KR101745400B1 - 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 시트백 프레임 - Google Patents
폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 시트백 프레임 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 시트백 프레임에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시트백 프레임은, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 판상형 프레임 본체를 포함함으로써, 강도와 강성 품질을 만족시키면서, 충격 흡수력을 높여 감성품질이 확보되며, 경량화가 가능하다.
Description
본 발명은 자동차용 시트백 프레임에 관한 것이다.
시트백 프레임은 차량 시트 내측 구조 강성 구조물을 말하며, 착석자, 승객 및 운전자에게 편안하고 안정된 자세를 취할 수 있도록 도움을 주어 편안함 및 안정감을 부여하는 시트백의 기본 골격이다.
따라서, 시트백 프레임은 이를 이용하는 사람들의 안전과 밀접한 관련이 있어 특정 수준의 힘, 충격에 대해 변형 및 파손이 없어야 하고, 1차적으로 승객이 편안함을 느낄 정도의 충분한 강성이 필요하며, 급정지 시에 후방의 수하물에 의해 충격을 받을 경우에 승객을 안전하게 보호하는 충분한 강성 및 강도가 필요하다.
종래에는 상기 시트백 프레임이 가져야 하는 강도 및 강성을 만족하고, 사람들의 안전을 도모하기 위해 시트백 프레임은 스틸(steel) 재질로 형성되었으나, 이로 인해 비용 및 중량을 증가시키는 문제가 있다.
특히, 차량의 경우 중량이 증가함에 따라 구동성능 및 연비 효율이 현저히 저하되는 문제가 있다. 게다가, 승객, 운전자들의 더 많은 편의를 제공하기 위해 암레스트를 포함하는 경우에는 시트백 프레임 및 암레스트 프레임을 각각 별개로 제조한 이후 이들을 용접하는 제조공정이 추가되어 하므로 시간 및 비용이 더욱 소모되어 생산성 및 경제성이 떨어지는 문제도 있다.
이에, GMT(glass mat thermoplastic) 재질 또는 장섬유강화 열가소성 수지 재질의 단일 재질을 사용하여 경량의 시트백 프레임을 제조하였으나, 제조 과정에서 유리 섬유(Glass fiber)의 분진이 발생하여 작업자의 불만이 발생하는 문제가 발생하였다.
따라서, 강도와 강성 품질을 만족시키면서, 충격 흡수력을 높여 감성품질을 확보하고, 중량은 절감시켜 경량화가 가능하며, 유리 섬유를 사용하지 않아 분진발생이 최소화 되어 작업성이 우수한 시트백 프레임의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 강도와 강성 품질을 만족시키면서, 충격 흡수력을 높여 감성품질을 확보하고, 중량은 절감시켜 경량화가 가능하며 유리 섬유(Glass fiber)를 사용하지 않아 작업 시 분진발생이 최소화 되어 작업성이 우수한 시트백 프레임을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
수지 발포체를 포함하는 판상형의 프레임 본체를 포함하며,
상기 프레임 본체는 ASTM D 790에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness) 이 400 내지 30,000 MPa 범위인 시트백 프레임을 제공한다.
본 발명에 따른 시트백 프레임은, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하고, 부위별로 발포체의 사양을 다양하게 함으로써, 강도와 강성 품질을 만족시키면서, 충격 흡수력을 높여 감성품질이 확보되며, 경량화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 시트백 프레임 구조를 보인 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명은 자동차용 시트백 프레임에 대한 것이다.
종래의 시트백 프레임은 강도 및 강성이 높아지면 충격에 따른 변형에너지가 줄어 들어 충격 흡수력이 떨어져 감성품질을 확보하기 어려웠고, 반대로 감성품질을 충분히 확보하기 위해 적정한 변형에너지를 갖도록 하여 충격 흡수력을 높이면 강성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 강도 및 강성을 확보하면서 충격 흡수력을 높이기 위해 스틸이나 혹은 보강 브라켓 등을 다수 설치하거나 복판으로 구성하면 전체 중량이 상승하는 문제점이 있었다.
