KR100828654B1 - 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물 - Google Patents

엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리아미드 수지, 촙상의 유리섬유, 무기 충전제, 내열제 및 글래스버블을 포함하여 이루어진 조성물로써, 폴리아미드 수지가 갖는 강인성, 첨가효과 등을 기본으로 하여 유리섬유 및 무기 충전제로 기계적 강도 확보 및 유동성을 좋게 하고, 특정 내열제를 사용하여 내열 특성을 강화시키며, 글래스버블을 적용하여 경량성 및 수축 방지 효과를 확보하여, 부품이 넓고 크지만 우수한 성형성 및 기계적 물성, 내열성, 뛰어난 표면 특성을 발현하여 다양한 물성을 모두 만족시키는 특성을 나타내어 특히 자동차 미관개선관련 핵심 부품 중 하나인 엔진커버 용도에 적합한 우수한 표면특성, 경량성, 저수축 특성을 나타내는 폴리아미드 하이브리드 수지에 관한 것이다.
폴리아미드, 하이브리드, 엔진 커버, 미관개선, 표면특성, 경량성, 저수축

Description

엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물{The hybrid polyamide resin composition for engine cover}
본 발명은 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리아미드 수지, 촙상의 유리섬유, 무기 충전제, 내열제 및 글래스버블을 포함하여 이루어진 조성물로써, 폴리아미드 수지가 갖는 강인성, 첨가효과 등을 기본으로 하여 유리섬유 및 무기 충전제로 기계적 강도 확보 및 유동성을 좋게 하고, 특정 내열제를 사용하여 내열 특성을 강화시키며, 글래스버블을 적용하여 경량성 및 수축 방지 효과를 확보하여, 부품이 넓고 크지만 우수한 성형성 및 기계적 물성, 내열성, 뛰어난 표면 특성을 발현하여 다양한 물성을 모두 만족시키는 특성을 나타내어 특히 자동차 미관개선관련 핵심 부품 중 하나인 엔진커버 용도에 적합한 우수한 표면특성, 경량성, 저수축 특성을 나타내는 폴리아미드 하이브리드 수지에 관한 것이다.
최근 자동차는 높은 성능뿐만 아니라 고급스러운 내, 외장 디자인이 요구되고 있으며 그 흐름의 한 형태로 각종 자동차 부품들에 대한 커버들이 많이 적용되 고 있다. 그 커버들의 역할은 부품 고유의 모양들을 감추어 외관을 아름답게 할 뿐만 아니라, 해당 부품으로부터 발생하는 고유 소음을 막아주는 역할을 동시에 수행하고 있다.
이러한 커버로서 대표적인 것이 바로 엔진커버인데, 이는 엔진룸을 깔끔하고 아름답게 보여줄 뿐만 아니라 엔진에서 발생되는 소음을 차음, 흡음하는 기능을 가지고 있어, 예전에는 고급차에만 적용되다가 최근에는 모든 차에 적용되고 있다.
즉, 엔진 상부를 덮어주는 구조로 되어 있는 자동차용 엔진커버는 엔진룸의 깔끔한 외관 및 엔진에서 나오는 소음의 차단 또는 저감을 목적으로 사용되는 것으로 예전에는 주로 고가의 대형차에만 적용되었던 것이 최근에는 승용 전차종으로 확대 적용되고 있으며 화물차에까지 적용되고 있는 추세이다.
상기한 엔진커버용 소재가 요구하는 특징은 엔진커버가 엔진 주변에 장착되기 때문에 기본적으로 우수한 기계적 특성 및 내열성이 좋아야 하고, 크기가 크기 때문에 작업성의 측면에서 수지의 유동성이 좋아야 하며, 변형이 적어야 하고, 엔진에 볼트로 고정되기 때문에 소재의 경량성 등이 있다. 특히, 미관을 위해 장착되는 특징이 있는바 표면 특성이 아주 우수하여야 한다.
