KR20180130951A - 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 내장재용 멀티폼 쉬트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

자동차 내장재용 멀티폼 쉬트, 및 이의 제조방법이 제공된다.
상기 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트는, 제1 폴리머 폼 쉬트, 제2 폴리머 폼 쉬트 및 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트의 사이에 배치된, 전자선 가교 고분자층을 포함한다.
상기 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법은, 제1 폴리머 폼 쉬트와 제 2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나의 폼 쉬트 상에 폴리올레핀을 포함하는 코팅재를 코팅하고, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트, 코팅층 및 상기 제2 폴리머 폼 쉬트를 포함하는 적층쉬트를 제작한 뒤, 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것을 포함한다.

Description

자동차 내장재용 멀티폼 쉬트 및 이의 제조방법{MULTIFOAM SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 IMX(In Mold X parameter) 공법에서 박리 및 과신장에 의한 터짐 문제를 해결할 수 있도록 하는 IMX 공법에 최적화된 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 도어 트림, 헤드라이닝, 인스트루먼트 판넬, 필라, 콘솔, 플로어 카펫트, 트렁크 등에 사용되는 각종 내장재가 구비된다. 그리고 이들 내장재의 표면에는 자동차의 고급스러운 실내 이미지를 제공함과 동시에 탑승자의 신체 접촉이 예상되는 부위에 부드러운 촉감을 부여함으로써 탑승자의 안정과 보다 안락한 분위기를 제공할 수 있도록 각종 표피재가 사용되기도 한다.
이러한 자동차 내장재용으로 사용되는 쉬트(sheet)는 보통 PVC(polyvinyl chloride) 시트와, 올레핀계 열가소성 탄성체(thermoplastic olefin elastomer: TPE)가 사용되고 있다.
그런데, PVC 시트는 휘발성 유기화합물(VOCs) 개선이 어렵고, 분해 시 인체에 유해한 다이옥신의 방출로 인해 그 사용량이 점차 줄어들고 있다.
한편, 자동차 내장재용으로 사용되는 쉬트의 표현이 하드한(딱딱한) 느낌으로 연출되는 것보다 소프트 스킨 표면 처리 즉, 쉬트의 표면이 부드러운 느낌으로 연출되도록 하는 것이 수요자들에게 좋은 반응을 내고 있다. 한편 종래에는 일정한 기재 위에 단순히 접착제를 사용하여 소프트 폼 스킨을 접착시키거나, 발포 성형 등의 후 공정을 추가하였지만, 이러한 종래의 공정에 의하는 경우 원가가 크게 증가하고 내구성이 저하되는 문제가 있다.
이에 종래 사출해석 접근이 어려웠던 이종재질의 사출압축 성형을 동시에 고려할 수 있는 IMX(In Mold X parameter) 공법이 활용될 수 있다. 다만 IMX 공법에 의하는 경우 구조의 안정성 및 양산의 안정화를 높이기 위하여 싱글폼으로 제작되고 있다. 이러한 경우 표면의 감성 품질(부드러움)이 충분하게 도출될 수 없으며, 부드러운 표면 처리가 균일하게 처리되기 어려워 전체적으로 제품의 고급감이 저하되는 문제가 있다.
IMX 공정에서 멀티폼을 사용하는 경우 표면의 부드럽고 고급스러운 처리가 균일하게 이루어질 수 있도록 함으로써 감성품질을 높일 수 있지만, 멀티폼을 사용하는 경우 IMX 공정에서 멀티폼의 구조 불안정성에 인해 싱글폼과 달리 박리현상 및 폼 내부 셀구조의 불안정성에 의한 폼이 터지는 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 1차 진공성형 공정과 2차 저압 사출 공정에 의하는 IMX(In Mold X parameter) 공법에서 멀티폼을 사용하면서도 1차 공정과 2차 공정을 거치는 동안 고온의 열로 인한 멀티폼 구조 내에서 폼 간 박리가 발생되고, 과신장 부위에서 폼 터짐 등이 발생되는 문제를 해결할 수 있도록 하기 위한 것이다.
