KR20200065903A - 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재 - Google Patents

자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부에서 상부로 순차적으로 기재; 발포층; 및 표피재;를 포함한 자동차 내장재의 표피재로, 가소제의 내이행성이 우수한 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재에 관한 것이다.

Description

자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재{A skin material for automobile interior materials, a method for manufacturing the same and an automobile interior materials containing the same}
본 발명은 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부에서 상부로 순차적으로 기재; 발포층; 및 표피재;를 포함한 자동차 내장재의 표피재로, 가소제의 내이행성이 우수한 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자동차 내장재에 관한 것이다.
분말 슬러쉬 몰딩(Powder Slush Molding, PSM) 공법은 진공성형 공법에 비하여 디자인 자유도가 높고, 엠보 무늬가 유지되는 효과를 구현할 수 있는 장점이 있어, 고급 자동차의 인스투르먼트 패널의 표피재에 주로 적용하여 왔으나, 최근에는 중소형 차종으로 확산 적용되고 있고, 적용부위 또한 인스투르먼트 패널에서 기어박스, 도어 트림 등의 자동차 내장재로 계속 확대되고 있는 추세에 있다.
도 2를 참조하면, 통상 자동차 내장재(1)는 표피재(3)와, 상기 표피재 내측에서 골조 역할을 하는 기재(5)로 구성되며, 상기 표피재(3)와 기재(5) 사이에는 쿠션 성능 및 충격 흡수 성능을 제공하기 위한 발포층(7)이 개재된다.
현재 표피재(3)로 사용하고 있는 소재는 촉감이 우수하면서도 가격이 저렴한 폴리염화비닐 수지가 선호되어 왔는데, 상기 폴리염화비닐 수지는 본래 딱딱하여 이를 가공하기 위해 종래에는 프탈레이트계 가소제가 주로 사용되었다.
한편, 자동차 내장재(1)가 상업적 제품에 적합한 내환경성 사양을 만족하는지 확인하기 위한 내열 노화 시험(일 예로, 120℃, 500hr) 과정에서 상기 표피재(3)에 포함되어 있는 프탈레이트계 가소제(A)가 발포층(7)으로 이행되어 상기 표피재가 휘고, 경도가 높아져 감촉이 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 미국 특허공보 제3,972,962호 등에 개시된 것과 같이 이행성이 적은 고분자 가소제를 표피재에 적용하는 것을 고려할 수 있으나, 고분자 가소제의 경우 통상 중량평균분자량이 크고 극성이 적어 이를 이용 시 표피재와 발포층과의 접착력이 약하고, 폴리염화비닐 수지와 상용성 및 분말 슬러쉬 몰딩 시 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.
US 3,972,962 B (1976. 8. 3)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 가소제의 내이행성이 우수한 자동차 내장재용 표피재와 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 자동차 내장재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는, 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재를 제공한다.
또한, 본 발명은 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 폴리염화비닐 조성물을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
상기 자동차 내장재용 표피재는 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 하부에 상부로 순차적으로, 기재; 발포층; 및 상기 자동차 내장재용 표피재;를 포함한 자동차 내장재를 제공한다.
본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 가소제의 내이행성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 자동차 내장재에 적용 시, 하부의 발포층과 접착력이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 자동차 내장재의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 자동차 내장재의 내열 노화 시험 시 표피재 내 가소제의 이행을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는, 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 경도(shore A)가 65-80 또는 68-77일 수 있고, 상기 범위 미만일 경우 내구성이 저하되고 상기 범위를 초과할 경우 감촉이 저하될 수 있어 상기 범위 내의 경도를 가질 수 있다.
상기 경도는 일 예로 자동차 내장재용 표피재의 시편(가로, 세로, 두께가 140mm x 140mm x 1mm)을 ISO 868에 의거하여 Indentor社의 Type A경도계를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하, 5%이하, 또는 4%이하일 수 있는 것으로, 상기 범위를 초과할 경우 가소제의 이행이 과도하여 표피재의 경도가 높아져 감촉이 저하되고 끈적임이 발생함과 아울러, 표피재가 휘는 등의 문제가 발생하여 바람직하지 못하므로 상기 범위 내의 가소제 이행율을 가질 수 있다.
