KR100225667B1 - 자동차용 부품 및 엔진용 카니스터 - Google Patents

자동차용 부품 및 엔진용 카니스터 Download PDF

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Abstract

연료, 오일, 연소가스 등과 접촉하는 자동차의 부위에 사용하는, 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트를 함유하는 자동차용 부품이 제공된다. 더우기, 동일한 중합체를 함유하는 엔진용 카니스터를 제공한다. 이러한 자동차용 부품 또는 엔진용 카니스터는 우수한 기계적 강도, 내열성, 치수 정밀성, 내약품성, 내산성, 내알칼리성, 및 가솔린과 가소홀에 대한 비투과성을 보여준다.

Description

자동차용 부품 및 엔진용 카니스터
본 발명은 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트(이후에는 가끔 PBN 으로 칭한다)를 함유하는 자동차용 부품 및 엔진용 카니스터(canister)에 관한 것이다.
자동차용 부품에는 금속, 유리, 고무 및 플라스틱과 같은 다수 종류의 소재가 사용되고 있다. 이중에서도, 열가소성 플라스틱은 자동차의 경량화를 달성하는데 이바지하면서, 자동차 부품의 설계시에 제약을 덜어주었고, 이들로 만들어진 부품의 생산성을 높이고 생산비용의 절감을 용이하게 하였다. 이러한 잇점 때문에, 자동차 생산시 플라스틱 사용이 최근에 와서 점차적으로 증가되어 왔다.
자동차용 부품 중에서, 요구되는 특성이 비교적 원만한 것들을 위하여, 비교적 최근까지도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌과 같은 일반용 플라스틱이 사용되어져 왔다. 엔진룸의 고온 및 고습도와 같은 엄한 환경조건하에 사용되는 부품조차도 플라스틱으로 대체하려는 최근의 진행 추세에 따라, 기계적 강도와 내열성이 우수한 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (이후에는 PBT로 약칭한다) 등과 같은 다양한 엔지니어링 플라스틱이 사용되고 있다.
특히, 연료, 다양한 오일 및 / 또는 연소가스와 직접 접촉하는 부품용으로 사용되는 재료들은 내약품성, 내유성, 내가솔린성, 내열수성, 내알칼리성, 내산성 등와 같은 특성이 요구되고 있다.
알려진 엔지니어링 플라스틱의 각각은 우수한 특성과 함께 결점을 동시에 갖고 있다. 예를 들면, 폴리아미드는 기계적 특성, 내열성, 내유성, 내가솔린성 및 성형성이 우수하지만, 흡수율이 높기 때문에, 이는 흡수로 인하여 인식 가능할 정도의 치수 변화 또는 기계적 강도의 저하를 보여준다. 또한, 이는 염화칼슘과 같은 금속염의 존재시에 스트레스 클랙(stress crack)을 발생시킬 수 있기 때문에 내약품성에서 불충분하다.
PBT는 기계적 성질, 내열성, 내열노화성, 전기특성, 내약품성, 성형성이 우수하다. 그러나 이는 내열수성이 빈약하기 때문에, 이것으로 만들어진 몇몇 부품은 신뢰성이 떨어지고 실제적 사용에 부적합하다.
이러한 엔지니어링 플라스틱의 특성은 개별적인 중합체의 1차적 구조 및 아미드기 또는 에스테르기와 같은 이들에 함유되어 있는 특정기의 성질에 기인한다. 따라서, 상기의 결점을 첨가제 또는 중합체 배합물의 사용으로 개량시키려는 시도는 근본적인 해결책을 제공할 수 없다.
또한 금속 케이스를 폴리아미드 케이스로 대체하는 것은 또한 가솔린 탱크 또는 엔진으로부터 발생하는 증기 가솔린을 흡수하는 기능을 갖는, 활성탄으로 충진된 엔진 카니스터의 경우에도 진척되었다. 그러나, 상술한 바와 같이, 폴리아미드는 금속염의 존재하에 스트레스 클랙을 생성시키는 경향이 있고, 이외에도, 이는 가소홀 투과성이 높다. 따라서, 이러한 점을 개선시킬 필요가 있다.
여기서 가소홀(gasohol)은 메탄올 엔진용 원료로서 사용되는 가솔린과 메탄올의 혼합물을 의미한다.
