KR20060039037A

KR20060039037A - 자동차용 내장재의 제조방법

Info

Publication number: KR20060039037A
Application number: KR1020040057244A
Authority: KR
Inventors: 정기연; 한인수; 류성룡; 진용원
Original assignee: 현대자동차주식회사; 한국바이린주식회사
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-05-08

Abstract

본 발명은 본 발명은 자동차용 내장재의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 자동차 천정, 후드(Bonnet Hood), 도어트림(Door Trim), 트렁크(Trunk) 등의 기재(基材)로 사용되는 내장재는 100% 폴리에스터 소재로 이루어져 재활용이 가능한 소재로서, 중량을 낮춰 자동차의 연비 절감을 도모하고, 기존의 복잡한 성형 공정을 획기적으로 단순화시켜 가격 경쟁력을 부여하며, 특히 이러한 내장재에서 요구하는 형태안정성, 내열안정성, 난연성, 항균성, 대량생산성, 치수안정성 등의 요구 사항을 만족시킴으로써, 자동차의 품질 향상에 기여할 수 있음은 물론, 연비절감에 의한 국제 경쟁력을 강화시킬 수 있는 자동차용 내장재의 제조방법에 관한 것이다.

자동차, 내장재, 재활용, 폴리에스터 필름, 필름 보강층

Description

자동차용 내장재의 제조방법{Method for Processing of Moldable Substrate for Automotive Top Ceiling}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 내장재를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 내장재의 제조공정을 나타내는 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 성형기재층 12 : 베일 오프닝

13 : 섬유믹싱장치 14 : 카딩기

15 : 크로스 레퍼 16 : 니들펀칭장치

17 : 열풍순환식 드라이어 18 : 프레스롤

20 : 핫멜트 필름층 30 : 표피재층

40 : 필름 보강층 100 : 내장재

본 발명은 자동차용 내장재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재생이 가능한 소재를 적용하여 자동차 천정, 후드(Bonnet Hood), 도어트림(Door Trim), 트렁크(Trunk) 등을 성형하여 자동차의 연비 절감을 도모하고, 기존의 복잡한 성형 공정을 획기적으로 단순화시켜 가격 경쟁력을 부여하며, 이러한 내장재에서 요구하는 형태안정성, 내열안정성, 난연성, 항균성, 대량생산성, 치수안정성 등의 요구 사항을 만족시킴으로써, 자동차의 품질 향상에 기여할 수 있음은 물론, 연비절감에 의한 국제 경쟁력을 강화시킬 수 있는 자동차용 내장재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 내장재로 개발 및 적용되고 있는 100% 폴리에스터로 이루어진 자동차용 내장재의 경우, 100% 폴리에스터 섬유로 이루어진 표피재층과 100% 폴리에스터 소재로 이루어진 성형기재층과, 이 두층을 접착 시켜주는 핫멜트 필름층으로 이루어져 있다.

이에 대한 관련 기술로서, 등록특허 제0418438호에 개시된 '자동차 내장용 성형기재의 제조방법'이 있으며, 이러한 내장재는 재활용을 가능하게 하기 위하여 폴리에스터가 아닌 다른 소재를 사용할 수 없으며, 특히 열경화성 수지를 사용해서는 재활용이 불가능하게 된다.

따라서, 상기 폴리에스터로 이루어진 자동차용 내장재는 상대적으로 열경화성 수지를 사용한 내장재에 비해, 굴곡강도가 약한 한편, 흡음 성능은 좋으나 자동차의 외부에서 유입되는 소음에 대한 차음 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 상기 폴리에스터로 이루어진 이러한 내장재는 단순히 표피재층과 성형기재층으로 이루어져, 특히 자동차 천정과 같이 넓은 면적에 사용되는 내장재에 사용 하기에는 강도가 부족한 문제가 있으며, 이러한 강도를 보완하기 위해서는 성형기재층의 중량이 상당부분 상승하기 때문에 자동차의 연비 절감에 역행하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 자동차용 내장재는 표피재층과 성형기재층이 100% 섬유층으로 구성되어 있어 흡음성이 우수하나, 자동차의 외부에서 유입되는 소음에 대한 차음 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 100% 폴리에스터 섬유층으로 이루어진 자동차용 내장재의 이면에 100% 폴리에스터로 이루어진 동일 소재의 필름층을 라미네이팅하여, 재생사용이 가능하게 함과 동시에 강도를 보완하고, 성형기재층의 중량을 낮추어 가격을 절감하며, 필름층에 의한 차음 성능을 개선시키게 된다.

