KR102561964B1 - Headlight Reflector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 복합소재를 사용하여 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고, 높은 열 전도도를 가지며 전자파 차단 효과를 가지는 헤드라이트 반사경을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a headlight reflector using a polymer composite material that is lightweight, has excellent mechanical properties, has high thermal conductivity, and has an electromagnetic wave blocking effect.
Description
본 발명은 자동차 헤드라이트 반사경에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 헤드라이트 반사경에 비해 가벼우면서도 향상된 기계적 물성을 가지고, 동시에 헤드라이트로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열하기 위한 물성 및 구조를 가지며, 높은 차폐 효과를 가지고, 제조 공정을 단순화시켜 소비재화를 눈에 띄게 감소시킨 일체형 헤드라이트 반사경에 관한 것이다. The present invention relates to a headlight reflector for automobiles, and more particularly, is lightweight and has improved mechanical properties compared to existing headlight reflectors, and at the same time has physical properties and structures for effectively dissipating heat generated from headlights, and has high shielding It relates to an integrated headlight reflector that has an effect and significantly reduces consumer goods by simplifying the manufacturing process.
일반적으로 헤드라이트 반사경은 리플렉터 타입 또는 프로젝터 타입으로 구분될 수 있다. 리플렉터 타입의 반사경은 램프에서 발광되는 광원을 램프의 후방에서 반사시켜 전방으로 빛을 조사하는 방식이며, 프로젝터 타입의 반사경은 램프에서 발광하는 광원을 반사경에 의해 모은 후 렌즈를 통과하며 전방으로 빛을 조사하는 것이다. In general, the headlight reflector may be classified into a reflector type or a projector type. The reflector-type reflector reflects the light source emitted from the lamp from the rear of the lamp and emits light forward. to investigate
이러한 헤드라이트 반사경은 자동차 부품으로 사용되므로 고강도화와 경량화가 가장 크게 요구되며, 광원으로부터 전달받은 열에 의해 반사경의 변형이 일어나므로 높은 방열 효과가 요구된다. 최근에는 차량용 헤드라이트 램프로서 전력소모가 적고 빛의 직진성이 우수한 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용함에 따라, 강도 높은 광원으로부터 발생되는 전자파를 막기 위한 전자파 차단 효과 또한 요구되고 있다.Since the headlight reflector is used as an automobile part, high strength and light weight are most required, and since the reflector is deformed by heat transmitted from a light source, a high heat dissipation effect is required. Recently, as an organic light emitting diode (OLED) having low power consumption and excellent linearity of light is used as a vehicle headlight lamp, an electromagnetic wave blocking effect for blocking electromagnetic waves generated from a high-intensity light source is also required.
기존에는 강도를 높이고 동시에 광원에서 발생되는 열을 방출시키기 위하여 알루미늄을 사용하여 반사경을 제조하였다. 이러한 알루미늄은 높은 열 전도도를 가지는 금속으로 상대적으로 가볍다는 장점이 있는 반면, 성형에 제한이 있으며 비중이 약 2.7 g/cm3로 고분자에 비해서는 무거우며 가공 비용이 높다는 문제가 있었다. 또한, 알루미늄은 다이캐스팅 공법에 의해 제작되므로, 제작 단가가 비싸고 무거우며, 주조 후 별도의 가공 공정을 필요로 하며, 반사부와 전구고정부를 결합하기 위해 별도의 조립 공정을 필요로 한다는 문제가 있었다. In the past, a reflector was manufactured using aluminum in order to increase strength and at the same time dissipate heat generated from a light source. Aluminum is a metal with high thermal conductivity and has the advantage of being relatively light, but has limitations in molding, has a specific gravity of about 2.7 g/cm 3 , is heavier than polymers, and has a high processing cost. In addition, since aluminum is manufactured by a die-casting method, the manufacturing cost is expensive and heavy, and a separate processing process is required after casting, and a separate assembly process is required to combine the reflector and the bulb fixing unit. .
이에, 알루미늄과 같은 금속 소재 대신에 가벼우면서도 높은 열 전도도를 가지며, 전자파를 차단할 수 있는 복합소재에 대한 개발이 요구되었다. Accordingly, the development of a composite material that is lightweight, has high thermal conductivity, and can block electromagnetic waves has been required instead of a metal material such as aluminum.
이를 해결하고자, 고분자 수지를 베이스 수지로 사용하여 기계적 물성을 높이고 동시에 경량화를 꾀하려는 시도가 있으나, 일반적으로 고분자 수지는 전기 절연 특성 및 낮은 열 전도도의 특성으로 전자파 차폐 및 자동차 부품으로 적용하기 어려운 문제가 있다. 일 예로, 고분자는 전기 전도성이 없기 때문에 고분자를 반사경의 베이스 수지로 하면서 차폐 효과를 위한 전기 전도성을 부여하기 위해서는, 별도의 첨가제를 첨가해야 하는데, 첨가되는 물질에 따라 베이스 수지의 기본적 물성, 예를 들어, 성형성, 강도 등의 기계적 물성이 크게 저하될 수 있다. 또 다른 예로, 고분자는 열 전도도가 낮거나 없기 때문에 고분자를 반사경의 베이스 수지로 하면서 방열 효과를 위해 세라믹 입자를 투입하였으나, 여전히 기계적 강도와 열 전도도가 목적하는 수치에 도달하지 못하였다. In order to solve this problem, attempts have been made to increase mechanical properties and reduce weight at the same time by using polymer resin as a base resin, but in general, polymer resin is difficult to apply as electromagnetic wave shielding and automobile parts due to its electrical insulating properties and low thermal conductivity. there is For example, since polymers do not have electrical conductivity, a separate additive must be added to provide electrical conductivity for shielding effect while using the polymer as the base resin of the reflector. Depending on the material added, the basic physical properties of the base resin, for example For example, mechanical properties such as moldability and strength may be greatly deteriorated. As another example, since the polymer has low or no thermal conductivity, ceramic particles were added for heat dissipation while using the polymer as the base resin of the reflector, but the mechanical strength and thermal conductivity did not reach the desired values.
이에 가벼우면서도 고강도를 가지며, 방열 효과와 전자파 차단 효과가 모두 뛰어난 고분자 복합소재 반사경에 대한 개발이 여전히 요구된다. Therefore, it is still required to develop a polymer composite material reflector that is lightweight, has high strength, and has excellent heat dissipation and electromagnetic wave blocking effects.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하며, 높은 열 전도도와 전자파 차단 효과를 가지는 헤드라이트 반사경을 제공하는 것이다. An object of the present invention, which has been made to solve the above problems, is to provide a headlight reflector that is lightweight, has excellent mechanical properties, and has high thermal conductivity and an electromagnetic wave blocking effect.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 우수한 표면조도를 가지며, 사출 성형에 의해 일체형으로 반사경을 제조함으로써, 제조 공정을 단순화하고 생산 비용을 절감할 수 있는 반사경을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a reflector that has excellent surface roughness and can simplify the manufacturing process and reduce production costs by integrally manufacturing the reflector by injection molding.
