KR102321899B1 - Glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam molding and battery pack housing manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 배터리팩 하우징에 관한 것으로, 구체적으로 폴리아미드 소재, 유리 장섬유 강화제, 이소시아네이트 실란계 커플링제, 소듐 바이카보네이트 및 아미노 퀴논계 핵제를 포함하고 있어 강성 및 발포 성능이 우수하고 동시에 경량성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 발포사출 성형 후 변형을 최소화시킬 수 있어 안정성 또한 우수한 특징을 모두 갖는 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것이다.The present invention relates to a long glass fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection and a battery pack housing manufactured using the same, and more particularly, to a polyamide material, a glass long fiber reinforcing agent, an isocyanate silane coupling agent, sodium bicarbonate and aminoquinone based A glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foaming injection, which contains a nucleating agent, has excellent rigidity and foaming performance, and at the same time has excellent lightness and durability, as well as excellent stability by minimizing deformation after foam injection molding, and It relates to a molded article manufactured using the same.
자동차 산업은 경량화, 고급화 및 환경친화적인 니즈에 따라 이에 부합하고자 하는 추세에 있다. 특히 최근에는 전기 자동차의 보급화에 맞춰 배터리를 포함한 전기 자동차용 소재에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다.The automobile industry is in a trend to meet the needs for light weight, high quality, and environment-friendly environment. In particular, in recent years, research on materials for electric vehicles, including batteries, is being actively conducted in line with the spread of electric vehicles.
한편, 완충 거리가 내연기관차에 비해 열세인 전기 자동차의 경우, 배터리 효율의 증대와 소재의 경량화에 대한 니즈가 큰 상황이다. 배터리 관련 부품 중, 배터리 팩 상부 커버(Battery Pack Upper Cover)는 배터리 모듈 집합을 감싸는 팩의 상부 하우징으로, 알루미늄과 같은 금속 소재가 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 알루미늄을 이용한 배터리 팩 상부 커버는 무거운 중량으로 차량의 연비 효율을 저감시키는 문제가 있고, 플라스틱 대비 알루미늄의 높은 열전도 특성으로 인해 열 관리가 중요한 배터리의 경우, 단열성능을 구현하기 위한 별도의 공정을 수행해야 하는 불편함이 있다.On the other hand, in the case of an electric vehicle having a lower buffer distance than that of an internal combustion engine vehicle, there is a great need for increasing battery efficiency and reducing material weight. Among battery-related parts, a battery pack upper cover is an upper housing of a pack that surrounds a battery module assembly, and a metal material such as aluminum is widely used. However, the battery pack upper cover using such aluminum has a problem of reducing the fuel efficiency of the vehicle due to its heavy weight, and in the case of a battery where thermal management is important due to the high thermal conductivity of aluminum compared to plastic, a separate process for implementing insulation performance There is an inconvenience of having to do it.
따라서 종래 알루미늄과 같은 금속 소재의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 경량화 및 단열성 구현을 위한 발포사출용 플라스틱 복합수지의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, as a way to solve the problems of conventional metal materials such as aluminum, it is necessary to develop a plastic composite resin for foam injection for light weight and heat insulation.
이에 본 발명자들은 강성 및 발포 성능이 우수하고 동시에 경량성 및 내구성이 우수하며 발포사출 성형 후 변형을 최소화시킬 수 있어 안정성도 우수한 새로운 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors completed the present invention by developing a new long glass fiber reinforced thermoplastic resin composition for foaming injection that has excellent rigidity and foaming performance, is excellent in light weight and durability, and can minimize deformation after foam injection molding and also has excellent stability. did.
