KR101592669B1 - 친환경 시트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시트 조성물에 있어서, 900 ~ 1200℃에서 생산되고 50 ~ 400 ㎛의 입자가 50% 이상인 천연 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제 5 ~ 65 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 천연 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 충전제를 이용하여 원적외선을 방사, 항균 및 탈취의 효과로 밀폐된 공간의 공기의 질을 향상시키고 유해 물질을 흡착할 수 있는 친환경 시트를 제공할 수 있다.

Description

친환경 시트 조성물{Natural- friendly Compositions}
본 발명은 숯 또는 활성탄을 이용한 친환경 시트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성수지에 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상 포함하는 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제를 포함하여 음이온 및 원적외선을 방사, 항균 및 탈취의 효과로 밀폐된 공간의 공기의 질을 향상시키고 유해 물질을 흡착하는 친환경 시트 조성물에 관한 것이다.
현재 자동차용 내장소재로 사용하는 소재는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), PVC, ABS 수지 등의 플리스틱에 탈크(Talc), 탄산칼슘(CaCO), 마이카(Mica) 등의 무기 충전제와 목분, 대나무, 왕겨, 마 등의 유기 충전제를 첨가한 압출 소재들이 많이 사용되고 있다. 그러나 단순히 물리적, 기계적 강도 보강과 원가 절감, 내충격성, 내스크래치성 보강 목적으로 사용되고 있어 중량이 높고 기능성이 없으며 특히 자동차의 실내 공기 질을 향상시키기 위하여 최근 중요시 되고 있는 냄새 및 VOC 개선에 취약한 실정이다.
특히 유기 첨가제는 주성분이 셀룰로오즈(Cellulose), 헤미셀룰로오즈(Hemicellulose), 리그닌(Lignin)으로, 압출 및 사출을 위하여 150℃ 이상의 온도로 가열 시 열분해 및 가수분해가 일어나 냄새 발생이 불가피하다. 냄새 및 휘발성 유기화합물(VOC) 저감을 위해 다공성 무기물이나 활성탄을 사용하고 있으나 기공(Pore Size)이 크고 다양하게 분포하여 포집된 냄새 입자가 온도가 상승하면 다시 방출하여 탈취 및 VOC 저감 효과가 미약하다는 한계가 있었다. 또한 조직이 강하지 못하여 압출 시 고압에 견디지 못하고 부서지므로 압출 내부 압력이 불안정해져 10 % 이상을 사용하기는 어려운 실정이었다.
한편 원적외선은 혈액순환촉진, 신진대사촉진 등의 효과로 인해 오늘날 여러 산업 분야에 널리 적용되고 있다. 원적외선 열원으로 이용되는 파장 영역은 2.5 ~ 25 ㎛ 이다. 특히 숯 또는 활성탄은 높은 원적외선 방사율을 나타내고, 대나무 숯은 더욱 높은 원적외선 방사 특성이 있다.
구체적으로 원적외선을 발생하는 물질로 옥, 맥반석, 황토, 숯 등이 널리 알려져 있지만 이를 이용하여 자동차용 소재에 적용함에 있어서, 옥과 맥반석은 비중이 무겁고 가격이 비싸며, 황토 및 숯은 분산이 잘 되지 않아 상용화가 어려운 실정이다. 또한 경량화, 냄새 및 VOC 저감으로 인한 환경 친화적인 것은 물론, 원적외선 방사, 항균 및 탈취 효과로 인한 밀폐된 공간 내부의 공기를 더욱 쾌적화하여 인체 친화적인 기능성 시트 조성물이 필요한 실정이다.
한편 한국 등록특허 제10-0607405호는 대나무를 이용한 친환경성 시트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 대나무를 이용하여 환경친화적이면서 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 등의 물성을 향상시켜 완제품에 사용되는 소재의 두께를 감소시켜 최종 완제품을 경량화시킬 수가 있는 친환경 시트 조성물을 제공한다. 그러나 음이온 및 원적외선 방사, 항균 및 탈취 효과로 인한 밀폐된 공간 차량 내부의 공기를 쾌적화에는 한계가 있다.
