KR102677590B1 - 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재; 상기 기재에 장착되는 복사히터; 상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부; 상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트; 상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단;을 포함하고, 상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 발포기재에 의해 단열 성능이 향상되어 복사히터의 후방으로의 열 손실량이 감소되는 효과가 있다.

Description

복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법{CAR INTERIOR MATERIAL HAVING RADIATION HEATER AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 차량 내장재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기에너지에 의해 발열하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
차량에서 공조 시스템에 의한 히팅 방식은 차량 실내의 온도를 높이는데 상당한 시간이 소요되므로 복사열을 이용하는 히터가 병행적으로 사용되고 있다.
더욱이 내연기관 엔진을 사용하지 않는 전기 자동차의 경우 엔진의 열을 이용할 수 없기 때문에 전기를 에너지원으로 하는 복사히터가 적용되고 있다.
특히, 최근 복사히터를 차량 내장재(슈라우드, 도어트림, 필러트림, 콘솔, 헤드라이너, 크래시패드, 러기지트림 등)에 장착하여 사용하기 위한 기술 개발이 활발하다.
이러한 복사히터의 열원체로서 열선을 이용하는 선상 발열체와 필름 형태(플렉시블한 면 형태)의 발열층을 이용하는 면상 발열체가 있다.
그러나 선상 발열체는 열선을 내장한 열선 패드를 이용하므로 면상 발열체에 비해 두께가 두꺼워질 수밖에 없고 차량에 적용할 경우 복잡한 형상의 곡면에 적용하기 어렵기 때문에 선상 발열체보다는 면상 발열체가 폭넓게 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재를 개략적으로 나타낸 일측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 복사히터를 구비한 차량 내장재는, 차량 내장재의 일부를 구성하는 기재(1)의 상면에 단열부(3)가 적층 부착되고, 상기 단열부(3)의 상면에 복사히터(2)가 적층 부착되며, 상기 복사히터(2)의 상면에 원단(4)이 적층 부착된 구조를 가진다. 상기 원단(4)은 복사히터(2) 및 기재(1)를 감싸는 구조로 형성될 수 있다.
상기 단열부(3)는 상기 복사히터(2)의 하면 측으로 열이 손실되는 것을 막기 위해 구비되는데, 상기 복사히터(2)의 열 손실은 차량의 에너지 효율과 직결되므로 이를 감소시키기 위한 기술이 요구되고 있다. 특히, 내연기관 자동차에서 전기 자동차로 자동차 산업의 패러다임의 변화함에 따라 상기 복사히터(2)를 전기 자동차에 확대 적용하기 위해서는 열 손실을 최소화하여 배터리의 난방 전력 사용 효율을 높일 필요가 있다.
그런데, 종래의 상기 단열부(3)는 단순히 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 등을 사용하여 발포 사출성형 방식에 의하여 상기 기재(1)와 상기 복사히터(2)의 사이에 충진되어 형성되므로, 상기 복사히터(2)의 열 손실을 감소시키는 효과가 크지 않았다.
즉, 상기 단열부(3)는 상기 기재(1)와 상기 복사히터(2)의 사이에 완전하게 채워진 상태로 제조되므로 상기 복사히터(2)의 하면으로 방출되는 열을 상기 단열부(3)가 온전히 전달받게 되고, 상기 단열부(3) 자체의 열전도율에 따라 상기 기재(1)로 열 전달이 이루어질 수 밖에 없어 단열 효과에 한계가 있었다.
또한, 상기 기재(1)가 PA6(Polyamide6)로 이루어져 있는데, 이 역시 단열 성능이 좋지 못하여 복사히터(2)의 열 손실을 감소시키는데 도움이 되지 못하였다.
상기 복사히터(2)의 열 손실은 작동 후 설정온도에 도달하는 시간이 그 만큼 더 소요되어 사용자에게 불편을 초래하게 된다.
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.
대한민국등록특허 제10-1864637호(2018.05.30 등록)
전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 소재(기재 및 단열부)의 열전도율을 낮춤으로써 단열 성능을 향상시켜 복사히터의 열 손실을 최소화하고 전력 소모량을 감소시키는 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 복사히터의 전력 사용량을 감소시켜 배터리 전력 감소를 지연시킴으로써 전기 자동차의 전비(내연기관 차량의 연비에 대응되는 개념으로 키로와트당 주행 가능 거리)가 향상될 수 있는 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 열 손실의 감소를 통해 열 효율을 높임으로써 작동 시점부터 설정 온도에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있어 사용자의 만족감을 향상시키는 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재는, 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재; 상기 기재에 장착되는 복사히터; 상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부; 상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트;
상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단;을 포함하고, 상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진다.