상기 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 시트백 프레임은, 굴곡탄성률이 향상되고, 무게가 가벼운 폴리에스테르 수지 발포체로 프레임 본체를 구성함으로써, 우수한 강도 및 강성을 구현함과 동시에 경량화가 가능하여 설계의 자유도를 도모할 수 있다.
이러한, 본 발명에 따른 시트백 프레임은, 수지 발포체를 포함하는 판상형의 프레임 본체를 포함하며, 상기 프레임 본체는 ASTM D 790에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness)이 400 내지 30,000 MPa 범위일 수 있다.
구체적으로 상기 시트백 프레임은, 상기 프레임 본체는 강도와 강성 품질 향상을 위한 하나의 수단으로 본체의 일측면에 일체로 돌출되게 성형된 다수의 리브를 포함할 수 있다. 또한, 강도와 강성 품질 향상을 위한 다른 하나의 수단으로 상기 프레임 본체의 둘레방향으로 형성된 채널을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 프레임 본체는, 프레임 본체의 일부가 관통되어 길이가 긴 수화물을 실을 수 있도록 형성된 홀인 스키스루를 포함할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 프레임 본체의 굴곡탄성률은, 410 내지 29,500 MPa, 430 내지 29,000 MPa, 480 내지 28,000 MPa, 550 내지 27,000 MPa, 600 내지 26,000 MPa, 650 내지 25,000 MPa, 700 내지 24,000 MPa, 750 내지 22,000 MPa, 800 내지 21,000 MPa, 1,000 내지 20,000 MPa, 1,500 내지 19,000 혹은 2,000 내지 18,500 MPa 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 프레임 본체는 상기 범위의 굴곡탄성률을 만족함으로써, 이를 포함하는 시트백 프레임은 향상된 강성을 구현할 수 있다.
본 발명에서 굴곡탄성률은 강성(Stiffness)을 의미하는 것일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 폴리에스테르 수지 발포체일 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
본 발명에서 사용 가능한 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
구체적으로 본 발명에서 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 수지 발포체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포체일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)이며, 이는 상기 수지 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90 %(v/v) 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체 중 폐쇄 셀의 비율은 평균 90 내지 100 % 또는 95 내지 99 %일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 프레임 본체로써 시트백 프레임에 적용 시에 우수한 강성 및 강도 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 셀 수는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 800 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛, 200 내지 600 ㎛ 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5 % 이하, 0.1 내지 5 %, 0.1 내지 4 % 내지 0.1 내지 3 % 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 수지 발포체는 균일한 크의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다. 구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여 2차 발포에 의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
본 발명에서 프레임 본체는 폴리에스테르 수지 발포체를 의미하는 것일 수 있다. 본 발명의 프레임 본체는, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 유리 섬유(Glass Fiber)를 함유하지 않고도, 향상된 강성 및 강도를 구현할 수 있으며, 상기 프레임 본체로 작업 시 유리 섬유로 인한 분진 발생의 문제점을 해결할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는 강도 보강 지점을 포함하며, 상기 강도 보강 지점은 이축 연신 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 강도 보강 지점은 시트백 충돌 테스트인 ECE R17 러기지 블럭 충돌시험시 블럭이 임팩트되는 부위로서, 프레임 본체의 상하 높이를 기준으로 중간 지점을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 강도 보강 지점은 프레임 본체의 상하 높이를 기준으로 상단으로부터 25 내지 75 % 영역, 30 내지 70 % 영역, 구체적으로는 35 내지 60 % 영역일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강도 보강 지점은 상기 중간 지점의 강도 보강 지점을 제1 강도 보강 지점이라고 한다면, 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 상단 고정점을 제2 강도 보강 지점으로 포함하고, 상기 프레임 본체에 시트벨트가 고정되는 하단 고정점으로서 양측에 형성된 제3 및 제4 강도 보강 지점을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 이축 연신 필름은 폴리에스테르 이축 연신 필름일 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이축 연신 필름일 수 있다. 