KR20180120390A - 경량성 및 내구성이 우수한 차량용 내외장재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경량성 및 내구성이 우수한 차량용 내외장재에 관한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는, 폴리에스테르 수지 발포체로 형성된 발포층의 일면 또는 양면에 무기 섬유 매트를 형성함으로써, 얇은 두께를 가지면서 우수한 경량성, 내연성, 굴곡강도, 흡음 및 차음 등의 특성을 가지는 차량용 내외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

경량성 및 내구성이 우수한 차량용 내외장재{Interior and exterior furnishings of vehicle having excellent durability and light-weight}
본 발명은 경량성 및 내구성이 우수한 차량용 내외장재에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 루프패널 내측면에 장착되는 헤드라이너, 리어시트 후방에 설치되는 패키지 트레이, 차량의 바닥면에 장착되는 언더커버 등의 차량용 내외장재로는 저융점 섬유(low melting fiber, LMF), 레진펠트(resin felt), 페이퍼보드(paper board), 경질 폴리우레탄, 골판지 등이 있다.
LMF는 섭씨 265℃ 이상에서 녹는 일반 폴리에스테르 섬유보다 100 내지 200℃ 낮은 온도에서 녹는 접착용 섬유로 화학접착제가 필요 없는 친환경 소재이며, 시공이 용이한 장점이 있으나, 강도가 약하고, 무게가 무겁다는 단점이 있었다. 이로 인해, 차량용 내외장재로 사용할 경우, 장기간 사용 시, 아래로 처지는 단점이 있다.
레진펠트와 페이퍼보드는 경화제로서 페놀수지 등을 함침시켜 제조한 것인데, 상기 페놀수지는 페놀류와 알데히드류의 축합반응에 의하여 생성되는 열경화성 수지의 일종으로, 페놀수지의 소각시 미반응 또는 불완전 연소에 기인하여 페놀 및 알데히드가 방출된다. 이러한 페놀 및 알데히드는 작업환경을 포함한 생활환경의 공해물질로 작용하며, 유독성 가스를 배출하는 문제점이 있다.
폴리우레탄 경질 발포체의 경우 단열성 및 경량성은 우수 하지만, 재활용성이 저하되고 내충격성이 약해서 기재를 제조하기 위한 성형공정에서 취성 파괴가 쉽게 일어나기 쉬우며, 내후성이 나빠 장시간 사용할 경우에 변색이나 폼 셀의 바스러짐이 발생하는 등의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
전술한 종래의 차량용 내외장재는 경량성과 내구성을 동시에 만족하지 못했으며, 차음성 및 단열성이 뛰어나지 못했고, 단가가 높고, 장기간 사용시 변형되기 쉽고, 인체 및 환경에 유해하다는 포괄적인 문제점이 있었다.
따라서, 고강도, 경량성, 고흡음성 및 차음성을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유독가스 배출을 방지하고, 내구성 및 치수 안정성이 양호한 차량용 내외장재의 개발이 절실히 요구되고 있다.
한국공개특허 제2013-0120567호
본 발명은 경량성 및 내구성이 우수한 차량용 내외장재에 관한 것으로, 얇은 두께를 가지면서 우수한 경량성, 내연성, 굴곡강도, 흡음 및 차음 등의 특성을 가지는 차량용 내외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층; 및
상기 발포층의 일면 또는 양면에 형성되는 무기 섬유 매트를 포함하며,
ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡강도가 20 내지 200 N 범위이고,
상기 무기 섬유는 평균 직경이 10 내지 1000 ㎛ 범위이고,
상기 발포층의 밀도(KS M ISO 845)는 30 내지 700 kg/m3 범위인 차량용 내외장재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 내외장재는, 폴리에스테르 수지 발포체로 형성된 발포층의 일면 또는 양면에 무기 섬유 매트를 형성함으로써, 얇은 두께를 가지면서 우수한 경량성, 내연성, 굴곡강도, 흡음 및 차음 등의 특성을 가지는 차량용 내외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 내지 3은 일 실시예에 따른 본 발명의 차량용 내외장재의 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 차량용 내외장재에 관한 것으로, 특히, 헤드라이너, 패키지 트레이 또는 언더커버로 사용하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 헤드라이너란, 자동차의 실내 천장부위에 사용되는 소재를 의미하는 것이다.
