KR960007276B1

KR960007276B1 - 액정수지복합체의 사출성형방법 및 성형물품

Info

Publication number: KR960007276B1
Application number: KR1019930000545A
Authority: KR
Inventors: 마사야스 니시하라; 겐지 모리와끼
Original assignee: 마쓰다주식회사; 와다 요시히로
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2013-01-18
Also published as: JPH05192951A; KR930016219A; EP0552742A1

Abstract

내용 없음.

Description

액정수지복합체의 사출성형방법 및 성형물품

제1도는 본 발명에 관한 매트릭스 수지와 액정 수지와의 혼합조성물의 상태변화를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 관한 사출성형방법에 있어서의 노즐부 전단속도와 인장강도의 관계를 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명에 관한 사출성형방법에 있어서 노즐부 전단속도와 가로세로비와의 관계를 나타내는 그래프.

본 발명은 액정수지 복합체의 사출성형방법 특히 사출성형에 있어서의 최대전단속도를 어느범위에 고정시키므로서, 액정수지 복합체의 특성을 최대한으로 끌어내는 것을 특징으로 하는 사출성형방법 및 그 방법에 의해 얻어진 사출성형품에 관한 것이다.

종래에 고강도로 고강성을 갖는 합성수지제 성형품으로서는, 열경화성 수지에 유리섬유를 혼합한 것이나, 스턴버블 시이트라고 칭하는 열가소성 수지에 긴섬유유리를 혼합한 것 등을 소정의 형상으로 성형하므로서, 얻어지는 것이 알려져 있다.

또 상기한 유리섬유 대신에 탄소섬유를 사용해서된 고강도 또는 고강성의 합성수지도 알려져 있다.

다시 또 유리섬유나 탄소섬유가 혼합되지 않은 고강도로 고강성을 갖는 합성수지 성형품으로서 일본국 특개평 1-320128호 공보에 나타내는 바와 같이 열가소성 수지와 액정 수지(액정 중합체)로 된 복합재료를 액정수지의 액정 전이온도 이상의 온도하에서 신장시키면서 압출하므로서, 얻어진 스트랜드(strand)를 1-40mm의 길이로 절단하고, 얻어진 절단물을 액정 수지의 액정 전이온도 이하의 온도로 압출성형하므로서, 얻어지는 것도 알려져 있다.

상기한 액정수지를 사용해서 복합체를 형성하는 경우, 제1도에 나타내는 바와 같이 양자를 액정수지(1)의 융점(액정 전이온도)이상 [(c)영역]으로 가열해서, 일단 용융시켜, 균일하게 혼합하고, 액정수지(1)의 융점(액정 전이온도)이하의 성형가능한 온도 [(b)영역]에서 성형하면 상온영역 [(a)영역]에서는 매트릭스(matrix) (2)수지내에 액정수지(1)의 섬유가 보존되어서 소정의 물성이 얻어진다고 하는 이유에 기초한 것이다. 그러나 사출성형에 있어서는 수지의 금형내에의 사출시에 수지에 작용하는 전단력이 대단히 높고, 결과적으로, 액정수지의 섬유가 분단되기 쉽게되고, 상기한 성형 가능한 영역[(b)영역]에서 성형했다고 해도, 반드시 양호한 보강효과를 갖는 사출성형물품이 얻어지지 않는 경우가 있는 것을 발견했다.

여기서 본 발명은 상기한 액정수지를 사용한 복합체를 사출성형하는 경우에 그 사출성형시에 수지의 작용하는 최대 전단속도를 어떤 영역에 설정하므로서, 사출성형의 결점인 액정수지의 섬유의 분단을 방지하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명은 액정수지의 액정전이온도 보다도 낮은 최저 성형 가능온도를 갖는 매트릭스 수지중에 액정 수지가 섬유상으로 존재하는 성형용 펠릿을 사용해서, 상기한 액정 전이온도와 매트리스 수지의 최저성형가능온도와의 사이의 온도범위 내에서 사출성형하는 방법으로서, 사출통로내에 있어서의 수지에 작용하는 최대전단 속도를 15,000sec^-1이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정수지 복합체의 사출성형 방법이다. 또 본 발명은 상기한 사출성형방법에 의해 얻어진 사출 성형물품을 제공한다. 우선 본 발명의 일반적인 요건 구체적으로는 액정수지 및 매트릭스 수지에 대해 설명한다.

본 발명의 사출성형 방법에 있어서 사용되는 매트릭스 수지로서는 폴리카르보네이트(PC)수지와 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 중합수지)와의 혼합물(이하 단순히 [PC/ABS]라 칭하는 때가 있다)을 들수가 있다. 상기한 폴리카르보네이트 수지와 ABS의 물성은 특히 한정되지 않는다.

