KR102458316B1 - 천연 소재를 이용한 자동차 내장재 및 이의 제조방법 - Google Patents

천연 소재를 이용한 자동차 내장재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트가 10 내지 30겹으로 니들링 합지된 자동차 내장재 및 이의 제조방법으로서, 친환경적이면서도 원재료 비용 절감 및 공정 간소화로 인하여 더욱 경제적이고, 천연섬유가 보강된 자동차 내장재로써 요구되는 물성을 만족할 수 있다.

Description

천연 소재를 이용한 자동차 내장재 및 이의 제조방법{Automotive interior material using natural material and manufacturing method thereof}
본 발명은 천연 소재를 이용한 자동차 내장재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연 소재를 이용하여 친환경적이면서도 더욱 경제적인 자동차 내장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
열가소성 수지를 포함하는 조성물은 성형성, 내충격성, 내약품성이 뛰어나고 저비중, 저가라는 큰 장점을 가지고 있어서 플라스틱 성형 물품 및 자동차의 내외장재에 폭넓게 사용되고 있다.
대한민국 특허 등록공보 10-0911573에는 폴리 올레핀계 수지 70 ~ 95 중량%와 무기충전제인 글래스버블(GLASS BUBBLE) 2 ~ 10 중량% 및 그 외 무기충전 제 3 ~ 28 중량%로 이루어진 복합수지 조성물 100 중량부 등록특허 10-2342931에 대하여, 테레빈유 0.001 ~ 0.5 중량부와 수지산 0.003 ~ 0.8 중량부를 함유하고 있는 것을 그 특징으로 하는 자동차 내장재용 폴리 올레핀계 복합수지 조성물이 개시되어 있다.
그러나 상기 조성물을 이용한 시트 및 물품의 제조 등에 있어 환경 공해를 일으킬 뿐만 아니라, 재활용이 어려워 사후 처리가 매우 곤란하여 친환경적이지 못한 문제가 있다. 이로 인해, 최근 이와 같이 친환경적이지 못한 합성수지 시트 및 복합시트의 사용을 대체할 친환경적인 성형품을 제조하려는 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 천연 소재를 이용하여 친환경적이면서도 더욱 경제적인 자동차 내장재 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트가 10 내지 30겹으로 니들링 합지된 자동차 내장재를 제공한다.
또한 상기 시트 내 마 섬유의 중량비는 20 내지 40 wt% 이고, 짚의 중량비는 20 내지 40 wt% 이며, 폴리프로필렌 섬유의 중량비는 30 내지 50 wt%인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트를 10 내지 30겹으로 적층하고 니들펀칭 장치를 이용하여 니들링 합지하며, 상기 니들펀칭 장치는 3250cm2 기준 니들수가 2500 내지 3000개이고, 펀칭속도가 100 내지 300 RPM으로 수행되는 자동차 내장재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 천연 소재를 이용하여 친환경적이면서도 원재료 비용 절감 및 공정 간소화로 인하여 더욱 경제적이고, 천연섬유가 보강된 자동차 내장재로써 요구되는 물성을 만족하는 자동차 내장재 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
더욱 구체적으로 본 발명에 따른 자동차 내장재는 비중이 0.44±0.03, 인장강도 11.3 MPa 이상(상태, MD) 12.7 MPa 이상(내습, MD), 굴곡강도 8.9 MPa 이상(상태, MD) 8.7 MPa 이상(내습, MD), VICAT 연화점이 140℃ 이상, 치수변화율 3% 이내를 만족하여 천연섬유가 보강된 자동차 내장재로 사용되기 적합한 효과를 제공한다.
본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재는 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트가 10 내지 30겹으로 니들링 합지된 것을 일 특징으로 한다.
상기 시트 내 마 섬유의 중량비는 20 내지 40 wt% 이고, 짚의 중량비는 20 내지 40 wt% 이며, 폴리프로필렌 섬유의 중량비는 30 내지 50 wt% 이다.
이 때 마 섬유의 중량비가 20 wt% 미만이거나 짚의 중량비가 40 wt% 초과하는 경우 강도 물성이 현저히 떨어지는 문제점이 있고, 마 섬유의 중량비가 40 wt% 초과하거나 짚의 중량비가 20 wt% 미만인 경우 마 섬유는 수입에 의존하는 자재로서 국내에서 수급이 용이한 짚에 비하여 상당히 비싸기 때문에 경제성 상승의 효과가 떨어지며, 마 섬유를 제조하는 과정에서 수질오염이 현저하여 친환경적인 측면에서도 좋지 않고, 강도 물성은 보완되지만 성형성이 떨어지는 문제점이 있다.
바람직하게는 상기 시트 내 마 섬유의 중량비는 25 내지 35 wt% 이고, 짚의 중량비는 25 내지 35 wt% 이며, 폴리프로필렌 섬유의 중량비는 35 내지 45 wt% 인 것이 좋다.