보통 나일론 또는 PET 수지 등에 유리섬유를 적용 내열성을 부여하여 사출성형한 뒤 엔진상부 스테이와 볼트로서 체결한다.
이와 같은 엔진커버는 외관용이기에 뛰어난 표면 특성을 지녀야 하고, 엔진 주변에 장착되는 부품으로 높은 내열성 및 적은 성형수축율이 요구되며, 그 크기가 크기 때문에 적용되는 수지의 유동성 역시 뛰어나야 하며, 볼트로 고정되기 때문에 적절한 강도와 경량성을 필요로 한다.
이와 관련된 기술로서 일본특개소58-17440호는 표면 개선을 위해 산화칼슘 (CaO), 산화마그네슘(MgO)을 이용하는 기술을 제안하였고, 일본특개소59-133249호 역시 유동성 및 인장특성을 개선하기 위해 유리섬유와 가소제를 첨가하여 외관이 뛰어난 조성물을 제시하였다.
미국특허 제4,613,647호는 내열 특성 향상을 위해 폴리아미드 수지에 유리 섬유로 강화하면서 방향족폴리아미드를 도입하는 기술을 제시하였고, 미국특허 제3,843,591호는 내열성 및 기계적 물성 향상을 위해 무기물과 무기물 사이의 계면접착력을 증진시키는 커플링제를 도입하였다.
일본특개소60-108463호와 일본특개소60-47061호는 실란계 커플링제로 표면 처리된 클레이와 유리섬유를 폴리아미드에 첨가 강성 및 내열성을 향상시키는 기술을 제시하였고, 일본특개소42-12546호, 일본특개소45-30945호 역시 자동차 엔진 주변 부품용으로 상용화제를 이용 폴리아미드와 폴리프로필렌계 수지를 결합 적용하는 기술을 선보였다.
특히 한국공개특허 제2001-0103194호와 한국공개특허 제2002-0056066호는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물의 경량성 및 기계적 물성 향상을 위해 나노 클레이를 적용한 기술과 소음저감용 자동차 엔진커버 제진재 조성으로 폴리아미드에 유리섬유 및 마이카를 적용한 기술도 제시하였다.
상기와 같은 종래 기술을 상세히 검토에 보면, 단순히 각각의 제안하는 특성 강화를 위해서는 충분한 기술적 가치가 있으며, 대부분의 조성물이 사출성형 제품 에 맞는 특성으로 구성되어 있다.
하지만 엔진커버에 필요한 기계적 물성, 내열성 유동성, 뛰어난 표면 특성 및 경량성을 동시에 만족시키기에는 부족한 점이 있다. 우수한 기계적 물성, 내열성 강화를 위해 표면 처리된 클레이, 나노복합재를 사용하는 기술들은 표면특성의 질이 저하되고 우수한 표면 특성 발현을 위한 가소제 첨가는 유동성을 증가시켜 외관은 양호하지만 사출물의 기계적 물성 및 내열성이 약하다. 폴리아미드에 폴리프로필렌을 적용한 조성물은 외관은 양호하지만 내열성이 떨어지고, 경량화를 위해 나노복합재를 적용한 기술도 경량화와 기계적물성은 우수하지만 표면 특성이 좋지 않다.
엔진커버용 조성물로 유리섬유와 마이카를 혼용 적용한 기술은 표면 및 기계적 물성은 우수하지만 성형수축율이 좋지 않은 특성이 있다. 장시간에 걸쳐 우수한 내열 특성을 발현하기 위해 폴리아미드 수지에 유리 섬유로 강화하면서 방향족 폴리아미드를 도입한 기술 역시 흐름 특성이 좋지 않아 복잡한 최종 제품의 표면 특성이 불량해지는 문제점이 있다. 따라서 사출성형시 성형온도 및 금형온도를 높이거나 사출속도를 빠르게 하는 방법을 사용하게 되지만 이러한 방법은 가공 성형상 큰 제약을 받을 뿐만 아니라 생산성의 저하를 초래하므로 바람직하지 못하다.
