KR20020031720A

KR20020031720A - 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물

Info

Publication number: KR20020031720A
Application number: KR1020000062394A
Authority: KR
Inventors: 박상선; 최치훈
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-03

Abstract

본 발명은 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 차체외판용으로 사용되고 있는 금속재질을 플라스틱재질로 대체하기 위해 불포화 폴리에스테르 수지를 기재로 하고 유리섬유 보강제와 무기 충전제 및 저비중 충전제로 구성되는 새로운 섬유보강 플라스틱을 제조함으로써, 기계적 물성 및 표면 외관특성이 우수하며, 경량화 효과가 뛰어난 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물에 관한 것이다.

Description

차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물{Low density thermosetting resin composition for outer panel of automobile}

일반적으로 자동차의 차체외판은 금속재로 이루어져 있는 바, 금속재는 그 가공처리 등에서나 경제성 면에서 수지에 비해 불리한 입장에 있으며, 특히 자동차의 경우 무거운 재질 특성으로 인해 경량화 대상으로 지목되고 있으나, 그동안 차체외판의 경우는 플라스틱으로 제조하는 것이 물성면에서 매우 곤란한 기술로 알려져 왔다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명자들이 발명한 대한민국 특허출원제99-67768호에서는 불포화 폴리에스테르 수지를 기재로 하고 무기 충전제와 유리섬유 보강제를 주성분으로 하는 차체외판용 열경화성수지 조성물을 개발한 바 있다. 그렇지만 이 경우도 경량화에서 개선효과가 있었으나, 아직도 개선의 여지가 있어서 차체외판용 소재로 적용하기에는 다소 부족한 문제를 지니고 있다.

이와 같이, 종래의 차체외판용 소재는 무기 충전제를 사용하여 열경화성수지 조성물을 제조하여 경량화의 문제점을 지니고 있는 바, 경량화면에서 보다 우수한 새로운 차체외판용 열경화성수지 조성물의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에, 본 발명은 종래의 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 연구 노력한 결과, 불포화 폴리에스테르 수지를 기재로 하여 유리섬유 보강제를 첨가하고, 또한 종래 첨가되는 무기 충전제의 함량을 줄이고, 저비중 충전제를 일정량 함유시켜 특정압력으로 성형하여 차체외판용 열경화성수지 조성물을 제조함으로써, 자동차의 경량화를 높이는 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 불포화 폴리에스테르 수지를 기재로 하고 충전제와 유리섬유 보강제를 주성분으로 하며, 여기에 첨가제가 함유되어 있는 열경화성수지 조성물에 있어서, 상기 충전제는 무기 충전제 5 ∼ 35 중량% 및 저비중 충전제 2 ∼ 15 중량%로 이루어진 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 불포화 폴리에스테르 계통의 수지를 기재로 사용하고 보강제, 무기 충전제 및 저비중 충전제를 일정량 첨가하여 시이트몰딩컴파운드(Sheet Molding Compound : SMC)공법을 이용하여 수지 조성물을 제조하여 경량화 효과가 우수한 자동차 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물을 특징으로 한다.

본 발명에서 기재로 사용하는 불포화 폴리에스테르 수지로서는 이소(iso)계 수지, 올소(ortho)계, 테레(tere)계, 변성 비스페놀계, 비스페놀(bis phenol)계, 비닐 에스테르계 수지 등을 단독 또는 2이상의 성분을 혼합하여 5 ∼ 30 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 25 중량%로 사용한다.

또한 유리섬유 보강재로서는 0.64 mm ∼ 5.08 mm 길이의 유리섬유를 20 ∼ 35 중량%, 더욱 바람직하게는 25 ∼ 30 중량% 사용하는 바, 유리섬유는 전체 수지의 균일하게 혼합되어 기계적 물성을 크게 향상시켜주는 성분으로서 그 사용량이 너무 적으면 기계적 물성이 저하되어 바람직하지 못하다. 또한, 유리섬유의 길이도 너무 짧거나 길면 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서 충전제는 무기 충전제와 저비중 충전제를 혼합하여 사용하는바, 무기 충전제로서는 일반적으로 수지조성물에서 많이 사용되는 성분인 탄산칼슘 (CaCO₃)을 주로 사용하며, 그 사용량은 5 ∼ 35 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 저비중 충전제는 유리구 형태의 충전제(microsphere)가 사용될 수 있으며, 그 사용량은 2 ∼ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 10 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 만일, 충전제의 함량이 과다하면 물성이 저하되고, 너무 적으면 입자가 응집되어 크랙이 발생할 수도 있다.