따라서, 본 발명의 첫번째 목적은 엔지니어링 플라스틱을 사용하여, 연료, 오일, 연소가스 등과 접촉하는 부품으로서 사용하기에 적당하고, 우수한 내유성, 내약품성, 치수 정밀성, 내가솔린성, 내열수성, 내알칼리성 및 내산성을 보여주는 자동차용 부품을 제공하는데 있다.
본 발명의 두번째 목적은 엔지니어링 플라스틱을 사용하여, 우수한 치수정밀성, 내유성, 내약품성, 가솔린 비투과성, 가소홀 비투과성, 내알칼리성 및 내산성을 보여주는 자동차용 카니스터를 제공하는데있다.
본 발명의 첫번째 및 두번째 목적은 엔지니어링 플라스틱으로서 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트를 사용하여 달성된다.
다시 말해, 첫째로, 본 발명에 따르면, 연료, 오일 및 연소가스 중의 적어도 하나와 직접 접촉하는 부위가 적어도 하나의 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트를 함유하는 자동차용 부품을 제공하는데 있다.
둘째로, 본 발명에 따르면, 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트를 함유하는 엔진 카니스터를 제공하는데 있다.
첫번째 발명에 따르는 자동차용 부품은 기계적 강도, 내열성, 내열수성, 치수 정밀성, 내열노화성, 내유성, 내가솔린성, 내알칼리성 및 내산성이 우수하기 때문에, 연료 오일, 연소가스 등과 직접 접촉하는 자동차 부분에 사용된다.
두번째 발명에 따르면 엔진용 카니스터는 기계적 강도, 내약품성, 가솔린 비투과성, 가소홀 비투과성, 내알칼리성 및 내산성이 우수하기 때문에, 자동차 엔진과 결합하여 사용하는 것이 바람직하다.
두가지 태양을 갖는 본 발명은 하기에서 더욱 바람직한 태양을 구체화하고 이들 잇점을 분명히 하기 위하여 상세히 기술될 것이다.
우선, 본 발명의 첫번째 태양에 따른 자동차용 부품을 상세히 기술할 것이다.
본 발명에서, PBN은 주요한 산성분이 나프탈렌디카르복실산, 바람직하게는 나프탈렌 -2,6 -디카르복실산이고 주요한 글리콜 성분이 1,4-부탄디올인 폴리에스테르를 말하며, 부언하면 전체 반복 단위 또는 대부분의 반복단위, 즉 일반적으로 90 몰 %이상, 바람직하게는 95몰 % 이상의 반복단위가 하기 식 :
의 부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트인 폴리에스테르를 말한다.
PBN의 적당한 정도의 강도 및 성형성을 유지하려면, 용매로서 0 - 클로로페놀 중에 35℃에서 측정한 이의 고유점도 [η]가 0.5 내지 1.5dl/g, 특히 0.6내지 1.2dl/g인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 바람직한 PBN의 인장강도는 ASTM D-638에 따라 측정할 경우 500 내지 1400 kgf/cm2, 특히 600 내지 1,100kgf/cm2인 것이다.
PBN은 이의 고유한 물리적 물성을 손상시키지 않은 범위 내에서, 나프탈렌 디카르복실산 성분과 같은 디카르복실산 성분, 1,4-부탄디올 성분 및 히드록시카르복실산 성분과 다른 글리콜 성분을 공중합을 통해 함유할 수 있다. 공중합가능한 디카르복실산의 예로는 방향족 디카르복실산, 예컨대 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 디페닐-디카르복실산, 디페닐에테르 - 디카르복실산, 디페녹시에탄-디카르복실산, 디페닐메탄-디카르복실산, 디페닐케톤-디카르복실산, 디페닐술피드-디카르복실산, 및 디페닐술폰-디카르복실산; 지방족 디카르복실산, 예컨대 숙신산, 아디프산 및 세바크산; 지환족 디카르복실산, 예컨대 시클로헥산- 디카르복실산, 테트랄린-디카르복실산 및 데칼린-디카르복실산 등이 있다.