이상과 같이 종래에 제안된 기술은 제품 물성과 요구 성능을 부분적으로 만족하기 때문에 적용의 제한을 받는다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 다양한 물성을 우수하고 균일하게 만족시키는 소재를 개발하기 위하여 연구 노력하였다.
그 결과, 폴리아미드 수지를 기본적인 수지로 하여 여기에 유리섬유 및 무기 충전제를 최적의 배합비로 첨가하여 강성 및 유동성을 확보하고, 특정 내열제를 첨가하여 내열 특성을 향상시키며, 버블 형태이며 특이성 있는 구성으로 이루어진 유리를 첨가하여 경량성 및 저수축 특성을 현격히 개선함과 동시에 뛰어난 표면특성 발현할 수 있어 다양한 물성을 동시에 만족시킬 수 있는 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 우수한 표면 특성, 경량성, 저수축 특성을 나타내어 특히 엔진커버 부품에 적합한 특성을 나타내는 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리아미드 수지 38.0 ∼ 84.98 중량%, 촙상의 유리섬유 5.0 ∼ 20.0 중량%, 무기 충전제 5.0 ∼ 20.0 중량%, 내열제 0.02 ∼ 2.0 중량% 및 글래스버블 5.0 ∼ 20.0 중량%를 포함하는 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물을 그 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리아미드 수지가 갖는 강인성, 첨가효과 등을 기본으로 하여 유 리섬유 및 무기 충전제로 기계적 강도 확보 및 유동성을 좋게 하고, 특정 내열제를 사용하여 내열 특성을 강화시키며, 글래스버블을 적용하여 경량성 및 수축 방지 효과를 확보하여, 부품이 넓고 크지만 우수한 성형성 및 기계적 물성, 내열성, 뛰어난 표면 특성을 발현하여 다양한 물성을 모두 만족시키는 특성을 나타내어 특히 자동차 미관개선관련 핵심 부품 중 하나인 엔진커버 용도에 적합한 우수한 표면특성, 경량성, 저수축 특성을 나타내는 폴리아미드 하이브리드 수지에 관한 것이다.
이하 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물을 조성성분별로 구체적으로 설명한다.
첫 번째 성분으로서 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물은 폴리아미드 수지를 포함한다.
상기 폴리아미드 수지는 통상의 방법으로 제조하여 사용할 수 있으며, 그 제조방법을 특별히 한정하지는 않는다. 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물 중에 포함되는 상기 폴리아미드 수지는 상대점도 2.3 ∼ 3.0 (96% 황산 100 ㎖ 중 폴리아미드 수지 1g, 20 ℃) 범위인 것을 사용하는 것이 좋다. 이러한 폴리아미드 수지의 점도가 2.3 미만인 경우 강성 및 내충격성의 저하를 초래할 수 있고, 3.0 를 초과하는 경우 유동성의 불량으로 유리섬유의 표면 표출 및 미성형 현상이 발생할 수도 있다. 특히 폴리아미드 수지 중에서도 다음 화학식 1로 표시되는 폴리아미드6 수지를 사용하면 더욱 좋다.
[화학식 1]
[NH-(CH2)5-CO]n-
상기 화학식 1에서, n은 200 ∼ 15,000 범위의 정수이다.
