KR20140015990A - 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 및 자동차 내장재 성형품 - Google Patents

자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 및 자동차 내장재 성형품 Download PDF

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Abstract

바이오매스 유래 수지를 포함하는 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물이 제공된다. 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 석유계 열가소성 수지를 대체하는 바이오매스 유래 수지를 사용함으로써 CO2 발생량을 저감하여 친환경적인 효과를 구현할 수 있다.

Description

자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 및 자동차 내장재 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION FOR VEHICLE INTERIOR MATERIAL AND MOLDED PRODUCT OF VEHICLE INTERIOR MATERIAL}
자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 및 자동차 내장재 성형품에 관한 것이다.
열가소성 수지를 포함하는 조성물은 성형성, 내충격성, 내약품성이 뛰어나고 저비중, 저가라는 큰 장점을 가지고 있어서 플라스틱 성형 물품 및 자동차의 내외장재에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 상기 조성물을 이용한 시트 및 물품의 제조 등에 있어 환경 공해를 일으킬 뿐만 아니라, 재활용이 어려워 사후 처리가 매우 곤란하여 친환경적이지 못한 문제가 있다.
이로 인해, 최근 이와 같이 친환경적이지 못한 합성수지 시트 및 복합시트의 사용을 대체할 친환경적인 성형품을 제조하려는 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 석유계 열가소성 수지를 대체하는 바이오매스 유래 수지를 포함하는 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 자동차 내장재 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 바이오매스 유래 수지를 포함하는 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 ASTM D6866에 의한 pMC 값이 10 내지 90wt% 포함할 수 있다.
상기 바이오매스 유래 수지는 폴리올레핀, 열가소성 폴리올레핀(TPO, thermoplastic polyolefine), 폴리락트산(PLA), 셀룰로오스(cellulose), 키틴(chitin), 녹말(starch), 열가소성 녹말(TPS, thermoplastic starch), 폴리히드록시알카노에이트(PHAs, poly hydroxyl alkanoates), 폴리비닐알콜, 폴리글리콜산(PGA, poly glycolic acid), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, poly butylene succinate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT, poly butylene adipate terephthalate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트(PBAS, poly butylene adipate-co-butylene succinate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트테레프탈레이트 (PBAST, poly butylene adipate-co-butylene succinate terephthalate), 폴리트리메틸렌트레프탈레이트(PTT, poly trimethylene terephthalate), 폴리카프로락탐(PCL, polycaprolactone), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 폴리(에스테르-아미드), 폴리(에스테르-우레탄) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 바이오매스 유래 수지는 옥수수, 돼지감자, 사탕수수, 사탕무, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 바이오매스를 가공하거나 또는 상기 바이오매스로부터 추출된 바이오 연료로부터 제조될 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합용 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 상기 혼합용 수지 약 1 내지 약 900 중량부 포함할 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 가소제, 무기충전제, 안정제, 활제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 약 5 내지 약 100 중량부 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 시트를 포함하는 자동차 내장재 성형품을 제공한다.
상기 자동차 내장재 성형품은 표면처리층을 더 포함할 수 있다.
상기 표면처리층은 EB 경화형 수성처리제 또는, EB 경화형 무용제처리제를 적용하여 형성된 것일 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 석유계 열가소성 수지를 대체하는 바이오매스 유래 수지를 사용하기 때문에 CO2 발생량을 저감하고 상기 자동차 내장재 성형품은 수성 또는 무용제 처리하여 휘발성 유기 화합물(VOC)를 저감 효과까지 부여할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 바이오매스(bio-mass) 유래 수지를 포함한 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물을 제공한다. 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 바이오매스 유래 수지와 바이오매스 기원이 아닌 열가소성 수지의 혼합물일 수 있다.
