KR20170135470A - 폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널 - Google Patents

폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널 Download PDF

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Abstract

패키지 트레이 패널에 관한 것으로, 굴곡강도 및 굴곡탄성률 향상에 따른 내구성이 우수하며, 경량화가 가능하다.

Description

폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널{Package tray Panel Comprising Polyester Foamed Seet}
본 발명은 폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널에 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 발포체을 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.
본 발명의 목적은, 내구성 및 내습성이 우수하고, 작업 환경을 개선할 수 있는 경량화된 패키지 트레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 평균 평량 300 내지 1,500 g/m2 범위의 폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널을 제공한다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 강도, 내구성 및 내습성이 우수하고, 작업성을 향상시키고, 경량화가 가능하다.
도 1 내지 4는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 패키지 트레이 패널의 단면도이다.
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 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
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, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 평균 평량 300 내지 900 g/m2 범위의 폴리에스테르 발포 시트를 포함한다. 구체적으로 상기 폴리에스테르 발포 시트의 평량은, 평균 350 내지 850 g/m2, 400 내지 810 g/m2, 450 내지 780 g/m2, 500 내지 750 g/m2 또는 550 내지 720 g/m2 범위일 수 있다.
폴리에스테르 발포 시트의 평량을 상기 범위로 제어함으로써, 패키지 트레이 패널의 경량화가 가능하다. 이러한 경량화를 통해, 패키지 트레이 패널을 이용한 작업 환경을 개선하고, 자동차의 무게 감소를 통한 연비 절감 효과가 있다. 또한, 폴리에스테르 발포 시트의 평량을 상기 범위 보다 낮게 제어하는 경우에는, 패키지 트레이 패널에 요구되는 강도 및 경도를 구현하기 어려운 문제가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, ASTM D 790에 따른 굴곡강도가 20 MPa 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 굴곡강도는 25 Mpa 이상, 50 Mpa 이상 또는 100 Mpa 이상일 수 있으며, 1,000 Mpa 이하 범위일 수 있다. 굴곡강도를 제어함으로써, 강성 및 내구성이 향상된 패키지 트레이 패널을 제공할 수 있다. 상기 굴곡강도는, 예를 들어, 시편의 스팬(Span) 넓이 100 mm, 측정 속도 5 mm/min로 하여 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때 측정된 수치이다.
또한, 상기 패키지 트레이 패널은, MS 361-13에 의거하여 측정한 파열강도가 15 내지 80 kgf/cm2 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 파열강도는 18 내지 70 kgf/cm2, 20 내지 50 kgf/cm2 혹은 25 내지 45 kgf/cm2 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 물리적인 충격에 의한 변형이 적고, 무거운 무게에 대해 향상된 지지력을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 후각, 시각 및 촉각 평가 등을 통해서도 우수한 성능을 확인할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 트레이 패널은, 하기 하기 표 1에 나타낸 냄새 판정표에 따른 냄새 평가시 3 등급 이하일 수 있다. 혹은 상기 냄새 평가시 1 등급 혹은 2 등급일 수 있다. 구체적으로, 상기 냄새 평가 등급은 패키지 트레이 패널 시험편을 4L 데시게이터에 넣고 밀폐 후 100±2 ℃ 오븐에서 2시간을 가열한 후 실온에서 60분 방치하여 식힌 후 뚜껑을 3~4cm 개방하고, 평가자가 하기 표 1(냄새 판정표)의 평가 기준에 따라 평가한 것일 수 있다. 평가 시 온도는 23 ±2 ℃, 상대습도는 50 ±5 % 조건의 실내에서 실시할 수 있다.
