KR20230078840A - 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 내장재의 제조방법에 관한 것으로, 천연섬유 및 재생섬유를 적용하여 친환경적이고, 경량화를 구현하며, 흡음성 및 충격흡수력을 증가시키고, 강성, 파단강도 및 굴곡탄성을 향상시키는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 「(a) 천연섬유와 합성섬유를 혼합 혼련하여 부직포 펠트층을 형성하는 단계; (b) 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름이 가열압착된 복합 필름층을 형성하여 다층 구조의 적층보드를 제조하는 단계; (c) 상기 적층보드를 가성형금형으로 가열압착하여 예열 및 가성형하는 단계; 및 (d) 상기 예열 및 가성형된 적층보드를 최종성형금형으로 상온압착하여 최종제품형상으로 성형하는 단계; 를 포함하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법」을 제공한다.

Description

차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법{Bio-recycling complex interior material for vehicles}
본 발명은 차량용 내장재의 제조방법에 관한 것으로, 천연섬유 및 재생섬유를 적용하여 친환경적이고, 경량화를 구현하며, 흡음성 및 충격흡수력을 증가시키고, 강성, 파단강도 및 굴곡탄성을 향상시키는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법에 관한 것이다.
최근 건축물, 자동차, 전자부품소재 등 다양한 분야에서 바이오복합소재를 비롯한 친환경 소재를 사용한 제품이 개발되고 있으며, 특히 독일, 영국, 미국 등을 중심으로 자동차 내장재 분야에서 기존 PP계, ABS계 등의 합성수지를 대체할 수 있도록 기계적 강도가 보강된 생분해성 플라스틱(biodegradable plastics), 바이오매스 플라스틱(biomass-based plastics)등의 바이오복합소재의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히 유럽과 미국은 자국 내에서 판매되는 모든 자동차부품소재에 생분해성 재료의 사용을 법제화 하는 등 환경 규제를 통해 바이오복합재료의 활용을 증대시키려 하고 있는 실정이다. 자동차에서 주로 바이오복합소재를 사용하는 부품은 헤드라이닝, 도어트림, 차량내부 바닥재, 천장 내장재, 센터페시아 내장재 등으로 특히 천연섬유를 활용한 내장재가 주로 개발되고 있다.
또한, 자원의 고갈 및 쓰레기에 의한 환경의 오염이 심화되어 세계적으로 산업 전반적인 저탄소 정책의 확산적용 및 자원의 재생에 관한 요구가 증가하고 있어 재생가능한 재료의 발굴 및 재생소재의 활용에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 재생소재는 쓰레기의 배출을 줄여 환경을 보호하는 한편 기존 소재 대비 저렴한 가격에 제작할 수 있어 경제적이다.
특히, 섬유공장에서는 100 ton의 합성섬유를 생산할 경우, 약 10 ton의 플리에스터, 나일론 섬유 부산물이 발생하여 전체 재료 대비 약 10%의 합성섬유가 폐기처분 되었다. 이는 매우 심각한 비용적, 환경적 문제점을 야기하여 상기 폴리에스터, 나일론 섬유 부산물은 산업폐기물로 처리되어 폐기물에 의한 환경오염과 처리비용에 따른 처리비용이 발생하여 이의 재활용 방안에 대한 연구가 시급하다.
자동차 부품은 운전자의 생명안전에 직결되는 만큼 충분한 기계적 강도를 확보하는 것이 무엇보다 중요하므로, 기존 석유계 플라스틱(PP계, ABS계 등)의 품질, 기능성 및 내구성과 동등한 성능을 가진 제품의 개발이 필수적이며, 식물성 섬유를 포함한 바이오복합소재는 경량성, 기계적 강도의 확보, 비교적 높은 충격강도의 확보, 가공, 조립 및 성형의 용이성 등의 강점을 가진다.
