KR20220048813A - 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층; 상기 기재층 하부면에 형성되며, 분산된 폴리에스테르계 저온 접착파우더로 구성된 접착층; 상기 접착층 하부면에 형성된 폴리에스테르(PET)부직포의 표피층으로 구성되되,상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것으로, 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 공중합 형성된 폴리에스테르계 수지가 분말화된 것으로, 유리전이온도(Tg)가 50℃ 이상이고, 경도(Shore D)가 80 이상이며, 연화점이 80~140℃인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재에 관한 것이다.

Description

1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재 및 제조방법{Automotive Ceiling Material And Manufacturing Method Using Polyester Low Temperature Hot Melt Adhesive Powder Using 1,3 Pentanediol}
본 발명은 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 천장재에 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용하여, 천장재 구성간의 접착력을 증가시키고, 흡음성도 개선된 자동차 천장재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 천장재는 자동차의 실내 천장 부위에 사용되어 외부로부터의 차량의 소음을 흡수 및 차단하는 흡음 및 차음 기능, 차량의 내부에서 외부로의 또는 그 반대로의 열의 이동을 차단하는 보온 기능, 실내 고유의 마감 장식으로서의 기능을 한다.
이들은 대체로 지류, 비닐, 섬유 편물, 폴리우레탄 폼, 부직포 및 펠트 중 하나 이상의 조합으로 이루어진 적층물로 되어 있으며, 적층은 폴리우레탄(PU)폼을 중심으로 한쪽 방향이 폴리에스테르(PET) 부직포, 에틸렌 비닐 아세테이트( Ethylene Vinyl Acetate, EVA)접착필름. 글라스파이버, 폴리에틸렌(PE) 파우더, 액상 접착제, 폴리우레탄(PU)폼으로 된 대칭적인 형태로 구성된다.
이러한 종래의 자동차 천장재는 폴리우레탄(PU)폼을 중심으로 액상 접착제와 폴리에틸렌(PE) 파우더를 이용하여 제조된 글라스 파이버 부직포층을 가열 가압을 통해 접착하여 자동차 천장재가 제조된다.
또한 종래의 자동차 천장재의 제조 방법에 있어서, 다층으로 구성된 천장재 를 적층하기 위해서는 접착력이 강해야 하는데 폴리에틸렌(PE) 파우더는 접착력이 높지 않기 때문에 접착제로 액상 접착제와 폴리에틸렌(PE) 파우더를 함께 사용하여 그 제조 공정이 복잡하고 이로 인한 생산 원가가 높을 수 있다.
또한 자동차 천장재는 차량의 종류에 따라 그 크기와 재질이 다르므로 접착필름의 크기와 종류도 다르게 하여야 하는 어려움이 있고, 펠렛 형태의 접착성 폴리머 수지를 두께별, 크기별, 레이어별 접착필름으로 가공하여 사용해야 하기 때문에 필름화를 위한 제조공정이 복잡하며, 비용이 많이 소요된다.
더구나 종래의 접착 필름을 사용한 접착방법은 가열 가압 공정중 접착 필름이 열 수축에 의해 변형이 생길 수 있다. 예를 들면 접착 대상면의 폭 길이가 1,500mm일 경우 양쪽 끝부분에 접착이 되지 않는 부분의 발생을 방지하기 위하여 적어도 1,600mm 폭 길이의 접착 필름을 공급하여 접착한 후에 1,500mm길에 맞추어 노출된 접착필름을 커팅하여 제거해야 하는 추가공정이 필요한 문제점이 있다.
한편, 자동차 천장재는 경량성 및 흡음성이 우수해야 하므로 헤드라이너를 구성하는 각각의 적측물은 통기성 구조를 가져 자동차 외부로부터 침입해 들어오는 소음이 폴리우레탄 폼층에 도달하여 흡음 효과를 발휘해야 자동차 실내 공간의 정숙성을 확보할 수 있게 된다.
하지만 상기 접착 필름을 사용한 천장재 제조방법에서는, 각각의 층을 접착하기 위하여 접착필름을 사용하여 용융 접착시키기 때문에 폴리우레탄 폼 층의 셀구조가 폐쇄되어 발생된 소음이 흡음되지 못하고 천장재 양쪽면에 반사되어 제품 본래의 기능인 흡음 특성을 현저히 저하시키는 원인이 되고 있다.
