KR20240055252A - 내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 및 첨가제들을 적절한 함량으로 배합함으로써, 내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지, 에폭시계 상용화제, 사슬 연장제, 산화 방지제, 이미드계 안정제, 옥사졸린계 안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 내열안정제, 광 안정제 및 충전제를 포함한다.

Description

내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION FOR AIR INTAKE HOSE WITH IMPROVED HEAT RESISTANCE AND MOLDED ARTICLE COMPRISING SAME}
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 및 첨가제들을 적절한 함량으로 배합함으로써, 내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
자동차에 장착되는 에어 인테이트 호스(air intake hose)는 차량의 외부로부터 흡입된 공기를 에어 클리너(Air cleaner)로 보내거나 또는 에어 클리너로부터 여과된 공기를 자동차 엔진(engine)의 스로틀 바디(throttle body)로 보내는 역할을 수행하며 엔진과 에어클리너 간 공기의 유동 통로를 형성하는 차량 엔진룸에 장착되는 부품이다.
종래에 적용되고 있는 에어 인테이크 호스는 엔진과 연결되는 엔진 연결부, 에어클리너와 연결되는 에어클리너 연결부 및 상기 엔진 연결부(고온부) 및 에어클리너 연결부를 연결하는 벨로즈를 포함하여 구성되어 있다. 상기 엔진 연결부는 엔진 측에서 전달되는 상시 약 150℃의 고온에 대한 내열성을 갖는 에틸렌메틸아크릴레이트(ethylene-methyl acrylate, AEM)소재를 사용한다.
그리고 상기 부분을 제외한 일반 부분에는 상시 130 ~ 140℃정도의 온도를 버틸 수 있는 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber, ECO)를 포함하는 소재를 사용한다.
한편, 상기 ECO 고무는 내열성이 약해 부품간 연결부위가 노화되어 찢어지는 문제가 발생하며, 상기 AEM 소재 무게중량 및 자체 비중이 높아 경량화 목적에 어려우며 매우 고가의 소재라서 경제적인 부담으로 이어진다.
이를 대체하기 위하여, TPC-ET(Thermoplastic ester ether elastomer)에 소재에 대한 개발이 필요하다. 한편, 종래의 TPC-ET 소재는 130℃? 온도에 사용할 수 있는 소재로서 약 150℃의 고온을 버틸 수 있는 에어 인테이트 호스의 고온부의 소재로는 적합하지 않다.
따라서, 상기와 같은 배경 하에, 자동차 부품인 에어인테이크 호스의 고온부에 적용될 수 있는 내열성과 내유성이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0006103호 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0133930호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 150℃의 고열에서도 적용이 가능한 내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지, 에폭시계 상용화제, 사슬 연장제, 산화 방지제, 이미드계 안정제, 옥사졸린계 안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 내열안정제, 광 안정제 및 충전제를 포함한다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 혼합 수지 100 중량부, 상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 0.1 내지 2 중량부, 상기 에폭시계 상용화제 0.5 내지 2 중량부, 상기 사슬 연장제 0.3 내지 0.7 중량부, 상기 산화 방지제 0.3 내지 0.5 중량부, 상기 내열안정제 2 내지 7 중량부, 상기 광 안정제 0.1 내지 0.5 중량부 및 상기 충전제 0.2 내지 1.5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 혼합 수지는 그 전체 중량을 기준으로 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 50 내지 90 중량% 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 10 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 150,000 g/mol인 것일 수 있다.
상기 사슬 연장제는 카프로락탐(Cabonyl bis cparolactam)을 포함할 수 있다.
상기 산화 방지제는 폐놀계 산화방지제, 인계 산화방지제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 산화 방지제는 그 전체 중량을 기준으로, 상기 폐놀계 산화방지제 50 내지 70 중량% 및 상기 인계 산화방지제 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 내열안정제는 그 전체 중량을 기준으로 상기 이미드계 안정제 50 내지 70 중량% 및 상기 옥사졸린계 안정제 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 이미드계 안정제는 중량평균분자량(Mw)이 20,000 g/mol 이상인 것일 수 있다.
상기 이미드계 안정제는 폴리머 비스-(2,6-디이소프로필페닐)카르보디이미드
(Polymeric Bis-(2,6-diisopropylphenyl)carbodiimide)를 포함하고, 상기 옥사졸린계 안정제는 1,3-비스(4,5-디하이드로-2-옥사졸릴)벤젠(1,3-Bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene)를 포함할 수 있다.
