JP2021514315A - 低融点ポリエステル樹脂を含むポリエステル複合体およびその製造方法 - Google Patents

低融点ポリエステル樹脂を含むポリエステル複合体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、低融点ポリエステル樹脂を含むポリエステル複合体、その製造方法およびこれを含む自動車内装材に関し、本発明のポリエステル複合体は、ポリエステル発泡シートと繊維マット層との間に低融点ポリエステル樹脂を含む樹脂層を含むことによって、強度、耐久性などの物性が低下することなく、積層体間の接着性を向上させることができる。

Description

本発明は、低融点ポリエステル樹脂を含むポリエステル複合体およびその製造方法に関する。
自動車内装材、特に内装材に適用するためには、軽量性、緩衝性、断熱性、成形性、高強度およびエネルギー節減などの特性が要求される。既存の自動車内装材として、低融点繊維(low melting fiber)が用いられることがある。低融点樹脂は、摂氏265℃以上で溶ける一般ポリエステル繊維より100〜200℃低い温度で溶ける接着用繊維であって、化学接着剤が必要ないエコ素材であり、施工が容易であるという長所がある。このような低融点樹脂繊維層に熱可塑性樹脂からなる基材層、軟質ウレタンフォーム層、および繊維層からなる層を積層材として付着すると、耐久性を向上させることができ、体積当たり製造コストを低減することができる。また、寸法変化率が少なくて、吸音率に優れた自動車用内装材を得ることができる。
しかしながせ、前記積層材に軟質ウレタンフォーム層を使用することになると、自動車内装材の要求物性を満たすために厚さが増加し、製造過程で成分が異なる物質間の複合化のために接着剤を多量使用するので、VOC量が増加し、リサイクルにならないという短所がある。
したがって、耐久性に優れており、製造コストを低減することができる単一素材構成の自動車内装材に対する必要性がある。
本発明は、低融点ポリエステル樹脂を含有する樹脂層を含んでいて、ポリエステル樹脂層と繊維マット層との間の接着性に優れたポリエステル複合体、その製造方法およびこれを含む自動車内装材を提供する。
これより、本発明は、一実施例において、
平均重量400〜900g/mのポリエステル発泡シートと;
発泡シートの一面または両面に形成された平均重量20〜200g/mのポリエステル樹脂層と;
ポリエステル樹脂層の一面または両面に繊維マット層が積層された構造と;を含み、
前記ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であることを特徴とし、
前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上であることを特徴とするポリエステル複合体を提供する。
また、本発明は、一実施例において、
ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階を含み、かつ、
ポリエステル発泡シートまたは繊維マット層の一面または両面にポリエステル樹脂層を含み、
ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、ポリエステル樹脂層を予熱し、金型を利用してポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミし、
ポリエステル発泡シートは、平均重量400〜900g/mであり、
ポリエステル樹脂層は、平均重量20〜200g/mであり、
ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂を含むことを特徴とするポリエステル複合体の製造方法を提供する。
なお、本発明は、一実施例において前記記述したポリエステル複合体を含む自動車内装材を提供する。
本発明によるポリエステル複合体は、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間に低融点ポリエステル樹脂層を含むことによって、強度、耐久性などの物性が低下することなく、繊維マット層と発泡樹脂間の接着性を向上させることができる。
図1は、本発明によるポリエステル複合体の断面図を図式化したイメージである。
図2は、剥離強度の測定剥離接着強度の試験方法について説明した図である。
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明しようとする。
しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。
本発明において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
また、本発明において「重量部」とは、各成分間の重量比を意味する。
なお、本発明において「融点」とは、固状の樹脂が液状に溶け始める温度を意味する。
本発明は、低融点ポリエステル樹脂を含むポリエステル樹脂層をポリエステル発泡シートの一面に含むことによって、繊維マット層とポリエステル樹脂層の接着性を向上させ、ポルリエステス樹脂発泡シートをまず予熱した後、繊維マット層とラミして、耐久性が向上したポリエステル複合体およびその製造方法に提供することを目的とする。
具体的に、本発明のポリエステル複合体は、低融点ポリエステル樹脂パウダーをポリエステル発泡シートに含むことによって、繊維マット層とポリエステル樹脂発泡シート間の接着性を向上させ、ポリエステル樹脂発泡シートをまず予熱した後、繊維マット層とラミして、耐久性が向上することができる。
以下、本発明による発泡シートについて詳細に説明することとする。
ポリエステル複合体
平均重量400〜900g/mのポリエステル発泡シートと;
発泡シートの一面または両面に形成された平均重量20〜200g/mのポリエステル樹脂層と;
