KR910007337B1 - 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

열가소성 수지 조성물

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 슬라이딩시에 마찰 소음을 작게내는 슬라이딩 부품을 만들 수 있는 열가소성 수지, 특히(A)열가소성 폴리에스테르 수지, (B)점도 150,000cst 이상을 갖는 실리콘 오일, (c)점도 3,000cst이하를 갖는 윤활유 등으로 이루어진 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 열가소성 폴리에스테르 수지, 또는 폴리아세탈 수지를 엔지니어링 수지로서 널리 사용하고 있는데, 이는 이들 수지들이 기계적 성질, 전기적 성질, 내열성, 내화학성 및 가공성 등이 뛰어나기 때문이다. 그리고 그들 수지를 사용하려는 분야가 중가함에 따라 그들의 사용조건도 매우 엄격해지고 아직은 고도의 성질들이 요구되고 있다. 상기 성질중의 하나는 차량, 전기, 전자제품 등의 분야에서 요구되는 마찰 특성의 장기간 내구성, 저마찰 소음 등이다.

예를들면, (1)이황화 몰리브덴 및 흑연 등의 고상 윤활제를 첨가하는 방법, (2) 분말상 및 섬유상 폴리테트라 플루오르에틸렌 수지를 첨가하는 방법, (3) 석유계 윤활유, 합성 윤활유, 알리파틱 알콜 또는 그들의 에스테르와 같은 액상 또는 반고상 윤활유를 첨가하는 방법등의 상기 방법들은 열가소성 수지의 마찰·마모 특성을 개선시키는 것으로서 공지되어 있다. 말하지 아니하여도 이들 공지방법들로 마찰·마모 특성을 충분히 개선할 수 있고, 특히 저속·저부하로 단기간에 걸쳐 슬라이딩하는 경우에는 이들 요구를 충분히 만족시켜줄 수 있으나, 고속·고부하 상태로 슬라이딩하는 경우에는 마찰특성이 양호하지 못하고, 또한 저속·저부하 상태로 슬라이딩 하더라도 장기간 사용하는 경우에도 마찰 특성이 현저하게 저하되므로, 여기에는 내구성 및 충실도(fidelity)가 필요하다. 더욱이 연성 수지에다 폴리에틸렌, 폴리테트라 플루오르에틸렌등을 첨가하는 방법은 슬라이딩 부품이 슬라이딩하는 경우에 마찰소음을 개선시키기 위한 방법이지만 이러한 방법으로는 상기 이러요건을 만족시키는 사일런싱(silencing)성질(저소음성)을 항상 얻을 수 없고 기계적 강도와 같은 물리적 특성이 낮다는 문제가 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 공지방법으로는 더욱 엄격하게 제한하여 왔었던 요건들, 즉 마찰·마모 특성, 특히 고속·고부하로서의 슬라이딩 상태하의 특성, 슬라이딩하는 경우의 장기간 특성 또는 사일런싱 특성을 만족시킬 수 없으므로, 상기 성질의 개선을 희구하여 왔었다.

본 발명자들은 열가소성 폴리에스테르 수지 및 폴리아세탈 수지에 특정한 고점도를 갖는 실리콘 오일 및 특정한 저점도를 갖는 윤활유를 첨가하면 그들의 상승작용으로 현저한 효과가 나타나서 장기간 및 단기간 마찰·마모 특성이 우수하고, 부수적으로 특성이 저하되지 않고, 슬라이딩할 때에 마찰 소음이 적다는 것을 찾아 반복 연구함으로써 본 발명을 달성하였다.

말하자면, 본 발명의 목적은 (A) 열가소성 폴리에스테르 수지 99.9-60중량부, (B)점도150,000cst 이상을 갖는 실리콘 오일 0.05-20.0 중량부, (C) 점도 3,000cst 이하를 갖는 윤활유 0.05-20.0중량부 등으로 이루어진 열가소성 수지 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명에서 사용한 열가소성 폴리에스테르는 디카르복실 화합물과 디히드록시 화합물의 중축합, 옥시카르복실 화합물의 중축합, 이런 세 성분의 혼합 중축합 등으로 얻어진 폴리에스테르를 들 수 있다. 본 발명에서 단일 중합 에스테르 및 공중합 에스테르 둘다 효과적으로 사용된다.

본 발명에서 사용한 디카르복실산 화합물은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복실산, 디페닐-디카르복실산, 디페닐에테르 디카르복실산, 디페닐에탄 디카르복실산, 사이클로헥산, 디카르복실산, 아디핀산 및 세바신산, 그리고 그들의 알킬-, 알콜시- 또는 할로겐 치환 화합물 등 공지의 디카르복실산 화합물이 있다. 그리고 이런 디카르복실산 화합물은 저급 알콜 에스테르, 예를들면 디메틸 에스테르와 같은 에스테르형성 유도체형으로도 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기의 화합물을 단독으로 또는 2종 이상 혼합해서 사용할 수 있다.