상기 광 안정제는 아민계 광안정제(HALS: Hindered Amine Light Stabilizers), 옥사닐라이드(Oxanilides)계 광안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 충전제는 나노클레이, 탈크, 활석, 운모, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여, 카본블랙(Carbon Black) 또는 다이블랙(Dye Black)를 포함하는 마스터 배치 1 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 및 첨가제들을 적절한 함량으로 배합함으로써, 약 150℃에서 사용이 가능한 고내열성을 가지는 동시에 고내구성 및 고내유성을 가진 소재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 에어인테이크 호스에 적용시 종래의 AEM 소재 대비 내구성 및 경량성이 향상되어 자동차의 연비가 개선과 동시에 원가 절감이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 종래의 TPC-ET 소재 대비 최고적용 내열성 온도를 10℃ 향상시켜 차량의 전반적인 엔진에 수평적용할 수 있는 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지, 스타이렌-아크릴로니트릴 수지, 에폭시계 상용화제, 사슬 연장제, 산화 방지제, 이미드계 안정제, 옥사졸린계 안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 내열안정제, 광 안정제 및 충전제를 포함한다.
구체적으로, 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 혼합 수지 100 중량부, 상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 0.1 내지 2 중량부, 상기 에폭시계 상용화제 0.5 내지 2 중량부, 상기 사슬 연장제 0.3 내지 0.7 중량부, 상기 산화 방지제 0.3 내지 0.5 중량부, 상기 내열안정제 2 내지 7 중량부, 상기 광 안정제 0.1 내지 0.5 중량부 및 상기 충전제 0.2 내지 1.5 중량부를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
(A) 혼합 수지
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 혼합 수지 100 중랑부를 포함할 수 있다.
혼합 수지는 그 전체 중량을 기준으로 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체(Thermoplastic polyester elastomer, TPC-ET) 50 내지 90 중량% 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate, PBT) 10 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르-에스터 탄성체는 열가소성 수지 조성물에서 매트릭스 소재로 사용되며, 우수한 내유성, 내구성 및 탄성회복력을 갖는 것을 수지를 사용할 수 있다.
상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 열가소성 수지 조성물에서 우수한 내열성, 강성 및 장기 내구성을 부여하기 위한 것이다. 바람직하게는, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 고점도를 갖는 것을 사용할 수 있다.
(B) 스타이렌-아크릴로니트릴(Styrene-acrylonitrile, SAN) 수지
스타이렌-아크릴로니트릴 수지는 최종 제품에 있어서 블로우 성형시 패리슨 쳐짐 현상을 개선하기 위하여 첨가된다.
상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지의 함량이 상기 범위를 벗어나게 되면, 최종 제품의 성형성에서 문제가 발생할 수 있다.
상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지는 초고분자량을 가지는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지의 중량평균분자량(Mw)은 100,000 내지 150,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다.
(C) 에폭시계 상용화제
에폭시계 상용화제는 상기 혼합수지에 함유된 상기 폴리에테르-에스터 탄성체와 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 상용성을 향상시키기 위하여 첨가된다.
본 발명에서는 상기 에폭시계 상용화제를 사용함으로써, 상기 폴리에테르-에스터 탄성체와 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 상용성 개선뿐만 아니라 인장강도 및 인열 강도과 같은 물성을 상승 및 점도 향상에 효과 적이다.
상기 에폭시계 상용화제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 에폭시계 상용화제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상기 폴리에테르-에스터 탄성체와 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 상용성의 효과가 미미하다. 반면에, 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 에폭시계 상용화제의 함량이 2 중량부를 초과하면 과량으로 첨가되어 최종 제품에서 블로우 성형성이 좋지 못하다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 에폭시계 상용화제는 글리시딜 메타아크릴계(Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester)를 첨가제로 사용할 수 있다.
(D) 사슬 연장제
사슬 연장제는 폴리에테르-에스터 탄성체와 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 상기 혼합수지의 점도를 높여주어 블로우 성형성을 개선할 수 있다.
상기 사슬 연장제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.7 중량부로 포함될 수 있다. 상기 사슬 연장제의 함량이 상기 범위를 벗어나게 되면, 최종 제품의 성형성에서 문제가 발생할 수 있다.
