KR20150075812A - 폴리아미드 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리아미드 수지; 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 20~30중량부; 유리섬유 20~40중량부; 종횡비(aspect ratio)가 15~30인 침상형 미네랄 및 종횡비가 15~30이고 두께가 3~7㎛인 판상형 미네랄을 포함하는 미네랄 40~60중량부; 실란계 커플링제(coupling agent)와 실란계 분산제의 혼합물 0.6~3중량부; 및 금속 내열제 0.2~1 중량부를 포함하여, 치수 안정성, 도장특성 및 굴곡강도가 우수한 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리아미드 수지 조성물 {Polyamide Resin Composition}
본 발명은 자동차 내장재 및 외장재용으로 사용되는 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 자동차용 소재의 경우 고유가 및 각종 환경 규제들로 인해 차체의 경량화를 통한 친환경 자동차의 개발에 힘써왔다. 따라서 자동차의 소재 또한 경량화 친환경 소재의 요구가 증가됨에 따라 자동차 부품들이 스틸에서 플라스틱으로 변경되고 있다.
특히, 경량화를 위해서 플라스틱 재질을 적용할 수 있는 자동차 부품의 대표적인 예로는 루프 사이드 몰딩을 들 수 있다.
기존에 파노라마 선루프를 장착하는 차량의 경우 외관상의 이유와 경량화 소재적용을 통한 차체 무게 감소를 달성하기 위해 루프 사이드 몰딩을 장착하고 있다.
이 루프 사이드 몰딩의 경우 자동차 외장 부품 중에서도 흐름방향으로 매우 긴 형상을 하고 있으며 지속적으로 외부환경에 노출되어 있는 소재이다. 이러한 이유로 루프 사이드 몰딩용 소재의 경우 흐름방향에 대한 치수 안정성 및 내후 특성을 위해 도장된 형태로 제품이 적용 되고 있다.
이와 같은 루프 사이드 몰딩용 소재의 경우 도장 특성이 필수적으로 요구되어지기 때문에 뛰어난 도장특성을 지녀야 하고 지속적으로 수분 및 햇빛에 노출되어지는 부품으로 높은 내열성 및 수분 흡습에 따른 적은 성형수출률이 요구되고 그 크기가 크기 때문에 적용되는 수지의 유동성 역시 뛰어나야 한다. 그리고 무거운 파노라마 선루프 소재와 함께 체결되는 부품으로 우수한 굴곡 강도와 경량성을 필요로 한다.
기존의 루프 사이드 몰딩용 소재의 경우 폴리 카보네이트와 비결정성 그라프트 공중합체의 얼로이(alloy)형태의 제품이 사용 되어져 왔는데 이 제품의 경우 낮은 내열성으로 인한 도장성 문제 및 수분 흡습에 따른 치수 변화와 낮은 강도로 인한 휨 변형, 파괴 등의 문제가 발생되었다. 따라서 흐름방향으로 긴 사출물의 치수 안정성 및 수분 흡습에 따른 치수 안정성, 높은 열변형 특성으로 도장특성 및 미려한 표면특성 및 우수한 굴곡강도를 발현하는 것이 현재 루프 사이드 몰딩용 소재가 요구 되는 가장 중요한 특성이다.
루프 사이드 몰딩용 소재에서 흐름 방향으로의 수출율을 안정화 시키는 방법으로는 그라프트 공중합체와 얼로이 및 강화제의 첨가와 굴곡 강도를 향상 시키기 위한 미네랄의 구조 조절을 하는 방법 등이 있다.