ポリエステル樹脂層の一面または両面に繊維マット層が積層された構造と;を含み、
前記ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であることを特徴とし、
前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上であることを特徴とするポリエステル複合体を提供する。
本発明によるポリエステル複合体は、図1に示されたように、前記ポリエステル発泡シート10および繊維マット層30の間にポリエステル樹脂層20が形成された構造を有する。具体的に、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間に融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂層が形成された構造でありうる。より具体的に、前記ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間にパウダー、フィルムおよびウェブの形態のうち一つ以上を含むポリエステル樹脂層が形成されたものでありうる。
また、本発明によるポリエステル複合体は、前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上でありうる。具体的に、ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度は、1kgf/cm以上、1.2kgf/cm以上、1.3kgf/cm以上、1.4kgf/cm以上、1.5kgf/cm以上、1kgf/cm〜3kgf/cm、1kgf/cm〜2.5kgf/cm、1kgf/cm〜1.8kgf/cm、1kgf/cm〜1.7kgf/cm、1kgf/cm〜1.6kgf/cm、1.3kgf/cm〜3kgf/cm、1.3kgf/cm〜2.5kgf/cm、1.3kgf/cm〜1.8kgf/cmまたは1.3kgf/cm〜1.7kgf/cmでありうる。
さらに、本発明によるポリエステル複合体は、揮発性有機化合物(VOCs)放出量が10ppm以下でありうる。具体的に、前記ポリエステル複合体の揮発性有機化合物放出量は、10ppm以下、8ppm以下、6ppm以下、5ppm以下、4pm以下、2ppm以下、0.5ppm〜10ppm、0.5ppm〜8ppm、0.5ppm〜6ppm、0.5ppm〜5ppm、0.5ppm〜4ppm、0.5ppm〜3ppm、0.5ppm〜2ppmまたは0.5ppm〜1ppmでありうる。
以下では、本発明によるポリエステル複合体を構成する各成分をより具体的に説明する。
まず、本発明において使用されるポリエステル発泡シートは、ポリエステル樹脂を発泡して形成された層であって、ポリエステル複合体において単位面積当たり重量を大きく増加させることなく、屈曲強度と屈曲弾性率を向上させる役割を行う。
この際、前記ポリエステル発泡シートの単位面積当たり平均重量は、400〜900g/mの範囲でありうる。具体的に、前記ポリエステル発泡シートは、単位面積当たり平均重量が400〜850g/m、400〜800g/m、400〜750g/m、400〜700g/m、400〜650g/m、400〜600g/m、400〜550g/m、400〜500g/m、500〜900g/m、500〜850g/m、500〜800g/m、500〜750g/m、500〜700g/m、500〜650g/m、500〜600g/m、500〜550g/m、600〜900g/m、600〜850g/m、600〜800g/m、600〜750g/m、600〜700g/m、600〜650g/m、700〜900g/m、700〜850g/m、700〜800g/m、700〜750g/m、450〜700g/m、450〜650g/m、450〜600g/m、550〜850g/mまたは550〜700g/mでありうる。前記のようなポリエステル発泡シートを含むことによって、難燃性、耐化学性に優れており、環境ホルモンが放出されない親環境物質であって、特に機械的強度に優れているという長所を有している。
しかしながら、ポリエステル樹脂は、温度が増加するにつれて溶融強度が急激に下降するため、発泡可能な溶融粘度を有する温度範囲が非常に狭いので、ポリエステル樹脂を発泡するためには、溶融粘度を高める特殊技術と精密温度制御設備が必須的に要求され、これに伴い、既存には、ポリエステル樹脂を利用して発泡シートを製造するのに困難があった。しかしながら、本発明では、ポリエステル樹脂の精密な粘度および温度調節を通じて成功裏に発泡シートを製造した。
一例として、前記ポリエステル発泡シートは、押出発泡されたものでありうる。発泡方法の種類には、大きく、ビーズ発泡または押出発泡があり、前記ビーズ発泡は、一般的に樹脂ビーズを加熱して1次発泡させ、これを適当な時間熟成させた後、板状、筒状の金型に満たし、再び加熱して、2次発泡により融着、成形して製品を作る方法である。反面、押出発泡は、樹脂を加熱して溶融させ、前記樹脂溶融物を連続的に押出および発泡させることによって、工程段階を単純化することができ、大量生産が可能であり、ビーズ発泡時のビーズの間で亀裂と、粒状破壊現象などを防止して、さらに優れた屈曲強度、圧縮強度を具現することができる。
また、前記ポリエステル発泡シートは、ポリエステル複合体の屈曲弾性率と屈曲強度に影響を与えることなく、前記基材の軽量化を具現することができる範囲の平均厚さで適用され得る。具体的に、前記ポリエステル発泡シートは、1mm〜9mm、1mm〜8mm、1mm〜7mm、1mm〜6mm、1mm〜5mm、1mm〜4mm、1mm〜3mm、2mm〜10mm、2mm〜9mm、2mm〜8mm、2mm〜7mm、2mm〜6mm、2mm〜5mm、2mm〜4mm、2mm〜3mm、3mm〜9mm、3mm〜8mm、3mm〜7mm、3mm〜6mm、3mm〜5mm、4mm〜9mm、4mm〜8mm、4mm〜7mm、4mm〜6mm、4mm〜5mm、5mm〜10mm、5mm〜8mm、5mm〜7mm、6mm〜9mm、6mm〜8mm、7mm〜10mm、8mm〜10mmまたは9mm〜10mmの範囲の平均厚さを有しうる。
