KR20090063382A - 폴리아미드 강화 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 강화 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 300℃(10분 경과후)에서의 TGA 분석 결과 무게감소가 5% 이하이고, ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 g/10 min 이상이고, 제논 아크에 의한 조사조도 65 W/㎡로 126 MJ/㎡을 조사한 후의 그레이스케일이 3등급 이상이고, ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도는 1,300 내지 3,000kg/㎡인 물성을 가지도록 하는 폴리아미드 강화 수지 조성물을 제공하는 것이다.
폴리아미드 강화 수지 조성물, 카본, 몬탄산

Description

폴리아미드 강화 수지 조성물{The reinforced polyamide resin composition}
본 발명은 폴리아미드 강화 수지 조성물에 관한 것이다.
자동차 내장용 부품은 차량의 고급화, 감성화 트렌트에 부합하기 위하여 복잡 다양한 형태로 디자인 되기 때문에 그 성형성이 중요한데, 성형성이 우수하기 위해서는 소재의 유동성이 뛰어나야 하고 성형시 가스 발생이 적어 표면이 좋아야 한다. 내장용 부품은 탑승객에 바로 보는 부분이기도 해서 표면의 중요성은 한번 더 강조되고 최근 자동차사의 강화된 품질 요구로 내광성 또한 중요시 되고 있는데, 표면이 우수하면 내광성도 함께 좋아진다. 그리고 탈부착이 가능해야 하기 때문에 적정 이상의 강성을 지녀야 하며, 특히 다양한 디자인 및 기능 부여로 인하여 그 형태와 조립 방법이 복잡해지고 있어 뛰어난 치수안정성 역시 요구되고 있다.
이와 관련된 기술로서 일본특개소 60-108463과 일본특개소 60-47061은 실란계 커플링제로 표면처리된 클레이와 유리섬유를 폴리아미드에 첨가하여 강성 및 내열성을 향상시키는 기술을 제안하였다. 미국특허 제3,843,591호는 내열성 및 기계적 물성 향상을 위해 무기물과 무기물 사이의 계면접착력을 증진시키는 커플링제를 도입하였다. 일본특개소 59-133249는 유동성 및 인장 특성을 개선하기 위해 유리 섬유와 가소제를, 일본특개소 58-17440는 표면 개선을 위해 산화칼슘 (CaO), 산화마그네슘(MgO)을 이용하였다. 국내특허공개공보 제2001-0103194호는 유리섬유 강화 폴리아미드 수지 조성물의 경량성 및 기계적 물성 향상을 위해 나노크레이를 적용하였다. 또한, 미국특허 제4,739,007호 및 제 4,810,734 호는 클레이 및 유리강화 적용 소재의 표면 개선을 위하여 알킬아미노에시드 타입의 유기화제를 적용후 나이론 모노머와 반응시킨 중합형 나이론 나노 복합체 제조 기술을 개시하였다. 또한, 미국특허 제6,384,115호와 제6,239,216호는 폴리아미드의 흐름성과 유연성 증진을 목적으로 설폰아미드 및 벤조에이트 유도체들을 첨가하는 기술을 제안하였다. 국내특허공개공보 제2002-0058165호와 제2002-0010356호는 자동차 내외장재 부품의 용도로 폴리아미드 수지에 말레익안하이드라이드가 그라프팅된 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무의 내충격제와 설폰아미드계의 가소제를 사용한 기술도 제안하였다.
그러나, 상기와 같은 방법들은 자동차 내장용 부품에 필요한 우수한 표면 특성, 고유동성, 강성, 내광성, 치수안정성을 모두 만족시키기에는 부족한 면이 있다. 또한, 표면특성 향상과 유동성 증진을 위해 가소제류를 사용하게 되면 표면은 좋아질지 모르나 내광성이 불량해지고 강성이 약해져 치수안정성이 부족하게 된다. 또한, 내충격특성을 향상하기 위해 내충격제류를 사용하게 되면 강성의 저하로 치수안정성 부분에서 부족하고 특히, 표면 불량 가능성이 높다. 수지와의 계면 접착력을 향상시키기 위해 코팅된 강화재를 사용하는 경우에도 강성 및 내충격은 향상되지만 그것 만으로는 표면 특성 향상 및 내광성 향상은 기대할 수 없다.
