KR101364437B1 - 자동차용 복합기재의 제조방법 - Google Patents

자동차용 복합기재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 헤드 라이너, 리어 쉘프, 러기지 트림 등에 사용되는 자동차용 복합기재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 자동차용 복합기재는 (a) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지의 발포시트; 및 (b) 상기 발포시트의 양면에 각각 코팅되어 있으며, 유리섬유들이 폴리프로필렌계 수지에 분산된 코팅층을 구비한다.
본 발명에 따른 자동차용 복합기재는 간단한 공정으로 제조가 가능하며, 가벼워서 자동차의 경량화에 기여함은 물론 기계적 물성이 양호하다.

Description

자동차용 복합기재의 제조방법{Manufacturing method of a composite substrate for an automobile}
본 발명은 자동차의 헤드 라이너, 리어 쉘프, 러기지 트림 등에 사용되는 자동차용 복합기재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 헤드 라이너, 리어 쉘프, 러기지 트림 등에는 여러 종류의 플라스틱으로 된 시트 또는 유리섬유 강화 폴리에스테르 수지 등으로 된 시트를 사용한다.
그러나, 플라스틱 시트 또는 유리섬유 강화 폴리에스테르 시트는 비중이 높기 때문에 무겁다는 단점을 갖고 있으며, 차음성과 단열성도 불량하다. 최근 고유가로 인해 자동차 업계에서 경량화 및 단열화된 부품개발이 적극적으로 이루어지고 있는 점을 감안한다면, 이러한 단점에 대한 개선은 필수적이라 할 것이다.
한편, 발포시트는 무게가 가볍고 차음성과 단열성이 양호한 재료로 알려져 있다. 이러한 발포시트를 자동차용 기재로 적용하는 경우, 강도와 탄성율 등 기계적 물성이 불량하여 쉽게 파손되는 문제점이 발생한다.
따라서, 무게가 가벼우면서도 기계적 물성이 양호한 자동차용 복합기재의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 가벼워서 자동차의 경량화에 기여함은 물론 기계적 물성이 양호한 자동차용 복합기재를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 전술한 목적 외에 차음성과 단열성이 양호한 자동차용 복합기재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 간단한 공정으로 전술한 목적을 달성할 수 있는 자동차용 복합기재를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 자동차용 복합기재는,
(a) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지의 발포시트; 및
(b) 상기 발포시트의 양면에 각각 코팅되어 있으며, 유리섬유들이 폴리프로필렌계 수지에 분산된 코팅층을 구비한다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 상기 발포시트의 밀도는 0.025 내지 0.1 g/cm3인 것이 바람직하다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 상기 발포시트는 호모폴리프로필렌 수지와, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 혼합물이 발포제에 의해 발포되어 형성된 복합수지 발포시트인 것이 바람직하다. 상기 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 함량은 상기 호모폴리프로필렌 수지 100 중량부을 기준으로 10 내지 40 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 발포시트의 두께는 3 내지 8 mm이고, 상기 코팅층의 두께는 50 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 코팅층은 폴리에틸렌계 수지를 더 포함하는 것이 바람직한데, 폴리에틸렌계 수지는 폴리프로필렌계 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 40 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 유리섬유들의 함량은 코팅층 총 중량을 기준으로 20 내지 60 중량%인 것이 바람직하고, 유리섬유들의 평균 길이는 5 내지 15mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 코팅층에는 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재가 더 내재된 것이 바람직하다. 보강재는 유리섬유, 양마 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 섬유로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은,
(S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 준비하는 단계;
(S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계;
(S3) 상기 압출시트의 양면에 상기 용융액을 코팅하는 단계; 및
(S4) 상기 발포제를 발포시켜 압출시트를 발포시키는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한 다음, 상기 발포제를 발포시켜 발포시트를 준비하는 단계;
(S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계; 및
(S3) 상기 발포시트의 양면에 상기 용융액을 코팅하는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 준비하는 단계;
(S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계;
(S3) 상기 압출시트의 양면에 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 적층한 다음, 상기 용융액을 상기 보강재 위에 코팅하는 단계; 및
(S4) 상기 발포제를 발포시켜 압출시트를 발포시키는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한 다음, 상기 발포제를 발포시켜 발포시트를 준비하는 단계;
(S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계; 및
(S3) 상기 발포시트의 양면에 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 적층한 다음, 상기 용융액을 상기 보강재 위에 코팅하는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법을 제공한다.
