WO2020111847A1 - 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법 Download PDF

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seat cushion
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automobile seat
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권용진
임승환
엄세연
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롯데케미칼 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a foam composition for automobile seat cushions, a foam for automobile seat cushions and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention has a high elongation, low compressive strength and high compression shrinkage at the same time, high displacement during static load, excellent cushioning and cushioning foam composition for automobile seat cushions, foam for automobile seat cushions and a method for manufacturing the same It is about.
  • Seat cushions with polyurethane foams have no foreign feeling compared to cushions of other materials, and have the advantage of proven cushioning and material resilience.
  • an impact may be exacerbated due to a phenomenon in which the seat cushion is turned off according to the load of the human body in an accident.
  • the conventional automobile seat cushion is formed by a structure in which a metal frame or metal wire is over-molded to surround a polyurethane foam, or a polyurethane frame foam is attached and/or fitted to the metal frame or metal wire.
  • the weight of the entire seat cushion is increased by the metal frame or the metal wire or the like, which makes it difficult to reduce the weight of the vehicle.
  • a technique for manufacturing a seat cushion having a structure in which a frame or a wire for support is omitted by placing a foam manufactured by replacing a part of the polyurethane material with an olefin resin and fusion with a steam is proposed.
  • One object of the present invention is a high elongation, low compressive strength and high compressive shrinkage at the same time, high displacement during static load, provides excellent cushioning and seating foam composition for automobile seat cushions, foam for automobile seat cushions and a method for manufacturing the same Is to do.
  • One aspect of the present invention relates to a foam composition for an automobile seat cushion.
  • A 49.5% to 80% by weight of a polypropylene-based resin
  • B Modified olefin elastomer resin 19.5 having a melting point (Tm) of 60°C to 110°C and a MI (melting index) value of 0.5 g/10min to 4g/10min, measured at a load of 2.16 kg at 190°C according to ASTM D1238. Weight percent to 50 weight percent; And (C) 0.1% by weight of filler.
  • Tm melting point
  • MI melting index
  • the (A) polypropylene-based resin has an ethylene monomer content of 2 wt% to 5 wt%, propylene monomer content of 95 wt% to 98 wt% ethylene-propylene random copolymer It may be included.
  • the (B) modified olefin-based elastomer resin includes at least one of ethylene-butene rubber (EBR) and ethylene-octene rubber (Ethylene Octene Rubber, EOR). It may be.
  • EBR ethylene-butene rubber
  • EOR ethylene-octene rubber
  • the foam composition for a car seat cushion may have a content of ethylene derived units in the total composition of 60% by weight or less.
  • Another embodiment of the present invention relates to a foam for an automobile seat cushion formed by foaming the foam composition for an automobile seat cushion of the aforementioned 1-4 embodiments.
  • the foam for the car seat cushion may have an average foam cell size of 1 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the molded article of the foam for automobile seat cushion has a compressive strength measured in accordance with ISO 844 standard of 0.4 kg/cm 2 or more and less than 1.4 kg/cm 2 , and at the same time, ISO 1856-A.
  • the high-temperature compression shrinkage measured according to the standard is less than 50%, and the displacement under static load measured at 55kgf according to the ISO R 1080 standard is 30 mm to
  • the elongation of the foam for automobile seat cushions may be 40% or more measured according to ISO 1798.
  • Another embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a foam for an automobile seat cushion comprising physically foaming the foam composition for an automobile seat cushion of the aforementioned 1-4 embodiments.
  • the physical foam is extruded the foam composition for a car seat cushion, and then, by introducing the extrudate and dispersion medium, additives and physical foaming agent into the reactor, the temperature of 140 °C to 147 °C and 30kg and foaming at a pressure of /cm 2 to 60 kg/cm 2 such that the average cell size is between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • the present invention provides a foam composition for a car seat cushion, a foam for a car seat cushion, and a method for manufacturing the same, having a high elongation at high temperature, a low compressive strength and a high compression shrinkage rate, and a high displacement under static load, excellent cushioning and seating feeling do.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a typical automobile seat cushion.
  • An embodiment of the present invention (A) polypropylene-based resin 49.5% to 80% by weight; (B) Modified olefin elastomer resin having a melting point (Tm) of 60°C to 110°C and a MI (melting index) value of 0.5 g/10min to 4 g/10min, measured at a load of 2.16 kg at 190°C according to ASTM D1238. 19.5 wt% to 50 wt%; And (C) 0.1% to 0.5% by weight of the filler; It relates to a foam composition for a car seat cushion comprising a.
  • the foam composition for automobile seat cushions of the present invention can provide a foam for automobile seat cushions having high elongation, low compressive strength and high compression shrinkage, and high displacement under static loads, and excellent cushioning and seating comfort.
  • the foam composition for automobile seat cushions may be one that does not contain a chemical foaming agent.
  • the foam composition for an automobile seat cushion can be applied to a physical foaming method without a chemical foaming agent, thereby omitting the use of a human harmful substance, thereby realizing harmlessness to the human body and reducing the occurrence of volatile substances in the automobile seat cushion. have.
  • the chemical blowing agent is a blowing agent that generates nitrogen gas, for example, azo dicarbon amide, hydrazide, dinitroso pentamethylenetetramine, p-toluenesulfonyl semicarbazide, 5 -Means nitrogen-containing organic blowing agents such as phenyltetrazole.
  • the foam composition for automobile seat cushions may further include at least one of a dispersion medium, an additive, and a physical foaming agent for physically forming the foam.
  • the foam composition for an automobile seat cushion can be applied to a physical foaming method without a chemical foaming agent, thereby omitting the use of a human harmful substance, thereby realizing harmlessness to the human body and reducing the occurrence of volatile substances in the automobile seat cushion. have.
  • the dispersion medium may be one or more of water, ethylene glycol, glycerin, methanol and ethanol.
  • the foamability and dispersibility of the seat cushion for automobiles are further improved, which is advantageous not only for foaming to a sufficient size, but also for better cushioning and seating comfort.
  • the content of the dispersion medium may be 0.001 parts by weight to 500 parts by weight, specifically 0.1 to 300 parts by weight, and more specifically 0.01 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire foam composition for automobile seat cushions.
  • the foam composition for an automobile seat cushion can further improve properties due to additives without impairing physical properties.
  • the additive is not particularly limited, but may be, for example, a dispersant, a nucleating agent, a dye, a heat stabilizer, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a cell stabilizer, a cell regulator, a lubricant, and the like.
  • the dispersant is an anionic surfactant such as sodium dodecyl benzenesulfonate, sodium oleate; Aluminum sulfate; Etc.
  • the dispersants of the above examples may be used alone or in combination of two or more. In this case, the foamability and dispersibility of the seat cushion for automobiles are further improved, which is advantageous not only for foaming with sufficient thickness, but also for better cushioning and seating comfort.
  • the content of the additive may be 0.001 part by weight to 10 parts by weight, specifically 0.01 to 5 parts by weight, and more specifically 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the foam composition for the entire automobile seat cushion.
