KR102116507B1 - 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT) 20 내지 60 중량%와 폴리카보네이트 수지(PC) 40 내지 80 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부;
상기 기초수지 100중량부에 대하여 말레산 무수물을 포함하는 화합물 10 내지 20 중량부; 및 카르보디이미드 화합물 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
상기 기초수지 100중량부에 대하여 말레산 무수물을 포함하는 화합물 10 내지 20 중량부; 및 카르보디이미드 화합물 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 안전화 토우캡 및 안전모류에 사용되는 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
본 발명은 고 충격강도 및 고 굴곡탄성률을 동시에 만족하며 고온다습한 환경에서도 물성을 유지하는 폴리에스터 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 충격보강제 및 내가수분해제로 이루어진 폴리에스터 조성물에 관한 것이다.
안전화의 토우캡은 작업시 안전을 요하는 신발의 발가락 부분 내피와 외비 사이에 위치하여 외부 충격으로부터 발을 보호하는 수단이다. 일반적으로 토우캡은 금속 소재로 되어 있으나, 이는 신발의 무게를 가중시키며 작업환경이 저온일 때 보온에 취약하다는 단점이 있다.
또한 종래의 플라스틱 토우캡은 가볍고 복원력이 제공되는 등의 장점이 있으나, 금속 소재의 토우캡에 비하여 내충격성이 약한 치명적인 단점이 있어 보완될 필요성이 있다. 또한 안전화의 경우, 자체의 기능성 때문에 일반적인 운동화에 비해 통풍이 잘 되지 않아, 다습한 환경에 장기적으로 노출될 경우 취약한 폴리에스터 수지는 적합하지 않은 문제가 있다.
종래의 소재로 사용되고 있는 폴리카보네이트-폴리부틸렌테레프탈레이트 얼로이 수지 조성물들의 경우 폴리카보네이트와 폴리부틸렌테레프탈레이트의 함량비에 따라 굴곡특성(복원력)과 내충격성이 반대로 움직이는 경향이 있으므로, 안전화 토우캡으로 사용하고자 하는 수지 조성물로서 상기 두가지 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 조성이 개발되어야 함은 물론, 습기에 장기간 노출되었을 때에도 기계적 물성을 유지할 수 있는 특수한 성능의 수지 조성물 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 우수한 내충격성, 굴곡탄성율 및 내가수분해성을 가지는 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT) 20 내지 60 중량%와 폴리카보네이트 수지(PC) 40 내지 80 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부를 포함하는 기초수지 100 중량부; 상기 기초수지 100중량부에 대하여, 말레산 무수물을 포함하는 화합물 10 내지 20 중량부; 및 방향족 카르보디이미드, 지방족 카르보디이미드 및 이들의 혼합물 중 선택되는 이미드계 내가수분해제 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물을 제공한다.
상기 구현예에 의한 지방족 카르보디이미드는 폴리(1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-카르보디이미드) 인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
여기서, m, n 및 p는 각각 10~50의 정수이다.
상기 구현예에 의한 폴리에스터 수지 조성물은 열안정제, 이형제, 산화방지제 및 이들의 혼합물 중 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 또한, 바람직한 제2 구현예로서, 상기 폴리에스터 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 우수한 내충격성, 굴곡탄성율 및 내가수분해성을 가짐에 따라, 특히, 안전화용 토우캡과 안전모류에 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT) 20 내지 60 중량%와 폴리카보네이트 수지(PC) 40 내지 80 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부; 상기 기초수지 100중량부에 대하여, 화학식 1로 표시되는 말레산 무수물을 포함하는 화합물 10 내지 20 중량부; 및 카르보디이미드 화합물 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
여기서, m 및 n은 각각 10~50의 정수이다.
1) 기초수지
본 발명에 따른 기초수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지 20 내지 60 중량%와 폴리카보네이트(PC) 수지 40 내지 80 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 수지
폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 1,4-부탄디올과 디메틸테레프탈레이트의 중·축합 반응으로 생성되는 수지로서, 녹는점 225℃인 결정성 열가소성 플라스틱 수지이다.
상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 고유점도가 0.6dl/g 에서 1.8 dl/g일 수 있으며, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지의 고유점도가 0.6dl/g 미만이면 기계적 물성이 저하될 수 있고, 1.8dl/g 초과이면 흐름성이 저하될 수 있다.
