KR20110052265A - 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변연료차량의 연료주입관에서 투과되는 연료의 증발가스에 대한 배출가스의 법규대응은 물론 제조원가 절감 및 배출가스로 인한 환경오염을 해결하기 위하여 자동차용 연료주입관의 주성형 소재인 고분자 엔지니어링 플라스틱에 나노클레이를 첨가한 나노 컴포지트를 소재로 이용하여 제작된 자동차 연료주입관을 제공하고자 하는 것이며, 연료증발가스 투과 차단에 효과적인 나노 컴포지트를 자동차용 연료주입관에 적용함으로써 과다한 제조원가 상승을 방지할 뿐만 아니라 계속해서 증가하는 가변연료차량에 대한 배출가스의 법규 대응 및 환경오염의 주원인 이산화탄소, 배출가스, 기타 환경유해물질의 배출을 감소시켜 환경오염을 방지하기 위한 것이다.

연료주입관, 배출가스, 나노 컴포지트, 나노클레이,

Description

나노 컴포지트를 이용한 연료주입관{The filler neck plastic pipe using the nano composite}

본 발명은 차량용 연료주입관에 관한 것으로서, 가변연료의 사용으로 인하여 보다 많은 양의 연료증발가스가 연료주입관을 투과하여 배출되는 것을 방지하기 위한 나노 컴포지트를 이용한 플라스틱 연료주입관에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 연료탱크가 구비되어 있어 자동차의 구동에 필요한 연료를 저장하며, 자동차의 구동시 엔진에 연료를 공급하여 구동시킨다.

그리고, 연료탱크에 연료주유를 하기 위한 수단으로 주유관이 사용되고 있다. 이러한 주유관은 연료를 주유하기 위한 주유 건이 결합되는 필러튜브와 필러튜브에 결합되어 연료탱크에 연료를 유입시키는 연료주입관을 구비하여 구성된다.

상기 연료주입관은 필러튜브의 하단에 결합되는 유류관과, 필러튜브의 측면에 결합되어 주유 시 연료탱크에서 발생되는 내압을 해소하기 위한 브레더관으로 구성된다.

현재 사용되고 있는 연료주입관의 재질은 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics, EP)중 탄화수소 가스투과에 대한 밀봉효과가 좋은 폴리아미드(Poly Amide)가 주소재로 사용되며, 경우에 따라선 다른 특성을 지닌 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics, EP)을 사용하여 압출 또는 3D 블로우(blow) 성형을 통해 만들어 진다.

상기 폴리아미드 및 기타 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 제작된 연료주입관은 기존의 연료증발가스 투과성 관련 배출가스 규제를 만족한다. 그러나, 가변연료 차량의 등장으로 인한 에탄올(Ethanol), 바이오 디젤(Bio Diesel), 메탄올(Methanol)과 같은 연료의 증발가스 차단성이 현저히 떨어지게 되어 탄화수소의 배출가스 법규를 만족시키지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해선, 폴리아미드 및 기타 엔지니어링 플라스틱으로 형성된 연료주입관을 다층구조로 제작하거나 그 내부에 불소코팅을 하여 배출가스에 관한 관련 법류를 만족시켜야 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 가변연료의 사용 시 연료주입관을 통해 투과되는 연료증발가스의 양을 현저히 줄일 수 있도록 된 나노 컴포지트를 이용한 플라스틱 연료주입관을 제공함에 그 기술적 목적이 있다.

본 발명에 따른 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관은 차량용 연료주입관에 있어서, 엔지니어링 플라스틱이 97%~99.7% 함유되고 나노클레이가 0.3%~3% 혼합된 나노 컴포지트를 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리아미드인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나노클레이는 녹점토계 몬모릴로나이트인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나노 컴포지트는 나노클레이가 층상 구조로 형성된 것을 특징으 한다.

또한, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리에틸렌인 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 나노 컴포지트 재질로 형성된 연료주입관으로 인하여 가변연료의 사용 시 발생되는 연료증발가스의 투과율을 현저히 줄일 수 있도록 된 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관을 제공할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구성예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관이 적용된 주유관의 계략적인 전체 형상을 도시한 구성도이다.

본 발명에 따른 발명의 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관(1)은 엔지니어링 플라스틱에 나노클레이를 혼합하여 만든 나노 컴포지트를 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 제작되게 된다.

상기 연료주입관(1)에 사용되는 나노 컴포지트는 나노클레이를 엔지니어링 플라스틱에 일정량 혼합하여 생성된다.

상기 나노클레이를 엔지니어링 플라스틱에 함유 시키게 되면 엔지니어링 플라스틱이 본래 가지고 있는 물리적 성질을 향상시키거나 기존에 가지지 못했던 새로운 성질이 부여되게 된다.

상기 엔지니어링 플라스틱에 함유되는 나노클레이는 유기 필러와 무기 필러로 분류되는데, 본 발명에서는 주로 무기 필러로 형성된 나노클레이가 사용된다.