상기 상부사출기재는 발포기재의 테두리부 상면에 밀착되고, 상기 발포기재는 상기 상부사출기재와 하부사출기재의 사이에 개재되며, 상기 하부사출기재는 상기 발포기재의 하면에 밀착되어 차량 내장재의 일측 외측면을 구성하고, 상기 발포기재는 상기 단열부와 상기 하부사출기재의 사이에 개재된다.
상기 상부사출기재의 하면에 복수의 결합돌기가 형성되고, 상기 발포기재와 하부사출기재 각각에 결합돌기와 동 수의 결합홀이 형성되며, 상기 발포기재와 하부사출기재의 결합홀에 상기 결합돌기가 압입된다.
상기 결합돌기의 하단부가 상기 하부사출기재의 결합홀 외측으로 돌출되어 하부사출기재의 하면에 융착된다.
상기 발포기재의 상면에 상기 단열부와 동일한 형상의 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈에 상기 단열부가 삽입 안착된다.
상기 단열부가 양면테이프를 매개로 상기 안착홈의 바닥면에 부착된다.
상기 하부사출기재의 하면에 차량의 실내 패널에 형성된 장착홀에 삽입 고정되는 복수의 장착돌기가 형성된다.
상기 발포기재는 폴리프로필렌을 발포 성형한 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질로 이루어진다.
상기 단열부는 상면에 다수의 공기홈이 형성된다.
상기 공기홈들의 사이에 허니컴 구조의 격벽이 형성된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은, 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재와, 상기 기재에 장착되는 복사히터와, 상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부와, 상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트와, 상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단을 포함하고, 상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재를 제조하기 위한 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법에 있어서, 소재를 상부사출기재 성형용 사출금형에 사출하여 하측면에 복수의 결합돌기가 형성되도록 상기 상부사출기재를 제조하는 상부사출기재 성형 단계와, 소재를 하부사출기재 성형용 사출금형에 사출하여 하측면에 복수의 장착돌기가 형성되고 상기 결합돌기가 관통하는 결합홀이 형성되도록 상기 하부사출기재를 제조하는 하부사출기재 성형 단계를 포함하는 사출기재 성형 단계와; 소재를 발포금형에 발포 사출하여 내부에 무수한 미세기공이 형성되고, 상기 결합돌기가 관통하는 결합홀이 형성되도록 상기 발포기재를 제조하는 발포기재 성형 단계와; 상기 상부사출기재의 결합돌기를 상기 발포기재와 하부사출기재의 결합홀에 압입하여 상기 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재를 결합하고, 상기 하부사출기재의 하면으로 돌출된 상기 결합돌기의 하단부를 융착하여 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재를 분리되지 않도록 완전히 결합하는 기재 조립 단계;를 포함한다.
상기 발포기재 성형 단계에서 폴리프로필렌을 발포 성형하여 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질의 상기 발포기재를 제조한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은, 멜라민폼을 압착금형의 상부 압착금형과 하부 압착금형 사이에 투입하고, 가공온도 250℃ 이상 압착률 70% 이상으로 열간 압착하여 상기 단열부를 성형하는 단열부 성형 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은, 상기 단열부를 상기 발포기재의 일측면에 형성된 안착홈의 바닥면에 양면테이프로 부착하는 단열부 부착 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은, 상기 발포기재와 상기 단열부의 상면 전체에 상기 단열시트를 접착하는 단열시트 부착 단계와; 상기 단열시트의 상면에 상기 복사히터를 부착하는 복사히터 부착 단계와; 상기 복사히터와 상기 기재를 원단으로 감싸는 원단 감싸기 단계;를 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법은 기재에 발포기재가 포함됨으로써 복사히터 후방으로의 열손실량이 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법은 공기에 의해 소재(기재 및 단열부)의 열전도율을 낮춤으로써 단열 성능을 향상시켜 복사히터의 열 손실을 최소화하고 전력 소모량을 감소시킨다.
또한, 본 발명에 의한 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법은 복사히터의 전력 사용량을 감소시켜 배터리 전력 감소를 지연시킴으로써 전기 자동차의 전비가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법은 열 손실의 감소를 통해 열 효율을 높임으로써 작동 시점부터 설정 온도에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있어 사용자의 만족감을 향상시킨다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기재의 일 구성인 발포기재의 평면도 및 단면도(Ⅲ-Ⅲ선 단면도)이다.