이때, 고유점도(intrinsic viscosity, η)는 측정하고자 하는 시료를 염화메틸렌에 용해시킨 뒤 얻어진 여과액을 우베로데형 점도관을 이용하여, 20℃에서 측정될 수 있다.
상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 기초수지 중 20~60 중량% 함유되도록 하는 바, 그 함량이 20중량% 미만이면 굴곡탄성율의 향상 효과가 미미할 수 있고, 60중량% 초과이면 충격강도에 제한을 받을 수 있다.
폴리카보네이트 (PC) 수지
폴리카보네이트(PC) 수지는 비스페놀 A와 포스겐과의 계면 중축합반응에 의하여 생성된 방향족 폴리카보네이트 수지로서, 점도 평균 분자량(Mv)이 15,000~35,000인 것일 수 있으며, 점도 평균 분자량이 15,000 미만이면 충격강도가 저하될 수 있고, 35,000 초과이면 흐름성이 저하될 수 있다.
이때, 점도평균 분자량은 폴리카보네이트 pellet을 염화메틸렌에 용해시키고, 얻어진 여과액을 우베로데형 점도관을 이용하여, 20℃에서 혼합여과액의 고유점도[η]를 측정한 다음, 이를 아래 'Schnell의 식'을 이용하여 계산할 수 있다.
[η]=1.23 X 10^(-5) X Mv^(0.83)
상기 폴리카보네이트 수지의 함량은 기초수지 중 40~80 중량%일 수 있으며, 그 함량이 40중량% 미만이면 충격특성의 향상 효과가 미미할 수 있고, 80 중량% 초과이면 유동성이 저하될 수 있다.
2) 말레산 무수물(maleic anhydride)을 포함하는 화합물 (충격보강재)
본 발명에 따른 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 내충격제의 역할을 하는 것으로, 폴리에스터 수지와의 상용성이 우수한 특성이 있다.
또한, 상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 폴리에스터 수지 조성물의 점도를 상승시켜 폴리에스터 수지 조성물의 기본적인 압출 성형성을 위한 점도를 부여함으로써 압출 성형시의 압출물의 연속적인 처짐 현상을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 폴리에스터 수지 조성물의 충격 강도를 보강할 수 있다.
상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물의 함량은 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부일 수 있으며, 그 함량이 10 중량부 미만이면 기계적 강도의 향상 효과가 미미하고, 20 중량부 초과이면 강도의 개선 없이 원가 상승만을 초래할 수 있다.
상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 폴리에스터 말단기와의 반응성, 폴리에스터 수지와의 상용성, 압출 성형성에 적합한 점도 특성을 고려하여 선택될 수 있으며, 상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
여기서, m, n 및 p는 각각 10~50의 정수이다.
보다 구체적으로, 상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 폴리에틸렌옥텐에 말레산 무수물 작용기가 그라프트되어 있는 공중합체일 수 있다.
3) 카르보디이미드 화합물 (내가수분해제)
본 발명의 카르보디이미드 화합물은 이미드계 내가수분해제로서, 폴리부틸렌테레프탈레이트 분자간의 가수분해를 억제하는 역할을 하며, 상기 카르보디미드 화합물의 함량은 기초수지 100 중량부에 대하여 1~3 중량부일 수 있으며, 그 함량이 1중량부 미만이면 내가수분해성의 효과가 미미할 수 있고, 그 함량이 3중량부 초과이면 내가수분해성의 개선 없이 원가 상승만을 초래할 수 있다.
상기 이미드계 내가수분해제는 방향족 카르보디이미드, 지방족 카르보디이미드 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것일 수 있으며, 상기 지방족 카르보디이미드는 폴리(1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-카르보디이미드)일 수 있다.
추가로 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물은 요구되는 특성에 따라 첨가제를 더 포함 할 수 있으며, 상기 첨가제는 열안정제, 이형제, 산화방지제 및 이들의 혼합물 중 선택되는 것일 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형 및 아민형 중 선택되는 것일 수 있다.
상기 이형제는 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아린산 금속염, 몬탄산 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스 및 폴리에틸렌 왁스 중 선택되는 것일 수 있다.
