KR101955458B1

KR101955458B1 - 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트

Info

Publication number: KR101955458B1
Application number: KR1020170085531A
Authority: KR
Inventors: 최재민; 함진수; 류승우; 선우예림
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-06-24
Also published as: KR20190005022A

Abstract

본 발명은 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 있어서, 플로어 필름층 및 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층인 흡음층이 차례로 적층되되, 상기 플로어 필름층은 탄성을 발현하는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지로 구성된 내열층 및 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지로 구성된 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 상기 내열층과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)된 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 관한 것이다.

Description

내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트{Automotive Floor Carpet With Excellent Environmental Resistance And Moldability}

본 발명은 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리에스테르계 수지로 구성된 내열층과 폴리올레핀 수지로 구성된 접착층이 적층된 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 관한 것이다.

자동차를 운전하게 되면 여러 가지 소음이 발생한다. 자동차 소음은 주로 엔진으로부터 발생하는 소음과 타이어와 노면의 마찰로 인해 발생하는 소음 및 배기계로부터 발생하는 소음이 공기를 통해 자동차의 실내로 전달된다. 이처럼 엔진 및 배기계로부터 발생하여 실내로 전달되는 소음을 감소시키기 위해 자동차용 흡음재 및 차음재가 사용되고 있다.

차량의 인슐레이션 대쉬(Insulation Dash), 대쉬 아이솔레이션 패드(Dash Isolation Pad) 등은 엔진룸에서 발생하는 소음이 실내로 유입되는 것을 차단하고, 엔진름에서 발생하는 열이 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 사용되며, 터널 패드(Tunnel Pad), 플로워 카펫(Floor Carpet) 등은 배기계는 바닥에서 발생하는 소음이 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 사용된다.

종래의 자동차용 흡음재의 경우는 소음을 차단하는 방법에 따라 흡음층으로 연질성의 재료와 차음층으로 경질성 재료를 사용하는 방법이나 섬유상재로 구성되는 흡음층 사이에 박막형태의 필름층 및 차음코팅층을 사용하는 방법 등이 이용되고 있다.

두 번째 방법은 폴리우레탄과 같은 부드러운 연질 재료로 이루어진 흡음층과 섬유상재로 이루어진 연질성 흡음층 사이에 차음층으로 PVC(Poly Vinyl Chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), EPDM(Ethylene Propylene Diene M-class) 고무 등과 같은 경질성 재료를 복합화하는 방법이 사용된다.

자동차용 흡음재로 대한민국공개특허공보 제2004-0013840호에는 20mm 두께를 가진 흡음재

인 폴리에스테르 파이버(PET Fiber) 섬유층의 중간 위치에 길이방향으로 40~100μm 두께를 가진 합성섬유 필름층이 삽입하는 기술이 개시되어 있다. 또한 대한민국공개특허공보 제2013-0119645호에는 폴리에스테르 펠트(PET Felt)를 저융점 섬유(LMF, Low Melting Fiber)와 레귤러 폴리에스테르 섬유(Regular PET Fiber)가 혼용된 섬유를 사용하여 상부층과 하부층 중 적어도 하나의 층을 수지로 코팅하는 기술이 개시되어 있다.

종래의 대쉬 아이솔레이션 패드(Dash Isolation Pad)의 구성을 보면 경질의 폴리에스테르 펠트(PET Felt)와 연질의 폴리우레탄 발포층 사이에 접착층과 내열층 2-Layer로 구성된 필름이 삽입되어 경질의 폴리에스테르 펠트(PET Felt)와 연질의 폴리우레탄 발포층를 접착시키고, 폴리우레탄 발포액이 폴리에스테르 펠트(PET Felt)로 리크(Leak)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 필름의 접착층은 주로 폴리올레핀(Poly Olefin)을 사용하고, 필름의 내열층은 나이론 6(Nylon 6)를 대부분 사용하고 있다.