상기한 폴리아미드6 수지는 통상적으로 알려진 폴리아미드6 수지의 제조방법으로 제조할 수 있다. 이를 구체적으로 제시하면, ε-카프로락탐 100 중량부에 대해 물 7.17 중량부 및 기포억제제 0.004 중량부, 내열제인 트리스-(2.4-디 터셔리 부틸페닐)-포스파이트와 N,N'-헥사메틸렌 비스 (3,5-디 터셔리 부틸-4-하이드록시-하이드로시나마이드)의 1 대 1 혼합물인 이가녹스(Irganox)B1171 (시바스페셜티케미칼스 社) 0.09 중량부를 260 ℃의 반응관에 투입하고, 압력 15 Kg/㎠까지 승압하여 1시간 반응시킨 후 30 분 정도 계속 압력을 유지한 다음 서서히 압력을 떨어뜨려 대기와 같은 압력으로 2시간 정도 반응을 진행시킨다. 이어서 서서히 -360 mmHg로 감압하여 1시간 정도 반응을 더 진행시켜 질소를 투입하면서 반응을 종료하여 원하는 폴리아마이드6 수지를 얻는다.
상기한 방법으로 제조된 폴리아미드6 수지를 칩(chip)형태로써 만들어 제습형 건조기에서 85 ℃ 조건으로 6시간 건조하여 수분함량을 0.1 % 이하로 조절하여 사용하는 것이 특히 바람직하다.
상기한 폴리아미드 수지의 사용량은 38.0 ∼ 84.98 중량% 범위인데, 이때 폴리아미드 수지의 사용량이 38.0 중량% 미만이면 제품 성형이 어렵고, 84.98 중량%를 초과하면 그 외의 성분의 함량이 상대적으로 적어지게 되므로 제품이 요구하는 기계적 강도, 내열성, 수축율을 만족시키지 못하는 문제점이 있다.
두 번째 성분으로서 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물은 촙상의 유리섬유를 포함한다.
상기 유리섬유는 길이 3 ∼ 3.5 mm, 직경 10 ∼ 13 ㎛ 범위인 것을 사용하는 것이 좋으며, 특히 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기 및 아민기 중에서 선택된 유기 관능기를 갖는 실란계 커플링제가 코팅된 것을 사용할 경우 폴리아미드 수지와의 상용성이 우수해진다. 본 발명의 실시예에서는 CS-311(금강화학社)를 사용하였다.
상기 유리섬유는 G 또는 K 글래스라고 불리는 유리섬유로써 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)을 주성분으로 하고 있으며, 통상 산화칼슘이 10 ∼ 20 중량%, 이산화규소가 50 ∼ 70 중량%, 산화알루미늄이 2 ∼ 15 중량% 포함된 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 유리섬유의 사용량은 5 ∼ 20 중량%이며, 이때 유리섬유의 사용량이 5 중량% 미만일 경우에는 강성부여 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과하는 경우에는 강성부여는 충분하나 표면 특성이 좋지 못할 수 있다.
세 번째 성분으로서 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물은 무기 충전제를 포함한다.
상기 무기 충전제는 탈크, 클레이, 울라스토나이트 및 마이카 등 중에서 선택된 1 종 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 무기 충전제는 비닐 기, 에폭시기, 머캅탄기 및 아민기 등 중에서 선택된 유기 관능기를 갖는 화합물로 코팅된 것을 사용하는 것이 폴리아미드와의 상용성 측면에서 더욱 바람직하다.
이러한 무기 충전제는 크기가 100 ∼ 400 메쉬 범위인 것을 사용할 경우 표면 특성, 유동성, 작업성 등의 측면에서 특히 우수한 효과를 얻을 수 있는데, 특히 상기 무기 충전제는 크기가 100 메쉬 미만인 것들은 입자가 다소 크게 되므로 표면 특성이나 유동성이 감소되는 경향이 있으며, 400 메쉬를 초과하는 것들은 입자의 크기가 너무 작으므로 작업성이나 인장강도가 다소 감소되는 경향을 보일 수 있다.
한편, 유동성은 ASTM D1238에 의해 측정되는데, 커스토머 테스트(customer test) 결과 27 g/10 min 이상이면 제품으로 사출되는데 문제가 없다.