이러한 흡음 특성이 저하되는 문제를 해결하고자, 액상의 폴리우레탄 접착제를 사용하여 카탈리스트와 화학반응하여 우레탄 결합을 형성하여 폴리우레탄폼과 우사한 성질을 나타내므로 흡음 성능이 저하되는 문제를 해결하고자 하였으나, 용제형 액상 접착제로는 접착면이 완전히 밀착이 되지 않고 접착력이 높지 않아 불량이 발생하는 경우가 있으며, 특히 액상 접착제가 함유하고 있는 유기 용제에 의해 작업자 및 운전자의 건강상 문제가 제기되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0862308호 대한민극 특허공개번호 제10-2013-0039206호
본 발명의 목적은 자동차 천장재에 있어서 접착 필름을 사용하지 않고, 접착성이 우수한 접착파우더를 사용함으로써 통기성 접착층을 갖는 자동차 천장재를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 통기성 접착층에 의해, 차량의 흡음 효과를 더욱 향상시키고, 유기용재를 사용하지 않음으로써, 작업자 및 운전자의 건강에도 무해한 자동차 천장재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 올레핀(Olefin)계 접착 파우더에 비해 경도가 높고 용융흐름지수(Melt Index, 190℃, 2.16kg) 낮아 성형성이 우수하고 파우더가 기재에 균일하게 흡수하여 형태 유지력이 상승하며, Tg(유리전이온도)가 높아 폴리머를 파우더화 형상으로 사용하므로써 분쇄성을 우수하게 하여 상온 분쇄가 가능하는 것을 목적으로 한다.
또한,본 발명의 다른 목적은 단순한 공정으로 생산 가능하므로 제조 비용을 절감할 수 있는 자동차 천장재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층; 상기 기재층 하부면에 형성되며, 분산된 폴리에스테르계 저온 접착파우더로 구성된 접착층; 상기 접착층 하부면에 형성된 폴리에스테르(PET)부직포의 표피층으로 구성되되,상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것으로, 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 공중합 형성된 폴리에스테르계 수지가 분말화된 것으로, 유리전이온도(Tg)가 50℃ 이상이고, 경도(Shore D)가 80 이상이며, 연화점이 80~140℃인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기재층 상부면에 상기 접착층 및 표피층이 추가로 적층되어 대칭적 구조인 것에 특징인 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올 성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더의 용융점도(MV)가 1,000~3,500cp (220℃), 입자 크기는 50~1,500μm인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 자동차 천장재의 흡음성이 1000Hz에서 0.80 이상인 것에 특징인 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재를 제공한다.
또한 본 발명은 폴리에스테르(PET)부직포로 구성된 표피층 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더를 산포하는 단계; 상기 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더가 산포된 폴리에스테르(PET)부직포 표피층를 예열기를 이용해 190~230℃에서 30~40m/min 이동속도로 예열하는 단계;상기 예열된 부직포 표피층를 0.5~2.0기압, 10~25℃에서 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 부직포 표피층를 190~230℃로 예열된 성형기 위에 부직포면이 아래방향으로 놓고, 상기 부직포 위에 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층을 적층한 후 상하방에서 가열가압하여 상기 표피층과 기재층을 결착시키는 단계로 구성되되,상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성되는 폴리에스테르계 수지를 포함하며, 상기 저융점 공중합 폴리에스테르 수지를 분말화 한 것으로 유리전이온도(Tg)가 50도 이상이고, 경도(Shore D)가 80이상이며, 연화점이 80~150도, 용융점도(MV)가 1,000~3,500cp (220℃), 입자 크기는 50~1,500μm인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 결착시키는 단계에 있어서, 상기 적층된 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층 위에 추가적으로 상기 냉각 단계 후 폴리에스테르 부직포 표피층의 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더가 상기 기재층방향으로 적층시키는 것에 특징이 있는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더의 접착력은 4.0kgf/in 이상이고,흡음성이 1000Hz에서 0.80 이상인 것에 특징이 있는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법를 제공한다.
본 발명은 자동차 천장재의 제조에 있어서 유리전이온도(Tg)가 높고 연화점이 낮은 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계(PET) 파우더를 상온분쇄가 가능하게 하고 경도를 높여서 성형성을 증가켰으며, 접착력이 우수한 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르(PET) 파우더(21)를 사용함으로 접착력을 증가시켰으며, 액상접착제를 사용하지 않음으로 제조 공정 비용 절감 및 친환경 효과가 있다.