これと共に、前記ポリエステル発泡シートは、90%以上のセルが閉鎖セル(DIN ISO4590)であり、これは、前記発泡シートのDIN ISO 4590による測定値がセルのうち90%(v/v)以上が閉鎖セルであることを意味する。例えば、前記発泡シートのうち閉鎖セルの比率は、発泡シートに含まれた全体セルの平均90〜100%または95〜99%でありうる。本発明によるポリエステル発泡シートは、前記範囲内の閉鎖セルを有することによって、ポリエステル複合体の製造時に優れた耐久性、剛性および強度特性を具現することができる。
この際、前記ポリエステル発泡シートの平均セル数は、1mm当たり1〜30セル、3〜25セル、または3〜20セルを含むことができる。また、前記セルの平均サイズは、100〜800μmの範囲でありうる。例えば、前記セルの平均サイズは、100〜700μm、200〜600μmまたは300〜600μmの範囲でありうる。ここで、セルサイズの偏差は、例えば、5%以下、0.1〜5%、0.1〜4%〜0.1〜3%の範囲でありうる。これにより、本発明によるポリエステル発泡シートは、均一なサイズのセルが均一に発泡されたことが分かる。
一方、本発明による発泡シートに使用されるポリエステル樹脂は、テレフタル酸と1,4−ブタンジオールの縮重合反応により製造可能であり、芳香族あるいは脂肪族ポリエステルを全部含む。他の態様において、前記ポリエステル樹脂は、難燃ポリエステル、生分解性ポリエステル、弾性ポリエステルおよび再使用ポリエステルなどを含むことができる。例えば、本発明において使用可能なポリエステル樹脂の種類は、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)、ポリブチレンテレフタレート(polybutylene terephthalate、PBT)、ポリ乳酸(polylactic acid、PLA)、ポリグリコール酸(polyglycolic acid、PGA)、ポリプロピレン(polypropylene、PP)、ポリエチレン(polyethylene、PE)、ポリエチレンアジペート(polyehtylene adipate、PEA)、ポリヒドロキシアルカノエート(polyhydroxyalkanoate、PHA)、ポリトリメチレンテレフタレート(polytrimethylene terephthalate、PTT)およびポリエチレンナフタレン(polyethylene naphthalate、PEN)よりなる群から選ばれた一つ以上でありうる。具体的に、本発明によるポリエステル発泡シートは、PET(polyethylene terephthalate)発泡シートでありうる。前記PETを使用することによって、親環境的であり、再使用に容易になりうる。
次に、本発明において使用される繊維マット層は、繊維から形成された層を意味し、ポリエステル複合体において単位面積当たり重量を制御すると同時に、基材の硬度を増加させ、スキン層の役割を行う。この際、繊維マット層は、ポリエステル発泡シートの一面または両面に形成されたものでありうる。
この際、前記繊維マット層は、スクリム、不織布、Web、ニット、スエード、ベルベットなどよりなる群から選ばれる1種以上であり得、具体的に、前記繊維マット層は、ポリエチレンテレフタレートを含み、スクリム、不織布またはウェブ(Web)形態でありうる。本発明によるポリエステル複合体は、前記ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる繊維マット層を含むことによって、ポリエステル複合体の屈曲強度および屈曲弾性率の向上に寄与することができる。
一例として、前記繊維マット層の単位面積当たり平均重量は、110〜140g/mの範囲であり得、具体的に、110〜135g/m、110〜130g/m、110〜125g/m、115〜140g/m、115〜135g/m、115〜130g/m、または118〜122g/mの範囲で調節され得る。前記繊維マット層の単位面積当たり平均重量を前記範囲に制御することによって、重量が過度に増加することを防止し、基材の硬度を良好に維持することができる。
また、本発明による繊維マット層は、無機繊維をさらに含むことができる。無機繊維は、ガラス繊維、金属または金属酸化物の針状形態の結晶、およびカーボン繊維のうち1種以上を含むことができる。具体的に、前記無機繊維は、ガラス繊維(GF)でありうる。
また、前記無機繊維は、平均直径が10〜1,000μmの範囲であり得、より具体的には、100〜900μm、100〜800μm、100〜700μm、100〜600μm、100〜500μm、100〜400μm、200〜1,000μm、200〜800μm、200〜600μm、200〜400μm、300〜800μm、400〜600μm、500〜1,000μm、300〜500μmまたは150〜300μmの範囲でありうる。本発明は、繊維マット層に含まれる無機繊維の平均直径を前記範囲に制御することによって、150g/m未満の低い坪量を有する繊維マット層を含んでいても、高強度および高耐久性を有するポリエステル複合体を提供することができる。
次に、本発明においてポリエステル樹脂層は、ポリエステル発泡シートと繊維マット層との間に介在されて、ポリエステル発泡シートと繊維マット層間の接着力を向上させる機能を行う。
一例として、前記ポリエステル樹脂層の融点(Tm)は、180℃〜250℃であるか、融点が存在しないことがある。具体的に、前記融点(Tm)は、180℃〜250℃;185℃〜245℃;190℃〜240℃;180℃〜200℃;200℃〜230℃または195℃〜230℃であるか、存在しないことがある。