상기 바이오매스 유래 수지는 바이오매스를 원료로 하여 제조된 수지를 의미한다. 예를 들어, 옥수수, 돼지감자, 사탕수수, 사탕무, 또는 이들의 조합 등의 곡물, 식물 등을 포함한 생물 자원으로서 바이오매스를 가공하거나, 이러한 바이오매스로부터 추출하여, 메탄올, 에탄올, 바이오 디젤유 등의 바이오 연료를 얻을 수 있다. 상기 바이오매스 유래 수지는 이러한 바이오 연료로부터 제조된 것이다.
구체적인 예에서, 사탕수수나 사탕무의 경우에는 직접 당을 추출하여 알코올 발효를 시킴으로써 바이오매스 유래 폴리에틸렌을 얻을 수 있다. 이산화탄소를 배출하면서 폴리에틸렌을 생산하는 석유계와는 달리, 상기 바이오매스 유래 폴리에틸렌 수지는 사탕수수를 원료로 하는 바이오 에탄올에 의하여 생산되고, 재생 가능하다는 점과 제조공정 과정에 있어서도 이산화탄소의 생성이 크게 낮고, 오히려 공기 중에 있는 이산화탄소를 사용할 수 있다는 점을 장점으로 한다.
상기 바이오매스 유래 수지는 이산화탄소 축적에 따른 화학연료를 대신할 수 있는 대체 자원으로 수지를 형성하는 과정에 있어서 종래의 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌수지 등과 같은 석유계 수지를 형성하는 것에 비해 그 제조 과정상 CO2를 저감할 수 있고 등 친환경적인 수지이다.
또한, 바이오매스 유래 수지를 포함한 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 조성물 중합 등의 제조과정에 있어서도 바이오 매스 수지와 호환성이 좋은 식물성 원료 및 식물성 첨가제들의 함유 비율을 높일 수 있다는 점에서도 친환경적이고, 상기 바이오매스 유래 수지는 열가소성 수지로서 재활용이 가능할 수 있다.
상기 바이오매스 유래 수지는 바이오 원료로부터 직접 추출된 수지 뿐만 아니라 바이오 원료와 함께 바이오매스 유래되지 않은 모노머를 같이 공중합하거나, 바이오 원료로부터 추출된 물질을 원료로 하여 제조된 수지의 경우까지 포함한다.
이와 같이, 상기 바이오매스 유래 수지는 전술한 바이오 원료로부터 순수하게 추출된 물질 자체로서의 수지인 경우와, 바이오 원료로부터 추출된 물질을 원료로 하여 다른 화합물과 반응시켜 얻어진 수지인 경우, 같은 함량의 바이오매스 유래 수지를 조성물에 포함시키더라도, 바이오매스 추출 성분의 함량이 달라지게 된다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 중 바이오매스 추출 성분의 함량은 ASTM D6866에 의한 pMC(percent modern carbon) 값으로써 평가될 수 있다.
상기 pMC 값은 바이오원료와 석유원료에서 탄소 동위체 14C의 함량이 달라짐에 따라 탄소연대측정법에 의해 측정 또는 계산될 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물의 pMC 값은 상기 바이오매스 유래 수지의 함량 뿐만 아니라, 어떤 종류의 바이오매스 유래 수지를 사용하는지에 따라서 조절할 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 pMC 값이 약 10 내지 약 90wt%일 수 있다. 상기 범위의 pMC 값을 갖는 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 친환경 효과를 구현하면서도 동시에 자동차 내장재 용도에 적합한 물성을 구현할 수 있다.
상기 바이오매스 유래 수지의 종류에는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀, 열가소성 폴리올레핀(TPO, thermoplastic polyolefine), 폴리락트산(PLA), 셀룰로오스(cellulose), 키틴(chitin), 녹말(starch), 열가소성 녹말(TPS, thermoplastic starch), 폴리히드록시알카노에이트(PHAs, poly hydroxyl alkanoates), 폴리비닐알콜, 폴리글리콜산(PGA, poly glycolic acid), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, poly butylene succinate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT, poly butylene adipate terephthalate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트(PBAS, poly butylene adipate-co-butylene succinate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트테레프탈레이트 (PBAST, poly butylene adipate-co-butylene succinate terephthalate), 폴리트리메틸렌트레프탈레이트(PTT, poly trimethylene terephthalate), 폴리카프로락탐(PCL, polycaprolactone), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 폴리(에스테르-아미드), 폴리(에스테르-우레탄) 등을 들 수 있고, 이들의 조합을 사용할 수도 있다.