상기한 매트릭스수지는 시판품으로서 입수가능 하다.

구체적으로는 시판품으로서는 예를 들면 테크니에이스 T105[스미도모 노가닥(주)제] T-2600[데이진 가세이(주)제] 및 사이코로이 800[우베사이콘(주)제]등을 들 수가 있다.

또 매트릭스 수지로서는 폴리카르보네이트 수지와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)와의 혼합물(이하 단순히 [PC/PBT]라 칭하는 때가 있다)를 들 수가 있다. 상기한 폴리카르보네이트 및 PBT의 물성은 특히 한정되지 않는다. 상기한 매트릭스 수지는 시판품으로서 입수가능 하다.

구체적으로는 시판품으로서는 예를들면, 제노이 1101[일본 GE프라스틱스(주)제] 및_Am9060[데이진가세이(주)제]를 들 수가 있다.

다시 또 매트릭스수지는 폴리페닐렌 옥사이드와[특히 나일론 6(PC6)과의 혼합물 : 이하 단순히[PPO/PA]로 칭할때가 있음]를 들 수 있다.

상기한 폴리페닐렌 옥사이드 및 나일론의 물성은 특히 한정되지 않는다. 상기한 매트릭스 수지는 시판품으로서 입수가능 하다.

구체적으로 시판품으로서는 예를 들면 놀릴 GTX 6006[일본 GE프라스틱스(주)제] 및 유비에이스 NX-7000(미쓰비시 가스 가가꾸(주)제]를 들 수가 있다.

매트릭스 수지는 변성 폴리 페닐렌 옥사이드 바람직하게는 스티렌 변성 폴리페닐렌 옥사이드(이하 M-PPO라 약칭한다)라도 되고, 상기한 M-PPO의 물성은 특히 한정되지 않는다.

상기한 매트릭스 수지는 시판품으로서 입수가능하다. 구체적으로 시판품으로서는 예를들면 놀릴 PX2623(일본 GE 프라스틱스(주)제) 유피에이스 AN-30(미쓰비시 가스 가가꾸(주)제) 및 사이론 X5055(아사히 가세이(주)제)등을 들 수 있다.

매트릭스 수지는 나일론이라도 되고, 특히 나일론 6(PA6)이 바람직하다. 상기한 매트릭스 수지는 시판품으로서 입수 가능하다.

구체적으로는 시판품으로서는 예를들면 1013B(우베고우산(주)제)CM1017(도우레이(주)제)테크닐 C216(쇼와덴꼬(주)제)를 들 수가 있다.

매트릭스 수지는 ABS(아크릴 니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 중합수지)라도 되고, 시판품으로서 입수 가능하다.

구체적으로 시판품으로서는 예를들면 프라스틱MH(스미도모 노가닥(주)체)사이코락 T(우베 사이콘(주)체) 및 GR-2000(덴끼 가가구 고오교(주)제)를 들 수가 있다.

또 매트릭스 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)라도 되고, 시판품으로서 입수 가능하다.

구체적으로 시판품으로서는 예를 들면 1401 X07(도우레이(주)제) C7000(데이진(주)제) 및 프라낙 BY-100(다이니본 잉키가가꾸 고오교(주)제)를 들 수가 있다.

또 매트릭스 수지는 폴리 프로필렌(PP)라도 되고, 시판품으로서 입수 가능하다. 구체적으로는 시판품으로서는 예를들면 H501(스미도모 가가꾸(주)제) J440(미쓰이 세끼유 가가꾸 고오교(2)제) 및 J950H(이데미쓰 세끼유 가가꾸(주)제)를 들 수가 있다.

매트릭스 수지는 폴리카르보네이트(PC)라도 되고, 시판품으로서 입수가능하다. 구체적으로 시판품으로서는 예를 들면 141(일본 GE프라스틱(주)제)판라이트 L1250(데이진 가세이(주)제) 및 유피 S-1000(미쓰비시가스 가가꾸(주))를 들 수가 있다. 매트릭스 수지는 폴리스티렌(PS)라도 되고, 시판품으로서 입수 가능하다.

구체적으로 시판품으로서는 예를들면 HF77(미쓰비시 가세이 폴리테크(주)제)HH105(미쓰비시 가세이 폴리테크(주)제)를 들 수가 있다.

기파 소위 열가소성수지 및 그 변성품 또는 혼합품(폴리머 알로이라고 불리는것)을 포함한다.

