KR101361535B1

KR101361535B1 - 자동차 내장재용 시트

Info

Publication number: KR101361535B1
Application number: KR1020120017789A
Authority: KR
Inventors: 한형우; 나종택
Original assignee: 한화엘앤씨 주식회사
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2014-02-13
Also published as: KR20130096387A

Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 시트에 관한 것으로, 2~4개의 시트가 적층되어 적층시트를 이루고, 적층시트의 상면과 하면은 각각 CPP/아크릴/우레탄 수지 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 표면 코팅처리되어 표면코팅층 및 이면코팅층을 더 포함하는 자동차 내장재용 시트를 구성할 때, 상기 시트는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 포함하되, 상기 우레탄계 TPE는 Isocynate가 Aliphatic계이며, MI(Melt Index)가 0.5~100(165℃, 2.16kg), 경도(Shore A)는 75~95이고, 비중은 1.11 내지 1.28을 가지며; 상기 스티렌계 TPE는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체로서, SEBS(Stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(Stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(Styrene-ethylene/butylenes-ethylene block copolymer), HSBR(Hydrogenated styrene butadiene rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트를 제공한다.
본 발명에 따르면, 극성을 갖는 우레탄계 TPE에 스티렌계 TPE를 혼합함으로써 표면마모성, 표면강도, 기계적 물성, 내스크래치성 등을 향상시키고, 뛰어난 엠보스(Emboss) 유지력을 가지며, 별도의 표면처리공정을 거치지 않아도 되므로 제조공수 및 제조비용을 줄일 수 있고, 블루밍(Blooming) 현상도 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

자동차 내장재용 시트{AUTOMOBILE INTERIOR SHEET}

본 발명은 자동차 내장재용 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 내장재용 시트로 사용되고 있는 올레핀계 TPE(Thermo Plastic Elastomer) 시트의 기계적 강도, 표면마모성, 표면강도, 블루밍(Blooming), 표면처리제와의 접착력 향상을 통해 내구성을 높이고, 내스크래치성을 강화하여 고품질화를 달성할 수 있도록 개선된 자동차 내장재용 시트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 도어 트림, 헤드라이닝, 인스트루먼트 판넬, 필라, 콘솔, 플로어 카펫트, 트렁크 등에 사용되는 각종 내장재가 구비된다.

그리고, 이들 내장재의 표면에는 자동차의 고급스러운 실내 이미지를 제공함과 동시에 탑승자의 신체 접촉이 예상되는 부위에 부드러운 촉감을 부여함으로써 탑승자의 안전과 보다 안락한 분위기를 제공할 수 있도록 각종 표피재가 사용되기도 한다.

이러한 자동차 내장재용으로 사용되는 시트(Sheet)는 보통 PVC(Poly Vinyl Chloride) 시트와, 올레핀계 TPE(Thermo Plastic Elastomer) 시트가 사용되고 있다.

그런데, PVC 시트는 휘발성 유기화합물(VOCs) 개선이 어렵고, 분해시 인체에 유해한 다이옥신 방출로 인해 그 사용량이 점차 줄어들고 있다.

반면, 올레핀계 TPE 시트는 상기 PVC 시트를 대체해 나가면서 그 사용량이 점차로 늘어나고 있는 추세에 있다.

하지만, 상기 올레핀계 TPE 시트는 조성되는 성분중 첨가제와의 결합력 약화로 인한 블루밍(Blooming) 현상이 발생하며, 표면마모성, 기계적 강도, 표면강도, 극성 표면처리제와의 접착력이 떨어지는 단점이 있다.