また、前記ポリエステル樹脂層の軟化点は、100℃〜150℃であり得、具体的には、100℃〜130℃、118℃〜128℃;120℃〜125℃;121℃〜124℃;124℃〜128℃または119℃〜126℃でありうる。
ひいては、前記ポリエステル樹脂層は、50℃以上のガラス転移温度(Tg)を有しうる。具体的に、前記ガラス転移温度は、50℃〜80℃であり得、より具体的に、61℃〜69℃、60℃〜65℃、63℃〜67℃、61℃〜63℃、63℃〜65℃、65℃〜67℃または62℃〜67℃でありうる。
また、前記ポリエステル樹脂層は、0.5dl/g〜0.75dl/gの固有粘度(I.V)を有しうる。具体的に、前記ポリエステル樹脂層の固有粘度(I.V)は、0.6dl/g〜0.65dl/g;0.65dl/g〜0.70dl/g;0.64dl/g〜0.69dl/g;0.65dl/g〜0.68dl/g;0.67dl/g〜0.75dl/g;0.69dl/g〜0.72dl/g;0.7dl/g〜0.75dl/gと;または0.63dl/g〜0.67dl/gでありうる。
一例として、前記ポリエステル樹脂層の単位面積当たり平均重量は、20〜200g/mの範囲でありうる。具体的には、ポリエステル樹脂層の単位面積当たり平均重量が20〜190g/m、20〜180g/m、20〜160g/m、20〜140g/m、20〜120g/m、20〜100g/m、50〜190g/m、50〜180g/m、50〜160g/m、50〜140g/m、50〜120g/m、50〜100g/m、100〜190g/m、100〜180g/m、100〜160g/m、100〜140g/m、100〜120g/m、80〜150g/mまたは80〜100g/mの範囲でありうる。本発明は、ポリエステル樹脂層の単位面積当たり平均重量を前記範囲に制御することによって、ポリエステル複合体の過度な重量増加を防ぐと共に、上述した繊維マット層とポリエステル発泡シートの重量範囲で適合した接着性能を具現することができ、長期間使用時に繊維マット層とポリエステル発泡シート間の剥離を抑制することができる。
本発明によるポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂を含んでいて、ポリエステル発泡シートとの接着性を向上させる役割をする。
具体的に、ポリエステル樹脂層は、化学式1および化学式2で示す反復単位を含むことができる。これにより、上記のようにポリエステル樹脂層の融点(Tm)、軟化点、およびガラス転移温度(Tg)を前記範囲に調節することができ、前記範囲に物性が調節されたポリエステル樹脂層は、優れた接着性を示すことができる:
Figure 2021514315
Figure 2021514315
前記化学式1および化学式2で、
mおよびnは、低融点ポリエステル樹脂に含有された反復単位のモル分率を示し、
m+n=1を基準としてnは、0.05〜0.5である。
本発明によるポリエステル樹脂層は、化学式1および2で示す反復単位を含む構造を有しうる。前記化学式1で示す反復単位は、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)の反復単位を示し、化学式2で示す反復単位は、ポリエチレンテレフタレート(PET)反復単位を含むポリエステル樹脂の引裂特性を改善する機能を行う。具体的に、前記化学式2で示す反復単位は、テレフタレートに結合されたプロピレン鎖にメチル基(−CH)を側鎖として含んでいて、重合された樹脂の主鎖が回転することができるように空間を確保することによって、主鎖の自由度の増加および樹脂の結晶性の低下を誘導して、融点(Tm)を低減することができる。これは、従来、結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tm)を低減するために、非対称芳香環を含有するイソフタル酸(isophthalic acid、IPA)を使用する場合と同じ効果を示すことができる。
この際、前記ポリエステル樹脂は、エステル反復単位を含む化学式1の反復単位と共に、樹脂の融点(Tm)を低下させる化学式2の反復単位を主な反復単位として含むことができる。具体的に、本発明のポリエステル樹脂層は、全体樹脂のモル分率を1にした場合、化学式1および2で示す反復単位を0.5〜1で含むことができ、具体的には、0.55〜1;0.6〜1;0.7〜1;0.8〜1;0.5〜0.9;0.5〜0.85;0.5〜0.7;または0.6〜0.95で含むことができる。
また、ポリエステル樹脂層に含まれた化学式2で示す反復単位の量は、化学式1で示す反復単位を含む総分率が1である場合(m+n=1)、0.05〜0.5であり得、具体的には、0.05〜0.4、0.1〜0.4、0.15〜0.35;または0.2〜0.3でありうる。
具体的に、前記ポリエステル樹脂層は、パウダー、フィルム、ウェブの形態のうち一つ以上のポリエステル樹脂を含むことができる。より具体的に、前記ポリエステル樹脂層は、パウダー、フィルムまたはウェブ形態のポリエステル樹脂を含むことができる。例えば、前記ポリエステル樹脂パウダーは、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂のパウダー形態でありうる。
また、ポリエステル樹脂層がポリエステル樹脂パウダーを含む場合、ポリエステル樹脂パウダーの平均粒径は、1μm〜5μmの範囲であり得、具体的には、ポリエステル樹脂パウダーの平均粒径が1μm〜4.5μm、1μm〜4μm、1μm〜3.5μm、1μm〜3μm、1.5μm〜5μm、1.5μm〜4.5μm、1.5μm〜4μm、1.5μm〜3.5μm、1.5μm〜3μm、2μm〜5μm、2μm〜4.5μm、2μm〜4μm、2μm〜3.5μm、2μm〜3μm、3μm〜5μm、3μm〜4.5μm、2.5μm〜4μm、3μm〜3.5μm、4.5μm〜5μm、2μm〜2.5μmまたは1μm〜1.5μmの範囲でありうる。本発明は、ポリエステル樹脂パウダーの平均粒径を前記範囲に制御することによって、繊維マット層の表面に分散するとき、均一に分散することができる。
