KR100600098B1 - 금속 패널용 보강제 조성물 - Google Patents

금속 패널용 보강제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 패널용 보강제 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에폭시수지, 에폭시 점착부여제, 잠재성 경화제 및 아스팔트 레진으로 구성된 혼합물과, 가공성부여제, 충진제, 열안정제, 착색제, 보강제 및 흡습제 등의 플라스틱 수지 조성물 제조시에 사용되는 첨가제를 포함하여 이루어진 조성물로써, 이를 지지판에 시트상으로 도포하고 그 시트의 다른면은 이형지로 보호하였다가 자동차 전착공정전의 방청유등이 도포된 금속 패널에 상기 이형지를 제거한 후 부착하게 되며, 경량이어서 차체 중량증가에는 영향을 적게 미치면서 점성 및 접착성은 양호하며 휨강도가 강력한 금속 패널용 보강제 조성물에 관한 것이다.
보강제, 금속 패널용

Description

금속 패널용 보강제 조성물{Reinforcing composition of metalic panel}
도 1 은 본 발명의 금속 패널용 보강 시트의 일단면도를 간단하게 나타낸 그림이다.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 표면 구속층
2 : 보강시트 3 : 이형지
본 발명은 금속 패널용 보강제 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에폭시수지, 점착부여제, 잠재성 경화제 및 아스팔트 레진으로 구성된 혼합물과, 충진제, 가공성부여제, 열안정제, 착색제, 보강제 및 흡습제 등의 플라스틱 수지 조성물 제조시에 사용되는 첨가제를 포함하여 이루어진 조성물로써, 이를 지지판에 시트상으로 도포하고 이형지로 보호하였다가 금속 패널에 상기 이형지를 제거한 후 부착하게 되며, 경량이어서 차체 중량증가에는 영향을 적게 미치면서 점성 및 접착 성은 양호하며 휨강도가 강력하여 자동차 차체의 도어(door), 루프(roof), 후드(hood), 트렁크(trunk),사이드패널(side panel)등의 금속 패널용 보강제 조성물에 관한 것이다.
종래에는 고무를 주성분으로 하는 부틸고무(Butyl rubber)계의 방진(제진), 방음기능을 갖는 금속판 보강제가 있었으나, 그러한 보강제는 보강효과가 적을 뿐 아니라 그 보강제를 장시간 금속판에 적용하게 되면 자연적으로 열화되어 방진, 방음 기능이 저하되는 단점이 있었다.
또한, 기존의 액상 에폭시수지계로 만들어진 실런트는 경화시에 수축반응에 의해서 자동차의 외판(Panel)이 동시에 수축되어 변형(Dent)을 일으키거나, 이송시에 탈락되거나, 도포시 균일한 두께와 폭으로 도포하기가 어려울 뿐 아니라, 이 보강 조성물로된 실런트는 강성이 약하여 보강제를 두껍게 도포하여야하므로 차량의 중량이 증가되고 따라서 차량품질의 저하 및 원가상승 등의 요인이 되었었다
이에 본 출원인은 상기와 같은 종래 금속 보강제의 결점을 개량하여 본 출원인의 선발명인 대한민국특허등록 제56756호에서 폴리염화비닐 수지(PVC)를 주재로하여 점착부여제 및 충전제 등을 혼합하여 “금속판 보강제를 제조하는 방법 및 그 보강제에 의한 금속면 보강방법”을 개시한 바 있었다.
그러나, 상기한 방법의 경우는 자동차 도장공정 후에 적용하게 되어 차체의 공정 자동화 및 원가절감이 어려운 문제가 있으며, 접착력 강화제로 사용되는 폴리아미드아민의 저장안정성이 좋지 못한 문제점을 갖고 있었다. 또한, 이외에 보강제로 사용한 아스팔트계 제진재는 보강성이나 제진성 중 어느 한가지 특징만을 갖고 있어 적용상의 한계가 있었으며, 무엇보다도 보강제의 두께를 두껍게 하여야하므로 차량 중량이 증가되는 결점이 있었다.
.
