KR102401220B1 - 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드 - Google Patents

열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드 Download PDF

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Abstract

열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드가 개시된다. 본 발명의 열가소성 폴리올레핀 수지조성물은 가교도 80~99.9%인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 25 내지 40중량%; 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 30 내지 40중량%; 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 1 내지 10중량%; 용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg)인 폴리프로필렌 수지 10 내지 20중량%; 선상저밀도 폴리에틸렌 수지 10 내지 20중량%; 및 무기충전제 5 내지 10중량%;를 포함한다.

Description

열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드{THERMOPLASTIC POLYOLEFIN RESIN COMPOSITION AND CRASH PAD FORMED USING THE SAME}
본 발명은 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 스킨스코링 공정을 거치지 않으면서도 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지 및 무기충전제 등의 함량 조절을 통해 경량화, 원가절감 및 우수한 진공성형성을 구현한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드에 관한 것이다.
최근들어 자동차의 플라스틱화는 의장과 내장부품을 벗어나 구조나 기능부품 영역까지 확대 적용되면서 보다 고성능화된 수지-엔지니어링 플라스틱, 플라스틱 합금 및 복합재료 등의 제품 적용 요구가 증가하고 있다.
크래쉬패드(Crash pad)는 자동차 내장부품으로 운전석의 전면 하단부에 장착되며, 속도계, 연료계 및 수온계 등의 계기류를 일체화시킨 계기판과, 공조장치, 라디오, 시계, 재떨이 및 소형품을 넣을 수 있게 설계되는 등 디자인, 편의성 측면에서 유용하다.
일반적으로 크래쉬패드는 그 제조시 에어백 전개성능 확보를 위하여 스킨스코어링 공정이 실시되고, 이러한 스킨스코어링 공정은 주로 레이저 스코어링, 핫나이프, 콜드 나이프 및 밀링 등의 공정으로 진행된다.
그러나, 이때 스킨스코어링 공정으로 인해 공정비 상승, 잔존량 관리를 위한 인건비 상승 및 크래쉬패드의 외관 심라인 노출 등 문제가 있다. 따라서, 이를 개선하고자 하는 시도가 늘고 있고, 스킨스코링 공정의 삭제가 그러한 일예이다.
한편, 크래쉬패드의 제조를 위해 진공성형용 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지가 널리 사용되고 있다. 이러한 열가소성 폴리올레핀 수지는 600 내지 800%의 신율을 가지고 있어 스코링없이 에어백 전개시 신율이 높아서 표피층이 전개되지 않는다.
즉, 스코링없이 전개가 가능하려면 열가소성 폴리올레핀 수지 표피층의 신율을 낮춰야 하는데, 신율이 낮아질수록 진공성형성이 불리하게 되어 진공성형시 표피층이 터지는 등 심각한 문제가 있다.
따라서, 최근 급속한 사회 발달에 따라 자동차 등 수요가 함께 급증하면서 이러한 문제점을 개선함이 시급한 실정이나, 아직까지 이를 해결하는 개시를 찾아볼 수 없다. 관련 선행기술로 KR2013-0132190, JP2007-332777 등이 있다.
본 발명의 목적은 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지 및 무기충전제 등의 함량 조절을 통해 경량화, 원가절감 및 우수한 진공성형성을 구현한, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 친환경성 부여, 표면물성 개선 및 성형성 보완을 구현한, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물에 의해 형성된, 크래쉬패드에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 크래쉬패드 발포사양에서 표피층 성형시 스킨스코링 공정을 거치치 않음으로써 스킨두께 감소로 인한 경량화 및 재료비 절감을 구현하는, 크래쉬패드에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 합지시킴으로써 쿠션감이 보다 증대되는, 크래쉬패드에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정단순화를 통해 생산효율 증대를 구현한, 크래쉬패드에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고급차종에 적용되는 발포사양의 저가차종 확대 및 원가경쟁력 효과를 지닌, 크래쉬패드에 관한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은, 가교도 80~99.9%인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 25 내지 40중량%; 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 30 내지 40중량%; 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 1 내지 10중량%; 용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg)인 폴리프로필렌 수지 10 내지 20중량%; 선상저밀도 폴리에틸렌 수지 10 내지 20중량%; 및 무기충전제 5 내지 10중량%;를 포함하는, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 가교도가 80 내지 99.9%인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 무기충전제는, 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙 등에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 수지조성물은, 폴리유산(Poly Lactic Acid,PLA); 폴리부틸렌 석시네이트(poly butylene succinate,PBS); 바이오폴리에틸렌(bio-Polyethy lene); 바이오오일(biooil); 바이오고무(bio rubber); 또는 옥수수, 감자, 고구마, 사탕수수, 대나무, 그리고 이들과 유사한 품종 중의 어느 하나 이상의 천연식물에서 추출한 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 바이오 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 바이오 수지는, 10 내지 20중량% 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 하나의 관점은, 크래쉬패드의 외표면을 형성하고, 상기 제1항 내지 제5항의 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층;상기 표피층의 하면과 밀착되는 발포층; 및 상기 발포층의 하면과 밀착되어 내표면을 이루는 코어층;으로 형성되고, 상기 표피층은 ASTM D2240 방법으로 쇼어(shore) A 경도가 50 내지 80인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 표피층은 단일층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 표피층은 파우더 슬러쉬 몰딩(PSM, Powder Slush Molding) 공법, 진공성형(Male & Female Vacuum Forming) 공법, Spray 공법 및 사출성형(Injection Molding) 공법, 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 표피층은 층두께가 0.4㎜ 내지 1.5㎜인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 표피층은 그 층상에 무늬코팅층을 더 형성하고, 상기 무늬코팅층은 저면에 다수의 음각부와 양각부로 된 무늬를 갖는 요철면이 형성되고, 상부면에 상기 표피층의 표면을 성형하기 위한 성형면이 형성되고, 상기 성형면은, 상기 요철면의 음각부에 해당부분을 함몰시켜 곡선부에 의해 연결되는 다수의 홈부와 돌부를 갖는 엠보싱 형상을 이루게 구성된 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 무늬코팅층은 층두께가 0.001㎜ 내지 0.5mm인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 합지하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 발포시트는 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리부텐 또는 에틸렌/프로필렌 코폴리머 등에서 선택되는 1종 이상의 폴리올레핀폼인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 발포시트는 10 내지 55 배율로 발포되고, 두께가 0.1㎜ 내지 5.0㎜인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 크래쉬패드는 신율이 300 내지 400%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드는, 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지 및 무기충전제 등의 함량 조절을 통해 우수한 진공성형성, 친환경성 부여, 표면물성 개선 및 성형성 보완을 구현하고, 크래쉬패드 발포사양에서 표피층 성형시 스킨스코링 공정을 거치치 않음으로써 스킨두께 감소로 인한 경량화 및 재료비 절감을 구현하고, 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 합지시킴으로써 쿠션감이 보다 증대되고, 공정단순화를 통해 생산효율이 증대되고, 고급차종에 적용되는 발포사양의 저가차종 확대 및 원가경쟁력 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 구성 전면부를 도시한 전개도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 구성 일부를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 표피층 상에 형성된 무늬코팅층 구성을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.