구체적으로, 상기 사슬 연장제는 카프로락탐(Cabonyl bis cparolactam)를 포함하는 첨가제를 바람직하게 사용할 수 있다.
(E) 산화 방지제
산화 방지제는 최종 제품의 블로우 성형시 산화 열화 반응을 억제시키기 위하여 사용한다.
상기 산화 방지제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 산화 방지제의 함량이 0.3 중량부 미만이면 상기 열가소성 수지 조성물의 물성을 저하시킬 수 있다. 반면에, 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 산화 방지제의 함량이 0.5 중량부를 초과하면 과량으로 첨가되어 최종 제품의 외관의 품질이 좋지 못하다.
상기 산화 방지제는 폐놀계 산화방지제, 인계 산화방지제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 산화 방지제는 그 전체 중량을 기준으로, 상기 폐놀계 산화방지제 50 내지 70 중량% 및 상기 인계 산화방지제 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폐놀계 산화방지제는 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠)(1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene), 1,6-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드 록시페닐)프로피온아미도]헥산(1,6-Bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionamido]hexane), 1,6-비 스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온아미도]프로판(1,6-Bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionamido]propane), 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로시나메이트)]메탄(tetrakis[methylene(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)]methane) 중에서 선택되는 어느 하나 포함할 수 있다. 상기 인계 산화방지제는 인계 산화방지제는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨-디-포스파이트(Tris(2,4-di-tbutylphenyl)-phosphite), 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨-디-포스파이트(Bis(2,6-di-tertbutyl-4-methylphenyl)pentaerythritol-di-phosphite) 및 비스 (2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨-디-포스파이트(Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentraerythritol-di-phosphite) 중에서 선택된 어는 하나를 포함할 수 있다.
(F) 내열안정제
내열안정제는 최종 제품의 고온에서의 장기 내열성을 향상시키기 위하여 사용한다. 상기 내열안정제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 2 내지 7 중량부로 포함될 수 있다.
상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 내열안정제의 함량이 2 중량부 미만이면 장기 내열성의 효과가 제대로 구현되지 못한다. 반면에, 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 내열안정제의 함량이 7 중량부를 초과하면 과량으로 첨가되어 최종 제품의 외관의 품질이 좋지 못하다.
구체적으로, 상기 내열안정제는 그 전체 중량을 기준으로 상기 이미드계 안정제 50 내지 70 중량% 및 상기 옥사졸린계 안정제 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 이미드계 안정제는 중량평균분자량(Mw)이 20,000 g/mol 이상인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 이미드계 안정제는 폴리머 비스-(2,6-디이소프로필페닐)카르보디이미드(Polymeric Bis-(2,6-diisopropylphenyl)carbodiimide)를 사용할 수 있다.
상기 옥사졸린계 안정제는 1,3-비스(4,5-디하이드로-2-옥사졸릴)벤젠(1,3-Bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene)를 사용할 수 있다.
(G) 광 안정제
광 안정제는 최종 제품에서 탈변색 개선을 위하여 사용한다. 상기 광 안정제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 광 안정제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 광 안정제에 효과가 충분히 구현되기 어렵다. 반면에, 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 광 안정제의 함량이 0.5 중량부를 초과하면 과량으로 투입되어 상기 열가소성 수지 조성물의 물성을 저하시킬 수 있다.
상기 광 안정제는 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizers), 옥사닐라이드(Oxanilides)계 광안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 광 안정제는 상기 아민계 광안정제로 Polymer of 2,2,4,4-tetramethyl-7-oxa-3,20-diaza-dispiro [5.1.11.2]-heneicosan-21-on and epichlorohydrin을 사용할 수 있으며, 상기 옥사닐라이드계 광안정제로 N-(2-에톡시페닐)-N'-(4-에틸페닐)-에틸렌 디아미드(N-(2-Ethoxyphenyl)-N'-(4-ethylphenyl)-ethlyene diamide)를 바람직하게 사용할 수 있다.
(H) 충전제
충전제는 열가소성 수지 조성물에서 상기 혼합 수지의 유동성 및 이형성을 향상시기기 위하여 사용한다.
