WO2023229132A1 - 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품 Download PDF

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손선모
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Definitions

  • the present invention relates to a polyester resin composition, a manufacturing method thereof, and a molded product manufactured therefrom. More specifically, the present invention relates to a polyester resin composition, a manufacturing method thereof, and a molded product manufactured therefrom. More specifically, the present invention relates to a polyester resin composition, a method for manufacturing the same, and a molded product manufactured therefrom. More specifically, the present invention relates to a polyester resin composition, which provides excellent mechanical properties, especially excellent injection characteristics, despite containing an inexpensive PBT material, and has eco-friendly properties and heat resistance properties. At the same time, it relates to a polyester resin composition that has been improved and is particularly suitable for internal motor insulator parts and a molded article containing the same.
  • Polybutylene terephthalate resin (hereinafter referred to as 'PBT') has excellent mechanical and electrical properties and other physical and chemical properties and is applied in a wide range of fields, including automobiles, electrical and electronic devices, and office equipment.
  • 'PET' polyethylene terephthalate resin
  • PET like PBT, is classified as a polyester resin, but it has a higher crystallization temperature than PBT, has poor moldability, and is known to have relatively unstable mechanical properties such as dimensional changes.
  • the purpose of the present invention is to provide a polyester resin composition that is particularly suitable for internal motor insulator parts by providing excellent mechanical properties, especially excellent injection properties, while using low-price PBT material, while simultaneously improving eco-friendly properties and heat resistance properties.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing the polyester resin composition.
  • the present invention aims to provide a molded article manufactured from the above polyester resin composition.
  • the glass fiber provides a polyester resin composition characterized in that it contains 35.6 to 60% by weight of calcium oxide, or 13 to 24% by weight of calcium oxide in the glass fiber.
  • the polybutylene terephthalate resin (PBT) and polyethylene terephthalate resin (PET) may be included in a weight ratio (PBT:PET) of 1:0.7 to 1:3.
  • the polyethylene terephthalate resin can be used as a mineral water bottle processing resin.
  • the bottled water bottle processing resin may be a product obtained by processing waste bottled water bottle pellets into flakes and forming chips.
  • the waste water bottle processing resin may be a recycled resin that has undergone flake processing.
  • the polyethylene terephthalate resin may have an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.0 as measured according to ASTM D2857.
  • the polybutylene terephthalate resin may have an intrinsic viscosity of 0.6 to 1.8, as measured according to ASTM D2857 .
  • Glass fibers containing 35.6 to 60% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 10 to 31% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition .
  • Glass fibers containing 13 to 24% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 15 to 35% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition .
  • the polyester resin composition includes a lubricant, transesterification inhibitor, antioxidant, heat stabilizer, flame retardant, flame retardant auxiliary, colorant, mold release agent, pigment, dye, antistatic agent, antibacterial agent, processing aid, metal deactivator, suppressant, and fluorine-based dropper.
  • One or more additives selected from the group consisting of anti-friction agents, anti-friction agents, and coupling agents may be included in the range of 0.1 to 10% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition.
  • the polyester resin composition may be a polyester resin composition for an inner motor insulator.
  • the polyester resin composition may have a flexural strength of 1700 kgf/cm2 or more and a flexural elastic modulus of 70,000 kgf/cm2 or more as measured on a 1/8 inch molded specimen at SPAN 50 and a speed of 1.3 mm/min according to ASTM D790.
  • the polyester resin composition may have a notched IZOD impact strength of 7.0 kgf.cm/cm or more measured at 23°C according to ASTM D256, and a heat distortion temperature of 200°C or more under a load of 18.6 kg according to ASTM D648. .
  • the glass fiber provides a polyester resin composition characterized in that it contains 35.6 to 60% by weight of calcium oxide, or 13 to 24% by weight of calcium oxide in the glass fiber.
  • the recycled resin may be a product obtained by chip molding polyester waste water bottle pellets having an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.0 dl/g.
  • the glass fiber provides a method for producing a polyester resin composition, wherein the glass fiber contains 35.6 to 60% by weight of calcium oxide, or 13 to 24% by weight of calcium oxide.
  • Glass fibers containing 35.6 to 60% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 10 to 31% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition.
  • Glass fibers containing 13 to 24% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 15 to 35% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition.
  • the glass fiber provides a method for producing a polyester resin composition, wherein the glass fiber contains 35.6 to 60% by weight of calcium oxide, or 13 to 24% by weight of calcium oxide.
  • Glass fibers containing 35.6 to 60% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 10 to 31% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition.
  • Glass fibers containing 13 to 24% by weight of calcium oxide among the glass fibers may be included in an amount of 15 to 35% by weight based on 100% by weight of the total component content constituting the composition.
  • the recycled molded product is a product obtained by sorting waste water bottles made of polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity (IV) of 0.5 to 1.0 dl/g into colored and colorless transparent, washing and pulverizing, washing and drying into flakes, and then extrusion molding. You can.
  • IV intrinsic viscosity
  • the present invention provides a molded article obtained by molding the above-described polyester resin composition.
  • the molded product may be an inner motor insulator part.
  • the polyester resin composition according to one embodiment of the present invention is a thermoplastic resin composition reinforced with polybutylene terephthalate resin, and has a higher crystallization temperature than the polybutylene terephthalate resin and relatively unstable mechanical properties such as dimensional stability of polyethylene terephthalate. Although it contains resin, it can provide similar mechanical properties, especially injection properties, compared to existing materials, while improving eco-friendly properties and heat resistance properties at the same time.
  • the polyester resin composition and molded article according to the present invention can be widely applied to the field of internal components that require it. Specifically, it can be preferably applied as a component material for motor insulators for internal use in refrigerators, etc., which require heat resistance and injection properties.
  • Figure 1 is a process flow chart showing the process of manufacturing a recycled molded waste water bottle used in an example described later.
  • FIG. 2 is a photograph showing PET resin (left drawing) and waste water bottle processing resin (right drawing) obtained according to the process of FIG. 1.
  • PET resin refers to virgin resin made by the DMT method.
  • the DMT method refers to the transesterification reaction of dimethyl terephthalate (DMT) and ethylene glycol (EG), known in the art.
  • the present inventors included polyethylene terephthalate resin, which has a relatively high crystallization temperature and unstable mechanical properties such as dimensional stability, and used When adjusting and also controlling the composition of the reinforcing material, it was confirmed that environmentally friendly properties and heat resistance properties were simultaneously improved while providing similar mechanical properties, especially injection properties, compared to existing materials, and the present invention was completed.
  • One embodiment of the present invention provides a polyester resin composition including polybutylene terephthalate resin, polyethylene terephthalate resin, and glass fiber.
  • the polyester resin composition according to an embodiment of the present invention provides similar mechanical properties, especially injection properties, compared to existing materials by adjusting the weight ratio of polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin, while simultaneously maintaining eco-friendly properties and heat resistance properties. It can be improved.
  • the polyester resin composition may further include a nucleating agent.
  • the polyester resin composition includes polybutylene terephthalate resin.
  • the polyester resin composition includes polybutylene terephthalate resin, so that the physical properties required for internal motor insulator parts can be realized.
  • the polybutylene terephthalate resin is a polybutylene terephthalate resin obtained by condensation polymerization by directly esterifying or transesterifying 1,4-butanediol and terephthalic acid or dimethyl terephthalate. can be used.
  • the polybutylene terephthalate resin (PBT) may have a repeating unit represented by the following formula (1).
  • n is the average degree of polymerization in the range of 50 to 200.
  • the polybutylene terephthalate resin in order to increase the impact strength of the polyester resin composition, is added to an impact agent such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, aliphatic polyester, aliphatic polyamide, etc.
  • an impact agent such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, aliphatic polyester, aliphatic polyamide, etc.
  • a copolymer copolymerized with an improving compound, or a modified polybutylene terephthalate resin mixed with the impact improving compound may be used.
  • the intrinsic viscosity ⁇ of the polybutylene terephthalate resin measured according to ASTM D2857 is, for example, 0.6 dl/g to 1.8 dl/g, 0.7 dl/g to 1.3 dl/g, or 0.9. to 1.3 dl/g.
  • the intrinsic viscosity of the polybutylene terephthalate resin satisfies the above range, a polyester resin composition with excellent physical property balance between mechanical properties and processability can be secured.
  • the intrinsic viscosity ( ⁇ ) can be measured at 20°C using the filtrate obtained after dissolving the sample to be measured in methylene chloride using an Ubbelohde-type viscosity tube.
  • the polybutylene terephthalate resin has a weight average molecular weight of, for example, 10,000 to 80,000 g/mol, 20,000 g/mol to 100,000 g/mol, 30,000 g/mol to 90,000 g/mol, and 40,000 g/mol to 80,000 g/mol. , or 50,000 g/mol to 70,000 g/mol.
  • Mechanical properties can be improved within the above-mentioned range.
  • the weight average molecular weight is obtained by preparing a sample sample with a compound concentration of 1 wt% by putting tetrahydrofuran (THF) and the compound in a 1 ml glass bottle, and filtering the standard sample (polystyrene) and the sample sample. After filtering through (pore size 0.45 ⁇ m), it is injected into the GPC injector, and the molecular weight and molecular weight distribution of the compound are obtained by comparing the elution time of the sample with the calibration curve of the standard sample. You can. At this time, Infinity II 1260 (Agilient) can be used as a measuring device, the flow rate can be set to 1.00 mL/min, and the column temperature can be set to 40.0 °C.
