KR101088380B1 - 자동차 보호용 통기성 합지필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름 - Google Patents

자동차 보호용 통기성 합지필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 무기충전제 50~200중량부, 이산화티타늄 1~20중량부 및 첨가제 0.01~10중량부를 포함하는 통기성 컴파운드 조성물을 함유한 필름층 및 b) 상기 필름 층의 일면 또는 양면에, 필름층에 사용된 통기성 컴파운드 조성물을 함유하는 부직포층이 합지된 것을 포함함으로써, 통기 성능을 충족시키면서 CD 강도 및 내후성이 뛰어나고, 필름 변색이 발생되지 않고, 내산성 및 내알카리성을 더욱 향상시켜 빗물에 의한 자동차 표면 오염을 방지할 수 있는 경제성 있는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름 조성물 및 그로부터 제조되는 통기성 합지필름에 관한 것이다.

Description

자동차 보호용 통기성 합지필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름{Permeable Porous Lamination Film Composition for Protecting Vehicle and Permeable Porous Lamination Film Using Thereof}
본 발명은 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름의 조성물 및 그로부터 제조되는 필름에 관한 것이다.
현재 완성된 자동차의 도막을 보호하기 위한 기술로는 두 가지로 대별된다. 첫 번째는 왁스를 코팅하는 방법이다. 아직도 일부 자동차 제조회사에서 적용하고 있으나 소비자에게 전달된 후, 왁스를 제거하는 공정이 필요하고 이때 세제를 사용하여 제거하기 때문에 환경 오염 문제를 안고 있다. 두 번째는 도막 보호용 필름을 사용하는 방법이다. 자동차 도막 보호용 필름으로 상업화 되어 사용되는 것은 DuPont사의 Tyvek제품과 일본 간사이 페인트 사의 랩가드 제품이 대표적인 것이다. 그러나 DuPont사의 Tyvek제품은 특수 부직포로 그 제조 공법이 까다로워 고가로 판매되고 있어 고급차종을 제외한 중저가의 차종으로 보편화하여 적용하는 데는 경제성이 나오지 않는다. 또한, 일본 간사이 페인트 사의 랩가드 제품은 가격은 저렴한 편이나 통기 성능이 없어 도막면과 보호 필름 사이에 트랩된 물 방울들에 의해 자동차 도막면을 손상시키는 경우가 발생된다.
통기성 필름에 대하여 종래기술로는, 유럽특허등록공보 0066672, 0307116, 0459142 및 779325등과 같이 폴리올레핀과 무기충진제에 지방산류의 제3의 물질을 첨가하여 필름의 부드러움을 증가시키거나, 필름의 종적 방향과 횡적 방향의 물성상의 불균형을 해소하는 것을 해결 방법으로 제시하고 있다. 또한, 유럽특허등록공보 0232060나 미국특허공보 4777073에는 필름의 후가공상에서 엠보 처리와 같은 특정 기술을 사용하여 통기성 필름의 기계적 강도를 조절하거나, 투습도를 증가시키고 인열강도를 향상시키는 기술 들이다.
그러나 상기의 기술들은 필름이 통기 성능을 갖도록 만드는 기술로 현재 기저귀나 생리대 등에 적용되고 있지만 자동차 도막 보호용 필름이 반드시 가져야 할 필수 조건인 내후성능을 충족시키지 못해 적용할 수 없다.
상기 필름으로 자동차용 보호 필름 규격 테스트 시 6개월간 옥외 폭로 테스트를 실시하면 필름이 열화 및 산화가 진행되고 CD 강도 등의 기계적 물성이 급격히 저하되어 필름이 바스러지는 현상이 일어나 적용이 불가능하다. 또한, 상기 필름에 함유되는 유기물 성분이 빗물과 같이 흘러 내려 자동차 표면에 얼룩을 발생되거나 표면으로 노출되는 무기물로 인하여 표면 손상이 생기는 문제가 발생하여 이에 대한 해결을 통하여 내후성능을 획기적으로 개선하는 것이 시급하다.
