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KR102473435B1 - 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102473435B1
KR102473435B1 KR1020190106667A KR20190106667A KR102473435B1 KR 102473435 B1 KR102473435 B1 KR 102473435B1 KR 1020190106667 A KR1020190106667 A KR 1020190106667A KR 20190106667 A KR20190106667 A KR 20190106667A KR 102473435 B1 KR102473435 B1 KR 102473435B1
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artificial leather
pigment
interior materials
layer
wavelength
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박서현
송은호
허유랑
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(주)엘엑스하우시스
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Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 인조가죽 표면의 쿨링(cooling)감이 우수한 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법{Artificial leather for automobile interior materials and manufacturing method thereof}
본 발명은 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 인조가죽 표면의 쿨링(cooling)감이 우수한 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 내부는 제2의 주거공간으로 인식되고 있으며, 최근에는 이러한 자동차 내부 공간에서 편안하고 쾌적한 운전을 위해 자동차 내장재용 표피재로 기능성 시트가 각광받고 있다.
이러한 자동차 내장재용 표피재로 천연가죽 또는 인조가죽이 많이 사용된다.
보다 구체적으로, 천연가죽은 높은 투습도와 고급스러운 외관 등 장점이 있으나 그 가격이 너무 비싸 고급 차종에만 한정적으로 적용될 수밖에 없었다.
이에 천연가죽보다 가격이 비교적 저렴한 인조가죽이 많이 이용되는데, 기존의 인조가죽은 안료를 통해 색을 부여하고 있으며, 대부분 흑색 계열의 어두운 색상이 주를 이루고 있다.
일 예로, 흑색 안료로 카본블랙(carbon black)이 주로 사용되는데, 이 안료는 햇빛의 대부분을 흡수하여 카본블랙을 포함하는 인조가죽은 그 표면의 온도가 쉽게 상승된다.
또한, 햇빛이 강한 여름철에는 자동차의 온도가 급격히 상승하고 따라서 가열된 자동차 부품들로부터 자동차 내장재용 표피재로 사용되는 인조가죽의 표면에까지 열이 전달되므로 운전자나 동승자가 차량 내에 승차하였을 때 불쾌감이 큰 문제점이 있었다.
이러한 인조가죽의 일 예가 대한민국 등록특허공보 제10-1863618호(공고일: 2018.06.05) 등으로 공개된 바 있다.
KR 10-1863618 B (공고일: 2018.06.05)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 표면의 온도변화율이 낮아 햇빛 아래에서도 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열전도율이 낮아 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 차단할 수 있어 인조가죽 표면의 쿨링감이 더욱 우수한 자동차 내장재용 인조가죽 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 상부에서 하부로 순차적으로, 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층; 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층; 및 이면층; 을 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽으로,
상기 표면층은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고,
상기 바인더층은 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료와, 중공 미세입자를 포함하며,
상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20mW/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽을 제공한다.
또한, 본 발명은 이형지 상부에 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층을 형성하는 표면층 형성 단계;
상기 표면층 상부에 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층을 형성하는 바인더층 형성 단계;
상기 바인더층 상부에 이면층을 접합하는 이면층 합포 단계; 및
상기 이형지를 제거하는 이형지 제거 단계; 를 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법으로,
상기 표면층은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고,
상기 바인더층은 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료와, 중공 미세입자를 포함하며,
상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20W/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율이 낮아 여름철 강한 햇빛 아래서도 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽은 열전도율이 낮아 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 차단할 수 있어 인조가죽 표면의 쿨링감이 더욱 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장재용 인조가죽의 적층구조의 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 내장재용 인조가죽의 적층구조의 또 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
본 발명자들은 쿨링감이 우수한 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하기 위해 각고의 노력 끝에 상부에서 하부로 순차적으로, 표면층; 바인더층; 및 이면층을 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽에 있어서, 상기 표면층에 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함시켜 흡수 시 열로 전환되는 상기 범위 파장의 평균 흡수율을 낮추고, 상기 바인더층에 중공 미세입자를 포함시켜 열전도율을 낮춤과 아울러, 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료를 포함시켜 평균 반사율을 높일 경우, 인조가죽의 표면의 온도변화율 및 열전도율이 향상되어 인조가죽 표면의 쿨링감이 현저히 개선된 것을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서 쿨링감이란 인간이 자동차 내장재용 인조가죽 표면에 접촉할 때 시원하다고 느끼는 쾌적감을 의미하는 것으로, 구체적으로는 동일 햇빛 조건에서 인조가죽의 표면에서 흡수 시 열로 전환되는 근적외선(일 예로, 700-2500nm, 700-1500nm, 700-1100nm 또는 900nm 파장)을 반사하거나 또는 가열된 자동차 부품으로부터 인조가죽 이면으로 전달되는 열을 차단하는 등의 이유로 인조가죽이 상대적으로 덜 가열됨으로 인해, 통상적인 인조가죽에 비해 시원하다고 느끼는 쾌적감을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 대해 첨부한 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 상부에서 하부로 순차적으로, 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층(30); 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층(20); 및 이면층(10); 을 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽(1)으로,
상기 표면층(30)은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고, 상기 바인더층(20)은 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료와, 중공 미세입자를 포함하며,
상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20mW/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽에 관한 것이다.
이하에서는, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)을 구성하는 각 층에 대해서 구체적으로 설명해보기로 한다.
표면층(30)
본 발명의 표면층(30)은 천연가죽과 유사한 외관 및 질감을 구현함과 아울러, 자동차 내장재용 인조가죽(1) 표면의 쿨링감을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 구체적 일 실시예로, 주제(A) 100중량부에 대해 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료 10-30중량부 및 가교제 1-10중량부를 포함하는 표면층 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 주제(A)는 자외선에 의한 변색 및 노화가 없는 내후성이 우수한 지방족(Aliphatic) 폴리우레탄 수지가 수성 용매 중에 분산된 것일 수 있다.