그러나, 상기 폴리에스터로 이루어진 성형기재층은 녹는점이 260℃ 이상으로서, 통상적인 라미네이팅 공정에 있어서, 원하는 형상으로 성형하는 성형공정에서의 온도조건에서는 녹지 않기 때문에, 내장재의 이면에 폴리에스터 필름을 접착시키기가 용이하지 않음에 따라 별도의 핫멜트 필름층을 사용해서 접착시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 내장재의 이면에 폴리에스터 필름을 접착시킨 후, 원하는 형상으로 성형하기 위해서는 폴리에스터 필름의 녹는점 이상의 고온으로 예열이 필요하므로 이러한 고온으로의 예열을 실시할 경우, 표면에 접착되어 있는 표피재층이 함께 녹아서 손상되어 버리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 표피재층과 성형기재층을 접착시키는 핫멜트 필름층을 배제하고, 대신에 폴리에스터 내장재의 이면에 저온에서도 접착이 가능한 폴리에스터 필름을 적용함으로써, 통상의 예열 조건으로 성형이 가능하여 표피재층의 손상을 방지할 수 있고, 상기 내장재의 이면을 통기성이 없는 폴리에스터 필름을 라미네이팅하여 자동차의 외부에서 유입되는 소음을 원천적으로 차단할 수 있는 자동차용 내장재의 제조방법을 제공하는데 그 발명의 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 자동차용 내장재의 제조방법은, 100%의 폴리에스터 필름(1)을 베일오프닝(Bail Opening)(12) 장치에서 섬유를 개섬하여 파인오프닝장치 등을 통하여 섬유를 덩어리 형태로 뭉쳐서 이송관을 따라 섬유믹싱장치(13)로 공급하는 단계와;

상기 섬유믹싱장치(13)는 섬유를 고르게 분포시킨 다음에, 이와 같이 고르게 분포된 섬유를 카딩기(Carding Machine)(14)로 공급하는 단계와;

상기 카딩기(14)는 뭉쳐진 섬유를 얇은 시트형태로 만들어 크로스 레퍼 (Cross Lapper)(15)로 보내고, 이를 여러 겹으로 적층하여 소정의 섬유층을 형성하는 단계와;

상기 섬유층을 니들펀칭장치(Needle Machine)(16)에서 니들링하여 상호간에 결합을 이루게 됨과 동시에 니들펀칭으로 니들 펠트를 적정한 두께로 제조하는 단계와;

상기 니들 펠트를 열풍순환식 드라이어(17)에 통과시켜 제품의 열적 세팅을 통하여 연속적으로 성형기재층(10)을 얻는 단계와;

상기 성형기재층(10) 위에 폴리에스터(PET) 소재의 핫멜트 필름층(Hot Melt Film)(20) 및 폴리에스터(PET) 소재의 표피재층(30)을 연속적으로 공급시키는 단계와;

상기 표피재층(30)의 이면에 폴리에스터 필름을 연속적으로 공급하여 프레스롤(18)의 압력과 성형기재층(10)의 잠열을 통해 접착시켜 필름 보강층(40)을 형성하고, 일정한 길이로 절단하여 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 폴리에스터 필름(1)은 그 녹는점을 120 ~ 180℃로 유지 가능하도록 IPA(Iso Phthalic Acid) 또는 CHDM(Cyclo Hexane Di-Methyl)을 0.1 ~ 10중량% 첨가한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필름 보강층(40)은 통기성이 차단된 필름층인 것을 특징으로 한다.

상기 필름 보강층(40)은 그 두께가 10 ~ 200미크론인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 내장재를 나타내는 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 내장재의 제조공정을 나타내는 공정도이다.

