KR100591406B1 - 폴리아미드 조성물로 제조된 자동차 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아미드의 사슬 단위들의 60-99 중량%가 지방족 디카르복실산 및 디아민으로부터 유도되고, 나머지(1-40 중량%) 사슬 단위들이 하나 이상의 지환족 디카르복실산 및 지방족 디아민으로부터 유도되거나 하나 이상의 지환족 디아민 및 지방족 디카르복실산으로부터 유도되는 지방족 폴리아미드 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품에 관한 것이다.

Description

폴리아미드 조성물로 제조된 자동차 부품{CAR PARTS MADE FROM A POLYAMIDE COMPOSITION}
본 발명은 폴리아미드 조성물로 제조된 자동차 부품에 관한 것으로, 상기 폴리아미드는 실질적으로 지방족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도된 단위들로 구성되어 있다.
자동차 분야에서, 금속 부품은 예를 들어 자동차의 중량을 줄이고, 부식을 방지하기 위해서 점차 중합체 물질(polymeric material)로 대체되고 있다. 그러나, 자동차 부품에 사용되는 중합체 물질에는 엄격한 요건들이 부과된다. 중합체 물질은 우수한 기계적 성질[예컨대, 높은 강성(剛性, stiffness), 높은 내피로성(耐疲勞性), 높은 인성(靭性, tenacity), 높은 내충격성, 및 낮은 크리프(creep) 등]을 가져야 한다. 상기 물질은 열 변형 온도(heat deflection temperature, HDT)가 높아야 한다. 예를 들어 오일(oil) 및 그리스(grease)에 대한 높은 산화안정성 및 내약품성은 사용되는 물질이 충족해야 하는 또 다른 요건이다. 낮은 흡습성은 자동차 부품의 높은 치수 안정성의 측면에서 중요하다. 상기 자동차 부품이 최종적으로 사용되는 위치에 따라서 상기 중합체 조성물은 상기에 언급한 성질 중 어느 성질을 더 많이 함유할 수 있고, 또는 다른 부가적인 성질을 가질 수 있다. 상기 자동차 부품이 예를 들어 차체[범퍼(bumper), 윙(wing), 휠 하우징(wheel housing), 도어 패널(door panel), 스포일러(spoiler) 등]에 사용되는 경우, 중합체 조성물의 뛰어난 표면 품질, 충분한 강성 및 내충격성의 조합에 특별히 주의해야 한다. 자동차의 차체 부품 및 자동차의 본넷(bonnet) 내부 부품의 경우에 열 변형 온도는 매우 중요한 인자이다. 차체 부품은 고온에 노출된다(가령, 도색 기간 동안 고온에 노출된다). 본넷 내부 부품은 엔진의 고열에 항시 노출되어 있다. 상기 부품으로는 공기 입구 다지관(air inlet manifold) 및 라디에이터 엔드 캡(radiator end cap)을 예로 들 수 있다. 열 변형 온도(HDT)는 소정의 물질로 만든 로드(rod)가 삼점 부하(three-point loading)를 받아서 특정 굴곡 응력(flexural stress)를 받을 때 규정된 변형을 나타내는 온도이다. 일반적으로, 물질은 그 물질의 열 변형 온도 이상의 온도에서는 사용될 수 없는데, 이 물질은 이 온도에서 강도 및 강성을 잃기 때문이다.
자동차 부품에 널리 사용되는 나일론 4.6 및 나일론 6.6과 같은 종래의 폴리아미드 물질은 자동차 부품에 사용되기 위해서 요구되는 상기에 언급한 성질 모두를 만족시키지는 못한다. 예를 들어 나일론 6.6의 단점은 열 변형 온도가 모터후드(motorhood) 내부의 자동차 부품에 사용되기에 충분히 높지 않다. 지방족 나일론 4.6은 이러한 제한은 없다. 그러나, 폴리아미드 4.6의 단점은 비교적 많은 양의 습기를 흡수하며, 그 결과로서 많은 경우에 있어서 치수 안정성이 충분하지 못하다는 것이다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 특성(성질)들의 밸런스(balance)가 우수한 폴리아미드 조성물로 제조된 자동차 부품을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 조성물의 지방족 폴리아미드 사슬 단위들의 1 내지 약 40 중량% 를 하나 이상의 지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되거나 또는 하나 이상의 지환족 디아민과 지방족 디카르복실산으로부터 유도된 단위들로 치환함으로써 달성된다.