  • THF tetrahydrofuran
  • the polybutylene terephthalate resin is, for example, 26.7 to 54% by weight, 27 to 50% by weight, 27 to 30 to 50% by weight, based on 100% by weight of the total content of the components constituting the composition. , 30 to 54% by weight, or 30 to 49% by weight. If the content is less than the above range, the solidification speed may be slow during injection molding, which may cause a problem of longer cycle time. If the content exceeds the above range, the problem of significantly reduced injection characteristics may occur.
  • the method for producing the polybutylene terephthalate resin is not particularly limited as long as it is a polymerization method commonly practiced in the technical field to which the present invention pertains, and if it meets the definition of polybutylene terephthalate resin according to the present invention, it can be purchased commercially. So it is okay to use it.
  • the polyester resin composition includes polyethylene terephthalate resin.
  • the polyester resin composition can implement the physical properties required for internal motor insulator parts by including polyethylene terephthalate resin.
  • the polyethylene terephthalate resin is a typical polyethylene terephthalate resin, there is no particular limitation.
  • the polyethylene terephthalate resin may have a basic structure of a repeating unit represented by the following formula (2).
  • n' is the average degree of polymerization in the range of 40 to 160.
  • the polyethylene terephthalate resin in order to increase the impact strength of the polyester resin composition, is added to an impact improving compound such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, aliphatic polyester, aliphatic polyamide, etc.
  • an impact improving compound such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, aliphatic polyester, aliphatic polyamide, etc.
  • a copolymer copolymerized with a polyethylene terephthalate resin, or a modified polyethylene terephthalate resin mixed with the impact improving compound, or a co-polyethylene terephthalate resin polymer containing the impact improving compound or an environmentally friendly compound as a comonomer may be used. You can.
  • the comonomer include 1,4-cyclohexanedimethanol or isophthalic acid.
  • the intrinsic viscosity (IV, ⁇ ) of the polyethylene terephthalate resin measured according to ASTM D2857 is, for example, 0.5 to 1 dl, considering the processability and mechanical properties of the polyethylene terephthalate resin. /g, preferably 0.6 to 1.0 dl/g.
  • a polyester resin composition with improved injection properties can be secured.
  • the polyethylene terephthalate resin may have a weight average molecular weight of, for example, 5,000 to 80,000 g/mol, or 10,000 to 60,000 g/mol. If the above-mentioned range is satisfied, hydrolysis resistance and injection deviation can be improved.
  • the polyethylene terephthalate resin may comprise 10 to 37.5% by weight, 10 to 35% by weight, 15 to 37.5% by weight, or 15 to 25% by weight based on the total weight of the polyester resin composition. You can. Within the above-mentioned range, the mechanical properties of the polyester composition can be improved and excellent injection characteristics can be provided.
  • the method for producing the polyethylene terephthalate resin is not particularly limited as long as it is a polymerization method commonly practiced in the technical field to which the present invention pertains, and if it meets the definition of polyethylene terephthalate resin according to the present invention, it may be purchased and used commercially. do.
  • the polyethylene terephthalate resin may include a waste water bottle processing resin.
  • the waste water bottle is not limited to this, but may be a resin containing polyethylene terephthalate, which is manufactured by condensation polymerization of terephthalic acid and ethylene glycol.
  • the recycled resin may be, for example, white chips or green chips obtained by flaking PET bottles according to the process flow diagram of FIG. 1, which will be described later.
  • Figure 1 below is a process flow chart showing the manufacturing process of recycled resin or polyethylene terephthalate resin used in the examples described later.
  • a sorting process is performed to classify waste water bottles into colored and colorless and transparent.
  • the selection may be performed visually, where the color may be predominantly green.
  • the pulverizing size is not limited to this, but it may be preferable to use around 200 kg, clean it, and then pulverize it into fine particles of 3 to 5 mm to perform the washing, drying, and flake processes described later.
  • the ground material is further cleaned and then dried and flaked.
  • Drying can be performed after a preliminary drying process to obtain a PET reaction mixture by removing moisture from the pulverized material and adding a thickener to obtain a dehumidifying treatment.
  • the PET pulverized material is dried under conditions of 120 to 140 degrees Celsius so that the moisture content is about 1000 ppm, and a thickener is added to ensure a uniform reaction.
  • the selected PET pulverized material and thickener are put into a friction dryer and kept for about 2 hours while continuously passing heated air at 120 to 140 ° C under the conditions of a dryer temperature of 140 ° C and a stirrer speed of 50 rpm. It is dried to a moisture content of 1000 ppm.
  • the thickener can be any compound that undergoes a thickening reaction without melting around 140°C, which is the dryer temperature, and 165°C, which is the dryer temperature described later.
  • a specific example is a carbodiimide-based thickener.
  • the carbodiimide-based thickener is a known compound, for example, carbodiimide, polycarbodiimide, etc., and the thickener is added by appropriately adjusting the mixing ratio according to the intrinsic viscosity suitable for the desired product, and the total weight of PET is Based on , for example, it can be added at 0.25 to 0.75% by weight.
  • the dehumidification treatment is a process of obtaining a dried PET product by drying and dehumidifying the PET reaction mixture so that the moisture content of the PET reaction mixture is less than 50 ppm in order to prevent hydrolysis of PET in the reaction mixture.
  • the dehumidification treatment is performed by putting the PET reaction mixture into a drying hopper and injecting high-temperature hot air from which moisture has been removed from the dehumidifier into the hopper under the conditions of a dryer temperature of 165 °C, dew point of -60 to -40 °C, and residence time of about 5 hours. It is known to dry and dehumidify the mixture so that its moisture content is less than 50 rpm.
  • the flake treatment is performed under conditions of approximately 5 mm using an optical flake sorter to form flakes.
  • chips are manufactured by extrusion and filleting at a temperature range of 200 to 270°C.
  • the extrusion is a process of adding a thickener to PET dry flakes dried and dehumidified to a moisture content of less than 50 ppm, melt-extruding them at a melt temperature, and then physically removing foreign substances from the melt extrusion to obtain PET melt.
  • the additionally added thickener has a lower melting temperature than the above-described thickener, so it cannot be used as it melts around 140°C, which is the dryer temperature, and 165°C, which is the dryer temperature in the process described later.
  • the additional thickener is added together with the above-mentioned thickener, it melts in the dryer and the pre-drying process and dehumidification treatment cannot be operated, so it is added to the extrusion process in which the PET reaction mixture is melted.
  • the additional thickener can be a compound known as an oxazoline-based thickener, for example, oxazoline, 1,3-phenylene bisoxazoline, etc., based on the total weight of the PET melt, for example, 0.1 It can be mixed at 0.75% by weight.
  • an oxazoline-based thickener for example, oxazoline, 1,3-phenylene bisoxazoline, etc.
  • recycled PET chips with an intrinsic viscosity suitable for manufacturing the desired product can be manufactured by appropriately adjusting the thickener mixing ratio in the extrusion process with respect to the thickener mixing in the preliminary drying process.
  • the extrusion process consists of adding dried and dehumidified PET dried material with a moisture content of less than 50 ppm and the additional thickener to be added to the extruder, and melting and extruding at a melt temperature of 275 to 280 ° C. and a maximum melt pressure of 110 bar.
  • the molten extrudate is passed through a 20 micron SUS filter at a vacuum level of 10 mbar to remove foreign substances, thereby obtaining a high-purity PET melt.
  • the obtained PET melt from the extrusion process is cut while cooling and molded into PET chips of a certain shape.
  • the above molding can be done by cutting the PET melt discharged from the filter into spherical PET chips with a diameter of 2.8 mm using a pelletizer in circulating water at 90°C under the conditions of a die plate temperature of 320°C and a blade rotation speed of 3200 rpm.
  • the recycled PET chip manufacturing process uses the residual heat of the PET chip manufactured in the molding process to crystallize the surface of the PET chip to manufacture a recycled PET chip with the desired intrinsic viscosity in high purity.
  • PET chips must retain residual heat above 140°C for surface crystallization, so molding temperature conditions must be appropriately controlled for crystallization.
  • the PET chip formed into a chip shape has crystallinity while passing through an in-line crystallizer equipped with a vibrating conveyor for about 15 minutes.
  • the reason for crystallizing the surface of the recycled PET chip is to provide energy savings by omitting surface crystallization, which is essential when drying PET when PET chips are ultimately used as raw materials. At this time, if you immediately dry the raw materials that have not been surface crystallized, the raw materials will stick together and clump together, making transportation or input of the raw materials impossible.
  • the obtained recycled PET chips are compounded with talc, coupling agent, glass fiber, etc. as needed to produce recycled resin.
  • the waste water bottle processing resin may be included in an amount of 10 to 37.5% by weight, 10 to 35% by weight, 15 to 37.5% by weight, or 15 to 25% by weight, based on the total weight of the polyester resin composition.
  • the polyester resin composition includes glass fiber, so that the physical properties of the molded article of the polyester resin composition can be improved, and specifically, the tensile strength and flexural strength of the molded article can be improved.
  • the glass fiber may be used together with other inorganic fibers.
  • the inorganic fiber may include, for example, carbon fiber; Basalt fiber; and natural fibers such as sheep hemp or hemp; There may be one or more selected from among.
  • the cross-section of the glass fiber may have a shape such as a circle, rectangle, oval, dumbbell, or diamond, and may have an average diameter of 7 to 20 ⁇ m, or 7 to 15 ⁇ m, and an average length of may be 2 to 6 mm, or 3 to 6 mm, and when the average diameter and average length respectively satisfy the above-mentioned ranges, excellent injection characteristics and mechanical property balance can be achieved.
