KR102396826B1 - 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 이용한 플라스틱 성형체 제조 - Google Patents

폴리아미드 수지 조성물 및 이를 이용한 플라스틱 성형체 제조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 수지, 유리섬유, 제진성 무기물, 흐름성 개선제, 및 내충격제를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물을 이용하여 제조된 플라스틱 성형물은, 제진성 무기물을 포함하여 소음차단 특성이 우수하고, 유리섬유를 포함하여 강도, 가공성 및 표면 특성이 우수하며, 흐름성 개선제를 포함하여 표면적 특성이 매우 우수한 특징을 가지는 것으로, 특히 엔진 실린더의 상부를 덮어주는 실린더 헤드 커버 등에서 바람직하게 적용될 수 있다.

Description

폴리아미드 수지 조성물 및 이를 이용한 플라스틱 성형체 제조 {POLYAMIDE RESIN COMPOSITION, AND MOLDED ARTICE MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 폴리아미드 (Polyamide) 수지 조성물 및 이를 이용한 플라스틱 성형체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폴리아미드 (Polyamide, PA) 수지, 유리섬유(Glass Fiber, GF), 제진성 무기물, 및 흐름성 개선제를 포함하는 조성물과 상기 조성물로 제조된 플라스틱 수지 조성물에 관한 것이다.
자동차 제조 산업에서, 최근에는 높은 성능에 더하여, 미적인 내·외장 디자인이 요구되고 있다. 이러한 트렌드에 따른 수요에 맞추어 각종 자동차부품 들에 대한 커버들이 다수 개발되고 있다. 그 커버들의 역할은 부품 고유의 외형을 가려 외관을 아름답게 할 뿐만 아니라, 해당 부품으로부터 발생하는 고유 소음을 막아주는 역할을 동시에 수행하는 것에 있다.
이러한 커버로서 대표적인 것은 엔진의 실린더 헤드커버로 볼 수 있다. 상기 실린더 헤드커버는 엔진룸을 깔끔하고 아름답게 보여줄 뿐만 아니라 엔진에서 발생되는 소음을 차음하고 흡음하는 기능을 가지고 있으며, 점점 수요가 늘고 있는 실정이다.
즉, 엔진 실린더 상부를 덮어주는 기능의 자동차용 실린더 헤드커버는 엔진룸의 깔끔한 외관 및 엔진에서 나오는 소음의 차단 또는 저감을 목적으로 사용되는 것으로 예전에는 주로 고가의 대형차에만 적용되었던 것이 최근에는 전차종으로 확대 적용되고 있으며 화물차에까지 적용되고 있다.
상기한 엔진커버용 소재가 요구하는 특징은 실린더 헤드커버가 엔진 주변에 장착되기 때문에 기본적으로 우수한 기계적 물성을 가져야 하고, 크기가 크기 때문에 작업성의 측면에서 수지의 유동성이 좋아 가공성이 좋아야 하며, 표면 특성이 아주 우수하고, 궁극적으로는 소음차단효과가 우수해야만 한다. 보통 엔진 등의 커버로 사용된 플라스틱 성형체는, 나일론 또는 PET 수지 등에 유리섬유 및 미네랄 필러를 적용한 조성물로 제조되나, 물성 및 외관 특성이 충분히 충족되지 않고 유리 섬유 및 미네랄 적용시 발생되는 충격 특성의 하락에 대한 문제가 단점으로 작용한다.
미합중국특허 5206284나 유럽특허 1312647에 잘 명시되어 있다, 이들은 무기필러 강화로 인해 발생되는 내충격성 불량에 대해서 엘라스토머를 첨가하여 기능성을 향상시키는 제안 기술이다. 이 기술은 엘라스토머의 첨가로 인해 내충격성이나 인성 등은 우수해지나 내열성이 저하되고 성형시 표면이 불량해 지는 단점이 있어 제한된 용도에 적용은 어려움이 있다. 또한 소음을 개선하는 방법으로는 소음을 흡수하여 내부에서 상쇄 시키는 방법과 소리가 표면에서 반사 되는 방법을 이용할 수 있다.