도 4는 상기 발포기재와 상부사출기재의 결합 상태 단면도이다.
도 5는 상기 발포기재와 상부사출기재 및 하부사출기재의 결합 상태 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조 방법 중, 기재 조립 단계의 융착 단계를 도시한 것으로 상기 상부사출기재의 결합돌기 융착을 설명하는 도면이다.
도 8은 단열부 성형 단계를 설명하는 도면이다.
도 9는 단열부 부착 단계를 설명하는 도면이다.
도 10은 단열시트 부착 단계와 복사히터 부착 단계를 설명하는 도면이다.
도 11은 상기 단열부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 상기 단열부의 부분 평면도이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시된 단열부를 성형하는 단열부 성형 단계를 설명하는 도면이다.
본 발명 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 해석되어서는 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 발명에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 기재의 일 구성인 발포기재의 평면도 및 단면도(Ⅲ-Ⅲ선 단면도)이며, 도 4는 상기 발포기재와 상부사출기재의 결합 상태 단면도이고, 도 5는 상기 발포기재와 상부사출기재 및 하부사출기재의 결합 상태 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재는 기재(10), 복사히터(20), 단열부(30), 단열시트(40) 및 원단(50)을 포함한다.
상기 기재(10)는 차량 내장재의 일부를 구성하는 부품으로, 차량 내장재의 기본 몸체를 이루며, 상기 복사히터(20)가 장착되는 설치 장소를 제공한다.
기재(10)의 열 차단 성능 향상을 위해 본 발명은 상기 기재(10)가 강성 확보 및 조립을 위한 상부사출기재(11) 및 하부사출기재(13)와, 열 차단 성능 향상을 위한 발포기재(12)가 결합된 3중 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부사출기재(11)는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리아미드(Polyamide, PA) 등의 재질로 이루어진 사출 성형품이다. 상부사출기재(11)는 내부에 직사각형 관통홀이 형성되어 발포기재(12)의 테두리부 형상과 동일한 직사각형의 틀 형상을 가지는 평판재이다. 상부사출기재(11)의 하면에는 상기 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)와 결합을 위한 복수의 결합돌기(11a)가 형성된다.
상기 하부사출기재(13) 역시 상부사출기재(11)와 동일하게 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리아미드(Polyamide, PA) 등의 재질로 사출 성형된 부품이다. 하부사출기재(13)는 상기 발포기재(12)의 면적과 동일한 면적을 가지는 직사각형 판재로서 기재(10)에 필요한 강성을 확보하는 역할을 한다.
또한 하부사출기재(13)의 하면에는 본 발명에 따른 차량 내장재를 차체 실내 패널에 장착할 수 있도록 장착돌기(13a)가 형성된다.
상기 장착돌기(13a)는 단부에 탄성 후크가 형성되어 차체 실내 패널에 형성된 장착홀로 삽입 결합될 수 있도록 된 것으로 차량용 내장재에 널리 사용되는 관용 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 장착돌기(13a) 역시 본 발명에 따른 차량 내장재가 전체적으로 균형있고 안정적으로 장착될 수 있도록 하부사출기재(13)의 하면 전체에 걸쳐 고르게 분산되어 복수 개 형성될 수 있다.
또한 하부사출기재(13)에는 테두리 부분을 따라 상기 상부사출기재(11)의 결합돌기(11a)와 동일한 위치에 동일한 수의 결합홀(13b)이 관통 형성된다.
상기 결합돌기(11a)는 상부사출기재(11)의 사출 성형시 상부사출기재(11) 성형 금형 내에서 동시에 형성되고, 상기 장착돌기(13a)는 하부사출기재(13) 사출 성형시 하부사출기재(13) 성형 금형 내에서 동시에 형성된다.
상기 상부사출기재(11)의 결합돌기(11a)는 상기 발포기재(12)와 하부사출기재(13)의 총 두께보다 긴 길이로 형성되어 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)와 결합시 하부사출기재(13)의 하면으로 돌출된다. 상기 결합돌기(11a)는 상부사출기재(11)의 하면에 일정 간격으로 고르게 분산 배치되어 상부사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)가 면적 전체에 걸쳐 균일한 결합력으로 결합될 수 있도록 되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발포기재(12)는 전체적으로 직사각형 판재 형상을 가지는 부품이다. 또한 상기 발포기재(12)는 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다. EPP는 폴리올레핀 계열의 'PP(Polypropylene)'를 화학적 발포제가 아닌 물리적으로 발포한 재료로서, 경량, 고강도, 고내열성의 특성을 가지며, 더불어 열전도성이 낮은 특징을 갖는다.
