KR20220161655A - 자동차의 내장재용 복합 소재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 내장재용 복합 소재에 관한 것으로, 폴리우레탄 폼 시트를 제작할 때 섬유를 함유하여 일체로 구성함으로, 섬유를 통해 내장재의 강성을 강화할 수 있을 뿐만 아니라 강성 강화를 위해 별도로 섬유층을 구성하지 않아도 되어 경량이면서도 내장재에서 요구되는 강성에 적합한 내장재를 얻을 수 있게 한다. 이때, 본 발명은 폴리우레탄 폼 시트: 섬유의 중량%비를 (95~99):(1~5)가 되게 혼합하여 사용함으로, 내장재에서 요구되는 충분한 강성과 경량화 효과를 동시에 얻을 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 섬유로 탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 이용함으로, 원하는 강성과 경량화 요구에 맞춰서 다양하게 조합하여 사용할 수 있게 한다.
Description
본 발명은 자동차의 내장재용 복합 소재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리우레탄을 제조할 때 미리 섬유를 혼합하여 일체로 성형함으로써, 섬유층과 섬유층을 부착할 때 이용되는 접착제량을 줄여 복합 소재를 경량화할 뿐만 아니라 고강성의 내장재용 복합 소재를 얻을 수 있게 한 것이다.
자동차에는 자동차 실내와 트렁크 등에 여러 종류의 내장재가 장착된다. 이러한 내장재로는 예를 들어, 플로어 카펫, 헤드 라이너, 러기지 보드, 트렁크 리드, 그리고 리어 백 시트 등을 예로 들 수 있다. 이러한 내장재는 실질적으로 운전자와 탑승자의 시야에 노출되는 부분으로, 소음 성능과 더불어 미감과 미관을 높일 수 있도록, 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)과 같이, 다양한 재질로 제작된다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2021-0052669호
경량화를 달성할 수 있는 자동차 내장재용 복합소재에 관한 것으로서, 상기 복합소재는 폴리프로필렌계 발포 시트로 마련된 코어층과, 상기 코어층의 일면 또는 양면에 적층되고 목분과 폴리올레핀계 수지가 함침되어 마련된 보강층을 포함한다. 이러한 구성으로, 경량화를 달성하여 연비 향상을 통한 배기가스를 저감할 수 있고, 강성이 우수할 뿐만 아니라, 폐기 시 재활용성을 높일 수 있으며, 인체에 무해한 복합소재를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-2250411호
차량용 내장재 및 그 제조방법이 개시된다. 본 실시 예에 따른 차량용 내장재의 제조방법은 기재를 사출하는 단계; 제1 금형의 제1면 또는 제1면과 캐비티 공간을 형성하는 제2 금형의 제2면 중 어느 하나에 상기 기재를 세팅하는 단계; 상기 제1 금형과 상기 제2 금형이 미세 이격되게 합형하는 단계; 상기 캐비티 공간에 용융 수지를 주입하는 단계; 및 상기 캐비티 공간이 밀폐되도록 슬라이드 코어가 진입되는 단계;를 포함하여 제공될 수 있다.
(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-2249032호
자동차, 특히 전기 자동차에서 발생하는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있고, 화재 시 연소하지 않고 화염을 차단할 수 있는 방염성은 물론, 자동차의 내부 소음도 저감할 수 있는 복합기능을 가지는 자동차 내장재에 관한 것으로, 표피층, 다수의 기공이 형성되는 부직포로 이루어져 표피층 상에 적층되는 흡음층, 전도성 소재로 형성되어 흡음층 상에 소정두께로 적층되는 전자파 차폐층, 및 화재시 발포되는 발포분말을 포함하는 방염제가 코팅된 부직포로 형성되어 전자파 차폐층 상에 적층되는 방염층을 구비하는 특징으로 한다.
한편, 이러한 기존의 내장재는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 가장 큰 내장재 중 하나인 헤드 라이너(H)를 예로 들어 설명하면, 흡음 성능이 우수한 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽에 각각 접착층(20)을 통해 섬유층(F)을 일체로 구성한 다음, 양쪽 면에 각각 핫멜트 필름(30)과 파우더층(40) 그리고 부직포(50)를 차례로 적층한 다음, 소정의 열과 압력을 가해 일체로 성형이 된다. 하지만, 이처럼 폴리우레탄 폼 시트를 기재로 사용하는 내장재는 다음과 같은 문제가 발생한다.
(1) 폴리우레탄 폼 시트는 흡음 성능이 우수하나 강성이 약해 쉽게 휘거나 형상과 모양이 변형될 우려가 있다.
