 사출하여 가로Х세로 200 mm Х 100 mm인 두께 2T의 시편을 각각 제조한 다음 상온에 보관하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 6에서 각각 제조된 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 각각 나타내었다.
*저휨 특성: 제조된 가로Х세로 200 mm Х 100 mm인 두께 2T의 시편에 대하여 100 ℃ 온도 하에 30분간 방치하기 전과 방치한 후의 높이 방향의 치수를 각각 측정하였다.
*인장강도(Mpa), 인장 탄성률(MPa) 및 신율(%): ISO 527-12에 의거하여 각각 측정하였다.
*굴곡강도(MPa) 및 굴곡탄성률(Mpa): ISO 178에 의거하여 측정하였다.
*샤르피 노치충격강도(kJ/m2): ISO 179에 의거하여 측정하였다.
*열변형온도(℃): ISO 75에 의거하여 측정하였다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | |
| 조성 | (A) PBT | 44.98 | 34.6 | 48.40 | 44.98 | 44.79 | 24.22 | 44.98 | 59.2 |
| (B-1) Co-PET | 24.22 | 34.6 | - | 24.22 | - | 44.98 | 24.22 | 10 | |
| (B-2) Homo-PET | - | - | - | - | 24.12 | - | - | - | |
| (B-3) Homo-PET | - | - | 20.80 | - | - | - | - | - | |
| (C) 보강 섬유 | 25.00 | 25.00 | 25.00 | 20.00 | 25.00 | 25.00 | 25.00 | 25.00 | |
| (D-1) 마이카 | 5.00 | 5.00 | - | 10.00 | 5.00 | 5.00 | - | 5.00 | |
| (D-2) 탈크 | - | - | 5.00 | - | - | - | - | - | |
| (D-3) 탄산칼슘 | - | - | - | - | - | - | 5.00 | - | |
| 기계적 강도 | 인장강도(MPa) | 125 | 126 | 124 | 114 | 125 | 127 | 126 | 126 |
| 인장 탄성률(MPa) | 10628 | 11400 | 11128 | 10132 | 10670 | 11450 | 9686 | 10581 | |
| 신율(%) | 2.3 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.3 | 2.1 | 2.5 | 2.3 | |
| 굴곡강도(MPa) | 179 | 179 | 184 | 165 | 175 | 182 | 185 | 179 | |
| 굴곡 탄성률(MPa) | 8180 | 8159 | 8009 | 7949 | 8104 | 8071 | 7608 | 7942 | |
| 샤르피 노치(kJ/m2) | 6.7 | 6.6 | 6.5 | 5.5 | 6.7 | 6.5 | 7.4 | 6.7 | |
| 내열 특성 | HDT (℃) | 196 | 193 | 201 | 194 | 200 | 174 | 194 | 204 |
| 저휨특성 | 사출 직후 평균(mm) | 1.38 | 1.07 | 1.35 | 1.41 | 1.47 | 0.56 | 0.49 | 1.45 |
| 사출 직후 편차(mm) | 0.02 | 0.11 | 0.22 | 0.08 | 0.15 | 0.12 | 0.31 | 0.09 | |
| 100℃, 30분 평균(mm) | 1.35 | 1.21 | 2.34 | 1.38 | 1.45 | 0.33 | 3.33 | 1.42 | |
| 100℃, 30분 편차(mm) | 0.05 | 0.22 | 1.04 | 0.27 | 0.47 | 0.15 | 0.88 | 0.04 | |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 2의 경우 특정 함량으로 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 이소프탈산 단위체를 포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 보강 섬유, 마이카 및 첨가제를 포함함으로써, 기계적 강도 및 내열 특성의 밸런스를 유지하면서 고온 조건에서도 휨을 비롯한 변형을 최소화하여 저휨 특성을 크게 개선하는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1의 경우 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 이소프탈산 단위체를 미포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 보강 섬유, 탈크 및 첨가제를 포함함으로써, 내열 특성은 보다 개선된 반면 저휨 특성을 적절하게 개선하지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2의 경우 보강 섬유를 마이카 대비 부적절한 함량비로 투입함으로써, 기계적 강도가 열세일 뿐 아니라 저휨 특성을 적절하게 개선하지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 3의 경우 이소프탈산 단위체를 미포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용함으로써, 기계적 강도가 불량할 뿐 아니라 저휨 특성을 적절하게 개선하지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 4의 경우 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 소량으로, 그리고 이소프탈산 단위체를 미포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 과량으로 포함함으로써, 내열 특성이 현저하게 저감될 뿐 아니라 저휨 특성을 적절하게 개선하지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 5의 경우 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 이소프탈산 단위체를 미포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 보강 섬유, 탄산칼슘 및 첨가제를 포함함으로써, 기계적 강도가 현저하게 저감될 뿐 아니라 저휨 특성을 적절하게 개선하지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 6의 경우 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 과량으로, 그리고 이소프탈산 단위체를 포함한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 소량으로 포함함으로써 저휨 특성이 저감되는 것을 알 수 있었다.
