KR20130007990A - 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물, 이를 이용한 에어백용 커버 소재 및 그 소재를 이용한 에어백 모듈 - Google Patents

폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물, 이를 이용한 에어백용 커버 소재 및 그 소재를 이용한 에어백 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 에어백 커버용 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물, 이를 이용한 에어백용 커버 소재 및 그 소재를 이용한 에어백 모듈에 관한 것이다.

Description

폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물, 이를 이용한 에어백용 커버 소재 및 그 소재를 이용한 에어백 모듈{Composition Of Thermoplastic Polyolefin Elastomer, Cover material for Air-bag Device Using the Same And Air-bag module Using The Cover material}
본 발명은 자동차 에어백 커버용 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물, 이를 이용한 에어백용 커버 소재 및 그 소재를 이용한 에어백 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 가황고무의 경우에는 천연상태나 인위적인 합성에 의해 제조한 저점도의 고무원료를 가황에 의해 성형하는데, 이러한 재료들은 매우 우수한 유연성과 탄성회복력을 나타내지만 그 성형공정이 매우 복잡하고 안정성이 불량하며 열경화성 재료이므로 재활용에 문제가 있어 이들 문제점을 개선한 새로운 재료의 개발이 요구되어왔다. 이런 요구에 부응하여 개발된 것이 열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer, TPE)이다. 열가소성 탄성체는 사용 조건하에서 고무 탄성을 나타내며, 성형조건하에서는 열가소성 플라스틱과 같이 성형이 가능한 고분자 재료이다. 가열소성 탄성체의 고분자 사슬 속에는 탄성을 가진 고무성분(연질상)과 상온 부근에서 소성변형을 막는 결정이나 유리상 성분 등의 결질상이 존재한다. 열가소성 탄성체로서 가장 먼저 개발된 스타이렌계를 비롯해 우레탄계, 올레핀계, 아미드계 등 다양한 종류의 열가소성 엘라스토머가 개발되어 있다. 이러한 열가소성 엘라스토머의 주용도는 자동차부품, 가전제품 부품, 구두밑창 등에 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 에어백용 커버 소재로 이용한다.
에어백용 커버는 차량의 승객 실격에서의 온도 변화에도 불구하고, 이러한 낮은 강도 구역은 장기간 장식적 외관을 보유할 수 있어야 하며, 표면은 연질이고 유연해야 하며, 이는 특히 이의 형태 및 스트레스 또는 심지어 크래킹이 손실되면서 변하지 않는 충분한 기계적 성질을 보유할 수 있어야 한다.
한편, 커버의 모양에 있어서 특별한 제한은 없으나 사용되는 소재에 따라 탑승자가 느끼는 감촉 및 차량 충돌시의 에어백 전개특성의 차이는 있을 수 있다.
에어백 시스템은 다음과 같이 작동한다; 충돌시 충격센서가 충돌을 감지하고, 이어서 팽창제 내의 점화제가 전기적 또는 기계적으로 점화된다. 점화 작용에 의해 열이 발생하여, 기체 발생제를 연소시킴으로써 기체가 발생한다. 발생한 기체는 유지장치, 팽창제 및 커버 사이의 공간인 공동부에 수용되며, 접혀 있는 에어백을 충전시킴으로서 에어백을 팽창시킨다. 팽창하는 에어백의 압력에 의해, 소정 위치에서 커버가 균열하고, 전개하여 개구부를 형성함으로서 에어백이 탑승자 전면을 향해 개구부를 통해 순간적으로 방출되고 팽창한다. 팽창한 에어백은 충격 완화물로 작용하여 탑승자가 운전장치와 충돌하여 상해를 입는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어백 커버는 에어백 장치에 필수적이며, 충돌이 일어나서 에어백 시스템의 기체 발생을 일으켜서 작동하는 경우에 커버는 탑승자에게 상해를 입힐 수 있는 파편없이 확실히 전개하여 즉각적인 에어백 방출 및 팽창이 가능하도록 하여야 한다.
에어백의 사용 및 작동 시, 커버의 성능 조건은 매우 중요하다. 실제로 에어백커버는 다양한 온도 조건에 놓일 수 있으므로 극한의 실행적인 조건하에서 그 성능을 만족하여야 한다. 이에 일반적으로 에어백모듈은 -35℃의 저온에서 전개되었을 때 커버의 예견된 구역에서 인열되어 개봉되어야 하고 깨짐에 의한 비산이 없어야 한다. 그리고 +85℃의 고온에서는 전개 시 열에 의한 커버의 변형, 벗겨짐 등의 현상이 없어야 한다.