한국 등록특허 제10-1062899호는 냄새 및 휘발성 유기화합물이 개선되는 천연 섬유를 이용한 열가소성 수지 조성물과 그의 가공방법에 관한 것으로, 대나무 숯과 금속 산화물을 이용하여 냄새 및 VOC 저감 기능을 우선으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다. 하지만 이는 금속 산화물과 같은 별도의 원료를 사용하여야만 목적을 달성할 수 있기에 원료비 절감 측면에서는 한계가 있다
이에 원적외선 방출 및 소취 기능을 강화하기 위해 숯이나 활성탄을 이용하되 다른 원료의 추가 없이, 경량화, 냄새 및 VOC 저감으로 인한 환경 친화적인 것은 물론, 음이온 및 원적외선 방사, 항균 및 탈취 효과로 인한 밀폐된 공간 내부의 공기를 더욱 쾌적화하여 인체 친화적인 시트 조성물이 필요한 실정이다.
1: 한국 등록특허 제10-0607405호 2: 한국 등록특허 제10-1062899호
이에 본 발명자들은 다른 원료의 추가 없이 숯이나 활성탄만을 이용하되, 압출 불균일성 및 성형성 저하를 극복하고 숯이나 활성탄을 이용한 친환경 시트 조성물을 연구해오던 중, 숯 또는 활성탄 입자의 크기 조절과 물성 향상을 위한 상용화제를 적용하여 종래 기술의 한계를 극복함으로써, 다시 말해 열가소성 시트 조성물에 900 ~ 1200℃의 고온에서 생산되고 50 ~ 400 ㎛의 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 충전제를 이용하는 경우, 소재의 비중을 낮추고 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 등의 물성이 시트 요구 특성에 만족시키면서도 원적외선 방사, 항균 및 탈취 효과로 차량 내부 공기의 냄새 및 유해 물질을 흡착하여 인체에 유익한 시트를 제공할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 저비중이면서도 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 등이 물성이 시트 요구 특성에 만족시키고 원적외선 방사, 항균 및 탈취 및 유해 물질을 흡착할 수 있는 친환경 시트 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 친환경 시트 조성물 제조된 탈취 및 항균 효과로 냄새 및 휘발성 유기화합물(VOC)가 저감된 시트를 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서, 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50% 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서, 상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말; 및 0.01 ~ 13 mm 길이의 바늘형상의 침상 구조를 갖는 뱀부 파이버(bamboo fiber)를 포함하는 유기계 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 시트 조성물로 제조된 친환경 시트를 제공한다.
본 발명에 따른 시트 조성물은 비중이 낮아 기존 완제품 시트의 중량 절감이 가능하며 팽창질석의 사용으로 성형 작업성 향상과, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 및 열변형 온도 등의 물성치가 시트에서 요구되는 물성을 만족하고, 원적외선 방사, 항균 및 탈취 및 유해 물질을 흡착할 수 있어 밀폐 공간에 쾌적한 공기 질을 유지할 수 있게 한다.
또한 본 발명에 따른 친환경 시트 조성물로 제조된 시트의 비중 및 두께감소로 자동차 부품이 경량화되어 자동차의 연비 향상의 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 대나무 숯(Bamboo Char Coal)을 전자현미경으로 확대하여 나타낸 사진이다.
도 2는 대나무 활성탄(Bamboo ACF)을 전자현미경으로 확대하여 나타낸 사진이다.
도 3은 침상구조의 대나무 화이버(Bamboo Fiber)를 전자현미경으로 확대하여 나타낸 사진이다.
도 4는 나무 분말(Wood Flour)을 전자현미경으로 확대하여 나타낸 사진이다.
이하에서 본 발명을 하나의 구현예로서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서, 상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 숯 또는 활성탄을 이용한 친환경 시트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 50 ~ 400 ㎛의 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 포함한다. 상기 숯 또는 활성탄은 900 ~ 1200℃의 고온에서 제조되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1000℃이다.
저온에서 제조된 숯 또는 활성탄은 경도가 90 이하(측정방법 KSM 1802)인 반면 이렇게 고온에서 제조한 숯 또는 활성탄은 기공(pore size)이 작고 균일하며 경도가 95 이상(측정방법 KSM 1802)으로 재질이 단단해서 우수한 흡착력을 갖고 200 ~ 280℃의 고온 및 60 ~ 120 Kgf/㎠의 고압에서 압출하는 시트 제조 과정에서 숯 또는 활성탄 입자의 파괴가 적어 생산이 용이하고 비중이 감소하여 부품의 경량화 및 물성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 음이온 및 원적외선을 방출하여 탈취 및 항균 효과로 냄새 및 VOC 개선하는 효과를 주어 밀폐된 차량 내부의 공기를 정화해 주는 역할을 한다.