종래의 필름은 파단신율이 낮고 영율(Young's Modulus)이 높아 유연성이 떨어져 성형시 필름이 구멍나고 찢어지는 등 성형불량이 많은 문제점이 있고, 내환경성, 특히 내습성이 떨어져 자동차 운행시 시간이 지남에 따라 물성이 저하되고 수축이 발생하여 경질의 폴리에스테르 펠트(PET Felt)층과 박리가 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 폴리에스테르계 탄성 발현 수지를 이용하여 성형성과 내환경성이 우수한 자동차 내장재용 필름 개발이 필요하다.

본 발명의 목적은 파단신율이 높고, 영율(Young's modulus)이 낮아 성형성 및 유연성이 좋은 내열층으로 폴리에스테르계 수지 필름이 포함된 자동차 플로어 카페트를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 내열층에 적층된 접착층이 포함되어 내환경성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 있어서, 플로어 필름층 및 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층인 흡음층이 차례로 적층되되, 상기 플로어 필름층은 탄성을 발현하는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지로 구성된 내열층 및 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지로 구성된 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 상기 내열층과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)된 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 플로어 필름층은 두께가 30 내지 200μm이고 영율(Young's Modulus)이 4,000 kgf/cm² 이하이고, 파단신율이 300% 이상인 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 내열층의 공중합 폴리에스테르계 탄성수지는 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 생성되는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지에 있어서, 상기 디올(Diol)은 1,4-부탄디올(1,4-BD) 또는, 1,4-부탄디올(1,4-BD) 및 2-메틸1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고, 상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는, 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성될 수 있으며, 상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 융점이 150 내지는 230℃ 수준인 것을 특징으로 하는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리올(Polyol)은 5~70중량%, 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)은 30~95중량%인 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공한다.

또한 본 발명은 자동차 플로어 카페트의 플로어 필름층 상부에 폴리우페탄(PU)발포층, 흡음층 하부에 폴리에스테르 펠트(PET felt)으로 구성된 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트를 제공한다.

본 발명인 자동차 플로어 카페트는 내열층으로 폴리에스테르계 수지 필름이 포함되어 파단신율이 높고, 영율(Young's modulus)이 낮아 성형성 및 유연성이 좋은 효과가 있다.

또한 본 발명인 자동차 플로어 카페트는 내열층에 적층된 접착층이 포함되어 내환경성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 자동차 플로어 카페트 단면도이다.
도 2는 본 발명인 자동차 플로어 카페트의 필름층을 구분한 도면이다.
도 3은 본 발명인 폴리에스테르 펠트(PET felt) 및 폴리우페탄(PU)발포층이 추가된 플로어 카페트 단면도이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명인 자동차 플로어 카페트 단면도이며 도 2는 본 발명인 자동차 플로어 카페트의 필름층(10)을 구분한 도면이다.

이하 본 발명에 대해서 자세히 설명하면, 본 발명은 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 관한 것이다.

본 발명인 플로어카페트 기본구성은 플로어 필름층(10) 및 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층인 흡음층(20)이 차례로 적층된 구조이다.

상기 플로어 필름층(10)은 탄성을 발현하는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지로 구성된 내열층(11) 및 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지로 구성된 접착층(13)을 포함한다.

상기 접착층(13)은 상기 내열층(11)과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)된 내환경성 및 성형성이 우수한 특성이 있다.,

먼저 본 발명의 플로어 내열층(11)은 열가소성 공중합 폴리에스테르계 탄성수 조성물을 이용하여 제조된 것으로 보다 자세히 설명하면,

상기 공중합 폴리에스테르계 탄성수지 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)과 소프트 세그먼트의 원료인 폴리올(Polyol)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물을 축중합시켜 완성한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기와 같이 구성된 공중합 폴리에스테르 탄성수지는 경도가 쇼와D(Shore D) 80이하 수준이고, 융점이 150 내지 230℃ 수준인 것을 특징으로 한다.