차량이 일반적인 상태에서, 에어백커버는 에어백쿠션을 보관하는 역할을 하며, 에어백모듈이 개시되도록 하기에 충분한 충격력을 가지고 장애물을 치는 상태에서는, 에어백 쿠션은 몇 1/1000초 내에 개봉될 수 있어야 하고, 이런 목적으로 설계된 에어백커버 성형품은 커버 뒷면에 있는 홈에서 파열되어 쿠션이 정상적으로 전개될 수 있게 해 준다. 이러한 전개과정 동안, 커버는 에어백 쿠션이 전개되도록 해주는 역할을 하며, 나머지 부품들은 스티어링 휠에 부착된 채로 남아 쿠션 및 기타부품을 유지하게 된다.
이러한 에어백커버 조성물은 저온에서의 우수한 충격 강도를 요구하며, 이러한 성능은 점점 더 낮은 온도에서 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 10-2008-0005352 에 따르면, 에어백을 탑재시키기 위한 커버 제조용 폴리올레핀 조성물에 관한 것으로, 저온 쇼크 내성을 위해 가교결합제, 자유 라디칼 개시제를 적용하여 폴리올레핀 조성물을 가교시키는 것을 중점으로 개시하고 있다.
종래 기술에서 가교결합제로 사용되는 유기과산화물의 경우 폴리프로필렌 및 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머의 사슬에 작용하여 자유 라디칼 개시제 및 공가교 결합제와 함께 네트워크를 형성하여 가교효과를 얻는다. 하지만 유기과산화물 형태로써 폴리프로필렌 및 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머의 사슬이 불규칙하게 절단되게 되어 가교 결합 이외에 원하지 않는 분자량 감소의 효과로 인해 물성의 저하가 생길 수 있다.
또한 가교 결합제 및 자유 라디칼 개시제, 공가교 결합제에 의한 네트워크 가교는 조성물의 물성구현을 위해 가교도 제어가 정밀하게 이루어져야 하는 제약을 가지고 있으며, 가교 결합에 참여하지 않고 남아있게 되는 유기과산화물 형태의 가교결합제 및 자유 라디칼 개시제는 수지 조성물의 열적 안정성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 그리고 이러한 물성의 저하는 에어백 커버소재의 저온 충격성을 떨어뜨리게 되어 저온에서 에어백 전개 시 원하는 부분에서 찢어지지 않고 의도하지 않은 방향으로 이탈되어 찢어지게 하는 악영향을 미치게 된다.
따라서, 본 발명자들은 별도의 가교제, 가교조제 및 자유라디칼 개시제를 필요로하지 않고, 조성물에서 부분적으로 가교를 형성하여 저온 충격 강도의 향상 및 인장강도, 인장신율의 향상시킬 수 있는 본 발명을 완성하게 되었다.
KR 2008-0005352 A
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 저온 충격강도, 인장특성이 우수한 폴리프로필렌계 수지, 변성 폴리프로필렌, 이오노머 수지, 올레핀계 공중합체 탄성체 및 스타이렌계 공중합체 탄성체를 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물이 이용한 에어백용 커버 소재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 에어백용 커버 소재를 이용한 에어백 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리프로필렌계 수지, 변성 폴리프로필렌, 이오노머 수지, 올레핀계 공중합체 탄성체 및 스타이렌계 공중합체 탄성체를 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 목적은 상기 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물이 이용한 에어백용 커버 소재 및 이 소재를 이용한 에어백 모듈을 제공한다.