본 발명에서는 일측에 형성되어, 빛을 조사하는 램프가 삽입되는 램프고정부; 및 일방향으로 오목한 구면으로 형성되되 일측 끝단이 상기 램프고정부에 삽입되는 램프를 둘러싸도록 형성되고, 구면의 내측에 반사면을 구비하며, 상기 반사면이 상기 램프의 빛을 전방으로 조사하는 반사부;를 포함하는 반사경으로서, In the present invention, it is formed on one side, a lamp fixing portion into which a lamp for irradiating light is inserted; And a reflector formed of a spherical surface concave in one direction, one end of which is formed to surround the lamp inserted into the lamp fixing part, and has a reflective surface inside the spherical surface, wherein the reflective surface irradiates the light of the lamp forward. As a reflector containing;
상기 반사경은, 상기 램프고정부 및 상기 반사부가 일체형으로 형성되며, In the reflector, the lamp fixing part and the reflecting part are integrally formed,
상기 반사경은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버(carbon fiber), 상용화제 및 탄소 나노튜브(carbon nanotube)를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경을 제공한다. The reflector provides a headlight reflector comprising an engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fiber, a compatibilizer, and carbon nanotubes.
상기 반사경은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 혼합한 혼합소재로 사출 성형되어 일체형으로 형성될 수 있다. The reflector may be integrally formed by injection molding of a mixed material in which engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes are mixed.
상기 반사경은, 상기 반사부의 타측 외면에 형성되며, 상기 반사부를 지지하고, 자동차 헤드라이트 케이스 내측에 맞물려 결합하도록 굴곡 형성되는 지지부; The reflector may include a support portion formed on an outer surface of the other side of the reflector, supporting the reflector, and bent to be engaged and coupled to an inside of a vehicle headlight case;
상기 반사부의 외면에서 돌출 형성되되 상기 램프고정부의 일측 끝단에서부터 타측방향으로 상기 반사부의 외면을 따라 연장 형성되는 복수의 방열핀; 및 A plurality of heat dissipation fins protruding from the outer surface of the reflector and extending from one end of the lamp fixing part along the outer surface of the reflector in the other direction; and
상기 헤드라이트 케이스에 고정되기 위해 형성되는 복수의 연결홀;을 포함할 수 있다. It may include; a plurality of connection holes formed to be fixed to the headlight case.
상기 반사경은, 상기 램프고정부, 반사부, 지지부, 방열핀 및 연결홀이 모두 일체로 형성되도록 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 혼합한 혼합소재로 사출 성형되어 형성될 수 있다. The reflector is formed by injection molding of a mixed material in which engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes are mixed so that the lamp fixing part, the reflecting part, the support part, the radiating fin, and the connection hole are integrally formed. It can be.
상기 반사경은, 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 엔지니어링 플라스틱 35 내지 45 중량부 및 세라믹 입자 35 내지 45 중량부를 포함하며, 상기 엔지니어링 플라스틱의 함량이 상기 세라믹 입자의 함량과 같거나 많으며, 상기 함량 차이는 10 중량부 이하일 수 있다. The reflector includes 35 to 45 parts by weight of engineering plastics and 35 to 45 parts by weight of ceramic particles based on 100 parts by weight of the total content of the reflector, the content of the engineering plastics is equal to or greater than the content of the ceramic particles, and the content The difference may be 10 parts by weight or less.
상기 반사경은, 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 상기 탄소 파이버 10 내지 15 중량부 및 탄소 나노튜브 1 내지 3 중량부를 포함하며, 상용화제의 함량은 5 중량부 이하일 수 있다. The reflector includes 10 to 15 parts by weight of the carbon fibers and 1 to 3 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the total content of the reflector, and the content of the compatibilizer may be 5 parts by weight or less.
상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리아미드이며, 상기 세라믹 입자는 알루미나일 수 있다. The engineering plastic may be polyamide, and the ceramic particles may be alumina.
상기 상용화제는, 액체 디엔 중합체; 에폭시 화합물; 산화 폴리올레핀 왁스; 퀴논; 유기실란 화합물; 다작용성 화합물; 폴리카복실산; 및 상기 상용화제 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The compatibilizer may be a liquid diene polymer; epoxy compounds; oxidized polyolefin wax; quinone; organosilane compounds; multifunctional compounds; poly carboxylic acids; And it may be selected from the group consisting of a combination comprising at least one of the above compatibilizers.
상기 반사경은, 하기 식 1 내지 식 3 중 적어도 2 이상을 만족하는 것이다:The reflector satisfies at least two of the following formulas 1 to 3:
[식 1][Equation 1]
(인장강도*열 전도도)/비중 ≥ 100(tensile strength*thermal conductivity)/specific gravity ≥ 100
[식 2][Equation 2]
인장강도/열 전도도 ≤ 85 Tensile strength/thermal conductivity ≤ 85
[식 3][Equation 3]
열 전도도/비중 ≥ 0.8 Thermal conductivity/specific gravity ≥ 0.8
상기 반사부는 알루미늄이 증착된 것일 수 있다.The reflector may be aluminum deposited.
본 발명에 따른 헤드라이트 반사경은 엔지니어링 플라스틱 수지 기반에 세라믹 입자, 탄소 파이버 및 탄소 나노튜브를 포함함으로써, 열 전도도, 사출 흐름성 및 성형성이 우수하며, 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고, 방열 효과와 전자파 차단 효과가 우수한 반사경을 제공할 수 있다. The headlight reflector according to the present invention includes ceramic particles, carbon fibers and carbon nanotubes on the basis of an engineering plastic resin, so it has excellent thermal conductivity, injection flowability and moldability, is lightweight and has excellent mechanical properties, heat dissipation effect and It is possible to provide a reflector having an excellent electromagnetic wave blocking effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사경의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사경의 배면사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 반사경의 인장강도, 밀도 및 열전도율 등 물성을 측정한 결과값을 도시한 것이다.1 shows a perspective view of a reflector according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a rear perspective view of a reflector according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the result of measuring physical properties such as tensile strength, density and thermal conductivity of reflectors according to an embodiment and a comparative example of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples or examples including the accompanying drawings. However, the following specific examples or examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.
본 명세서에서 사용된 “복합소재”의 용어는 두 가지 이상의 소재가 모여서 형성된 소재를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. The term "composite material" used herein may be understood to mean a material formed by gathering two or more materials.
도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 측면에 따른 헤드라이트 반사경(100)은 일측에 형성되어, 빛을 조사하는 램프가 삽입되는 램프고정부(110), 일방향으로 오목한 구면으로 형성되되 일측 끝단이 상기 램프고정부(110)에 삽입되는 램프를 둘러싸도록 형성되고, 구면의 내측에 반사면(121)을 구비하여, 상기 반사면(121)이 상기 램프의 빛을 전방으로 조사하는 반사부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 반사경(100)은 상기 램프고정부(110) 및 반사부(120)가 일체형으로 형성되는 것이다. Referring to FIGS. 1 and 2, the headlight reflector 100 according to one aspect of the present invention is formed on one side, and the lamp fixing part 110 into which a lamp for irradiating light is inserted, a spherical surface concave in one direction. It is formed so that one end is formed to surround the lamp inserted into the lamp fixing part 110, and a reflective surface 121 is provided inside the spherical surface, so that the reflective surface 121 irradiates the light of the lamp forward. It is characterized in that it comprises a reflector 120, and the reflector 100 is formed in one piece with the lamp fixing part 110 and the reflector 120.