상기 지방족 폴리우레탄 수지는 지방족 디이소시아네이트를 폴리올 및 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 지방족 디이소시아네이트는 일례로, 이소포론 디이소시아네이트, 1,6 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4,4-디시클로메탄 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트, 데칸-1,10-디이소시아네이트, 및 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 일례로, 폴리에테르(ether) 폴리올, 폴리에스테르(ester) 폴리올 및 폴리카보네이트(carbonate) 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 2-15개의 탄소원자를 갖는 디올 또는 폴리올, 구체적 일 예로는 알킬 디올 또는 글리콜과 2-6개의 탄소원자를 지닌 알킬렌 옥사이드, 구체적 일 예로는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 하나 이상의 글리콜을 하나 이상의 디카르복실산 또는 이의 무수물과 에스테르화 반응시켜 제조할 수 있다. 구체적 일 예로, 상기 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린 중 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 디카르복실산은 아디픽산, 프탈산 및 말레인산 중 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또는, 상기 폴리에스테르 폴리올은 락톤 또는 그 유도체에 소량의 디올, 트리올 또는 아민류를 개시제로 사용하여 개환중합시킴으로써 제조할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 폴리올은 알칸 디올과 카보네이트 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 사슬 연장제는 일례로, 사슬에 2-10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 직쇄 및 분지쇄 디올일 수 있고, 구체적 일 예로는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 히드로퀴논비스-(히드록시에틸)에테르, 시클로헥실렌디올, 시클로헥산올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 상기 폴리우레탄 수지의 구체적 일 실시예로, 폴리에스테르 폴리올과 폴리카보네이트 폴리올의 반응 생성물인 폴리에스테르-폴리카보네이트 폴리올을 이용하여 중합한 폴리에스테르-폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지일 수 있으며, 이 경우 가수분해 안정성 및 산화 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 주제(A) 내 폴리우레탄 수지(고형분)의 함량은 20-50중량% 또는 30-45중량%일 수 있으며, 상기 범위 내에서 인조가죽에 우수한 노화방지 및 내스크래치성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
상기 수성 용매는 물 또는 알코올 또는 물과 알코올의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료란, 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 투과율이 60%이상, 70%이상 또는 75%이상인 안료를 의미한다. 이의 하한치는 제한하지는 않으나 일 예로 95%이하, 90%이하 또는 88%이하일 수 있다.
또는 선택적으로, 상기 제1안료로 상기 700-2500nm 파장의 평균 반사율이 60%이상인 것을 이용할 수 있는 것으로, 구체적으로는 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 반사율이 60%이상, 70%이상 또는 75%이상인 안료를 이용할 수 있다. 이의 하한치는 제한하지는 않으나 일 예로 95%이하, 90%이하 또는 88%이하일 수 있다.
보통 빛의 파장 영역 중에 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장은 근적외선 영역으로서, 흡수 시 주로 열로 전환되므로 본 발명에서는 표면층(30)에 통상적으로 사용되는 안료가 아닌 상기 제1안료를 포함함으로써, ⅰ) 표면층(30)에서는 근적외선의 일부를 투과시키고 후술되는 제2안료를 포함하는 바인더층(20)에 의해 근적외선이 반사되도록 한 후 상기 반사된 근적외선이 다시 표면층(30)을 투과하여 외부로 방출되게 하거나, ⅱ) 표면층(30)에서 근적외선을 직접 반사하게 함으로써 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 자동차 내장재용 인조가죽을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1안료는 색상에 따라, 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나, 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나 또는 350-700nm 또는 400-700nm 파장 중 특정 범위의 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상 일 수 있는 것으로, 상기 범위 내에서 우수한 착색성을 구현할 수 있다.
보통 빛의 파장 영역 중에 350-700nm 또는 400-700nm 파장은 가시광선 영역으로 인간은 물체의 상기 가시광선 영역의 파장의 반사율 또는 흡수율에 따라 물체를 다양한 색상으로 인식한다. 따라서, 상기 제1안료는 발현되는 색상에 따라 350-700nm 또는 400-700nm 파장, 또는 상기 범위 중 특정 범위의 파장에 대한 평균 흡수율 또는 평균 반사율이 상기 범위일 수 있다.
일 예로, 제1안료가 흑색계 안료일 경우 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있다. 다른 일 예로, 상기 제1안료가 갈색계 안료일 경우 350-700nm 또는 500-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있다. 또 다른 일 예로, 제1안료가 백색계 안료일 경우 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있다. 또 다른 일 예로, 상기 제1안료가 베이지색계 안료일 경우 350-700nm 또는 500-700nm 파장의 평균 반사율이 50%이상, 60%이상 또는 65%이상일 수 있다.
상기 제1안료의 평균 투과율, 평균 반사율 또는 평균 흡수율은 투명한 폴리에틸렌 백에 제1안료를 채운 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社, SolidSpec-3700)를 이용하여 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율 또는 반사율을 측정한 후 이를 평균한 값(평균 투과율, 평균 반사율)일 수 있고, 이 평균 투과율 및 평균 반사율로부터 평균 흡수율을 구할 수 있다.
구체적으로, 평균 흡수율은 하기 식에 의해 구할 수 있다.
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
상기 제1안료는 착색성이 우수한 유기 안료일 수 있고 더욱 구체적으로는 액상 형태로써 표면층 조성물 내에 분산성이 우수한 효과가 있다.
상기 유기 안료는 일 예로 아조계, 안트라퀴논계, 프탈로시아닌계, 페리논계, 페릴렌계, 인디고계, 티오인디고계, 디옥사딘계, 퀴나크리돈계, 이소인돌리논계, 이소인돌린계, 디케토피로로피롤계, 아조메틴계 및 아조메틴아조계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또는, 상기 제1안료는 선택적으로 백색 안료를 위의 유기 안료의 군에서 선택되는 1종 이상의 안료로 피복한 복합안료일 수 있으며, 상기 백색 안료는 산화티탄, 아연화, 탄산칼슘, 황산바륨, 알루미나, 실리카, 크레이, 활성백토, 함수규산, 무수규산, 알미늄분말, 스테인레스분말 및 유기플라스틱 안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 복합안료는 제1안료의 분산액과 백색 안료의 분말 또는 분산액을 혼합하고, 건조함으로써 제조할 수 있다.
보다 구체적으로, 상업적으로 입수 가능한 제1안료는 TFL社의 Roda cool series(black, blue, brown, dark green, light ochre 등) BASF社의 Paliogen series(Black L 0086, Black S 0084, Black EH 0788 등), 또는 BASF社의 Sicopal series(Black K 0090 Black K 0095, Black L 00095, Browm K 2595, Brown K 2795, Brown K 2795FG 등) 등을 예로 들 수 있다.
상기 제1안료는 폴리우레탄 수지(A) 100중량부에 대해 10-30중량부 또는 15-25중량부로 사용할 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 표면층(30)에 우수한 착색성을 구현하기 곤란할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 표면층 조성물 내 분산성이 저하됨과 아울러 근적외선 영역 파장의 평균 투과율 또는 평균 반사율이 저하될 수 있어 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 가교제는 이소시아네이트계, 카보디이미드계, 아지리딘계 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는 폴리우레탄 수지(A) 100중량부에 대해 1-10중량부 또는 2-5중량부로 사용할 수 있으며, 상기 범위 내에서 내수성, 내용제성 및 내구성이 우수한 효과가 있다.
본 발명에서 상기 표면층(30)은 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 투과율이 60 내지 85%, 65 내지 80% 또는 70 내지 75%일 수 있으며, 상기 범위 내에서 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 효과가 있다.
본 발명에서 상기 표면층(30)은 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 반사율이 15%이상, 20%이상 또는 25%이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 효과가 있다. 이의 상한치는 제한하지 않으나 일 예로, 40% 이하, 35%이하 또는 30%이하일 수 있다.
또한, 상기 표면층(30)은 색상에 따라 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나, 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나, 또는 350-700nm 또는 400-700nm 파장 중 특정 범위의 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있는 것으로, 상기 범위 내에서 착색성이 우수한 효과가 있다.
