KR20190023597A

KR20190023597A - 자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20190023597A
Application number: KR1020170109579A
Authority: KR
Inventors: 이장훈; 김명호; 김주형; 최재길; 김정수
Original assignee: 영보화학 주식회사
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-03-08
Also published as: KR102004437B1

Abstract

본 발명은 폴리올레핀 수지가 가교된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면에 적층되어 있는 보강시트를 포함하고, 밀도가 0.050 내지 0.500 g/cm³이며, 경도가 50 내지 90인 자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법{An Air duct for air conditioning system of automobile and manufacturing method thereof}

본 발명은 공기의 이송 통로가 되는 자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어 덕트의 단열성 및 형상유지력을 향상시키고, 에너지 손실 저감 및 자동차의 경량화에 영향을 줄 수 있는 자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 공조장치는 통상적으로 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 압축된 냉매가 응축기로 유입되고, 냉각팬의 강제송풍에 의하여 열교환되어 응축된 다음 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거쳐 다시 압축기로 유입되는 과정에서 블로어 유니트의 송풍팬에 의하여 송풍되는 공기가 증발기를 거치는 냉매와 열교환되어 냉기 상태로 실내로 유입됨으로써 자동차의 실내를 냉방하는 장치와; 엔진의 냉각수가 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀하는 과정에서 송풍팬에 의하여 송풍되는 공기가 히터코어를 거치는 냉각수와 열교환되어 온기 상태로 실내로 유입됨으로써 자동차의 실내를 난방하는 난방장치를 포함한다.

즉, 자동차에 탑재된 공조장치(Air Conditioning System)는 여러 가지 기후나 주행조건에서도 실내에 탑승한 승객에게 쾌적한 환경을 만들어 주는 것이 주된 기능이다.

자동차의 공조장치에 있어서, 송풍되는 공기는 공기의 이송 통로가 되는 에어 덕트를 따라 이동되고, 이러한 에어 덕트의 일단에 연결된 에어 벤트를 통해 자동차 실내로 송풍된다.

도 1은 통상적인 자동차의 공조장치용 에어 덕트 구조를 도시한 도면이다. 도면에서 도시한 바와 같이, 자동차 실내에 구비된 공조기의 에어 벤트(10)는 인스트루먼트 패널(미 도시)의 전면 상단부에 다수개 형성된다. 상기 에어 벤트(10)는 공조기에서 송풍되는 공기가 자동차 실내로 토출되는 것으로 그 형상은 인스트루먼트 패널의 형상에 따라 이루어지며, 일단은 에어 덕트(20)와 연결된다. 에어 덕트(20)는 공조기에서 송풍되는 공기가 에어 벤트(10)로 이동되도록 안내해주는 통로로써, 에어 벤트(10)와 연결되는 일단부에 안착부(22)가 형성된다. 안착부(22)는 에어 벤트(10)의 일단이 안착될 수 있도록 그 둘레가 에어 벤트(10)의 일단의 둘레보다 크게 형성된다. 이는 에어 벤트(10)와 에어 덕트(20)를 고정하는 다른 각 부품들이 제작 시 치수 오차가 발생할 수 있고, 이 부품들이 조립되는 과정에서 오차가 발생될 수 있으므로 에어 덕트(20)의 안착부(22)를 크게 형성하여 오차를 극복한다.

이러한 자동차의 공조장치용 에어 덕트는 통상적으로 폴리에틸렌과 같은 열가소성 수지를 블로우 몰딩 성형하여 제조된다. 그러나, 폴리에틸렌을 성형하여 제조한 솔리드 타입의 에어 덕트는 밀도가 약 1.0 g/cm³로 무거워서 자동차의 경량화에 저해요소가 되고 있다. 이를 극복하기 위해 폴리에틸렌 수지에 저비중의 필러류들을 첨가시켜 경량화를 시도하기도 하지만 비약적인 경량화에는 한계가 있는 실정이다.

또한, 솔리드 타입의 에어 덕트는 단열성이 불량하여 수분의 응축 현상이 발생하며 자동차의 냉난방 효율을 저하시키므로, 이산화탄소 배출량을 증가시켜 자동차의 연비가 불량해진다. 이를 극복하기 위해, 상기 솔리드 타입의 소재에서 발포체 구조를 가진 소재로 변경이 시도되고 있는데, 발포체 구조는 상기 솔리드 타입에 비해 경량화와 냉난방 효율 개선에 매우 유리하나, 외부충격 및 진동에 의해 쉽게 변형이 되거나 파손될 수 있는 단점이 여전히 존재하고 있다.

