KR20030058610A - 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌(이하 'PP'라 함) 섬유와 천연섬유(양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 등)를 혼합하여 제조된 판상의 보드(이하 '캔보드'라 함) 사이에 발포폴리프로필렌(이하 'EPP'라 함) 폼 또는 벌집모양 구조의 하니콤(honey comb)을 쿠션재로 삽입하여 열압착시킴으로서 천연섬유와 PP섬유로 이루어져 제조과정이나 폐처리시에 환경 유해 요인을 발생시키지 않으므로 환경친화적이고, 두께가 얇으면서도 강도가 높은 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 PP섬유 45~55중량%를 양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 중에서 선택된 한 종의 천연섬유 45~55중량%와 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)를 하부 예열프레스(11)에 삽입하고, 상부 예열프레스(10)를 30~100ton의 압력으로 압착하여 1~2분간 예열하는 압착예열단계(31)와, 상기 예열된 일측의 캔보드(2) 상층에 쿠션재로 EPP 폼(3) 또는 벌집모양 구조의 하니콤(3a)을 삽입한 후 성형금형(20)(21)으로 이송하여 캔보드(2)(2a)의 사이에 EPP 폼(3) 또는 하니콤(3a)이 위치하도록 적층하는 이송적층단계(32)와, 상기 성형금형(20)(21)으로 이송하여 적층된 적층소재의 온도가 25~35℃로 될 때까지 상부성형금형(20)을 1~3kg/㎠의 압력으로 압착하여 1~2분간 성형하는 압착성형단계(33)를 거쳐 제조되는 것으로서, 중간부에 쿠션재로 EPP 폼(3) 또는 벌집모양 구조의 하니콤(honey comb, 3a)이 위치하고, 쿠션재(3)(3a)의 외측에 PP섬유 45~55중량%를 천연섬유45~55중량%를 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)가 적층된 3층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌(이하 'PP'라 함) 섬유와 천연섬유(양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 등)를 혼합하여 제조된 판상의 보드(이하 '캔보드'라 함) 사이에 발포폴리프로필렌(이하 'EPP'라 함) 폼 또는 벌집모양 구조의 하니콤(honey comb)을 쿠션재로 삽입하여 열압착시킴으로서 천연섬유와 PP섬유로 이루어져 제조과정이나 폐처리시에 환경 유해 요인을 발생시키지 않으므로 환경친화적이고, 두께가 얇으면서도 강도가 높은 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내장패널인 인스트루먼트패널, 도어트림패널, 패키지패널등의 내장재는 경질의 기재와 연질의 표피지로 구성되며, 그 재질로서 기재는 주로 폴리프로필렌(PP : polypropylene), 폴리에틸렌(PE : polyethylene), 에이비에스(ABS), 우드화이버(wood fiber), 우드스톡(wood stock), 레진펠트(resin felt)등을 매트(mat) 상태로 하여 표피지로는 폴리비닐클로라이드(PVC : polyvinylchloride) 필름지나 폴리에틸렌 폼(PE foam) 또는 부직포 등을 상기 매트의 상하로 적층 형성된 구성을 하고 있다.
이러한 내장재를 제조하는 공정은 1차로 레진펠트 등을 매트 또는 패널상태로 성형한후 상하부 성형금형 사이에 삽입한 후 가압하여 성형완료하고, 이와 같이 성형된 제품은 트리밍(trimming) 또는 펀칭 금형을 이용하여 패드 상태의 제품을 만든다. 상기와 같이 제조된 패드 상태의 제품에 부직포 등의 표피재를 부착한 후 피어싱(piercing) 금형을 통하여 자동차용 내장재 패널의 제조가 완료된다.