간략히 요약하면, 본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지와 폴리카보네이트 수지를 포함하는 기초수지, 이미드계 내가수분해제 및 이미드계 내가수분해제를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이 조성물은 충격특성과 굴곡탄성율을 동시에 만족하며, 내가수분해성이 우수한 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 충격강도가 700~730 J/m (ASTM 256, 5.5J), 굴곡탄성율이 22,000~25,000 kgf/㎠ (ASTM 790)이며, PCT(Pressure Cooker Test) 168h 에서 초기물성 대비 90% 물성을 유지하는 것일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 폴리에스터 수지 조성물은 안전화 토우캡 및 안전모류에 적용이 가능하다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 하기 실시예는 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐이며, 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~4 및 비교예 1~5
하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분들을 245~270℃로 가열된 이축 압출기 내에서 용융 및 혼련한 후 칩(Chip) 상태로 폴리에스터 수지 조성물을 제조하고, 120 ℃에서, 5시간 동안 제습형 건조기를 이용하여 건조하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 수지 조성물을 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 용융 및 혼련 때와 동일한 온도로 각각의 시편을 제작하여 물성을 평가하였다.
구체적으로는, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 폴리에스테르 수지 조성물을 이용하여 제조된 시편을 이용하여 아래와 같은 방법으로 굴곡강도, 충격강도, 인장강도 및 용융지수를 평가하여, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
또한, 실시예 4 및 비교예 5에서 제조된 폴리에스테르 수지 조성물을 이용하여 제조된 시편에 대하여, 아래와 같은 방법으로 PCT(Pressure Cooker Test) 평가를 실시하되, 0hr, 48hr, 96hr 및 168hr에서의 충격강도 및 굴곡탄성율을 평가하였다.
1. 굴곡강도: ASTM D790에 의거하여 1/8인치 시편을 제작하고, 굴곡 강도 측정 속도를 10mm/분으로 설정하여 측정하였다.
2. 충격강도: ASTM D256에 의거하여 1/4인치 시편을 제작하여 상온(23℃)에서 아이조드 노치(Izod Notched) 충격강도를 측정하였다.
3. 인장강도: ASTM D638에 의거하여 1/8 인치 시편을 제작하고, 인장강도 측정 속도를 50mm/분으로 설정하여 측정하였다.
4. 용융지수: ASTM D1238에 의거하여 250℃, 2.16kg 하중 하에서 측정하였다.
5. PCT(Pressure Cooker Test): 플라스틱이 장시간 습기에 노출될 때 일어날 수 있는 현상을 짧은 시간 동안 평가할 수 있도록 고안된 방법으로 121℃, 2기압의 압력솥에 시편을 넣고 수증기로 삶으면서 물성변화를 관찰하는 방법이다.
| 구분 | 기초수지 (100중량부기준) | 충격보강제 (중량부) |
내가수분해제 (중량부) |
|
| PBT (중량%) |
PC (중량%) |
|||
| 실시예 1 | 30 | 70 | 15 | 2 |
| 실시예 2 | 20 | 80 | 15 | 2 |
| 실시예 3 | 60 | 40 | 15 | 2 |
| 실시예 4 | 30 | 70 | 10 | 2 |
| 비교예 1 | 30 | 70 | 0 | 2 |
| 비교예 2 | 30 | 70 | 30 | 2 |
| 비교예 3 | 10 | 90 | 15 | 2 |
| 비교예 4 | 70 | 30 | 15 | 2 |
| 비교예 5 | 30 | 70 | 10 | 0 |
* PBT : 코오롱 사제
* PC : LG화학 사제
* 충격보강제(말레산 무수물을 포함하는 화합물): Dupont 사제 (Elvaloy PTW resin)
* 내가수분해제(카르보디이미드 화합물) : Raschig 사제 (Stabilizer 9000)
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 |
| 충격강도 (J/m) |
708 | 700 | 744 | 59 | 700 | 632 | 750 |
| 굴곡강도 (Kgf/㎠) |
943 | 930 | 918 | 923 | 364 | 973 | 721 |
| 굴곡탄성율 (Kgf/㎠) |
23885 | 24924 | 22290 | 24786 | 23726 | 24071 | 19386 |
| 인장강도 (Kgf/㎠) |
511 | 523 | 499 | 565 | 529 | 549 | 462 |
| 유동지수 (g/10min) |
14.3 | 9.8 | 21.0 | 19.1 | 5.8 | 5.3 | 24.6 |
| 구분 | 실시예4 | 비교예5 | |
| 0 h | 충격강도 (J/m) |
712 | 716 |
| 굴곡탄성율 (Kgf/㎠) |
22465 | 22942 | |
| 48 h | 충격강도 (J/m) |
710 | 691 |
| 굴곡탄성율 (Kgf/㎠) |
22001 | 18752 | |
| 96 h | 충격강도 (J/m) |
