KR0136580B1 - 자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고유점도(0 - 크레졸 25℃)가 0.5 내지 1.2인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부, 무기충진제 40 내지 120 중량부로 구성되는 자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지조성물이며, 무기충진제는 평균섬유경이 5 내지 18㎛인 유리(탄소)섬유와, 평균입자경이 15㎛이하인 무기분말과, 평균섬유경이 5㎛이하인 무기섬유로 이루어지며, 각 무기충진제는 상호 제1도의 삼각도표의 범위내에 포함되는 조성비로 이루어진다.

Description

자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지조성물

제1도는 본 발명에서 무기 충진제의 조성비를 나타내는 삼각도표이다.

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와, 유리(탄소)섬유와, 무기분말 및 무기섬유로 구성된 특정비율의 무기충진제를 포함하는 열가소성수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 조성물은 고온에서 기계적인 물성을 유지하고 열노화에 대한 내성이 우수하며 성형시의 변형이 거의 없고 표면특성이 우수하여 라디에이타쉬라우드 및 펜, 타이밍기어카바, 엔지카바등과 같이 자동차엔진주변부품에 응용될 수 있다.

라디에이타쉬라우드 및 펜, 타이밍기어카바, 엔진카바 등과 같이 자동차 엔진 주변부품을 틀라스틱수지로 성형한 경우에는 내진동성, 기계적인 물성이 기본적으로 요구될 뿐만 아니라 항시 고온과 접하고 있으므로 고온에서의 변형이 없고 열노화에 대한 내성이 있어야 되며 엔진오일, 각종 윤활유 등에 의한 침해가 없거나 적어야 된다. 현재까지 자동차 엔진주변부품에 플라스틱을 적용하려고 한 시도가 이루어져 온 바 일본공개특허 76-50960, 79-18854, 84-168058, 87-164761, 88-61039, 88-168454, 88-168456 등이 그것이다. 그러나 이 제안들을 살펴보면 다소의 차이는 있으나 자동차 엔진주변부품에 적용할 경우 내진동성, 기계적인 물성은 만족되지만 기밀성이 부족하다든가, 기밀성은 만족되더라도 기계적인 물성이 부족하다든가, 양쪽은 어느정도 만족되더라도 내열성 혹은 열노화에 대한 내성이 불량하다든가 하는 경우들이다.

따라서 본 발명자들은 상술한 특성들을 효과적으로 구비함으로서 즉 성형시에 변형이 없이 칫수안정성을 보유하고 있음과 동시에 150℃의 고온에서도 충분한 기계적 물성을 유지하고 장기적인 열노화에 대한 내성이 우수하며 외관이 미려할 수 있는 엔진주변부품에 적합한 열가소성수지조성물에 대하여 예의 연구한 결과 (A) 고유점도(O - 크레졸 25℃)가 0.5 내지 1.2 인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와, (B) 평균섬유경 5 내지 18㎛의 유리섬유, 탄소섬유 혹은 이들의 혼합물 및 평균입자경이 15㎛이하인 무기분말 및 평균섬유경이 5㎛이하이고 아스펙토비(L/D)가 5이상인 무기섬유로 구성되는 특정비율의 무기충진제를 포함하는 자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지 조성물의 발명을 완성하였다.

좀더 상세히 설명하면 본 발명의 수지조성물은 (A) 고유점도 (O - 크레졸 25℃)가 0.5 내지 1.2인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부 ; (B) ⓐ 평균섬유경 5 내지 18㎛의 유리섬유, 탄소섬유 혹은 이들의 혼합물, ⓑ 평균입자경이 15㎛이하인 무기분말 및 ⓒ 평균섬유경이 5㎛이하이고 성형품내에서의 아스펙토비(섬유길이/섬유경의비)가 5 내지 30인 무기섬유가 제1도의 삼각도표로 구성되는 다음의 각 점

P 점 (ⓐ = 10, ⓑ = 85, ⓒ = 5 )

Q 점 (ⓐ = 10, ⓑ = 60, ⓒ = 30)

R 점 (ⓐ = 45, ⓑ = 25, ⓒ = 30)

S 점 (ⓐ = 70, ⓑ = 25, ⓒ = 5 )

으로 둘러싸인 범위내의 조성비(중량 %로 표시)로 구성되는 무기충진제 40 내지 120 중량부를 포함하는 자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지조성물이다.