본 발명자들은 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민계 사슬 단위를 결합함으로써 기계적 성질 및 가공성에 있어서 어떠한 손실도 없이, 예컨대 나일론 6.6의 열 변형 온도가 충분히 증가되고, 예컨대 나일론 4.6의 흡습성이 충분히 감소된다는 것을 밝혀냈다.
본 발명에 따른 자동차 부품의 가장 놀라운 장점은 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민계 사슬 단위를 나일론 6.6에 혼입함으로써 인성(靭性, tenacity)이 상당히 증가된다는 것이다. 본 발명에 따른 자동차 부품의 또 다른 놀라운 장점은 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민계 사슬 단위를 혼입함으로써 표준 가공 온도에서 상기 중합체 조성물의 흐름 거동(flow behaviour)이 상당히 향상된다는 것이다. 이것은 더 높은 비율의 보강재(가령, 유리 섬유)를 폴리아미드에 배합하는 것을 보다 용이하게 하고, 상기 배합 동안 폴리아미드의 열분해를 방지하고, 부품이 그다지 정밀하지 않은 조건하에서도 사출 성형될 수 있게 한다.
놀랍게도, 본 발명자들은 본 발명에 따른 보강된(예컨대, 유리 섬유-보강된) 부품이 훨씬 더 높은 인성(靭性, tenacity)을 나타낸다는 것을 밝혀냈다. 제품의 파단 연신율 및 인장 강도를 나타내는 높은 인성(靭性, tenacity)은 예를 들어 차량에 탑재하는 동안 부품의 파괴 위험을 실질적으로 감소시키기 때문에 유익하다.
본 발명에 따른 자동차 부품의 폴리아미드 조성물은 주쇄(主鎖)가 지방족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도된 단위의 60-99% 중량%로 이루어진 폴리아미드를 함유하고, 나머지 사슬 단위는 하나 이상의 지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되거나 또는 하나 이상의 지환족 디아민과 지방족 디카르복실산으로부터 유도된 것을 특징으로 한다.
상기 지환족 디카르복실산은 바람직하게는 시클로헥실 디카르복실산이다. 적당한 시클로헥실 디카르복실산으로는 1,3-시클로헥실 디카르복실산 또는 1,4-시클로헥실 디카르복실산을 예로 들 수 있다. 1,4-시클로헥실 디카르복실산이 가장 바람직한데, 왜냐하면 그 경우에 본 발명이 가장 효과적이기 때문이다.
상기 지환족 디아민은 바람직하게는 시클로헥실 디아민이다. 적당한 시클로헥실 디아민으로는 1,3-시클로헥실 디아민 또는 1,4-시클로헥실 디아민을 예로 들 수 있다. 1,4-시클로헥실 디아민이 가장 바람직한데, 왜냐하면 그 경우에 본 발명이 가장 효과적이기 때문이다.
적당한 지방족 디카르복실산으로는 사슬에 1개 내지 16 개의 메틸(렌)기, 더 바람직하게는 2개 내지 10 개의 메틸(렌)기를 갖는 디카르복실산을 예로 들 수 있다. 아디프산이 가장 바람직하다. 상기 알킬(렌)기는 바람직하게는 선형(linear)이다; 그러나, 결정화 거동(crystallization behavior) 및 다른 성질에 그다지 불리한 영향을 미치지 않는 낮은 정도의 분지화(branching)는 허용된다. 또한, 폴리아미드 6.6 및 헥사메틸렌-1,4-시클로헥실 디아민의 코폴리아미드는 문헌[J. Pol. Sc. A-1, 8 3089-3111 (1970)]에 공지되어 있다. 그러나, 자동차 부품에 사용하기 위한 특별한 가능성 및 현저한 성질에 대해서는 공지되어 있지 않다.