상기 발포기재(12)는 상부사출기재(11)(내부의 관통홀 면적 포함) 및 하부사출기재(13)와 동일한 평면 면적을 가지며, 상면에는 상기 단열부(30)가 삽입 설치되는 직사각형의 안착홈(12a)이 형성된다. 상기 안착홈(12a)은 상부사출기재(11)에 형성된 관통홀과 형상 및 면적이 동일하다.
또한 상기 안착홈(12a)의 외측부 즉, 발포기재(12)의 테두리부에는 상기 상부사출기재(11)의 결합돌기(11a)와 대응되는 위치에 같은 수의 결합홀(12b)이 관통 형성된다. 도 3에는 발포기재(12)의 테두리부를 따라 총 6개의 결합홀(12b)이 형성된 실시예가 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 상부사출기재(11)는 발포기재(12)의 테두리부 상면에 결합된다. 상부사출기재(11)의 결합돌기(11a)가 발포기재(12)의 결합홀(12b)과 하부사출기재(13)의 결합홀(13b)에 삽입되어 가조립되고, 이후 결합돌기(11a)의 하단이 하부사출기재(13)의 하면에 융착됨으로써 상부사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)가 분리되지 않는 상태로 완전히 결합된다.
상기와 같이 구성된 기재(10)는 EPP 재질의 발포기재(12)를 포함함으로써 우수한 단열 성능을 갖추면서도, 하면에 장착돌기(13a)가 형성된 하부사출기재(13)를 포함함으로써 복사히터를 구비한 차량 내장재를 차량의 실내 패널에 용이하게 장착할 수 있도록 하는 장점을 가진다. 이는 단열 성능만을 고려하여 기재(10)를 EPP 재질의 발포기재(12)로만 구성할 경우 기재(10)에 장착돌기를 성형하기 곤란한 문제를 해결한 것이다.
상기 복사히터(20)는 상기 기재(10)의 상부에 장착되는 것으로 차량 배터리로부터 전력을 공급받아 발열하는 필름 형태의 히터이다.
상기 복사히터(20)는 필름 형태의 베이스부 상면에 전극과 발열부를 적층 형성하고, 그 상부를 커버레이로 덮어 마감한 구조의 면상발열체로서 상기 기재(10) 와 단열부(30)의 상부에 설치된다.
상기 단열부(30)는 상기 기재(10)와 상기 복사히터(20) 사이에 개재되는 구성으로, 상기 복사히터(20)의 열에 의해 상기 기재(10)가 손상되는 것을 방지하고 상기 기재(10)로의 열 전달로 인한 상기 복사히터(20)의 열 손실을 감소시키는 역할을 수행한다. 상기 단열부(30)는 상기 기재(10)의 상면에 적층 개재되거나 함입 개재될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서는 상기 발포기재(12)에 형성된 안착홈(12a)에 삽입 안착되는 구조로 함입 설치되었다.
상기 단열부(30)의 상면에는 상기 단열시트(40)가 적층되고, 상기 단열시트(40)의 상면에 상기 복사히터(20)가 적층된다.
한편, 상기 단열부(30)는 멜라민폼(Melamine Foam) 재질의 부품으로서, 압착금형(100)을 이용하여 열간 압착 성형 방식으로 제조되는 것이 바람직하다. 멜라민폼은 내열성 및 단열성이 우수한 소재이므로, 멜라민폼으로 제작된 상기 단열부(30)는 종래의 폴리우레탄 소재로 구성된 단열부에 비하여 상기 복사히터(20)의 고온에도 손상없이 보다 우수한 단열 성능을 발휘할 수 있다.
상기 멜라민폼은 250℃ 이상에서 70% 이상 압착하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 압착 전 멜라민폼을 250℃ 이상으로 70% 이상 압착하는 이유는 종래의 폴리우레탄 소재 보다 우수한 단열 성능을 확보하기 위한 것으로 실험적으로 확인된 수치이다.