이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 에폭시 혼합 수지를 주재로 사용하고, 이외의 에폭시 당량이 서로 다른 에폭시수지를 일정비율로 혼합사용한 점착부여제를 선택사용함으로써, 상기한 고무계 및 액상 에폭시수지계의 보강 조성물의 결점을 보완 및 개량할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 차체금속판의 전착공정 전의 차량제조 공정에 적용하여 제진, 방진 및 보강효과를 낼 수 있으면서 금속판에 부착시에는 얇은 두께로 시공하여도 소정의 방진 및 보강효과를 발휘할 수 있으므로 작업성이 우수하고 차량 중량의 증가도 최소화할 수 있어서 차량의 품질향상 및 원가절감 효과를 얻을 수 있는 금속판 보강시트용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 NBR(nitrile butadiene rubber) 변성 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시수지 및 CTBN(Carboxy 1-terminated butadiene acrylonitrile) 변성 에폭시수지 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 에폭시수지 12 ∼ 25 중량%; 가공성부여제로서 폴리염화비닐 수지 5 ∼ 8 중량%; 에폭시 당량 180 ∼ 190 인 비스페놀 A형 에폭시수지, 에폭시 당량 200 ∼ 300 인 비스페놀 A형 에폭시수지 및 에폭시당량 400 ∼ 500 인 비스페놀 A형 에폭시수지 중에서 선택된 어느 두 가지가 7 : 3 중량비로 혼합용융된 에폭시 점착부여제 16 ∼ 22 중량%; 잠재성 경화제로서 디시안디아미드(Dicyandiamide) 3 ∼ 6 중량%; 방청제로서 아스팔트레진 2 ∼ 6중량%; 충전제로서 탄산칼슘 27 ∼ 40 중량%; 흡습제로서 산화칼슘 2 ∼ 4 중량%; 카본블랙 1 ∼ 5 중량% 및 열 안정제로서 Ba-Zn 혼합물 1 ∼ 5 중량%를 포함하는 비발포형 금속 패널용 보강제 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 패널용 보강제 조성물은 이를 지지판에 시트상으로 도포하고 이형지로 보호하였다가 금속 패널에 상기 이형지를 제거한 후 부착하게 되며, 경량이어서 차체 중량증가에는 영향을 적게 미치면서 점성 및 접착성은 양호하며 휨강도가 강력한 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 금속 패널용 보강제 조성물을 성분별로 상세하게 설명한다.
먼저, 에폭시수지로서는 NBR(nitrile bitadiene rubber) 변성 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시수지 및 CTBN(Carboxy 1-terminated butadiene acrylonitrile) 변성 에폭시수지 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 에폭시수지를 사용한다. 이러한 에폭시수지는 시트에 유면 접착성 및 접착강도와 내충격성을 부여하는 역할을 수행한다.
상기 에폭시수지의 사용량이 12 중량% 미만일 경우에는 가소성 및 탄성이 약하면서 철판에 대한 접착력이 저하되어 접착 후에 박리되기 쉽거나 내충격성이 약한 결점이 있게되며, 25 중량%를 초과하면 탄성은 좋으나 보강시트의 강도가 저하되어 박리 및 균열 등이 발생하게 된다.
상기 가공성부여제로 폴리염화비닐 수지를 사용한다. 상기 폴리염화비 닐 수지는 보강제 성형시에 압출성을 좋게 하면서 보강제의 유연성을 좋게 한다. 이러한 폴리염화비닐 수지의 사용량이 5 중량% 미만이면 작업성과 압출성이 저하되고, 8 중량%를 초과할 경우에는 압출성 및 작업성은 좋으나 체적변화율이 커지면서 저장안정성이 저하된다.
상기 에폭시 점착부여제는 제품의 가공성과 점착성을 부여하게 되며, 에폭시 당량 180 ∼ 190 인 비스페놀 A형 에폭시수지, 에폭시 당량 200 ∼ 300 인 비스페놀 A형 에폭시수지 및 에폭시당량 400 ∼ 500 인 비스페놀 A형 에폭시수지 중에서 선택된 어느 두 가지가 7 : 3 중량비로 혼합용융된 것을 사용하며, 사용량이 16 중량% 미만이면 강도저하와 가공성이 저하되기 쉽고 22 중량%를 초과하면 가공성의 저하와 초기점착성이 저하되어 완전한 부착이 어려운 결점이 있게 된다. 상기에서 각 에폭시수지의 혼합비가 7 : 3 중량비 범위를 벗어나면 최종제품의 점착성이 약하거나 점도가 너무 강하여 금속판 표면에 접착시키기 어려운 결점이 있다.