따라서 구조의 안정성 및 양산 안정성이 높은 멀티폼 구조의 쉬트로 IMX 공정에 적용되어 공정 효율을 높이면서도 저렴한 비용으로 표면의 고급스러운 질감이 크게 향상될 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 IMX 공법에 최적화된 멀티폼 쉬트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트는 제1 폴리머 폼 쉬트; 제2 폴리머 폼 쉬트; 및 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트의 사이에 배치된, 전자선 가교 고분자층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트인 것일 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나와 직접 접촉된 것일 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은 두께가 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은 폴리올레핀을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 TPE를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법은 제1 폴리머 폼 쉬트와 제 2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나의 폼 쉬트 상에 폴리올레핀을 포함하는 코팅재를 도포하고, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트, 코팅층 및 상기 제2 폴리머 폼 쉬트를 포함하는 적층쉬트를 제작한 뒤, 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트인 것일 수 있다.
상기 폴리올레핀의 코팅두께는, 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 TPE를 포함하는 것일 수 있다.
상기 코팅재는, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 코팅재는, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법은 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것은, 하기 (i) 에서 (iv) 의 공정조건을 만족하는 것일 수 있다.
(i) 전압: 0.5 MeV 내지 2.0 MeV
(ii) 전류: 1 mA 내지 50 mA
(iii) 조사선량: 5 Kgy 내지 150 Kgy
(iv) 라인 스피드: 5 m/min 내지 30 m/min
이하 본 발명은 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트는 제1 폴리머 폼 쉬트; 제2 폴리머 폼 쉬트; 및 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트의 사이에 배치된, 전자선 가교 고분자층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트인 것일 수 있다.
IMX 공법에 있어서, 멀티폼을 사용하는 경우 1차 공정 및 2차 공정에서 발생하는 고온의 열로, 멀티폼 구조 내에서 멜팅(melting)이 발생하여 측 간의 박리가 발생하는 문제가 있으며, 이종(異種)의 폴리머 폼 쉬트로 구성된 멀티폼의 경우 고온에서 팽장율이 달라 이격이 발생하며, 과신장된 부위에서 폼이 터져버리는 문제가 있다. 따라서 일반적인 멀티폼은 IMX 공법에 적용하는 경우 불안정성이 높기 때문에 그 활용이 상당히 제한적이라는 한계를 가진다.
특히 멀티폼의 각 쉬트층에 폴리올레핀이 사용되는 경우 쉬트층의 고급스러운 마감처리가 우수할 수 있지만 그 가공과정에서 상술한 박리와 터짐 문제가 쉽게 발생할 수 있어 그 활용이 극히 제한적이라는 단점을 가진다.
나아가 상기 제 1 폴리머 폼 쉬트 및 제2 폴리머 폼 쉬트에 3각, 4각, 5각, 6각, 원형, 기타 일정한 형태로 이루어진 홈이 일정하게 배치되어 셀 구조를 가지는 경우 고온 가공 공정에서 멀티 폼에 포함된 셀이 손상되어 전체로서 균일한 질감을 이룰 수 없다는 문제를 가진다.