또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
열가소성 폴리올레핀 수지조성물
본 발명의 하나의 관점인 열가소성 폴리올레핀 수지조성물은, 가교도 80~99.9%인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 25 내지 40중량%; 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 30 내지 40중량%; 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 1 내지 10중량%; 용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg)인 폴리프로필렌 수지 10 내지 20중량%; 선상저밀도 폴리에틸렌 수지 10 내지 20중량%; 및 무기충전제 5 내지 10중량%;를 포함한다.
이하에서, 상기 열가소성 폴리올레핀 수지조성물의 각 성분 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
a) 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지
상기 가교도 80~99.9%인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 열가소성 폴리올레핀(TPO) 시트 가장자리의 신장율이 과다하게 높아 에어백 전개성에서 문제가 생기거나 제품 성형후 트리밍성이 떨어지는 것을 방지하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 캘린더링 공법에 가장 필요한 물성인 용융강도 상승 및 진공성형시 적정한 처짐성 확보를 위해 사용되고, 그 가교도에 따라 완전가교와 부분가교 등으로 나누어진다.
본 발명에 있어서, 상기 완전가교는 열가소성 폴리올레핀 수지내 가교도가 80 내지 99.9%인 것을 의미하고, 상기 부분가교는 열가소성 폴리올레핀 수지내 가교도가 40 내지 70%인 것을 의미한다.
상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는, 본 발명의 일 구체예에서, 쇼어 A 경도 60 내지 70, 용융지수(MI) 20 내지 25g/10분(230, 10 Kg), 비중 0.88 내지 0.90인 것를 사용할 수 있다. 상기 범위에서 부분가교 수지와 유사한 경도 및 작업성 구현이 가능한 장점이 있다.
상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는, 본 발명의 일 구체예에서, 가교도가 80 내지 99.9%, 예를들어, 82 내지 97, 예를들어, 85 내지 95%일 수 있다. 상기 가교도 범위에서, 스킨스코링없이 에어백의 전개가 가능하고 신율 저하에 따라 진공성형성에 무리가 생기는 문제를 방지할 수 있다.
상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 25 내지 40중량%, 예를들어, 28 내지 37중량%, 예를들어, 31 내지 35중량% 포함될 수 있다. 상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 25중량% 미만으로 포함될 경우, 신장율을 저하시키는 효과가 미미한 문제가 있고, 반대로, 상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 40중량% 초과로 포함될 경우, 캘린더링 공정에서 시트 표면에 미 용융된 성분이 남아 있어 제품 표면 품질이 떨어지는 문제가 있다.
특히, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지는 본 발명의 목적 구현을 위하여 종래에 10% 내외로 사용되던 것과 대비하여, 상기 살펴본 바와 같이, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여 25 내지 50중량% 포함됨으로써, 진공성형성을 가지면서 경도의 상승없이 신율을 감소시키고 성형성과 에어백(Air Bag) 전개성을 만족시키는 우수한 효과를 구현할 수 있다.
b) 부분가교 열가소성 폴리올레핀 수지
상기 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 부분가교된 고무 사이로 폴리프로필렌 사슬이 통과하는 구조로 되어있어 신장시 균일하게 늘어남으로서 성형후 제품 두께 편차를 최소화하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는, 본 발명의 일 구체예에서, 경도가 쇼어(Shore) A 55 내지 70, 용융지수(MI) 0.6 내지 1.2 g/10분(230℃, 5 Kg), 비중 0.88 내지 0.90인 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 퍼옥사이드(Peroxide)에 의한 냄새 발생을 최소화하고 완전가교 TPO 수지 등 다른 원료와 혼합 사용시 내열성, 내광성 등 물성 변화가 최소화되어 균일한 성능 구현이 가능하다.
상기 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 30 내지 40중량%, 예를들어, 32 내지 38중량%, 예를들어, 34 내지 36중량% 포함될 수 있다. 상기 부분가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 30중량% 미만으로 포함될 경우, 강도저하로 캘린더링 작업성 및 성형성이 저하되는 문제가 있고, 반대로, 상기 부분가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 40중량% 초과로 포함될 경우, 가교 개시제에 의해 냄새가 발생하는 문제가 있다.
c) 무가교 열가소성 폴리올레핀 수지
상기 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 가교 TPO 수지보다는 용융강도가 낮지만 일반 올레핀 수지보다는 높은 특성을 가지고 있어, 다른 원료와 혼합시 두께 변화로 인한 터짐이나 백화문제 등 발생을 저감시키고 동일 물성을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는 본 발명의 일 구체예에서, 쇼어 A 경도가 60 내지 75, 용융지수(MI) 0.6 내지 0.8 g/10분(230℃, 2.16Kg), 비중이 0.88 내지 0.90, 신장율은 300 내지 400%인 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 본 발명의 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지조성물 형성시 다른 원소와 균일하게 잘 혼합 반응하여 동일 물성의 구현이 가능한 장점이 있다.
