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KR-20260061856-A - FOAMED BODY FOR CAR INTERIOR MATERIAL AND METHOD FOR FABRICATING FOAMED BODY

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 및 화학 발포제 및 캡슐형 발포제를 포함하는 하이브리드 발포제를 포함하는 자동차 내장재용 발포 기재, 및 화학 발포제 및 캡슐형 발포제를 혼합하여 하이브리드 발포제를 형성하는 하이브리드 발포제 형성 단계, 폴리프로필렌 수지 및 상기 하이브리드 발포제를 포함하는 용융 혼합물을 형성하는 혼합 및 용융 단계, 및 상기 용융 혼합물을 사출 및 발포시키는 사출 및 발포 단계를 포함하는 탄소 섬유 함유 다층 구조물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자동차 내장재용 발포 기재는 각각의 발포제를 단독으로 이용한 경우에 비하여 외관 품질 및 변형 개선 효과를 발휘할 수 있으며, 자동차 내장재로서 요구되는 기계적 물성을 만족시켜 효율적으로 적용될 수 있다.

Inventors

  • 하찬욱
  • 이희윤
  • 김강민

Assignees

  • 주식회사 서연이화

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (16)

  1. 폴리프로필렌 수지; 및 화학 발포제 및 캡슐형 발포제를 포함하는 하이브리드 발포제; 를 포함하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는, 재활용 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 발포제는, 상기 자동차 내장재용 발포 기재 전체 중량을 기준으로, 0.5~10 중량%의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 발포제는, 상기 화학 발포제와 상기 캡슐형 발포제를 0.5~1.5 : 1.0의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학 발포제는, 중탄산나트륨(NaHCO 3 ), 아조디카본아미드(Azodicarbonamide, ADCA), P,P'-옥시 비스(벤젠 설포닐 하이드라지드)(P,P'-Oxy bis(benzene sulfonyl hydrazide, OBSH), N,N'-디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(N,N'-Dinitroso pentamethylene tetramine, DPT), p-톨루엔 설포닐 하이드라지드(p-Toluene sulfonyl hydrazide, TSH), p-톨루엔설포닐 세미카바지드(p-Toluenesulfonyl semicarbazide, PTSS) 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캡슐형 발포제는, 코어-쉘 구조를 갖는 열팽창성 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 코어는 탄화수소를 포함하고, 상기 쉘은 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자동차 내장재용 발포 기재는, 상기 캡슐형 발포제를 단독으로 포함하는 경우에 비하여, 낮은 비중을 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자동차 내장재용 발포 기재는, 상기 화학 발포제를 단독으로 포함하는 경우에 비하여, 작은 평균 발포셀 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재.
  10. 화학 발포제 및 캡슐형 발포제를 혼합하여 하이브리드 발포제를 형성하는 하이브리드 발포제 형성 단계; 폴리프로필렌 수지 및 상기 하이브리드 발포제를 포함하는 용융 혼합물을 형성하는 혼합 및 용융 단계; 및 상기 용융 혼합물을 사출 및 발포시키는 사출 및 발포 단계; 를 포함하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하이브리드 발포제 형성 단계는, 상기 화학 발포제와 상기 캡슐형 발포제를 0.5~1.5 : 1.0의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 화학 발포제는, 중탄산나트륨(NaHCO 3 ), 아조디카본아미드(Azodicarbonamide, ADCA), P,P'-옥시 비스(벤젠 설포닐 하이드라지드)(P,P'-Oxy bis(benzene sulfonyl hydrazide, OBSH), N,N'-디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(N,N'-Dinitroso pentamethylene tetramine, DPT), p-톨루엔 설포닐 하이드라지드(p-Toluene sulfonyl hydrazide, TSH), p-톨루엔설포닐 세미카바지드(p-Toluenesulfonyl semicarbazide, PTSS) 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 캡슐형 발포제는, 코어-쉘 구조를 갖는 열팽창성 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 코어는 탄화수소를 포함하고, 상기 쉘은 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 하이브리드 발포제는, 상기 용융 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.5~10 중량%의 범위로 혼합되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 사출 및 발포 단계는, 코어백(core back) 발포 사출 성형 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법.