(2) 이에, 내장재를 구성하는 층으로 부직포와 섬유층을 추가하여 내장재의 형상을 유지하게 하면서도 쉽게 찢어지거나 변형되는 것을 막을 수 있게 제작해야 한다.
(3) 이는, 내장재의 층 구조가 다층으로 이루어짐에 따라 그만큼 제조 공장이 많이 늘어날 뿐만 아니라 이종 재질 사이에 이웃 층과의 접착 문제나 다층으로 이루어지는 내장재의 두꺼워지는 두께 그리고 내장재의 전체 중량 등을 고려할 때 연비를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 제조에도 어려움이 발생할 수 있다.
(4) 따라서, 중량이 가벼우면서도 두께가 얇고, 또한 경량화와 강성을 만족하는 내장재 개발에 대한 요구가 많아지고 있다.
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 폴리우레탄 폼 시트를 제작할 때 섬유를 함유하여 일체로 구성함으로써, 섬유를 통해 내장재의 강성을 강화할 수 있을 뿐만 아니라 강성 강화를 위해 별도로 섬유층을 구성하지 않아도 되어 경량이면서도 내장재에서 요구되는 강성에 적합한 내장재를 얻을 수 있게 한 자동차의 내장재용 복합 소재를 제공하는데 그 목적이 있다.
이때, 본 발명은 폴리우레탄 폼 시트: 섬유의 중량%비를 (95~99):(1~5)가 되게 혼합하여 사용함으로써, 내장재에서 요구되는 충분한 강성과 경량화 효과를 동시에 얻을 수 있게 한 자동차의 내장재용 복합 소재를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 섬유로 탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 이용함으로써, 원하는 강성과 경량화 요구에 맞춰서 다양하게 조합하여 사용할 수 있게 한 자동차의 내장재용 복합 소재를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재는, 섬유가 함유된 폴리우레탄 폼 시트(10); 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 바른 접착층(20); 상기 각 접착층(20)에 부착되는 핫멜트 필름(30); 상기 각 핫멜트 필름(30)의 바깥 면에 구성되는 파우더층(40); 및 상기 파우더층(40)의 바깥 면에 부착되는 부직포(50);로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)은, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10): 섬유의 중량% 비율이 (95~99): (1~5)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핫멜트 필름(30) 중 적어도 하나는, 통기성 핫멜트 필름인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 섬유는 탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 자동차의 내장재용 복합 소재는, 헤드 라이너 기재인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 내장재의 기재가 되는 폴리우레탄 폼 시트에 미리 섬유를 함유하여 제작하게 되므로, 강성 보강을 위해 섬유층을 별도로 구성하지 않아도 되므로 그만큼 내장재의 전체중량을 줄일 수 있다.
(2) 이는, 내장재의 중량 감소로 자동차 연비를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 내장재에서 요구되는 강성을 충분히 만족시킬 수 있다.
(3) 또한, 내장재는 통상 다층 구조로 이루어지게 되는데 층수를 줄일 수 있어 제조 과정이 줄어들게 되어 생산성을 높일 수 있다.
(4) 이때, 상기 폴리우레탄 폼 시트에 섞는 섬유는 실란계 섬유를 이용함으로, 실란계 첨가물을 통해 견고한 결합체를 만들 수 있어 강성 강화 효과를 한층 더 높일 수 있다.
[도 1]은 내장재 중 루프패널에 장착되는 헤드 라이너가 장착된 위치를 보여주는 자동차의 평면도이다.
[도 2]는 자동차에서 면적이 넓은 내장재 중 하나인 헤드 라이너의 전체 형상을 보여주는 평면도이다.
[도 3]은 종래 헤드 라이너의 층 구조를 보여주는 단면도이다.
[도 4]는 본 발명에 따라 제작된 자동차의 내장재용 복합 소재로 이루어진 헤드 라이너를 보여주는 이미지이다.
[도 5]는 본 발명에 따라 제작된 자동차의 내장재용 복합 소재의 층 구조를 보여주는 단면도이다.
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[도 4]는 본 발명에 따라 제작된 자동차의 내장재용 복합 소재로 이루어진 헤드 라이너를 보여주는 이미지이다.
[도 5]는 본 발명에 따라 제작된 자동차의 내장재용 복합 소재의 층 구조를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[자동차의 내장재용 복합 소재]
본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재에는, [도 4] 및 [도 5]와 같이, 폴리우레탄 폼 시트(10), 접착층(20), 핫멜트 필름(30), 파우더층(40), 그리고 부직포(50)가 포함된다.
특히, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)에는 발포 성형할 때 섬유가 함유되게 구성함으로써, 강성 보강을 위해 별도로 강성 보강층을 추가하지 않아도 될 뿐만 아니라 보강층을 부착할 때 이용되는 접착제 사용량을 줄여 복합 소재를 경량화하면서도 충분한 강성을 얻을 수 있게 한 것이다.