본 발명에서 패키지 트레이란, 자동차 바디부에 리어 시트 후방에 설치되는 것으로, 리어 시트에 승차한 승차자가 각종 부품이나 서류를 보관하며, 필요에 따라 스피커나 방향제 등의 기능성 부품들이 장착된다.
본 발명에서 언더커버란, 차량의 바닥면에 장착되며, 엔진 또는 트랜스미션 및 쿨링팬 등의 저부에 설치되어 외부에서 가해지는 충격으로부터 엔진 및 트랜스미션을 보호함은 물론, 주행시 엔진 또는 트랜스미션으로부터 발생되는 소음이 외부로 방출되는 것을 방지하며, 외부로부터 자동차 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
종래의 차량용 내외장재로는 주로 저융점 섬유(low melting fiber, LMF), 레진펠트(resin felt), 페이퍼보드(paper board), 경질 폴리우레탄, 골판지 등이 사용되었다.
그러나, LMF는 강도가 약하고, 무게가 무겁다는 단점이 있었다. 이로 인해, 차량용 내외장재로 사용할 경우, 장기간 사용 시, 아래로 처지는 단점이 있었다.
또한, 레진펠트와 페이퍼보드는 페놀 및 알데히드 등의 유독성 가스가 방출되는 문제점이 있었다.
또한, 폴리우레탄 경질 발포체 소재의 경우 내충격성, 내후성 및 내구력이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 저융점 섬유(low melting fiber, LMF), 레진펠트(resin felt), 페이퍼보드(paper board), 경질 폴리우레탄, 골판지 등을 사용할 때 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로,
굴곡탄성률 및 굴곡강도의 향상으로 우수한 내구성을 나타내고, 양호한 흡음성 및 차음성을 구현하며, 단위면적당 질량을 감소시켜 자동차의 경량화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 내구성, 내광성 및 치수 안정성이 우수한 차량용 내외장재를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 차량용 내외장재는,
폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층; 및
상기 발포층의 일면 또는 양면에 형성되는 무기 섬유 매트를 포함하며,
ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡강도가 20 내지 200 N 범위이고,
상기 무기 섬유는 평균 직경이 10 내지 1000 ㎛ 범위이고,
상기 발포층의 밀도(KS M ISO 845)는 30 내지 700 kg/m3 범위인 것을 특징으로 한다.
폴리에스테르 수지는 난연성, 내화학성이 우수하며 환경호르몬이 방출되지 않는 친환경 물질로, 특히 기계적 강도가 우수한 장점을 가지고 있다.
그러나, 폴리에스테르 수지는 온도가 증가함에 따라 용융 강도가 급격히 하강하기 때문에, 발포 가능한 용융 점도를 갖는 온도 범위가 매우 좁다. 따라서, 폴리에스테르 수지를 발포하기 위해서는 용융 점도를 높이는 특수 기술과 정밀 온도 제어 설비가 필수적으로 요구된다. 따라서, 기존에는 폴리에스테르 수지를 이용하여 발포체를 제조하는데 어려움이 있었다.
그러나, 본 발명에서는 폴리에스테르 수지의 정밀한 점도 및 온도 조절을 통해 성공적으로 발포체를 제조하였다.
상기 폴리에스테르 수지 발포체는 압출 발포된 것일 수 있다.