상기에 있어서, 무기 필러는 금속 나노 입자, 나노 크기의 구형 또는 판상 구조의 적층 형태를 지닌 세라믹 성분, 그리고 풀러렌이나 탄소 나노튜브로 대표되는 나노 크기의 신탄소계 재료 등이 사용된다.

본 발명에 사용되는 나노클레이는 녹점토(smectite)가 사용되는데 녹점토계 중에서도 몬모릴로나이트(montmorillonite)가 사용된다.

상기 녹점토계 몬모릴로나이트는 규산층과 알미늄층이 2:1로 구성되어 결정단위 사이에 물이 자유로 드나들 수 있어 물의 함량에 따라 팽창, 수축이 일어나며 표면적이 넓고 양이온치환이 높은 특성이 있다.

상기 엔지니어링 플라스틱에 첨가되는 나노클레이는 클레이와 물을 혼합하여 슬러리를 제조하고 슬러리를 고압 분무 건조하여 생성된다.

상기 슬러리를 고압 분무 건조하여 생성된 나노클레이는 엔지니어링 플라스틱에 함유시키게 되면 나노클레이가 엔지니어링 플라스틱에 층상구조로 배열되게 된다.

상기와 같이 나노클레이가 층상구조로 배열되는 특성에 의해 나노클레이의 함유량에 따라 기계적 및 열적 특성이 변화며 연료증발가스의 투과율도 변하게 된다.

본 발명의 연료주입관(1)의 주 재료는 엔지니어링 플라스틱 중 강성이 뛰어나며 연료증발가스 차단성이 우수한 폴리아미드와 폴리에틸렌(Polyethylene)이 사용된다.

상기 폴리아미드 및 폴리에틸렌은 함유되는 나노클레이의 그 함유량에 따라 그 기계적 및 열적 특성이 변하는 특성을 가지고 있다. 이로 인해 나노클레이의 함유량을 조절하여 연료주입관(1)을 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 제작하기에 적절한 기계적 열성 특성을 갖는 나노 컴포지트를 나노클레이의 혼합비로 조절하여 만들게 된다.

상기 연료주입관(1)을 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 생산하기 위해 사용 되는 나노 컴포지트는 폴리아미드 및 폴리에틸렌에 혼합되는 나노클레이의 혼합 비율이 폴리아미드 또는 폴리에틸렌이 97%~99.7%이고 나노클레이는 0.3%~3%이다.

상기와 같이 폴리아미드 또는 폴리에틸렌이 97%~99.7%에 나노클레이가 0.3%~3% 함유된 나노 컴포지트는 상기에서 설명한 바와 같이 나노클레이가 폴리아미드 및 폴리에틸렌에 층상 형성됨으로 인해 기계적 강도 및 연료증발가스 차단성이 기존에 폴리이마드 및 폴리에틸렌으로 생산된 연료주입관에 비해 높아지게 된다.

상기에 있어서, 나노 컴포지트에 함유되는 나노클레이의 함유량이 0.3% 이하로 내려가게 되면 압출 또는 3D 블러우 성형을 통한 연료주입관(1)의 제작은 가능하지만 새로운 기준에 맞는 연료증발가스 투과 기준을 충족시킬 수 없게 되고, 나노 컴포지트에 함유되는 나노클레이의 함유량이 3%를 초과하게 되면 나노 컴포지트의 기계적 물성 성질 때문에 압출 또는 3D 블로우를 통해 연료주입관(1)을 제작 시 연료주입관(1)이 파손되어 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 제작할 수 없게 된다.

상기 나노 컴포지트를 제조하기 위하여 경화제를 첨가할 수 있다. 경화제로는 폴리옥시프로필렌디아민과 같은 아민계 경화제가 주로 사용하며, 경화제의 첨가 양은 원하는 경화 정도에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 폴리아미드, 폴리에틸렌과 같은 엔지니어링 플라스틱과 플라스틱에 나노클레이가 층상구조로 형성된 나노 컴포지트를 사용하여 연료주입관(1)을 제작하게 되면 연료주입관(1)의 과다한 제조원가 상승을 방지할 뿐만 아니라 계속해서 증가되고 있는 가변연료차량에 대한 배출가스의 규제에 대응하고, 환 경오염의 주원인 이산화탄소, 자동차 연료의 증발가스 및 기타 환경유해물질의 배출을 감소시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구성예를 나타낸 것으로서, 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 필러넥용 플라스틱 파이프가 적용된 주유관의 계략적인 전체 형상을 도시한 구성도.

Claims (5)

1. 차량용 연료주입관에 있어서,

   엔지니어링 플라스틱이 97%~99.7% 함유되고 나노클레이가 0.3%~3% 혼합된 나노 컴포지트를 압출 또는 3D 블로우 성형을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 나노클레이는 녹점토계 몬모릴로나이트인 것을 특징으로 하는 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 나노 컴포지트는 나노클레이가 층상 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관.
5. 제 1항에 있어서, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 나노 컴포지트를 이용한 연료주입관.

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