KR100563412B1 - 자동차 실내 정화를 위한 광촉매 적용 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

자동차 실내 정화를 위한 광촉매 적용 열가소성 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 내장재용 표피재로 사용되는 소재로써 폴리 프로필렌수지, 고결정성 폴리 올레핀수지, 무기필러 및 가교제와 가교조제가 함유되고, 광촉매(TiO2)의 첨가로 자동차 실내의 냄새를 분해 제거하는 탈취기능, 세균을 살균하는 항균기능, 소재의 표면에 부착될 수 있는 담배연기 등의 유기물질을 분해 제거하는 방오기능, 공기중의 유해물질을 제거하는 대기의 정화기능을 가지는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2:이산화티타늄) 적용 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌(PP)/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM)로 된 엘라스토머와, 폴리프로필렌(PP)/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(SEBS)로 된 엘라스토머로 구성된 열가소성 엘라스토머(TPE;Thermo Plastic Elastomer) 55~65 중량부에, 폴리프로필렌 단일중합체(PP Homopolmer) 10~20 중량부 및 폴리프로필렌 공중합체(PP Copolymer) 20~30 중량부가 포함된 내장재의 표피재 성형용 열가소성 올레핀계 엘라스토머 조성물로 구성하되, 상기 조성물의 100 중량부 기준 0.5-2.0 중량부의 컬러 마스터 배치를 첨가하며, 광촉매는 비표면적 60~300(m2/g), 입자사이즈 5~20(nm), 광촉매(TiO2)함량이 80~85%인 것을 상기 조성물 100 중량부 기준에서 5~15 중량부를 함유한 것을 특징으로 한다.
내장재, 표피재, 자동차, 열가소성, 조성물, 광촉매,

Description

자동차 실내 정화를 위한 광촉매 적용 열가소성 수지 조성물{The light catalyzer applied thermoplastic resin composition for an automobile interior clarification}
본 발명은 자동차의 내장재용 표피재로 사용되는 소재로써 폴리 프로필렌수지, 고결정성 폴리 올레핀수지, 무기필러 및 가교제와 가교조제가 함유되고, 광촉매(TiO2)의 첨가로 자동차 실내의 냄새를 분해 제거하는 탈취기능, 세균을 살균하는 항균기능, 소재의 표면에 부착될 수 있는 담배연기 등의 유기물질을 분해 제거하는 방오기능, 공기중의 유해물질을 제거하는 대기의 정화기능을 가지는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2:이산화티타늄) 적용 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
최근에 사용되는 자동차의 내장재로서, 예를 들면 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)이나 도어 트림 패널(Door Trim Panel), 헤드 라이닝(Head Lining), 콘솔(Console) 등의 표피재로 사용되는 열가소성 수지 조성물(일명 TPO라고도 함)에 차량 실내의 고급감과 환경 정화기능을 부여하고자 낮에는 빛(태양빛)에 의해, 밤에는 EL(Electro Luminescence) 시스템 작용에 의해 빛으로 작용하는 광촉매(TiO2)를 함유한 반투명 열가소성 수지 조성물(TPO)을 개발하여 자동차 내장재 성형방법에 맞도록 가공하여 사용하는 것이 요구되고 있다.
종래에 사용되는 내장재 표피재의 경우는 PVC 혹은 PVC/ABS 혼합 압출 시트나 캘린더 가공 시트를 널리 사용하고 있다.
이러한 표피재의 경우는 물리적, 화학적 성질이 우수해야 하는 바, 최근에 사용되는 자동차에 내장되는 소재의 환경 친화성, 리사이클성, 냄새, 경량화에 우수한 TPO 시트를 사용하고 있다.
통상 TPO 시트 소재는 재료 자체의 열가소성 성질로 인하여 리사이클성을 부여할 수 있으나, 자동차 내장 소재의 근본적인 문제로 거론되는 냄새의 문제를 해결해야 한다.
