KR20170111518A - 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법 - Google Patents

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KR20170111518A
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Abstract

본 발명은 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것으로서, 천연섬유 부직포에 고분자 수지층을 형성시킨 보드를 매트릭스로 적용하고 제품을 성형시 강성보강용 리브 및 상관부품 조립용 브라켓 사출 및 트리밍을 하나의 금형에서 동시에 실시하는 것을 특징으로 하고, 강성향상 및 경량화가 우수하다.

Description

자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR VEHICLE INTERIOR PARTS}
본 발명은 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 천연 섬유 및 고분자 수지를 포함하는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것으로, 하나의 금형을 이용하여 자동차 내장 부품을 성형할 수 있는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 지구온난화에 따른 환경오염에 대한 문제가 대두 되면서 사회적 규제 및 법규가 강화되고 있고, 이에 따라 자동차 산업에서도 친환경 소재 적용과 연비향상 및 배기가스 배출절감을 위한 자동차부품 경량화가 끊임없이 요구되고 있다.
자동차 내장부품 산업에서 경량화를 위한 주요 요소기술은 고분자 복합수지에 비해 물성이 우수하여 중량절감이 가능한 섬유강화복합소재 기술이라 할 수 있다. 한국공개특허 제10-2013-0081488호와 같이, 유리섬유를 보강재로 사용하는 섬유강화복합소재가 헤드라이닝, 커버링셀프 및 패키지트레이 같은 다양한 부품에 적용되고 있다. 상기 섬유강화복합소재는 가벼워 자동차의 경량화에 기여할 수 있으며, 또한 기계적 물성이 양호한 특성을 가진다.
하지만, 상기의 유리섬유를 적용한 제품은 경량화는 가능하지만 사용 후 폐기시 자연상에서 유리섬유가 분해가 되지 않아 환경 오염을 초래할 수 있을 뿐만 아니라 유리분진에 의한 작업환경이 인체 유해하며, 제품 제작공정이 기존 고분자 복합수지를 활용한 사출제품 대비 복잡하여 제품 단가가 높다는 단점을 가지고 있다.
천연섬유는 자연에서 채취할 수 있는 재료로서 자연 상에서 분해가 되기 때문에 친환경소재라 할 수 있을 뿐만 아니라 가격이 저렴하고 유리섬유에 필적할 만한 물성을 가지고 있기 때문에, 이미 선진 자동차 브랜드에서는 고급자동차 내장부품에 천연섬유를 보강재로 사용하고 폴리프로필렌 같은 열가소성 고분자를 매트릭스로 사용한 천연섬유강화복합소재를 적용하여, 기존 고분자 복합수지 제품 대비 약 25%의 경량화를 구현한 제품을 양산하고 있다.
하지만 천연섬유/폴리프로필렌 복합소재를 적용한 자동차 부품은 기존 고분자 복합수지를 사용한 사출제품에 비해 경량화는 가능하지만 성형공정이 복잡해 단가가 높아 고급자동차 외 확대적용은 어려운 실정이지만, 점점 더 강화되는 연비규제의 대응 및 사회적 요구에 부합하기 위해 추가적으로 경량화가 가능한 소재 및 단가절감이 가능한 공정개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 천연섬유 및 고분자 수지를 포함하는 친환경 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 강성이 우수한 고분자 수지를 적용하여, 강성을 확보함과 동시에, 경량성이 우수한 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 제품 성형 시, 압착 성형과 동시에 리브 및 브라켓을 후방 사출함에 따라, 공정 과정을 단순화하여, 공정 비용을 절감할 수 있는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명의 부직포는 방적, 제직 및 면조에 의하지 않고 섬유 집합체 또는 필름을 물리적, 화학적, 기계적 또는 적당한 수분이나 열로 처리하여, 섬유 상호간을 결합시킨 것을 의미한다.
본 발명에서 열가소성 고분자란 열을 가하여 성형한 뒤에도 다시 열을 가하면 형태를 변형시킬 수 있는 고분자 수지를 의미한다.
