KR20210038118A - 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 Download PDF

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KR20210038118A KR1020190120848A KR20190120848A KR20210038118A KR 20210038118 A KR20210038118 A KR 20210038118A KR 1020190120848 A KR1020190120848 A KR 1020190120848A KR 20190120848 A KR20190120848 A KR 20190120848A KR 20210038118 A KR20210038118 A KR 20210038118A
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Abstract

본 발명은 리저브 탱크용 성형품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기초 수지, 내열 보강제, 충전제 및 이형제의 종류 및 함량을 최적화함으로써, 내열 aging 이후에도 기계적 물성 및 투과성의 저하를 방지하여 시인성이 우수해진 리저브 탱크용 성형품에 관한 것이다.

Description

리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{Polyamide resin compositions for reserve tank and product prepared by the same}
본 발명은 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
최근 자동차산업은 차량 경량화를 통하여 연비를 효율적으로 올리는 연구 개발을 진행하고 있다. 이에 스틸이나 알루미늄 같은 소재보다 상대적으로 가벼운 플라스틱으로 대체가 많이 되고 있는 실정이다. 자동차 부품은 기능 및 적용되는 위치에 따라 고강성, 내열성, 고광택성 등의 특성이 요구되며, 엔진에 가까운 부품의 경우에는 내열성 특성이 중요하게 요구된다. 또한, 오일이나 부동액 같은 액체의 양을 확인해야 하는 부품으로 사용되는 소재는 높은 투과도 특성이 요구된다.
리저브 탱크는 엔진 근처에 위치하는 자동차 부품으로써 지속적으로 열이 전달되며 고열의 부동액을 포함하고 있다. 이에 리저브 탱크는 내열성과 부동액의 양을 확인할 수 있도록 높은 투과도 특성을 필요로 한다. 또한, 지속적인 내열 aging 이후에도 높은 투과도 특성을 유지해야 한다.
상기 부품의 특성으로 인하여 리저브 탱크용 소재는 기본적으로 우수한 기계적 강성 및 높은 투과도를 비롯하여 내열 aging 이후에도 상기의 기계적 강성 및 투과도가 우수할 수 있어야 한다.
한국등록특허 제0344888호는 성형성, 내열성, 내약품성 등의 성능을 겸비하고, 리저브탱크에 사용되는 공중합폴리아미드를 제공하고, 한국공개특허 제2015-0063498호는 내열성, 내약품성, 역학 특성이 우수한 반방향족 폴리아미드를 제공하고 있다.
그러나, 리저브 탱크 부품에 필요한 기계적 강성, 투과도를 만족하면서 내열 aging이후에도 높은 투과도 및 우수한 기계적 강성 유지 특성을 모두 만족시키기에는 부족한 면이 있어, 상기 물성의 개선은 여전히 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내열 aging이후에도 투과도 특성 및 기계적 물성의 저하를 방지시킨 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에, 본 발명은 바람직한 제1구현예로서, (a) 폴리아미드(a-1)와 폴리아미드(a-2)를 포함하는 기초 수지; (b) 아민계 내열제, 포스파이트계 내열제의 조합인 내열 보강제; (c) 충전제; (d) 이형제를 포함하고, 상기 폴리아미드(a-1)는 지방족 폴리아미드이며, 상기 폴리아미드(a-2)는 반방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드인 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.
상기 제1구현예에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 상기 기초 수지(a) 100중량부에 대하여, 상기 내열 보강제(b) 0.2 내지 1.4 중량부, 상기 충전제(c) 10 내지 45 중량부, 상기 이형제(d) 0.3 내지 0.5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1구현예에 따른 기초 수지(a)는 상기 폴리아미드(a-1) 70 내지 95 중량% 및 상기 폴리아미드(a-2) 5 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1구현예에 따른 폴리아미드(a-1)는 PA 6, PA 66, PA 46, PA 610, PA 612, PA 11, PA 12 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1구현예에 따른 폴리아미드(a-2)는 PA 6T, PA 6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 6T/DT, PA 66/6I/6T, PPTA, PMIA 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1구현예에 따른 이형제는 에틸렌 비스 스테아라마이드계, 폴리에틸렌계, 에스테르계 이형제 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바람직한 제1구현예로서, 폴리아미드 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공한다.
폴리아미드 수지 조성물을 구성하는 기초 수지, 내열 보강제, 충전제, 이형제의 종류 및 함량을 최적화함으로써, 내열 aging 이후에도 기계적 물성 및 투과성의 저하를 방지하여 시인성이 우수해진 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품을 제공할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 제1구현예는 (a) 폴리아미드(a-1)와 폴리아미드(a-2)를 포함하는 기초 수지; (b) 아민계 내열제, 포스파이트계 내열제의 조합인 내열 보강제; (c) 충전제; (d) 이형제를 포함하고, 상기 폴리아미드(a-1)는 지방족 폴리아미드이며, 상기 폴리아미드(a-2)는 반방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드인 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