본 발명에 사용되는 액정수지는 수지조성물의 성형물 중에 있어서 후술하는 가로세로비를 갖는 섬유형상을 이루고, 성형물의 강화제가 된다. 이와 같은 액정수지로서는 상기한 매트릭스 수지의 최저 성형가능온도 보다 융점이 높은 것 바람직하게는 20℃이상 높은 것이다. 융점이 매트릭스 수지의 최저 성형가능 온도 보다 낮으면 액정수지가 성형물 중에 있어서 섬유상이 되지 않고, 또 배향도 일정하지 않고, 충분한 강도가 얻어지지 않는다.

액정수지로서는 종래에 공지의 각종의 것이 적용될 수 있고, 특히 한정되는 것은 아니다.

액정수지로서는 각종의 것이 알려져 있으나, 본 발명에서는 특히 바람직하게 사용되는 것은 열가소성의 액정 폴리에스테르 또 액정폴리에스테르 아미드 이다.

그러한 것으로서 특히 바람직하게 사용되는 것으로서는 하기에 기재한 것을 들 수가 있다. 즉,

여기서 X는 수소할로겐 탄소수 4이하의 알킬기를 나타낸다.

여기서 ni=100이다. 그리고 특히 바람직한 것은 각 구조식의 ni가 4이상이다. 또 각 식에 있어서 할로겐등을 위시하여 각종 치환기가 부가되어 있어도 된다.

이들에 표시되는 것은 본 발명의 변성 폴리에스테르와 양호하게 용융 성형하기 쉽기 때문에 바람직 하다. 또 고강도 고탄성율의 복합섬유로 하기 쉽다.

같은 모양으로 액정폴리에스테르 아미드로 종래로 부터 공지의 것이 적용될 수 있어 하등 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 것으로 하기의 구조식으로 표시되는 것을 들 수 있다. 즉,

여기서 X는 수소 할로겐 탄소수 4이하의 알킬기를 나타낸다.

여기서 X는 수소할로겐 탄소수 4이하의 알킬기를 나타낸다.

여기서 각 구조식에 있어서 ni=100이다.

그리고 특히 바람직한 것은 각 구조식의 ni가 15이상인 것이다. 또 각식 모두 할로겐등을 위시해서 각종의 치환기가 부가되어 있어도 된다.

여기에 표시되는 것은 폴리알릴레이트로된 액정수지와 같이 용융성형성이 있고, 또한 고강도이다.

액정수지의 함유량은 매트릭스 수지와의 관계로 결정되고, 다음의 조합이 바람직하다.

매트릭스 수지(중량부) 액정 수지 배합량(중량부)

PC/ABS 30-97부 3-70부

PC/PBT 40-98부 2-60부

PPO/PA6 35-80부 20-65부

PA6 20-60부 40-80부

ABS 25-70부 30-75부

PBT 30-90부 10-70부

PP 25-98부 2-75부

PC 80-98부 2-20부

M-PPO 40-97부 3-60부

상기한 액정수지의 배합량이 상기한 하한미만에서는 충분한 강도가 부여되지 않고, 또 상기한 상한을 초과하면 수지조성물의 형성성이 저하한다.

본 발명의 펠릿(pellet)에는 기타 첨가제로서 내광제 산화 방지제 가소제등을 첨가해도 된다.

본 발명에 사용되는 성형용 펠릿은 일단 매트릭스 수지와 액정수지를 양자 모두 용융상태가 되는 온도 즉 액정수지의 융점(액정 전이온도)보다 높은 온도로 가열하고, 수지분자에 배향성을 부여하는 상태로 성형용 펠릿화한다.

통상 성형용 펠릿은 압출성형에 의해 형성할 수가 있다.

본 발명에 사용되는 성형용, 펠릿은 전혀 새로운 매트릭스 수지와 액정수지를 배합한 것이라도 되지만 재순환 되어온 매트릭스 수지와 액정수지의 성형품을 재용융한 것이라도 된다.

상술한 바와 같이 해서 얻어진 성형용 펠릿을 액정수지의 액정 전이온도와 매트릭스 수지의 최저성형 가능온도와의 사이의 온도범위내에서 사출성형에 제공한다.

사출성형은 일반적으로 행해지고 있는 사출성형기를 사용해서 통상의 조건으로 행할 수가 있으나, 본 발명에 있어서는 그 사출성형기의 사출통로내에 있어서의 수지에 작용하는 최대 전단속도를 15,000sec^-1이하로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자등의 실험에 의하면 액정 폴리머 복합체의 강도가 기존의 프라스틱 재료의 강도보다도 10% 높은값(보강효과)를 나타내기 위해서는 노즐부의 전단속도가 15,000sec^-1이하, 바람직하게는 100-10,000sec^-1인 것을 필요로 한다.

전단속도가 15,000sec^-1인 때의 성형품의 액정수지 섬유의 가로세로비는 20근방이 되고, 그것을 초과하면 가로세로비가 크게 내려가서 성형재료의 보강효과가 불충분하게 된다.