상기 잠재성 경화제는 제품을 상온에서 보관시 침입도가 급격히 저하되지 않게 하기위한 것이며, 디시안디아미드(Dicyandiamide)를 사용하며, 사용량이 3 중량% 미만이면 경화속도가 느리거나 경화되지 않으므로 경도 및 접착강도가 저하될 우려가 있으며, 6 중량%를 초과하면 접착면이 박리되고 저장안정성에서 침입도(針入度)가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 방청제로서 아스팔트레진은 본 발명의 금속 패널용 보강제 시트에 우수한 밀착성을 부여함과 동시에 금속패널의 방청작용을 하는 것으로, 2 중량% 미만 사용하면 방청효과가 저하되며, 6 중량%를 초과하여 사용하면 조성물 배합공정에서 침입도가 낮아지게 된다.
상기 충전제로서 탄산칼슘(CaCO3)은 최종제품의 체적을 조절하는 역할을 하며, 사용량이 27 중량% 미만이거나 40 중량%를 초과하면 최종제품의 체적유지 및 가공성과 점착성이 저하될 수 있으며, 상기 흡습제는 상기 탄산칼슘과 제품 내의 수분이 결합되어 수산화칼슘으로 고정시켜주므로 수분을 제거하는 작용을 하게 되는 것으로서 산화칼슘 사용량이 2 중량% 미만이면 보강제 내부에 함유하는 수분을 효과적으로 제거하기가 어려우며, 4 중량%를 초과하면 보강제를 부착후 균열이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
또한 착색제 겸 보강 및 도전제로서 사용되는 상기 카본블랙은 1 중량% 미만 또는 5 중량%를 초과하여 사용되면 보강성 및 도전성이 저하되거나 초과될 우려가 있으며, 또 상기에서 열안정제인 Ba-Zn 혼합물의 사용량이 1 중량% 미만이면 내열성이 감소될 수 있고, 5 중량%를 초과하면 접착력이 저하되고 안정성이 감소되는 결점이 있다.
상기한 조성물을 차체 등의 금속 패널에 적용하려면 상기 조성성분을 차례로 첨가 혼합하여 니더(Kneader) 또는 수평형 믹서에서 컴파운드(Compound)형태로 한 다음, 그 컴파운드를 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 박판이나 글라스울 등으로 된 표면구속층(1)에 일정두께로 펼쳐서 시트(2)형태로 부착한 다음, 다른면은 이형지(3)로 보호하였다가 금속판에 부착시에 이형지만 제거하고 부착하면 된다.
이와 같이 제조된 본 발명의 금속 패널용 보강제 조성물 또는 보강제 시트는 자동차 제조공정 중 전착공정 전에 금속 패널에 직접 적용 가능하며, 자동차에 적용시 전착공정전의 후드(Hood), 도어(Door), 루프(Roof), 플로어 패널(Floor Panel), 쿼터 패널(Quarter Panel) 등에 보강성 소재로서 얇게 점착하였다가 별도의 가열 경화 공정을 거치지 않고 자동차의 전착 및 도장 건조로 내에서 건조열인 150 ~ 220 ℃의 온도로 20 ~ 40 분간의 열에 의하여 자동으로 접착 및 경화시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2
다음 표 1에 나타낸 성분 및 사용량으로 니더 또는 수평형 믹서를 사용하여 혼련교반한 후 시이트로 성형하고 그 시트 성형물의 물성을 시험한 결과 다음 표2와 같았다.