여기서, 첨부한 도 1에 도시된 자동차용 내장재는, 도 2의 제조방법을 통해 제조되는 바, 먼저 폴리에스터(PET) 섬유를 공급시키되, 카딩공정을 거친 후 니들펀칭하고, 열풍 건조기를 통과시키며 열세팅을 하게 된다.

상기 열풍 건조기를 통과한 성형기재층의 표면에 동종재질의 핫멜트 필름층과 표피재층을 성형기재층의 잠열과 프레스롤의 압력을 통해 일괄 공정으로 부착하고, 동시에 표피재층의 이면에 폴리에스터 필름을 성형기재층의 잠열과 프레스롤의 압력을 이용하여 접착하고, 소정의 크기로 커팅하여 표피재층 및 필름 보강층 일체형 내장재를 완성하는 것이다.

이때, 본 발명에서 사용되는 성형기재층을 포함한 핫멜트 필름층, 표피재층 및 필름 보강층은 모두 100%의 폴리에스터 소재가 사용되므로 본 발명에서 얻어지는 자동차용 내장재는 재활용(Recycle)이 가능하게 된다.

더욱 상세하게, 상기 내장재는, 100%의 폴리에스터 필름을 베일오프닝(Bail Opening)(12) 장치에서 섬유를 개섬하여 파인오프닝장치 등을 통하여 섬유를 덩어리 형태로 뭉쳐서 이송관을 따라 섬유믹싱장치(13)로 공급하게 되며, 상기 섬유믹싱장치(13)는 섬유를 고르게 분포시킨 다음에, 이와 같이 고르게 분포된 섬유를 카딩기(Carding Machine)(14)로 공급하게 된다.

카딩기(14)는 뭉쳐진 섬유를 얇은 시트형태(웨브)로 만들어 크로스 레퍼(Cross Lapper)(15)로 보내고, 이를 여러 겹으로 적층하여 소정의 섬유층을 형성하게 된다.

다음으로 상기 섬유층을 니들펀칭장치(Needle Machine)(16)에서 니들링하여 상호간에 결합을 이루게 됨과 동시에 니들펀칭으로 니들 펠트를 적정한 두께로 제조하게 된다.

니들펀칭으로 완성된 니들 펠트는 열풍순환식 드라이어(17)에 통과시켜 제품의 열적 세팅을 통하여 연속적으로 성형기재층(10)을 얻게 된다.

여기서, 상기 니들 펠트를 결합시키는 니들펀칭장치(16)는 본 발명의 바람직한 구현예와 같이, 2 ~ 8대로 이루어지며, 니들의 펀칭밀도가 300 ~ 800st/㎠이고 니들 관통깊이(Needle Depth)는 3 ~ 12㎜인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열풍순환식 드라이어(17)는 열 챔버(Heat Chamber)내에 메쉬(Mesh)로 이루어진 두 개의 컨베이어 벨트로 구성되는 바, 메쉬 벨트 위에서 뜨거운 열풍이 공급되고, 메쉬 벨트 아래에서 열풍을 빨아 당겨서 순환시키며, 상기 니들 펠트 사이로 열풍을 강제로 통과시켜 단시간에 니들 펠트의 열적 세팅이 이루어지도록 되어 있다.

다음으로, 제품의 열적 세팅을 하여 연속적으로 얻어진 성형기재층(10) 위에 폴리에스터(PET) 소재의 핫멜트 필름층(Hot Melt Film)(20) 및 폴리에스터(PET) 소재의 표피재층(30)를 연속적으로 공급시키고, 상기 표피재층(30)의 반대면에 폴리에스터 필름 보강층(40)을 연속적으로 공급하여 프레스롤(18)의 압력과 성형기재층 의 잠열을 통해 접착시킨 후, 일정한 길이로 절단하여 100% 폴리에스터로 이루어진 표피재층(30) 및 필름 보강층(40)이 일체된 내장재(100)를 완성하게 된다.