적당한 지방족 디아민으로는 사슬에 2개 내지 16 개의 메틸(렌)기를 갖는 디아민을 예로 들 수 있다. 사슬에 4개 내지 10 개의 메틸(렌)기를 갖는 디아민이 바람직하다. 2-메틸펜탄 디아민, 1,4-테트라메틸렌 디아민 및 1,6-헥사메틸렌 디아민이 가장 바람직하다.
주쇄는 실질적으로 테트라메틸렌 아디프아미드 또는 헥사메틸렌 아디프아미드 단위 및 이들의 배합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되거나 또는 지환족 디아민과 지방족 디카르복산으로부터 유도된 사슬 단위의 비율은 1 중량% 내지 40 중량%이다. 1 중량% 미만인 경우 본 발명은 불충분한 효과를 나타내며, 40 중량% 초과인 경우 결정화 거동이 상당한 역효과를 일으키고, 녹는점이 너무 높아서 사출 성형과 같은 방법에 의한 가공이 사실상 불가능하게 된다. 상기 마지막 결함은 제3 폴리아미드 단위를 일반적으로 녹는점이 낮은 가령 α,ω-아미노산으로부터 유도된 단위와 혼입함으로써 해결될 수 있다. 상기 α,ω-아미노산은 바람직하게는 6-아미노카프로산, 11-아미노운데카노산, 12-아미노도데카노산 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
각각의 경우에 대해 가장 바람직한 비율을 결정해야 한다. 일반적으로, 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민으로부터 유도된 단위의 바람직한 비율은 2 중량% 내지 35 중량%이고, 가장 바람직하게는 10 중량% 내지 25 중량%이다. 상기 지방족 디아민 또는 디카르복실산에 있어서 실질적으로 주사슬을 구성하는 반복 단위는 일반적으로 동일하다.
주사슬의 99-60 중량%는 지방족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도된 단위로 이루어져 있고, 1-40 중량%는 하나 이상의 지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로 이루어지거나 또는 하나 이상의 지환족 디아민과 지방족 디카르복실산으로 이루어지고, 그리고 선택적으로 α,ω-아미노산으로부터 유도된 단위로 이루어진 폴리아미드 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 자동차 부품의 폴리아미드 조성물은 상기 폴리아미드 조성물의 성질을 변형시키기 위해서 소량의 다른 중합체를 선택적으로 함유한다.
본 발명에 따른 자동차 부품의 폴리아미드 조성물은 유리 섬유와 같은 보강재를 함유한다. 상기 보강재는 일반적으로 전체 조성물에 대해 10-60 중량%, 바람직하게는 20-50 중량%의 양으로 사용된다. 가장 바람직하게는 25-45 중량%이다. 유리 섬유의 경우에 있어서 섬유 길이 및 직경이 일반적으로 부품의 보강 효과를 결정한다. 상기 부품에 있어서 섬유의 최대 길이는 일반적으로 배합 방법 및 성형 기술에 의해 결정된다. 짧은 유리 섬유-보강된 물질은 일반적으로 압출을 통해 얻어지고, 그 후 상기 압출 생성물은 일반적인 성형 기술, 바람직하게는 사출 성형될 수 있다. 일반적으로 길이가 2.5-5 mm인 유리 섬유가 사출 성형에 사용되며, 그 결과 150-400 μ의 최대 유리 섬유 길이가 얻어진다. 긴 유리 섬유-보강된 물질은 일반적으로 인발성형(pultrusion)에 의해 예를 들어 시트(sheet) 형태로 제조된다. 여기서 상기 유리 섬유의 길이는 얻어지는 형상의 길이와 동일하다. 그 후, 이 보강 조성물은 사출 성형 또는 압착과 같은 성형 단계에 사용된다. 또한, 상기 코폴리아미드의 우수한 흐름 거동은 연속사(continuous fibre)의 완전한 혼입을 얻을 수 있다는 장점을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차 부품용 코폴리아미드는 자체로 공지되어 있는 공축중합(copolycondensation) 방법으로 얻을 수 있다. 2 단계 방법이 흔히 사용되는데, 그 1 단계에서는 초기 디카르복실산 및 디아민, 그리고 선택적으로 아미노산 또는 락탐의 축중합 반응은 약 200-300℃의 높은 온도에서 선택적으로 축중합 반응 촉매 존재하에서 개시된다. 상기 경우에 있어서 단량체는 상응하는 나일론 염의 형태로 존재하거나, 또는 존재하지 않을 수 있다. 압력을 일반적으로 약 1 MPa 내지 2 MPa로 유지하고, 축중합시 형성된 물을 제거한다. 1/2 내지 3 시간 동안 반응시킨 후 온도를 높이고, 동시에 압력은 낮춰서 얻어진 저분자 코폴리아미드가 용융물에 남도록 한다. 그 후, 이 용융물을 상기 코폴리아미드의 녹는점 이상의 온도, 선택적으로 질소 배기구가 있는 진공에서 2-5 시간 동안 더 축합한다.