본 발명에서 트리밍은 프레스 가공이나 주조가공으로 생산된 제품의 불필요한 테두리나 필름을 잘라내거나 따내어 정형하는 작업을 의미한다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명은 1) 셀룰로오스계 천연섬유를 포함하는 부직포를 제조하는 단계; 2) 상기 1) 단계에서 제조한 부직포에 액상 형태의 고분자 수지를 함침시키는 단계; 3) 상기 2) 단계의 고분자 수지를 함침한 부직포를 건조하여 보드를 제조하는 단계; 4) 상기 3) 단계의 보드를 압착하여 가소화하는 단계; 및 5) 상기 4) 단계의 가소화된 보드를 제품 성형하는 단계를 포함하며, 상기 5) 단계의 제품 성형 단계는 5-1) 가소화된 보드를 압착 성형하는 단계; 5-2) 상기 5-1) 단계의 압착 성형과 동시에 리브 및 브라켓을 후방 사출하는 단계; 및 5-3) 트리밍하는 단계 를 포함하는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 상기의 1) 단계는 부직포를 제조하는 단계는 a) 섬유(fiber) 오퍼레이팅(operating) 공정 b) 섬유 믹싱(mixing) 공정 c) 호퍼(hopper) 피딩(feeding) 공정 d) 카딩(carding) 공정 e) 웹 본딩(web bonding) 공정 등에 의해 제조된다. a) 및 b) 단계는 부직포의 원재료를 정확한 혼면이 될 수 있도록 계량 투입하고, 혼합하는 단계이며, c) 단계는 테커인, 실린더, 워커, 스트리퍼의 톱니형 와이어 간에 상호 빗질 작용을 받아 가면서 섬세하게 개면되어 도파 와이어에 의해 얇은 거미줄 상태의 웹 형태로 탈리시키는 것이며, e) 단계는 c) 단계의 웹 형태는 너무 얇으므로, 필요에 따라, 웹 형태를 겹쳐서 성형시키는 단계이다. 상기 a) 내지 e) 공정을 포함하여, 부직포를 제조한다.
1) 단계에 의해 제조한 부직포는 2) 단계에서 액상 형태의 고분자 수지를 함침시킨다. 보다 구체적으로, 2) 단계에서 롤의 압착에 의해 고분자 수지를 함침한다. 액상 형태의 고분자 수지를 함침시키면, 중심부는 저밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층으로 구성되며, 외곽층은 고밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층으로 구성된다. 액상 상태의 고분자를 함침시켜 부직포의 양면에 고분자 수지층을 형성하게 되고, 함침으로 인해, 액상 상태의 고분자가 부직포에 침투하게 되고, 침투한 정도에 따라, 중심부는 상대적으로 고분자 수지의 침투가 적어, 저밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층으로, 상대적으로 고분자 수지의 밀도가 높은 외곽 양면층은 고밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층으로 구별 가능하다.
2) 단계에서 고분자 층이 형성된 부직포는 건조 과정을 통해, 보드 형태로 제조된다. 즉, 액상 상태의 고분자 수지층이 형성되면, 3) 단계의 건조 과정을 통해 고분자 수지층을 건조시켜, 부직포의 일면에 건조된 고분자 수지층이 형성된 보드 또는 부직포의 양면에 건조된 고분자 수지층이 형성된 보드를 제조한다. 4) 단계는 가소화 단계로, 가소화 단계는 플라스틱을 용해시킴으로 인해, 균질화하고자 함이다. 따라서, 3) 단계에서 제조한 보드를 압착시켜 가소화하여, 용해시켜, 균질화한다. 5) 단계는 제품 성형 단계로, 1) 내지 4) 단계에서 제조한 보드를 자동자 내장 부품에 사용하기 위해, 제품으로 성형한다. 상기 5) 단계의 제품 성형 단계는 보다 구체적으로, 5-1) 가소화된 보드를 압착 성형하는 단계; 5-2) 상기 5-1) 단계의 압착 성형과 동시에 리브 및 브라켓을 후방 사출하는 단계; 및 5-3) 트리밍하는 단계로 구별된다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 셀룰로오스계 천연섬유는 길이가 40 내지 80mm이며, 양마 황마, 아마, 대마, 케나프(kenaf), 사이잘(Sisal), 코이어(coir), 바나나(banana) 섬유, 뱀부(bamboo) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다. 상기 천연 마섬유는 셀룰로오스를 주성분으로 하는 극성 고분자이며, 셀룰로오스 기재는 고온에서의 치수 안정성이 우수하고, 내열성이 높다는 특징이 있다. 또한, 자연 분해가 가능한 친환경 물질이므로, 환경 오염 가능성을 줄여준다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 고분자 수지는 냉간 성형이 가능한 아크릴계 수지로, 상기 아크릴계 수지는 물 또는 유기 용매에 분산된 액상 형태이다. 일반적인 아크릴계 수지는 열간 성형이 가능하고, 냉간 성형이 불가하지만, 본 발명의 아크릴계 수지는 냉간 성형이 가능한 것을 특징으로 한다.