폴리아미드 수지 조성물
폴리아미드 수지 조성물은 폴리아미드(a-1)와 폴리아미드(a-2)를 포함하는 기초 수지, 내열보강제, 충전제, 이형제를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 리저브 탱크용 성형품을 구성하는 폴리아미드 수지 조성물을 이루는 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
(a) 기초 수지
기초 수지(a)는 폴리아미드(a-1)와 폴리아미드(a-2)를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 평균 중합도(DPw)가 200 내지 15,000인, 폴리아미드(a-1) 및 폴리아미드(a-2)의 공중합이나 혼합물 중 선택된 어느 하나인 것이 리저브 탱크 성형품의 우수한 투과성, 기계적 강성에 유리할 수 있다.
(a-1) 폴리아미드
폴리아미드(a-1)는 지방족 폴리아미드일 수 있으며, 구체 예로 PA 6, PA 66, PA 46, PA 610, PA 612, PA 11, PA 12 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 PA 6 또는 PA 66을 포함하는 것이 적합하다.
폴리아미드(a-1)은 20
Figure pat00001
, 96% 황산 10ml 중에 폴리아미드(a-1) 수지 1g을 첨가하였을 때, 측정된 용액의 상대점도가 2.0 내지 3.3인 것이 바람직하다. 상대점도가 2.0 미만이면 기계적 강성, 치수안정성 및 내충격성이 저하될 수 있고, 상대점도가 3.3을 초과하면 수지의 유동성이 불량하게 되어 충전제 등에 의한 표면 표출 및 미성형 현상 등의 불량이 발생할 수 있다.
폴리아미드(a-1)은 폴리아미드(a-2)를 포함한 기초 수지 100 중량%에 대하여 70 내지 95 중량%인 것이 바람직하다. 폴리아미드(a-1)이 70 중량% 미만으로 포함될 경우 압출시에 충진제와 기초 수지 간 혼련이 잘 되지 않거나 기계적 강도가 하락하는 문제가 발생할 수 있고, 95중량%를 초과하여 포함될 경우 폴리아미드(a-2)의 함량이 적어 시인성 확보에 어려움이 존재할 수 있다.
(a-2) 폴리아미드
폴리아미드(a-2)는 반방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드일 수 있으며, 구체 예로 PA 6T, PA 6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 6T/DT, PA 66/6I/6T, PPTA, PMIA 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 PA 6T, PA 6I 및 PA 6I/6T 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 적합하다.
폴리아미드(a-2)는 20
Figure pat00002
, 96% 황산 10ml 중에 폴리아미드(a-2) 수지 1g을 첨가하였을 때, 측정된 용액의 상대점도가 2.0 내지 3.3인 것이 바람직하다. 상대점도가 2.0 미만이면 기계적 강성, 치수안정성 및 내충격성이 저하될 수 있고, 상대점도가 3.3을 초과하면 수지의 유동성이 불량하게 되어 충전제 등에 의한 표면 표출 및 미성형 현상 등의 불량이 발생할 수 있다.
폴리아미드(a-2)은 폴리아미드(a-1)를 포함한 기초 수지 100 중량%에 대하여 5 내지 30 중량%인 것이 바람직하다. 폴리아미드(a-2)가 5 중량% 미만으로 포함될 경우 시인성이 확보가 어려울수 있고, 20 중량%를 초과할 경우 가공에 있어서 이형성이 나빠지져 압출 시 결정화가 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
(b) 내열 보강제
내열 보강제(b)는 리저브 탱크 성형품의 제조 중에 발생될 수 있는 열로 인한 물성 저하를 막아주며, 내열성 강화에 시너지 효과를 발현다.
내열 보강제(b)는 아민계 내열제, 포스파이트계 내열제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 아민계 내열제 및 포스파이트계 내열제의 조합인 것이 적합하다.
내열 보강제(b)는 기초 수지(a) 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 1.4 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부일 수 있다. 내열 보강제(b)가 0.2 중량부 미만인 경우 내열성 향상 효과가 미비할 수 있는 반면에, 2 중량부를 초과하는 경우 사출 가공시 가스 발생으로 인하여 표면 상태 불량 등의 문제를 일으킬 수 있다.
(c) 충전제
충전제(c)는 유리섬유 및 미네랄 미립자 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 유리섬유인 것이 적합하다. 상기 유리섬유는 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)을 주성분으로 하고, 통상 산화칼슘이 10~20중량%, 이산화규소가 50~70중량%, 산화알루미늄이 2~15중량% 포함되어 있는 것을 사용할 수 있다.
상기 유리섬유는 길이가 2 내지 4mm 및 직경이 9.5 내지 11.5μm인 것이 바람직한데, 길이가 2mm 미만인 경우 유리섬유 기링가 지나치게 짧음으로 인하여 강성을 향상시키기에 부족할 수 있고, 4mm를 초과하는 경우 강성은 향상될 수 있으나, 섬유가 돌출되는 문제로 인하여 외관품질이 저하될 수 있다. 또한, 직경이 9.5μm미만인 경우 유리섬유가 쉽게 깨어지게 되어 강성을 향상시키기에 부족할 수 있고, 11.5μm를 초과하는 쉽게 깨지지 않아 강성은 향상될 수 있으나, 박막으로 제조시 섬유가 성형품의 표면에 돌출되는 문제로 인하여 외관품질이 저하될 수 있다.