강도 보강만을 위한다면 유리섬유 함량을 증가하면 되지만 그럴 경우 유동성 및 표면 특성이 좋지 않으므로 강도 보강 및 유동성 확보를 동시에 충족시키기 위해서 무기 충전제를 함께 사용한다.
본 발명의 실시예에서는 탈크로서 상품명이 Magsil Diamond Talc(Colin Stewart Minchem Ltd)를 사용하였고, 클레이는 상품명인 Tonsil L80 FF(Sud-Chemie AG)를 울라스토나이트는 상품명 Vansil W-10(R.T. Vanderbilt Co. Inc)를 마이카는 Sericite SL(Presperse Inc)을 사용하였는데, 본 발명이 제안하는 성상 및 크기 등에 해당하는 다양한 무기 충전제를 사용하였다.
이러한 무기 충전제 사용량은 5 ∼ 20 중량%로서, 사용량이 5 중량% 미만이면 강성 보강 및 유동성 증가의 효과가 미비하고, 20 중량%를 초과하면 제품이 요구하는 표면특성 발현에 문제가 된다.
네 번째 성분으로서 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물은 내열제를 포함한다.
상기 내열제는 내열 특성을 부여하기 위해서 사용되는데, 이러한 내열제로는 방향족 아민계, 힌더드 페놀계 및 포스파이트계 내열제 등 중에서 선택된 것을 사용하며, 특히 가장 좋은 표면 발현을 위하여 포스파이트계 내열제를 사용하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 이러한 포스파이트계 내열제로 Ciba社의 Irgafos 168을, 힌더드 페놀계로 Ciba社의 Irganox 1098인 N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디터셔리-4-하이드록시-하이드로시나마이드)를 사용하였다. 이러한 내열제의 사용량은 0.02 ∼ 2.0 중량%이며, 이때, 상기 내열제의 사용량이 0.02 중량% 미만이면 첨가 효과가 미미하고 2.0 중량%를 초과하면 첨가 효과의 증진은 그다지 크지 못하고 기계적 물성이 낮아지고 제조원가가 상승하며 표면 특성이 좋지 않게 된다.
다섯 번째 성분으로서 본 발명의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물은 글래스버블을 포함한다.
상기한 글래스버블은 경량성 및 저변형 특성 발현을 위하여 첨가된다. 상기 글래스버블은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화나트륨(Na2O)을 주성분으로 하고 있으며, 산화칼슘이 8 ∼ 15 중량%, 이산화규소가 70 ∼ 80 중량%, 산화나트륨이 3 ∼ 8 중량% 포함되어진 것을 사용하는 것이 좋으며, 그 크기가 10 ∼ 200 ㎛인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 글래스버블은 유리공 모양으로 생겨 그 내부가 텅 빈 공간으로 구성된 보강재로 조성에 첨가시 폴리아미드 수지의 기계적 강도를 강화시키고 단위면적에서의 무게를 감소시키는 역할 및 수축을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 실시예에서는 글래스버블로서 상품명은 Scotchlite S60HS(3M)를 사용한다. 이러한 글래스버블의 사용량은 5.0 ∼ 20.0 중량%이며, 이때 글래스버블의 사용량이 5.0 중량% 미만의 경우 무게감소 및 수축 방지의 효과가 미비하고, 20 중량%를 초과시에는 표면 불량 및 기계적 물성 저하를 초래하는 단점이 있다.
상기한 성분들을 압출기를 사용하여 압출함으로써 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물을 제조할 수 있다. 혼합기로는 2축 스크류 압출기를 사용하여 255 ℃ 내지 270 ℃에서 혼련하여 제조될 수 있는데 수지 조성물의 혼련을 최대화하기 위하여 투입구가 2개인 압출기를 이용하여 1차 투입구에 폴리아미드 수지와 내열제를 2차 투입구에 유리섬유 및 무기 충전재, 글래스버블을 투입하는 것이 바람직하다. 또한 용융 혼련시에 조성물의 열분해를 방지하기 위해 체류시간을 최소화하는 것이 바람직하며, 본 조성물에서 분산성을 고려하여 최적의 스크류 회전수 조절이 필요한데 200 ∼ 300 rpm 정도의 회전수이면 적당하다.
