KR20180051167A - 폴리에스테르 발포시트를 이용한 친환경 자동차용 천정재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 천정재로서, 폴리에스테르 폼 시트를 코어층으로 하고 상기 코어층 양측 겉면에 폴리에스테르 부직포를 스킨층으로 하되, 상기 코어층과 스킨층을 폴리에스테르 공중합 접착필름 또는 접착웹을 사용하여 접착시킬 수 있는 접착층으로 구성되는 친환경 자동차용 천정재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 발포시트(Foam Sheet), 폴리에스테르 접착소재 및 폴리에스테르 부직포 시트의 스킨층으로 구성된 내구성이 우수하고, 재활용이 가능하고, VOCs 저감효과가 뛰어난 친환경 자동차용 천정재에 관한 것이다.
자동차용 천정재는 자동차의 실내 천정부에 부착되어 외부로부터 소음을 차단하고 자동차의 단열성을 향상시키기 위해 사용된다. 일반적으로 자동차 내장재 분야 특히, 천정재로서 열가소성 유기섬유들인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 등은 낮은 유리전이온도 및 내열성으로 인해 독자적으로 사용하는 데에는 한계성이 있어, 유리섬유, 열경화성 수지 등을 첨가하는 방법에 의해 상기와 같은 단점을 극복하며 사용하고 있다.
종래의 자동차용 천정재의 하나의 형태로는, 폴리우레탄 폼(Foam)과 유리섬유로 구성된 글라스 매트의 조합이 있는데, 폴리우레탄 폼의 경우는 흡음성은 좋으나 내후성이 나빠서 장시간 사용할 때 변색이나 폼 셀의 바스러짐이 발생하는 등 내구성이 떨어지는 문제 및 유리섬유의 사용에 의한 환경문제 및 동일 계열 소재가 아니어서 재활용이 어려운 문제점을 가지고 있다. 그리고 각 재질의 접착 적층 시 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)계 핫 멜트 필름(Hot Melt film)을 적용할 경우 폴리에스테르 기재와의 계면접착성이 떨어지고, 휘발성 유기화합물(VOCs) 방출이 많이 발생하는 문제점이 있다.
자동차용 천정재로, 대한민국 등록특허공보 제10-1345644호에는 기재와 스킨을 접착시키기 위한 수단으로 핫 멜트 필름을 사용하지 않고 폴리에스테르 스펀레이스를 활용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같은 방법으로는 EVA계 핫 멜트 필름을 사용하지 않아 VOCs 저감효과는 있지만, 폴리우레탄 폼을 사용하여 내후성이 나빠서 장시간 사용시 변색이나 폼 셀의 바스러짐이 발생하는 등 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
또한 대한민국 등록특허공보 제10-1371848호에는 발포성 폴리우레탄 원료에 열가소성 수지 분말, 탄산칼슘 및 알루미늄 단섬유를 혼합하여 고 내열 폴리우레탄 폼을 활용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기와 같은 방법으로 고 내열 폴리우레탄 폼 사용으로 인해 내열성이 강화될 수 있지만, 천정재의 각 층을 구성하는 소재가 다르기 때문에 재활용이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 폴리에스테르 발포시트(Foam Sheet) 및 폴리에스테르 접착소재, 스킨층으로 폴리에스테르 부직포 시트를 사용하여 내구성이 우수하고, 재활용이 가능하고, VOCs 저감효과가 뛰어난 친환경 자동차용 천정재 개발이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 폴리에스테르 발포시트(Foam Sheet) 및 폴리에스테르 접착소재, 부직포 시트를 사용하여 내구성이 우수하고, 재활용이 가능하고, VOCs 저감효과가 뛰어난 친환경 자동차용 천정재를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동차용 천정재로서, 폴리에스테르 폼 시트를 코어층으로 하고 상기 코어층 양측 겉면에 폴리에스테르 부직포를 스킨층으로 하되, 상기 코어층과 스킨층을 폴리에스테르 공중합 접착필름 또는 접착웹을 사용하여 접착시킬 수 있는 접착층으로 구성되는 친환경 자동차용 천정재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 폼 시트는 밀도가 30 내지 150kg/m3이고, 두께가 3 내지 12mm 인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 접착필름 또는 접착웹은 폴리에스테르 공중합 조성물로서 구성되며,상기 폴리에스테르 공중합 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시키되,상기 디올(Diol)은 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 디메틸테레프탈레이트(DMT) 또는 디메틸이소프탈레이트(DMI) 중 어느 하나이거나, 상기 어느 하나의 조성물에 언하이드라이드(anhydride)수지를 혼합한 혼합물로 구성될 수 있고 상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 접착필름 또는 접착웹은 폴리에스테르 공중합 조성물로서 구성되며, 상기 폴리에스테르 공중합 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시키되, 상기 디올(Diol)은 에틸렌글리콜(EG) 또는, 에틸렌글리콜(EG) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고,상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 테레프탈산(TPA) 또는,테레프탈산(TPA) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성될 수 있고,상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다.