  • the average diameter and average length of the glass fibers can be measured by methods commonly used in this technical field. For example, 30 glass fibers can be observed with a scanning electron microscope (SEM) and the average value can be calculated and measured.
  • SEM scanning electron microscope
  • the glass fiber may be treated with sizing compositions during fiber manufacturing or post-treatment, and the sizing agents include lubricants, coupling agents, surfactants, etc.
  • the lubricant is mainly used to form good strands, and the coupling agent enables good adhesion between glass fiber and polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin.
  • the coupling agent enables good adhesion between glass fiber and polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin.
  • Methods of using the coupling agent include directly treating glass fiber, adding it to polybutylene terephthalate resin or polyethylene terephthalate resin, and in order to fully demonstrate the performance of the coupling agent, its content must be appropriately selected. And, for example, it may be 0.1 to 10% by weight, 0.1 to 5% by weight, or 0.1 to 3% by weight based on a total of 100% by weight of the glass fiber (glass fiber + coupling agent).
  • Examples of the coupling agent include amine-based, acrylic-based or ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N-(beta-aminoethyl) ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -methacryl.
  • silane systems such as oxypropyl triethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyl trimethoxysilane, and ⁇ (3,4-epoxyethyl) ⁇ -aminopropyl trimethoxysilane.
  • the glass fiber of the present material contains calcium oxide in a predetermined amount because it can provide rigidity and mechanical properties.
  • the calcium oxide may be included in the glass fiber as high calcium of 35.6 to 60% by weight, or as low calcium of 13 to 24% by weight.
  • the glass fiber When the glass fiber is high in calcium, it may be included in an amount of 35.6% by weight to 58% by weight, preferably 35.6% by weight to 55% by weight.
  • the impact resistance of the polyester-based composition can be improved and the mechanical properties can be improved. If it is below the above range, the effect on improving heat resistance and mechanical properties due to the addition of glass fiber may become insignificant, and if it exceeds the above range, the surface gloss may be greatly reduced.
  • the low calcium in the case of the low calcium, as a specific example, it may be included in an amount of 13% by weight to 22% by weight, and as a preferred example, it may be included in an amount of 13% by weight to 20% by weight.
  • the impact resistance of the polyester-based composition can be improved and the mechanical properties can be improved. If it is below the above range, the effect on improving heat resistance and mechanical properties due to the addition of glass fiber may become insignificant, and if it exceeds the above range, the surface gloss may be greatly reduced.
  • aluminum oxide may be included in the glass fiber, for example, in an amount of 1 to 40% by weight, or 5 to 30% by weight.
  • silica may be included in the glass fiber in an amount of, for example, 20 to 60% by weight, 30 to 50% by weight, or 40 to 50% by weight.
  • one or more types selected from iron oxide, magnesia, sodium oxide, iron, and boron oxide may be included in the glass fiber in an amount of 5% by weight or less, or 0.001 to 5% by weight.
  • the glass fiber is 10 to 43% by weight, 10 to 40% by weight, 15 to 40% by weight, 25 to 45% by weight, and 10 to 40% by weight, based on the total component content constituting the composition. It may be included in weight%, or 10 to 35 weight%.
  • the mechanical properties, such as dimensional stability, and heat resistance characteristics of molded products manufactured using the polyester resin composition can be improved at the same time.
  • the glass fiber When using the above-described high-calcium glass fiber, the glass fiber is used in an amount of 10 to 43% by weight, 10 to 40% by weight, 15 to 40% by weight, 25 to 45% by weight, based on the total component content constituting the composition. While it is preferable to include 10 to 40% by weight, 10 to 35% by weight, 10 to 31% by weight, or 25 to 35% by weight, when using the above-described low calcium glass fiber, the total ingredient content constituting the composition It is preferable to include 10 to 35% by weight, 15 to 35% by weight, 20 to 35% by weight, 25 to 35% by weight, or 30 to 35% by weight.
  • the mechanical properties, such as dimensional stability, and heat resistance characteristics of molded products manufactured using the polyester resin composition can be improved at the same time.
  • the polyester resin composition according to the present invention may include polybutylene terephthalate resin and polyethylene terephthalate resin in a weight ratio (PBT:PET) of 1:0.7 to 1:3. If the above-mentioned range is satisfied, hydrolysis resistance and injection deviation can be improved.
  • the polybutylene terephthalate resin and the polyethylene terephthalate resin may be included in a weight ratio (PBT:PET) of 1:0.7 to 1:3, preferably in a weight ratio (PBT:PET) of 1:0.75 to 1:2. You can. If the above-mentioned range is satisfied, hydrolysis resistance and deviation of injection specimens can be improved. If it is less than the above range, a problem occurs in which the injection characteristics are significantly reduced, and if it exceeds the above range, the crystallization temperature increases, resulting in poor injection molding.
  • the polyethylene terephthalate resin is a mineral water bottle processing resin, it is preferable because it can improve environmentally friendly properties.
  • the bottled water bottle processing resin may be a product obtained by processing waste bottled water bottle pellets into flakes and forming chips.
  • the waste water bottle processing resin may be a recycled resin that has undergone flake processing.
  • Additives included in the polyester resin composition according to the present invention include lubricants, transesterification inhibitors, antioxidants, heat stabilizers, flame retardants, flame retardant aids, colorants, mold release agents, pigments, dyes, antistatic agents, antibacterial agents, processing aids, and metal deactivators. It may further include at least one selected from the group consisting of a topical agent, a suppressant, a fluorine-based anti-drip agent, an anti-friction agent, and a coupling agent.
  • the additive may be included in the composition in an amount of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, and within this range, the additive does not affect the physical properties of the resin composition. It has the effect of revealing characteristics.
  • the lubricant may be an olefin-based wax, and serves to maintain excellent release properties and injection properties in the polyester resin composition.
  • the olefin-based wax is a polymer with a low melt viscosity and may be an oily solid with slipperiness and plasticity.
  • it may be one or more types selected from polyethylene wax and polypropylene wax, and commercially available products may be used.
  • the lubricant may be included in the composition in an amount of, for example, 0.001 to 3% by weight, preferably 0.01 to 2% by weight. If the above-mentioned range is satisfied, excellent release properties and injection properties can be sufficiently provided.
  • the hydrolysis resistance inhibitor may be of various known types as long as it does not adversely affect the polyester resin composition of the present invention, and among commercially available substances, a representative example is monophosphoric acid of the formula NaH2PO4. Phosphate compounds such as sodium can be used.
  • the hydrolysis resistance inhibitor may be included in the composition in an amount of, for example, 0.001 to 3% by weight, preferably 0.01 to 2% by weight. If the above-mentioned range is satisfied, excellent hydrolysis resistance stability can be sufficiently provided.
  • the antioxidant may include a phenol-based antioxidant.
  • a phenol-based antioxidant as described above, the polymers included in the polyester-based composition can be further stabilized. Specifically, the phenol-based antioxidant can protect the polyester-based composition by removing radicals from polymers included in the polyester-based composition during molding.
  • Hindered Phenolic Antioxidant 1010 can be used as a phenolic antioxidant.
  • the content of the antioxidant may be 0.001 to 1% by weight in the composition. More specifically, the content of the antioxidant may be 0.002 to 0.7 wt%, or 0.002 to 0.5 wt%, based on a total of 100 wt% of the components constituting the composition.
  • the polyester-based composition can be prevented from discoloring.
  • the content of the antioxidant contained in the polyester-based composition is adjusted within the above-mentioned range, the polyester-based composition can be prevented from discoloring.
  • the content of the antioxidant within the above-mentioned range, it is possible to effectively prevent deterioration of physical properties due to oxidation, such as cleavage or crosslinking, of the molecular chains of the polymers included in the polyester-based composition.
  • the heat stabilizer may be a phenol-based heat stabilizer.
  • the phenolic heat stabilizer is, for example, pentaerythritol tetrakis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) (Pentaerythritol tetrakis (3- (3,5- It may be di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate)).
  • the content of the heat stabilizer may be 0.001% by weight to 3% by weight, or 0.002% by weight to 2.5% by weight in the composition.
  • the polyester resin composition may contain a plasticizer such as glycerol to control crystallization by increasing crystal seed points.
  • the content of the plasticizer may be 0.001% by weight to 3% by weight, or 0.002% by weight to 2.5% by weight in the composition.
  • the polyester resin composition may preferably be a polyester resin composition for internal motor insulator parts for refrigerators, etc.
  • the polyester resin composition has, for example, a flexural strength of 1/8 inch molded specimen measured at SPAN 50 and a speed of 1.3 mm/min according to ASTM D790 of 1,700 kgf/cm2 or more and a flexural elastic modulus of 70,000 kgf/cm2 or more, As a specific example, it may be 1800 to 2020 kgf/cm2 and the flexural modulus may be 73,000 to 110,000 kgf/cm2, preferably 75,000 to 105,000 kgf/cm2. If the above range is satisfied, mechanical properties including excellent injection properties and Izod impact strength can be provided.
  • the polyester resin composition has a notched IZOD impact strength measured at 23 °C according to ASTM D256, for example, 7.0 kgf.cm/cm or more, and a heat distortion temperature measured under a load of 18.6 kg according to ASTM D648 of 200 °C or more.
  • a specific example is 7.1 to 7.9 kgf.cm/cm
  • the heat distortion temperature under a load of 18.6 kg is 201 to 210 °C, preferably 7.1 to 7.7 kgf.cm/cm according to ASTM D648.
