KR100724124B1 - 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법 - Google Patents

내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법 Download PDF

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영보화학 주식회사
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Abstract

본 발명은 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체는, 판상형의 폴리올레핀 폼재; 상기 폴리올레핀 폼재의 일면에 접착제가 도포되어 형성된 접착층; 및 상기 접착층의 외면에 접착된 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄 재질의 코팅층;을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 상기 폴리올레핀 폼재의 일면에 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄 재질의 코팅층이 적층됨으로써 폴리올레핀 폼재 표면의 내마모성이 향상되며, 라미네이션 공정이 단순해짐으로써 제조비용이 절감되고, 폴리올레핀 폼재 적층구조체로 이루어진 제품의 성형가공시 길이방향과 폭방향의 신율차이가 최소화됨으로써 제품의 품질이 개선된다.
폴리올레핀 폼재, 내마모성, 코팅층, 폴리우레탄

Description

내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법{Method for manufacturing of polyolefine foam laminating structure improved abrasion resistance}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
이형지 : 10 코팅층 : 20
접착층 : 30 폴리올레핀 폼재 : 40
내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 : 100
본 발명은 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내마모성 및 물리적 물성이 강화된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법에 관한 것이다.
근래에 이르러 환경보호에 대한 관심이 점차 고조되고 있는 경향에 따라 각종 내장재 기재필름의 원료로 사용되는 폴리머 수지에 있어서도 생산과정 및 사용 후 폐기처리시에 발생할 수 있는 환경오염을 고려하여 소재의 선택에 신중을 기하고 있는 추세에 있다.
종래에 각종 내장재의 소재로 널리 사용되어 오던 폴리염화비닐의 경우 투명성이 우수하고 유연성이 뛰어나다는 장점을 가지고 있음에도 불구하고 연소시 발생하는 염소가스 등의 유해물질로 인해 법적인 규제를 받게 됨에 따라 이를 대체할 수 있는 새로운 플라스틱 소재가 필요하게 되었다.
상기 폴리염화비닐을 대체하여 사용할 수 있는 플라스틱 소재로서 폴리스틸렌, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 및 폴리올레핀 등을 예로 들 수 있으나, 폴리스틸렌 역시 폴리염화비닐과 마찬가지로 연소시 발생하는 스틸렌 가스에 의하여 작업자의 건강을 해치는 문제가 발생하여 사용이 제한되고 있으며, 폴리에틸렌텔레프탈레이트는 투명성이 우수하고 친환경적인 측면이 있으나 필름이 뻣뻣하여 내장재의 소재로 사용할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
이러한 측면을 고려할 때 대체 플라스틱 소재로서 상기 폴리올레핀이 상술한 플라스틱 수지 중에서 유연성이 비교적 우수하고 친환경적인 특성을 가지고 있기 때문에 가장 각광을 받고 있다.
그러나, 상기 폴리올레핀은 탄성 및 촉감이 우수하다는 장점은 있지만, 이에 비해 내마모성이 약하다는 문제점이 있다. 특히, 상기 폴리올레핀이 자동차 내장재 즉, 자동차의 바닥 매트, 의자 외피, 사이드 몰딩, 도어 트림, 사이드 필러, 핸들 및 그립 등에 사용되기 위해서는 물리적 물성을 강화하고 우수한 내마모성을 유지하는 것이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 폴리올레핀이 갖는 내마모성이 취약한 점을 보강하고, 각종 자동차 내장재 등으로의 사용가능성을 확대하기 위해 여러 물성을 강화시키고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
전술한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성할 수 있는 본 발명에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법은, (S1)이형지의 일면에 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄의 액상 물질을 도포하는 단계; (S2)상기 이형지에 도포된 액상 물질이 고형화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 1차 건조하는 단계; (S3)상기 고형화된 물질의 외면에 액상 접착제를 도포한 후, 접착력을 강화하기 위해 액상 접착제가 겔(gel)화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 2차 건조하는 단계; (S4)상기 접착제의 외면에 판상형의 폴리올레핀 폼재를 겹쳐서 접착하는 단계; 및 (S5)상기 (S4)단계의 결과물을 에이징 하는 단계;를 포함하여 진행한다.
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또한, 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체의 제조방법은, 상기 (S5)단계 이후에, 상기 (S4)단계의 결과물로부터 상기 이형지를 박리하는 단계;를 더 포함하여 진행하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 (S1)단계의 폴리우레탄은 이소시아네이트와 에스테르계 폴리올의 반응 또는 이소시아네이트와 에테르계 폴리올의 반응에 의해 생성된 물질이다.
