KR101491174B1

KR101491174B1 - Ｔｐｏ 수지 조성물

Info

Publication number: KR101491174B1
Application number: KR20090109199A
Authority: KR
Inventors: 한인수; 김근영; 정기연; 김경호; 백대종; 안상혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; (주)엘지하우시스
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2015-02-06
Also published as: KR20110052245A

Abstract

본 발명은 TPO 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 부분 가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 무기 충전제를 포함하는 TPO 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 TPO 수지 조성물은 진공성형과 기재의 사출성형이 동시에 가능하므로 제조공정이 단축되어 제조가격이 절감되며, 엠보스(Emboss)전사율이 우수하여 자동차 내장 부품 중 인스트루먼트 판넬(Instrument Panel), 도어 트림 판넬(Door Trim Panel) 등에 유용하게 적용할 수 있다.

TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무, 캘린더링, 진공성형, 사출성형, 엠보스전사율

Description

ＴＰＯ 수지 조성물{TPO Composition}

본 발명은 부분 가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 무기 충전제를 포함하는 TPO 수지 조성물에 관한 것이다.

인스트루먼트 판넬(Instrument Panel), 도어 트림 판넬(Door Trim Panel) 등 자동차 내장재의 표피재는 PVC 또는 PVC/ABS 혼합물로 제조된 시트(Sheet)를 널리 사용하여 왔다. 그러나 최근에는 재활용이 가능하고, 유해물질 발생이 없으며, 중량이 가벼우면서도 내구성 및 냄새면에서 유리한 TPO(Thermoplastic Olefin) 수지를 자동차용 내장재로 적용하기 위한 연구가 활발하다.

열가소성 수지의 가공 방법인 캘린더링 가공은 압출 성형 방법에 비해 양호한 품질의 시트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 생산성이 우수하다. 그러나, TPO 수지는 캘린더링 가공시 캘린더롤 표면에 점착이 심하며, 이에 캘린더링 가공이 가능한 TPO 수지 조성물에 관해서는 대한민국 등록특허 제10-0422937호, 대한민 국 등록특허 제10-0506754호, 대한민국 공개특허 제10-2005-0123255호 등에 공지되어 있다.

한편, 자동차 내장 부품을 성형하는 기술은 크게 두 가지로 나뉜다.

하나는 플라스틱 수지를 용융, 금형에 사출하여 제품을 형성시키는 사출 성형하는 것으로, 사출성형에 의한 제품은 가격이 저렴하여 자동차 내장 부품 중 저가품에 적용되고 있으나, 질감이 딱딱하여 스크레치성이 떨어지고 진동에 의해 소음이 발생하는 문제가 있다. 또한 제조 공정은 사출 후 도장공정으로 구성되어 공정이 비교적 단순하다는 장점은 있으나, 도장공정에서의 작업환경 저하 및 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생하는 문제가 있다.

다른 하나는 시트와 폼(Foam)이 합판된 상태로 진공성형하는 방법이 있다. 진공성형에 의한 제품은 시트의 부드러운 질감과 폼에 의한 쿠션감에 의해 표면 질감은 상당히 양호하나, 제품 가격이 고가이다. 또한, 기재로 사용되는 폴리프로필렌을 별도로 사출 성형하고 기재와의 접착력을 부여하기 위해 우레탄계 접착제를 기재에 스프레이 코팅한 후 시트를 진공성형 해야하므로 공정이 복잡하며, 진공성형시에 표면에 있는 엠보스(Emboss)가 신장되는 정도에 따라 엠보스가 불균일하게 형성되어 외관상에 문제가 있고, 우레탄계 접착제에 의한 휘발성 유기화합물 발생 및 폼에 의해 재활용이 불가능한 문제가 있다.