상기 반사경(100)은 자동차의 헤드라이트 케이스 내부에 구비되는 것으로, 일반적인 반사경의 구조 및 역할을 포함하고 있으며, 상기 반사경(100)의 형태는 자동차의 종류에 따라 변형될 수 있고, 도시된 반사경은 상기 반사경(100) 형태의 일 실시예이다. 상기 반사경(100)은 상기 헤드라이트 케이스 내측에 지지된 후 상기 헤드라이트 케이스와 결합하는 것으로 상기 반사경(100)이 자동차에 설치되며, 상기 반사경(100)은 상기 헤드라이트 케이스 내측에 맞물려 결합하도록 굴곡 형성되는 지지부(122), 상기 반사경(100)이 상기 헤드라이트 케이스와 고정되기 위해 형성되는 복수의 연결홀(123)을 포함하여 일체로 형성될 수 있다. 상기 반사경(100)은 리플렉터 타입 또는 프로젝터 타입 등에 구비되는 광원을 반사하는 역할을 하는 반사경에 있어 형태의 한정 없이 사용될 수 있다. The reflector 100 is provided inside the headlight case of a vehicle, and includes a structure and role of a general reflector, and the shape of the reflector 100 may be modified according to the type of vehicle. This is an embodiment of the shape of the reflector 100. The reflector 100 is supported inside the headlight case and then combined with the headlight case. The reflector 100 is installed in a vehicle, and the reflector 100 is bent to be engaged and coupled to the inside of the headlight case. The formed support part 122 and the reflector 100 may be integrally formed including a plurality of connection holes 123 formed to be fixed to the headlight case. The reflector 100 may be used without limitation in form in a reflector type reflector or a reflector serving to reflect a light source provided in a projector type or the like.
도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면, 상기 램프고정부(110)는 상기 반사경(100)의 일측에 위치되는 것으로, 중앙이 통공된 원통형상을 가지고 있어 중앙에 램프가 끼워지도록 형성되며, 상기 램프고정부(110)의 일 끝단이 자동차 헤드라이트 케이스 내부에 위치되는 램프 및 램프 고정대와 고정되고, 상기 램프고정부(110)의 통공 부분으로 상기 램프가 통과하며 상기 램프고정부(110)에 의해 상기 램프가 고정되도록 형성되는 것이 바람직하다. Referring to FIGS. 1 and 2, the lamp fixing part 110 is located on one side of the reflector 100 and has a cylindrical shape with a through hole in the center so that the lamp is fitted in the center. One end of the lamp fixing part 110 is fixed to the lamp and the lamp holder located inside the automobile headlight case, and the lamp passes through the through hole of the lamp fixing part 110 to the lamp fixing part 110. It is preferable that the lamp is formed so as to be fixed by.
본 발명의 일 측면에 따른 반사경(100)은 상기 램프고정부(110), 상기 반사부(120), 상기 방열핀(130)을 비롯하여 지지부(122), 연결홀(123)이 모두 일체로 형성되는 반사경이다. In the reflector 100 according to one aspect of the present invention, the lamp fixing part 110, the reflecting part 120, the heat dissipating fin 130, the support part 122, and the connection hole 123 are all integrally formed. it is a reflector
종래의 반사경은 알루미늄을 이용하여 다이캐스팅을 통해 생산되는 것으로, 알루미늄은 열 전도도가 좋아 램프로부터 받은 열을 방출하는 데에 효과적이나, 제조 과정이 복잡하여 공정 비용이 높아지며, 대량 생산이 어렵다는 문제가 있다. 또한, OLED 광원을 사용하기에는 여전히 기계적 강도 및 열 전도도 특성이 낮게 나타난다. A conventional reflector is produced through die casting using aluminum. Aluminum has good thermal conductivity and is effective in dissipating heat received from a lamp. . In addition, mechanical strength and thermal conductivity characteristics are still low to use OLED light sources.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 사출 성형을 통해 대량 생산 가능한 복합소재를 사용하여 상기 반사경의 공정 과정을 단순화하여 생산 비용을 감소시킬 수 있다.The present invention, to solve this problem, can reduce the production cost by simplifying the process of the reflector using a composite material that can be mass-produced through injection molding.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따른 반사경(100)은 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버(carbon fiber), 상용화제 및 탄소 나노튜브(carbon nano tube)를 포함하는 것을 발명의 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 반사경(100)은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 혼합한 혼합소재로 사출 성형되어 일체형으로 형성되는 것이다. Specifically, the reflector 100 according to one aspect of the present invention is characterized by including an engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, a compatibilizer, and carbon nanotubes. Specifically, the reflector 100 is integrally formed by injection molding with a mixture of engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, a compatibilizer, and carbon nanotubes.
종래, 열가소성 수지로 반사경을 제조하여, 알루미늄과 같은 금속 대비 기계적 물성을 높이고 동시에 경량화 하려는 시도가 있었다. 열가소성 수지 자체는 높은 성형성 및 가공성을 가지나, 반면 높은 열이 가해지는 경우 열 전도도가 낮아 변형이 쉽게 일어나는 문제가 있었다. 또한, 열가소성 수지 자체는 고분자로서 전기 전도성이 없기 때문에 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 강도 높은 광원으로부터 발생되는 전자파를 막을 수 없는 문제가 있었다. Conventionally, there has been an attempt to increase mechanical properties compared to metals such as aluminum and to reduce weight at the same time by manufacturing a reflector with a thermoplastic resin. The thermoplastic resin itself has high formability and processability, but on the other hand, when high heat is applied, there is a problem in that the thermal conductivity is low and deformation easily occurs. In addition, since the thermoplastic resin itself is a polymer and has no electrical conductivity, there is a problem in that it cannot block electromagnetic waves generated from a high-intensity light source such as an organic light emitting diode (OLED).
한편, 종래 소량의 전도성 첨가제로 탄소 나노튜브를 사용하여 열가소성 수지에 전기 전도성을 부여하려는 시도가 있어 왔다. 그러나, 열가소성 수지에 탄소 나노튜브를 혼합하고 이를 사출하여 전기 전도성을 높이는 경우, 사출 가공 중에 발생하는 전단 응력으로 인해 탄소 나노튜브의 이동성과 배향성이 나타나고, 이로 인해 전기 전도성 열가소성 수지 내의 탄소 나노튜브 간의 연결이 오히려 단절되어 전기 전도성이 저하되는 문제가 나타났다. Meanwhile, attempts have been made to impart electrical conductivity to a thermoplastic resin using carbon nanotubes as a conductive additive in a small amount. However, when carbon nanotubes are mixed with a thermoplastic resin and injected to increase electrical conductivity, the shear stress generated during the injection process causes the mobility and orientation of the carbon nanotubes to appear, which leads to a gap between the carbon nanotubes in the electrically conductive thermoplastic resin. The connection is rather disconnected, resulting in a problem of deterioration in electrical conductivity.
