KR20110054749A - 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 자세하게 설명을 하면, 폴리프탈아미드(Polyphtalamide) 수지와 폴리아미드66(Polyamide 66) 수지를 함유한 폴리아미드 수지, 상용화제, 커플링제, 유리섬유 등을 포함하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 상기 수지 조성물은 내열도 및 내화학성이 우수한 폴리프탈아미드 수지와 기계적 강도가 높고 폴리프탈아미드 수지와 대비하여 상대적으로 소재 단가가 낮은 폴리아미드 66의 장점을 고루 발현할 뿐만 아니라, 자동차 써모스탯 하우징 소재로서 요구되는 내열도 및 내화학성 및 기계적 특성을 만족한다.
써모스탯 하우징, 폴리프탈아미드 수지, 폴리아미드 66

Description

자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물{Resin composition for vehicle thermostat housing}
본 발명은 폴리프탈아미드 수지와 폴리아미드 66 수지를 함유한 폴리아미드 수지, 상용화제, 커플링제, 유리섬유 등을 포함하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물에 관한 것이다.
써모스탯은 자동차 엔진의 냉각수 온도를 조절하도록 냉각수를 라디에이터 또는 엔진내부로 이송을 결정하는 부품이다. 그리고, 도 1과 같이 써모스탯 하우징은 냉각수인 물과 부동액과 접하고 있으며, 최대 120℃의 온도조건에서 변형 또는 변성 등을 일이키지 않아야 하기 때문에 높은 내열성을 요구한다.
써모스탯 하우징의 소재로는 금속재료는 알루미늄 주조(다이캐스팅)으로 제작될 수 있으나, 최근 차량의 경량화를 위하여 플라스틱 사출품이 많이 사용되고 있다.
써모스탯 하우징의 소재로 사용될 수 있는 플라스틱 소재는 일반적으로 폴리아미드 66(PA 66), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리 페닐렌 설파이드(PPS) 등의 수지에 유리섬유(Glass Fiber, G/F) 및 미네랄 필러(Mineral Filler, M/F)를 보강하여 사 용해 왔다. 상기 PPA 또는 상기 PPS 소재의 경우 장기 내열 안정성 및 치수 안정성, 낮은 수분흡수율로 우수한 내화학성을 지니고 있지만, 높은 용융점을 가지고 있어 압출 및 사출시 고온의 작업 조건 필요하며, 웰드(Weld) 강도가 취약하여 깨지기 쉽고, 소재의 단가가 높은 단점을 지니고 있다. 상기 PA 66 소재의 경우 우수한 기계적 강도와 내열도를 가지며, PPA 소재와 대비하여 가공 성형이 우수하며 소재의 단가가 낮은 장점을 지니고 있지만, 흡수율이 높아 가수분해가 일어나기 쉬우며, 부동액에 의해 글리콜 분해(Glycolysis)가 일어나는 등 내화학성면에서 다소 취약한 단점을 가지고 있다.
이에 자동차 업계에서는 단가가 낮으면서도, 기존 써모스탯 하우징 플라스틱 소재의 문제점을 개선한 새로운 수지 조성물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 본 발명자들은 기존 써모스탯 하우징용 플라스틱 소재의 문제점을해결한 새로운 소재를 제공하고자 노력한 결과, 폴리프탈아미드 수지와 PA 66 수지의 장점을 살린 소재를 제공하기 위해서는 이들의 상용성 문제를 해결하는 것이 중요하다는 것을 알게 되어 본 발명을 안출하게 되었다. 그리고, 자동차 써모스탯 하우징에 사용하기 가장 적합한 특정 조성 및 조성비를 알게 되었고, 커플링제로 코팅된 유리섬유를 도입하여 다른 조성물과 유리섬유와의 상용성을 극대화시켜 기계적 물성을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 본 발명은 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
1) 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 폴리프탈아미드 수지 60 ~ 80 중량%와 폴리아미드 66 수지 20 ~ 40 중량%를 함유한 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 2) 글리시딜계 반응성 상용화제 0.1 ~ 0.5 중량부; 3) 실란계 커플링제가 코팅된 유리 섬유 30 ~ 45 중량부; 4) 페놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 중에서 선택된 1종 또는 2 종을 포함하는 산화방지제 0.1 ~ 1 중량부; 5) 이미드계 내가수분해제 0.5 ~ 1.5 중량부; 6) 몬탄계 활제 0.2 ~ 0.5 중량부;를 포함하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 수지 조성물로 제조된 자동차 써모스탯 하우징은 폴리프탈아 미드 수지 및 폴리아미드 66 수지의 장점이 모두 발현될 수 있기 때문에 내열도, 내화학성 및 기계적 특성이 우수할 뿐만 아니라, 제조 단가를 낮출 수 있는 부가적 효과도 있다.