  • the foam composition for an automobile seat cushion can further improve properties due to additives without impairing physical properties.
  • the physical blowing agent is not particularly limited, but may be, for example, propane, normal butane, isobutane, normal pentane, isopentane, cyclopentane, normal hexane, isohexane, cyclohexane, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, etc. have.
  • the amount of the physical foaming agent added may be 1 part by weight to 200 parts by weight, specifically 1 to 100 parts by weight, and more specifically 10 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire foam composition for automobile seat cushions.
  • the foam composition for a car seat cushion is easy to control the size of the foam cell, but can further improve the foamability.
  • the foam composition for automobile seat cushions may have a content of (A) a polypropylene-based resin (B) greater than a modified olefin-based elastomer resin.
  • the foam composition for an automobile seat cushion may have an ethylene content in the total composition of 60% by weight or less, specifically 5% by weight to 60% by weight, and more specifically 30% by weight to 45% by weight.
  • the foam composition for automobile seat cushions realizes advantageous properties for applying a physical foaming method without a chemical blowing agent, further increases elongation, simultaneously lowers compressive strength and high temperature compression reduction rate, and displaces under static load. It can be further increased.
  • the ethylene content can be measured for the entire composition by FT-IR analysis.
  • the polypropylene-based resin (A) used in the foam composition for automobile seat cushions of the present invention is not particularly limited, but may specifically be a copolymer derived from an ethylene monomer and a propylene monomer.
  • the compression ratio can be kept low while improving the elongation at high temperature compared to a conventional automobile seat cushion material, for example, a polyurethane material.
  • the polypropylene-based resin may include an ethylene-propylene random copolymer.
  • the ethylene-propylene random copolymer may include 2% to 5% by weight of ethylene monomer, specifically 3% to 5% by weight, and more specifically 3% to 4% by weight. Within the above range, the ethylene-propylene random copolymer can further improve the elongation and cushioning properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the ethylene-propylene random copolymer may include propylene monomer at 95% to 98% by weight, specifically 95% to 97% by weight, and more specifically 96% to 97% by weight. Within the above range, the ethylene-propylene random copolymer can further improve the elongation and cushioning properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the polypropylene-based resin (A) may have a weight average molecular weight of 10,000 g/mol to 1,000,000 g/mol, specifically 50,000 g/mol to 800,000 g/mol, and more specifically 50,000 g/mol to 500,000 g/mol. .
  • the polypropylene-based resin can further improve the elongation and cushioning properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the polypropylene-based resin (A) has a number average molecular weight of 10,000 g/mol to 1,000,000 g/mol, specifically 50,000 g/mol to 800,000 g/mol, and more specifically 50,000 g/mol to 500,000 g/mol. Can be.
  • the polypropylene-based resin can further improve the elongation and cushioning properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • Each of the molecular weights is a value measured at based on gel permeation chromatography based on a general weight average molecular weight or number average molecular weight measurement standard.
  • the polypropylene-based resin may have a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1 to 10, specifically 1.5 to 8, and more specifically 2 to 3.
  • Mw/Mn molecular weight distribution
  • the polypropylene-based resin can further improve the elongation and cushioning properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the polypropylene-based resin (A) is contained in an amount of 49.5 to 80% by weight.
  • the content of the polypropylene-based resin (A) may be 55% to 75% by weight, and more specifically 60% to 70% by weight. In this case, the polypropylene-based resin can be improved to a more excellent range while realizing a balanced cushioning and seating feeling of the foam composition for a car seat cushion.
  • the modified olefin-based elastomer resin (B) used in the foam composition for automobile seat cushions of the present invention has low density and high elasticity, and thus has cushioning and seating feeling compared to conventional automobile seat cushion materials, for example, polyurethane materials. While improving, the compression reduction rate and the compressive strength can be kept low.
  • the (B) modified olefin-based elastomer resin may include at least one of ethylene-butene rubber (EBR) and ethylene-octene rubber (EOR).
  • EBR ethylene-butene rubber
  • EOR ethylene-octene rubber
  • the modified olefin-based elastomer resin of the above example may be used alone or in combination of two or more. In this case, the modified olefin-based elastomer resin may further improve cushioning and seating comfort of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the ethylene-butene rubber may have an ethylene derived monomer content of 10% to 90% by weight, and a butene derived monomer content of 10% to 90% by weight.
  • the modified olefin-based elastomer resin may improve foamability at a high temperature of the foam composition for automobile seat cushions, and further reduce compression shrinkage.
  • the ethylene-octene rubber may have an ethylene-derived monomer content of 10% to 90% by weight, and an octene-derived monomer content of 10% to 90% by weight.
  • the modified olefin-based elastomer resin can improve the foamability at a high temperature of the foam composition for automobile seat cushions, and further increase mechanical properties.
  • the (B) modified olefin-based elastomer resin has a melting point (Tm) of 60°C to 110°C. If the melting point is less than 60 °C, it may be difficult to form a foam at the processing temperature, and if it exceeds 110 °C, the high-temperature compression shrinkage, tensile strength, compressive strength, elongation of the foam may be reduced.
  • the melting point of the modified olefin-based elastomer resin (B) may be 60°C to 100°C, more specifically 90°C to 105°C. In this case, the modified olefin-based elastomer resin may further improve the foamability of the foam composition for automobile seat cushions, and improve cushioning and seating feelings in a balanced manner, but also in a more excellent range.
  • the melting point (Tm) is measured according to the ASTM D3418 method through a differential scanning calorimeter.
  • the (B) modified olefin-based elastomer resin has a MI (melting index) value of 0.5 g/10min to 4 g/10min. If the MI value is less than 0.5 g/10min, it may be difficult to form a foam at the processing temperature, and if the MI value is more than 4 g/10min, the high-temperature compression shrinkage, tensile strength, compressive strength, elongation of the foam may deteriorate.
  • the MI value of the (B) modified olefin-based elastomer resin may be 0.5 g/10min to 3 g/10min, more specifically 0.5 g/10min to 1 g/10min. In this case, it is possible to further improve the foamability of the foam composition for a modified olefin-based elastomer resin car seat cushion, and to improve the cushioning and seating feeling in a more balanced range.
  • the MI value is measured according to ASTM D1238 at a load of 2.16 kg at 190°C.
  • the (B) modified olefin-based elastomer resin is contained in 19.5% to 50% by weight. If the content of the (B) modified olefin-based elastomer resin is less than 19.5% by weight, it is difficult to implement a seat cushion of sufficient thickness due to low foamability, and when it is more than 50% by weight, the high-temperature compression shrinkage rate increases to increase the foam for automobile seat cushions. Difficult to apply to the composition.
  • the content of the modified olefin-based elastomer resin (B) may be 25 wt% to 45 wt%, more specifically 30 wt% to 40 wt%. In this case, the modified olefin-based elastomer resin can be improved to a more excellent range while realizing a balanced cushioning and seating feeling of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the filler (C) used in the foam composition for automobile seat cushions of the present invention acts on the foam composition, thereby realizing an effect of improving heat resistance and mechanical properties.