일반적으로 천연섬유 복합소재는 식물 및 동물에서 유래된 섬유를 포함한 복합섬유로 생분해성 섬유를 지칭한다. 기존에는 천연섬유만을 사용할 경우 기존 석유계 플라스틱의 강도를 발현하기 곤란하므로, 충분한 기계적 강도를 확보하기 위하여 열가소성 폴리프로필렌 섬유와 혼합하여 바이오복합소재로 제작하였다. 보다 자세하게는 기존에는 천연섬유와 합성섬유를 50:50%의 비율로 혼합한 뒤 니들펀칭하여 제조한 천연섬유 펠트 웹 시트(부직포)에 열경화성 수지를 분사 또는 합침하여 합지보드화 하여 제조된 천연섬유/열경화성 바인더를 성형하여 도어트림(Door trim)등 자동차 내장부품으로 성형하였다.
그러나, 상기와 같이 열경화성 수지를 분사 또는 합침하여 제작한 합지보드는 공극이 다수 형성되어 있는 천연섬유 펠트 웹 시트와 열경화성 수지와 결합력이 약하여 재료층간의 분리가 발생하고 이는 전체적인 내장재의 강도 저하를 가져오게 된다.
또한, 천연섬유와 합성섬유의 혼합으로 형성되는 펠트 웹 시트(부직포)는 천연섬유와 합성섬유의 물성 차이로 인하여 재료의 혼합이 균일하게 이루어지기 어렵고 혼합 시 천연섬유의 신율이 부족하여 깊은 단차를 가진 금형작업 시 천연섬유의 신율 부족으로 인하여 부재가 파단되거나 파열되므로, 금형의 형상이 복잡하거나 가장자리, 굴곡이 심한 부분의 성형 시 내장재의 터짐, 찢어짐 및 재료분리 등이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 천연섬유를 적용할 경우 열성형 시 천연섬유의 탄화로 인한 냄새와 자연적인 섬유의 원재료가 가지고 있는 특유의 냄새가 발생하고, 천연섬유의 부패, 세균, 곰팡이의 발생을 억제하기 위한 방부처리를 위하여 사용되는 약품에 의한 유해성분이 방출될 우려가 있어 천연섬유를 적용하는 공정에 어려움이 있었다.
또한, 펠트층과 열경화성 수지를 합침할 때 재료들의 물성 차이로 인하여 재료의 분리가 빈번하게 발생하여 내장재의 전체적인 강도 저하가 발생하며, 열경화성 수지와 펠트층의 연실율 차이로 인하여 충격흡수성 및 흡읍성, 차음성이 저하될 수 있다.
또한, 천연섬유/열경화성 바인더를 금형에 가압 압착하는 과정에서 펠트층의 두께가 현저하게 감소되어 굴곡특성을 저하시키는 단점이 있다.
또한, 천연섬유 중 식물성 섬유는 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 리그닌(lignin), 펙틴(pectin) 및 왁스(wax)로 이루어져 있는데, 이 중 셀룰로오스(cellulose)를 제외한 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 리그닌(lignin), 펙틴(pectin) 및 왁스(wax)는 공정이나 제품의 물성을 저하시키는 불순물에 해당한다. 정밀한 정련과정을 거치지 않은 순도가 낮은 식물성 섬유는 합성섬유와의 부착력을 저하시키고 불순물의 부패로 인하여 전체적인 물성의 저하를 가져온다. 따라서, 식물성 섬유의 품질은 상기 불순물을 충분히 제거하였는지 여부로 결정되고, 우수한 품질의 식물성 섬유를 제조하기 위하여 최적화된 불순물의 처리방법도 추가로 요구된다.
1. 등록특허 10-1027989 "천연섬유를 이용한 차량용 내장재" 2. 등록특허 10-1726164 "천연섬유 복합소재를 이용한 자동차의 내장재 제조방법" 3. 등록특허 10-1755850 "재활용 섬유를 이용한 자동차 내장재용 흡음재 및 그 제조방법" 4. 등록특허 10-1729083 "자동차 내장재용 바이오 시트"
본 발명은 천연섬유 및 재생섬유를 적용하여 친환경적이고, 경량화를 구현하며 정련된 천연섬유가 적용된 부직포 펠트층과 복합 필름을 가열압착함으로써, 재료의 분리를 방지하고, 경량화를 구현하며, 흡음성 및 충격흡수력을 증가시키고, 강성, 파단강도 및 굴곡탄성을 향상시키는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 「(a) 천연섬유와 합성섬유를 혼합 혼련하여 부직포 펠트층을 형성하는 단계; (b) 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름이 가열압착된 복합 필름층을 형성하여 다층 구조의 적층보드를 제조하는 단계; (c) 상기 적층보드를 가성형금형으로 가열압착하여 예열 및 가성형하는 단계; 및 (d) 상기 예열 및 가성형된 적층보드를 최종성형금형으로 상온압착하여 최종제품형상으로 성형하는 단계; 를 포함하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법」을 제공한다.