상기 생산 온도가 900℃ 미만인 경우 숯의 기능성 저하와 경도가 90 이하(측정방법 KSM 1802)로 조직이 약해 압출 및 사출가공 시에 다공성 입자가 파괴되어 비중이 상승되고 용융된 조성물의 흐름성이 불균일해져서 10% 이상 투입시 시트 생산이 곤란해지는 문제가 발생하며, 1200℃ 초과인 경우 숯이 기화되어 제조가 어려워지고 생산 수율이 저하되기에 상기 온도범위 내에서 제조하는 것이 바람직하다.
또한 상기 숯 또는 활성탄은 압출 및 사출을 위해 분말의 형태로, 직경 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 150 ~ 300 ㎛이다. 상기 입자의 크기가 50 ㎛ 미만인 경우 분산이 어렵고 기공의 수가 작아져 흡착 능력이 저하되며, 400 ㎛ 초과인 경우 압출 및 사출 가공 시에 높은 압력을 받을 때 입자 사이의 마찰력이 커져 입자가 깨지는 현상이 증가하고 성형을 위해 2차 가열 시에 가열 오븐의 넷(net)에 붙는 현상이 증가하여 쉽게 찢어지는 문제가 발생하기에 상기 범위 내의 분말 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 범위의 숯 또는 활성탄 입자의 함량이 적을수록 위와 같은 문제가 많이 발생하므로 상기 범위의 입자가 최소한 50 % 이상은 포함하도록 한다.
아울러 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제는 시트 조성물 전체 중량에 대해 5 ~ 65 중량%을 포함하는 것이 바람직하다. 5 중량% 미만인 경우 원적외선 방출, 항균 및 탈취 효과가 저하되는 문제가 있고, 65 중량% 초과인 경우 충전제의 함량이 과다하여 물성 및 생산성과 성형 가공성이 저하되는 문제가 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
그리고 본 발명에 따른 소재의 물성을 향상 시키기 위하여, 상기 900 ~ 1200℃에서 생산되고 50 ~ 400 ㎛의 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말과 뱀부 화이버(bamboo fiber)을 혼합하여 사용할 수 있다.
즉, 본 발명은 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서, 상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말; 및 0.01 ~ 13 mm 길이의 바늘형상의 침상 구조를 갖는 뱀부 파이버(bamboo fiber)을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯 또는 활성탄을 이용한 친환경 시트 조성물을 제공한다.
이때 상기 뱀부 화이버는 절단 길이가 2 ~ 10 mm의 바늘 형상의 침상 구조를 갖는 성분이 50 % 이상이 형성되어 있으며, 다시 말해 뱀부 화이버는 (ⅰ) 절단길이가 2 mm 이상이고 10 mm 이하인 뱀부 화이버(x1) 50 ~ 100 중량%; 및(ⅱ) 절단길이가 0.01 mm 이상이고 2 mm 미만인 뱀부 화이버(x2) 및 절단길이가 10 mm 초과이고 13 mm 이하인 뱀부 화이버(x3) 0 ~ 50 중량%을 포함한다. 뱀부 화이버는 길이가 길수록 시트의 강도를 좋게 하나, 화이버가 엉켜 압출을 방해하므로 압출 및 사출 가공성 및 시트의 물성을 고려하여 상기 범위의 뱀부 화이버를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 언급한 바와 같이 유기계 충전제는 시트 조성물 전체 중량에 대해 5 ~ 65 중량%을 포함하는 것이 바람직하며, 이때 뱀부 화이버는 5 ~ 50 중량%로 포함될 수 있다. 즉 유기계 충전제는 숯 또는 활성탄 분말 0 ~ 15 중량% 및 뱀부 화이버(Bamboo Fiber) 5 ~ 50 중량%을 포함할 수 있다. 이때 상기 뱀부 화이버(Bamboo Fiber)가 5 중량% 미만인 경우 강도 보강 효과가 미미한 문제가 있고 50 중량% 초과인 경우 숯 또는 활성탄의 양이 작아 원적외선 방사, 항균 및 탈취 기능이 저하되고 뱀부 화이버(Bamboo Fiber)가 엉켜서 압출이 어려운 문제가 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
아울러, 본 발명에서는 유기충전제로 인한 압출 성형의 어려움을 개선하기 위해 팽창질석을 사용한다. 팽창질석은 소성된 상태로서, 구체적으로 실리카, 마그네시아 등 광석들을 800 ~ 1000℃ 정도로 가열하여 층간수를 탈수시켜, 보통 15 ~ 20배, 최대 30배로 팽창시켜 제조된 것이다. 이는 천연 세라믹 성분으로 단열성이 우수하고, 기공 층으로 인해 열과 소리의 전달이 차단하여 여름철이나 겨울철에는 실내의 냉난방 효율을 향상시키며, 각종 소음을 단절시키는 역할을 한다.