발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있는데, 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여 2차 발포에 의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도, 압축강도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층은 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)이며, 이는 상기 발포층의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90 %(v/v) 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포층 중 폐쇄 셀의 비율은 평균 90 내지 100 % 또는 95 내지 99 %일 수 있다. 본 발명에 따른 발포층은 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 차량용 내외장재 제조 시에 우수한 내구성, 강성 및 강도 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포층의 셀 수는 1 mm2 당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 800 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 셀의 평균 크기는 100 내지 700 ㎛, 200 내지 600 ㎛ 또는 300 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 이때, 셀 크기의 편차는 예를 들어, 5 % 이하, 0.1 내지 5 %, 0.1 내지 4 % 내지 0.1 내지 3 % 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 발포층은 균일한 크기의 셀들이 균일하게 발포된 것을 알 수 있다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 제조 가능하다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 방향족 혹은 지방족 폴리에스테르를 모두 포함한다. 다른 측면에서, 상기 폴리에스테르 수지는 난연 폴리에스테르, 생분해성 폴리에스테르, 탄성 폴리에스테르 및 재사용 폴리에스테르 등을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에서 사용 가능한 폴리에스테르 수지의 종류는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 수지 발포체는 PET(polyethylene terephthalate) 발포체일 수 있다. 상기 PET를 사용함으로써, 친환경적이며, 재사용에 용이할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층과, 상기 발포층의 일면 또는 양면에 무기 섬유 매트를 적층하여 제조할 수 있다. 상기 발포층과 무기 섬유 매트이 접착 물질 없이 서로 열 융착 또는 열 접합된 구조일 수 있다. 본 구조의 모식도를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 내외장재(100)는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층(10) 상에 무기 섬유 매트(20)가 접합된 구조인 것을 확인할 수 있다. 이는 본원에 따른 차량용 내외장재의 일 예시일 뿐, 경우에 따라서, 본 발명에 따른 차량용 내외장재(100)은 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층(10)을 중심으로, 상기 발포층(10)의 양면에 무기 섬유 매트(20)이 접합된 대칭구조일 수 있다.
상기 무기 섬유 매트에 있어서, 무기 섬유는 평균 직경이 10 내지 1000 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 무기 섬유의 평균 직경은 직경이 100 내지 1000 ㎛, 100 내지 800 ㎛ 또는 100 내지 500 ㎛ 범위일 수 있다.
상기 범위 내의 평균 직경을 갖는 무기 섬유를 포함하는 무기 섬유 매트를 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층의 일면 또는 양면에 접합함으로써, 경량이면서 동시에 내구성이 우수한 차량용 내외장재를 제공할 수 있다.
상기 차량용 내외장재는 ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡강도가 20 내지 200 N 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 굴곡강도는 20 내지 150 N, 20 내지 100 N, 20 내지 80 N 또는 30 내지 80 N 범위일 수 있다. 상기 범위의 굴곡강도를 만족함으로써, 자동차의 내외장재로 사용할 경우, 고강도로 인해 외부와의 충격에 보다 안전할 수 있고, 성형에 용이할 수 있다.
상기 차량용 내외장재에 있어서, 발포층의 밀도(KS M ISO 845)는 30 내지 700 kg/m3 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 발포층의 밀도는 75 내지 600 kg/m3, 90 내지 500 kg/m3, 100 내지 350 kg/m3 또는 300 내지 400 kg/m3 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 상기 범위 내의 밀도를 만족하는 발포층을 포함함으로써, 발포 배율을 제어하여 고밀도 및 고강도의 차량용 내외장재를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 내외장재는 ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness)이 400 내지 2000 Mpa 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 굴곡탄성률은 500 내지 2000 Mpa, 700 내지 2000 Mpa 또는 1000 내지 2000 Mpa 범위일 수 있으며, 이에 따라, 보다 향상된 강성을 만족할 수 있다. 강성(Stiffness)은 재료의 딱딱한 정도 혹은 단단한 정도를 의미하는 것으로, 굴곡탄성률이 상기 범위를 만족할 경우, 강성 및 내구성이 향상되어 물리적인 충격 또는 힘에 의한 변형이 적은 차량용 내외장재를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 무기 섬유는 유리 섬유, 금속 또는 금속산화물의 침상 형태 결정, 및 카본 섬유 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 섬유는 유리 섬유일 수 있다.