본 발명의 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물은 이오노머를 포함되어 별도의 가교제, 가교조제, 자유 라디칼 개시제를 필요로하지 않고 조성물에서 부분적으로 가교를 형성하여 저온 충격 강도의 향상 및 인장강도, 인장신율의 향상시키는 효과를 가지며, 본 발명의 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 에어백용 커버 소재에 적용시, 전개 특성, 열노화 전개 특성 및 열충격 노화 전개 특성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 에어백용 커버 소재를 이용한 운전자에어백 모듈의 모식도의 일례를 나타낸 것으로, (a)는 상기 운전자에어백 모듈의 분해도를 나타낸 것이며, (b)는 상기 운전자에어백 모듈의 조립도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 에어백 모듈 커버가 정상적으로 전개된 것을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 에어백 모듈 커버가 정상적으로 전개된 것을 도식화한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 폴리프로필렌계 수지, 변성폴리프로필렌 수지, 이오노머 수지, 올레핀계 공중합체 탄성체 및 스타이렌계 공중합체 탄성체를 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 20 내지 60 중량%, 변성폴리프로필렌 수지 0.1 내지 10 중량%, 이오노머 수지 5 내지 30 중량%, 올레핀계 공중합체 탄성체 5 내지 40 중량% 및 스타이렌계 공중합체 탄성체 5 내지 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리프로필렌(polypropylene)계 수지는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함하는 것으로, 유동지수가 230℃, 2.16kg 하중에서 1.0 내지 90g/10분인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 50g/10분인 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지를 구성하는 올레핀 단량체로는 에틸렌(ethylene), 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene) 및 1-헥센(1-hexene)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 폴리프로필렌계 수지는 본 발명에서 커버의 형태 및 강성을 유지하며, 내열성을 확보하고, 유동성을 향상시키며, 치수 안정성 등의 개선을 위하여 포함될 수 있으며, 폴리프로필렌계 수지는 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 60 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 폴리프로필렌계 수지가 조성물 총 중량에 대하여 상기 범위 미만인 경우에는 조성물의 유동성이 감소하여 성형이 어려우며, 상기 범위를 초과하여 포함될 경우, 조성물의 가요성은 특히 저온에서 불충분 할 수 있다.
상기 변성폴리프로필렌은 폴리프로필렌계 수지 및 이오노머 수지와의 상용성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는 폴리프로필렌계 수지와 이오노머 수지 사이에서 상분리가 일어나지 않게 하여 가공성 및 물성의 개선 역할을 한다.
상기 변성폴리프로필렌은 폴리프로필렌의 주쇄 또는 말단에 아크릴산, 말레산, 무수말레산, 카르복실산 및 하이드록실기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 반응기가 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 프로필렌 말단에 아크릴산이 형성된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 변성폴리프로필렌은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%을 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 8 중량%로 포함될 수 있으며, 0.5 내지 5 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다. 상기 변성폴리프로필렌은 상기 범위로 포함될 때, 폴리프로필렌계 수지와 이오노머 수지 사이에서 상분리가 일어나지 않아 가공성 및 물성이 우수하다.
상기 이오노머 수지는 충격강도 향상시키는 역할을 하는 것으로, 별도의 가교제, 가교조제, 자유 라디칼 개시제 없이 조성물에서 부분적으로 가교를 형성시킬 수 있다.
상기 이오노머 수지는 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌 메타크릴산의 공중합체 또는 삼원 공중합체의 카르복실산의 일부가 금속 양이온으로 치환된 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속 양이온은 아연(Zn), 나트륨(Na), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 칼륨(K)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이오노머 수지는 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 내지 30중량%을 포함할 수 있다.
상기 올레핀계 공중합체 탄성체는 인장신율을 향상시키는 역할을 하는 것으로, α-올레핀계 공중합체, 올레핀계 공중합체 탄성체 등을 단독 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 α-올레핀계 공중합체 또는 올레핀계 공중합체 탄성체는 부분적으로 결정성을 갖거나, 또는 무정형으로써 2종 이상의 모노 올레핀을 공중합시켜 제조한 랜덤 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 올레핀계 공중합체 탄성체는 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%을 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량%을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 스타이렌계 공중합체 탄성체는 본 발명에서 저온 충격특성을 향상시키는 역할을 하며, 예컨대, 스타이렌-부타디엔-스타이렌, 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌, 스타이렌-부타디엔 고무, 스타이렌-이소프렌-스타이렌의 블록을 갖는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 스타이렌계 공중합체 탄성체는 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 7 내지 35 중량%로 포함될 수 있으며, 가장 바람직하게는 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 스타이렌계 공중합체 탄성체는 5 중량% 미만으로 포함될 경우, 저온충격강도가 저하되는 문제가 발생될 수 있으며, 40 중량%를 초과하여 포함될 경우, 폴리프로필렌 수지 내에 분산이 충분히 이루어지지 못해 충격강도가 향상되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 변성폴리프로필렌 수지, 상기 올레핀계 공중합체 탄성체 및 상기 스타이렌계 공중합체 탄성체의 함량의 합이 17 중량% 이상으로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 보다 바람직하게는 17 중량% 내지 75 중량%로 포함될 수 있으며, 가장 바람직하게는 20 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 변성폴리프로필렌 수지, 상기 올레핀계 공중합체 탄성체 및 상기 스타이렌계 공중합체 탄성체의 함량의 합이 상기 범위로 포함될 때, 인장 강도 및 인장 신율의 증가와 저온 충격강도의 향상이 동시에 구현되어 전개성능이 충족되는 효과가 있다.