이때, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10): 섬유의 중량%비는 (95~99): (1~5)로 제작함으로써, 폴리우레탄 폼 시트(10)의 중량 증가를 최소화하면서 요구 강성에 맞게 제작할 수 있게 한 것이다.
또한, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10) 에 함유되는 섬유로는 탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 이용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 핫멜트 필름(30)은 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 각각 하나씩 구성되는데, 그 중 적어도 하나가 통기성을 가진 핫멜트 필름을 이용함으로써, 흡차음 성능과 강성 보강 효과를 한층 더 높일 수 있게 한 것이다.
마지막으로, 이러한 자동차의 내장재용 복합 소재로는 헤드 라이너를 제작함으로써, 루프패널과 마주하게 장착되더라도 쉽게 변형되거나 아래로 처지지 않아 충분한 강성을 확보하면서도 원하는 소음성능을 얻을 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
가. 폴리우레탄 폼 시트
폴리우레탄 폼 시트(10)는, [도 5]와 같이, 흡음 성능이 우수한 재질로 이루어진 것으로 잘 알려졌다. 특히, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)는 가벼우면서도 흡음 성능이 우수하여 본 발명에 따른 내장재용 복합 소재의 기재로서 복합 소재의 중량 증가를 최소화하면서도 높은 흡음 성능을 얻을 수 있다. 이러한 폴리우레탄 폼 시트(10)는 본 발명이 속한 기술분야에서 많이 사용되는 것이 이용될 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)에는 발포 성형할 때 미리 섬유가 함유되게 하여 일체로 발포 성형이 되게 구성함으로써, 본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재를 경량이면서도 높은 강성을 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다. 즉, 강성 보강에 이용되는 섬유를 폴리우레탄 폼 시트(10)를 발포 성형할 때 함께 섞어서 일체로 구성함에 따라 섬유를 통해 강성 보강이 이루어지게 할 뿐만 아니라 별도로 강성 보강층을 구성하지 않아도 되어 그만큼 층 구조가 줄어들고, 층 구조가 줄어드는 만큼 접착제 등의 사용량도 줄일 수 있어 결과적으로 경량이면서도 높은 강성을 얻을 수 있게 되는 것이다.
한편, 이때 사용되는 섬유로는 강성 보강에 이용되는 섬유라면 어떠한 것이라도 이용할 수 있으며, 예시적으로, 탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 이용할 수 있다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)과 섬유의 중량% 비율은, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10): 섬유의 중량% 비율이 (95~99): (1~5)로 첨가함으로써, 폴리우레탄 폼 시트(10)의 중량 증가는 최소화하면서도 강성 보강이 이루어질 뿐만 아니라 강성 보강층을 별도로 사용하지 않아도 되어 경량화할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 섬유는 실란계 프라이머를 이용하는 섬유를 이용함으로써, 이형 재질 사이의 접착력이 우수하여 본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재의 강성을 한층 더 높일 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이처럼 이루어진 폴리우레탄 폼 시트(10)에 대해 섬유 함량에 따른 굴곡강도를 시험한 결과는 아래의 [표 1]과 같다. 여기서, 비교예는 섬유가 함유되지 않았으며, 실시예 1은 1중량%가, 실시에 2는 3중량%가, 실시예 3은 5중량%가 함유되었다. 그 결과, 상기 [표 1]과 같이, 비교예보다 실시예 1 내지 실시예 3의 굴곡 강도가 우수한 것을 알 수 있다.
| 기재 |
비교예 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
|
| 섬유 함량 |
- |
1중량% |
3중량% |
5중량% |
|
| 굴곡강도 [kgf] |
세로 |
1.3 |
2.3 |
1.9 |
2.2 |
| 가로 |
1.2 |
1.8 |
1.8 |
1.8 |
|
나. 접착층
접착층(20)은, [도 5]와 같이, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 후술할 핫멜트 필름(30)을 부착하기 위한 일종의 접착제(Binder)이다. 이에, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)와 핫멜트 필름(30)을 일체로 부착시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 이용될 수 있다.
이러한 접착층(20)은, [도 5]와 같이, 상기 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 각각 도포한다. 이때의 도포는 액상으로 바를 수도 있고, 스프레이 방식으로 분무하는 방식으로 바를 수도 있다.
다.