등급 구 분
1등급 무취 (None)
2등급 냄새 감지 (Threshold)
3등급 보통 냄새 (Moderate)
4등급 강한 냄새 (Strong)
5등급 극심한 냄새 (Very Strong)
6등급 참기 어려운 냄새 (Over Strong)
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 별도의 천연 섬유 등을 포함하지 않기 때문에 장시간 사용, 혹은 수분 침투시 발생되는 냄새를 차단할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 외부 충격에 대한 저항력이 우수하다. 다양하고 반복적인 실험을 통해, 예를 들어, 4.44 N의 충격구를 20 mm 높이에서 낙하 충격시, 외관의 깨짐 및 균열이 발생되지 않는다는 것을 확인하였다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 KS M 7214에 의거하여 측정한 흡수량이 2 g/100cm2 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 흡수량은 1.8 g/100cm2 이하, 1.5 g/100cm2 이하, 1 g/100cm2 이하, 0.01 내지 0.5 g/100cm2 또는 0.1 내지 0.4 g/100cm2 일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 흡수량이 상기 범위를 만족함으로써, 내습성이 향상되어 패널의 외부 보관이 용이하며, 장기간 사용 시에도 강도의 저하를 방지할 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. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 작업시 유리 분진의 발생을 방지하고, 작업 효율을 높일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 폴리에스테르 발포 시트의 일면 혹은 양면에 합지된 폴리에스테르 수지층을 포함할 수 있다. 본 발명은 폴리에스테르 발포 시트의 일면 또는 양면에 폴리에스테르 수지층을 형성함으로써, 패키지 트레이 패널의 물성 향상이 가능함을 확인하였다. 예를 들어, 강도 및 경도를 보완하고, 동시에 외관 특성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 폴리에스테르 수지층은, 폴리에스테르 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이축 연신 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 비결정화 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅층 중 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적으로는, 상기 폴리에스테르 수지층은 이축 연신된 폴리에스테르 필름일 수 있다.
예를 들어, 폴리에스테르 발포 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포 시트이고, 폴리에스테르 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이축 연신 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 비결정화 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅층 중 어느 하나 이상일 수 있다.
폴리에스테르 발포 시트와 폴리에스테르 수지층을 동일한 성분으로 형성함으로써, 층간 접합성을 높이고, 박리를 방지할 수 있으며, 나아가 재활용이 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 상기 발포 시트와 이축 연신 필름 사이에 접착층을 개재하여 접합된 구조일 수 있다. 하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 폴리에스테르 발포 시트와 폴리에스테르 이축 연신 필름 사이에 개재된 폴리에스테르계 접착 수지층을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리에스테르계 접착 수지는 다양한 형태의 사출 성형물, 필름(Film) 성형물로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르계 탄성 접착 수지는 섬유(web)로 제조될 수 있다. 상기 폴리에스테르계 탄성 접착 수지는 저융점의 특성이 있어 여러겹으로 압착하여 필름이나 웹 구조의 부직포로 제공될 수도 있다.
본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 상기 발포 시트와 상기 이축 연신 필름 사이에 상기 접착 수지층을 개재한 후 가압롤러로 가압하여 제조되거나, 열을 가하여 열접착하여 제조된 것일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 폴리에스테르계 접착 수지층은 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)의 에스테르화 반응물인 하드 세그먼트; 및 폴리올(Polyol)인 소프트 세그먼트의 축중합물인 폴리에스테르계 탄성 접착 수지일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 평균 두께는 1.1 내지 5.2 mm 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 패키지 트레이 패널의 평균 두께는, 1.3 내지 5 mm, 1.5 내지 4.8 mm, 2 내지 4.6 mm, 2.4 내지 4.4 mm, 2.8 내지 4.2 mm, 3 내지 4.1 mm 혹은 3.5 내지 4 mm 범위 일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 평균 두께가 상기 범위일 경우, 경량화를 구현하면서 동시에 강도 및 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 다른 폴리에스테르 발포 시트의 두께는 평균 1 내지 5 mm 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 발포 시트의 두께는 평균 1.3 내지 4.5 mm, 1.5 내지 4 mm, 1.8 내지 3.5 mm, 2 내지 3 mm 혹은 2 내지 2.5 mm 