700 | 542 |
| 굴곡탄성율 (Kgf/㎠) |
21757 | 17548 | |
| 168 h | 충격강도 (J/m) |
677 | < 100 |
| 굴곡탄성율 (Kgf/㎠) |
20066 | < 12000 | |
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1에서 실시한 조성에서는 비교예 1과 비교하여 충격강도가 매우 우수하고, 비교예 2와 비교하여 비슷한 수준을 나타낸다. 하지만 비교예 2의 경우 유동지수가 매우 낮아, 실제 제품 성형시 생산성에 문제가 있다. 또한 비교예 3은 실시예 1과 비교해 굴곡탄성율이 우수하지만, 충격특성이 낮고, 비교예 4는 실시예 1과 비교해 충격특성이 우수하지만, 굴곡탄성율이 낮은 것으로 확인할 수 있다. 또한 실시예 3과 실시예 4는 상기에서 언급된 바람직한 충격강도와 굴곡강도를 만족한다. 안전화 토우캡이나 안전모의 경우 충격강도와 굴곡탄성율이 동시에 만족되어야 하는데, 상기 두가지 특성은 PBT와 PC의 함량비에 따라 반대로 움직이는 특성이다. 따라서 실시예 1 실시예 3과 비교예1 내지 비교예4의 결과로, 본 발명에서 명기된 범주 내의 조성물이 상기 두 특성을 동시에 만족한다는 것을 확인 할 수 있다.
상기 표 3을 참고하면, PCT(Pressure Cooker Test) 평가결과, 실시예 4의 조성물은 168시간 후에도 초기 물성 대비 95%이상의 물성을 보이지만 내가수분해제인 카르보디이미드 화합물이 없는 비교예 5의 조성물은 96시간 후에 초기물성 대비 75%의 물성을 나타낸 것이 확인 되었다.
Claims (6)
- 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT) 20 내지 60 중량%와 폴리카보네이트 수지(PC) 40 내지 80 중량%를 포함하는 기초수지 100 중량부;
상기 기초수지 100중량부에 대하여
말레산 무수물을 포함하는 화합물 10 내지 20 중량부; 및
카르보디이미드 화합물 1 내지 3 중량부를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지는 그 고유점도가 0.6 내지 1.8 dl/g이고,
상기 폴리카보네이트 수지는 그 점도평균분자량(Mv)이 15,000 내지 35,000인 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 카르보디이미드 화합물은 방향족 카르보디이미드, 지방족 카르보디이미드 및 이들의 혼합물 중 선택되는 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 말레산 무수물을 포함하는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 수지 조성물.
[화학식 1]
여기서, m, n 및 p는 각각 10~50의 정수이다. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에스터 수지 조성물은 열안정제, 이형제, 산화방지제 및 이들의 혼합물 중 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 수지 조성물. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 폴리에스터 수지 조성물로부터 제조된 성형품.
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2013/012201 WO2014104754A1 (ko) | 2012-12-28 | 2013-12-26 | 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120156772 | 2012-12-28 | ||
| KR20120156772 | 2012-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140086883A KR20140086883A (ko) | 2014-07-08 |
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|---|---|---|---|
| KR1020130163968A KR102116507B1 (ko) | 2012-12-28 | 2013-12-26 | 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 |
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Citations (1)
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| WO2009150833A1 (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-17 | ウィンテックポリマー株式会社 | ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物及び成形品 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05230349A (ja) * | 1992-02-25 | 1993-09-07 | Teijin Ltd | 熱可塑性樹脂組成物 |
-
2013
- 2013-12-26 KR KR1020130163968A patent/KR102116507B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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| KR20140086883A (ko) | 2014-07-08 |
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