우선 상기 열가소성 공중합 폴리에스테르 폴리머 조성물을 살펴보면,

상기 공중합 폴리에스테르 폴리머는 디올(diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 폴리올(Polyol)을 축중합시키되, 상기 에스테르화 반응은 2가지 방법으로 제조할 수 있으며, 디메틸테레프탈레이트(DMT)와 에틸렌글리콜(EG)와의 반응에 의한 에스테르교환법(DMT법) 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜(EG)의 반응에 의한 직접 에스테르화법(TPA법)에 의한 비스-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET) 및 BHET의 저분자량의 축합물을 합성하고 에틸렌글리콜(EG)를 제거하면서 용융, 축합중합시킴으로써 분자쇄의 길이를 증가시키는 방법이 있다.

에스테르교환법(DMT법)은 상기 디올(Diol)이 1,4-부탄디올(1,4-BD) 또는, 1,4-부탄디올(1,4-BD) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고,

상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 디메틸이소프탈레이트(DMI) 중 어느 하나이거나 상기 어느 하나의 조성물에 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성될 수 있으며,

상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 폴리에스터계 탄성접착수지 조성물을 제조할 수 있다.

또한 상기 디카르본산(Dicarbonic acid) 중 언하이드라이(anhydride)수지를 에스테르화 반응의 출발물질로 바로 사용할 수도 있지만, 2중결합이 2개인 컨쥬게이티드 다이엔(Conjugated Diene)과 말레익 언하이드라이드(Maleic anhydride)의 디엘스-엘더(Diels-Alder) 반응을 통한 생성물을 이용할 수도 있다.

상기 열가소성 폴리에스테르계 탄성접착수지 조성물의 제조 방법에 대해 우선 에스테르화 반응를 설명하면, 하드 세그먼트를 형성하도록 1,4-부탄디올(1,4-BD)의 부틸렌 글리콜의 저분자량 디올 성분과 디메틸 테레프탈레이트(DMT)와 에스테르화 반응시킨다.

반응용량은 디카르본산(Dicarbonic acid) 및 디올(Diol)의 몰 분율은 1 대 1.0~1.8 비율로 투입하며 과잉 투입된 디올(Diol)성분은 축중합반응 중 감압공정을 통해 대부분 회수되며 디카르본산(Dicarbonic acid) 및 디올(Diol)은 전체 탄성접착수지조성물 중 30~99중량% 값을 갖는다.

또한, 상기 1,4-부탄디올(1,4-BD) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물은

70~95몰%의 1,4-부탄디올(1,4-BD)과 5~30몰%의 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO)을 사용할 수 있다. 여기서 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO)을 일정한 양을 투입하면 폴리에스테르계 탄성접착수지의 경도 저하 경향이 발생되어 원래의 상태로 복원하려는 성질이 커지게 된다.

또한, 상기 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물은 40~99몰%의 디메틸 테레프탈레이트(DMT)와 1~60몰%의 언하이드라이드(anhydride)수지로 구성될 수 있다.

또한, 상기 언하이드라이드(anhydride)수지는 메틸 테라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA) 및 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA)의 몰비가 0.5~9.5 대 9.5~0.5로 구성될 수 있다.

종래에도 디메틸 테레프탈레이트(DMT)만을 사용하지 않고 폴리에스테르계 탄성접착수지의 융점 조절을 위해 기존의 이소프탈산, 아디핀산, 숙신산 등의 방향족 또는 지방족 티카르복실산을 공중합 원료로 사용하였으나,

본 발명에서는 언하이드라이드(anhydride)수지인 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA), 테라하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA) 및 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(HHPA) 중 어느 하나 이상을 테레프탈레이트(DMT)에 첨가하여 사용할 경우 본 발명의 중요한 특성인 탄성특성과 물리적 특성을 유지하면서 동시에 최종 제품의 성형공정에서 다양하게 요구되는 융점을 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가진다.