일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트의 두께가 상기 범위일 경우, 패키지 트레이 패널의 경량화를 만족할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 이축 연신 필름의 두께는 평균 60 내지 350 ㎛, 90 내지 340 ㎛, 100 내지 330 ㎛, 120 내지 320 ㎛, 130 내지 310 ㎛, 150 내지 300 ㎛, 180 내지 280 ㎛, 200 내지 270 ㎛ 혹은 250 ㎛ 일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 상기 두께 범위를 갖는 이축 연신 필름을 포함함으로써 굴곡탄성률을 증가시켜, 동시에 월등히 향상된 강성 및 강도 성능을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 이축 연신 필름은 종방향(기계방향=MD)으로 2 내지 8 배 연신되고, 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 1.1 내지 6 배 연신된 것일 수 있으며, 전체 연신 배율은 1.5 내지 7 배 연신된 것일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 이축 연신 필름은, 연신되지 않은 폴리에스테르 필름을 종방향(기계방향=MD)으로 약 90 내지 120 ℃ 의 온도 범위에서 약 2 내지 8 배의 연신하고 횡방향(기계방향에 수직=TD)으로 약 100 내지 140 ℃ 의 온도 범위에서 약 1.1 내지 6 배 연신한 후, 약 220 내지 240 ℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 제조된 것일 수 있다. 이러한 이축 연신 필름을 사용할 경우, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 두께를 증가시키지 않으면서 뛰어난 내구성, 강성 및 강도를 구현하는 동시에, 경량화가 가능하여 차량의 연비 절감에 용이하다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포 시트이고, 폴리에스테르 이축 연신 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이축 연신 필름일 수 있다. 이러한 구조의 패키지 트레이 패널은 상기 폴리에스테르 발포 시트 및 이축 연신 필름이 모두 PET로 이루어져 있어, 재사용 시에 각각의 층을 분리할 필요가 없이 한번에 녹여 재사용이 가능하므로, 제조 공정의 간소화 및 재활용 공정의 간소화를 구현할 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
본 발명에서 사용 가능한 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
구체적으로 본 발명에서 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)이며, 이는 상기 폴리에스테르 발포 시트의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90 %(v/v) 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포 시트 중 폐쇄 셀의 비율은 평균 90 내지 100 % 또는 95 내지 99 %일 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 패키지 트레이 패널로 제조 시에 우수한 내구성, 강성 및 강도 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 발포 시트의 셀 수는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 800 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛, 200 내지 600 ㎛ 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5 % 이하, 0.1 내지 5 %, 0.1 내지 4 % 내지 0.1 내지 3 % 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는 균일한 크기의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는 압출 발포 성형체일 수 있다. 구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 폴리에스테르 스크림을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리에스테르 스크림은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스크림일 수 있다. 상기 패키지 트레이 패널은 폴리에스테르 발포 시트; 폴리에스테르 이축 연신 필름; 및 폴리에스테르 스크림이 순차적으로 적층되어 접착 물질 없이 서로 열 융착 또는 열 접합된 구조일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 상기 발포 시트와 이축 연신 필름 사이에 접착 물질을 개재하거나, 상기 이축 연신 필름과 스크림 사이에 접착 물질을 개재하여 접합된 구조일 수 있다. 여기서, 폴리에스테르 발포 시트 및 폴리에스테르 이축 연신 필름은 상술한 것과 동일한 것일 수 있다.
하나의 예로서, 폴리에스테르 발포 시트와 폴리에스테르 이축 연신 필름 사이 및/또는 폴리에스테르 이축 연신 필름과 폴리에스테르 스크림 사이에 개재된 폴리에스테르계 접착 수지층을 더 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르계 접착 수지층은 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)의 에스테르화 반응물인 하드 세그먼트; 및 폴리올(Polyol)인 소프트 세그먼트의 축중합물인 폴리에스테르계 탄성 접착 수지일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은, 폴리에스테르 발포 시트와 폴리에스테르 이축 연신 필름 사이 및/또는 폴리에스테르 이축 연신 필름과 폴리에스테르 스크림 사이에 개재된 폴리에스테르계 접착 수지층을 더 포함하는 경우, 폴리에스테르 발포 시트; 제1 폴리에스테르계 접착 수지층; 폴리에스테르 이축 연신 필름; 제2 폴리에스테르 접착 수지층; 및 폴리에스테르 스크림이 순차적으로 적층된 패키지 트레이 패널일 수 있다.