상기 이축 연신 필름은 프레임 본체에 라미네이팅된 것일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 이축 연신 필름은 종방향(기계방향=MD)으로 2 내지 8 배 연신되고, 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 1.1 내지 6 배 연신된 것일 수 있으며, 전체 연신 배율은 1.5 내지 7 배 연신된 것일 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 이축 연신 필름은, 연신되지 않은 폴리에스테르 필름을 종방향(기계방향=MD)으로 약 90 내지 120 ℃ 의 온도 범위에서 약 2 내지 8 배의 연신하고 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 약 100 내지 140 ℃ 의 온도 범위에서 약 1.1 내지 6 배 연신한 후, 약 220 내지 240 ℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 제조된 것일 수 있다. 이러한 이축 연신 필름을 사용할 경우, 본 발명에 따른 시트백 프레임의 두께 및 무게를 증가시키지 않으면서 뛰어난 내구성, 강성 및 강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 강도 보강 지점은 플라스틱 또는 고밀도 폴리에스테르 발포폼을 포함할 수 있다. 이때, 고밀도 폴리에스테르 발포폼의 밀도는, KS M ISO 845에 의거하여 측정하였을 때 200 내지 900 kg/m3, 220 내지 850 kg/m3, 230 내지 830 kg/m3, 250 내지 800 kg/m3 혹은 280 내지 780 kg/m3 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 프레임 본체의 강도 보강 지점은, 폴리에스테르 이축 연신 필름 또는 폴리에스테르 고밀도 발포폼을 포함함으로써, 충격강도가 상승되어, 강도 및 강성 품질을 모두 만족시키게 된다. 또한, 프레임 본체가 모두 폴리에스테르로 이루어져 있어, 시트백 프레임의 중량이 증대되는 것을 방지하여 경량화를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는 강도 보강지점을 제외한 나머지 부분에 탄성 발포체를 포함할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 상기 수지 발포체는 탄성 발포체일 수 있다. 상기 탄성 발포체는 탄성이 부여된 발포체를 의미할 수 있으며, 구체적으로는 저밀도 발포폼을 포함할 수 있다. 이때, 저밀도 발포폼은 폴리에스테르 수지의 발포폼일 수 있으며, KS M ISO 845에 의거하여 측정한 밀도가 밀도가 100 내지 500 kg/m3 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 저밀도 발포폼의 밀도는 110 내지 480 kg/m3, 115 내지 450 kg/m3, 120 내지 430 kg/m3, 125 내지 400 kg/m3, 130 내지 380 kg/m3 혹은 150 내지 350 kg/m3 범위일 수 있다. 프레임 본체의 밀도가 상기 범위를 만족할 경우, 시트백 프레임의 전체적인 강성 및 강도 향상을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
Z/Y ≥ 0.4
상기 일반식 1에서,
Z는 ASTM D 790 에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 강도(N/cm2)를 나타내고,
Y는 KS M ISO 845에 의거하여 측정한 프레임 본체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
구체적으로 상기 Z는 프레임 본체의 굴곡강도를 의미하는 것일 수 있으며, 상기 일반식 1은 프레임 본체의 밀도 대비 굴곡강도비를 나타낸다. 상기 Z는 ASTM D 790에 의거하여 측정된 굴곡강도일 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 본체의 밀도 대비 굴곡강도비는 0.4 이상, 0.45 내지 2, 0.5 내지 1.8, 0.55 내지 1.5, 0.58 내지 1.3 혹은 0.6 내지 1 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 프레임 본체는 상기 범위의 밀도 대비 굴곡강도비를 만족함으로써, 경량화가 가능하고, 변형을 방지할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체에 있어서, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성, 강성 및 강도의 향상 효과도 기대할 수 있다. 상기 일반식 1에서, Z는 40 내지 600 N/cm2이고, 상기 Y는 100 내지 500 kg/m3일 수 있다. 구체적으로, 상기Z(굴곡강도)는 50 내지 550 N/cm2, 80 내지 500 N/cm2 혹은 100 내지 300 N/cm2 범위일 수 있고, 상기 Y(밀도)는 110 내지 480 kg/m3, 120 내지 450 kg/m3, 140 내지 430 kg/m3, 160 내지 400 kg/m3, 180 내지 380 kg/m3 혹은 200 내지 350 kg/m3 범위일 수 있다. 프레임 본체의 굴곡강도 및 밀도가 상기 범위의 값을 만족할 경우, 시트백 프레임의 전체적인 강성 및 강도 향상을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는, KS M IOS 7214에 의거하여 측정한 흡수량이 1 g/100cm2 이하일 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 프레임 본체의 흡수량은 KS M IOS 7214 기준으로 0.8 g/100cm2 이하, 0.7 g/100cm2 이하, 0.6 g/100cm2 이하, 0.01 내지 0.5 g/100cm2 또는 0.1 내지 0.4 g/100cm2 일 수 있다. 프레임 본체의 흡수량이 상기 범위를 만족함으로써 외부 보관이 용이하며, 시트백 프레임을 장기간 사용하였을 때, 내구성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는 하기 일반식 2 또는 일반식 3을 만족할 수 있다.