성 분 조성성분(중량%)
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2
Bisphenol A형 에폭시 14 - 9 5 18 27
CTBN변성 에폭시 7 10 - 14 - 20
NBR변성 에폭시 - 13 14 6 17 -
에폭시 점착부여제 21 19 20 19 33 14
가공성부여제 (PVC) 6 7 5 7 - 10
충전제(CaCO3) 33 35 36 32 29 25
흡습제(CaO) 4 3 1.5 4 0.5 0.3
카본블랙 4 3.3 4 3 0.5 0.7
잠재성경화제(디시안디아미드) 5 5 4 4 1.5 2
열안정제(Ba-Zn) 3 1.7 3.5 3 0.5 0.8
아스팔트 레진 3 3 3 3 - 0.2
계 100 100 100 100 100 100
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
외관 이상없슴 이상없슴 이상없슴 이상없슴 이상없슴 이상없슴
비중 1.52 1.48 1.53 1.45 1.36 1.4
고형분(%) 98.5 99.6 99.8 99.3 97 96.3
침입도 75 70 65 60 55 90
초기접착성(㎏/㎤) 0.5 0.6 0.5 0.6 0.15 0.22
접착강도(㎏/㎤) 55 45 42 45 16 10
굴곡강도(kgf,max,sus) 40 47 37 30 21 16
굴곡강도(kgf,max,G/W) 30 28 26 20 17 12
내충격성(회) 이상없슴 이상없슴 이상없슴 이상없슴 탈락 이상없슴
* 시험방법은 MS 715-62 및 KSM 2095에 준하였다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 금속 패널용 보강제 조성물은 시트로 제조된 다음 자동차의 전착 공정전의 후드(Hood), 도어(Door), 루프(Roof), 플로어 패널(Floor Panel), 쿼터 패널(Quarter Panel) 등에 보강성 소재로서 얇게 점착하였다가 별도의 가열 경화 공정을 거치지 않고 자동차의 전착 및 도장 건조로 내에서 건조열에 의하여 자동으로 접착 및 경화되게 하면, 보강, 제진효과는 우수하므로 차체의 중량을 크게 증가시키지 않으며, 따라서 차체 금속판의 박판화로 원가절감 및 연비절감의 효과가 있어 모양도 다양한 형태로 할 수가 있어서 평면과 굴곡부위 등 어떤 필요부위에도 선택적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.
특히 본 발명의 금속 패널용 보강제 조성물을 포함하는 보강제 시트는 기존에 사용되는 액상형 보강제의 단점인 흐름성, 도포 두께의 불균일성, 수축성 및 부식성, 패널 보강성 취약 등의 문제를 해결하고 종래의 액상형 보강제 두께인 1.5 ~ 3 t보다 1 ~ 1.5 t로 박막화할 수 있으므로, 차량을 경량화 및 원가절감을 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 보강제 조성물 시트는 접착강도가 40 ㎏/㎤ 이상이고, 스테일레스스틸에 적용될 경우 굴곡강도가 30 ㎏f 이상, 글라스 울에 적용될 경우 굴곡강도가 25 kgf 이상으로 나타나서 기존의 경우보다 접착강도는 및 굴곡강도가 향상되는 효과도 있다.

Claims (4)

  1. NBR(nitrile butadiene rubber) 변성 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시수지 및 CTBN(Carboxy 1-terminated butadiene acrylonitrile) 변성 에폭시수지 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 에폭시수지 12 ∼ 25 중량%; 가공성부여제로서 폴리염화비닐 수지 5 ∼ 8 중량%; 에폭시 당량 180 ∼ 190 인 비스페놀 A형 에폭시수지, 에폭시 당량 200 ∼ 300 인 비스페놀 A형 에폭시수지 및 에폭시당량 400 ∼ 500 인 비스페놀 A형 에폭시수지 중에서 선택된 어느 두 가지가 7 : 3 중량비로 혼합용융된 에폭시 점착부여제 16 ∼ 22 중량%; 잠재성 경화제로서 디시안디아미드(Dicyandiamide) 3 ∼ 6 중량%; 방청제로서 아스팔트레진 2 ∼ 6중량%; 충전제로서 탄산칼슘 27 ∼ 40 중량%; 흡습제로서 산화칼슘 2 ∼ 4 중량%; 카본블랙 1 ∼ 5 중량% 및 열 안정제로서 Ba-Zn 혼합물 1 ∼ 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 비발포형 금속 패널용 보강제 조성물.
  2. 시트상의 표면구속재의 일면에 상기 청구항 1 항의 조성물의 도막이 형성되고, 상기 도막의 상면에 이형지가 부착되어진 것을 특징으로 하는 금속 패널용 보강제 시트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 표면 구속재는 스테인레스 스틸, 글라스울, 알루미늄 또는 부직포 재질인 것을 특징으로 하는 금속 패널용 보강제 시트.
  4. 청구항 2 또는 3 항의 금속 패널용 보강제 시트의 이형지를 제거한 후 자동차 전착 공정전의 방청유 및 가공유가 도포된 금속 패널에 점착시킨 다음 150 ~ 220 ℃ 도장 건조로의 열에 의하여 20 ~ 40 분간 경화 접착시키는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 패널용 보강제 적용방법.
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