상기한 조성성분으로 이루어진 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물로 제조된 엔진커버의 경우 ASTM D638에 의해 측정된 인장강도가 1,000 ∼ 3,000 kg/㎠ 범위로 나타난다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 17
다음 표 1의 조성으로 265 ℃로 가열된 이축 압출기내에서 용융 혼련한 후 칩(Chip)상태로 만들어 85 ℃, 6시간 제습형 건조기를 이용 건조하여 가열된 스크류식 사출기를 이용, 용융 혼련 때와 동일한 온도로 각각의 시편을 제작하여 다음 실험예의 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
Figure 112006025725113-pat00001
구 분 인장강도1 (kg/cm2) 유동성2 (g/10min) 무게감소3 (%) 성형수축율4 표면 특성5
흐름방향 (%) 수직방향 (%) 플로우마크 표면표출
실시예1 1,098 38 5 1.0 1.1 ○ ○
실시예2 1,055 33 5 1.1 1.1 ○ ○
실시예3 1,520 33 5 0.8 0.9 ○ ○
실시예4 1,178 35 5 0.9 1.0 ○ ○
실시예5 1,009 34 15 0.6 0.7 ○ ○
실시예6 1,089 38 5 1.0 1.1 ○ ○
실시예7 1,480 30 5 0.6 0.7 ○ ○
실시예8 1,189 29 15 0.4 0.5 ○ ○
실시예9 1,508 33 5 0.8 0.9 ○ ○
실시예10 1,055 32 15 0.5 0.6 ○ ○
실시예11 1,154 35 5 0.9 1.0 ○ ○
실시예12 1,010 34 15 0.6 0.7 ○ ○
실시예13 1,164 30 15 0.4 0.5 ○ ○
실시예14 1,469 30 5 0.6 0.7 ○ ○
실시예15 1,270 27 15 0.3 0.4 ○ ○
실시예16 1,064 32 15 0.5 0.6 ○ ○
실시예17 1,269 27 15 0.3 0.4 ○ ○
1. 인장강도는 1,000∼3,000kg/cm2 범위이면 양호 2. 유동성은 27g/10min 이상이면 양호 3. 무게감소 5% 이상이면 양호 4. 성형수축율은 흐름/수직방향 모두 1.1 이하인 것이 양호 5. 표면 특성 : ○ - 양호, △- 보통, ×- 불량
비교예 1 ∼ 6
상기 실시예 1 ∼ 17 과 동일한 방법으로 제조하되, 수지 조성물중 어느 한 성분이 본 발명의 함량의 범위를 벗어난 경우로 조성은 다음 표 3에 나타낸 함량과 같으며, 다음 실험예 1에서 제시하는 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
구 분 폴리아미드6 (중량%) 유리섬유 (중량%) 무기 충전제 글래스버블 (중량%) 내열제 (중량%)
중량% 종류1
비교예1 70.8 4 20 M/F1 5 0.2
비교예2 68.8 21 5 M/F2 5 0.2
비교예3 70.8 20 4 M/F3 5 0.2
비교예4 55.8 20 3 M/F5 4 0.2
비교예5 38.8 20 5 M/F6 21 0.2
비교예6 67.9 10 7 M/F8 10 2.1
1 종류: M/F1 탈크 200mesh M/F2 클레이 150mesh M/F3 울라스토나이트 200mesh M/F4 마이카 350mesh M/F5 탈크 400mesh M/F6 클레이 400mesh M/F7 울라스토나이트 300mesh M/F8 마이카 100mesh
구 분 인장강도1 (kg/cm2) 유동성2 (g/10min) 무게감소3 (%) 성형수축율4 표면 특성5
흐름방향 (%) 수직방향 (%) 플로우마크 표면표출
비교예1 980 36 5 0.9 1.0 ○ ○
비교예2 1,533 33 5 0.8 0.9 ○ ×
비교예3 1,190 27 5 0.8 0.9 ○ ×
비교예4 1,475 30 4 1.0 1.2 ○ ○
비교예5 990 26 16 0.3 0.3 × ○
비교예6 1,175 33 9 0.5 0.6 × ○
1. 인장강도는 1,000∼3,000kg/cm2 범위이면 양호 2. 유동성은 27g/10min 이상이면 양호 3. 무게감소 5% 이상이면 양호 4. 성형수축율은 흐름/수직방향 모두 1.1 이하인 것이 양호 5. 표면 특성 : ○ - 양호, △- 보통, × - 불량
실험예 1 : 물성의 측정
상기 실시예 1 ∼ 17 및 비교예 1 ∼ 6 에 의하여 제조된 시편 및 실험예 1에 제시된 시편의 물성은 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다.
