KR920005544B1

KR920005544B1 - 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)와 그 제조방법

Info

Publication number: KR920005544B1
Application number: KR1019900009495A
Authority: KR
Inventors: 김우상
Original assignee: 주식회사 럭키; 최근선
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1992-07-06
Also published as: KR920000452A

Abstract

내용 없음.

Description

열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)와 그 제조방법

본 발명은 열가소성 수지인 스티렌계 수지, 엔지니어링플라스틱 수지(ENPLA 수지라 함), PP 수지 등의 성형가공에 있어서 고농축 이형제(Master Batch)를 첨가하여 사용하므로서 작업성 및 성형가공성이 양호하고 이형을 용이하게 하는 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)와 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 이형성 및 성형가공성을 개량하는 방법으로서는 열가소성 수지표면에 특정화합물을 부착, 도포하는 방법, 고급지방산 금속염(Ca,Ba,Zn 등의 스테아레이트 등)과 같은 활성제를 펠릿(pellet)공정시 다량 사용하는 방법, 금형에 직접 분사하는 방법 등이 이용되고 있으나 이와 같은 기존의 이형제 사용시 문제점으로, 1) 성형기의 피드존에서 슬립성으로 인한 계량의 불균일로 계량시간이 지연되고 불량성형품이 발생하며 2) 계량시간 지연에 따른 내부온도 상승으로 수지의 열분해에 기인되는 제품표면의 흑점 및 횡선 등이 발생되고 3) 제품의 변색, 취출시간 지연으로 인한 생산성 저하와 4) 고급지방산 금속염 등의 활성제를 과다하게 사용시는 수지의 내열성 저하와 도포량의 불균일로 인한 제품 오염, 자동취출이 불가능하게 되는 등, 여러 가지 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 제거함과 동시에 공정자동화 및 성력화를 위하여 이형제의 선택, 이형제를 과농축 시키는 방법 및 조성물에 대하여 연구하므로서 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 사용되는 성형용 열가소성 수지로서는 스티렌계 수지(ABS 수지, AS 수지, PS 수지, AES 수지, AAS 수지), ENPLA 수지(PC 수지, 나일론 수지, PBT 수지, PMMA 수지) 및 PP 수지 등이 적용되며, 이형제 화합물로서는, 메칠렌비스스테아린산아마이드, 에칠렌비스스테아린산아마이드, 에칠렌비스팔미틴산아마이드, 에칠렌비스올레인산아마이드 등의 고급지방산 비스아마이드, 유동파라핀, 합성파라핀 등의 지방족 탄화수소계 왁스, 폴리디메칠실록산, 폴리디에칠실록산, 폴리메칠페닐실록산 등의 유기폴리실록산, 카노바(Carnauba)왁스, 몬탄(montan)왁스 등의 고급지방산 에스테르 왁스 등을 사용하며, 상기 열가소성 수지에 1종 또는 2종 이상의 이형제 성분의 화합물 5~50wt%를 배합, 혼련하여 고농축 이형제를 제조하며, 성형시는 이형제 화합물의 최종 농도가 0.1~0.4wt%의 범위내에서 사용하게 된다.

그리고 이형효과를 높이기 위한 매개물로서는 합성실리카와 같은 무기물질 분말을 사용하며 이때 매개물은 용도에 따라 2~25wt% 첨가하게 되고 매개물과 이형제 화합물을 합하여 열가소성 수지의 25~93wt%가 되게 한다(실시예 및 결과표 참조).

종래 기술인 일본국 공개특허공보(소 57-6712호)의 열가소성 수지의 펠릿(pellet)은 특정 화합물을 0.01~0.1wt%를 첨가하여 펠릿 표면에 부착시키도록 하는 것으로서 첨가량이 0.01wt% 이하일 경우에는 이형효과가 불충분하고, 0.1wt% 이상일 경우에는 펠릿이 스크류의 피드존에서 슬립한다던가 혼련이 불충분하게 되고 성형 사이클의 지연, 품질불균일 및 스크류 회전시 공기가 휘말려 들어감으로서 성형외관이 불량해지고, 생산성의 저하를 가져오는 등 우수한 성형제품 생산에 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 무기질 성분인 합성실리카를 첨가하여 사용하므로서 이형제의 최종농도가 0.1wt%일때 발생되는 종래 기술상의 문제점을 해결하여 이형성 및 생산성을 향상시키는 고농축 이형제를 발명하였다.