충전제(c)는 기초 수지(a) 100 중량부에 대하여, 10 내지 70중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 40 내지 70 일 수 있다. 상기 충전제가10 중량부 미만으로 포함될 경우 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 등의 기계적 강도 및 내열성이 저하될 수 있다. 또한, 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우 내투과성을 저하되며, 유리섬유가 돌출되는 문제로 인하여 외관품질이 저하될 수 있으므로 선택에 주의가 필요하다.
(d) 이형제
이형제(d)는 에틸렌 비스 스테아라마이드계, 폴리에틸렌계, 에스테르계 이형제 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이형제(d)는 기초 수지(a) 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있고, 0.3 중량부 미만으로 포함될 경우 성형시 이형성이 좋지 않을 수 있고, 0.5 중량부를 초과한 경우 압출 및 사출 가공시 슬립 현상 및 가스가 발생하여 문제가 생길 수 있다.
또한, 폴리아미드 수지 조성물은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 활제, 탄소섬유, 착색제, 핵제, 가소제, 윤활제 등의 첨가제를 임의로 함유시킬 수 있다.
본 발명의 제1구현예에 의한 폴리아미드 수지 조성물은 공지의 방법으로 제조될 수 있음은 물론이나, 각각의 구성 물질로 상술한 물질을 특정 함량으로 사용함으로써, 우수한 물성의 폴리아미드 수지 조성물을 구현할 수 있으며, 상술한 본 발명의 구성 성분을 혼합한 후에 압출기 내에서 용융 압출하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다.
본 발명의 제1 구현예에 의한 구성 물질 및 함량을 가지는 폴리아미드 수지 조성물은 투과성, 기계적 물성, 내열성이 우수하여, 리저브 탱크용 성형품에 적용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7
하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량을 기준으로 하여, 265
Figure pat00003
로 가열된 이축 압출기내에서 수지 조성물을 용융 혼련한 후 칩(Chip)상태로 만든 다음, 85
Figure pat00004
, 6시간 제습형 건조기를 이용 건조하고, 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 용융 혼련때와 동일한 온도로 각각의 물성 평가 조건에 부합하는 시편을 성형하였다.
구분 기초 수지 내열 보강제(중량부) 충전제
(중량부)		 이형제
(중량부)
PA(a-1)
(중량%)		 PA(a-2)
(중량%)		 b-1 b-2 b-3
실시예1 86 14 - 0.4 0.4 43.4 0.4
실시예2 93 7 - 0.4 0.4 43.4 0.4
실시예3 71 29 - 0.4 0.4 43.4 0.4
실시예4 83 17 - 0.4 0.4 67.6 0.5
실시예5 86 14 - 0.1 0.1 43.1 0.4
실시예6 85 15 - 0.7 0.7 43.7 0.4
실시예7 80 20 - 0.5 0.5 101.6 0.6
비교예1 100 - - 0.4 0.4 43.4 0.4
비교예2 86 14 0.7 - - 43.4 0.4
비교예3 86 14 - - - 43.0 0.4
비교예4 86 14 - - 0.7 43.4 0.4
비교예5 86 14 - 0.7 - 43.4 0.4
비교예6 90 10 - 0.3 0.3 - 0.3
이 때, 하기 실시예 및 비교예의 폴리아미드 수지 조성물에 사용된 구성 성분은 아래와 같다.
PA(a-1): ASCEND사의 50BWS
PA(a-2): DUPONT 사의 SelarPA3426
b-1: 송원산업의 SONGNOX 1010(힌더드 페놀계 내열제)
b-2: CROMPTON 사의 NAUGARD445(아민계 내열제)
b-3: CIBA사의 IRGONOX 168(포스파이트계 내열제)
충전제: NEG 사의 262H(유리섬유)
이형제: 신원화학 사의 HI-LUDE(에틸렌 비스 스테아라마이드계)
물성 평가
1) 인장강도: ASTM D638에 의하여 1/8 인치(inch) 시편을 제작한 후 평가하였고, 내열 againg은 내열 오븐에서 140℃로 1000시간동안 지속하고 평가하였다.
2) 인장강도 감소율: (1/8 인치 시편의 인장강도 - 내열 aging 후의 인장강도) / 1/8 인치 시편의 인장강도 의 백분율
3) 투과도: ISO 294에 의하여 60mm X 60mm X 2mm 시편으로 평가하고, 내열 againg은 내열 오븐에서 140℃로 500시간동안 지속하고 평가하였다.
4) 투과도 감소율: (시편의 투과도 - 내열 aging 후의 투과도) / 시편의 투과도
구분 인장강도
(MPa)		 인장강도 (MPa)
(140℃ 1000시간)		 인장강도 감소율(%) 투과도
(%)		 투과도 (%)
(140℃ 500시간)		 투과도 감소율(%)
실시예1 185 182 1.6 52 40 23.1
실시예2 183 180 1.6 48 37 22.9
실시예3 183 179 2.2 58 43 25.9
실시예4 193 187 3.1 47 35 25.5
실시예5 183 176 3.8 51 35 31.4
실시예6 183 181 1.1 50 39 22.0
실시예7 210 187 11.0 34 16 52.9
비교예1 183 159 13.1 43 6 86.0
비교예2 183 158 13.7 52 18 65.4
비교예3 182 151 17.0 51 10 80.4
비교예4 183 162 11.5 51 22 56.9
비교예5 181 163 9.9 51 20 60.8
비교예6 85 41 51.8 69 38 44.9
상기 표 2를 통해 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 6은 인장강도 및 투과도가 우수하면서, 내열 에이징 이후의 투과도 및 인장강도 감소율이 적고, 내열에 우수한 것이 확인되었다.
반면에 비교예 1 내지 7은 폴리아미드(a-1) 및 폴리아미드(a-2)를 포함하는 기초 수지, 내열 보강제, 충전제, 이형제를 일부 미포함하는 것으로, 인장강도 및 투과도 감소율이 높아 지속적인 내열에 취약한 것이 확인되었다.