또한 본 발명은상기 언하이드라이드(anhydride)수지는 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭언하이드라이드(MeHHPA), 테라하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA) 및 헥사하이드로프탈릭언하이드라이드(HHPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 언하이드라이(anhydride)수지는 2중결합이 2개인 컨쥬게이티드 다이엔(Conjugated Diene)과 말레익 언하이드라이드(Maleic anhydride)의 디엘스-엘더(Diels-Alder) 반응에 의한 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 폴리올(Polyol) 10~70중량%, 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid) 30~90중량%인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 공중합 접착필름은 두께사 10 내지 100μm이고, 상기 폴리에스테르 부직포와 접착력이 3kgf/in 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 공중합 접착웹은 섬도가 1 내지 5dpf(denier per filament)이고, 중량이 10 내지 100g/m2 이고, 폴리에스테르 부직포와 접착력이 2.5kgf/in 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다..
또한 본 발명은 상기 자동차용 천정재는 굴곡강도 20N 이상이고, VOCs 36 ppm 이하이며, 공기투과도가 1.5mm/s 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제공한다..
또한 본 발명은 폴리에스테르 폼 시트를 포함하는 자동차 내장재를 제공한다..
본 발명은 폴리에스테르 폼 시트를 자동차용 천정재의 코어층으로 사용하여 내구성 및 내열성이 우수하고, 유리섬유를 사용한 글라스 매트를 사용할 필요가 없어, 재활용이 가능하고 친환경적인 특징이 있다.
또한 본 발명은 코어층과 스킨층을 접착시키는 접착소재로 100% 폴리에스테르 공중합 접착필름이나 접착웹(Web)을 사용하여 접착력이 우수하고, VOCs 저감효과가 우수하고 재활용이 가능한 특징이 있다.
도 1은 본 발명인 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재의 단면도를 나타낸 도면이다.
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 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재(1)의 단면도를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 대해서 자세히 설명하면, 본 발명은 폴리에스테르 발포시트를 자동차용 천정재의 코어(Core)층(30) 소재로 사용하고, 코어층(30)과 폴리에스테르 부직포 스킨(Skin)층(10)을 접착시키는 접착층(20)으로 폴리에스테르 공중합 접착필름이나 접착웹을 사용하여 내구성이 우수하고, 재활용이 가능하고, VOCs 저감효과가 뛰어난 친환경 자동차용 천정재에 관한 것이다.
우선 본 발명의 코어층(30)으로 사용되는 폴리에스테르 폼 시트는 폴리에스테르 고분자 소재를 압출기에서 녹여 압출하면서 이산화탄소를 투입하여 발포 과정을 거쳐 폼 시트를 제조한다. 폼 시트의 밀도는 30 내지 150kg/m3 이고, 두께가 3 내지 12mm 수준인 것이 적당하다. 폼 시트의 밀도가 30kg/m3 이하이면 성형공정에서 발포된 셀이 파괴되는 문제점이 있고, 밀도가 150kg/m3 이상이면 자동차용 천정재가 너무 무거워지는 문제점이 있다.
또한, 폴리에스테르 폼 시트의 두께가 3mm 이하인 경우, 성형 후 굴곡강도가 저하되는 문제점이 있고, 두께가 12mm 이상인 경우 자동차용 천정재의 무게가 무거워지는 문제점이 있다.
또한, 천정재(1)의 코어층(30)과 스킨층(10)을 접착시키는 접착층(20)의 소재로 폴리에스테르 공중합 조성물로 구성된 접착필름이나 접착웹을 사용하여, EVA계 핫 멜트 필름 대비 스킨층 및 코어층과의 접착력이 우수하고 VOCs 저감효가 뛰어난 특징이 있다.
상기 폴리에스테르 공중합 접착필름은, 열가소성 공중합 폴리에스테르 폴리머를 티다이(T-die)나 에어블로운(Air-blown) 설비를 이용하여 제조가 가능하고, 두께가 10 내지 100μm 이고 폴리에스테르 부직포와의 접착력이 3kgf/in 이상인 특징이 있다.