또한, 상기 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물은 본 발명의 목적 및 효과가 손상되지 않은 범위 내에서 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 내마찰 내마모제, 커플링 에이전트 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 포함하여 기타 물성을 부여할 수 있다.
상기 첨가제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 이용한 에어백용 커버 소재, 바람직하게는 운전자 에어백용(DAB : Driver Airbag) 커버 소재를 제공할 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 에어백용 커버 소재를 이용한 운전자에어백 모듈을 제공할 수 있으며, 본 발명에 따른 운전자에어백 모듈의 모식도의 일례를 도 1에 나타내었다. 도 1의 운전자에어백 모듈은 커버(100), 쿠션 조립체(200), 리테이너 링 조립체(300), 마운팅플레이트(400) 및 인플레이터 조립체(500)로 구성될 수 있다.
본 발명물의 조성물은 상기와 같은 첨가제와 함께 믹서에서 일차 혼합한 후 통상의 방법인 이축 압출기(twin-screw extruder), 일축 압출기(single-screw extruder), 롤밀(roll-mills), 니더(kneader) 또는 반바리 믹서(banbury mixer) 등 다양한 배항 가공기기 중 하나를 이용하여 용융 혼련한 후 펠릿타이저로 펠릿을 얻고 나서 사출기를 이용하여 얻은 시편을 통해 물성을 측정하였다.
그리고 이렇게 제조된 펠릿을 이용하여 DAB커버 제조용 사출기에 투입/사출하여 DAB커버를 제조하였고, 도 1과 같이 DAB 커버(100), 쿠션 조립체 (200), 마운팅플레이트(400), 인플레이터(500) 등의 부품과 같이 조립한 에어백모듈을 전개 시험하여 에어백 전개성능을 평가하였다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 에어백 모듈 커버가 정상적으로 전개된 경우의 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명의 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 에어백용 커버 소재에 적용한 경우, 에어백 커버의 비산 및 심라인 이탈 없이 우수한 전개 특성이 나타나며, 열노화 전개 특성 및 열충격 노화 전개 특성이 우수한 효과를 나타내었다.
이하, 하기 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시 예는 본 발명을 예시한 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7 : 올레핀계 열가소성 탄성체 수지 제조
[실시예 1]
조성물 총 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지로 용융지수가 25g/10분인 임팩트 코폴리머 폴리프로필렌 수지(SEETEC M1600, LG화학) 40 중량%, 변성 폴리프로필렌으로 용융지수가 20g/10분이며 아크릴산이 6중량%인 변성 폴리프로필렌 5 중량%, 이오노머 수지로는 용융지수가 0.7g/10 분이며 밀도가 0.97 g/cm3 인 이오노머 수지(Surlyn 9910, 듀폰) 20 중량%, , 올레핀계 공중합체 탄성체로 용융지수 1.1g/10min이며, 밀도가 0.870 g/cm3 인 에틸렌-옥텐 공중합체(LC170, LG 화학) 20 중량%, 스타이렌계 공중합체 탄성체로 용융지수가 5 g/10 분이며 밀도가 0.89 g/cm3인 스타이렌-에틸렌-부타디엔-스타이렌 공중합체(Kraton G1657, Kraton Polymer사) 15 중량%를 함유하는 조성물을 믹서로 잘 혼합한 후 이축 압축기(twin-screw extruder)에서 용융 혼련하여 펠릿으로 만들어 올레핀계 열가소성 탄성체(엘라스토머, elastormer) 수지를 제조하였다.
