KR900007527B1 - 자동차 범퍼용 심재 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차 범퍼용 심재

제1도는 본 발명의 심재를 구성하는 자동차 범퍼의 외관 사시도.

제2도는 제1도의 A-A선으로 절단한 단면도.

제3도는 심재의 압축 응력-변형 곡선.

본 발명은 자동차 범퍼용 심재(core)에 관한 것이다. 최근, 자동차 무게를 줄이기 위해, 금속범퍼를 대체한 합성수지로 제작된 범퍼가 개발되었다. 따라서 합성수지 포말체로된 심재로와 심재를 덮고 있는 비포말성 합성수지(합성수지 블록체)로된 커버로 구성된 범퍼가 사용되어 왔었다.

심재는 자동차 범퍼의 효율에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 따라서 심재는 가벼워야 함은 물론, 에너지 흡수 성능이 우수해야 한다.

상기한 심재에 대해서 지금까지는 (1) 유압식 충격흡수기, (2) 폴리우레탄수지포말, 그리고 (3) 폴리스티렌과 폴리에틸렌을 포함하는 포말(일본국 특허 공고 제40136/1982호)을 사용하여 왔었다.

그러나 (1) 유압식 충격 흡수기는 포말에 비해 무겁고, 충격 에너지 흡수를 위해서는 긴 스트로크(stroke)를 필요로 한다. 결과적으로 자동차의 앞부분에서의 자유로운 설계가 제한된다. (2) 폴리우레탄 수지 포말은 그 성질상 공기중의 수분에 의한 가수분해로 인하여 점차적으로 그 품질이 떨어져 자동차 범퍼로서의 에너지 흡수 성능과 치수 회복비가 떨어지는 단점이 있다.

상기한 품질저하를 방지하기 의해 포말은 높은 부피밀도(0.1∼0.3g/㎤)를 가져야 하므로, 이는 자동차의 경감화 추세에 역행하는 것이다.

(3) 폴리스티렌과 폴리에틸렌으로 구성된 포말은 가수분해에 의한 품질저하에 대하여는 저항성이 있고, 무게도 가볍지만, 화학적 저항성(가솔린 저항성)과 내열성(태양의 작열 즉 약 90℃에 노출될 때 변형되지 않는 내열성)이 부족하다. 따라서 범퍼의 심재로서 적합하지 않다.

상기한 재료를 개선한 것으로는, 폴리프로필렌포말이 일본국 특허 공고 제221745/1983호에 나와 있다.

상기 폴리프로필렌포말은 그 부피밀도가 0.015∼0.045g/㎤이며, 50% 압축에서의 압축 응력이 1kg/㎠ 이상이다.

그러나 스트로크(stroke)가 짧을 경우엔(즉, 변형이 작음) 충격 에너지를 충분히 흡수하지 못하고 또한, 심재 제품의 치수 정확도가 치밀하지 못하기 때문에 이상적인 심재라 할 수 없다.

전술한 단점을 제거하기 위한 연구 결과, 종래의 폴리프로필렌수지를 사용함에도 불구하고, 프로필렌에 대한 에틸렌의 비(중량%)와 포말의 부피 밀도를 한정시킴으로써, 폴리프로필렌수지로된 포말의 에너지 흡수 성능이 우수하고 변형이 작은 개선된 심재를 찾아냈다.

따라서 본 발명의 목적은 특성이 안정되고, 중량이 가벼우며, 범퍼에서 요구되는 에너지 흡수 성능과 치수 안정성이 우수한 자동차 범퍼용 심재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 자동차 범퍼용 심재는, 부피밀도가 0.047∼0.18g/㎤, 바람직하게는 0.052∼0.075g/㎤이며, 에틸렌함량이 0.1∼8.0중량%, 바람직하게는 2.0∼5.0중량%인 에틸렌-프로필렌 무작위 공중합체로된 수지로 만든다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

범퍼(1)는 심재가 커버(1a)로 덮혀진 구조를 하고 있다. 커버(1a)는 예를들어 폴리우레탄수지의 반동 사출성형품 또는 폴리프로필렌 공중합체의 사출성형품을 사용한다. 심재(1b)는 다음과 같이 준비한다. 에틸렌-프로필렌 무작위 공중합체 펠릿을 교반기가 있는 압력용기에서 분말의 염기성 t-인산칼슘과 소듐 도데실벤젠설포네이트를 분산재로 사용하여 물속에 분산시킨다. 교반시키면서 진공펌프로써 용기를 탈기시킨후, 디클로로디플루오로메탄을 첨가하고, 120°∼165℃로 가열한다. 밸브로 압력을 조정하면서 액상 디클로로디플루오로메탄을 용기에 첨가한다. 내압이 15∼30kg/㎤로 유지된 상태에서 압력용기 하부의 방출 밸브를 개방시키면, 밸브 뒤에 설치된 오리피스를 통해 대기중으로 펠릿과 물의 혼합물이 방출된다. 상기와 같이 준비한 예비 발포된 비이드를 종래의 비이드 성형법으로써 성형하여 부피밀도 0.047∼0.18g/㎤의 포말을 준비할 수 있다.