1) 인장강도 : ASTM D638에 의거, 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였다.
2) 유동성 : ASTM D1238에 의거, 270 ℃의 실린더 내에 조성물을 칩(chip) 상태로 넣고 2160 g 하중 하에서 10분 동안 흘러내리는 용융상태의 조성물의 무게를 측정하였다.
3) 표면 특성 : 용융 혼련 후 만든 본 발명의 수지 조성물을 칩(chip) 상태로 하여 제습형 건조기를 이용하여 85 ℃ 에서 6시간 건조한 후 150톤급 사출성형기로 가로 350 mm, 세로 100 mm, 두께 2.8 mm인 캐비티(Cavity)에 지름 7 mm 길이 80 mm인 다이렉트(Direct) 게이트 형태의 사각 금형을 이용하여 사출 온도 270 ℃, 몰드(Mold) 온도를 20 ℃로 고정한 후 보압없이 1차 사출압만 1,100 kg/ ㎠, 사출시간 4 초 냉각시간 18 초 조건으로 하여 이형되어 나오는 성형품 중 특히 게이트 부위의 유리섬유 표출 현상 및 플로우 마크를 육안으로 관찰하였다
4) 무게감소 : 글래스버블 적용 조성과 글래스버블만 제외하고 나머지는 동일한 조성, 두 조성물을 사출성형기로 가로 630 mm, 세로 12 mm, 두께 6.2 mm인 시편을 제작한 후 무게를 측정하여 감소정도를 관찰하였다.
5) 성형수축율: ASTM D955에 의거 1/8 inch 두께, 4 inch 직경의 원판시편을 제작한 후 측정하였다.
실험예 2 : 무기 충전제 크기에 따른 조성물의 물성 비교
상기 실시예 1 ∼ 17 과 동일한 방법으로 제조하되, 수지 조성물중 무기 충전제의 크기 변화에 따른 조성물의 물성을 살펴보기 위하여 다음 표 5의 성분을 포함하는 조성물을 상기 실험예 1에서 제시하는 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 6에 나타내었다.
