KR101870884B1 - 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 패키지 트레이 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

저융점 폴리에스테르 수지 섬유층을 포함하는 패키지 트레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 강도, 내구성 등의 물성 저하 없이도 우수한 가공성을 구현하고, 가격 경쟁력이 우수한 패키지 트레이 패널을 제공한다.

Description

저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 패키지 트레이 패널 및 이의 제조방법{PACKAGE TRAY PANEL COMPRISING LOW MELTING POLYESTER RESIN, PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 패키지 트레이 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 바디부에는 도어, 펜더 등의 외장부, 혹은 시트, 도어 트림, 패키지 트레이 패널 등의 내장부가 장착된다. 자동차 바디부는 운전자를 포함한 탑승자에게 안정성, 공간 및 쾌적함 등을 제공해야 한다.
여기서, 패키지 트레이 패널은 리어 시트의 후방에 설치된다. 구체적으로, 상기 패키지 트레이 패널은 리어 시트를 지지하고, 자동차의 실내와 패키지 트레이를 차단하는 역할을 한다. 또한, 패키지 트레이 패널은, 리어 시트에 승차한 승차자가 각종 부품이나 서류를 보관하며, 필요에 따라 스피커나 방향제 등의 기능성 부품들이 장착된다.
종래의 패키지 트레이 패널은 주로 섬유강화 수지보드 혹은 폴리우레탄계 발포체를 이용하여 제조한다.
섬유강화 수지보드는, 마섬유와 같은 천연섬유를 이용하여 강화된 폴리프로필렌 수지를 보드화하여 제조한다. 그러나, 이러한 섬유강화 수지보드는, 천연섬유를 사용하기 때문에, 제품 성형과정에서 발생되는 냄새로 인해 작업환경이 불량하고, 차량 적용시 발생되는 냄새로 인해 소비자 불만을 유발하는 원인이 된다. 또한, 상기 섬유강화 수지보드에 적용되는 천연섬유에 곰팡이 등의 미생물이 번식하면서, 냄새가 발생하고 탑승자의 건강에 유해한 성분을 방출할 우려가 있다. 또한, 상기 천연섬유를 이용한 섬유강화 수지보드는 경량화가 어려운 단점이 있다.
혹은, 폴리우레탄계 발포체를 이용한 패키지 트레이 패널은, 소각 처분과정에서 유독성 가스를 배출하는 문제가 있다. 또한, 폴리우레탄계 발포체는 손으로 누를 경우 물렁물렁한 성질이 있다. 이를 보완하기 위해서, 폴리우레탄계 발포체에 유리 섬유 또는 유리 조각을 함유시켜 패키지 트레이 패널을 제작하기도 한다. 그러나, 유리 섬유 또는 유리 조각을 함유하는 패키지 트레이 패널은, 중량이 증가하고, 제조 및 이송 과정에서 유리 분진이 발생하여 작업자의 작업 환경을 저해하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0837082호.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은, 가공성이 우수하고 가격 경쟁력이 뛰어난 친환경 패키지 트레이 패널을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서, 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 제1 폴리에스테르 수지 섬유; 및 융점이 250℃ 보다 높은 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 섬유층을 포함하는 패키지 트레이 패널을 제공한다. 상기 섬유층을 형성하는 제1 폴리에스테르 수지 섬유 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 혼합 비율은 1:9 내지 9:1 중량비 범위에서 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 또 다른 일실시예에서,
융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 제1 폴리에스테르 수지 섬유; 및 융점이 255℃ 이상인 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 섬유층을 80 내지 200℃ 온도 범위에서 열성형하는 단계를 포함하는 패키지 트레이 패널의 제조방법을 제공한다. 상기 섬유층을 형성하는 제1 폴리에스테르 수지 섬유 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 혼합 비율은 1:9 내지 9:1 중량비 범위에서 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 저융점 폴리에스테르 수지를 이용하기 때문에 강도, 내구성 등의 물성 저하 없이도 우수한 가공성을 구현할 수 있다.
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 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, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 "중량부"란, 각 성분간의 중량 비율을 의미한다
아올러, 본 발명에서 "몰부"이란, 각 성분간의 몰(mol) 분율을 의미한다.
나아가, 본 발명에서 "융점"이란, 고상의 수지가 액상으로 녹기 시작하는 온도를 의미한다.
이와 더불어, 본 발명에서 "중합체"란, 단량체 또는 중합 가능한 반응성기를 함유하는 화합물의 중합 반응을 수행하여 얻어지는 올리고머(oligomer) 및/또는 고분자(polymer)를 의미한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 저융점 폴리에스테르 수지 섬유층을 포함하는 패키지 트레이 패널을 제공한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은,
융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 제1 폴리에스테르 수지 섬유; 및 융점이 250℃ 보다 높은 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 섬유층을 포함하는 패키지 트레이 패널을 제공한다.
상기 섬유층에서, 제1 폴리에스테르 수지 섬유는 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 폴리에스테르 수지로 형성된 섬유이다. 상대적인 의미에서 저융점 폴리에스테르 수지 섬유라고도 칭한다. 또한, 상기 제2 폴리에스테르 수지 섬유는 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지 섬유이며, 상대적인 의미에서 고융점 폴리에스테르 수지 섬유라고도 칭한다.