고농축 이형제의 제조방법은 용도에 따른 최종 이형제 화합물의 농도가 사용 수지량의 0.1~0.4wt%가 되도록 고려하여 열가소성 수지와 무기질 분말이 투입된 배합기를 회전시키면서 5~50wt%의 이형제 화합물을 서서히 투입하는데, 1) 이형제 화합물의 투입량이 적을 경우(7wt% 미만)는 혼련온도가 150~250℃로 설정된 반바리믹서 또는 브렌다믹서로 혼련하여 길이대비 직경(L/D라 함)20~32 : 1로 설정된 압출기로 펠릿 성형하며, 이때 혼련온도가 150℃ 이하일 경우는 수지성분의 미용융으로 인한 혼합불균형 및 압출량 저하의 원인이 되며, 250℃ 이상일 경우에는 수지성분의 과용융 및 이형제의 분해원인이 된다.

2) 이형제 화합물의 투입량이 많을 경우(7wt% 이상)는 (가) 상기 반바리믹서나 브렌다믹서에 일차 혼합한 후 이형제 성분을 재분산시키기 위하여 2본롤(오픈롤)을 다시 통과시키고 L/D 20~32 : 1인 압출기로 펠릿 성형할 수도 있다. 이때 L/D가 20 : 1 미만일 경우는 수지와의 혼련부족으로 이형제의 분리(미혼합)현상의 원인이 되며 32 : 1 이상일 경우에는 용융수지 및 이형제의 분해 또는 물성 변화의 원인이 될 수도 있다. (나) 또는 수지, 이형제 화합물 및 무기질분말을 헨셀 또는 텀블러믹서(Henshel or tumbler Mixer)로서 상온에서 균일하게 혼합한 후 150~250℃에서 L/D 20 : 32 : 1인 압출기로 일차 압출한 후 이형제 성분의 재분산을 위하여 통상의 압출기로 재압출하여 펠릿상의 고농축 이형제를 제조하며, 이형제 화합물의 최종 농도는 0.1wt% 이상으로 사용하나 0.1~0.4wt%가 가장 바람직하다.

이형제 화합물의 최종농도가 0.1% 이하가 되면 그 효능이 감소되며, 0.4% 이상으로 증가되어도 제품의 품질 즉 성형성과 기타 기계적, 물리적 성질에 변동은 없으며 이형성 및 표면 광택도 양호하다.

온도설정이나 입자규격은 열가소성 수지의 종류 및 용도에 따라 조절되며 본 고농축 이형제는 성형용 열가소성 수지와 혼합시키는데 특별한 장치를 필요로 하지 않고 통상의 텀블러 또는 배합기 등으로서도 가능하며 공정자동화시 자동계량장치를 이용할 수 있다.

본 발명의 효과로서 종래 기술인 문제점인 (1) 계량시간지연 및 이에 따른 내부온도 상승으로 인한 수지의 열분해, (2) 불균일한 계량으로 인한 불량성형품 발생 등을 본 고농축 이형제를 사용하므로서, 1) 이형성 향상과 외관 광택의 증가로 상품의 고급화화 2) 자동계량장치를 이용할 수 있으므로 배합공정을 배제할 수 있고 3) 자동취출 로봇 사용으로 공정자동화가 가능해지며 4) 완제품 불량 감소등으로 원가절감 및 생산성 향상을 기할 수 있다.

고농축 이형제의 이형성과 광택도 등을 비교 검토하기 위하여 열가소성 수지중 이형성이 나쁜 HIPS 수지(High impact polystyrene)와 ABS 수지 및 PP 수지 무기질 분말인 합성실리카와 이형제 화합물로부터 제조된 본 발명의 고농축 이형제를 650Ton과 450Ton 등의 사출기에서 TV 캐비넷 16" 제품성형에 적용하며 종래 이형제인 고급지방산 금속염을 사용한 것과 비교 검토하였다. 그 실시예 및 비교 결과는 다음과 같다.