상기 바이오매스 유래 수지는, 전술한 바와 같이, PLA와 PHAs와 같이 바이오매스로부터 직접 추출하여 얻을 수도 있고, 바이오매스 유래의 1,4-부탄디올을 원료로 제조되는 PBS, PBT, PBAS, PBAT 및 PBAST; 바이오매스 유래의 에틸렌글리콜로부터 제조되는 PET; 바이오매스 유래 1,3-프로판디올로부터 제조되는 PTT; 및 바이오매스 유래 녹말, 글루코스 또는 락토스로부터 제조될 수 있는 TPS와 같이 바이오매스 유래 원료와 함께 다른 물질을 혼합 사용하여 제조된 수지일 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 바이오매스 유래 수지와 혼합되는 혼합용 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 혼합용 수지는 전술한 바와 같이 바이오매스 기원이 아닌 열가소성 수지일 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 용도에 맞추어 구성 성분으로 포함되는 수지의 종류 및 함량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 상기 혼합용 수지 약 1 내지 약 900 중량부를 포함할 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 석유계 수지 대신 바이오매스 유래 수지를 포함함으로써 친환경적인 조성물을 구성할 수 있고, 석유계 수지를 블렌딩하여 조성물의 물성을 조절하는 것과 마찬가지로, 상기 혼합용 수지를 적절한 조성으로 혼합하여 원하는 물성을 구현할 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유리 수지의 함량을 높인 경우 그에 따라 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있는 물성이 저감될 수 있기 때문에, 상기 혼합용 수지의 조성을 적절히 구성하여 이를 보완할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리에틸렌 100 중량부, 부분가교 열가소성폴리올레핀(TPO) 약 300 내지 약 500 중량부, 무가교 TPO 약 10 내지 약 200 중량부, 폴리프로필렌 약 100 내지 약 200 중량부, 에틸렌옥텐 고무(EOR) 약 100 내지 약 200 중량부 및 무기충전제 약 100 내지 약 200 중량부를 포함한다.
다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리락트산 100 중량부, 바이오매스 유래 폴리에틸렌 약 100 내지 약 200 중량부, 상용화제 약 100 내지 약 200 중량부, 바이오매스 유래 부분가교 TPO 약 100 내지 약 900 중량부 및 무기충전제 약 100 내지 약 200 중량부를 포함한다.
또 다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리에스테르 100 중량부, 바이오매스 유래 폴리락트산 약 100 내지 약 200 중량부, 폴리비닐클로라이드 약 100 내지 약 200 중량부, 동식물에서 추출한 오일성분의 가소제 약 50 내지 약 200 중량부 및 무기충전제 약 50 내지 약 100 중량부를 포함한다.
이하, 상기 혼합용 수지로 사용될 수 있는 구체적인 예로서 기재된 수지에 관하여 상세하게 설명한다.
상기 폴리올레핀은 구체적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 수지 등일 수 있고, 이러한 폴리올레핀은 중합체, 올리고머 중합체 형태일 수도 있고, 엘라스토머상의 고무 형태일 수도 있으며 이들의 조합으로서 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 엘라스토머상의 고무 형태로서의 폴리올레핀은 내충격성 보강을 위해 사용될 수 있고, 예를 들면, 에틸렌과 C2-C10의 α-올레핀의 공중합체가 사용될 수 있다. 이 때, 상기 α-올레핀은 구성의 한정은 없으나 예를 들면, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 프로펜, 옥텐, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용할 수 있다. 다른 예를 들면, 상기 엘라스틴상의 고무 형태로서 폴리올레핀은 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene Propylene Rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Rubber EPDM), 에틸렌-부텐 고무(Ethylene Butene Rubber, EBR), 및 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene Octene Rubber, EOR), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 에틸렌-옥텐 고무 (EOR)은 상기 혼합용 수지로서 함께 혼합될 수 있는 열가소성 폴리올레핀 수지의 단점을 개선하기 위해 사용될 수 있는 수지로서 용융강도가 그 자체로서는 낮지만, 무기충진제와 함께 포함됨으로써, 상기 EOR이 상기 무기충진재에 함침되어 열가소성 폴리올레핀 수지와 유사한 용융 강도를 부여할 수 있고, 아울러 냄새 개선 효과를 부여할 수 있다.