그러나 본 발명에 따른 전자선 가교 고분자 층에 의하는 경우 1차 라미네이션 작업이 진행되는 과정에서 제1 폴리머 폼 쉬트와 제2 폴리머 폼 쉬트 층에 직접적으로 열이 가해지지 않기 때문에 폼 내부의 셀 손상이 최소화 될 수 있다. 또한, 전사선 조사공정에서 가교과정을 통하여 폼 박리가 제거될 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나는, TPO 쉬트, PVC 쉬트, PVC 알로이(alloy) 쉬트, PU 쉬트 중에서 선택된 어느 하나의 시트로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트는, 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머(thermoplastic elastomer: TPE)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트는, 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머로 이루어진 폼 쉬트일 수 있고, 쉬트의 물성을 향상시키기 위해 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 50% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는, 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머(thermoplastic elastomer: TPE)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 TPE 폼 쉬트일 수 있고, 쉬트의 물성을 향상시키기 위해 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 50% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 발포배율, 내열성, 또는 소재의 종류 등에서 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 하나에는, 표면에 CPP(Chlorinated Polypropylene)계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 등을 더 코팅될 수 있고, 이를 통해 폼 쉬트는 내스크래치성, 내구성, 내약품성, 내마모성 등이 더 향상될 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나와 직접 접촉될 수 있다. 다시 말하면, 상기 전자선 가교 고분자층과 상기 제1 폴리머 폼 쉬트의 사이 및 상기 전자선 가교 고분자층과 상기 제2 폴리머 폼 쉬트의 사이에는, 다른 층(layer)이 개재되지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 전자선 가교 고분자층은 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머(thermoplastic elastomer: TPE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
바람직하게 상기 가교 고분자층은 폴리프로필렌일 수 있고, 더 바람직하게는 폴리프로필렌이 30 내지 64 중량% 이상으로 포함된 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머일 수 있다.
상기 폴리프로필렌을 포함하는 경우 진공성형시 박리 저항이 유지되고 과신장이 방지되는 효과를 낼 수 있다. 특히 상기 폴리프로필렌이 30 내지 64 중량% 이상으로 포함되는 경우 성형성 및 박리저항 증가효과가 가장 우수할 수 있다. 즉, 30 중량 % 미만으로 포함되는 경우 폼간 박리 저항이 감소하는 문제가 있고, 64 중량%를 초과하는 경우 신장률 변화에 따른 터짐 방지효과가 저하되는 문제가 발생한다.
상기 전자선 가교 고분자층은, 물성 향상을 위해, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함할 수 있다.
상기 전자선 가교 고분자층은 두께가 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 5 ㎛ 미만일 경우, 진공성형시 과신장구간에서 상기 전자선 가교 고분자층의 두께가 얇아지면서 폼간 박리에 불리하고, 100 ㎛ 초과일 경우 멀티폼 상태의 신장율이 낮아지면서 진공성형시 과신장구간에서 신장율 부족으로 터짐에 불리해진다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법은 제1 폴리머 폼 쉬트와 제 2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나의 폼 쉬트 상에 폴리올레핀을 포함하는 코팅재를 도포하고, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트, 코팅층 및 상기 제2 폴리머 폼 쉬트를 포함하는 적층쉬트를 제작한 뒤, 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
멀티폼 쉬트의 제조방법은, 제1 폴리머 폼 쉬트와 제 2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나의 폼 쉬트 상에 폴리올레핀을 포함하는 코팅재를 도포하고,
상기 제1 폴리머 폼 쉬트, 코팅층 및 상기 제2 폴리머 폼 쉬트를 포함하는 적층쉬트를 제작한 뒤, 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것을 포함한다.
상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것에 의해, 폴리올레핀 코팅수지의 일부를 열경화성 수지로 변환시켜줘야 하는데 이때 전자선 조사 시 신장율 변화를 최소화 해야한다. 이를 위해서 전자선 조사 조건이 무엇보다 중요하다.
전자선 조사 조건은 조사되는 조사량에 의해 결정되는데 전자선 조사 시 전압, 전류 및 라인 스피드 조정을 통해서 최적 조건을 설정하였다. 설정된 최적 조건은 전압이 0.5 Mev 이상 2.0 MeV 이하의 범위이고, 전류가 1mA 이상 50mA 이하의 범위이며, 라인스피드는 5 m/min 이상 30m/min 이하의 범위이며, 조사선량은 5 Kgy 이상 150 Kgy 이하의 범위이다.
