KR960007611B1

KR960007611B1 - 내마모성과 고온강도가 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 이형 압출 성형된 윤활지지체

Info

Publication number: KR960007611B1
Application number: KR1019920015049A
Authority: KR
Inventors: 김명호; 홍순용; 유정수; 이경돈; 최덕순
Original assignee: 주식회사 엘지화학; 성재갑
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1996-06-07
Also published as: KR940004006A

Abstract

내용 없음.

Description

내마모성과 고온강도가 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 이형 압출 성형된 윤활지지체

본 발명은 내마모성과 고온강도가 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 이형 압출 성형된 윤활지지체(profile extruded sliding rail)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 폴리에스테르 수지, 방향족 비닐계 단량체와 시안화비닐계 단량체의 공중합체, 폴리카보네이트 수지 및 아크릴레이트계 충격보강제를 포함하는 조성물 및 이로부터 이형 압출 성형된 윤활지지체에 관한 것이다.

기존의 경질 염화비닐 창짝의 경우에서와 같이, 유도궤적 (레일) 위에서 하중을 갖는 이동체(창짝)에 롤러를 부착하여 왕복 운동을 하는 형태의 구조체를 사용하는 경우. 이동체의 롤러에 직접 접촉하는 부위에는 내후성 및 내마모성이 우수하고 기계적 강도가 우수하면서도 롤러와의 마찰계수가 적어 내구성이 우수하여 고온 및 고하중에서도 사용이 가능한 합성수지가 필요하다.

일반적으로, 폴리에스테르 수지는 높은 기계적 강도, 우수한 내마모성 및 자기 윤활성을 지니고 있으나 결정성 수지이기 때문에 치수 안정성이 불량하고 비교적 저점도로 용융물의 지지력이 충분하지 않다는 단점을 갖고 있다. 반면에 스티렌계-시안화비닐계 공중합체는 치수 안정성 및 용융물의 지지력이 우수하고 높은 연화점으로 원해 고온 강도가 우수하나 내마모성 및 자기 윤활성이 좋지 않은 수지로 알려져 있다. 이들두 수지의 장단점을 보완하고자 두 수지를 블렌딩하면 대부분의 특성이 두 수지의 중간정도 수준으로 유지 되지만 충격 강도가 약해 실제품에 적용하기에는 큰 어려움이 있다.

본 발명자들은 상기와 같은 단점을 보완하고자 상기 두 수지 성분을 갖는 조성물에 폴리칸보네이트 수지와 아크릴레이트계 충격보강제를 혼합사용하여 상기의 문제점을 해결하였다.

즉, 본 발명의 목적은 (A) 폴리에스테르 수지 5 내지 90중량부 (B) 방향족비닐계 단량체와 시안화비닐계 단량체로부터 공중합된 공중합체 수지 5 내지 80중량부 (C) 폴러카보네비트 수지 1 내지 30중량부 (D)아크릴레이트계 충격보강제 1 내지 5중량부를 포함하는, 내마모성과 고온 강도가 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물을 이형 압출 방법에 의해 성형시킨 윤활지지체를 제공하는 것이다.

본 발명의 조성물에서, (A)성분은 테레프탈산 또는 테레프탈산 메틸에스테르와 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 디올 성분으로부터 용융중합 또는 용융중합과 괴상중합의 혼합 방법에 의하여 축중합된 폴리에스테르 수지이다.

적합한 (A)성분의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 플리부틴랜 테레프탈레이트(폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트), 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.

본 발명의 (A)성분은 30℃의 테트라클로로에탄/페놀이 60/40으로 흔합된 혼합용매내에서 고유점도가 0.8이상, 바람직하게는 1.0 이상의 값을 가지며, 5 내지 90중량부, 바람직하게는 20 내지 80중량부 사용된다.

(A)성분의 사용량이 5중량부 보다 작으면 본 발명의 내마모성 향상을 기대할 수 없으며, 90중량부 이상이면 압출성의 저하로 성형이 불가능하게 된다.