실질적으로 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA)를 소량만 넣어도 융점 저하현상이 발생되며 1몰당 약 4℃의 하락의 효과를 얻을 수 있고, 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA)을 몰비가 4~6 대 6~4로 혼합사용할 경우에는 특허 융점 저하 현상이 더 크게 발생한다.

예를 들면 언하이드라이드(MeTHPA) 단독으로 사용할 경우에 비해 혼합사용할 경우 혼합물 1몰당 약 5℃의 하락 효과가 나타나 융점 저하 효과가 더 크게 나타난다.

상기 에스테르화 반응에서 사용되는 촉매는 초산아연, 초산소듐, 초산마그네슘, 테트라노 말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리옥사이드마이크로코폴리머, 및 나노티타네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 폴리에스터계 탄성접착수지 100 중량부에 대하여 15000 ppm 범위로 사용되며 촉매의 투입량이 부족할 경우 에스테르화 반응속도가 느려지며, 과할 경우 폴리에스터계 탄성접착수지의 열안정성이 나빠진다.

에스테르화 반응을 진행한 뒤 이어서 축중합을 진행한다.

상기 에스테르화 반응에 의해 얻어진 올리고머 용액과 소프트 세크먼트인 폴리올(Polyol)을 축중합 촉매, 열안정제, 광산화 안정제와 함께 진공감압이 가능한 내압, 내열 반응기에 투입한 후 760~1000 Torr의 압력 및 200~270℃의 온도에서 과량의 디올(Doil)을 증류한 후, 최종 진공도 1mmHg 이하의 고진공하에서 축중합을 완료하여 본 발명인 폴리에스터계 탄성접합수지를 얻는다.

여기서 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 함량은 전체 폴리에스터계 탄성접착수지 대비 5~70중량%를 사용할 수 있다.

또한 상기 축중합 단계에서 사용되는 중합촉매는 삼산화안티몬, 안티몬아세테이트, 테트라노말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리카옥사이드마이크로코폴리머, 및 나노티타네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 폴리에스터계 탄성접착수지 100 중량부에 대하여 15000 ppm 범위로 사용할 수 있다.

이어서 플로어 필름층(10)의 또 다른 구성인 접착층(13) 조성은 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지로 내열층(11)과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(MA, Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)되어 있는 폴리 올레핀 수지를 접착층(13) 소재로 사용하여, 멀티 레이어(Multi-layer)가 가능한 공압출이나 티-다이(T-die) 설비를 이용하여 두께가 30 내지 200μm이고 파단신율이 300% 이상인 성형성 및 내환경성이 우수한 특징이 있다.

또한 상기 접착층(13)은 흡음층(20)과 결합되고, 상기 흡음층(20)은 멜트브라운 부직포로 구성되며, 평균직경 0.1∼10 ㎛의 폴리올레핀 극세사로 이루진다. 폴리올레핀 수지가 용융된 폴리올리핀 용융물이 방사 장치에서 일렬로 배열된 다수의 오리피스에서 압출되면서양쪽에서 가해지는 강력한 열풍에 의해 평균직경 0.1∼10 ㎛의 폴리올레핀 극세사가 형성되고, 상기 폴리올레핀 극세사가 자기결합되어 밀도 10∼500 g/㎡의 폴리올레핀계 멜트블로운 부직포가 형성되며, 상기 멜트블로운 부직포가 심재로 배치된다.

극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포는 무수한 미세기공을 지니고 있어서 흡음 효과가 탁월하다는 특성을 지니고 있다. 상기와 같이 극세사로 이루어져서 무수한 미세기공을 지니고 있는 멜트블로운 부직포를 심재로 하고 표면이 필름화된 장섬유 스판본드 부직포를 표재로 하여 흡음성 부직포가 구성된다. 상기 흡음성 부직포의 심재인 멜트블로운 부직포층에서는, 표재인 장섬유 스판본드 부직포층에서 미처 차단하지 못한 소음의 일부를 공기와의 마찰에 의해 열에너지로 전환하는 작용이 발생되며, 이로 인하여 멜트블로운 부직포층이 흡음작용을 수행하게 되는 것이다.