  • the heat distortion temperature performed under a load of 18.6 kg may be 201 to 209 ° C. If the above range is satisfied, mechanical properties including excellent injection properties and Izod impact strength can be provided.
  • the polyester resin composition according to the present invention can be prepared by methods known in the art.
  • the polyester resin composition can be manufactured in the form of pellets by melting and extruding a mixture of each component and other additives in an extruder, and the pellets can be used for injection and extrusion molded products.
  • the pellets are extruded at a temperature of 240 to 300 ° C., or 250 to 290 ° C., where the temperature refers to the temperature set in the cylinder.
  • the extrusion kneader is not particularly limited as long as it is an extrusion kneader commonly used in the technical field to which the present invention pertains, and may preferably be a twin-screw extrusion kneader.
  • the temperature of the mold during injection is preferably in the range of 40 to 120 °C. If the mold temperature is below 40°C, the exterior characteristics may deteriorate, and if it is above 120°C, the pellets may stick to the mold, which may reduce release properties and increase the cooling rate.
  • the mold temperature may specifically be 60 to 88°C, 70 to 80°C, or 72 to 78°C. If the above range is satisfied, even if the temperature of the mold into which the molten polyester composition is injected is adjusted during injection molding of the injection molded product, the injection deviation at all points of the molded product is minimized, the injection characteristics are improved, and the water resistance is improved. Decomposability can be improved.
  • the injection process can be performed, for example, using an injection machine with the hopper temperature or the nozzle temperature set to 230 to 260°C.
  • the injection speed of the melted polyester resin composition during the injection molding process of the injection molded product may be 30 to 100 mm/s.
  • the injection speed of the molten polyester composition may be 35 to 95 mm/s, 50 to 80 mm/s, or 60 to 70 mm/s. If the above range is satisfied, even if the temperature of the mold into which the molten polyester composition is injected is adjusted during injection molding of the injection molded product, injection deviation at all points of the molded product is minimized, injection characteristics are improved, and hydrolysis resistance is maintained at the same time. can be improved.
  • the method for producing a polyester resin composition of the present invention includes, for example, kneading and extruding a polyester resin composition containing polybutylene terephthalate resin, polyethylene terephthalate resin, glass fiber, and other additives, and the polyethylene terephthalate resin is
  • the phthalate resin is characterized as a mineral water bottle processing resin, and in this case, a balance of physical properties of rigidity, processability, and specific gravity can be achieved.
  • the bottled water bottle processing resin may be a product obtained by processing waste bottled water bottle pellets with an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.0 dl/g into flakes and forming chips.
  • the method for producing the polyester resin composition involves chip molding waste water bottle pellets obtained by flaking polyester waste water bottles with an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.0 dl/g to produce a recycled molded product. manufacturing step; And it may include melt-kneading and extruding 10 to 37.5% by weight of the recycled molded product with 26.7 to 54% by weight of polybutylene terephthalate resin and 10 to 43% by weight of glass fiber.
  • the method for producing the polyester resin composition includes the steps of chip molding waste water bottle pellets obtained by flaking polyester waste water bottles with an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.0 dl/g to produce a recycled molded product; And melt-kneading and extruding 10 to 37.5% by weight of the recycled molded product with 26.7 to 54% by weight of polybutylene terephthalate resin with an intrinsic precision of 0.6 to 1.5, and 10 to 43% by weight of glass fiber. .
  • thermoplastic resin composition of the present invention can be used as a material for molded products that require mechanical properties such as excellent dimensional stability, heat resistance, and injection properties.
  • thermoplastic resin composition of the present invention can be applied to a variety of applications requiring heat resistance and injection properties.
  • thermoplastic resin composition a molded article manufactured from the above-described thermoplastic resin composition.
  • the molded product may be, for example, an internal home appliance part with high heat resistance and injection characteristics.
  • Another example of the molded product may be a refrigerator motor insulator.
  • the molded product may have a flexural strength of, for example, 1700 kgf/cm2 or more, preferably 1800 to 2020 kgf/cm2, as measured on a 1/8 inch specimen at SPAN 50 and a speed of 1.3 mm/min according to ASTM D790.
  • the molded product has a flexural elastic modulus of 70,000 kgf/cm2 or more, as measured on a 1/8 inch specimen at SPAN 50 and a speed of 1.3 mm/min according to ASTM D790, and as a specific example, the flexural elastic modulus is 73,000 to 110,000 kgf/cm2, preferably. may be from 75,000 to 105,000 kgf/cm2.
  • the molded article is notched according to ASTM D256, and the IZOD impact strength measured at 23°C is, for example, 7.0 kgf.cm/cm or more, specifically 7.1 to 7.9 kgf.cm/cm, preferably 7.1 to 7.7 kgf. It may be .cm/cm.
  • the molded article may have a heat distortion temperature of 200°C or higher under a load of 18.6 kg according to ASTM D648, specifically 201 to 210°C, preferably 201 to 209°C.
  • thermoplastic resin composition of the present invention can be used as a material for molded articles requiring excellent moldability, heat resistance, and dimensional stability.
  • polyester resin composition its manufacturing method, and molded article of the present disclosure
  • other conditions or equipment not explicitly described may be appropriately selected within the range commonly practiced in the industry, and are not particularly limited. Specify that it is not.
  • PET Polyethylene terephthalate resin
  • Glass fiber 1 48% silica, 12% aluminum oxide, 35% calcium oxide, and 6% other ingredients.
  • Glass fiber 2 44% silica, 14% aluminum oxide, 36% calcium oxide, and 6% other ingredients.
  • (C3) Glass fiber 3 52% silica, 18% aluminum oxide, 16% calcium oxide, and 14% other ingredients.
  • 0.4% by weight of antioxidant, 0.3% by weight of lubricant, and 0.1% by weight of hydrolysis inhibitor were added.
  • the manufactured pellets were dried at 100 °C for more than 4 hours and then injected at an injection speed of 30 mm/s at an injection temperature of 260 to 290 °C and a mold temperature of 60 °C using an 80ton injection machine (Engel, Victory 80) to evaluate mechanical properties.
  • a specimen was produced.
  • the physical properties of the manufactured specimen with a thickness of 3.2 mm, a width of 12.7 mm, and a gauge section (elongation measurement) of 115 mm were measured in the same manner as below and are shown in Table 2 below.
  • Heat distortion temperature (unit °C) Measured under a high load of 18.6 kg according to ASTM D648.
  • Examples 1 to 4 have a flow index of 17.1 to 26.7 g/10min, a tensile strength of 1290 to 1465 kgf/cm2, a tensile elongation of 2.3 to 2.8%, a flexural strength of 1925 to 2110 kgf/cm2, and a flexural modulus of elasticity.
  • Example 1 polyethylene terephthalate in the waste water bottle processing resin was replaced with (B1) virgin PET, and (C3) glass fiber 3 was replaced with (C1) glass fiber 1. Then, as a result of measuring the physical properties of the specimen obtained by repeating the same process as in Example 1, the flow index was 24.8 g/10min, the tensile strength was 1330 kgf/cm2, the tensile elongation was 3.5%, and the bending strength was 1980 kgf/ cm2, flexural modulus of 79950 kgf/cm2, impact strength of 7.3 kgf.cm/cm, and heat distortion temperature of 206°C. It was confirmed that the physical properties equivalent to Examples 1 to 4 were obtained.
  • the crystallization temperature is high, and in addition, despite the use of recycled PET material, which has relatively unstable mechanical properties such as dimensional stability, mechanical properties, especially injection properties, are similar to those of conventional PBT reinforced resin compositions. Since eco-friendly characteristics and heat resistance characteristics are simultaneously improved while providing , it was confirmed that it is suitable for fields such as internal motor insulator parts that require dimensional stability, heat resistance, and injection characteristics.

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 저렴한 단가의 PBT 소재 대비 유사한 기계적 물성, 특히 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성이 동시에 개선되는 것을 확인하고, 치수안정, 내열 및 사출특성이 필요한 냉장고 내상용 모터 인슐레이터 부품 등의 분야에 적합한 효과가 있다. [대표도] 도 2

Description

폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품
〔출원(들)과의 상호 인용〕
본 출원은 2022.05.25일자 한국특허출원 제 10-2022-0063834호를 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물과 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저렴한 단가의 PBT 소재를 포함함에도 우수한 기계적 물성, 특히 우수한 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성이 동시에 개선되어 내상용 모터 인슐레이터 부품에 특히 적합한 폴리에스테르 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(이하, 'PBT'라 함)는 기계적 및 전기적 성질과 기타 물리적·화학적 특성이 뛰어나 자동차, 전기·전자기기 및 사무기기를 포함하여 광범위한 분야에 적용되고 있다.
PBT는 저렴한 단가 대비 물성을 제어하기 용이한 장점으로 인해 다양한 압사출 공정에 적용되어 왔으며, 물성 보강을 위하여 PBT를 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 클레이 등의 무기 충전제로 강화한 수지 조성물이 널리 알려져 있다. 그러나 이들 무기 충전제로 구성된 강화재를 사용할 경우에는 다량으로 배합하지 않으면 기계적 특성이나 내열성이 개선되지 않거나, 혹은 비중이 높기 때문에 얻어지는 수지 조성물의 질량이 커지는 문제점이 있다.
최근, 다양한 플라스틱 제품의 소재인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(이하, 'PET'라 함)로 제조된 제품 폐기물을 가공하여 사용하는 것이 검토되고 있다.