[실시예 2]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 2는 조성물 총 중량에 대하여 이오노머 수지 25 중량%, 스타이렌계 공중합체 탄성체 20 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[실시예3]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 3은 조성물 총 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 이오노머 수지 25 중량%, 올레핀계 공중합체 탄성체 10 중량%, 스타이렌계 공중합체 탄성체를 10중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[실시예4]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 4는 조성물 총 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 이오노머 수지 30 중량%, 올레핀계 공중합체 탄성체 5 중량%, 스타이렌계 공중합체 탄성체를 10중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예1]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1은 이오노머 수지를 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 올레핀계 공중합체 탄성체 25 중량%, 스타이렌계 공중합체 탄성체 20 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 2]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 2는 변성 폴리프로필렌을 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 올레핀계 공중합체 탄성체 15 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 3]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 3은 올레핀계 공중합체 탄성체를 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 45 중량%, 이오노머 수지 30 중량%, 스타이렌 공중합체 탄성체 20 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 4]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 4는 스타이렌계 공중합체 탄성체를 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 45 중량%, 이오노머 수지 30 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 5]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 5는 스타이렌계 공중합체 탄성체 및 올레핀계 공중합체 탄성체를 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 이오노머 수지 45 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 6]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 6은 스타이렌계 공중합체 탄성체 및 변성 폴리프로필렌을 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 이오노머 수지 30중량 %, 올레핀계 공중합체 탄성체 20중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
[비교예 7]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 7은 올레핀계 공중합체 탄성체 및 변성 폴리프로필렌을 사용하지 않고, 폴리프로필렌계 수지 50 중량%, 이오노머 수지 30 중량%, 스티렌계 공중합체 탄성체 20 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 올레핀계 열가소성 탄성체 수지를 제조하였다.
구분
(단위: 중량%)		 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7
조성 폴리프로필렌 40 40 50 50 50 50 45 45 50 50 50
변성 폴리프로필렌 5 5 5 5 5 - 5 5 5 - -
이오노머 수지 20 25 25 30 - 20 30 30 45 30 30
올레핀계 공중합체 탄성체 20 10 10 5 25 15 - 20 - 20 -
스타이렌계 공중합체 탄성체 15 20 10 10 20 15 20 - - - 20
시험예
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 올레핀계 열가소성 탄성체 펠릿의 물성을 시험하기 위해서 사출성형기를 이용하여 물성 측정용 시편을 제작하였고, 인장강도, 인장 신율, 강도 및 경도를 하기 ASTM 규격에 의거하여 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 인장 강도 및 신율
ASTM D638 방법에 따라 측정하였으며, 시험온도는 23℃, 크로스 헤드 속도는 200mm/분으로 설정하였다.
(2) 아이조드 충격강도
ASTM D256 방법에 따라 측정하였으며, 시험조건은 -40℃ 조건하에서 측정하였다.
(3) 경도
ASTM D2240 방법에 따라 측정하였으며, 단위는 Shore D 스케일이다.
(4) 전개시험
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7로 제조된 올레핀계 열가소성 탄성체의 펠릿을 이용하여 DAB 커버 제조용 사출기에 투입/사출하여 DAB 커버를 제조하고, 이를 이용하여 제조한 에어백모듈을 스티어링 휠에 장착한 뒤, 인플레이터의 뇌관에 전기적인 신호를 가하여 폭발시켜 팽창하는 에어백 쿠션이 DAB커버를 찢고 나오도록 하였다. 이때 DAB커버에 의도적으로 홈을 파놓은 심라인 (seam line)쪽으로 정상적으로 찢어지는지를 확인하였으며, 커버의 조각이 비산하는지 여부 및 조립된 커버의 벗겨짐 현상 등을 확인하여 평가하였다.
(5) 열노화 전개시험
전개시험 전에 100 내지 110℃에서 400시간 동안 모듈을 노화시킨 뒤 (4)와 같이 전개하여 이상유무를 관찰한다.
(6) 열충격 노화 전개시험
전개시험 전에 -40℃ 및 90℃에서 반복하여 24일 동안 모듈을 노화시킨 뒤 (4)와 같이 전개하여 이상유무를 관찰한다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7
물성 인장 강도(kg/cm2) 165 170 180 160 150 140 130 140 210 200 190
인장 신율(%) 720 680 610 600 450 350 250 300 110 90 80
저온 충격 강도
(kg cm/cm)		 No Break No Break No Break No Break No Break 27.1 (Break) 30.4
(Break)		 17.7(Break) 11.5(Break) 15.6(Break) 10.2(Break)
경도(Shore D) 47 48 48 48 44 47 46 45 52 51 50
전개
성능		 노화 전 고온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
저온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
열노화 후 고온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
저온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
열충격 노화 후 고온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
저온 전개 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 이상없음 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐 커버깨짐
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 폴리올레핀계 열가소성 탄성체는 저온충격강도 측정 시 시편이 파단되지 않으면서도(No Break) 인장강도 및 인장신율이 우수했다. 반면에, 이오노머 수지를 사용하지 않은 비교예 1의 경우 저온 충격 시 시편이 파단되지 않았지만, 인장강도 및 인장 신율이 낮게 측정되었다. 변성 폴리프로필렌을 사용하지 않은 비교예 2의 경우는 저온 충격이 낮게 측정되었다. 올레핀계 공중합체 탄성체를 사용하지 않은 비교예 3의 경우는 인장신율이 낮게 측정되고, 스티렌계 공중합체를 사용하지 않은 비교예 4의 경우는 저온 충격이 낮게 측정되었다. 스티렌계 공중합체를 사용하지 않고 또한 올레핀계 공중합체가 사용하지 않은 비교예 5, 변성폴리프로필렌을 사용하지 않고 스티렌계 공중합체 탄성체를 사용하지 않은 비교예 6, 변성폴리프로필렌을 사용하지 않고 올레핀계 공중합체 탄성체를 사용하지 않은 비교예 7의 경우에는 인장 신율 및 저온 충격강도가 모두 낮게 측정되었다.
