KR-102961139-B1 - Electric Vehicle Battery Cover Using Bio-based polymeric material based on biodegradable plastic

Abstract

본 발명은 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀룰로오스계 바이오매스를 기반으로 한 중합형 바이오 베이스 플라스틱을 적용함으로써 친환경적이며 내충격성 및 내구성 등의 물성이 향상된 전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 셀룰로오스계 바이오매스 분말의 수분을 제거하는 건조단계; 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말과 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 바인더수지를 중합하여 중합체를 얻는 중합단계; 상기 중합체에 첨가제 및 표면개질제를 혼합하는 펠릿 성형용 조성물을 제조하는 혼합단계; 상기 펠릿 성형용 조성물을 압출하여 펠릿을 제조하는 압출단계; 상기 펠릿을 용융시켜 금형 내에 주입한 후 프레스 성형하여 사출성형품을 형성하는 성형단계; 상기 사출성형품이 내재된 상기 금형 내에 코팅제를 주입하여 상기 사출성형품 외면에 코팅층을 형성하는 코팅단계; 및 코팅층이 형성된 상기 사출성형품을 취출하여 완성된 전기자동차용 배터리 커버를 얻는 취출단계;를 포함하는 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 제조방법을 제공할 수 있다.

Inventors

• 이민호

Assignees

• 주식회사 디와이

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241101

Claims (4)

1. 셀룰로오스계 바이오매스 분말의 수분을 제거하는 건조단계; 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말과 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 바인더수지를 중합하여 중합체를 얻는 중합단계; 상기 중합체에 첨가제 및 표면개질제를 혼합하는 펠릿 성형용 조성물을 제조하는 혼합단계; 상기 펠릿 성형용 조성물을 압출하여 펠릿을 제조하는 압출단계; 상기 펠릿을 용융시켜 금형 내에 주입한 후 프레스 성형하여 사출성형품을 형성하는 성형단계; 상기 사출성형품이 내재된 상기 금형 내에 코팅제를 주입하여 상기 사출성형품 외면에 코팅층을 형성하는 코팅단계; 및 코팅층이 형성된 상기 사출성형품을 취출하여 완성된 전기자동차용 배터리 커버를 얻는 취출단계;를 포함하는 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는, 흐름개선제, 항균제, 전분, 충전제, 윤활제, 상용화제, 결합제, 가소제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 커버 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 표면개질제는, 글래스 비드(Glass bead)인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 커버 제조방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 제조방법에 의해 제조된 배터리 커버.