이것은 PVC 계열의 표피재도 문제점으로 남아 있으므로 이러한 문제점을 해결하기 위해 TPO 조성물에 광촉매(TiO2)를 혼합하여 내장재의 표피재를 제조하므로서 상기 광촉매를 혼합하면 공기중 오염물질과 세균을 산화 분해시켜 냄새 등을 탈취하여 환경 정화기능을 부여할 수 있게 하고, 낮에는 태양빛에 의해, 밤에는 표피재의 빛 투과성 표피재를 적용하여 EL 시스템을 통한 광촉매의 작용을 활성화 시키 며, EL 시스템 특유의 발광색으로 인하여 자동차 실내 공간의 발광 및 형광 효과 등의 장식 효과를 얻을 수 있게 한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 폴리 프로필렌을 기본으로 한 열가소성 폴리올레핀 조성물에 광촉매(TiO2)를 적용한 열가소성 수지 조성물을 구성하여, 야간에 광촉매 적용을 활성화하고자 투과성 열가소성 수지 조성물을 기본으로 최적의 광촉매 중량을 개발하였으며, 자동차 내장재 표피재로의 2차 가공성을 확보할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.
즉, 본 발명은 자동차의 내장재 표피재로 사용되는 소재로써 폴리 프로필렌수지, 고결정성 폴리 올레핀수지, 무기필러 및 가교제와 가교조제가 함유되고, 광촉매(TiO2)의 첨가로 자동차 실내의 냄새를 분해 제거하는 탈취기능, 세균을 살균하는 항균기능, 소재의 표면에 부착될 수 있는 담배연기 등의 유기물질을 분해 제거하는 방오기능, 공기중의 유해물질을 제거하는 대기의 정화기능을 가지는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2:이산화티타늄) 적용 열가소성 수지 조성물로서, 본 발명은 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)이나 도어 트림 패널(Door Trim Panel), 헤드 라이닝(Head Lining), 콘솔(Console) 등의 표피재로 사용되는 열가소성 수지 조성물에 차량 실내의 고급감과 환경 정화기능을 부여하고자 낮에는 빛(태양빛)에 의해 밤에는 EL(Electro Luminescence)시스템 작용에 의해 빛으로 작용하 는 광촉매(TiO2)를 함유한 반투명 TPO수지 조성물을 개발한 것이다.
이하 본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 광촉매(TiO2) 적용 투과성 열가소성 수지 조성물에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명은 종래 폴리 프로필렌을 베이스로 한 열가소성 폴리올레핀 조성물에 광촉매를 적용하기 위해 조성물의 변경 및 각종 첨가제를 처방함으로서 자동차의 실내 환경 정화를 위한 열가소성 수지 조성물을 구성한데 특징이 있다.
본 발명의 조성물은 폴리프로필렌(PP)/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM) 엘라스토머와, 폴리프로필렌(PP)/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(SEBS)로 된 엘라스토머로 구성된 열가소성 엘라스토머(TPE;Thermo Plastic Elastomer) 50~70 중량부에, 폴리프로필렌 15~25 중량부 및 폴리프로필렌 코폴리머(PP Copolymer) 20~30 중량부가 포함된 분체상 및 시트상 성형용 열가소성 수지 조성물로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 조성물의 100 중량부 기준에서 0.5~2.0 중량부의 컬러 마스터 배치를 첨가하고, 조성물 100 중량부 기준에서 분말 타입의 광촉매 TiO2(TiO2 함량 99.5% 이상)의 입자 사이즈 5~20(nm)나노 사이즈인 것을 5~15 중량부를 첨가하여 자동차 내장재 표피재의 기본 물성과 EL 발광색의 구현을 통한 광촉매의 작용을 극대화시킨 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 대한 구성과 작용 및 효과를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(PP/EPDM)와, 폴리프로필렌/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(PP/SEBS)으로 된 폴리머 조합물인 열가소성 엘라스토머(TPE;Thermo Plastic Elastomer)는 유연성과 탄성을 부여하여 성형품의 탄성과 소프트한 감촉을 동시에 제공하며, 이의 성분비는 대략 50~70 중량부로 구성하는 것이 바람직하나, 정확하게는 55~65 중량부로 구성된 것이 바람직하다.
상기 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(PP/EPDM)와, 폴리프로필렌/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(PP/SEBS)로 된 폴리머 조합물인 열가소성 엘라스토머(TPE;Thermo Plastic Elastomer)는 중량부로 표현된 열가소성 구성물로써, 이 두가지만을 100 중량부로 볼 때,
상기 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(PP/EPDM) 엘라스토머는 40~60 중량부로 구성하는 것이 바람직하나, 정확하게는 45~55 중량부 비율로 구성하고,
폴리프로필렌/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(PP/SEBS) 엘라스토머는 40~60 중량부로 구성하는 것이 바람직하나, 정확하게는 45~55 중량부로 구성한다.