본 발명의 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 가벼운 소재를 사용하여 자동차의 경량화에 기여하고, 단열성이 우수하여 자동차의 냉난방 효율이 개선될 뿐만 아니라, 일반적인 발포체 소재에 비해 기계적 물성(강성)이 우수하여, 종래의 솔리드 타입 소재와 유사한 형상 유지력을 실현시킬 수 있는 자동차의 공조장치용 에어 덕트 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트는,

폴리올레핀 수지가 가교된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층; 및

상기 코어층의 적어도 일면에 적층되어 있는 보강시트를 포함하고,

밀도가 0.050 내지 0.500 g/cm³이며, 경도가 50 내지 90인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 폴리올레핀 수지는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 및 에틸렌비닐아세테이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나, 이들 중 2종 이상의 혼합물, 또는 상기 고분자들을 이루는 단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다.

그리고, 상기 보강시트는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 및 폴리올레핀 공중합체 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 필름;

열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 시트;

폴리프로필렌 섬유로 이루어진 부직포; 또는

밀도가 0.067 내지 0.500 g/cm³이고, 경도가 50 내지 90인 고밀도 발포시트일 수 있다.

그리고, 상기 에어 덕트는 압축경도(25%)가 2.0 kg/cm³ 이상이고, 굴곡강도는 0.5 kgf/5cm 이상이며, 굴곡탄성률은 200 kgf/cm² 이상이고, 인장강도는 40 Mpa 이상이며, 열전도율은 0.058 W/m·k 이하인 것일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법은,

(S1) 폴리올레핀 수지 및 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조하는 단계;

(S2) 상기 압출시트를 가교시키는 단계;

(S3) 상기 (S2) 단계의 결과물에 내재된 상기 발포제를 발포시켜 형성된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층을 제조하는 단계;

(S4) 상기 코어층의 적어도 일면에 보강시트를 적층하고, 그 결과물을 라미네이션하는 단계; 및

(S5) 상기 (S4) 단계의 결과물을 성형기에 투입하여 에어 덕트로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (S1) 단계는,

폴리올레핀 수지를 압출기의 호퍼를 통해 상기 압출기의 전단부에 투입하고 용융시키는 제1 단계;

상기 압출기의 전단부와 연결되며, 상기 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 상기 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해, 발포제 또는 발포제와 폴리올레핀 수지의 혼합물을 투입하고 상기 제1 단계의 용융물과 혼합한 다음, 그 결과물을 용융압출하는 제2 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 발포제의 함량은, 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부일 수 있다.

그리고, 상기 (S2) 단계는, 상기 압출시트에 전자선을 조사하여 가교시키는 것일 수 있다.

또한, 상기 발포체 원료 조성물은 가교제를 더 포함할 경우, 상기 (S2) 단계는, 상기 압출시트를 가열하여 화학적으로 가교시키는 것일 수 있다.

한편, 상기 (S4) 단계의 라미네이션은, 드라이 라미네이션, 플레임 라미네이션, 핫멜트 라미네이션 또는 열 라미네이션의 공법 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트는 가벼워서 자동차의 경량화에 기여하므로, 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트는 단열성이 우수하므로, 자동차 내부로 이송되는 냉풍과 온풍의 열 손실을 최소화함으로써, 자동차의 냉난방 효율이 개선된다. 이에 따라 자동차의 이산화탄소 배출량을 감소시켜 냉난방에 따른 자동차의 연비손실을 줄일 수 있다.

더불어, 이와 같은 우수한 단열 특성으로 인하여, 결로 현상의 거의 일어나지 않고, 결로 현상에 의해 발생할 수 있는 곰팡이 균의 억제로 인해, 차량 내부의 부식 및 악취를 막을 수 있으며, 별도의 보조 단열재를 채용하지 않아도 된다.

나아가, 에어 덕트의 외면에 보강시트를 더 구비함으로써, 외부충격 및 진동에 의해 쉽게 변형되거나 파손될 우려가 적다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 통상적인 자동차의 공조장치용 에어 덕트 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 성형이 완료된 자동차의 공조장치용 에어 덕트를 나타낸 사진이다.
도 4는 종래의 솔리드 타입의 에어 덕트의 열손실율을 평가하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 덕트의 열손실율을 평가하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 에어 덕트와 종래의 솔리드 타입의 에어덕트의 무게를 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트는, 폴리올레핀 수지가 가교된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면에 적층되어 있는 보강시트를 포함하고, 밀도가 0.050 내지 0.500 g/cm³이며, 경도가 50 내지 90인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 자동차의 공조장치용 에어 덕트는 자동차의 실내를 냉난방하는 장치로부터 송풍되는 공기를 자동차의 실내로 유입시키기 위한 모든 이송 통로 부분을 포함하는 의미로 해석해야 한다.