접착필름의 두께가 10μm 이하이면 필름 제조공정이 어렵고, 자동차 천정재의 스킨층 및 코어층과의 접착력이 저하되는 문제점이 있고, 두께가 100μm 이상이면 자동차 천정재의 흡음효과가 떨어지고 천정재 전체 무게가 무거워지는 문제점이 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 공중합 접착웹은, 열가소성 폴리에스테르 공중합 폴리머를 스펀본드 설비를 이용하여 장섬유 열 접착웹 제조가 가능하고, 섬도가 1 내지 5 dpf(denier per filament)이고 중량이 10 내지 100g/m2이고 폴리에스테르 부직포와의 접착력이 2.5kgf/in 이상인 특징이 있다.
접착층(20)에 사용되는 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.
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) 혼합물은70~95몰%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 폴리에스테르 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 폴리에스테르 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 1~70중량%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.
또 다른 방법으로 에스테르교환법(TPA법)을 살펴보면,
하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)과 소프트 세그먼트의 원료인 폴리올(Polyol)을 에스테르화(TPA법)로 반응시키고 그 반응물을 축중합시키되,
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 디올(Diol)은 에틸렌글리콜(EG) 또는, 에틸렌글리콜(EG) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고,
상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 테레프탈산(TPA) 또는, 테레프탈산(TPA) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성할 수 있으며,
또한 상기 언하이드라이드(anhydride)수지는 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA), 테라하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA) 및 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(HHPA) 중 어느 하나 이상을 첨가한 혼합물로 구성할 수 있다.
상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 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.
본 발명인 폴리에스테르 조성물의 제조 방법에 대해 우선 에스테르화 반응를 설명하면, 하드 세그먼트를 형성하도록 저분자량 디올(Diol) 성분과 디카르본산(Dicarbonic acid)를 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 폴리에스테르 탄성접착수지조성물 중 30~99중량% 값을 갖는다.
또한, 상기 디올(Diol) 성분 중 에틸렌글리콜(EG) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물은 1~99몰%의 에틸렌글리콜(EG)과 99~1몰%의 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO)을 사용할 수 있다. 여기서 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO)을 일정한 양을 투입하면 폴리에스테르 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 4~6 대 6~4로 구성될 수 있다.
종래에도 테레프탈산(TPA)만을 사용하지 않고 폴리에스테르 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 테레프탈산(TPA)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 4의 하락의 효과를 얻을 수 있고, 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA)을 몰비가 4~6 대 6~4로 혼합사용할 경우에는 융점 저하 현상이 더 크게 발생한다.
예를 들면 언하이드라이드(MeTHPA) 단독으로 사용할 경우에 비해 혼합사용할 경우 혼합물 1몰당 약 5의 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 200~270의 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 1~70중량%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.
본 발명인 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재를 제조하는 공정은 폴리에스테르 폼 시트를 제조한 후, 폼 시트의 양면에 100% 폴리에스테르 공중합 접착필름이나 접착웹을 적층시키고 접착필름이나 접착웹상에 폴리에스테르 부직포 시트를 적층한 후, 성형하기 전 예열 공정을 거친 후 냉간 성형을 실시한여 제조하게 된다.
본 발명에 있어서, 자동차용 천정재는 폴리에스테르 폼 시트를 자동차용 천정재의 코어층으로 사용하여 내구성 및 내열성이 우수하고, 유리섬유를 사용한 글라스 매트를 사용할 필요가 없어, 재활용이 가능하고 친환경적인 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 코어층(30)과 스킨층(10)을 접착시키는 접착층의 소재로 100% 폴리에스테르 공중합 접착필름이나 접착웹(Web)을 사용하여 접착력이 우수하고, VOCs 저감효과가 우수하고 재활용이 가능한 특징이 있다.
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
코어층으로 압출기에서 녹여 압출하면서 이산화탄소를 투입하여 발포 과정을 거쳐 완성된 폴리에스테르 폼 시트를 사용하였고, 사용한 폼 시트는 밀도 60kg/m3 이고 두께 7mm 이다. 코어층과 스킨층을 접착시키는 접착층으로 100% 폴리에스테르 공중합 접착필름을 사용하였고, 사용한 접착필름의 두께는 20μm 이었다. 스킨층으로 사용한 폴리에스테르 부직포 중량은 40g/m2 이었다.
폴리에스테르 폼 시트의 양면에 접착필름을 적층시키고 접착필름상에 폴리에스테르 부직포를 적층시킨 후 열 챔버에서 200℃*1분 예열시킨 후 프레스를 이용하여 5kgf/cm2 압력으로 냉간성형을 실시하여 자동차용 천정재를 제조하였다.