그러나 이러한 종래의 내장재 패널의 경우는 표피재를 패드에 부착하기 위해서 톨루엔과 같은 유독한 화학물질이 함유된 본드를 입자상태의 스프레이로 사용하기 때문에 작업자에게 유해하며, 또한 레진펠트와 우드화이버 등은 열경화성수지 바인더로 페놀수지를 사용하기 때문에 열성형시 유독가스를 방출하여 인체에 유해할 뿐아니라 환경오염의 원인이 되고, 두께가 두껍게 형성되는 반면에 강도가 약한문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, PP 섬유와 천연섬유(양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 등)를 혼합하여 제조된 캔보드 사이에 EPP 폼 또는 하니콤을 쿠션재로 삽입하여 열압착시킴으로서 천연섬유와 PP섬유로 이루어져 제조과정이나 폐처리시에 환경 유해 요인을 발생시키지 않으므로 환경친화적이고, 두께가 얇으면서도 강도가 높은 자동차용 내장재 패널을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 PP 섬유 45~55중량%와 천연섬유 45~55중량%를 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드를 하부 예열프레스에 삽입하고, 상부 예열프레스를 30~100ton의 압력으로 압착하여 1~2분간 예열하는 압착예열단계와, 상기 예열된 일측의 캔보드 상층에 쿠션재로 EPP 폼 또는 벌집모양 구조의 하니콤을 삽입한 후 성형금형으로 이송하여 캔보드의 사이에 EPP 폼 또는 하니콤이 위치하도록 적층하는 이송적층단계와, 상기 성형금형으로 이송하여 적층된 적층소재의 온도가 25~35℃로 될 때까지 상부성형금형을 1~3kg/㎠의 압력으로 압착하여 1~2분간 성형하는 압착성형단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 자동차용 내장재 패널의 제조방법을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 자동차용 내장재 패널의 제조방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 내장재 패널의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차용 내장재 패널의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 내장재 패널 2, 2a : 캔보드
3 : 발포폴리프로필렌 폼 3a : 하니콤
10, 11 : 예열프레스 20, 21 : 성형금형
이하 본 발명의 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법을 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 자동차용 내장재 패널의 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 의한 자동차용 내장재 패널의 제조방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 내장재 패널의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차용 내장재 패널의 단면도이다.
본 발명에 의한 자동차용 내장재 패널은 도 3에 도시된 바와 같이 중간부에 쿠션재로 EPP 폼(3)이 위치하고, EPP 폼(3)의 외측에 PP섬유 45~55중량%와 천연섬유 45~55중량%를 혼합하여 오프닝, 카딩, 니들펀칭 과정을 거쳐 준비된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)가 적층된 3층 구조로 이루어지며, 또한 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 쿠션재로 종이 및 PP를 사용하여 벌집모양 구조로 제조된 하니콤(honey comb, 3a)이 한 쌍의 캔보드(2)(2a) 사이에 적층된 구조로 이루어진다.
상기 캔보드(2)(2a)는 먼저 70~90mm의 길이로 절단하여 준비된 PP 섬유 45~55중량%와 천연섬유 45~55중량%를 혼합하고, 상기 혼합 섬유를 타면하여 섬유를 풀어헤치는 오프닝 작업과, 타면되어 나오는 섬유를 여러겹으로 적층시키는 카딩작업과, 여러겹으로 적층된 섬유를 니들링머신을 사용하여 결합시키는 니들작업을 거쳐 제조되는 매트를 재단하여 제조된다. 상기 천연섬유로는 양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 중에서 한 종의 천연섬유를 선택하여 사용할 수 있으며 바람직하게는 강도와 내구성이 우수하며 생산량도 풍부한 천연섬유를 사용한다.
상기 PP섬유는 기재 성형시 용융되어 천연섬유들을 결속하는 결합재의 역할과 내장 기재의 성형성을 부여하는 역할을 하고, 천연섬유는 내장 기재의 강도와 강성, 내충격성을 담당하는데 천연섬유의 혼합비율이 높으면 강도와 강성이 높아지게 되지만 성형성이 부족하게 된다.