  • the (C) filler is specifically, talc, clay, calcium carbonate, wollastonite, calcium sulfate, magnesium oxide, calcium stearate, mica, calcium silicate, carbon black, silica, kaolin, zinc borate, organic particles, etc. may be used. Can be.
  • the filler of the above example may be used alone or in combination of two or more. In this case, the filler may improve the heat resistance and mechanical properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the filler (C) may be one or more of kaolin, talc, silica, zinc borate, and clay.
  • the filler may improve the heat resistance and the mechanical properties of the foam composition for a car seat cushion, while improving it to a more excellent range.
  • the shape of the filler (C) is not particularly limited, but may be, for example, spherical, hollow, flake, needle-like, or the like.
  • the filler is excellent in dispersibility, it is possible to improve the workability during extrusion and / or injection molding while realizing the heat resistance and mechanical properties of the foam composition for a car seat cushion.
  • the filler (C) may have an average particle diameter (D50) of 1 ⁇ m to 30 ⁇ m, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • D50 average particle diameter
  • the filler is excellent in dispersibility, it is possible to improve the workability during extrusion, injection molding and/or foaming while realizing the heat resistance and mechanical properties of the foam composition for automobile seat cushions.
  • the average particle diameter (D50) refers to the number average particle diameter of D50 (particle size at a point where the distribution ratio is 50%) measured by a particle size analyzer.
  • the (C) filler is not particularly limited, but may be, for example, an organic modified filler.
  • the organic reforming method is not limited, it may be performed according to a general method known in the same technical field.
  • the heat resistance and mechanical properties of the foam composition for a car seat cushion can be realized in a balanced manner while lowering the content of the filler, so that the specific gravity can be lowered relatively, and it can be more advantageous in securing light weight.
  • the filler (C) is included in an amount of 0.1% to 0.5% by weight.
  • the content of the filler (C) may be 0.2 parts by weight to 0.5 parts by weight, more specifically 0.2 parts by weight to 0.3 parts by weight.
  • the filler may improve the heat resistance and the mechanical properties of the foam composition for a car seat cushion, while improving it to a more excellent range.
  • Another embodiment of the present invention relates to a foam for a car seat cushion formed by physically foaming the foam composition for a car seat cushion.
  • a conventional general automobile seat cushion 100 may be formed in a structure including a backrest 20 and a seat cushion 10 at the bottom of the backrest.
  • the seat cushion 10 is installed at the bottom of the rear seat of the vehicle to serve to support the lower body including the thigh portion of the occupant.
  • the conventional seat cushion 10 may include a seat cushion foam 11, a cover 12 provided on an upper portion of the seat cushion foam, and is overmolded or attached to surround the seat cushion foam 11 It may include a metal wire 13 or a metal frame 14.
  • the seat cushion foam for automobiles of the present invention can be used as the seat cushion foam 11 located at the bottom of the seat back seat (two-row seat) of the automobile.
  • the seat cushion foam of the present invention can realize excellent cushioning and seating comfort so as not to burden the human body even when supporting the load of the passenger for a long time while omitting the heavy metal wire 13 or the metal frame 14.
  • the foam for automobile seat cushions of the present invention may have an average foam cell size of 1 ⁇ m to 150 ⁇ m. In this case, while being able to foam to a sufficient thickness to support the load of the driver for a long time, it is possible to implement excellent softness (softness) so as not to burden the human body.
  • the average foam cell size can be calculated by measuring the cell size within a unit area by photographing a foam specimen with an optical electron microscope or a scanning electron microscope (SEM).
  • the foam for automobile seat cushions has a compressive strength of 0.4 kg/cm 2 or more and less than 1.4 kg/cm 2 measured in accordance with ISO 844 standards, and at the same time, a high-temperature compression shrinkage measured by ISO 1856-A standard is 50%. Can be less than. In this case, while supporting the load of the occupant, while implementing excellent softness (softness) so as not to burden the human body, while omitting the metal frame or metal wire, it is possible to further improve the cushioning and seating feeling of the cushion seat.
  • the foam for automobile seat cushions may have an elongation of 40% or more, specifically 40% to 150%, more specifically 40% to 100%, measured according to ISO 1798.
  • an excellent softness softness
  • the foam for the car seat cushion may have a displacement at 30 mm to 80 mm, specifically 30 mm to 60 mm, more specifically 30 mm to 50 mm, under static load measured at 55 kgf according to the KS R 1080 standard.
  • a displacement at 30 mm to 80 mm specifically 30 mm to 60 mm, more specifically 30 mm to 50 mm
  • static load measured at 55 kgf according to the KS R 1080 standard.
  • the compressive strength, the high-temperature compression reduction rate, and the elongation are respectively measured based on the method described in Examples described later.
  • Another embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a foam for an automobile seat cushion comprising physically foaming the foam composition for an automobile seat cushion.
  • the foam composition for automobile seat cushions is not particularly limited as long as foaming is a physical foaming method other than chemical foaming.
  • the physical foaming includes extruding the foam composition for automobile seat cushions, and then injecting the extrudate, a dispersion medium, an additive, and a physical foaming agent into a reactor so that the average cell size is 1 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the extrusion conditions are, for example, after inserting the foam composition for automobile seat cushion at a temperature of 100°C to 250°C in an extruder, for example, 1.4 mm to 1.65 mm in length, 0.75 mm to 1.0 mm in thickness, and weight per piece It may be pelletized to a size of less than 0.1 mg to 1.5 mg.
  • the foamability of the seat cushion for automobiles is further improved, which is advantageous not only for foaming with sufficient size, but also for better cushioning and seating comfort.
  • the foam composition for a car seat cushion is the (A) polypropylene-based resin; (B) a modified olefin elastomer resin having a melting point (Tm) of 60°C to 110°C and a MI (melting index) value of 0.5 g/10min to 4g/10min, measured at a load of 2.16 kg at 190°C according to ASTM D1238; And (C) filler; after extruding and pelletizing, it can be physically foamed after being introduced into a reactor together with water as a dispersion medium, anionic surfactant as a dispersant, and carbon dioxide as a physical blowing agent.
  • Tm melting point
  • MI melting index
  • the foaming may be performed at a temperature of 140 °C to 147 °C and a pressure condition of 30 kg/cm 2 to 60 kg/cm 2 .
  • the foamability of the seat cushion for automobiles is further improved, which is advantageous not only for foaming with sufficient size, but also for better cushioning and seating comfort.
  • the foam for automobile seat cushions manufactured has a compressive strength of 0.4 kg/cm 2 or more and less than 1.4 kg/cm 2 measured in accordance with ISO 844 standards, and at the same time in accordance with ISO 1856-A standards.
  • the measured high temperature compression reduction rate may be less than 50%.
  • the foam for automobile seat cushions manufactured may have an elongation measured according to ISO 1798 of 40% or more, specifically 40% to 150%, and more specifically 40% to 100%.
  • the manufactured foam for automobile seat cushion has a displacement at 30 kg to 80 mm, specifically 30 mm to 60 mm, more specifically 30 mm to 30 mm to 80 mm, under static load measured in accordance with the KS R 1080 standard. It may be 50 mm.