상기 섬유층은 제1 폴리에스테르 수지 섬유와 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 형태이다. 상기 제1 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 혼합 비율은 1:9 내지 9:1의 중량비로 제어할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 혼합 비율은 1:9 내지 7:3, 혹은 1:9 내지 5:5의 범위일 수 있다. 저융점과 고융점의 폴리에스테르 수지를 혼합 사용함으로써, 섬유간의 접합성을 높이고 동시에 강도 보강이 가능하다. 구체적으로는, 저융점의 폴리에스테르 수지 섬유의 함량은, 고융점의 폴리에스테르 수지 섬유의 함량과 같거나 상대적으로 낮게 제어할 수 있다. 예를 들어, 고융점 폴리에스테르 수지는 융점이 250℃ 보다 높으며, 구체적으로는 251 내지 260℃ 범위일 수 있다. 상기 고융점 폴리에스테르 수지는 상업적으로 입수 가능하며, 예를 들어, 주식회사 휴비스사의 제품(상품명 SD, Semi-dull chip)을 이용할 수 있다.
구체적으로는, 상기 섬유층의 형상, 두께 및 적층구조는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 섬유층은, 섬유층을 형성하는 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태이다. 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태는, 열성형을 통해 섬유층을 형성하는 과정에서 열 및/또는 압력을 가하게 되고, 그 과정에서 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태를 이루게 된다. 본 발명에 따른 섬유층은, 융점이 낮은 폴리에스테르 수지로 제조된 저온 융착성 섬유를 포함하므로 저온 성형을 통해 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태를 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 섬유층은 필요에 따라 기능성 첨가성분을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 첨가성분으로 난연제, 증점제, 무기필러 등이 소량 첨가될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함하지 않는다. 유리 섬유는 유리 플레이크 기타 분말화된 유리 등을 모두 포함한다. 구체적으로, 본 발명에서 유리 섬유를 포함하지 않는다는 의미는, 유리 섬유를 1 중량% 이하로 포함하는 것을 의미하며, 실질적으로 유리 섬유를 포함하지 않는다는 의미이다. 따라서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 작업시 유리 분진의 발생을 방지하고, 작업 효율을 높일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 패키지 트레이 패널은,
KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상, 및/또는
KS F 2080에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상인 조건을 만족한다.
예를 들어, 상기 흡음률은 0.4 내지 1 NRC 또는 0.4 내지 0.6 NRC 범위일 수 있고, 상기 차음률은 10 내지 30 dB 또는 15 내지 25 dB 범위일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 흡음과 차음을 우수한 수준으로 동시에 구현 가능하여, 차량 내 및 외부에서의 소음을 효과적으로 차음 및/또는 흡음할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 패키지 트레이 패널은, 하기 일반식 1을 만족한다.
[일반식 1]
(W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
상기 일반식 1에서,
W1은 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W2는 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 패키지 트레이 패널용 내장재 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 1은 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널용 내장재의 굴곡강도 변화율을 나타낸 것일 수 있다. 이는 패키지 트레이 패널용 내장재를 외부에 노출시키기 전인 초기 굴곡강도(W1) 및 30일 동안 외부에 노출한 후의 굴곡강도인 후기 굴곡강도(W2)를 측정하였을 때의 굴곡강도 변화율을 통해 확인할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널용 내장재의 상기 일반식 1로 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, 패키지 트레이 패널용 내장재가 장시간 외부에 노출되어도, 안정적인 형태를 유지할 수 있으며, 내구성의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 우수한 인장강도 및/또는 낮은 연소성을 구현한다. 하나의 예로서, 상기 인장강도는 ASTM D 638를 기준으로 10 내지 150 MPa이며, 예를 들어, 10 내지 130 MPa, 30 내지 100 MPa 또는 40 내지 100 MPa 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 인장강도를 만족함으로써, 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 내연성은 KS M ISO 9772를 기준으로 80 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 난연 내지 불연 특성을 짐으로써, 이후 화재 위험성을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 우수한 내구성을 가진다. 구체적으로, 상기 패키지 트레이 패널은, 90±1℃ 온도 조건에서 24 시간 방치하는 단계; 및 50±1℃ 온도 조건 및 90% 상대습도 조건에서 24 시간 방치하는 단계를 포함하는 가혹 조건을 거친 후, 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.
[일반식 2]
|V1-V0| / V0 x 100 ≤ 5%
상기 일반식 2에서,
V0은 가혹 조건 노출 전 패키지 트레이 패널의 체적(mm3)이고,
V1은 가혹 조건 노출 후 패키지 트레이 패널의 체적(mm3)이다.
구체적으로, 제조된 패키지 트레이 패널 샘플을 가혹 조건을 거치기 전 후의 치수 변화율을 측정하였다. 이는, 패키지 트레이 패널을 차량에 적용한 후의 장기적인 치수 변화율과 대응하는 측정치이다. 예를 들어, 상기 체적은, 패키지 트레이 패널의 길이, 너비 및 두께 각각의 길이를 곱하여 계산된 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수학식 1의 치수 변화율은 0.01 내지 5%, 0.01 내지 3% 또는 0.01 내지 1% 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 수학식 1의 값을 만족함으로써, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 온도 변화가 심한 환경에서 장기간 사용에도 형태가 변하지 않는 것을 알 수 있다.