상기 EOR은 옥텐 함량에 따라 그 등급(Grade)이 나누어지고, 옥텐 함량이 높아지면 경도가 낮아져서 제품의 소프트(Soft)한 질감은 향상되나 캘링더링 가공성이 떨어지므로, 용도에 맞추어 옥텐의 함량을 조절할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 열가소성 수지로서 완전가교, 반가교 및 무가교 중 적어도 어느 하나로 사용할 수 있다. 이러한 열가소성 폴리올레핀 (TPO) 수지는 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물에 캘린더링 공법 적용시 요구되는 물성인 용융강도를 상승할 수 있고, 또한 진공성형시 적정한 처짐성을 확보하기 위해 가교도에 따라 완전가교 TPO 수지와 반가교 TPO 수지로 나누어져 사용될 수 있다. 상기 반가교 TPO 수지는 반가교된 고무 사이로 폴리올레핀 사슬이 통과하는 구조를 형성할 수 있어, 신장시 균일하게 늘어남으로써 성형 후 제품 두께 편차를 작게 할 수 있다. 상기 완전가교 TPO 수지는 바이오 수지 조성물의 신장율이 과다하게 높아 문제가 생기거나, 제품 성형 후 트리밍성이 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리올레핀 수지 중 폴리프로필렌 수지는 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물의 캘린더링 가공 후, 그 성형품 형태의 유지력을 높이기 위해 사용할 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지를 적정 함량으로 포함하여 용융강도를 적정 수준으로 확보하여 이후 성형품 가공시 성형성을 개선할 수 있고, 성형품의 강도를 적절히 구현하여 진공성형시 터짐 현상을 방지하고 제품의 질감을 향상시킬 수 있으며, 또한 제품의 외관 품질을 개선할 수 있다.
상기 폴리비닐클로라이드는 동식물에서 추출한 오일성분의 가소제와 함께 혼합 적용되어 기존 제품에 비해 훨씬 친환경적이고, 면역력이 낮은 유아에게도 적합한 제품으로 제조될 수 있다.
상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 통상적으로 공지된 첨가제를 포함하여 물성을 조절할 수 있고, 예를 들어, 가소제, 무기충전제, 광안정제, 열안정제, 산화방지제, 활제, 난연제, 항균제, 내가수분해제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 약 5 내지 약 100 중량부 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 무기충전제는 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물 에 의해 제조되는 성형품의 기계적 특성을 증가시키기 위해 사용할 수 있고, 탄산칼슘, 산화칼슘, 마이카, 탈크 등에서 선택된 1종 이상인 것을 혼합 사용할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리에틸렌 100 중량부, 부분가교 열가소성폴리올레핀(TPO) 약 300 내지 약 500 중량부, 무가교 TPO 약 10 내지 약 200 중량부, 폴리프로필렌 약 100 내지 약 200 중량부, 에틸렌-옥텐 고무(EOR) 약 100 내지 약 200 중량부 및 무기충전제 약 100 내지 약 200 중량부를 포함한다.
다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리락트산 100 중량부, 바이오매스 유래 폴리에틸렌 약 100 내지 약 200 중량부, 상용화제 약 100 내지 약 200 중량부, 바이오매스 유래 부분가교 TPO 약 100 내지 약 900 중량부 및 무기충전제 약 100 내지 약 200 중량부를 포함한다.