일반적으로 아크릴계 수지는 열가소성 고분자 수지이므로 냉간 성형이 가능 하다. 하지만 자동차 내장부품의 기재에 사용되는 아크릴계 수지는 고강성 구현을 위해 가교 결합이 가능한 분자구조를 가지는 아크릴계 수지를 적용하였고, 가교 반응이 완료된 후에는 상기의 수지는 다시 열을 가하여도 유동성을 가지지 못하기 때문에 열간성형 공정을 적용하여 왔다. 본 발명에 사용되는 아크릴계 수지는 강성을 담당하는 분자에 신장을 담당하는 분자를 결합하여 코-폴리머(co-polymer) 형태로 중합하여 가교반응 후에도 열을 가하면 유동을 가지는 타입으로서 냉간 성형이 가능하다. 또한 신율이 증가하면서 강성이 감소한 부분은 가교 가능한 모노머(monomer)를 첨가하여 가교밀도를 향상 함으로써 보완하였다. 따라서 기존의 열간 성형만 가능한 아크릴계 수지와 유사한 강성을 유지하면서 냉간 성형이 가능하기 때문에 성형시 열가소성 수지를 이용한 리브 및 브라켓을 사출 할 수 있다. 또한, 아크릴계 수지는 물 또는 유기 용매에 분산된 액상 형태로, 상기 2) 단계의 고분자 수지층을 형성할 때 사용하며, 적용되는 자동차 내장 부품용 복합소재의 종류에 따른 점도, 강도, 강성 및 충격 강도 등을 고려하여 적절하게 액상의 농도를 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 3) 단계는 핫프레스로 압착하여 가소화하는 것이다. 핫프레스를 이용하여, 일축 가압하면서 가열 소결하는 것으로, 가압 미 가열로 인해, 보드를 용해시켜, 균질화하고자 함이다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 5-1) 단계는 냉간 금형에서 압착 성형하는 것에 관한 것이다. 5-1) 단계는 1) 내지 4) 단계에서 제조한 보드를 압착 성형하는 것으로, 압착 성형은 보다 구체적으로 냉간 금형에서 압착 성형하는 것이다. 냉간 금형은 냉간 단조 공정에서 사용하는 금형을 의미하며, 냉간 단조 금형에서 사용하기 위해서는 극히 높은 가공압력을 받기 때문에 파손, 마모에 견딜 수 있는 소재를 사용해야 한다. 또한, 냉간 단조 공정에 의해 압착 성형할 경우에는 (가) 가열에 의한 스케일 손실(SCALE LOSS)이 없고 제품의 손실이 없든가 있어도 극히 소량이기 때문에 재료 회수율이 좋고, (나) 사상치수 정밀도가 좋으므로 후 공정의 기계가공이 불필요하거나 또는 가공공수가 대폭으로 저감되므로, 제품의 치수 정밀도가 높다. 기존의 아크릴계 고분자 수지는 일반적으로 열간 단조 공정에 의해야 했으나, 본 발명의 아크릴계 수지는 열간 단조가 아닌 냉간 단조 공정의 진행이 가능하므로, 5-1) 공정에서 열간 단조 공정이 아닌 냉간 단조 공정의 진행이 가능하다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 1) 단계에 의해 제조된 부직포의 중량은 400g/m2 내지 1,200g/m2이다. 부직포의 중량이 400g/m2 미만이면, 성형성이 저하되며, 1,200g/m2 초과되면, 단위 면적당 중량 증가로 경량화가 어렵고, 원가 상승의 요인이 된다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 자동차 내장 부품용 복합소재는 80 내지 20 중량%의 부직포 및 20 내지 80 중량%의 고분자 수지를 포함할 수 있다. 부직포를 20 중량% 미만으로 포함할 경우에는 물성이 나빠지는 문제가 있으며, 80 중량%를 초과할 경우에는 고분자 수지의 함량이 줄어들게 되어, 성형이 용이하지 않은 문제가 있다. 고분자 수지를 20 중량% 미만으로 포함할 경우에는 성형이 용이하지 않은 문제가 있고, 80 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 물성이 나빠지는 문제가 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 3) 단계에 의해 제조된 보드의 중량은 600 내지 1,800g/m2이다. 