이러한 특성을 개선하기 위해서 미합중국 특허 PCT/US2011/066696에서는 고비중 필러인 산화아연(ZnO2)과 테트라 포드 형상의 휘스커 산화아연을 도입함으로써 소음 개선 효과는 향상시켰으나 고비중 필러 도입으로 인한 표면 특성 문제가 발생하였으며 대한민국 등록특허 제0828654호는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물의 표면 개선 및 수축 방지를 위해 글래스 버블을 적용한 기술을 제시하였으나, 표면특성은 향상될 수 있으나 자동차용 엔진 부품으로 적용을 위해서는 물성 조건이 충분히 충족되지 않는 한계가 발견되었다.
본 발명은 무기물 강화 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것으로 상세하게는 유리섬유와 미네랄 필러를 폴리아미드 수지에 첨가하여 기계적 강도가 우수하고 충격특성 및 표면 특성이 매우 우수한 무기물 강화 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.
또한 기계적 강도 중 충격강도를 개선하기 위해서 올레핀계 엘라스토머 내충격제를 사용 하였으며 기존의 엘라스토머의 첨가에 따른 유동성 저하 문제를 해결하기 위해서 흐름성 개선제를 도입하여, 고함량 무기물 폴리 아미드 수지가 가진 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명에 따른 바람직한 제 1 구현예는, 폴리아미드 수지를 포함하고, 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대해서, 유리섬유 40 내지 70 중량부, 제진성 무기물 5 내지 25 중량부, 및 흐름성 개선제 0.5 내지 1.7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물이다.
상기 제 1 구현예에 의한 흐름성 개선제는 힌더드 아민 광안정화제계 화합물(HALS)인 것일 수 있다.
상기 제 1 구현예에 의한 폴리아미드 수지의 상대점도는 2.5 내지 3.3 이고, 수평균 분자량은 20,000 내지 50,000인 것일 수 있다.
상기 제 1 구현예에 의한 상기 유리섬유는 촙형태를 가지고, 직경이 8~15㎛이며, 길이는 2~5.0mm이고, 커플링 처리제로 처리되어 있는 것일 수 있다.
상기 제 1 구현예에 의한 조성물은 내충격제 3 내지 10 중량부를 더 포함하고, 상기 내충격제는 무수말레인산이 그라프트 된 것일 수 있다.
상기 제 1 구현예에 의한 제진성 무기물의 비중은 3.0 내지 6.0인 것일 수 있다.
상기 제 1 구현예에 의한 제진성 무기물은 황산바륨, 산화아연, 황화아연, 산화티탄, 및 산화철로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 바람직한 제 2 구현예는, 상기 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 플라스틱 성형물이다.
상기 제 2 구현예에 의한 성형물의 인장강도는 190MPa 내지 210MPa 이고, 굴곡강도는 280MPa 내지 340MPa 이며, 충격강도는 100J/m 내지 150J/m인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 우수한 기계적 물성을 확보하면서도 우수한 소음 차단 특성특성을 나타낼 수 있어 자동차용 실린더 헤드커버, 엔진룸 격벽 등의 부품에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 폴리아미드 수지를 포함하고, 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대해서, 유리섬유 40 내지 70 중량부, 및 제진성 무기물 5 내지 25 중량부, 및 흐름성 개선제 0.5 내지 1.7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 제공할 수 있다. 아울러, 상기 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 플라스틱 성형물을 제공할 수 있다.
본 발명은 흐름성 개선제를 폴리아미드 수지 조성물에 포함함으로써, 고함량 무기물 충전 그레이드의 표면 향상뿐 아니라, 내충격제를 사용시 표면에 발생할 수 있는 플로우 마크와 표면 가스 자국등에 대한 문제를 해결 할 수 있는 효과를 가진다.
1) 폴리아미드 수지
본 발명에 사용되는 폴리아미드 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드12, 폴리아미드66, 폴리아미드 6/66, 폴리아미드 6/12, 폴리아미드 6/6T, 폴리아미드6/6I 및 이들의 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 기계적 강성 및 내열성이 우수한 나일론 6,6 수지를 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리아미드 수지는 그 상대점도가 2.5 ~ 3.3일 수 있으며, 이때, 상대점도는 20℃, 96% 황산 100㎖ 에 대하여, 20℃, 96% 황산 100㎖ 중에 폴리아미드 수지 1g을 첨가한 용액의 상대점도를 측정한 값이다.