또한, 본 발명은 흡음성을 저해하는 접착필름을 대신 접착분말을 사용함으로써 통기성이 우수한 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에틸렌(PET) 파우더를 사용하여 흡음성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 접착 필름 및 내열 필름을 사용하지 않고 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에틸렌(PET) 파우더를 사용함으로써 사용면을 다양하게 이용할 수 있는 특징이 있다.
도 1는 본 발명에 따른 자동차 천장재의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 자동차 천장재의 단면도를 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명의 자동차 천장재의 제조방법에 관한 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 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 1는 본 발명에 따른 자동차 천장재(1)의 단면도를 나타내는 도면이고, 구성은 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층(10); 상기 기재층(10) 하부면에 형성되며, 분산된 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더(21)로 구성된 접착층(20); 상기 접착층(20) 하부면에 형성된 폴리에스테르(PET)부직포의 표피층(30)으로 구성된다.
상기 1,3 펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것이다.
저융점 공중합 폴리에스테르계 수지는 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는데, 저융점 성분이 존재하기 때문에 열접착성이 양호한 섬유를 제조할 수 있다. 다시 말해서, 고융점 성분은 종래의 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트로서 이는 약 250℃ 정도의 융점을 갖는 반면, 저융점 성분은 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르로서 250℃ 이하이고 때로는 120∼130℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 것을 의미한다.
일반적으로 저융점 공중합 폴리에스테르는 디카르본산 성분("제1성분"이라고도 함)과 디올성분("제2성분"이라고도 함)을 중합하여 제조되는데, 제1성분으로 테레프탈산을 사용하고 제2성분으로 에틸렌글리콜을 사용하면 약 250℃ 정도의 높은 융점을 갖는 통상의 폴리에스테르가 제조된다.
본 발명은 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더로 유리전이온도(Tg)가 50℃이상이고, 경도(Shore D)가 80 이상이며, 연화점이 80~140℃인 것을 특징으로 한다.
본 발명인 저융점 공중합 폴리에스테르계 접착 파우더의 조성물인 폴리에스테르계 수지의 조성물에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
폴리에스테르계 수지는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성된 것에 특징이 있다.
본 발명에서 사용되는 저융점 공중합 폴리에스테르 수지의 2-메틸-1,3-프로판디올은 두 번째 탄소에 메틸기가 결합되어 고분자 주쇄의 회전을 용이하게 하며 고분자 말단부분인 것처럼 작용하여 주쇄 사이의 자유공간을 넓혀, 분자쇄 전체의 유동 가능성을 증가시킨다.
이로 인해 고분자가 비정형이 되도록 하며, 이소프탈산과 동일한 열적 특성을 갖게 된다. 즉, 2-메틸-1,3프로판디올은 테레프탈레이트에 결합된 에틸렌 사슬에 메틸기를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 연화점(Ts) 및 유리전이온도(Tg)를 조절할 수 있다.
이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 결정성을 저하시키기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 상기 2-메틸-1,3-프로판디올과 같이 두 번재 탄소에 메틸기가 결합되어 고분자 주쇄의 회전을 용이하게 하며 폴리에스테르 수지에 저융점 특성을 부여하는 특성을 가지고 있으며, 2-메틸-1,3-프로판디올보다 더 긴분자 체인으로 폴리에스테르 수지의 용융점도를 증가시키면서 고온에서 용융점도가 급격하게 저하되는 것을 방지한다.
상기와 같은 디올성분으로 형성되는 본 발명의 폴리에스테르 수지는 저융점 특성을 위해 상기 폴리에스테르 수지의 2-메틸-1,3-프로판 디올은 디올성분 중 20~50몰% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분중 0.01몰%미만으로 함유되면 용융점도 향상효과가 미미하며, 5몰%를 초과하면 용융점도가 급격하게 증가하여 생산 공정성이 저하될 수 있는 것으로 2-메틸-1,3펜탄디올은 디올성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것이 바람직할 것이다.
즉, 상기 2-메틸1,3-펜탄디올은 0.05~2몰%를 함유하는 것이 가장 바람직할 것이다.
상기 2-메틸-1,3-펜탄디올을 함유하는 저융점 공중합 폴리에스테르 수지는 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이가 600포이즈(poise)이하로 고온에서 용융점도가 급격하게 저하되지 않는 특정을 가진다.