본 발명에서 사용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 원료로 하여 중합한 고분자이다. 여기서 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 고유점도가 너무 낮을 경우 충격강도 등의 기계적인 물성이 저하된 성형품이 얻어지기 때문에 적합하지 않으며 너무 높을 경우 유동성이 현저히 저하되기 때문에 성형가공성이 나빠지고 표면이 불량한 성형품이 얻어지기 때문에 적합치 못하다. 따라서 고유점도 (O - 크레졸 25℃)가 0.5 내지 1.2인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 적절하며 특히 융점이 240 내지 270℃, 연화온도 120 내지 260℃의 것이 바람직하다. 전술한 무기충진제는 유리(탄소)섬유, 무기분말, 무기섬유의 세가지 성분으로 구성되어 있으며 유리(탄소)섬유는 평균섬유경이 5 내지 18㎛이고 특히 바람직한 것은 8 내지 15㎛이며 유리(탄소)섬유의 아스펙토비(섬유길이/섬유경의 비)가 성형품중에서 5 내지 80 정도인 것이 적합하다. 또한 무기분말은 탈크, 카오린(소성), 클레이, 마이카(운모), 월라스토나이트, 유리분말, 금속분말, 석고중에서 1종 이상이 선정된 것으로서 평균입자경이 15㎛이하이고 아스펙토비가 5 이하인 것이, 그리고 입자가 미세할수록 입도가 균일할수록 바람직하다. 반면 50㎛이상의 입자가 혼합되어 있으면 기계적인 물성의 저하가 일어나기 때문에 적합치 못하다. 무기분말은 유리(탄소)섬유의 배향에 의한 성형품의 변형을 제어해 주는 역할을 할 수 있으며 유리(탄소)섬유에 비해 무기분말의 비율이 높을 경우 성형품의 변형은 줄어들게 된다. 따라서 무기분말의 아스펙토비가 5 이상이 되면 그 역할이 현저히 줄어들게 되므로 적합치 못하다. 무기섬유는 여러 가지 종류가 있겠으나 여기서는 유리(탄소)섬유의 역할을 보완하고, 표면특성을 더욱 좋게 하며 동시에 무기분말의 역할을 보조하여 기계적인 강성, 내변형 및 칫수안정, 표면광택 및 외관을 동시에 향상시킬 수 있게 하기 위해 평균섬유경이 5㎛이하이고 성형품내에서의 아스펙토비가 5 내지 30인 것이 적합하며 대표적으로 세라믹섬유, 휘스카, 티스모 등이 있다. 아스펙토비가 5이하이면 유리(탄소)섬유와의 상승효과를 기대할 수 없으며 30이상이면 수지 조성물의 유동성이 급격히 저하되기 때문에 성형가공성이 나빠질 뿐만 아니라 오히려 배향에 의한 성형품의 변형을 유발할 우려가 있다.

본 발명의 수지조성물은 전술한 무기충진체의 각 성분의 조성이 제1도의 삼각도표에서 전술한 PQRS점으로 둘러싸인 범위내의 조성이면 바람직하고, 특히 다음에 표시한 각 점

P' 점 (ⓐ = 20, ⓑ = 75, ⓒ = 5 )

Q' 점 (ⓐ = 20, ⓑ = 55, ⓒ = 25)

R' 점 (ⓐ = 40, ⓑ = 35, ⓒ = 25)

S' 점 (ⓐ = 60, ⓑ = 35, ⓒ = 5 )

으로 둘러싸인 범위내의 조성비이면 더욱 바람직하다. 즉, 무기충진제 전량에 대하여 유리(탄소)섬유의 함량은 20 내지 60 중량 %, 무기분말은 35 내지 75 중량 %, 무기섬유는 5 내지 25 중량%에서 적합한 조성비를 얻을 수 있다. 유리(탄소)섬유의 함량이 너무 낮으면 기계적인 강성이 현저히 줄어들며 너무 높은 경우에 배향에 의한 변형, 칫수불안의 문제가 발생하게 된다. 반면 무기분말의 함량이 너무 낮으면 상대적으로 섬유의 비율이 높아져 변형의 여지가 커지며 무기분말의 함량이 너무 높으면 내충격성이 저하되고 표면불량의 원인이 된다. 무기섬유의 경우 유리(탄소)섬유의 함량과 동등수준이거나 그 이하로 하는 것을 요하고, 무기분말의 절반이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물은 전술한 성분이외에 필요한 경우에는 각종 첨가제, 예를 들면 핵제, 대전방지제, 난연제, 발포제, 착색제, 커플링제, 활제, 안정제, 내광제, 내후제, 가소제 등의 첨가제가 약 20 중량%이하, 바람직하게는 15 중량%이하의 비율로 함유될 수 있다.