  • the compressive strength, the high-temperature compression reduction rate, and the elongation are respectively measured based on the method described in Examples described later.
  • Each component was added to the reactor according to the composition shown in Table 1 below, followed by mixing and mixing through a kneader to uniformly mix to prepare a composition.
  • the composition is extruded into pellets having a weight of less than 1.5 mg per size in an extruder to prepare an extrudate, and 70 parts by weight of the extrudate, dispersion medium, and anionic surfactant as a dispersant (manufacturer: Sigma Aldrich, product name: Sodium dodecylbenzenesulfonate, compound name: Sodium dodecylbenzensulfonate) 0.05 parts by weight, 50 parts by weight of carbon dioxide as a blowing agent (manufacturer: Daesung Industrial Gas Co., Ltd., product name: carbon dioxide, purity: 98%) 147 °C, 45kg/cm 2 A foam was produced using a physical foaming method that discharges under pressure.
  • the foam was put back into a mold made of a material such as aluminum, steam was permeated, and the foam particles were fused to each other, dried, and then molded to measure physical properties.
  • the molding is performed by pre-pressurizing the foam in the mold for 2.5 bar, 10 hours and impregnating the air, and in a mold having a volume of 45 cm*45 cm*5 cm made of aluminum so that the steam can penetrate the pressurized foam. It was prepared by filling. At this time, 3.5 bar of steam was permeated for 10 seconds, and then cooled by spraying it on a mold surface with water at a temperature of 25° C. for 80 seconds to prepare a square plate-shaped specimen having a size of 45 cm*45 cm*5 cm.
  • a foam for an automobile seat cushion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed as described in Table 1 below.
  • a foam for a car seat cushion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed as described in Table 2 below.
  • Equation 2 A is the initial thickness of the test piece before test, 50mm*50mm*25mm
  • Displacement value was measured while applying a 55 kgf load at a speed of 200 mm/min according to the standard of KS R 1080 (measurement method using a "stilt-type pressure plate" among the cushioning test methods for automobile seats). The displacement during the static load was measured after attaching the polyurethane foam of the prescribed standard on the specimen.
  • the foam tank for automobile seat cushions comprising: (A) 49.5% to 80% by weight of polypropylene-based resin as in Examples 1 to 4 of the present invention; (B) 19.5% to 50% by weight of a modified olefin-based elastomer resin having a melting point (Tm) of 60°C to 110°C; And (C) 0.1% to 0.5% by weight of the filler;
  • the foam tank for automobile seat cushions comprising: (A) 49.5% to 80% by weight of polypropylene-based resin as in Examples 1 to 4 of the present invention; (B) 19.5% to 50% by weight of a modified olefin-based elastomer resin having a melting point (Tm) of 60°C to 110°C; And (C) 0.1% to 0.5% by weight of the filler;
  • the foam prepared from the foam composition for a car seat cushion comprising a 0.4 kg/cm 2 or more and less than 1.4 kg/cm 2
  • Comparative Examples 1 to 3 which do not contain any modified olefin-based elastomer resin, have low elongation, and it can be seen that it is difficult to simultaneously satisfy the compressive strength and the high-temperature compression reduction ratio in an appropriate range.
  • Comparative Examples 1 to 3 have an excessively high compressive strength and low displacement during static load, making it difficult to realize excellent cushioning and seating comfort.
  • Tm melting point

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Abstract

본 발명은 (A) 폴리프로필렌계 수지 49.5 중량% 내지 80 중량%; (B) 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃이고, ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지 4 g/10min인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및 (C) 충진제 0.1 중량% 내지 0.5 중량%;를 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법
본 발명은 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 신율이 높고, 압축 강도 및 고온압축줄음률이 동시에 낮고, 정하중 시 변위가 높아, 쿠션성과 착좌감이 우수한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄 재질의 발포체가 적용된 시트 쿠션은 다른 소재의 쿠션과 대비해 이물감이 없으며, 쿠션성과 소재 복원력이 검증된 장점이 있다. 하지만, 폴리우레탄 재질의 발포체가 자동차용 시트 쿠션에 적용될 경우, 사고 시 인체의 하중에 따라 시트 쿠션이 꺼지는 현상이 발생하여 충격이 가중될 수 있다.
이를 방지하기 위해 종래의 자동차용 시트 쿠션은 금속 프레임 또는 금속 와이어가 폴리우레탄 재질의 발포체를 감싸도록 오버몰딩 되거나, 금속 프레임 또는 금속 와이어에 폴리우레탄 재질의 발포체를 부착 및/또는 끼우는 구조로 형성된다. 그러나, 이러한 경우 금속 프레임 또는 금속 와이어 등에 의해 전체 시트 쿠션의 중량이 높아져 자동차 경량화에 어려움이 있다.
이에 따라, 최근에는 폴리우레탄 소재 일부를 올레핀계 수지로 대체하여 제조한 발포체를 금형에 넣고 스팀으로 융착시킴으로써, 지지를 위한 프레임이나 와이어를 생략하는 구조의 시트 쿠션을 제조하는 기술이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 올레핀계 수지 소재의 시트 쿠션에서는 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현하는 것이 쉽지 않다.
예를 들면, 다양한 종류의 변성올레핀 혹은 메탈로센계열, 비정형 폴리프로필렌계 등의 수지를 블랜드하여 금속 와이어를 생략하면서도, 우수한 착좌감을 갖는 소재를 구현하고자 하는 노력이 이어지고 있으나, 일부 올레핀계 수지의 경우 높은 융점을 갖고 있어 블랜드 시 발포체로 제조하기가 어렵다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제1357937호 등에 기술되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 신율이 높고, 압축 강도 및 고온압축줄음률이 동시에 낮고, 정하중 시 변위가 높아 쿠션성과 착좌감이 우수한 자동차 시트쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 구체예에서는 (A) 폴리프로필렌계 수지 49.5 중량% 내지 80 중량%; (B) 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃이고, ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지 4g/10min인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및 (C) 충진제 0.1 중량%
내지 0.5 중량%; 를 포함한다.
2. 상기 1의 구체예에서, 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지는 에틸렌 모노머 함량이 2 중량% 내지 5 중량%이고, 프로필렌 모노머 함량이 95 중량% 내지 98 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하는 것일 수 있다.
3. 상기 1~2의 구체예에서, 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 에틸렌-부텐 고무(Ethylene Butene Rubber, EBR) 및 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene Octene Rubber, EOR) 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
4. 상기 1~3의 구체예에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 전체 조성물 내의 에틸렌 유래 단위의 함량이 60 중량% 이하일 수 있다.
5. 본 발명의 다른 구현예는 전술한 1~4 구체예의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 발포하여 형성된 자동차 시트 쿠션용 발포체에 관한 것이다.
6. 상기 5의 구체예에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 평균 발포 셀사이즈가 1 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다.