핫멜트
필름
핫멜트 필름(30)은, [도 5]와 같이, 상술한 각 접착층(20)에 각각 하나씩 부착된다. 이때, 상기 핫멜트 필름(30)은 접착 기능과 차음 기능과 더불어 통기 기능을 할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 핫멜트 필름(30)은 건조 시간이 빠르고 여러 재질에 대해 쉽게 접착할 수 있는 재료를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 폴리올레핀(polyolefine), 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE; polyethylend) 및 폴리아마이드(polyamide) 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 이용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 핫멜트 필름(30) 중 적어도 하나에는 한쪽 면에 적어도 부분적으로 통기구멍이 관통 형성된 통기성 핫멜트 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 접착력과 더불어 통기성을 얻기 위한 것이다. 이러한 통기성 핫멜트 필름은 핫멜트를 필름 형태로 제작하고 통기구멍을 관통하게 형성할 수도 있고, 핫멜트를 웹(Web) 형태로 제작함에 따라 섬유가 엉키면서 통기 구멍이 만들어지게 형성할 수도 있다.
라.
파우더층
파우더층(40)은, [도 5]와 같이, 상술한 각 핫멜트 필름(30)과 후술할 부직포(50)가 일체로 부착되게 하고 강성과 강도를 강화하기 위한 층이다. 특히, 상기 파우더층(40)은 상기 핫멜트 필름(30)이나 부직포(50) 층이 매끄럽지 않더라도 그 형상에 맞추면서 일체로 부착할 수 있게 한다. 또한, 상기 파우더층(40)으로는 HDPE(고밀도 폴리에틸렌) 파우더를 이용함으로써, 자동차의 내장재용 복합 소재의 경도와 강성 강화 효과를 얻을 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
마. 부직포
부직포(50)는, [도 5]와 같이, 상기 각 파우더층(40)에 부착된다. 여기서, 상기 부직포(50)는 본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재가 쉽게 찢어지거나 파손되지 않도록 강성을 보강할 뿐만 아니라 내장재용 복합 소재로 다양한 형상과 모양의 내장재를 성형했을 때 형성된 내장재의 형상을 유지하고 변형되거나 처지는 것을 방지한다.
이상과 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동차의 내장재용 복합 소재는 섬유층을 별도로 구성하지 않고 폴리우레탄 폼 시트를 발포 성형할 때 미리 섬유를 추가하여 구성함으로써, 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 복합 소재가 원하는 이상의 강도를 얻을 수 있게 된다. 이러한 본 발명에 따른 내장재용 복합 소재는 자동차에 구성되는 내장재라면 어떠한 것에라도 적용될 수 있으며, 특히 자동차용 헤드 라이너에 적용하기에 적합하다.
10; 폴리우레탄 폼 시트
20; 접착층
30: 핫멜트 필름
40: 파우더층
50: 부직포
20; 접착층
30: 핫멜트 필름
40: 파우더층
50: 부직포
Claims (4)
- 섬유가 함유된 폴리우레탄 폼 시트(10);
상기 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 바른 접착층(20);
상기 각 접착층(20)에 부착되는 핫멜트 필름(30);
상기 각 핫멜트 필름(30)의 바깥 면에 구성되는 파우더층(40); 및
상기 파우더층(40)의 바깥 면에 부착되는 부직포(50);로 이루어지고,
상기 폴리우레탄 폼 시트(10)은,
상기 폴리우레탄 폼 시트(10): 섬유의 중량% 비율이 (95~99): (1~5)인 것을 특징으로 하는 자동차의 내장재용 복합 소재.
- 제1항에서,
상기 핫멜트 필름(30) 중 적어도 하나는,
한쪽 면에 적어도 부분적으로 통기구멍이 관통 형성된 통기성 핫멜트 필름인 것을 특징으로 하는 자동차의 내장재용 복합 소재.
- 제1항에서,
상기 섬유는,
탄소 섬유, 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 내장재용 복합 소재.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
상기 자동차의 내장재용 복합 소재는,
헤드 라이너 기재인 것을 특징으로 하는 자동차의 내장재용 복합 소재.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210069637A KR20220161655A (ko) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 자동차의 내장재용 복합 소재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220161655A true KR20220161655A (ko) | 2022-12-07 |
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ID=84440961
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020210069637A KR20220161655A (ko) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 자동차의 내장재용 복합 소재 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220161655A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102249032B1 (ko) | 2019-11-27 | 2021-05-07 | 지에이치신소재주식회사 | 우수한 전자파 차폐성능, 방염성능 및 흡음성을 가지는 복합기능성 자동차용 내장재 |
| KR20210052669A (ko) | 2019-10-30 | 2021-05-11 | 주식회사 서연이화 | 자동차 내장재용 복합소재 |
| KR102250411B1 (ko) | 2019-10-31 | 2021-05-11 | 주식회사 서연이화 | 차량용 내장재 및 그 제조방법 |
-
2021
- 2021-05-31 KR KR1020210069637A patent/KR20220161655A/ko not_active Application Discontinuation
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