일 예로, 상기 표면층(30)이 흑색 계열인 경우 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95% 이상일 수 있다. 다른 일 예로, 상기 표면층(30)이 갈색 계열인 경우 350-700nm 또는 500-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있다. 또 다른 일 예로, 상기 표면층(30)이 백색 계열인 경우 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있다. 또 다른 일 예로, 상기 표면층(30)이 베이지색 계열인 경우 350-700nm 또는 500-700nm 파장의 평균 반사율이 50%이상, 60%이상 또는 65%이상일 수 있다.
상기 표면층(30)의 평균 투과율, 평균 반사율 및 평균 흡수율은 표면층(30)을 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社 SolidSpec-3700)를 이용하여 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율 또는 반사율을 측정한 후 이를 평균한 값(평균 투과율, 평균 반사율)일 수 있고, 이 평균 투과율 및 평균 반사율로부터 평균 흡수율을 구할 수 있다.
구체적으로, 상기 평균 반사율은 각 파장의 반사율을 측정하고 이를 알루미늄 미러(mirror) 대비 하기 식에 의거하여 상대 반사율로 환산한 후 이를 평균한 값일 수 있다. 이 때, 상기 알루미늄 미러(mirror)의 반사율은 전 영역의 파장에서 100%로 가정하였다. 참고로, 상기 투과율은 상대 투과율로 환산하여도 동일하다.
상대 반사율(%) = 파장에서 측정된 반사율 X (동일한 파장에서의 알루미늄 미러 반사율/100)
또한, 상기 평균 흡수율은 하기 식에 의해 구할 수 있다.
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
또한, 상기 표면층(30)은 두께가 0.01-0.08mm 또는 0.02-0.07mm일 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 표면층의 선명한 색상을 얻기 힘들고, 원하는 근적외선 투과율 및 근적외선 및/또는 가시광선 반사율을 얻을 수 없고, 상기 범위를 초과할 경우 표면층의 두께 상승 대비 근적외선 투과율 및 근적외선 및/또는 가시광선 반사율 상승효과가 없어 비효율적이므로 상기 두께 범위를 가질 수 있다.
바인더층 (20)
본 발명의 바인더층(20)은 이면층(10)과 표면층(30) 사이의 우수한 접착력을 부여함과 아울러, 중공 미세입자를 포함하여 열전도율을 낮춤으로써 가열된 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 차단하고, 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료를 포함하여 평균 반사율을 높임으로써, 인조가죽의 표면의 온도변화율 및 열전도율을 낮추어 인조가죽 표면의 쿨링감을 개선시키는 역할을 한다.
또한, 상기 제2안료는 표면층(30)을 투과한 가시광선 영역의 파장을 반사하여 다시 상부의 표면층(30)에 흡수되도록 함으로써 인조가죽에 우수한 착색성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로, 상기 바인더층(20)은 주제(B) 100중량부에 대해 가교제 1-10중량부, 중공 미세입자 5-20중량부 및 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료 5-20중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 주제(B)는 자외선에 의한 변색 및 노화가 없는 내후성이 우수한 지방족(Aliphatic) 폴리우레탄 수지가 수성 용매 중에 분산된 것일 수 있다.
상기 지방족 폴리우레탄 수지 및 수성 용매는 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
본 발명에서는 상기 폴리우레탄 수지의 구체적 일 실시예로, 폴리에테르 폴리올을 이용하여 중합한 폴리에테르계 폴리우레탄일 수 있으며, 이 경우 습식 접착성이 우수한 효과가 있다.
상기 주제(B) 내 폴리우레탄 수지(고형분)의 함량은 40-60중량% 또는 45-55중량%일 수 있으며, 상기 범위 내에서 표면층(30)과 이면층(10)에 우수한 접착성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
상기 가교제는 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
상기 가교제는 상기 폴리우레탄 수지(B) 100중량부에 대해 1-10중량부 또는 2-6중량부로 사용할 수 있으며, 상기 범위 내에서 내수성 및 내용제성이 우수한 효과가 있다.
상기 중공 미세입자는 내부에 진공층 또는 공기층을 포함하고 있는 것으로 인조가죽의 열전도율을 낮춰 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 차단함으로써 인조가죽 표면에 더욱 우수한 쿨링감을 부여하는 효과가 있다.
상기 중공 미세입자의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니고, 일례로, 판 형상(비늘 조각 형상을 포함함), 구 형상, 바늘 형상, 막대 형상 및 섬유 형상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 구체적 일 실시예로 구 형상일 수 있다.
상기 중공 미세입자가 구 형상일 경우 표면적이 최소화되어 입자 간의 접촉 면적이 작아지며 따라서 열전도율이 낮을 뿐 아니라 표면이 매끄러운 구 형태이기 때문에 반사에 의해 복사를 최소화시킴으로써 효과적으로 열전달을 차단하여 우수한 단열 효과를 나타낼 수 있다.
상기 중공 미세입자는 입자크기(particle size)가 30-120㎛, 또는 40-100㎛일 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 중공 미세입자의 비중 또는 평균 진밀도가 커져 열전도율이 높아짐에 따라 자동차 내장재용 인조가죽(1) 표면에 쿨링감 부여가 미미하고, 상기 범위를 초과할 경우 중공 미세입자의 분산성이 저하됨과 아울러, 도막의 균일성을 확보하기 어려우므로 상기 범위 내의 입자크기를 가질 수 있다.
본 발명에서 입자크기란 상기 중공 미세입자가 구 형상인 경우는 지름을 의미하고, 구 형상 외의 다른 형상인 경우는 장축과 단축으로 구분 시 장축의 길이를 의미하는 것일 수 있다.
상기 중공 미세입자의 입자크기는 입도분석기(S3500, Microtrac社)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 중공 미세입자는 20-23℃ 일 예로 21℃에서 열전도율이 0.02-0.10W/m·K 또는 0.03-0.08W/m·K일 수 있다. 상기 중공 미세입자가 상기 범위 내의 열전도율을 가짐으로써 자동차 내장재용 인조가죽 표면에 우수한 쿨링감을 부여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 중공 미세입자는 상기 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 5-20중량부 또는 7-15중량부로 사용할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 자동차 내장재용 인조가죽 표면에 쿨링감 부여가 미미할 수 있고 상기 범위를 초과할 경우 가공성이 저하됨과 아울러 바인더층(20)의 접착력이 저하될 수 있어 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 중공 미세입자의 구체적 일 예로, 세라믹 분말 또는 글라스 버블 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 내부에 단일 또는 복수개의 중공이 형성되어 있는 어떠한 미세입자도 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 세라믹 분말은 알루미늄 실리게이트를 주성분으로 하는 것으로, 용융점이 약 1700-2300℃인 불연소재이며, 피막의 압축강도가 2800-3500N/㎠ 정도로 매우 단단한 구조로 이루어져 있어 내구성이 뛰어난 것을 특징으로 한다.
상기 세라믹 분말은 겉보기 밀도가 0.5-1.0g/cm3 또는 0.7-0.9g/cm3일 수 있으며, 상기 범위 내에서 생산성 및 단열성이 우수한 효과가 있다.