이때, 상기 수학식 1이 5%를 초과하는 경우에는 패키지 트레이 패널에 박리, 부품, 처짐, 변색 내지 변형이 쉽게 발생할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 섬유층을 형성하는 제1 폴리에스테르 수지 섬유에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
제1 폴리에스테르 수지 섬유는, 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하고, 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 폴리에스테르 수지로 형성된다.
[화학식 1]
Figure 112016084672693-pat00001
[화학식 2]
Figure 112016084672693-pat00002
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
m 및 n은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.
상기 제1 폴리에스테르 수지 섬유는 저융점 폴리에스테르 수지의 섬유인 것을 특징으로 한다. 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 화학식 1로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)의 반복단위를 나타내고, 화학식 2로 나타내는 반복단위는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지의 인열 특성을 개선하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 나타내는 반복단위는 테레프탈레이트에 결합된 프로필렌 사슬에 메틸기(-CH3)를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 융점(Tm)을 낮출 수 있다. 이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)을 낮추기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 에스테르 반복단위를 포함하는 화학식 1의 반복단위와 함께 수지의 융점(Tm)을 저하시키는 화학식 2의 반복단위를 주요 반복단위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 저융점 폴리에스테르 수지는 전체 수지의 몰 분율을 1로 하였을 경우, 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위를 0.5 내지 1로 포함할 수 있고, 구체적으로는 0.55 내지 1; 0.6 내지 1; 0.7 내지 1; 0.8 내지 1; 0.5 내지 0.9; 0.5 내지 0.85; 0.5 내지 0.7; 또는 0.6 내지 0.95로 포함할 수 있다.
또한, 저융점 폴리에스테르 수지에 포함된 화학식 2로 나타내는 반복단위의 양은 화학식 1로 나타내는 반복단위를 포함하는 총 분율이 1인 경우(m+n=1), 0.05 내지 0.5일 수 있고, 구체적으로는 0.05 내지 0.4, 0.1 내지 0.4, 0.15 내지 0.35; 또는 0.2 내지 0.3일 수 있다.
아울러, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점(Tm)은 180℃ 내지 250℃이거나, 융점이 존재하지 않을 수 있다. 구체적으로 상기 융점(Tm)은 180℃ 내지 250℃; 185℃ 내지 245℃; 190℃ 내지 240℃; 180℃ 내지 200℃; 200℃ 내지 230℃ 또는 195℃ 내지 230℃이거나 존재하지 않을 수 있다.
이와 더불어, 상기 저융점 폴리에스테르의 연화점은 100℃ 내지 150℃일 수 있으며, 구체적으로는 100℃ 내지 130℃, 118℃ 내지 128℃; 120℃ 내지 125℃; 121℃ 내지 124℃; 124℃ 내지 128℃ 또는 119℃ 내지 126℃일 수 있다.
나아가, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 50℃ 이상의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 유리전이온도는 50℃ 내지 80℃일 수 있으며, 보다 구체적으로 61℃ 내지 69℃, 60℃ 내지 65℃, 63℃ 내지 67℃, 61℃ 내지 63℃, 63℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 67℃ 또는 62℃ 내지 67℃일 수 있다.
또한, 상기 저융점 수지는 0.5 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g의 고유점도(I.V)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 고유점도(I.V)는 0.6 ㎗/g 내지 0.65 ㎗/g; 0.65 ㎗/g 내지 0.70 ㎗/g; 0.64 ㎗/g 내지 0.69 ㎗/g; 0.65 ㎗/g 내지 0.68 ㎗/g; 0.67 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g; 0.69 ㎗/g 내지 0.72 ㎗/g; 0.7 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g; 또는 0.63 ㎗/g 내지 0.67 ㎗/g일 수 있다.
본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함하여 융점(Tm), 연화점, 및 유리전이온도(Tg)를 상기 범위로 조절할 수 있으며, 상기 범위로 물성이 조절된 수지는 우수한 접착성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 화학식 1 및 2로 나타내는 반복단위와 함께 하기 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 더 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112016084672693-pat00003
상기 화학식 3에서,
X는 2-메틸프로필렌기, 에틸렌기 또는 옥시디에틸렌기이고,
r은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율로서, 0.3 이하이다.
구체적으로, 상기 화학식 3에서 r은 0.25 이하, 0.2 이하, 0.15 이하 또는 0.1 이하일 수 있다.
본 발명은 저융점 폴리에스테르 수지 내에 포함된 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 상기 분율 범위로 조절함으로써 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)을 보다 낮출 수 있을 뿐만 아니라 중합 시 발생되는 분산물, 예컨대 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량을 현저히 감소시킬 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 수지는 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량이 현저히 감소하여 전체 수지 중량을 기준으로 1 중량%로 포함할 수 있으며, 구체적으로는 전체 수지 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 또는 0.2 중량% 이하로 포함하거나, 상기 고리형 화합물을 포함하지 않을 수 있다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 제1 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유 중 어느 하나 이상은 이형단면 중공섬유일 수 있다. 본 발명에서는, 상기 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 모두 이형단면 중공섬유일 수 있으나, 이형단면 중공섬유가 부분적으로 혼합된 경우를 포함한다. 예를 들어, 제2 폴리에스테르 수지 섬유는 이형단면 중공섬유이다. 이 경우, 전체 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 20 내지 85%(v/v)가 이형단면 중공섬유일 수 있다. 상기 이형단면 중공섬유는, 단면 형상을 기준으로, 중공부, 형태유지부 및 부피제어부로 이루어지되, 상기 부피제어부는 섬유 중심의 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 구체적으로 돌출된 형태의 말단부는 라운드 형상으로 이루어진다.