더욱 바람직하게, 상기 (S3)단계의 접착제는 액상의 폴리우레탄이다.
한편, 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체는, 자동차 내장재 또는 스포츠 용품 외피재로 사용되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체를 나타낸 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)는 판상형의 폴리올레핀 폼재(40)와, 상기 폴리올레핀 폼재(40)의 일면에 접착제가 도포되어 형성된 접착층(30); 및 접착층(30)의 일면에 접착된 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄 재질의 코팅층(20)을 구비한다.
상기 폴리올레핀 폼재(40)는 폴리올레핀으로 이루어지며, 환경친화적인 플라스틱 또는 합성고무로서 의료용품, 가전제품, 식기 등에 이용된다. 이러한 폴리올레핀 폼재(40)는 탄성 및 촉감은 우수하나, 내마모성이 약하다.
이와 같은 점을 보완하기 위해 폴리올레핀 폼재(40)의 일면에 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄을 코팅함으로써 폴리올레핀 폼재(40)의 내마모성을 강화한다.
상기 접착층(30)은 접착제가 상기 폴리올레핀 폼재(40)의 일면에 도포된 층이다. 접착층(30)은 폴리올레핀 폼재(40)와 후술하는 코팅층(20)이 겹쳐서 접착하 도록 하는 역할을 한다.
상기 코팅층(20)은 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄이 상기 접착층(30)의 외면에 접착되어 코팅된 층이다.
상기 폴리우레탄은 분자내에 우레탄결합(-OCONH-)를 갖는 고분자화합물이다. 폴리우레탄은 고무상태의 탄성체로서 우레탄고무, 합성섬유, 접착제, 도료, 우레탄폼재, 및 자동차 범퍼 등 최근에 그 이용범위가 확대되고 있다. 이와 같은 폴리우레탄은 합성고무나 천연고무 등 다른 수지에 비해 매우 우수한 반발탄성을 가지고 있으며, 내마모성과 유연성 등 뛰어난 기계적 성질과 인장강도를 가지고 있다.
바람직하게, 상기 폴리우레탄은 이소시아네이트와 에스테르계 폴리올의 반응 또는 이소시아네이트와 에테르계 폴리올의 반응에 의해 생성된 물질이다. 상기 반응은 상온에서 강한 혼합에 의해 이루어진다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄은 탄성고분자물질로서 우수한 내마모성과 유연성이 있으며, 뛰어난 인장강도를 지닌다. 특히, 열가소성 폴리우레탄은 매우 뛰어난 기계적 성질과 용이한 가공성을 가지고 있어서 용도개발이 급속히 증가하고 있다. 즉, 열가소성 폴리우레탄은 개량된 가공기술로 우수한 특성과 생산성을 살려 엔지니어링 플라스틱의 용도 뿐만 아니라, 스포츠용품, 생활용품, 산업용품 등에서 폭넓게 적용되고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)의 제조방법은 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
먼저, 이형지(10)의 일면에 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄의 액상 물질을 도포한다.(S1)
다음으로, 상기 이형지에 도포된 액상 물질이 고형화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 1차 건조한다.(S2)
상기 (S2)단계의 1차 건조에서의 건조 온도에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미달하는 경우에는 폴리우레탄의 열경화가 완전히 이루어지지 못하여 표면물성이 저하됨으로써 바람직하지 못하며, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 폴리우레탄의 열경화가 완전하게 이루어지지만 과량의 에너지가 추가적으로 공급됨으로써 비효율적이어서 바람직하지 못한다.
그 다음으로, 상기 고형화된 물질의 외면에 액상 접착제를 도포한 후, 접착력을 강화하기 위해 액상 접착제가 겔(gel)화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 2차 건조한다.(S3)
상기 (S3)단계의 2차 건조에서의 건조 온도에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미달하는 경우에는 용매의 휘발이 미비하여 용매에 녹아있는 고형분의 농도가 옅어서 접착력이 저하됨으로써 바람직하지 못하며, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 용매의 휘발이 너무 많이 되어 용매에 녹아있는 고형분의 분산이 골고루 이루어지지 않아 부분적으로 접착이 되지 않음으로써 바람직하지 못한다.
다음으로, 상기 접착제의 외면에 판상형의 폴리올레핀 폼재(40)를 겹쳐서 접 착한다.(S4) 이어서, 상기 (S4)단계의 결과물을 에이징 한다.(S5) 마지막으로, 상기 (S4)단계의 결과물로부터 이형지(10)를 박리한다.
이와 같이, 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)는 폴리우레탄 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나가 폴리올레핀 폼재(40)에 코팅되는 라미네이션 공정이 1회에 걸쳐서 이루어진다. 그런데, 기존의 자동차 내장재는 폴리우레탄 폼재의 양면에 각각 섬유류와 메리아스류를 겹쳐서 접착하고, 상기 섬유류에 폴리우레탄을 코팅하는 3회의 라미네이션 공정으로 이루어지는데, 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)는 1회의 라미네이션 공정으로 이루어지므로 제조공정의 단순화로 인한 제조비용이 절감된다. 또한, 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)는 폴리우레탄 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로만 코팅함으로써 사용되는 소재가 단순화되어 제조비용이 절감될 수 있다. 아울러, 상기 내장재의 성형 가공시 섬유류 및 메리아스류에 기인한 신율차이가 최소화됨으로써 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)가 사용된 제품의 품질이 개선된다.