또한 상기 자동차 내장재는 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트가 10겹 미만인 경우 성형성이 떨어지는 문제점이 있고, 30겹 초과인 경우동일 중량에 대하여 강도 및 인장력이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다. 바람직하게는 10 내지 20겹으로 니들링 합지된 것이 좋다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재는 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트를 적층하고 니들펀칭 장치를 이용하여 니들링 합지하여 제조된다.
이 때, 상기 니들펀칭 장치는 3250cm2 기준 니들수가 2500 내지 3000개이고, 펀칭속도가 100 내지 300 RPM으로 수행되는 것을 일 특징으로 한다.
이때 니들펀칭의 니들은 시트를 고르게 다지는 역할을 하며, 본 발명에 따른 마 섬유, 짚 및 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 시트를 고르게 다지기 위한 최적의 니들수를 제시하였다. 상기 니들 수 범위를 벗어나는 경우 고르게 다져지지 않아 적절한 성형성을 갖기 어렵다.
또한 펀칭속도의 경우 상기 범위를 벗어나는 경우, 특히 300 RPM 이상으로 펀칭하는 경우 마 또는 짚의 섬유질이 쪼개지는 문제점이 있다. 종래의 마 섬유를 포함하는 시트의 경우에는 마 섬유의 목질계 성분(리그닌; Lignin)의 비율이 높아 400 RPM 이상의 높은 회전수로도 니들링 합지가 가능하였지만 짚은 마 섬유에 비하여 리그닌 비율이 낮으므로 펀칭속도를 하향 조절하여 니들링 합지 시 섬유질이 쪼개지는 현상을 방지한다.
바람직하게는 3250cm2 기준 니들수가 2700 내지 2900개이고, 펀칭속도가 150 내지 250 rpm인 니들펀칭 장치를 사용하는 것이 좋다.
실시예 및 비교예
(1) 시트의 조성에 따른 실시예 및 비교예
하기 표 1에 나타나는 것과 같은 조성의 시트를 16겹으로 적층하고, 니들펀칭 장치를 이용하여 3250cm2 기준 니들링 합지(니들바늘수 2800개, 200rpm)하여 자동차 내장재를 제조하였다. 비교예 4의 경우 상부 시트를 5겹 합지한 후 합지된 상부 시트 하단에 하부 시트를 다시 합지하였다.(등록특허 10-2342931, 제3 변형 예 참고)
(wt%) 마 짚 PP 목화 합지
실시예 1 30 30 40 - 단일
실시예 2 20 40 40 - 단일
실시예 3 40 20 40 - 단일
실시예 4 35 35 30 - 단일
실시예 5 25 25 50 - 단일
비교예 1 - 50 50 - 단일
비교예 2 60 - 40 - 단일
비교예 3 50 - 50 - 단일
비교예 4 - - 70 30 상부
50 - 50 - 하부
(2) 니들펀칭 조건에 따른 실시예 및 비교예
마 섬유 30 wt%, 짚 30 wt%, PP 섬유 40 wt% 포함하는 시트를 하기 표 2에 나타난 것과 같은 조건으로 니들링 합지하였다.
(wt%) 적층수
(겹)		 니들수
(3250cm2당 개수)		 펀칭속도
(rpm)
실시예 6
(=실시예 1)		 16 2800 200
실시예 7 14 2700 150
실시예 8 18 2900 250
실시예 9 10 2500 100
실시예 10 20 3000 300
비교예 5 8 2800 200
비교예 6 25 2800 200
비교예 7 16 2400 200
비교예 8 16 3000 200
비교예 9 16 2800 400
비교예 10 16 2800 50
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 자동차 내장재에 대하여, 비중, 인장강도, 굴곡강도, VICAT 연화점, 치수변화율(내열/내습)을 측정하여 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
비중은 ISO 1183-1에 따라 20×50mm 크기의 5개 이상의 시편을 측정하여 산술평균값을 표시하였다.
인장강도는 ISO 527에 따라 50×150mm 크기의 5개 이상의 시편에 대하여 인장속도 50mm/min, 표선거리 50mm로 측정하여 산술평균값을 표시하였다. 상태 조건은 23℃, 50% RH × 24h 이고, 내습 조건은 50℃, 90% RH × 24h → 23℃, 50% RH × 24h 이다.
굴곡강도는 ISO 178에 따라 50×150mm 크기의 5개 이상의 시편에 대하여 굴곡속도 5mm/min, span거리 100mm로 측정하여 산술평균값을 표시하였다. 상태 조건은 23℃, 50% RH × 24h 이고, 내습 조건은 50℃, 90% RH × 24h → 23℃, 50% RH × 24h 이다.
VICAT 연화점은 ISO 306에 따라 5개 이상의 시편을 측정하여 산술평균값을 표시하였다.