상기 저융점 공중합 폴리에스테르 수지의 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이는 낮으면 낮을 수록 바람직한 것으로 500포이즈 이하인 것이 더욱 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 상온분쇄가 가능한 핫멜트 접착 폴리에스테르계 파우더는 용융점도(MV)가 1,000~3,500cp (220℃), 연화점이 80~140℃, Tg값이 50℃이상, 경도(Shore D) 80이상 이고, 용융 흐름지수가 5 ~ 40g/10분이며 (190℃, 2.16kg 조건) 입자 크기는 50 ~ 1,500μm이다.
도1, 2는 본 발명의 일예로 2,3개의 부직포층 결합을 위해 층 사이 폴리에스테르계 핫멜트 접착파우더가 위치하는 것을 보여주는 단면도이다. 부직포 사이에 존재하여 열을 가하면 융착되어 부직포를 결합시킬 수 있다.
본 발명은 상기 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용하여 접착된 다층 적층구조체의 응용발명이다.
표피층(30)은 폴리에스테르(PET)부직포로 구성되고 스펀본드 부직포, 케미컬부직포, 스펀레이스부직포 및 링클페이퍼로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는데, 본 발명에 따른 차량용 천정재를 차량의 천정에 적용할 경우 차량용 천정재의 외관 품질을 개선하고, 기계적 물성을 보완하는 역할을 한다.
상기 접착층(20)은 폴리에스테르계 (PET)접착파우더(21)로 구성될 수 있으며 폴리에스테르계 수지는 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는데, 저융점 성분이 존재하기 때문에 열접착성이 양호한 섬유를 제조할 수 있다. 다시 말해서, 고융점 성분은 종래의 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트로서 이는 약 250℃ 정도의 융점을 갖는 반면, 저융점 성분은 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르로서 250℃ 이하 때로는 120∼130℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 것을 의미한다.
본 발명의 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 수지는 상온에서 응고되어 고체화된다. 이후에 분쇄기로 상온에서 분쇄하여 분말 파우더(21)로 만든다.
접착 파우더는 연화점이 80~140℃로 80℃ 이하는 고온에서의 저장 안정성이 떨어지고, 140℃ 이상은 접착온도 증가 및 공정온도가 증가함에 따라, 공정 비용 증가와 기재손상이 일어날 수 있다. 유리전이온도(Tg)가 50℃ 이하일 경우 고온 저장안정성이 매우 떨어져 여름철 해외 수출시 이송할 때 파우더의 융착이 일어날 수 있다. 경도(Shore D)가 60미만일 경우 성형성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 상온분쇄가 가능한 핫멜트 접착파우더(21)는 입자 크기가 50~1,500μm인 것이 바람직하다. 입자크기가 50μm 미만이면 접착파우더(21) 산포시 폴리에스테르 부직포 내부로 함침되는 양이 많아져서 접착 파우더 사용량이 증가되며, 입자 크기가 1,500μm를 초과할 경우 접착파우더(21)의 균일한 산포가 어렵고 가열에 의한 용융이 원활하지 않아서 높은 접착력을 기대하기 어렵다.
도 2는 본 발명의 또 다른 자동차 천장재의 단면도를 나타내는 도면이다. 중간에 기재층(10)을 중심으로 양방향으로 접착층(20) 및 표피층(30)이 적층된 것으로 상기 기재층(10) 상부면에 상기 접착층(20) 및 표피층(30)이 추가로 적층되어 대칭적 구조이다.
도 3은 본 발명인 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 접착파우더(21)를 이용한 자동차 천장재 제조방법에 관한 순서도이다.
폴리에스테르(PET)부직포로 구성된 표피층(30) 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더(21)를 산포하는 단계; 상기 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더(21)가 산포된 폴리에스테르(PET)부직포 표피층(30)를 예열기를 이용해 190~230℃에서 30~40m/min 이동속도로 예열하는 단계; 상기 예열된 부직포 표피층(30)를 0.5~2.0기압, 10~25℃에서 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 부직포 표피층(30)를 190~230℃로 예열된 성형기 위에 부직포면이 아래방향으로 놓고, 상기 부직포 위에 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층(10)을 적층한 후 상하방에서 가열가압하여 상기 표피층(30)과 기재층(10)을 결착시키는 단계로 구성될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더(21)를 산포하는 단계는 폴리에스테르(PET)부직포일면에 일정량 비율로 파우더 코팅기를 이용해서 5~300g/m2의 비율로 산포한다. 300g/m2초과의 경우 접착파우더(21)가 가열가압으로 접착재로 사용시 용융상태에서 상호 밀집한 구조에 의해 접착필름과 같은 구조가 되어 공기의 투과성에 문제가 생길 수 있는 접착필름과 같은 효과를 나타내어 흡음성이 문제가 생길 수 있다.