한편, 상기 단열부(30)는 상기 기재(10)에 접착제에 의해 부착될 수 있다. 또한, 상기 단열부(30)는 양면테이프(60)를 매개로 기재(10)에 부착될 수 있다.
상기 단열시트(40)는 상기 단열부(30)와 상기 복사히터(20) 사이에 개재되는 구성이다. 이때, 상기 단열시트(40)는 그 상면에 상기 복사히터(20)가 적층된 구조를 가짐으로써 상기 복사히터(20)가 상기 단열부(30)에 직접 접촉하지 않게 하여 상기 단열부(30)가 상기 복사히터(20)의 열에 의해 손상 및 탄화되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 단열시트(40)는 내열성이 우수한 탄소섬유 및 유리섬유 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 원단(50)은 상기 복사히터(20)와 상기 기재(10)를 감싸는 구성이다.
상기 원단(50)은 연성의 재질로 된 직물이나 가죽 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 원단(50)은 상기 복사히터(20)와 상기 기재(10)를 감싸는 강성 소재로 된 판재로 대체될 수도 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은, 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재와, 상기 기재에 장착되는 복사히터와, 상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부와, 상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트와, 상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단을 포함하고, 상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재를 제조하기 위한 방법이다.
도 6과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은 사출기재 성형 단계(S10)와, 발포기재 성형 단계(S20)와, 기재 조립 단계(S30)를 포함한다.
또한, 상기 사출기재 성형 단계(S10)은 상부사출기재 성형 단계(S11)과 하부사출기재 성형 단계(S12)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법은 단열부 성형 단계(S40), 단열부 부착 단계(S50), 단열시트 부착 단계(S60), 복사히터 부착 단계(S70) 및 원단 감싸기 단계(S80)를 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량 내장재의 상기 기재(10)는 상부사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)를 포함하며, 상기 상부사출기재(11)와 하부사출기재(13)는 각각 상부사출기재 성형 단계(S11)와 하부사출기재 성형 단계(S12)에 의해 제조되고, 상기 발포기재(12)는 발포기재 성형 단계(S20)에 의해 제조된다.
상기 상부사출기재 성형 단계(S11)는 상부사출기재 성형용 사출금형 내부로 용융 수지를 사출하여 상기 상부사출기재(11)를 제조하는 것으로 일반적인 사출 공법으로 실시된다. 소재로는 PP, PA(특히 PA6) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 상부사출기재 성형용 사출금형의 내부에는 상기 결합돌기(11a)를 형성하기 위한 홈이 형성되어 있다.
상기 하부사출기재 성형 단계(S12)는 상기 상부사출기재 성형 단계(S11)과 동일한 방식으로 실시된다. 즉, 상기 하부사출기재 성형 단계(S12)는 하부사출기재 성형용 사출금형 내부로 용융 수지를 사출하여 상기 하부사출기재(13)를 제조하는 것으로 일반적인 사출 공법으로 실시된다. 소재로는 PP, PA(특히 PA6) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 하부사출기재 성형용 사출금형의 내부에는 상기 장착돌기(13a)를 형성하기 위한 홈이 형성되어 있다.
상기 발포기재 성형 단계(S20)는 발포금형 내부로 용융 수지를 발포 사출하여 상기 발포기재(12)를 제조하는 것으로, 사출 공정에 발포 공정이 포함되어 발포기재(12)의 내부에 무수한 미세기공이 형성된다. 또한 상기 발포금형에는 상기 결합홀(12b)을 형성하기 위한 동수의 코어핀이 형성되어 있다.
상기 발포기재 성형 단계(S20)에서는 PP(폴리프로필렌) 소재를 발포 사출하여 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질의 발포기재(12)를 제조한다. 즉, 본 발명에 따른 발포기재(12)는 EPP(발포 폴리프로필렌)로 이루어진다. PP(폴리프로필렌)을 발포금형 내부로 발포 사출할 때 성형성을 증가시키기 위해 발포 배율은 10배 정도로 하는 것이 바람직하다.
상기 EPP는 이미 상용화되어 있는 주지의 물리적 발포 사출성형 방법에 의해 제조된다. 물리적 발포 사출성형 방법은 용융 수지에 물리적 발포제로서 초임계가스(N2, CO2)를 혼입하여 사출 수지 내부에 다공성 구조를 형성하는 기술이다.