이에 표피재의 진공성형과 동시에 기재의 저압 사출성형을 할 수 있어 별도의 접착공정이 불필요한 가공방법이 공지되어 있으나(대한민국 등록특허 10-0909599), 표피재로서 기존의 TPO 시트를 사용할 경우 폴리프로필렌 사출 수지와 박리, 터짐 등의 문제가 발생하였다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 무기 충전제를 포함하는 TPO 시트로서, 무가교 TPO 수지와 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 상대적으로 과량 사용하고 일련의 조성을 만족하게 되면 시트의 진공 성형 이후 기재의 사출 성형이 동시에 가능함을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 1차 가공인 캘린더링 가공이 가능하면서도 2차 가공인 시트의 진공성형 및 기재의 사출성형이 동시에 가능한 TPO 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 부분 가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 무기 충전제를 포함하는 TPO 수지 조성물로서, 무가교 TPO 수지를 전체 조성의 25 ~ 38 중량%, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 전체 조성의 22 ~ 26 중량%로 함유하는 것을 그 특징을 한다.

본 발명에 따른 TPO 수지 조성물로 캘린더링 가공한 TPO 시트는 금형 엠보스 전사력이 우수하면서도 사출 수지인 폴리프로필렌과의 접착력이 우수하므로 시트의 진공성형 및 기재의 사출성형이 동시에 가능하여, 간단한 제조 공정과 저렴한 가격으로 표면 질감과 물성이 양호한 자동차 내장 부품 등을 제조할 수 있어 매우 유용하다.

이하에서는 본 발명을 더욱 자세하게 설명하겠다.

본 발명은 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 무기 충전제를 포함하는 TPO 수지 조성물에 관한 것이다.

가교 TPO 수지는 캘린더링 공법에 가장 필요한 물성인 용융강도 상승 및 진공성형시 적정한 처짐성을 확보하기 사용되는 원료로서 가교도에 따라 부분가교와 완전가교로 나누어진다. 상기 부분가교 TPO는 부분가교된 고무 사이로 폴리프로필렌 사슬이 통과하는 구조로 되어있어 신장시 균일하게 늘어남으로서 성형후 제 품 두께 편차를 작게하는 기능을 한다. 그러나 가교제로 사용되는 퍼옥사이드(Peroxide)에 의해 냄새 발생 정도가 높고, 내열, 내광에 의해 물성 변화가 심하다. 본 발명에 사용되는 부분가교 TPO 수지는 경도가 쇼어(Shore) A 65, 용융지수(MI) 0.6 ~ 1.2 g/10분(230℃, 5 Kg), 비중 0.88 ~ 0.90인 것를 사용하여 다른 원료와 혼합 사용시 물성 변화가 적도록 하는 것이 바람직하다. 전체 조성물 100 중량% 기준, 15 ~ 20 중량%를 사용하는 것이 좋으며, 15 중량% 미만이면 강도저하로 캘린더링 작업성 및 성형성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 20 중량%를 초과하면 가교 개시제에 의한 냄새가 발생하는 문제가 있을 수 있다.

상기 완전가교 TPO 수지는 TPO 시트 가장자리의 신장율이 과다하게 높아 에어백 전개성에서 문제가 생기거나, 제품 성형후 트리밍성이 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용한다. 본 발명에 사용되는 완전가교 TPO 수지는 경도가 쇼어 A 65, 용융지수(MI) 20 ~ 25 g/10 분(230℃, 10 Kg), 비중 0.88 ~ 0.90인 것를 사용하여 부분가교와 동일한 경도 및 작업성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 사용량은 4 ~ 8 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 사용량이 너무 적으면 신장율을 저하시키는 효과가 미미한 문제가 있고, 사용량이 너무 많으면 캘린더링 공정에서 시트 표면에 미 용융된 성분이 남아 있어 제품 표면 품질이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