또 다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 바이오매스 유래 폴리에스테르 100 중량부, 바이오매스 유래 폴리락트산 약 100 내지 약 200 중량부, 폴리비닐클로라이드 약 100 내지 약 200 중량부, 동식물에서 추출한 오일성분의 가소제 약 50 내지 약 200 중량부 및 무기충전제 약 50 내지 약 100 중량부를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 시트를 포함하는 자동차 내장재 성형품을 제공한다. 전술한 바와 같이, 상기 자동차 내장재 성형품은 바이오매스 유래 수지를 포함하여 제조된 것이기 때문에 그만큼 석유계 원료로부터 제조된 수지를 사용하지 않음으로써, CO2를 저감하는 친환경적인 효과를 구현할 수 있다.
상기 자동차 내장재 성형품은 표면처리층을 더 포함할 수 있다. 상기 표면처리층은 표면처리제를 사용하여 형성할 수 있고, 상기 표면처리제는 용제의 종류에 따라 유성처리제, 수성처리제, 무용제처리제 등이 사용될 수 있으며 경화방법에 따라 열 경화형 처리제, UV 경화형 처리제, EB 경화형 처리제 등이 사용될 수 있으며, 공지된 방법에 따라 제한 없이 형성될 수 있다. 그러나, 유성처리제 휘발성 유기 화합물(Total Volatile Organic Compounds, TVOC) 및 포름알데히드의 방출 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 자동차 내장재 성형품은 수성처리제 또는 무용제처리제를 사용하여 전자빔(Electron Beam, EB)을 통해 경화되는 처리제를 사용하여 표면처리층을 형성함으로써 보다 친환경성에 부응하는 성형품을 제조할 수 있다.
상기 자동차 내장재 성형품을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물을 이용하여 공지된 열가소성 수지 조성물을 성형하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물의 각 수지 구성 성분을 혼합한 혼합물을 준비한 다음, 상기 혼합물을 용융시킨 후, 상기 용융된 용융물을 캘린더롤을 통과시켜 캘린더링하여 상기 자동차 내장재 성형품을 제조할 수 있다.
상기 혼합물의 용융은 일축 압출기, 이축 압출기, 니더(kneader), 밤바리 믹서 등을 사용하여 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 상기 켈린더링은 공지된 통상적인 방법을 이용하여 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합물의 용융은 약 160 내지 약 230℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 용융된 용융물을 표면온도가 약 130 내지 약 180℃인 캘린더 롤을 통과시켜 캘린더링할 수 있다.
상기 자동차 내장재 성형품이 표면처리층을 더 포함하는 경우, 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 시트의 표면에 표면처리제를 도포한 후, 예를 들어, 전자빔에 의하여 표면처리하여 표면처리층을 형성할 수 있다. 전자빔에 의해 표면처리층을 형성하는 경우, 전자빔을 조사함으로써 라디칼이 발생하여 중합, 고화하기 때문에 열경화 및 UV경화와 상이하게 중합개시제 등이 불필요하며 변질의 염려가 거의 없다. 또한 열경화 또는 UV경화에 비해 에너지 이용 효율이 높고, 경화속도가 빨라 생산성 향상을 기대할 수 있다.
상기 표면처리를 위한 표면처리제는 유성처리제 또는 수성처리제를 사용할 수 있고, 전술한 전자빔의 조사에 의해서 경화가능한 표면처리제는 멜라민계 수지, 에폭시계 수지, 고무계 수지, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지, 우레탄계 수지 등 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
예를 들어, 아크릴계 베이스의 폴리머로 표면처리할 경우, 가소제의 이행을 방지하고 제품표면의 강도를 높여 내구성이 우수하다.