상기 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 1 내지 10중량%, 예를들어, 3 내지 8중량%, 예를들어, 4 내지 6중량% 포함될 수 있다. 상기 무가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 1중량% 미만으로 포함될 경우, 캘링더링 가공성이 떨어지고 냄새 발생의 문제가 있고, 반대로, 상기 무가교 열가소성 폴리올레핀 수지가 10중량% 초과로 포함될 경우, 과량사용에 의하여 제품이 경화되면서 성형시 터짐, 백화 문제가 발생할 수 있다.
d) 폴리프로필렌
상기 폴리프로필렌 수지는 성형 후 열가소성 폴리올레핀(TPO) 시트의 형태 유지력을 높이기 위해 사용되는 것으로, 진공성형시 엠보스(Emboss) 변화를 최소화하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 폴리프로필렌 수지는, 본 발명의 일 구체예에서, 쇼어 A 경도가 65 내지 70, 신율 150 내지 200%, 용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg), 비중 0.88 내지 0.90인 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 냄새가 적고 온도나 빛에 의한 변화가 최소화되고, 또한, 부분가교 TPO 수지와 무가교 TPO 수지에서 상승된 신장율을 적절히 조절할 수 있는 장점이 있다.
다른 하나의 구체예에서, 상기 폴리프로필렌의 바람직한 예로, 고용융강도 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다. 상기 고용융강도 폴리프로필렌 수지는 분지(Branched) 가교된 형태로서 일반 폴리프로필렌 수지가 용융된 상태에서 강도가 급격히 저하되는 문제점을 보완하고 진공성형시 엠보스 유지력 및 형태 유지력을 증대시키기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 10 내지 20중량%, 예를들어, 12 내지 18중량%, 예를들어, 14 내지 16중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지가 10중량% 미만으로 포함될 경우, 성형 공정시 흐름성이 저하되어 미분산이 발생할 수 있는 문제가 있고, 반대로, 상기 폴리프로필렌 수지가 20중량% 초과로 포함될 경우, 용융강도가 급격히 떨어져 캘린더링 가공이 안되고 진공성형시 처짐성이 높아지는 문제가 있다.
e) 선상저밀도 폴리에틸렌
상기 폴리에틸렌 수지는 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 형성시 분자간 균일성을 유도하고 부드러운 경도 및 우수한 성형성을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 폴리에틸렌 수지로는 예를들어, 고밀도, 중밀도, 저밀도 폴리에틸렌 수지를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 예를들어, 저밀도 폴리에틸렌 수지가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 예를들어, 선상저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 수지를 사용할 수 있다.
상기 선상저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지는 일반 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 수지에 비해 분자량 분포가 좁아 긴 측쇄가 없고 짧은 측쇄만 있으며, 넒은 분포를 갖고 결정성이 일반 저밀도 폴리에틸렌에 비해 우수한 장점이 있다.
상기 선상저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융점성도와 융점이 높아 용융 온도범위가 넓기 때문에 성형시 예열온도에 대한 광범위한 온도범위를 제공하고, 강성이나 내스트레스크랙성 및 인열저항이 우수하며, 표면경도도 커 광택이 좋은 성형품을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 인장강도, 인장신도율 등이 양호하며 사출 성형품은 저온충격강도, 내스트레스크랙성, 강성, 내열성이 우수한 특징이 있다.
상기 폴리에틸렌은 본 발명의 일 구체예에서, 용융지수 0.8 내지 1.2g/10분(190℃, 2.16 Kg), 비중이 0.90 내지 0.92, 신장율이 350 내지 400%인 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 형성에 있어서, 캘린더링 가공시 용융된 상태에서 다른 수지와 흐름성이 유사하도록 조정가능한 장점이 있다.
상기 폴리에틸렌 수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 10 내지 20중량%, 예를들어, 12 내지 18중량%, 예를들어, 14 내지 16중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리에틸렌 수지가 10중량% 미만으로 포함될 경우, 캘리더링 가공시 흐름성 부족으로 인한 시트 표면이 불균일 해지는 문제가 있고, 반대로, 상기 폴리에틸렌 수지가 20중량% 초과로 포함될 경우, 시트가 경화되어 진공성형시 백화나 터짐이 발생하는 문제가 있다.
f) 무기충전제
상기 무기충전제는 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지조성물 형성시, 수지조성물의 기계적 특성 등 물성 효과를 증대시키기 위한 목적에서 포함된다.
상기 무기충전제는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙 등에서 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를들어, 바람직하게는, 탈크를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 무기충전제는 미립자의 고체 물질로, 그 평균입경이 예를들어, 0.01㎛ 내지 300㎛, 예를들어, 10㎛ 내지 250㎛, 예를들어, 100㎛ 내지 200㎛일 수 있다. 상기 크기 범위에서 성형공정시 경도 상승 등 신장율 저하를 발생시키지 않고 기계적 물성 등 구현효과가 우수하다.
상기 무기충전제는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 5 내지 10중량%, 예를들어, 6 내지 9중량%, 예를들어, 7 내지 8중량% 포함될 수 있다. 상기 무기충전제가 5중량% 미만으로 포함될 경우, 다른 원료와 결합하여 물성을 향상시키는 효과가 부족하며 캘린더링 가공시 롤에 점착이 발생할 수 있고, 반대로, 상기 무기충전제가 10중량% 초과로 포함될 경우, 성형 공정에서의 경도 상승 및 신장율 저하로 성형시 터짐 현상이 발생되는 문제가 있다.
특히, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 무기충전제는 본 발명의 목적 구현을 위하여 상기 살펴본 바와 같이, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여 5 내지 10중량% 포함됨으로써, 성형성에 영향을 미치지 않으면서도 신율의 감소를 가능하게 하여 에어백 전개성능도 향상시키는 우수한 효과를 구현할 수 있다.
바이오수지
상기 바이오수지(Bio polymer)는 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지 형성시, 환경오염 방지 및 친환경성 등을 구현하기 위한 목적에서 더 포함될 수 있다.