보드의 중량이 600 g/m2 미만인 경우에는 중량이 너무 적어, 자동차 내장 부품에 사용하기 위한 내구성 등이 적합하지 않은 문제가 있으며, 1,800g/m2을 초과할 경우에는 경량화를 위한 자동차 내장 부품용으로 적합하지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 리브 및 브리켓은 열가소성 고분자 수지를 포함하며, 상기 열가소성 고분자 수지는 폴리프로필렌 복합 수지, 나일론 복합수지, 폴리염화비닐 복합수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 복합수지(ABS), 아크릴 복합수지, 폴리에틸렌(PE) 복합수지, 폴리카보네이트(PC) 복합수지, 폴리에스터(PET) 복합수지 및 폴리스틸렌(PS) 복합수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 나일론 복합수지이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명은 상기의 제조방법에 의해 제조된 자동차 내장 부품용 복합소재에 관한 것이다. 상기 자동차 내장 부품용 복합소재의 일 예로, 헤드라이너(Head Liner), 리어쉘프(Rear Shelf), 패키지트레이(Package Tray), 도어트림(Door Trim), 인스트루먼트 판넬(Instrument Panel) 및 필러트림(Pillar Trim) 등이 있으며, 예시에 국한되는 것은 아니다.
본 발명은 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에 관한 것으로, 천연섬유 및 고분자 수지를 포함하는 복합소재를 이용함에 따라, 친환경소재이면서도, 기존의 천연섬유 및 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유강화복합소재 대비 강성이 우수하여, 경량화가 가능하며, 자동차 내장 부품용 복합소재의 후면에 리브를 사출하여, 강성이 한 층 더 보강되어, 추가적인 경량화가 가능함은 물론, 제품 성형 시, 브라켓의 사출을 동시에 할 수 있어, 기존의 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법에서 별도의 사출 과정으로 브라켓을 부착하는 공정을 단축할 수 있는 점에서 공정의 단순화에 따른 공정 비용 절감 효과가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조 공정에 관한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 보드의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 내장 부품용 복합소재의 구성도이다.
100: 저밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층
200: 고밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층
300: 보드
400: 리브
500: 브라켓
도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조 공정에 대한 순서도이다. 구체적으로 도 1은 제조 공정을 연속 공정의 형태로 나타내고 있는 것으로, 첫 번째 단계는 부직포를 제조하고, 제조한 부직포를 제공하는 것이며(S100), 그 이후 단계는 부직포에 고분자 수지층을 형성하는 단계로, S200은 롤의 압착에 의해 고분자 수지를 함침시키는 것에 관한 것이다. S300은 고분자 수지를 함침시켜 제조한 프리프레그를 나타내는 것으로, S300에서 제조한 프리프레그를 S400에서 커팅하여, 보드를 제조한다. 상기 프리프레그는 Preimpregnated materials의 약어로 결합재(Matrix)를 강화섬유(Reinforced fiber)에 함침 시킨 시트 형태의 제품이다. 이후, 커팅된 보드를 가열압착(S500)하여, 균질화한다. 가열 압착한 보드는 제품 성형을 실시하며(S600), 제품 성형은 냉간 성형으로 진행되며, 동시에 후방사출(S610)을 통해 리브 및 브라켓을 부착할 수 있다. 기존의 자동차 내장 부품용 복합소재는 리브 및 브라켓을 부착하기 위해 별도의 사출 공정을 필요로 하였지만, 본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이, 제품 성형과 동시에 후방 사출이 가능한 점에서, 별도의 사출 공정이 필요하지 않다고 할 것이다.