또한, 표면특성 향상을 위해 나노복합체 적용 기술이 있지만, 이 내충격 특성이 약해져 쉽게 부서지기 쉬운 단점이 있다.
더욱이, 유동성이 좋지 않은 제품의 단순 강화 기술은 제품특성상 높은 강화재 첨가가 불가피한데, 사출성형시 성형온도 및 금형온도를 높이거나 사출압력을 높이게 되어 이러한 방법은 가공 성형상 큰 제약을 받을 뿐만 아니라 생산성의 저하를 초래하므로 바람직하지 못하다.
이상과 같이 종래에 제안된 기술은 제품 물성과 요구 성능을 부분적으로 만족하기 때문에 적용의 제한을 받는다. 또한, 종래의 경우 각각의 특성에 만족하는 기술들은 많지만 모든 효과를 만족하기에는 한계성이 있다.
본 발명은 강성, 치수안정성 등의 물성이 양호하고, 저가스 발현, 표면 특성과 내광 특성이 매우 우수하여 자동차 내장용 부품에 적합한 폴리아미드 강화 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리아미드 수지 성형품을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
300℃(10분 경과후)에서의 TGA 분석 결과 무게감소가 5% 이하이고,
ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 g/10 min 이상이고,
제논 아크에 의한 조사조도 65 W/㎡로 126 MJ/㎡을 조사한 후의 그레이스케일이 3등급 이상이고,
ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도는 1,300 내지 3,000kg/㎡인 물성을 가지도록 하는 폴리아미드 강화 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 수지 조성물은 폴리아미드 수지 60.0 내지 93.5 중량%, 강화재 5.0 내지 30.0 중량%, 내열제 0.2 내지 2.0 중량%, 카본 1.0 내지 5.0 중량%, 및 몬탄산 화합물 0.3 내지 3 중량%를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리아미드 강화 수지 조성물로부터 제조된 폴리아미드 수지 성형품을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
최근 자동차는 높은 성능뿐만 아니라 고급스러운 내,외장 디자인이 요구되고 있으며 그 흐름의 한 형태로 각종 자동차 부품들에 대해 복잡한 디자인들이 많이 적용되고 있다. 특히 도어 트림 부분에서는 실내 고급화를 위해서 금속 바디를 덮는 커버류들이 많이 적용되고 있는데 그 적용되는 형태를 보면 길이가 길면서도 가는 형상으로 인하여 우수한 유동성이 요구되어지고, 형태가 가늘고 길다보니 가스 발생 가능성도 커 저가스 소재에 대한 요구도 강하다. 특히 특성에 따라 도장용 및 미도장용 나누어 지고 있는데, 미도장 사양은 탑승객의 시야에 그대로 노출되어 도장사양 보다 훨씬 표면 특성이 뛰어나야 하고 자동차사의 품질 강화 정책으로 인하여 내장용 부품이지만 장기적인 내광특성을 발현하여야 한다. 또한 다른 부품들과 조립된 형태로 도어트림에 적용되기 때문에 치수안정성이 요구되어지며, 그 탈부착이 가능한 부품이어야 하기 때문에 탈부착시 깨짐 현상이 없는 적정 강성을 발현하여야 한다. 이러한 기능들로 소재가 요구하는 특징은 기본적으로 우수한 유동성을 지니면서도 가스 발생이 적어야 하며, 적정 강성이 유지되고, 변형이 적어 조립하기 쉬워야 하며, 내장용 디자인 부품으로 특히 표면 특성 및 내광성이 아주 우수하여야 한다.