폴리프로필렌 단일중합체(PP Homopolmer)는 성형품의 기계강도와 같은 적정 물성을 보유하게 하고 성형시의 용융점도를 감소시켜 성형성을 향상시키는 역할을 하며, 이의 비율은 10~25 중량부로 하는 것이 바람직하나, 정확하게는 10~20 중량 부로 구성할 경우 가장 안전한 상태로 실내를 정화하는 등 열가소성 수지 조성물이 지녀야 할 물성을 보장하게 된다.
상기 폴리프로필렌 단일중합체(PP Homopolmer)는 화학적으로 230℃, 2.16kg 하중하의 용융지수가 100~400g/10분인 공지(公知) 성분의 것이 바람직하며, 용융지수가 이보다 낮은 경우에는 성형성이 떨어지며, 용융지수가 높은 경우는 열가소성 수지의 물성이 저하되는 문제가 있으므로 정확하게는 150~350g/10분의 용융지수를 갖는 프로필렌 수지를 적용하는 것을 특성으로 한다.
상기 폴리프로필렌 공중합체(PP Copolymer) 수지는 조성물의 투광성을 향상하며 이의 비율은 10~35 중량부로 구성하는 것이 바람직하나, 정확하게는 20~30 중량부로 구성된 것이 가장 바람직하다.
상기 폴리프로필렌의 공중합체(PP Copolymer) 수지는 350nm~750nm 파장길이에서 광선 투과율(ASTM D1003)이 40~90%인 것이 바람직하나, 정확하게는 60~80%의 광선 투과율을 갖는 것을 특징으로 한다.
광선 투과율이 우수한 폴리메틸-메타-아크릴레이트(PMMA), 투명 아크로니트릴-부타디엔-스틸렌(ABS)수지, 폴리스티렌(PS)수지, 폴리카보네이트(PC)수지로 구성된 그룹에서 선정되는 것이 바람직하다.
자동차 창유리 코팅 비닐(재질:폴리메틸-메타-아크릴레이트(PMMA) 등)에 광촉매 코팅제품을 사용하면 (TiO2)광촉매의 효과를 배가시킬 수 있다. 이에 사용되는 조성물의 비율은 PMMA 조성물 100중량부에 광촉매(TiO2) 5~10중량부를 첨가하여 자동차 내부의 냄새 및 살균 작용하는 환경정화 기능과 초친수성 효과에 의해 김서림 방지, 오염방지 등으로 자동차를 청결하게 하여준다.
또한 현재 몇몇 차종에서 적용되는 폴리카보네이트(PC) 창유리에 TiO2광촉매를 조성물 100중량부에 5~10중량부를 첨가하면 창유리의 투명성과 결합하여 냄새 및 살균작용 효과를 배가시킬 수 있다.
특히 자동차 실내 자재에 사용되는 아크로니트릴-부타디엔-스틸렌(ABS)수지, 폴리스티렌(PS)수지에 조성물 100중량부에 TiO2 광촉매 5~15중량부를 첨가하면 태양 빛 자외선에 의한 자동차 내부의 냄새 및 살균작용하는 환경정화 기능을 활성화 할 수 있다. 또한 TiO2 광촉매 코팅 자재를 사용하면 광촉매의 강한 산화분해 반응에 의해 자동차 실내의 냄새 제거 효과를 더욱 강화시켜서 실내공기를 쾌적하게 유지시켜 준다.
칼라 마스터 배치(Color Master Batch)는 성형품의 고유한 칼라를 부여하며 상기 조성물이 반투명인 관계로 제품의 구조가 고객에게 시각적으로 보이는 것을 방지 하며, 종래의 불투명 칼라 마스터 배치를 사용해도 광촉매의 효과를 낮에는 태양빛에 의해 발휘할 수 있으나, 본 발명에서는 주간 야간에 광촉매(TiO2)가 작용할 수 있게 유기 또는 무기 안료의 적절한 조합과 최적의 첨가 중량을 만족하여 본 발명에서 요구하는 실내 환경 정화 기능을 수행하게 되는 바, 주로 야간에 EL 시스템의 빛을 투과하여 표피재를 통해 광촉매의 작용을 활성화한다.
본 발명에서 요구하는 투광성을 만족하게 하며, 상기 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 100 중량부 기준, 0.5~5.0 중량부로 구성하는 것이 바람직하나, 정확하게는 0.5~2.0 중량부로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 광촉매(TiO2)는 공기중 오염물질을 산화 분해시켜 무해한 물과 탄산가스로 변화시키고 수중의 오염물질인 유기화합물을 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시키게 되는 원리이다.