[일반식 2]
(W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
[일반식 3]
(W4 - W3)/W3 x 100 ≤ 8 (%)
상기 일반식 2 및 3에서,
W1은 프레임 본체를 외부에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W2는 프레임 본체를 외부에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
W3은 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W4는 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 강도(N/cm2)이다.
구체적으로 상기 일반식 2 및 일반식 3은 본 발명에 따른 프레임 본체의 굴곡강도 변화율을 나타낸 것일 수 있다. 이는 프레임 본체를 외부에 노출시키기 전인 초기 굴곡강도(W1) 및 30일 동안 외부에 노출한 후의 굴곡강도인 후기 굴곡강도(W2)를 측정하였을 때의 굴곡강도 변화율 또는, 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전인 초기 굴곡강도(W3) 및 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도인 후기 굴곡강도(W4)를 측정하였을 때의 굴곡강도 변화율을 통해 확인할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 프레임 본체의 상기 일반식 2 또는 3으로 나타내는 굴곡강도 변화율은 8 % 이하, 0.01 내지 7.5 %, 0.1 내지 6 %, 0.4 내지 5 % 혹은 0.5 내지 2 %일 수 있다. 굴곡강도 변화율이 상기 범위일 경우, 프레임 본체가 장시간 외부에 노출되어도, 안정적인 형태를 유지할 수 있으며, 내구성의 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는, KS M ISO 844에 의거하여 측정한 압축강도가 20 내지 300 N/cm2 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 압축강도는, 25 내지 250 N/cm2, 30 내지 200 N/cm2, 35 내지 150 혹은 40 내지 100 N/cm2일 수 있다. 프레임 본체의 압축강도가 상기 범위를 만족할 경우, 시트백 프레임의 향상된 강도 성능을 구현할 수 있으며, 장기간 사용하여도 변형이 적고, 내구성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체는, ASTM D638에 의거한 인장강도가 150 내지 300 kgf/cm2일 수 있으며, 구체적으로는, 160 내지 250 kgf/cm2, 168 내지 230 kgf/cm2 또는 175 내지 210 kgf/cm2 범위일 수 있다. 상기 범위의 인장강도를 만족하는 프레임 본체로 포함함으로써, 본 발명에 따른 시트백 프레임은 탄성이 뛰어나고, 월등히 향상된 강도 성능을 구현하게 된다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 프레임 본체의 단위면적당 질량은 500 내지 2,000 g/m2 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 프레임 본체의 단위면적당 질량은 550 내지 1,900 g/m2, 600 내지 1,800 g/m2, 700 내지 1,700 g/m2, 800 내지 1,600 g/m2 혹은 900 내지 1,500 g/m2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 프레임 본체는 상기 범위의 단위면적당 질량을 만족함으로써, 경량화를 구현할 수 있고, 시공이 용이한 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 수지 발포체는 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 기핵제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 이러한 기핵제는 수지 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 수지 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계 계면 활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계 계면 활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계 계면 활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계 자외선 차단제일 수 있으며, 상기 유기계 자외선 차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계 자외선 차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의 제한되는 것은 아니다.
실시예
: 폴리에스테르 수지
발포체를
포함하는 프레임 본체 제조
본 발명에 따른 프레임 본체를 제조하기 위해, 먼저 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 100 중량부를 130 ℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제 1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지와 상기 수분이 제거된 PET 수지 100중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 1중량부, 탈크 1중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제 1압출기에 발포제로서 탄산가스와 Pantane 을 5:5 비율로 혼합하여, PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출발포 하여, 밀도 300 kg/m3, 두께 5 mm인 폴리에스테르 수지 발포체를 제조하였다. 그런 다음, 폴리에스테르 수지 발포체의 상하 높이를 기준으로 상단으로부터 35 내지 60 % 영역에 250μm 두께의 이축 연신 필름(Film)을 라미네이팅하여 강도 보강 지점이 형성된 프레임 본체를 제조하였다. 상기 강도 보강 지점의 밀도는 325 kg/m3 였다.