보강제를 구비하는 자동차용 복합기재의 제조방법에 있어서, 보강재는 유리섬유, 양마 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 섬유로 형성된 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 복합기재는 코어부에 가벼운 발포시트를 포함하고 있으므로, 자동차의 경량화에 기여한다. 더불어 발포시트 특유의 성질로 인하여 차음성과 단열성이 개선된다. 특히, 기계적 물성이 우수한 호모폴리프로필렌 수지와 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 혼합물을 복합수지 발포시트의 재료로 사용하면, 강도가 우수한 복합기재를 얻을 수 있다.
또한, 발포시트 양면에 코팅된 코팅층은 유리섬유들이 폴리프로필렌계 수지에 분산되어 있으므로, 복합기재의 기계적 물성을 양호하게 유지하도록 한다. 특히, 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 코팅층 내부에 더 구비한 경우, 이러한 기계적 물성이 더욱 우수해진다.
본 발명에 따른 자동차용 복합기재는 압출시트 또는 발포시트에 코팅층을 형성하는 간단한 방법으로 용이하게 제조가 가능하므로, 경제적이고 생산성이 높다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 복합기재의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차용복합기재의 개략적인 사시도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 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.
본 발명의 자동차용 복합기재는,
(a) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지의 발포시트; 및
(b) 상기 발포시트의 양면에 각각 코팅되어 있으며, 유리섬유들이 폴리프로필렌계 수지에 분산된 코팅층을 구비한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 복합기재의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 자동차용 복합기재(10)는 발포시트(5)를 구비한다. 발포시트(5)는 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지를 주성분으로 하여 제조된다. 폴리프로필렌계 수지로는 폴리프로필렌 호모 폴리머는 물론, 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 블록 코폴리머나 랜덤 코폴리머, 그래프트 코폴리머를 사용할 수 있다. 폴리에틸렌계 수지 역시 폴리에틸렌 호모 폴리머는 물론, 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 블록 코폴리머나 랜덤 코폴리머, 그래프트 코폴리머를 사용할 수 있다. 폴리에틸렌으로는 LLDPE, MDPE, HDPE 등의 공지의 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. 물론, 발포시트(5)에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다른 수지나 난연제와 같은 다양한 첨가제가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 자동차용 복합기재에 있어서, 상기 발포시트는 호모폴리프로필렌 수지와, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 혼합물이 발포제에 의해 발포되어 형성된 복합수지 발포시트인 것이 바람직하다. 랜덤폴리프로필렌 수지보다 강도 등 기계적 물성이 우수한 호모폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하고, 역시 저밀도폴리에틸렌 수지보다 강도 등 기계적 물성이 우수한 고밀도폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌 수지 또는 이들을 동시에 부성분으로 사용하면, 가벼우면서도 강도가 우수한 복합수지 발포시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 복합수지 발포시트에 있어서, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 함량은 상기 호모폴리프로필렌 수지 100 중량부을 기준으로 10 내지 40 중량부인 것이 바람직하다.
잘 알려진 바와 같이, 발포시트(5)는 가볍고 차음성과 단열성이 우수하다. 발포시트(5)의 밀도는 0.025 내지 0.1 g/cm3인 것이 바람직하다. 또한, 발포시트(5)의 두께는 3 내지 8mm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 자동차용 복합기재(10)는 유리섬유들(7)이 폴리프로필렌계 수지(9)에 분산된 코팅층(3a, 3b)을 구비한다. 코팅층(3a, 3b) 각각은 코팅층의 특성으로 인해 발포시트(5)의 양면에 각각 견고하게 접착되어 있다. 코팅층(3a, 3b)을 구성하는 폴리프로필렌계 수지 역시 폴리프로필렌 호모 폴리머는 물론, 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 블록 코폴리머나 랜덤 코폴리머, 그래프트 코폴리머를 사용할 수 있다. 물론, 코팅층(3a, 3b)에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다른 수지나 난연제와 같은 다양한 첨가제가 더 포함될 수 있다.
코팅층(3a, 3b)에 분산되어 있는 유리섬유들(7)은 투명한 무기물질로서 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 열팽창계수가 낮아 열에 의한 수축 및 팽창 현상이 거의 없다. 따라서, 이러한 유리섬유들(7)이 분산된 폴리프로필렌계 수지(9)로 이루어진 코팅층(3a, 3b)은 굴곡강도와 굴곡탄성율 등 복합기재(10)에 요구되는 기계적 물성을 양호하게 유지하는 기능을 한다. 유리섬유들(7)의 함량은 코팅층(3a, 3b) 총 중량을 기준으로 20 내지 60 중량%인 것이 바람직하고, 유리섬유들의 평균 길이는 5 내지 15mm인 것을 사용할 수 있다.