상기 충전제는 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1.5로 포함될 수 있다. 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 충전제의 함량이 0.2 중량부 미만이면, 유동성 및 이형성이 저하되는 문제가 발생한다. 반면에, 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 상기 충전제의 함량이 1.5 중량부를 초과하면 물성 저하 및 융착 강도의 저하가 발생할 수 있다.
상기 충전제는 나노클레이, 탈크, 활석, 운모, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 충전제로 나노클레이를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 몬모릴로나이트(Montmorillonite)를 사용할 수 있다.
(I) 마스터 배치
마스터 배치는 상기 열가소성 수지 조성물에서 칼라 안정성 및 블로우 압출 작업성을 향상시키기 위해 사용한다. 상기 마스터 배치는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 특별한 제한은 없이 동일한 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 마스터 배치는 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 마스터배치의 함량이 1 중량부 미만이면 우수한 칼라 안정성을 달성할 수 없다. 반면에, 상기 마스터배치의 함량이 2 중량%를 초과하면 상기 열가소성 수지 조성물의 물성을 저하시킬 수 있다.
상기 마스터배치는 필요에 따라 카본블랙(Carbon Black), 다이블랙(Dye Black) 또는 이들의 혼합물을 종래에 알려진 비율 및 방법으로 혼용하여 사용 가능하다.
다른 관점에서, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
상기 성형품은 열가소성 조성물을 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 발포 사출 성형, 발포 저압 사출 성형, 가스 압축 성형 등의 방법으로 성형하여 얻을 수 있다.
상기 성형품은 그 이용되는 분야에 제한이 없으나, 고온의 특성이 중요시하게 요구되는 분야의 성형제품에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 성형품은 자동차 부품, 기계부품, 전기전자 부품, 컴퓨터 등의 사무기기, 잡화 등의 부품에 바람직하게 적용될 수 있다. 바람직하게는 상기 성형품은 내열성과 강성, 내화학성을 모두 갖는 고분자 재료로서 자동차 부품인 에어인테이크 호스, 더스트 커버, R&P 벨로우즈, CVJ 부츠 등의 블로우 몰딩에 적용될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 표 1과 같이, 기재된 성분 및 함량으로 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
조성 (중량부) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 실시예 1
(A-1)
고내열 폴리에스터 엘라스터머		 100 - - - - - - - - - -
(A-2)
혼합수지		 TPC-ET - 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70
PBT - 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
(B)SAN - - - - - - 1 - - - 1
(C)에폭시계 상용화제 - - 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
(D)사슬 연장제 - - - - 0.3 0.5 - - - - 0.5
(E)산화방지제 페놀계 - 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
인계 - 0.2 0.2 1.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 　 0.2
(F)내열안정제 이미드계 - - - - 1 - 0.5 2 2 3 3
옥사졸린계 - - - - - 1 0.5 - 2 2 2
(G)광 안정제 - 0.3 0.4 - - - - - - - 0.4
(H)충전제 - - 1 2 - - - - - - 1
(I)마스터 배치 - 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
[조성물 성분]
(A-1): 고내열 폴리에스터 엘라스터머 (종래 제품)
(A-2):
- TPC-ET(Thermoplastic ester ether elastomer)
- PBT(Polybutylene terephthalate)
(B): SAN(Acrylate ethylene methyl)
(C): 에폭시계 상용화제: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester
(D): 사슬 연장제: 카프로락탐 (Cabonyl bis cparolactam)
(E): 산화방지제
- 페놀계
- 인계
(F): 내열안정제
- 이미드계: 고분자량 (20,000 g/mol 이상) Polymeric Bis-(2,6-diisopropylphenyl) carbodiimide
- 옥사졸린계: 1,3-Bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene
(G): 광 안정제:
- Oligomeric HALS계: polymer of 2,2,4,4-tetramethyl-7-oxa-3,20-diaza-dispiro [5.1.11.2]-heneicosan-21-on and epichlorohydrin,
- Oxanilde계: N-(2-Ethoxyphenyl)-N'-(4-ethylphenyl)-ethlyene diamide
(H)충전제: Nanoclay (Montmorillonite)
(I)마스터 배치
실시예 및 비교예에서 기재된 열가소성 수지 조성물을 이용하여 사출기를 이용하여 물성 측정용 시편으로 제조하였다.