상기와 같이 소음의 일부를 공기와의 마찰에 의해 열에너지로 전환하는 멜트블로운 부직포층을 구성하는 극세사의 평균직경이 0.1 ㎛ 미만이면 상기 멜트블로운 부직포층의 제조원가가 크게 상승하며, 멜트블로운 부직포층을 구성하는 극세사의 평균직경이 10 ㎛를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포층에 형성된 기공의 크기가 증가되고 이에 따라 소음과 공기 사이의 마찰력이 감소되어 흡음 기능이 저하된다.

또한, 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층의 밀도가 10 g/㎡ 미만이면 상기멜트블로운 부직포층의 두께 부족으로 인하여 흡음 기능이 저하되며, 멜트블로운 부직포층의 밀도가 500 g/㎡를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포층의 밀도 과다로 인하여 실제적으로 생산하는 것이 곤란하게 된다.

상기와 같은 사양의 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포가 형성되고, 상기 장섬유 스판본드 부직포의 표면이 필름화되어 기능성 흡음재가 구성된다.

또한, 본 발명의 흡음성 부직포는 상기 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 적층되고 110∼150 ℃의 온도,15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어 표면이 필름화되는 장섬유 스판본드 부직포층이 포함된다.

흡음성 부직포의 심재인 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포가 대면 접촉되어 표재인 장섬유 스판본드 부직포층이 형성된다. 상기와 같이 멜트블로운 부직포층와 장섬유 스판본드 부직포층로 이루어지는 부직포 적층체가 열 칼렌더에 의해 110∼150 ℃의 온도, 15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어, 상기 장섬유 스판본드 부직포층의 표면이 필름화되는 50∼1000 g/㎡의 흡음성 부직포가 구성된다.

도 3은 본 발명인 폴리에스테르 펠트(PET felt)(40) 및 폴리우페탄(PU)발포층(30)이 추가된 플로어 카페트 단면도이다. 본 발명인 자동차 플로어 카페트는 플로어 필름층(10) 상부에 폴리우페탄(PU)발포층(30), 흡음층(20) 하부에 폴리에스테르 펠트(40)(PET felt)으로 추가구성될 수 있다.

상기 폴리에스테르 펠트(40)(PET felt)은 PET단섬유 및 저융점단섬유를 5 : 5~7:3의 중량비로 구성된다. 저융점단섬유는 펠트 자체의 결합뿐만 아니라 흡음층(20)과의 합지 공정후 결합이 용이하기 때문이다. 이후 플로어 필름층(10)상에 폴리우레탄 발포 공정을 거쳐 폴리우레탄 발포층(30)를 접합하여 제조하게 된다.

이하, 각각의 공정에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

< 플로어 필름층(10) 제조>

본 발명에서는 탄성을 발현하는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지를 필름의 내열층(11) 소재로 사용하고, 접착층(13)으로 사용되는 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지는 내열층(11)과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(MA, Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)되어 있는 폴리 올레핀 수지를 필름의 접착층(13) 소재로 사용하여, 멀티 레이어(Multi-layer)가 가능한 공압출이나 티-다이(T-die) 설비를 이용하여 두께가 30 내지 200μm이고 영율(Young's Modulus)이 4,000 kgf/cm² 이하이고, 파단신율이 300% 이상인 성형성 및 내환경성이 우수한 자동차 내장재용 필름을 제조한다.