본 발명에 사용되는 (B)성분은 괴상, 현탁, 유화중합 또는 이들의 혼합 방법으로 제조될 수 있는 공중합체 수지이며, 이의 제조에 사용되는 방향족비닐계 단량체의 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, t-부틸스티렌, 할로겐 치환 스티렌 등이 있으며, 스티렌 및 α-메틸스티렌이 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용될 수 있으며, 적합한 양의 범위는 60 내지 80중량부이다. 또한, 공중합체 제조에 사용될 수 있는 시안화비닐계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 등이 있으며, 아크릴로니트릴이 바람직하다. 이들의 적합한 양의 범위는 15 내지 35중량부이다.

또한 상기 두 종의 방향족비닐계 및 시안화 비닐계 단량체와 공중합이 가능한 단량체의 예로는 말레이미드, N-치환된 말레이미드, 메타크릴산 에스테르, 메타크릴산 등의 비닐 단량체를 들 수 있다.

상기 (B)성분은 30,000 내지 120.000 바람직하게는 50,000 내지 100,000의 수평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. (B)성분의 사용량은 5 내지 80중량부, 바람직하게는 10 내지 70중량부일 수 있으며, 5중량부 보다 적게 사용하면 내열성이 떨어지고, 80중량부 이상 사용하면 내마모성의 향상을 기대할 수 없다.

본 발명의 (C)성분인 폴리카보네이트 수지는 하기 일반식으로 나타낼 수 있으며 :

(이때, A는 2가 페놀 양단에 방향족 라디칼을 갖는 성분이다), 구체적으로

(이때, R₁및 R₂는 수소, C_1-6알킬 또든 페닐그룹이며, n은 40 내지 300이다)이다.

폴리카보네이트는 방향족 폴리카보네이트, 지방족 폴리카보네이트 또는 방향족-지방족 폴리카보네이트일 수 있으며, 구체적으로 2,2-비스(4-하이드록시페닐)알칸, 비스(4-하이드록시페닐)에테르 또는 비스(4-하이드록시페닐)술폭사이드 등의 비스페놀 및 할로겐화 비스페놀로부터 제조된 중합체 또는 공중합체일 수 있다.

또한 폴리카보네이트 수지의 제법은 독일특허 제1.546,311호와 제962,274호 : 미국특허 제3,248,414호 ; 제3.325,668호 ; 제3,187,065호 ; 제3,028,365호 , 제2,939,846호 : 제2,964,974호 . 제2,970,137호 : 제2,999,835호 : 제3,334,154호 : 제4,131.575호 등 여러 특허에 상세히 개시되어 있으며, 대표적인 폴리카보네이트 수지의 예는 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Technology Vol. 10, 페이지 710-764(1969)]에 상세히 나와 있다.

본 발명의 (C)성분인 폴리카보네이트는 비스페놀-A와 포스겐으로부터 축중합된 폴리카보네이트 수지로서, 15,000 내지 40,000, 바람직하게는 20,000 내지 30,000의 수평균 분자량을 갖는 수지이다. (C)성분의 사용량은 1 내지 30중량부, 바람직하게는 3 내지 20중량부일 수 있으며, 1중량부보다 적게 사용하면 충격강도의 향상을 기대할 수 없고, 30중량부 이상 사용하면 (B)성분과 마찬가지로 내마모성의 향상을 기대할 수 없다.

본 발명의 (D)성분인 아크릴레이트계 충격보강제는 3단계 유화중합으로 얻은 다상(multi phase)의 라텍스로부터 제조되는데, 이의 제조 과정을 간단히 설명하면, 1단계는 고무입자 크기를 조절하는 단계로 반응기에 단량체와 가교결합제를 투입하고 이를 중합시켜 고무 라텍스를 만들고, 2단계에서는 1단계에서 제조한 고무 입자를 성장시키는 단계로 단량체, 유화제, 가교결합제 등의 흔합물을 동시에 투입하여 라텍스의 입자경을 성장시켜 코어(core)로 만들고, 3단계에서는 형성시킨 코어 입자에 그라프트 반응을 일으키 쉘(shell)을 형성시킨 다음, 응집제로 응집시켜 만든다.