상기한 범위에 비해 조사조건이 낮은 경우 폴리올레핀 코팅수지에 가교가 이루어지지 않아서 내열온도가 낮아지고, 상기한 범위에 비해 조사조건이 높을 경우 폴리올레핀 코팅수지의 가교도가 높아져서 멀티폼 신장변화율이 가교 전 대비 30% 이상 낮아지면서 진공성형시 터짐이 발생한다.
상기 멀티폼 쉬트의 제조방법은, 상기 멀티폼 쉬트의 신장변화율이 가교 전 대비 30% 이내이다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나는, TPO 쉬트, PVC 쉬트, PVC 알로이(alloy) 쉬트, PU 쉬트 중에서 선택된 어느 하나의 시트로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트는, 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머(thermoplastic elastomer: TPE)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트는, 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머로 이루어진 폼 쉬트일 수 있고, 쉬트의 물성을 향상시키기 위해 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 50% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
상기 제2 폴리머 폼 쉬트는, 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 열가소성 플라스틱 엘라스토머(thermoplastic elastomer: TPE)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 TPE 폼 쉬트일 수 있고, 쉬트의 물성을 향상시키기 위해 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 50% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 발포배율, 내열성, 또는 소재의 종류 등에서 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 하나에는, 표면에 CPP(Chlorinated Polypropylene)계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 등을 더 코팅될 수 있고, 이를 통해 폼 쉬트는 내스크래치성, 내구성, 내약품성, 내마모성 등이 더 향상될 수 있다.
상기 폴리올레핀의 코팅두께는, 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 5 ㎛ 미만일 경우 진공성형시 과신장구간에서 폴리올레핀 코팅층이 얇아지면서 폼간 박리에 불리하고, 100 ㎛ 초과일 경우 멀티폼 상태의 신장율이 낮아지면서 진공성형시 과신장구간에서 신장율 부족으로 터짐에 불리해진다.
예를 들어, 상기 코팅재는, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 TPE 를 포함할 수 있고, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함하는 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 TPE 로는 수소화된 포화고무형 블록 공중합체를 사용할 수 있고, SEBS(stylene-ethylene/buthylene-stylene), SEPS(stylene-ethylene/propylene-stylene), SEBC(stylene-ethylene/buthylene-ethylene block copolymer), HSBR(hydrogenated stylene butadiene rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 등일 수 있다.
바람직하게 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것은, (i) 전압: 0.5 MeV 내지 2.0 MeV, (ii) 전류: 1 mA 내지 50 mA, (iii) 조사선량: 5 Kgy 내지 150 Kgy, (iv) 라인 스피드: 5 m/min 내지 30 m/min의 조건에서 진행되는 것일 수 있다.
상기 범위보다 조사조건이 낮아지는 경우 폴리올레핀 코팅수지에 가교가 이루어지지 않아서 내열온도가 낮아지는 문제가 발생하며, 조사조건이 높을 경우 폴리올레핀 코팅수지의 가교도가 높아져서 멀티폼 신장변화율이 가교전 비하여 상당히 낮아지기 때문에 진공성형시 터짐이 발생하는 문제가 있다.
본 발명에 의하는 경우IMX(In Mold X parameter)공법에 최적화된 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트는 제1 및 제2 폴리머 폼 쉬트들을 폴리올레핀 코팅을 통해 라미네이션 작업한 후, 전자선 조사를 통해 폴리올레핀을 가교시킴으로써 열가소성 성질을 열경화성 성질로 유도하여 고온에서 폴리올레핀 코팅의 멜팅(melting)을 방지하고, 멀티폼 구조 내의 폼박리 문제를 해결할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되면, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 멀티폼 쉬트의 제조]
2개의 서로 다른 이종의 폴리머를 사용하며, 폴리프로필렌을 포함하는 올레핀계 수지를 사용하여 IMX 공법에 사용되는 멀티폼을 제조하였고, 열합판, 불? 합판, 용제형 접착(유성/ 수성), 무용제형 접착, 핫멜트, 폴리올레핀 코팅, 폴리올레핀 코팅 및 전자선 가교에 의하는 방법으로 자동차 내장용 멀리폼 쉬트를 제조하였다.