Description

자동차 내장재용 발포 기재 및 그 제조 방법{FOAMED BODY FOR CAR INTERIOR MATERIAL AND METHOD FOR FABRICATING FOAMED BODY} 본 발명은 자동차 내장재용 발포 기재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학 발포제와 캡슐형 발포제를 포함하는 하이브리드 발포제를 재활용 폴리프로필렌 수지에 적용함으로써 각각의 발포제를 단독으로 이용한 경우에 비하여 외관 품질 및 변형 개선 효과를 발휘할 수 있으며, 자동차 내장재로서 요구되는 기계적 물성을 만족시켜 효율적으로 적용될 수 있는 자동차 내장재용 발포 기재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 자동차 산업 분야에서 연비 성능 향상에 의한 환경 부하 저감이나 작동 성능의 향상을 달성하기 위하여 오랜 시간 동안 차체의 경량화에 대응하고 있다. 최근 대기 오염이 심각해짐에 따라 배기 가스를 저감하기 위한 세계 각국의 연비 규제가단계적으로 강화되고 있어 경량화에 의한 연비 항상은 매우 중요한 과제이다. 연비 향상을 위해 가솔린 엔진에서 하이브리드, EV로 동력이 전환되고 있으나 배터리와 같은 친환경차 전용부품들은 무거운 중량으로 인해 기존 내연 기관차에 비해 친환경차의 중량을 증가시키는 요인이 되고 있다. 중량이 증가할수록 에너지 효율성이 저하되므로 차량 경량화 기술 적용은 미래 자동차 시장에서 매우 중요한 과제로 떠오르고 있다. 또한, 안전 및 편의성에 대한 소비자의 다양한 요구도 차량의 중량을 증가시키는 원인이 되고 있으며, 이에 따라 완성차 업계는 기존 부품에 대한 중량 절감이 절실한 상황으로 향후 경량화 기술에 따른 제품 성능 차이가 경쟁력을 좌우하는 주요한 요소로 부각될 전망이다. 다양한 경량화 방법 중 구조의 경량화는 설계 변경의 어려움과 한정적인 적용 범위 등의 한계를 가지고 있으며, 공법의 경량화는 대규모 설비 투자 등의 한계를 가지고 있다. 이에, 최근에는 소재의 경량화에 대한 관심이 집중되고 있다. 소재의 경량화는 혁신적인 경량화 효과를 달성할 수 있으며, 적용 범위가 다양하다는 장점이 있다. 이러한 소재 경량화 관점에서 폴리프로필렌 수지를 이용한 발포 기재가 각종 자동차 내장재로서 다양하게 적용되고 있으며, 자동차 내장재로서의 더욱 효율적인 적용을 위해 발포체 형성 시 동등한 부품 요구 물성을 유지하면서 비중을 낮출 수 있는 측면을 고려한 지속적인 개발이 이루어지고 있다. 폴리프로필렌 수지에 적용되는 발포제는 화학 발포제 및 물리 발포제를 예로 들 수 있다. 화학 발포제는 열에 의해 화학적 분해가 일어나고 분해 물질 중 가스 물질에 의해 수지 내에 미세 기공을 형성하는 것으로, 무기 발포제와 유기 발포제로 분류될 수 있다. 물리 발포제는 화학적 분해나 구조 변화가 일어나지 않고 물리적 변화 또는 부피 변화가 일어나면서 미세 기공을 형성시키는 것으로, 가스형 발포제와 팽창형 발포제로 분류될 수 있다. 또한, 물리 발포제의 하나로 열팽창성 마이크로캡슐(Thermoexpandable microcapsule)이 알려져 있다. 열팽창성 마이크로캡슐은 열에 의해 팽창하는 타입의 물리 발포제로서, 열팽창성 마이크로스피어(Thermoexpandable microsphere)로도 호칭되며, 코어-쉘 구조로 가열 시 완전한 독립 기포셀을 만들어 미세한 셀을 구현할 수 있다. 한편, 친환경 자동차 산업 관련 관심도가 증가함에 따라, 연료뿐만 아니라 자동차 실내 인테리어, 부품, 소재 측면에 있어서 친환경성을 높이기 위한 연구 개발이 이루어지고 있다. 국내외 주요 자동차 업체에서는 소재와 가공 기법 등 다양한 영역에서 기술 개발을 강화하고 있으며, 천연 원료, 재생 소재 등의 친환경 소재를 활용해 자원 순환을 실천하기 위한 다양한 연구 개발이 증가하고 있다. 친환경성을 고려한 재생 소재의 대표적인 예는 각종 플라스틱 물질로부터 유래된 소재이다. 특히, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀은 식품, 섬유, 자동차 부품, 각종 물품의 포장재 등의 다양한 분야에서 광범위하게 적용되고 있으며, 폐기, 수집 및 재활용과 관련하여 환경적 영향을 고려한 다각도의 개발이 이루어지고 있다. 특허문헌 1은 폴리프로필렌 복합수지를 이용한 자동차 내장재용 경질발포 기재에 관한 것으로, 폴리프로필렌 복합수지와 무기계 화학발포제를 일정한 비율로 사출성형장치에 공급하여 용융 혼합한 후 특정 형상의 금형에 용융된 혼합물을 발포 사출하여 제조된 자동차 내장재용 경질 발포 기재를 개시하고 있다. 무기계 화학발포제로는 평균 입자 크기가 2~4 ㎛인 파우더 형태의 중탄산나트륨을 개시하고 있다. 