이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명을 하겠다.
본 발명은 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물에 관한 것으로서, 1) 폴리프탈아미드 수지 60 ~ 80 중량%와 폴리아미드 66 수지 20 ~ 40 중량%를 함유한 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 2) 글리시딜계 반응성 상용화제 0.1 ~ 0.3 중량부; 3) 실란계 커플링제가 코팅된 유리 섬유 30 ~ 45 중량부; 4)페놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 중에서 선택된 1종 또는 2 종을 포함하는 산화방지제 0.1 ~ 1 중량부; 5) 이미드계 내가수분해제 0.5 ~ 1.0 중량부; 6) 몬탄계 활제 0.2 ~ 0.4 중량부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 안료, 염료, 카본블랙, 노화방지제 및 촉매 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 1) 폴리아미드 수지는 폴리프탈아미드 수지와 폴리아미드 66 수지를 포함하고 있는데, 상기 폴리프탈아미드 수지가 60 중량% 미만인 경우, 열변형온도가 급격히 떨어지고 높은 흡습율로 인하여 부품의 내부동액성능을 만족시키기 어려울 수 있으며, 80 중량%를 초과하여 사용하면 웰드라인 강도가 떨어지고 원가가 상승할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 폴리아미드 66 수지의 사용량은 상기 폴리프탈아미드 수지 사용량에 의해 정해진 상대적인 값이다.
상기 2) 상용화제는 상기 폴리프탈아미드 수지와 폴리아미드 66 수지의 상용성을 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에서는 글리시딜 메타크릴레이트 및 에틸렌글리시딜 타크레이트 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 상용화제의 사용량은 상기 상기 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 0.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 0.1 중량부 미만으로 사용시 써모스탯 하우징용 수지의 내열도 및 분산성이 저하할 수 있고, 0.5 중량부를 초과하여 사용하는 경우, 과도한 가지달기로 유동성이 저하되어 기계적 물성이 오히려 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 3) 유리 섬유는 본 발명에 있어서, 수지 조성물의 기계적 물성 및 내화학성을 향상시키는 역할을 하며, 유리섬유 전체 중량 중 실란계 커플링제가 0.1 ~ 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량% 코팅된 유리섬유를 사용할 수 있다. 그리고 상기 실란계 커필링제는 아미노 실란을 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 유리섬유는 평균입경이 입경이 10 ~ 12 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋으며, 이때, 10 ㎛ 미만시 유리섬유의 파괴율이 높아 기계적 강도가 저하되고, 12 ㎛ 초과시 유리섬유의 배향이 심해지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 실란계 커플링제로 0.1 중량% 미만으로 코팅하면 기계적 강도 및 내화학성이 저하될 수 있고, 0.5 중량% 초과하여 코팅하면 점도상승으로 작업성이 떨어질 수 있으므로 상기 범 위 내에서 코팅시키는 것이 좋다. 그리고 상기 코팅된 유리섬유의 사용량은 상기 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 30 ~ 45 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 유리섬유의 사용량이 30 중량부 미만시 내열도 및 기계적 강도가 저하되고, 45 중량부를 초과하여 사용하면 작업성 및 외관품질이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 4) 산화방지제는 폐놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 단종 또는 2 종을 사용하는데, 바람직하게는 2 종을 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 혼합 사용시에는 상기 페놀계 산화방지제와 티오계 산화방지제를 1 : 0.25 ~ 0.75 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 상기 산화방지제는 상기 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 1 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.4 ~ 0.8 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 0.1 중량부 미만으로 사용을 하면, 내열성능이 떨어질 수 있고, 1 중량부를 초과하여 사용하면 물성저하 및 외관품질에 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 그리고, 상기 페놀계 산화방지제와 상기 티오계 산화방지제의 종류는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 상기 페놀계 산화방지제는 비스-(3,3-비스-(4’-하이드록시-3’-테트라 부틸페놀)부탄산)-글리콜 에스터를, 그리고 상기 티오계 산화방지제는 3-라우릴티오프로피오네이트(3-laurylthiopropionate, Pentaerythrityl tetrakis)를 사용하는 것이 좋다.