상기 무가교 TPO 수지는 가교 TPO 수지 보다는 용융강도가 낮지만 일반 올레핀 수지보다는 높은 특성을 갖고 있다. 주로 에틸렌프로필렌 고무(EPR)를 사용하고 가교제를 사용하지 않으므로 냄새 및 물성 변화가 적으나, 성형시 두께 변화 가 심하여 터짐, 백화 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 무가교 TPO 수지로 경도가 쇼어 A 90, 용융지수(MI) 0.6 ~ 0.8 g/10 분(230℃, 2.16Kg), 비중이 0.88 ~ 0.90, 신장율은 600 ~ 700 % 인 것을 사용하는 것이 좋다. 사용량은 25 ~ 38 중량%가 바람직하며, 사용량이 25 중량% 미만이면 캘링더링 가공성이 떨어지고 냄새 발생의 문제가 있을 수 있고, 38 중량%를 초과하면 제품이 경화되면서 성형시 터짐, 백화 문제가 있을 수 있다. 기존 TPO 수지 조성물의 경우 무가교 TPO 수지를 과량 사용할 경우 수지의 경도 상승에 따른 성형성 저하 문제가 있어 본 발명보다 소량 사용하였으나, 본 발명에서는 사출 수지와의 박리 문제를 해결하기 위해 공지의 조성보다 과량으로 사용하였다.

상기 폴리프로필렌 수지는 성형후 TPO 시트의 형태 유지력을 높이기 위해 사용되는 것으로 진공성형시에는 엠보스(Emboss) 변화를 작게 한다. 본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 호모타입으로 냄새가 적고 온도나 빛에 의한 변화가 적다. 또한, 용융지수(MI) 1.5 ~ 2.5 g/10 분(230℃, 2.16 Kg), 비중 0.88 ~ 0.90, 경도 쇼어 A 90 ∼ 97, 신장율 20 ~ 30 %인 것을 사용하는 것이 좋으며, 부분가교 TPO 수지와 무가교 TPO 수지에서 상승된 신장율을 떨어뜨리는 효과도 부여한다. 사용량은 2 ~ 7 중량%가 바람직하며, 너무 사용양이 적으면 성형 공정시 흐름성이 저하되어 미분산이 발생할 우려가 있으며, 과량 사용시는 용융강도가 급격히 떨어져 캘린더링 가공이 안되고 진공성형시 처짐성이 높아질 수 있다.

상기 고용융강도 폴리프로필렌 수지는 분지(Branched) 가교된 형태로서 일반 폴리프로필렌 수지가 용융된 상태에서 강도가 급격히 저하되는 문제점을 보완하기 위해 사용된다. 또한 기존 폴리프로필렌 수지의 단단한 성질을 갖고 있어 진공성형시 엠보스 유지력 및 형태 유지력을 상승시킨다. 사용량은 22 ~ 26 중량%가 바람직하며, 사용량이 22 중량% 미만이면 용융강도가 떨어져 캘링더링 가공시 점착되거나 진공성형전 가열 공정에서 급격히 처지는 문제가 있을 수 있고, 26 중량%를 초과하면 제품이 지나치게 경화되며 캘링더링 가공시 용융이 부족하여 표면 결함이 발생하는 문제가 있을 수 있다. 기존의 TPO 수지 조성물의 경우 경도 상승 문제로 인하여 본 발명보다 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 소량 사용하였으나, 본 발명에서는 사출 수지와의 박리 문제 및 사출 압력, 온도에 의한 터짐 문제를 해결하기 위해 공지 조성보다 과량으로 사용하였다.