나아가, 상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체(100)는 탄성 및 촉감을 살리면서 내마모성을 증가시키고 디자인을 다양하게 함으로써 일반 잡화 및 스포츠 용품 등 외피재로의 응용범위를 확대할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석 되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 (1 및 2) 및 비교예 (1 및 2)
하기 표 1은 본 발명에 따르는 실시예 1 및 2와 그에 대비되는 비교예 1 및 2를 각각 구분 설정하여 나타내었다. 이들 각각의 구조에 따르면 시험재료에 대해서는 전술한 방법에 따라 제조하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2
상부층 폴리우레탄 코팅 열가소성 폴리우레탄 코팅 폴리우레탄 코팅 -
중간층 1 폴리올레핀 폼 폴리올레핀 폼 섬유 -
중간층 2 - - 폴리올레핀 폼 폴리올레핀 폼
하부층 - - 메리아스 -
상기 표 1에 따르는 구조를 갖는 시험시편에 대해 물리적 특성을 평가한 결과를 하기 표 2에 각각 나타내었다. 시험시편은 길이 100mm, 폭 10mm 및 두께 2mm를 갖도록 균일하게 제조한 후, 다음과 같은 구체적인 방법을 통해서 측정하였다.
내마모성 평가
끝단이 뭉뚝한 봉을 1kg/cm2의 하중을 주면서 시험시편 표면과의 마찰을 일으켜 표면의 손상 정도를 육안으로 평가하였다. 이에 대한 평가결과를 하기 표 2에 나타내었다.
신율 평가
시험시편 양단을 일정한 힘으로 잡아당겨 시험시편이 떨어지는 값을 초기값에 기준하여 측정하였다. 이러한 신율은 하기 수학식 1을 통해 계산된다. 이에 대한 평가결과를 하기 표 2에 나타내었다.
{(l-l0)/l0}*100%
l : 시험시편의 떨어질 때의 길이
l0 : 시험시편의 초기 길이, 100mm
구분 실시예 비교예
1 2 1 2
내마모성 ○ ○ ○~△ ×
길이방향 신율(%) 300 301 320 284
폭방향 신율(%) 282 297 276 239
신율 차이(%) 18 4 44 45
상기 표 2에서 내마모성의 평가 결과는 다음과 같이 상대적 평가, 즉 ○는 표면의 손상이 없음, △는 표면의 손상이 조금 일어남, ×는 표면의 손상이 심한 것을 나타내었다.
상기 표 2에 나타난 결과를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 내마모성의 평가항목에서 실시예 1 및 2에서는 표면의 손상이 없었고, 비교예 1에서는 표면의 손상이 없거나 조금 일어났으며, 비교예 2는 표면의 손상이 심하였다. 즉, 본 발명의 내마모성이 개선된 폴리올레핀 발포체의 실시예들(1 및 2)이 비교예들(1 및 2)에 비해 내마모성에 있어서 매우 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 신율의 평가 항목에서는 실시예 1 및 2에서는 길이방향과 폭방향의 신율의 차이는 각각 18%, 4%였으며, 비교예 1 및 2에서는 길이방향과 폭방향의 신율의 차이가 각각 44%, 45%였다. 상기 실시예 1 및 2에서는 비교예 1 및 2에 비해 대체적으로 길이방향과 폭방향의 신율차이가 작다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 내마모성이 개선된 폴리올레핀 발포체의 실시예 1 및 2가 비교예 1 및 2에 비해 신율에 있어서 양호하다는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법에 따르면, 폴리올레핀 폼재에 코팅층이 적층됨으로써 이를 이용한 각종 제품의 내마모성이 향상되며, 그 제조 공정 중의 라미네이션 공정이 단순해짐으로써 제조비용이 절감되고, 폴리올레핀 폼재 적층구조체로 이루어진 제품의 성형 가공시 길이방향과 폭방향의 신율차이가 최소화됨으로써 제품의 품질이 개선되는 장점을 갖는다.

Claims (7)

  1. (S1)이형지의 일면에 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄의 액상 물질을 도포하는 단계;
    (S2)상기 이형지에 도포된 액상 물질이 고형화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 1차 건조하는 단계;
    (S3)상기 고형화된 물질의 외면에 액상 접착제를 도포한 후, 접착력을 강화하기 위해 액상 접착제가 겔(gel)화될 때까지 80 내지 130℃의 온도에서 2차 건조하는 단계;
    (S4)상기 접착제의 외면에 판상형의 폴리올레핀 폼재를 겹쳐서 접착하는 단계; 및
    (S5)상기 (S4)단계의 결과물을 에이징 하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (S5)단계 이후에, 상기 (S4)단계의 결과물로부터 상기 이형지를 박리하는 단계;를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (S1)단계의 폴리우레탄은 이소시아네이트와 에스테르계 폴리올의 반응 또는 이소시아네이트와 에테르계 폴리올의 반응에 의해 생성된 물질인 것을 특징으로 하는 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (S3)단계의 접착제는 액상의 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 폼재 적층구조체는, 자동차 내장재 또는 스포츠 용품 외피재로 사용되는 것을 특징으로 하는 내마모성이 개선된 폴리올레핀 폼재 적층구조체 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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