상기 가소제의 이행율은 일 예로 자동차 내장재용 표피재의 시편(가로, 세로, 두께가 30mm x 30mm x 1mm)의 초기 무게(W0)를 측정한 후, 상기 시편을 70℃ 오븐에 ABS 수지판 사이에 넣고 1kg의 하중을 가한 상태에서 72시간 방치하고 나서, 시편을 꺼내 항온조에서 4 시간 이상 보관한 후, 시편의 무게(W1)를 측정하여, 하기 식 1에 대입하여 계산할 수 있다.
상기 결과 값이 작을수록 가소제의 내이행성이 우수함을 의미한다.
[식 1]
가소제의 이행율(%)= {(W0- W1)/W0} X 100
본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 가소제의 내이행성이 우수한 효과가 있다.
이하에서는 상기와 같이 우수한 가소제 내이행성을 갖기 위한 본 발명의 자동차 내장재용 표피재의 구체적인 구성을 이의 제조방법과 함께 설명해보기로 한다.
본 발명은 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하는 단계(S1); 및
상기 폴리염화비닐 조성물을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3);를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
상기 자동차 내장재용 표피재는 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법에 관한 것이다.
분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하는 단계(S1)
(S1)단계는 자동차 내장재용 표피재의 원료가 되는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하는 단계이다.
구체적으로, 상기 폴리염화비닐 조성물은 코어(core); 및 코어 표면을 감싸는 쉘(shell)을 포함하는 입자 단위체를 포함하는 코어-쉘 구조의 분말로,
상기 코어는 폴리염화비닐 수지(polyvinyl chloride, PVC, a1) 100중량부, 엘라스토머 5-85중량부 및 가소제 20-75중량부를 포함하고, 상기 쉘은 폴리염화비닐 수지(a2) 3-30중량부를 포함할 수 있다.
이하에서는 각 조성에 대해 구체적으로 설명해보기로 한다.
코어(core)
상기 코어에 포함되는 폴리염화비닐 수지(a1)는 일 예로 스트레이트(straight) 폴리염화비닐 수지일 수 있으며 이는 중합도가 600-3000, 또는 800-1700의 폴리염화비닐 수지를 단독 또는 상기 범위 내에서 중합도가 다른 수지를 혼합하여 사용할 수 있다.
중합도가 상기 범위 미만인 경우 자동차 내장재용 표피재의 파단신율, 인열강도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 성형온도가 상승하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정 시 표피재 성형성이 저하될 수 있어 상기 범위 내의 중합도를 가질 수 있다.
상기 중합도는 JIS K 6721-77에 의거하여 25-32℃의 온도 조건에서 측정할 수 있다.
또한, 상기 폴리염화비닐 수지(a1)의 입자크기는 100-500㎛, 또는 150-350㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 우수한 효과가 있다.
상기 입자크기는 ASTM D1705에 의거하여 메쉬(mesh)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 엘라스토머는 표피재 내 가소제의 함량을 감소시키고 가소제의 내이행성을 향상시키기 위해 포함되는 것으로 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌 디엔 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 에틸렌-부텐 고무, 에틸렌-옥텐 고무, 프로필렌-부텐 고무, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌, 에틸렌-프로필렌-부텐, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 상기 엘라스토머의 구체적 일 실시예로 상기 폴리염화비닐 수지(a1)와 상용성이 우수하면서, 자동차 내장재에 적용 시 하부에 위치한 폴리우레탄 재질의 발포층과 우수한 접착력을 구현할 수 있는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 사용할 수 있다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에 포함되는 아크릴로니트릴의 함량은 20-45중량% 또는 25-40중량%일 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 극성기(C≡N)가 적어져 자동차 내장재에 적용 시 표피재와 발포층의 접착력이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 바람직하지 못하므로 상기 범위 내로 포함할 수 있다.
또한, 상기 엘라스토머는 베일(bale) 형태, 액상(Liquid) 형태 또는 파우더(powder) 형태일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
상기 엘라스토머는 구체적 일 실시예로 입자크기(particle size)가 0.01-1.0mm, 0.05-0.5mm 또는 0.01-0.2mm인 파우더(powder) 형태일 수 있고, 이 경우 폴리염화비닐 조성물 내에 분산성이 우수한 효과가 있다.