상기 전자빔에 의하여 표면처리된 표면처리층은 상기 자동차 내장재 성형품의 신율을 향상시켜 상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 상기 자동차 내장재 성형품으로의 성형된 후에도 깨짐이나 내광, 내열성이 떨어지지 않게 한다. 또한 벤젠 및 톨루엔 등을 용제로 사용하는 UV경화 및 열경화와 달리 전자빔으로 표면처리시 VOC 등의 환경에 유해한 요소들을 방출하는데 원인이 될 수 있는 용제를 사용하지 않을 수 있기 때문에, 전자빔에 의한 표면처리는 바이오매스 유래 수지를 포함하여 친환경성을 제고하고자 하는 상기 자동차 내장재 성형품의 달성하고자 하는 효과 구현에 부합할 수 있게 한다.
상기 자동차 내장재 성형품은 내용제성, 내마모성, 내스크래치성, 내광성 및 내약품성 등의 물성이 우수하면서도 친환경적 바이오매스 유래 수지를 포함하여 자동차의 실내 냄새를 유발하지 않고 자동차 내장 부품의 표피재로 사용하여 자동차 실내 감성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
실시예 1-8 및 비교예 1-2
각 실시예 1-8 및 비교예 1-2에 대하여 하기 표 1 및 표 2에서 기재된 조성으로, 하기 기재된 사용된 화합물을 사용하여 조성물을 준비하였다. 상기 각 실시예 1-8 및 비교예 1-2의 조성물에 대하여 ASTM D6866에 의한 pMC를 측정하여 하기 표 1 및 표 2에 기재하였다.
상기 혼합된 조성물을 용융시킨 후, 용융된 용융물을 설비에서 캘린더롤 사이로 통과시켜 압착하여, 시트 형태로 가공하는 캘린더링을 수행하여 시트를 제작하였다.
상기 제작된 시트의 일 표면에 표면처리제로 EB경화형 수성처리제를 스프레이로 도포한 후, 전자선 가교기에서 경화하여 표면처리층을 형성함으로써 자동차 내장재 성형품의 샘플을 제작하였다.
실시예 및 비교예에서 사용된 화합물:
- 완전가교 TPO 수지: N65EH, 화승 R&A
- 부분가교 TPO 수지: 8165N, 현대EP
- 무가교 TPO 수지: Q100F, Baselle
- 에틸렌옥텐 고무: Engage8180, DOW
- 폴리프로필렌 수지: B330F, SK에너지
- 폴리에틸렌 수지: SF 316, 호남석유화학
- 바이오매스 유래 열가소성 폴리올레핀 수지(TPO) 제조: 경도 Shore A 80, 비중0.93, 인장강도 11MPa, 신율 560%
- 바이오매스 유래 폴리에틸렌(PE) 제조: 용융지수(MI) 1.0(190℃/2.16kg), 비중 0.92, 인장강도 40MPa, 신장율 1400%
- 상용화제 : WD203, SUMITOMO
- 폴리락트산(PLA): 2002D, NatureWorks
- 폴리히드록시알카노에이트(PHA): EM10051, Ecoman
- 셀룰로오스: CA-398-6, EASTMAN
- 무기충전제: 탄산칼슘
성분 실시예 (중량부)
1 2 3 4 5
바이오매스 유래 수지 TPO 100 80.7 66.2 79.7 67.4
PE - - 33.8 20.3 32.6
PLA 19.3 - - -
PHA - - - - -
셀룰로오스 - - - - -
계 100 100 100 100 100
완전가교 TPO 64.3 50 9.2 6.3 -
부분가교 TPO 357.1 161.5 29.2 - -
무가교 TPO 57.1 - - - 4.5
에틸렌-옥텐 고무 (EOR) 71.4 30.7 - - -
폴리프로필렌 28.6 - 7.7 7.6 3.4
폴리에틸렌 - - - - -
상용화제 - 19.2 - - -
(혼합용 수지 합) (578.5) (261.4) (46.1) (13.9) (7.9)
무기충전제 35.7 23.1 7.7 8.9 4.5
pMC 13wt% 25wt% 43wt% 52wt% 58wt%
성분 실시예 (중량부) 비교예 (중량%)
6 7 8 1 2
바이오매스 유래 수지 TPO 67.9 65.9 61.1 - -
PE 32.1 28.4 33.3 - -
PLA - - - - -
PHA - 5.7 - - -
셀룰로오스 - - 5.6 - -
계 100 100 100 - -
완전가교 TPO 2.4 - - 5 10
부분가교 TPO 4.8 - - 25 10
무가교 TPO 3.6 5.7 - 25 38
에틸렌-옥텐 고무 (EOR) - - - 5 4
폴리프로필렌 4.8 - - 25 24
폴리에틸렌 - - - 5 4
상용화제 - 5.7 5.6 - -
(혼합용 수지 합) (15.6) (11.4) (5.6)
무기충전제 3.6 2.3 5.6 10 10
조성물 합 (100 중량%) 조성물 합 (100 중량%)
pMC 65wt% 72wt% 79wt% 0 0
실험예 1: 경도
ASTM D2240에 의하여 경도를 측정하고 하기 표 4 및 표 5에 기재하였다.