본 발명은 통기 성능을 가지면서 내후성도 우수하고 필름 변색이 일어나지 않으며, CD강도도 뛰어나며, 빗물에 의한 자동차 표면 오염을 방지하고 내산성과 내알카리성을 획기적으로 향상시킨 저렴한 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름 조성물 및 그로부터 제조되는 통기성 합지필름을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 a) 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 무기충전제 50~200중량부, 이산화티타늄 1~20중량부 및 자외선 안정제를 반드시 포함하는 첨가제 패키지 0.01~10중량부를 포함하는 통기성 컴파운드 조성물을 함유한 필름층 및 b) 상기 필름 층의 일면 또는 양면에, 내후성을 갖는 부직포층이 합지된 것을 포함하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름을 제공한다.
본 발명은 자동차 도막 보호용으로 내후성이 뛰어난 필름을 제공함에 있어서, 특히, 필름이 함유한 유무기 물질이 노출됨으로 인한 자동차 표면이 손상되는 것을 막기 위하여 상기 필름층 일면 또는 양면에 통기성 컴파운드 조성물을 함유하는 부직포층을 합지한 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름을 제공하며, 이때, 상기 통기성 컴파운드 조성물은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 무기충전제 50~200중량부, 이산화티타늄 1~20중량부 및 자외선 안정제를 반드시 포함하는 첨가제 패키지 0.01~10중량부를 포함한다.
상기 부직포층은 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 필라멘트 섬유 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 필라멘트 섬유로 이루어진 부직포를 포함한다.
특히, 본 발명에서 상기 부직포층은 자외선안정제를 1~20000ppm 포함하는 부직포를 사용하며, 상기 자외선안정제가 함유된 부직포층을 내후성이 우수한 필름층의 일면 또는 양면에 합지시킴으로써, 통기성 및 내후성을 만족함과 동시에 외부에 오랜 노출로 인한 유무기 물질이 자동차 표면을 손상시키는 것을 획기적으로 방지할 수 있게 된다. 이때, 상기 자외선안정제의 함량이 1ppm 미만인 경우 내후성이 현저히 떨어져 사용하기 어렵고 20000ppm 초과이면 제조 원가 상승과 함께 부직포의 물성 저하를 일으키게 된다. 상기 자외선안정제 함량은 보다 바람직하게는 1000~20000ppm이 좋고, 폴리에스테르계 부직포를 사용할 경우, 그 자체에 내후성이 있기때문에 1~10000ppm을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올레핀계 수지는 최종 제품의 요구 물성에 따라 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, a-올레핀계폴리머, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 임팩트 폴리프로필렌, 또는 그들의 공중합체 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지를 사용한다.
본 발명의 중요 구성요소로서 무기충전제는 이산화티탄과 함께 사용하여 내후성을 획기적으로 개선할 수 있는 C8~C20의 알킬에스테르염 또는 알킬산으로 표면 처리한 탄산칼슘이나 황산바륨을 사용할 수 있으며, 평균 입도가 0.7 ~ 5㎛인 범위의 것이 바람직하다. 평균 입도가 0.7㎛보다 작으면 통기성 컴파운드 제조 시 혼련성이 떨어져 원하는 물성을 나타낼 수 없는 문제점이 있고, 평균입도가 5㎛보다 크면 통기성 필름 제조 시 구멍 발생 빈도가 증가하여 불량 발생이 많아지게 된다. 또한 상기 성분은, 상기 코팅하지 않을 경우에는, 내후성이 본 발명의 사용하는 경우보다 현저히 떨어지므로, 바람직하지 않다.
본 발명에서 이산화티타늄은 루타일이나 아나타제 형태를 모두 사용할 수 있고, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 1~20중량부 사용한다. 바람직하게는 3~10중량부가 보다 바람직하다. 본 발명은 특히 이산화티타늄이 상기 표면코팅물질로 코팅된 탄산칼슘이나 황산바륨과 결합되어 폴리에틸렌에 적용될 시에 예상하지 못한 현저한 내후성을 발현할 수 있다.
본 발명에서 상기 첨가제 패키지는 자외선안정제 0.01~5중량부를 반드시 포함하고, 활제 0.01~5중량부 및 산화방지제 0.01~5중량부에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
이때, 상기 자외선안정제는 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, HALS계 화합물, 방향족 벤조에이트계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 옥살산아닐리드계 화합물, 히드록시아릴-1,3,5-트리아진계 화합물 및 입체장해 아민계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여, 0.01~5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 활제는 스테아린산 칼슘이나 스테아린산 아연, 불소 수지 또는 지방산염을 단독 또는 두 가지 이상을 동시에 사용하며, 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 5중량부로 이루어지며, 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량부이다.