특허문헌 2는 폴리올레핀 수지 조성물을 이용한 자동차용 내장재 제조방법 및 이에 의하여 제조된 자동차용 내장재에 관한 것으로, 아이소택틱 폴리프로필렌계 수지, 어택틱 폴리프로필렌계 수지, 무기 필러 및 러버로 이루어진 수지 조성물에 발포제인 열팽창성 마이크로캡슐을 혼합한 후 발포 성형하는 자동차용 내장재 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 2에 개시된 기술의 경우, 각각 무기 발포제의 단점인 높은 평균 발포셀 크기로 인한 기계적 물성 저하 및 캡슐형 발포제의 단점인 낮은 비중 개선 효과를 나타내고, 특히 변형 발생 및 표면 가스 자국과 같은 외관 품질이 저하되는 문제가 있다. 이에, 자동차 내장재 산업 분야에서 경량화 및 물성 확보의 양 측면을 모두 충족하면서도 종래 사용되었던 무기 발포제나 캡슐형 발포제의 문제점을 극복할 수 있는 기술 개발에 대한 요구가 여전히 존재하는 실정이다. 종래의 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없을 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 3a 내지 도 3d는 비교예에 따른 발포 기재 및 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 기공 형상 및 기공 사이즈를 나타내는 현미경 사진이다. 도 4a 내지 도 4d는 비교예에 따른 발포 기재 및 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 외관 상태를 나타내는 사진이다. 본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로서, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다. 명세서 전체에서, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다. 또한, 어떤 구성이 다른 구성에 "연결", "접속" 또는 "결합"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결', '직접적으로 접속' 또는 '직접적으로 결합'되어 있는 경우 만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 연결', '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 접속' 또는 '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 결합'되는 경우도 있을 수 있음을 의미한다. 반면에, 어떤 구성이 다른 구성에 "직접 연결", "직접 접속" 또는 "직접 결합"되어 있다고 할 때는, 중간에 다른 구성이 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한, "전", "후", "상", "하", "좌", "우", "일 단", "타 단", "양 단" 등과 같은 방향성 용어가 사용될 때 이는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 예시적으로 사용되는 것이므로 제한적으로 해석되어서는 안 되고, "제 1", "제 2"등의 용어가 사용될 때 이는 각 구성을 구별하기 위한 용어로서 제한적으로 해석되어는 안 된다. 본 발명의 실시예의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 사람에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 도면에서 실시예의 설명과 관계없는 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3a 내지 도 3d는 비교예에 따른 발포 기재 및 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 기공 형상 및 기공 사이즈를 나타내는 현미경 사진이고, 도 4a 내지 도 4d는 비교예에 따른 발포 기재 및 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재의 외관 상태를 나타내는 사진이다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 발포 기재는 폴리프로필렌 수지 및 화학 발포제 및 캡슐형 발포제를 포함하는 하이브리드 발포제를 포함한다. 상기 폴리프로필렌 수지는 상기 자동차 내장재용 발포 기재의 베이스를 이루는 역할을 할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지는 상대적으로 높은 강도, 우수한 기계적 물성 및 재활용성을 가질 뿐 아니라, 고온에서의 변형에 우수한 저항성을 보이고 인장 강도 및 표면 강성이 우수한 특징을 갖는다. 또한, 용도에 따라 보강제 또는 충진제와 복합화하여 더욱 우수한 물성의 복합 수지로 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 재활용 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다. 상기 재활용 폴리프로필렌 수지는 폐기 플라스틱 물질로부터 회수된 재활용 소재이다. 상기 재활용 폴리프로필렌 수지는 각종 산업으로부터의 폐기물, 소비자가 사용한 후의 폐기물, 또는 이들