또한, 종래 세라믹 입자를 대량으로 사용하여, 예를 들어, 반사경의 총 함량 대비 50 중량% 이상으로 사용하여 반사경의 열 전도도를 높이고자 하는 시도가 있어 왔다. 그러나, 열가소성 수지에 세라믹 입자를 대량 사용하는 경우 표면조도가 거칠어져 난반사가 일어나며, OLED 광원을 사용하기에는 여전히 낮은 기계적 강도와 열 전도도를 보이는 문제가 있었다. In addition, there has been an attempt to increase the thermal conductivity of the reflector by using a large amount of conventional ceramic particles, for example, by using 50% by weight or more based on the total content of the reflector. However, when a large amount of ceramic particles are used in a thermoplastic resin, the surface roughness is rough and diffuse reflection occurs, and there is still a problem of showing low mechanical strength and thermal conductivity to use an OLED light source.
반면, 본 연구자들은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 특정 조성비로 혼합한 혼합소재로 사출 성형하여 일체형으로 반사경을 제조하였다. 이에 따라, 가벼우면서도 고강도를 가지며, 특히 탄소 파이버, 상용화제, 탄소 나노튜브의 조합을 최적화하여 전기 전도성 및 열 전도도를 모두 조절 가능한 반사경을 제공할 수 있다. 이에 따라, 방열 효과와 전자파 차단 효과가 모두 우수한 반사경을 제공할 수 있다. On the other hand, the present researchers manufactured an integrated reflector by injection molding with a mixed material in which engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes were mixed in a specific composition ratio. Accordingly, it is possible to provide a reflector that is lightweight, has high strength, and can control both electrical conductivity and thermal conductivity by optimizing the combination of carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes. Accordingly, it is possible to provide a reflector having excellent heat dissipation effect and electromagnetic wave blocking effect.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 반사경의 소재를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the material of the reflector according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따른 반사경은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다. The reflector according to one aspect of the present invention is characterized by including an engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, a compatibilizer, and carbon nanotubes.
(A) 엔지니어링 플라스틱 수지 (A) engineering plastic resin
본 발명의 일 측면에 따른 반사경은 엔지니어링 플라스틱 수지를 포함한다. 구체적으로, 상기 엔지니어링 플라스틱 수지는 폴리아미드일 수 있으며, 보다 구체적으로, PA 6 일 수 있다. A reflector according to one aspect of the present invention includes an engineering plastic resin. Specifically, the engineering plastic resin may be polyamide, and more specifically, PA 6.
폴리아미드는 190 ℃ 이상의 높은 열변형 온도를 가지고 있으며, 양산 비용이 적고, 디자인의 가용성이 높으며, 금속에 비해 가벼우면서도 금속 수준 또는 그 이상의 높은 강도 및 내열성을 가진다. 특히 PA 6는 인장강도, 내충격성, 내마모성, 내화학성 및 저 마찰계수가 우수한 특징이 있으며, PA 66보다 낮은 융점을 가지며, 공정 온도 범위가 넓다는 장점이 있다.Polyamide has a high heat distortion temperature of 190 ° C. or more, low mass production cost, high design availability, and light weight compared to metal, yet high strength and heat resistance equal to or higher than that of metal. In particular, PA 6 has excellent tensile strength, impact resistance, abrasion resistance, chemical resistance and low friction coefficient, has a lower melting point than PA 66, and has a wide process temperature range.
상기 엔지니어링 플라스틱 수지는 성형성을 고려할 때 25℃에서 농도 1 g/dl의 조건으로 측정한 상대 점도가 1.5 내지 5, 보다 바람직하게는 2 내지 4.5 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상대 점도가 1.5 보다 작으면 저점도이기 때문에, 혼합 후의 가공이 곤란해져 바람직한 물성을 얻기 어려워질 수 있다. 또 5 보다 크면 고점도 때문에 성형가공 때의 유동성이 나쁘고, 충분한 사출 압력이 가해지지 않기 때문에 반사경을 만들기 어려워질 수 있다.Considering moldability, the engineering plastic resin preferably has a relative viscosity of 1.5 to 5, more preferably 2 to 4.5, measured at a concentration of 1 g/dl at 25°C. If the relative viscosity is less than 1.5, since the viscosity is low, it may be difficult to obtain desirable physical properties due to difficulty in processing after mixing. In addition, if it is larger than 5, the flowability during molding is poor due to high viscosity, and since sufficient injection pressure is not applied, it may be difficult to make a reflector.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 반사경은 상기 엔지니어링 플라스틱이 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 35 내지 45 중량부로 포함하는 것일 수 있다. 상기 함량 범위에서 가공성이 높으며, 높은 기계적 물성을 가지면서도 가볍고 방열 효과 및 전자파 차단 효과가 우수한 반사경을 제공할 수 있다. In one specific embodiment of the present invention, the reflector may include 35 to 45 parts by weight of the engineering plastic based on 100 parts by weight of the total content of the reflector. It is possible to provide a light reflector having high processability within the above content range, high mechanical properties, and excellent heat dissipation and electromagnetic wave blocking effects.
(B) 세라믹 입자 (B) ceramic particles
세라믹 입자는 엔지니어링 플라스틱의 낮은 열전도성을 보완하고자 투입하는 것이다. Ceramic particles are added to compensate for the low thermal conductivity of engineering plastics.
이를 해결하기 위하여, 세라믹 입자는 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 35 내지 45 중량부로 포함되며, 상기 세라믹 입자의 함량은 상기 엔지니어링 플라스틱의 함량과 동일하거나 또는 이 둘의 함량 차이가 10 중량부 이하가 되도록 더 적게 투입되는 것이 바람직하다. 세라믹 입자의 비율이 상기와 같을 경우, 반사경을 경량화하면서 기계적 강도 및 열 전도율을 높일 수 있으며, 세라믹 입자 자체가 깨져 사출 성형에 따른 표면조도가 거칠어지는 문제를 감소시킬 수 있다. In order to solve this problem, the ceramic particles are included in 35 to 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the reflector, and the content of the ceramic particles is the same as the content of the engineering plastic, or the difference between the two is 10 parts by weight It is preferable to add less so that it becomes below. When the ratio of the ceramic particles is the same as above, the mechanical strength and thermal conductivity can be increased while reducing the weight of the reflector, and the problem of rough surface roughness due to injection molding due to breakage of the ceramic particles can be reduced.
상기 세라믹 입자는 구체적으로 알루미나(Al2O3)일 수 있는데, 알루미나는 알루미늄과 산소의 화합물로써, 다이아몬드 다음 가는 경도를 가지며, 절연성이 높으며, 강도가 높고 단가가 저렴한 장점이 있다. The ceramic particles may be specifically alumina (Al 2 O 3 ). Alumina is a compound of aluminum and oxygen, and has advantages of having a hardness second to that of diamond, high insulation, high strength, and low unit cost.