상기 PET는 PBT와 마찬가지로 폴리에스터 수지류로 분류되지만 PBT보다 결정화온도가 높아 성형성이 불량하고 치수 변화 등의 기계적 성질 또한 상대적으로 불안정한 것으로 알려져있다.
따라서, PET를 추가할 경우 종래 PBT에 유리섬유 등의 무기 충전제를 강화한 수지 조성물 대비 물성 제어가 불량할 수밖에 없어 이를 해소할 수 있는 기술 마련이 필요한 실정이다.
한편, 폴리에스테르 수지로 생수보틀을 재활용하는 기술들이 개발되고 있다. 특히, 페트병을 예로 들면 25억 개의 수량과 10만톤 정도가 소비되고 있으나, 이에 대한 재활용 방안은 회수되어 음료수 병으로 재생되거나 섬유나 포장재 용도로의 재활용 등에 불과하다.
따라서, 이러한 생수보틀을 활용하여 우수한 내열 특성과 사출 특성, 나아가 치수안정 등의 기계적 물성을 구현할 수 있다면 환경오염까지 방지할 수 있을 것으로 기대된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
한국공개특허 제2019-027115호
본 발명의 목적은 저렴한 단가의 PBT 소재를 사용함에도 우수한 기계적 물성, 특히 우수한 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성이 동시에 개선되어 내상용 모터 인슐레이터 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.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%,
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 37.5 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%를 포함하며,
상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)는 1:0.7 내지 1:3의 중량비(PBT:PET)로 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 생수보틀 가공 수지를 사용할 수 있다.
상기 생수보틀 가공 수지는 폐생수보틀 펠렛을 플레이크 가공 및 칩성형한 제품일 수 있다.
상기 폐생수보틀 가공 수지는 플레이크 가공을 거친 재활용 수지일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D2857에 따라 측정한 고유점도가 0.5 내지 1.0일 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D2857에 따라 측정한 고유점도가 0.6 내지 1.8일 수 있다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 10 내지 31 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 15 내지 35 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 활제, 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 열 안정제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 0.1 내지 10 중량% 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 내상용 모터 인슐레이터용 폴리에스테르 수지 조성물일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 1/8 inch 성형품 시편을 ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 속도 1.3mm/min으로 측정한 굴곡 강도가 1700 kgf/cm2 이상이면서 굴곡 탄성률이 70,000 kgf/cm2 이상일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 노치드, 23 ℃에서 측정한 IZOD 충격강도가 7.0 kgf.cm/cm 이상인 동시에 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 200 ℃ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%,
재활용 수지 10 내지 37.5 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%를 포함하며,
상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
상기 재활용 수지는 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g의 폴리에스테르 폐생수보틀 펠렛을 칩 성형한 제품일 수 있다.
또한, 본 발명은
폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 37.5 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%를 용융 혼련 및 압출하는 단계를 포함하며,
상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 10 내지 31 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 15 내지 35 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은
고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g의 폴리에스테르 폐생수보틀을 플레이크 처리하여 수득된 폐생수보틀 펠렛을 칩 성형하여 재활용 성형품을 제조하는 단계; 및
상기 재활용 성형품 10 내지 37.5 중량%를, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%에 용융 혼련 및 압출하는 단계를 포함하며,
상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 10 내지 31 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 15 내지 35 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 재활용 성형품은 고유점도(IV)가 0.5 내지 1.0 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질의 폐생수보틀을 유색과 무색 투명으로 선별, 세척 후 분쇄, 세척건조 후 플레이크화, 그리고나서 압출성형한 제품일 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 폴리에스테르 수지 조성물을 성형한 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 내상용 모터 인슐레이터 부품일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 강화시킨 열가소성 수지 조성물에 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지보다 결정화 온도는 높고 치수안정 등 기계적 물성은 상대적으로 불안정한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하면서도 기존 소재 대비 유사한 기계적 물성, 특히 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성을 동시에 개선시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물 및 성형품은 이를 필요로 하는 내상 부품분야에 널리 적용될 수 있다. 구체적으로 내열과 사출특성을 필요로 하는 냉장고 등의 내상용 모터 인슐레이터 부품소재로서 바람직하게 적용될 수 있다.
도 1은 후술하는 실시예에서 사용하는 폐생수보틀 재활용 성형품을 제조하는 과정을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 2는 PET 수지(좌측 도면), 그리고 도 1의 공정에 따라 수득된 폐생수보틀 가공 수지(우측 도면)을 각각 나타낸 사진이다. 여기서 PET 수지는 DMT 공법으로 만들어진 버진(virgin) 수지를 지칭한다.
여기서 상기 DMT 공법은 당업계에 공지된 디메틸 테레프탈레이트(DMT)와 에틸렌 글리콜(EG)의 트랜스에스테르화 반응을 지칭한다.
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.
본원 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 지칭할 수 있다.
본 발명자들은 냉장고 등의 내상용 모터 인슐레이터 부품용 소재로서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 강화시킨 소재를 제조함에 있어 결정화 온도가 상대적으로 높고 치수안정 등 기계적 물성은 불안정한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 포함하고 사용량을 조절하며 강화 소재의 조성 또한 제어하는 경우, 기존 소재 대비 유사한 기계적 물성, 특히 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성이 동시에 개선되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일 실시예는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 및 유리섬유를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 중량비를 조절함으로써, 기존 소재 대비 유사한 기계적 물성, 특히 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성을 동시에 개선시킬 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 핵제를 더 포함할 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 내상용 모터 인슐레이터 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.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)는 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022021163-appb-img-000001
상기 화학식 1에서 n은 50~200 범위의 평균 중합도이다.
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 화합물과 공중합한 공중합체, 또는 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 상기 충격개선 화합물과 혼합한 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/g인 것이다. 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 10,000 내지 80,000 g/mol, 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/mol일 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)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.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 상기 조성물을 구성하는 성분들의 총 함량 100 중량% 중에 일례로 26.7 내지 54 중량%, 27 내지 50 중량%, 27 내지 30 내지 50 중량%, 30 내지 54 중량%, 또는 30 내지 49 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 사출 특성이 현저히 저감되는 문제가 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 내상용 모터 인슐레이터 부품에 필요한 물성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 통상적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 기본 구조로 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2022021163-appb-img-000002
상기 화학식에서 n'는 40~160 범위의 평균 중합도이다.
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 화합물과 공중합한 공중합체, 또는 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 상기 충격개선 화합물과 혼합한 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 상기 충격개선 화합물 또는 환경친화적 화합물을 코모노머로 포함하는 코-폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 중합체가 사용될 수 있다. 상기 코모노머는 일례로 1,4-시클로헥산디메탄올 또는 이소프탈산 등을 들 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/g인 것이다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 고유점도가 상기 범위를 만족하는 경우에 사출 특성이 상승된 폴리에스테르 수지 조성물을 확보할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 중량평균분자량이 일례로 5,000 내지 80,000 g/mol, 또는 10,000 내지 60,000 g/mol일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 내가수분해성과 사출 편차를 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 10 내지 37.5 중량%, 10 내지 35 중량%, 15 내지 37.5 중량%, 또는 15 내지 25 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 폴리에스테르계 조성물의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고 우수한 사출 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.
구체적인 예로, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로 폐생수보틀 가공 수지를 포함할 수 있다.
상기 폐생수보틀은 이에 한정하는 것은 아니나 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 수지로서, 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합 중합하여 제조한 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 재활용 수지는 일례로 후술하는 도 1의 공정 흐름도에 따라 PET병을 플레이크처리하여 수득한 백색 칩 또는 녹색 칩일 수 있다.
하기 도 1은 후술하는 실시예에서 사용하는 재활용 수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 제작과정을 나타내는 공정 흐름도이다.
하기 도 1에 따르면, 폐생수보틀을 유색과 무색 투명으로 분류하는 선별 공정을 수행한다. 상기 선별은 육안으로 수행될 수 있고, 여기서 유색은 주로 녹색일 수 있다.
이어서 절단기를 사용하여 분쇄한다. 분쇄하는 사이즈는 이에 한정하는 것은 아니나 200 kg 내외를 사용하여 클리닝 처리한 다음 3 내지 5mm의 미립으로 분쇄하는 것이 후술하는 세척, 건조 및 플레이크 공정을 수행하기에 바람직할 수 있다. 상기 범위 내에서 PET 분쇄물의 표면적을 높여 후속하는 건조 공정에서 건조 효율을 높이면서 증점제와 균일한 반응이 이루어질 수 있다.
다음 단계로서, 분쇄물을 추가로 클리닝 처리한 다음 건조 및 플레이크 처리한다.
건조는 상기 분쇄물로부터 수분을 제거 및 증점제를 배합하여 PET 반응 혼합물을 얻는 예비 건조공정을 거친 다음 수행하여 제습 처리할 수 있다.
상기 예비 건조공정은 PET 분쇄물의 함수율이 1000 ppm 정도가 되도록 120 내지 140 조건 하에 건조하면서 증점제를 배합하여 균일하게 반응되도록 한다.
상기 예비 건조공정은 일례로, 선별된 PET 분쇄물과 증점제를 마찰 건조기에 투입하고 건조기 온도 140 ℃, 교반기 속도 50 rpm의 조건에서 120 내지 140 ℃의 가열 공기를 지속적으로 통과시키면서 2 시간 정도 체류시켜 함수율 1000 ppm이 되도록 건조하는 것으로 이루어진다.