반면에 5g/m2 미만의 경우 접착파우더(21)의 산포된 양이 너무 적어서 접착력에 문제가 생길 수 있다.
상기 예열단계는 폴리에스테르(PET)부직포 표피층(30) 일면에 산포된 폴리에스테르계 저온 접착파우더(21)가 상기 표피층(30)에 고정을 시키기 위함이다. 예열기는 폭이 10~15cm정도 되고 190~230℃에서 30~40m/min 속도로 산포된 접착파우더(21)면 쪽으로 이동하면서 예열하게 된다.
예열을 통해서 완전 용융된 상태는 아니고 부직포면과 저촉된 접착파우더(21)의 표면이 약간 용융된 상태가 되고 다시 0.5~2.0기압, 10~25℃의 상온기준으로 냉각하여 용유된 접착파우더(21)의 표면이 응고되면서 부직포에 접착이 될 수 있도록 한다.
상기 냉각단계를 거친 접착파우더(21)가 응고되어 고정된 폴리에스테르 부직포를 기재층(10)과 결착전에 성형기 위에 부직포면이 아래방향으로 위치시키고 90~230℃로 예열과정을 거치게 된다.
예열된 상태에서 폴리우레탄폼의 기재층(10)을 접착파우더(21)가 있는 방향으로 적층하였을 때 고정이 될 수 있고 이후 가열가압시 접착파우더(21)가 완전히 용융되어 단단히 결착될 수 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 1~6
7mm 두께로 이루어지며 밀도가 26kg/m3인 폴리우레탄폼을 제조하고, 폴리에스테르 부직포의 일면에 파우더 코팅기를 이용하여 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 접착파우더 100g/m2을 도포하고, 예열기를 이용해 200℃에서 35m/min 이동속도로 예열시킨다. 상기 예열된 부직포 표피층(30)를 1.0기압, 20℃에서 5분 동안 냉각시키고 상기 냉각된 부직포 표피층(30)를 다시 200℃로 예열된 성형기 위에 부직포면이 아래방향으로 놓고, 상기 부직포 위에 상기 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층(10)을 적층한 후 상하방에서 250℃에서, 1.5기압으로 가열가압한후 10℃에서 10분 동안 냉각시켜 상기 표피층과 기재층을 결착시켜 자동차 천장재를 제조하였다.
1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 접착파우더의 공중합 폴리에스테르 수지는 에스테르 반응조에 테레프탈산(TPA) 및 에틸렌글리콜(EG)를 투입하고, 258℃에서 통상적인 중합반응을 수행하여 반응율이 약 96%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체(PET Oligomer)를 제조하였다. 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 2-메틸-1,3-프로판디올은 디올성분 중 42몰%를 함유시켰으며, 2-메틸-1,3-펜탄디올을 하기 표1에 나타낸 함량 비율로 혼합하고, 나머지는 2-메틸-1,3프로판디올로 혼합하였다. 에스테르 교환 반응 촉매를 첨가하여 250℃에서 에스테르 교환반응을 수행하였다. 그 후 얻어진 반응 혼합물에 축중합 반응 촉매를 첨가하고 반응조 내 최종 온도 및 압력이 각각 280℃ 및 0.1mmHg이 되도록 조절하면서 축중합 반응을 수행하여 공중합 폴리에스테르계 수지를 제조하며 상온에서 고체상태인 상기 수지를 분쇄기로 입자의 직경이 350㎛가 되도록 분쇄하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하되, 폴리에스테르계 저온 접착파우더의 공중합 폴리에스테르 수지에서 2-메틸-1,3-펜탄디올의 함량이 없는 경우이다.
비교예 2~3
실시예 4와 동일하되, 입자크기가 1600㎛, 10㎛인 경우이다.
비교예 4
실시예 1과 동일하되 접착파우더로 고밀도 폴리에틸렌계 올레핀계 수지를 사용하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일하되 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 접착파우더의 공중합 폴리에스테르 수지의 디올성분으로 부틸렌 글리콜 100몰%를 사용하였다.