상기 발포기재 성형 단계(S20)에 사용되는 발포금형은 고정금형과 이동금형을 포함하며, 용융 수지(사출재료)를 캐비티에 주입 후 상기 발포금형을 설정 거리만큼 형개시키는 코어백(Core Back) 방식에 의해 수지의 발포 공간을 확보하여 수지 내부에 미세기공이 충분히 생성될 수 있도록 한다. 이와 같은 코어백 방식의 발포 방법은 공지된 관용 기술이므로 상세 설명은 생략한다.
상기 기재 조립 단계(S30)는 상기 상부사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)를 조립하여 기재(10)를 완성하는 단계이다. 기재 조립 단계(S30)에서는 결합 단계와 융착 단계를 실시한다.
상기 결합 단계에서는, 도 4, 도 5와 같이, 상부사출기재(11)의 결합돌기(11a)를 발포기재(12)의 결합홀(12b)에 삽입하여 상부사출기재(11)와 발포기재(12)를 먼저 결합한다. 이때 상부사출기재(11)는 발포기재(12)의 테두리부 상면에 밀착되고, 결합돌기(11a)는 발포기재(12)의 하방으로 하부사출기재(13)의 두께에 해당되는 길이 이상으로 돌출된다.
이어 하부사출기재(13)를 발포기재(12)의 하면에 밀착시키면서 상기 결합돌기(11a)를 하부사출기재(13)의 결합홀(13b)로 통과시켜 하부사출기재(13)의 하면으로 결합돌기(11a)의 하단부를 돌출시킨다.
이때 상기 결합돌기(11a)가 발포기재(12)와 하부사출기재(13)의 결합홀(12b,13b)에 압입되어 접촉면들 사이에서 발생하는 마찰력에 의해서 상부사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)가 소정의 결합력으로 결합 상태를 유지하는 가조립 상태가 될 수 있다.
상기 융착 단계에서는, 도 7과 같이, 상기 결합돌기(11a)의 하단부가 순간적으로 용융 및 경화되어 융착단부(11b)가 형성된다. 융착단부(11b)는 결합돌기(11a)의 하단부가 하부사출기재(13)의 하면을 따라 용융 확장 및 경화한 것으로 융착단부(11c)가 하부사출기재(13)의 하면 즉, 상기 결합홀(13b)의 하측 입구 주변부에 부착 상태로 걸려짐으로써 결합돌기(11a)가 상기 결합홀(12b,13b)에서 빠지지 않게 되며, 이로써 사출기재(11)와 발포기재(12) 및 하부사출기재(13)가 서로 분리되지 않도록 견고하게 결합된다.
도 8과 같이, 상기 단열부 성형 단계(S40)는 압착금형(100)을 이용하여 상기 단열부(30)를 열간 압착 성형 공정에 의해 제조한다. 소재로는 멜라민폼(Melamine Foam)을 이용할 수 있다. 상기 멜라민폼(M)을 250℃ 이상으로 70% 이상 압착하여 상기 단열부(30)를 제조한다. 열간 압착 성형에 사용되는 상기 압착금형(100)은 상부 압착금형(110)과 하부 압착금형(120)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 단열부 성형 단계(S40)는 최종 성형품인 상기 단열부(30)의 크기로 캐비티(121)가 형성된 하부 압착금형(120)에 250℃ 이상으로 가열한 멜라민폼(M)을 안착시킨 후(멜라민폼(M) 안착 후 가열할 수도 있음), 상부 압착금형(110)을 하강시켜 압착코어(111)가 멜라민폼(M)을 캐비티(121) 내부로 압착시킴으로써 상기 단열부(30)가 성형되도록 구성될 수 있다.
상기 단열부 부착 단계(S50)는 상기 단열부 성형 단계(S40)에서 성형 제조된 상기 단열부(30)를 상기 기재(10)에 부착시키도록 구성된다.
예를 들어, 상기 단열부 부착 단계(S50)는 상기 단열부(30)를 상기 기재(10)에 접착제로 부착시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 단열부(30)는, 도 9와 같이, 양면테이프(60)를 이용하여 기재(10)에 부착될 수 있다. 먼저 상기 단열부(30)의 하면에 양면테이프(60)의 상면을 부착하고, 그 상태의 단열부(30)를 발포기재(12)의 안착홈(12a)에 삽입 안착시켜 양면테이프(60)의 하면을 안착홈(12a)의 바닥면에 부착시킴으로써 단열부(30)를 기재(10)에 부착할 수 있다.
상기 단열시트 부착 단계(S60)는, 도 10과 같이, 상기 단열시트(40)를 상기 단열부(30)의 상면에 부착시키도록 구성된다.