다음에, 디히드록시 화합물은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 하이드로퀴논, 레조르신, 디히드록시 페닐, 나프탈렌 디올, 디히드록시디페닐 에테르, 사이클로헥산 디올 및 2.2′-비스(4-히드록시페닐)프로판, 그리고 그들의 알킬-, 알콕시- 또는 할로겐 치환 화합물 등이 있다. 그것들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합해서 사용한다.

그리고, 옥시카르복실산은 옥시벤조산, 옥시나프토에산 및 디페닐렌 옥시카르복실산, 그리고 그들의 알킬-. 알콕시- 또는 할로겐 치환 화합물 등이 있다.

본 발명에 따르면, 상기한 화합물을 모노머로 하여 중축합시켜 얻어진 모든 열가소성 폴리에스테르를 단독으로 또는 2종 이상 혼합해서 사용할 수 있다. 폴리알킬렌 테레프탈레이트는 폴리부틸렌 테레프탈레이트가 바람직한데, 이것을 사용하는 경우에 본 발명에서 주목할만한 효과를 얻었다.

그리고, 본 발명에서 열가소성 폴리에스테르를 가교결합 및 그래프트 공중합과 같은 공지의 방법으로 변성시킬 수 있다.

본 발명에 사용한 폴리아세탈 수지는 주사슬의 대부분이 옥시메틸렌 사슬로 이루어진 폴리아세탈 단일중합체 및 폴리아세탈 공중합체를 들 수 있다. 그리고, 폴리아세탈을 공지의 방법인 가교결합 또는 공중합으로 변성시키더라도, 그들을 기질 수지로 사용할 수 있고, 본 발명에서 효과를 얻을 수 있었다.

다음으로, ASTM D-445에 따라 측정한 값이 150,000cst(25℃에서)의 상당히 고점도를 갖는 디메틸-폴리실록산 또는 디메틸-폴리실록산의 메틸기부분이 수소, 페닐기, 할로겐화 페닐기, 할로겐화 알킬기, 플루오르 에스테르기 등으로 이루어진 기로부터 적어도 1종류 이상으로 치환되어 얻은 화합물을 본 발명에서 상술한 열가소성 수지(성분A)에 첨가한 실리콘 오일 (성분 B)로 사용한다.

150,000cst 보다 저점도를 갖는 실리콘 오일, 특히 100,000cst이하의 점도를 갖는 실리콘 오일을 첨가한다면 초기에는 마찰·마모 특성이 개선되지만, 본 발명에서 목표로 하는 장기간 마찰·마모 특성 또는 슬라이딩시에 마찰소음을 충분히 개선시킬 수 없고, 고중합도를 갖는 고무상 실리콘 수지를 사용한다면 실리콘 오일을 수지에 균일하게 분산시키는 것이 어렵고 마찰·마모 특성의 개선을 기대할 수 없을뿐만 아니라 기계적 특성 또한 상황에 따라 저하 되기 때문에 바람직하지 못하다. 점도 200,000-1,000,000cst를 갖는 실리콘 오일을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 본 발명에서 실리콘 오일을 용매 등으로 용해시킬 수 있으며, 유기 또는 무기 고체의 첨가로 흡착시킬 수 있다. 이것은 많은 경우에 있어서, 실리콘 오일의 첨가로 가공성 및 실리콘 오일의 분산성 측면에서 요구되는 바이며, 또한 수지에 실리콘 오일의 분산성을 개선하기 위해 요구되는 것이고, 동시에 분사매로도 이용한다.

본 발명에서 점도 3,000cst(25℃)이하를 갖는 윤활유를 성분C 로서 상술한 고점도 실리콘 오일(성분 B)과 함께 첨가하면 단기간 마찰·마모 특성만큼 장기간 마찰· 마모 특성에서도 현저하게 개선되는 상승효과가 나타난다. 더욱 효과적인 상승효과를 얻기 위해서는 점도 2,000cst 이하를 갖는 윤활유를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 사용된 윤활유(성분 C)는 합성 윤활유, 석유계 윤활유 및 동·식물성 기름과 같은 공지의 윤활유이다. 싱기 윤활유중에서 적어도 한 종류 이상 선택해서 첨가한다. 석유계 윤활유는 석유의 분별증류 및 정류로 얻어진 파라핀 계열, 나프텐 계열 등으로 주로 탄화수소로 이루어진 오일이다. 그것들은 터빈 오일, 기계 오일, 엔진 오일, 기어 오일, 스핀들 오일, 냉동기 오일, 파라핀 오일 등이 있다.