이와 같은 무기 섬유를 포함하는 무기 섬유 매트를 발포층의 일면 또는 양면에 접합함으로써, 본 발명에 따른 차량용 내외장재의 강도를 높여 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 발포층의 평균 두께는 1 내지 10 mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 발포층의 평균 두께는 1 내지 7 mm, 1 내지 5 mm 또는 1 내지 3 mm 범위일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층을 얇은 두께로 형성하면서, 경량성을 확보하고, 동시에 우수한 강도를 구현할 수 있다.
상기 차량용 내외장재의 단위면적당 질량은 300 내지 3000 g/m2 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 차량용 내외장재의 단위면적당 질량은 400 내지 2500 g/m2, 400 내지 2000 g/m2, 400 내지 1500 g/m2 또는 500 내지 800 g/m2 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 차량용 내외장재가 경량이라는 것을 확인할 수 있다.
상기 차량용 내외장재 구조의 다른 하나의 예로서, 상기 무기 섬유 매트의 발포층과 접하는 면의 반대 면에 형성되는 폴리에스테르 부직포층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 부직포층은 폴리에스테르 파이버를 포함할 수 있다. 이때, 폴리에스테르 파이버는, 상기 설명한 폴리에스테르 수지 중 1 종 이상을 이용하여 제조된 파이버일 수 있다.
상기 폴리에스테르 부직포층은 일면에 평균 길이가 5 내지 100 mm 범위인 무기 섬유 접착제에 의해 부착되어 있을 수 있다. 상기 무기 섬유의 종류는 상술한 바와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 부직포층의 일면에 접착제로 부착된 무기 섬유는 장 섬유를 5 내지 100 mm 범위의 평균 길이로 초핑(chopping)한 것일 수 있다.
상기 접착제는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 우레탄 수지 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
무기 섬유를 함유하는 접착 수지를 폴리에스테르 부직포층에 분산할 경우, 무기 섬유를 함유하는 접착 수지는 폴리에스테르 부직포층과 무기 섬유 매트 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 경우에 따라서, 무기 섬유를 함유하는 접착 수지는 무기 섬유 매트에 일부 흡수되어 발포층과 무기 섬유 매트 간의 접착력 또한 향상시킬 수 있다.
상기 차량용 내외장재에 있어서, 부직포층의 평균 두께는 0.1 내지 5 mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 부직포층의 평균 두께는 0.1 내지 5 mm, 0.1 내지 3 mm, 0.1 내지 2 mm 또는 0.1 내지 1 mm 범위일 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 상대적으로 얇은 두께에도 불구하고, 우수한 굴곡강도, 흡음성, 차음성 및 낮은 치수 변형률 등의 특성을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 경량화가 가능하여, 우수한 연비를 구현할 수 있다.
본 구조의 모식도를 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 내외장재(200)는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층(10) 상에 무기 섬유 매트(20)이 접합되어 있고, 상기 무기 섬유 매트(20)의 발포층(10)과 접하는 면의 반대 면에 형성되는 폴리에스테르 부직포층(30)을 포함한다. 상기 도 2는 발포층(10)의 일면에 무기 섬유 매트(20) 및 폴리에스테르 부직포층(30)이 형성된 구조를 개시하고 있으나, 발포층(10)을 중심으로 양면에 무기 섬유 매트(20) 및 부직포층(30)이 형성된 대칭 구조를 배제하는 것은 아니다.
상기 차량용 내외장재 구조의 또 다른 하나의 예로서, 발포층 및 무기 섬유 매트 사이에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 차량용 내외장재는 발포층 및 무기 섬유 매트 사이에 접착층을 더 포함함으로써, 발포층 및 무기 섬유 매트 간의 접착력을 더욱 향상시켜, 층간 박리를 더욱 효과적으로 방지시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.
하나의 예로서, 상기 접착층은 폴리에스테르계 접착 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 접착 수지는, 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)의 에스테르화 반응물인 하드 세그먼트; 및 폴리올(Polyol)인 소프트 세그먼트의 축중합물인 폴리에스테르계 탄성 접착 수지 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 무기 섬유를 함유하는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 우레탄 수지 중 1 종 이상을 포함하는 접착 수지를 사용할 수 있다.