실험예 2: 인장강도 및 파단신율
ASTM D 638에 따라 인장시험기를 이용하여 시험속도 200 mm/분, 표점간의 거리 70 mm, 시험편은 1호형을 사용하여 일정면적에 대한 최대하중 및 파단시 신율을 측정하였다.
실험예 3: 내열노화성
110±2℃ 온도로 유지된 강제대류 오븐에 300 시간 유지한 후 분광광도계 (Spectrophotometer)에 의한 45°각도에서의 △Ecmc 및 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02에 규정되어 있는 회색표(Gray scale)로 판정하여 등급을 구하였다.
실험예 4: 내광노화성
ISO 105에 따라 규정한 시험기로 흑색 패널 온도 89±3℃, 조내습도 50±5% RH, 126 MJ/m2 조사 후 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02에 규정되어 있는 회색표로 판정하여 등급을 구하였다.
실험예 5: 내약품성
하기 표 3에 지시된 시험액을 충분히 묻혀 적신 가제로 표피면을 10회 왕복하여 닦은 후 실온 중에 1시간 방치시키고 육안에 의한 퇴색의 차이를 ISO 105-A02 에 규정되어 있는 회색표로 판정하여 등급을 구하였다.
시험액 비고
유리 세정제 약알칼리성 유리세정제
세정제 95% 증류수와 5% 중성세제의 혼합액
워셔(washer) 액 50% 이소프로필알콜과 50% 증류수의 혼합액
휘발유 무연 휘발유
광택왁스 HMC
실험예 6: 내썬크림성
GMN 10033에 따라 알루미늄판(50mmX50mm)에 같은 크기의 백면포 2장을 겹쳐 올린 후 썬크림(Coppertone Waterbabies SPF 45) 0.25g을 전면에 도포하여 공시품 위에 올리고 알루미늄판에 500g의 하중으로 밀착시키고 80±2℃의 항온조 내에 1시간 방치한 후 꺼내어, 백면포와 알루미늄판을 제거하고 10~15분 정도 상온에 방치한 후 중성세제로 씻어내고 건조하여 육안에 의한 변퇴색의 차이를 판정하였다. 변퇴색의 발생이 거의 없으면 우수, 변퇴색의 발생정도가 미미한 정도면 양호, 변퇴색이 발생하나 품질에 이상이 없으면 보통, 변퇴색이 심하면 불량으로 판정하였다.
실험예 7: 냄새
4L의 유리용기를 100℃에서 1시간 가량 가열 후 다시 1시간 상온에 방치시켜 유리용기 내의 냄새를 휘발시키고 시편을 50mmX60mm으로 잘라 다시 100℃에서 2시간 가열하여 꺼낸 후 실온(23±2℃)에 60분 방치하여 식힌 후 뚜껑을 3~4㎝ 정도 개방하여 평가하였다. 냄새 발생 정도가 심한 경우를 1점, 보통인 경우를 3점, 거의 없는 경우를 5점으로 하여 냄새 발생 정도를 점수화하여 평가하였다.