발포시트(5)의 일면에 각각 형성된 코팅층(3a, 3b)의 단위면적당 중량은 두께 0.3mm를 기준으로 300 g/m2 이하인 것이 바람직하다. 또한, 코팅층(3a, 3b)의 두께는 일면에 형성된 코팅층을 기준으로 0.1 내지 0.4mm인 것이 바람직하다. 상기 코팅층은 제조시 가공성을 향상시키기 위하여 폴리에틸렌계 수지를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이 때 폴리에틸렌계 수지는 폴리프로필렌계 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 40 중량부가 포함될 수 있다. 폴리에틸렌계 수지 역시 폴리에틸렌 호모 폴리머는 물론, 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 블록 코폴리머나 랜덤 코폴리머, 그래프트 코폴리머를 사용할 수 있다. 폴리에틸렌으로는 LLDPE, MDPE, HDPE 등의 공지의 폴리에틸렌을 사용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차용 복합기재(10)에 있어서, 코팅층에는 부직포 또는 메쉬로 이루어진 (6a, 6b)가 더 내재된 것이 바람직하다. 도 1과 도 2에 있어서, 동일번호는 동일부재를 의미한다. 보강재(6a, 6b)는 유리섬유, 양마 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 섬유로 형성될 수 있다. 보강재는 부직포 또는 메쉬로 이루어짐으로, 보강재(6a, 6b)를 구성하는 섬유 사이에 빈 공간이 존재한다. 유리섬유들(7)이 분산된 폴리프로필렌계 수지(9)로 이루어진 코팅층(3a, 3b)을 발포시트(5)의 표면에 적층된 보강재(6a, 6b) 위에 코팅시, 코팅층(3a, 3b)은 보강재(6a, 6b)에 존재하는 빈 공간으로 침투 및 통과하게 되어 보강재(6a, 6b)의 빈 공간을 모두 메우게 되며, 발포시트(5)와도 일체화된다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 보강재(6a, 6b)는 코팅층(3a, 3b)에 내재된 형태로 제조된다.
자동차용 복합기재(10) 전체의 단위면적당 중량은 두께 7mm를 기준으로 800 g/m2 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 600 g/m2 이하이다.
전술한 자동차용 복합기재의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 준비한다(S1 단계).
상기 압출시트를 구성하는 수지 성분으로는 호모폴리프로필렌 수지와, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 랜덤폴리프로필렌 수지보다 강도 등 기계적 물성이 우수한 호모폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하고, 역시 저밀도폴리에틸렌 수지보다 강도 등 기계적 물성이 우수한 고밀도폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌 수지 또는 이들을 동시에 부성분으로 사용하면, 가벼우면서도 강도가 우수한 복합수지 발포시트를 제조할 수 있다.
전술한 복합수지를 포함하는 발포체 원료 조성물을 이용하여 (S1) 단계의 압출시트를 준비하는 방법들을 설명하면 다음과 같다.
제1 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 호모폴리프로필렌 수지와, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지를 압출기의 호퍼를 통해 압출기의 전단부에 투입하여 용융시킨다(제1 단계).
투입된 호모폴리프로필렌 수지와, 고밀도폴리에틸렌 수지, 중밀도폴리에틸렌 수지 또는 이들 모두는 압출기의 전단부에서 완전히 용융되고 압출기 내에서 서로 잘 혼합된다. 호모폴리프로필렌 수지는 랜덤폴리프로필렌 수지보다 융점이 높고 칩 형태의 원료물질을 완전히 용융시키기 위해서는 원료물질의 융점보다 상당히 높은 온도에서 가열해야 하므로, 압출기의 전단부의 온도는 예를 들어 190~250 ℃ 정도로 상당히 높게 유지된다. 따라서, 발포제가 이러한 높은 온도의 압출기 전단부에 투입되면 조기분해되어 원하는 물성의 발포시트를 제조하기 어렵다. 이에 따라 제1 단계에서는 발포제가 압출기의 전단부에 투입되지 않는다.
그런 다음, 상기 압출기의 전단부와 연결되며, 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해 발포제를 투입하고 제1 단계의 용융물과 혼합한 다음 용융된 시트 형태로 압출한다(제 2단계).
즉, 완전히 용융된 제1 단계의 용융물은 압출기의 후단부로 이송된다. 압출기의 후단부는 압출기의 전단부와 연결되어 있으며, 전단부보다 낮은 온도로 유지된다. 압출기의 후단부의 내부 온도는 전단부보다 80 ℃ 이상 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 물론, 압출기의 후단부의 내부 온도는 제1 단계의 용융물이 다시 고화되지 않는 온도 이상으로 유지된다. 발포제는 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해 투입되어 제1 단계의 용융물과 혼합된다. 발포제는 압출기의 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 후단부에 투입되므로, 발포제의 조기분해가 최소화된다.