7. 상기 5~6의 구체예에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체의 성형품은 ISO 844 규격에 의거하여 측정한 압축 강도가 0.4 kg/cm2 이상 1.4 kg/cm2 미만이고, 동시에 ISO 1856-A 규격에 의거하여 측정한 고온압축줄음률이 50% 미만이고, ISO R 1080 규격에 의거하여 55kgf에서 측정한 정하중 시 변위가 30 mm 내지
80 mm일 수 있다.
8. 상기 5~7의 구체예에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 1798에 따라 측정한 신율이 40% 이상일 수 있다.
9. 본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 1~4 구체예의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 물리적 발포하는 것을 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 제조방법에 관한 것이다.
10. 상기 9의 구체예에서, 상기 물리적 발포는 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 압출한 후, 반응기에 상기 압출물과 분산매, 첨가제 및 물리발포제를 투입하여, 140℃ 내지 147℃의 온도 및 30kg/cm2 내지 60kg/cm2의 압력에서, 평균 셀 사이즈가 1 ㎛ 내지 150 ㎛가 되도록 발포시키는 것을 포함한다.
본 발명은 고온에서의 신율이 높고, 압축 강도 및 고온압축줄음률이 동시에 낮고, 정하중 시 변위가 높아, 쿠션성과 착좌감이 우수한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물, 자동차 시트 쿠션용 발포체 및 이의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 일반적인 자동차 시트 쿠션의 구조를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 수치범위를 나타내는 "a 내지 b" 에서 "내지"는 '≥a 이고 ≤ b' 으로 정의한다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 폴리프로필렌계 수지 49.5 중량% 내지 80 중량%; (B) 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃이고, ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지 4 g/10min인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및 (C) 충진제 0.1 중량% 내지 0.5 중량%; 를 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 관한 것이다. 이를통해, 본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 신율이 높고, 압축강도 및 고온압축줄음률이 동시에 낮고, 정하중 시 변위가 높아, 쿠션성과 착좌감이 우수한 자동차 시트 쿠션용 발포체를 제공할 수 있다.
또한, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 화학적 발포제를 포함하지 않는 것일 수 있다. 이러한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 화학적 발포제 없이 물리적 발포 방식을 적용할 수 있으며, 이를 통해 인체 유해 물질의 사용을 생략하여, 인체 무해성을 구현하고, 자동차용 시트 쿠션의 휘발성 물질 발생을 저감할 수 있다.
본 발명에서 화학적 발포제는 질소 가스를 발생시키는 발포제로서, 예를 들면, 아조디카본아미드 (azo dicarbon amide), 하이드라지드, 디니트로소 펜타메틸렌테트라민, p-톨루엔술포닐 세미카바지드, 5-페닐테트라졸 등과 같이 질소 함유 유기 발포제를 의미한다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 발포체를 물리적으로 형성하기 위한 분산매, 첨가제 및 물리 발포제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 이러한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 화학적 발포제 없이 물리적 발포 방식을 적용할 수 있으며, 이를 통해 인체 유해 물질의 사용을 생략하여, 인체 무해성을 구현하고, 자동차용 시트 쿠션의 휘발성 물질 발생을 저감할 수 있다.
구체예에서, 상기 분산매는 물, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 메탄올 및 에탄올 중 1종 이상일 수 있다. 이러한 경우, 자동차용 시트 쿠션의 발포성 및 분산성이 더욱 향상되어, 충분한 크기로 발포되기에 유리할 뿐만 아니라, 더욱 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
상기 분산매의 함량은 전체 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 100 중량부를 기준으로 0.001 중량부 내지 500 중량부, 구체적으로 0.1 내지 300 중량부, 보다 구체적으로 0.01 내지 100 중량부일 수 있다. 이러한 경우, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 물성을 저해하지 않으면서도, 첨가제에 의한 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 첨가제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 분산제, 핵제, 염료, 열안정제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 셀 안정제, 셀 조절제, 활제 등일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 분산제는 도데실 벤젠술폰산 나트륨, 올레산 나트륨 등의 음이온계 계면활성제; 황산 알루미늄; 등일 수 있다. 상기 예시의 분산제는 1종을 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 경우, 자동차용 시트 쿠션의 발포성 및 분산성이 더욱 향상되어, 충분한 두께로 발포되기에 유리할 뿐만 아니라, 더욱 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 전체 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 100 중량부를 기준으로 0.001 중량부 내지 10 중량부, 구체적으로 0.01 내지 5 중량부, 보다 구체적으로 0.1 내지 5 중량부일 수 있다. 이러한 경우, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 물성을 저해하지 않으면서도, 첨가제에 의한 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 물리 발포제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 프로판, 노말부탄, 이소부탄, 노말펜탄, 이소펜탄, 사이클로펜탄, 노말헥산,이소헥산, 사이클로헥산, 이산화탄소, 산소, 질소 등일 수 있다.
상기 물리 발포제의 첨가량은 전체 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 100 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 200 중량부, 구체적으로 1 내지 100 중량부, 보다 구체적으로 10 내지 80 중량부일 수 있다. 이러한 경우, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 발포 셀 크기의 조절이 용이하면서도, 발포성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 (A) 폴리프로필렌계 수지의 함량이 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 보다 큰 것일 수 있다. 이를 통해, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 화학적 발포제 없이 물리적 발포 방식을 적용하기에 유리한 특성을 갖는다.
구체예에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 전체 조성물 내의 에틸렌 함량이 60 중량% 이하, 구체적으로 5 중량% 내지 60 중량%, 보다 구체적으로 30 중량% 내지 45 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 화학적 발포제 없이 물리적 발포 방식을 적용하기에 유리한 특성을 구현하며, 신율을 더욱 높고, 압축 강도 및 고온압축줄음률을 동시에 더욱 낮추고, 정하중 시 변위를 더욱 높일 수 있다.
상기 에틸렌 함량은 전체 조성물에 대해, FT-IR 분석 방법으로 측정할 수 있다.
(A) 폴리프로필렌계 수지
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 사용되는 (A) 폴리프로필렌계 수지는 특별히 제한되지 않으나, 구체적으로 에틸렌 모노머 및 프로필렌 모노머 유래의 공중합체일 수 있다. 이러한 경우, 종래의 자동차 시트 쿠션용 소재 예를 들면, 폴리 우레탄 소재에 비해 고온에서의 신율을 향상시키면서도, 압축줄음률을 낮게 유지할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 에틸렌 모노머를 2 중량% 내지 5 중량%, 구체적으로 3 중량% 내지 5 중량%, 보다 구체적으로 3 중량% 내지 4 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 신율 및 쿠션성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 프로필렌 모노머를 95 중량% 내지 98 중량%, 구체적으로 95 중량% 내지 97 중량%, 보다 구체적으로 96 중량% 내지 97 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 신율 및 쿠션성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 (A) 폴리프로필렌계 수지는 중량평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol, 구체적으로 50,000 g/mol 내지 800,000 g/mol, 보다 구체적으로 50,000 g/mol 내지 500,000 g/mol일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌계 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 신율 및 쿠션성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지는 수평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol, 구체적으로 50,000 g/mol 내지 800,000 g/mol, 보다 구체적으로 50,000 g/mol 내지 500,000 g/mol일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌계 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 신율 및 쿠션성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 분자량은 각각 일반적인 중량평균 분자량 또는 수평균 분자량 측정 기준에 의거하여 젤 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography)에 의거하여 에서 측정된 값이다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 분자량 분포(Mw/Mn)가 1 내지 10, 구체적으로 1.5 내지 8, 보다 구체적으로 2 내지 3일 수있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌계 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 신율 및 쿠션성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 중 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지는 49.5 중량% 내지 80 중량%로 포함된다. 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지의 함량이 49.5 중량% 미만인 경우, 내열성 및 기계적 물성이 저하되고, 80 중량% 초과인 경우, 압축 강도가 과도하게 높아져, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 적용되기에 어려움이 있다. 구체예에서 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지의 함량은 55 중량% 내지 75 중량%, 보다 구체적으로 60 중량% 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌계 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 쿠션성과 착좌감을 균형 있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
(B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 사용되는 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는, 밀도가 낮고, 탄성이 높아 종래의 자동차 시트 쿠션용 소재, 예를 들면, 폴리 우레탄 소재에 비해 쿠션성 및 착좌감을 향상시키면서도, 압축줄음률 및 압축 강도를 낮게 유지할 수 있다.
