KR100600163B1

KR100600163B1 - 자동차 데드너용 아크릴계 수지 조성물

Info

Publication number: KR100600163B1
Application number: KR1020040039639A
Authority: KR
Inventors: 최규생
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2006-07-13
Also published as: KR20050114424A

Abstract

본 발명은 데드너용 아크릴계 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에틸메타아크릴레이트 수지 및 부틸메타아크릴레이트 수지의 아크릴계 수지와 아조계 발포제를 포함하고, 가소제, 접착 부여제 및 수분 흡수제 등의 첨가제를 포함하는 아크릴계 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 아크릴계 수지 조성물은 무용제형으로 제조되며, 종래 PVC 데드너에 비하여 가소성, 저장성 및 도막 강도가 향상되고, 방음 성능이 개선되어 자동차용 데드너에 적합하게 사용될 수 있다.

데드너, 아크릴계 수지조성물, 아조계 발포제, 가소성, 방음 성능, 무용제형

Description

자동차 데드너용 아크릴계 수지 조성물{COMPOSITION OF ACRYLATE RESIN FOR DEDNER OF AUTOMOBILE}

차량 주행 시에 타이어로부터 비석 등에 의해 내 칩핑이나 내 마모에 의한 전착된 도막에 손상을 입혀 발청(녹)이나 누수 현상이 발생되는 문제점이 있었다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해 차량의 언더바디 플로어(UNDER BODY FLOOR)와 휠 하우스(WHEEL HOUSE) 내에 데드너를 넓게 도포시킨다.

이와 같이, 자동차 제조시 바디의 방음, 방진, 방청 및 내 치핑성(chipping)을 높이기 위하여 데드너 패드를 장착하는 것이 일반적이다.

종래 데드너 조성물은 PVC계 수지를 주성분으로 사용하고, 여기에 가소제, 접착 부여제, 충진제, 수분 흡수제, 내열 안정제 및 희석제 등의 첨가제를 적정량 포함시켜 졸 상으로 제조한 다음, 전술한 바와 같이 도장 공정에서 언더바디 플로어와 휠 하우스 내에 데드너를 넓게 도포하여 하도-중도-상도 오븐 공정에서 소부하여 팽창 경화시켜 제조되는 PCV 데드너를 장착하고 있다.

상기 PVC 데드너는 역사적으로 오랜 기간동안 적용되어 온 재료로서 마모성이 우수하고 점도 안정성, 겔화, 용융성 등이 뛰어나다. 또한 작업성, 물성 및 원가적인 측면에서도 다른 어떠한 재료보다 우수한 특징이 있다.

그러나, 상기 PVC 데드너는 차량 주행시 비석 등의 충돌에 따른 충격음, 이른바 스플래쉬 노이즈(Splash noise) 발생 방지에 있어 승차감이 저하와 차량 내구 연한이 경과하여 폐차하는 경우, 차량 바디에 완전히 밀착되어 있어 다른 구조물과의 분리가 어렵다.

또한, 상기 PVC 데드너는 폐차를 재활용 시 폐차 바디와 함께 용광로에 투입하여 철을 회수하게 되는데, 이 과정에서 PVC는 용광로의 온도와 철의 촉매 작용으로 화학 반응으로 다이옥신이 생성되어 환경오염을 야기시킨다.

최근에는 원가절감 및 차량 경량화를 위하여 상기 PVC 데드너 조성물에 발포제를 첨가하여 가열 경화시 40 내지 50%를 발포시킨 PVC계 발포 데드너에 대한 연구가 진행되고 있다.

그러나, 상기 발포형은 스프레이시 도막을 얇게 하여야 하나 현시적으로 불가능하고, 도막의 두께를 일정하게 형성시키기가 어려운 문제가 있다. 또한, PVC 데드너와 마찬가지로 발포형이라 하더라도 주성분이 PVC 수지이므로 소각시 인체에 유해한 다이옥신을 여전히 발생시키고 있다. 더욱이, 제진성이 없어 최근 자동차 개발의 최근 추세인 승차감 향상에는 부적당한 재료이다.

그 결과 PVC를 원료로 하지 않는(PVC free) 새로운 조성의 데드너 조성물의 개발이 필요하다.

현재 상기 PVC 데드너의 대체물질로서 아크릴계 수지조성물을 이용하려는 연구가 다각적으로 진행되고 있다.