상기 바이오수지는 예를들어, 폴리유산(Poly Lactic Acid,PLA); 폴리부틸렌 석시네이트(poly butylene succinate,PBS); 바이오폴리에틸렌(bio-Polyethy lene);바이오오일(biooil); 바이오고무(bio rubber); 또는 옥수수, 감자, 고구마, 사탕수수, 대나무, 그리고 이들과 유사한 품종 중의 어느 하나 이상의 천연식물에서 추출한 수지 등에서 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
상기 바이오수지는, 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 100중량%에 대하여, 10 내지 20중량%, 예를들어, 12 내지 18중량%, 예를들어, 14 내지 16중량% 더 포함될 수 있다. 상기 바이오수지가 10중량% 미만으로 포함될 경우, 그 첨가 함량이 미비하여 친환경성이 구현되기 어려운 문제가 있고, 반대로, 상기 바이오수지가 20중량% 초과로 포함될 경우, 과량의 함량 포함에 의해 다른 원료와의 혼합이 불균일해져 성형 공정시 경도 상승 및 신장율 저하로 인한 터짐 등이 발생할 수 있다.
용제
상기 용제는 본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 형성시, 상용성, 가수분해성, 각종 수지 원료의 혼합성을 향상시키고, 그밖에 코팅층 형성시 건조속도 등을 빠르게 수행하기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 용제는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 2-메톡시프로판올 및 2-부톡시에탄올 등에서 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 용제는, 상기 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 전체 100중량%에 대하여, 5 내지 30중량%, 예를들어, 10 내지 25중량%, 예를들어 15 내지 20중량% 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 5중량% 미만으로 포함될 경우, 물에 대한 상용성이 저하되고 저장안정성에 영향을 미칠 우려가 있고, 반면에, 상기 용제의 함량이 20중량% 초과로 포함될 경우, 휘발성분 증가 등에 따라 화재 및 폭발 등 위험이 있다.
순수
상기 순수는 본 발명의 일 구체예에 의한 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물의 다른 성분들의 함량 정도에 따라 수지조성물 전체 100중량%에 대하여 첨가량 조절을 통해 그 잔부만큼 적절히 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물은 완전가교 열가소성 폴리올레핀 수지 및 무기충전제 등의 함량 조절을 통해 우수한 진공성형성, 친환경성 부여, 표면물성 개선 및 성형성 보완을 구현하는 효과가 있다.
크래쉬패드
본 발명의 다른 하나의 관점인 크래쉬패드는, 크래쉬패드의 외표면을 형성하고 상기 전술한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층; 상기 표피층의 하면과 밀착되는 발포층; 및 상기 발포층의 하면과 밀착되어 내표면을 이루는 코어층;으로 형성되고, 상기 표피층은 ASTM D2240 방법으로 쇼어(shore) A 경도가 50 내지 80 이다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 구성 전면부를 도시한 전개도이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 구성 일부를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 크래쉬패드(100)는 코어층(110), 표피층(120) 및 발포층(140)을 구비한다. 이하에서 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드를 형성하는 각 구성부에 대하여 상술한다.
코어층
상기 코어층(110)은 운전석 및 조수석의 전방을 형성하며 충돌 및 전복 사고시에는 외부 충격으로부터 차 실내의 승객을 보호할 수 있도록 강성을 가지기 위한 목적에서 형성된다.
상기 코어층(110)은 에어백이 장착되는 삽입홀(111)이 형성될 수 있고, 에어컨과 같은 장치 및 이를 조작하기 위한 컨트롤버튼이 삽입되는 제1장착부(115)가 형성될 수 있다.
상기 코어층(110)은 탈크, 유리섬유, 카본섬유, 고무(EOR, EBR, EPDM, SEBS)등을 포함하는 PP복합재 또는 PC/ABS 계열 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 코어층은 조수석 에어백(PAB, Passenger Air Bag) 전개 기능부여를 위해 일체형 또는 별물형 플라스틱 PAB Door를 포함할 수 있다.
상기 코어층(110)은 스킨스코링 공정을 거치지 않은 표피층(120)의 원활한 전개 성능 확보를 위하여, 조수석 에어백(PAB) 도어의 오픈(open) 형태가 X 타입, 변형 X 타입, ㅡ 타입, H 타입 및 U 타입 등에서 하나의 형태를 지닐 수 있다.
표피층
상기 표피층(120)은 코어층(110)의 외측으로 배치되어 코어층(110)과 마주보도록 설치되며, 강성을 가지는 코어층(110)과 재질을 달리하여 차량의 내부 표면을 부드럽게 하기 위한 목적에서 형성된다.
상기 표피층(120)에는 제1장착부(115)와 대응되어 제2장착부(125)가 형성되고, 제1 및 2장착부(115, 125)에는 에어콘 및 라디오, 콘트롤버튼 등이 장착될 수 있다.
본 발명에 의한 크래쉬패드(100)는 종래 발명과 달리, 상기 표피층(120)의 형성시 레이저 스코링(laser scoring), 핫 나이프(Hot Knife), 콜드 나이프(Cold Knife), 초음파 나이프(Ultrasonic Knife) 및 밀링(Milling) 등의 '스킨 스코링(Skin scoring)' 공정을 거치지 않고 형성된다. 이를 통해, 공정이 단순화되고 재료부품비 등 원가가 절감되고 표피층의 두께가 얇아져 크래쉬패드의 경량화를 실현할 수 있으며 기존크래쉬패드 동등 수준의성능확보가 가능하고, 공정 초기나 노화 후의 심라인(seamline) 노출 문제를 해소하며, 또한 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 선택적으로 합지 가능함에 따라 쿠션감이 더욱 증대되며 고급차종에 적용되는 발포사양의 저가차종 확대 및 원가경쟁력 강화의 효과를 구현할 수 있다.