본 구조의 모식도를 도 3에 나타내었다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 내외장재(300)는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층(10) 상에 접착층(40)이 형성되어 있고, 상기 접착층 상에 접착된 무기 섬유 매트(20)를 포함한다. 상기 도 3은 발포층(10)의 일면에 접착층(40) 및 무기 섬유 매트(20)가 형성된 구조를 개시하고 있으나, 발포층(10)을 중심으로 양면에 접착층(40) 및 무기 섬유 매트(20)가 형성된 대칭 구조를 배제하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 차량용 내외장재는 하기 조건 1을 만족할 수 있다.
[조건 1]
Figure pat00001
상기 조건 1은, KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255 W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 치수(가로, 세로, 높이의 평균값) 변화율을 의미하며, Lt0는 처리 전의 치수를 나타내고, Lt1는 처리 후의 치수를 나타낸다.
상기 조건 1에서 치수 변화율은 구체적으로 1 % 미만, 0.01 내지 0.9 %, 0.05 내지 0.8 % 또는 0.1 내지 0.6 % 일 수 있다. 이때, 치수 변화율은 차량용 내외장재의 처리 전(광을 조사하기 전) 체적(Tt0)이 1 m3 일 때의 치수 변화율일 수 있다. 본 발명에 따른 차량용 내외장재의 치수 변화율이 상기 범위를 만족함으로써, 향상된 내구성 및 내광성을 제공하며, 장기간 사용시에도 자외선에 의한 변형 및 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 내외장재는 KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상이고, KS F 2862에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 흡음률은 0.4 내지 1 NRC 또는 0.4 내지 0.6 NRC 범위일 수 있고, 상기 투과손실 값은 10 내지 30 dB 또는 15 내지 25 dB 범위일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 흡음과 차음을 우수한 수준으로 동시에 구현 가능하여, 차량 내 및 외부에서의 소음을 효과적으로 차음 내지 흡음할 수 있다.
상기 차량용 내외장재의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 열 융착 또는 열 접합을 통해 제조할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 차량용 내외장재를 구성하는 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층, 무기 섬유 매트, 폴리에스테르 부직포층 및 접착층 중 하나 이상은 적층 후 열 접합 공정을 통해 접합되어 차량용 내외장재를 제조할 수 있다.
이때, 상기 열 접합 공정은 150 내지 200℃의 온도에서 1 내지 3 분 동안 압착을 통해 수행될 수 있다.
또한, 경우에 따라서, 상기 압착 공정 전에 180 내지 220℃의 온도에서 1 내지 3 분 동안 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층, 무기 섬유 매트, 폴리에스테르 부직포층 및 접착층은 경우에 따라서 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 기핵제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층, 무기 섬유 매트, 폴리에스테르 부직포층 및 접착층은 경우에 따라서, 증점제, 기핵제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 증점제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 기핵제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 이러한 기핵제는 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온, 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명에 따른 차량용 내외장재를 제조하기 위해, 먼저 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 100 중량부를 130 ℃에서 건조하여 수분을 제거하였고, 제 1 압출기에 상기 수분이 제거된 PET 수지와 상기 수분이 제거된 PET 수지 100 중량부를 기준으로, 피로멜리틱 디언하이드리드 1 중량부, 탈크 1 중량부 및 Irganox (IRG 1010) 0.1 중량부를 혼합하고, 280℃로 가열하여 수지 용융물을 제조하였다. 그런 다음, 제1 압출기에 발포제로서 탄산 가스를 PET 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출 발포하여 폴리에스테르 수지 발포체를 제조하였으며, 이를 이용하여 발포층을 제조하였다. 상기 발포층의 밀도는 350 kg/m3이고, 단위면적당 질량은 700 g/m2이며, 두께는 2 mm 였다.
그런 다음, 상기 발포층의 양면에 단위면적당 질량이 80 g/m2인 유리 섬유 매트(glass mat) 적층하였다.