상기 부직포 펠트층의 천연섬유는 케냐프 및 아바카 중 어느 하나 이상을 정련하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 부직포 펠트층의 합성섬유는 섬유공장 공정부산물을 활용하되, 고강력 폴리에스터, 고강력 나일론 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 부직포 펠트층의 천연섬유와 합성섬유는 천연섬유 40~50%, 합성섬유 50~60%의 비율로 혼합될 수있다.
또한, 상기 복합 필름층은 200~300 g/m2의 양으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 (c)단계에서는 180~200℃의 가열온도로, 120~160초 동안 압착하여 상기 적층보드를 가열압착 할 수 있다.
본 발명에 따르면 아래의 효과를 기대할 수 있다.
1. 천연섬유 및 재생섬유를 적용하여 친환경적이고, 경제적이다.
2. 정련된 천연섬유를 사용하여 합성섬유와의 결합력을 향상시키고, 불순물을 제거하여 천연섬유의 물성을 증가시키며, 혼합 시 부직포 펠트층에 천연섬유가 균일하게 분산되도록 하고, 열적 안정성이 우수하여 가열공정 시 유해한 기체, 냄새 및 변색의 발생을 억제할 수 있다.
3. 부직포 펠트층과 복합 필름을 유압 열프레스를 사용하여 가열압착함으로써, 기존의 합성수지 분사 또는 합침으로 제조된 합지보드에 비하여 견고하게 상호 결합되고 일체성이 증가하여 적층구조의 물성이 증가한다.
4. 천연섬유를 적용한 부직포 펠트층과 복합 필름을 가열압착하여 부재의 밀도를 증가킴으로써, 경령화를 구현하면서도 흡읍성 및 충격흡수력을 증가시키고, 부재의 물성이 향상된다.
5. 열가소성의 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 필름이 적층된 복합 필름을 적용하여 기존 열경화성 수지층에 비하여 부직포 펠트층과의 결합력이 우수하고, 강성, 인장강도, 파단강도 및 굴곡탄성이 증가한다.
[도 1]은 본 발명 (b)단계 내지 (d)단계 중 어느 하나 이상에서 이용되는 가열압착 프레스 및 상온압착 프레스를 사용한 제조공정 과정을 도시한 것이다.
[도 2]는 본 발명의 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름층의 앞면 및 뒷면의 표면 상태를 도시한 것이다.
본 발명은 천연섬유와 합성섬유가 혼합 혼련된 부직포 펠트층의 일측 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름을 가열압착시켜 적층보드를 제조한 뒤, 상기 적층보드를 가열압착하여 가성형하고, 가성형된 적층보드를 상온압착하여 최종제품형상으로 성형하는 공정으로 이루어진다.
본 발명은 「(a) 천연섬유와 합성섬유를 혼합 혼련하여 부직포 펠트층을 형성하는 단계; (b) 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름이 가열압착된 복합 필름층을 형성하여 다층 구조의 적층보드를 제조하는 단계; (c) 상기 적층보드를 가성형금형으로 가열압착하여 예열 및 가성형하는 단계; 및 (d) 상기 예열 및 가성형된 적층보드를 최종성형금형으로 상온압착하여 최종제품형상으로 성형하는 단계; 를 포함하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법」을 제공한다.
이하에서는 본 발명의 각 단계별 공정을 상세히 설명하기로 한다.
1. (a)단계
(a)단계는 천연섬유와 합성섬유를 혼합 혼련하여 부직포 펠트층을 형성하는 단계이다. 상기 천연섬유는 케냐프 및 아바카 중 어느 하나 이상을 정련하여 적용하며, 상기 합성섬유는 고강력 폴리에스터, 고강력 나일론 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 부직포 펠트층의 천연섬유와 합성섬유는 천연섬유 40~50%, 합성섬유 50~60%의 비율로 혼합될 수있다.