따라서 본 발명의 목적은, (A) 폴리아마이드-6 중합체 30 내지 70 중량%, (B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%, (C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%, (D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량%, 및 (E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%를 포함하는 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is, (A) 30 to 70% by weight of a polyamide-6 polymer, (B) 20 to 60% by weight of a flat glass long fiber reinforcing agent, (C) 1 to 5% by weight of an isocyanate silane coupling agent, ( D) To provide an injection-molded glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition comprising 1 to 5 wt% of a sodium bicarbonate inorganic chemical foaming agent, and (E) 0.1 to 2 wt% of an amino quinone-based nucleating agent.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 포함하여 제조된 성형품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a molded article prepared by including the foamed injection-type glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (A) 폴리아마이드-6 중합체 30 내지 70 중량%, (B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%, (C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%, (D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량% 및 (E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%를 포함하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides (A) 30 to 70% by weight of a polyamide-6 polymer, (B) 20 to 60% by weight of a flat glass long fiber reinforcing agent, (C) an isocyanate silane coupling agent 1 to 5% by weight, (D) 1 to 5% by weight of a sodium bicarbonate inorganic chemical foaming agent, and (E) an aminoquinone-based nucleating agent 0.1 to 2% by weight It provides a foamed injection-type glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 폴리아마이드-6 중합체는 수평균 분자량이 20,000~70,000인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyamide-6 polymer may have a number average molecular weight of 20,000 to 70,000.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 유리섬유 단면의 단변길이가 3 내지 15㎛이고, 편평율은 2 내지 5이며, 섬유 길이는 5 내지 15mm인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the flat glass long fiber reinforcing agent may have a short side length of 3 to 15 μm in a cross section of a glass fiber, a flatness of 2 to 5, and a fiber length of 5 to 15 mm.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 편평형 유리 장섬유 강화제 중량대비 0.1~3 중량%의 사이징(Sizing)제를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the flat glass long fiber reinforcing agent may include a sizing agent in an amount of 0.1 to 3 wt% based on the weight of the flat glass long fiber reinforcing agent.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사이징(Sizing)제는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sizing agent may be at least one selected from the group consisting of a urethane resin, an acrylic resin, a styrene resin, and an epoxy resin.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 이소시아네이트 실란계 커플링제는 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the isocyanate silane-based coupling agent may be tris-(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제는 소듐 바이카보네이트(Sodium Bicarbonate)인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sodium bicarbonate inorganic chemical foaming agent may be sodium bicarbonate (Sodium Bicarbonate).
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 아미노 퀴논계 핵제는 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논 (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone)인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the aminoquinone-based nucleating agent may be 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinone (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone).
또한 본 발명은 본 발명의 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 포함하여 제조된 성형품을 제공한다.In addition, the present invention provides a molded article prepared by including the foamed injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 성형품은 자동차용 내장재 표피재일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the molded article may be an interior material for automobiles.
본 발명은 (A) 폴리아마이드-6 중합체 30 내지 70 중량%, (B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%, (C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%, (D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량% 및 (E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%를 포함하는 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 제조된 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물은 강성 및 발포 성능이 우수하고 경량성 및 내구성이 우수하며 발포사출 성형 후 변형을 최소화시킬 수 있어 안정성도 우수한 특징이 있다. 따라서 본 발명의 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물은 자동자 부품 또는 소재의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to (A) 30 to 70% by weight of a polyamide-6 polymer, (B) 20 to 60% by weight of a flat glass long fiber reinforcing agent, (C) 1 to 5% by weight of an isocyanate silane-based coupling agent, (D) sodium bi The present invention relates to a foamed injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition comprising 1 to 5% by weight of a carbonate inorganic chemical foaming agent and (E) 0.1 to 2% by weight of an aminoquinone-based nucleating agent, and a molded article prepared by using the composition, the present invention The foamed injection-type glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition according to the present invention has excellent rigidity and foaming performance, excellent light weight and durability, and can minimize deformation after foam injection molding and thus has excellent stability. Therefore, the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection of the present invention can be usefully used in the manufacture of automotive parts or materials.
본 발명은 강성 및 발포 성능이 우수하고 동시에 경량성 및 내구성이 우수하며 발포사출 성형 후 변형을 최소화시킬 수 있어 안정성도 우수한 새로운 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 제공함에 특징이 있다.The present invention is characterized by providing a new long glass fiber reinforced thermoplastic resin composition for foaming injection which has excellent rigidity and foaming performance, is excellent in light weight and durability, and can minimize deformation after foaming injection molding and also has excellent stability.
구체적으로 본 발명에 따른 새로운 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물은, (A) 폴리아마이드-6 중합체 30 내지 70 중량%, (B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%, (C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%, (D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량% 및 (E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%를 포함한다.Specifically, the new long glass fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection according to the present invention comprises: (A) 30 to 70 wt% of polyamide-6 polymer, (B) 20 to 60 wt% of flat glass long fiber reinforcing agent, (C) 1 to 5% by weight of an isocyanate silane coupling agent, (D) 1 to 5% by weight of a sodium bicarbonate inorganic chemical foaming agent, and (E) 0.1 to 2% by weight of an amino quinone-based nucleating agent.
본 발명의 조성물에 포함되는 상기 폴리아마이드-6 중합체는 수평균 분자량이 20,000 내지 70,000 g/mol인 것을 사용할 수 있으며, 단독 또는 분자량이 서로 상이한 폴리아마이드-6 중합체를 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 바람직하게는 수평균 분자량이 50,000인 것을 사용할 수 있다.The polyamide-6 polymer included in the composition of the present invention may have a number average molecular weight of 20,000 to 70,000 g/mol, and may be used alone or by mixing two or more polyamide-6 polymers having different molecular weights. . Preferably, a number average molecular weight of 50,000 may be used.