<폴리에스테르 펠트(40) 제조>

경질의 폴리에스테르 펠트(PET Felt)는 레귤러 폴리에스테르 단섬유(PET Staple Fiber)와 저융점 단섬유(LM Staple Fiber, Low Melting Staple Fiber)를 혼섬-카딩(Carding)-적층-니드펀칭-저융점 단섬유 융착 공정 등을 거쳐 제조된다. 저융점 단섬유의 비율은 전체 폴리에스테르 펠트 중량 대비 20 내지 40wt% 수준이고, 폴리에스테르 펠트 중량은 600 내지 1,000 g/m² 수준이다. 폴리에스테를 펠트를 구성하는 단섬유의 섬도에 따라 소음을 흡수하는 정도가 달라진다. 저융점 단섬유는 주로 모노 4데니어(Denier)를 사용하고 레귤러 폴리에스테르 단섬유는 주로 모노 6데니어를 많이 사용한다. 모노 데니어가 10데니어 이상인 경우, 소음을 흡수하는 성능이 저하된다.

<흡음층 제조>

1. 폴리프로필렌 수지가 용융된 폴리프로필렌 용융물이 방사 장치에서 일렬로 배열된 다수의 오리피스에서 압출하면서 양쪽에서 강력한 열풍을 가하여 평균직경 5 ㎛의 폴리프로필렌 극세사를 형성하고, 상기 폴리프로필렌극세사가 자기결합되어 밀도 60 g/㎡의 멜트블로운 부직포를 형성하였다.

2. 상기 멜트블로운 부직포의 양 표면에 각각 평균직경 20 ㎛의 폴리프로필렌 장섬유로 이루어지는 밀도 70 g/㎡의 스판본드 부직포를 대면 접촉하여 부직포 적층체를 형성하였다.

3, 상기 부직포 적층체를 120 ℃의 온도, 20 N/㎜의 압력으로 조절된 열 칼렌더로 열융착하여 밀도 200 g/㎡의흡음성 부직포를 제조하였다

<합지, 성형 및 발포>

필름층(10)(접착층(13)-내열층(11)) 및 흡음층(20)은 열 롤러(Heat Roller)에서 열과 압력을 가해 합지를 시킨 다음, 성형하기 전 예열 공정을 거친 후 냉간 성형을 실시한다.

폴리에스테르 펠트(PET Felt) 추가는 필름층(10)(접착층(13)-내열층(11)) 및 흡음층(20)과 동시에 합지공정을 거치고 냉간 성형을 실시한 후, 필름의 내열층(11) 상에 폴리우레탄 발포 공정을 거쳐 폴리우레탄 발포층(30)를 접착하여 제조하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 설명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이며, 하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석될 수 없다.

실시예 1

플로어 필름층(10)의 접착층(13)은 말레익 안하이드라이드가 그래프팅되어 있는 폴리올레핀(MA-g-PO)을 사용하고, 필름의 내열층(11)은 공중합 폴리에스테르계 탄성수지(Co-PET)를 사용하여 공압출 설비를 이용하여 총 40μm 두께의 내장재용 필름을 제조하였다. 필름의 접착층(13)의 두께는 25μm, 필름의 내열층(11)의 두께는 15μm 이었다. 흡음층(20)은 폴리프로필렌 수지가 용융된 폴리프로필렌 용융물이 방사 장치에서 일렬로 배열된 다수의 오리피스에서 압출하면서 양쪽에서 강력한 열풍을 가하여 평균직경 5 ㎛의 폴리프로필렌 극세사를 형성하고, 상기 폴리프로필렌극세사가 자기결합되어 밀도 60 g/㎡의 멜트블로운 부직포를 형성하였다. 상기 멜트블로운 부직포의 양 표면에 각각 평균직경 20 ㎛의 폴리프로필렌 장섬유로 이루어지는 밀도 70 g/㎡의 스판본드 부직포를 대면 접촉하여 부직포 적층체를 형성하였다.

상기 제조된 플로어 필름층(10)과 흡음층(20)을 합지 온도는 185℃, 성형 예열온도는 250℃에서 20 N/㎜의 압력으로 조절된 열 칼렌더로 열융착하여 합지하였다.

실시예 2

50μm 두께의 플로어 필름층(10)을 제조하는 것으로 표1의 수치로 실시예 1과 같은 조건으로 플로어카페트를 제조한다.