종래의 폴리에틸렌으로 이루어진 솔리드 타입의 에어 덕트는 밀도가 약 1.0 g/cm³로 비교적 무거워서 자동차의 경량화에 저해요소가 되고 있다. 반면, 본 발명의 에어 덕트는 밀도가 0.050 내지 0.500 g/cm³로, 솔리드 타입의 에어 덕트에 비해 1/2 내지 1/20의 밀도에 불과하다. 이로써, 자동차의 경량화에 기여할 수 있고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다. 에어 덕트의 밀도가 0.050 g/cm³ 미만이면, 에어 덕트의 물성이 지나치게 저하될 수 있고, 0.500 g/cm³를 초과하면 경량화 효과 및 단열 효과가 저하되어 바람직하지 못하다.

또한, 발포시트의 C 타입 경도가 50 미만이면 원하는 정도의 기계적 물성에 도달하지 못하며, C 타입 경도가 90을 초과하면 밀도가 상승하여 경량화 효과가 저하된다.

여기서, C 타입 경도는 Rockwell hardness C-scale로서, 잘 알려진 바와 같이, 시료의 시험면을 꼭지각 120°, 선단 반지름 0.2㎜의 다이아몬드 원뿔체를 사용해서 먼저 10㎏의 하중을 가해서 프레스한 다음에 150㎏의 하중으로 하고, 다시 10㎏의 하중으로 복귀시켰을 때의 깊이(1/500㎜를 단위로 나타낸다)를 100에서 감한 수라고 정의된다.

한편, 본원에 따른 에어 덕트는, 폴리올레핀 수지가 가교된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 코어층은 하나의 발포층만을 구비할 수도 있지만, 2층, 3층, 또는 그 이상의 발포층이 적층되어 있는 구조를 가질 수도 있다.

이때, 상기 폴리올레핀 수지는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 및 에틸렌비닐아세테이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나, 이들 중 2종 이상의 혼합물, 또는 상기 고분자들을 이루는 단량체를 포함하는 공중합체인 것일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니고, 전술한 밀도 및 경도를 만족시킬 수 있는 재료라면 다양한 재료가 사용될 수 있다.

다만, 상기 코어층만을 포함하게 되면, 동일 두께의 종래 솔리드 소재보다 물리적인 강성이 약하여 쉽게 변형되고, 파손될 가능성이 크다. 따라서 물리적 강성을 부여하기 위해 본 발명의 에어 덕트는, 상기 코어층의 일면 또는 양면에 적층되어 있는 보강시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 보강시트는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 및 폴리올레핀 공중합체 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 필름; 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 시트; 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 부직포; 또는 밀도가 0.067 내지 0.500 g/cm³이고, 경도가 50 내지 90인 고밀도 발포시트일 수 있다.

한편, 본 발명의 에어 덕트는 압축경도(25%)가 2.0 kg/cm³ 이상, 굴곡강도는 0.5 kgf/5cm 이상, 굴곡탄성률은 200 kgf/cm² 이상, 인장강도는 40 Mpa 이상이며, 열전도율은 0.058 W/m·k 이하인 것이 바람직하다. 이때, 상기 압축경도(25%)는 최초 두께의 25%만큼 10 mm/min의 속도로 압축했을 때의 하중을 의미하고, 상기 인장강도는 상온에서의 인장강도를 의미하며, 여기서의 상온은 20℃±5℃ 정도를 나타낸다.

상기 물성치들의 값이 상기 수치를 만족시키지 못하게 되면, 본 발명의 에어 덕트의 기계적 물성 및 단열성이 저하되어 바람직하지 못하다.

한편, 전술한 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 폴리올레핀 수지 및 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조한다(S1 단계).

발포체 원료 조성물에 있어서의 수지와 발포제의 함량비는 발포제의 발포능력, 원하는 발포시트의 단위면적당 중량 등을 고려하여 당업자가 적절히 선택할 수 있음은 당업계에 잘 알려져 있는데, 본 발명에서의 상기 발포제의 함량은, 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부일 수 있다.

상기 발포제의 함량이 상기 수치범위를 만족함으로써, 발포가 충분히 이루어짐과 동시에, 제품의 물성 저하가 발생하지 않게 된다.