치수변화율은 200 × 200mm 크기의 시편을 임의로 취하여 각 변으로부터 10mm 내측에 각변에 평행하게 기준선을 긋고(180 × 180mm) 그 반대쪽선과의 중심을 잇는 거리를 각각 측정하여 원치수로 한 다음, 아래 조건(내습/내열)으로 폭로시킨 후 다시 치수를 측정하여 치수변화율을 구하였으며, 5개 이상의 시편을 측정하여 산술평균값을 표시하였다. 내습 조건은 50℃, 90% RH × 24h → 100℃ × 1h → 23℃, 50% RH × 1h 이고, 내열 조건은 100℃ × 24h → 23℃, 50% RH × 1h 이다.
치수변화율(%)=(L1-L)/L*100
(L : 폭로 전 치수(mm), L1 : 폭로 후 치수(mm))
비중 인장강도(MPa) 굴곡강도(MPa) VICAT(℃) 치수변화율(%)
상태 내습 상태 내습 내열 내습
실시예 1 0.45 12.8 13.5 9.4 9.2 144 1.5 2.1
실시예 2 0.42 11.5 12.8 8.9 8.7 145 2.0 2.9
실시예 3 0.47 11.4 12.9 9.0 8.7 141 2.1 2.7
실시예 4 0.43 12.3 13.1 9.1 8.9 143 1.7 2.5
실시예 5 0.44 11.9 13.4 9.2 8.8 142 1.8 2.3
실시예 6 0.45 12.1 13.5 9.4 9.2 144 1.5 2.1
실시예 7 0.44 11.7 13.2 9.3 9.1 143 1.6 2.4
실시예 8 0.43 12.6 13.3 9.2 9.0 144 1.7 2.6
실시예 9 0.47 11.3 12.7 8.9 8.8 144 1.9 2.8
실시예 10 0.42 11.4 12.8 9.0 8.7 141 2.0 2.8
비중 인장강도(MPa) 굴곡강도(MPa) VICAT(℃) 치수변화율(%)
상태 내습 상태 내습 내열 내습
비교예 1 0.57 13.1 12.7 10.4 8.4 140 2.7 4.2
비교예 2 0.40 14.8 19.7 7.8 8.1 137 5.4 6.1
비교예 3 0.41 13.6 18.3 7.9 9.2 138 3.0 4.3
비교예 4 0.84 36.1 40.1 7.9 8.1 127 3.8 7.1
비교예 5 0.43 10.8 11.7 8.5 8.2 140 4.1 2.8
비교예 6 0.41 10.9 10.5 8.8 8.6 142 3.4 4.7
비교예 7 0.44 11.0 11.9 8.2 7.5 143 3.9 3.8
비교예 8 0.47 9.7 11.8 7.8 8.3 142 2.7 4.1
비교예 9 0.46 10.5 9.7 8.0 7.1 144 4.4 5.3
비교예 10 0.43 10.2 10.0 7.4 8.4 141 3.5 3.9
상기 표 3에 나타나는 것과 같이 본원발명의 실시예에 따른 자동차 내장재는 비중이 0.44±0.03, 인장강도 11.3 MPa 이상(상태, MD) 12.7 MPa 이상(내습, MD), 굴곡강도 8.9 MPa 이상(상태, MD) 8.7 MPa 이상(내습, MD), VICAT 연화점이 140℃ 이상, 치수변화율 3% 이내를 만족하여 천연섬유가 보강된 자동차 내장재로 사용되기 적합하며, 특히 실시예 1, 4, 5, 6, 7, 8 의 물성이 우수하며, 실시예 1 및 6 의 물성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면 비교예에 따른 자동차 내장재는 상기 표 4에 나타나는 것과 같이 비중, 인장강도, 굴곡강도, VICAT 연화점, 치수변화율 중 어느 하나 이상의 물성이 만족하지 않아 천연섬유가 보강된 자동차 내장재로 사용되기 부적합한 것을 확인할 수 있다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 마 섬유 25 내지 35 wt%, 짚 25 내지 35 wt% 및 폴리프로필렌 섬유 30 내지 50 wt%를 포함하는 시트를 16 내지 18겹으로 적층하고 니들펀칭 장치를 이용하여 니들링 합지하며,
    상기 니들펀칭 장치는 3250cm2 기준 니들수가 2700 내지 2900개이고, 펀칭속도가 150 내지 250 RPM으로 수행되는 자동차 내장재의 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08207185A (ja) * 1994-02-09 1996-08-13 Kodama Kagaku Kogyo Kk 多層積層体および多層積層体パネルを製造する方法
KR100753960B1 (ko) * 2006-10-13 2007-08-31 (주)에이피엠티 강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용적층시트 및 이의 제조방법
JP2014528033A (ja) * 2011-09-28 2014-10-23 エネクシス カンパニーリミテッド 汎用機能性不織布及びその製造方法

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