또한, 상기 구조를 갖는 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 상기 폴리에스테르 발포 시트, 폴리에스테르계 접착 수지층, 폴리에스테르 이축 연신 필름 및 폴리에스테르 스크림이 모두 PET로 이루어져 있어, 패키지 트레이 패널의 재사용 시에 각각의 층을 분리할 필요가 없이 한번에 녹여 재사용이 가능하므로, 제조 공정의 간소화 및 재활용 공정의 간소화를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 일면 또는 양면에 합지된 하나 이상의 섬유층을 더 포함할 수 있다. 상기 섬유층은 스크림 혹은 부직포 형태일 수 있다. 이때 섬유층은 열 융착 또는 열 접합된 구조일 수 있으며, 접착 물질을 개재하여 접합된 구조일 수 있다. 여기서 접착 물질은 본 발명에 따른 폴리에스테르계 접착 수지일 수 있다. 또한, 상기 섬유층은 폴리에스테르 섬유층일 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유층일 수 있다. 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널은 상기 섬유층을 형성함으로써, 굴곡강도 및 굴곡탄성률 향상에 기여할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 발포 시트는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 폴리에스테르 발포 시트는 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 기핵제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 이러한 기핵제는 폴리에스테르 발포 시트의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 폴리에스테르 발포 시트의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
도 1 내지 4는 각각 본 발명에 따른 패키지 트레이 패널의 단면 구조를 모식적으로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 폴리에스테르 발포 시트(10) 상에 폴리에스테르 이축 연신 필름(20)이 접합된 구조이며, 폴리에스테르 수지 발포 시트(10)와 폴리에스테르 이축 연신 필름(20)이 접착층을 개재하지 않고, 열 융착 또는 열 접합된 구조이다.
도 2를 참조하면, 패키지 트레이 패널(200)은 폴리에스테르 발포시트(11), 폴리에스테르계 접착 수지층(31) 및 폴리에스테르 이축 연신 필름(21)이 순차적으로 접합된 구조이다.
도 3을 참조하면, 패키지 트레이 패널(300)은 폴리에스테르 발포시트(12), 폴리에스테르 이축 연신 필름(22) 및 폴리에스테르 스크림(42)이 열 융착된 구조이다.
또한, 도 4를 참조하면, 패키지 트레이 패널(400)은 폴리에스테르 발포시트(13), 제1 폴리에스테르계 접착 수지층(33); 폴리에스테르 이축 연신 필름(23); 제2 폴리에스테르 접착 수지층(34); 및 폴리에스테르 스크림(43)이 순차적으로 적층된 구조이다. 이러한 구조를 갖는 본 발명의 패키지 트레이 패널은 전체적인 두께가 두꺼워 지는 것을 방지하면서 향상된 강도 및 내구성을 구현할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 100 중량부를 130 ℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지와, 상기 수분이 제거된 PET 수지 100 중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 1 중량부, 탈크 1 중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다.
그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 탄산가스와 Pantane 을 5:5 비율로 혼합하여, PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출발포 하여 폴리에스테르 발포 시트를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 발포 시트의 밀도는 약 300 kg/m3, 두께는 약 2 mm, 평량은 약 600 g/m2 였다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 발포 시트의 일면에 폴리에스테르 필름을 합지하였다. 상기 폴리에스테르 필름은, 종방향 연신률 3배 및 횡방향 연신률 1.5 배이고, 두께가 150 ㎛인 이축 연신 필름을 사용하였다. 그런 다음, 폴리에스테르 필름 상에 다시 부직포를 합지하였다.
폴리에스테르 발포시트, 폴리에스테르 필름 및 부직포를 합지하고, 3 kgf 압력 및 250 ℃ 온도조건 하에서 5초 동안 열처리하여 패키지 트레이 패널용 기재를 제조하였다.
최종적으로 제조된 패키지 트레이 패널용 기재의 두께는 약 3.1 mm 이고, 평량은 950 g/m2 였다.
비교예 1
대나무 섬유 매트 40 중량부에 폴리프로필렌 60 중량부를 함침시킨 후 부직포를 합지하여 천연섬유 강화 보드를 제조하였다.
최종적으로 제조된 패키지 트레이 패널의 두께는 약 3 mm이고, 평량은 1,200 g/m2 였다.