상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 에틸렌-부텐 고무(Ethylene Butene Rubber, EBR) 및 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene Octene Rubber,EOR) 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 예시의 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 1종이 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 경우, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 쿠션성 및 착좌감을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체예에서, 에틸렌-부텐 고무는 에틸렌 유래 모노머 함량이 10 중량% 내지 90 중량%이고, 부텐 유래 모노머 함량이 10 중량% 내지 90 중량%일 수 있다. 이러한 경우, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 고온에서의 발포성을 향상시키고, 압축줄음률을 더욱 낮출 수 있다.
구체예에서, 에틸렌-옥텐 고무는 에틸렌 유래 모노머 함량이 10 중량% 내지 90 중량%이고, 옥텐 유래 모노머 함량이 10 중량% 내지 90 중량%일 수 있다. 이러한 경우, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 고온에서의 발포성을 향상시키고, 기계적 물성을 더욱 높일 수 있다.
상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃인 것을 사용한다. 상기 융점이 60℃ 미만인 경우 가공 온도에서 발포체의 형성이 어려울 수 있고, 110℃ 초과인 경우 발포체의 고온압축줄음률, 인장 강도, 압축강도, 신율 등이 저하될 수 있다. 구체예에서, 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지의 융점은 60℃ 내지 100℃, 보다 구체적으로 90℃ 내지 105℃일 수 있다. 이러한 경우, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 발포성을 더욱 향상시키고, 쿠션성과 착좌감을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 융점(Tm)은 시차주사열량계를 통해 ASTM D3418법에 의거하여 측정된다.
상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지 4 g/10min인 것을 사용한다. 상기 MI 값이 0.5 g/10min 미만인 경우 가공 온도에서 발포체의 형성이 어려울 수 있고, MI 값이 4 g/10min 초과인 경우 발포체의 고온압축줄음률, 인장 강도, 압축 강도, 신율 등이 저하될 수 있
다. 구체예에서, 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지의 MI 값은 0.5 g/10min 내지 3 g/10min, 보다 구체적으로 0.5 g/10min 내지 1 g/10min 일 수 있다. 이러한 경우, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 발포성을 더욱 향상시키고, 쿠션성과 착좌감을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 MI 값은 ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg 하중으로 측정된다.
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 중 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 19.5 중량% 내지 50 중량%로 포함된다. 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지의 함량이 19.5 중량% 미만인 경우, 발포성이 저하되어 충분한 두께의 시트 쿠션을 구현하기 어렵고, 50 중량% 초과인 경우, 고온압축줄음률이 높아져 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 적용되기에 어려움이 있다. 구체예에서 상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지의 함량은 25 중량% 내지 45 중량%, 보다 구체적으로 30 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 변성올레핀계 엘라스토머 수지는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 쿠션성과 착좌감을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
(C) 충진제
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 사용되는 (C) 충진제는 상기 발포체 조성물에 작용하여, 내열성 및 기계적 물성을 향상시키는 효과를 구현한다.
상기 (C) 충진제는 구체적으로, 탈크, 클레이, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘, 카본블랙, 실리카, 카올린, 붕산아연, 유기입자 등이 사용될 수 있다. 상기 예시의 충진제는 1종이 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 경우, 충진제는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 (C) 충진제는 보다 구체적으로, 카올린, 탈크, 실리카, 붕산아연 및 클레이 중 1종 이상이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 충진제는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 (C) 충진제의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 구형, 중공형, 플레이크형, 침상형 등일 수 있다. 이러한 경우, 충진제는 분산성이 우수하여, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 압출 및/또는 사출 성형 시 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 (C) 충진제는 평균 입경(D50)이 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 이러한 경우, 충진제는 분산성이 우수하여, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 압출, 사출 성형 및/또는 발포 시 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 평균 입경(D50)은 D50(분포율이 50% 되는 지점의 입경)을 입도 분석기로 측정한 수평균 입경을 의미한다.
상기 (C) 충진제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 유기 개질된 충진제일 수 있다. 이때, 유기 개질 방식은 제한되지 않으면, 동일 기술 분야에 알려진 일반적인 방식에 따라 수행될 수 있다. 이러한 경우, 충진제의 함량을 낮추면서도 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현할 수 있어, 비중을 상대적으로 낮출 수 있으며, 경량성 확보에 보다 유리할 수 있다.
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물 중 상기 (C) 충진제는 0.1 중량% 내지 0.5 중량%로 포함된다. 상기 (C) 충진제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 내열성 및 기계적 물성이 저하되고, 0.5 중량% 초과인 경우, 흐름성 및 성형성이 저하되어, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물에 적용되기에 어려움이 있다. 구체예에서 상기 (C) 충진제의 함량은 0.2 중량부 내지 0.5 중량부, 보다 구체적으로 0.2 중량부 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 충진제는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 전술한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 물리적으로 발포하여 형성된 자동차 시트 쿠션용 발포체에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 자동차용 시트 쿠션의 예시적인 구조를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 자동차용 시트 쿠션(100)은 등받이(20) 및 등받이 하단의 시트 쿠션 (10)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 시트 쿠션(10)은 차량의 뒷좌석 하단에 설치되어 탑승자의 대퇴부를 포함하는 하체를 지지하는 역할을 한다.
또한, 종래의 시트 쿠션(10)은 시트 쿠션 발포체 (11), 상기 시트 쿠션 발포체의 상부에 구비되는 커버(12)를 포함할 수 있으며, 시트 쿠션 발포체(11)를 감싸도록 오버몰딩 되거나 결착되는 금속 와이어(13) 또는 금속 프레임(14)을 포함할 수 있다.