상기 폴리아마이드-6 중합체를 수평균 분자량이 20,000 미만의 것을 사용하게 되면 인장강도가 저하되는 문제점이 있으며, 반면 수평균 분자량이 70,000을 초과하는 경우에는 충격강도가 저하되고, 사출 가공 시 유동성 부족으로 인한 미성형 문제를 초래할 수 있다.When the polyamide-6 polymer having a number average molecular weight of less than 20,000 is used, there is a problem in that the tensile strength is lowered. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 70,000, the impact strength is lowered, This can lead to unformed problems.
또한 본 발명의 상기 폴리아마이드-6 중합체는 수지 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 만일 상기 폴리아마이드-6 중합체의 함량이 30 중량% 미만인 경우 내충격성이 저하될 수 있으며, 함량이 70 중량%를 초과하게 되면 기계적 강도가 저하될 수 있다. 바람직하게 상기 폴리아마이드-6 중합체는 수지 조성물 전체 중량에 대하여 50 내지 60 중량% 범위로 포함될 수 있으며, 더 바람직하게는 53 중량%로 포함될 수 있다.In addition, the polyamide-6 polymer of the present invention may be included in an amount of 30 to 70% by weight based on the total weight of the resin composition. If the content of the polyamide-6 polymer is less than 30 wt%, impact resistance may be reduced, and if the content exceeds 70 wt%, mechanical strength may be reduced. Preferably, the polyamide-6 polymer may be included in an amount of 50 to 60 wt%, more preferably 53 wt%, based on the total weight of the resin composition.
본 발명의 일실시예에서 상기 폴리아마이드-6 중합체는 ε-카프로락탐을 개환중합하여 얻어지는 수평균 분자량 50,000인 폴리아마이드-6 중합체를 수지 조성물 총 중량에 대하여 53 중량%로 포함하여 사용하였다.In an embodiment of the present invention, as the polyamide-6 polymer, 53 wt% of a polyamide-6 polymer having a number average molecular weight of 50,000 obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactam was used based on the total weight of the resin composition.
본 발명의 조성물에 포함되는 상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 수지 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 60 중량%로 함유될 수 있으며, 상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 유리섬유 단면의 단변길이가 3 내지 15㎛이고, 편평율은 2 내지 5이며, 섬유 길이는 5 내지 15mm인 것을 사용할 수 있다. 여기서 상기 단변길이가 3㎛ 미만이면 섬유의 분산성이 저하될 수 있는 문제점이 발생할 수 있고, 반면 15㎛를 초과하게 되면 기계적 물성 및 내충격성이 저하될 수 있다.The flat glass long fiber reinforcing agent included in the composition of the present invention may be contained in an amount of 20 to 60 wt % based on the total weight of the resin composition, and the flat glass long fiber reinforcing agent has a short side length of 3 to 15 μm in the cross section of the glass fiber, , the flatness is 2 to 5, and the fiber length may be 5 to 15mm. Here, if the short side length is less than 3 μm, a problem that the dispersibility of the fiber may be reduced may occur, whereas if it exceeds 15 μm, mechanical properties and impact resistance may be deteriorated.
본 발명의 수지 조성물 전체 중량에 대하여 상기 편평형 유리 장섬유 강화제가 만일 20 중량% 미만으로 함유될 경우, 기계적 강도 및 내충격성이 저하될 수 있고, 반면 60 중량%를 초과하게 되면 경량화가 어려운 문제점이 있다.If the flat glass long fiber reinforcing agent is contained in an amount of less than 20% by weight based on the total weight of the resin composition of the present invention, mechanical strength and impact resistance may be reduced, whereas if it exceeds 60% by weight, it is difficult to reduce the weight. have.
바람직하게 상기 편형형 유리 장섬유 강화제는 수지 조성물 전체 중량에 대하여 30 내지 50 중량% 범위로 포함될 수 있으며, 더 바람직하게는 40 중량% 범위로 사용될 수 있다.Preferably, the flat glass long fiber reinforcing agent may be included in an amount of 30 to 50% by weight based on the total weight of the resin composition, and more preferably, it may be used in an amount of 40% by weight.
또한, 본 발명에 따른 상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 사이징(Sizing)제를 더 포함할 수 있는데, 상기 사이징(Sizing)제는 편평형 유리 장섬유 강화제 중량대비 0.1~3 중량%으로 함유될 수 있다.In addition, the flat glass long fiber reinforcing agent according to the present invention may further include a sizing agent, and the sizing agent may be contained in an amount of 0.1 to 3 wt % based on the weight of the flat glass long fiber reinforcing agent.