본 발명에서, 상기 세라믹 입자는 구형이며, 구형이라는 의미는 전체적으로 둥근 모양을 의미하며, 판상 등의 각진 형상을 제외하는 것을 의미하고, 완벽한 구 형태를 의미하는 것이 아니라 타원형이거나 그 일부가 찌그러진 구 형태도 포함한다. 본 발명에서 상기 세라믹 입자가 열전달 경로를 형성하기 때문에 세라믹 입자가 엔지니어링 플라스틱 수지 내에 효과적으로 분산되어 있는 것이 중요하다. 세라믹 입자를 상기 엔지니어링 플라스틱 수지 내에 분산 시 구형의 세라믹 입자라 하더라도 사출성형 시 사출기의 스크류 등을 손상시킬 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 구형의 세라믹 입자 또는 상기 구형 세라믹 입자의 응집체를 엔지니어링 플라스틱 수지에 분산시켜 적용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 사출기의 손상 문제와 동시에 엔지니어링이 플라스틱 수지 내에 세라믹 입자가 효과적으로 분산되어 흐름성이 개선되어 작업성이 향상되게 된다. 또한, 세라믹 입자가 열전달 경로를 형성하여 열 전도도 및 방열 특성도 개선되게 된다.In the present invention, the ceramic particles are spherical, and spherical means a generally round shape, excluding an angular shape such as a plate shape, and does not mean a perfect spherical shape, but an elliptical or partially distorted spherical shape. Also includes In the present invention, since the ceramic particles form a heat transfer path, it is important that the ceramic particles are effectively dispersed in the engineering plastic resin. When ceramic particles are dispersed in the engineering plastic resin, even spherical ceramic particles may damage a screw or the like of an injection molding machine during injection molding. In order to solve this problem, it is preferable to apply a dispersion of spherical ceramic particles or aggregates of the spherical ceramic particles in an engineering plastic resin. In this case, at the same time as the problem of damage to the injection molding machine, ceramic particles are effectively dispersed in the engineering plastic resin to improve flowability and workability. Also, since the ceramic particles form a heat transfer path, thermal conductivity and heat dissipation characteristics are improved.
또한, 상기 반사경(100)은 열 방출 효율을 보다 향상시키기 위해, 상기 반사경(100)의 반사부(120)에 알루미늄을 증착하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 반사부(120)의 내면을 알루미늄으로 증착하는 경우, 반사경의 열방출 효율이 향상되어, 램프에서 발생되는 열에 의해 상기 반사경(100)의 표면이 타면서 변형이 유발되는 문제를 예방할 수 있다. 이와 같이 반사경(100)을 알루미늄으로 증착시키기 위해 상기 반사경(100)은 낮은 표면조도(거칠기) 값을 가지도록 제작하는 것이 바람직하며, 이를 위해 엔지니어링 플라스틱의 함량은 세라믹 입자와 동일하거나 더 많으며, 구체적으로, 이 둘의 함량 차이가 10 중량부 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the reflector 100 is characterized in that aluminum is deposited on the reflector 120 of the reflector 100 in order to further improve heat dissipation efficiency. Specifically, when the inner surface of the reflector 120 is deposited with aluminum, the heat dissipation efficiency of the reflector is improved, and it is possible to prevent a problem in which the surface of the reflector 100 is burned and deformed by heat generated from a lamp. there is. In this way, in order to deposit the reflector 100 with aluminum, it is preferable to manufacture the reflector 100 to have a low surface roughness (roughness) value. For this purpose, the content of engineering plastic is equal to or greater than that of ceramic particles, and specific As such, it is preferable that the difference between the two contents is 10 parts by weight or less.
(3) 탄소 파이버(Carbon Fiber)(3) Carbon Fiber
탄소 파이버는 탄소 원소의 질량 함유율이 90% 이상으로 이루어진 섬유장의 탄소 재료로서 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 석유계/석탄계 탄화수소잔류물인 피치(Pitch) 또는 레이온으로부터 제조된 섬유 형태의 유기 전구체 물질을 불활성 분위기에서 열분해하여 얻어지는 섬유를 의미한다. Carbon fiber is a fibrous carbon material with a mass content of carbon element of 90% or more, and is an organic precursor in the form of a fiber made from polyacrylonitrile (PAN), petroleum/coal hydrocarbon residue pitch or rayon. It means a fiber obtained by thermally decomposing a material in an inert atmosphere.
탄소 파이버는 상대적으로 강철보다 가벼우면서도 강도가 우수하여 반사경의 기계적 강도를 높이면서도 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 탄소 파이버를 투입하는 경우, 열 전도도를 상승시킬 수 있다. Carbon fiber is relatively lighter than steel and has excellent strength, so it can reduce the weight while increasing the mechanical strength of the reflector. In addition, when the carbon fiber is introduced, the thermal conductivity can be increased.
다만, 열가소성 수지와 탄소 파이버만을 투입하는 경우에는, 탄소 파이버 투입량 증가에 따라 비중은 늘어나는 반면, 열 전도도의 증가폭이 크지 않아 최근 자동차 산업에서 요구되는 고강도, 경량화 및 방열 특성을 모두 만족하는 반사경을 제공하기에 어려움이 있었다. However, when only thermoplastic resin and carbon fiber are injected, the specific gravity increases as the amount of carbon fiber input increases, but the increase in thermal conductivity is not large, providing a reflector that satisfies all of the high strength, light weight, and heat dissipation characteristics required in the recent automobile industry. It was difficult to do.
반면, 본 발명의 일 측면에 따른 반사경은 분산성이 높은 세라믹 입자와 탄소 파이버, 탄소 나노튜브를 동시에 포함함으로써, 방열 특성과 전자파의 반사 및 흡수 정도를 향상시키며, 기계적 물성은 강화되고 비중은 오히려 감소된 반사경을 제공할 수 있다. 또한, 사출 흐름성 및 성형성이 우수하다. On the other hand, the reflector according to one aspect of the present invention includes highly dispersible ceramic particles, carbon fibers, and carbon nanotubes at the same time, thereby improving heat dissipation characteristics and the degree of reflection and absorption of electromagnetic waves, enhancing mechanical properties and increasing specific gravity. A reduced reflector may be provided. In addition, injection flowability and moldability are excellent.
이러한 효과를 얻기 위한 탄소 파이버는 길이가 0.01 내지 100 mm, 직경 0.1 내지 100 ㎛ 일 수 있고, 바람직하게는 길이 1 내지 50 mm, 직경 0.1 내지 10 ㎛ 일 수 있으며, 또한 탄소 파이버의 함량은 반사경 전체 100 중량부를 기준으로 10 내지 15 중량부 일 수 있다. The carbon fiber to obtain this effect may have a length of 0.01 to 100 mm and a diameter of 0.1 to 100 μm, preferably a length of 1 to 50 mm and a diameter of 0.1 to 10 μm. It may be 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight.
(4) 탄소 나노튜브 (Carbon NanoTube)(4) Carbon NanoTube
본 발명의 일 측면에 따른 반사경은 일체형 구조를 통해 물리적으로 전자파를 차폐하는 효과를 갖지만, 이를 형성하는 재료인 엔지니어링 플라스틱 수지가 부도체기 때문에 탄소 나노튜브를 포함하는 경우 전기 전도성을 띄게 되어 표면 전류 또는 접지 효과를 통하여 더 효율적으로 전자파를 차단할 수 있다. The reflector according to one aspect of the present invention has an effect of physically shielding electromagnetic waves through an integral structure, but since the engineering plastic resin, which is a material for forming it, is non-conductive, it becomes electrically conductive when it contains carbon nanotubes, resulting in surface current or Electromagnetic waves can be blocked more efficiently through the grounding effect.