상기 표피층(120)은 층두께 0.4㎜ 내지 1.5㎜일때, JIS K6301 방법(시험속도 200mm/min)으로, 인장강도 20 내지 110kgf/㎠ 또는 신율 300 내지 400%이다. 바람직하게는 층두께 0.6㎜ 내지 1.2㎜일때, 인장강도가 40 내지 90kgf/㎠, 신율이 320 내지 380%일 수 있다. 상기 층두께 범위가 0.4㎜ 미만일 경우, 스킨 또는 발포 성형시 표피층(120)이 터질수 있고, 1.5mm 초과일 경우, 종래의 에어백 전개 성능을 위한 물성 구현이 어려운 단점이 있을 뿐만 아니라, 감성 품질, 진공성형후 외관의 선예도(Sharpness), 상관품과의 조화 및 원가 상승 유지가 어려워지는 단점이 있다. 상기 인장강도 범위가 20kgf/㎠ 미만일 경우, 균일한 물성 유지가 곤란하고, 110kgf/㎠ 초과일 경우 종래의 에어백 전개 성능을 위한 물성 구현이 어려운 단점이 있다. 상기 신율 범위가 300%미만일 경우, 균일한 물성 유지가 곤란하고, 반대로 400% 초과일 경우 종래의 에어백 전개 성능을 위한 물성 구현이 어려운 단점이 있다. 본 발명은 상기 층두께 범위에서 상기 인장강도 및 신율 값을 유지함으로써, 종래 발명에 비해, 스킨 스코링 공정을 거치지 않고도, 쿠션감이 증대되며 성형성이 우수하고 에어백 전개시 원활한 전개성능 확보가 가능하며 얇아진 스킨 두께로 인해 10% 이상의 경량화를 실현하는 등 우수한 효과를 지닐 수 있다.
상기 표피층(120)은 ASTM D2240 방법으로 쇼어 (shore) A 경도가 50 내지 80, 예를들어 55 내지 75, 예를들어 60 내지 70일 수 있다. 상기 쇼어 A 경도가 50 미만일 경우, 스킨스코링 공정을 거치지 않고 표피층(120)의 종래 물성구현이 어려우며, 반대로, 쇼어 A 경도가 80 초과일 경우, 충돌 등 자동차 차체의 외부 접촉시 유연히 변형 가능한 저항력 특성을 구현하기 어려운 문제가 있다.
하나의 구체예에서, 상기 표피층(120)은 단일층으로 형성될 수 있다. 여기서 단일층은 균일한 재질의 층이 하나의 층으로 형성된 것을 의미한다.
상기 표피층(120)은 스킨스코링 공정을 거치지 않고, 파우더 슬러쉬 몰딩(PSM, Powder Slush Molding) 공법, 진공성형(Male & Female Vacuum Forming) 공법, 스프레이(Spray) 공법 및 사출성형(Injection Molding) 공법, 또는 이들의 조합 등을 이용하여 단일층으로 형성될 수 있다.
상기 표피층(120)은, 표피층과 후술하는 발포층 사이에 발포시트를 합지할 수 있다.
상기 층상은 표피층(120)의 상부면 또는 하부면을 의미하는 것으로, 상기 발포시트는 본 발명에 의한 크래쉬패드 성형에 있어서 표피층과 합지됨으로써 성형성을 보완하고 차량 사용자의 쿠션감 등 촉감(감성) 부여를 보다 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 발포시트의 합지는 표피층(120)의 상부면 또는 하부면에 접하여 형성되는 것으로, 상기 표피층(120)이 이러한 발포시트를 반드시 함께 포함하는 것을 의미하지는 않는다.
상기 발포시트는 예를들어, 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리부텐 또는 에틸렌/프로필렌 코폴리머 등에서 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상 혼합된 폴리올레핀폼을 포함할 수 있다.
예를들어, 바람직하게는 긴 사슬 분지 구조를 지닌 높은 용융 강도 폴리올레핀이 이용될 수 있다. 예를들어, 중량평균 분지지수 0.9 미만, 예를들어, 0.85 미만, 예를들어, 0.50 내지 0.80의 발포성 폴리올레핀 등이 이용될 수 있다.
상기 폴리프로필렌은, 높은 용융 강도를 지니는 폴리올레핀으로, 예를들어, 프로필렌 호모폴리머로만 구성되거나, 50중량% 이상의 프로필렌 모노머 성분을 지닌 코폴리머를 포함할 수 있다. 상기 프로필렌은 발포성을 지니고 있으며, 프로필렌 호모폴리머나, 코폴리머와 프로필렌 호모- 또는 코폴리머 이외의 호모- 또는 코폴리머의 혼합물 또는 블렌드 등을 포함할 수도 있다.
상기 프로필렌 코폴리머는 프로필렌 및 하나 이상의 비-프로필렌 모노머를 포함할 수 있다. 상기 프로필렌 코폴리머는 에틸렌, 3 내지 8개 탄소 원자를 지닌 알파-올레핀 및 4 내지 10개 탄소 원자를 지닌 디엔 등에서 선택된 올레핀 및 프로필렌 모노머의 랜덤, 블록 및 그라프트(grafted) 코폴리머 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀폼의 액체 흡수력은 예를들어, 5%(g/g) 초과, 예를들어, 10%(g/g) 이상일 수 있다. 상기 액체 흡수력 범위에서, 표피층과 발포층 사이에 합지되어 최적의 쿠션감 등 촉감 부여 효과를 구현할 수 있다.
상기 발포시트는 10 내지 55 배율로 발포되고, 두께가 0.1㎜ 내지 5.0㎜일 수 있고, 바람직하게는 1.0㎜ 내지 3.0㎜일 수 있다. 상기 두께 범위에서 원단과 합지시 두께가 얇은 원단의 성형성을 보완해주고 이로부터 형성된 표피층(120)은 표면 감성 향상이 가능한 장점이 있다.