상기 폴리에틸렌 수지의 종류에는 고밀도, 중밀도, 저밀도 폴리에틸렌 수지가 있으며, 저밀도 폴리에틸렌 수지가 부드러운 경도와 우수한 성형성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 그 중 선상저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 수지는 일반 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 수지와 비교해서 분자량 분포가 좁아 긴 측쇄가 없고 짧은 측쇄만이 있으며, 짧은 측쇄는 넒은 분포를 가지고 있지만, 측쇄의 분지정도는 분자간에 불균일이 있으므로 결정성이 일반 저밀도 폴리에틸렌에 비해 좋다. 따라서 용융점성도와 융점이 높아 용융 온도범위가 넓기 때문에 성형시 예열온도에 대한 광범위한 온도범위를 제공해 줄 수 있는 장점이 있으며, 강성이나 내스트레스크랙성도 좋고 인열저항이 크며, 표면경도도 비교적 크므로 광택이 좋은 성형품을 얻을 수 있다. 또한, 선상저밀도폴리에틸렌 수지는 일반 저밀도폴리에틸렌 수지에 비해 인장강도, 인장신도율 등이 양호하며 사출 성형품은 저온충격강도, 내스트 레스크랙성, 강성, 내열성이 우수하다. 본 발명에서는 용융지수 0.8 ~ 1.2 g/10 분(190℃, 2.16 Kg), 비중이 0.90 ~ 0.92, 신장율이 800 ~ 850 %인 것을 사용하여 캘린더링 가공시 용융된 상태에서 다른 수지와 흐름성이 유사하도록 조정하는 것이 좋다. 사용량은 4 ~ 6 중량%가 바람직하며, 사용량이 너무 적으면 캘리더링 가공시 흐름성 부족으로 인한 시트 표면이 불균일 해지는 문제가 있을 수 있고, 너무 많으면 시트가 경화되어 진공성형시 백화, 터짐 문제가 있을 수 있다. 공지의 TPO 수지 조성물의 경우 캘린더링 작업시 흐름성 저하 문제로 인하여 본 발명의 폴리에틸렌 수지 사용량보다 과량으로 사용하였으나, 본 발명에서는 사출 수지인 폴리프로필렌과의 상용성 부족 문제를 해결하기 위해 공지 조성보다 소량 사용하였다.

상기 에틸렌옥텐 고무는 에틸렌의 함량에 따라 등급이 나누어지는데 주로 제품의 부드러운 질감을 향상시키는데 사용되며, 상기 가교 TPO 수지와 경도는 동일하나 용융강도가 낮아 캘린더링 공법에 적용하기가 어렵다. 그러나 상기 무기 충진재와 적정량을 혼합하여 사용하면 물리적인 가교 구조가 형성되어 캘린더링 가공이 가능해진다. 에틸렌옥텐 고무는 가교제에 의한 가교가 안되어 있어 냄새가 없고, 내광성 및 내열성에서 우수하다. 본 발명에서는 용융지수가 0.4 ~ 0.6 g/10 분(190℃, 2.16 Kg) 이고, 비중이 0.86 ~ 0.88, 경도 쇼어 A 65 인 것을 사용할 수 있다. 사용량은 4 ~ 6 중량%가 바람직하며 사용량이 너무 적으면 시트의 연화효과, 냄새, 내광성 및 내열성 개선효과가 미미하며, 반대로 너무 많으면 캘린더링 가공시 용융강도가 낮아져 롤 점착이 발생하는 문제가 있을 수 있다. 공지의 TPO 수지 조성물의 경우 성형 제품의 경도 상승에 따른 신장율 부족으로 터짐 현상이 발생하여 본 발명보다 에틸렌옥텐 고무를 과량으로 사용하였으나, 본 발명에서는 사출 수지인 폴리프로필렌과의 상용성이 부족한 문제를 해결하기 위해 소량 사용하였다.