실시예 3

실시예 1과 동일하되 폴리에스테르 펠트(PET felt) 및 PU발포층을 추가하였다. 폴리에스테르 펠트(PET felt)는 레귤러 폴리에스테르 단섬유 모노 6데니어 와 저융점 단섬유 모노 4데니어를 70:30의 혼섬 비율로 하여 제조하여 중량 800 g/m²의 폴리에스테르 펠트를 제조하였다.

비교예 1

필름의 접착층(13)은 폴리올레핀(Poly olefin) 사용하고, 필름의 내열층(11)은 나일론 6를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하였다.

비교예 2

폴리에스테르 펠트는 레귤러 폴리에스테르 단섬유 모노 15데니어 와 저융점 단섬유 모노 4데니어를 70:30의 혼섬 비율로 하여 제조하여 중량 800 g/m²의 폴리에스테르 펠트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일한 방법으로 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하였다.

◎ 인장강도, 파단신율, 영율(Young's Modulus)

- MS 200-41 측정 방법으로 필름의 인장강도를 분석하였다. 인장속도는 100mm/min으로 진행하였다.

◎ 내열/내습성

- 필름을 60℃ 온수에 12시간 침지 후, 60℃ 열풍 오븐에서 12시간 건조를 6일 진행한 후 인장강도, 파단신율, 수축율을 분석하였다. 내열/내습 전처리 후 폴리에스테르 펠트 및 차음층과 필름의 접착성도 평가를 실시하였다.

※수축율 계산식 = (전처리 전 길이 - 전처리 후 길이) / (전처리 전 길이) x 100

◎ 접착력

폴리에스테를 펠트 및 흡음층(20)과 접착된 시료를 1 inch의 폭으로 재단하여 ASTM D882(Tensile Testing of Thin Plastic Sheet)의 측정방법에 의거 인장력을 측정하여 접착력을 평가하였다.

◎ 성형성

- 성형성 평가방법 : 폴리에스테르 펠트 내지는 차음층과 합지된 필름을 성형 예열온도 250℃, 예열시간 60초를 부여한 후 냉간 성형을 실시한 후, 성형성을 평가하였다.

- 양호 : 성형 후 필름의 외관상태 양호

- 불량 : 성형 후 필름의 손상 발생 (구멍이나 찢어짐 발생)

◎ 흡음율

- MS 200-39에 준하여 1/3 Octave band의 흡음률을 구하여 1000, 2000, 3150, 5000hz에서 평가를 실시하였다.

						실시예			비교예
						1	2	3	1	2
구성	플로어 카페트	기 본 구 성	플로어 필름층	내열층	조성	Co-PET	Co-PET	Co-PET	Nylon	Co-PET
				내열층	두께(㎛)	15	20	15	20	20
				접착층	조성	Ma-g PO	Ma-g PO	Ma-g PO	PO	Ma-g PO
				접착층	두께(㎛)	25	30	25	30	30
				총 두께		40	50	40	50	50
			흡음층		조성	폴리프로필렌 극세사	폴리프로필렌 극세사	폴리프로필렌 극세사	폴리프로필렌 극세사	폴리프로필렌 극세사
		추 가 구성	펠트	PET 단섬유	Mono De'	-	-	6		15
				PET 단섬유	비율 (중량%)	-	-	70		70
				저융점 단섬유	Mono De'	-	-	4		4
				저융점 단섬유	비율 (중량%)	-	-	30		70
			발포층	조성		-	-	PU 폼		PU 폼
물성	초기 상태		플로어 카페트	인장강도(Kgf/cm2)	MD	240	260	245	280	260
				인장강도(Kgf/cm2)	CD	220	240	223	270	240
				파단신율(%)	MD	370	420	375	220	420
				파단신율(%)	CD	390	440	400	210	440
				영율(Kgf/cm2)	MD	3200	3200	3300	8620	3200
				영율(Kgf/cm2)	CD	3100	3100	3200	8570	3100
	내열/내흡성 진행 후 상태		플로어 카페트	인장강도(Kgf/cm2)	MD	240	255	245	270	255
				인장강도(Kgf/cm2)	CD	215	235	220	107	235
				파단신율(%)	MD	365	410	370	208	410
				파단신율(%)	CD	380	430	386	39	430
				수축율 (%)	MD	0	0	0	2	0
				수축율 (%)	CD	0	0	0	1.7	0
				접착력 (Kgf/in)	흡음층	양호	양호	양호	박리	양호
	성형성				양호	양호	양호	양호	양호	양호
			흡음 계수	Hz	1000	0.21	0.13	0.22	0.12	0.05
					2000	0.2	0.2	0.2	0.2	0.13
					3000	0.25	0.25	0.26	0.25	0.18
					4000	0.4	0.41	0.45	0.4	0.27