[실시예 1]

HIPS 수지 93wt%, 합성실리카 2wt%와 폴리디메칠실록산 4.9wt%, 폴리디에칠실록산 0.1wt%를 190℃로 설정된 반바리믹서에서 용융하며 혼합시킨 후 스크류의 L/D비가 22 : 1인 압출기로 압출하여 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조.

[실시예 2]

HIPS 수지 85wt%, 합성실리카 5wt%와 유동파라핀 8wt% 에틸렌비스팔미틴산아마이드 2wt%를 200℃로 설정된 반바리믹서에서 용융하며 혼합시킨 후 오픈롤을 통과시켜 잘 분산되지 않은 이형제화합물을 재분산시킨 다음 스크류의 L/D비가 25 : 1인 압출기로 압출하여 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조.

[실시예 3]

ABS 수지 78wt%, 합성실리카 7wt%, 카나바왁스 15wt%를 상온에서 텀블러 믹서로써 균일하게 혼합시키고, 220℃ L/D비가 27 : 1인 압출기로 압출하여 펠릿 성형하고 이것을 통상의 압출기로 재 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조.

[실시예 4]

HIPS 수지 70wt%, 합성실리카 10wt%, 폴리디메칠실록산 10wt%, 에칠렌비스팔미틴산아마이드 10wt%를 실시예 2와 동일한 조건 및 방법으로 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조.

[실시예 5]

HIPS 수지 57wt%, 합성실리카 13wt%와 유동파라핀 30wt%를 실시예 2와 동일한 조건 및 방법으로 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조.

[실시예 6]

PP 수지 30wt%, 합성실리카 25wt%와 유동파라핀 10wt%, 카나바왁스 5wt% 및 에칠렌비스팔미틴산아마이드 20wt%를 텀블러믹서로써 균일하게 혼합시키고, 210℃, L/D비가 32 : 1인 압출기로 압출하여 실시예 3과 동일한 방법으로 펠릿 성형하여 고농축 이형제를 제조하였다.

표 1의 이형제 조성성분 중 비교예 1~4는 종래 사용되는 이형제 성분이고, 실시예 1~6은 본 발명의 고농축 이형제 성분이다.

[표 1]

상기 이형제를 사용하여 수지별로 사출성형된 TV캐비넷에 대한 표면광택도, 이형성 등을 비교한 결과는 표 2와 같다.

비교 결과

[표 2]

Claims

성형용 열가소성 수지 25~93wt%, 합성실리카 2~25wt% 및 이형제 성분의 화합물 5~50wt%로 조성된 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch).
제1항에 있어서, 열가소성 수지는 스티렌계 수지, ENPLA 수지 또는 PP 수지의 고농축 이형제(Master Batch).
제1항에 있어서, 이형제성분 화합물은 고급지방산 비스아마이드, 지방족 탄화수소계 왁스, 유기폴리실록산, 고급지방산 에스테르 왁스 중 1종 또는 2종 이상의 화합물인 고농축 이형제(Master Batch).
성형용 열가소성 수지와 합성실리카 2~25wt%가 투입된 배합기를 회전시키면서 5~7wt% 미만의 이형제 화합물을 서서히 투입하고 150~250℃로 설정된 반바리믹서 또는 브렌다믹서로 혼련하여 L/D 20~32 : 1인 압출기로 펠릿 성형하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)를 제조하는 방법.
성형용 열가소성 수지와 합성실리카 2~25wt%가 투입된 배합기를 회전시키면서 7~50wt%의 이형제 화합물을 서서히 150~250℃로 설정된 반바리믹서 또는 브렌다믹서에서 일차 혼합한 후, 2본롤(오픈롤)을 다시 통과시키고 L/D 20 : 32 : 1인 압출기로 펠릿 성형하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)를 제조하는 방법.
성형용 열가소성 수지와 합성실리카 2~25wt%에 7~50wt%의 이형제 화합물을 상온에서 헨셀 또는 텀블러믹서로서 혼합하고, 150~250℃, L/D 20 : 32 : 1인 압출기로 일차 압출한 후, 다시 통상의 압출기로 재압출하여 펠릿으로 성형하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지용 고농축 이형제(Master Batch)를 제조하는 방법.