또한, 발포체 원료 조성물에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 다른 수지나 난연제 등을 더 첨가할 수 있다.

이때, 상기 발포제는, 다양한 종류가 이미 공지되어 있지만 미세하고 균일한 기포를 형성할 수 있어야 하며, 압출 시에 발생될 수 있는 조기분해를 최소화할 수 있는 것이 사용되어야 한다. 이러한 발포제의 비제한적인 예로는, 탄산수소암모늄, 탄산수소나트륨, 보로수소화나트륨 등의 무기 발포제가 있고, 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 디니트로소펜타메틸렌 테트라민(N,N'-dinitrosopentamethylene tetramine), 벤젠설포닐 하이드라지드(benzenesulfonyl hydrazide), 톨루엔설포닐 하이드라지드(toluenesulfonyl hydrazide), 톨루엔설포닐 세미카바자이드(toluenesulfonyl semicarbazide), 옥시비스(벤젠설포닐 하이드라지드)(P,P'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)) 등의 유기 발포제가 있다.

나아가, 발포를 더욱 원활하게 하는 발포조제가 선택적으로 더 추가될 수도 있는데, 이러한 발포조제로는 카드뮴 화합물(cadmium compound), 칼슘 화합물(calsium compound), 아연 화합물(zinc compound), 마그네슘 화합물(magnesium compound), 철 화합물(iron compound), 구리 화합물(copper compound) 등이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 아연 화합물 중 산화아연을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 (S1) 단계는, 폴리올레핀 수지를 압출기의 호퍼를 통해 상기 압출기의 전단부에 투입하고 용융시키는 제1 단계; 상기 압출기의 전단부와 연결되며, 상기 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 상기 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해, 발포제 또는 발포제와 폴리올레핀 수지의 혼합물을 투입하고 상기 제1 단계의 용융물과 혼합한 다음, 그 결과물을 용융압출하는 제2 단계를 포함하는 것일 수 있다.

폴리올레핀 수지는 압출기의 전단부에서 완전히 용융되고 압출기 내에서 서로 잘 혼합되어야 한다. 원료물질을 완전히 용융시키기 위해서는 원료물질의 융점보다 높은 온도에서 가열해야 하므로, 압출기 전단부의 온도는 예를 들어 190 내지 260 ℃ 정도로 상대적으로 높게 유지된다. 따라서, 발포제가 이러한 높은 온도의 압출기 전단부에 투입되면 발포제가 조기에 분해되어, 원하는 물성의 발포시트를 제조하기 어려울 수 있기 때문에, 전술한 바와 같이, 상기 전단부보다 낮은 온도, 예를 들어 120 내지 180 ℃ 정도로 유지되는 압출기 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해 발포제 또는 발포제와 폴리올레핀 수지의 혼합물로 된 마스터 배치 칩을 투입함으로써, 발포제가 조기에 분해되는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 상기 압출시트를 가교시킨다(S2 단계). 이러한 가교는 압출시트에 전자선을 조사하여 가교시키거나, 가교제를 더 첨가하고, 압출시트를 가열함으로써 화학적으로 가교시킬 수 있다. 이러한 가교를 통해 기계적 물성과 치수 안정성을 향상시키게 된다. 특히, 전자선 조사, 예를 들어 1 내지 10 Mrad의 조사선량에 의해 셀 사이즈가 균일하고 작게 되며, 열적 안정성과 형태 안정성이 더욱 양호해질 수 있다.

이어서, 상기 (S2) 단계의 결과물에 내재된 상기 발포제를 발포시켜 형성된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층을 제조한다(S3 단계). 상기 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층은, 상기 (S2) 단계의 결과물을 240 내지 300 ℃로 유지되는 오븐에 투입하여 발포시키는데, 발포제의 종류에 따라 수지 성분이 열분해 되지 않는 범위에서 온도를 조절할 수 있다.

이어서, 상기 코어층의 적어도 일면에 보강시트를 적층하고, 그 결과물을 라미네이션한다(S4 단계).

상기 코어층은 종래의 솔리드 소재보다 물리적인 강성이 약하기 때문에, 이를 보완하기 위해 상기 보강시트를 상기 코어층의 일면 또는 양면에 적층한 후 라미네이션한다. 이때, 상기 라미네이션은, 드라이 라미네이션, 플레임 라미네이션, 핫멜트 라미네이션 또는 열 라미네이션 등의 다양한 공법에 의해 실시될 수 있으나, 자동차의 내장 소재로서 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)에 대한 규제를 감안할 때, 접착제의 사용이 배제된 열 라미네이션 공법이 가장 바람직하다.