상기 부직포 펠트층에 혼합되는 천연섬유는 인장강도 및 탄성률이 높고 저렴하며 가공성이 우수한 식물성 섬유인 케냐프(Kenaf) 또는 아바카(Abaca)를 적용하거나 이를 혼합한 것을 적용하는 것이 바람직하다.
케냐프, 아바카 등의 천연 식물섬유는 셀룰로오스 외에 헤미셀룰로오스, 리그닌, 팩틴 및 왁스 등의 불순물로 구성되는데, 셀룰로오스는 섬유의 물성과 셀(cell)의 안정성을 유지시키는 뼈대로, 셀룰로오스 외의 불순물을 제거하지 않을 경우 가열공정 시 천연섬유 탄화에 의한 악취가 발생하고, 천연섬유의 부패, 세균, 곰팡이가 발생할 우려가 있다. 일반적으로는 이를 억제하기 위하여 방부처리를 하는데, 방부제로부터 기인한 유해성분이 발생하고, 방부제 특유의 냄새 및 재료 특유의 냄새가 발생하는 단점이 있다.
따라서, 상기 천연섬유는 셀룰로오스 외의 불순물을 제거하여 기계적 특징을 향상시킴과 동시에 냄새를 제거하기 위하여, 케냐프 및 아바카 중 어느 하나 이상을 별도로 정련하여 적용하는 것이 바람직하다.
상기 식물성 천연섬유의 정련과정은 아밀라제 효소 존재하에 70~90℃로 가열하여 정제함으로써, 섬도(fineness, 纖度) 3~4.5데니어로 세섬화시켜 정련하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 배치(batch)형 원형 드럼 욕조에 천연섬유 100중량% 대비 아밀라제 효소를 0.1~1중량%(바람직하게는 0.3~0.6중량%) 투입한 후, 70~90℃가 되도록 상온 가열하여 정제할 수 있다. 이에 따라 상기 식물성 천연섬유에 함유되어 있는 리그닌, 팩틴 및 왁스(지질) 등의 불순물이 정제되어 상기 식물성 섬유의 고유섬도가 10~15데니어급에서 3~4.5데니어급으로 세섬화되는 것으로, 상기 부직포 펠트층의 제조시의 단위밀도당의 섬유 결속력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 정련된 케냐프 및 아바카가 적용된 천연섬유는 합성섬유와의 결합력이 우수하고, 섬유 혼합 시 불순물에 의한 엉킴, 걸림, 부착현상이 발생하지 않아 부직포 펠트층에 균일하게 분산될 수 있다. 또한, 정련된 셀룰로오스는 셀(cell)이 안정되어 기계적 강도 및 열적 안정성도 증가하므로, 가열압착 공정 시 섬유의 탄화에 의한 냄새 및 변색이 발생하지 않는다.
종합하면, 본 발명에서는 적용된 정련된 천연섬유는 합성섬유와의 결합력을 향상시키고, 불순물을 제거하여 천연섬유의 물성을 증가시키며, 혼합 시 부직포 펠트층에 천연섬유가 균일하게 분산되도록 하고, 열적 안정성이 우수하여 가열공정 시 유해한 기체, 냄새 및 변색의 발생을 억제하는 효과를 가진다.
상기 합성섬유는 고강력 폴리에스터, 고강력 나일론 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 친환경적 소재의 사용이 기술내용의 핵심으로, 일반적으로 적용되는 열경화성 수지(페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 알키드 수지, 규소 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 아미노 수지 등) 및 글라스 파이버, 미네랄 파이버, 탈크, 탄산칼슘, 카본 파이버 등의 기타 재료는 제조시 유해가스, 유해물질의 발생 가능성이 있어 적용하지 않는다.
또한, 상기 부직포 펠트층의 합성섬유는 섬유공장 공정부산물을 활용하되, 고강력 폴리에스터, 고강력 나일론 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서 적용되는 고강력 폴리에스터 및 고강력 나일론의 물성은 하기 [표 1]과 같다.