예를 들어, 상기 단열시트 부착 단계(S60)는 상기 단열시트(40)를 상기 단열부(30)의 상면(이에 더하여, 상기 기재(10)의 상면 일부를 더 포함할 수도 있음)에 접착제로 부착시키도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 단열시트(40)는 그 상면에 상기 복사히터(20)가 적층된 구조를 가짐으로써, 상기 복사히터(20)가 상기 단열부(30)에 직접 접촉하지 않게 됨으로써 상기 단열부(30)가 상기 복사히터(20)의 열에 의해 손상 및 탄화되는 현상이 현저히 저감된다.
상기 복사히터 부착 단계(S70)는 상기 복사히터(20)를 상기 단열시트(40)의 상면에 부착시키도록 구성된다(도 10 참조).
예를 들어, 상기 복사히터 부착 단계(S70)는 상기 복사히터(20)의 하면을 단열시트(40)의 상면에 접착제로 부착시키도록 구성될 수 있다.
상기 복사히터 부착 단계(S70)는 상기 단열시트 부착 단계(S60) 이전에 수행될 수 있으며, 이때 상기 단열시트 부착 단계(S60)는 상면에 상기 복사히터(20)가 적층 부착된 단열시트(40)를 상기 단열부(30)의 상면에 부착시키도록 구성될 수 있을 것이다.
상기 원단 감싸기 단계(S80)는 상기 단열시트 부착 단계(S60)와 상기 복사히터 부착 단계(S70)를 수행한 후, 상기 복사히터(20)와 상기 기재(10)를 상기 원단(50)으로 감싸도록 구성된다(도 2 참조).
예를 들어, 상기 원단 감싸기 단계(S80)는 상기 원단(50)을 상기 복사히터(20)와 상기 기재(10)에 접착제로 부착하는 방식으로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 원단(50)은 연성의 재질로 된 직물이나 가죽 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 11과 같이, 상기 단열부(30)의 상면에는 다수의 공기홈(31)이 형성될 수 있다. 이와 같이 공기홈(31)이 형성되면 단열부(30)를 통한 열전달 면적이 감소될 뿐만 아니라 공기홈(31) 내부의 공기가 단열부(30)의 재질보다 열전달 성능이 떨어지는 전달 매체이기 때문에 단열부(30)를 통한 열손실이 더욱 감소될 수 있다.
또한, 도 12와 같이, 상기 공기홈(31)들이 육각기둥 형상으로 형성되고 서로 연속적으로 밀접한 상태로 형성됨으로써 상기 단열부(30)의 상부가 허니컴 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이 단열부(30)의 상부가 허니컴 구조로 형성됨으로써 공기홈(31) 사이의 소재 부분(즉, 격벽(32) 부분)의 총면적이 크게 감소되고 공기홈(31)의 총면적은 크게 증가되어 열전달 면적이 최소화될 수 있으며, 이에 따라 단열부(30)의 열 차단 성능이 향상되어 복사히터(20)의 열손실량을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 단열부(30)에 다수의 공기홈(31)들이 형성됨으로써 단열부(30)의 소재량이 감소되는 효과가 있으며, 이에 따라 단열부(30)의 중량이 감소되어 복사히터를 구비한 차량 내장재의 중량이 감소되는 효과가 있다.
상기 공기홈(31)은, 도 13과 같이, 압착코어(111) 하면에 공기홈(31)의 형상과 동일한 다수의 코어핀(112)이 형성된 상부 압착금형(110)을 이용하여 상기 단열부 성형 단계(S40)를 실시함으로써 제조할 수 있다.
또한, 상기 허니콤 구조는 상기 코어핀(112)을 육각기둥 형상으로 형성하고, 다수의 코어핀(112)들을 서로 밀착 성형하여 공기홈(31)들의 사이에 육각형의 격벽(32)이 형성되도록 함으로써 성형할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법은 소재(기재)의 열전도율을 낮춤으로써 단열 성능을 향상시켜 복사히터의 열 손실을 최소화하고 전력 소모량을 감소시키고, 단열시트를 개재하여 단열부가 복사히터의 열에 의해 손상 및 탄화되는 현상을 현저하게 저감시켜 제품의 내구성을 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.
본 발명은 복사히터를 구비한 차량 내장재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 차량 내장재와 관련된 산업 분야에 이용 가능하다.