일반적으로 아크릴계 수지는 열가소성 고분자 수지이므로 냉간 성형이 가능하다. 하지만 자동차 내장부품의 기재에 사용되는 아크릴계 수지는 고강성 구현을 위해 가교 결합이 가능한 분자구조를 가지는 아크릴계 수지를 적용하였고, 가교 반응이 완료된 후에는 상기의 수지는 다시 열을 가하여도 유동성을 가지지 못하기 때문에 열간성형 공정을 적용하여 왔다. 본 발명에 사용되는 아크릴계 수지는 강성을 담당하는 분자에 신장을 담당하는 분자를 결합하여 코-폴리머(co-polymer) 형태로 중합하여 가교반응 후에도 열을 가하면 유동을 가지는 타입으로서 냉간 성형이 가능하다. 또한 신율이 증가하면서 강성이 감소한 부분은 가교 가능한 모노머(monomer)를 첨가하여 가교밀도를 향상 함으로써 보완하였다. 따라서 기존의 열간 성형만 가능한 아크릴계 수지와 유사한 강성을 유지하면서 냉간 성형이 가능하기 때문에 성형시 열가소성 수지를 이용한 리브 및 브라켓을 사출 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 보드의 단면도를 나타낸 것으로, 부직포의 양면에 고분자 수지층을 형성한 샌드위치 구조와 유사한 보드(300)이다. 중심부는 저밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층(100)으로 구성되며, 중심층의 양면은 고밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층(200)으로 구성된다. 액상 상태의 고분자를 함침시켜 부직포의 양면에 고분자 수지층을 형성하게 되고, 함침으로 인해, 액상 상태의 고분자가 부직포에 침투하게 되고, 침투한 정도에 따라, 중심부는 상대적으로 고분자 수지의 침투가 적어, 저밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층(100)으로, 상대적으로 고분자 수지의 밀도가 높은 외곽 양면층은 고밀도 천연섬유/고분자 복합 소재층(200)으로 구별된다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 내장 부품용 복합소재의 구성도로, 보드(300)의 후방에 강성 보강을 위한 리브(400)가 부착되어 있고, 별도로, 상관부품 조립용 브라켓(500)이 부착되어 있다. 기존의 자동차 내장 부품용 복합소재의 경우에는 리브 및 브라켓을 부착시키기 위해, 별도의 사출 공정을 필요하지만, 본 발명에 따른 제조 방법은 제품 성형시 동시에 후방 사출이 가능한 점에서, 공정 단축에 따른 비용 절감이 가능하다 할 것이다.
제조예
자동차 내장 부품용 복합소재의 제조
ⅰ) 평균 굵기가 40 내지 70㎛ 이며, 길이가 40 내지 80㎜ 로 컷팅된 천연섬유 케나프를 믹싱공정, 카딩공정 및 웹포밍공정을 통해 부직포를 제조하였다. ⅱ) 상기 부직포에 아크릴 수지를 압축 롤 공정을 통해 함침 후 140℃의 오븐에서 20분 동안 건조하여 보드 상태로 제조하였다. ⅲ) 상기 보드를 핫프레스에서 160℃, 15초 동안 압착하여 성형이 가능하도록 가소화하였다.
비교예 1
아크릴 수지 대신 폴리프로필렌 수지를 사용한 것을 제외하고 제조예와 동일하게 제조하였다.
실시예 1
자동차 내장 부품용 복합소재의 물성 평가
본 발명에 의해 제조된 제조예의 천연섬유/아크릴계 수지 복합소재와 비교예 1의 천연섬유/폴리프로필렌 복합소재의 물성을 비교평가하였다.