비교예 6
실시예 1과 동일하되 접착파우더로 고밀도 폴리에틸렌계 올레핀계 수지를 사용하여 PU폼 중심의 대칭구조를 사용하였다.
<물성평가방법>
◎ 연화점 / Tg
- 열시차 주사 열량계 (Perkin elmer, DSC-7)를 이용하여 유리전이 온도(Tg)를 측정하였으며, 동적기계 분석기(DMA-7, Perkin Elmer)를 이용하여 TMA모드에서 연화 거동을 측정하였다.
◎ 용융점도
- 측정 시료를 측정온도로 용융시킨 후, Rheometric Scientific사의 RDA-Ⅲ을 이용하여 용융점도를 측정하였다. 구체적으로는, 설정한 온도에서 Frequency Sweep 조건에서 Initial Frequency = 1.0 rad/s부터 Final Frequency = 500.0 rad/s까지 설정하여 측정하였을 때, 100 rad/s에서의 값을 용융점도로 산출 하였다.
◎ 입자크기
- 입자크기는 SEM을 이용하여 측정하였다.
◎ 접착력
- 폴리에스테르 부직포에 접착 Powder를 60gsm을 올린 후, hot press기를 이용하여 135도에서 압력 kgf/cm2로 압을 가한후 접착된 시료를 1 inch의 폭으로 재단하여 ASTM D882 (Tensile Testing of Thin Plastic Sheet)의 측정방법에 의거 인장력을 측정하여 접착력을 평가하였다.
◎ 경도
- ASTM D2240의 측정 방법에 의거 경도를 측정하였다.
◎ 성형성
- 합지를 통한 구조물 제작후 성형을 진행하여 최종 성형품을 가지고 10명의 연구원의 육안검사로 실시하였다.
◎ 상온 분쇄성
- PG-10분쇄기를 이용하여 상온(10~35도)에서 파우더를 분쇄하여 파우더 형상을 10명의 연구원이 육안검사로 실시하였다.
◎ 흡음성
- 흡음성 분석방법 : MS 200-39에 준하여 1/3 Octave band의 흡음률을 구하
여 1000hz에서 평가를 실시하였다.
구분 Po
ly
me
r
2-메틸-1,3펜탄디올(몰%) 적층
구조
연화점
(℃)
Tg
(℃)
입자
크기
(μm)
접착력
(kgf/in)
경도
(shore D)
성형성 상온
분쇄성
용융점도 흡음성
(Hz)
220℃ 240℃ 260℃
실시예1 Co-PET 0.1 PU폼
+PET부직포
122 60.9 350 4.2 80 O O 1254 1019 783 0.85
실시예2 " 0.5 PU폼
+PET부직포
119 61.8 350 4.5 80 O O 1314 1078 864 0.86
실시예3 " 1.0 PU폼
+PET부직포
120 61.9 350 5.0 80 O O 1528 1387 1196 0.86
실시예4 " 2.0 PU폼
+PET부직포
123 63.5 350 5.2 80 O O 2271 1739 1444 0.84
실시예5 " 3.5 PU폼
+PET부직포
123 64.8 350 4.5 80 O O 2833 2571 2213 0.85
실시예6 " 5.0 PU폼
+PET부직포
126 67.3 350 4.2 80 O O 3341 3041 2733 0.88
비교예1 " 0 PU폼
+PET부직포
121 61.5 350 1.2 80 O O 1197 992 664 0.82
비교예2 " 2.0 PU폼
+PET부직포
123 63.5 1600 1.5 80 O O 2271 1739 1444 0.71
비교예3 " 2.0 PU폼
+PET부직포
123 63.5 10 0.8 80 O O 2271 1739 1444 0.95
비교예4 Olefin - PU폼
+PET부직포
124 -40.1 350 1.1 50 X O 751 320 121 0.75
비교예5 Co-PET - PU폼
+PET부직포
120 9.4 350 1.8 75 X 1080 871 703 0.75
비교예
6
Olefin PU폼 중심의대칭구조 124 -40.1 350 1.1 50 X O 751 320 121 0.25
상기 표1을 보면, 비교예 1은 2-메틸-1,3펜탄디올이 첨가되지 않을 경우 용융점도가 낮아지면서 흐름성이 실시예 대비 비교적 크기에 접착력이 저하됨을 알 수 있다.