이에, 본 발명자는 상기와 같은 자동차 내장용 부품의 요구 특성에 부합되는 우수한 표면 특성, 유동성, 강성, 내광성, 치수안정성 특징을 갖는 기술을 개발하고자, 차량 내장용 부품에 적합한 수지 조성물에 대하여 연구 노력하던 중, 폴리아미드 수지가 갖는 강성, 첨가효과 등을 기본으로 하여 유리섬유 또는 층상점토화합 물을 강화재로 하면 기계적 강성, 내충격성, 치수안정성을 확보할 수 있으며, 내열제와 카본으로 내광 특성을 강화하고, 또한 몬탄산 화합물을 적용하여 우수한 표면 특성 및 유동성 증가 효과를 나타내어 내광 특성 또한 강화할 뿐 아니라 디자인이 다양하고 복잡한 모양의 성형품에서도 상기와 같은 특성을 발현하는 특징을 갖는 폴리아미드 수지 조성물을 개발함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 강화재, 내열제, 카본, 몬탄산 화합물을 특정 함량비율로 사용함으로써, 우수한 표면 특성, 강성, 내광성, 치수안정성을 동시에 향상시켜, 다양한 제품 형태에 맞게 효과적인 물성과 요구 성능을 모두 만족시킬 수 있는 폴리아미드 강화 수지 조성물에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 유동성이 좋고 가스 발생이 적어 복잡, 다양한 디자인에도 우수한 표면특성, 내광성 및 치수안정성을 발현하는 것을 기술의 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 유동성이 우수하면서도 가스 발생이 적어 제품의 표면특성 및 내광성이 뛰어난 폴리아미드 강화 수지 조성물에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 폴리아미드 강화 수지 조성물에서 폴리아미드 수지는 전체 조성물에 대하여 60.0 내지 93.5 중량%로 포함하는 특징이 있다. 이때, 그 함량이 60.0 중량% 미만인 경우 제품의 표면과 성형성이 좋지 않으며, 93.5중량% 초과인 경우 조립에 필요한 적정 강성을 확보할 수 없다.
본 발명에서 사용되는 폴리아미드 수지는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 나일론 6, 나일론 66, 또는 그의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 나일론 6, 나일론 66은 상대점도 2.3 내지 3.6(20℃, 96% 황산 100㎖ 중 나일론 6 수지 1g 용액으로 측정한 값을 기준으로 함)인 것을 사용할 수 있으며, 상대점도가 2.3 이상이며 강성, 치수안정성 향상 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있으며 3.6 이하에서는 유동성의 불량으로 인한 유리섬유의 표면 표출 및 미성형 현상 등을 방지할 수 있다. 또한, 상기 나일론 6, 나일론 66, 또는 그의 혼합물의 평균 중합도는 200 내지 15,000인 것을 사용하여 최종 수지 조성물의 우수한 기계적 강성, 치수안정성, 표면 특성 및 내광성 부여 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리아미드 수지는 최종 수지 조성물 제조를 위하여, 칩(chip) 형태로 만들어 제습형 건조기에서 충분히 건조하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 강화재는 전체 조성물에 대하여 5.0 내지 30.0 중량%를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 강화재의 함량이 5 중량% 이상일 경우에는 강성 부여 효과가 우수하여 강성, 치수안정성이 향상되고 30중량% 이하인 경우에는 유동성 저하로 인한 표면 불량 및 미성형의 문제를 예방할 수 있다. 즉, 상기 강화재의 첨가량이 5 중량% 미만인 경우 성형품에 요구되어지는 강성 부족 문제를 야기할 수 있고, 30 중량%를 초과하면 표면이 나빠져 무도장 성형품으로 사용되는데 문제가 있다.
상기 강화재는 유리섬유 및 층상점토화합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 바람직하게, 강화재는 유리섬유를 사용할 수 있으며, 상기 유리섬유는 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으므로 특별히 한정되지는 않으나, 촙형태를 가지는 것으로 평균 직경이 10 내지 13㎛이고 평균 길이는 3 내지 5㎜인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 유리섬유로는 흔히 G 또는 K 글래스라고 불리고 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)을 주성분으로 하고, 통상 산화칼슘이 10~20 중량%, 이산화규소가 50~70 중량%, 산화알루미늄이 2~15 중량% 포함되어 있는 것을 사용할 수 있다.