本発明によるポリエステル複合体は、自動車内部の部品またはインテリアに多様に活用可能である。具体的に、前記ポリエステル複合体は、トランク内装材、ヘッドライナー、ホイールカバーまたはフロアカーペット、アンダーカバーに適用可能である。例えば、本発明による内装材を自動車のヘッドライナーに使用する場合、屈曲弾性率に優れていて、耐久性が優れ、軽量化が可能で、車両の燃費の改善が有利になりうる。また、本発明による内装材をフロアカーペットに使用する場合、既存素材であるPVC対比VOC発生量が少ないため、人体に安全であるという長所がある。
ポリエステル複合体の製造方法
また、本発明は、一実施例において、前記記述したポリエステル複合体の製造方法であって、
ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階を含み、かつ、
ポリエステル発泡シートまたは繊維マット層の一面または両面にポリエステル樹脂層を含み、
ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、ポリエステル樹脂層を予熱し、金型を利用してポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミし、
ポリエステル発泡シートは、平均重量400〜900g/mであり、
ポリエステル樹脂層は、平均重量20〜200g/mであり、
ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂を含むことを特徴とするポリエステル複合体の製造方法を提供する。
本発明によるポリエステル複合体の製造方法は、特に限定されないが、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間にポリエステル樹脂層が形成された構造を有する。具体的に、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間に融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂層が形成された構造でありうる。より具体的に、前記ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層の間にパウダー、フィルムおよびウェブの形態のうち一つ以上を含むポリエステル樹脂層が形成されたものでありうる。
一例として、前記ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、加圧および加熱条件で熱融着または熱接合を通じて行うことができる。具体的に、ポリエステル発泡シートまたは繊維マット層に形成された融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂層を予熱し、金型を利用してポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階を含む。
例えば、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、ポリエステル発泡シートに形成されたポリエステル樹脂層を予熱し、金型で圧力を加えて繊維マット層をラミして、行うことができる。また、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、繊維マット層に形成されたポリエステル樹脂層を予熱し、金型で圧力を加えて、ポリエステル発泡シートをラミして行うことができる。
この際、ラミする段階で予熱されたポリエステル発泡シートまたは繊維マット層に形成されたポリエステル樹脂層の表面温度は、120℃〜160℃で行うことができる。具体的には、前記ポリエステル樹脂層の表面温度は、120℃〜155℃、120℃〜150℃、120℃〜145℃、120℃〜140℃、120℃〜120℃、130℃〜160℃、130℃〜155℃、130℃〜150℃、130℃〜145℃、130℃〜140℃、140℃〜160℃、140℃〜155℃、140℃〜150℃、140℃〜145℃、125℃〜150℃、125℃〜145℃、125℃〜135℃、150℃〜160℃または135〜155℃でありうる。
また、前記ポリエステル樹脂層は、200℃〜400℃の温度の予熱機で1〜3分間熱を加えて予熱され得る。具体的に、前記ポリエステル樹脂層は、200℃〜380℃、200℃〜360℃、200℃〜340℃、200℃〜320℃、200℃〜300℃、200℃〜250℃、250℃〜400℃、250℃〜380℃、250℃〜360℃、250℃〜340℃、250℃〜320℃、250℃〜300℃または250〜350℃の予熱機で1.5〜2.5分間熱を加えて予熱され得る。
また、ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、40℃〜120℃の温度の金型で圧力を加えて成形して行うことができる。この際、大気圧より高い圧力が加えられる。熱と圧力を同時に加えた状態で所望の形態に成形することができる。具体的には、金型の温度は、40〜110℃;40〜100℃;40〜90℃;40〜80℃;40〜70℃;40〜60℃;50〜120℃;50〜110℃;50〜100℃;50〜90℃;50〜80℃;50〜70℃;50〜60℃、60〜120℃;60〜100℃;60〜90℃;60〜80℃;60〜70℃;70〜110℃;70〜100℃;80〜110℃;または90〜100℃の温度で1〜3分間予熱をした後、金型を介して成形する工程で行われることができる。加えられる圧力の範囲は、特に制限されず、例えば1.5〜10気圧または2〜5気圧の範囲でありうる。