상기 무기 충전제는 수지 조성물의 기계적 특성을 증가시키기 위해 사용하며 탄산칼슘, 산화칼슘, 마이카 및 탈크 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 비중이 2.6 이며 냄새가 적은 4급인 탄산칼슘을 사용하는 것이 좋다. 사용량은 5 ~ 15 중량%로 하는 것이 바람직하며, 사용량이 5중량% 미만이면 에틸렌옥텐 고무와 결합하여 물성을 향상시키는 효과가 부족하며 캘린더링 가공시 롤에 점착이 발생할 수 있고, 15 중량%를 초과하면 성형 공정에서의 경도 상승 및 신장율 저하로 성형시 터짐 현상을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 TPO 수지 조성물은 공지의 TPO 수지와 달리 무가교 TPO 수지와 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 과량으로 사용하고, 폴리에틸렌 수지와 에틸렌옥텐 고무를 소량 사용하며, 기타 수지 함량을 최적 조건으로 조절함으로 해서 캘린더링 가공성 및 진공성형성을 유지하면서 동시에 기존의 조성물 조합으로 얻을 수 없었던 기재 사출성형성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 TPO 수지 조성물은 가공성, 성형성이 우수하며 특히, 엠보스 전사력 및 사출수지인 폴리프로필렌과의 접착력이 우수하여 2차 가공인 시트의 진공성형 및 기재의 사출성형이 동시에 가능하므로 간단한 제조공정과 저렴한 가격으로 표면 질감과 물성이 양호한 자동차 내장 부품에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 2

부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지, 무가교 TPO 수지, 폴리프로필렌 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무 및 탄산칼슘 충전제를 포함하는 TPO 수지 조성물을 제조하였다. 상기 구성물질의 조성비는 하기 표 1과 같다.

비교예 1

상기 실시예와 동일하게 실시하되, 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지를 과량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 소량 사용하였다.

비교예 2

상기 실시예와 동일하게 실시하되, 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지를 소량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 과량 사용하였다.

비교예 3

상기 실시예와 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무를 과량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 소량 사용하였다.

성분	함량	실시예		비교예
성분	함량	1	2	1	2	3
부분가교 TPO 수지	중량 %	20	15	25	10	16
완전가교 TPO 수지	중량 %	4	5	10	3	7
무가교 TPO 수지	중량 %	30	38	23	39	5
폴리프로필렌 수지	중량 %	2	2	2	2	6
고용융강도 폴리프로필렌 수지	중량 %	26	22	20	29	6
폴리에틸렌 수지	중량 %	4	4	6	3	15
에틸렌옥텐 고무	중량 %	4	4	4	4	40
탄산칼슘 충전제	중량 %	10	10	10	10	5
부분 가교 TPO 수지: 8165N, 현대 EP 완전가교 TPO 수지: N65EH, 화승 R&A 무가교 TPO 수지: Q100F, Baselle 폴리프로필렌 수지: B 330F, SK에너지 고용융강도 폴리프로필렌 수지: SMS 514, 호남석유화학 폴리에틸렌 수지: SF 316, 호남석유화학 에틸렌옥텐 고무: Engage8180, DOW 탄산칼슘 충전제: 백-H, 오미야

시험예

1) 인장강도 및 신율

ASTM D 638에 따라 인장시험기를 이용하여 시험속도 200 mm/분, 표점간의 거리 70 mm, 시험편은 1호형을 사용하여 일정면적에 대한 최대하중 및 신율을 측정하였다.

2) 인열강도

KS M6518에 따라 덤벨 B형 시험편을 인장시험기에 물리고 인장속도 200 mm/분으로 인열하여 하중을 극대치의 평균치에서 구하였다.

3) 내열노화성

110±2℃ 온도로 유지된 강제대류 오븐에 300 시간 유지한 후 분광광도계 (Spectrophotometer)에 의한 45°각도에서의 △E_cmc 및 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02에 규정되어 있는 회색표(Gray scale)로 판정하여 등급을 구하였다.

4) 내광노화성

ISO 105에 따라 규정한 시험기로 흑색 패널 온도 89±3℃, 조내습도 50±5 % RH로 126 MJ/m²으로 조사 후 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02 에 규정되어 있는 회색표로 판정하여 등급을 구하였다.

5)내약품성

하기 표 2에 지시된 시험액을 충분히 묻혀 적신 가제로 표피면을 10회 왕복하여 닦은 후 실온 중에 1시간 방치시키고 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02 에 규정되어 있는 회색표로 판정하여 등급을 구하였다.