또한, 전개성능에서 실시예 1 내지 4는 저온 충격강도, 인장강도 및 인장신율이 우수하여 에어백 전개시 커버의 비산 및 심라인 이탈없이 정상적으로 전개됨을 확인하였고, 열노화, 열충격 노화 후에도 정상적으로 전개되었다. 그러나, 비교예 1, 2의 경우는 열노화, 열충격 노화 후 커버소재의 노화에 의해 저온충격강도가 저하되어 저온에서 커버의 깨짐 현상이 관찰되었다. 비교예 3의 경우에는 열노화, 열충격 노화 후 커버소재의 노화에 의해 신율이 저하되어 고온에서 커버의 깨짐 현상이 관찰되었다. 비교예 4의 경우에는 열노화, 열충격 노화 후 저온충격강도가 저하되어 저온에서 커버의 깨짐 현상이 관찰되었다. 비교예 5 내지 7은 인장신율 및 저온충격강도가 저하되어 열노화, 열충격 노화 이전부터 고온 및 저온에서 커버의 깨짐 현상이 발견되었다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예의 폴리올레핀계 열가소성 탄성체를 이용시, 비교예와 비교하여 인장 강도 및 인장 신율이 우수할 뿐만 아니라 저온 충격강도의 향상이 동시에 구현되어 전개성능이 우수한 것으로 나타났다.
100 : 커버
200 : 쿠션 조립체(CUSHION ASS'Y)
300 : 리테이너 링 조립체(RETAINER RING ASS'Y)
400 : 마운팅플레이트(MOUNTING PLATE)
500 : 인플레이터 조립체(INFLATOR ASS'Y)

Claims (11)

  1. 폴리프로필렌계 수지;
    변성폴리프로필렌 수지;
    이오노머 수지;
    올레핀계 공중합체 탄성체;및
    스타이렌계 공중합체 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 20 내지 60 중량%;
    변성폴리프로필렌 수지 0.1 내지 10 중량%;
    이오노머 수지 5 내지 30 중량%;
    올레핀계 공중합체 탄성체 5 내지 40 중량%;및
    스타이렌계 공중합체 탄성체 5 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 유동지수가 230℃, 2.16kg 하중에서 1.0 내지 90g/10분이며, 상기 폴리프로필렌을 구성하는 α-올레핀 단량체로는 에틸렌(ethylene), 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene) 및 1-헥센(1-hexene)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 변성폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌의 주쇄 또는 말단에 아크릴산, 말레산, 무수말레산, 카르복실산 및 하이드록실기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응기가 형성된 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 이오노머 수지는 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌 메타크릴산의 공중합체 또는 삼원 공중합체 카르복실산의 일부가 금속 양이온으로 치환된 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 금속 양이온은 아연, 나트륨, 리튬, 마그네슘, 칼슘 및 칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 올레핀계 공중합체 탄성체는 부분적으로 결정성 또는 무정형으로써 2종 이상의 모노 올레핀을 공중합시켜 제조한 랜덤 공중합체인 α-올레핀계 공중합체 또는 올레핀계 공중합체 탄성체의 단독 또는 2종이상 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 스타이렌계 공중합체 탄성체는 스타이렌-부타디엔-스타이렌, 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌, 스타이렌-부타디엔 고무, 스타이렌-이소프렌-스타이렌의 블록을 갖는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물은 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 내마찰 내마모제 침 커플링 에이전트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 조성물을 이용한 에어백용 커버 소재.
  11. 청구항 10에 기재된 에어백용 커버 소재를 이용한 운전자에어백 모듈.
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