一例として、前記ポリエステル発泡シートは、単位面積当たり平均重量が400〜900g/mの範囲でありうる。具体的に、前記ポリエステル発泡シートの単位面積当たり平均重量は、400〜850g/m、400〜800g/m、400〜750g/m、400〜700g/m、400〜650g/m、400〜600g/m、400〜550g/m、400〜500g/m、500〜900g/m、500〜850g/m、500〜800g/m、500〜750g/m、500〜700g/m、500〜650g/m、500〜600g/m、500〜550g/m、600〜900g/m、600〜850g/m、600〜800g/m、600〜750g/m、600〜700g/m、600〜650g/m、700〜900g/m、700〜850g/m、700〜800g/m、700〜750g/m、450〜700g/m、450〜650g/m、450〜600g/m、550〜850g/mまたは550〜700g/mでありうる。前記のようなポリエステル発泡シートを含むことによって、難燃性、耐化学性に優れ、環境ホルモンが放出されない親環境物質であって、特に機械的強度に優れた自動車内装材を製造することができる。
一例として、ポリエステル樹脂層は、化学式1および化学式2で示す反復単位を含むことができる。これにより、上記のようにポリエステル樹脂層の融点(Tm)、軟化点、およびガラス転移温度(Tg)を前記範囲に調節することができ、前記範囲に物性が調節されたポリエステル樹脂層は、優れた接着性を示すことができる:
Figure 2021514315
Figure 2021514315
前記化学式1および化学式2で、
mおよびnは、低融点ポリエステル樹脂に含有された反復単位のモル分率を示し、
m+n=1を基準としてnは、0.05〜0.5である。
この際、前記ポリエステル樹脂層は、エステル反復単位を含む化学式1の反復単位と共に、樹脂の融点(Tm)を低下させる化学式2の反復単位を主な反復単位として含むことができる。具体的に、本発明のポリエステル樹脂層は、全体樹脂のモル分率を1にした場合、化学式1および2で示す反復単位を0.5〜1で含むことができ、具体的には、0.55〜1;0.6〜1;0.7〜1;0.8〜1;0.5〜0.9;0.5〜0.85;0.5〜0.7と;または0.6〜0.95で含むことができる。
また、ポリエステル樹脂層に含まれた化学式2で示す反復単位の量は、化学式1で示す反復単位を含む総分率が1である場合(m+n=1)、0.05〜0.5であり得、具体的には、0.05〜0.4、0.1〜0.4、0.15〜0.35と;または0.2〜0.3でありうる。
例えば、前記ポリエステル樹脂層の融点(Tm)は、180℃〜250℃であるか、融点が存在しないことがある。具体的に、前記融点(Tm)は、180℃〜250℃;185℃〜245℃;190℃〜240℃;180℃〜200℃;200℃〜230℃または195℃〜230℃であるか、存在しないことがある。
また、前記ポリエステル樹脂層の軟化点は、100℃〜150℃であり得、具体的には、100℃〜130℃、118℃〜128℃;120℃〜125℃;121℃〜124℃;124℃〜128℃または119℃〜126℃でありうる。
具体的に、前記ポリエステル樹脂層は、ポリエステル樹脂パウダー、フィルム、ウェブの形態のうち一つ以上のポリエステル樹脂を含む樹脂組成物で形成することができる。より具体的に、具体的に、前記ポリエステル樹脂層は、パウダー、フィルムまたはウェブ形態のポリエステル樹脂を含む樹脂組成物で形成することができる。例えば、前記ポリエステル樹脂パウダーは、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂のパウダーを含む樹脂組成物を塗布して形成することができる。
本発明によるポリエステル複合体の製造方法で製造されたポリエステル複合体は、前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上でありうる。具体的に、ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度は、1kgf/cm以上、1.2kgf/cm以上、1.3kgf/cm以上、1.4kgf/cm以上、1.5kgf/cm以上、1kgf/cm〜3kgf/cm、1kgf/cm〜2.5kgf/cm、1kgf/cm〜1.8kgf/cm、1kgf/cm〜1.7kgf/cm、1kgf/cm〜1.6kgf/cm、1.3kgf/cm〜3kgf/cm、1.3kgf/cm〜2.5kgf/cm、1.3kgf/cm〜1.8kgf/cmまたは1.3kgf/cm〜1.7kgf/cmでありうる。
さらに、本発明によるポリエステル複合体の製造方法で製造されたポリエステル複合体は、揮発性有機化合物(VOCs)の放出量が10ppm以下でありうる。具体的に、前記ポリエステル複合体の揮発性有機化合物の放出量は、10ppm以下、8ppm以下、6ppm以下、5ppm以下、4pm以下、2ppm以下、0.5ppm〜10ppm、0.5ppm〜8ppm、0.5ppm〜6ppm、0.5ppm〜5ppm、0.5ppm〜4ppm、0.5ppm〜3ppm、0.5ppm〜2ppmまたは0.5ppm〜1ppmでありうる。
自動車内装材
なお、本発明は、本発明によるポリエステル複合体を含む自動車内装材を提供する。
本発明による自動車内装材は、上述したように、平均重量400〜900g/mのポリエステル発泡シートと;
発泡シートの一面または両面に形成された平均重量20〜200g/mのポリエステル樹脂層と;
ポリエステル樹脂層の一面または両面に繊維マット層が積層された構造と;を含み、
前記ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であることを特徴とし、
前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上であることを特徴とするポリエステル複合体を含む。