상기 층상점토화합물은 탈크(talc), 클레이(clay), 울라스토나이트 (wollastonite), 몬모릴로나이트, 스멕타이트, 벤토나이트 및 마이카(mica)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 사용할 수 있다. 또한, 층상점토 화합물은 제조공정 및 조성 성분에 따라 원하는 크기의 다양한 미네랄 성분을 사용할 수 있는데, 일반적으로는 침상 또는 판상 형태를 갖는 것이나 100 내지 400 mesh의 평균 크기를 갖는 것을 사용할 수 있다. 상기 층상점토화합물 중 대표적인 상용 제품으로는, 탈크는 상품명 Magsil Diamond Talc (제조사: Colin Stewart Minchem Ltd)를, 클레이는 상품명 Tonsil L80 FF(제조사: Sud-Chemie AG)를, 울라스토나이트는 상품명 Vansil W-10(제조사: R.T. Vanderbilt Co. Inc)를 마이카는 Sericite SL(제조사: Presperse Inc)를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 강화재는 선택적으로 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기, 및 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유기 관능기를 갖는 실란계 커플링제로 더욱 코팅된 것을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실란계 커플링제의 코팅에 따라 폴리아미드와 상용성을 향상시켜 좀더 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물에 있어서, 내열제는 내열 특성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 가공 도중에 발생될 수 있는 열에 대한 특성 저하를 막아주며 내광 성 강화에 시너지 효과를 발현할 수 있다. 이러한 내열제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.2 내지 2.0 중량%로 사용한다. 상기 내열제의 함량이 0.2 중량% 이상이면 내열 및 내광특성 부여 효과 및 저가스 발생을 극대화 할 수 있으며 2.0 중량% 이하에서는 첨가 효과의 증진을 크게 하며 제조원가를 최적화할 수 있고 우수한 표면 특성을 얻을 수 있다. 즉, 그 함량이 0.2 중량% 미만이면 가공도중 또는 성형품의 내열 및 내광 특성의 저하 문제가 있고, 2 중량%를 초과하면 표면 특성에 문제가 있고 경제적이지 못하다.
상기 내열제로는 방향족 아민계, 힌더드 페놀계, 및 포스파이트계 내열제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 내장용 부품 소재로 기존의 경우 내광 특성 발현을 위해서, 내후제로서 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 및 할스계 내후제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것에 대한 기술이 대부분이었지만, 본 발명은 내후제 없이 카본과 몬탄산 화합물의 혼합물로써 자동차 내장용 부품으로 요구되어지는 내광 특성을 발현할 수 있다. 또한, 폴리아미드 강화 수지 조성물에 있어서, 내광성은 기본적으로 사용되는 내후제의 종류 및 그 조합과 첨가량에 따라 내광 특성 발현이 대부분 결정된다. 하지만, 본 발명은 내후제 없이 카본과 몬탄산 화합물 첨가만으로도 자동차 내장부품용 소재의 요구되어지는 내광 특성을 만족할 수 있고, 몬탄산 화합물을 첨가하여 최종 수지 조성물의 유동성을 증진시킴으로써 복잡한 구조의 성형품을 쉽게 가공할 수 있게 만들며 아주 우수한 표면 특성을 발현할 수 있다. 이와 같은 표면 특성은 성형품의 내광 특성 또한 우수하게 만드는 효과까지 부여할 수 있다.
따라서, 본 발명의 조성물에 있어서, 내광 특성을 부여하기 위해선 카본을 사용하는데, 전체 조성물에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 내장용 부품으로 우수한 내광 특성을 발현하기 위해서는 그 첨가량이 1.5 중량% 이상 되어야 하지만 본 발명에서는 몬탄산 화합물과 함께 사용하므로 1.0 중량%까지 함량을 줄여도 우수한 내광 특성 발현이 가능하다. 상기 카본의 총 첨가량이 1.0 중량% 이상이면 우수한 내광 특성이 발현될 수 있으며 5.0 중량% 이하이면 첨가 효과의 증진을 크게 하며 제조원가를 최적화하고 우수한 표면 특성을 얻을 수 있다. 즉, 그 함량이 1 중량% 미만이면 내광특성 효과가 미비하고, 5 중량%를 초과하면 첨가량 대비 효과 발현이 증진되지 못하여 경제적이지 않고 표면에 문제가 있다.