본 발명에서, 상기 이형단면 중공섬유의 단면 구조를 중공부, 형태유지부 및 부피제어부로 나누어 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 상기 이형단면 중공섬유의 단면 구조는, 내부에 섬유의 길이 방향을 따라 홀을 형성하는 중공부가 존재하며, 상기 중공부를 감싸는 형태유지부를 포함한다. 또한, 상기 형태유지부는 단면을 기준으로, 중공부의 반대측 외주면에 요철이 형성되며, 이러한 요철 중에서 돌출된 부분을 부피제어부라고 지칭한다. 이형단면 중공섬유를 사용함으로써, 상기 섬유에 의해 형성된 망상 구조를 포함하고, 이러한 망상구조는 소리를 흡수함으로써, 흡음 성능을 높일 수 있다.
일실시예에서, 저융점 폴리에스테르 수지의 제조과정을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 혼합물의 에스테르 교환반응을 수행하는 단계를 포함하는 저융점 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 수지의 제조방법은 프탈산(phthlic acid), 테레프탈산(terephthlic acid), 이소프탈산(isophthalic acid, IPA) 등의 방향족 디카르복실산과; 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG), 프로필렌글리콜(propylene glycol, PG), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol, DEG), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol, DPG) 등의 디올 화합물을 중합한 폴리에스테르 중합체를 포함하는 혼합물에 2-메틸-1,3-프로판디올을 혼합한 후 당업계에서 통상적으로 적용하는 방식에 따라 혼합물의 에스테르 교환반응을 진행함으로써 진행될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 저융점 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 올리고머((PET oligomer)에 2-메틸-1,3-프로판디올을 혼합하고, 에스테르 교환 반응 촉매를 첨가한 후 250±10℃에서 에스테르 교환 반응을 수행하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 2-메틸-1,3-프로판디올은 폴리에스테르 중합체인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 5 몰부 내지 50 몰부로 혼합될 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 5 몰부 내지 40 몰부; 10 몰부 내지 30 몰부; 20 몰부 내지 40 몰부; 25 몰부 내지 50 몰부; 또는 30 몰부 내지 50 몰부일 수 있다. 본 발명은 저융점 수지 제조용 첨가제의 함량을 상기 범위로 조절함으로써 첨가제의 낮은 함량으로 인해 수지의 융점이 충분히 낮아지지 않거나 과량의 첨가제로 인해 수지의 결정성이 저감되는 임계점을 초과하여 결정성이 다시 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 에스테르 교환 반응이 수행되는 상기 혼합물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 2-메틸-1,3-프로판디올과 함께 이소프탈산(IPA) 및 디에틸렌글리콜(DEG) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 혼합물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 2-메틸-1,3-프로판디올 및 디에틸렌글리콜(DEG)을 포함하거나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 2-메틸-1,3-프로판디올, 디에틸렌글리콜(DEG) 및 이소프탈산(IPA)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이소프탈산(IPA)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 30 몰부 이하로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 25 몰부 이하, 20 몰부 이하, 15 몰부 이하 또는 10 몰부 이하로 포함될 수 있다. 상기 이소프탈산(IPA)의 함량은 0.1 몰부 이상 또는 1 몰부 이상이거나, 혹은 이소프탈산을 포함하지 않는 경우를 포함한다. 예를 들어, 이소프탈산(IPA)를 0.5 내지 0.001 몰부 포함할 수 있다.
아울러, 상기 디에틸렌글리콜(DEG)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 1 내지 20 몰부로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 몰부에 대하여 5 몰부 내지 15 몰부, 10 몰부 내지 15 몰부, 15 몰부 내지 20 몰부, 12 몰부 내지 18 몰부, 13 몰부 내지 17 몰부, 또는 14 몰부 내지 16 몰부로 포함될 수 있다.
본 발명은 이소프탈산(IPA)의 함량을 상기 범위로 조절함으로써 제조 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 제조되는 저융점 폴리에스테르 수지 내에 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 함량을 최소화할 수 있고, 디에틸렌글리콜(DEG)의 함량을 상기 범위로 조절함으로써 수지의 융점(Tm)을 최적화하면서 현저히 유리전이온도(Tg)의 감소를 억제하여 방사 시 발생되는 경시변화 문제를 예방할 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 수지 발포층을 포함하고, 상기 수지 발포층의 일면 또는 양면에 앞서 설명한 섬유층이 합지된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 패키지 트레이 패널은, 폴리에스테스 수지 발포층; 및 상기 폴리에스테르 수지 발포층의 양면에 형성된 폴리에스테르 수지 섬유층을 포함하는 구조일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 발포층은 발포보드 혹은 발포시트의 형태일 수 있다. 구체적으로, 상기 패키지 트레이 패널은 폴리에스테르 수지 발포시트의 양면에 폴리에스테르 수지 섬유층이 적층된 구조이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡탄성률(Flexural modulus)이 400 내지 30,000 MPa 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 우수한 굴곡탄성을 제공함으로써, 패키지 트레이 패널로 적용시 처짐 현상을 방지하고, 우수한 내구성을 부여할 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지 발포층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포 시트이고, 섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유일 수 있다. 적층체를 구성하는 여러 성분들 혹은 모든 성분들을 PET 계열의 수지로 형성함으로써, 층간 접합성을 높이고, 환경적인 측면에서 수지의 재생이 용이하다.