그리고, 제조된 시편을 하기의 항목에 따른 평가방법에 의해 물성을 측정하였다. 그리고 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
[평가방법]
(1) 용융지수: 225℃, 230℃ 각각의 온도에서 10kg의 조건하에서 시편의 용융지수(g/10min)를 측정하였다.
(2) 블로우 성형성: 사출된 시편의 육안으로 성형성을 확인하여 평가하였다.
(1~5로 기재하였으며, 1에 가까울수록 블로우 성형성이 미흡하고, 5에 가까울수록 블로우 성형성이 우수한 것이다.)
(3) 가스투과도: (mol　·m/(m2　·s　·pa), 2t): 가스 투과도는 JIS K7126, ASTM D 1434에 따른 시험방법에 의거하여 측정했다.
(4) 외관개선(Gray scale): 그레이스케일(gray scale)을 이용하여 육안으로 1 ~ 5의 등급을 판정하였다. 이때, Gray Scale의 등급이 높을수록 외관이 우수한 것이라 평가한다.
(5) 인장강도: ISO37에 의거하며 ASTM D648을 이용하여 시편의 인장강도(kgf/cm2)를 측정하였다. 구체적으로, 시험편 종류는 Dumbbell TYPE 1(ISO 1호형)을 사용하였으며, 시험 속도는 200mm/min으로 하였다.
(6) 신율: ASTM D648을 이용하여 시편의 신율(%)를 측정하였다.
(7) 내열성: ASTM D628을 이용하여 150℃ 온도에서 336hr의 조건하에서 노화 전후 시편의 인장강도 변화율(%)과 파단신율 변화율(%)을 각각 측정하였다.
평가항목
(물성)		 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 실시예 1
용융지수 (225℃, g/10분) 7 22 18 16 11 11 8 9 9 9 7
(230℃, g/10분) 9 24 22 19 13 14 9 11 12 11 8
블로우 성형성 5 1 2 2 3 3.5 4.5 4 4 4 5
가스투과도(molm/(m2spa), 2t) 8.33 E-15 4.94 E-15 5.82 E-16 3.94 E-16 - - - - - - 5.51 E-16
외관개선
(Gray scale)		 3 4 4.4 3 3 3 3 3 3 3 4.5
인장강도
(kgf/cm2)		 328 331 339 328 319 330 331 325 317 324 327
신율(%) 321 318 312 324 329 323 321 319 328 32 325
내열성
(150℃*336hr)		 인장강도
변화율
(%)		 -20 -83 -81 -83 -56 -67 -61 -35 -14 -2 -3
파단신율
변화율
(%)		 -13 -91 -92 -88 -70 -83 -78 -41 -23 -12 -11
상기 표 2의 결과를 참고하면, 비교예 7 및 실시예 1에서는 초고분자량 인 스타이렌-아크릴로니트릴 수지의 함량을 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 첨가함으로써, 온도의 변화에 따른 패리슨 쳐짐의 변동이 없어 우수한 블로우 성형성을 보임을 확인할 수 있었다.
다만, 비교예 7은 사슬 연장제, 광 안정제 및 충전재가 적절히 첨가되지 않아, 실시예에 비하여 외관성, 가스 투과성 및 내열 성능이 우수하지 못하였다.
그리고, 비교예 2, 3 및 실시예 1은 광 안정제의 함량을 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가함으로써, 노화 후 제품 표면의 변퇴색(Gray scale)이 개선됨을 확인할 수 있었다.
그리고, 비교예 3, 4 및 실시예 1은 충전제의 함량을 상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1.5 중량부로 첨가함으로써, 가스투과도를 측정한 결과 우수함을 알 수 있다.
다만, 비교예 2, 3, 4은 스타이렌-아크릴로니트릴 수지, 에폭시계 상용화제, 사슬 연장제 및 광 안정제가 적절하게 첨가되지 않아 실시예에 비하여 블로우 성형성 및 내열 성능이 우수하지 못하였다.
그리고, 150℃의 온도에서 336hr동안 실시된 내열성 평가에 있어서, 실시예 1은 비교예에 비하여 변화율이 가장 적기 때문에 내열성이 가장 우수함을 알 수 있다.