탄소 나노튜브는 높은 기계적 강도와 높은 영스 모듈러스(Young's Modulus), 높은 종횡비(aspect ratio)의 기계적 특성, 높은 전기 전도성과 높은 열안정성을 가지며, 이러한 탄소 나노튜브를 고분자 복합체에 응용하면 기계적, 열적, 전기적 특성이 향상된 탄소 나노튜브-고분자 복합체를 제조할 수 있다. Carbon nanotubes have high mechanical strength, high Young's modulus, high aspect ratio mechanical properties, high electrical conductivity and high thermal stability, and when these carbon nanotubes are applied to polymer composites, mechanical, thermal, A carbon nanotube-polymer composite with improved electrical properties can be prepared.
탄소 나노튜브를 합성하는 방법은 전기방전법(Arc-discharge), 열분해법(pyrolysis), 레이저 증착법(Laser vaporization), 플라즈마 화학기상증착법(plasma chemical vapor deposition), 열화학 기상증착법(Thermal chemical vapor deposition), 전기분해법 등이 있으나, 본 발명에서는 합성 방법에 관계없이 얻어진 탄소 나노튜브 모두가 사용가능하다.Methods for synthesizing carbon nanotubes include arc-discharge, pyrolysis, laser vaporization, plasma chemical vapor deposition, and thermal chemical vapor deposition. , electrolysis method, etc., but in the present invention, all of the obtained carbon nanotubes can be used regardless of the synthesis method.
한편, 탄소 나노튜브는 그 벽의 개수에 따라 단일벽 탄소 나노튜브(single wall carbon nanotube), 이중벽 탄소 나노튜브(double wall carbon nanotube), 다중벽 탄소 나노튜브(multi wall carbon nanotube)로 나눌 수 있으며, 본 발명에서는 그 종류에 제한을 두지 않으나 다중벽 탄소 나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, carbon nanotubes can be divided into single wall carbon nanotubes, double wall carbon nanotubes, and multi wall carbon nanotubes according to the number of walls. , In the present invention, the type is not limited, but it is preferable to use multi-walled carbon nanotubes.
탄소 나노튜브의 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 직경 0.5 ~ 100 nm, 상세하게는 1 ~ 10 nm일 수 있으며, 길이는 0.01 ~ 100 ㎛, 상세하게는 0.5 ~ 10 ㎛ 일 수 있고, 상기 직경 및 길이 범위에서 전기 전도성 및 가공성이 보다 우수하다.The size of the carbon nanotube is not particularly limited, but may be 0.5 to 100 nm in diameter, specifically 1 to 10 nm, and may have a length of 0.01 to 100 μm, specifically 0.5 to 10 μm, and the diameter and Electrical conductivity and workability are better in the length range.
또한, 탄소 나노튜브는 상기와 같은 크기로 인해 종횡비(aspect ratio) (L/D)가 큰 값을 가지는데, L/D가 100 내지 1,000 이상의 탄소 나노튜브를 사용하는 것이 전기 전도성 향상에 좋다.In addition, carbon nanotubes have a large aspect ratio (L / D) due to their size, and it is good for improving electrical conductivity to use carbon nanotubes having an L / D of 100 to 1,000 or more.
다만, 종래와 같이, 열가소성 수지에 탄소 나노튜브만을 혼합하고 이를 사출하여 전기 전도성을 높이는 경우, 사출 가공 중에 발생하는 전단 응력으로 인해 탄소 나노튜브의 이동성과 배향성이 나타나고, 이로 인해 열가소성 수지 내의 탄소 나노튜브 간의 연결이 오히려 단절되어 전기 전도성이 저하되는 문제가 있다. However, as in the prior art, when only carbon nanotubes are mixed with a thermoplastic resin and injected to increase electrical conductivity, the mobility and orientation of the carbon nanotubes appear due to the shear stress generated during the injection process, which results in the carbon nanotubes in the thermoplastic resin. There is a problem in that the connection between the tubes is rather disconnected and the electrical conductivity is lowered.
반면, 본 발명의 일 측면에 따른 반사경은 분산성이 높은 세라믹 입자와 탄소 파이버, 탄소 나노튜브를 동시에 포함함으로써, 방열 특성과 전자파의 반사 및 흡수 정도를 향상시키며, 기계적 물성을 강화되며 비중은 오히려 감소된 반사경을 제공할 수 있다. 또한, 사출 흐름성 및 성형성이 우수하다. On the other hand, the reflector according to one aspect of the present invention includes highly dispersible ceramic particles, carbon fibers, and carbon nanotubes at the same time, thereby improving heat dissipation characteristics and the degree of reflection and absorption of electromagnetic waves, enhancing mechanical properties, and having a specific gravity rather than A reduced reflector may be provided. In addition, injection flowability and moldability are excellent.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따른 반사경은, 반사경 전체 함량 100 중량부 기준으로 1 내지 3 중량부의 탄소 나노튜브를 포함한다. 탄소 나노튜브가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 전기 전도성의 발현이 어려워 전자파 차폐 효과가 떨어지며, 3 중량부를 초과하는 경우에는 충격 강도의 저하가 발생하거나, 전기 전도성이 너무 높아 자칫 자동차 사고 발생시에 전기가 통하게 됨에 따라 안전성이 오히려 떨어질 수 있다. Specifically, the reflector according to one aspect of the present invention includes 1 to 3 parts by weight of carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the total content of the reflector. When carbon nanotubes are included in less than 1 part by weight, the expression of electrical conductivity is difficult, and the electromagnetic wave shielding effect is reduced. As electricity passes, safety may rather decrease.
(5) 상용화제 (5) Compatibilizer
탄소 나노튜브 및 탄소 파이버를 엔지니어링 플라스틱에 첨가하게 되면, 엔지니어링 플라스틱 고유의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있는데, 이를 보완하고자 상용화제를 첨가할 수 있다. When carbon nanotubes and carbon fibers are added to engineering plastics, there is a problem of deterioration of mechanical properties inherent in engineering plastics, and a compatibilizer may be added to compensate for this.
이러한 상용화제의 함량은 반사경 전체 함량 100 중량부 기준으로 5 중량부 이하가 바람직하다. The amount of the compatibilizer is preferably 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total reflector.
예를 들어, 상기 상용화제는, 액체 디엔 중합체; 에폭시 화합물; 산화 폴리올레핀 왁스; 퀴논; 유기실란 화합물; 다작용성 화합물; 폴리카복실산; 및 상기 상용화제 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. For example, the compatibilizer may be a liquid diene polymer; epoxy compounds; oxidized polyolefin wax; quinone; organosilane compounds; multifunctional compounds; poly carboxylic acids; And it may be selected from the group consisting of a combination comprising at least one of the above compatibilizers.
한편, 본 발명에 따른 반사경은 하기 식 1 내지 식 3 중 적어도 2 이상을 만족하는 것이다: On the other hand, the reflector according to the present invention satisfies at least two or more of the following formulas 1 to 3:
[식 1][Equation 1]
(인장강도*열 전도도)/비중 ≥ 100(tensile strength*thermal conductivity)/specific gravity ≥ 100
[식 2] [Equation 2]
인장강도/열 전도도 ≤ 85Tensile strength/thermal conductivity ≤ 85
[식 3] [Equation 3]
열 전도도/비중 ≥ 0.8 Thermal conductivity/specific gravity ≥ 0.8
이와 같이, 식 1 내지 식 3 중 적어도 2 이상을 만족하는 경우, 우수한 기계적 특성을 가지고 동시에 비중이 낮아 가벼우며, 방열 특성을 보유한다. 또한, 일체형으로 이루어져 있으며 전기 전도성이 있는 탄소 나노튜브를 사용함으로써, 전자파 차폐 효과가 뛰어나다. As such, when at least two of Equations 1 to 3 are satisfied, it has excellent mechanical properties, is lightweight due to its low specific gravity, and has heat dissipation characteristics. In addition, by using carbon nanotubes that are integral and have electrical conductivity, the electromagnetic wave shielding effect is excellent.