상기 폴리아미드 수지의 상대점도가 2.5 미만이면 강성, 치수안정성 향상 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 없고, 3.3 초과이면 유동성의 저하로 인한 표면 불량 및 미성형 현상 등이 발생할 수 있다.
또한, 폴리아미드 수지의 수평균 분자량은 20,000 내지 50,000 일 수 있고, 수평균 분자량이 20,000 미만이면 강성이 저하되는 문제점이 있으며, 50,000 초과이면 높은 점도로 인해 흐름성이 좋지 않아 용융혼련이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리아미드 수지는 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조를 위하여, 칩(chip) 형태로 만들어 제습형 건조기에서 충분히 건조하여 사용할 수 있다.
2) 유리섬유
본 발명에 따른 유리섬유는 촙(chop) 형태를 가지는 것으로 직경이 8~15㎛이고 길이는 2~5.0㎜이며, 표면은 커플링 처리제로 처리되어 있는 것을 사용할 수 있다.
직경이 8㎛ 미만인 경우 유리섬유가 쉽게 깨어지게 되어 강성을 향상시키기에 부족하게되고 15㎛을 초과하는 경우 쉽게 깨지지 않아 강성은 향상되지만 표면에 돌출되는 문제로 인하여 우수한 외관품질을 얻을 수 없다.
또한, 상기 유리섬유의 길이가 2mm 미만인 경우 유리섬유 길이가 짧음으로 인해서 강성을 향상시키기에 부족하게 되고 5mm를 초과하는 경우 강성은 향상되지만 길이가 길어서 돌출되는 문제로 인하여 우수한 외관품질을 얻을 수 없다.
상기 커플링 처리제는 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기, 아민기 등의 유기 관능기를 갖는 실란계 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 유리섬유의 함량은 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 40~70중량부 일 수 있다. 상기 유리섬유의 함량이 40중량부 미만일 경우에는 강성부여 효과가 미미할 수 있고, 70중량부 초과일 경우에는 유리섬유가 표면으로 돌출되어 외관품질이 저하될 수 있고, 강성부여효과는 우수하나 성형품의 휨, 뒤틀림이 많이 발생할 수 있다.
3) 제진성 무기물
본 발명에 있어서, 제진성 무기물은 진동을 절연시키는 기능을 가지는 것을 이용하는 것이다. 즉, 본 발명에서 폴리아미드 수지 조성물의 강도를 보강하기 위해서 유리섬유를 사용하지만, 유리섬유만을 사용할 경우 표면의 유리섬유 돌출, 플로우 마크 등으로 인하여 우수한 표면 특성을 확보하기가 어렵고 소음 차단효과를 향상시키기 위하여 제진성 무기물을 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 제진성 무기물은 삼산화이안티몬(diantimony trioxide, Diantimontrioxyd, Sb2O3), 황산바륨(Barium Sulfate, BaSO4), 산화아연(Zinc Oxide, ZnO), 황화아연(Zinc Sulfide, ZnS), 산화티탄(Titanium Dioxide, TiO2), 산화철(Iron Oxide, Fe2O3) 중 선택될 수 있다.
상기 제진성 무기물은 비중이 3.0~6.0 이상인 것들이 선택 될 수 있다. 비중이 3.0 미만인 것들은 기계적 강도 향상에는 효과가 있으나 유리섬유의 비중(2.4~2.6)과 유사하여 재료의 단위면적당 질량이 높아지는 효과로 인한 소음차단특성이 미미하다. 비중이 6.0 초과하는 제진성 무기물의 경우 높은 비중으로 인하여 플라스틱과 혼합 가공 시 가공성이 나쁘며 일반적으로 플라스틱 강화제로 적용하기에 부적합하다.
제진성 무기물을 비중이 비교적 높은 것을 사용하는 이유는 다음 과 같이 음향투과손실을 예상하는 하기 식을 들어 설명할 수 있다.