여기서 상기 사이징제의 함량이 편형형 유리 장섬유 강화제 중량대비 0.1 중량% 보다 적으면 섬유의 분산성이 저하되어 기계적 강도가 저하될 수 있고, 3 중량%를 초과하게 되면 사이징제가 수지 자체의 기계적 강도를 저하시킬 수 있다. 상기 사이징(Sizing)제로 사용할 수 있는 수지는 이에 제한되지는 않으나, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.Here, if the content of the sizing agent is less than 0.1% by weight based on the weight of the flat glass long fiber reinforcing agent, the dispersibility of the fibers may be lowered and thus the mechanical strength may be reduced, and if it exceeds 3% by weight, the sizing agent may have a mechanical strength of the resin itself can lower The resin that can be used as the sizing agent is not limited thereto, but at least one selected from the group consisting of a urethane resin, an acrylic resin, a styrene resin, and an epoxy resin may be used.
본 발명의 조성물에 포함되는 상기 실란계 커플링제는 상기 폴리아마이드-6 중합체와 상기 편평형 유리 장섬유 강화제의 상용성을 향상시킴으로써 기계적 강도 및 내충격성을 부여하는 역할을 한다.The silane-based coupling agent included in the composition of the present invention serves to impart mechanical strength and impact resistance by improving compatibility between the polyamide-6 polymer and the flat glass long fiber reinforcing agent.
본 발명에서 사용한 상기 실란계 커플링제는 이소시아네이트 실란계 커플링제로서 본 발명의 수지 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유될 수 있으며, 만일 이소시아네이트 실란계 커플링제가 1 중량% 미만으로 함유하게 되면 기계적 강도 및 내충격성이 저하될 수 있고 상용성이 저하되는 문제점이 발생하게 되며, 5 중량%를 초과하게 되면 커플링제 자체가 기계적 강도를 저하시킬 수 있으며, 가공성이 제대로 진행되지 못하는 문제점이 발생하게 된다.The silane-based coupling agent used in the present invention may be contained in an amount of 1 to 5% by weight based on the total weight of the resin composition of the present invention as an isocyanate silane-based coupling agent, and if the isocyanate-silane-based coupling agent contains less than 1% by weight If it is, mechanical strength and impact resistance may be reduced, and compatibility may be deteriorated. will do
따라서 이소시아네이트 실란계 커플링제는 본 발명의 수지 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유하는 것이 중요하며, 바람직하게 상기 이소시아네이트 실란계 커플링제는 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트(Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate)를 3중량%로 사용할 수 있다.Therefore, it is important to contain the isocyanate silane-based coupling agent in an amount of 1 to 5% by weight based on the total weight of the resin composition of the present invention, and preferably, the isocyanate-silane-based coupling agent is tris-(3-(trimethoxysilyl)propyl) Isocyanurate (Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate) may be used in an amount of 3% by weight.
커플링제는 분자 내에 2개 이상의 서로 다른 관능기를 가지고 있어 고분자 내 무기 충진제와 수지 간 상용성을 높이는 역할을 한다. 그러나 수지의 종류에 따라 또는 커플링제의 종류 및 함량에 따라 상용화의 정도가 상이하게 나타나는데, 이는 복합수지의 기계적 물성 및 사출 후 변형 등을 통해 상용성을 확인할 수 있다. 이와 관련하여 하기 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3의 결과를 보더라도 Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate의 선택적 사용이 다른 종류의 커플링제를 사용한 것에 비해 더 우수한 특성을 확인할 수 있었다.The coupling agent has two or more different functional groups in the molecule, thereby increasing the compatibility between the inorganic filler and the resin in the polymer. However, the degree of compatibility is different depending on the type of resin or the type and content of the coupling agent, which can be confirmed through mechanical properties of the composite resin and deformation after injection. In this regard, even looking at the results of Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention, it was confirmed that the selective use of Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate was superior to that of using other types of coupling agents.
또한, 본 발명의 수지 조성물에는 발포제를 수지 조성물 총 중량 기준 1 내지 5중량%로 함유할 수 있으며, 상기 발포제는 무기화학발포제로서 소듐 바이카보네이트를 사용할 수 있다.In addition, the resin composition of the present invention may contain a foaming agent in an amount of 1 to 5% by weight based on the total weight of the resin composition, and the foaming agent may use sodium bicarbonate as an inorganic chemical foaming agent.
여기서 상기 소듐 바이카보네이트를 1 중량% 미만으로 사용하게 되면 발포 성능이 저하되는 문제점이 발생하며, 반면 5 중량%를 초과하여 사용하게 되면 기계적 물성이 저하되는 문제점이 발생한다.Here, when the sodium bicarbonate is used in an amount of less than 1% by weight, there is a problem in that the foaming performance is lowered, whereas when it is used in excess of 5% by weight, there is a problem in that mechanical properties are lowered.
또한, 본 발명의 수지 조성물에는 아미노 퀴논계 핵제를 0.1~2 중량%로 함유할 수 있다.In addition, the resin composition of the present invention may contain an aminoquinone-based nucleating agent in an amount of 0.1 to 2% by weight.