상기 (D)성분 제조에 사용되는 단량체로는 탄소수 1-8의 아크릴산 알킬에스테르, 탄소수 1-4의 메타크릴산 알킬 에스테르, 방향족 비닐화합물, 비닐시안화 화합물, 무수 말레인산이 있으며, 구체적으로는 아크릴산의 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸 또는 2-에틸헥실 에스테르, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐 톨루엔, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에틸비닐에테르 등을 들 수 있다.

이들중 제1,2단계에는 전이 온도가 비교적 낮은 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 에틸아크릴레이트가 바람직하게 사용되며, 사용량은 1단계의 경우 3 내지 10중량부, 2단계 반응의 경우 30 내지 70중량부이다. 제3단계 반응에는 메틸 메타크릴레이트, 스티렌 또은 아크릴로니트릴이 바람직하며 10 내지40중량부가 사용된다.

또한 상기 1,2 및 3단계에 사용되는 가교결합제로는 디퍼옥사이드 화합물을 들 수 있으며, 예로는 α, α'-비스(하이드로퍼옥시) 디이소프로필벤젠, α, α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, α. α'-비스(t-하이드로퍼옥시)디오소프로필비페닐 등을 들 수 있으며, 사용량은 1단계에서는 0,1 내지 1.0중량부, 2단계에서는 0.5 내지 1.0중량부, 3단계에서는 0.01 내지 0.1중량부 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제조된 아크릴레이트계 충격보강제 (D)성분은 본 발명의 (C)성분인 폴리카보네이트 수지에 의해 향상되는 충격강도를·더욱 향상시키기 위해 사용된다. (D)성분의 사용량은 1 내지 5중량부이며, 사용량이 많을수록 충격강도는 현저하게 증가되나, 사용량이 많으면 굴곡강도의 저하와 내마모성의 저하가 초래되므로 사용하고자 하는 용도에 맞게 선택하여야 한다.

상기 아크릴레이트계 충격보강제의 제조방법은 본 명세서에서 설명한 방법외에도 미국특허 제4,096,202호, 제4,260,693호. 제3,808,180호에 자세히 설명되어 있다.

또한 상기 성분들 이외에 목적에 따라 활제, 산화방지제, 자외선 안정제, 열안정제, 가공조제, 이형제,발포제, 대전방지제, 색소, 염료 등의 첨가제를 적당히 첨가시킴으로써 본 발명의 수지 조성물의 물성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 또한 상기 조성물을 다이를 통하여 이형 압출한 후 하부장치인 캘리브레이터를 거쳐 인취함으로써 윤활지지체를 제조하였다. 윤활지지체의 형상은 특정 형태로 한정되는 것이 아니고, 기존 경질 염화비닐 수지로 제조된 창틀에 창짝의 롤러가 직접 접촉하지 않고 윤활지지체를 통하여 접촉하게 되는 모든 형태를 포함한다.

본 명세서에서, 이형 압출이라함은 합성수지의 가공공정중 고형의 수지(펠렛, 파우더 등의 형태)를 압출기 내부에 유입시켜 연화시킨 뒤 일정한 형태를 갖는 다이를 통하여 토출시킨 후 이를 다시 고화시킴으로써 최종 혁태의 성형품을 얻는 것을 말한다.

이하 실시예에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하며, 이들 실시예가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

고유점도가 1.0인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지((추) 럭키제품, LUPOX SV 1080) 55중량부와 스티렌-아크릴로니트릴 수지((주) 럭키제품. SAN 96HC) 35중량부 및 폴리카보네이트 수지(GE 제품, LEXAN 141) 10중량부로 구성된 수지에 아크릴레이트계 충격보강제((주) 럭키제품 IM 801)를 3중량부첨가하고 안정제(IRB 225, 시바가이기사 제품)를 0.05중량부 첨가하여 흔합함으로써 열가소성 조성물을 제조하였다.