[실시예]

상기한 것을 다음의 실시예를 통해서 구체적으로 설명한다.

우선 액정수지(L)로서, 폴리프라스틱(주)제의 벡트라 A950(방향족 폴리에스테르 액정 전이온도 약 280℃)를 사용하고, 매트릭스 수지(M)으로서의 폴리스티렌으로서는 미쓰비시 가세이 폴리테크(주)제의 폴리스티렌 HF77을 사용하고, 액정수지를 30중량%의 비율로 혼합해서 액정수지 복합재료를 얻었다.

다음에 상기한 액정수지 복합재료를 초기압출성형 했다.

이 경우 압출성형 조건은 압출기로서 프라스틱 고오교겐뀨쇼(주)제의 2축 압출기(스크류 직경 : 20mm)를 사용하고, 수지온도는 290℃로 스크류 회전수는 10rpm으로 다이스 직경은 2mm로 전단속도는 1,700sec^-1로 신장비는 2배로 각각 설정했다. 그리고 상기한 액정수지 복합재를 신장시키면서, 압출성형해서 시험용이 직경 1.4mm의 스트랜드 상의 초기성형용 소재를 얻은 후, 그 초기 성형소재의 일부를 길이 3mm로 절단해서 초기 펠릿재료를 얻었다.

다음에 상기한 초기 펠릿재료를 사출성형해서 액정수지 복합체를 얻었다.

이 경우의 사출성형 조건은 도시바 기까이(주)제의 220톤 사출성형기 및 일본공업규격(JIS) 1호형 시험편 금형을 사용하고 수지온도를 200℃로 설정했다.

이 경우에 사출성형 속도를 20%, 30%, 40%, 50%, 99%로 변화시켜서, 전단속도와 인장강도(MPa)와의 관계를 측정하여 제2도에 나타낸다.

인장강도는 쓰시마 세이사꾸쇼(주)제 오오토 그라프를 사용해서 일본공업규격(JIS)K 7113기재의 방법으로 측정했다.

또 전단속도는 각 사출속도의 사출유량을 측정하여 다음의 식에 의해 산출했다. 전단속도(r)=40 Q/πr³, 식중 Q는 유출속도(㎤/sec)이며, r는 노즐반경(cm)를 나타낸다.

또 노즐부 전단속도와 가로세로비와의 관계를 제3도에 나타낸다.

가로세로비는 용매로 매트릭스 수지만을 용출시키고, 액정섬유를 도시바(주)제 화상해석장치 TOPIX-11로 분석하고, 평균섬유길이 τ평균섬유직경 D를 구하여 가로세로비 τ/D를 계산했다.

상기한 실시예에 의해 명백한 바와 같이 기존 프라스틱의 인장강도를 10%보강하기 위한 전단속도는15,000sec^-1보다 적은 경우인 것을 알 수 있다.

또 전단속도가 15,000sec^-1보다 적은 경우에 가로세로비가 20을 초과하는 값이 얻어진다.

본 발명에 의하면 사출성형 방법에 있어서 사출통로내에 있어서의 수지에 대한 최대 전단속도를 15,000sec^-1이하로 설정하므로서 액정수지복합성형물의 액정수지에 의한 보강효과를 높은 것으로 하고, 그 사출성형의 최적조건을 명확히 하는 것이다.

Claims

액정수지의 액정 전이온도 보다도 낮은 최저성형 가능온도를 갖는 매트릭스 수지중에 액정수지가 섬유형상으로 존재하는 성형용 펠릿을 사용해서 상기한 액정 전이온도와 매트릭스 수지의 최저성형 가능온도와의 사이의 온도범위내에서 사출성형하는 방법으로서 사출 통로내에 있어서의 수지에 작용하는 최대 전단속도를 15,000sec^-1이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 액정 수지 복합체의 사출성형 방법.
제1항에 있어서, 매트릭스 수지가 폴리카르보네이트 수지와 아클릴로 니트릴 부타 디엔 스티렌 혼성중합수지와의 혼합물, 폴리카르보네이트 수지와 폴리부틸렌 테레프탈레이트와의 혼합물 폴리페닐렌 옥사이드와 나일론의 혼합물 변성 폴리페닐렌 옥사이드, 나일론, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 중합 수지 폴리 부틸렌 테레프탈레이트, 프로필렌, 폴리카르보네이트 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로 부터 선택된 것을 특징으로 하는 액정수지 복합체의 사출성형 방법.
제1항에 있어서, 액정수지가 열가소성 액정 폴리에스테르 액정 폴리에스테르 아미드로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 액정수지 복합체의 사출성형 방법.
제1항의 사출성형 방법으로 얻어진 성형물품.