예컨대, 올레핀계 TPE 시트는 비극성 재료로 광택이나 표면 접촉감(터치감) 등의 조정을 위해 표면에 도포하는 우레탄, 아크릴계 처리제와의 상용성이 없어 처리제와 부착을 위해 코로나 방전처리를 통한 표면처리공정(표면개질), CPP(Chlorinated Polypropylen)계 프라이머(Primer)를 도포하는 공정 등을 별도로 거쳐야 하므로 작업성이 떨어지고 작업공수가 증대되어 생산성이 저하되며 제조비용이 증가되는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 올레핀계 TPE 시트는 조성내 첨가제와 상용성이 적어 시간이 경과함에 따라 첨가제가 표면으로 블루밍(Blooming)되는 현상도 발생되어 제품 품질이 떨어지는 단점도 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 자동차 내장재용으로 사용되고 있는 올레핀계 TPE 시트가 갖는 좋지 못한 물성을 개선하여 기계적 강도가 크고 내유성, 내블루밍성(Blooming), 반복피로특성이 우수할 뿐만 아니라 별도의 표면처리공정을 거치지 않아도 되므로 생산성 향상에 기여할 수 있고, 내스크래치성을 강화하여 고품질화를 달성할 수 있도록 한 자동차 내장재용 시트를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 2~4개의 시트가 적층되어 적층시트를 이루고, 적층시트의 상면과 하면은 각각 CPP/아크릴/우레탄 수지 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 표면 코팅처리되어 표면코팅층 및 이면코팅층을 더 포함하는 자동차 내장재용 시트를 구성할 때, 상기 시트는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 포함하되, 상기 우레탄계 TPE는 Isocynate가 Aliphatic계이며, MI(Melt Index)가 0.5~100(165℃, 2.16kg), 경도(Shore A)는 75~95이고, 비중은 1.11 내지 1.28을 가지며; 상기 스티렌계 TPE는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체로서, SEBS(Stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(Stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(Styrene-ethylene/butylenes-ethylene block copolymer), HSBR(Hydrogenated styrene butadiene rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트를 제공한다.
이때, 상기 적층시트는 엠보스 롤로 가압되어 엠보싱처리될 수 있으며, 상기 엠보싱처리된 시트의 두께는 0.2mm 내지 1.6mm임이 바람직하고, 상기 엠보싱처리된 시트에 300~1000kv의 전압으로 전자선이 조사되어 라디칼 반응을 통해 표면 마모성 및 엠보스 유지력을 더 좋게 할 수 있다.
또한, 상기 적층시트 중 최상층을 제외한 나머지 아래층의 시트는 올레핀계 수지, 우레탄계 수지, 스티렌계 수지, 에스터계 수지, 아미드계 수지 중 하나로 된 시트일 수 있다.

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본 발명에 따르면, 극성을 갖는 우레탄계 TPE에 스티렌계 TPE를 혼합함으로써 표면마모성, 표면강도, 기계적 물성, 내스크래치성 등을 향상시키고, 뛰어난 엠보스(Emboss) 유지력을 가지며, 별도의 표면처리공정을 거치지 않아도 되므로 제조공수 및 제조비용을 줄일 수 있고, 블루밍(Blooming) 현상도 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장재용 시트의 적층구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 내장재용 시트의 다른 예를 보인 적층구조의 예시적인 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장재용 시트의 적층구조를 보인 예시적인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 내장재용 시트는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE가 일정비율로 혼합되어 포함된 다수층, 적어도 2개 층 이상이 상하로 적층되어 하나의 적층시트(110)를 이루고, 상기 적층시트(110)의 상면 및 하면은 각각 표면 코팅되어 표면코팅층(120) 및 이면코팅층(130)이 더 구비된 형태로 제조될 수 있다.

이때, 상기 표면코팅층(120) 및 이면코팅층(130)은 CPP/아크릴/우레탄 중 어느 하나로 코팅될 수 있고, 경우에 따라서는 이들이 혼합 코팅될 수도 있다.

예컨대, 상기 표면코팅층(120) 및 이면코팅층(130)이 CPP/아크릴/우레탄이 혼합코팅될 경우, CPP를 먼저 코팅한 다음 아크릴계나 우레탄계 수지를 후속 코팅하는 것이 바람직하다.

이는 상호 접착성 향상을 유지하여 박리가능성을 없애고, 또한 기계적 강도 향상을 위한 것이다.

특히, 이와 같은 표면 코팅처리시 코팅처리 전에 미리 시트(100), 즉 적층시트(110)가 30~70℃로 예열되면 코팅 효율성 및 코팅후 밀착성이 향상되고, 코팅 후에도 100~180℃의 건조 오븐에서 1분 이상 건조시키면 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 경우, 바람직한 코팅 두께는 자동차 내장재용 시트에 구비되는 표피층이라는 점을 감안할 때 3~25㎛로 유지하는 것이 적당하다.

한편, 상기 시트(100)는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 포함하고, 상기 우레탄계 TPE는 자동차 내장재용으로 사용하기 위해 내광성이 우수한 Aliphatic계 Isocynate를 사용함이 바람직하며, 카렌더 작업성 및 시트 제조 후 감성을 감안하여 MI(Melt Index)가 0.5~100(165℃, 2.16kg), 경도(Shore A)는 75~95인 것을 사용하여야 한다.

이를 위해, 상기 우레탄계 TPE는 비중이 1.11 내지 1.28을 가지며, 경도(Shore A)는 75~99를 가져야 한다.

여기에서, 만약 MI 및 경도, 비중 등의 조건들이 상기 범위를 벗어나게 되면 카렌더 작업성이 떨어져 생산성이 급격히 저하되어 시트 제조가 어렵고, 감성 품질이 떨어져 자동차 내장재 용도로는 적합하지 않다.