이 후축합(after-condensation)은 일반적으로 자동차 부품의 사출 성형에 사용하기에 충분히 높은 분자량이 얻어질 때까지 계속된다. 또한, 점도 계수(viscosity number : VN)는 대개 적어도 130 ml/g, 더 바람직하게는 적어도 160 ml/g, 매우 바람직하게는 적어도 180 ml/g이고, 가공 후 얻어지는 부품의 점도 계수는 적어도 120 ml/g, 바람직하게 적어도 130 ml/g, 매우 바람직하게 적어도 150 ml/g이다. 점도 계수는 ISO 307에 따라서 90 중량% 포름산 100 ml 중의 0.5 g 코폴리아미드 용액을 사용융서 결정된다. 상기 후축합 단계는 상기 용융물 대신 고체상으로 불활성 기체 대기하에서, 선택적으로 진공에서 및/또는 수증기 존재하에서 실시될 수도 있다. 상기 후축합에 필요한 시간은 일반적으로 소망하는 점도 계수에 따라 약 5 내지 60 시간이다. 또한, 상기 후축합의 지속시간은 선택된 온도에 의존하며, 이는 약 200℃ 내지 상기 코폴리아미드의 녹는점보다 약 10℃ 낮은 온도이다. 또한, 상기 반응에 필요한 시간은 촉매의 존재 여부에 의존한다. 그 자체로 공지되어 있는 적당한 축중합 반응 촉매로는 인산, 붕산, 트리페닐포스파이트 및 치환된 페닐포스파이트를 예로 들 수 있다.
또한, 상기 코폴리아미드는 하나의 디아민과 하나의 디카르복실산이 축중합 반응에 사용될 때 얻어지는 각각의 호모폴리아미드(homopolyamide)를 출발물질로 사용융서 제조될 수 있다. 용융물에 상기 호모폴리아미드를 혼합함으로써 혼합 시간에 따라 블록(block) 또는 랜덤(random) 코폴리아미드(copolyamide)를 얻을 수 있다. 저분자 호모코폴리아미드(homocopolyamide)를 출발물질로 사용하는 경우, 용융물에 혼합한 후 얻어지는 조성물을 고체상으로 후축합하는 것이 유리하다. 바람직하게, 상기 후축합은 압력을 감소시키거나 또는 감소시키지 않고, 그리고 수증기가 존재하거나 또는 존재하지 않는 상태에서, 산소가 배제된 불활성 기체 대기에서 실시된다.
그러나, 코폴리아미드를 제조하는 상기 방법은 어떤 경우에 있어서 지환족 디카르복실산계 호모폴리아미드의 녹는점이 매우 높아서 표준 용융-혼합(standard melt-mixing) 장치로 가공시 문제점이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 그러므로 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민 및 다른 호모폴리아미드계 폴리아미드 단량체를 출발물질로 사용할 수도 있다.