Description

생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조 방법{Electric Vehicle Battery Cover Using Bio-based polymeric material based on biodegradable plastic} 본 발명은 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀룰로오스계 바이오매스를 기반으로 한 중합형 바이오 베이스 플라스틱을 적용함으로써 친환경적이며 물성이 향상된 전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 주지된 바와 같이, 환경 오염의 주된 요인으로 지적받는 플라스틱은 식품부터 패션에 이르기까지 다양한 분야에서 널리 사용되어 현대사회에 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 현재 사용 중인 대부분의 플라스틱 소재는 석유로부터 생산되고 있으며 한정된 석유 자원 고갈 문제 및 플라스틱 폐기물로 인한 온실가스 배출 문제로 인해 플라스틱의 재활용에 대한 필요성이 제기되고 있다. 국제적으로 무분별한 플라스틱 사용량을 줄이기 위해 일회용 플라스틱 사용 금지를 시작으로 환경규제가 강화되고 있고 최근 높아지고 있는 환경에 대한 인식의 변화로 석유 대신 재생 및 지속사용 가능한 바이오 베이스 플라스틱의 수요 또한 커지고 있다. 바이오 베이스 플라스틱이란 식물성 바이오 매스 원료와 석유 기반 원료를 섞어서 만드는 플라스틱으로 제조과정에서 이산화탄소를 배출하는 석유 기반 플라스틱 소재를 일부 또는 전부 대체할 수 있으며, 바이오 매스 원료로 사용되는 식물성 재료는 볏짚, 왕겨, 옥수숫대와 같은 농업 폐기물이나 폐식용유 등 식물의 부산물을 재활용하여 사용하므로 폐기 후에도 일반 플라스틱처럼 재활용할 수 있어 탄소 중립 시대 친환경 제품으로 주목받고 있다. 이처럼 친환경에 대한 인식과 사회적 기준이 높아지면서 서비스 산업을 중심으로 시작된 화학 플라스틱 사용 축소 및 친환경 소재 사용 움직임이 점차 자동차 산업과 같은 제조업으로도 퍼져가고 있으며 최근 우리나라에서도 친환경 소재에 대한 관심이 늘어나고 있다. 한편, 통상의 전기자동차용 배터리 커버는 한국등록특허 제10-1315741호(치수안정성이 우수한 전기자동차용 배터리팩 케이스 어셈블리와 그 제조 방법), 한국등록특허 제10-2720841호(전기자동차용 배터리 커버 및 이의 제조방법), 한국등록특허 제10-1971930호(전기자동차용 배터리 케이스)에 의해 공지된 바와 같이 석유 기반 플라스틱을 사용하여 제조되고 있는데, 앞서 언급하였듯 석유 기반 플라스틱 사용에 의한 환경적 문제를 해결하기 위해서는 전기자동차의 배터리 커버 역시 그 소재를 석유 기반의 플라스틱에서 새로운 바이오 베이스 플라스틱으로의 대체가 요구된다. 도 1은 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 제조방법의 순서도. 도 2는 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 사시도. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 제조방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 제조방법에 의해 제조된 전기자동차용 배터리 커버이다. 도 1과 같이, 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 제조방법은 크게 건조단계(S10), 중합단계(S20), 혼합단계(S30), 압출단계(S40), 성형단계(S50), 코팅단계(S60) 및 취출단계(S70)를 포함하며, 이러한 일련의 과정을 통해 도 2와 같이, 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 생분해 플라스틱 기반 바이오 베이스 중합소재를 적용한 전기자동차용 배터리 커버의 제조방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 주재료인 셀룰로오스계 바이오매스 분말의 수분을 제거하는 단계인 상기 건조단계(S10)를 수행한다. 여기서, 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말은 나무섬유, 면섬유, 풀섬유, 갈대섬유, 대나무섬유, 이들의 변성물, 카르복실메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스에테르, 및 그들의 결합물로 구성된 군에서 선택되어 구성된 셀룰로오스계 바이오매스를 분말의 형태로 미세하게 가공하여 형성된 것으로, 본 발명은 상기 건조단계(S10) 이전에 셀룰로오스계 바이오매스를 분말의 형태로 미세하게 가공하여 준비하는 바이오매스 분말 준비단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 바이오매스 분말 준비단계를 통해 바이오매스를 분쇄해 입경을 제어한 후, 수분에 취약한 상기 바이오매스 분말을 건조를 통해 내수성을 향상시킬 수 있다. 다음으로, 상기 중합단계(S20)는 주재료인 셀룰로오스계 바이오매스 분말과 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 바인더수지를 중합하여 중합체를 얻는 단계이다. 여기서, 상기 중합단계(S20)는 세부 중합비 도출을 통해 상기 중합체 100 중량부 기준으로 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말은 5 내지 50 중량부 및 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 바인더 수지는 50 내지 95 중량부를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 중합체 100 중량부 기준으로 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말은 20 내지 50 중량부 및 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 바인더 수지는 50 내지 80 중량부를 포함할 수 있는데, 이때, 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말이 20 중량부 미만인 경우 인장강도가 저하되며, 상기 셀룰로오스계 바이오매스 분말이 50 중량부 초과인 경우 굴곡강도가 저하된다. 다음으로, 펠릿 성형용 조성물 제조하는 상기 혼합단계(S30)는 중합단계를 거친 중합체에 내마모, 응력, 내충격 및 탄화발생 방지를 위한 첨가제 및 표면개질제를 혼합하는 단계이다. 여기서, 상기 첨가제로서, 흐름개선제, 향균제, 전분, 충전제 또는 윤활제, 상용화제, 결합제, 가소제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 윤활제는 실리콘유, 왁스, 칼슘스테아레이트, 아연스테아레이트, 글리세린스테아레이트 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상용화제는 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌비닐알콜, 글리시딜 메타크릴레이트, 염소화폴리에틸렌(chlorinated polyethlen, CPE), 염소화 폴리염화비닐 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 결합제는 PVF, animal glue, Polyacrylicacid액, C6H8O2, 글리세린, 폴리비닐 알코올 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가소제는 글리세린, 글리세롤모노스테아레이트, 솔비톨, 올레산, 리놀레산, 스테아르산, 팔미트산, 라우르산, 말산, 에틸렌글리콜 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 한편, 상기 표면개질제로 글래스 비드(Glass bead)를 사용하며, 상기 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)바인더 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부를 포함하며, 글래스 비드(Glass bead) 중량이 1 중량부 미만이거나 40 중량부 초과일 경우 충분한 정도의 MI를 달성할 수 없다. 또한, 상기 글래스 비드(Glass bead)는 유리로 된 비드로 구멍이 뚫린 작은 구체(球體), 원주체(圓柱體)를 말하며, 당 기술분야에 알려진 재료를 사용할 수 있고, 평균입경은 3 내지 50㎛일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다음으로 상기 압출단계(S40)는 상기 펠릿 성형용 조성물을 압출하여 펠릿을 제조하는 단계이다. 여기서, 상기 압출단계(S40)는 이축압출기를 사용하여 혼련 및 압출될 수 있으며 이축압출기의 효율적인 운용기술에 있어서, 압출기 내에 들어가는 수지의 관점을 고려하여 좁고 넓은 공간을 반복해 이동하면서 많은 열과 응력을 받아 이종간의 물질의 분산과 결합이 이루어지는데, 이에 따라 압출시 바이오매스 소재나 첨가제에 따라 온도조건은 상이하게 설정될 수 있으나, 통상 다이스쪽으로 갈수록 높여주었다가 후단으로 갈수록 온도를 점진적으로 다시 낮춰주는 제어 프로세스가 요구된다. 따라서, 본 발명의 상기 압출단계(S40)에서는 100 내지 150℃, 바람직하게는 105 내지 140℃, 보다 바람직하게는 110 내지 120℃의