결론적으로, 자동차의 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 승객 구분 감지 시스템(PODS) 부품을 포함하는 전자제어유닛 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품용 소재로서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지에 배합하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 구조 및 함량을 제어하는 동시에 보강 섬유와 층상 점토 광물의 중량비를 조절함으로써, 기계적 강도와 내열 특성간 밸런스를 유지할 뿐 아니라 고온 환경에서도 평탄도를 유지하여 변형을 최소화하고, 자동차 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품 분야에 적합함을 확인할 수 있었다.
Claims (16)
- 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 28 내지 50 중량%;
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%;
보강 섬유 20.5 내지 30 중량%; 및
층상 점토 광물 5 내지 30 중량%;를 포함하며,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산 및 부탄디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)와 층상 점토 광물이 1:0.9 내지 1.8의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)는 1:0.3 내지 1.5의 중량비 (PBT:PET)로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 20,000 내지 100,000 g/mol이고, DSC로 측정한 융점이 200 내지 240 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 DSC로 측정한 융점이 200 내지 270 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 보강 섬유와 상기 층상 점토 광물이 1:0.1 내지 0.3의 중량비 (보강 섬유:층상 점토 광물)로 포함된 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 보강 섬유는 실리카 20 내지 65 중량%; 산화알루미늄 1 내지 40 중량%; 산화칼슘 10 내지 60 중량%; 산화철, 마그네시아, 산화나트륨, 철 및 산화붕소 중에서 선택된 1종 이상을 5 중량% 이하를 포함하고, 직경 7~15 um이며, 길이 3~6 mm인 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 층상 점토 광물은 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 열 안정제, UV 안정제, 활제, 가소제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 에스테르 교환반응 억제제, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 불소계 적하방지제 및 착색 마스터배치 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를, 상기 폴리에스테르 수지 조성물을 구성하는 전체 성분들 100 중량% 중에 0.1 내지 5 중량% 범위 내로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 가로Х세로 200 mm Х 100 mm인 두께 2T의 시편을 100 ℃ 온도 하에 30분간 방치하기 전과 방치한 후의 높이 방향의 높이 차이가 0.25 mm 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO 178에 의거하여 측정한 굴곡 탄성률이 8120 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ISO75-1/2, 1.80 MPa 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가 190 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물. - 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 28 내지 50 중량%; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 20 내지 40 중량%; 보강 섬유 20.5 내지 30 중량%; 및 층상 점토 광물 5 내지 30 중량%;를 포함하여 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올, 이소프탈산 및 부탄디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 층상 점토 광물은 마이카(mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트 (bentonite), 카올린나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트 (fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 하이드로탈싸이트(hydrotalcite) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법. - 청구항 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 수지 조성물을 포함하는 성형품.
- 제15항에 있어서,
상기 성형품은 엔진제어유닛, 변속기(TCU), 차체 자세 제어(ESC), 에어백 제어, 타이어 공기압 관리(TPMS), 및 승객 구분 감시 시스템(PODS)를 포함하는 전자제어유닛 부품, 이의 커버 또는 이의 커버 부품인 것을 특징으로 하는 성형품.
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-
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