특히 본 발명에서 사용하는 숯이나 활성탄, 뱀부 화이버(Bamboo Fiber, 죽분)은 목분(wood flour) 보다 입자가 크고 경도가 높아서 압출 시에 마찰열의 발생이 목분보다 크며 특히 충전제(죽분 및 숯 또는 활성탄)의 양이 50% 이상인 경우 압출기를 통과한 조성물의 온도가 20 ~ 50℃ 증가하여(목분: 220 ~ 260℃, 숯 또는 활성탄, 죽분: 240 ~ 280℃), 카렌더(Calender)의 냉각 능력 부족으로 인하여 조성물이 카렌더에 부착되어 생산이 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위하여 팽창질석을 첨가하면 압출기를 통과한 조성물의 온도가 상승하지 않게 되어 생산이 가능하다. 즉, 팽창질석을 사용함으로써 윤활 작용으로 압출기 내에서의 마찰열을 감소시켜 기존 목분 수준의 마찰열이 발생하여 공지기술인 목분을 사용한 설비로 숯 또는 활성탄을 사용한 본 발명제품의 생산이 가능하게 하며, 팽창질석을 사용하지 않으면 카렌더(Calender)의 열교환 용량(20% 이상)을 상향 조정하여야 안정적인 생산이 가능하다.
따라서 본 발명에서는 팽창질석을 시트 조성물 전체 중량 대비 3 ~ 7 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 팽창 질석이 3 중량% 미만인 경우 윤활 효과가 부족한 문제가 있으며, 7 중량% 초과인 경우 비중이 상승하는 문제가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 숯 또는 활성탄 분말은 참나무, 대나무, 왕겨, 마 및 야자껍질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로부터 제조될 수 있다. 바람직하게는 대나무를 사용하는 것이 좋다. 아울러, 석탄, 흑연 등을 이용할 수 있지만 이들에 반드시 제한되는 것은 아니다. 이들 중 특히 대나무는 매년 수확이 가능하여 50년 이상 자라야 사용이 가능한 일반 나무를 대체할 수 있기에 산림 자원을 보호할 뿐만 아니라, 이산화탄소의 저장기능을 하여 지구 온난화를 예방하는데 도움이 되고, 플라스틱의 사용량을 감소시키는 강점과 소각 시에 다이옥신이 발생하지 않고 땅에 매립 시 미생물에 쉽게 분해되며 인체에 무해하다는 장점이 있기에 더욱 바람직한 것이다.
본 발명에 따른 상기 시트 조성물은 (A) 폴리프로필렌(PP), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함하는 열가소성 수지 28 ~ 85 중량%; (B) 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제 5 ~ 65 중량%; 및 (C) 팽창질석 3 ~ 7 중량%; (D) 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 3.0 ~ 8.0 중량%; (E) 열안정제 0.05 ~ 0.4 중량%; (F) 산화방지제 0.05 ~ 0.2 중량%; 및 (G) 카본블랙 0.1 ~ 0.4 중량%을 포함한다.