첨가제로서 여러 가지 성분을 다양하게 조합하여 사용함으로써 기계적 물성과 표면외관 특성, 그리고 성형성 등의 향상을 꾀하고 있는 바, 그 첨가제로서는 저수축제, 경화제 모노머, 경화개시제, 이형제, 증점제 등이 사용될 수 있고, 또 통상의 첨가제로 안료, 열안정제, UV안정제, 중합반응억제제 등이 사용될 수 있으나 이들 첨가제나 통상의 첨가제 중에서 어느 일부의 사용을 생략하여도 어느 정도의 물성을 얻을 수 있으며, 바람직하게는 상기 열거한 모든 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 유리섬유 및 충전제 함량을 적절히 조절하여 성형물의 비중은 1.3 ∼ 1.5 범위에서 조절하여 가장 최적의 물성조건을 갖도록 할 수 있다.

본 발명에서는 차체외판을 플라스틱으로 제조하기 위해, 상기와 같은 여러 가지 성분을 일련의 성분 구성으로 하여 제조하는 시이트몰딩컴파운드 공법을 사용하였다.

또한 본 발명에 따른 열경화성수지 조성물 제조시, 성형압력은 40 ∼ 80 kgf/cm²로 조절하는 것이 바람직하며, 만일 성형압력이 40 kgf/cm²미만이면 미성형 등의 문제점이 발생하고, 80 kgf/cm²초과하면 유리구 형태의 저비중 충전제 파손의우려가 있어 바람직하지 않다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 본 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 예시이며, 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 6

실험실용 SMC 배합기를 사용하여 약 20 kg의 시이트 상태의 시료를 제조하였다. 45 ℃에서 30시간 증점시킨 후 300 톤 압력을 이용하여 평판형태의 성형품을 얻었다. 최종성형물의 두께는 3.0 mm 이었다. 불포화 폴리에스테르 수지로 OS-108 (애경화학) 을 사용하였으며, 보강제로서 2.54 mm 길이의 유리섬유를, 저수축제로서 1(LPV-70, 애경화학) 또는 2(LPU-70, 애경화학), 개시제로서 t-부틸퍼벤조에이트, 이형제로 스테아린산 아연, 무기 충전제로 CaCO_3,저비중 충전제로 Q-Cell을 사용하였다. 이때, 사용성분의 종류 및 배합비와 성형압력은 표 1에 나타내었다.

비교예 1 ∼ 4

상기 실시예 1과 동일조건에서 시료를 제조하고, 보강제 및 유리섬유 등은 실시예와 동일한 종류를 사용하였으나, 저비중 충전제는 사용하지 않았다. 이때 사용성분의 종류 및 배합비는 표 1에 나타내었다.

시험예 1

이상의 실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 4 에서 제조한 시편을 다음과 같은 시험방법에 의거하여 물성측정을 하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

<시험방법>

(1) 비중은 ASTM 792법으로 측정하였다.

(2) 굴곡탄성율 및 굴곡강도는 ASTM 790법으로 측정하였으며, 시편규격은 25 × 75mm, 시험속도는 1.3mm/min이었다.

(3) 인장탄성율 및 인장강도는 ASTM 638법으로 측정하였으며, 시험속도는 5mm/min이었다.

(4) 충격강도는 ASTM D256법으로 측정하였다(IZOD 타입).

상기 표 2에 의하면 실시예 1 ∼ 6의 조성물은 비교예 1 ∼ 4의 조성물에 비해 비중이 0.15 ∼ 0.56정도 낮기 때문에 동일한 조건에서 8 ∼ 30 % 정도의 추가적인 경량화 효과를 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물은 저비중 충전제를 사용하여 제조함으로써, 금속재 재료는 물론 기존 시이트몰딩컴파운드 공법에 의한 재료에 비해 경량화효과가 우수하며, 경량화에 따른 연비향상 및 원가절감의 효과가 있어 차체외판용으로 널리 사용할 수 있다.

Claims

불포화 폴리에스테르 수지를 기재로 하고 충전제와 유리섬유 보강제를 주성분으로 하며, 여기에 첨가제가 함유되어 있는 열경화성 수지조성물에 있어서, 상기 충전제는 무기 충전제 5 ∼ 35 중량% 및 저비중 충전제 2 ∼ 15 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 차체외판용 저비중 열경화성수지 조성물.