본 발명에서 상기 첨가제 패키지는 산화방지제를 포함할 수 있다. 산화방지제는 페놀계 산화방지제나 인산계 산화방지제를 단독 또는 둘 이상을 동시에 사용할 수 있으며, 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여, 0.01~5 중량부를 사용한다. 이때, 상기 함량이 0.01보다 작으면 산화방지 효과를 바라는 만큼 나타낼 수 없고 5보다 크면 산화방지 효과의 증가를 더 이상 기대할 수 없다.
또한, 본 발명에서 레올로지 첨가제를 더 포함하여 사용할 수 있다. 상기 레올로지 첨가제는 본 발명의 필름이 오랜시간 외부에 노출시 충진제가 표면에 흘러나오지 않도록 하기 위하여 가공시 점도 조절하는 것으로, 폴리히드록시카르복사미드, 우레아 유도체, 불포화 카르복실산 에스테르의 염, 산성 인산 유도체의 알킬암모늄 염, 케톡심(ketoxime), p-톨루엔술폰산의 아민 염, 술폰산 유도체의 아민 염 및 상기 화합물들의 수용액 또는 유기 용액 또는 혼합물을 포함하며, BET 표면적이 10 내지 700nm2/g인 흄드(fumed) 또는 침강 실리카를 기재로 하는 레올로지 첨가제를 사용하여 필름층 또는 부직포층의 기계적 물성 및 내구성을 향상시킨다.
본 발명의 상기 첨가제의 성분들은 각각 단독으로 사용하여 무기충전제 및 이산화티타늄과의 결합에 의해 내후성의 획기적 향상을 제고시키지만, 둘 이상의 조합으로 보다 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 컴파운드 조성물은 성형 압출기를 이용하여 압출한 후 일축 또는 이축 방향으로 연신시켜 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름의 내후성이 보강된 통기성 필름층을 제조한다.
본 발명의 합지필름은 상기 제조된 내후성이 보강된 통기성 필름층을 내후성을 갖는 부직포와 합지시켜 제조하는데, 상기 합지 방법은 열, 접착제, 핫멜트 중에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 상기 접착제는 제한되지 않으나 용제형 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 용제형 접착제는 고분자 수지가 주성분인 접착제를 용매에 용해시킨 것으로, 상온에서 액상인 것이 바람직하며, 피착제에 도포 후 용제를 증발시켜 접착력 생성한 것으로, 고분자 수지로는 제한되지 않으나 예를 들면, 폴리우레탄(PU), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체 (SIS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-블록공중합체(SEPS), 스티렌-이소프렌-부틸렌 즐록공중합체(SIBS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌 블록공중합체(SBBS) 등이 사용 가능하다.
본 발명에 따른 통기성 합지필름은 통기 성능 및 내후성이 우수하면서도, 필름 변색이 일어나지 않고 내구성이 우수하며, CD강도도 매우 뛰어나며, 특히, 빗물에 의한 자동차 표면 오염을 방지하고 내산성과 내알카리성을 획기적으로 향상시키고 비용을 절감할 수 있어 경제적으로 유리한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예의 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.
1) 내산성 평가
황산철을 황산에 용해시켜 1N 용액을 만든 후, 필름 면에 상기 용액을 바른 후 70℃에서 1시간을 유지한 후 색상 및 광택도 변화를 관찰하여 자동차용 보호필름 품질 규격 벗어나면 Ｘ, 규격을 만족시키면 Ｏ로 표기하였다.
2) 내알카리성 평가
수산화나트륨 1N 용액을 만든 후, 필름 면에 상기 용액을 바른 후 70℃에서 1시간을 유지한 후 색상 및 광택도 변화를 관찰하여 자동차용 보호필름 품질 규격 벗어나면 Ｘ, 규격을 만족시키면 Ｏ로 표기하였다.
3) 물 흘러내림 평가
테스트할 보호필름을 자동차에 부착시킨 후 30분간 물을 지속적으로 흘린 후 라디에이터 그릴에 유기물이 코팅되는 지를 관찰하여 자동차용 보호필름 품질 규격 벗어나면 Ｘ, 규격을 만족시키면 Ｏ로 표기하였다.