굴곡강도 및 굴곡탄성률 측정은 ASTM D790에 의거하여 진행하였으며, 시편 크기는 50mm x 150mm x 두께, 시험속도 5mm/min, 스판 넓이(span width)는 100mm로 진행하였으며, 시편 제조 후 23℃, 95RH%에서 1시간 안정화한 다음 위와 같은 조건으로 시험을 진행하였다.
[표 1]
Figure pat00001
표 1을 통해 비교해보면 종래의 천연섬유/폴리프로필렌 복합소재와 실시 예 천연섬유/아크릴계 수지 복합소재의 중량이 동일 할 때는 굴곡강도 및 굴곡탄성률이 종래 대비 현저히 증가하였다. 뿐만아니라 실시예의 중량이 20% 감소하였음에도 불구하고 굴곡강도와 굴곡탄성률이 종래의 기술보다 높게 측정 되었다. 결론적으로 종래에 자동차 내장 선반용으로 사용되는 천연섬유/폴리프로필렌 복합소재보다 본 발명에 의한 조성물은 강도 향상에 따른 경량화와 고 강성화를 동시에 이룰 수 있음을 알 수 있다.

Claims (11)

1) 셀룰로오스계 천연섬유를 포함하는 부직포를 제조하는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 제조한 부직포에 액상 형태의 고분자 수지를 함침시키는 단계;
3) 상기 2) 단계의 고분자 수지를 함침한 부직포를 건조하여 보드를 제조하는 단계;
4) 상기 3) 단계의 보드를 압착하여 가소화하는 단계; 및
5) 상기 4) 단계의 가소화된 보드를 제품 성형하는 단계를 포함하며,
상기 5) 단계의 제품 성형 단계는 5-1) 가소화된 보드를 압착 성형하는 단계;
5-2) 상기 5-1) 단계의 압착 성형과 동시에 리브 및 브라켓을 후방 사출하는 단계; 및
5-3) 트리밍하는 단계를 포함하는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 셀룰로오스계 천연섬유는 길이가 40 내지 80mm이며,
양마 황마, 아마, 대마, 케나프(kenaf), 사이잘(Sisal), 코이어(coir), 바나나(banana) 섬유, 뱀부(bamboo) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 냉간 성형이 가능한 아크릴계 수지인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 3) 단계는 핫프레스로 압착하여 가소화하는 단계인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 5-1) 단계는 냉간 금형에서 압착 성형하는 것인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 1) 단계에 의해 제조된 부직포의 중량은 400g/m2 내지 1,200g/m2인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 자동차 내장 부품용 복합소재는 80 내지 20 중량%의 부직포 및 20 내지 80 중량%의 고분자 수지를 포함하는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 3) 단계에 의해 제조된 보드의 중량은 600 내지 1,800g/m2인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 5-2) 단계의 리브 및 브리켓은 열가소성 고분자 수지를 포함하는 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 열가소성 고분자 수지는 폴리프로필렌 복합 수지, 나일론 복합수지, 폴리염화비닐 복합수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 복합수지(ABS), 아크릴 복합수지, 폴리에틸렌(PE) 복합수지, 폴리카보네이트(PC) 복합수지, 폴리에스터(PET) 복합수지 및 폴리스틸렌(PS) 복합수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 자동차 내장 부품용 복합소재의 제조방법.
제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 자동차 내장 부품용 복합소재.
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JPH01309841A (ja) * 1988-06-08 1989-12-14 Kotobukiya Furonte Kk 自動車内装材
JPH08229966A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Ikeda Bussan Co Ltd 内装基材および該内装基材の製造方法
IN2015DN03907A (ko) * 2012-11-06 2015-10-02 Hyundai Motor Co Ltd
KR20150083322A (ko) * 2014-01-09 2015-07-17 한일이화 주식회사 프리프레그를 이용한 자동차 내장용 고강성 다층 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 고강성 다층 복합체
JP2015174411A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 株式会社森傳 車両内装用シート材及びその製造方法、並びにそれを用いた車両内装用ボード
JP2015223782A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 株式会社ワイケーテック 繊維ボードおよびその製造方法

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