상기 5) 이미드계 내가수분해제 폴리아미드 66 분자간의 가수분해 억제하는 역할을 하며, 특별히 한정하지는 않으나, 폴리(1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4- 카르보디이미드)를 사용하는 것이 가장 좋다. 그리고, 사용량은 상기 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 ~ 1.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1 중량비를 사용하는 것이 좋으며, 사용량이 0.5 중량부 미만인 경우, 요구 수준의 내열도 및 내화학특성을 얻을 수 없고, 1.5 중량부를 초과하여 사용하는 경우, 물성저하 및 작업성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 6) 몬탄계 활제는 본 발명에 있어서, 써모스탯 하우징용 수지의 유동성을 부여하여 성형성 및 물성을 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 몬탄왁스페티산에틸렌에스터를 사용하는 것이 좋다. 그리고, 그 사용량은 상기 폴리아미드 수지 전체 100 중량부에 대하여, 0.2 ~ 0.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.4 중량부를 사용하는 것이 좋으며,이때, 0.2 중량부 미만으로 사용하면 수지의 유동성 및 이형성이 충분하지 못하고, 0.5 중량부를 초과하여 사용하면 수지의 물성저하 및 웰드강도 저하가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4
하기 표 1에 나타낸 조성 및 조성비를 갖는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물을 제조한 후, 이를 당업계에서 일반적으로 사용하는 압출성형을 이용하여 성형 시편을 제조하여, 실시예 및 비교예를 실시하였다.
Figure 112009070822631-PAT00001
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 성형 시편을 이용하여 하기 표 2의 실험방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112009070822631-PAT00002
상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 비교예1은 웰드라인 강도가 크게 떨어지고 비교예 2와 비교예3은 내부동액성능이 떨어지는 문제점이 발생하였다. 또한, 비교예 4의 경우, 인장강도, 굴곡강도, 내부동액성능 및 웰드라인 강도가 전반적으로 기준치에 못미침을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 본 발명인 실시예 1 ~ 2는 전체적으로 자동차 써모스탯 하우징으로 적용하기 위한 물성을 모두 만족하고 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물은 내열성, 내화학성 및 기계적 물성이 우수한 바. 자동차 써모스탯 하우징을 제조하는데 적합한 소재이다.
도 1은 자동차 엔진의 써모스탯 하우징을 나타내는 사진이다.

Claims (9)

1) 폴리프탈아미드 수지 60 ~ 80 중량%와 폴리아미드 66 수지 20 ~ 40 중량%를 함유한 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여,
2) 글리시딜계 반응성 상용화제 0.1 ~ 0.5 중량부;
3) 실란계 커플링제가 코팅된 유리섬유 30 ~ 45 중량부;
4) 페놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 중에서 선택된 1종 또는 2 종을 포함하는 산화방지제 0.1 ~ 1 중량부;
5) 이미드계 내가수분해제 0.5 ~ 1.5 중량부; 및
6) 몬탄계 활제 0.2 ~ 0.5 중량부;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 글리시딜계 반응성 상용화제는 글리시딜 메타크릴레이트 및 에틸렌글리시딜 타크레이트 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 유리섬유는 유리섬유 전체 중량 중 0.1 ~ 0.5 중량% 실란계 커플링제로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 유리섬유는 평균입경 10 ~ 12 ㎛인 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 3 항에 있어서, 상기 실란계 커플링제는 아미노실란인 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 페놀계 산화방지제는 비스-(3,3-비스-(4′-하이드록시-3′-테트라 부틸페놀)부탄산)-글리콜 에스터이고, 상기 티오계 산화방지제는 3-라우릴티오프로피오네이트인 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 이미드계 내가수분해제는 폴리(1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-카르보디이미드)인 것을 특징을 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수 지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 몬탄계 활제는 몬탄왁스페티산에틸렌에스터인 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 9 항 중에서 선택된 어느 한 항의 상기 자동차 써모스탯 하우징용 수지 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 자동차 써모스탯 하우징.
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