상기 폴리아미드 조성물은 폴리아미드에 있어서 일반적으로 사용되는 첨가제[예컨대, 안정화제, 안료, 가공보조제, 이형제, 방염제(frame retardants) 및 충전재(filler)]를 선택적으로 함유한다. 많은 경우에 있어서, 미네랄 충전재와 섬유보강제의 배합물은 자동차 부품의 치수 안정성을 증가시키는데 사용된다.
하기의 비제한적인 실시예는 본 발명을 보다 상세히 기술한다.
실시예 I
폴리아미드 4.6/4.1,4-시클로헥실 디카르복실산 공중합체의 제조.
하기 화학물질을 상기 제조에 사용했다:
- 1,4-시클로헥실 디카르복실산 (CHDA) 시스:트랜스 = 80:20 (80/20 시스:트랜스 시클로헥산 디카르복실산 대신 100 % 트랜스 또는 100 % 시스를 함유하는 조성물도 유사한 성질을 나타냄), Eastman제,
- 아디프산, Aldrich제,
- 약 80 중량% 수성 용액으로 1,4-테트라메틸렌 디아민, Koey제, JP
- 1-6-헥사메틸렌 디아민 (HMDA).
상기 화학물질을 더 정제하지 않고 사용했다.
2.4-리터 반응기에서 584 g 탈염수내 363.62 g 1,4-테트라메틸렌 디아민 용액 (물내 81 중량%), 400 g 아디프산 및 100 g 1,4-시클로헥실 디카르복실산을 함유하는 용액을 질소 흐름 하에서 제조했다. 상기 모든 화학 물질이 용융되었을 때, 반응기를 165℃까지 천천히 가열했다. 한편, 반응기내 압력은 0.2 MPa로 유지했다. 120℃ 내지 165℃ 사이의 물을 증류에 의해 제거했다. 물 589 ml가 증류에 의해 제거되었을 때, 반응기를 닫고, 반응 혼합물의 온도를 205℃까지 올리고, 이 온도를 30분 동안 지속시켰다. 그후, 가압하에서 반응기 내용물을 질소하에서 유지되는 용기로 배출시켰다.
상기에서 얻어진 예비중합체(prepolymer)를 잘게 부순 후, 25/75 수증기/질소 혼합물 하에서 250℃에서 48 시간 동안 후축합했다. 얻어진 후축합물은 흰색이고, 점도 계수(VN)는 248 ml/g이었며, 이는 25℃에서 ISO 307에 따라서 90 중량% 포름산 중의 0.5 g/100 ml 용액으로 측정했다. 녹는점은 314-316℃이었다.
실시예 II
4.6/4.1,4-시클로헥실 디카르복실산 (80/20 wt./중량%) 코폴리아미드를 얻기 위해서 실시예 I의 방법을 사용했다.
이 조성물을 사출 성형 로드(rod) 시편(ISO R 527 type 1A)으로 사용했고, 그리고 여러 가지 기계적 성질을 결정하는데 사용했다. 330℃의 용융 온도 및 120℃의 몰드 온도에서 22-mm Arburg Allrounder으로 사출 성형했다. 표 1은 그 결과를 나타낸 것이다.
인장 시험 ISO- R537 폴리아미드 4.6 4.6/4.CHDA (80/20) (Ex. I)
탄성 모듈러스 [MPa] 3102 3603
파단시 인장 응력[MPa] 83 103
상기 코폴리아미드는 탄성 모듈러스(modulus of elasticity)가 상당히 더 높고, 여기서 시차 주사 열량법(differential scanning calorimetry : DSC)으로 폴리아미드 4.6 동종중합체에 비해 낮은 결정화 및 더 낮은 용융열을 나타냄을 알 수 있으며, 이를 근거로 강성이 더 낮다는 것을 추측할 수 있다.

실시예 III
다른 조성물을 갖는 폴리아미드 6.6/6.1,4-시클로헥실 디카르복실산 공중합체의 제조.