본 발명의 자동차용 시트 쿠션 발포체은 자동차 뒷자석 시트(2열 시트)의 하단에 위치하는 시트 쿠션 발포체(11)로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 시트 쿠션 발포체는 고중량의 금속 와이어(13) 또는 금속 프레임(14)을 생략하면서도 장시간 탑승객의 하중을 지지하는 경우에도 인체에 부담을 주지 않도록 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
본 발명의 자동차 시트 쿠션용 발포체는 평균 발포 셀 사이즈가 1㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 이러한 경우, 장시간 운전자의 하중을 지지할 수 있도록 충분한 두께로 발포될 수 있으면서도, 인체에 부담을 주지 않도록 우수한 연성도(softness)를 구현할 수 있다.
상기 평균 발포 셀 사이즈는 발포체 시편을 광학전자현미경 혹은 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microsope)으로 촬영하여 단위면적 내에서의 셀 사이즈를 측정한 후, 평균하여 산출할 수 있다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 844 규격에 의거하여 측정한 압축 강도가 0.4 kg/cm2 이상 1.4 kg/cm2 미만이고, 동시에 ISO 1856-A 규격에 의거하여 측정한 고온압축줄음률이 50% 미만일 수 있다. 이러한 경우, 탑승자의 하중을 지지하면서도, 인체에 부담을 주지 않도록 우수한 연성도(softness)를 구현하고,금속 프레임 또는 금속 와이어를 생략하면서도, 쿠션 시트의 쿠션성과 착좌감을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 1798에 따라 측정한 신율이 40% 이상, 구체적으로 40% 내지 150%, 보다 구체적으로 40% 내지 100%일 수 있다. 이러한 경우, 탑승자의 하중을 지지하면서도, 인체에 부담을 주지 않도록 우수한 연성도(softness)를 구현하고, 신율이 높아짐에 따라 사고 시 추가 부상의 위험을 저감하는 효과를 향상시킬 수 있다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 KS R 1080 규격에 의거하여 55kgf에서 측정한 정하중 시 변위가 30 mm 내지 80 mm, 구체적으로 30 mm 내지 60mm, 보다 구체적으로 30 mm 내지 50 mm일 수 있다. 이러한 경우, 탑승자의 하중을 지지하면서도, 인체에 부담을 주지 않도록 우수한 연성도(softness)를 구현하고,더욱 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
상기 압축 강도, 고온압축줄음률 및 신율은 각각 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의거하여 측정된다.
본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 물리적으로 발포하는 것을 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 제조 방법에 관한 것이다.
상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 발포하는 것은 화학적 발포가 아닌 물리적 발포 방식이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 물리적 발포는 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 압출한 후, 반응기에 상기 압출물과 분산매, 첨가제 및 물리 발포제를 투입하여 평균셀 사이즈가 1 ㎛ 내지 150 ㎛가 되도록 발포시키는 것을 포함한다.
상기 압출 시 압출 조건은 예를 들면, 100℃ 내지 250℃의 온도에서 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 압출기에서 투입 후, 예를 들면 길이 1.4 mm 내지 1.65 mm, 두께 0.75 mm 내지 1.0 mm, 개당 중량 0.1 mg 내지 1.5 mg 미만의 크기로 펠렛화 하는 것일 수 있다. 이러한 경우, 자동차용 시트 쿠션의 발포성이 더욱 향상되어, 충분한 크기로 발포되기에 유리할 뿐만 아니라, 더욱 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
상기 발포 시 투입되는 분산매, 첨가제 및 물리 발포제에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
하나의 예시에서, 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 상기 (A) 폴리프로필렌계 수지; (B) 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃이고, ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지4g/10min인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지; 및 (C) 충진제;를 압출하여 펠렛화한 후, 분산매인 물, 분산제인 음이온계 계면활성제 및 물리적 발포제인 이산화탄소와 함께 반응기에 투입한 후 물리 발포시킬 수 있다. 이러한 경우, 인체 무해성을 구현하고, 자동차용 시트 쿠션의 휘발성 물질 발생을 저감할 수 있으면서도, 발포성을 더욱 향상시켜, 신율을 더욱 높이고, 압축 강도 및 고온압축줄음률을 동시에 더욱 낮추고, 정하중 시 변위를 더욱 높일 수 있다.
상기 발포는 140℃ 내지 147℃의 온도 및 30kg/cm2 내지 60kg/cm2의 압력 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 자동차용 시트 쿠션의 발포성이 더욱 향상되어, 충분한 크기로 발포되기에 유리할 뿐만 아니라, 더욱 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현할 수 있다.
상기와 같은 제조 방법에 따라, 제조된 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 844 규격에 의거하여 측정한 압축 강도가 0.4 kg/cm2 이상 1.4 kg/cm2 미만이고, 동시에 ISO 1856-A 규격에 의거하여 측정한 고온압축줄음률이 50% 미만일 수 있다.
상기와 같은 제조 방법에 따라, 제조된 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 1798에 따라 측정한 신율이 40% 이상, 구체적으로 40% 내지 150%, 보다 구체적으로 40% 내지 100%일 수 있다.
상기와 같은 제조 방법에 따라, 제조된 자동차 시트 쿠션용 발포체는 KS R 1080 규격에 의거하여 55kgf에서 측정한 정하중 시 변위가 30 mm 내지 80mm, 구체적으로 30 mm 내지 60 mm, 보다 구체적으로 30 mm 내지 50 mm일 수 있다.
상기 압축 강도, 고온압축줄음률 및 신율은 각각 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의거하여 측정된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
(A) 폴리프로필렌계 수지
(A1): 제조사: SEP-550H, 제품명: 롯데케미칼, 에틸렌 함량: 4 중량%, 프로필렌함량 : 96 중량%, 융점 : 141℃, 중량 평균 분자량(Mw): 250,900, 수 평균 분자량(Mn): 90,700, 분자량 분포(Mw/Mn): 2.77
(B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지
(B1): 폴리올레핀 엘라스토머, 제조사: LG화학, 제품명: LUCENE LC090, MI (ASTM D1238, 190℃, 2.16kg하중),: 0.8 g/10min, Tm : 95 ℃
(B2): 폴리올레핀 엘라스토머, 제조사: LG화학, 제품명: LUCENE LC565, MI (ASTM D1238, 190℃, 2.16kg하중): 5.0 g/10min, Tm : 36 ℃
(C) 충진제 :
탈크, 제조사: 코츠(Koch), 제품명: KCM-6300, 수평균입경: 5.5±1.0 ㎛
실시예 1
반응기에 하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분을 투입한 다음, 니더를 통한 혼합 믹싱 작업을 하여 균일하게 혼합하여 조성물을 제조하였다.
이와 같이 조성물을 압출기에서 크기 개당 중량 1.5mg 미만의 펠렛으로 압출하여 압출물을 제조하고, 반응기에 상기 압출물, 분산매인 물 70 중량부와 분산제인 음이온계 계면활성제(제조사: 시그마알드리치, 제품명: 도데실벤젠설폰산나트륨, 화합물명: Sodium dodecylbenzensulfonate) 0.05 중량부, 발포제인 이산화탄소(제조사: 대성산업가스주식회사, 제품명: 이산화탄소, 순도: 98%) 50 중량부를 함께 투입 후 147℃, 45kg/cm2 압력에서 배출하는 물리 발포 방법을 이용하여 발포체를 제작하였다.