前記のようなポリエステル複合体を含んでいて、本発明による自動車内装材は、強度、剛性などの物性が低下することなく、繊維マット層とポリエステル樹脂層の接着性を向上させて、積層体間の接着性を向上させることができる。
以下、本発明を実施例および実験例によりさらに詳細に説明する。
ただし、下記実施例および実験例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記実施例および実験例に限定されるものではない。
実施例1
本発明によるポリエステル複合体を製造するために、まず、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂100重量部を130℃で乾燥して水分を除去した。その後、第1押出機に水分が除去された前記PET樹脂と共に、PET樹脂100重量部を基準としてピロメリット酸無水物1重量部、炭酸カルシウム3重量部およびIrganox(IRG 1010)0.1重量部を投入し、混合しつつ、280±5℃で加熱して、樹脂溶融物を製造した。次に、第1押出機に発泡剤としてブタンガスをPET樹脂100重量部を基準として1.5重量部投入し、押出発泡して、ポリエステル発泡シートを製造した。前記ポリエステル発泡シートは、単位面積当たり平均重量が750g/mであり、平均厚さが2.5mmであり、全体セルの約97±1%が閉鎖セルであり、平均セル数が1mm当たり12±5個(平均サイズ:450±20μm)であった。製造されたポリエステル発泡シートにポリエステル樹脂組成物をコーティングして、面積当たりの重量が50g/mであるポリエステル樹脂層を形成した。この際、前記ポリエステル樹脂としては、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂を主成分として含むものを使用した。
ポリエステル樹脂層が形成されたポリエステル発泡シートは、予熱機を通過して(300℃、120秒)表面温度120℃にした後、ポリエステル繊維マット層を投入した後、高温金型の温度を80℃にしてプレス(Press)した後、冷却金型の温度20℃でプレスして、ポリエステル複合体を製造した
実施例2
低融点ポリエステル樹脂の重量が100g/mであることを除いては、実施例1と同じ条件でポリエステル複合体を製造した。
実施例3
低融点樹脂パウダーを使用したことを除いて、実施例1と同じ条件でポリエステル複合体を製造した。
比較例1
低融点ポリエステル樹脂の代わりに、融点が260℃であるポリエステル樹脂を使用したことを除いて、実施例1と同じ条件でポリエステル複合体を製造した。
比較例2
低融点ポリエステル樹脂の代わりに、ポリエチレン系樹脂を使用したことを除いて、実施例1と同じ条件でポリエステル複合体を製造した。
比較例3
低融点ポリエステル樹脂の代わりに、ポリウレタン系樹脂を使用したことを除いて、実施例1と同じ条件でポリエステル複合体を製造した。
実験例1
本発明によるポリエステル複合体の外部衝撃に対する抵抗性および積層体間の接着性、すなわち耐久性を評価するために、実施形態1および比較例1〜比較例3のポリエステル複合体を対象に屈曲弾性率、屈曲強度、剥離強度およびVOC放出量を測定し、その結果を下記表1に示した。
具体的に、屈曲弾性率および屈曲強度の測定は、ASTM D 790に基づいて50*150mm試験片の支持間隔(Span)を100mmに固定し、5mm/minの速度で屈曲荷重を加える間、初期試験片に対して10%変形されるときの値を測定した。その結果は、下記表1に示した。
また、剥離強度の測定は、添付の図2に示すように、KS M 3725評価方法によって試験片を25*175mmにカットした後、50mmを重なるように接着して(オーブン300℃120秒予熱後、プレス温度80℃40秒)試験片を製作した後、引張強度試験機に10mm剥離させた後、装着して、引張速度200mm/minで剥離させるとき、最大引張荷重を求める。
VOC発生量は、Static head space samplerを利用してペレットを120℃で30分間揮発させた後、GCを利用してピークの面積を求め、VOCs発生量を計算した。
Figure 2021514315
表1を参照すると、実施例1〜3で製造したポリエステル複合体は、5〜10kgfの屈曲強度および250〜400MPaの屈曲弾性率を示し、比較例1〜3で製造したポリエステル複合体は、6〜7kgfの屈曲強度および280〜380MPaの屈曲弾性率を示して、類似した水準の強度を示すことを確認することができる。また、剥離強度の実験を通じて実施例1〜3で製造したポリエステル複合体は、1.3〜2.0kgf/cmの剥離強度を示し、2ppm未満のVOCsが発生する反面、比較例1〜3で製造したポリエステル複合体は、0.3〜0.5kgf/cmまたは2.0kgf/cmの剥離強度を示し、3ppmまたは30ppmのVOCsが発生することが分かる。
これにより、本発明によるポリエステル複合体は、ポリエステル発泡シートと繊維マット層との間にポリエステル樹脂層を含むことによって、従来の接着剤層を含む自動車内装材と比較して同等水準の屈曲強度と屈曲弾性率を具現することができ、積層体間の接着力に優れており、VOC含量が少ないため、人体に安全であることが分かった。
実験例2
本発明によるポリエステル複合体の寸法安定性を評価するために、実施例1および比較例2で製造したポリエステル複合体試験片(直径200mmの円形)を対象にして下記のような実験を行い、その結果を表2に示した。
具体的に、KS R0021の加速耐光性試験によって、300〜400nm波長の光を照度255W/mの光で90日間照射し、光照射前後の寸法変化率(すなわち横、縦、高さの平均値の変化率)を算出して表2に示した。この際、測定前の体積は、1mであり、寸法変化率は、下記条件1によって示した。
Figure 2021514315
条件1でLtは、処理前の寸法を示し、Ltは、処理後の寸法を示す。
Figure 2021514315