실험예 8: 캘린더링 가공성
바이오 성형 조성물을 용융하여 롤 사이로 압착, 시트 형태로 가공하는 캘린더링 설비에서 배합별 시트를 생산하여 작업성 및 표면 상태를 육안으로 확인하였다. 표면에 미용융된 수지 성분이 남아있거나, 흐름성이 떨어져 표면에 불균일한 면이 발생하면 불량으로 판단하였다.
상기 실시예 1-8 및 비교예 1-2에서 제작된 자동차 내장재 성형품의 샘플에 대하여 측정한 각 물성 데이터를 하기 표 4 및 표 5에 기재하였다.
구분 실시예
1 2 3 4 5
경도 [Shore A] 80 82 82 77 78
비중 0.92 0.93 0.91 0.92 0.91
인장강도(㎏f/㎠) 142 191 164 164 117
파단신율(%) 650 591 572 572 621
내열노화성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내광노화성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내약품성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내썬크림성 양호 양호 양호 양호 양호
냄새 (급) 4 4 4 4 4
캘린더링 가공성 양호 양호 양호 양호 양호
구분 실시예 비교예
6 7 8 1 2
경도 [Shore A] 79 81 84 81 79
비중 0.92 0.93 0.93 0.92 0.92
인장강도(㎏f/㎠) 202 236 201 124 130
파단신율(%) 689 762 723 620 695
내열노화성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내광노화성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내약품성
(gray scale)		 4 4 4 4 4
내썬크림성 양호 양호 양호 양호 양호
냄새 (급) 4 4 4 3 3
캘린더링 가공성 양호 양호 양호 양호 양호
실시예 1-8에서 제조된 자동차 내장재 성형품의 샘플은 바이오매스 유래 수지를 사용하여 친환경성을 확보하면서도 석유계 수지만을 사용하여 제조된 비교예 1-2와 동등 이상의 물성 구현이 가능함을 상기 결과에서 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 바이오매스 유래 수지를 포함하는 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  2. 제2항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 ASTM D6866에 의한 pMC 값이 10 내지 90wt%인
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이오매스 유래 수지는 폴리올레핀, 열가소성 폴리올레핀(TPO, thermoplastic polyolefine), 폴리락트산(PLA), 셀룰로오스(cellulose), 키틴(chitin), 녹말(starch), 열가소성 녹말(TPS, thermoplastic starch), 폴리히드록시알카노에이트(PHAs, poly hydroxyl alkanoates), 폴리비닐알콜, 폴리글리콜산(PGA, poly glycolic acid), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, poly butylene succinate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트(PBAT, poly butylene adipate terephthalate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트(PBAS, poly butylene adipate-co-butylene succinate), 폴리부틸렌아디페이트-co-부틸렌석시네이트테레프탈레이트 (PBAST, poly butylene adipate-co-butylene succinate terephthalate), 폴리트리메틸렌트레프탈레이트(PTT, poly trimethylene terephthalate), 폴리카프로락탐(PCL, polycaprolactone), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU), 폴리(에스테르-아미드), 폴리(에스테르-우레탄) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이오매스 유래 수지는 옥수수, 돼지감자, 사탕수수, 사탕무, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 바이오매스를 가공하거나 또는 상기 바이오매스로부터 추출된 바이오 연료로부터 제조된
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합용 수지를 더 포함하는
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 상기 혼합용 수지 1 내지 900 중량부 포함하는
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물은 가소제, 무기충전제, 안정제, 활제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함하는
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 바이오매스 유래 수지 100 중량부 대비 5 내지 100 중량부 포함하는
    자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 내장재용 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 시트를 포함하는 자동차 내장재 성형품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자동차 내장재 성형품은 표면처리층을 더 포함하는
    자동차 내장재 성형품.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 표면처리층은 EB 경화형 수성처리제 또는, EB 경화형 무용제처리제를 적용하여 형성된
    자동차 내장재 성형품.
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