상기 아미노 퀴논계 핵제는 강성, 내열성 그리고 사출가공시 발포에 의한 사출표면 가스자국을 해결하는 목적으로 사용될 수 있다. 본 발명에서 바람직하게 상기 아미노 퀴논계 핵제로서 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논 (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone)를 사용할 수 있다.The amino quinone-based nucleating agent may be used for the purpose of resolving gas marks on the injection surface due to foaming during injection processing and rigidity, heat resistance. In the present invention, 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinone (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone) may be preferably used as the aminoquinone-based nucleating agent.
핵제는 고분자의 결정화를 촉진하고 기계적 물성을 보완하는 역할을 한다. 그러나 수지 종류에 따라, 핵제 종류 및 함량에 따라 제조된 조성물의 구현 정도는 다른 차이를 갖는다. 이와 관련하여 하기 실시예 1 및 비교예 4의 결과에서, 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone의 선택적 사용이 다른 종류의 핵제를 사용한 것에 비해 더 우수한 특성을 확인할 수 있었다.The nucleating agent promotes the crystallization of the polymer and serves to complement the mechanical properties. However, depending on the type of resin, the degree of implementation of the prepared composition according to the type and content of the nucleating agent has other differences. In this regard, in the results of Example 1 and Comparative Example 4, it was confirmed that the selective use of 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone was superior to that of using other types of nucleating agents.
한편, 상기 아미노 퀴논계 핵제를 0.1 중량% 미만으로 사용하게 되면 폴리아마이드-6 수지의 핵형성이 충분히 이루어지지 않아 인장강도 및 굴곡강도가 저하될 수 있다. 또한 아미노 퀴논계 핵제를 2 중량%를 초과하여 사용하게 되면, 충격강도가 저하될 수 있다. On the other hand, when the aminoquinone-based nucleating agent is used in an amount of less than 0.1 wt %, nucleation of the polyamide-6 resin may not be sufficiently achieved, and thus tensile strength and flexural strength may be reduced. In addition, if the aminoquinone-based nucleating agent is used in excess of 2% by weight, impact strength may be reduced.
가장 바람직하게 상기 아미노 퀴논계 핵제는 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논 (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone)를 수지 조성물 총 중량 기준 1중량%로 포함될 수 있다.Most preferably, the aminoquinone-based nucleating agent may contain 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinone (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone) in an amount of 1% by weight based on the total weight of the resin composition.
나아가 본 발명에 따른 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물에는 통상적인 첨가제가 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화방지제 및 대전방지제를 포함할 수 있으며, 이는 적정함량범위 내에서 함유할 수 있다. 여기서, 상기 산화방지제로는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제 및 티오디프로피오네이트 시너지스트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으며, 이들 또는 다른 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 사용될 수 있다.Furthermore, conventional additives may be further included in the expanded injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition according to the present invention. The additive may include an antioxidant and an antistatic agent, which may be contained within an appropriate content range. Here, as the antioxidant, at least one selected from the group consisting of phenolic antioxidants, phosphite-based antioxidants and thiodipropionate synergists may be used, and these or other additives are those of ordinary skill in the art. It can be easily used by the person.
또한, 본 발명의 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 제조방법은 밤바리 믹서, 일축 압출기, 이축 압출기 및 다륜 스크류 압출기, 인발 성형기 등의 일반적인 용융 혼련기를 이용하여 혼합할 수 있으며, 혼합 후 통상의 발포사출 성형가공법에 의해 성형할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection of the present invention can be mixed using a general melt kneader such as a Bambari mixer, a single screw extruder, a twin screw extruder, a multi-wheel screw extruder, and a pultrusion machine, and after mixing It can be molded by a conventional foam injection molding process.
상기 발포사출 성형가공법으로는 실린더 내부로 초임계 상태의 가스를 주입 후 수지 조성물과 혼합하여 금형내부로 사출하여 사출품 내부에 40 ~ 80 ㎛의 미세기포를 형성하는 기술인 초미세 발포성형방법에 의해 성형할 수 있다. 또는 발포사출 성형가공법으로는 화학 발포제를 포함하여 사출하는 성형방법에 의해 성형할 수 있다. 본 발명은 발포사출 성형가공법 및 이의 조건에 대해 특별히 제한을 두지 않는다.In the foam injection molding method, the supercritical gas is injected into the cylinder, mixed with the resin composition, and injected into the mold to form 40 ~ 80 ㎛ microbubbles inside the injection product. By the ultra-fine foam molding method can be molded. Alternatively, as the foam injection molding method, it may be molded by a molding method including injection molding including a chemical foaming agent. The present invention does not particularly limit the foam injection molding process and its conditions.