이에 본 발명자들은 새로운 데드너 조성물을 개발하기 위하여 노력한 결과, 에틸메타아크릴레이트 수지 및 부틸메타아크릴레이트 수지의 아크릴계 수지와 아조계 발포제를 포함하고, 가소제, 접착 부여제 및 수분 흡수제 등의 첨가제를 포함하여 무용제형의 아크릴계 수지 조성물을 제조하였고, 상기 수지 조성물이 데드너로서 제진 성능, 내마모성, 내치핑성, 차음성 등의 물성이 우수함을 알아내어 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 제진 성능, 내마모성 및 내치핑성이 우수할 뿐만 아니라 차음성이 향상된 데드너용 아크릴계 수지조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 에틸메타아크릴레이트 수지 10 ∼ 15 중량%, 부틸메타아크릴레이트 수지 10 ∼ 15 중량%의 아크릴 수지와, 충전제로 통상의 코팅된 CaCO₃ 10 ∼ 15 중량% 및 소다-라임 보로실리케이트 글라스(soda-lime borosilicate glass) 13 ∼ 18 중량%, 이소시아네이트계 접착 부여제 7 ∼ 10 중량%, 수분 흡수제로 CaO 1 ∼ 5 중량%, 프탈레이트계 1차 가소제 25 ∼ 30 중량% 및 파라핀계 탄화수소 2차 가소제 2 ∼ 6 중량%, 조색제 0.1 ∼ 1 중량%, 아조계 발포제 0.1 ∼ 1 중량%, 및 안정제 0.1 ∼ 2 중량%가 포함된 데드너용 아크릴계 수지조성물을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 데드너용 아크릴계 수지 조성물은 제진 성능, 내마모성 및 내치핑성이 우수할 뿐만 아니라 차음성이 향상된 자동차의 데드너 패드로 바람직하게 적용된다.

본 발명의 아크릴 수지 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 에틸메타아크릴레이트수지(ethylmethacrylate resin, EMA) 와 하기 화학식 2로 표시되는 부틸메타아크릴레이트 수지(butyl methacrylate resin, BMA)를 사용한다.

상기 화학식 1로 표시되는 에틸메타아크릴레트 수지는 가소제와 혼합시 저장성이 양호한 반면에 가소성과 도막 강도가 약하고, 상기 화학식 2로 표시되는 부틸메타아크릴레이트 수지는 가소제와 혼합시 가소성과 도막 강도는 양호하나 저장성이 저하되어, 상기 수지 함량비를 적절히 조절하여 가소성, 저장성 및 도막 강도를 향상시킬 수 있다. 바람직하기로, 본 발명에서는 에틸메타아크릴레이트 수지 및 부틸메타아크릴레이트 수지의 함량을 1:1이 되도록 첨가한다.

이때, 사용되는 에틸메타아크릴레이트 수지 및 부틸메타아크릴레이트 수지는 평균중합도가 800,000 ∼ 850,000의 고분자량의 것을 사용한다. 상기 아크릴 수지는 입자크기가 1 ∼ 5 ㎛인 것을 전체 수지 조성물에 대하여 20 ∼ 30 중량%를 사용하여, 전술한 바의 가소성, 저장성 및 도막 강도를 적절히 조절한다.

본 발명에서 사용하는 가소제는 가소성을 부여하기 위한 1차 가소제와, 점도 조절을 위한 2차 가소제의 두 종류를 사용한다.

상기 1차 가소제는 통상적으로 사용되는 디옥틸프탈레이트 및 디이소데실 프탈레이트 등의 프탈레이트계 가소제를 사용하며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않지만, 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate, DOP), 디부틸프탈레이트(dibutyl phthalate, DBP), 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate, DINP), 디이소데실 프탈레이트(diisodecyl phthalate, DIDP), 디이소노닐 아디페이트(diisononyl adiphate, DINA), 디옥틸 아디페이트(dioctyl adiphate, DOA), 및 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate, TCP) 등이 가능하다.

상기 2차 가소제는 파라핀계 탄화수소를 사용하며, 바람직하기로 유동 파라핀을 사용한다.

이러한 가소제의 첨가는 본 발명의 아크릴계 수지 조성물이 적절한 가소성 및 점도를 갖게 하기 위해 상기 1차 가소제는 전체 수지 조성물에 대하여 25 ∼ 30 중량%, 2차 가소제는 2 ∼ 6 중량%로 한정한다.

또한, 본 발명의 수지 조성물은 상기 조성에 더하여 여러 가지 물성을 증가시키기 위해 첨가제를 더욱 포함한다.

우선, 유동성(흐름방지), 토출성, 작업성 및 저장 안정성을 중가시키기 위해 충진제를 사용하며, 이러한 충전제로는 통상의 코팅된 CaCO₃ 10 ∼ 15 중량%를 포함하며, 비중 저하를 위해 소다-라임 보로실리케이트 글라스(soda-lime borosilicate glass) 13 ∼ 18 중량%를 포함한다.