상기 입자크기는 당업계에서 공지된 방법으로 측정할 수 있으며, 일 예로 US Standard Sieve, screen analysis를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 엘라스토머는 상기 폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대해 5-85중량부, 10-80중량부 또는 20-50중량부를 사용할 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 가공성이 저하되고, 표피재 내의 가소제의 이행성이 과도하며, 이로 인해 표피재의 경도가 커짐에 따라 감촉이 저하되고, 상기 범위를 초과할 경우 가공성이 저하되어 표피재의 제조가 불가하므로 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 가소제는 분자량이 300g/mol 이상 1500g/mole 미만 또는 400-1200g/mole인 저분자량의 가소제로서, 일 예로, 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제, 벤조에이트계 가소제, 시트레이트계 가소제, 포스페이트계 가소제, 아디페이트계 가소제, 글라이콜계 가소제, 에폭시계 가소제 및 트리멜리테이트계 가소제 중 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 프탈레이트계 가소제로는 디에틸헥실프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디이소데실프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디헵틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디노닐프탈레이트 또는 디트리데실프탈레이트를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 테레프탈레이트계 가소제로는 디옥틸테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 벤조에이트계 가소제로는 2-(2-(2-페닐카르보닐옥시에톡시)에톡시)에틸 벤조에이트, 글리세릴 트리벤조에이트, 트리메틸올프로판 트리벤조에이트, 이소노닐 벤조에이트, 1-메틸-2-(2-페닐카보닐옥시프로폭시)에틸 벤조에이트, 2, 2, 4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디벤조에이트, n-헥실 벤조에이트 또는 트리메틸올 프로판트리벤조에이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 시트레이트계 가소제로는 아세틸트리부틸 시트레이트, 트리부틸시트레이트, 아세틸트리에틸헥실 시트레이트 또는 트리에틸헥실 시트레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 포스페이트계 가소제로는 트리크레실 포스페이트 또는 트리부틸포스페이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아디페이트계 가소제로는 비스(2-에틸헥실)아디페이트, 디메틸 아디페이트, 모노메틸 아디페이트, 디옥틸 아디페이트 또는 디이소노닐 아디페이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 글라이콜계 가소제 에틸렌 글라이콜 또는 프로필렌 글라이콜을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시계 가소제로는 에폭시화 대두유를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 트리멜리테이트계 가소제로는 트리이소부틸 트리멜리테이트, 트리노말옥틸 트리멜리테이트, 트리(2-에틸헥실) 트리멜리테이트 또는 트리이소노닐 트리멜리테이트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 가소제의 구체적 일 실시예로, 친환경적이며 열 안정성이 우수하여 가소제의 내이행성을 향상시킬 수 있는 트리멜리테이트계 가소제를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대해 20-75중량부 25-70중량부 또는 30-60중량부를 사용할 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 폴리염화비닐 수지에 충분한 유연성을 부여하지 못하고, 상기 범위를 초과할 경우 표피재 외부로 가소제가 이행되어 표피재의 끈적임이 유발될 수 있으므로 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 코어는 선택적으로, 열안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 난연제 및 대전방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 당업계에서 사용되는 통상적인 종류를 사용할 수 있으므로 본 발명에서는 특별히 그 종류 및 함량을 제한하지 않는다.
일 예로, 상기 첨가제의 총합은 상기 폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대하여 0.5-15중량부 또는 1-10중량부로 사용할 수 있다.
쉘(shell)
상기 쉘은 위에서 서술한 코어를 감싸는 것으로 입자간 엉킴을 방지하여 향후 분말 슬러쉬 몰딩 공정 시 우수한 가공성을 부여하는 역할을 한다.