또한, 상기 패키지 트레이 패널의 단위면적당 질량은, 평균 500 내지 1100 g/m2 범위일 수 있다. 예를 들어, 패키지 트레이 패널의 단위면적당 질량은 550 내지 1000 g/m2, 600 내지 1000 1100 g/m2 또는 800 내지 900 1100 g/m2일 수 있다. 상기 범위의 단위면적당 질량을 만족함으로써, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널이 경량이라는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 자동차 내부의 부품 또는 인테리어에 다양하게 활용 가능하다. 구체적으로, 상기 패키지 트레이 패널은 플로어 언더커버 또는 카매트로 적용 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 내장재를 자동차의 플로어 언더커버로 사용할 경우, 엔진, 트랜스미션 또는 쿨링팬 등의 저부에 설치되어, 외부에서 가해지는 충격으로부터 엔진 및 트랜스미션 등을 효과적으로 보호할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 패키지 트레이 패널의 제조방법을 제공한다.
하나의 예로서, 상기 패키지 트레이 패널의 제조방법은, 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 폴리에스테르 수지 제1 폴리에스테르 수지 섬유; 및 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 수지 제2 폴리에스테르 수지 섬유를 포함하는 섬유층을 80 내지 200℃ 온도 범위에서 열성형하는 단계를 포함한다.
상기 섬유층은 제1 폴리에스테르 수지 섬유와 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 형태이다. 상기 제1 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 혼합 비율은 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 혼합 비율은 1:9 내지 7:3, 혹은 1:9 내지 5:5의 범위일 수 있다. 저융점과 고융점의 폴리에스테르 수지를 혼합 사용함으로써, 섬유간의 접합성을 높이고 동시에 강도 보강이 가능하다. 구체적으로는, 저융점의 폴리에스테르 수지 섬유의 함량은, 고융점의 폴리에스테르 수지 섬유의 함량과 같거나 상대적으로 낮게 제어할 수 있다. 예를 들어, 고융점 폴리에스테르 수지는 융점이 250℃ 보다 높으며, 구체적으로는 251 내지 260℃ 범위일 수 있다. 상기 고융점 폴리에스테르 수지는 상업적으로 입수 가능하며, 예를 들어, 주식회사 휴비스사의 제품(상품명 SD, Semi-dull chip)을 이용할 수 있다.
상기 방법으로 제조된 패키지 트레이 패널은, 하기 일반식 1의 조건을 만족한다. 일반식 1에 대한 내용은 앞서 설명한 바와 같다.
[일반식 1]
(W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
상기 일반식 1에서,
W1은 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
W2는 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 패키지 트레이 패널용 내장재 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.
또한, 상기 방법으로 제조된 패키지 트레이 패널은, KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상, 및/또는 KS F 2080에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상인 물성(차음성)을 만족한다. 흡음률과 차음성에 대한 내용은 앞서 설명한 바와 같다.
구체적으로, 상기 제1 폴리에스테르 수지 섬유는, 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 반복단위를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112016084672693-pat00004
[화학식 2]
Figure 112016084672693-pat00005
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
m 및 n은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이다.
상기 열성형하는 단계는, 제1 폴리에스테르 수지 섬유인 저융점 폴리에스테르 수지가 부분적으로 용융되는 범위에서 제어 가능하다. 예를 들어, 상기 열성형하는 단계는 100 내지 150℃ 온도 범위에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 열성형하는 단계에서는 대기압 보다 높은 압력이 가해진다. 열과 압력을 동시에 가한 상태에서 원하는 형태로 성형할 수 있다. 가해지는 압력의 범위는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 1.5 내지 10 기압, 2 내지 5 기압 범위일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 열성형하는 단계 이후에, 제1 폴리에스테르 수지 섬유층; 폴리에스테르 수지 발포층; 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층을 순차 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는, 폴리에스테르 수지 발포층을 도입함으로써, 차음성 및 강도 보완이 가능하다. 상기 폴리에스테르 수지 발포체는 보드 형태 혹은 시트 형태일 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 열성형하는 단계 이전에, 제1 폴리에스테르 수지 섬유층; 폴리에스테르 수지 발포층; 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층을 순차 적층하여 적층체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에는, 상기 열성형하는 단계에서, 제1 폴리에스테르 수지 섬유층; 폴리에스테르 수지 발포층; 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층으로 이루어진 적층체에 열성형을 가하여 원하는 형태로 가공하게 된다.