그리고, 합성 윤활유는 실리콘 오일, 폴리알킬렌 글리콜 오일, 폴리올 에스테르 오일, 폴리페닐 에테르오일, 디에스테르 오일, 폴리올레핀 오일 등 다양한 종류가 있다.

또한 동·식물성 오일은 식물의 열매, 씨앗, 지방질 수육으로부터 수출한 오일이다. 이러한 오일은 대두유, 코코넛유, 팜유, 면실유, 아마인유, 평지씨유, 피마자유, 고래유, 스쿠알렌 등이 있다.

이런 동·식물유의 주성분인 천연 및 합성 고지방산과 그들의 에스테르 또한 성분 C로서 요구되는 점도를 충족시키는 한에 있어서는 본 발명에 따른 윤활유에 포함된다.

그리고, 윤활유(성분 C)의 특성을 개선하기 위하여 산화방지제, 극한 압력제(extreme pressure agent), 내마모제, 유성제(oily agent), 점도 개선제, 유동점 강하제 등을 윤활유 (성분 C)에 첨가할 수 있다. 또한, 점착성 부여제(tackifier)등을 첨가할 수 있는데, 그리스 또는 희석액 형태로 첨가한다. 요컨데, 본 발명에서 기본 오일의 요구를 충족시키는 모든 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서, 석유계 윤활유의 사용이 요구되는데, 특히 상기 윤활유중에서 파라핀 계열이 좋다. 또한 합성 윤활유에 속하는 실리콘 오일의 사용이 요구된다.

본 발명에서, 상술한 고점도 실리콘 오일(성분 B)와 저점도 윤활유(성분 C)를 열가소성 수지(성분 A)99.9-60중량부를 기준으로 0.05-20중량부의 비율로 첨가한다. 만일 이 비율 이하로 참가하면 상승효과에 따른 마찰·마모 특성의 충분한 개선점을 얻지 못하고, 이 비율 이상으로 첨가하면 상황에 따라 가공성, 기계적 특성 등이 현저히 낮아지므로 바람직하지 못하다. 따라서, 열가소성 수지(성분 A)99.9-60중량부를 기준으로 성분 B 및 성분C를 0.2-10중량부 첨가시켜 상기 물리적 특성들이 골고루 있도록 하는 것이 좋다. 그리고, 마찰·마모 특성을 더욱 효과적으로 개선시켜 상승효과를 얻기 위하여, 저점도 윤활유(성분 C)와 고점도 실리콘 오일(성분 B)을 1 : 5-5 : 1의 비율로 첨가하는 것이 바람직하다.

고점도 실리콘 오일과 저점도 윤활유를 동시 사용함으로써 상승효과가 생기므로 장기간 및 단기간 마찰·마모 특성이 뛰어나다는 이유가 항상 뚜렷하지 아니하지만, 본 발명자들이 추측하기에는 고점도 실리콘 오일 및 저점도 윤활유에 있어서, 고점도 실리콘 오일이 안정한 필름 형태를 이루어 수지표면 또는 수지표면 부근에 쉽게 분산되지 못하고, 저점도 윤활유는 쉽게 녹아 흐르므로 자연 상태에서 장기간 특성을 충분히 갖지 못하지만, 상기 필름에 안정하게 유지되어, 결과적으로 저점도 윤활유의 우수한 마찰 특성을 단기간은 물론 장기간에 걸쳐서 유지시킨다.

슬라이딩 특성을 더욱 개선시키기 위하여 흑연, 이황화 몰리브덴 및 금속 비누와 같은 고체 윤활제, 폴리에틸렌 수지 및 폴리테트라플로오르 에틸렌 수지와 같은 폴리머, 또는 우수한 윤활 특성을 갖게 할 수 있는 것 등을 본 발명에 따른 조성물로 첨가할 수 있다. 또한 원하는 물리적 특성을 개선하기 위하여 공지의 다양한 첨가제를 더 첨가할 수 있다.

이런 첨가제는 산화방지제, 내후제 및 내광제, 열안정제, 활제, 이형제, 핵제, 실리콘 오일 분산제, 정전방지제, 난연제, 착색제 등이 있다.

또한 유리섬유와 같은 물질의 섬유상, 판상 및 과립상 무기 충전재를 본 발명의 목적에 따라 첨가할 수 있다. 그리고, 두말할 나위도 없이 다른 수지 또는 고분자 물질을 보조적으로 첨가할 수 있다.