한편, 상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것은, (i) 전압: 0.5 MeV 내지 2.0 MeV, (ii) 전류: 1 mA 내지 50 mA, (iii) 조사선량: 5 Kgy 내지 150 Kgy, (iv) 라인 스피드: 5 m/min 내지 30 m/min의 조건에서 진행하였다. 상기 범위보다 조사조건이 낮아지는 경우 폴리올레핀 코팅수지에 가교가 이루어지지 않아서 내열온도가 기준범위인 200℃ 이하로 낮아지는 문제가 발생하며, 조사조건이 높을 경우 폴리올레핀 코팅수지의 가교도가 높아져서 멀티폼 신장변화율이 가교전 비하여 30% 이상 낮아지기 때문에 진공성형시 터짐이 발생하는 문제가 발생하였다. 따라서 가교조건은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위로서 상기 조건의 범위에서 진행하였다.
[실험예: 멀티폼 쉬트의 공정 및 물성평가]
1. 공정상 휘발성 유기물 발생
자동차 내장용 멀티폼 쉬트를 제조하는 공정에서 VOC 발생을 측정하여 하기의 [표 1]에 나타내었다.
구분 라미네이션 공법 휘발성 유기물(VOC)
열합판 Heating VOC Free
불꽃 합판 Flame VOC Free
용제형 접착제 유성 Reverse Coating No Good
수성 Reverse Coating VOC Free
무용제형 접착제 Die Coating VOC Free
핫멜트 습기경화형 Die Coating VOC Free
PUR Die Coating VOC Free
폴리올레핀 코팅 Die Coating VOC Free
폴리올레핀 코팅+전자선 가교 Die Coating VOC Free
2. 박리성 평가
제조된 멀티폼 쉬트의 불량률과 박리 발생 정도를 평가하여 하기의 [표 2]에 나타내었다.
구분 라미네이션 공법 박리
열합판 Heating 불량률 10%
불꽃 합판 Flame 박리 발생
용제형 접착제 유성 Reverse Coating 불량률 5%
수성 Reverse Coating 불량률 5%
무용제형 접착제 Die Coating 불량률 10%
핫멜트 습기경화형 Die Coating 박리 발생
PUR Die Coating 박리 발생
폴리올레핀 코팅 Die Coating 박리 발생
폴리올레핀 코팅+전자선 가교 Die Coating 양호
3. 내열성 평가
각 멀티폼 쉬트의 내열 온도를 평가하여 하기의 [표 3]에 나타내었다.
구분 라미네이션 공법 내열 온도
열합판 Heating 220℃ 이상
불꽃 합판 Flame 180℃ 이하
용제형 접착제 유성 Reverse Coating 220℃ 이상
수성 Reverse Coating 220℃ 이상
무용제형 접착제 Die Coating 220℃ 이상
핫멜트 습기경화형 Die Coating 200℃ 이하
PUR Die Coating 180℃ 이하
폴리올레핀 코팅 Die Coating 200℃ 이하
폴리올레핀 코팅+전자선 가교 Die Coating 220℃ 이상
4. 진공 성형성 평가
각 멀티폼 쉬트의 진공 성형성을 평가하여 하기의 [표 4]에 나타내었다.
구분 라미네이션 공법 진공 성형성
열합판 Heating 양호
불꽃 합판 Flame 박리
용제형 접착제 유성 Reverse Coating 양호
수성 Reverse Coating 양호
무용제형 접착제 Die Coating 양호
핫멜트 습기경화형 Die Coating 박리
PUR Die Coating 박리
폴리올레핀 코팅 Die Coating 박리
폴리올레핀 코팅+전자선 가교 Die Coating 양호
5. 사출 성형성 평가
각 멀티폼 쉬트의 사출 성형성을 평가하여 하기의 [표 5]에 나타내었다.