다른 하나의 구체예에서, 상기 표피층(120)은 그 층상에 무늬코팅층(130)을 더 형성할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 표피층 상에 형성된 무늬코팅층 구성을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 표피층(120)은 그 층상에 무늬코팅층(130)을 더 형성하고, 상기 무늬코팅층(130)은 저면에 다수의 음각부(113)와 양각부(112)로 된 무늬를 갖는 요철면(117)이 형성되고, 상부면에 상기 표피층(120)의 표면을 성형하기 위한 성형면(135)이 형성되고, 상기 성형면(135)은 상기 요철면(117)의 음각부(113)에 해당부분을 함몰시켜 곡선부(123)에 의해 연결되는 다수의 홈부(121)와 돌부(122)를 갖는 엠보싱 형상을 이루게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 무늬코팅층(130)에서, 상기 요철면(117)은 음각부(113)와 양각부(112)가 다수로 직각 연결되게 형성된 것으로, 상기 다수의 음각부(113)와 양각부(112)는 다양한 무늬를 가질 수 있고, 그 각각의 직경 또한 다르게 형성될 수 있다. 상기 성형면(135)은 상기 요철면(117)의 음각부(113)의 상부면이 그 음각부(113)로 함몰되어 형성된 것으로, 그 음각부(113)에 해당하는 다수의 홈부(121)와 함몰이 이루어지지 않은 양각부(112)에 해당하는 다수의 돌부(122)로 된 엠보싱 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 홈부(121)와 돌부(122)는 그 높이의 단턱이 발생하는 것으로, 그 단턱은 완만한 곡선부(123)를 이루게 연결될 수 있다. 즉, 곡선부(123)에 의해 연결된 홈부(121) 및 돌부(122)는 표피층 표면에 무늬 성형시 부드럽고 매끄러운 무늬면을 얻음과 동시에 심도가 깊어 보이는 시각적인 효과를 얻을 수 있다. 상기 요철면(110)의 음각부(111) 및 양각부(112)는 서로간의 연결부가 직각을 이룰 수 있고, 형성된 요철면(110)은 원형무늬, 결무늬, 꽃무늬 등 다양한 무늬의 적용 가능하다. 한편, 상기 요철면(110)의 타측면 전체에, 상기 일측면의 요철면(110)보다 미세한 무늬를 가지는 미세요철(미도시)을 더 형성할 수도 있다.
상기 무늬코팅층은 클로리네이티드 폴리프로필렌(Chlorinated Polypropylen)계 수지, 아크릴계 수지 및 우레탄계 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 층상은 표피층(120)의 상부면 또는 하부면을 의미하는 것으로, 상기 무늬코팅층은 상기 수지 등을 단독 또는 혼합하여 표피층(120)의 상부면 또는 하부면에 접하게 코팅하여 형성할 수 있다.
상기 무늬코팅층의 두께는 0.001㎜ 내지 0.5mm일 수 있고, 예를들어, 0.01㎜ 내지 0.3mm, 예를들어, 0.1㎜ 내지 0.2mm일 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명에 의한 크래쉬패드(100)의 내스크래치성, 내구성, 내약품성 및 내마모성 등을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 무늬코팅층의 코팅방법은, 예를들어 스프레이 코팅, 그라비아 코팅 등이 있고, 상기 크래쉬패드(100)의 코팅은 바람직하게는 스프레이 코팅(Spray coating)을 이용할 수 있다. 상기 스프레이 코팅은 도포량이 비교적 높고 엠보싱된 시트에 처리제를 코팅하는 방법으로 코팅층을 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 코팅방법의 종류가 이에 제한되지 않는다.
발포층
상기 발포층(140)은 차량의 충돌 및 전복 사고시 충격을 흡수하여 승객에게 전달되는 힘을 최소화함으로써 머리 부상 등 피해를 줄일 수 있도록 하기 위한 목적에서 형성된다.
상기 발포층(140)은 상기 코어층(110)과 표피층(120) 사이에 발포원액이 주입되어 형성될 수 있고, 예를들어, 폴리우레탄계 수지 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 발포층(140)은 그 층두께가 3㎜ 내지 12㎜, 바람직하게는 5㎜ 내지 10㎜일 수 있다. 상기 층두께 범위에서 발포 성형시 장착된 층의 불균일 및 터짐 방지 등이 가능하고, 감성 품질 및 진공성형 후 외관의 선예도 조절이나 비용절감 등 효과가 있다.
크래쉬패드의 제조방법
본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 제조방법은, 크래쉬패드 하형에 코어층을 성형하고 크래쉬패드 상형에 표피층을 성형하고 상기 크래쉬패드 하형에 상형을 장착하여 코어층-표피층을 형성하고; 상기 코어층과 표피층 사이에 발포원액을 주입하고; 상기 발포원액이 주입된 하형 및 상형의 발포금형을 닫고 열을 가해 발포층을 형성하고; 그리고 코어층-발포층-표피층이 일체로 형성된 크래쉬패드를 탈형하는 단계;를 포함하고, 상기 표피층은 스킨 스코어링(Skin Scoring) 공정을 거치지 않는 것을 특징으로 한다.
다시 도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드의 제조방법은, 크래쉬패드(100)를 구성하는 하형(102)에 코어층(110)을 성형하여 안착시키고(S100), 상형(101)에 표피층(120)을 성형하여 안착시킨다(S200). 그 다음, 상기 하형(102)에 상형(101)을 장착하여 닫음으로써 코어층과 표피층이 서로 결합한 코어층-표피층을 형성한 뒤(S300), 상기 코어층과 표피층 사이에 발포원액인 폼을 주입시킨다(S400). 그 다음, 상기 발포원액이 주입된 하형(102)및 상형(101)의 발포금형을 닫고 열을 가함으로써 폼이 부풀려진 발포층(140)을 형성한다(S500). 그 다음, 상기 코어층(110) 및 표피층(120)이 결합된 코어층-표피층 사이에 발포층(140)이 형성됨으로써 코어층-발포층-표피층이 일체로 된 크래쉬패드(100)를 탈형한다. 이때 상기 표피층(120)은 종래 발명과 달리 레이저 스코링(laser scoring), 핫 나이프(Hot Knife), 콜드 나이프(Cold Knife), 초음파 나이프(Ultrasonic Knife) 및 밀링(Milling) 등과 같은 '스킨 스코링(Skin scoring)' 공정을 거치지 않고 형성된다.