인장강도
( cN / dtex ) 		신도
(%) 		비 중 공 정
수분률
(%) 		열특성
건강도 습강도 건습도 연화
온도 		용융
온도
고강력 폴리에스터 (PET) 7.8~8.1 5.1~6.7 35~50 1.38 0.4 238~240 255~260
고강력 나일론(나일론 66) 8.5~9.0 8.5~9.0 32~45 1.18 4.3 230~235 250~260
나일론6 4.2~5.6 4.2~5.6 28~43 1.14 4.5 180 215~220
폴리프로필렌 4.0~6.6 4.0~6.6 30~60 0.91 0 140~160 165~173
폴리에칠렌 4.4~7.9 4.4~7.9 8~35 0.95 0 100~115 125~135
위의 [표 1]은 본 발명에 적용되는 스테이플 섬유(Staple fiber)의 물성으로, 일반적인 합성섬유와 비교하여 인장강도 및 신도가 높고 열적 안정성이 우수하다. 이때, 고강력 폴리에스터 및 고강력 나일론은 융점이 230-240℃ 범위로 형성되어 있어 재료의 혼합시에도 열적 안정성이 우수한 것을 확인 할 수 있다.
천연섬유와 합성섬유의 혼합 혼련 과정은 니들펀칭 공정으로 진행하는 것이 바람직하다. 니들펀칭 공정이란 섬유 혼합체를 복수개의 니들이 수직으로 펀치하여 일체화된 섬유조직을 생성시키는 방법으로서, 니들펀칭 공정을 사용하여 부직포 펠트층의 제조 공정을 간소화시키고, 부직포 펠트층을 소정의 두께로 형성할 수 있어 바람직하다.
또한, 니들펀칭하여 생성된 부직포 펠트층을 복수개 적층하여 부직포 펠트층의 두께를 증가시켜 기존 차량용 내장재에 적용된 부직포 층보다 높은 두께로 부직포 펠트층(다층의 웹)을 형성할 수 있다.
상기 부직포 펠트층에 적용되는 합성섬유는 65~72 mm 길이로 형성되고, 섬도 1~3 데니어 인것을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적인 부직포에 적용되는 섬유는 길이 50~55 mm인 섬유를 사용하지만, 본 발명에서는 65~72 mm 길이의 장섬유를 혼합하여 천연섬유와의 혼련률 및 결합력을 증가시켜 부직포 펠트층의 강도를 증가 시킬 수 있다.
부직포 펠트층의 공정과정을 보다 자세하게 기술하면, 크림프가 없는 섬유화이버를 소재간의 결합력을 높이기 위하여 65 ~ 72 mm의 길이로 절단하여, 해섬기의 해섬 실린더에서 해섬작업을 진행하고, 해섬된 섬유는 분산기에 의해 균일하게 분산 및 혼합되는 혼합/개섬 단계를 거치고, 혼합/개섬된 섬유들은 인장강도나 충격강도 등의 물리적 성질이 향상시키기 위하여 정면기를 거치게 된다. 상기 혼합/개섬한 섬유들은 원통형 실린더형의 카드기를 거치면서 섬유상의 얇은 웹으로 형성되고 이러한 섬유상 얇은 웹을 여러 층으로 겹치는 더블링(doubling) 단계를 거쳐 다층의 웹을 형성한다. 따라서, 상기 다층의 웹은 이송벨트를 타고 가압 로울러를 거쳐 니들펀칭(needle punching) 장치로 이송되고 니들펀칭에 의해 부직포가 제조된다. 니들펀칭 장치에서는 공급되는 부직포 펠트층의 두께 및 밀도를 조절할 수 있으며, 니들펀칭을 통하여 균일한 두께를 가진 부직포 펠트층으로 형성될 수 있다.
상기 부직포 펠트층의 천연섬유와 합성섬유는 천연섬유 40~50%, 합성섬유 50~60%의 비율로 혼합될 수있다. 천연섬유의 생분해성을 저해하지 않으면서 부직포 펠트층의 인장강도, 내마모성 등의 물성을 저해하지 않는 범위에서 천연섬유와 합성섬유는 50 : 50으로 혼합되는 것이 바람직하며, 합성섬유가 최대 60%까지 혼합될 수 있다. 합성섬유의 혼합율이 40% 이하가 되면 부직포 펠트층의 물성이 저하될 수 있다.