그리고, 접착성능을 부여하고 내수성을 향상시키기 위한 접착 부여제를 사용하며, 상기 접착 부여제로서 이소시아네이트계 화합물 7 ∼ 10 중량%를 사용한다.

이에 더하여, 수분을 제거하기 위한 수분 흡수제로 CaO 1 ∼ 5 중량%와 색상을 부여하기 위한 상기 조색제로 카본블랙 0.1 ∼ 1 중량%를 사용한다.

또한, 발포 성능을 부여하기 위해 발포제를 사용하며, 상기 발포제로 140∼230℃ 범위에서 분해가스를 발생하는 화합물인 아조디카보나미드 등의 아조 화합물이 바람직하게 사용된다. 이러한 발포제의 함량은 원하는 제품의 밀도에 관련하여 그 목적에 따라 함량을 적절히 변화시킬 수 있으며, 바람직하기로 본 발명에서는 0.1 ∼ 1 중량%를 사용한다.

여기에, Ba, Zn, Ca, Pb 및 Sn등의 유기산 금속염 등의 안정제 0.1 ∼ 2 중량%를 더욱 첨가한다.

또한, 본 발명의 데드너용 아크릴계 수지 조성물은 아크릴계 수지를 가소제에 분산시킨 후 기타 첨가제를 첨가시켜 혼합하여 무용제형으로 제조된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르며, 상기 제조된 아크릴계 수지 조성물은 발포율이 50% 이상이고, 건조 비중이 0.75 이하이며, 방음성(dB)이 75 이하로 우수 하고, 내마모성 및 내치핑성 등의 물성이 향상되었다.

종래 PVC 데드너에 비하여 제진성 및 차음성이 우수하여, 자동차의 주행 성능이 향상됨을 알 수 있다. 또한 무용제형으로 제조가 가능하고, 종래 PVC계 데드너의 다이옥신 문제가 해결되어 환경 친화적이라 할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표 1에 나타낸 조성으로, 먼저 혼합기에서 가소제를 분산시킨 후, 여기에 폴리비닐클로라이드 또는 에틸메타아크릴레이트 수지와 부틸메타아크릴레이트 수지를 분산시킨 후 기타 첨가제를 혼합하여 데드너용 수지 조성물을 제조하였다.

조성(중량%)		실시예	비교예
아크릴 수지	에틸메타아크릴레이트 수지	15	-
아크릴 수지	부틸메타아크릴레이트 수지	15	-
PVC 수지	단일중합체	-	14
	공중합체	-	13
	블렌드 수지	-	4
충진제	비코팅된 CaCO₃	-	13
	코팅된 CaCO₃	15	17
	소다라임 실리케이트 글라스	15	-
접착 부여제	이소시아네이트	7	1.7
접착 부여제	아마이드	-	0.6
수분 흡수제	CaO	3	3.0
1차 가소제	DINP	25	25
2차 가소제	파라핀계 탄화수소	3	2
층분리 방지제	폴리에틸렌 이민	-	1
조색제	카본블랙	0.5	1.5
흐름 조절제	SiO₂ 계	-	0.5
팽창 필러	MICROSPHERES	-	1.2
아조 발포제	디이소노닐프탈레이트	0.5	-
안정제	Tin계	1	2.5

1) 에틸메타아크릴레이트 수지 : C2계 중합체(800,000~850,000) 건설화학

2) 부틸메타아크릴레이트 수지 : C4계 중합체(800,000~850,000) 건설화학

3) 폴리비닐클로라이드 단일 중합체 : 중합도 1,300 LG화학

4) 폴리비닐클로라이드 블렌드 : K VALUE 65 VINNOLIT

5) 접착부여제 : 이소시아네이트 :

보광

6) 접착부여제 : 아마이드 : R - N - H ₂ 건설화학

시험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 조성물을 이용하여 시편을 제조한 다음, 하기하는 물성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<측정방법>

1. 차음성 : TSH 2518G 기준에 의거하여 측정하였다.

2. 제진성 : 230 ×15 mm 강판에 약 1.0 mm의 데드너를 도포하고, 가열 경화 후 제진성을 측정하였다.

3. 건조 비중 : KS M 2095에 의거하여 측정하였다.

4. 점도 : KS M 2095에 의거하여 측정하였다.

5. 수직소부 : 시험 방법 : 100 × 300 mm도장 시편에 한쪽 끝 부분을 50 mm의 폭을 MASKING 한다. 시료가 평균 2.0 mm 되도록 도포 후 MASKING 데잎을 제거한 후 수직으로 30분간 방치 한다. 그 후, 150 ±2℃에 20분간 가열 후 시료의 흐름성 유무를 측정하였다.