본 발명은 치수 안정성, 도장특성 및 굴곡강도가 우수한 폴리아미드 수지 조성물을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 폴리아미드 수지; 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 20~30중량부; 유리섬유 20~40중량부; 종횡비(aspect ratio)가 15~30인 침상형 미네랄 및 종횡비가 15~30이고 두께가 3~7㎛인 판상형 미네랄을 포함하는 미네랄 40~60중량부; 실란계 커플링제(coupling agent)와 분산제의 혼합물 0.6~3중량부; 및 금속 내열제 0.2~1 중량부를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드12, 폴리아미드66, 폴리아미드 6/66, 폴리아미드 6/12, 폴리아미드 6/6T, 폴리아미드6/6I 및 이들의 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 유리섬유는 그 길이가 3~3.5㎜이고, 그 횡단면의 직경이 13~20㎛인 촙(chop) 형태인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 미네랄은 마그네슘설파이트, 마그네슘 하이드록사이드, 울라스토 나이트 및 마이카로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 미네랄은 침상형 미네랄 60~80중량% 및 판상형 미네랄 20~40중량%을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 실란계 커플링제와 분산제의 혼합물은 실란계 커플링제 60~80중량% 및 분산20~40중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 실란계 커플링제는 에폭시기, 불포화 폴리에스터, 아크릴기 및 비닐기로 구성된 군에서 선택되는 유기 관능기를 포함하고, 상기 실란계 분산제는 알콕시기, 하이드록시, 알킬기 및 에폭시기로 구성된 군에서 선택되는 관능기를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 금속 내열재는 CuI, CuBr, KI, KBr 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 폴리아미드 수지 조성물은 ASTM D638에 따라 측정된 인장강도 1100kg/㎠이상; ASTM D790에 따라 측정된 굴곡강도 1700kg/㎠이상; 용융된 수지 흐름 방향의 수축률 0.2~0.3%; 용융된 수지 흐름의 수직 방향의 수축률 0.3~0.4%; 및 40℃, 250시간 동안 온수에서 침적한 시편의 길이 방향으로의 변화길이가 10mm이하인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 치수 안정성, 도장특성 및 굴곡강도가 우수하여, 자동차 내장재, 특히, 루프 사이드 몰딩 소재로서 적합하다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리아미드 수지; 상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 20~30중량부; 유리섬유 20~40중량부; 종횡비(aspect ratio)가 15~30인 침상형 미네랄 및 종횡비가 15~30인 판상형 미네랄을 포함하는 미네랄 40~60중량부; 실란계 커플링제(coupling agent)와 분산제의 혼합물 0.6~3중량부; 및 금속 내열제 0.2~1 중량부를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물에 관한 것이다.
[폴리아미드 수지]
본 발명에 따른 폴리아미드 수지는 화학식1로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식1]
-[NH-(CH2)5-CO]n-
상기 화학식1에서 n은 200 ~ 15,000 의 정수이다
상기 폴아미드 수지 폴리아미드 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드12, 폴리아미드66, 폴리아미드 6/66, 폴리아미드 6/12, 폴리아미드 6/6T, 폴리아미드6/6I 및 이들의 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 폴리아미드 수지는 그 상대점도가 2.5 ~3.3일 수 있으며, 이때, 상대점도는 20℃, 96% 황산 100㎖ 에 대하여, 20℃, 96% 황산 100㎖ 중에 폴리아미드 수지 1g을 첨가한 용액의 상대점도를 측정한 값이다.
상기 폴리아미드 수지의 상대점도가 2.5미만이면 강성, 충격강도 및 내열성이 저하되며, 3.5초과이면 성형기 내에서의 스크류와 수지간의 과다한 마찰열이 발생하고 수지가 분해되거나 성형을 위해 고압의 압력이 필요하게 되어 성형기와 금형에 무리를 발생시켜 사출성형이 어려워질 수 있다.
또한, 상기 폴리아미드 수지의 수평균 분자량은 20,000 내지 50,000 일 수 있으며, 수평균 분자량이 20,000미만이면 강성이 저하될 수 있고, 50,000초과이면 점도가 높아져 흐름성이 좋지 않아 용융혼련이 원활하게 이루지지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리아미드 수지는 폴리아미드 수지 조성물의 제조를 위하여, 칩(chip) 형태로 만들어 제습형 건조기에서 건조 후 사용할 수 있다.
[아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체]
본 발명에서는 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 공중합체 수지를 사용할 수 있다. 상기 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 공중합체 수지는 규격 [Draft for the European Standard ISO 2580-1]에 규정된 플라스틱일 수 있다.
상기 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체는 그 함량이 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 20~30 중량부일 수 있으며, 그 함량이 20중량부 미만이면 성형수출률의 개선효과가 미미하여 사출성형품의 수지 흐름방향으로의 수축이 발생하여 사출시 금형에 박히는 현상이 나타나며, 30 중량부를 초과하면 열적 안정성이 저하되어 내열성이 저하될 수 있다.
[유리섬유]
본 발명에 따른 유리섬유는 촙(chop) 형태를 가지는 것으로 직경이 8~15㎛이고 길이는 2~5.0㎜이며, 표면은 커플링 처리제로 처리되어 있는 것을 사용할 수 있다.