또한, 상기 스티렌계 TPE는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용함이 바람직한데, 이를 테면 SEBS(Stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(Stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(Styrene-ethylene/butylenes-ethylene block copolymer), HSBR(Hydrogenated styrene butadiene rubber)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택 사용될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 시트의 조성물은 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE가 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함되는 것이 바람직하고, 4:6 내지 5:5의 중량비로 포함됨이 특히 바람직하다.

아울러, 상기 시트의 조성물의 특성 발현을 위해서는 기타 첨가물과 혼용시 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE 혼합물이 최소한 10중량%로 투입되어야 하고, 이를 통해 표면마모성, 표면강도, 기계적 물성을 향상과 표면 처리제와의 접착력 및 블루밍(Blooming) 개선효과를 높일 수 있다.

이때, 기타 첨가물은 이를 테면, 올레핀계, 에스터계, 아미드계 등이 있으며, 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 최소 10중량%로 유지해야 하는 이유는 10중량%보다 적을경우에는 상기 개선 효과가 미미하기 때문이다.

이 경우, 이들 기타 첨가물들은 시트(100)의 특성 발현을 위해 다양한 종류가 첨가될 수 있기 때문에 특별히 특정할 필요가 없으며, 상기 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE의 최소 첨가량만 유지되면 된다.

또한, 상기 시트(100) 조성물에 색상 구현을 위한 안료 및 가공성 향상을 위한 활제를 더 포함할 수 있으며, 필요에 따라 산화방지제, 내광안정제, 난연제도 추가로 더 포함할 수 있다.

이러한 조성물은 시트 제조공정을 통해 자동차 내장재용 시트(100)로 제조될 수 있으며, 이들 시트(100)를 다수개 적층하여 앞서 설명한 적층시트(110)를 구현할 수 있다.

상기 시트 제조공정은 카렌더링(Calendering)을 통해 이루어지며, 카렌더링 작업시 믹서에서 토출직 후 150~200℃가 되게 유지하면 후속공정을 더욱 원활하게 진행할 수 있다.

이때, 적층과정은 2~4개층의 시트(100)를 50~130℃의 예열롤을 통해 예열하면서 한 개의 적층시트(110)로 적층하여 0.2~1.6mm의 두께를 갖도록 제조할 수 있다.

이 경우, 적층전 각 시트(100)의 두께는 0.15~0.6mm로 유지됨이 바람직하다.

아울러, 상기 적층시트(110)에 엠보스 롤로 표면에 압력을 가해 엠보싱하면서 적층하게 되면 상호 접착력을 더욱 향상시킬 수 있는데, 이를 테면 엠보싱을 위해 상기 예열롤보다 더 높은 온도인 140~220℃로 가열하면서 10~90kgf의 압력을 가해 엠보싱할 수 있다.

나아가, 상기와 같이 엠보싱된 적층시트(110)에 전자선 가교를 실시하면 표면 마모성 및 엠보스 유지력을 더욱 높일 수 있다.

이때, 상기 전자선 가교는 300~1000kv의 전압으로 전자선을 조사할 수 있는데, 이러한 전자선 가교를 통해 적층시트내에 라디칼이 생성되고, 이렇게 생성된 라디칼은 높은 반응성을 갖게 되며, 이 반응성에 의해 가교반응이 촉진되어 표면강도를 더욱 높일 수 있게 된다.

다른 예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 적층되는 시트의 최상층만 본 발명에 따라 조성된 시트(100)를 사용하고, 나머지는 열가소성 엘라스토머(TPE)(102)로 구성하여 변형된 적층시트(110')를 구현할 수도 있다.

이 경우, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 올레핀계, 우레탄계, 스티렌계, 에스터계, 아미드계 수지가 바람직하다.

물론, 이 경우에도 표면코팅층(120)과 이면코팅층(130)은 그대로 구비된다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

본 발명에 따른 자동차 내장재용 시트의 특성을 확인하기 위해 5개의 시료를 만들었고, 이를 기존 올레핀계 TPE 시트와 물성을 비교하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

이때, 시트 조성은 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 5:5의 중량비로 혼합된 것을 각각 5중량%, 10중량%, 20중량%, 50중량%, 100중량%로 하고, 100중량%를 제외한 것들의 나머지 성분은 TPO(Thermoplastic olefin)를 포함한 것을 예시한다.