공중합가능한 글리콜의 예로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 옥타메틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산디메탄올, 클실렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 비스페놀 A, 카테콜, 레소르시놀, 히드로퀴논, 디히드록시디페닐, 디히드록시디페닐에테르, 디히드록시디페닐메탄, 디히드록시디페닐케톤, 디히드록시디페닐술피드, 디히드록시디페닐술폰 등이 있다.
공중합가능한 히드록시카르복실산의 예로는 히드록시벤조산, 히드록시나프토산, 히드록시디페닐카르복실산 및 ω-히드록시카프로산 등이 있다.
PBN은 또한 PBN의 성형성을 실질적으로 손상시키지 않은 범위 내에서 글리세린, 트리메틸롤프로판, 펜타에리트리톨, 트리멜리트산, 피로멜리트산 등과 같은 트리-또는 그 이상의 작용성 화합물의 성분을 포함할 수 있다.
이와 같은 PBN은 지금까지 알려진 방향족 폴리에스테르의 생성 방법에 따라, 나프탈렌 디카르복실산 및 / 또는 이의 에스테르 유도체와 1.4-부탄디올 글리콜 및 / 또는 이의 에스테르 유도체의 중축합을 통하여 쉽게 얻어질 수 있다.
PBN에, 필요에 따라, PBN의 물리적 특성을 다소라도 손상시키지 않은 범위 내에서 다양한 첨가제를 가할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는 섬유상, 판상 또는 과립상과 같은 다양한 형태의 충진제 : 안정제, 착색제, 자외선 흡수제, 이형제, 대전방지제, 결정화 촉진제, 결정핵제, 내충격성 개량제, 난연제, 난연보조제 등이 있다.
PBN 과 이들 첨가제의 조성물을 조제하는 경우에, 종래의 수지 조성물의 조제법을 일반적으로 사용하고 공지된 설비를 사용할 수 있다.
PBN 또는 PBN 조성물으로부터 본 발명의 자동차용 부품의 성형품을 얻는 방법으로서는, 사출성형법이 가장 바람직하다. 또한, 압출성형법, 압축성형법, 트랜스퍼 성형법 또는 블로우 성형법과 같은 다른 공지의 방법을 사용할 수도 있다. 이들 방법을 통해 얻어진 성형품은 추가로 절삭, 용착, 접착, 접합, 굽힘가공, 진공증착, 인쇄 및 도장 등의 2차적 가공을 행할 수도 있다.
본 발명에 의하여 제공된 PBN을 함유하는 자동차용 부품은 기계적 강도, 치수 정밀성, 내열성, 내열노화성, 내약품성, 내가솔린성, 내열수성 및 내알칼리성과 같은 특성에서 우수하다.
가솔린, 디젤유, 경유, 등유 등과 같은 연료; 브레이크유, 토르크 컨버터유, 엔진유 등과 같은 오일; 또는 연소가스와 접촉하는 부위에 사용되는 자동차용 부품은 특별한 제한이 없다. 이들 부품의 예로는 오일 캡, 오일 필터, 연료 캡, 연료 스트레이너, 탱크, 실린더 헤드커버, 다양한 종류의 케이스, 디스트리뷰터 캡, 연료분산밸브, 배출 가스밸브 등이 있다.
다음에는, 본 발명의 두번째 태양인 엔진용 카니스터에 관하여 설명한다.
본 발명의 엔진용 카니스터는 엔진이 멈춘 후 가솔린 탱크 및 엔진에서 발생하는 증기 가솔린을 흡수하여 외부대기로 분산되는 것을 막는 작용을 하는 장치이다. 카니스터는 케이스와 여기에 충진된 흡수제, 일반적으로는 활성탄을 포함한다.
사용되는 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트(PBN) 및 여기에 임의로 첨가되는 첨가제로서는, 자동차 부품과 관련하여 본 발명에서 설명한 내용이 완전하게 적용될 수 있다.
PBN로부터 엔진용 카니스터의 케이스를 성형하기 위하여는, 사출성형법이 가장 바람직하다. 또한 블로우 성형법과 같은 다른 성형법도 사용할 수 있다.
본 발명의 엔진용 카니스터는 기계적 강도, 내유성, 내약품성, 가솔린 비투과성, 가소홀 비투과성, 내알칼리성 및 내산성이 우수하다. 엔진용 카니스터는 자동차 엔진과 결합하여 사용하는 것이 적합하다.
[실시예]
이후에는 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따라 우수한 자동차 부품과 엔진용 카니스터가 얻어질수 있다는 것이 분명해질 것이다.
