KR20180100928A - 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물. - Google Patents

내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물. Download PDF

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Abstract

본 발명은 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것으로서, 폴리아미드 수지와 내충격성과 내흡수성이 뛰어난 고밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용하고, 충격보강제, 상용화제, 내가수분해제, 산화방지제, 유리섬유, 열안정제 등을 일정비로 혼합 사용하여 종래의 수지와 동등 이상의 물성을 가지면서 사용중인 소재 보다 내열, 강도, 내충격 및 내흡수성이 월등히 우수하며 가공성 또한 탁월하며 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 특성이 자동차 범퍼용 소재로서의 조건을 만족시키는바 자동차 등에 사용하는 범퍼 등에 적용되어 성능향상 및 안전에 기여할 수 있다.

Description

내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물.{A resin composition for a bumper for automobiles having excellent impact resistance and water absorption resistance.}
본 발명은 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 폴리아미드 수지와 내충격성과 내흡수성이 뛰어난 고밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용하고, 충격보강제, 상용화제, 내가수분해제, 산화방지제, 유리섬유, 열안정제 등을 일정비로 혼합 사용하여 종래의 수지와 동등 이상의 물성을 가지면서 내충격성과 내흡수성을 동시에 향상시켜 자동차 범퍼 등에 사용될 수 있는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 폴리아미드 수지 조성물은 결정성 수지 중에서도 인장, 굴곡 강도 등에서 우수한 기계적 특성과 내열성 및 내약품성을 갖는다. 또한 유리섬유, 탄소섬유, 탈크, 규회석, 탄산칼슘, 황산바륨과 같은 무기 충진제와 유기 탄성체의 보강으로 매우 높은 물성을 얻을 수 있다. 그 뿐만 아니라 각종 기능성 첨가제를 첨가하여 물리적, 화학적 저항성을 증가시킬 수 있다. 따라서 금속보다 가공이 쉽고 경량화의 이점이 있으며, 다양하고 간편한 디자인과 설계 효과를 갖는 폴리아미드 수지 조성물은 자동차뿐만 아니라 선박, 항공기 등 많은 산업 분야에서 널리 사용되어 왔다.
자동차의 앞과 뒤에 설치된 구조물인 범퍼(Bumper)란 사고가 일어날 때 충격을 흡수하도록 안전 기능을 가지고 있다.
범퍼는 차량의 차체 앞뒤를 보호하기 위해 장착된 완충 부속 장치로 자동차가 충돌했을 때 가장 먼저 충격을 받는 부분으로 사고 발생 시 차체, 또는 운전자와 승차자, 보행자 및 화물 등을 보호하고 나아가 상대방에게 주는 손상을 줄이는 역할을 한다.
최근에는 범퍼가 자동차의 디자인을 목적으로 장착되고 있기도 하지만 완충 부속 장치로써의 역할이 가장 크다고 볼 수 있다.
과거에 철 소재로 만들어진 범퍼는 보행자들에게 위협이 될 수밖에 없다. 이에 따라 자동차 회사들은 운전자의 안전뿐만 아니라 보행자의 부상을 완화시키는 방향으로 설계되어 충격을 흡수해 영구 변형이 없도록 고안된 플라스틱 재질의 탄성 있는 범퍼로 빠르게 전환했다.
최근 자동차 제품 대부분의 범퍼 백 빔에는 ‘강화 열가소성 플라스틱(GMT)’이라는 소재가 쓰이고 있다.
이는 PP 수지에 유리섬유를 섞어 만든 플라스틱 복합소재로 강도는 철과 거의 비슷하면서도 무게가 20∼25% 정도 경량이다.
하지만 이러한 기술개발에도 차량 사고로 인한 보행자나 화물의 충격 흡수에는 아직 부족하다.
따라서 내충격성과 내흡수성이 우수한 소재의 개발이 절실한 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 폴리아미드 수지와 내충격성과 내흡수성이 뛰어난 고밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용하고, 충격보강제, 상용화제, 내가수분해제, 산화방지제, 유리섬유, 열안정제 등을 일정비로 혼합 사용하여 종래의 수지와 동등 이상의 물성을 가지면서 내충격성과 내흡수성을 동시에 향상시켜 자동차 범퍼 등에 사용될 수 있는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것으로서,
폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지가 80 : 20 ~ 90 : 10 중량비로 혼합된 수지 100중량부;
충격보강제가 2.0 ~ 5.0 중량부;
상용화제 1.0 ~ 3.0 중량부;
내가수분해제 2.0 ~ 5.0 중량부;
이미드계 아민계 및 포스파이트계 산화방지제 각각 0.11 ~ 0.35 중량부;
유리섬유 2 ~ 5 중량부; 및