상기 열가소성 수지(A)는 폴리프로필렌(PP), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함하며 28 ~ 85 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 28 중량% 미만인 경우 충전제의 함량이 과다하여 압출이 어려운 문제가 있고, 85 중량% 초과인 경우 충전제의 함량이 부족하여 원적외선 방사, 항균 및 탈취 기능이 저하되고 강성이 저하되는 문제가 있기 때문이다.
상기 유기계 충전제(B)와 팽창질석(C)는 상기 언급한 바와 같이, 시트의 물성 값과 성형성을 개선해주는 역할을 한다.
다음으로 상기 무수말레인산 변성 폴리프로필렌(D)는 상기 열가소성 수지와 충전제의 결합력을 증대시키기 위한 상용화제 역할을 하며, 3.0 ~ 8.0 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 3.0 중량% 미만으로 사용하는 경우 플라스틱과 충전제의 계면 결합력을 충분히 증대시키지 못하는 문제가 있고, 8.0 중량% 초과인 경우 계면 결합력이 더 이상 증가하지 않기 때문에 의미가 없다.
상기 열안정제(E)는 칼슘 스테아레이트(Ca-st)을 사용할 수 있으며, 0.05 ~ 0.4 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 0.05 중량% 미만인 경우 열안정성이 부족한 문제가 있고, 0.4 중량% 초과인 경우 열안정성 개선이 적은 문제가 있기 때문이다.
상기 산화방지제(F)는 페놀 및 인계를 혼합한 페놀, 인계 산화 방지제로서 시판되는 BB 021을 사용할 수 있으며, 0.05 ~ 0.2 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 0.05 중량% 미만인 경우 산화방지 효과가 적은 문제가 있고 0.2 중량% 초과인 경우 산화방지 개선 효과가 적은 문제가 있다.
상기 카본블랙(G)은 안료로서 0.1 ~ 0.4 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 카본 블랙의 양을 조정하여 제품의 색상을 조정할 수 있으며, 0.4 중량% 초과인 경우 색상의 변화가 적어 의미가 없기 때문이며 숯 또는 활성탄의 함량이 10% 이상인 경우는 색상의 변화가 적어 카본블랙을 생략할 수 있다.
아울러, 상기 시트 조성물은 적용되는 분야에 따라 탄산칼슘, 탈크 및 마이카로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 충전제를 더 포함하여 물성을 조절할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 4
하기 표 1에 나타낸 원료를 및 조성 비율에 따라 시트 조성물을 혼련하고 이방향(Counter-rotating)으로 회전하는 Twin Screw 압출기로 두께 2.0 mm 시트 시험편을 제작하였다.
시트 조성물의 함량(단위: 중량%)
성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
대나무 섬유
(뱀부 파이버)		 0 0 0 25 0 0 50 0
목분 0 0 0 0 0 0 0 50
대나무 숯
및 활성탄		 10 55 35 15 4 55 0 0
폴리프로필렌 84.5 35 59.5 54.5 90.5 39.5 44.5 44.5
무수말레인산 변성 P.P 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
칼슘 스테아레이트 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
산화방지제
(BB021)		 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
카본블랙 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
팽창질석 0 4.5 0 0 0 0 0 0
총 함량 100 100 100 100 100 100 100 100
비교예 1 ~ 4
상기 실시예 1 ~ 4와 동일한 방법으로, 상기 표 1 에 나타낸 원료 및 조성 비율에 따라 비교예 1 ~ 4의 시험편을 제조하였다.
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 시험편에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하고 폴리프로필렌 수지 조성물 및 물성 값을 하기 표 3에 나타내었다.
실험예 : 시편의 물성 측정
하기 표 3에 나타낸 물성 결과에 대한 시험방법은 다음과 같다.
(1) 비중 측정: ASTM D792의 방법으로 상온에서 측정하였다.
(2) 인장강도 측정: ASTM D638의 방법으로 상온에서 측정하였다.
(3) 굴곡강도 측정: ASTM D790 의 방법으로 상온에서 측정하였다.
(4) 굴곡탄성율 측정: ASTM D790의 방법으로 상온에서 측정하였다.