구 분 폴리아미드6 (중량%) 유리섬유 (중량%) 무기 충전제 글래스버블 (중량%) 내열제 (중량%)
중량% 종류1
1 69.0 10 10 M/F9 10 1.0
2 69.0 10 10 M/F10 10 1.0
3 69.0 10 10 M/F11 10 1.0
4 69.0 10 10 M/F12 10 1.0
5 69.0 10 10 M/F13 10 1.0
6 69.0 10 10 M/F14 10 1.0
1 종류: M/F9 탈크 500mesh M/F10 클레이 500mesh M/F11 탈크 50mesh M/F12 클레이 50mesh M/F13 울라스토나이트 50mesh M/F14 마이카 500mesh
구 분 인장강도1 (kg/cm2) 유동성2 (g/10min) 무게감소3 (%) 성형수축율4 표면 특성5
흐름방향 (%) 수직방향 (%) 플로우마크 표면표출
1 992 30 10 0.8 0.9 ○ ○
2 995 31 9 0.8 0.9 ○ ○
3 1,250 26 10 0.6 0.7 △ △
4 1,262 25 9 0.6 0.7 △ △
5 1,220 27 9 0.7 0.8 △ △
6 996 29 9 0.7 0.8 ○ ○
1. 인장강도는 1,000∼3,000kg/cm2 범위이면 양호 2. 유동성은 27g/10min 이상이면 양호 3. 무게감소 5% 이상이면 양호 4. 성형수축율은 흐름/수직방향 모두 1.1 이하인 것이 양호 5. 표면 특성 : ○ - 양호, △- 보통, × - 불량
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 무기 충전제의 크기에 따라 조성물이 나타내는 물성이 다소 변동되는 경향이 있음을 확인할 수 있으며, 인장강도, 유동성, 성형수축율 및 표면 특성이 동시에 우수한 조성물을 얻기 위해서는 무기 충전제의 크기의 조절도 중요함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 우수한 표면 특성, 경량성, 저수축 특성을 갖는 기술을 개발, 차량용 엔진커버 부품에 적합한 수지 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 폴리아미드 수지가 갖는 강인성, 첨가효과 등을 기본으로 하여 유리섬유 및 무기 충전제 사용으로 기계적 강도 확보 및 유동성을 좋게 하였고, 포스파이계 내열제를 사용하여 내열 특성을, 또한 글래스버블을 적용하여 경량성 및 수축 방지 효과를 확보하여 부품이 넓고 크지만 우수한 성형성 및 기계적 물성, 내열성, 뛰어난 표면 특성을 발현하는 폴리아미드 하이브리드 수지를 제조할 수 있다.
특히 종래의 경우 각각의 특성에 만족하는 기술들은 많았었지만 모든 효과를 만족하기에는 한계성이 있었는데, 본 발명에 의하면 상기한 특성을 모두 만족시키는 효과를 나타낸다.

Claims (10)

  1. 폴리아미드 수지 38.0 ∼ 84.98 중량%, 촙상의 유리섬유 5.0 ∼ 20.0 중량%, 무기 충전제 5.0 ∼ 20.0 중량%, 내열제 0.02 ∼ 2.0 중량% 및 글래스버블 5.0 ∼ 20.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 상대점도 2.3 ∼ 3.0(96% 황산 100 ㎖ 중 폴리아미드 수지 1g, 20 ℃) 범위인 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 폴리아미드 6인 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유리섬유는 길이 3 ∼ 3.5 mm, 직경 10 ∼ 13 ㎛ 범위인 것으로, 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기 및 아민기 중에서 선택된 유기 관능기를 갖는 실란계 커플링제가 코팅된 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 무기 충전제는 크기가 100 ∼ 400 메쉬 범위인 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 무기 충전제는 탈크, 클레이, 울라스토나이트 및 마이카 중에서 선택된 1 종 또는 그 이상의 혼합물로서, 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기 및 아민기 중에서 선택된 유기 관능기를 갖는 화합물로 코팅된 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 글래스버블은 산화칼슘 8 ∼ 15 중량%, 이산화규소 70 ∼ 80 중량% 및 산화나트륨 3 ∼ 8 중량%를 포함하는 것으로, 크기가 10 ∼ 200 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 내열제는 방향족 아민계, 힌더드 페놀계 및 포스파이트계 내열제 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내열제는 포스파이트계 내열제인 것을 특징으로 하는 엔진커버용 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물.
  10. 청구항 1 내지 9 중에서 선택된 어느 한 항의 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물로 이루어진 것으로 ASTM D638에 의해 측정된 인장강도가 1,000 ∼ 3,000 kg/㎠ 범위인 것을 특징으로 하는 엔진커버.
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