또한 세균도 유기화합물의 일종이므로 광촉매(TiO2)의 강한 산화작용에 의해 산화분해되어 살균된다.
상기 광촉매(TiO2)를 열가소성 수지 조성물(TPO)에 분산시켜 표피재 안에서 발생하는 EL 빛에 의해 자동차 내부의 냄새 및 살균 작용하는 환경 정화기능을 부여한다.
또한 광촉매(TiO2)는 나노(nm) 크기의 입자를 표면 처리하여 압출기를 사용하여 열가소성 수지 조성물(TPO)에 분산한다.
상기 광촉매(TiO2)의 적절한 첨가 중량이 매우 중요하며, 본 발명에서는 비 표면적 60~300(m2/g), 입자사이즈 5~20(nm), 광촉매(TiO2)함량이 80~85%인 것을 열가소성 수지 조성물(TPO) 100 중량부 기준 5~15 중량부로 첨가하여 구성한다.
본 발명은 투광성 조성물을 포함한 열가소성 수지에 광촉매(TiO2)를 첨가하여 태양빛과 EL 시스템을 통한 광촉매(TiO2) 작용을 활성화시켜 자동차 실내공간에 냄새 및 살균작용을 함으로써 자동차 내장재용 표피재로 적합한 열가소성 수지 조성물(TPO)을 제공하는데 있다.
본 발명은 위와 같은 조건으로 조성물을 구성하였을 때 열가소성 수지 조성물(TPO)에 광촉매(TiO2) 작용으로 인한 실내 공간의 냄새 및 살균작용을 하여 쾌적한 실내 환경을 정화할 수 있었으며, 열가소성 수지 조성물(TPO)의 반투명 효과로 주야에 상관없이 광촉매(TiO2)가 작용하는 부대효과를 얻을 수 있었고, 이의 용도로는 자동차의 내장재로 사용되는 인스트루먼트 패널 뿐만 아니라 도어트림, 헤드라이닝, 시트에도 광범위하게 적용할 수 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 열가소성 수지 조성물(TPO)에 광촉매(TiO2) 작용으로 인한 실내 공간의 냄새 및 살균작용을 하여 쾌적한 실내 환경을 정화할 수 있었는 바, 자동차의 내장재 표피재로 사용되는 소재로써 폴리 프로필렌수지, 고결정성 폴리 올레핀수지, 무기필러 및 가교제와 가교조제가 함유되 고, 광촉매(TiO2)의 첨가로 자동차 실내의 냄새를 분해 제거하는 탈취기능, 세균을 살균하는 항균기능, 소재의 표면에 부착될 수 있는 담배연기 등의 유기물질을 분해 제거하는 방오기능, 공기중의 유해물질을 제거하는 대기의 정화기능을 가지는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2:이산화티타늄) 적용 열가소성 수지 조성물로서 그 기대되는 가치가 대단히 우수한 발명이다.

Claims (2)

  1. 폴리프로필렌(PP)/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM)로 된 엘라스토머와, 폴리프로필렌(PP)/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(SEBS)로 된 엘라스토머로 구성된 열가소성 엘라스토머(TPE;Thermo Plastic Elastomer) 55~65 중량부에, 폴리프로필렌 단일중합체(PP Homopolmer) 10~20 중량부 및 폴리프로필렌 공중합체(PP Copolymer) 20~30 중량부가 포함된 내장재의 표피재 성형용 열가소성 올레핀계 엘라스토머 조성물로 구성하되,
    상기 조성물의 100 중량부 기준에서 0.5-2.0 중량부의 컬러 마스터 배치를 첨가하여 성형품의 고유한 컬러를 부여하며, 광촉매(TiO2)는 비표면적 60~300(m2/g), 입자사이즈 5~20(nm), 광촉매(TiO2)함량이 80~85%인 것을 상기 조성물 100 중량부 기준에서 5~15 중량부를 함유한 것을 특징으로 하는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2) 적용 열가소성 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(PP/EPDM)와, 폴리프로필렌/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(PP/SEBS)중 두가지만을 100 중량부로 볼 때,
    폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(PP/EPDM) 엘라스토머는 45~55 중량부로 구성하고, 폴리프로필렌/스틸렌-에틸렌-부타디엔-스틸렌(PP/SEBS) 엘라스토머는 50~55 중량부로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 실내 정화를 위한 광촉매(TiO2) 적용 열가소성 수지 조성물.
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