Claims (7)

  1. (a) 폴리아미드(a-1)와 폴리아미드(a-2)를 포함하는 기초 수지; (b) 아민계 내열제, 포스파이트계 내열제의 조합인 내열 보강제; (c) 충전제; (d) 이형제를 포함하고,
    상기 폴리아미드(a-1)는 지방족 폴리아미드이며, 상기 폴리아미드(a-2)는 반방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드인 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지 조성물은 상기 기초 수지(a) 100중량부에 대하여,
    상기 내열 보강제(b) 0.2 내지 1.4 중량부,
    상기 충전제(c) 10 내지 45 중량부,
    상기 이형제(d) 0.3 내지 0.5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기초 수지(a)는 상기 폴리아미드(a-1) 70 내지 95 중량% 및 상기 폴리아미드(a-2) 5 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드(a-1)는 PA 6, PA 66, PA 46, PA 610, PA 612, PA 11, PA 12 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미드(a-2)는 PA 6T, PA 6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 6T/DT, PA 66/6I/6T, PPTA, PMIA 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이형제는 에틸렌 비스 스테아라마이드계, 폴리에틸렌계, 에스테르계 이형제 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리아미드 수지 조성물로부터 제조된 성형품.



KR1020190120848A 2019-09-30 2019-09-30 리저브 탱크용 폴리아미드 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 KR20210038118A (ko)

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