살펴본 바와 같이, 상기 방법에 의하여 크래쉬패드를 제조할 수 있는 바, 본 발명에 의할 경우, 크래쉬패드 발포사양에서 표피층 성형시 스킨스코링 공정을 거치치 않음으로써 스킨두께 감소로 인한 경량화 및 재료비 절감을 구현하고, 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 합지시킴으로써 쿠션감이 보다 증대되고, 공정단순화를 통해 생산효율이 증대되고, 고급차종에 적용되는 발포사양의 저가차종 확대 및 원가경쟁력 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
제조예 1
가교도 80~99.9%이고, 용융지수(MI) 20~25g/10분(230℃, 10Kg)이며, 쇼어(Shore) A 경도 60~70인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 30중량%, 쇼어 A 경도 55~70인 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 35중량%, 쇼어 A 경도 60~75인 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 1중량%, 용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg)인 폴리프로필렌 10중량%, 선상저밀도 폴리에틸렌 10중량%, 무기충전제 8중량%, 바이오수지 10 중량% 및 기타 잔부의 용제를 사용하여 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다. 이를 하기 표 1에 나타내었다.
제조예 2 내지 5
하기 표 1과 같이, 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
제조예 6
완전가교 TPO 수지 및 무기충전제를 포함하지 않고, 하기 표 2와 같이 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
제조예 7
완전가교 TPO 수지를 5중량% 및 무기충전제를 1중량% 포함하고, 그밖에 하기 표 2와 같이 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
제조예 8
완전가교 TPO 수지를 10중량% 및 무기충전제를 2중량% 포함하고, 그밖에 하기 표 2와 같이 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
제조예 9
완전가교 TPO 수지를 15중량% 및 무기충전제를 3중량% 포함하고, 그밖에 하기 표 2와 같이 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
제조예 10
완전가교 TPO 수지를 20중량% 및 무기충전제를 4중량% 포함하고, 그밖에 하기 표 2와 같이 각 원료 수지 등을 포함한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 같은 방법으로, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
　 제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5
완전가교
TPO수지		 25 30 35 40 38
부분가교
TPO수지		 30 30 30 30 30
무가교
TPO수지		 1 1 1 1 1
용융지수
폴리프로필렌		 10 10 10 10 10
선상저밀도
폴리에틸렌		 10 10 10 10 10
무기충전제 8 10 6 7 5
바이오수지 10 5 6 0 0
용제 6 4 2 2 6
총 함량 100 100 100 100 100
(기준 : 중량%)
　 제조예6 제조예7 제조예8 제조예9 제조예10
완전가교
TPO수지		 0 5 10 15 20
부분가교
TPO수지		 50 65 60 50 55
무가교
TPO수지		 15 1 1 15 1
용융지수
폴리프로필렌		 10 10 5 5 1
선상저밀도
폴리에틸렌		 10 10 5 10 14
무기충전제 0 1 2 3 4
바이오수지 0 5 2 0 0
용제 15 3 15 2 5
총 함량 100 100 100 100 100
(기준 : 중량%)
실시예 1
본 발명에 의한 크래쉬패드 제조를 위하여, 크래쉬패드 하형에 코어층을 성형하고, 그 다음 상형에 상기 제조예 1에 의해 제조된 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층을 각각 성형하고, 이후 상기 크래쉬패드 하형에 상형을 장착하여 코어층-표피층을 형성하였다. 그 뒤 상기 코어층-표피층 사이에 발포원액을 주입하고, 상기 발포원액이 주입된 하형 및 상형의 발포금형을 닫고 반응에 의해 부풀려진 폼이 발포층을 형성하였다. 그 뒤 코어층-발포층-표피층이 일체로 된 크래쉬패드를 탈형하여 최종적으로 본 발명의 일 구체예에 의한 크래쉬패드를 완성하였다. 그 다음 상기 크래쉬패드 성형품의 기본물성, 성형성 및 전개성능 등을 평가하였고, 이를 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 2 내지 5
상기 제조예 2 내지 5에 의해 제조된 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층을 각각 성형하고, 하기 표 3의 조건에서 크래쉬패드를 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에 의한 방법으로 크래쉬패드를 제조하였다. 그 다음 상기 크래쉬패드 성형품의 기본물성, 성형성 및 전개성능 등을 평가하였고, 이를 하기 표 3에 나타내었다.
비교예 1 내지 5
상기 제조예 6 내지 10에 의해 제조된 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층을 각각 성형하고, 하기 표 4의 조건에서 크래쉬패드를 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에 의한 방법으로 크래쉬패드를 제조하였다. 그 다음 상기 크래쉬패드 성형품의 기본물성, 성형성 및 전개성능 등을 평가하였고, 이를 하기 표 4에 나타내었다.
[표 3]
Figure 112015097019534-pat00001
[표 4]
Figure 112015097019534-pat00002
물성측정
(1) 인장강도(kgf/cm2): Instron社 UTM(만능시험기)을 이용하여 JIS K6301 방법으로 인장강도를 측정하였다. 그 측정결과의 관능값 평가를 하기 표 5에 나타내었다.
◎ : 인장강도 매우 우수
○ : 인장강도 우수
△ : 인장강도 보통
X : 인장강도 불량
(2) 신율(%):Instron社 UTM(만능시험기)을 이용하여 JIS K6301 방법으로 신율을 측정하였다. 그 측정결과의 관능값 평가를 하기 표 5에 나타내었다.
◎ : 신율 매우 우수
○ : 신율 우수
△ : 신율 보통
X : 신율 불량
(3) 쇼어(shore)A 경도: ASKER社 쇼어(Shore)경도계를 이용하여 ASTM D2240 방법으로 쇼어(shore)A 경도를 측정하였다. 그 측정결과의 관능값 평가를 하기 표 5에 나타내었다.