일 예로, 상기 코어를 감쌀 때 형성되는 쉘의 두께는 0.1-20㎛ 또는 0.5-10㎛의 두께일 수 있으며, 상기 범위 내에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 쉘에 포함되는 폴리염화비닐 수지(a2)는 일 예로 페이스트(paste) 폴리염화비닐 수지일 수 있으며, 구체적 일 예로 중합도가 600-2000 또는 800-1700인 폴리염화비닐 수지를 단독 또는 상기 범위 내에서 중합도가 다른 수지를 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 범위 내에서 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 중합도는 ASTM D1243에 의거하여 25-32℃의 온도에서 측정할 수 있다.
또한, 상기 폴리염화비닐 수지(a2)는 상기 코어에 포함되는 폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대해 3-30중량부 또는 5-20중량부를 사용할 수 있으며, 상기 범위 내에서 가공성이 우수함과 아울러, 표피재의 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 코어-쉘 구조를 가지는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물의 입자크기는 100-500㎛ 또는 150-350㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 우수한 효과가 있다.
상기 입자크기는 메쉬(mesh)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 코어-쉘 구조를 가지는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물은 (a)폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대해 엘라스토머 5-85중량부, 및 가소제 20-75중량부를 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
(b)상기 (a)의 코어와, 폴리염화비닐 수지(a2) 3-30중량부를 믹서에 넣어 상기 코어 표면을 감싸는 쉘을 형성하는 단계;를 거쳐 제조될 수 있다.
이하, 각 단계를 구체적으로 설명해보기로 한다.
(a)코어 형성 단계
상기 코어 형성 단계는 위에서 서술한 폴리염화비닐 수지(a1), 엘라스토머 및 가소제를 믹서에 넣고 혼합하여 코어를 형성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 코어 형성 단계는 선택적으로 열안정제, 활제, 산화방지제, 광안정제, 난연제 및 대전방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 첨가하여 코어를 형성할 수 있다.
상기 혼합은 일 예로 헨셀 믹서, 반바리 믹서 또는 압출기를 이용할 수 있으나, 이에 제한하지는 않는다.
(b)쉘 형성 단계
상기 쉘 형성 단계는 상기 (a)단계에서 제조한 코어를 폴리염화비닐 수지(a2)와 함께 믹서에 넣은 후 흔들어주어 상기 코어 표면을 감싸는 쉘을 형성하는 단계일 수 있다.
분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3)
(S3) 단계는 위에서 제조한 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 자동차 내장재용 표피재를 제조하는 단계일 수 있다.
구체적으로, 분말 슬러쉬 몰딩용 금형을 약 210-260℃, 210-250℃ 또는 210-240℃로 가열하고 상기 가열된 금형과, 위에서 제조한 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물이 장전된 개방 용기(파우더박스)를 결합시켜 밀폐 시스템을 형성한 후 이를 회전시켜 자동차 내장재용 표피재를 제조할 수 있다.
또한, 선택적으로 상기 결합된 금형과 개방 용기(파우더박스)를 분리한 후 금형과 맞닿는 반대편에 폴리염화비닐 조성물이 덜 녹아 성형이 덜 되는 경우에 한에서 2차 가열(후가열)할 수 있다.
그 후, 금형을 냉각 시킨 후 상기 금형으로부터 성형된 표피재를 탈형시켜 자동차 내장재용 표피재의 제조를 완료할 수 있다.
위와 같이 제조된 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 폴리염화비닐 수지를 표피재 내 45-75중량%, 50-70중량% 또는 50-60중량%로 포함하고, 엘라스토머를 표피재 내 5-33중량%, 8-30중량% 또는 10-25중량%를 포함할 수 있으며, 가소제를 10-40중량%, 15-35중량% 또는 20-30중량%로 포함할 수 있다.
상기 엘라스토머가 상기 범위 내로 포함됨으로써 가소제의 내이행성이 우수함과 아울러 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 우수한 효과가 있으며, 상기 가소제가 상기 범위 내로 포함됨으로써 상기 폴리염화비닐 수지에 우수한 유연성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
위와 같이 제조된 자동차 내장재용 표피재는 하부에서 상부로 순차적으로, 기재; 발포층; 및 표피재를 포함하는 자동차 내장재의 상기 표피재로 적용될 수 있다.