상기 밀도는 ASTM D 1895의 겉보기 밀도 시험을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 글라스 버블은 소다-라임-보로실리케이트 유리(soda-lime-borosilicate glass)를 적어도 90중량% 이상, 94중량% 이상 또는 97중량% 이상 포함하는 것일 수 있다. 상기 소다-라임-보로실리케이트 유리는 50-90중량%의 SiO2, 2-20중량%의 알칼리금속 산화물, 1-30중량%의 2가 금속 산화물, 1-30중량%의 B2O3, 0.005-1.5중량%의 황 또는 황산화물을 포함할 수 있다. 상기 소다-라임-보로실리케이트 유리의 구체적 일예로 70-80중량%의 SiO2, 3-8중량%의 Na2O, 8-15중량%의 CaO, 2-6중량%의 B2O3, 0.125%-1.5%의 SO3를 포함하는 것을 예시할 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 글라스 버블은 평균 진밀도(ture density)가 0.08-0.25g/cc 또는 0.10-0.20g/cc일 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 상기 바인더층(20) 내에 중공 미세입자의 분산성이 저하되어 생산성에 문제가 있을 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 진공층 또는 공기층의 부피가 줄어들어 열전도율이 높아짐에 따라 자동차 내장재용 인조가죽(1) 표면에 쿨링감 부여가 미미할 수 있어 상기 범위 내의 평균 진밀도를 가질 수 있다.
본 발명에서 평균 진밀도란 상기 중공 미세입자의 샘플의 질량을 기체 비중병에 의해 측정된 그 질량의 중공 미세입자의 진부피(true volume)로 나눔으로써 얻어진 몫(quotient)을 의미한다.
구체적으로, 평균 진밀도는 ASTM D2840-69(중공 미소구체의 평균 입자 진밀도, Average True Particle Density of Hollow Microspheres))에 의거하여 비중병(구체적 일례로, 마이크로메리틱스社의 AccuPcy 1330)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료란 350-2500nm, 400-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 반사율이 70%이상, 80%이상 또는 90%이상인 안료를 의미한다. 이의 하한치는 제한하지 않으나 일 예로 100%이하, 98%이하 또는 95%이하일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 바인더층(20)은 표면층(30)을 투과한 가시광선 및/또는 근적외선 영역 파장을 반사함으로써 상기 반사된 가시광선 영역 파장은 다시 표면층(30)에 흡수되도록 하여 우수한 착색성을 구현함과 동시에, 상기 반사된 근적외선 영역 파장은 표면층(30)을 투과하여 외부로 방출되도록 하여 인조가죽 표면의 온도변화율을 낮출 수 있다.
상기 제2안료는 무기 안료일 수 있고, 더욱 구체적으로는 액상 형태로써 바인더층 조성물 내에 분산성이 우수한 효과가 있다.
상기 제2안료는 금속 산화물, 금속 황산염, 금속 황화물, 금속 불화물, 금속 규산염 및 금속 탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2안료의 일 예로, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화규소, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 활석 등일 수 있다.
본 발명에서는 상기 제2안료의 구체적 일 실시예로 시중에서 쉽게 구할 수 있고, 반사율이 우수한 산화티탄계 백색 안료일 수 있다. 상기 산화티탄계 백색 안료는 루틸형(Rutile Structure) 및 아나타제형(Anatase Structure)로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 산화티탄을 사용할 수 있으나 바람직하게는 내후성 및 은폐력이 우수한 루틸형을 이용할 수 있다.
상기 제2안료는 상기 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 5-20중량부 또는 6-15중량부로 사용할 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우 바인더층의 평균 반사율이 저하되어 인조가죽 표면의 쿨링감 효과가 미미할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 원가 상승 대비 인조가죽 표면의 쿨링감 효과가 미미함과 아울러 바인더층(20)의 접착력이 저하될 수 있어 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더층(20)은 350-2500nm, 400-1500nm 또는 700-1100nm인 파장에서 평균 반사율이 55%이상, 60%이상 또는 70%이상일 수 있으며, 이의 하한치는 제한하지 않으나 일 예로 90%이하, 87%이하 또는 85%이하일 수 있다. 평균 반사율이 상기 범위 내에서 인조가죽에 우수한 착색성을 구현함과 아울러, 인조가죽 표면의 온도변화율 및 열전도율을 낮추어 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 효과가 있다.
상기 바인더층(20)의 평균 반사율은 상기 표면층(30)의 평균 반사율 측정방법과 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
또한, 상기 바인더층(20)은 두께가 0.1-1mm 또는 0.2-0.8mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 이면층(10)과 표면층(30)의 접착력이 우수함과 아울러, 자동차 내장재용 인조가죽 표면에 쿨링감 부여할 수 있는 효과가 있다.
이면층 (10)
본 발명의 이면층(10)은 기계적 물성을 보조하고, 인조가죽의 형태 유지 및 주름 방지 역할을 수행하는 것으로, 면, 레이온, 비단, 폴리올레핀(예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 나일론, 폴리에스테르 등에 기초한 다양한 합성물의 직포, 부직포, 편직, 평직, 스펀본드 등의 가요성 중합체일 수 있으며, 선택적으로 천연 섬유 및/또는 합성 섬유를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는 상기 이면층(10)의 일 실시예로, 기계적 물성 및 난연 특성 등을 용이하게 확보할 수 있는, 면 또는 레이온과 폴리에스테르를 30-40: 60-70의 중량비로 포함하는 직포 또는 부직포를 사용할 수 있다.
또한, 선택적으로 상기 이면층(10)은 위에서 서술한 제2안료를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 직포 또는 부직포를 제2안료를 포함하는 용액에 함침 및 건조시켜 제조한 제2안료를 포함한 이면층(10)을 이용할 경우 인조가죽의 기계적 물성 및 감성이 우수하면서, 추가적으로 후술되는 제2바인더층(20')을 형성하지 않아도 되기 때문에 작업성 및 성형성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 이면층(10)은 두께가 0.5-1.5mm 또는 0.6-1.2mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 적절한 원가를 유지하면서, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
선택적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 상기 표면층(30) 상부에 표면처리층(40)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 인조가죽의 내광성, 내가수분해성, 내약품성 등의 표면 물성이 더욱 우수한 효과가 있다.
구체적으로, 상기 표면처리층(40)은 상기 표면층(30) 상부에 표면처리제를 도포하여 형성될 수 있다.
상기 표면처리제는 수성 표면처리제일 수 있고, 더욱 구체적으로 상기 표면처리제는 주제(C) 100중량부에 대해, 가교제 1-30중량부 또는 1-25중량부, 수성 용매 1-30중량부 또는 1-25중량부 및 실리콘 화합물 1-10중량부 또는 1-5중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제일 수 있다.
상기 주제(C)는 수성 용매 중에 분산된 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 가교제는 위에서 서술한 바와 동일하므로 구체적인 기재는 생략하도록 한다.
상기 실리콘 화합물은 폴리실록산이 물에 분산되어 있는 액상 형태이거나 혹은 비드 형태의 폴리실록산일 수 있으나, 바람직하게는 표면 감촉이 더 우수한 물에 분산되어 있는 액상 형태일 수 있다.