직경이 8㎛미만인 경우 유리섬유가 쉽게 깨어지게 되어 강성을 향상시키기에 부족할 수 있고, 15㎛을 초과하는 경우 쉽게 깨지지 않아 강성은 향상되지만 표면에 돌출되는 문제로 인하여 우수한 외관품질을 얻기가 어려울 수 있다.
길이가 2mm 미만인 경우 유리섬유 길이가 짧음으로 인해서 강성을 향상시키기에 부족할 수 있고, 5mm를 초과하는 경우 강성은 향상되지만 길이가 길어서 돌출되는 문제로 인하여 우수한 외관품질을 얻기가 어려울 수 있다.
상기 유리섬유는 그 함량이 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 20~40중량부일 수 있으며, 유리섬유의 함량이 20중량부 미만이면 인장강도가 저하될 수 있고, 40중량부 초과이면 수축이방성의 개선 효과가 미미할 수 있다.
한편, 상기 커플링 처리제는 비닐기, 에폭시기, 머캅탄기, 아민기 등의 유기 관능기를 갖는 실란계 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
[미네랄]
본 발명에 따른 미네랄(mineral)은 폴리아미드 수지 조성물의 기계적 물성 강화시키기 위한 보강재의 역할을 하며, 상기 미네랄은 상기 미네랄은 마그네슘설파이트, 마그네슘 하이드록사이드, 울라스토 나이트 및 마이카로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 미네랄은 그 함량이 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여, 40~60중량부일 수 있으며, 상기 미네랄의 함량이 40중량부 미만이면 기계적 물성과 수지 흐름의 수직 방향으로의 치수 안정성 발현이 어려울 수 있고, 60중량부 초과이면 원가 및 비중이 상승할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 미네랄은 종횡비(aspect ratio)가 15~30인 침상형 미네랄 및 종횡비가 15~30이고 두께가 3~7㎛인 판상형 미네랄을 포함하는 미네랄 40~60중량부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 침상형 미네랄과 판상형 미네랄을 동시에 사용할 경우, 제조과정 중 수지가 용융되어 흐르는 흐름 방향으로 침상형 미네랄이 배향되어 치수가 조절되는 동시에, 판상형 미네랄에 의해 수지의 흐름 방향에 대해 수직 방향으로의 수축이 안정화될 수 있고, 도장 특성도 좋아진다.
상기 침상형 미네랄은 종횡비가 15~30일 수 있으며, 종횡비가 15 미만이면 인장강도 향상 효과가 미미할 수 있고, 30 초과이면 치수 안정성이 저하될 수 있다.
상기 판상형 미네랄은 종횡비가 15~30이고, 두께가 3~7㎛로서, 15미만이거나 30 초과이면 수지 흐름의 수직 방향에 대한 치수 안정성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 판상형 미네랄의 두께가 3㎛미만이면 판상형 구조가 나타낼 수 있는 수지 흐름방향에 대한 수직방향으로의 수축이 안정화되기 어려울 수 있고, 7㎛초과이면 수지 흐름방향에 대한 수직방향으로의 수축이 안정화 되기는 하겠지만 표면 돌출 문제가 있어 도장한 표면이 벗겨지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 미네랄은 침상형 미네랄 60~80중량% 및 판상형 미네랄 20~40중량% 포함할 수 있다.
상기 침상형 미네랄의 함량이 60중량% 미만이면 수지의 흐름 방향으로의 치수 조절 효과가 미미할 수 있고, 80중량% 초과이면 상대적으로 판상형 미네랄의 함량이 감소하여 수지의 흐름 방향에 대해 수직 방향으로의 수축의 안정화 효과와 도장 특성 향상 효과가 미미하다.
또한, 상기 판상형 미네랄의 함량이 20중량% 미만이면 수지의 흐름 방향에 대해 수직 방향으로의 수축의 안정화 효과와 도장 특성 향상 효과가 미미할 수 있고, 40중량% 초과이면 상대적으로 침상형 미네랄의 함량이 감소하여 수지의 흐름 방향으로의 치수 조절 효과가 미미할 수 있다.