본원에서는 제1 폴리에스테르 수지 섬유층; 폴리에스테르 수지 발포층; 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층이 순차 적층된 구조를 개시한다. 만약, 폴리에스테르 수지 발포층이 외층에 노출되는 구조를 제외하는 것은 아니나, 이 경우에는 흡음성이 저하될 수 있다. 상기 제1 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층은 앞서 설명한 폴리에스테르 수지 섬유층에 대응된다. 또한, 폴리에스테르 수지 발포층 역시 앞서 설명한 바와 같다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유층과 폴리에스테르 수지 발포층은, 모두 PET(Polyethylene terephthalate) 수지로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 내지 25: 저융점 폴리에스테르 수지 섬유의 제조
에스테르 반응조에 산성분인 테레프탈산(Terephthalic acid, TPA) 및 이소프탈산(Isophthalic acid, IPA); 알코올 성분인 2-메틸-1,3-프로판다이올(MPD), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol, EG) 및 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol, DEG)을 하기 표 1에 나타난 몰 함량 비율로 혼합하고, 통상의 에스테르화 반응 촉매를 투입 후 250±5℃에서 에스테르 반응을 수행하였다. 에스테르화 반응률이 약 96%에 도달하면 에스테르화 반응을 종료하고, 축중합 반응 촉매를 첨가하고 반응조 내 최종 온도 및 진공 압력이 각각 280±5℃ 및 0.1mmHg가 되도록 축중합 반응을 수행하였다. 수지의 점도를 교반기 토크미터로 환산한 후 목적하는 점도에 이르면 축중합을 종료하며 이런 방식으로 수지의 점도를 조절할 수 있다.
감압을 서서히 깨고 가압을 가하여 반응기 외부로 토출하고 냉각하여 Pellet 형태로 절단하여 수지 물성을 측정하였고, 얻어진 수지를 시스-코어(Sheath-Core) 형태로 복합방사 하여 시스(Sheath) 부분에 상기 제조된 수지를 흘려보내고, 코어(Core) 부분에 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 흘려보내어 저융점 수지 섬유인 제1 폴리에스테르 수지 섬유를 제조하였다.
각 실시예별로 첨가되는 성분들의 함량을 아래 표 1과 같이 달리하였다.
제조예 No 산성분(몰%) 디올성분(몰%)
IPA TPA MPD DEG EG
1 0 100 40 0 60
2 15 85 30 0 70
4 5 95 30 0 70
5 0 100 30 0 70
6 0 100 30 15 55
7 0 100 25 15 60
8 10 90 20 0 80
9 10 90 20 10 70
10 10 90 20 15 65
11 0 100 20 0 80
12 0 100 20 20 60
13 0 100 15 25 60
14 20 80 10 15 75
15 0 100 10 0 90
16 40 60 0 0 100
17 35 65 0 10 90
18 30 70 0 0 100
19 30 70 0 15 85
20 20 80 0 0 100
21 20 80 0 15 85
22 20 80 0 20 80
23 15 85 0 25 75
24 10 90 0 0 100
25 0 100 0 30 70
실험예 1.
제조예 1 내지 25에서 제조된 시료에 대해서, 아래 각 항목별로 물성을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 2와 같다.
(1) 고리형 화합물의 함량 측정
폴리에스테르 수지를 각각 10mg 취하고 직경이 5mm, 길이가 20cm 되는 파이렉스 튜브안에 약 5cm 높이가 되도록 트리플루오로 아세트산(trifluoro acetic acid, TFA) 용매에 용해시켜서 주입한다. 핵자기 공명 분광기(Nuclear Magnetic Resonance, NMR, Bruker)를 이용하여 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다. 측정된 결과로부터 저융점 수지 내에 잔류하는 중합도 2 내지 3인 고리형 화합물의 함량을 도출하였다.
(2) 연화온도 , 융점( Tm ) 및 유리전이온도( Tg ) 측정
시차 주사 열량계(Perkin Elmer, DSC-7)를 이용하여 저융점 폴리에스테르 수지의 융점(Tm) 및 유리전이온도(Tg)를 측정하였으며, 융점(Tm) 측정 시 열 흡수 피크가 관찰되지 않는 경우, 동적기계 분석기(DMA-7, Perkin Elmer)를 이용하여 TMA 모드에서 연화 거동을 측정하였다.
(3) 고유점도 ( I.V ) 및 용융점도 측정
폴리에스테르 수지를 페놀 및 테트라클로로에탄을 1:1 중량비율로 혼합한 용액에 각각 0.5 중량%의 농도로 용해시킨 후 우베로드 점도계를 이용하여 35℃에서 고유점도(I.V)를 측정하였다. 또한, 통상의 방법을 이용하여 용융점도를 측정하였다.