나아가 본 발명은 상기 본 발명에 따른 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품을 제공할 수 있으며, 본 발명의 상기 성형품은 자동차용 부품 등의 제조에 사용될 수 있고, 구체적으로는 자동차용 내장재 표피재 또는 배터리팩 하우징(battery pack housing)으로 제조될 수 있다.Furthermore, the present invention can provide a molded article manufactured using the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection according to the present invention, and the molded article of the present invention can be used for manufacturing automobile parts, etc., specifically can be manufactured as an interior material for automobiles or as a battery pack housing.
한편, 본 발명자들은 본 발명의 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물에 대해 상기 수지 조성물 제조에 사용되는 성분을 조금씩 달리하여 각기 다른 수지 조성물을 제조하였고, 이를 이용하여 각각의 시편을 제조한 후, 물성분석을 수행하였다.On the other hand, the present inventors prepared different resin compositions by slightly different components used for preparing the resin composition with respect to the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection of the present invention, and using this to prepare each specimen, , a physical property analysis was performed.
그 결과, 수평균 분자량이 50,000인 폴리아마이드-6 수지, 편평형 유리 장섬유, 커플링제로 Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate, 발포제로 Sodium Bicarbonate, 핵제로 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone가 모두 함유된 본 발명의 열가소성 수지 조성물만이 내구성, 경량성 및 단열성이 우수하고 동시에 안정성도 우수하여 발포사출 성형 시 사출외관의 변형이 유발되지 않는 특징을 가지고 있음을 확인하였다. 한편, 본 발명의 수지 조성물에 사용된 성분의 종류를 달리한 다른 비교군들은 본 발명의 수지 조성물에 비해 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도가 모두 낮은 것으로 나타났고, 사출 후 변형이 유발되는 것으로 나타났다.As a result, polyamide-6 resin with a number average molecular weight of 50,000, flat glass fiber, Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate as a coupling agent, Sodium Bicarbonate as a foaming agent, and 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone as a nucleating agent It was confirmed that only the thermoplastic resin composition of the present invention containing all of these has excellent durability, light weight and heat insulation, and at the same time excellent stability, so that deformation of the appearance of injection is not induced during foam injection molding. On the other hand, the other comparative groups in which the types of components used in the resin composition of the present invention were different showed that the tensile strength, flexural modulus, and impact strength were all lower than the resin composition of the present invention, and deformation after injection was induced. .
구체적으로, 본 발명의 수지 조성물에 사용된 편평형 유리 장섬유 대신 원형 유리 장섬유 및 원형 유리 단섬유를 사용한 군은 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도가 현저하게 감소되는 것으로 나타났고, 사출 후 변형 정도가 휘거나 심하게 휘어지는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.Specifically, in the group using round glass long fibers and round glass short fibers instead of flat glass long fibers used in the resin composition of the present invention, tensile strength, flexural modulus, and impact strength were significantly reduced, and the degree of deformation after injection It could be visually confirmed that the curve was bent or severely bent.
또한, 커플링제로서 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트 대신 3-아미노프로필트리에톡시실란을 사용한 군 역시 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도가 현저하게 감소되는 것으로 나타났고, 사출 후 변형 정도가 휘는 것으로 나타났다.In addition, the group using 3-aminopropyltriethoxysilane instead of tris-(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate as a coupling agent also showed a significant decrease in tensile strength, flexural modulus, and impact strength. It was found that the degree of deformation after injection was warped.
또한, 핵제로서 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논 (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone) 대신 다이벤질리덴 솔비톨(Dibenzylidene Sorbitol)을 사용한 비교군 및 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논을 0.05 중량%로 사용한 비교군 모두 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도가 현저하게 감소되는 것으로 나타났고, 사출 후 변형 정도가 휘는 것으로 나타났다.In addition, as a nucleating agent, 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinone (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone) instead of dibenzylidene sorbitol (Dibenzylidene Sorbitol) in the comparative group and 1,4,5,8- In all of the comparative groups using tetraaminoanthraquinone in an amount of 0.05 wt%, tensile strength, flexural modulus, and impact strength were significantly reduced, and the degree of deformation after injection was found to be warped.
이러한 결과를 통해 본 발명자들은 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도가 우수하고 사출 후 변형을 최소화할 수 있는 수지 조성물의 제조를 위해서는 (A) 폴리아마이드-6 중합체 30 내지 70 중량%, (B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%, (C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%, (D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량% 및 (E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%로 첨가하여 사용하는 것이 중요하다는 것을 확인하였다.Through these results, the present inventors have found that (A) 30 to 70% by weight of polyamide-6 polymer, (B) flat type 20 to 60% by weight of a long glass fiber reinforcing agent, (C) 1 to 5% by weight of an isocyanate silane coupling agent, (D) 1 to 5% by weight of a sodium bicarbonate inorganic chemical blowing agent, and (E) 0.1 to 2% by weight of an aminoquinone-based nucleating agent It was confirmed that it is important to use by adding in %.