(5) 냄새 측정: MS 300-34의 방법으로 하기 표 2의 등급에 따라 평가하였다. 구체적으로 냄새 시험은 상기의 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 4의 시험편을 각각 4 X 3 cm의 크기로 절단하여 4 개의 4 ℓ의 유리 데시케이터(Glass Desiccator)에 각각 넣고 밀폐 후 100 ± 2℃로 유지되는 오븐에서 2 시간을 가열한 후 데시케이터에서 꺼내고 실온(23±2℃)에 60 분 방치하여 식힌 후 뚜껑을 3 ~ 4 ㎝정도 개방하였다. 이를 평가자 한 사람씩 하기 표 2의 냄새 기준에 의거하여 3 명이 각각의 시료를 0.5 단위로 세분하여 평가하였고, 평가자의 판정 값의 평균을 구하고 그 값을 반올림하여 기록하였다.
냄새 판정표
등 급 냄새의 강도 구　　 분
1 등급 냄새 없음 무취 (NONE)
2 등급 무슨 냄새인지 알 수 없으나 냄새를 느낌 냄새감지 (THRESHOLD)
3 등급 냄새가 약하게 감지되며 무슨 냄새인지 알 수 있음 보통냄새 (MODERATE)
4 등급 쉽게 감지할 수 있는 강한 냄새 강한 냄새 (STRONG)
5 등급 아주 강한 냄새 극심한 냄새 (VERY STRONG)
6 등급 호흡곤란을 느끼는 견디기 어려운 강렬한 냄새 참기 어려운 냄새
(OVER STRONG)
(6) 작업성 측정: '압출 작업성'은 천연섬유 충전제 압출을 위하여 디자인된 이방향(Counter-rotating)으로 회전하는 Twin Screw 압출기에서 Screw RPM이 적정 수준인 340 ~380 이내로 유지되는 경우 "◎"로 기록하고, 작업 가능 범위인 320 ~ 400 인 경우는 "○"로 기록하였고, 가끔 일시적으로 작업가능 범위를 벗어나는 경우 "△", 자주 벗어나는 경우 "×"기록하였다.
'성형 작업성'은 상기 조성물의 소재를 가열하고 가열된 소재를 프레스(Press) 위에 설치된 부품 금형 위에 고정하고 가압하여 부품을 제조는 성형공정에서 성형에 적정한 온도인 180 ± 10℃로 가열된 소재가 가열 오븐(Oven)의 메쉬망에 붙어 가열된 소재가 찢어져서 작업이 어려운 정도로 기록하였고 메쉬방에 전혀 붙지 않는 경우 "◎"로 기록하고, 약하게 붙으나 작업에 지장이 없는 경우는 "○"로 기록하였고, 작업에 지장이 있으나 주의해서 작업이 가능한 경우 "△", 많이 붙어 작업이 어려운 경우 "×"로 기록하였다.
(7) 원적외선 방사율 측정: FT-IR Spectrometer를 이용하여 측정온도 40℃에서 5 ~ 20 ㎛ 파장 영역에서의 이상 흑체(Black Body) 대비 방사율을 측정하였다.
시트 조성물의 물성 값
물성
비교		 시험
방법		 단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
비중 ASTM D792 g/㎤ 1.02 1.07 1.05 1.05 1.01 1.06 1.09 1.11
인장
강도		 ASTM D638 Kgf/㎠ 종방향 233 290 277 342 210 303 326 235
횡방향 213 267 242 288 188 286 235 178
굴곡
강도		 ASTM D790 Kgf/㎠ 종방향 457 614 552 776 355 594 613 455
횡방향 378 554 480 665 368 566 470 350
굴곡
탄성율		 ASTM D790 Kgf/㎠ 종방향 28,300 36,300 33,600 42,950 23,000 35,900 43,500 35,620
횡방향 24,200 35,830 31,500 37,530 19,430 35,760 29,980 26,760
냄새 MS 300-34 급 2.5 2.0 2.0 2.5 2.5 2.0 2.0 4.5
작업성 압출 (보드) ◎ ○ ◎ ○ ◎ △ ○ ○
성형 (부품) ○ ◎ ○ ◎ △ ○ ◎ ◎
원적외선 방사율 KLC-FIR 1005-2011 % 0.917
(91.7%)		 0.925
(92.5%)		 0.921
(92.1%)		 0.913
(91.3%)		 0.911
(91.1%)		 0.926
(92.6%)		 0.899
(89.9%)		 0.886
(88.6%)
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 저비중을 나타내면서, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡 탄성율도의 물성이 비교예의 물성보다 우수하며, 냄새 저감의 효과를 가지고 있음을 알 수 있다.