상기 카본은 통상적으로 폴리아미드 수지 조성물의 컬러 발현, 표면 특성 및 내광성을 향상시키기 위해 사용되는 모든 그라파이트 제품을 사용할 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 카본은 30 내지 400 메쉬의 평균 크기를 갖는 그라파이트 화합물을 사용할 수 있다. 상기 카본 중 대표적인 상용 제품으로는, 상품명 MG100-94-99 (제조사: Infrazone)을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물에 있어서, 몬탄산 화합물은 유동성 증진을 통한 우수한 표면 특성 및 내광 특성 발현을 위하여 사용하며, 그 함량은 전체 조성물에 대하여 0.3 내지 3.0 중량%로 사용하는 특징이 있다. 이때, 상기 몬탄산 화합물의 첨가량이 0.3 중량% 이상인 경우 첨가 효과를 극대화할 수 있으며 3 중량% 이하인 경우에 가스 발생에 의한 표면 특성 및 성형성 저하를 방지할 수 있다. 즉, 그 함량이 0.3 중량% 미만이면 유동성 증진 효과가 적어 표면 및 내광 특성에 문제가 있고, 3 중량%를 초과하면 가스 발생에 의해서 우수한 표면 발현을 나타내지 못한다.
본 발명의 몬탄산 화합물은 통상적으로 폴리아미드 수지 조성물의 유동성을 증진시켜 표면 특성 및 내광성을 향상시키기 위해 사용되는 모든 제품을 사용할 수 있으며, 몬탄산 유도체, 그 코폴리머 또는 왁스로 구성된 것을 사용할 수 있다. 상기 몬탄산 화합물 중 대표적인 상용 제품으로는, 상품명 Bruggolen®P12 (제조사: Bruggemann Chemical)을 들 수 있다.
이러한 본 발명의 폴리아미드 강화 수지 조성물의 제조방법은, 특별히 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있다.
바람직한 일예를 들면, 본 발명은 폴리아미드 수지 60.0 내지 93.5 중량%에 강화재 5.0 내지 30.0 중량%, 내열제 0.2 내지 2.0 중량%, 카본 1.0 내지 5.0 중량%, 및 몬탄산 화합물 0.3 내지 3 중량%를 첨가한 후에 용융 혼련하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 각 구성 성분은 압출기를 사용하여 압출함으로써 폴리아미드 수지 조성물을 제조할 수 있다. 혼합기로는 2축 스크류 압출기를 사용하여 255℃ 내지 270℃에서 혼련하여 제조될 수 있는데, 수지 조성물의 혼련을 최대화하기 위하여 투입구가 2개인 압출기를 이용하여 1차 투입구에 폴리아미드 수지, 내열제, 카본 및 몬탄산 화합물을 투입하고, 2차 투입구에는 유리섬유 또는 층상점토화합물 등의 강화재를 투입할 수 있다. 또한, 용융 혼련시에 조성물의 열분해를 방지하기 위해 체류시간을 최소화할 수 있으며, 본 조성물에서 분산성을 고려하여 최적의 스크류 회전수 조절이 필요한데 200 ~ 300 rpm 정도의 회전수로 실시할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 폴리아미드 강화 수지 조성물은 300℃(10분 경과후)에서의 TGA 분석 결과 무게감소가 5% 이하이고, ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 g/10 min 이상이고, 제논 아크에 의한 조사조도 65 W/㎡로 126 MJ/㎡을 조사한 후의 그레이스케일이 3등급 이상이고, ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도는 1,300 내지 3,000kg/㎡인 물성을 가지도록 하는 특징이 있다. 바람직하게, 본 발명의 폴리아미드 강화 수지 조성물은 300℃에서 10분 경과한 후 TGA 분석 결과 무게감소가 0 내지 5% 이하가 될 수 있다. 또한, ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 내지 60 g/10 min이 될 수 있으며, 제논 아크(Xenon arc)에 의해 조사조도 65W/㎡로 126MJ/㎡을 조사한 후 육안으로 평가하면 그레이스케일 3 내지 5 등급이 될 수 있고 ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도가 1,300 내지 3,000 kg/㎠이 될 수 있다. 이때, TGA 분석 결과 무게감소가 5%를 초과하면 다량의 가스가 발생하여 성형품의 외관이 상당히 불량해진다. 또한, 유동성이 20 g/10 min미만인 것은 얇고 넓거나 긴 성형품인 경우 표면 불량 및 성형성이 좋지 않고, 60 g/10 min 초과인 것은 성형품의 버(burr)가 많이 발생하여 작업하기 어렵다. 또한, 내광성 그레이스케일 등급이 3미만이면 내광 특성이 좋지 않아 시간 경과시 변색의 가능성이 크다. 또한, 굴곡강도가 1,300 kg/㎠ 미만이면 조립성에 필요한 적정 강도가 나오지 않아 조립성 및 치수안정성이 부족하고 3,000 kg/㎠ 초과이면 너무 딱딱 해 조립하기 힘들다.