실시예에서, 주요한 물리적 특성을 측정하는데 사용된 방법들은 다음과 같다. (하기 시험 (4) 내지 (8)에서, ASTM D-638에 기술된 인장강도를 위한 ASTM 번호 1 시험편이 시료로서 사용되었다. 추가로, 시험 (1) 내지 (8)에 사용된 시험편은 각 중합체의 사출성형으로 제조되었다)
(1) 인장강도 :
ASTM D-638에 따라 측정됨
(2) 치수 정밀성 :
60 x 100 x 1.5mm의 평판시료를 23℃물에 24시간 동안 침수시켜, 치수 변화를 측정한다.
(3) 굽힘 하중에서 플라스틱의 편향온도 :
5'' x 1/2'' x 1/4''의 시험편을 ASTM D-648에 따라 측정한다.
(4) 내열노화성 : 시료를 180℃에서 1000시간 동안 가열 처리한 다음 이의 인장강도를 측정한다.
(5) 내가솔린성 :
60℃ 레귤라 가솔린에 시료를 50일 동안 침수시킨 다음, 이의 인장강도를 측정한다.
(6) 내열수성 :
시료를 100℃의 끓는 물에서 200시간 동안 처리한 다음, 이의 인장강도를 측정한다.
(7) 내산성 및 내알칼리성 :
20℃의 10% 염산 또는 10% NaOH 수용액에 7일 동안 시료를 침수시킨 다음, 시료의 외관을 눈으로 평가한다.
(8) 내악품성 :
염화 칼슘의 포화 수용액을 시료상에 도포한 후, 100℃에서 24시간동안 가열처리한 다음, 시료의 외관을 관찰한다.
(9) 가솔린 비투과성 및 가소홀 비투과성 :
두께가 300㎛인 압출 성형 시료 필름에 증기 가솔린 및 가소홀을 사용하여 60℃에서 가스 투과성 시험을 행한다.
[실시예 1]
사용된 PBN은 구성성분의 대부분은 부틸렌 나프탈렌 -2,6 - 디카르복실레이트 단위이고 고유점도 [η]는 35℃에서 o-클로로페놀 용매에서 측정하여 0.85 dl/g이었다.
사출성형조건 :
사출성형기 : Toshiba Machine Co., Ltd 에서 제조된 IS75E
온도 : 270℃
사출압력 : 800 kg/cm2
필름의 성형조건 :
압출기 : Thermoplastic Kogyo K.K에서 제조된 30mmΦ의 VS형 압출기
다이온도 : 270℃
[비교예 1]
사출온도를 250℃로 변화시키는 것만 제외하고, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT, [η] = 1.02 dl/g)를 실시예 1과 동일한 조건하에서 사출성형시킨다. 다이 온도를 250℃로 한 것만 제외하고, 필름-성형조건을 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 조건하에 나일론 - 66 (Asahi Chemical Industry Co, Ltd 에서 제조된140 2s, [η] = 0.8dl/g)을 사출성형하였다. 필름성형조건은 실시예 1과 동일하다.
실시예 1 및 비교예 1과 2에서 얻어진 결과를 표1에 나타내었다.
[표 1]

Claims (8)

  1. 연료, 오일 및 연소가스 중의 적어도 어느 하나의 직접 접촉하는 부위가 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트를 함유하는 자동차용 부품.
  2. 제1항에 있어서, 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트가 폴리부틸렌 나프탈렌 - 2,6 - 디카르복실레이트인 자동차용 부품.
  3. 제1항에 있어서, 자동차용 부품이 오일 필터의 자동차용 부품.
  4. 제1항에 있어서, 자동차용 부품이 연료 스트레이너인 자동차용 부품.
  5. 제1항에 있어서, 자동차용 부품이 블로우-바이 가스밸브인 자동차용 부품.
  6. 폴리부틸렌 나프탈렌 디카르복실레이트를 함유하는 엔진용 카니스터.
  7. 제6항에 있어서, 폴리부틸렌 나프탈렌디카르복실레이트가 폴리부틸렌 나프탈렌 -2,6 - 디카르복실레이트인 엔진용 카니스터.
  8. 제6항에 있어서, 카니스터 케이스가 폴리부틸렌 나프탈렌 디카르복실레이트인 엔진용 카니스터.
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