상기 6.6/6.CHDA.HMDA 코폴리아미드는 2 단계 방법으로 제조되며, 제1 단계에서는 예비중합반응이 실시되었다; 이것은 고체상 후축합 단계 다음이다.
상기 예비중합반응을 오일에 의해 가열되는 1.4-리터 교반 오토클레이브에서 실시했다. 400 g 동몰 나일론 염을 출발물질로 사용했다. 중량 퍼센트에 기초해서 다른 조성물을 준비했다. 나일론 6.6/6.CHDA-HMDA(1.4-시클로헥실 디카르복실산-헥사메틸렌 디아민)의 비가 가령 90/10인 조성물을 얻기 위해서 0.9 x 400 = 360 g 동몰 나일론 6.6 염 및 0.1 x 400 = 40 g 동몰 CHDA-HMDA 염을 사용했다. 상기 염을 327.3 ml 탈염수에 용융시켰다(55 중량% 수성 염 용액).
질소 흐름 하에서, 필요한 탈염수 양의 반을 70 ℃로 가열된 오토클레이브에 첨가하고 (교반기 개시), 그후 상기 염을 첨가하고, 그리고 나머지 탈염수의 양을 첨가했다. 30분 후 반응기를 180℃까지 가열했다. 180℃ 내지 200℃의 온도에서 더 많은 물을 대기압하에서 증류에 의해 제거했다. 증류에 의해 물 282.8 ml가 제거되었을 때, 반응기를 닫고, 반응기 혼합물 온도를 올렸다. 이로 인해 압력은 약 1.3 MPa 증가되었고, 반응 혼합물의 최종 온도는 약 200℃이었다.
상기 반응 혼합물을 이 온도로 30분 동안 유지했다. 그후, 가압하에서 반응 내용물을 질소하에서 유지되는 용기로 배출시켰다.
상기에서 얻어진 예비중합체를 잘게 부순 후, 25/75 수증기/질소 혼합물 하에서 240℃에서 22 시간 동안 후축합했다.
본 실시예의 다른 조성물들도 같은 방법으로 합성되며, 그러나 나일론 6.6/6.CHDA-HMDA 비 및 후축합 온도와 시간은 달리 했다.
상기 코폴리아미드의 여러 가지 열 성질은 치사주사열량법에 의해 20 ℃/min의 주사속도에서 측정했다. 녹는점 (Tm,2), 유리전이온도 (Tg,2), 결정화온도 (Tc) 및 용융 및 결정화 엔탈피 (ΔHm,2 및 ΔHc)는 Perkin Elmer DSC 7으로 측정했다. 상기 녹는점, 유리전이온도 및 엔탈피는 제2 가열곡선으로부터 측정했다. 표 2는 그 결과를 나타낸 것이다.
조성물 Tm,2 (℃) Tc (℃) Tg,2 (℃) ΔHm,2 (J/g) ΔHc (J/g)
나일론 6.6 262.5 223.5 50.3 62.0 -64.5
6.6/6.CHDA-HMDA (98/2) 264.7 229.4 51.6 70.8 -65.5
6.6/6.CHDA-HMDA (95/5) 266.4 230.6 52.3 59.8 -60.3
6.6/6.CHDA-HMDA (90/10) 273.9 240.6 58.4 53.7 -53.8
6.6/6.CHDA-HMDA (80/20) 286.6 253.3 73.1 49.2 -37.7
6.6/6.CHDA-HMDA (70/30) 297.6 263.6 110.0 20.0 -29.8
6.6/6.CHDA-HMDA (60/40) 307.1 271.5 - 15.2 -17.5

여러 가지 기계적 성질을 측정하기 위해서 충전되지 않는 70/30 wt./중량% 6.6/6.CHDA-HMDA 폴리아미드를 사출성형 시험편 (ISO R 527, type 1A)으로 사용했다.
330℃의 용융 온도 및 120℃의 몰드 온도에서 22-mm Arburg Allrounder을 사용해서 사출 성형했다. 표 3은 그 결과를 나타낸 것이다.