Mass Law : TL0 ∝ 20log(mf)
TL0 : 투과손실, m : 재료의 단위면적당 질량, f : 주파수
음향투과손실은 소음을 차단하는 정도로 볼 수 있는데 상기 식에서와 같이 음향이 통과하는 재료의 단위면적당 질량이 높아지면 음향투과손실이 커지므로 소음을 차단하는 효과를 가져올 수 있다.
제진성 무기물을 이용하여 소음을 차단하는 성능을 향상시키기 위하여 비중이 높은 제진성 무기물을 사용함으로써 수지조성물의 단위면적당 중량을 높여 소음차단특성을 향상시킬 수 있다.
또한 강도 보강만을 위한다면 유리섬유 함량을 증가시키면 되지만 그럴 경우 표면특성 및 소음 차단특성이 좋지 않아 강도 보강 및 소음차단 특성 확보를 위해 제진성 무기물 같이 사용할 수 있다.
상기 제진성 무기물은 그 함량이 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 5~25 중량부일 수 있으며, 상기 무기 입자의 함량이 5중량부 미만이면 제진성 무기물에 의한 소음 개선 효과가 미미하게 되는 문제점이 있고, 25중량부 초과이면 충격강도가 저하되는 문제점이 있다.
4) 내충격제
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 내충격성을 확보하기 위하여 내충격제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 내충격제는 무수말레인산이 그라프트된 에틸렌 옥텐 블록 코폴리머 및 무수말레인산이 그라프트된 에틸렌 프로필렌 블록 코폴리머로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
또한, 상기 내충격제는 그 함량이 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 3중량부 미만일 수 있으며, 내충격제의 함량이 10중량부 초과이면 충격강도는 향상될 수 있겠으나, 인장강도와 굴곡강도는 저하되면서 흐름성이 저하되어 우수한 제품 표면을 얻기 어려울 수 있다.
5) 흐름성 개선제
본 발명에 있어 소재의 표면 특성과 흐름 특성을 향상시키기 위해 힌더드 아민 광안정화제계 화합물(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS)을 사용한다. 본 발명에서 사용되는 HALS계 화합물은 아마이드 결합을 가지고 있는 구조로 폴리아미드의 아마이드 결합과 수소결합을 형성하여 가소화 특성을 향상 시킨다. 이로 인해 폴리 아미드의 가소화 특성을 향상되며 흐름성 또한 올라가는 특성을 발휘하는 효과가 있다.
이와 같은 HALS계 화합물의 첨가량은 폴리아미드 수지 100중량부에 대해서 0.5~1.7 중량부 인 것이 바람직하다.
상기 HALS계 화합물은 1,3-Benzenedicarboxamide, N,N’-bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)(C26H42N4O2, Cas No. 42774-15-2)을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 하기 화학식 1로 표시되는 것이다.
<화학식 1>
Figure 112015089664373-pat00001
만일, 폴리아미드 수지 100중량부에 대해서 0.5중량부 미만이면 흐름성 및 표면 효과를 얻기가 용이하지 않을 수 있고, 1.7중량부를 초과시 수지 내에 과다 함량으로 존재하여 표면 특성이 떨어져 사출 성형시 계량상의 문제를 발생시킬 수도 있다.