본 발명의 조성물을, 종래의 수지 조성물들을 만들던 방법으로 쉽게 제조할 수 있는데, 그 방법들은 예를들면, 성분 요소들은 혼합하여서 그 혼합물을 단축 또는 양축 압출기안에 넣어 반죽하여 사출시켜서 펠렛을 준비하고서 몰딩하는 방법. 이종 조성물로 만든 펠렛들을 제조하여 몰딩에 필요한 양만큼 혼합한 다음에 원하는 조성물로된 성형제품을 얻는 방법, 적어도 하나의 성분을 성형기에 직접 넣는 방법 등이다.

특히, 고점도 실리콘 오일(성분 B)를 저점도 윤활유(성분 C)와 혼합한 다음에 이 혼합물을 수지(성분 A)에 첨가하는 방법은 윤활유 (성분 B,C)를 조절하기 쉬우므로, 이 방법이 조작에서 바람직하다.

[바람직한 실시예]

본 발명을 바람직한 실시예를 들어 하기와 같이 구체적으로 서술하지만, 꼭 이들 실시예들에만 국한하는 것은 아니다.

[실시예 1-9 및 비교 실시예 1-6]

표 1에 나타낸 바와 같이 점도 150,000cst 이상인 실리콘 오일과 점도 3,000cst 이하인 다종의 윤활유를 표 1에 나타낸 비율로 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 [폴리플라스틱스 가부시끼가이샤제인 "DURANEX 2000"]와 혼합한 다음, 그 혼합물을 펠렛상 조성물로 만들기 위하여 양축 압출기 안에 넣어 용융 반죽한 다음에, 이 펠렛을 사출성형시켜 시험편을 만들어서 평가했다. 그리고, 고점도 실리콘 오일 및 저점도 윤활유를 함유하지 않는 경우와 2종류중 1종류를 첨가하지 않은 경우를 비교하기 위하여 시험편을 제조하여 상술한 시험편과 동일한 조건에서 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

그리고, 슬라이딩 특성은 다음의 방법으로 평가했고, 인장 특성은 ASTM법에 따라 평가하였다.

[운동 마찰 특성]

운동 마찰계수를 0.75Kg/㎠의 압력, 180mm/sec의 선속도 및 반대물질인 ABS 수지로서 접촉면적이 2.0㎠로 하여, 슬라이딩을 시작하여 60분 동안 슬라이딩한 후에 즉시 스즈끼형 마찰·마모 측정기로 측정했다.

[마찰 소음 특성]

동종의 물질을 10시간 동안 마찰시키면서 마찰 소음 발생 상태를 3.5Kg/㎠의 압력, 50mm/sec의 선속도 및 접촉 면적을 2.0㎠로 하여 상기한 측정기로 측정했다.

[실시예 10-13 및 비교 실시예 7-9]

표 2에 나타낸 바와 같이 점도 150,000cst 이상인 실리콘 오일과 점도 3,000cst 이하인 윤활유를 표 2에 나타낸 비율로 폴리아세탈 수지[폴리플라스틱스 가부시끼가이샤제인 "DURACON M 90"]와 혼합한 다음에 실시예1-9와 동일한 방법으로 평가하였다. 그리고, 비교하기 위하여 고점도 실리콘 오일이나 저점도 윤활유중의 어느 한 성분이 없는 경우와 두 성분이 모두 없는 경우에는 시험편을 만들어 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

상술한 내용과 바람직한 실시예로부터 명백하게 점도 150,000cst 이상인 실리콘 오일과 점도 3,000cst이하인 윤활유를 열가소성 폴리에스테르 수지 또는 폴리아세탈 수지에 첨가하면 상승효과가 나타나 단기간 및 장기간 마찰·마모 특성 및 슬라이딩시 마찰 소음과 같은 슬라이딩 부품에 필요한 다양한 특성이 현저하게 개선되고, 또한 문제를 일으키던 한도내에서도 다른 물리적 특성들을 저하시키지 아니한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 우수한 특성들이 골고루 있게 하고, 자동차, 전기 및 전자 기계, 사무기기 잡화 등의 분야에서 기어, 베어링 및 키보드 등의 슬라이딩 부품으로 사용하면 적당하다.

[표 1]

Claims (4)

1. (A) 열가소성 폴리에스테르 수지 99.9-60중량부와, (B)정도가 150,000cst 이상이 실리콘 오일 0.05-20중량부와, (C)점도가 3,000cst 이하인 윤활유 0.05-20중량부와로 혼합하여 만든 열가소성 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지가 폴리알킬렌 테레프탈레이트인 열가소성 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지가 폴리부틸렌 테레프탈레이트인 열가소성 수지 조성물.
4. 제4항에 있어서, 상기 윤활유가 파라핀 오일인 열가소성 수지 조성물.