열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부;를 포함하는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물은 종래 자동차 범퍼용으로 사용중인 소재 보다 내열, 강도, 내충격 및 내흡수성이 월등히 우수하며 가공성 또한 탁월하며 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 특성이 자동차 범퍼용 소재로서의 조건을 만족시키는 바 자동차 등에 사용하는 범퍼 등에 적용되어 성능향상 및 안전에 기여할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어선 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
이하, 본 발명은 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지가 80 : 20 ~ 90 : 10 중량비로 혼합된 수지 100중량부; 충격보강제가 2.0 ~ 5.0 중량부; 상용화제 1.0 ~ 3.0 중량부; 내가수분해제 2.0 ~ 5.0 중량부;
이미드계 아민계 및 포스파이트계 산화방지제 각각 0.11 ~ 0.35 중량부; 유리섬유 2 ~ 5 중량부; 및
열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부;를 포함하는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것이다.
기존에 폴리아미드 수지는 공지되어 있으나 내충격성과 내흡수성이 약하고 자동차 범퍼용 소재로서의 기계적, 물적 특성을 만족하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은, 폴리아미드 수지와 내충격성, 내흡수성 효과가 뛰어난 고밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용하고, 충격보강제, 상용화제, 내가수분해제, 산화방지제, 유리섬유, 열안정제 등을 일정비로 혼합 사용하여 종래의 수지와 동등 이상의 물성을 가지면서 내충격성과 내흡수성을 동시에 향상시켜 자동차 범퍼 등에 사용될 수 있는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의한 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물의 각 구성 성분을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지는 융점과 유동특성이 다른 이종수지로서 본 발명에서는 혼합하여 사용되는데, 혼합하여 사용하는 이유는 고밀도 폴리에틸렌 수지가 내충격성과 내흡수성 효과가 좋아 강성을 향상시키기 때문이다.
상기 폴리아미드 수지는 ε-카프로락탐의 개환중합에 의해 만들어진 방사성, 내열성, 기계적 강도가 우수한 폴리아미드6 수지가 바람직하다. 또한 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 치클러, 나타 촉매와 크롬계 촉매를 사용하여 중저압법에서 중합되는 갈래가 적은 직쇄상의 폴리머이다.
폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지는 80 : 20 ~ 90 : 10 중량비로 혼합하여 사용하는바, 상기 혼합 비율이 80 : 20 미만시 기계적, 물적 특성이 떨어지고 90 : 10 초과시 내충격성과 내흡수성 효과가 떨어지는 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적인 내충격성과 내흡수성 향상에 필수적이다.
충격보강제는 그라프트 중합된 고분자 고무계를 사용하고, 바람직하게는 커플링 에이전트로 말레익안 하이드라이드를 이용한 HDPE 고무를 사용한다. 상기 충격보강제는 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 2.0 ~ 5.0 중량부 사용하는데, 2.0 중량부 미만이면 충격강도의 요구 수준이 미달되며 5.0 중량부를 초과하면 물성 및 기계적 강도가 떨어져 가공성이 나빠진다.
상기 상용화제는 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 1.0 ~ 3.0 중량부 범위로 사용함이 바람직한데, 1.0 중량부 미만이면 마이크로 분산성이 저하되어 충격강도가 떨어지고, 3.0 중량부를 초과하면 유동성이 급격히 떨어져 가공성이 나빠지는 문제점이 발생하기 때문이다.
상기 상용화제는 말레계 상용화제인 말레익안하이드라이드 및 글리시딜계 상용화제인 에틸렌글리시딜 메타크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종의 혼합물을 사용함이 바람직하다.
상기 내가수분해제는 폴리아미드 분자간의 가수분해 억제를 위해 사용하며, 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 2.0 ~ 5.0 중량부 범위에서 사용한다.
2.0 중량부 미만이면 내가수분해성의 효과가 미비하며, 5.0 중량부를 초과하면 외관 및 물성 저하의 요인으로 작용하는 문제점이 발생한다.
상기 내가수분해제는 방향족 카르보디이미드와 지방족, 지환족 카르보디이미드 등 중에서 선택된 1 종 또는 2종의 혼합물을 사용하고, 바람직하게는 폴리(1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-카르보디이미드)를 사용한다.