[실란계 커플링제와 분산제의 혼합물]
본 발명에 따른 커플링제와 분산제의 혼합물은 폴리아미드 수지 조성물을 구성하는 성분들간의 결합력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 커플링제는 아미노기, 에폭시기, 불포화 폴리에스터, 아크릴기, 비닐기등의 유기 관능기를 갖는 실란계 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 분산제는 알콕시기, 하이드록시, 알킬기, 에폭시기 등의 관능기를 갖는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 실란계 커플링제와 분산제의 혼합물은 그 함량이 폴리아미드 수지 100 중량부에 대하여 0.6~3중량부일 수 있으며, 상기 커플링제와 분산제의 혼합물의 함량이 0.6 중량부 미만이면 각 성분의 분산력과 결합력이 좋지 않을 수 있고, 3 중량부 초과이면 함량 초과에 따른 물성 상승의 효과가 미미할 수 있고, 오히려 제품 표면이 불량해지고 원가가 상승될 수 있다.
또한, 상기 구현예에 의한 실란계 커플링제와 분산제의 혼합물은 실란계 커플링제 60~80중량% 및 분산제 20~40중량%를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 실란계 커플링제의 함량이 60중량% 미만이면 커플링 에이전트로써의 결합 효과가 미진하여 강도 향상이 되지 않을 수 있고, 80중량% 초과이면 강도 향상 효과는 미진한데 반해 원가 상승의 우려가 있다. 또한, 상기 분산제의 함량은 20중량% 미만이면 미네랄의 분산성이 저하될 수 있고, 40중량% 초과이면 분산의 효과는 미진한데 반해 원가 상승 및 제조시 표면에 미세한 가스 자국이 발생하여 외관 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
[금속 내열재]
본 발명에 따른 금속 내열재는 폴리아미드 수지 조성물의 내열성을 강화시켜 주는 역할을 하면, 구체적으로, 상기 금속 내열재는 CuI, CuBr, KI, KBr 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 금속 내열재는 그 함량이 폴리아미드 수지 조성물 100중량부에 대하여, 0.2~1중량부일 수 있으며, 상기 금속 내열재의 함량이 0.2 중량부 미만이면 내열성이 저하될 수 있고, 1 중량부 초과이면 첨가 효과의 증진은 그다지 크지 못하고 기계적 물성이 낮아지고 제조원가가 상승하며 표면 특성이 불량할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물의 제조방법은 당업계에서 사용되는 일반적인 폴리아미드 수지 조성물 제조방법이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 폴리아미드 수지 조성물 제조방법의 일 예로서, 이축 스크류 압출기를 이용하는 방법을 제시할 수 있다.
본 발명의 폴리아미드 수지 조성물을 제조하는데 사용되는 이축 스크류 압출기는 실린더 배럴의 온도 245℃ 내지 265 ℃로 설정할 수 있으며, 상기 폴리아미드 수지 조성물의 물성을 최대화하기 위해 투입구가 3개인 압출기를 이용하여 1차 투입구에는 폴리아미드 수지와 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체, 금속 내열제를 투입하고, 2차 투입구에는 미리 커플링 에이전트 처리가 된 미네랄을 투입하고, 3차 투입구에는 유리 섬유를 투입한다. 상기 2차 투입구 및 3차 투입구는 압출기의 토출부에 가까이 설치된 것이 바람직하며, 이는 압출기 내에서 스크류의 쉬어(Shear)에 의한 미네랄의 파손을 최대한 줄이기 위함이다, 아울러 용융 혼련시, 폴리아미드 수지 조성물의 물성을 최대화하기 위하여, 체류 시간을 최소화하는 것이 바람직하며, 2차 투입구, 3차 투입구 및 토출부 근처에 벤트(Vent)라 불리우는 감압장치를 설치하여 150mmHg 이하로 감압하여 주는 것이 효과적이다.
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 ASTM D638에 따라 측정된 인장강도 1100kg/㎠이상; ASTM D790에 따라 측정된 굴곡강도 1700kg/㎠이상; 수지의 흐름 방향의 수출률 0.2~0.3%; 수지 흐름의 수직 방향 수출률 0.3~0.4%; 및 수분침적 평가 후 길이 방향으로의 변화길이가 1mm이하이다.