[제조방법]
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은, 전술한 바와 같은 각 성분, 즉, 폴리아미드 수지, 유리섬유 및 제진성 무기물을 압출기에 적용하여 압출함으로써, 제조될 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같은 폴리아미드 수지 조성물을 각 성분을 2축 스크류 압출기를 사용하여, 240℃ 내지 280℃에서 혼련하여 폴리아미드 수지 조성물을 제조할 수 있다. 이때, 상기 폴리아미드 수지 조성물의 혼련을 최대화하기 위하여 투입구가 3개인 압출기를 이용하여 1차 투입구에 폴리아미드 수지를 투입하되, 경우에 따라서 내충격제와 같은 첨가제와 함께 투입할 수 있으며, 2차 투입구에 제진성 무기물 입자를 투입하고, 3차 투입구에 유리섬유를 투입할 수 있다. 또한 용융혼련시에 폴리아미드 수지 조성물의 열분해를 방지하기 위해 체류시간을 최소화할 수 있으며, 폴리아미드 수지 조성물의 분산성을 고려하여 스크류의 회전을 150 ~ 800rpm정도로 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드 수지, 유리섬유, 제진성 무기물, 흐름성 개선제를 포함하며, 상기 폴리아미드 수지 조성물은 우수한 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 및 충격강도를 유지하면서 소음 차단 특성이 우수하다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 ASTM 평가법 D638에 의한 인장강도가 190MPa 내지 210MPa이고, ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도가 280MPa 내지 340Mpa 이고 ASTM 평가법 D256에 의한 충격강도가 100J/m 내지 150J/m 인 물성을 나타내어, 자동차 엔진룸 부품으로 적용할 수 있다
특히, 강도와 같은 기계적 물성과 동시에 소음차단특성이 요구되는 자동차의 실린더헤드커버 제조를 위한 소재로서 적절하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1, 3, 4
폴리아미드 수지(Ascend社 PA66 Vydyne 50BW), 유리섬유(KCC社 Glass Fiber CS311), 제진성 무기물(KOCH社 KCB-8000 황산바륨_비중4.5g/cc) 및 흐름성 개선제(Clariant社 Nylostab® S-EED®)를 표 1에 나타난 바와 같은 조성에 따라 280℃로 가열된 이축 압출기내에서 용융 혼련하여 폴리아미드 수지 조성물을 제조하였다. 상기 조성물은 칩(chip) 상태로 만들어 100℃, 4시간 제습형 건조기를 이용하여 건조하여, 스크류식 사출기를 이용하여 용융 혼련 때와 동일한 온도로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
실시예 2
내충격제(The Dow Chemical Company社 PARALOID™ EXL-3808)를 표 1에 기재된 함량에 따라 추가로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
실시예 5
제진성 무기물의 종류를 삼산화이안티몬(일양 화학社 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc)으로 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
실시예 6 및 7
제진성 무기물의 종류를 삼산화이안티몬(일양 화학社 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc)으로 변화시키고, 내충격제(The Dow Chemical Company社 PARALOID™ EXL-3808)를 표 1에 기재된 함량에 따라 추가로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 1, 비교예 2, 비교예 4
폴리아미드 수지(Ascend社 PA66 Vydyne 50BW), 유리섬유(KCC社 Glass Fiber CS311), 제진성 무기물(KOCH社 KCB-8000 황산바륨_비중4.5g/cc)을 표 2에 나타난 바와 같은 조성에 따라 280℃로 가열된 이축 압출기내에서 용융 혼련하여 폴리아미드 수지 조성물을 제조하였다. 상기 조성물은 칩(chip) 상태로 만들어 100℃, 4시간 제습형 건조기를 이용하여 건조하여, 스크류식 사출기를 이용하여 용융 혼련 때와 동일한 온도로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 3
본 비교예 3은 내충격제(The Dow Chemical Company社 PARALOID™ EXL-3808)를 표 2에 기재된 함량에 따라 추가로 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 5 내지 비교예 7
비교예 5 내지 7은 제진성 무기물의 종류를 삼산화이안티몬(일양 화학社 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc)으로 변화시켜 표 2에 기재된 함량에 따라 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 8
비교예 8은 제진성 무기물의 종류를 탈크(KOCH社 KCNAP-400 탈크_비중2.6g/cc)으로 변화시켜 표 2에 기재된 함량에 따라 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 9
비교예 9는 제진성 무기물의 종류를 삼산화이안티몬(일양 화학社 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc)으로 변화시키고, 흐름성 개선제(Clariant社 Nylostab® S-EED®)를 표 2에 기재된 함량에 따라 추가로 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
비교예 10
비교예 10은 흐름성 개선제(Clariant社 Nylostab® S-EED®) 및 내충격제(The Dow Chemical Company社 PARALOID™ EXL-3808)를 표 2에 기재된 함량에 따라 추가로 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 시편을 제작하였다.