그리고 상기 EPP 폼(3)을 제조하기 위해서는 EPP를 열매개체인 포화증기를 이용하여 충분히 연화시켜서 EPP를 팽창시켜 비드(bead)화 하고, EPP를 발포하여 일정 시간동안 숙성 건조시킨 후 발포립을 판모양, 블록모양 또는 통모양의 제품을 얻을 수 있는 금형에 채우고 스팀을 가하여 발포립내의 발포제 및 공기의 팽창에 의한 발포립의 팽창에 의해 발포립 입자들끼리 융착시켜 금형에서 분리하여도 금형의 모양을 유지토록 성형하고, 상기와 같이 성형된 EPP 폼은 띠톱, 칼 또는 전열선을 이용하여 판상의 보드 또는 시트 상태로 재단함으로서 EPP 폼(3)을 형성한다.
상기와 같은 발포입자의 숙성은 발포 직후에 입자내의 발포제가 외부로 방출되어 내부가 감압 상태가 되었을 때 대기중의 공기가 발포입자 내부로 침투되어 점차 대기압과 같은 상태로 되도록 숙성시킨다. 이렇게 발포입자 내부의 압력이 증가하는 이유는 공기가 발포립 내부로 침투하는 속도가 발포제 및 수분의 유출보다 빠르기 때문이다. 따라서 충분히 숙성시키지 않고 성형할 경우 내부압이 감압 상태이기 때문에 외부압을 견디지 못하고 수축되어 외력을 제거해도 원상으로 복원되지 않는다. 결과적으로 발포입자의 숙성은 발포제 내의 잔존 발포제를 일정 기간동안 휘발시켜 줄이기 위한 것이다.
이하 상기와 같이 제조된 캔보드(2)(2a) 및 EPP 폼(3)을 이용하여 자동차용 내장재 패널을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 PP섬유 45~55중량%와 천연섬유 45~55중량%를 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)를 하부 예열프레스(11)에 삽입하고, 상부 예열프레스(10)를 30~100ton의 압력으로 압착하여 1~2분간 예열하는 압착예열단계(31)를 수행한다.이때 상기 예열프레스(10)(11)는 190~210℃의 온도를 유지하고 있고, 가압예열하기 전의 캔보드(2)(2a)의 두께는 10~20mm를 유지하고 있으며 가압 예열과정을 거친 후에는 2mm로 압착된 유연성의 판재로 변형되는데, 이러한 이유는 캔보드(2)(2a)의 PP섬유가 열가소성 물질로서 예열프레스(10)(11)에서 열을 전달받아 쉽게 변형이 가능하게 되기 때문이다.
그리고 압착예열단계(31)에서 압착예열되는 캔보드(2)(2a)는 150×200cm의 판상으로서 가압력이 전체면적에 대하여 30~100ton이므로 단위면적당 받는 힘은 1~3kg/㎤이 되는데, 이는 후에 설명할 압착성형단계(33)에서의 설계기준을 단위면적당 받는 압력을 2kg/㎤으로 기준하여 설계한 것에서 비롯된 것으로서, 단위면적당 2kg/㎤의 압력으로 설계할 경우 전체면적에 대하여는 60ton의 압력이 필요하게 되므로 여유범위를 두어 30~100ton의 압력으로 압착한다.
또한 예열프레스의 온도가 165℃ 이하가 되면 압착성형단계(33)에서 성형이 제대로 이루어지 않으며, 166~190℃의 범위에서는 천연섬유의 보풀냄새가 나게 되고, 245℃ 이상이 되면 PP와 천연섬유의 물성의 변화를 유발하여 목적하는 제품을 성형할 수 없으며, 200~244℃의 범위에서는 천연섬유가 심하게 타서 탄내가 나므로 좋은 품질의 제품을 얻기 위하여는 190~210℃의 온도범위에서 압착예열하는 것이 바람직하다.