본 발명의 자동차 내장재용 표피재가 자동차 내장재에 적용될 경우, 상기 표피재 및 발포층의 박리강도는 9N/5cm이상 또는 13N/5cm이상일 수 있고, 상기 범위 미만일 경우 상기 표피재와 발포층의 접착력이 저하되어 바람직하지 못하므로 상기 범위 내의 박리강도를 가질 수 있다.
또한, 상기 표피재 및 발포층의 박리강도의 상한치는 제한하지 않으나 일 예로 30N/5cm이하 또는 25N/5cm이하일 수 있다.
상기 박리강도는 표피재 및 발포층이 일체화된 시편을 가로, 세로가 50mm x 200mm인 시편으로 제작한 후, 세로 방향으로 50mm만큼 표피재와 발포층을 분리시킨다. 이어서, 인장시험기(Instron 社)의 클램프에 상기 시편의 25mm를 고정한 후, 100㎜/min 속력으로 최소 100mm만큼 박리하였을 때 표피재와 발포층이 박리되는 강도를 측정할 수 있다.
결과값의 초반 25%는 제외 후, 나머지 75% 결과값 중에 최대값 10개와 최소값 10개의 평균치를 구한다.
본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 자동차 내장재에 적용 시, 하부의 발포층과 접착력이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재가 자동차 내장재에 적용될 경우, 내열 노화 시험(120℃, 500hr) 후 표피재의 경도(Shore A) 변화는 △15이하, △10이하 또는 △5이하일 수 있다.
상기 범위를 초과할 경우 표피재의 가소제의 이행이 과도하여 경도가 높아짐에 따라 표피재의 감촉이 저하되고 표피재가 휘므로 상기 범위 내의 경도 변화를 가질 수 있다.
상기 표피재의 경도 변화는 상기 표피재 및 발포층이 일체화된 시편을 120℃ 오븐에 500 시간동안 방치 후 상기 시편을 꺼내 실온(25℃)에서 4 시간 이상 보관한 후, 표피재와 발포층을 분리한 후 ISO 868에 의거하여 Indentor社의 Type A경도계를 이용하여 상기 표피재의 경도를 측정하여 내열 노화 시험 전의 표피재의 경도와의 차이를 계산할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 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. 폴리염화비닐 조성물 제조
하기 표 1에 기재된 조성 및 함량을 이용하여 코어-쉘 구조의 분말인, 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 상기 코어-쉘 구조의 분말인, 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물은 (a)하기 조성의 폴리염화비닐 수지1), 엘라스토머, 가소제, 열안정제 및 광안정제를 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
(b)상기 (a)의 코어와, 폴리염화비닐 수지2)를 믹서에 넣어 상기 코어 표면을 감싸는 쉘을 형성하는 단계;를 거쳐 제조하였다.
상기 코어-쉘 구조의 분말은 입자크기는 150-350㎛였다.
Figure pat00001
- 폴리염화비닐 수지1) : 중합도가 1000, 입자크기가 150-250㎛인 스트레이트 폴리염화비닐 수지(LG화학社, LS100)
- 엘라스토머1) : 아크릴로니트릴 함량이 38%, 입자크기가 0.1mm인 파우더 형태의 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Zeon社, Nipol 1141C)
- 엘라스토머2) : 아크릴로니트릴 함량이 18%인 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(금호석유화학社, KNB1845)
- 가소제 : 분자량이 550g/mole인 트리(2-에틸헥실) 트리멜리테이트(LG화학社, TOTM)
- 고분자 가소제 : 중량평균분자량이 1500-6000g/mole인 폴리에스테르계 가소제(거영社, GYFLEX-2000)
- 폴리염화비닐 수지2) : 중합도가 1000인 페이스트 폴리염화비닐 수지(LG화학社, LP090)
2. 자동차 내장재용 표피재 제조
위에서 제조한 실시예 1-2, 비교예 1-2, 및 참조예 1-3의 코어-쉘 구조를 가지는 분말 형태의 폴리염화비닐 조성물을 이용하여 210-240℃에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 두께가 1-1.5mm인 자동차 내장재용 표피재를 제조하였다.
표피재 내 각 성분의 함량을 정리하면 아래 표 2와 같다.