2. (b)단계
(b)단계는 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름이 가열압착된 복합 필름층을 형성하여 다층 구조의 적층보드를 제조할 수 있다.
상기 부직포 펠트층에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름을 가열압착하여 적층보드를 형성하는 것이 바람직하다.
기존의 차량용 내장재에 적용된 부직포/열경화성 수지의 합지보드 형성 공정은 열경화성 수지를 상온에서 분사 또는 합침하여 부직포층과 열경화성 수지를 결합시키는 것으로 재료 간 결합력이 약하여 재료분리, 강도저하 등의 문제점이 발생하였으나 본 발명은 상기 가열압착 공정에 의하여 재료분리를 방지할 수 있다.
상기 가열압착 공정은 [도 1]에 도시된 바와 같이 250 ~ 300 ton급 유압 가열 프레스 장비를 사용하여 평판 압축공정을 진행 할 수 있다.
상기 복합 필름층이 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 가열압착되어 결합됨으로써, 부직포 펠트층을 보호하고 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 복합 필름층이 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측에 결합될 수 있으나, 차량의 내부에 부직포 펠트층이 직접 노출될 경우 부직포 펠트층의 파손되거나, 부직포 펠트층이 먼지, 습기 등에 의하여 오염될 가능성이 있으므로 차량의 내부와 직접 접하는 내측에는 복합 필름층을 시공하는 것이 바람직하다.
상기 복합 필름층은 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 수지가 복합된 것으로, 복합 필름층을 아래 [표 2]에 도시된 실시예와 같이 구성할 수 있다.
항목 측정값 세부 측정 방법
1 두께
(단면 사진)		 3-Layer : 64.6 ㎛ (폴리프로필렌 층)
2-Layer : 40.4 ㎛ (폴리에틸렌 층)
1-Layer : 51.5 ㎛ (폴리프로필렌 층)
Figure pat00001
2 인장강도
/신장율
(MD/TD)		 가로 인장강도: 27.035 kgf/mm2
신율: 25.85%
세로 인장강도: 243.52 kgf/cm2
신율: 766.4%
상기 복합 필름층은 물성의 증가 및 재료별 특성의 차이에 의하여 위의 [표 2]에 도시된 것과 같이 총 3개 층으로 구성되는 것이 바람직하다.
폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE)는 열가소성 수지로, 둘 다 우수한 상용성을 가지고, 비독성으로 오염가스를 발생시키지 않으며, 화학적으로 안정되고, 내식성, 내약품성이 우수하다.
폴리에틸렌(PE)은 유연성, 신장률, 충격 강도가 우수하며, 투과성을 가지며, 폴리프로필렌(PP)은 강도, 경도 및 내열성이 우수한 특성이 있어 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE)을 표 2와 같이 적층된 복합구조로 형성할 경우 우수한 연성과 강성을 가지게 된다. 폴리에틸렌(PE)은 폴리프로필렌(PP)에 비하여 강도 및 내열성이 낮으므로, 폴리프로필렌(PP)을 폴리에틸렌(PE)의 상층과 하층에 적층함으로써, 폴리에틸렌(PE)을 보호하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 부직포 펠트층과 합성섬유와 복합 필름층의 합성섬유는 모두 열가소성 수지로 형성되어 가열압착에 의한 결합성이 우수하다. 상기 복합 필름층은 열성형시 전체 중량의 20% 이상이 부직포 펠트층의 표면에 용융되어 스며들면서 결합되어 부직포 펠트층과의 결합력을 증가시킴과 동시에 부직포 펠트층의 강도를 증가시켜 전체적으로 적층보드의 인장강도, 굴곡강도를 증가시킬 수 있다.
상기 복합 필름층은 200~300 g/m2의 양으로 형성될 수 있다. 상기 복합 필름층이 200g/m2 미만일 경우 용융접착부의 두께가 충분하지 못하고, 300 g/m2을 초과할 경우 강도의 증가 대비 재료 사용량이 과다하여 중량과 비용이 증가하게 된다.