그 다음 상기 압착예열단계(31)를 거쳐 예열된 일측의 캔보드(2) 상층에 쿠션재로 EPP 폼(3) 또는 벌집모양 구조의 하니콤(3a)을 삽입한 후 성형금형(20)(21)으로 이송하여 캔보드(2)(2a)의 사이에 EPP 폼(3) 또는 하니콤(3a)을 적층하는 이송적층단계(32)를 수행하고, 이 과정에서 상기 캔보드(2)(2a)는 유연성의 판재로 존재하여 변형이 일어날 수 있으므로 이송과정에 주의를 요하게 되며, 따라서 캔보드(2)(2a)가 지나친 유연성을 갖지 않도록 상기 압착예열단계(31)에서는 예열프레스(10)(11)의 온도가 190~210℃를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 이송적층단계(32)를 거쳐 성형금형(20)(21)으로 이송하여 적층된 적층소재의 온도가 25~35℃로 될 때까지 상부성형금형(20)을 1~3kg/㎠의 압력으로 압착하여 1~2분간 성형하는 압착성형단계(33)를 거쳐 자동차용 내장재 패널의 제조가 완료된다.
상기 압착성형단계(33)에서는 상기 성형금형(20)(21)에 냉각수 파이프(20b)가 다수 내설되어 있어 냉각수가 순환되며, 이때 열가소성 물질인 캔보드(2)(2a)는 압착예열단계(31)를 거쳐 용융되었다가 성형금형(20)(21) 내로 순환되는 냉각수에 의해 냉각되면서 경화되므로 EPP 폼(3)의 상하로 상기 캔보드(2)(2a)가 맞대어 접촉된 상태에서 캔보드(2)(2a)내의 PP섬유가 경화되면서 EPP 폼(3)과 접착되고, 이러한 과정에서 상,하부 성형금형(20)(21)에 공기 배출노즐(20a)(21a)이 형성되어 있어 압착성형시 금형내부에 존재하는 공기를 밖으로 분출시켜 공기에 의한 제품 표면의 결함이 발생되는 것을 방지하면서 기재의 온도가 25~35℃로 될 때까지 1~2분간 압착하므로서 이루어진다.
상기와 같이 본 발명의 자동차용 내장재 패널 및 그 제조방법은 PP섬유와 천연섬유(양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 등)를 혼합하여 제조된 캔보드 사이에 EPP 폼 또는 벌집모양 구조의 하니콤(honey comb)을 쿠션재로 삽입하여 열압착시킴으로서 천연섬유와 PP섬유로 이루어져 제조과정이나 폐처리시에 환경 유해 요인을 발생시키지 않으므로 환경친화적이고, 두께가 얇으면서도 높은 강도를 가질 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (3)
- 중간부에 쿠션재로 발포폴리프로필렌(EPP) 폼(3)이 위치하고, 상기 EPP 폼(3)의 상하로 폴리프로필렌(PP) 섬유 45~55중량%를 양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 중에서 선택된 한 종의 천연섬유 45~55중량%와 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)가 적층된 3층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 쿠션재는 벌집모양 구조의 하니콤(honey comb, 3a)인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재 패널.
- PP섬유 50중량%를 양마, 대마, 아마, 황마, 모시풀 섬유 중에서 선택된 한 종의 천연섬유 50중량%와 혼합하여 제조된 한 쌍의 캔보드(2)(2a)를 하부 예열프레스(11)에 삽입하고, 상부 예열프레스(10)를 30~100ton의 압력으로 압착하여 1~2분간 예열하는 압착예열단계(31)와,상기 예열된 일측의 캔보드(2) 상층에 쿠션재로 EPP 폼(3) 또는 벌집모양 구조의 하니콤(3a)을 삽입한 후 성형금형(20)(21)으로 이송하여 캔보드(2)(2a)의 사이에 EPP 폼(3) 또는 하니콤(3a)이 위치하도록 적층하는 이송적층단계(32)와,상기 성형금형(20)(21)으로 이송하여 적층된 적층소재의 온도가 25~35℃로 될 때까지 상부성형금형(20)을 1~3kg/㎠의 압력으로 압착하여 1~2분간 성형하는 압착성형단계(33)를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재 패널 제조방법.
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