비교예 2는 입자크기가 1,600μm로 1,500μm를 초과할 경우 접착 파우더의 균일한 산포가 어려우며, 가열에 의한 용융이 원할치 않아서 접착력이 낮아짐을 알 수 있으며,
비교예 3은 입자크기가 10μm로 접착 파우더 산포시 폴리에스테르 부직포 내부로 함침되는 양이 많아져서 접착력이 낮음을 알 수 있다.
또한 비교예 4는 고밀도 폴리에틸렌계인 올레핀계 수지를 사용한 것으로 용융점도가 낮아 흐름성이 실시예대비 상당히 크며, 폴리에스테르 부직포 기재에 접착제로 사용하기에 기재와의 조성이 달라서 접착력이 떨어짐을 알 수 있고, 경도(shoreD)가 50정도로 본 발명의 파우더에 비해 낮아서 성형성이 떨어짐을 알 수 있다.
비교예 5는 디올성분으로 부틸렌 글리콜 100몰%를 사용한 경우로 유리전이 온도가 9.4도로 상당히 낮아 상온에서의 분쇄가 어려워 냉동분쇄만을 사용해야하는 단점이 있으며, 용융점도가 비교적 낮아서 흐름성이 높기에 접착력이 저하되고, 본발명의 파우더 대비 경도가 약간 낮아 성형성이 발명에 비해 떨어짐을 알 수 있다.
비교예 6는 비교예4과 마찬가지로 고밀도 폴리에틸렌계인 올레핀계 수지를 사용함으로 폴리에스테르 부직포 기재에 접착제로 사용하기에 기재와의 조성이 달라 접착력이 떨어지며, 적층구조가 기존 구조로 제조 되어 필름으로 인해 흡음성이발명에 비해 떨어짐을 알 수 있다.
1: 자동차 천장재 10 : 기재층
20 : 접착층 21 : 접착파우더
30 : 표피층

Claims (8)

  1. 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층;
    상기 기재층 하부면에 형성되며, 분산된 폴리에스테르계 저온 접착파우더로 구성된 접착층;
    상기 접착층 하부면에 형성된 폴리에스테르(PET)부직포의 표피층으로 구성되되,
    상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것으로,
    테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 공중합 형성된 폴리에스테르계 수지가 분말화된 것으로,
    유리전이온도(Tg)가 50℃ 이상이고, 경도(Shore D)가 80 이상이며, 연화점이 80~140℃인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재층 상부면에 상기 접착층 및 표피층이 추가로 적층되어 대칭적 구조인 것에 특징인 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올 성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더의 용융점도(MV)가 1,000~3,500cp (220℃), 입자 크기는 50~1,500μm인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자동차 천장재의 흡음성이 1000Hz에서 0.80 이상인 것에 특징인 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더를 이용한 자동차 천장재.
  6. 폴리에스테르(PET)부직포로 구성된 표피층 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더를 산포하는 단계;
    상기 일면에 폴리에스테르계 저온 접착파우더가 산포된 폴리에스테르(PET)부직포 표피층를 예열기를 이용해 190~230℃에서 30~40m/min 이동속도로 예열하는 단계;
    상기 예열된 부직포 표피층를 0.5~2.0기압, 10~25℃에서 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각된 부직포 표피층를 190~230℃로 예열된 성형기 위에 부직포면이 아래방향으로 놓고, 상기 부직포 위에 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층을 적층한 후 상하방에서 가열가압하여 상기 표피층과 기재층을 결착시키는 단계로 구성되되,
    상기 폴리에스테르계 저온 접착파우더는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성되는 폴리에스테르계 수지를 포함하며, 상기 저융점 공중합 폴리에스테르 수지를 분말화 한 것으로 유리전이온도(Tg)가 50도 이상이고, 경도(Shore D)가 80이상이며, 연화점이 80~150도, 용융점도(MV)가 1,000~3,500cp (220℃), 입자 크기는 50~1,500μm인 것을 특징으로 하는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결착시키는 단계에 있어서,
    상기 적층된 폴리우레탄폼으로 구성된 기재층 위에 추가적으로 상기 냉각 단계 후 폴리에스테르 부직포 표피층의 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더가 상기 기재층방향으로 적층시키는 것에 특징이 있는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착파우더의 접착력은 4.0kgf/in 이상이고,
    흡음성이 1000Hz에서 0.80 이상인 것에 특징이 있는 1,3펜탄디올을 활용한 폴리에스테르계 저온 핫멜트 접착 파우더를 이용한 자동차 천장재 제조방법.
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