실시예Example
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments are exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be % by weight.
[실험예 1][Experimental Example 1]
실험예 1에서는 엔지니어링 플라스틱으로서 폴리부틸렌테트라프탈레이트, 폴리아미드, 에폭시 수지 각각과 세라믹 입자(알루미나)가 40 : 60 (중량%)로 이루어진 반사경의 열전도와 대표적인 기계적 물성인 인장 강도를 분석하였다. In Experimental Example 1, thermal conduction and tensile strength, which is a typical mechanical property, of a reflector composed of polybutylene tetraphthalate, polyamide, and epoxy resin as engineering plastics and ceramic particles (alumina) in a ratio of 40:60 (% by weight) were analyzed.
(W/m·K-1)thermal conductivity
(W/m K -1 )
실험예 1로부터 특히 폴리아미드를 사용하는 경우, 상대적으로 높은 열 전도도와 높은 기계적 물성을 가져 반사경으로 사용하기에 적합한 것을 확인할 수 있었다. From Experimental Example 1, it was confirmed that, in particular, when polyamide was used, it had relatively high thermal conductivity and high mechanical properties, making it suitable for use as a reflector.
[실험예 2][Experimental Example 2]
실험예 2에서는 알루미나를 40 중량%로 고정한 후 투입되는 탄소 파이버의 함량을 제어하여 기계적 물성과 열 전도도를 비교하였다. 반사경 100 중량% 중 알루미나와 탄소 파이버의 함량을 제외한 함량(중량%)은 폴리아미드이다. 이에 따른 결과를 표 2, 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다. In Experimental Example 2, after fixing alumina at 40% by weight, mechanical properties and thermal conductivity were compared by controlling the amount of carbon fiber introduced. Of 100% by weight of the reflector, the content (% by weight) excluding the contents of alumina and carbon fiber is polyamide. The results according to this are shown in Table 2 and FIGS. 3a to 3c.
[실험예 3][Experimental Example 3]
실험예 3에서는 알루미나의 함량을 40 중량%, 탄소 파이버의 함량을 10 중량%로 고정한 후 상용화제 함량에 따른 물리적 특성을 확인하였다. 100 중량% 중 알루미나와 탄소 파이버의 함량을 제외한 함량(중량%)은 폴리아미드이다. 이를 표 3에 나타내었다. In Experimental Example 3, after fixing the content of alumina to 40% by weight and the content of carbon fiber to 10% by weight, physical properties according to the content of the compatibilizer were confirmed. Of 100% by weight, the content (% by weight) excluding the contents of alumina and carbon fiber is polyamide. This is shown in Table 3.
[실험예 4][Experimental Example 4]
실험예 4에서는, 알루미나의 함량을 40 중량%, 탄소 파이버의 함량을 10 중량%, 상용화제 함량을 3 중량%로 고정한 후 탄소 나노튜브 함량에 따른 열 전도도를 확인하였다. 이를 표 4에 나타내었다. In Experimental Example 4, after fixing the alumina content to 40 wt%, the carbon fiber content to 10 wt%, and the compatibilizer content to 3 wt%, the thermal conductivity according to the carbon nanotube content was confirmed. This is shown in Table 4.
[실험예 5] [Experimental Example 5]
폴리아미드, 알루미나, 탄소 파이버, 상용화제, 탄소 나노튜브를 포함하는 반사경을 제조하여 물리적 물성을 확인하였다. 또한, 탄소 나노튜브 대신에 글라스 파이버를 사용한 반사경을 제조하여 물리적 물성을 비교하였다. 함량 및 수치를 각각 표 5 및 표 6에 나타내었다. Reflectors containing polyamide, alumina, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes were prepared and their physical properties were confirmed. In addition, reflectors using glass fibers instead of carbon nanotubes were manufactured and their physical properties were compared. The contents and values are shown in Tables 5 and 6, respectively.
표 5 및 표 6의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따라, 엔지니어링 플라스틱, 알루미나, 탄소 파이버, 상용화제, 탄소 나노튜브가 상술한 식 1 내지 식 3을 모두 만족하는 경우, 비교예들 대비 상대적으로 가벼우면서도 고 강도를 가지며, 방열 효과가 뛰어난 것을 확인할 수 있다. 반면, 표 5의 비교예에서 알 수 있는 바와 같이, 종래처럼 탄소 나노튜브는 사용하지 아니하고, 글라스 파이버와 탄소 파이버를 혼재하여 사용하는 경우에는, 본 발명에서 목적하는 물성을 달성할 수 없었다. Referring to the results of Tables 5 and 6, according to one aspect of the present invention, when the engineering plastics, alumina, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes satisfy all of the above formulas 1 to 3, Comparative Examples It can be seen that it is relatively light, has high strength, and has an excellent heat dissipation effect. On the other hand, as can be seen from the comparative examples in Table 5, in the case of using a mixture of glass fibers and carbon fibers without using carbon nanotubes as in the prior art, the desired physical properties could not be achieved in the present invention.
표 2에서와 같이 단순히 탄소 파이버만을 사용하는 경우에는 식 1 내지 식 3을 동시에 만족시키기 어려웠으며, 탄소 파이버 함량이 늘어날수록 경제성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 단순히 탄소 파이버만을 사용한 경우에는, 식 2의 값과 같이 85를 초과하여 열 전도도 대비 인장강도의 값이 크게 나타나게 되는데, 이 경우, 반사경의 기계적 물성 대비 방열 효과가 떨어져 반사경이 뒤틀리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 식 3의 값이 0.65 내지 0.69 수치로 나타나, 반사경의 비중 대비 열 전도도가 낮게 나타났다. 또한, 탄소 파이버 함량이 증가할수록 비중이 증가하는 반면 열 전도도의 값의 증가폭은 적은 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 탄소 파이버만을 사용하는 경우에는, 저비용으로 가벼우면서도 고강도를 지니며, 방열 효과가 뛰어난 반사경을 제조하기 어려웠다. As shown in Table 2, when only carbon fibers are used, it is difficult to satisfy Equations 1 to 3 at the same time, and as the content of carbon fibers increases, economic feasibility decreases. In addition, in the case of simply using carbon fiber, the value of tensile strength versus thermal conductivity exceeds 85 as shown in Equation 2, and in this case, the reflector has problems such as distortion due to a decrease in heat dissipation effect compared to the mechanical properties of the reflector. may occur. In addition, the value of Equation 3 was 0.65 to 0.69, and the thermal conductivity compared to the specific gravity of the reflector was low. In addition, it was confirmed that the specific gravity increased as the carbon fiber content increased, but the increase in the thermal conductivity value was small. As a result, in the case of using only carbon fiber, it is difficult to manufacture a reflector that is lightweight, high-strength, and excellent in heat dissipation at low cost.