또한, 상술한 바와 같은 물성을 나타내는 폴리아미드 수지 조성물은 자동차 내장재, 특히, 루프 사이드 몰딩 소재에 적용할 경우 흐름 및 직각 방향으로의 치수 안정성, 수분 흡습에도 치수 변화량이 거의 없으며, 굴곡강도 및 도장특성이 우수하여 기존의 루프 사이드 몰딩 소재가 발생시키는 수분 흡습에 따른 치수 불안정 및 휨 변형, 낮은 강도로 파괴되는 문제 등이 현저히 개선된 결과를 얻을 수 있게 할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.
실시예 1
표 1에 기재된 바와 같은 조성에 따라, 각 성분들을 265℃로 가열된 이축 압출기내에서 용융 혼련한 후, 칩(Chip)상태로 만들어, 85℃의 온도하에서 제습형 건조기를 이용하여 6시간 동안 건조하여 가열된 스크류식 사출기를 이용, 용융 혼련때와 동일한 온도로 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
이때, 각 성분은 폴리아미드 수지6, 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체, 유리섬유(길이 2~5.0㎛, 횡단면의 직경 8~15㎛), 미네랄(종횡비 30인 침상형 마그네슘설파이트 70중량% 및 종횡비 30이고, 두께가 5㎛인 판상형 마그네슘설파이트 30중량%), 실란계커플링제(z-6121, 다우코닝社) 70중량% 및 실란계 분산제(11-100, 다우코닝社) 30중량%의 혼합물 및 금속 내열제(CuI)이다.
실시예 2 및 실시예 3
아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체의 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 4 및 실시예 5
유리섬유의 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 6 및 실시예 7
미네랄의 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 8 및 실시예 9
실란계 커플링제와 실란계 분산제의 혼합물의 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 10 및 실시예 11
내열제의 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 12 및 실시예 13
침상형 마그네슘설파이트와 판상형 마그네슘설파이트의 혼합 함량을 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교예 1 및 비교예 2
아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체의 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교예 3 및 비교예 4
유리섬유의 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교예 5 및 비교예 6
미네랄의 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교예 7 및 비교예 8
실란계 커플링제와 실란계 분산제의 혼합물의 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교예 9 및 비교예 10
내열제의 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교 예 1 1 및 비교 예 1 2
침상형 마그네슘설파이트와 판상형 마그네슘설파이트의 혼합 함량을 표 3에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교 예 1 3
미네랄로서 침상형 마그네슘설파이트만을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
비교 예 1 4
미네랄로서 침상형 마그네슘설파이트만을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리아미드 수지 조성물의 시편을 제조하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리아미드 수지 조성물의 시편에 대하여, 아래와 같은 방법으로 인장강도, 굴곡강도, 성형 수출률, 도장 특성 평가 및 수분 흡습에 따른 수축률 편차를 측정하여, 그 결과를 표 2 및 표 4에 나타내었다.
(1)인장강도
ASTM D790에 의거하여 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였으며, 1100 kg/cm2이상의 값은 양호, 1100 kg/cm2 미만의 값은 불량으로 판단하였다
(2)굴곡강도
ASTM D790에 의거하여 1/8 inch 시편을 제작한 후 측정하였으며, 1700 kg/cm2 이상의 값은 양호, 1700 kg/cm2 미만의 값은 불량으로 판단하였다
(3)수분 흡습에 따른 수축률 편차
흐름 방향으로 355*100mm 의 연소성 시편을 제작한 후 40℃ 온수에서 250시간을 침적한 후 게이트(Gate)를 중심으로 측정시 흐름 방향으로의 길이 변화량을1mm 초과시 불량으로 간주하였다.
(4)성형 수축률
355*100mm, 3.2mm 두께 사이즈의 직사각형의 연소성 시편 10장을 이용하여 흐름 및 수직 방향 수출률을 측정하였다. 성형 수축률은 사출물의 수지 흐름방향으로 0.2~0.3%, 사출물의 수지 흐름의 직각방향으로 0.3~0.4% 인 것을 양호한 것을 판단하였다.
(5)도장 특성 평가
테이프 테스트(TAPE TEST)법 이용하여, 아래와 같이 도장 특성을 평가하였다.
1x1mm 간격으로 날이 10개가 하나로 이루어진 크로스 커트 테스터(CROSS CUT TESTER)를 이용하여 도장된 표면에 상처를 입혀 그 위에 테이프를 붙였다가 떼어냄으로써 금속 표면에 대한 도막 및 도료 층간의 도막이 어느 정도 떨어졌는가를 측정한다. 이때 테이프에 붙어 떨어지는 도막의 개수가 5개 미만이면 양호, 5개 이상이면 불량으로 간주하였다.