그러므로 본 발명에 따른 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물은 열가소성 플라스틱인 폴리아마이드 소재를 사용하여 생산성이 높은 발포 사출 성형이 가능한 특징이 있고, 유리 장섬유를 사용하여 소재 강성을 향상시킬 수 있으며, 핵제를 적용하여 폴리아마이드 수지의 기계적 강도를 향상시켜 복합수지 전체의 내구성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 또한 본 발명의 수지 조성물을 발포 사출 성형할 경우, 기존 배터리 팩의 알루미늄 소재를 대체할 수 있어 부품 무게를 절감하여 경량화시킬 수 있으며, 발포 사출 성형으로 형성된 발포층이 부품의 단열 성능을 향상시켜 배터리의 열관리 효율을 향상시킬 수 있는 특징을 모두 가질 수 있다. 그러므로 본 발명의 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물은 자동차용 부품 소재 제조분야 등 다양한 산업분야에 매우 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection according to the present invention is characterized by high productivity foam injection molding using a polyamide material, which is a thermoplastic plastic, and can improve material rigidity by using long glass fibers. , a nucleating agent is applied to improve the mechanical strength of the polyamide resin, thereby improving the overall durability of the composite resin. In addition, in the case of foam injection molding of the resin composition of the present invention, it is possible to replace the aluminum material of the existing battery pack, thereby reducing the weight of parts and reducing the weight. It may have all of the characteristics that can improve the thermal management efficiency of the Therefore, the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection of the present invention can be very usefully used in various industrial fields such as automobile parts and materials manufacturing field.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
<실시예 1><Example 1>
발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 제조Preparation of long glass fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection
본 발명자들은 하기 표 1 및 표 2의 성분들을 준비하고 각 성분비로 혼합된 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출한 다음, 사출성형하여 물성 시편을 제조하였다. 또한 비교예로는 하기 표 2의 비교예 1 내지 6의 조성물을 제조하여 사용하였다.The present inventors prepared the components of Tables 1 and 2 below, prepared a composition mixed with each component ratio, extruded using a twin-screw extruder, and then injection-molded to prepare a physical property specimen. In addition, as a comparative example, the compositions of Comparative Examples 1 to 6 of Table 2 were prepared and used.
섬유길이 10 mm이면서 사이징제를 1.5 중량% 포함한 유리 섬유(B1) Flat glass long fiber: short side length of the fiber cross-section 9 μm, flatness 4,
Glass fiber containing 1.5% by weight of sizing agent with a fiber length of 10 mm
<실시예 2><Example 2>
물성분석Physical property analysis
상기 실시예 1에서 제조된 각각의 시편을 대상으로 하기 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.The physical properties of each of the specimens prepared in Example 1 were measured in the following manner, and the results are shown in Table 3 below.
<물성측정방법><Method of measuring physical properties>
(1) 비중 : ASTM D792에 의거하여 측정하였다.(1) Specific gravity: measured according to ASTM D792.
(2) 인장강도 : ASTM D638에 의거하여 측정하였다.(2) Tensile strength: measured according to ASTM D638.
(3) 굴곡탄성율 : ASTM 790 규정에 의거하여 측정하였다.(3) Flexural modulus: Measured according to ASTM 790 regulations.
(4) 충격강도 : ASTM D256에 의거하여 측정하였다.(4) Impact strength: Measured according to ASTM D256.
(5) 열전도도 측정: 레이저플래시법 ASTM E1461에 의거하여 측정하였다.(5) Thermal conductivity measurement: Measured according to the laser flash method ASTM E1461.
(6) 사출후 변형측정: 160 x 220 x 3 mm3 시편 사출 후 변형 정도를 육안으로 관찰하였으며, 변형 정도에 따라, O : 양호, △ : 휨, X : 심하게 휨으로 표시하였다.(6) Deformation measurement after injection: After injection of 160 x 220 x 3 mm 3 specimens, the degree of deformation was visually observed, and according to the degree of deformation, O: good, △: warpage, X: severely warped.
분석 결과, 상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 수평균 분자량이 50,000인 폴리아마이드-6 수지, 편평형 유리 장섬유, 커플링제로 Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate, 발포제로 Sodium Bicarbonate, 핵제로 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone가 함유된 실시예 1의 조성물로 제조된 성형품이 다른 비교예 1 내지 6의 조성물로 제조된 성형품에 비해 인장강도, 굴곡탄성율 및 충격강도가 가장 우수한 것으로 나타났고, 사출 후에도 외관 또한 양호한 것을 확인할 수 있었다.As a result of the analysis, as shown in Table 3 above, polyamide-6 resin with a number average molecular weight of 50,000, flat glass fiber, Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate as a coupling agent, Sodium Bicarbonate as a blowing agent, and 1 as a nucleating agent The molded article prepared with the composition of Example 1 containing ,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone showed the best tensile strength, flexural modulus and impact strength compared to the molded article prepared with the composition of other Comparative Examples 1 to 6, It was confirmed that the appearance was also good even after injection.