상기 열 라미네이션 공법에 의해 더욱 자세히 서술하면, 코어층과 그의 적어도 일면에 적층된 보강시트의 적층물을 준비한 다음, 상기 적층물을 동시에 가열한 후, 상기 적층물을 압착하는 단계를 수행할 수 있는데, 이러한 열 라미네이션 공법은 공정면에서도 다른 라미네이션 방법보다 더욱 효과적이라 할 수 있다.

이어서, 상기 (S4) 단계의 결과물을 성형기에 투입하여 에어 덕트로 성형한다(S5 단계). 성형기는 예를 들어 통상적인 트윈 시트 진공 성형기를 사용할 수 있는데, 다층 구조의 상, 하 시트를 예열한 다음, 진공성형하고 기체를 블로잉한 후 에어 덕트의 사이드 부분을 열압착하여 봉합하는 등의 방법으로 기밀성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예

호퍼를 통해 200 내지 250 ℃로 유지되는 압출기의 전단부에 호모폴리프로필렌 수지 100 중량부를 투입하여 용융시켰다. 이어서, 150 ℃로 유지되는 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해, 아조디카본아미드로 된 발포제 13 중량부, 고밀도폴리에틸렌 수지 25 중량부로 된 마스터 배치 칩을 투입하여 용융시키고 시트 형태로 압출하였다.

이어서, 5.0 Mrad의 전자선을 조사하여 수지를 가교시킨 다음, 250 내지 300 ℃로 유지되는 오븐에 투입하여 발포시켜 밀도 0.067 g/cm³, 두께 2.5 mm의 발포시트(발포층, 단층 구조의 코어층)를 제작하였다.

이어서, 밀도가 0.125 g/cm³, 두께 1.0 mm인 폴리프로필렌 고밀도 발포시트인 보강시트를 상기 단층 구조의 코어층의 양면에 적층한 적층물을 준비한 다음, 상기 적층물을 동시에 가열한 후, 이를 열 압착함으로써 총 두께가 4.5 mm인 다층 구조의 시트를 제작하였다.

그 후, 상기 다층 구조의 시트를 트윈 진공 성형기에 투입하여 인스트루먼트 패널 에어 덕트 형상으로 성형한 다음, 사이드 부분을 열압착하여 봉합하였다.

도 3은 성형이 완료된 에어 덕트를 나타낸 사진이다.

비교예

이어서, 2.0 Mrad의 전자선을 조사하여 수지를 가교시킨 다음, 250 내지 300 ℃로 유지되는 오븐에 투입하여 발포시켜 밀도 0.067 g/cm³, 두께 4.5 mm의 단층 구조의 발포시트를 제작하였다.

그 후, 상기 단층 구조의 시트를 트윈 진공 성형기에 투입하여 인스트루먼트 패널 에어 덕트 형상으로 성형한 다음, 사이드 부분을 열압착하여 봉합하였다.

기계적 강도 평가

실시예와 비교예의 에어 덕트의 굴곡강도 및 굴곡탄성율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예는 비교예에 비해, 굴곡강도는4 배 이상 우수하고, 굴곡탄성률은 3배 가까이 우수하다는 것을 알 수 있다.

기계적 강도 평가 항목	실시예	비교예	평가방법
굴곡강도(kgf/5cm)	3.97	0.9	공인성적서
굴곡탄성률(kgf/cm²)	2,448	884	공인성적서

열손실율 평가

본원의 실시예에 따른 에어 덕트와 종래 솔리드 타입의 에어 덕트에 대한 열손실율을 평가해 보기 위해, 에어 덕트의 일측을 통해 90 ℃의 열풍을 5분간 주입하면서, 상기 에어 덕트의 출구 온도 및 상기 에어 덕트의 중간 부분에서의 표면 온도를 열화상 카메라를 통해 측정하였다.

도 4는 종래의 솔리드 타입의 에어 덕트에 대한 결과를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 에어 덕트에 대한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 종래의 솔리드 타입의 에어 덕트의 경우, 출구온도(62.7 ℃)에 비해 중간 부분에서의 표면 온도(76.8 ℃)가 10 ℃ 이상 높게 측정된 것을 확인할 수 있고, 본원의 에어 덕트의 경우, 출구온도(73.6 ℃)가 중간 부분에서의 표면 온도(44.6 ℃)에 비해 30 ℃ 가량 높게 측정된 것을 확인할 수 있다.