(실시예 1)

다음 조건으로 심재(1b)를 준비하였다.

에틸렌 함량이 2.5중량%(밀도 0.90g/㎤)인 에틸렌-프로필렌 무작위 공중합체 100중량부를 교반기가 있는 용량 1㎥의 압력 용기에서 1.0중량부의 분말 염기성 t-인산칼슘과 0.025중량부의 소듐 도데실벤젠설포네이트를 분산제로 사용하여 300중량부의 물에 분산시켰다. 교반하면서 진공펌프를 사용하여 용기를 탈기시킨다음, 30중량부의 디클로로디플루오로메탄을 첨가하고 146℃로 가열하였다. 밸브로써 압력을 조절하면서 액상 디클로로디플루오로메탄을 첨가하였다. 내압을 26kg/㎠로 유지시킨 상태에서 압력 용기 하부의 방출밸브를 개방시켜 밸브뒤에 설치된 직경 4mm의 오리피스를 통해 대기압하의 대가로 펠릿과 물의 혼합물을 방출시켰다. 상기와 같이 준비된 예비 발포된 비이드를 종래의 비이드성형법으로써 성형하여 부피밀도 0.047g/㎤의 포말을 준비하였다. 공중합체 펠릿의 크기는 50mg/100비이드 내지 780mg/100비이드, 바람직하게는 100mg/100비이드 내지 180mg/100비이드이다.

상기와 같은 방법으로 디클로로디플루오로메탄의 중량을 변화시켜 에틸렌의 함량비가 서로 다른 몇가지의 공중합체 펠릿과, 적절한 가열온도 및 내압으로 부피밀도가 각기 다른 몇가지 수지포말을 준비하였다. 그리고 이들 포말의 압축 응력을 측정하였다. 그 결과는 표 1로 나타내었으며, 에너지 흡수능력은 다음식에 의한 에너지 흡수율로써 표시된다. 본 식에서는, 제3도에 도시된 면적 A 또는 S가 인자(factor)로 사용된다.

치수 안정성은 100개의 성형품을 측정하여 얻은 치수 산포도로써 나타낸다. 또한 비교실시예로서, 에틸렌함량이 각각 0, 10중량%, 부피밀도가 각각 0.05g/㎤, 0.055g/㎤ 그리고 에틸렌 함량이 5중량%, 부피밀도가 0.31g/㎤인 성형품의 특성 역시 표 1로 요약했다.

에너지 흡수율과 치수 안정성은 다음과 같이 조사하였다.

[제 1표]

에너지 흡수율 : 크기 100×50mm의 포말성형품을 23℃에서 222cm/초의 속도로 압축하여 얻은 압축응력-변형 곡선에서 에너지 흡수율을 계산하였다.

에너지 흡수율은 다음과 같은 기준으로 평가했다.

A : 88% 이상

B : 80∼87%

C : 61∼79%

D : 60%이하

치수안정성 : 폴리올레핀 비이드를 100×100×1200mm크기의 모울드(형)내에 발포시켜 100개의 성형품을 준비하여, 이들 성형품의 치수 산포도를 조사하였다. 치수 안정성은 다음 기준으로 평가한다.

A R=0.7%이하

B R=0.8∼0∼1.0%

C R=1.1∼1.9%

D R=2.0%이상

표 1에서 알 수 있는 바와같이, 에틸렌의 함량과 포말의 부피밀도의 차이에 따른 비교 실시예들과 본 발명의 실시예와는 분명한 차이가 있다. 즉, 에너지 흡수율과 치수 안정성에 있어서, 본 발명이 비교 실시예 보다 우수하다.

합성수지 포말체의 부피밀도가 상기한 범위보다 큰 경우에는, 차체의 중량 감소에 효과적이지 못하기 때문에, 합성수지 블록체 대신에 포말체를 사용할 가치가 없다. 반면에 포말체의 부피밀도가 상기한 범위보다 작은 경우, 에너지 흡수성능과 치수 안정성이 악화되기 때문에 상기 포말체를 사용할 수 없다.

Claims (3)

1. 자동차 범퍼용 심재에 있어서, 부피 밀도가 0.047∼0.18g/㎤이고, 에틸렌 함량이 0.1∼8.0중량%인 에틸렌-프로필렌 무작위 공중합체로된 포말로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼용 심재.
2. 제1항에 있어서, 에틸렌 함량이 2.0∼5.0중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼용 심체.
3. 제1항에 있어서, 부피 밀도가 0.052∼0.075g/㎤인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼용 심재.

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