◎ : 쇼어 A 경도 매우 우수
○ : 쇼어 A 경도 우수
△ : 쇼어 A 경도 보통
X : 쇼어 A 경도 불량
　 인장강도 신율 쇼어A 경도 진공성형성
실시예 1 ◎ ◎ ○ ◎
실시예 2 ○ ○ ◎ ◎
실시예 3 ◎ ◎ ○ ◎
실시예 4 ○ ○ ◎ ◎
실시예 5 ◎ ◎ ○ ○
비교예 1 △ X X △
비교예 2 ○ △ △ X
비교예 3 ◎ △ X X
비교예 4 △ X X △
비교예 5 ○ △ △ X
물성측정 결과
본 발명의 일 구체예에 의해 물성측정 시험을 수행한 결과, 비교예 1 내지 5에 의할 경우, 즉, 완전가교 TPO 수지를 포함하지 않거나(비교예 1) 미량 포함하거나(비교예 2 내지 5), 혹은 무기충전제를 포함하지 않거나(비교예 1) 미량 포함하는 경우(비교예 2 내지 5), 상기 표 4 및 5와 같이, 인장강도, 신율, 쇼어A경도 값이 모두 열위한 결과를 나타내고, 특히 진공성형성이 매우 떨어져 에어백 전개시 전개성능에 문제가 큼을 알 수 있다. 이는 열가소성 폴리올레핀 수지가 600 내지 800%의 신율을 가짐에 따라 스킨스코링없이 에어백 전개시 신율이 높아서 표피층이 전개되지 않고, 스코링없이 전개가 가능하려면 열가소성 폴리올레핀 수지 표피층의 신율을 낮춰야 하는데 신율이 낮아질수록 진공성형성이 불리하게 되어 진공성형시 표피층이 터지는 문제에서 기인한다. 또한, 이러한 수지조성물에 의하여 형성된 크래쉬패드에 있어서, 표피층의 두께가 매우 낮거나 두꺼울 경우(비교예 1, 4) 신율값이 매우 열위하고 이로 인해 에어백 전개성능도 저하됨을 알 수 있다.
반면에, 본원발명의 실시예 1 내지 5에 의할 경우, 상기 표 3 및 5와 같이, 완전가교 TPO 수지 및 무기충전제를 특정 함량비로 포함함에 따라, 우수한 진공성형성, 표면물성 개선 및 성형성 보완을 구현할 수 있음을 알 수 있다. 이는 열가소성 폴리올레핀 수지가 본원발명과 같이 300 내지 400%의 신율을 가지고, 또한 크래쉬패드의 표피층 두께가 0.4 내지 1.5mm의 값을 지님으로써, 스킨스코링없이도 에어백 전개시 신율이 적절하여 우수한 진공성형성 효과가 구현되기 때문이다.
살펴본 바와 같이, 상기 본 발명에 의한 열가소성 폴리올레핀 수지조성물 및 이에 의해 형성되는 크래쉬패드는, 표피층, 발포층 및 코어층으로 형성된 크래쉬패드 발포사양에서 표피층 성형시 스킨 스코링 공정을 거치치 않음으로써, 공정이 단순화되고 재료부품비 등 원가가 절감되고 표피층의 두께가 얇아져 크래쉬패드의 경량화를 실현할 수 있으며 기존 크래쉬패드 동등 수준의 성능확보가 가능하고, 또한 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 선택적으로 합지시킴에 따라 성형성 보완과 동시에 쿠션감이 더욱 증대되며, 고급 차종에 적용되는 발포사양의 저가 차종 확대 및 원가경쟁력 강화의 효과를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 크래쉬패드 101: 상형
102: 하형 110: 코어층
111: 에어백 삽입홀 112: 양각부
113: 음각부 115: 제1장착부
117: 요철면 120: 표피층
121: 홈부 122: 돌부
123: 곡선부 125: 제2장착부
130: 무늬코팅층 135: 성형면
140: 발포층

Claims (15)

  1. 가교도 80~99.9%이고, 용융지수(MI) 20~25g/10분(230℃, 10Kg)이며, 쇼어(Shore) A 경도 60~70인 완전가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 25 내지 34중량%;
    쇼어(Shore) A 경도 55~70인 부분가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 30 내지 38중량%;
    쇼어(Shore) A 경도 60~75인 무가교 열가소성 폴리올레핀(TPO) 수지 1 내지 10중량%;
    용융지수(MI) 1.5 내지 2.5g/10분(230℃, 2.16Kg)인 폴리프로필렌 10 내지 18중량%;
    선상저밀도 폴리에틸렌 10 내지 18중량%;
    무기충전제 5 내지 10중량%; 및
    바이오수지 10 내지 16 중량%;를 포함하되,
    상기 바이오수지는 폴리유산(Poly Lactic Acid,PLA); 폴리부틸렌 석시네이트(poly butylene succinate,PBS); 바이오폴리에틸렌(bio-Polyethy lene); 바이오오일(biooil); 바이오고무(bio rubber); 및 옥수수, 감자, 고구마, 사탕수수, 대나무 중 하나 이상의 천연식물에서 추출한 수지; 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기충전제는, 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘, 점토 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리올레핀 수지조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 크래쉬패드의 외표면을 형성하고, 상기 제1항 및 제3항중 어느 한 항의 열가소성 폴리올레핀 수지조성물을 포함하는 표피층;
    상기 표피층의 하면과 밀착되는 발포층; 및
    상기 발포층의 하면과 밀착되어 내표면을 이루는 코어층;
    으로 형성되고,
    상기 표피층은 ASTM D2240 방법으로 쇼어(shore) A 경도가 50 내지 80이며, JIS K6301 기준으로 측정한 신율이 300 내지 400%인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표피층은 단일층으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 표피층은 파우더 슬러쉬 몰딩(PSM, Powder Slush Molding) 공법, 진공성형(Male & Female Vacuum Forming) 공법, Spray 공법 및 사출성형(Injection Molding) 공법, 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 표피층은 층두께가 0.4㎜ 내지 1.5㎜인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 표피층은 그 층상에 무늬코팅층을 더 형성하고,
    상기 무늬코팅층은 저면에 다수의 음각부와 양각부로 된 무늬를 갖는 요철면이 형성되고, 상부면에 상기 표피층의 표면을 성형하기 위한 성형면이 형성되고,
    상기 성형면은, 상기 요철면의 음각부에 해당부분을 함몰시켜 곡선부에 의해 연결되는 다수의 홈부와 돌부를 갖는 엠보싱 형상을 이루게 구성된 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무늬코팅층은 층두께가 0.001㎜ 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 표피층과 발포층 사이에 발포시트를 합지하는 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발포시트는 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리부텐 또는 에틸렌/프로필렌 코폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 폴리올레핀폼인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 발포시트는 10 내지 55 배율로 발포되고, 두께가 0.1㎜ 내지 5.0㎜인 것을 특징으로 하는, 크래쉬패드.
  15. 삭제
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