상기 수성 용매는 물 또는 알코올 또는 물과 알코올의 혼합물일 수 있다.
상기 실리콘 화합물은 폴리실록산이 물에 분산되어 있는 액상 형태이거나 혹은 비드 형태의 폴리실록산일 수 있으나, 바람직하게는 표면 감촉이 더 우수한 물에 분산되어 있는 액상 형태일 수 있다.
상기 표면처리층(40)은 두께가 4-25㎛ 또는 4-10㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 적절한 원가를 유지하면서 내마모성, 내광성, 내가수분해성 및 내약품성이 우수한 효과가 있다.
또는, 도 2를 참조하면 본 발명은 선택적으로 상기 이면층(10)과 바인더층(20) 사이에 제2바인더층(20')을 더 포함할 수 있다.
상기 제2바인더층(20')의 구성은 바인더층(20)과 동일한 바인더층 조성물을 사용하되 바인더층(20)에 포함된 중공 미세입자 및 제2안료 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이 경우 인조가죽 표면의 쿨링감이 더욱 우수한 효과가 있다.
또는, 상기 제2바인더층(20')은 바인더층(20)의 조성에서 중공 미세입자 및 /또는 제2안료를 포함하지 않을 수도 있다.
또한, 통상의 기술자는 필요할 경우 상기 제2바인더층(20')외에 복수의 바인더층을 더 형성할 수도 있다.
위에서 서술한 각 층(10, 20, 20', 30, 40)은 선택적으로 UV방지제, 광안정제, 산화방지제, 증점제, 난연제, 슬립제, 대전방지제, 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 이들의 함량 및 종류는 본 발명에 영향을 미치지 않는 한에서 제한하지 않는다.
위와 같은 구성을 가진 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 표면의 온도변화율이 △55℃이하 또는 △50℃이하로, 상기 범위를 초과할 경우 인조가죽에 쿨링감을 부여할 수 없으므로 상기 범위 내의 표면의 온도변화율을 가질 수 있다.
또한, 상기 표면의 온도변화율의 하한치는 제한하지 않으나 일 예로 △0℃이상 또는 △10℃이상일 수 있다.
상기 표면의 온도변화율은 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, 상기 시편에 세기가 500W인 광원(GE Lighting Korea, LTd, Q500T3)을 20cm의 거리에서 180분동안 조사한 후 열화상카메라를 이용하여 상기 시편의 표면 온도변화를 통해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 열전도율(ASTM C 518)이 20mW/m·K 이하 또는 19mW/m·K 이하로, 상기 범위 내에서 자동차 부품으로부터 전달되는 열을 효과적으로 차단하여 인조가죽 표면의 쿨링감이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 열전도율은 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM C 518에 의거하여 Heat flow meter(EKO Instruments社, HC-074)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 표면의 700-2500nm, 700-1500nm 또는 700-1100nm 파장의 평균 반사율이 50%이상, 60%이상 또는 61%이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 인조가죽 표면의 쿨링감이 우수한 효과가 있다. 이의 하한치는 제한하지 않으나 일 예로, 90%이하, 85%이하 또는 80%이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 색상에 따라 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나, 350-700nm 또는 400-700nm 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상이거나, 또는 350-700nm 또는 400-700nm 파장 중 특정 범위의 파장의 평균 반사율이 80%이상, 90%이상 또는 95%이상일 수 있는 것으로 상기 범위 내에서 착색성이 우수한 효과가 있다.
상기 자동차 내장재용 인조가죽(1)의 평균 반사율 및 평균 흡수율은 상기 표면층(30)의 평균 반사율 및 평균 흡수율 측정방법과 동일한바, 반복되는 기재는 생략한다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)은 이면층(10)과 표면층(30)의 박리강도가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽(1)의 후열차단율은 35%이상 또는 37%이상일 수 있으며, 이의 하한치는 제한하지 않으나 일 예로 70%이하 또는 60%이하로, 상기 범위 내에서 인조가죽의 쿨링감이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 후열차단율은 인조가죽을 가로, 세로가 150mm X 150mm인 시편으로 제작한 후, 70℃로 고정된 핫플레이트(DAIHAN SCIENTIFIC社, HP-20D)에 표면층이 위로 가도록 시편을 올려둔 후, 접촉식 온도계를 인조가죽 표면 중앙에 고정시킨 후 1시간 후의 온도를 기록하였으며, 하기의 식을 이용하여 계산하였다.
후열차단율(%) = (T0-T1)/T0 X 100
T0: 핫플레이트 온도
T1: 1시간 후의 인조가죽 표면의 온도
또한, 본 발명은 상기 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 이형지 상부에 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층을 형성하는 표면층 형성 단계;
상기 표면층 상부에 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층을 형성하는 바인더층 형성 단계;
상기 바인더층 상부에 이면층을 접합하는 이면층 합포 단계; 및
상기 이형지를 제거하는 이형지 제거 단계; 를 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법으로,
상기 표면층은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고,
상기 바인더층은 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료와, 중공 미세입자를 포함하며,
상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20W/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법에 관한 것이다.
이하에서는 각 단계에 대해 구체적으로 설명해보기로 한다.
표면층 형성 단계(S1)
표면층 형성 단계(S1)는 이형지 상부에 표면층 조성물을 도포 및 건조시켜 표면층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 이형지는 일 예로, 엠보 무늬가 형성된 것일 수 있으며 이 경우 자동차 내장재용 인조가죽의 외관이 더욱 우수한 효과가 있다.
상기 도포는 일례로 바 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅, 슬릿 코팅, 스크린 프린팅 또는 스프레이 코팅 중 선택되는 1종의 방식으로 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 건조는 100-140℃또는 110-135℃에서 1-5분 또는 2-4분 동안 표면층 조성물이 완전히 건조될 때까지 수행될 수 있다.
상기 표면층 조성물은 위에서 서술한 표면층의 구성과 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
바인더층 형성 단계(S3)
바인더층 형성 단계(S3)는 표면층 상부에 바인더층 조성물을 도포 및 건조하여 바인더층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 바인더층 조성물은 위에서 서술한 바인더층의 구성과 동일하고, 상기 도포는 위에서 서술한 표면층 조성물의 도포 방식과 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
상기 건조는 100-140℃ 또는 110-130℃에서 1-5분 또는 2-4분 동안 수행될 수 있으며, 이 경우 바인더층 조성물은 반건조 상태일 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽 제조방법은 상기 바인더층 형성 단계(S3) 이 후, 제2바인더층 형성 단계(S4)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2바인더층 형성 단계(S4)를 더 포함할 경우, 본 발명의 자동차 내장재용 인조가죽 제조방법은 표면층 상부에 바인더층 조성물을 도포 및 건조하여 바인더층을 형성한 후(S3), 이어서 상기 바인더층 상부에 제2바인더층 조성물을 도포 및 건조하여 제2바인더층을 형성(S4)할 수 있다.