또한, 본 발명은 상기 폴리아미드 수지 조성물을 포함하는 폴리아미드 수지 성형품을 제공할 수 있다. 상기 성형품은 자동차 내장용 부품 소재인 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아미드 강화 수지 조성물은 강화재, 내열제, 카본, 몬탄산 화합물을 특정 조성비로 포함하여, 강성, 치수안정성 등이 종래와 동등 이상을 유지하면서도, 종래 자동차 내장용 부품에 적용되는 소재보다 저 가스 발현 및 유동성 증진을 통한 우수한 표면 특성과 내광 특성을 강화할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 폴리아미드 강화 수지 조성물은 기계적 강성, 유동성이 우수하여 복잡, 다양한 디자인에도 우수한 표면특성, 치수안정성 및 내광성을 발현할 수 있어 자동차 내장용에 적합한 소재로 사용에 우수한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다.　 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예의 폴리아미드 강화 수지 조성물의 제조는 하기와 같이 실시하고, 그에 따라 제조된 수지 조성물은 다음과 같은 평가 방법에 의거하여 각각 의 물성을 평가하였다.
(평가항목)
1) 가스 발생 정도 : 조성물을 칩(chip) 상태로 하고 TGA를 이용하여 300℃에서 10 분간 경과 후 무게 감소 비율을 측정하여 가스 발생 정도를 측정하였다.
2) 유동성 : ASTM D1238에 의거하여, 270℃의 실린더내에 조성물을 칩(chip) 상태로 넣고 2160g 하중 하에서 10 분 동안 흘러내리는 용융상태의 조성물의 무게를 측정하였다.
3) 표면 특성 : 용융 혼련 후 만든 각 수지 조성물을 칩(chip) 상태로 하여 제습형 건조기를 이용하여 85℃ 에서 6시간 건조한 후, 150톤급 사출성형기로 가로 350mm, 세로 100mm, 두께 2.8mm인 캐비티(Cavity)에 지름 7mm, 길이 80mm인 다이렉트(Direct) 게이트 형태의 사각 금형을 이용하여 사출 온도 270℃, 몰드(Mold) 온도를 20℃로 고정하고, 보압없이 1차 사출압만 1,100kg/㎠, 사출시간 4초, 냉각시간 18초인 조건으로 하여 이형하였다. 이후, 이형되어 나오는 성형품 중, 특히 게이트 부위에 대하여 유리섬유 또는 무기물 강화재의 표출 현상 및 플로우 마크를 육안으로 관찰하였다.
4) 내광성 : ISO 105 또는 JIS L0843에 규정된 제논 아크(Xenon arc)를 이용하여 조사조도 65W/㎡ 조건으로 126MJ/㎡을 조사한 후 육안으로 그레이스케일을 평가하였다.
5) 굴곡강도: ASTM D790에 의거, 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였다.
(실시예 1-8)
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성의 각 성분들을 265 ℃로 가열된 이축 압출기내에서 넣고 용융 혼련한 후, 칩(Chip)상태로 폴리아미드 강화 수지 조성물을 제조하였다. 그런 다음, 상기 조성물을 85 ℃, 6 시간 제습형 건조기를 이용하여 건조하고, 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 용융 혼련때와 동일한 온도로 각각의 시편을 제작하였다. 제작된 각 시편에 대해 상기한 물성을 평가하였으며 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.
[표 1]
구　 분 나일론 6 (중량%) 강화재 (중량%) 내열제3 (중량%) 카본4 (중량%) 몬탄산화합물5 (중량%)
유리섬유1 층상점토화합물2
실시예1 93.5 5 0 0.2 1.0 0.3
실시예2 68.5 30 0 0.2 1.0 0.3
실시예3 93.5 0 5 0.2 1.0 0.3
실시예4 68.5 0 30 0.2 1.0 0.3
실시예5 91.3 5 0 2.0 1.0 0.3
실시예6 89.5 5 0 0.2 5.0 0.3
실시예7 90.2 5 0 0.2 1.0 3.0
실시예8 60.0 30 0 2.0 5.0 3.0
주) 상기 표 1에서,
1 유리섬유: 상품명 CS-311 (제조사: 금강화학社)
2 층상점토화합물: 탈크/200mesh (상품명: Magsil Diamond Talc, 제조사: Colin Stewart Minchem Ltd.)