제조예 No. 고리화합물
[wt%]		 연화온도
[℃]		 Tm
[℃]		 Tg
[℃]		 IV
(dl/g)		 용융점도
(Poise)
1 0 120 - 70.4 0.581 913.0
2 0.25 110 - 68.0 0.581 853.0
4 0 - 178 68.0 0.580 847.0
5 0 - 196.3 72.1 0.582 851.0
6 0 118 - 60.8 0.580 864.0
7 0 121 63.5 0.582 847.0
8 0.2 - 181 70.0 0.582 811.0
9 0.19 120 - 62.0 0.579 815.0
10 0.17 115 - 60.7 0.582 831.0
11 0 - 210.5 74.6 0.583 818.0
12 0 129 - 61.4 0.581 811.0
13 0 - 176 55.7 0.581 781.0
14 0.36 125 - 60.5 0.579 754.0
15 0 - 235.3 76.5 0.581 736.0
16 0.86 128 - 70.1 0.580 673.0
17 0.73 108 - 67.1 0.581 654.0
18 0.73 - 195.2 71.0 0.582 687.0
19 0.53 112 - 61.0 0.579 659.0
20 0.41 - 208.6 71.6 0.580 677.0
21 0.39 - 178 63.0 0.581 697.0
22 0.32 119 - 63.0 0.582 643.0
23 0.27 125 - 60.0 0.581 657.0
24 0.25 - 232.5 74.2 0.583 687.0
25 0 - 199.7 57.7 0.581 690.0
위 표 2에 의하면, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널을 형성하는 섬유층의 수지는, 고리화합물의 함량이 1 wt% 이하, 구체적으로는 0 내지 0.86 wt% 범위임을 알 수 있다. 또한, 상기 수지는 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃ 범위인 것을 알 수 있다. 고유점도(I.V)는 0.5 ㎗/g 내지 0.75 ㎗/g에 해당하고, 구체적으로는 0.55 ㎗/g 내지 0.6 ㎗/g 범위이다. 또한, 유리전이온도는 50℃ 내지 80℃, 구체적으로는 57 내지 77℃ 범위임을 알 수 있다.
실시예 1 내지 25: 섬유층의 제조
제조예 1 내지 25에서 제조된 제1 폴리에스테르 수지 섬유를 융점이 255℃ 이상인 폴리에스테르 수지 제2 폴리에스테르 수지 섬유와 혼합하고, 130℃ 온도에서 프레스를 가하면서 열성형을 수행하여 섬유층을 형성하였다.
상기 제2 폴리에스테르 수지 섬유는, 주식회사 휴비스사의 제품(상품명 SD, Semi-dull chip)을 입수하여 제조예 1과 동일한 방법으로 섬유를 제조하였다.
제1 폴리에스테르 수지 섬유 및 제 2 섬유의 혼합비율은, 중량부를 기준으로, 하기 표 3과 같다.
실시예 No. 제1 폴리에스테르 수지 섬유 함량 제2 폴리에스테르 수지 섬유 함량
1~5 3.5 6.5
6~10 4 6
11~15 5 5
16~20 6 4
21~25 7 3
실험예 2.
실시예 1 내지 5의 시료에 대해서, KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도(W1)를 측정하였다. 그런 다음, 해당 시료들을 동일한 조건에서 자외선에 노출하고 30일이 경과한 시점에서, 굴곡강도(W2)를 측정하였다.
굴곡강도는 ASTM D 790 에 의거하여 패키지 트레이 패널용 내장재 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 수치(N/cm2)이다.
측정된 굴곡강도의 변화율을 산출하여, 하기 표 4에 나타내었다.
구분 굴곡강도(MPa) 변화율(%)
실시예 1 1.2
실시예 2 1.3
실시예 3 1.5
실시예 4 1.1
실시예 5 1.3
상기 표 4를 참조하면, 실시예에 따른 패키지 트레이 패널용 내장재는 자외선 노출 환경에서 굴곡강도의 변화를 최소화함으로써, 우수한 내구성을 가짐을 확인하였다.
실험예 3.
실시예 1에서 제조한 섬유층 시료에 대해서, 평량, 굴곡탄성률(stiffness) 및 굴곡강도를 측정하였다.
굴곡탄성률 및 굴곡강도 측정은, ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때의 값을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 5와 같다.
구분 실시예 1
평량(g/m2) 980
굴곡탄성률(MPa) 450
굴곡강도(MPa) 12
위 표 5와 동일한 방법으로, 실시예 2 내지 25의 시료에 대해서, 평량을 측정한 결과, 모든 시료는 평량이 1,000 g/m2 이하인 것으로 확인되었다.
또한, 실시예 2 내지 25의 시료에 대해서, 굴곡탄성률을 측정한 결과, 실시예 1의 경우와 대비해서 ±10% 범위 내에 속함을 확인하였다.
실험예 4: 치수 변화율 평가
실시예 11 내지 13에 따른 시료에 대하여, 치수 변화율 측정 실험을 수행하였다. 구체적으로, 상기 제조된 차량용 내장재 각각에 대하여, 90±1℃ 온도 조건에서 24 시간 방치하는 단계; 및 50±1℃ 온도 조건 및 90% 상대습도 조건에서 24 시간 방치하는 단계를 포함하는 가혹 조건을 거친 후, 하기 수학식 1을 통해 치수 변화율을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
[수학식 1]
|V1-V0| / V0 x 100
상기 수학식 1에서,
V0은 가혹 조건 노출 전 차량용 내장재의 체적(mm3)이고,
V1은 가혹 조건 노출 후 차량용 내장재의 체적(mm3)이다.
구분 치수 변화율 (%)
실시예 11 0.5
실시예 12 0.3
실시예 13 0.2
상기 표 6을 참조하면, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 경우, 0.5% 이하의 낮은 치수 변화율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 차량용 내장재의 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 5: 흡음 및 차음 성능 측정
실시예 16 내지 18에 따른 시료에 대해서, 흡음률 및 차음률을 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 7에 나타내었다.
(1) 흡음률 측정
KS F 2805 잔향실법 측정방법을 이용하여 0~10,000 Hz 의 흡읍률을 측정하고, NRC(noise reduction coefficient) 값을 산출하였다. NRC는 250, 500, 1,000 및 2,000 Hz에서의 흡음률 평균값을 나타낸 것이다.