이 조성물을 부스(Buss)사의 니더(Kneaders MDK-46을 사용하여 압출함으로써 복합수지를 펠렛 상태로 제조하였다. 이와 같이 제조된 펠렛을 110℃에서 4시간 건조시킨 후, 사출용량 3온스의 사출기로 250℃, 금형온도 90℃에서 사출하여 물성 측정용 시편을 제조하였다. 제작된 시편을 23℃에서 24시간 방치한 후 ASTM에 의거하여 여러가지 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 압출된 펠렛을 사출시와 동일한 조건으로 건조시킨 후, 유동지수 측정장치를 이용하여 250℃의 온도 및 2160g의 하중에서 유동지수를 측정하여 그 결과를 표 1에 또한 나타내었다. 유동지수값이 적을수록 고온강도가 우수함을 나타낸다.

또한, 압출된 펠렛을 사출시와 동일한 조건으로 건조한 후, 이형 압출하여 시편을 제작한 다음, 50kg의 하중을 받는 나일론 롤러를 10만회 왕복하여 표면의 상태 변화를 관찰하여 윤활지지체 표면의 롤러의 하중과 운동에 의해 변형 또는 함몰이 발생하지 않은 경우를 양호, 표면 상태가 변형 또는 함몰된 경우를 불량한 것으로 평가하였다. 그 결과를 또한 표 1에 나타내었다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 충격보강제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

상기 비교예 1에서 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 동량의 스티렌-아크릴로니트릴 수지로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

상기 비교예 1에서 스티렌-아크릴로니트릴 수지를 동량의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 4

상기 비교예 1에서 폴리카보네이트 수지를 동량의 스티렌-아크릴로니트릴 수지로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 5

본 발명의 실시예 1의 열가소성 조성물로부터 이형 압출 성형된 제품 대신 기존 경질 염화비닐 창짝(B/FLH-200(주) 럭키제품, 90mm 미세기 고정창)을 사용하여 실시예 1에서와 같이 왕복 롤러 장착 시험을 수행한 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 조성물은 폴리에스테르 수지와 스티렌계-시안화비닐계 공중합체를 동시에 포함하므로 폴리에스테르의 우수한 내마모 특성뿐만 아니라 스티렌계-시안화비닐계 공중합체의 우수한 고온강도 특성 둘다를 나타내면서도 폴리카보네이트 성분 및 추가의 충격보강제에 의해 충격강도 등이 감소되지 않는다. 따라서, 본 발명의 조성물로부터 이형 압출 성형된 제품은 또한 기존의 경질 염화 비닐제품에 비해 왕복롤러 장착 실험 결과가 우수하다.

Claims

(A) 폴리에스테르 수지 5 내지 90중량부 : (B) 방향족비닐계 단량체와 시안화비닐계 단량체의 공중합체 5 내지 80중량부 : (C) 폴리카보네이트 수지 1 내지 30중량부 : 및 (D) 아크릴레이트계 충격보강제 1내지 5중량부를 포함함을 특징으로 하는, 내마모성과 고온강도가 우수한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 방향족비털계 단량체가 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, t-부틸 스티렌, 할로겐 치환 스티렌 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 시안화비닐계 단량체가 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 α-클로로아크릴로니트릴임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리카보네이트 수지가 비스페놀류 또는 할로겐화 비스페놀류로부터 제조된 중합체 또는 공중합체임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제5항에 있어서, 상기 비스페놀류가 2,2-비스(4-하이드록시페닐)알칸, 비스(4-하이드록시페닐)에테르 또는 비스(4-하이드록시페닐)술폭사이드임을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물
제1항에 있어서, 상기 아크릴레이트 충격보강제가 3단계 유화중합으로 제조된 다상의 라텍스 구조를 가짐을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
제1항 내지 제7항중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 이형 압출 성형시켜 제조한 윤활지지체.