여기서, 상기 폴리에스터 섬유가 로우 멜트(Low Melt) 폴리에스터와 일반적인 폴리에스터가 소정의 비율로 혼합되며, 로우멜트 폴리에스터의 경우 1성분, 또는 로우멜트 폴리에스터와 일반 폴리에스터가 동시에 방사된 2성분 로우멜트 중, 각각 1종이 사용되거나 2종이 소정량 섞여서 사용되는 것이 적절하다.

위와 같은 제조방법을 통해 제조된 자동차용 내장재는 도 1에 도시된 바와 같이, 성형기재층(10), 핫멜트 필름층(20), 표피재층(30), 필름 보강층(40)이 적층되어 있으며, 모두 100% 폴리에스터로 되어 있어 재활용이 가능하다.

이때, 상기 필름 보강층(40)의 두께가 10 ~ 200미크론으로서, 이는 10미크론 미만이면 강도 보강의 효과가 낮고, 200미크론을 초과할 경우, 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점을 해소하기 위함이다.

한편, 폴리에스터 필름의 제조시, 적정량의 IPA(Iso Phthalic Acid) 또는 CHDM(Cyclo Hexane Di-Methyl)을 0.1 ~10중량% 첨가하여 폴리에스터 필름의 결정화를 방지하고, 이를 통해 폴리에스터 필름의 녹는점을 120 ~ 180℃로 낮춰서 낮은 온도 범위에서 성형기재층과의 접착이 가능하도록 하고, 일반적인 성형조건에서 충분한 신율을 나타내어 성형된 제품의 주름발생을 방지하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 내장재의 제조방법에 의하면, 기존의 100% 폴리에스터 내장재의 이면에 녹는점을 낮춘 폴리에스터 필름을 접착시켜 성형품의 강도를 비약적으로 높일 수 있고, 표피재층, 핫멜트 필름층, 성형기재층, 그리고 필름 보강층을, 상기 100% 폴리에스터 소재를 사용하여 재활용이 가능하므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 제품의 성형성이 우수하여 성형공정에서 주름이 전혀 발생하지 않아 제품의 불량을 비약적으로 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 성형방식을 매우 단순화 할 수 있어 자동차의 개발 비용 및 성형 비용을 현격하게 절감할 수 있게 된다.

마지막으로, 성형기재층의 표면에 100% 폴리에스터 소재의 표피재층을 핫멜트 필름층을 통해 고정시키고, 표피재층의 반대면에 폴리에스터 필름을 일괄 공정으로 접착하여, 폴리에스터 섬유층으로 이루어진 표피재층와 성형기재층이 자동차 실내에서 발생되는 소음을 효과적으로 흡수할 수 있으며, 특히 통기성이 없는 폴리에스터 필름을 이용하여 자동차의 외부에서 유입되는 소음을 효과적으로 차단함으로써, 흡음 성능과 차음 성능을 동시에 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims

100%의 폴리에스터 필름(1)을 베일오프닝(Bail Opening)(12) 장치에서 섬유를 개섬하여 파인오프닝장치 등을 통하여 섬유를 덩어리 형태로 뭉쳐서 이송관을 따라 섬유믹싱장치(13)로 공급하는 단계와;

상기 카딩기(14)는 뭉쳐진 섬유를 얇은 시트형태로 만들어 크로스 레퍼(Cross Lapper)(15)로 보내고, 이를 여러 겹으로 적층하여 소정의 섬유층을 형성하는 단계와;

상기 표피재층(30)의 이면에 폴리에스터 필름을 연속적으로 공급하여 프레스롤(18)의 압력과 성형기재층(10)의 잠열을 통해 접착시켜 필름 보강층(40)을 형성 하고, 일정한 길이로 절단하여 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재의 제조방법.

청구항 1에 있어서,

상기 폴리에스터 필름(1)은 그 녹는점을 120 ~ 180℃로 유지 가능하도록 IPA(Iso Phthalic Acid) 또는 CHDM(Cyclo Hexane Di-Methyl)을 0.1 ~ 10중량% 첨가한 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재의 제조방법.

청구항 1에 있어서,

상기 필름 보강층(40)은 통기성이 차단된 필름층인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재의 제조방법.

청구항 1또는 3에 있어서,

상기 필름 보강층(40)은 그 두께가 10 ~ 200미크론인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재의 제조방법.