상기 증점제는 건조기 온도인 140 ℃와 후술하는 건조기 온도인 165 ℃ 부근에서 용융하지 않으면서 증점반응이 일어나는 화합물이면 어떤 화합물이라도 사용할 수 있으며, 구체적인 예로 카르보디이미드계 증점제를 사용할 수 있다.
상기 카르보디이미드계 증점제는 공지 화합물로서 예를 들어 카르보디이미드, 폴리카르보디이미드 등이 있으며, 해당 증점제는 목적하는 제품에 적합한 고유점도에 따라 배합비를 적절하게 조절하여 투입하는 것으로, PET 총 중량을 기준으로, 일례로 0.25 내지 0.75 중량%로 투입할 수 있다.
상기 제습처리는 상기 반응 혼합물에서 PET의 가수분해를 방지하기 위하여 PET 반응혼합물의 함수율이 50 ppm 미만이 되도록 건조 및 제습하여 PET 건조물을 얻는 공정이다.
상기 제습처리는 건조 호퍼에 PET 반응 혼합물을 투입하고 건조기 온도 165 ℃, 노점 -60 내지 -40 ℃ 및 체류시간 5시간 정도의 조건으로 제습기로부터 습기가 제거된 고온의 열풍을 호퍼로 주입하면서 PET 반응 혼합물의 함수율이 50 rpm 미만이 되도록 건조 및 제습하는 것으로 알려져있다.
상기 플레이크 처리는 광학플레이크 선별기를 이용하여 5mm 내외 조건 하에 수행하여 플레이크화한다.
그런 다음 200 내지 270℃ 온도 범위에서 압출하여 필렛화하여 칩을 제조한다.
구체적으로, 상기 압출은 50 ppm 미만의 함수율로 건조 및 제습된 PET 건조 플레이크에 추가로 증점제를 배합하고 용융온도에서 용융 압출한 다음 용융 압출로부터 이물질을 물리적으로 제거하여 PET 용융물을 얻는 공정이다.
이때 추가로 투입하는 증점제는 전술한 증점제 대비 용융온도가 낮아 건조기 온도인 140 ℃와 후술하는 공정에서의 건조기 온도인 165 ℃ 부근에서 용융되어 사용할 수 없다.
참고로, 추가로 투입하는 증점제를 전술한 증점제와 함께 투입하면 건조기 내에서 용융되어 예비건조 공정과 제습 처리를 운전할 수 없게 되므로 PET 반응 혼합물이 용융되는 압출 공정에 투입하게 된다.
추가로 투입하는 증점제는 주로 옥사졸린계 증점제로 공지된 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 옥사졸린, 1,3-페닐렌 비스옥사졸린 등이 있으며, PET 용융물의 총 중량을 기준으로 일례로 0.1 내지 0.75 중량%로 배합할 수 있다.
또한, 상기 예비 건조공정의 증점제 배합에 대하여 압출 공정의 증점제 배합비율을 적절히 조절하여 목적하는 제품을 제조하는데 적합한 고유점도를 갖는 재활용 PET 칩을 제조할 수 있다.
상기 압출 공정은 일례로 압출기에 50 ppm 미만의 함수율로 건조 및 제습된 PET 건조물 및 전술한 추가로 투입할 증점제를 투입하고, 용융온도 275 내지 280 ℃, 최대 용융압력 110bar로 용융 압출하는 것으로 이루어지며, 용융 압출물을 진공도 10 mbar에서 20 미크론의 SUS 필터로 통과시켜 이물질을 제거하여 고순도 PET 용융물을 얻는 공정으로 이루어진다.
수득된 압출 공정의 PET 용융물은 냉각하면서 절단하여 일정 형태의 PET 칩으로 성형하게 된다.
상기 성형은 필터로부터 배출되는 PET 용융물을 펠렛타이저에 의해 다이 플레이트 온도 320 ℃, 칼날 회전수 3200 rpm 조건 하에 순환하는 90 ℃의 용수 중에서 지름 2.8 mm의 구형 PET 칩으로 절단하여 성형할 수 있다.
참고로, 상기 재활용 PET 칩 제조공정은 성형공정에서 제조된 PET 칩의 잔열을 이용하여 PET 칩의 표면을 결정화하여 목적하는 고유점도를 고순도로 갖는 재활용 PET 칩을 제조하게 되므로, 성형공정에서 제조된 PET 칩은 표면 결정화를 위하여 140 ℃ 이상의 잔열을 보유하고 있어야 하므로 성형의 온도조건 등이 결정화를 위하여 적절하게 제어되어야 한다.
상기 재활용 PET 칩 제조공정은 칩 형상으로 성형된 PET 칩이 진동 콘베이어가 설치된 인라인(in line) 결정화기를 15분 정도 체류하면서 통과하는 과정에서 결정화도를 가진다.
상기 재활용 PET 칩의 표면을 결정화하는 이유는 PET 칩을 최종적으로 원료로 사용할 경우 PET 건조시 필수적으로 해야 하는 표면 결정화를 생략하여 에너지 절감 효과를 제공하기 때문이다. 이때 표면 결정화가 되지 않은 원료를 바로 건조하면 원료끼리 엉겨붙어 뭉치게 되므로 원료의 이송이나 투입이 불가능해지게 된다.
수득된 재활용 PET 칩은 필요에 따라 탈크, 커플링제, 유리섬유 등과 컴파운드 처리하여 재활용 수지를 제조한다.
상기 폐생수보틀 가공 수지는 폴리에스테르 수지 조성물의 전체 중량 기준으로 10 내지 37.5 중량%, 10 내지 35 중량%, 15 내지 37.5 중량%, 또는 15 내지 25 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 재활용 수지의 함량을 조절함으로써, 상기 폴리에스테르계 조성물의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고 사출 특성과의 밸런스가 우수한 폴리에스테르 수지 조성물을 확보할 수 있다.
유리섬유
본 발명의 일 실시예에서 상기 폴리에스테르 수지 조성물은 유리섬유를 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 유리섬유는 다른 무기질 섬유들과 함께 사용될 수도 있다. 상기 무기질 섬유는 일례로 탄소섬유; 현무암섬유; 및 양마 또는 대마 등의 천연섬유; 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유리섬유의 단면은 원형, 직사각형, 타원형, 아령, 마름모 등의 형상을 가질 수 있고, 평균 직경이 7 내지 20 ㎛, 또는 7 내지 15 ㎛일 수 있고, 평균 길이가 2 내지 6 mm, 또는 3 내지 6 mm일 수 있으며, 평균 직경과 평균 길이가 각각 상술한 범위를 만족하는 경우에 우수한 사출 특성과 기계적 물성 밸런스를 구현할 수 있다.
상기 유리섬유의 평균 직경 및 평균 길이는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들면, 해당 유리섬유 30개를 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)으로 관찰하고 이로부터 평균값을 산출하여 측정할 수 있다.
상기 유리섬유는 섬유 제조시 또는 후처리 공정시 사이징제(sizing compositions)에 의해 처리될 수 있는데, 해당 사이징제로는 윤활제, 커플링제, 계면활성제 등이 있다.
상기 윤활제는 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 커플링제의 사용방법으로는 유리섬유에 직접 처리하는 방법, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 첨가하는 방법 등이 있으며, 커플링제의 성능을 충분히 발휘하기 위해서는 그 함량을 적절히 선택하여야 하고, 일례로 상기 유리섬유 총 100 중량%(유리섬유+커플링제)에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량% 또는 0.1 내지 3 중량% 일 수 있다.
상기 커플링제의 예로는 아민계, 아크릴계 또는 γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸) γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, β(3,4-에폭시에틸) γ-아미노프로필 트리메톡시실란 등의 실란계가 있다.
특히, 본 기재의 유리섬유는 산화칼슘을 소정 함량으로 함유하는 것이 강성 및 기계적 물성을 제공할 수 있어 바람직하다.
이때 상기 산화칼슘은 상기 유리섬유 중에 일례로 35.6 내지 60 중량%의 고칼슘으로 포함되거나 13 내지 24 중량%의 저칼슘으로 포함될 수 있다.
참고로, 상기 산화칼슘이 24 중량% 초과, 35.6 중량% 미만 범위, 예를 들어 25 내지 35 중량% 범위로 포함될 경우에는 후술하는 비교예 1 내지 3에서 보듯이, IZOD 충격강도를 비롯한 기계적 물성이 불량할 수 있다.
상기 유리섬유가 고칼슘인 경우 구체적인 예로, 35.6 중량% 내지 58 중량%, 바람직한 예로 35.6 중량% 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 표면광택이 크게 저하될 수 있다.
상기 저칼슘인 경우 구체적인 예로, 13 중량% 내지 22 중량%, 바람직한 예로 13 중량% 내지 20 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 표면광택이 크게 저하될 수 있다.