이러한 예시를 바탕으로 자동차 내장재용 시트 제조시, 적층시트의 최상층은 중량%로, SEBS 20%, TPU 10%, TPO 70%로 조성하고, 가운데층은 TPO 단독 또는 SEBS 혼합물 20%, TPU 10%, TPO 70%로 조성하며, 최하층은 TPO 단독 또는 SEBS 혼합물 20%, TPU 10%, TPO 70%로 조성한 것을 상호 적층한 후 합지하여 자동차 내장재용 시트를 제조할 수도 있다.

이것은 설명을 위해 제시하는 예시에 불과하며, 표면코팅층, 적층시트, 이면코팅층 각각을 본 발명 범주 내에서 달리 조성하고, 이후 적층, 합지할 수 있음은 당연하다 하겠다.

다시 말해, 본 발명 실시예 및 상술한 설명은 이러한 각 시트(표면코팅층, 적층시트, 이면코팅층) 형성시의 기본 조성물을 제공하는 것이며, 각 시트(층)의 특성에 따라 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 최소 10중량% 포함한 상태에서 다른 첨가물(다른 TPE계 성분 혹은 다른 TPO계 성분)이 첨가 혼합된 후 상호 접합되어 합지되는 형태로 자동차 내장재용 시트가 제조될 수 있는 것이다.

상기 표 1에서, 본 발명에 따른 시트의 조성은 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE가 5:5의 중량비로 포함된 것을 실험예로 예시한 것이며, 또한 표 1은 폴리 올레핀계 TPE로 제조된 시트와 본 발명 조성물로 제조된 시트 및 본 발명 범주를 벗어난 비교예의 조성물로 제조된 시트들의 물성치를 비교하여 낱의 물성을 비교한 결과에 중량비로 투입량을 달리하여 투입했을때의 물성치를 나타낸 것이다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 조성비를 갖는 조성물을 중량비로 최소한 10% 이상 투입하여 제조한 자동차 내장재용 시트(발명예1~4)는 기계적 강도, 표면마모성, 표면강도가 우수하고, 기존 올레핀계 TPE 시트의 단점인 블루밍 현상 및 표면처리제와의 결합성이 좋지 못해 접착력이 나빴던 것을 모두 해소하고 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명 조성의 범주를 벗어난 비교예의 경우는 발명예1-4에 비해 물성이 떨어짐을 확인할 수 있었다.

덧붙여, 상술한 표 1의 예는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 최소 10중량% 포함한 상태에서 나머지를 구성하는 다른 첨가물로 올레핀계인 TPO를 예시하였으나, 특성이나 성질에 따라 올레핀계 외에도 아미드계, 에스터계 중 어느 하나를 첨가할 수 있을 뿐만 아니라, 이들을 혼합하여 첨가할 수도 있음은 물론이다.

이를 통해, 본 발명에 따른 시트로 기존 올레핀계 TPE 시트의 문제점을 개선할 수 있음을 확인하였고, 더욱 더 높은 성능을 갖는 자동차 내장재용 시트를 제조할 수 있음도 확인하였다.

100 : 시트 110 : 적층시트
120 : 표면코팅층 130 : 이면코팅층

Claims

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2~4개의 시트가 적층되어 적층시트를 이루고, 적층시트의 상면과 하면은 각각 CPP/아크릴/우레탄 수지 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 표면 코팅처리되어 표면코팅층 및 이면코팅층을 더 포함하는 자동차 내장재용 시트를 구성할 때,
상기 시트는 우레탄계 TPE와 스티렌계 TPE를 포함하되, 상기 우레탄계 TPE는 Isocynate가 Aliphatic계이며, MI(Melt Index)가 0.5~100(165℃, 2.16kg), 경도(Shore A)는 75~95이고, 비중은 1.11 내지 1.28을 가지며;
상기 스티렌계 TPE는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체로서, SEBS(Stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(Stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(Styrene-ethylene/butylenes-ethylene block copolymer), HSBR(Hydrogenated styrene butadiene rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트.
청구항 8에 있어서;
상기 적층시트는 엠보스 롤로 가압되어 엠보싱처리된 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트.
청구항 9에 있어서;
상기 엠보싱처리된 시트의 두께는 0.2mm 내지 1.6mm인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트.
청구항 10에 있어서;
상기 엠보싱처리된 시트에 300~1000kv의 전압으로 전자선이 조사되어 라디칼 반응을 통해 표면 마모성 및 엠보스 유지력을 더 좋게 한 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트.
청구항 8에 있어서;
상기 적층시트 중 최상층을 제외한 나머지 아래층의 시트는 올레핀계 수지, 우레탄계 수지, 스티렌계 수지, 에스터계 수지, 아미드계 수지 중 하나로 된 시트인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 시트.
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