Typical polypropylene (PP) foam is manufactured using random PP, but the mechanical properties of PP foam can be improved when homo PP, which is more crystalline than random PP, is used. However, the increase in the crystallinity of such a material causes various process difficulties in manufacturing the foamed foam by lowering the workability. In this study, homo PP was applied in the process of making PP foam by using electron beam crosslinking and chemical foaming agent using polypropylene which is the most used for automobile interior and exterior materials. The degradation of the workability in the process was overcome by the optimization of electron beam crosslinking process and side feeding systems.

일반적인 폴리프로필렌(PP) 폼은 랜덤 PP를 사용하여 제조되나 랜덤 PP보다 결정성이 높은 호모 PP를 사용할 경우 PP 폼의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 그러나 이러한 소재의 결정성 증가는 가공성을 저하시킴으로써 발포 폼을 제조하는데 다양한 공정상의 어려움을 야기한다. 본 연구에서는 자동차 내외장재 용도로 가장 많이 사용되는 PP를 베이스 원료로 하여 전자선 가교와 화학발포제를 이용하여 PP 폼을 제조하는 과정에서 호모 PP를 적용하였으며, 이에 의한 가공성의 저하는 발포제 마스터배치(M/B) 최적화, 압출량 최적화 및 사이드 피딩 시스템을 적용하여 해결하였다.

Keywords: polypropylene, random PP, homo PP, mechanical properties, crosslinked foam

세계적인 지구온난화 현상으로 인한 환경 문제와 자원 고갈의 이유로 환경 규제가 가속화됨에 따라 거대한 자동차 시장을 갖는 선진국을 중심으로 자동차 산업에서는 엔진성능 향상 외에도 차량의 연비를 효율적으로 향상시킬 수 있는 방안으로 경량화와 관련된 다양한 연구를 수행하고 있다.^1-3 이에 기존에 철강 기반으로 사용되어온 자동차 소재가 점차 저비중의 알루미늄 소재나 고분자 복합소재 대체되어 가고 있다. 그 중 발포성형은 이처럼 낮은 고분자 소재의 추가적인 경량효과 뿐만 아니라 소재의 원가절감을 가능케 하므로, 기계적 물성이 허용하는 범위 내에서 고분자 소재의 추가적인 경량효과를 달성하기 위하여 다양한 고분자 발포성형 관련 연구가 진행되고 있다.^4-6 일반적으로 자동차에 가장 많이 사용되는 고분자 수지는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 고분자 소재 가운데서도 가장 가벼운 수지 중에 하나이며, 수지의 특성 제어를 통하여 물성제어가 가능하기 때문에 이미 오래 전부터 다양한 자동차 부품으로 활용되고 있다.⁷ 일반적으로 PP와 같은 결정성 수지는 용융점 영역에서 점도변화가 크기 때문에 가공 영역이 넓지 않으며, 발포셀의 균일한 성장을 위하여 strain hardening, elongational viscosity 등이 좋아야 하나, PP의 경우는 이러한 특징이 열세여서 사용에 제약이 있는 편이다.⁸ 본 연구에서는 자동차용 내장부품으로서 향후 경량화 효과를 달성할 수 있는 호모 PP를 적용한 발포폼 시트의 적용가능성을 판단하기 위한 기초 연구로 호모 PP를 적용한 폴리프로필렌 발포소재의 물리적 특성과 호모 PP함량에 따른 제조공정의 체적화 및 이를 통하여 얻어진 소재의 물성 특성을 비교하였다.