Figure pat00002
3. 표피재 및 발포층이 일체화된 시편 제조
위에서 제조한 자동차 내장재용 표피재의 하부에 폴리우레탄 발포액을 도포, 발포 및 경화시켜 표피재 및 상기 표피재 하부에 형성된, 두께가 10mm인 발포층이 일체화된 시편을 제조하였다.
상기 폴리우레탄 발포액은 통상의 폴리우레탄 발포액을 사용하였다.
[실험예]
1. 자동차 내장재용 표피재 물성 측정
위에서 제조한 실시예 1-2, 비교예 1-2, 및 참조예 1-3의 자동차 내장재용 표피재의 경도와 및 상기 표피재의 내열 노화 시험 시 가소제의 이행율을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 경도 : 자동차 내장재용 표피재의 시편(가로, 세로, 두께가 140mm x 140mm x 1mm)을 준비한 후, 상기 시편을 ISO 868에 의거하여 Indentor社의 Type A경도계를 이용하여 측정하였다.
(2) 가소제 이행율 : 자동차 내장재용 표피재의 시편(가로, 세로, 두께가 30mm x 30mm x 1mm)의 초기 무게(W0)를 측정한 후, 상기 시편을 70℃ 오븐에 ABS 수지판 사이에 넣고 1kg의 하중을 가한 상태에서 72 시간 방치하고 나서, 시편을 꺼내 항온조에서 4 시간 이상 보관한 후, 시편의 무게(W1)를 측정하여, 하기 식 1에 대입하여 계산하였다.
상기 결과 값이 작을수록 가소제의 내이행성이 우수함을 의미한다.
[식 1]
가소제의 이행율 = {(W0- W1)/W0} X 100
2. 표피재 및 발포층이 일체화된 시편 물성 측정
표피재 및 발포층의 접착성, 표피재 및 발포층의 박리강도, 및 표피재 및 발포층이 일체화된 시편을 내열 노화 시험 전 후의 표피재의 경도 변화를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 표피재 및 발포층의 접착성: 상기 표피재와 발포층의 접착력은 상기 표피재와 발포층을 손으로 분리하였을 때 떨어지는 부분을 육안으로 측정하였다.
(ⅹ : 표피재와 발포층이 접착력이 매우 약하며, 표피재의 표면이 깨끗하게 떨어진다.
△ : 표피재와 발포층이 부분적으로 접착되며, 표피재에 접착된 발포층을 긁어서 떼어낼 수 있다.
○ : 표피재와 발포층이 접착력이 매우 강하며, 표피재에 접착된 발포층을 긁어서 떼어낼 수 없다.)
(2) 박리강도 : 표피재 및 발포층이 일체화된 시편을 가로, 세로가 50mm x 200mm인 시편으로 제작한 후, 세로 방향으로 50mm만큼 표피재와 발포층을 분리시킨다. 이어서, 인장시험기(Instron 社)의 클램프에 시편의 25mm를 고정한 후, 100㎜/min 속력으로 최소 100mm만큼 박리하였을 때 표피재와 발포층이 박리되는 강도를 측정하였다.
결과값의 초반 25%는 제외 후, 나머지 75% 결과값 중에 최대값 10개와 최소값 10개의 평균치를 구한다.
(3) 경도 변화: 표피재 및 발포층이 일체화된 시편을 가로, 세로가 50mm x 200mm인 시편으로 제작한 후, 120℃ 오븐에 500 시간동안 방치 후 상기 시편을 꺼내 실온 (25℃)에서 4 시간 이상 보관한 후, 표피재와 발포층을 분리한 후 ISO 868에 의거하여 Indentor社의 Type A경도계를 이용하여 상기 표피재의 경도를 측정하여 내열 노화 시험 전의 표피재의 경도와의 차이를 계산하였다.
Figure pat00003
*: 자동차 내장재용 표피재의 시편의 제조가 어려움
상기 표 3에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 자동차 내장재용 표피재는 내열 노화 시험 시, 가소제의 이행율이 적어 내열 노화 시험 전 후의 표피재의 경도 차이가 적으며, 표피재와 발포층의 박리강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
반면, 엘라스토머를 포함하지 않고, 과량의 가소제를 포함한 비교예 1의 자동차 내장재용 표피재는 내열 노화 시험 시, 가소제의 이행율이 많아 내열 노화 시험 전 후의 표피재 경도 차이가 큰 것을 확인할 수 있었다.