비교예
: 유리 섬유를 함유하는 프레임 본체 제조
4층으로 적층 된 유리 섬유 매트 40 중량부에 폴리프로필렌(Polypropylene) 60 중량부를 함침시켜 GMT (Glass fiber mat thermoplastic)을 제작하여 프레임 본체를 제조하였다.
실험예
: 프레임 본체의 물성 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 프레임 본체의 물성을 평가하기 위해, 굴곡탄성률, 굴곡강도, 밀도 및 압축강도를 측정하였다. 측정방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
1) 굴곡탄성률 측정
ASTM D 790에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 굴곡탄성률(MPa)을 측정하였다.
2) 굴곡강도 측정
ASTM D 790 에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 강도(N/cm2)를 측정하였다.
3) 밀도 측정
KS M ISO 845에 의거하여 밀도(kg/m3)를 측정하였다.
4) 압축강도 측정
KS M ISO 844에 의거하여 압축강도(N/cm2)를 측정하였다.
| 측정항목 | 실시예 | 비교예 |
| 굴곡탄성률(MPa) | 890 | 850 |
| 굴곡강도(N/cm2) | 200 | 120 |
| 밀도(kg/m3) | 300 | 500 |
| 압축강도(N/cm2) | 85 | 40 |
표 1에서 굴곡탄성률을 보면, 본 발명의 실시예는 유리 섬유(Glass fiber)를 사용하지 않고도 비교예보다 높은 수준으로 증가한 것을 볼 수 있다. 또한, 굴곡강도 및 압축강도 에서도 월등히 향상된 물성을 보이고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수지 발포체를 포함하는 프레임 본체는 시트백 프레임으로 사용시 향상된 강도 및 강성을 만족할 수 있음을 확인하였다.
100: 시트백 프레임
10: 프레임 본체
11: 리브(Rib)
12: 채널(Channel)
10: 프레임 본체
11: 리브(Rib)
12: 채널(Channel)
Claims (8)
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트 발포체를 포함하는 판상형의 프레임 본체를 포함하며,
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 발포체는 90%(v/v) 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 압출 발포체이고,
상기 프레임 본체는 ASTM D 790에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness)이 400 내지 30,000 MPa범위이며,
상기 프레임 본체는 이축 연신 필름을 포함하는 강도 보강 지점을 포함하고, 밀도가 160 내지 400kg/m3이며,
유리 섬유(Glass fiber)를 미함유 하는 것을 특징으로 하는 시트백 프레임.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
프레임 본체는 강도 보강지점을 제외한 나머지 부분은 탄성 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트백 프레임.
- 제 1 항에 있어서,
프레임 본체는 하기 일반식 1을 만족하는 시트백 프레임:
[일반식 1]
Z/Y ≥ 0.4
상기 일반식 1에서,
Z는 ASTM D 790에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 강도(N/cm2)를 나타내고,
Y는 KS M ISO 845에 의거하여 측정한 프레임 본체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
- 제 1 항에 있어서,
프레임 본체는 KS M ISO 845에 의거하여 측정한 밀도가 100 내지 500 kg/m3 범위인 시트백 프레임.
- 제 1 항에 있어서,
프레임 본체는 KS M IOS 7214에 의거하여 측정한 흡수량이 1 g/100cm2 이하인 시트백 프레임.
- 제 1 항에 있어서,
프레임 본체는 하기 일반식 2 또는 일반식 3을 만족하는 시트백 프레임:
[일반식 2]
(W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
[일반식 3]
(W4 - W3)/W3 x 100 ≤ 8 (%)
상기 일반식 2 및 3에서,
W1은 프레임 본체를 외부에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W2는 프레임 본체를 외부에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
W3은 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W4는 프레임 본체를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 프레임 본체 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 강도(N/cm2)이다.
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