인장 시험 ISO- R537 폴리아미드 6.6 6.6/6.CHDA (70/30)
탄성 모듈러스 [MPa] 3600 2909
파단시 인장 응력 [MPa] 120 54
파단 연신율 % 23 124
아이조드(Izod) [kJ/m2] 3 6
실시예 IV
40 중량% 유리섬유를 함유하는 폴리아미드 6.6, 폴리아미드 6.6/6.CHDA (80/20 wt./중량%) 및 폴리아미드 4.6을 다양한 성질을 측정하기 위해서 사출성형 시험편 (ISO R 527, type 1A)으로 사용했다. 사용되는 폴리아미드 6.6 및 폴리아미드 4.6은 분자량이 거의 같다. 표 4에 나타낸 조건하에서 22-mm Arburg Allrounder로 사출성형했다. 35℃, 90% 상대습도로 조절된 시험편을 사용융서 평형에 도달할 때까지 흡습성을 측정했다.
"유리섬유 함유 폴리아미드 6.6"은 40 중량% 유리섬유 및 소량의 보통 구리계 열안정제를 함유하는 폴리아미드 6.6(사출성형 품질)으로 이루어진 조성물이다.
"유리섬유 함유 폴리아미드 6.6/6.CHDA"는 40 중량% 유리섬유 및 소량의 보통 구리계 열안정제를 함유하는 80/20 wt./중량% 폴리아미드 6.6/6.1,4-시클로헥실 디카르복실산으로 이루어진 조성물이다.
"유리섬유 함유 폴리아미드 4.6"은 40 중량% 유리섬유 및 소량의 보통 구리계 열안정제를 함유하는 폴리아미드 4.6으로 이루어진 조성물이다.
유리섬유 함유 폴리아미드 6.6 유리섬유 함유 폴리아미드 6.6/6.CHDA 유리섬유 함유 폴리아미드 4.6
사출성형 압력 (MPa) 131 122 116
용융 온도 (℃) 305 314 315
몰드 온도 (℃) 80 120 120
인장 강도 (MPa) ISO 527-1&2 205 214 216
파단 연신율 (%) ISO 527-1&2 2.54 3.21 2.74
내충격성 샤르피 (노치되지 않음) (kJ/m2) ISO 179 102 107 102
열변형온도 HDT (℃) 250 265 280
점도계수 Vn (ml/g) ISO 307 136 134 142
흡습성 (중량%) 3.1 5.3
색-탈색 o 미세 탈색 - o o
상기 코폴리아미드를 함유하는 조성물(몰드를 충전하는데 필요한 압력은 더 낮고, 반면에 용융 온도와 녹는점 사이의 차이는 더 적다)은 상응하는 호모폴리아미드 6.6보다 더 우수한 흐름거동을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 폴리아미드 6.6 및 폴리아미드 4.6에 비해 40 중량% 유리섬유 보강 코폴리아미드의 강성력(인장강도 및 파괴시 신장률의 산술곱)이 상당히 더 높다는 것은 놀라운 사실이고, 상기 세 중합체의 점도계수는 실질적으로 같다.
상기 유리섬유 보강 코폴리아미드로부터 생성된 시험편은 표면 외관이 매우 우수해서 보강 유리섬유를 육안으로는 볼 수 없다. 이러한 이유로 인해 정밀한 유리섬유 보강 코폴리아미드로 제조된 부품들은 래커를 칠해야 하거나 노출되는 자동차 몸체 부품으로 사용될 수도 있다.
표 4의 결과로부터 다음과 같이 결론내릴 수 있다. 본 발명에 따른 코폴리아미드를 함유하는 조성물로 제조된 부품은 폴리아미드 4.6으로 제조된 부품에 비해 더 낮은 흡습성을 가지기 때문에 향상된 치수안정성을 나타낸다.