비교예 2
폴리에스테르 발포 시트의 밀도를 250 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 패키지 트레이 패널용 기재를 제조하였다.
비교예 3: 천연섬유 강화 폴리프로필렌 보드
폴리에스테르 발포 시트의 밀도를 1,800 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 패키지 트레이 패널용 기재를 제조하였다.
실험예 1: 물성 평가
상기 실시예 2 및 비교예 1의 물성을 평가하기 위해, 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 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때의 값을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
구분 실시예 2 비교예 1
평량(g/m2) 950 1,000
굴곡탄성률(MPa) 890 850
굴곡강도(MPa) 60 15
상기 표 2를 참조하면, 실시예에 따른 패키지 트레이 패널은 평량이 비교예 보다 낮아 차량의 경량화를 용이하게 구현할 수 있음을 확인하였다. 또한, 굴곡탄성률 및 굴곡강도 결과에서도, 실시예 2는 비교예 1에 비해 향상된 결과를 보여 향상된 강도 및 내구성을 나타냄을 알 수 있었다.
실험예 2: 냄새 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 시험편에 대해서 냄새 평가를 수행하였다.
구체적으로는, 시험편을 4L 데시게이터에 넣고 밀폐 후 100±2 ℃ 오븐에서 2시간을 가열한 후 실온에서 60분 방치하여 식힌 후 뚜껑을 3~4cm 개방하고, 평가자가 하기 표의 냄새 기준에 의거하여 평가하였다. 평가 기준 및 결과는 하기 표 3과 같으며, 평가는 50명에 대해서 수행하였다.
등급 구 분 평가 결과
1등급 무취 (None) 10명
2등급 냄새 감지 (Threshold) 35명
3등급 보통 냄새 (Moderate) 5명
4등급 강한 냄새 (Strong) -
5등급 극심한 냄새 (Very Strong) -
6등급 참기 어려운 냄새 (Over Strong) -
상기 표 3에 따른 평가 결과, 실시예 1에 대해 대부분의 평가자는 1등급 혹은 2등급으로 평가하였으며, 모든 평가자는 1등급 내지 3등급인 것으로 평가하였다.
실험예 3: 충격 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 시험편에 대해서 충격 평가를 수행하였다. 구체적으로는, 시험편에 대해서 4.44 N의 충격구를 20 mm 높이에서 낙하 충격을 가하였다. 각 시험편에 대해서, 시각 및 촉각을 이용하여 외관의 깨짐 및 균열의 발생여부를 확인하였다.
실험 결과, 실시예 2의 시험편의 경우에는 외관의 깨짐이나 균열이 발생되지 않았으나, 비교예 1의 시험편은 외관의 균열이 발생함을 확인하였다.
100, 200, 300, 400: 패키지 트레이 패널
10, 11, 12, 13: 폴리에스테르 발포 시트
20, 21, 22, 23: 폴리에스테르 이축 연신 필름
31, 33, 34: 폴리에스테르계 탄성 접착 수지층
42, 43: 폴리에스테르 섬유층

Claims (8)

  1. 평균 평량 300 내지 1,500 g/m2 범위의 폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 패키지 트레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    패키지 트레이 패널은, ASTM D 790에 따른 굴곡강도가 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 패키지 트레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    패키지 트레이 패널은, 4.44 N의 충격구를 20 mm 높이에서 낙하 충격시, 외관의 깨짐 및 균열이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 패키지 트레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    패키지 트레이 패널은 ASTM D 570에 의거하여 측정한 흡수량이 2 % 이하인 것을 특징으로 하는 패키지 트레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    패키지 트레이 패널은 상기 폴리에스테르 발포 시트의 일면 혹은 양면에 합지된 폴리에스테르 수지층을 더 포함하는 패키지 트레이 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    폴리에스테르 발포 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포 시트이고,
    폴리에스테르 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이축 연신 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 비결정화 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅층 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 패키지 트레이 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    패키지 트레이 패널은 일면 또는 양면에 합지된 섬유층을 더 포함하는 패키지 트레이 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지 트레이 패널.
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