전술한 제1 방법의 제1 단계 및 제2 단계는 다음의 제2 방법에 따른 제1 단계 및 제2 단계로 대체할 수 있다.
먼저, 호모폴리프로필렌 수지를 압출기의 호퍼를 통해 압출기의 전단부에 투입하고 용융시킨다(제1 단계). 즉, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지는 압출기의 전단부에 투입되지 않는다.
이어서, 상기 압출기의 전단부와 연결되며, 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해 발포제를 투입하고 제1 단계의 용융물과 혼합한 다음 용융된 시트 형태로 압출한다(제2 단계). 즉, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지는 발포제와 함께 압출기의 후단부에 투입된다. 이 때, 발포제와 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지는 각각 투입될 수도 있으나, 발포제와 이들 수지가 미리 혼합된 마스터 배치의 형태로 투입하는 것이 공정 시간과 분해반응을 줄이고 발포제의 분산성을 높이는데 바람직하다.
본 발명의 복합수지 발포시트의 제조방법에 있어서, 고밀도폴리에틸렌 수지 또는 중밀도폴리에틸렌 수지 중 적어도 하나의 수지와 호모폴리프로필렌 수지의 함량비는 전술한 바와 같다.
(S1) 단계에 있어서, 발포체 원료 조성물에 있어서의 수지와 발포제의 함량비는 발포제의 발포능력, 원하는 발포시트의 단위면적당 중량 등 고려하여 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 또한, 발포체 원료 조성물에는 다른 수지나 난연제 등을 더 첨가할 수 있다.
발포제는 다양한 종류가 공지되어 있으며, 미세하고 균일한 기포를 형성하기 위한 발포제(blowing agent)로는, 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 디니트로소펜타 메틸렌 테트라민(N,N'-dinitrosopentamethylene tetramine), 옥시비스(벤젠설포닐 하이드라지드)(P,P'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide), 톨루엔 설포닐 하이드라지드(P,P'-toluenesulfonylhydrazide) 등을 예시할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
필요에 따라, 카드뮴 화합물 (cadmium compound), 칼슘 화합물(calsium compound), 아연 화합물(zinc compound), 마그네슘 화합물(magnesium compound), 철 화합물(iron compound), 구리 화합물(copper compound)과 같은 발포조제 등을 더 첨가할 수 있음은 물론이다. 또한, 압출시트에 전자선을 조사하여 수지를 가교시킬 수도 있다.
또한, 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비한다(S2 단계). 이러한 용융액은 유리섬유와 폴리프로필렌계 수지가 혼합된 복합수지를 압출용융하여 준비할 수 있다.
(S1) 및 (S2) 단계는 동시에 또는 교호적으로 실시할 수 있으며, 이들 단계에 사용되는 원료물질들은 전술한 바와 같다.
그런 다음, 압출시트의 양면에 준비한 용융액(용융된 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들이 분산된 용융액)을 각각 코팅한다(S3 단계). 코팅된 용융액은 자연적 또는 인위적인 냉각과정에 따라 고화된다.
본 발명의 자동차용 복합기재 제조에는 접착제가 사용되지 않는다. 즉, 코팅된 용융액이 고화됨에 따라 자연적으로 압출시트의 표면에 코팅층이 형성된다.
그런 다음, 압출시트에 내재된 발포제를 발포시켜 압출시트를 발포시킨다(S4 단계).
압출시트에 내재된 발포제가 발포됨에 따라, 압출시트는 발포시트로 변화된다.
전술한 본 발명의 자동차용 복합기재의 제조방법에 있어서, 용융압출한 압출시트에 용융액을 코팅하기 전에 발포제를 발포시켜 발포시트를 먼저 준비하는 것도 가능하다. 이에 따른 제조방법을 정리하면 다음과 같다.
먼저, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한 다음, 상기 발포제를 발포시켜 발포시트를 준비한다(S1 단계)
이어서, 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비한다(S2 단계)
이 때, (S1) 및 (S2) 단계 역시 교호적으로 실시할 수 있다.
그런 다음, 상기 발포시트의 양면에 각각 용융액을 코팅한다(S3 단계). 이에 따라 자동차용 복합기재가 완성된다.