(2) 차음률 측정
KS F 2080에 의거한 Apamat 측정장비를 활용하여 주파수 1 내지 8,000 Hz의 투과손실 값을 구했다. 그리고 비교를 위해, 8,000 Hz의 투과손실 값을 비교하였다.
구분 흡음률(NRC) 차음률(dB)
실시예 16 0.4 11
실시예 17 0.4 14
실시예 18 0.4 18
표 7을 참조하면, 본 발명에 따른 섬유층은 흡음률과 차음률 모두 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 6: 인장강도 및 연소성 평가
실시예 1 내지 25에 따른 시료에 대해서, 인장강도 및 연소성을 평가하였다. 인장강도는 ASTM D 638를 기준으로 평가하였고, 연소성은 KS M ISO 9772에 따라 평가하였다.
평가 결과, 실시예 1 내지 25의 시료들은 70 MPa 이상의 인장강도를 갖고, 연소성은 70 이하인 것을 확인하였다.
실시예 26 내지 28
실시예 6 내지 8에 따른 섬유층을 PET 수지 발포시트의 양면에 합지하였다. 구체적으로 PET 수지 발포시트는 다음과 같은 과정을 통해서 제조하였다.
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, 제1 압출기에 발포제로서 탄산가스와 펜탄을 5:5 비율로 혼합하여, PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출발포하여 폴리에스테르 수지 발포층을 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 수지 발포층의 밀도는 약 300 kg/m3, 두께는 약 2 mm, 평량은 약 600 g/m2 였다.
이때, 제조된 적층체의 총 두께는 8 mm로 제작하였으며, 단위면적당 질량을 하기 표 8과 같이 조절하였다.
구분 단위 면적당 질량 (g/m2)
실시예 26 1500
실시예 27 1700
실시예 28 2000
표 8을 참조하면, 단위 면적당 질량이 1500 내지 2000 g/m2 범위인 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 제1 폴리에스테르 수지 섬유; 및 융점이 250℃ 보다 높은 제2 폴리에스테르 수지 섬유가 혼합된 섬유층을 포함하며,
    상기 섬유층을 형성하는 제1 폴리에스테르 수지 섬유 및 제2 폴리에스테르 수지 섬유의 혼합 비율은 3.5:6.5 내지 7:3 중량비 범위이고,
    섬유층은 섬유층을 형성하는 섬유 상호 간에 부분 융착된 형태이며,
    상기 제1 폴리에스테르 수지 섬유를 형성하는 수지는, 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 나타내는 반복단위를 포함하는 패키지 트레이 패널:
    [화학식 1]
    Figure 112018005702434-pat00009

    [화학식 2]
    Figure 112018005702434-pat00010

    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    m 및 n은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율을 나타내고,
    m+n=1을 기준으로 n은 0.05 내지 0.5이고,
    [화학식 3]
    Figure 112018005702434-pat00011

    상기 화학식 3에서,
    X는 2-메틸프로필렌기, 에틸렌기 또는 옥시디에틸렌기이고,
    r은 저융점 폴리에스테르 수지에 함유된 반복단위의 몰 분율로서, 0.3 이하이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상이고,
    KS F 2080에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상인 패키지 트레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기 일반식 1을 만족하는 패키지 트레이 패널:
    [일반식 1]
    (W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
    상기 일반식 1에서,
    W1은 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키기 전의 굴곡강도를 의미하고,
    W2는 패키지 트레이 패널용 내장재를 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
    상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 패키지 트레이 패널용 내장재 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.
  4. 제 1 항에 있어서,
    90±1℃ 온도 조건에서 24 시간 방치하는 단계; 및 50±1℃ 온도 조건 및 90% 상대습도 조건에서 24 시간 방치하는 단계를 포함하는 가혹 조건을 거친 후, 하기 일반식 2를 만족하는 패키지 트레이 패널:
    [일반식 2]
    |V1-V0| / V0 x 100 ≤ 5%
    상기 일반식 2에서,
    V0은 가혹 조건 노출 전 패키지 트레이 패널의 체적(mm3)이고,
    V1은 가혹 조건 노출 후 패키지 트레이 패널의 체적(mm3)이다.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 융점이 180℃ 내지 250℃이거나 또는 연화점이 100℃ 내지 150℃인 제1 폴리에스테르 수지 섬유 10 내지 90 중량부; 및 융점이 255℃ 이상인 제2 폴리에스테르 수지 섬유 90 내지 10 중량부가 혼합된 섬유층을 80 내지 200℃ 온도 범위에서 열성형하는 단계를 포함하는 제1항에 따른 패키지 트레이 패널의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하기 일반식 1을 만족하는 패키지 트레이 패널의 제조방법:
    [일반식 1]
    (W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 (%)
    상기 일반식 1에서,
    W1은 패키지 트레이 패널을 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출하기 전의 굴곡강도를 의미하고,
    W2는 패키지 트레이 패널을 KS M ISO 11507에 따른 조건 하에서 자외선에 노출시키고 30일 경과 후의 굴곡강도를 의미하며,
    상기 굴곡강도는, ASTM D 790 에 의거하여 패키지 트레이 패널 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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