　 폴리아미드661 ) 유리섬유2 ) 제진성 무기물13 ) 제진성 무기물24 ) 흐름성 개선제5 ) 내충격제6 )
실시예1 100 67 8 - 0.5 -
실시예 2 100 67 8 - 0.5 5
실시예 3 100 55 20 - 0.8 -
실시예 4 100 45 25 - 1 -
실시예 5 100 56 - 10 0.5 -
실시예 6 100 54 - 15 0.8 5
실시예 7 100 47 - 20 1 5
1. 폴리아미드66 : Ascend사의 PA66 Vydyne 50BW
2. 유리섬유 : KCC사의 CS311
3. 제진성 무기물 1 : KOCH사 KCB-8000 황산바륨_비중4.5g/cc
4. 제진성 무기물 2 : 일양 화학 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc
5. 흐름성 개선제 : Clariant사 Nylostab® S-EED®
6. 내충격제 : The Dow Chemical Company사 PARALOID™ EXL-3808
　 폴리아미드661 ) 유리 섬유2) 제진성 무기물13 ) 제진성 무기물24 ) 제진성 무기물 35) 흐름성 개선제6 ) 내충격제7 )
비교예1 100 67 8 - - - -
비교예2 100 40 30 - - - -
비교예3 100 30 20 - - - 15
비교예4 100 80 10 - - - -
비교예5 100 56 - 10 - - -
비교예 6 100 80 - 10 - - -
비교예 7 100 43 - 30 - - -
비교예 8 100 67 - - 10 - -
비교예 9 100 54 - 10 - 2 -
비교예 10 100 55 20 - - 0.2 5
1. 폴리아미드66 : Ascend사의 PA66 Vydyne 50BW
2. 유리섬유 : KCC사의 CS311
3. 제진성 무기물 1 : KOCH사 KCB-8000 황산바륨_비중4.5g/cc
4. 제진성 무기물 2 : 일양 화학 IY-HW 삼산화이안티몬_비중 5.65g/cc
5. 제진성 무기물 3 : KOCH사 KCNAP-400 탈크_비중2.6g/cc
6. 흐름성 개선제 : Clariant사 Nylostab® S-EED®
7. 내충격제 : The Dow Chemical Company사 PARALOID™ EXL-3808
물성평가
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리아미드 수지 조성물에 대하여, 아래와 같은 방법으로, 인장강도, 굴곡강도, 충격강도, 표면특성 및 소음차단특성을 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
1) 인장강도 : ASTM 평가법 D 638에 의거, 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였다
2) 굴곡강도 : ASTM D790에 의거하여 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였다.
3) 충격강도 : ASTM D256에 의거하여 1/8 inch 시편을 제작하여 상온 및 저온(-30℃)에서 아이조드 노치(Izod Notched) 충격강도를 측정하였다.
4) 표면 플로우마크 : 용융 혼련 후 만든 본 발명의 수지 조성물을 칩상태로 하여 제습형 건조기를 이용하여 90℃ 에서 5시간 건조한 후 니세이 170톤급 사출성 형기로 가로 350mm, 세로 100mm, 두께 3.0mm인 캐비티(Cavity)에 지름 7mm, 길이 80mm인 다이렉트(Direct) 게이트 형태의 사각 금형을 이용하여 사출 온도 280℃, 몰드(Mold) 온도를 80℃로 고정한 후 보압없이 1차 사출 압만 1,100kg/cm2, 사출시간 3초 냉각시간 15초 조건으로 하여 이형되어 나오는 성형품 중 특히 게이트 부위의 플로우마크를 육안으로 관찰하였다.