전술한 자동차용 복합기재의 제조방법들에 있어서, (S1) 단계에 따라 준비한 압출시트 또는 발포시트에는 양면에 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 먼저 적층한 다음, 준비한 용융액을 보강재 위에 코팅할 수 있다. 보강재는 전술한 바와같이 유리섬유, 양마 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등의 섬유로 형성될 수 있다. 보강재는 부직포 또는 메쉬로 이루어짐으로, 보강재를 구성하는 섬유 사이에 빈 공간이 존재한다. 용융된 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들이 분산된 용융액을 압출시트 또는 발포시트의 표면에 적층된 보강재 위에 코팅하면, 용융액은 보강재에 존재하는 빈 공간으로 침투 및 통과하게 되어 보강재의 빈 공간을 모두 메우게 되며, 압출시트 또는 발포시트와도 일체화된다. 이에 따라, 보강재는 코팅된 용융액에 내재된 형태로 위치한다. 용융액이 고화됨에 따라 보강재와 코팅층은 일체화되며, 압출시트 또는 발포시트는 보강재의 빈 공간을 통해 통과한 용융액과 일체화되어 접착된다.
전술한 방법으로 제조한 자동차용 복합기재는 성형기에 투입하여 자동차의 헤드 라이너, 리어 쉘프, 러기지 트림 등의 형상으로 성형할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.
실시예
1) 호퍼를 통해 240 ℃로 유지되는 압출기의 전단부에 호모폴리프로필렌 수지 100 중량부를 투입하여 용융시켰다. 이어서, 150 ℃로 유지되는 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해, 아조디카본아미드로 된 발포제 13 중량부, 고밀도폴리에틸렌 수지 25 중량부로 된 마스터 배치 칩을 투입하여 용융시키고 시트 형태로 압출하였다. 압출된 시트에 전자선을 조사하여 수지를 가교시켜 압출시트를 준비하였다.
2) 준비한 압출시트의 일면에 두께 2mm의 유리섬유가 가로와 세로로 서로 5mm로 이격된 장방형 메쉬를 적층하였다.
3) 이어서, 폴리프로필렌 호모 폴리머 100 중량부 및 평균길이 12mm의 유리섬유 40 중량부를 혼합하여 용융시킨 다음, 코터를 이용하여 메쉬 위에 코팅하였다. 용융액은 메쉬의 공간을 통해 압출시트와 일체화되었으며, 메쉬가 코팅액에 내재되는 두께로 코팅하였다. 내재된 메쉬를 포함한 총 코팅액의 두께는 3mm였다.
압출시트의 다른 면에 2)와 동일한 장방형 메쉬를 적층하고 3)의 공정을 반복하였다.
4) 이어서, 260도로 유지된 오븐에 투입하여 압출시트를 발포시킴으로서, 두께 5mm, 밀도 0.040 g/cm3의 발포시트가 되도록 하였다.
제조된 자동차용 복합기재를 상하 금형기에 투입하여 헤드 라이너 형상으로 성형하였다.
제조한 자동차용 복합기재의 성형 전후의 물성을 하기 표 1에 나타냈다.
물성 실시예
총 중량(g/m2) 712
굴곡강도(Kgf/5cm)
 성형 전 1.412
성형 후 1.567
굴곡탄성율(Kgf/cm2) 성형 전 3820
성형 후 7632
표 1의 결과를 참조하면, 실시예의 자동차용 복합기재는 가볍고 성형 전후의 기계적 물성이 양호함을 알 수 있다.

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  10. (S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 준비하는 단계;
    (S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계;
    (S3) 상기 압출시트의 양면에 상기 용융액을 코팅하는 단계; 및
    (S4) 상기 발포제를 발포시켜 압출시트를 발포시키는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법.
  11. (S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한 다음, 상기 발포제를 발포시켜 발포시트를 준비하는 단계;
    (S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계; 및
    (S3) 상기 발포시트의 양면에 상기 용융액을 코팅하는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법.
  12. (S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 준비하는 단계;
    (S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계;
    (S3) 상기 압출시트의 양면에 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 적층한 다음, 상기 용융액을 상기 보강재 위에 코팅하는 단계; 및
    (S4) 상기 발포제를 발포시켜 압출시트를 발포시키는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법.
  13. (S1) 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한 다음, 상기 발포제를 발포시켜 발포시트를 준비하는 단계;
    (S2) 폴리프로필렌계 수지에 유리섬유들을 분산시킨 용융액을 준비하는 단계; 및
    (S3) 상기 발포시트의 양면에 부직포 또는 메쉬로 이루어진 보강재를 적층한 다음, 상기 용융액을 상기 보강재 위에 코팅하는 단계를 포함하는 자동차용 복합기재의 제조방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 보강재는 유리섬유, 양마 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 폴리에틸렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 복합기재의 제조방법.
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