특히 비교예 1은 냄새 및 압출성은 좋으나 기계적 물성과 성형 작업성이 저하되는 문제가 있으며, 비교예 2는 냄새, 물성, 성형 작업성이 좋으나 충전제가 과도하게 첨가되어 압출 작업성이 나쁜 문제가 있고, 비교예 3 및 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 숯이 포함되지 않은 경우 성형에 의해 탄화되어 극심한 냄새가 발생하여 쉽게 감지됨을 알 수 있다. 비교예 2의 경우 실시예 2와 대비하여 동일한 조성물과 함량을 사용하였으나, 팽창질석의 사용여부에 따라 압출성의 차이가 나타냈으며, 이를 통해 팽창질석의 효과를 알 수 있다.
상기의 실시예 1 ~ 3은 냄새 및 원적외선 방출량은 우수하나 물성이 낮고 실시예 4는 물성 및 성형 작업성이 우수하나 냄새 및 원적외선 방출량이 낮아 용도에 따라 본 발명에 따른 범위 내에서 적절량 선택하여 사용할 수 있다.
다시 말해 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 4의 시트 조성물은 각 성분들 간의 적절한 사용과 숯 또는 활성탄 또는 팽창질석의 사용으로 본 발명의 구성범위를 벗어난 비교예 1 ~ 4와 대비하여, 저비중, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡 탄성율도 및 냄새 저감 등이 뛰어나고 압출 작업성과 성형 작업성이 우수함을 확인하였다.
본 발명은 시트가 적용되는 자동차, 전자 제품 및 각종 플라스틱 분야에 널리 이용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서,
    상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 시트 조성물은 200 ~ 280℃ 온도 및 60 ~ 120 Kgf/㎠ 압력 조건에서 압출하여 성형되는 친환경 시트 조성물.
  2. 열가소성 수지와 유기계 충전제가 포함된 시트 조성물에 있어서,
    상기 유기계 충전제는 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말; 및
    0.01 ~ 13 mm 길이의 바늘형상의 침상 구조를 갖는 뱀부 파이버(bamboo fiber)을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 시트 조성물은 200 ~ 280℃ 온도 및 60 ~ 120 Kgf/㎠ 압력 조건에서 압출하여 성형되는 친환경 시트 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시트 조성물은 팽창질석, 열안정제, 산화방지제 및 카본블랙로 이루어진 군으로부터 선택된 어는 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 뱀부 화이버는
    (ⅰ) 절단길이가 2 mm 이상이고 10 mm 이하인 뱀부 화이버(x1) 50 ~ 100 중량%; 및
    (ⅱ) 절단길이가 0.01 mm 이상이고 2 mm 미만인 뱀부 화이버(x2) 및 절단길이가 10 mm 초과이고 13 mm 이하인 뱀부 화이버(x3) 0 ~ 50 중량%;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 숯 또는 활성탄 분말은 참나무, 대나무, 왕겨, 마 및 야자껍질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로부터 제조된 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 시트 조성물은
    (A) 폴리프로필렌(PP), 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함하는 열가소성 수지 28 ~ 85 중량%;
    (B) 900 ~ 1200℃에서 생산되고 직경이 50 ~ 400 ㎛인 입자가 50 % 이상인 숯 또는 활성탄 분말을 포함하는 유기계 충전제 5 ~ 65 중량%; 및
    (C) 팽창질석 3 ~ 7 중량%;
    (D) 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 3.0 ~ 8.0 중량%;
    (E) 열안정제 0.05 ~ 0.4 중량%;
    (F) 산화방지제 0.05 ~ 0.2 중량%; 및
    (G) 카본블랙 0.1 ~ 0.4 중량%;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 열안정제는 칼슘 스테아레이트(Ca-st)인 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  8. 제 6 항에 있어서 상기 시트 조성물은 탄산칼슘, 탈크 및 마이카로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 충전제를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 친환경 시트 조성물.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 8 항 중에서 선택된 어느 한 항의 시트 조성물로 제조된 탈취 및 항균 효과로 냄새 및 휘발성 유기화합물(VOC)가 저감된 친환경 시트.
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