상기 부품은 폴리아미드 6.6계 부품보다 더 높은 온도에서 견딜 수 있다. 상기 부품은 자동차 부품으로 이미 널리 사용되는 폴리아미드 6.6 및 폴리아미드 4.6계 부품보다 가공하기가 더 쉽고, 표면이 뛰어나고, 강성력이 더 우수하며, 충격저항이 더 우수하고, 그리고 인장강도가 향상되었거나 또는 적어도 같다.

Claims (25)

  1. 자동차의 범퍼(bumper), 윙(wing), 휠 하우징(wheel housing), 도어 패널(door panel), 입구 다지관(inlet manifold) 또는 라디에이터 엔드 캡(radiator end cap)에 사용되는 자동차 부품으로서,
    상기 자동차 부품은 폴리아미드의 사슬 단위들의 60-99 중량%가 지방족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되고, 나머지 사슬 단위들이 하나 이상의 지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되거나 또는 하나 이상의 지환족 디아민과 지방족 디카르복실산으로부터 유도되는 지방족 폴리아미드 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  2. 제1항에 있어서, 지환족 디카르복실산은 시클로헥실 디카르복실산이고, 지환족 디아민은 시클로헥실 디아민인 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  3. 제2항에 있어서, 시클로헥실 디카르복실산은 1,4-시클로헥실 디카르복실산이고, 시클로헥실 디아민은 1,4-시클로헥실 디아민인 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 디칼르복실산은 2개 내지 16개의 메틸렌기를 함유하고, 지방족 디아민은 4개 내지 16개의 메틸렌기를 함유하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 사슬 단위들의 2-35 중량%는 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  6. 제5항에 있어서, 사슬 단위들의 10-25 중량%는 지환족 디카르복실산 또는 지환족 디아민으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 디카르복실산은 아디프산이고, 지방족 디아민은 1,6-헥사메틸렌 디아민, 1,4-테트라메틸렌 디아민 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  8. 제7항에 있어서, α,ω-아미노산으로부터 유도된 단위들도 존재하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  9. 제8항에 있어서, α,ω-아미노산은 6-아미노카프로산, 11-아미노운데카노산 및 12-아미노도데카노산을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리아미드 조성물은 10-60 중량%(전체 조성물을 기준으로)의 보강재(reinforcing material)를 함유하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  11. 제10항에 있어서, 폴리아미드 조성물은 25-45 중량%의 보강재를 함유하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  12. 제10항에 있어서, 자동차 부품은 사출 성형(injection-moulding)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  13. 사슬 단위들의 60-99 중량%가 지방족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되고, 나머지 사슬 단위들이 하나 이상의 지환족 디카르복실산과 지방족 디아민으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  14. 제13항에 있어서, 지환족 디카르복실산은 시클로헥실 디카르복실산인 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  15. 제14항에 있어서, 시클로헥실 디카르복실산은 1,4-시클로헥실 디카르복실산인 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 디카르복실산은 2개 내지 16개의 메틸렌기를 함유하고, 지방족 디아민은 4개 내지 16개의 메틸렌기를 함유하는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 사슬 단위들의 2-35 중량%는 지환족 디카르복실산으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  18. 제17항에 있어서, 사슬 단위들의 10-25 중량%는 지환족 디카르복실산으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  19. 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지방족 디카르복실산은 아디프산이고, 지방족 디아민은 1,6-헥사메틸렌 디아민, 1,4-테트라메틸렌 디아민 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  20. 제19항에 있어서, α,ω-아미노산으로부터 유도된 단위들도 존재하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  21. 제20항에 있어서, α,ω-아미노산은 6-아미노카프로산, 11-아미노운데카노산 및 12-아미노도데카노산을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  22. 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리아미드 조성물은 10-60 중량%(전체 조성물을 기준으로)의 보강재를 함유하는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  23. 제22항에 있어서, 폴리아미드 조성물은 25-45 중량%의 보강재를 함유하는 것을 특징으로 하는 지방족 폴리아미드.
  24. 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항의 지방족 폴리아미드와 첨가제 또는 첨가제들을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 조성물.
  25. 자동차 부품을 제조하기 위해 제24항에 따른 폴리아미드 조성물을 사용하는 방법.
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