이면층 합포 단계(S5)
이면층 합포 단계(S5)는 바인더층 상부에 이면층을 적층시킨 후 90-140℃ 또는 100-130℃에서 1-5분 또는 2-4분 동안 건조시켜 이면층의 합포와 동시에, 바인더층 조성물을 완전 건조시키는 단계일 수 있다.
상기 이면층은 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
선택적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 제조방법이 제2바인더층 형성 단계(S4)를 더 포함할 경우, 상기 이면층은 제2바인더층 상부에 적층될 수 있다.
이형지 제거 단계(S7)
이형지 제거 단계(S7)는 상기 표면층 일면에 위치한 이형지를 박리하는 단계일 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 제조방법은 상기 이형지 제거 단계(S7)를 거친, 이형지가 박리된 표면층 상부에 표면처리제를 도포하여 표면처리층을 형성하는 단계(S9)를 더 포함할 수 있다.
상기 표면처리제는 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[ 실시예 ]
하기 실시예 및 비교예에서 사용한 성분은 표 1과 같다.
성분 제조사 및 그레이드
제1안료 700-1500nm 파장의 평균 투과율이 70%이상이고, 350-700nm 파장의 평균 흡수율이 80%이상인 흑색의 유기 안료 (TFL社, Roda cool Black)
제2안료 400-1500nm 파장의 평균 반사율이 90%이상인 산화티탄 (TFL社, Roda Car White P)
중공
미세입자		 글라스
버블		 입자크기가 30-120㎛, 21℃에서 열전도율이 0.047W/m·K, 평균 진밀도가 0.10-0.14g/cc 인 중공 미세입자 (3M社, K1)
세라믹
분말		 입자크기가 30-100㎛, 21℃에서 열전도율이 0.047W/m·K, 용융점이 1800℃, 피막의 압축강도가 3000N/㎠, 겉보기 밀도가 0.7-0.88g/cm3인 중공 미세입자 (insuladd社, insuladd)
표면층 주제(A) 고형분 함량이 40중량%인 폴리에스테르-폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지 (Covestro社, Impranil DLC-F)
가교제 이소시아네이트계 가교제 (Covestro社, Imprafix 2794)
증점제 Borchers社, Borchi Gel A LA
바인더층 주제(B) 고형분 함량이 50중량%인 폴리에테르계 폴리우레탄 수지 (Covestro社, Impranil DLE)
가교제 이소시아네이트계 가교제 (Covestro社, Imprafix 2794)
증점제 Borchers社, Borchi Gel A LA
2액형 수성 표면처리제 주제(C) 수성 용매 중에 분산된 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지
[ 실시예 ] 자동차 내장재용 인조가죽 제조
<실시예 1>
(1) 표면층 형성 단계
엠보 무늬가 형성된 이형지 상부에 주제(A) 100중량부에 대해 제1안료 17중량부, 가교제 4중량부 및 증점제 1.5중량부를 포함하는 표면층 조성물을 도포한 후, 120℃에서 3분간 건조시켜 두께가 0.04mm인 표면층을 형성하였다.
(2) 바인더층 형성 단계
이어서, 상기 표면층 상부에 주제(B) 100중량부에 대해, 가교제 4중량부, 중공 미세입자로 글라스 버블 10중량부, 제2안료 8중량부 및 증점제 1.5중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포한 후, 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.5mm인 바인더층을 형성하였다.
(3) 이면층 합포 단계
이어서, 상기 바인더층 상부에 면 또는 레이온과 폴리에스테르를 30-40: 60-70의 중량비로 포함하는 직포인 두께가 0.7mm인 이면층을 적층시킨 후 120℃에서 3분간 건조시켜 이면층을 합포하였다.
(4) 이형지 박리 단계 및 표면처리층 형성 단계
이어서, 상기 표면층 일면에 위치한 이형지를 박리한 후, 상기 이형지가 박리된 표면층 상부에 주제(C) 100중량부에 대해, 가교제 1-25중량부, 수성 용매 1-25중량부 및 실리콘 화합물 1-5중량부를 포함하는 2액형 수성 표면처리제를 도포하여 두께가 10㎛인 표면처리층을 형성하여 두께가 1.25mm인 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
<실시예 2>
하기와 같이 제조된 이면층을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(이면층 제조)
면 또는 레이온과 폴리에스테르를 30-40: 60-70의 중량비로 포함하는 직포를 제2안료를 포함한 용액에 함침 후 건조시킨, 제2안료를 포함한 이면층을 제조하였다.
<실시예 3>
(1), (3), (4): 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
(2) 바인더층 및 제2바인더층 형성 단계
상기 표면층 상부에 주제(B) 100중량부에 대해 가교제 4중량부, 중공 미세입자로 세라믹 분말 10중량부, 제2안료 8중량부 및 증점제 1.5중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포하고, 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.4mm인 바인더층을 형성하였다.
이어서, 상기 바인더층 상부에 폴리우레탄 수지(B) 100중량부에 대해 가교제 4중량부, 중공 미세입자로 세라믹 분말 10중량부 및 증점제 1.5중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포하고 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.4mm인 제2바인더층을 형성하였다.
실시예 2의 자동차 내장재용 인조가죽은 두께가 1.55mm였다.
<실시예 4>
(1), (3), (4): 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
(2) 바인더층 형성 단계
상기 표면층 상부에 폴리우레탄 수지(B) 100중량부에 대해 가교제 4중량부, 중공 미세입자로 세라믹 분말 10중량부, 제2안료 8중량부 및 증점제 1.5중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포하고, 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.4mm인 바인더층을 형성하였다.
<비교예 1>
(1) 표면층 형성 단계
엠보 무늬가 형성된 이형지 상부에 유성 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 디메틸포름아마이드 15중량부, 메틸에틸케톤 30중량부 및 안료(카본블랙) 20중량부를 포함하는 표면층 조성물을 도포한 후, 120℃에서 3분간 건조시켜 두께가 0.04mm인 표면층을 형성하였다.
(2) 바인더층 형성 단계
이어서, 상기 표면층 상부에 유성 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 디메틸포름아마이드 15중량부, 메틸에틸케톤 30중량부 및 가교제 15중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포하고 120℃에서 2분간 건조시켜 두께가 0.4mm인 바인더층을 형성하였다.
(3) 이면층 합포 단계
이어서, 상기 바인더층 상부에 일반 부직포인 두께가 0.7mm인 이면층을 적층시킨 후 120℃에서 3분간 건조시켜 이면층을 합포하였다.
(4) 이형지 박리 단계 및 표면처리층 형성 단계
이어서, 상기 표면층 일면에 위치한 이형지를 박리한 후, 상기 이형지가 박리된 표면층 상부에 우레탄 아크릴레이트 95중량%, 가교제로 메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트 5중량%를 포함한 유성 표면처리제를 도포하여 두께가 10㎛인 표면처리층을 형성하여 비교예 1의 두께가 1.15mm인 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
<비교예 2>
표면층에 안료로, 제1안료가 아닌 일반 안료(카본블랙) 20중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
<비교예 3>
바인더층에 포함되는 중공 미세입자를 3중량부로 사용한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
<비교예 4>
바인더층에 포함되는 제2안료를 2중량부로 사용한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
<비교예 5>
바인더층에 포함되는 제2안료를 25중량부로 사용한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 자동차 내장재용 인조가죽을 제조하였다.