종래의 솔리드 타입의 에어 덕트는 그 표면을 통해 외부로 열 손실이 비교적 많이 일어났으며, 그 결과, 출구 쪽에서의 열풍 온도가 62.7 ℃로써, 입구 온도인 90 ℃에 비해, 약 30 ℃ 정도의 온도가 저하되었다는 것을 알 수 있다.

한편, 본원의 에어 덕트는 그 중간 부분에서의 표면 온도가 44.6 ℃로, 외부로 열 손실이 비교적 적게 일어났다는 점을 알 수 있고, 그 결과 출구 쪽에서의 열풍 온도가 73.6 ℃로, 입구 온도에 비해 약 16 ℃ 정도의 온도만이 저하되었다는 것을 확인할 수 있다.

상기 측정값을 통해 열손실율을 계산해 본 결과, 종래 솔리드 타입의 경우는 30.3%의 손실율이 발생한 반면, 본원의 경우는 18%의 손실율만이 발생하였는데, 이로써, 본원의 에어 덕트의 단열성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

경량성 평가

도 6은 본 발명에 따른 에어 덕트와 종래의 솔리드 타입의 에어덕트의 무게를 비교하여 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 종래 솔리드 타입의 에어 덕트는 485g이지만, 본원의 에어 덕트는 137g으로, 솔리드 타입에 비해 71.8%의 무게저하를 달성할 수 있었다. 이는 결국, 자동차의 경량화에 기여하므로, 자동차의 연비를 향상시키게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

폴리올레핀 수지가 가교된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층; 및
상기 코어층의 적어도 일면에 적층되어 있는 보강시트를 포함하고,
밀도가 0.050 내지 0.500 g/cm³이며,
경도가 50 내지 90인 자동차의 공조장치용 에어 덕트.
제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 및 에틸렌비닐아세테이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나, 이들 중 2종 이상의 혼합물, 또는 상기 고분자들을 이루는 단량체를 포함하는 공중합체인 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트.
제1항에 있어서,
상기 보강시트는,
폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 및 폴리올레핀 공중합체 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 필름;
열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 시트;
폴리프로필렌 섬유로 이루어진 부직포; 또는
밀도가 0.067 내지 0.500 g/cm³이고, 경도가 50 내지 90인 고밀도 발포시트인 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트.
제1항에 있어서,
상기 에어 덕트는 압축경도(25%)가 2.0 kg/cm³ 이상이고,
굴곡강도는 0.5 kgf/5cm 이상이며,
굴곡탄성률은 200 kgf/cm² 이상이고,
인장강도는 40 Mpa 이상이며,
열전도율은 0.058 W/m·k 이하인 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트.
(S1) 폴리올레핀 수지 및 발포제를 포함하는 발포체 원료 조성물을 압출기에 투입하고 용융압출하여 압출시트를 제조하는 단계;
(S2) 상기 압출시트를 가교시키는 단계;
(S3) 상기 (S2) 단계의 결과물에 내재된 상기 발포제를 발포시켜 형성된 가교 폴리올레핀 수지의 발포체로 이루어진 발포층을 적어도 한층 이상 포함하고 있는 코어층을 제조하는 단계;
(S4) 상기 코어층의 적어도 일면에 보강시트를 적층하고, 그 결과물을 라미네이션하는 단계; 및
(S5) 상기 (S4) 단계의 결과물을 성형기에 투입하여 에어 덕트로 성형하는 단계를 포함하는 제1항에 따른 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (S1) 단계는,
폴리올레핀 수지를 압출기의 호퍼를 통해 상기 압출기의 전단부에 투입하고 용융시키는 제1 단계;
상기 압출기의 전단부와 연결되며, 상기 전단부보다 낮은 온도로 유지되는 상기 압출기의 후단부에 구비된 사이드 피더를 통해, 발포제 또는 발포제와 폴리올레핀 수지의 혼합물을 투입하고 상기 제1 단계의 용융물과 혼합한 다음, 그 결과물을 용융압출하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 발포제의 함량은, 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (S2) 단계는,
상기 압출시트에 전자선을 조사하여 가교시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 발포체 원료 조성물은 가교제를 더 포함하고,
상기 (S2) 단계는,
상기 압출시트를 가열하여 화학적으로 가교시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (S4) 단계의 라미네이션은, 드라이 라미네이션, 플레임 라미네이션, 핫멜트 라미네이션 또는 열 라미네이션의 공법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차의 공조장치용 에어 덕트의 제조방법.