본 발명의 조성물은 공지의 혼합 혹은 배합방법에 의하여 제조 또는 성형될 수 있다. 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 제조시 혹은 제조직후 등에 용융상태의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 각 성분을 가하여 혼련, 배합하는 방법, 분말상 또는 펠레트상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 각 성분을 첨가하여 혼합한 것을 용융혼련하여 배합하는 방법등이 거론될 수 있다.

본 발명의 조성물은 공지의 성형방법, 예를 들면 사출성형법, 압출성형법, 압축성형법등에 의하여 성형품으로 성형될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 보이고자 한다. 그러나 주지하는 바와 같이 실시예는 본 발명의 효과를 검증할 수 있도록 하기 위한 일례에 불과할 뿐이지, 본 발명의 기술사상전체를 포괄할 수 없다는 점을 미리 지적하고자 한다.

실시예

실시예, 비교예에 대하여 인장강도는 23℃, 50%RH에서 40시간 시즈닝한 것과 180℃의 공기중에서 1000시간 열노화시킨 후 23℃, 50%RH에서 40시간 시즈닝한 것을 ASTM D638에 준하여 측정하고 HDT는 ASTM D648 에 준하여 18.6㎏/㎠의 하중에서 측정한 것이며 이방성은 내변형성, 저비틀림에 의한 칫수안정성을 평가하기 위한 것으로서 ASTM D955에서 규정된 대로 제작된 시험편(직경 100㎝ × 두께 3.2㎜)을 150℃에서 3시간 방치하였다가 상온에서 1일이 경과한 후 측정한 수축율을 다음과 같은 식에 의하여 계산한 것이다.

이방성(%) = [(유동수직방향의 수축율 - 유동방향의 수축율)/유동방향의 수축율]×100 외관은 성형품에 대한 표면을 육안으로 관찰하여 광택이 우수하고 은조, 유동무늬 등의 결점이 없을 경우 양호, 그렇지아니한 경우 불량으로 판단하였다.

기본수지로서 고유점도(O - 크레졸 25℃)가 0.74인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)수지를 시험하였으며 평균섬유경 10㎛, 섬유길이 3.2㎜의 유리섬유, 평균섬유경 13㎛, 섬유길이 3.2㎜의 탄소섬유, 무기분말로서 평균입자경 2.2㎛이고 표면처리된 마이카, 평균입자경 3.6㎛이고 표면처리된 월라스토나이트, 무기섬유로서 아미노실란 코팅이 된 평균섬유경 1.5㎛이고 아스펙토비 20 내지 40인 휘스카를 대표적으로 시험하여 평가한 결과는 다음 표와 같다.

[표 1]

Claims (1)

1. (A) 고유점도 (O - 크레졸 25℃)가 0.5 내지 1.2인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부와, (B)ⓐ 평균섬유경 5 내지 18㎛의 유리섬유, 탄소섬유 혹은 이들의 혼합물, ⓑ 평균입자경이 15㎛이하인 탈크, 카오린, 클레이, 마이카, 월라스토나이트, 유리분말, 금속분말, 석고에서부터 선택된 무기분말, ⓒ 평균섬유경이 5㎛이하이고 세라믹섬유, 휘스카, 티스모, 브론섬유에서부터 선택된 무기섬유로 구성되고, 제 1 도의 삼각도표에서 표시되는 다음의 각 점

   P 점 (ⓐ = 10, ⓑ = 85, ⓒ = 5 )

   Q 점 (ⓐ = 10, ⓑ = 60, ⓒ = 30)

   R 점 (ⓐ = 45, ⓑ = 25, ⓒ = 30)

   S 점 (ⓐ = 70, ⓑ = 25, ⓒ = 5 )

   으로 둘러싸인 범위내의 조성비를 가지는 무기충진제 40 내지 120 중량부를 포함함을 특징으로 하는 자동차 엔진주변부품용 열가소성 수지 조성물.