시 험 액	비 고
유리 세정제	약알카리성 유리세정제
세정제	95 % 증류수와 5 % 중성세제의 혼합액
워셔(washer)액	50 % 이소프로필알콜과50 % 증류수의 혼합액
휘발유	무연 휘발유
광택 왁스	HMC

6) 내썬크림성

GMN 10033에 따라 알루미늄판(50 mm X 50 mm)에 같은 크기의 백면포 2장을 겹쳐 올린 후 썬크림(Coppertone Waterbabies^®SPF 45) 0.25 g을 전면(全面)에 도포하여 공시품 위에 올리고 알루미늄판에 500 g의 하중으로 밀착시키고 80 ± 2 ℃의 항온조 내에 1시간 방치한 후 꺼내어, 백면포와 알루미늄판을 제거하고 10 ~ 15분 정도 상온에 방치한 후 중성세제로 씻어내고 건조하여 육안에 의한 변퇴색의 차이를 판정하였다. 변퇴색의 발생이 거의 없으면 우수, 변퇴색의 발생정도가 미미한 정도면 양호, 변퇴색이 발생하나 품질에 이상이 없으면 보통, 변퇴색이 심하면 불량으로 판정하였다.

7)냄새

4 L의 유리용기를 100℃에서 1시간 가량 가열 후 다시1시간 상온에 방치시켜 유리용기 내의 냄새를 휘발시키고 시편을 50 mm x 60 mm으로 잘라 다시 100℃에서 2시간 가열하여 꺼낸 후 실온(23±2℃)에 60분 방치하여 식힌 후 뚜껑을 3 ~ 4 ㎝ 정도 개방하여 평가하였다. 냄새 발생 정도가 심한 경우를 5점, 보통인 경우를 3점, 거의 없는 경우를 1점으로 하여 냄새 발생 정도를 점수화하여 평가하였다.

8) 캘린더링 가공성

TPO 수지를 용융하여 롤 사이로 압착, 시트 형태로 가공하는 캘린더링 설비에서 배합별 시트를 생산하여 작업성 및 표면 상태를 육안으로 확인하였다. 표면에 미용융된 수지 성분이 남아있거나, 흐름성이 떨어져 표면에 불균일한 면이 발생하면 불량으로 판단하였다.

9)진공/사출성형성

캘링더링 공정, 표면처리 공정 및 합판 공정을 거친 TPO 제품을 진공 성형과 사출성형시 외관상 문제점이 있는지를 판단하였다. 진공성형시에는 수지의 용융강도에 따라 처짐성의 차이가 발생하여 시트의 터짐, 급격한 두께의 감소가 발생한다. 두께의 감소는 PAB(Passenger Air Bag)부위가 0.60 mm 이상되는 것을 합격으로 판정하였다. 사출성형성은 주로 사출 금형에 장착성, 엠보스 전사력 및 사출후 시트의 터짐을 평가하였다. 사출 금형 장착성은 진공후 시트를 금형에 장착할 때 시트가 처지는 현상인데 시트의 경도가 낮을수록 발생한다. 엠보스 전사력은 사출 금형에 부식 조각된 엠보스가 TPO 시트에 전사되는 정도를 측정하는 것으로 사출 금형 엠보스를 100 % 기준으로 측정하였다. 또한 사출후 터짐 발생은 사출압력 및 온도에 시트가 견디지 못해 발생하는 것으로 시트의 내열성과 연관된다. 시트 터짐이 없고, PAB 부위가 0.60 mm 이상이며, 사출 금형 장착이 용이하고, 엠보스 전사정도가 95 % 이상인 경우 양호로 판정하였다. 또한, 상기 평가방법 중 한가지 이상이 기준에 미달한 경우를 불량으로 판정하였다.