표1의 결과를 보면, 실시예는 필름층의 내열층에 공중합 폴리에스테르계 탄성수지(Co-PET)를 적용한 경우 파단신율이 370% 이상으로 높고, 영율이 낮아 유연하여 성형성이 양호한 반면 필름의 내열층에 나일론를 적용한 필름층인 비교예1의 경우는 파단신율이 250% 이하로 낮고, 영율이 높아 성형성이 불량함을 알 수 있다.

또한 내환경성 측면에서는 내열/내습 처리 후의 필름의 물성을 보면 내열층에 공중합 폴리에스테르계 탄성수지를 적용한 실시예들의 필름의 경우에는 인장강도, 파단신율 및 수축율의 변화가 거의 없는 반면, 비교예 1처럼 내열층에 나일론 소재를 적용한 필름의 경우는 폭(CD)방향의 인장강도 및 파단신율이 급격히 저하됨을 알 수 있다. 아울러 내열/내습 처리 후의 필름의 수축이 발생하여 폴리에스테르 펠트 내지는 차음층과의 접착성이 불량한 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 2와 같이 폴리에스테르 펠트 제조시 레귤러 폴리에스테르 모노 데니어가 10 이상인 경우에는 흡음계수가 떨어짐을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

10 : 플로어 필름층 11 : 내열층
13 : 접착층 20 : 흡음층
30 : 우레탄발포층 40 : 펠트

Claims

내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트에 있어서,
플로어 필름층 및 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층인 흡음층이 차례로 적층되되,
상기 멜트블로운 부직포층은 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포가 추가 형성되고, 110∼150 ℃의 온도,15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어 표면이 필름화된 특징이 있으며,
상기 플로어 필름층은 탄성을 발현하는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지로 구성된 내열층 및 폴리 올레핀(Poly Olefin) 수지로 구성된 접착층을 포함하며,
상기 접착층은 상기 내열층과의 계면접착성을 향상시키기 위하여 말레익안하이드라이드(Maleic Anhydride)가 그래프팅(Grafting)된 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트.
제1항에 있어서,
상기 플로어 필름층은 두께가 30 내지 200μm이고 영율(Young's Modulus)이 4,000 kgf/cm² 이하이고, 파단신율이 300% 이상인 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트.
제1항에 있어서,
상기 내열층의 공중합 폴리에스테르계 탄성수지는 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 생성되는 공중합 폴리에스테르계 탄성수지에 있어서,
상기 디올(Diol)은 1,4-부탄디올(1,4-BD) 또는,
1,4-부탄디올(1,4-BD) 및 2-메틸1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고,
상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는,
디메틸 테레프탈레이트(DMT) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성될 수 있으며,
상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 융점이 150 내지는 230℃인 것을 특징으로 하는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트.
제3항에 있어서,
상기 폴리올(Polyol)은 5~70중량%, 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)은 30~95중량%인 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 자동차 플로어 카페트의 플로어 필름층 상부에 폴리우레탄(PU)발포층, 흡음층 하부에 폴리에스테르 펠트(PET felt)으로 구성된 것에 특징이 있는 내환경성 및 성형성이 우수한 자동차 플로어 카페트.