따라서, 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 상기 혼합 수지 100 중량부, 상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 0.1 내지 2 중량부, 상기 에폭시계 상용화제 0.5 내지 2 중량부, 상기 사슬 연장제 0.3 내지 0.7 중량부, 상기 산화 방지제 0.3 내지 0.5 중량부, 상기 내열안정제 2 내지 7 중량부, 상기 광 안정제 0.1 내지 0.5 중량부 및 상기 충전제 0.2 내지 1.5 중량부로 사용한 실시예 1은 각 성분들의 적절한 함량으로 배합되어 블로우 성형성, 기계적물성 및 내열성에 해당하는 모든 특성이 균형 잡힌 상태로 품질이 뛰어남을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 각 성분들이 적절한 함량으로 배합함으로써, 약 150℃에서 사용이 가능한 고내열성을 가지는 동시에 고내구성 및 고내유성을 가진 소재를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 AEM과 고내열 폴리에스터계 엘라스노머인 TPC-ET로 구성되었던 자동차 에어 인테이크 호스 등과 같은 부품을 본 발명으로 교체함으로써, 종래의 AEM 소재 대비 내구성 및 경량성이 향상되어 자동차의 연비가 개선과 동시에 원가 절감이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 종래의 TPC-ET 소재 대비 최고적용 내열성 온도를 10℃ 향상시켜 차량의 전반적인 엔진에 수평적용할 수 있는 소재를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 혼합 수지;
    스타이렌-아크릴로니트릴 수지;
    에폭시계 상용화제;
    사슬 연장제;
    산화 방지제;
    이미드계 안정제, 옥사졸린계 안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 내열안정제;
    광 안정제; 및
    충전제;를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 수지 100 중량부;
    상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 0.1 내지 2 중량부;
    상기 에폭시계 상용화제 0.5 내지 2 중량부;
    상기 사슬 연장제 0.3 내지 0.7 중량부;
    상기 산화 방지제 0.3 내지 0.5 중량부;
    상기 내열안정제 2 내지 7 중량부;
    상기 광 안정제 0.1 내지 0.5 중량부; 및
    상기 충전제 0.2 내지 1.5 중량부;를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 수지는 그 전체 중량을 기준으로
    열가소성 폴리에테르-에스터 탄성체 50 내지 90 중량%; 및
    폴리부틸렌 테레프탈레이트 10 내지 50 중량%;를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스타이렌-아크릴로니트릴 수지 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 150,000 g/mol인 것인 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사슬 연장제는 카프로락탐(Cabonyl bis cparolactam)을 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화 방지제는 폐놀계 산화방지제, 인계 산화방지제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 산화 방지제는 그 전체 중량을 기준으로,
    상기 폐놀계 산화방지제 50 내지 70 중량%; 및
    상기 인계 산화방지제 30 내지 50 중량%;를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내열안정제는 그 전체 중량을 기준으로
    상기 이미드계 안정제 50 내지 70 중량%; 및
    상기 옥사졸린계 안정제 30 내지 50 중량%;를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미드계 안정제는 중량평균분자량(Mw)이 20,000 g/mol 이상인 것인 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미드계 안정제는 폴리머 비스-(2,6-디이소프로필페닐)카르보디이미드
    (Polymeric Bis-(2,6-diisopropylphenyl)carbodiimide)를 포함하고,
    상기 옥사졸린계 안정제는 1,3-비스(4,5-디하이드로-2-옥사졸릴)벤젠(1,3-Bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene)를 포함하는 것인 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광 안정제는 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizers, HALS), 옥사닐라이드(Oxanilides)계 광안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 충전제는 나노클레이, 탈크, 활석, 운모, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 탄성체 수지 조성물.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 수지 100 중량부에 대하여,
    카본블랙(Carbon Black) 또는 다이블랙(Dye Black)를 포함하는 마스터 배치 1 내지 2 중량부를 더 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형품.
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KR1020220135319A KR20240055252A (ko) 2022-10-20 2022-10-20 내열성이 향상된 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110006103A (ko) 2009-07-13 2011-01-20 주식회사 엘지화학 블로우 성형성이 우수한 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 복합수지 조성물
KR20190133930A (ko) 2018-05-24 2019-12-04 현대자동차주식회사 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 에어 인테이크 호스

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110006103A (ko) 2009-07-13 2011-01-20 주식회사 엘지화학 블로우 성형성이 우수한 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 복합수지 조성물
KR20190133930A (ko) 2018-05-24 2019-12-04 현대자동차주식회사 에어 인테이크 호스용 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 에어 인테이크 호스

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