[ 실험예 ] 자동차 내장재용 인조가죽 물성 측정
1. 위에서 제조한 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 자동차 내장재용 인조가죽 표면의 온도변화율(△℃), 열전도율, 이면층과 표면층의 박리강도 및 후열차단율을 측정하였다.
또한, 상기 자동차 내장재용 인조가죽과 이를 구성하는 표면층 및 바인더층의 특정 파장 범위 내에서의 평균 투과율, 평균 반사율 또는 평균 흡수율을 측정하여 하기 표 2에 그 결과값을 나타내었다.
구체적인 시험방법은 아래와 같다.
(1) 인조가죽 표면의 온도변화율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, 상기 시편에 세기가 500W인 광원(GE Lighting Korea, LTd, Q500T3)을 20cm의 거리에서 180분동안 조사한 후 열화상카메라를 이용하여 상기 시편의 표면 온도변화를 통해 계산하였다.
온도변화율 = (조사 후 시편 표면온도(℃) - 조사 전 시편 표면온도(℃))/단위 시간(180분)
광원 조사 전의 시편의 표면온도는 26℃였다.
(2) 인조가죽의 열전도율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM C 518에 의거하여 Heat flow meter(EKO Instruments社, HC-074)를 이용하여 상기 시편의 열전도율을 측정하였다.
(3) 이면층과 표면층의 박리강도: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 폭 30㎜, 길이 150㎜의 시편을 제조하여 가로, 세로 방향 각각 5개를 채취하여 이면층 측에 메틸에틸케톤(MEK) 등의 용제를 함침시킨 후 표면층에 응력이 걸리지 않도록 주의하면서 짧은 변과 평행하게 길이 50㎜ 만큼 표면층과 이면층을 강제적으로 박리한다.
박리 후 시편을 실내에 2시간 이상 방치하여 용제를 충분히 휘발시킨 후 박리한 표면층과 이면층을 각각 인장시험기의 클램프에 고정한 후, 200㎜/min으로 50㎜ 박리한 때의 하중의 극대치의 평균치로 구한다.
(4) 후열차단율: 상기 자동차 내장재용 인조가죽을 가로, 세로가 150mm X 150mm인 시편으로 제작한 후, 70℃로 고정된 핫플레이트(DAIHAN SCIENTIFIC社, HP-20D)에 표면이 위로 가도록 시편을 올려둔 후, 접촉식 온도계를 인조가죽 표면 중앙에 고정시킨 후 1시간 후의 온도를 기록하였으며, 하기의 식을 이용하여 계산하였다.
후열차단율(%) = (T0-T1)/T0 X 100
T0: 핫플레이트 온도
T1: 1시간 후의 인조가죽 표면의 온도
(5) 평균 투과율: 표면층, 바인더층 및 상기 자동차 내장재용 인조가죽 각각을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社 SolidSpec-3700)를 이용하여 특정 파장 범위 내에서 각 파장의 투과율을 측정한 후 이의 평균값을 계산하였다.
(7) 평균 반사율: 표면층, 바인더층 및 상기 자동차 내장재용 인조가죽 각각을 가로, 세로가 150mm x 150mm인 시편으로 제작한 후, ASTM E 903에 의거하여 분광계(Shimadzu社 SolidSpec-3700)를 이용하여 특정 파장 범위 내에서 각 파장의 반사율을 측정하고 이를 알루미늄 미러(mirror) 대비 하기 식에 의거하여 상대 반사율로 환산한 후 이의 평균값을 계산하였다. 이 때, 상기 알루미늄 미러(mirror)의 반사율은 전 영역의 파장에서 100%로 가정하였다.
상대 반사율(%) = 파장에서 측정된 시편의 반사율 X (동일한 파장에서의 알루미늄 미러 반사율/100)
(6) 평균 흡수율(%): 평균 반사율 및 평균 투과율을 이용하여 하기 식에 의해 구하였다.
평균 흡수율(%) = 100 - (평균 반사율 + 평균 투과율)
중량부 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
표면층 제1안료 17 17 17 17 - - 17 17 17
카본블랙 - - - - 20 20 - - -
바인더층 중공
미세입자		 글라스 버블 10 10 - - - 10 3 10 10
세라믹 분말 - - 10 10 - - - - -
제2안료 8 8 8 8 - 8 8 2 25
제2
바인더층		 중공 미세입자 세라믹 분말 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성 10 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성 제2바인더층 미형성
제2안료 -
이면층 제2안료 ⅹ ο ο ο ⅹ ο ο ο ο
물성
표면층 평균 투과율(%) 700-2500 nm 81 81 81 81 0 0 81 81 81
700-1500 nm 75 77 76 76 0 0 75 75 75
700-1100 nm 70 71 71 72 0 0 70 70 70
900nm 70 70 70 70 0 0 70 70 70
평균 반사율(%) 700-2500 nm 17 17 17 17 5 5 17 17 17
700-1500 nm 23 22 22 22 4 4 22 22 22
700-1100 nm 26 26 26 26 4 4 26 26 26
900nm 28 28 28 28 4 4 28 28 28
평균 흡수율(%) 350-700nm 96 96 96 96 96 96 96 96 96
400-700nm 96 96 96 96 96 96 96 96 96
바인더층 평균 반사율(%) 350-2500 nm 60 59 55 59 13 59 59 50 59
400-1500 nm 74 73 66 73 13 73 73 55 74
700-1100 nm 74 74 70 74 10 74 74 63 75
900nm 71 71 66 71 10 71 71 61 73
인조가죽 표면의
온도변화율
(△℃)		 48 49.2 44 46.8 65.3 63 52.7 50.5 48
열전도율
(mW/m·K)		 18.20 18.20 17.58 17.78 22.42 19.11 21.20 18.01 18.70
이면층과
표면층의 박리강도(N/30mm)		 * * * * * * * * 4.5
후열차단율(%) 38.2 38.3 42.0 39.0 33.3 37.8 34.4 38.6 37.4
평균 흡수율(%) 350-700nm 96 96 96 96 96 96 96 96 96
400-700nm 96 96 96 96 96 96 96 96 96
평균 반사율(%) 700-2500nm 53 55 54 56 5 5 55 45 61
700-1500nm 62 66 63 65 4 4 66 47 69
700-1100nm 63 66 64 67 4 4 66 53 67
900nm 69 73 70 73 4 4 73 60 76
* : 박리 시 표면층이 찢어져 박리강도 측정이 불가하였다.