3 내열제: 포스파이트계 내열제 (Ciba社의 Irgafos 168)
4 카본: 그라파이트 파우더/100mesh (Intrazone社의 MG100-94-99)
5 몬탄산 화합물: 몬탄산 유도체 왁스 (Bruggemann Chemical社의 Bruggolen®P12)
[표 2]
구　 분 Gas 발생정도1 (%) 유동성2 (g/10min) 내광성3 (그레이 스케일) 굴곡 강도4 (kg/㎠) 표면 특성5
플로우마크 표면표출
실시예1 2.2 37 3 1,470 ○ ○
실시예2 1.2 23 3 2,700 ○ ○
실시예3 2.8 39 3 ,1,310 ○ ○
실시예4 1.7 28 3 2,300 ○ ○
실시예5 2.0 35 3~4 1,460 ○ ○
실시예6 2.4 33 4 1,480 ○ ○
실시예7 3.3 54 3~4 1,440 ○ ○
실시예8 4.4 40 4~5 2,810 ○ ○
주) 상기 표 2에서,
1 Gas 발생 정도 5% 이하이면 양호
2 유동성은 20g/10min 이상이면 양호
3 내광성은 그레이스케일 3 등급 이상이면 양호
4 굴곡강도는 1,300 ~ 3,000kg/cm2 이면 양호
5 표면 특성 : ○ - 양호, × - 불량
(비교예 1-10)
다음 표 3에 나타낸 바와 같은 조성으로 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1~8에서와 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 조성물을 제조하였다. 이후, 동일한 방법으로 각각의 시험용 시편을 제작하여 물성 평가를 실시하였으며, 측정 결과는 다음 표 4에 나타낸 바와 같다.
[표 3]
구　 분 나일론 6 (중량%) 강화재 (중량%) 내열제3 (중량%) 카본4 (중량%) 몬탄산화합물5 (중량%)
유리섬유1 층상점토화합물2
비교예1 94.5 4 0 0.2 1.0 0.3
비교예2 67.5 31 0 0.2 1.0 0.3
비교예3 94.5 0 4 0.2 1.0 0.3
비교예4 67.5 0 31 0.2 1.0 0.3
비교예5 93.6 5 0 0.1 1.0 0.3
비교예6 91.6 5 0 2.1 1.0 0.3
비교예7 93.6 5 0 0.2 0.9 0.3
비교예8 89.4 5 0 0.2 5.1 0.3
비교예9 93.6 5 0 0.2 1.0 0.2
비교예10 90.7 5 0 0.2 1.0 3.1
주) 상기 표 3에서,
1 유리섬유: 상품명 CS-311 (제조사: 금강화학社)
2 층상점토화합물: 탈크/200mesh (상품명: Magsil Diamond Talc, 제조사: Colin Stewart Minchem Ltd.)
3 내열제: 포스파이트계 내열제(Ciba社의 Irgafos 168)
4 카본: 그라파이트 파우더/100mesh (Intrazone社의 MG100-94-99)
5 몬탄산 화합물: 몬탄산 유도체 왁스 (Bruggemann Chemical社의 Bruggolen®P12)
[표 4]
구　 분 Gas 발생정도1 (%) 유동성2 (g/10min) 내광성3 (그레이 스케일) 굴곡 강도4 (kg/㎠) 표면 특성5
플로우마크 표면표출
비교예1 2.3 38 3 1,280 ○ ○
비교예2 1.2 19 3 2,750 × ×
비교예3 2.8 40 3 1,250 ○ ○
비교예4 1.8 27 3 2,200 × ×
비교예5 3.7 35 2~3 1,460 ○ ○
비교예6 3.4 34 3 1,470 × ○
비교예7 2.4 32 2~3 1,480 ○ ○
비교예8 3.1 34 4 1,480 × ○
비교예9 2.2 19 3 1,390 × ○
비교예10 5.4 63 3~4 1,240 ○ ○
주) 상기 표 4에서,
1 Gas 발생 정도 5% 이하이면 양호
2 유동성은 20g/10min 이상이면 양호
3 내광성은 그레이스케일 3 등급 이상이면 양호
4 굴곡강도는 1,300 ~ 3,000kg/cm2 이면 양호
5 표면 특성 : ○ - 양호, × - 불량
상기 표 2 및 4의 결과로부터, 본 발명의 실시예 1 내지 8의 경우 각 성분들을 특정 조성비율로 포함하여, 비교예 1 내지 10에 비해 가스발생정도, 유동성, 내광성 및 굴곡강도가 동시에 우수할 뿐 아니라, 표면특성이 매우 우수하였다. 즉, 비교예 1의 경우 폴리아미드 및 강화재 함량이 본원 범위를 벗어나므로, 굴곡강도가 좋지 않고, 비교예 2 내지 4는 강화재의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나 유동성이나 굴곡강도 뿐 아니라 표면특성이 불량하였다. 또한, 비교예 5는 폴리아미드 및 내열제의 함량이 벗어나, 내광성이 좋지 못하고, 비교예 6은 내열제 함량만이 본원을 벗어나도 표면특성 중 플로우 마크가 불량하였다. 