10 : 기재 11 : 상부사출기재
11a : 결합돌기 12 : 발포기재
12a : 안착홈 12b : 결합홀
13 : 하부사출기재 13a : 장착돌기
13b : 결합홀 20 : 복사히터
30 : 단열부 31 : 공기홈
32 : 격벽 40 : 단열시트
50 : 원단 60 : 양면테이프
100 : 압착금형 110 : 상부 압착금형
111 : 압착코어 112 : 코어핀
120 : 하부 압착금형 121 : 캐비티
M : 멜라민폼

Claims (15)

  1. 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재;
    상기 기재에 장착되는 복사히터;
    상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부;
    상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트;
    상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단;을 포함하고,
    상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부사출기재는 발포기재의 테두리부 상면에 밀착되고, 상기 발포기재는 상기 상부사출기재와 하부사출기재의 사이에 개재되며, 상기 하부사출기재는 상기 발포기재의 하면에 밀착되어 차량 내장재의 일측 외측면을 구성하고, 상기 발포기재는 상기 단열부와 상기 하부사출기재의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부사출기재의 하면에 복수의 결합돌기가 형성되고, 상기 발포기재와 하부사출기재 각각에 결합돌기와 동 수의 결합홀이 형성되며, 상기 발포기재와 하부사출기재의 결합홀에 상기 결합돌기가 압입되는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 결합돌기의 하단부가 상기 하부사출기재의 결합홀 외측으로 돌출되어 하부사출기재의 하면에 융착된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 발포기재의 상면에 상기 단열부와 동일한 형상의 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈에 상기 단열부가 삽입 안착된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 단열부가 양면테이프를 매개로 상기 안착홈의 바닥면에 부착된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부사출기재의 하면에 차량의 실내 패널에 형성된 장착홀에 삽입 고정되는 복수의 장착돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발포기재는 폴리프로필렌을 발포 성형한 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열부는 상면에 다수의 공기홈이 형성된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 공기홈들의 사이에 허니컴 구조의 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재.
  11. 차량 내장재의 기본 몸체를 구성하는 기재와, 상기 기재에 장착되는 복사히터와, 상기 기재와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열부와, 상기 단열부와 상기 복사히터 사이에 개재되는 단열시트와, 상기 복사히터와 상기 기재를 감싸는 원단을 포함하고, 상기 기재는 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재가 서로 결합된 3중 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재를 제조하기 위한 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법에 있어서,
    소재를 상부사출기재 성형용 사출금형에 사출하여 하측면에 복수의 결합돌기가 형성되도록 상기 상부사출기재를 제조하는 상부사출기재 성형 단계와, 소재를 하부사출기재 성형용 사출금형에 사출하여 하측면에 복수의 장착돌기가 형성되고 상기 결합돌기가 관통하는 결합홀이 형성되도록 상기 하부사출기재를 제조하는 하부사출기재 성형 단계를 포함하는 사출기재 성형 단계와;
    소재를 발포금형에 발포 사출하여 내부에 무수한 미세기공이 형성되고, 상기 결합돌기가 관통하는 결합홀이 형성되도록 상기 발포기재를 제조하는 발포기재 성형 단계와;
    상기 상부사출기재의 결합돌기를 상기 발포기재와 하부사출기재의 결합홀에 압입하여 상기 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재를 결합하고, 상기 하부사출기재의 하면으로 돌출된 상기 결합돌기의 하단부를 융착하여 상부사출기재와 발포기재 및 하부사출기재를 분리되지 않도록 완전히 결합하는 기재 조립 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 발포기재 성형 단계에서 폴리프로필렌을 발포 성형하여 EPP(발포 폴리프로필렌) 재질의 상기 발포기재를 제조하는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    멜라민폼을 압착금형의 상부 압착금형과 하부 압착금형 사이에 투입하고, 가공온도 250℃ 이상 압착률 70% 이상으로 열간 압착하여 상기 단열부를 성형하는 단열부 성형 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 단열부를 상기 발포기재의 일측면에 형성된 안착홈의 바닥면에 양면테이프로 부착하는 단열부 부착 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 발포기재와 상기 단열부의 상면 전체에 상기 단열시트를 접착하는 단열시트 부착 단계와;
    상기 단열시트의 상면에 상기 복사히터를 부착하는 복사히터 부착 단계와;
    상기 복사히터와 상기 기재를 원단으로 감싸는 원단 감싸기 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복사히터를 구비한 차량 내장재 제조 방법.
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