또한, 산화알루미늄을 상기 유리섬유 중에 일례로 1 내지 40 중량%, 또는 5 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 실리카를 상기 유리섬유 중에 일례로 20 내지 60 중량%, 30 내지 50 중량%, 또는 40 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 산화철, 마그네시아, 산화나트륨, 철 및 산화붕소 중에서 선택된 1종 이상을 상기 유리섬유 중에 5 중량% 이하, 또는 0.001 내지 5 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유리섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 기준으로, 10 내지 43 중량%, 10 내지 40 중량%, 15 내지 40 중량%, 25 내지 45 중량%, 10 내지 40 중량%, 또는 10 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 유리섬유가 상기 범위로 포함되는 경우에 상기 폴리에스테르 수지 조성물에 의하여 제조되는 성형품의 치수안정 등 기계적 물성과 내열 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
전술한 고칼슘 유리섬유를 사용하는 경우에, 해당 유리섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 기준으로, 10 내지 43 중량%, 10 내지 40 중량%, 15 내지 40 중량%, 25 내지 45 중량%, 10 내지 40 중량%, 10 내지 35 중량%, 10 내지 31 중량% 또는 25 내지 35 중량%로 포함하는 것이 바람직한 반면, 전술한 저칼슘 유리섬유를 사용하는 경우에는, 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 기준으로 10 내지 35 중량%, 15 내지 35 중량%, 20 내지 35 중량%, 25 내지 35 중량%, 또는 30 내지 35 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 칼슘 함량에 따라 유리섬유 함량을 전술한 범위로 포함하는 경우, 상기 폴리에스테르 수지 조성물에 의하여 제조되는 성형품의 치수안정 등 기계적 물성과 내열 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
<폴리에스테르 수지 조성물>
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 1:0.7 내지 1:3의 중량비(PBT:PET)로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 내가수분해성 및 사출 편차를 개선할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 일례로 1:0.7 내지 1:3의 중량비(PBT:PET), 바람직하게는 1:0.75 내지 1:2의 중량비(PBT:PET)로 포함할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 내가수분해성과 사출시편의 편차를 개선할 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 사출 특성이 현저히 저감되는 문제가 발생하며, 상기 범위 초과시 결정화 온도가 높아져 사출 성형이 불량한 문제가 발생하게 된다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 생수보틀 가공 수지인 경우에, 친환경 특성을 개선할 수 있어 바람직하다.
상기 생수보틀 가공 수지는 폐생수보틀 펠렛을 플레이크 가공 및 칩성형한 제품일 수 있다.
상기 폐생수보틀 가공 수지는 플레이크 가공을 거친 재활용 수지일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 조성물에 포함되는 첨가제는 활제, 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 열 안정제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 첨가제는 상기 조성물 중에 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 수지 조성물의 물성에 영향을 주지 않으면서 첨가제 본연의 특성이 발현되는 효과가 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 조성물 중에 일례로 0.001 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 우수한 이형성 및 사출성을 충분하게 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 내가수분해 억제제는 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 악영향을 미치지 않는 한 공지된 종류를 다양하게 사용할 수 있으며, 시판되는 물질 중에서는 대표적으로 화학식 NaH2PO4의 제1인산 나트륨과 같은 포스페이트 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 내가수분해 억제제는 상기 조성물 중에 일례로 0.001 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 우수한 내가수분해 안정성을 충분하게 제공할 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제를 포함할 수 있다. 상술한 것과 같이 페놀계 산화방지제를 사용함으로써, 상기 폴리에스테르계 조성물에 포함되는 고분자들을 보다 안정화시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 페놀계 산화방지제는 상기 폴리에스테르계 조성물의 성형 시에, 상기 폴리에스테르계 조성물에 포함되는 고분자들의 라디칼을 제거하여 보호할 수 있다. 본 발명에서는 페놀계 산화방지제로서 Hindered Phenolic Antioxidant 1010을 사용할 수 있다.
상기 산화방지제의 함량은, 상기 조성물 중에 0.001 내지 1 중량%일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 조성물을 구성하는 성분 총 100 중량% 중에 상기 산화방지제의 함량은 0.002 내지 0.7 중량%, 또는 0.002 내지 0.5 중량%일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 조성물에 포함되는 상기 산화방지제의 함량을 상술한 범위 내로 조절되는 경우, 상기 폴리에스테르계 조성물이 변색되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 산화방지제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 산화에 의하여 상기 폴리에스테르계 조성물에 포함되는 고분자들의 분자 사슬이 절단, 가교 등으로 물성이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 열 안정제는 페놀계 열 안정제를 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 조성물 중에 0.001 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.002 중량% 내지 2.5 중량%일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 열 안정제의 함량을 조절함으로써, 충격강도가 우수하면서 열변형 온도의 Left 값과 Right 값의 편차가 3℃ 이하를 유지하면서 열변형 온도를 증가시켜 내열 특성이 우수하고, 유동지수가 감소되는 효과가 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 결정핵 포인트 증가를 통한 결정화 조절을 위해 글리세롤 등과 같은 가소제를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 가소제의 함량은 상기 조성물 중에 0.001 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.002 중량% 내지 2.5 중량%일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 가소제의 함량을 조절함으로써, 결정 생성시 체인 폴딩을 용이하게 하는 효과가 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 바람직하게는 냉장고 등의 내상용 모터 인슐레이터 부품을 위한 폴리에스테르 수지 조성물일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은, 1/8 inch 성형품 시편을 ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 속도 1.3mm/min으로 측정한 굴곡 강도가 일례로 1700 kgf/cm2 이상이면서 굴곡 탄성률이 70,000 kgf/cm2 이상, 구체적인 예로 1800 내지 2020 kgf/cm2이면서 굴곡 탄성률이 73,000 내지 110,000 kgf/cm2, 바람직하게는 75,000 내지 105,000 kgf/cm2일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 탁월한 사출 특성과 아이조드 충격강도를 비롯한 기계적 물성을 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 노치드, 23 ℃에서 측정한 IZOD 충격강도가 일례로 7.0 kgf.cm/cm 이상인 동시에 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 200 ℃ 이상, 구체적인 예로 7.1 내지 7.9 kgf.cm/cm인 동시에 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 201 내지 210 ℃, 바람직하게는 7.1 내지 7.7 kgf.cm/cm인 동시에 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 201 내지 209 ℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 탁월한 사출 특성과 아이조드 충격강도를 비롯한 기계적 물성을 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 성형품에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 펠렛은 240 내지 300 ℃, 또는 250 내지 290 ℃의 온도에서 압출되고, 이때 온도는 실린더에 설정된 온도를 의미한다.
상기 압출 혼련기는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 압출 혼련기인 경우 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 2축 압출 혼련기일 수 있다.
사출 시 금형의 온도는 40 내지 120 ℃의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 상기 금형온도가 40 ℃ 이하가 될 경우 외관 특성이 저하될 수 있고, 120 ℃ 이상이 될 경우 펠렛이 금형에 달라붙게 되어 이형성이 저하되고 냉각 속도가 증가될 수 있다. 상기 금형온도는 구체적으로 60 내지 88 ℃, 70 내지 80 ℃, 또는 72 내지 78 ℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 사출성형품의 사출성형 도중 상기 폴리에스테르계 조성물이 용융된 용융물이 주입되는 금형의 온도를 조절하더라도, 성형품의 모든 지점에 따른 사출 편차를 최소화하며, 사출 특성을 향상시키는 동시에 내가수분해성을 개선할 수 있다.
상기 사출 공정은 일례로 호퍼 온도, 또는 노즐 온도가 230 내지 260 ℃로 각각 설정된 사출기를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사출성형품이 사출성형되는 과정에서 상기 폴리에스테르 수지 조성물이 용융된 용융물의 사출속도는 30 내지 100 mm/s일 수 있다. 구체적으로 상기 사출성형품이 사출성형되는 도중 상기 폴리에스테르계 조성물이 용융된 용융물의 사출속도는 35 내지 95 mm/s, 50 내지 80 mm/s, 또는 60 내지 70 mm/s일 수 있다. 상기 범위를 만족하면 사출성형품의 사출성형 도중 상기 폴리에스테르계 조성물이 용융된 용융물이 주입되는 금형의 온도를 조절하더라도, 성형품의 모든 지점에서 사출 편차를 최소화하며, 사출 특성을 향상시키는 동시에 내가수분해성을 개선할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법은 일례로 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 유리섬유 및 기타 첨가제를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 혼련 및 압출하는 단계를 포함하고, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 생수보틀 가공수지인 것을 특징으로 하며, 이 경우에 강성, 가공성 및 비중의 물성 균형을 구현할 수 있다.
상기 생수보틀 가공수지는 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g의 폐생수보틀 펠렛을 플레이크 가공 및 칩성형한 제품일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법은 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g의 폴리에스테르 폐생수보틀을 플레이크 처리하여 수득된 폐생수보틀 펠렛을 칩 성형하여 재활용 성형품을 제조하는 단계; 및 상기 재활용 성형품 10 내지 37.5 중량%를, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%에 용융 혼련하고 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법은 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g의 폴리에스테르 폐생수보틀을 플레이크 처리하여 수득된 폐생수보틀 펠렛을 칩 성형하여 재활용 성형품을 제조하는 단계; 및 상기 재활용 성형품 10 내지 37.5 중량%를, 고유정도가 0.6 내지 1.5인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%에 용융 혼련하고 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
<성형품>
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 우수한 치수안정 등의 기계적 물성, 내열 및 사출 특성이 요구되는 성형품의 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 내열 및 사출 특성이 요구되는 용도라면 다양하게 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 열가소성 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공한다.
상기 성형품은, 일례로 고내열 및 사출특성의 내상 가전 부품일 수 있다.
상기 성형품은 다른 예로 냉장고 모터 인슐레이터일 수 있다.
상기 성형품은 1/8 inch 시편을 ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 속도 1.3mm/min으로 측정한 굴곡 강도가 일례로 1700 kgf/cm2 이상, 바람직하게는 1800 내지 2020 kgf/cm2일 수 있다.
또한, 상기 성형품은 1/8 inch 시편을 ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 속도 1.3mm/min으로 측정한 굴곡 탄성률이 70,000 kgf/cm2 이상, 구체적인 예로 굴곡 탄성률이 73,000 내지 110,000 kgf/cm2, 바람직하게는 75,000 내지 105,000 kgf/cm2일 수 있다.