表2を参照すると、実施例1で製造したポリエステル複合体は、寸法変化率が4%未満、具体的に2%である反面、比較例2で製造したポリエステル複合体は、寸法変化率が5%であって、実施例1と比較して比較例2で製造したポリエステル複合体は、寸法変化率が2倍以上大きいことを確認した。
これにより、本発明によるポリエステル複合体は、光の照射下で耐久性に優れていることが分かる。
本発明によるポリエステル複合体は、低融点ポリエステル樹脂を含有する樹脂層を含むことによって、前記ポリエステル複合体は、発泡シートと繊維マット層の間の接着性に優れていて、耐久性に優れ、親環境的ながらも、製造コストを低減して経済的であり、自動車内装材に使用するのに適している。

Claims (14)

  1. 平均重量400〜900g/mのポリエステル発泡シートと;
    発泡シートの一面または両面に形成された平均重量20〜200g/mのポリエステル樹脂層と;
    ポリエステル樹脂層の一面または両面に繊維マット層が積層された構造と;を含み、
    前記ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であることを特徴とし、
    前記ポリエステル樹脂層と繊維マット層の剥離強度が1kgf/cm以上であることを特徴とするポリエステル複合体。
  2. 前記ポリエステル樹脂層は、パウダー、フィルム、ウェブの形態のうち一つ以上のポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエステル複合体。
  3. ポリエステル樹脂層の単位面積当たり平均重量は、50〜200g/mの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のポリエステル複合体。
  4. ポリエステル樹脂層が樹脂パウダーを含む場合、ポリエステル樹脂パウダーの平均粒径は、0.1μm〜5μmであることを特徴とする請求項2に記載のポリエステル複合体。
  5. ポリエステル樹脂層は、下記化学式1および化学式2で示す反復単位を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエステル複合体:
    Figure 2021514315
    Figure 2021514315
    前記化学式1および化学式2で、
    mおよびnは、低融点ポリエステル樹脂に含有された反復単位のモル分率を示し、
    m+n=1を基準としてnは、0.05〜0.5である。
  6. ポリエステル発泡シートは、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate、PET)発泡シートであることを特徴とする請求項1に記載のポリエステル複合体。
  7. ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階を含み、かつ、
    ポリエステル発泡シートまたは繊維マット層の一面または両面にポリエステル樹脂層を含み、
    ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、ポリエステル樹脂層を予熱し、金型を利用してポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミし、
    ポリエステル発泡シートは、平均重量400〜900g/mであり、
    ポリエステル樹脂層は、平均重量20〜200g/mであり、
    ポリエステル樹脂層は、融点が180℃〜250℃であるか、または軟化点が100℃〜150℃であるポリエステル樹脂を含むことを特徴とするポリエステル複合体の製造方法。
  8. ラミする段階で予熱されたポリエステル発泡シートまたは繊維マット層に形成されたポリエステル樹脂層の表面温度は、120℃〜160℃であることを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法。
  9. ラミする段階は、40℃〜120℃の温度の金型で圧力を加えて成形することを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法。
  10. ポリエステル樹脂層は、下記化学式1および化学式2で示す反復単位を含むことを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法:
    Figure 2021514315
    Figure 2021514315
    前記化学式1および化学式2で、
    mおよびnは、低融点ポリエステル樹脂に含有された反復単位のモル分率を示し、
    m+n=1を基準としてnは、0.05〜0.5である。
  11. ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、ポリエステル発泡シートに形成されたポリエステル樹脂層を予熱し、金型で圧力を加えて繊維マット層をラミして行うことを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法。
  12. ポリエステル発泡シートおよび繊維マット層をラミする段階は、繊維マット層に形成されたポリエステル樹脂層を予熱し、金型で圧力を加えてポリエステル発泡シートをラミして行うことを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法。
  13. 前記ポリエステル樹脂層は、パウダー、フィルム、ウェブの形態のうち一つ以上のポリエステル樹脂を含む樹脂組成物で形成されたことを特徴とする請求項7に記載のポリエステル複合体の製造方法。
  14. 請求項1に記載のポリエステル複合体を含む自動車内装材。
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