5) 소음 차단 측정 : ISO 10847:1997(E)에 의거한 평가 방법을 기본으로 하여 평가를 실시하였다. 소음원이 되는 쪽에 노이즈 제너레이터(Noise generater), 옥타브밴드패스필터(Octave band pass filter). 라우드스피커(Loudspeaker), 파워 앰프리파이어(Power amplifier) 장비를 설치한 후 1.5m 위치에 높이 3m인 방음벽을 세우고, 이격거리 3m 위치에서 방음벽 높이보다 1.5m 높은 위치에서 소음원에서 500 내지 3000Hz 잡음신호를 주면서 소음을 측정하였다. 이후 소음저감 간섭장치를 방음벽 높이와 동일한 높이로 설치하고 동일한 이격거리, 높이에서 소음을 측정하여 소음레벨차를 아래공식으로 구해서 4dB 이상의 차이가 나는 것을 양호로 하였다
소음레벨차 = (방음벽만 설치시 소음) - (방음벽+소음 저감 소재 설치 시 소음)
구분 인장강도(MPa) 굴곡강도(MPa) 충격강도(J/m) 플로우 마크 소음레벨차(dB)
실시예1 208 320 125 양호 5.4
실시예2 197 293 147 양호 5.3
실시예3 194 287 135 양호 5.7
실시예4 192 285 106 양호 6.2
실시예5 207 328 118 양호 5.7
실시예6 197 300 115 양호 6.1
실시예7 190 282 100 양호 5.1
비교예1 201 311 110 불량 4.8
비교예2 123 200 311 불량 3.1
비교예3 175 265 97 불량 3.2
비교예4 220 350 115 불량 5.9
비교예5 205 315 112 불량 5.2
비교예6 217 345 113 불량 3.8
비교예7 170 257 94 불량 3.4
비교예8 138 201 84 양호 2.8
비교예9 194 308 118 불량 5.7
비교예10 196 298 110 불량 5.1
물성평가결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 8에서 폴리아미드 수지, 유리섬유, 제진성 무기물, 및 흐름성 개선제를 적절한 조성으로 사용하여 제조된 폴리아미드 수지 조성물은 인장강도, 굴곡강도률, 충격강도, 소음차단특성 및 표면특성이 우수하여, 특히, 자동차 엔진주변 부품인 실린더 헤드커버 소재에 적용가능성을 확인할 수 있다.
비교예 2 내지 6의 플로우 마크 결과에서 확인할 수 있는 것과 같이, 흐름성 개선제를 포함하지 않는 경우 유리섬유가 표면으로 돌출되어 외관품질이 저하된다는 것이 확인되었다.
이때, 비교예 1은 유리섬유의 양이 30 중량부 포함되어 흐름성 개선제를 포함하지 않음에도 양호한 결과를 보이나, 인장강도와 충격강도에서 물성이 떨어지는 결과를 보였다.
비교예 7의 경우 흐름성 개선제를 포함하지 않음에도 플로우마크가 나타나지 않는데, 이는 탈크를 제진성 무기물을 포함하여 나타나는 현상으로 보여지며, 탈크를 포함하면 탈크에 의한 유리섬유 파손현상이 심각하게 발생되어 강화제의 역할이 미비하게된다. 따라서 인장강도와 충격강도에서는 물성이 떨어져, 자동차 엔진 주변 부품 등에 사용되기엔 적합하지 않다는 것이 확인되었다.
비교예 8은 흐름성 개선제를 1.7 중량부를 초과하여 포함하여, 수지 내에 과다하게 존재함으로써 오히려 외관 품질을 저하시키고 있다는 것을 확인할 수 있다.
비교예 9는 유리섬유를 30 중량부 포함하여, 흐름성 개선제를 0.4 중량부 미만으로 포함함에도 불구하고 우수한 표면 품질을 보이나, 역시 인장강도가 저하된다는 것이 확인되었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 폴리아미드 수지를 포함하고, 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대해서, 유리섬유 40 내지 70 중량부, 제진성 무기물 5 내지 25 중량부, 및 흐름성 개선제 0.5 내지 1.7 중량부를 포함하며,
    상기 제진성 무기물은 삼산화이안티몬, 황산바륨, 황화아연, 산화티탄, 및 산화철로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐름성 개선제는 힌더드 아민 광안정화제계 화합물(HALS)인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지의 상대점도는 2.5 내지 3.3 이고, 수평균 분자량은 20,000 내지 50,000인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리섬유는 촙형태를 가지고, 직경이 8~15㎛이며, 길이는 2.0~5.0mm이고, 커플링 처리제로 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 내충격제 3 내지 10 중량부를 더 포함하고, 상기 내충격제는 무수말레인산이 그라프트된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제진성 무기물의 비중은 3.0 내지 6.0인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 플라스틱 성형물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 성형물의 인장강도는 190MPa 내지 210MPa 이고, 굴곡강도는 280MPa 내지 340MPa 이며, 충격강도는 100J/m 내지 150J/m인 것임을 특징으로 하는, 플라스틱 성형물.
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