상기 발포체는 다시 알루미늄 등의 소재로 제작된 금형에 투입 시키고, 스팀이 투과되어 발포체 입자가 서로 융착시키고 건조하여 성형한 후, 물성을 측정하였다.
상기 성형은 금형에서 발포체를 2.5bar, 10시간 동안 사전 가압을 시키며 공기를 함침 시키는 과정 거치며, 가압된 발포체를 스팀이 내부로 투과할 수 있도록 알루미늄으로 제작된 45cm*45cm*5cm의 부피의 금형에 충진시켜 제조하였다. 이때, 3.5bar의 스팀을 10초 동안 투과 시킨 후, 80초 동안 25℃ 온도의 물로 금형표면에 분사시켜 냉각시켜, 45cm*45cm*5cm 크기의 정사각 판형상의 시편을 제조하였다.
실시예 2 내지 4
하기 표 1에 기재된 바와 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 시트 쿠션용 발포체를 제조하였다.
Figure PCTKR2019016651-appb-T000001
비교예 1 내지 6
하기 표 2에 기재된 바와 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 시트 쿠션용 발포체를 제조하였다.
Figure PCTKR2019016651-appb-T000002
<물성 평가>
상기 실시예와 비교예에서 제조한 조성물의 물성을 측정하기 위하여 다음과 같은 항목의 물성을 평가하였고, 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다. 또한, 하기의 각 물성 측정 기준에 따라 열선 커터를 사용하여 실시예 및 비교예에서 제조된 시편의 크기를 조절하였다.
(1) 고온압축줄음률 (%): ISO 1856-A 규격에 따라 70℃ 온도에서 일정 높이로 압축한 상태에서 22 시간 동안 시편을 방치한 후 시편을 꺼낸 후, 상온 상황에서의 최종 높이를 측정하고, 하기 식 1에 따라 고온압축줄음률을 산출하였다.
<식 1>
고온 압축 줄음률 (%) = │( A - B ) / A │ x 100
상기 식 2에서, A는 시험전 시험편의 초기 두께로 50mm*50mm*25mm
(가로*세로*높이)중 높이 25mm에 해당되며, B는 시편을 70℃에서 두께의 50%(=12.5mm)로 압축한 상태에서 22시간 방치한 후 시편을 꺼내고, 규격에 규정된 열전도율을 갖는 나무 위에 30분을 방치한 후 측정한 높이이다.
(2) 인장 강도 및 신율: ISO 1798(연질 발포 고분자 재료 - 인장 강도 및 신장률 측정 방법) 규격에 따라 측정하였다.
(3) 정하중 시 변위: KS R 1080(자동차용 좌석의 쿠션성 시험방법 중 "쇠벼루형 가압판"을 사용한 측정 방식)규격에 따라 55kgf 하중을 200mm/분의 속도로 가하면서 변위 값을 측정하였다. 상기 정하중 시 변위는 규정된 규격의 폴리우레탄폼을 시편 위에 부착한 후 측정하였다.
Figure PCTKR2019016651-appb-T000003
Figure PCTKR2019016651-appb-T000004
상기 표 3 및 표 4의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 실시예 1 내지 4와 같이 (A) 폴리프로필렌계 수지 49.5 중량% 내지 80 중량%; (B)융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및 (C) 충진제 0.1 중량% 내지 0.5 중량%; 를 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조 상기 표 3 및 표 4의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 실시예 1 내지 4와 같이 (A) 폴리프로필렌계 수지 49.5 중량% 내지 80 중량%; (B)융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및 (C) 충진제 0.1 중량% 내지 0.5 중량%; 를 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물로부터 제조된 발포체는 0.4 kg/cm2 이상 1.4 kg/cm2 미만이고, 동시에 고온압축줄음률이 50% 미만이며, 신율이 40% 이상, 정하중 시 변위가 30 mm 내지 80 mm인 물성을 만족하였다.
반면, 변성 올레핀계 엘라스토머 수지를 전혀 포함하지 않는 비교예1 내지 3은 신율이 낮고, 압축 강도와 고온압축줄음률을 동시에 적정 범위로 만족시키기 어려움을 알 수 있다. 또한, 비교예 1 내지 3은 압축 강도가 과도하게 높고, 정하중시 변위가 낮아 우수한 쿠션성과 착좌감을 구현하기 어려웠다.
또한, 본원발명의 함량 범위를 벗어나는 비교예 4와, 융점(Tm)이 60℃에 미달하는 변성 올레핀계 엘라스토머 수지를 사용한 비교예 5 및 6은 고온압축줄음률이 50%를 초과하는 물성을 구현하여, 자동차용 시트 쿠션에 적용하기 어려운 특성을 보였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (10)

  1. (A) 폴리프로필렌계 수지 495 중량% 내지 80 중량%;
    (B) 융점(Tm)이 60℃ 내지 110℃이고, ASTM D1238에 따라 190℃에서 2.16kg하중으로 측정한 MI (melting index) 값이 0.5 g/10min 내지 4 g/10min인 변성 올레핀계 엘라스토머 수지 19.5 중량% 내지 50 중량%; 및
    (C) 충진제 0.1 중량% 내지 0.5 중량%; 를 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 폴리프로필렌계 수지는,
    에틸렌 모노머 함량이 2 중량% 내지 5 중량%이고,
    프로필렌 모노머 함량이 95 중량% 내지 98 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하는 것인, 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 변성 올레핀계 엘라스토머 수지는 에틸렌-부텐 고무(Ethylene Butene Rubber, EBR) 및 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene Octene Rubber, EOR) 중 1종 이상을 포함하는 것인 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물은 전체 조성물 내의 에틸렌 유래 단위의 함량이 60 중량% 이하인 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 발포하여 형성된 자동차 시트 쿠션용 발포체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 평균 셀 사이즈가 1 ㎛ 내지 150 ㎛인 자동차 시트 쿠션용 발포체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 844 규격에 의거하여 측정한 압축 강도가 0.4 kg/cm2 이상 1.4 kg/cm2 미만이고, 동시에 ISO 1856-A 규격에 의거하여 측정한 고온압축줄음률이 50% 미만이고, ISO R 1080 규격에 의거하여 55kgf에서 측정한 정하중 시 변위가 30 mm 내지 80 mm인 자동차 시트 쿠션용 발포체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 자동차 시트 쿠션용 발포체는 ISO 1798에 따라 측정한 신율이 40% 이상인 자동차 시트 쿠션용 발포체.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 물리적 발포하는 것을 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 물리적 발포는 상기 자동차 시트 쿠션용 발포체 조성물을 압출한 후,
    반응기에 상기 압출물과 분산매, 첨가제 및 물리 발포제를 투입하여, 140℃ 내지 147℃의 온도 및 30kg/cm2 내지 60kg/cm2의 압력에서, 평균 셀 사이즈가 1 ㎛ 내지 150 ㎛가 되도록 발포시키는 것을 포함하는 자동차 시트 쿠션용 발포체 제조 방법.
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