10)사출 수지와의 접착성

진공 성형후에 사출 성형시에는 사출 수지와의 접착성을 평가하였다. 일반적으로 TPO 시트와 사출 수지인 폴리프로필렌 수지와는 동일한 올레핀계 성분으로 접착이 가능하나, 사출 수지로 사용되는 폴리프로필렌 소재가 복합 폴리프로필렌으로 구성되고, 사출시 부위별 온도가 상이하여 일반적인 TPO 시트에서는 박리가 발생한다. 접착성 평가는 사출후 부위별로 시트를 강제적으로 박리시켰을 때 박리가 전혀 발생하지 않은 경우를 양호로 판정하였으며, 박리가 발생하면 불량으로 판정하였다.

주 요 평 가 항 목	실 시 예 비 교 예		비교예
주 요 평 가 항 목	1	2	1	2	3
인장강도(Kgf/㎤)	125	132	116	135	105
인열강도(Kgf/㎠)	7.5	6.9	5.7	7.9	4.9
신율(%)	642	712	750	592	790
내열노화성(gray scale)	4	4	3	4	4
내광노화성(gray scale)	4	4	3	4	4
내약품성(gray scale)	4	4	4	4	4
내썬크림성	양호	양호	양호	양호	양호
냄새(급)	3	3	4	3	3
캘링더링 가공성	양호	양호	양호	불량	양호
진공/사출성형성	양호	양호	양호	불량	불량
사출수지와의 접착성	양호	양호	불량	양호	불량

상기 표 3에서 보이는 바와 같이 실시예 1 및 2에서는 평가항목별 결과로서 기계적 물성인 인장강도, 인열강도 및 신율에서만 차이가 발생할뿐 제품의 가공성, 성형성 및 신뢰성에 대해서는 문제가 없음을 알 수 있다. 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지를 과량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 소량 사용한 비교예 1의 경우는 캘린더링 가공성은 양호하나, 가교 TPO 수지의 함량이 높아져 내광노화성 및 내열노화성에서 평가시 변색이 발생하고, 사출수지와의 접착력이 떨어짐을 알 수 있다. 부분가교 TPO 수지, 완전가교 TPO 수지를 소량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 과량 사용한 비교예 2의 경우는 캘린더링 가공시 미용융 부분 발생으로 표면 상태가 불량하고, 진공 성형시 처짐성이 적어져 PAB 부위 두께가 0.60 mm 이하로 성형되며, 엠보스 전사력이 60% 이하로 떨어지나 사출수지와의 접착력은 양호하다. 폴리에틸렌 수지, 에틸렌옥텐 고무를 과량으로 사용하고, 무가교 TPO 수지, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 소량 사용한 비교예 3의 경우는 캘링더링 가공성은 양호하나, 기계적 물성이 낮고, 사출 성형시 내열성이 낮아 터짐이 있고, 가장 중요한 성능인 사출 수지와의 접착성에 문제가 있음을 알 수 있다.

결국 본 발명의 TPO 수지 조성물은 1차 가공인 캘린더링 가공성을 유지하면서도 2차 가공인 시트의 진공성형 및 기재의 사출성형이 동시에 가능함을 확인할 수 있었다.

도 1은 TPO 시트의 진공 성형 및 기재 사출 성형이 동시에 되는 과정을 도식화한 것이다.

Claims

부분가교 TPO 수지 15 ~ 20 중량%;

완전가교 TPO 수지 4 ~ 8 중량%;

무가교 TPO 수지 25 ~ 38 중량%;

폴리프로필렌 수지 2 ~ 7 중량%;

고용융강도 폴리프로필렌 수지 22 ~ 26 중량%;

폴리에틸렌 수지 4 ~ 6 중량%;

에틸렌옥텐 고무 4 ~ 6 중량%; 및

무기 충전제 5 ~ 15 중량%;

를 포함하는 TPO 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 수지는 선상저밀도폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 TPO 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 무기 충전제는 탄산칼슘, 산화칼슘, 마이카 및 탈크 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 TPO 수지 조성물.
제 1 항에 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 TPO 수지 조성물을 함유한 자동차용 내장재.