상기 산화방지제는 내열 및 내수성 향상의 효과가 있으며, 산화를 억제하기 위해 사용한다.
상기 산화방지제는 아민계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제는 사용할 수 있다.
상기 아민계 산화방지제와 포스파이트계 산화방지제는 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 각각 0.15 ~ 0.35 중량부 범위로 사용한다.
상기 산화방지제가 0.15 중량부 미만이면 내열 노화성 및 내수성이 저하되고, 0.35 중량부를 초과하면 물성 저하 및 가공성이 나빠지기 때문이다.
상기 아민계 산화방지제로는 4,4'-비스(알파,알파-디메틸벤젠)디페닐아민, 2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린 등이 있으나, 바람직하게는 내열성과 내수성이 우수한 4,4'-비스(알파,알파-디메틸벤젠)디페닐아민을 사용하고, 상기 포스파이트계 산화방지제로는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 등이 있으나, 바람직하게는 트리스-(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트를 사용한다.
상기 유리섬유는 유리섬유와 수지의 상용성을 부여하기 위하여 커플링제를 포함할 수 있고 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 2 ~ 5 중량부 범위로 사용함이 바람직한데, 2 중량부 미만이면 내열도 및 기계적 강도가 저하되고, 5 중량부를 초과하면 외관품질 및 초기 시인성(광투과율)이 떨어지는 문제점과 작업성이 떨어져 가공성이 나빠지는 문제점이 발생한다.
상기 커플링제로는 아민계, 에폭시계 커플링제의 경우 내글리콜성을 저하시킬 수 있으므로, 실란계 커플링제가 바람직하고, 그 중에서도 에폭시실란이 바람직하다.
상기 유리섬유의 입경이 7 ~ 14㎛, 바람직하게는 10 ~12㎛를 사용한다.
유리섬유의 입경이 7 ㎛ 미만일 경우에는 유리섬유의 파괴율이 높아 기계적 강도가 저하되고, 14㎛ 초과일 경우에는 유리섬유의 배향 과다로 외관 품질이 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다.
상기 열안정제는 열노화 방지를 위해 사용하며 폴리아미드 및 고밀도 폴리에틸렌 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 0.5 중량부 사용한다. 상기 열안정제가 0.1 중량부 미만이면 내열노화성이 저하되고, 0.5 중량부를 초과하면 외관품질이 저하되기 때문이다.
상기 열안정제로는 비스(3,3-비스-(4'-하이드록시-3'-테트라부틸페놀)부탄산)-글리콜 에스터, 1,6-헥산디일비스(3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시벤젠-프로판아마이드 등을 사용하고, 바람직하게는 내열노화 방지 기능이 우수한 비스(3,3-비스-(4'-하이드록시-3'-테트라부틸페놀)부탄산)-글리콜 에스터를 사용한다.
본 발명의 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물은 이축 압출기에 의한 일반 압출 방법에 의해 제조된다.
먼저 폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지가 80 : 20 ~ 90 : 10 중량비로 혼합된 수지 100 중량부,
충격보강제가 3.0 ~ 7.0 중량부, 상용화제 0.1 ~ 1.0 중량부, 내가수분해제 0.1 ~ 3.0 중량부, 이미드계 아민계 및 포스파이트계 산화방지제 각각 0.1 ~ 0.5 중량부, 유리섬유 2 ~ 5 중량부, 열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부를 각각 이축 압출기에 투입하고, 225 ~ 245℃ 의 압축기 실린더 온도 범위 내에서 프레스 압착으로 용융 혼련하는 공정을 거쳐 제조한다.
상기 압축기 온도가 225℃ 미만시 범퍼가 요구하는 물성을 얻을 수 없으며, 상기 압축기 온도가 245℃ 초과시 열화 및 분해가스의 과다 발생으로 정상적인 기능의 수지를 제조 할 수 없게 된다.
이하, 본 발명은 종래의 자동차 범퍼용 소재 보다 내열, 강도, 내충격 및 내흡수성이 월등히 우수하며 가공성 또한 탁월하며 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 특성이 자동차 범퍼용 소재로서의 조건을 만족시키는바 자동차 등에 사용하는 범퍼 등에 적용되어 성능향상 및 안전에 기여할 수 있다.

Claims (1)

  1. 폴리아미드 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지가 80 : 20 ~ 90 : 10 중량비로 혼합된 수지 100중량부;
    충격보강제가 2.0 ~ 5.0 중량부;
    상용화제 1.0 ~ 3.0 중량부;
    내가수분해제 2.0 ~ 5.0 중량부;
    이미드계 아민계 및 포스파이트계 산화방지제 각각 0.11 ~ 0.35 중량부;
    유리섬유 2 ~ 5 중량부; 및
    열안정제 0.1 ~ 0.5 중량부;를 포함하는 내충격성과 내흡수성이 우수한 자동차용 범퍼용 수지 조성물.
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