이에, 상기 가소제의 이행을 방지하기 위해 고분자 가소제를 포함한 비교예 2의 자동차 내장재용 표피재는 비교예 1과 비교하여 내열 노화 시험 시, 가소제의 이행율이 적었으나, 상기 표피재와 발포층의 접착성이 나쁘고, 박리강도가 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 엘라스토머를 소량 포함한 참조예 1의 자동차 내장재용 표피재는 실시예 1 및 2에 비해 내열 노화 시험 시, 가소제의 이행율이 많아 내열 노화 시험 전 후의 표피재 경도 차이가 다소 크고, 엘라스토머를 과량 포함한 참조예 2의 자동차 내장재용 표피재는 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 표피재 제조가 어려운 것을 확인할 수 있었다.
또한, 엘라스토머에 포함되는 아크릴로니트릴의 함량이 소량인 참조예 3의 자동차 내장재용 표피재는 극성기가 적어 발포층과의 접착성이 좋지 않고 박리강도가 저하된 것을 확인할 수 있었다.
1: 자동차 내장재 A: 표피재에 내 가소제
3: 표피재 B: 발포층으로 이행된 가소제
5: 기재
7: 발포층

Claims (15)

  1. 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는, 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 경도(shore A)가 68-77이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 5%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 폴리염화비닐 수지 45-75중량%, 엘라스토머 5-33중량% 및 가소제 10-40중량%를 포함하는 것인 자동차 내장재용 표피재.
  5. 폴리염화비닐 수지 및 엘라스토머를 포함하는 분말 슬러쉬 몰딩용 폴리염화비닐 조성물을 제조하는 단계(S1); 및
    상기 폴리염화비닐 조성물을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3);를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 경도(shore A)가 65-80이고, 내열 노화 시험(70℃, 72hr) 시 가소제의 이행율이 6%이하인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (S1)단계의 폴리염화비닐 조성물은 코어(core); 및 코어 표면을 감싸는 쉘(shell)을 포함하는 코어-쉘 구조의 분말로,
    상기 코어는 폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부, 엘라스토머 5-85중량부, 및 가소제 20-75중량부를 포함하고, 상기 쉘은 폴리염화비닐 수지(a2) 3-30중량부를 포함하는 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 입자크기가 0.01-1.0mm인 파우더 형태의 아크릴로니트릴-부타디엔 고무인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에 포함되는 아크릴로니트릴의 함량은 20-45중량%인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 가소제는 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제, 벤조에이트계 가소제, 시트레이트계 가소제, 포스페이트계 가소제, 아디페이트계 가소제, 글라이콜계 가소제, 에폭시계 가소제 및 트리멜리테이트계 가소제 중 선택된 1종 이상인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 폴리염화비닐 조성물은 (a)폴리염화비닐 수지(a1) 100중량부에 대해 엘라스토머 5-85중량부, 및 가소제 20-75중량부를 혼합하여 코어를 형성하는 단계;
    (b)상기 (a)의 코어와, 폴리염화비닐 수지(a2) 3-30중량부를 쿨링 믹서에 넣어 상기 코어 표면을 감싸는 쉘을 형성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  11. 하부에서 상부로 순차적으로, 기재; 발포층; 및 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항의 자동차 내장재용 표피재;를 포함한 자동차 내장재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 표피재 및 발포층의 박리강도는 9-30N/5cm인 것인 자동차 내장재.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 표피재 및 발포층의 박리강도는 13-25N/5cm인 것인 자동차 내장재.
  14. 제 11항에 있어서,
    내열 노화 시험(120℃, 500hr) 시 표피재의 경도(Shore A) 변화는 △15이하인 것인 자동차 내장재.
  15. 제 11항에 있어서,
    내열 노화 시험(120℃, 500hr) 시 표피재의 경도(Shore A) 변화는 △10이하인 것인 자동차 내장재.
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