또한, 표 3에서와 같이, 상용화제만 추가하고 탄소 나노튜브를 추가하지 않은 경우에도, 마찬가지로 본 발명에서 목적하는 효과를 달성할 수 없었다. 즉, 탄소 나노튜브를 추가하지 않은 경우에는, 식 2의 값과 같이 85를 초과하여 열 전도도 대비 인장강도의 값이 크게 나타나게 되는데, 이 경우, 반사경의 기계적 물성 대비 방열 효과가 떨어져 반사경이 뒤틀리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 식 3의 값이 0.67 내지 0.69 수치로 나타나, 반사경의 비중 대비 열 전도도가 낮게 나타났다. 결과적으로, 가벼우면서도 고강도를 지니며, 방열 효과가 뛰어난 반사경을 제조하기 어려웠다.In addition, as shown in Table 3, even when only the compatibilizing agent was added and no carbon nanotubes were added, the desired effect could not be achieved in the present invention as well. That is, when carbon nanotubes are not added, the value of tensile strength compared to thermal conductivity exceeds 85 as shown in Equation 2, and in this case, the reflector is distorted due to the decrease in heat dissipation effect compared to the mechanical properties of the reflector. problems may occur. In addition, the value of Equation 3 was 0.67 to 0.69, and the thermal conductivity compared to the specific gravity of the reflector was low. As a result, it has been difficult to manufacture a reflector that is lightweight, has high strength, and has an excellent heat dissipation effect.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention described above is only exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100 : 헤드라이트 반사경
110 : 램프고정부
120 : 반사부
121 : 반사면
122 : 지지부
123 : 연결홀
130 : 방열핀 100: headlight reflector
110: lamp fixing part
120: reflector
121: reflective surface
122: support
123: connection hole
130: heat dissipation fin
Claims (10)
일방향으로 오목한 구면으로 형성되되 일측 끝단이 상기 램프고정부에 삽입되는 램프를 둘러싸도록 형성되고, 구면의 내측에 반사면을 구비하며, 상기 반사면이 상기 램프의 빛을 전방으로 조사하는 반사부;를 포함하는 반사경으로서,
상기 반사경은, 상기 램프고정부 및 상기 반사부가 일체형으로 형성되며,
상기 반사경은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버(carbon fiber), 상용화제 및 탄소 나노튜브(carbon nanotube)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 반사경은, 하기 식 1 내지 식 3 중 적어도 2 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경.
[식 1]
(인장강도*열 전도도)/비중 ≥ 100
[식 2]
인장강도/열 전도도 ≤ 85
[식 3]
열 전도도/비중 ≥ 0.8 Formed on one side, a lamp fixing portion into which a lamp for irradiating light is inserted; and
It is formed as a spherical surface concave in one direction, one end is formed to surround the lamp inserted into the lamp fixing part, and has a reflective surface inside the spherical surface, and the reflective surface irradiates the light of the lamp forward; As a reflector comprising a,
In the reflector, the lamp fixing part and the reflecting part are integrally formed,
The reflector is characterized by comprising an engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, a compatibilizer, and carbon nanotubes,
The reflector is a headlight reflector, characterized in that it satisfies at least two or more of the following formulas 1 to 3.
[Equation 1]
(tensile strength*thermal conductivity)/specific gravity ≥ 100
[Equation 2]
Tensile strength/thermal conductivity ≤ 85
[Equation 3]
Thermal conductivity/specific gravity ≥ 0.8
상기 반사경은, 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 혼합한 혼합소재로 사출 성형되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
The reflector is a headlight reflector, characterized in that formed integrally by injection molding of a mixed material in which engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, compatibilizers and carbon nanotubes are mixed.
상기 반사부의 타측 외면에 형성되며, 상기 반사부를 지지하고, 자동차 헤드라이트 케이스 내측에 맞물려 결합하도록 굴곡 형성되는 지지부;
상기 반사부의 외면에서 돌출 형성되되 상기 램프고정부의 일측 끝단에서부터 타측방향으로 상기 반사부의 외면을 따라 연장 형성되는 복수의 방열핀; 및
상기 헤드라이트 케이스에 고정되기 위해 형성되는 복수의 연결홀;을 포함하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
a support portion formed on an outer surface of the other side of the reflector, supporting the reflector, and bent to be engaged and coupled to an inside of a vehicle headlight case;
A plurality of heat dissipation fins protruding from the outer surface of the reflector and extending from one end of the lamp fixing part along the outer surface of the reflector in the other direction; and
A headlight reflector comprising a plurality of connection holes formed to be fixed to the headlight case.
상기 반사경은, 상기 램프고정부, 반사부, 지지부, 방열핀 및 연결홀이 모두 일체로 형성되도록 엔지니어링 플라스틱 수지, 세라믹 입자, 탄소 파이버, 상용화제 및 탄소 나노튜브를 혼합한 혼합소재로 사출 성형되어 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경.According to claim 3,
The reflector is formed by injection molding of a mixed material in which engineering plastic resin, ceramic particles, carbon fibers, compatibilizers, and carbon nanotubes are mixed so that the lamp fixing part, the reflecting part, the support part, the radiating fin, and the connection hole are integrally formed. A headlight reflector, characterized in that being.
상기 반사경은, 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 엔지니어링 플라스틱 35 내지 45 중량부 및 세라믹 입자 35 내지 45 중량부를 포함하며, 상기 엔지니어링 플라스틱의 함량이 상기 세라믹 입자의 함량과 같거나 많으며, 상기 함량 차이는 10 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
The reflector includes 35 to 45 parts by weight of engineering plastics and 35 to 45 parts by weight of ceramic particles based on 100 parts by weight of the total content of the reflector, the content of the engineering plastics is equal to or greater than the content of the ceramic particles, and the content A headlight reflector, characterized in that the difference is 10 parts by weight or less.
상기 반사경은, 상기 반사경의 총 함량 100 중량부를 기준으로 상기 탄소 파이버 10 내지 15 중량부 및 탄소 나노튜브 1 내지 3 중량부를 포함하며, 상용화제의 함량은 5 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 5,
The reflector includes 10 to 15 parts by weight of the carbon fibers and 1 to 3 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the total content of the reflector, and the content of the compatibilizer is 5 parts by weight or less. .
상기 엔지니어링 플라스틱 수지는 폴리아미드이며, 상기 세라믹 입자는 알루미나인 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
The headlight reflector, characterized in that the engineering plastic resin is polyamide, and the ceramic particles are alumina.
상기 상용화제는, 액체 디엔 중합체; 에폭시 화합물; 산화 폴리올레핀 왁스; 퀴논; 유기실란 화합물; 다작용성 화합물; 폴리카복실산; 및 상기 상용화제 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
The compatibilizer may be a liquid diene polymer; epoxy compounds; oxidized polyolefin wax; quinone; organosilane compounds; multifunctional compounds; poly carboxylic acids; And a headlight reflector, characterized in that selected from the group consisting of a combination comprising at least one of the above compatibilizers.
상기 반사부는 알루미늄이 증착된 것을 특징으로 하는 헤드라이트 반사경. According to claim 1,
The reflector is a headlight reflector, characterized in that aluminum is deposited.
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