상기 표 2에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 내장재용 인조가죽인 실시예 1 내지 4는 제1안료와 제2안료 및 중공 미세입자를 포함하지 못하는 비교예 1에 비해 인조가죽 표면의 온도변화율 및 열전도율이 현저히 낮고, 근적외선 영역인 700-2500nm, 700-1500nm, 700-1100nm 및 900nm 파장에서 인조가죽의 평균 반사율이 높은 바 쿨링감이 우수한 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 실시예 2 내지 4의 인조가죽은 이면층에 제2안료를 더 포함함으로 인해 인조가죽의 쿨링감이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 3은 바인더층 외에 제2바인더층을 더 포함하되, 바인더층 및 제2바인더층 모두 중공 미세입자를 포함함으로 인해 인조가죽 표면의 온도변화율 및 열전도율이 더욱 낮아 인조가죽 표면의 쿨링감이 더욱 우수하였다.
한편, 바인더층에 중공 미세입자를 포함하지만 표면층에 제1안료가 아닌 카본블랙을 포함하는 비교예 2는 인조가죽 표면의 온도변화율이 높고 근적외선 영역 파장의 평균 반사율이 매우 낮은 바 쿨링감 효과가 실시예들에 비해 저조하며, 바인더층에 소량의 중공 미세입자를 포함하는 비교예 3은 실시예 1 내지 4에 비해 인조가죽의 열전도율이 높고, 후열차단율이 저하되는 것을 확인할 수 있었다,
또한, 바인더층에 소량의 제2안료를 포함한 비교예 4는 표면층을 투과한 근적외선 영역 파장이 반사되지 못해 인조가죽의 평균 반사율이 저하되어 인조가죽 표면의 온도변화율이 높아 쿨링감 효과가 실시예들에 비해 저하되었으며, 바인더층에 과량의 제2안료를 포함한 비교예 5는 인조가죽 내 이면층과 표면층의 박리강도가 저하되어 바람직하지 못한 것을 확인할 수 있었다.
2. 쿨링감 ( 쾌적감 ) 측정
위에서 제조한 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 자동차 내장재용 인조가죽을 자동차 시트커버로 이용한 차량을 여름철 맑은 날씨에, 햇빛이 가장 강한 오후 1시부터 3시까지 30-35℃에서 2시간 동안 옥외에 주차시켰다. 이후 평가단이 차량에 탑승하였을 때 쾌적하다고 느끼는지 여부를 질의 응답하여 하기 표 3에 그 결과를 나타내었다.
상기 평가단은 남녀 구분없이 20명으로 구성하여 총 5회로 진행하되, 평가가 4회 이상 동일한 경우에 하기 결과를 기재하였다.
(15명 이상이 쾌적하다고 응답할 경우 ○, 15명 이상이 불쾌하다고 응답할 경우 X, 이 외 기타일 경우 △로 표시하였으며, 평가가 2회 이상 상이한 경우에도 △로 표시하였다.)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
쾌적감 ○ ○ ○ ○ X X △ △
상기 표 3에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 자동차 내장재용 인조가죽을 적용한 차량은 내부의 온도가 많이 높아지지 않아 평가단이 쾌적하다고 느끼는 반면, 제1안료, 중공 미세입자 및 제2안료 중 어느 것 하나 포함하지 못한 비교예 1의 인조가죽을 적용한 차량은 내부의 온도가 많이 높아져 평가단이 불쾌해하였다.
또한, 제1안료를 포함하지 않고 기존의 카본블랙 안료를 포함한 비교예 2의 인조가죽을 적용한 차량 역시 내부의 온도가 많이 높아져 평가단이 불쾌해하였다.
또한, 중공 미세입자를 소량 포함하거나 제2안료를 소량 포함한 비교예 3 및 비교예 4의 인조가죽을 적용한 차량은 보통으로 쿨림감이 실시예들에 비해 다소 미흡한 것을 확인할 수 있었다.
1: 자동차 내장재용 인조가죽
10: 이면층 20: 바인더층
20': 제2바인더층 30: 표면층
40: 표면처리층

Claims (15)

  1. 상부에서 하부로 순차적으로, 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층; 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층; 및 이면층; 을 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽으로,
    상기 표면층은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고,
    상기 바인더층은 주제(B), 가교제, 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 70%이상인 제2안료, 및 중공 미세입자를 포함하며,
    상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20mW/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 주제(A), 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60%이상인 제1안료 및 가교제를 포함하는 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1안료는, 아조계, 안트라퀴논계, 프탈로시아닌계, 페리논계, 페릴렌계, 인디고계, 티오인디고계, 디옥사딘계, 퀴나크리돈계, 이소인돌리논계, 이소인돌린계, 디케토피로로피롤계, 아조메틴계 및 아조메틴아조계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 유기 안료이거나 또는, 백색 안료를 상기 유기 안료의 군에서 선택되는 1종 이상의 안료로 피복한 복합안료인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2안료는 금속 산화물, 금속 황산염, 금속 황화물, 금속 불화물, 금속 규산염 및 금속 탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중공 미세입자는 입자크기(particle size)가 30-120㎛이고, 20-23℃에서 열전도율이 0.02-0.10W/m·K 인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중공 미세입자는 세라믹 분말 또는 글라스 버블인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바인더층은 400-1500nm 파장에서 평균 반사율이 60%이상인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이면층과 바인더층 사이에 제2바인더층을 더 포함하되, 상기 제2바인더층은 중공 미세입자 및 제2안료 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이면층은 제2안료를 더 포함하는 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  11. 제1항 내지 제3항, 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 700-2500nm 파장의 평균 반사율이 50%이상인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  12. 제1항 내지 제3항, 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 인조가죽은 후열차단율이 35%이상인 것인 자동차 내장재용 인조가죽.
  13. 이형지 상부에 700-2500nm 파장의 평균 투과율이 60% 내지 85%인 표면층을 형성하는 표면층 형성 단계(S1);
    상기 표면층 상부에 350-2500nm 파장의 평균 반사율이 55% 내지 90%인 바인더층을 형성하는 바인더층 형성 단계(S3);
    상기 바인더층 상부에 이면층을 접합하는 이면층 합포 단계(S5); 및
    상기 이형지를 제거하는 이형지 제거 단계(S7); 를 포함하는 자동차 내장재용 인조가죽의 제조방법으로,
    상기 표면층은 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료를 포함하고,
    상기 바인더층 형성 단계(S3)는 상기 표면층 상부에 주제(B) 100중량부에 대해 가교제 1-10중량부, 중공 미세입자 5-20중량부 및 350-2500nm 파장을 반사하는 제2안료 5-20중량부를 포함하는 바인더층 조성물을 도포 및 건조하여 바인더층을 형성하는 단계이고,
    상기 자동차 내장재용 인조가죽은 표면의 온도변화율(500W, 180min)이 △55℃ 이하이고, 열전도율(ASTM C 518)이 20W/m·K 이하인 것인 자동차 내장재용 인조가죽 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 표면층 형성 단계(S1)는 상기 이형지 상부에 주제(A) 100중량부에 대해 700-2500nm 파장을 반사 또는 투과하는 제1안료 10-30중량부 및 가교제 1-10중량부를 포함하는 표면층 조성물을 도포 및 건조하여 표면층을 형성하는 단계인 것인 자동차 내장재용 인조가죽 제조방법.
  15. 삭제
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