구분 라미네이션 공법 사출 성형성
열합판 Heating 앙호
불꽃 합판 Flame -
용제형 접착제 유성 Reverse Coating 양호
수성 Reverse Coating 양호
무용제형 접착제 Die Coating 양호
핫멜트 습기경화형 Die Coating -
PUR Die Coating -
폴리올레핀 코팅 Die Coating -
폴리올레핀 코팅+전자선 가교 Die Coating 양호
상기 표 1 에서 표 5를 참조하면, 본 발명의 자동차 내장재용 멀티폼 쉬트에 의하는 경우 종래 IMX 공정에서 멀티폼을 사용하는 경우 발생하는 문제가 개선된다는 것을 알 수 있다.
구체적으로 IMX 공법에 의하는 경우 진공 성형 및 사출성형성이 우수해야 하고, 내열온도는 최소한 200℃ 이상이어야 한다. 참고로 진공성형성이 확보되지 않은 제품은 2단의 공정의 특성상 사출 성형성 평가가 불가능하다. 한편, 열합판 불량율은 유럽 i20 IMX 공법 양산 시 발생된 불량률을 기준으로 하였고, 용제형 접착제 불량률은 기존 PVC D/Trim 양산시 발생된 불량률을 기준으로 하였다.
또한 멀티폼의 경우 성형 전후 신장률 및 팽창도 차이에 의한 터짐이 없어야 하며, 고온 멜팅에 의한 층 박리 현상이 발생하지 않아야 한다, 상기 표 1 내지 표 5를 참조하면, 폴리올레핀 코팅수지에 전자선을 가교한 경우를 제외하고는, 공정상 불량률이 높고 내열 온도가 낮아서 IMX 공법에 적합하지 않았다.
따라서 멀티폼을 사용하면서도 우수한 내열성 및 박리 저항성 등의 높은 물성을 가지면서도 내부의 셀구조가 안정적으로 유지될 수 있고, 멀리폼 시트의 고급스러운 질감 연출, 높은 공정효율 및 저비용을 달성할 수 있다.

Claims (14)

  1. 제1 폴리머 폼 쉬트;
    제2 폴리머 폼 쉬트; 및
    상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트의 사이에 배치된, 전자선 가교 고분자층을 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트인
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자선 가교 고분자층은,
    상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나와 직접 접촉된
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자선 가교 고분자층은 두께가 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자선 가교 고분자층은 폴리올레핀을 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 TPE를 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자선 가교 고분자층은, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전자선 가교 고분자층은, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트.
  9. 제1 폴리머 폼 쉬트와 제 2 폴리머 폼 쉬트 중 적어도 하나의 폼 쉬트 상에 폴리올레핀을 포함하는 코팅재를 도포하고,
    상기 제1 폴리머 폼 쉬트, 코팅층 및 상기 제2 폴리머 폼 쉬트를 포함하는 적층쉬트를 제작한 뒤,
    상기 적층쉬트에 전자선을 조사하는 것을 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 폴리머 폼 쉬트와 상기 제2 폴리머 폼 쉬트는 이종(異種)의 폼 쉬트인
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴리올레핀의 코팅두께는, 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 공중합체 또는 3량체, C2 또는 C4 ~ C12-α-올레핀을 포함하는 폴리에틸렌 공중합체 또는 3량체 중에서 선택된 적어도 하나의 올레핀계 TPE 를 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 코팅재는, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 더 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코팅재는, 스티렌계 TPE, 우레탄계 TPE, 에스테르계 TPE, 아미드계 TPE, 초산비닐계 TPE 중 적어도 하나를 0.1 중량% 이상 50 중량% 이하로 더 포함하는
    자동차 내장재용 멀티폼 쉬트의 제조방법.
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