실시예
2
접착층으로 100% 폴리에스테르 공중합 접착웹을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차용 천정재를 제조하였다.
비교예
1
코어층으로 폴리우레탄 폼을 사용하였고, 사용한 폼은 밀도 60kg/m3 이고 두께 7mm 이었다. 코어층과 스킨층을 접착시키는 접착층으로 EVA계 핫멜트 필름을 사용하였고, 사용한 핫멜트 필름의 두께는 60μm 이었다. 스킨층으로 사용한 폴리에스테르 부직포 중량은 40g/m2 이었다.
폴리우레탄 폼의 양면에 EVA계 핫멜트 필름을 적층시키고 핫멜트 필름상에 폴리에스테르 부직포를 적층시킨 후 열 챔버에서 200℃*1분 예열시킨 후 프레스를 이용하여 5kgf/cm2 압력으로 냉간성형을 실시하여 자동차용 천정재를 제조하였다.
비교예
2
코어층으로 폴리에스테르 폼 시트를 사용하였고, 사용한 폼 시트는 밀도 20kg/m3 이고 두께 7mm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차용 천정재를 제조하였다.
비교예
3
코어층으로 폴리에스테르 폼 시트를 사용하였고, 사용한 폼 시트는 밀도 200kg/m3 이고 두께 5mm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차용 천정재를 제조하였다.
◎ 굴곡강도, 굴곡탄성율
- ASTM D638에 규정된 방법으로 분석하였다. 단, 시험편의 크기는 50 x 150mm, SPAN 길이 100mm, 시험속도는 5mm/min으로 진행하였다.
◎ 내열 사이클(Cycle)
- MS 383-04에 규정된 방법으로 평가하였다.
- 양호 : 박리, 부풀음, 처짐, 변형 및 외관상 현저한 변색이 없음
- 불량 : 박리나 부풀음, 처짐, 변색 등이 발생
◎ 접착력
폴리에스테르 부직포와 접착층이 접착된 시료를 1inch의 폭으로 재단하여 ASTM D882(Tensile Testing of Thin Plastic Sheet)의 측정방법에 의거 인장력을 측정하여 접착력을 평가하였다.
◎ VoCs
- VOCs 방출량 : MS 300-55, 정밀분석방법(Bag 시험방법)으로 분석을 진행하였다.
◎ 공기투과도
- KS K ISO 9237 : 2011 측정방법에 의거하여 공기투과도를 평가하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | ||||
| 구성 |
코어충 (Foam) |
소재 |
폴리에스테르 폼 시트 | 폴리에스테르 폼 시트 | 폴리우레탄 폼 시트 |
폴리에스테르 폼 시트 | 폴리에스테르 폼 시트 | |
| 밀도 | Kg/m3 | 60 | 60 | 60 | 20 | 200 | ||
| 두께 | mm | 7 | 7 | 7 | 7 | 5 | ||
| 접착층 |
형태 | 필름 or웹 | 필름 | 웹 | 필름 | 필름 | 필름 | |
| 소재 |
폴리에스테르 공중합 필름 | 폴리에스테르 공중합 웹 | EVA계 핫 멜트 | 폴리에스테르 공중합 필름 | 폴리에스테르 공중합 필름 | |||
| 두께 or 중량 | ㎛ or g/m3 | 20 | 20 | 60 | 20 | 20 | ||
| 스킨층(부직포) |
소재 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | 폴리에스테르 | ||
| 중량 | g/m3 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | ||
| 물성 |
굴곡강도 | N | 22 | 22 | 15 | 13 | 28 | |
| 굴곡탄성율 | Mpa | 58 | 57 | 48 | 26 | 87 | ||
| 내열 Cycle | 3회 | 양호 | 양호 | 불량 | 불량 | 양호 | ||
| 접착력(접착층-스킨층) | Kgh/in | 3.5 | 3.1 | 1.3 | 3.5 | 3.5 | ||
| VOCS | ppm | 36이하 | 36이하 | 420이상 | 36이하 | 36이하 | ||
| 공기투과도 | mm/s | 1.5 | 3.8 | 0.6 | 1.8 | 1.2 | ||
표1의 결과를 보면, 동일한 밀도, 동일한 중량의 폴리우레탄 품을 적용한 자동차용 천정재인 비교예 1 대비 폴리에스테르 폼 시트를 적용한 자동차용 천정재인 실시예1,2의 경우 비교예 1에 비해 굴곡강도 20N 이상이고, 공기투과도가 1.5mm/s 이상이며, 내열성도 양호하고 접착력도 3.0Kgh/in 이상으로으로 나타남을 알 수 있다.