4) CD 인장강도
측정 시편을 필름의 CD방향으로 가로 1 inch, 세로 5 cm 폭으로 잘라낸 후 인장시험측정기(UTM)를 사용해 ASTM D 638의 측정법으로 CD방향의 인장강도를 측정하여 표기했다.
< 비교예1>
내후성 통기성 필름 단독으로 제조된 필름으로, 압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 플라스틱과 사람들 사의 이산화티타늄 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5㎛이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/m2 인 통기성 필름을 제조했고, CD강도와 내산/내염기성 평가 결과 및 물 흘러내림 테스트 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 실시예1>
본 발명에 따른 내후성을 갖는 부직포를 내후성을 갖는 통기성 필름과 합지하여 제조하는 2층 합지필름으로, 내후성을 갖는 통기성 필름은, 압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 플라스틱과 사람들 사의 이산화티타늄 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5㎛이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 50g/m2 인 통기성 필름을 제조하였다. 내후성능을 갖는 폴리프로필렌 부직포(자외선 안정제 10000ppm 제품)는 ㈜유피씨 사에서 제조된 50g/m2 인 것을 사용하였다. 상기 두 가지 필름을 ㈜유피씨 사에서 제조한 폴리우레탄계 접착제를 사용하여 합지시켜 2층 구조의 합지 필름을 제조했고, CD강도와 내산/내염기성 평가 결과 및 물 흘러내림 테스트 결과를 하기 표1에 나타내었다.
<실시예2>
본 발명에 따른 내후성을 갖는 부직포를 내후성을 갖는 통기성 필름과 합지하여 제조하는 3층 합지 필름으로, 내후성을 갖는 통기성 필름은, 압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 플라스틱과 사람들 사의 이산화티타늄 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5㎛이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 40g/m2 인 통기성 필름을 제조하였다. 내후성능을 갖는 폴리프로필렌 부직포(자외선 안정제 10000ppm 제품)는 ㈜유피씨 사에서 제조된 30g/m2 인 것을 사용하였다. 내후성능을 갖는 폴리프로필렌 부직포(자외선 안정제 10000ppm 제품)는 ㈜유피씨 사에서 제조된 50g/m2 인 것을 사용하였다. 상기 두 가지 필름을 ㈜유피씨 사에서 제조한 폴리우레탄계 접착제를 사용하여 합지시켜 2층 구조의 합지 필름을 제조한 후 다시 한번 상기 내후성능을 갖는 폴리프로필렌 부직포와 폴리우레탄계 접착제를 사용하여 합지시켜 중간층이 내후성을 갖는 통기성 필름 층이 되고 양쪽 바깥층이 내후성을 갖는 폴리프로필렌 부직포 층이 되도록 제조했고, CD강도와 내산/내염기성 평가 결과 및 물 흘러내림 테스트 결과를 하기 표1에 나타내었다.
Figure 112011032095184-pat00001

Claims (9)

  1. a) 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 평균입경이 0.7~5㎛이고, C8~C20의 알킬에스테르염이 표면 코팅된 탄산칼슘 및 황산바륨에서 선택되는 하나 이상의 성분 50~200중량부, 루타일 또는 아나타제 형태의 이산화티타늄 1~20중량부, BET 표면적이 10 내지 700nm2/g인 흄드(fumed) 또는 침강 실리카를 기재로 하는 레올로지 첨가제 및 자외선안정제를 포함하는 통기성 컴파운드 조성물을 함유한 필름층 및 b) 상기 필름 층의 일면 또는 양면에, 내후성을 갖는 부직포층이 합지된 것을 포함하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부직포층은 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 필라멘트 섬유 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 필라멘트 섬유로 이루어진 부직포를 포함하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부직포층은 자외선안정제를 1~20000ppm 포함하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, a-올레핀계수지, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 임팩트폴리프로필렌 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지를 혼합한 것인 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통기성 컴파운드 조성물은 활제 0.01~5중량부 및 산화방지제 0.01~5중량부에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 활제는 불소수지 또는 지방산염을 포함하는 사용하는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자외선안정제는 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, HALS계 화합물, 방향족 벤조에이트계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 옥살산아닐리드계 화합물, 히드록시아릴-1,3,5-트리아진계 화합물 및 입체장해 아민계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 합지는 열, 접착제, 핫멜트 중에서 선택되는 합지 방법으로 제조되는 자동차 도막 보호용 통기성 합지필름.
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