그런 다음, 상기 각각의 유리 섬유 매트의 발포층과 접하는 면의 반대면에 단위면적당 질량이 120 g/m2인 초핑된 유리 섬유가 일면에 부착된 폴리에스테르 부직포를 적층한 후, 200℃에서 150 초간 예열하고, 180℃에서 120 초간 압착하는 열 접합을 통해 본 발명에 따른 차량용 내외장재를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발포층을 제조하되, 폴리에스테르 수지 발포체 제조 시, 발포제 양을 조절하여, 발포층의 밀도를 200 kg/m3이고, 단위면적당 질량은 500 g/m2이며, 두께는 2.5 mm로 제조하였다.
그런 다음, 상기 발포층의 양면에 단위면적당 질량이 80 g/m2인 유리 섬유 매트(glass mat) 적층하였다.
그런 다음, 상기 각각의 유리 섬유 매트의 발포층과 접하는 면의 반대면에 단위면적당 질량이 120 g/m2인 초핑된 유리 섬유가 일면에 부착된 폴리에스테르 부직포를 적층한 후, 180℃에서 120 초간 압착하는 열 접합을 통해 본 발명에 따른 차량용 내외장재를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발포층을 제조하되, 폴리에스테르 수지 발포체 제조 시, 발포제 양을 조절하여, 발포층의 밀도를 190 kg/m3이고, 단위면적당 질량은 625 g/m2이며, 두께는 2.5 mm로 제조하였다.
그런 다음, 상기 발포층의 양면에 150㎛의 두께로 폴리에스테르계 접착 수지를 도포한 후, 단위면적당 질량이 80 g/m2인 유리 섬유 매트(glass mat) 적층하였다.
그런 다음, 상기 각각의 유리 섬유 매트의 발포층과 접하는 면의 반대면에 단위면적당 질량이 120 g/m2인 초핑된 유리 섬유가 일면에 부착된 폴리에스테르 부직포를 적층한 후, 200℃에서 150 초간 예열하고, 180℃에서 120 초간 압착하는 열 접합을 통해 본 발명에 따른 차량용 내외장재를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발포층을 제조하되, 폴리에스테르 수지 발포체 제조 시, 발포제 양을 조절하여, 발포층의 밀도를 350 kg/m3이고, 단위면적당 질량은 800 g/m2이며, 두께는 2 mm로 제조하였으며, 별도의 유리 섬유 매트 및 부직포층을 형성하지 않고 차량용 내외장재를 제조하였다.
비교예 2
경량의 강화 열가소성 복합소재인 LWRT(Low Weight Reinforced Thermoplastics)(MS 383-04)를 사용하여 두께가 8 mm이고, 단위면적당 질량이 850 g/m2인 차량용 내외장재를 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 차량용 내외장재에 대해서 굴곡탄성률(stiffness) 및 굴곡강도를 측정하였다.
굴곡탄성률 및 굴곡강도 측정은, ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가하는 동안 초기 시편에 대하여 10 % 변형될 때의 값을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
굴곡강도(N) 33.4 24.9 23.6 12.3 22.0
굴곡탄성률(Mpa) 1295.8 1072.3 1387.9 223.8 590.0
상기 표 1을 참조하면, 본원에 따른 실시예 1 내지 3의 차량용 내외장재는 발포층, 유리 섬유 매트 및 부직포층을 열 접합하여 제조한 것으로, 굴곡강도가 23.6 N 이상이고, 굴곡탄성률이 1072.3 Mpa 이상으로, 우수한 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 동시에 만족하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 차량용 내외장재에 대해서 치수변화율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
치수변화율 측정은, KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255 W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 치수 변화율을 측정하였다. 이때, 측정 전 체적은 1 m3 였으며, 치수 변화율은 하기 조건 1에 따라 나타내었다.