구 분
(단위:중량부)		 폴리아미드6 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌
공중합체		 유리섬유 미네랄 실란계 커플링제/분산제
혼합		 금속 내열재
미네랄 함량 침상형 마그네슘설파이트 판상형 판그네슘설파이트
실시예1 100 25 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예2 100 20 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예3 100 30 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예4 100 25 20 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예5 100 25 40 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예6 100 25 30 40 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예7 100 25 30 60 70중량% 30중량% 1.8 0.6
실시예8 100 25 30 50 70중량% 30중량% 0.6 0.6
실시예9 100 25 30 50 70중량% 30중량% 3.0 0.6
실시예10 100 25 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.2
실시예11 100 25 30 50 70중량% 30중량% 1.8 1.0
실시예12 100 25 30 50 60중량% 40중량% 1.8 0.6
실시예13 100 25 30 50 80중량% 20중량% 1.8 0.6
구 분 인장강도
(kg/cm2)		 굴곡강도
(kg/cm2)		 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화
(mm)		 성형수축률 (%) 도장 특성 평가
흐름방향 수직방향 테이프 테스트
실시예1 1180 1790 0.4 0.25 0.35 3
실시예2 1200 1830 0.45 0.3 0.4 4
실시예3 1135 1770 0.4 0.25 0.35 3
실시예4 1120 1720 0.5 0.2 0.3 4
실시예5 1370 1930 0.75 0.3 0.4 3
실시예6 1210 1840 0.7 0.3 0.4 5
실시예7 1400 1950 0.2 0.2 0.3 2
실시예8 1100 1705 0.4 0.3 0.4 4
실시예9 1280 1880 0.35 0.2 0.3 2
실시예10 1230 1860 0.65 0.3 0.4 4
실시예11 1270 1875 0.55 0.25 0.3 2
실시예12 1300 1890 0.8 0.3 0.3 1
실시예13 1330 1900 0.3 0.2 0.4 5
구분
(단위:중량부)		 폴리아미드6 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌
공중합체		 유리섬유 미네랄 실란계 커플링제/분산제
혼합		 금속 내열제
미네랄 함량 침상형 마그네슘설파이트 판상형 마그네슘설파이트
비교예1 100 15 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예2 100 35 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예3 100 25 15 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예4 100 25 45 50 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예5 100 25 30 35 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예6 100 25 30 65 70중량% 30중량% 1.8 0.6
비교예7 100 25 30 50 70중량% 30중량% 0.4 0.6
비교예8 100 25 30 50 70중량% 30중량% 3.2 0.6
비교예9 100 25 30 50 70중량% 30중량% 1.8 0.1
비교예10 100 25 30 50 70중량% 30중량% 1.8 1.2
비교예11 100 25 30 50 58중량% 42중량% 1.8 0.6
비교예12 100 25 30 50 82중량% 18중량% 1.8 0.6
비교예13 100 25 30 50 100중량% 0 1.8 0.6
비교예14 100 25 30 50 0 100중량% 1.8 0.6
구 분 인장강도
(kg/cm2)		 굴곡강도
(kg/cm2)		 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화
(mm)		 성형수축률 (%) 도장 특성 평가
흐름방향 수직방향 테이프 테스트
비교예1 1280 1865 0.84 0.53 0.47 7
비교예2 950 1600 0.3 0.17 0.25 4
비교예3 900 1580 0.33 0.13 0.18 6
비교예4 1450 1980 0.52 0.62 0.51 4
비교예5 1010 1720 1.21 0.15 0.23 10
비교예6 1390 1920 1.37 0.48 0.58 3
비교예7 1000 1680 0.7 0.38 0.43 8
비교예8 1130 1750 0.5 0.21 0.33 12
비교예9 1230 1800 0.63 0.25 0.34 5
비교예10 1200 1770 0.7 0.3 0.4 15
비교예11 1240 1820 1.32 0.14 0.23 4
비교예12 1280 1850 1.63 0.78 0.45 17
비교예13 1300 1890 1.92 0.95 0.9 20
비교예14 1220 1790 0.8 0.15 0.2 1

물성평가결과, 표 2 및 표 4에 나타난 바와 같이,