아울러 접착층으로 EVA계 핫멜트 필름을 사용한 것 대비 100% 폴리에스테르 공중합 접착필름이나 웹을 사용하였을 때 VOCs 저감 효과가 우수함을 알 수 있다.
비교예 2는 실시예1과 비교해서 폼 시트의 밀도가 30kg/m3 이하이면 성형공정에서 발포된 셀이 파괴되는 문제점이 발생될 수 있어 내열 cycle이 불량함을 알 수 있다.
또한 비교예 3은 실시예1과 비교해서 폼 시트의 밀도가 150kg/m3 이상으로 천정재의 무게가 문제될 수 있고 또한 공기투과도가 1.5mm/s 에 못 미침을 알 수 있다.
또한 접착층으로 필름 대비 웹을 적용한 실시예 2는 공기투과도가 더 우수함을 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.
1 : 천정재
10 : 스킨층
20 : 접착층 30 : 코어층
20 : 접착층 30 : 코어층
Claims (11)
- 자동차용 천정재로서,
폴리에스테르 폼 시트를 코어층으로 하고 상기 코어층 양측 겉면에 폴리에스테르 부직포를 스킨층으로 하되,
상기 코어층과 스킨층을 폴리에스테르 공중합 접착필름 또는 접착웹을 사용하여 접착시킬 수 있는 접착층으로 구성되는 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 폼 시트는 밀도가 30 내지 150kg/m3이고, 두께가 3 내지 12mm 인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항에 있어서,
상기 접착필름 또는 접착웹은 폴리에스테르 공중합 조성물로서 구성되며,
상기 폴리에스테르 공중합 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시키되,
상기 디올(Diol)은 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 디메틸테레프탈레이트(DMT) 또는 디메틸이소프탈레이트(DMI) 중 어느 하나이거나, 상기 어느 하나의 조성물에 언하이드라이드(anhydride)수지를 혼합한 혼합물로 구성될 수 있고
상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항에 있어서,
상기 접착필름 또는 접착웹은 폴리에스테르 공중합 조성물로서 구성되며,
상기 폴리에스테르 공중합 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시키되,
상기 디올(Diol)은 에틸렌글리콜(EG) 또는,
에틸렌글리콜(EG) 및 2-메틸 1,3-프로판디올(MPO) 혼합물로 구성될 수 있고,
상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 테레프탈산(TPA) 또는,
테레프탈산(TPA) 및 언하이드라이드(anhydride)수지 혼합물로 구성될 수 있고,
상기 폴리올(Polyol)은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제3항 및 제4항에 있어서,
상기 언하이드라이드(anhydride)수지는 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeTHPA), 메틸 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(MeHHPA), 테라하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA) 및 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(HHPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제.
- 제3항 및 제4항에 있어서,
상기 언하이드라이(anhydride)수지는 2중결합이 2개인 컨쥬게이티드 다이엔(Conjugated Diene)과 말레익 언하이드라이드(Maleic anhydride)의 디엘스-엘더(Diels-Alder) 반응에 의한 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제.
- 제3항 및 제4항에 있어서,
상기 폴리올(Polyol) 10~70중량%, 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid) 30~90중량%인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장제.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 공중합 접착필름은 두께사 10 내지 100μm이고, 상기 폴리에스테르 부직포와 접착력이 3kgf/in 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 공중합 접착웹은 섬도가 1 내지 5dpf(denier per filament)이고, 중량이 10 내지 100g/m2 이고, 폴리에스테르 부직포와 접착력이 2.5kgf/in 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항에 있어서,
상기 자동차용 천정재는 굴곡강도 20N 이상이고, VOCs 36 ppm 이하이며, 공기투과도가 1.5mm/s 이상인 것을 특징으로 하는 재활용이 가능한 친환경 자동차용 천정재.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 폴리에스테르 폼 시트를 포함하는 자동차 내장재.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020160148139A KR101948860B1 (ko) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 폴리에스테르 발포시트를 이용한 친환경 자동차용 천정재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160148139A KR101948860B1 (ko) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 폴리에스테르 발포시트를 이용한 친환경 자동차용 천정재 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| KR1020160148139A KR101948860B1 (ko) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | 폴리에스테르 발포시트를 이용한 친환경 자동차용 천정재 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR101948860B1 (ko) |
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2016
- 2016-11-08 KR KR1020160148139A patent/KR101948860B1/ko active IP Right Grant
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