3. (c)단계 및 (d)단계
(c)단계는 상기 적층보드를 가성형금형으로 가열압착하여 예열 및 가성형하고, (d)단계는 상기 예열 및 가성형된 적층보드를 최종성형금형으로 상온압착하여 최종제품형상으로 성형할 수 있다.
또한, 상기 (c)단계에서는 예열 및 가성형 작업에서 천연섬유와 합성섬유의 용융점을 고려하여 180~200℃의 가열온도로, 120~160초 동안 압착하여 상기 적층보드를 가열압착하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 가열온도는 천연섬유가 열에 의하여 변형되는 것을 방지하기 위한 것으로 180~200℃의 범위의 비교적 낮은 온도에서 120~160초 동안 가열압착하여 천연섬유의 셀 파괴를 방지하여 내장재의 물성 저하를 방지할 수 있다.
상기 예열 및 가성형 단계 후, 최종제품형상 성형 단계에서는 가성형된 적층보드를 취출하여 최종성형금형으로 이송하여 상온압착함으로써 최종제품을 성형한다.
<실시예>
아래 [표 3]의 시험예에서는 부직포 펠트층의 천연섬유와 합성섬유의 비율이 50:50이고 부직포 펠트층의 양측면에 200 g/m2 중량의 열가소성 폴리프로필렌/폴리에틸렌 필름복합 필름이 적층된 천연섬유 복합소재를 사용하였고 190℃ 에서 1분 10초 동안 가열 압착하였다. 실시예에 따라 제조된 제품의 강도와 경량성을 확인하기 위하여 2종의 시험편 을준비하여 굴곡강도, 파열강도를 측정하여 기존 제품과 비교하였다.
비교예는 일반 부직포이고, 실시예 1은 케냐프와 고강력 나일론이 혼합된 실시예이고, 실시예 2는 아바카와 고강력 폴링에스터가 혼합된 실시예이다.
단 위 비교예 실시예 1 실시에 2
중 량 g/m2 1200 1270 1400
인장강도
 MPa MD 12 MD 38.6 MD 47
CD 11 CD 47.5 CD 56.8
파열강도 MPa MD 10 MD 21.2 MD 40.4
CD 9 CD 29.5 CD 25.2
터짐 발생 유무 터짐 발생 터짐 없음 터짐 없음
가열압착조건 190℃, 1분10초
혼합구성비 일반 PP 부직포 케냐프 50%,
고강력 나일론 45%		 아바카 50%
고강력 폴리에스터 50%
비교예 1과 실시예 1~2 테스트 결과, 본 발명에 따라 제조된 차량용 내장재의 강도가 일반 부직포를 적용한 경우보다 강도가 우수한 것으로 확인되었으며, 터짐도 발생하지 않은 것으로 확인되었다.
본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 시험예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이전 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
해당 없음

Claims (6)

  1. (a) 천연섬유와 합성섬유를 혼합 혼련하여 부직포 펠트층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 부직포 펠트층의 일측면 또는 양측면에 폴리프로필렌계/폴리에틸렌계 복합 필름이 가열압착된 복합 필름층을 형성하여 다층 구조의 적층보드를 제조하는 단계;
    (c) 상기 적층보드를 가성형금형으로 가열압착하여 예열 및 가성형하는 단계; 및
    (d) 상기 예열 및 가성형된 적층보드를 최종성형금형으로 상온압착하여 최종제품형상으로 성형하는 단계;
    를 포함하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 부직포 펠트층의 천연섬유는 케냐프 및 아바카 중 어느 하나 이상을 정련하여 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
  3. 제1항에서,
    상기 부직포 펠트층의 합성섬유는 섬유공장 공정부산물을 활용하되,
    고강력 폴리에스터, 고강력 나일론 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
  4. 제1항에서,
    상기 부직포 펠트층의 천연섬유와 합성섬유는 천연섬유 40~50%, 합성섬유 50~60%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
  5. 제1항에서,
    상기 복합 필름층은 200~300 g/m2의 양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
  6. 제1항에서,
    (c)단계에서는 180~200℃의 가열온도로, 120~160초 동안 압착하여 상기 적층보드를 가열압착하는 것을 특징으로 하는 차량용 바이오-재생 복합 내장재 제조방법.
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