따라서 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 수평균 분자량이 50,000인 폴리아마이드-6 수지, 편평형 유리 장섬유, 커플링제로 Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate, 발포제로 Sodium Bicarbonate, 핵제로 1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone가 모두 함유된 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 내구성, 경량성 및 단열성이 우수할 뿐만 아니라 안정성도 우수하여 발포사출 성형 시 사출외관의 변형도 발생하지 않아, 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물로 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었고, 본 발명의 발포사출용 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 이용하여 전기 자동차 분야 등 다양한 분야에 적용 가능한 우수한 제품을 생산할 수 있음을 알 수 있었다.Therefore, through these results, the present inventors found that polyamide-6 resin with a number average molecular weight of 50,000, flat glass filament, Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate as a coupling agent, Sodium Bicarbonate as a blowing agent, 1,4 as a nucleating agent, The thermoplastic resin composition of the present invention containing all of 5,8-Tetraaminoanthraquinone has excellent durability, lightness and heat insulation as well as excellent stability. It was found that it can be usefully used as a reinforced thermoplastic resin composition, and it was found that excellent products applicable to various fields such as electric vehicles can be produced by using the glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition for foam injection of the present invention. .
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, with respect to the present invention, the preferred embodiments have been looked at. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
Claims (10)
(B) 편평형 유리 장섬유 강화제 20 내지 60 중량%,
(C) 이소시아네이트 실란계 커플링제 1 내지 5 중량%,
(D) 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제 1 내지 5 중량% 및
(E) 아미노 퀴논계 핵제 0.1~2 중량%를 포함하는,
발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.(A) 30 to 70% by weight of a polyamide-6 polymer,
(B) 20 to 60% by weight of a flat glass long fiber reinforcing agent,
(C) 1 to 5% by weight of an isocyanate silane-based coupling agent,
(D) 1 to 5% by weight of sodium bicarbonate inorganic chemical blowing agent and
(E) containing 0.1 to 2% by weight of an amino quinone-based nucleating agent,
A foamed injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition.
상기 폴리아마이드-6 중합체는 수평균 분자량이 20,000~70,000인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.According to claim 1,
The polyamide-6 polymer has a number average molecular weight of 20,000 to 70,000, an expanded injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition.
상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 유리섬유 단면의 단변길이가 3 내지 15㎛이고, 편평율은 2 내지 5이며, 섬유 길이는 5 내지 15mm인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.According to claim 1,
Wherein the flat glass long fiber reinforcing agent has a short side length of 3 to 15 μm in a cross section of a glass fiber, a flatness of 2 to 5, and a fiber length of 5 to 15 mm.
상기 편평형 유리 장섬유 강화제는 편평형 유리 장섬유 강화제 중량대비 0.1~3 중량%의 사이징(Sizing)제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.4. The method of claim 3,
Wherein the flat glass long fiber reinforcing agent comprises a sizing agent in an amount of 0.1 to 3 wt % based on the weight of the flat glass long fiber reinforcing agent.
상기 사이징(Sizing)제는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.5. The method of claim 4,
Wherein the sizing agent is at least one selected from the group consisting of urethane resins, acrylic resins, styrene resins and epoxy resins.
상기 이소시아네이트 실란계 커플링제는 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트(Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate)인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.According to claim 1,
The isocyanate silane coupling agent is tris-(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate (Tris-(3(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate) resin composition.
상기 소듐 바이카보네이트 무기화학발포제는 소듐 바이카보네이트(Sodium Bicarbonate)인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.According to claim 1,
Wherein the sodium bicarbonate inorganic chemical foaming agent is sodium bicarbonate (Sodium Bicarbonate), foam injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition.
상기 아미노 퀴논계 핵제는 1,4,5,8-테트라아미노안트라퀴논 (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone)인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물.According to claim 1,
The amino quinone-based nucleating agent is 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinone (1,4,5,8-Tetraaminoanthraquinone), characterized in that the foam injection-type glass fiber reinforced thermoplastic resin composition.
상기 성형품은 자동차용 내장재 표피재인 것을 특징으로 하는, 발포사출형 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 포함하여 제조된 성형품.10. The method of claim 9,
The molded article is a molded article manufactured including a foamed injection-type glass long fiber reinforced thermoplastic resin composition, characterized in that it is an interior material for automobiles.
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KR (1) | KR102321899B1 (en) |
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2021
- 2021-05-28 KR KR1020210068795A patent/KR102321899B1/en active IP Right Grant
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