또한, 비교예 7, 8 및 비교예 9, 10은 각각 카본과 몬탄산 화합물의 함량이 본원 범위를 벗어나, 유동성, 내광성, 굴곡강도 및 표면특성등이 원하는 수준을 만족하지 못하였다. 이로부터 단순히 상기 카본과 몬탄산 화합물만 사용한다고 해서 우수한 물성을 보일 수 없고, 본원의 범위로 사용해야 함을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명의 폴리아미드 강화 수지 조성물은 우수한 표면특성과, 내광성, 강성 및 치수 안정성 등의 물성이 고르게 우수하여 자동차의 내장재 부품의 성형에 적용되어 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 300℃(10분 경과후)에서의 TGA 분석 결과 무게감소가 5% 이하이고,
    ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 g/10 min 이상이고,
    제논 아크에 의한 조사조도 65 W/㎡로 126 MJ/㎡을 조사한 후의 그레이스케일이 3등급 이상이고,
    ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도는 1,300 내지 3,000kg/㎡인 물성을 가지도록 하는 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 300℃에서 10분 경과한 후 TGA 분석 결과 무게감소가 0 내지 5% 이하이고, ASTM 평가법 D1238에 의한 유동성은 20 내지 60 g/10 min이고, 제논 아크(Xenon arc)에 의해 조사조도 65W/㎡로 126MJ/㎡을 조사한 후 육안으로 평가하면 그레이스케일이 3 내지 5 등급이고, ASTM 평가법 D790에 의한 굴곡강도가 1,300 내지 3,000 kg/㎠인 물성을 가지도록 하는 것인, 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은
    폴리아미드 수지 60.0 내지 93.5 중량%,
    강화재 5.0 내지 30.0 중량%,
    내열제 0.2 내지 2.0 중량%,
    카본 1.0 내지 5.0 중량%, 및
    몬탄산 화합물 0.3 내지 3 중량%
    를 포함하는 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 상대점도 2.3 내지 3.6 (20℃, 96% 황산 100㎖ 중 나일론 6 수지 1g 용액으로 측정한 값을 기준으로 함)인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 나일론6, 나일론66, 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 평균 중합도가 200 내지 15,000 인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 강화재는 유리섬유 또는 층상점토화합물로부터 선택되는 1종 이상인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유리섬유는 평균 길이 3 내지 5 mm, 평균 직경 10 내지 13 mm인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 층상점토화합물은 탈크, 클레이, 울라스토나이트, 몬모릴로나이트, 스멕타이트, 벤토나이트 및 마이카로부터 선택된 1 종 이상인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 유리섬유 또는 층상점토화합물은 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기 및 아민기로부터 선택되는 1종 이상의 유기 관능기를 갖는 실란계 커플링제로 더욱 코팅되어 있는 것인 폴리아미드 강화 수지 조성물
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 내열제는 방향족 아민계, 힌더드 페놀계 및 포스파이트계 내열제로부터 선택되는 1종 이상인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 카본은 30 내지 400 메쉬의 그라파이트 화합물인 폴리아미드 강화 수지 조성물.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 폴리아미드 강화 수지 조성물로부터 제조된 폴리아미드 수지 성형품.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 성형품은 자동차 내장재인 폴리마이드 수지 성형품.
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