비교예 1에서처럼, 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체가 적정 함량 미만인 경우, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하고, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 2와 같이, 아크릴로니트릴/1,3-부타디엔/스티렌 공중합체가 적정 함량 초과인 경우, 인장강도와 굴곡강도가 저하되고, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 미만으로 감소하는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 3과 같이, 유리섬유가 적정함량 미만인 경우, 인장강도가 저하되고, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 미만으로 감소하며, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 4와 같이, 유리섬유가 적정함량 초과인 경우, 수지의 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 5와 같이, 미네랄이 적정함량 미만인 경우, 인장강도가 저하되고, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화가 커지며, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 미만으로 감소하며, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 6과 같이, 미네랄이 적정함량 초과인 경우, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화가 커지며, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 7과 같이, 실란제 커플링제/분산제의 혼합물이 적정함량 미만인 경우, 인장강도가 저하되고, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하며, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 8과 같이, 실란제 커플링제/분산제의 혼합물이 적정함량 초과인 경우, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 9및 비교예 10와 같이, 금속 내열제가 적정함량 미만 또는 초과인 경우, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 11과 같이, 미네랄에서 침상형 마그네슘설파이트의 함량이 상대적으로 감소되고, 판상형 마그네슘설파이트의 함량이 상대적으로 증가할 경우, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화가 커지며, 수지의 흐름방향과 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 미만으로 감소하는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 12와 같이, 미네랄에서 미네랄에서 침상형 마그네슘설파이트의 함량이 상대적으로 증가되고, 판상형 마그네슘설파이트의 함량이 상대적으로 감소할 경우, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화가 커지며, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 13과 같이 미네랄로서 침상형 마그네슘설파이트만을 사용할 경우, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화가 커지며, 수지의 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하며, 도장특성이 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 14와 같이 미네랄로서 판상형 마그네슘설파이트만을 사용할 경우, 수지의 수직방향으로의 성형수축률이 적정 범위 이상으로 증가하는 것으로 나타났다.
한편, 모든 성분이 적정 함량으로 포함되어 제조된 폴리아미드 수지 조성물의 경우(실시예 1 내지 실시예 13), 인장강도, 굴곡강도, 수분흡습에 따른 흐름방향의 길이 변화, 성형수축율 및 도장 특성 평가에서 모두 우수한 물성을 나타내어, 이들 물성을 요구하는 자동차 내장재 및 외장재용, 특히, 루프 사이드 몰딩용 소재로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 폴리아미드 수지;
    상기 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여,
    아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 20~30중량부;
    유리섬유 20~40중량부;
    종횡비(aspect ratio)가 15~30인 침상형 미네랄 및 종횡비가 15~30이고 두께가 3~7㎛인 판상형 미네랄을 포함하는 미네랄 40~60중량부;
    실란계 커플링제(coupling agent)와 실란계 분산제의 혼합물 0.6~3중량부; 및
    금속 내열제 0.2~1 중량부를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드12, 폴리아미드66, 폴리아미드 6/66, 폴리아미드 6/12, 폴리아미드 6/6T, 폴리아미드6/6I 및 이들의 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유는 그 길이가 2~5.0㎜이고, 그 횡단면의 직경이 8~15㎛인 촙(chop) 형태인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미네랄은 마그네슘설파이트, 마그네슘 하이드록사이드, 울라스토 나이트 및 마이카로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실란계 커플링제와 분산제의 혼합물은 실란계 커플링제 60~80중량% 및 분산제20~40중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실란계 커플링제는 에폭시기, 불포화 폴리에스터, 아크릴기 및 비닐기로 구성된 군에서 선택되는 유기 관능기를 포함하고,
    상기 실란계 분산제는 알콕시기, 하이드록시, 알킬기 및 에폭시기로 구성된 군에서 선택되는 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 내열재는 CuI, CuBr, KI, KBr 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    ASTM D638에 따라 측정된 인장강도 1100kg/㎠이상; ASTM D790에 따라 측정된 굴곡강도 1700kg/㎠이상; 용융된 수지 흐름 방향의 수축률 0.2~0.3%; 용융된 수지 흐름의 수직 방향의 수축률 0.3~0.4%; 및 40℃, 250시간 동안 온수에서 침적한 시편의 길이 방향으로의 변화길이가 1mm이하인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물.
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