[조건 1]
Figure pat00002
조건 1에서 Lt0는 처리 전의 치수를 나타내고, Lt1는 처리 후의 치수를 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
치수변화율(%) 0.1 0.1 0.1 18 26
상기 표 2를 참조하면, 본원에 따른 실시예 1 내지 3의 차량용 내외장재는 치수변화율이 0.1 % 이하로 나타났으며, 이를 통해 본 발명에 따른 차량용 내외장재는 자외선에 의한 변형을 방지함으로써 내광성 및 내구성이 월등히 향상됨을 확인하였다.
실험예 3
상기 실시예 1 내지 3의 차량용 내외장재에 대해서 흡음률 및 차음률을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
흡읍률은 KS F 2805 잔향실법 측정방법을 이용하여 0~10,000 Hz 의 흡읍률을 측정하고, NRC(noise reduction coefficient) 값을 산출하였다. NRC는 250, 500, 1,000 및 2,000 Hz에서의 흡음률 평균값을 나타낸 것이다.
차음률은 KS F 2862에 의거한 Apamat 측정장비를 활용하여 주파수 1 내지 8,000 Hz의 투과손실 값을 구했다. 그리고 비교를 위해, 8,000 Hz의 투과손실 값을 비교하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
흡음률 (NRC) 0.4 0.4 0.4
차음률 (dB) 20 18 19
100, 200, 300: 차량용 내외장재
10: 발포층
20: 무기 섬유 매트
30: 폴리에스테르 부직포층
40: 접착층

Claims (12)

  1. 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 발포층; 및
    상기 발포층의 일면 또는 양면에 형성되는 무기 섬유 매트를 포함하며,
    ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡강도가 20 내지 200 N 범위이고,
    상기 무기 섬유는 평균 직경이 10 내지 1000 ㎛ 범위이고,
    상기 발포층의 밀도(KS M ISO 845)는 30 내지 700 kg/m3 범위인 차량용 내외장재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재는 ASTM D 790에 의거하여 시편의 지지 간격(Span)을 100 mm 로 고정하고 5 mm/min 속도로 굴곡 하중을 가할 때 측정된 굴곡탄성률(Stiffness)이 400 내지 2000 Mpa 범위인 차량용 내외장재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    무기 섬유는 유리 섬유, 금속 또는 금속산화물의 침상 형태 결정, 및 카본 섬유 중 1 종 이상을 포함하는 차량용 내외장재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    발포층의 평균 두께는 1 내지 10 mm 범위인 차량용 내외장재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재의 전체 단위면적당 질량은 300 내지 3000 g/m2 범위인 차량용 내외장재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재는 무기 섬유 매트의 발포층과 접하는 면의 반대 면에 형성되는 폴리에스테르 부직포층을 더 포함하는 차량용 내외장재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    차량용 내외장재는 폴리에스테르 부직포층의 일면에, 평균 길이가 5 내지 100 mm 범위인 무기 섬유가 접착제에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 내외장재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재의 발포층 및 무기 섬유 매트 사이에 형성된 접착층을 더 포함하며,
    상기 접착층은 폴리에스테르계 수지를 포함하는 차량용 내외장재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재의 발포층 및 무기 섬유 매트 사이에 형성된 접착층을 더 포함하며,
    상기 접착층은 무기 섬유를 함유하는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 우레탄 수지 중 1 종 이상을 포함하는 접착 수지를 포함하는 차량용 내외장재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    하기 조건 1을 만족하는 차량용 내외장재:
    [조건 1]
    Figure pat00003

    상기 조건 1은, KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255 W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 치수(가로, 세로, 높이의 평균값) 변화율을 의미하며, Lt0는 처리 전의 치수를 나타내고, Lt1는 처리 후의 치수를 나타낸다.
  11. 제 1 항에 있어서,
    KS F 2805 에 따라 측정한 흡음률은 0.4 NRC 이상이고,
    KS F 2862에 따라 측정한 투과손실 값이 10 dB 이상인 차량용 내장재.
  12. 제 1 항에 있어서,
    차량용 내외장재는 헤드라이너, 패키지 트레이, 언더커버로 사용하는 것을 목적으로 하는 차량용 내외장재.
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