또한, 상기 성형품은 ASTM D256에 의거하여 노치드, 23 ℃에서 측정한 IZOD 충격강도가 일례로 7.0 kgf.cm/cm 이상, 구체적인 예로 7.1 내지 7.9 kgf.cm/cm, 바람직하게는 7.1 내지 7.7 kgf.cm/cm일 수 있다.
또한, 상기 성형품은 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 200 ℃ 이상, 구체적인 예로 201 내지 210 ℃, 바람직하게는 201 내지 209 ℃일 수 있다.
따라서 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 우수한 성형성, 내열성 및 치수안정성이 요구되는 성형품의 재료로서 사용될 수 있다.
또한, 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.
[실시예]
본 발명의 실시예, 비교예에서 사용되는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 재활용 수지, 활제, 내가수분해 억제제 및 산화방지제의 사양은 다음과 같다. 여기에서 %는 중량%를 의미한다.
(A)폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT: 0.8 dl/g)
(B)폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET: 호모 폴리머, 0.8 dl/g)
(B1) virgin PET
(B2) 재활용 수지: 폐생수보틀을 하기 도 1의 공정 흐름도에 따라 가공하여 수득된 도 2(우측 도면)의 백색 칩
(C)유리섬유: 평균 직경 7~15 um, 평균 길이 3~6 mm
(C1)유리섬유1: 실리카 48%, 산화알루미늄 12%, 산화칼슘 35% 및 기타 성분 6%
(C2)유리섬유2: 실리카 44%, 산화알루미늄 14%, 산화칼슘 36% 및 기타 성분 6%
(C3)유리섬유3: 실리카 52%, 산화알루미늄 18%, 산화칼슘 16% 및 기타 성분 14%
(D)활제(폴리에틸렌 왁스) LDPE wax
(E)내가수분해 억제제(에스테르교환반응 억제제) 화학식 NaH2PO4의 제1인산 나트륨
(F)고페놀계 산화방지제 (제품명 Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypehnyl)propionate)
실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 5
상기 각 구성성분을 하기 표 1에 나타낸 함량대로 첨가하고 L/D=42, Φ=40 mm인 이축 압출기를 사용하여 250 내지 290 ℃ 온도 구간에서 용융 혼련하여 펠렛 상태의 수지 조성물을 제조하였다. 참고로, 산화방지제는 0.4 중량%, 활제는 0.3 중량% 그리고 내가수분해 억제제는 0.1 중량%씩 투입하였다.
제조된 펠렛을 100 ℃에서 4시간 이상 건조한 다음 80ton 사출기(Engel사, Victory 80)를 사용하여 사출온도 260 내지 290 ℃, 금형 온도 60 ℃ 하에 30 mm/s의 사출속도로 사출하여 기계적 물성 평가용 시편을 제작하였다. 제작된 두께 3.2 mm, 폭 12.7 mm, 및 표선구간(신율측정) 115 mm의 시편에 대하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고 하기 표 2에 나타내었다.
*유동지수(단위 g/10min): ASTM D1238에 의거하여 260℃, 2.16 kg 하중 하에 측정하였다.
*인장강도(단위 kgf/cm2), 신율(단위 %): ASTM D638에 의거하여 5mm/min의 속도로 각각 측정하였다.
*굴곡강도(단위 kgf/cm2), 굴곡탄성률(단위 kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 1.3 mm/min의 속도로 각각 측정하였다. 이때 시편은 1/8 inch 시편을 사용하였다.
*IZOD 충격강도(단위 kgf cm/cm): ASTM D256(Notched, 상온 23℃)에 의거하여 측정하였다.
*열변형 온도(단위 ℃): ASTM D648에 의거하여 고하중 18.6 kg 하에 측정하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
A 48.4 32.6 30.6 48.4 69.2 48.4 22.6 46.4 32.6
B2 20.8 34.6 34.6 20.8 20.8 42.6 20.8 34.6
C1 30 30
C2 30 34 32 32
C3 30 32 34
D 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
E 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
F 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
구분 단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
유동 g/min 21.0 18.6 17.1 26.7 28.8 38.5 21.1 24.0 74.0
인장강도 kgf/cm2 1465 1455 1450 1290 1290 1240 1375 1400 1475
신율 % 2.5 2.3 2,7 2.4 3.6 3.2 2.5 3.3 2.7
굴곡강도 Kgf/cm2 2110 2030 2070 1925 1865 1825 1800 1645 1785
굴곡탄성률 Kgf/cm2 90900 97000 102000 77650 74050 74450 88650 84150 82900
충격강도 Kgf.cm/cm 7.7 7.7 7.6 7.1 7.5 6.1 6.4 7.2 6.8
열변형온도 ℃ 207 205 207 202 209 204 201 206 200
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 필수구성인 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폐생수보틀을 플레이크처리하여 재활용한 폐생수보틀 가공수지를 활용하여 유리섬유를 적절한 조성으로 포함하는 실시예 1 내지 4는 유동지수가 17.1 내지 26.7 g/10min이고, 인장강도가 1290 내지 1465 kgf/cm2이고, 인장신율이 2.3 내지 2.8%이고, 굴곡강도가 1925 내지 2110 kgf/cm2이고, 굴곡 탄성률이 77650 내지 102000 kgf/cm2이고, IZOD 충격강도가 7.1 내지 7.7 kgf.cm/cm이고, 열변형 온도가 202 내지 207 ℃로서, 치수안정, 내열 및 비중의 뛰어난 물성 균형을 확인할 수 있었다.
반면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 함량이 미사용하는 동시에 칼슘 함량이 본 발명의 범위에 들어오지 않는 유리 섬유를 사용한 비교예 1의 경우 유동지수가 열악해진 것을 확인할 수 있었다.
또한, 칼슘 함량이 본 발명의 범위에 들어오지 않는 유리 섬유를 사용한 비교예 2의 경우에는 유동지수와 충격강도가 저하된 것으로 확인되었고, 폐생수보틀 가공수지의 함량을 과도하게 증가시킨 비교예 3의 경우에도 충격강도가 열세를 나타내는 것으로 확인되었다.
또한, 칼슘 함량이 본 발명의 범위에 들어오는 유리 섬유를 사용하더라도 적정 범위를 벗어나 과량으로 사용한 비교예 4 내지 비교예 5의 경우에는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 사용량에 따라 굴곡강도가 저하되며, 추가로 굴곡 탄성률, 열변형 온도, 충격강도까지 저하시키는 것으로 확인되었다.
나아가, 상기 실시예 1에서 (B2)폐생수보틀 가공수지의 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 (B1) 버진(virgin) PET로 대체하고, (C3)유리섬유3를 (C1)유리섬유1으로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하여 수득된 시편에 대하여 동일한 방식으로 물성을 측정한 결과, 유동지수는 24.8 g/10min, 인장강도 1330 kgf/cm2, 인장신율 3.5%, 굴곡강도 1980 kgf/cm2, 굴곡 탄성률 79950 kgf/cm2, 충격강도 7.3 kgf.cm/cm, 열변형온도 206℃로서 실시예 1 내지 4와 동등 유사한 물성치를 수득하는 것으로 확인되었다.
결론적으로, 저렴한 단가의 PBT 소재를 포함함에도 불구하고 결정화 온도가 높고, 더하여 치수안정 등 기계적 물성이 상대적으로 불안정한 PET 재활용 소재를 투입함에도 불구하고 종래의 PBT 강화 수지 조성물과 유사한 기계적 물성, 특히 사출특성을 제공하면서 친환경 특성과 내열특성이 동시에 개선되므로, 치수안정, 내열 및 사출특성이 필요한 내상용 모터 인슐레이터 부품 등의 분야에 적합함을 확인할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%,
    폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 37.5 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량%를 포함하며,
    상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지(PBT)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(PET)는 1:0.7 내지 1:3의 중량비(PBT:PET)로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 생수보틀 가공 수지인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D2857에 따라 측정한 로 측정한 고유점도가 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지는 ASTM D2857에 따라 측정한 고유점도가 0.6 내지 1.8인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 10 내지 31 중량% 범위 내로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 15 내지 35 중량% 범위 내로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 조성물은 활제, 에스테르 교환반응 억제제, 산화방지제, 열 안정제, 난연제, 난연보조제, 컬러런트, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 조성물은 내상용 모터 인슐레이터용 폴리에스테르 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 조성물은 1/8 inch 성형품 시편을 ASTM D790에 의거하여 SPAN 50, 속도 1.3mm/min으로 측정한 굴곡 강도가 1700 kgf/cm2 이상이면서 굴곡 탄성률이 70,000 kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 노치드, 23 ℃에서 측정한 IZOD 충격강도가 7.0 kgf.cm/cm 이상인 동시에 ASTM D648에 의거하여 18.6 kg 하중 하에 실시한 열변형온도가 200 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물.
  12. 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 26.7 내지 54 중량%, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 10 내지 37.5 중량%, 및 유리 섬유 10 내지 43 중량% 를 용융 혼련 및 압출하는 단계를 포함하며,
    상기 유리 섬유는 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되거나, 또는 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 35.6 내지 60 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 10 내지 31 중량% 범위 내로 포함되거나, 상기 유리 섬유 중 산화칼슘이 13 내지 24 중량%로 포함되는 유리 섬유는 상기 조성물을 구성하는 총 성분 함량 100 중량% 중에 15 내지 35 중량% 범위 내로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 수지 조성물을 포함하는 성형품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 성형품은 내상용 모터 인슐레이터 부품인 것을 특징으로 하는 성형품.
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