6. 충격강도 : 시험 방법 :시험편의 UNDER COAT 도면을 위로하여 듀퐁(DUPONT) 충격 시험기를 사용하여 도막면에 충격을 주어 도막의 갈라짐,박리 등의 도막결함이 생기지 않는 낙하 거리를 조사하였다.

7. 내굴곡성 : 시험 방법 :시험편의 표면을 육안으로 이상유무를 관찰후 UNDER COAT 도포면을 외측으로 하여 MANDREL(직경20)의 둘레에 180 °로 2-3호간 굽허 UNDER COAT 표면을 관찰하였다. 다시 그 상태에서 예리한 칼로 굴곡 중앙부에 홈을 파서 5분 이내에 박리가 일어나는지 조사하고 상태를 기록하였다.

8. 내열성 : KS M 2095에 의거하여 측정하였다.

9. 내수성 : KS M 2095 에 의거하여 측정하였다.

10. 내식성 : 시험 방법 :35℃ ×5％-Nacl 용액 SPRAY 480시간후 꺼내어 CROSS CUT 부 박리상태를 확인하였다.

11. 전단접착강도 : KS M 2095에 의거하여 측정하였다.

12. 내치핑성 : 시험 방법 :ROAD FINISH 300 g을 5 kg/㎠ 압력으로 부딪치게 한 다음 염수 분무 시험기에 120시간 행하여 녹 발생 점수를 확인하였다.

13. 내마모성 : 시험 방법 :마모성 시험기에 시험편의 도면이 중앙에 오도록 각도 60 °의 경사로 고정 한다. 3 kg의 NUT#4를 낙하시켜 시험편 소지(전착면)가 노출할 때까지 요한 NUT의 총중량을 조사하였다.

항목			실시예	비교예
차음성(dB)		75 이하	71	85
제진성		0.02 이상	0.025	0.008
건조비중		0.9 이하	0.75	0.89
점도(cps)		협정	50,000	30,000
수직소부		10 mm 이내	양호	양호
충격성	상태시	균열, 박리 없을 것	양호	양호
충격성	저온시	균열, 박리 없을 것	양호	양호
내굴곡성		균열, 박리 없을 것	양호	양호
내열성		도막 이상 없을 것	양호	양호
내수성		도막 이상 없을 것	양호	양호
내식성		녹 발생 없을 것	양호	양호
전단접착강도		7 kg/cm² 이상	7.8	11.6
내치핑성	상태시	녹발생 3점 이내	1	1
내치핑성	저온시	녹발생 3점 이내	2	2
내마모성	상태시	18 kg 이상	30 이상	19
내마모성	저온시	3 kg 이상	15	5

상기 표 2에 따르면, 본 발명에 따른 실시예의 조성물이 비교예의 그것에 비하여 차음성이 매우 낮아 차량 주행시 자동차의 언더 바디에서 전달되는 소음에 대한 품질이 향상됨을 확인할 수있다.

또한, 제진성에 있어서도, 0.025로 최근 요구되는 0.02 이상의 수치를 충분히 만족시킬 수 있었다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 아크릴계 수지 조성물은 차음성 및 제진성을 비롯한 여러 가지 성질이 우수하고 종래 PVC의 대체 물질로 적합하게 사용될 수 있으며, 특히 자동차의 데드너로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

에틸메타아크릴레이트 수지 10 ∼ 15 중량%, 부틸메타아크릴레이트 수지 10 ∼ 15 중량%의 아크릴 수지와, 충전제로 통상의 코팅된 CaCO₃ 10 ∼ 15 중량% 및 소다∼라임 보로실리케이트 글라스(soda-lime borosilicate glass) 13 ∼ 18 중량%, 이소시아네이트계 접착 부여제 7 ∼ 10 중량%, 수분 흡수제로 CaO 1 ∼ 5 중량%, 프탈레이트계 1차 가소제 25 ∼ 30 중량% 및 파라핀계 탄화수소 2차 가소제 2 ∼ 6 중량%, 조색제 0.1 ∼ 1 중량%, 아조계 발포제 0.1 ∼ 1 중량%, 및 안정제 0.1 ∼ 2 중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 데드너용 아크릴계 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸메타아크릴레이트 수지는 평균중합도가 800,000 ∼ 850,000이고, 입자크기가 1 ∼ 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 데드너용 아크릴계 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 부틸메타아크릴레이트 수지는 평균중합도가 800,000 ∼ 850,000이고, 입자크기가 1 ∼ 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 데드너용 아크릴계 수지 조성물.
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