KR20240104783A - 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법 - Google Patents

열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법 Download PDF

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강대인
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최연욱
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법은, 열가소성 수지 함침 카본 소재를 마련하는 단계, 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하고 설정 형상의 포지드카본 프리폼을 성형하는 단계, 및 성형된 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출시켜 자동차 내장재를 성형하는 단계를 포함한다.

Description

열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법{Automotive interior material using forged carbon impregnated with thermoplastic resin and manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예들은 열가소성수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 대체하여 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용함으로써, 접착제의 사용을 배제하여 대량 생산이 가능하며, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 내장재는 합성수지로 성형된 제품(이하, 수지 성형품)이 널리 이용되고 있다.
그런데, 수지 성형품은 비교적 저렴한 비용으로 제작이 용이한 장점을 갖는 반면, 질감 등이 거칠고 나쁜 단점이 있어, 자동차 내부의 미감이 소비자의 기대에 미치지 못하는 문제가 있었다.
구체적인 예로서, 자동차 내부 운전석 및 조수석 주변에 장착되는 대시보드(dash board) 및 오디오데크, 기어변속부, 에어백, 도어잠금 및 창문개폐부 등에는 각종의 제어부 및 편의장치들이 설치된다. 그리고 이러한 각종 제어장치 및 편의장치의 외곽과 내장재 사이의 틈새에는 내장재 마감 패널이 설치된다. 이들 내장재 마감패널은 차량의 실내 외관을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다.
최근에는 실내 외관상 세련미 및 고급 질감을 얻기 위하여 리얼 우드 또는 리얼 알루미늄, 리얼 텍스쳐 등의 리얼 소재를 사용한 내장재에 대한 요구가 증가하고 있다. 그리고 이에 대한 일례로서 리얼 카본이 널리 이용되고 있다.
포지드카본(Forged Carbon)은 카본섬유를 고온 및 고압으로 가공한 소재로서, 기존 카본에 훨씬 뛰어난 내구성을 가지며, 다양한 형태를 갖는 장점이 있다. 또한, 대리석과 같은 고급스런 외관 미감을 갖는 장점이 있다.
그런데 기존의 포지드카본은 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본으로서, 열경화성 수지(예: 불포화 폴리에스테르 수지 등)에 저수축제, 충진재, 경화제, 안료 등의 첨가제를 혼합한 수지화합물(compound)을 카본 파이버(carbon fiber)에 함침 시켜 시트 형태로 제공된다.
기존의 SMC 함침 포지드카본은 프레스 성형된 카본 제품과 사출 성형된 사출물이 각각 별도의 공정을 통해 제조되고, 이들 각각의 카본 제품과 사출물이 전용 접착제(또는 접착필름)을 사용하여 서로 접착되는 구조로 이루어져 있었다.
이러한 기존의 방식에 따르면, 전용 접착제의 경화시간이 길어 양산성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량이 높은 문제점이 있었다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0007877호(공개일 2018.01.24)에는 리얼카본 인테리어 부품 및 이의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
종래의 선행문헌은 차량용 인테리어용으로 리얼카본을 적용하는 기술로서, 사출물층, 접착제층, 카본시트층이 순차로 적층 형성되는 구조가 개시되어 있다. 이와 같이 종래의 방식에 따르면 사출소재와 카본소재가 각각 따로 제조된 후 접착제를 이용하여 접착하는 방식으로서, 전용 접착제의 경화시간이 길어짐에 따라 생산성이 저하되는 단점이 있으며, 대량 생산에 불리한 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0007877호(공개일 2018.01.24)
본 발명의 목적은 기존의 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 대체하여 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용함으로써, 접착제의 사용을 배제하여 대량 생산이 가능하며, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용함으로써 생산성을 향상시키고, 대량 생산에 유리한 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 기존의 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 대체하여 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용함으로써, 접착제의 사용을 배제하여 대량 생산이 가능하며, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법은 (a) 열가소성 수지 함침 카본 소재를 마련하는 단계; (b) 상기 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하고 설정 형상의 포지드카본 프리폼을 성형하는 단계; 및 (c) 상기 성형된 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출시켜 자동차 내장재를 성형하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (a) 단계는, (a-1) 카본 섬유에 열가소성 수지가 미리 함침 된 카본 프리프레그를 준비하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (a-1) 단계 이후에, (a-2) 상기 카본 프리프레그를 절단하여 균일한 사이즈의 카본 칩을 마련하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (a-2) 단계 이후에, (a-3) 상기 카본 칩을 랜덤하게 분산시켜 스프레딩 시키는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (a) 단계에서, 상기 열가소성 수지 함침 카본 소재에서, 상기 열가소성 수지와 상기 카본 소재는, 1~2:1의 중량비율로 함침 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (a) 단계에서, 상기 열가소성 수지 함침 카본 소재에서, 상기 열가소성 수지는, PC(폴리카보네이트) 또는 PC(폴리카보네이트)를 포함하는 혼합수지일 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (c) 단계에서, 상기 사출소재는, PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법에서, 상기 (b) 단계에서 상기 포지드카본 프리폼을 성형하는 과정과, 상기 (c) 단계에서 상기 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출시키는 과정은 연속적으로 진행될 수 있다.
이와 같이, 상기 열가소성 수지와 상기 사출소재는 동일한 열가소성 수지, 예를 들어 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지를 이용함으로써, 포지드카본 프리폼을 성형하는 (b) 단계의 프레스 공정과 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출하는 (c) 단계의 인서트 사출 공정이 연속적으로 진행될 수 있다. 그 결과, 작업 시간이 대폭 단축될 수 있으며 생산성이 향상되어 자동차 내장재의 대량 생산이 가능해 질 수 있는 장점이 있다. 만일, 열경화성 수지를 포함하는 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본의 경우, 포지드카본을 프레스 성형하는 단계와, 사출소재를 설정 형상의 사출물로 성형하는 성형 단계가 각각 별도의 개별 공정으로 진행되어야 한다. 그리고 각각 별도의 개별 공정을 통해 성형된 포지드카본과 사출소재를 전용의 접착제로 접착시키는 추가 단계가 반드시 필요하다. 이 때문에, 기존의 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 이용할 경우 프레스 단계, 사출 단계, 접착 단계가 모두 따로 진행되어야 하므로 생산성이 저하되고, 특히 접착제의 경화시간이 길어 대량 생산에 부적합한 단점이 있다. 본 발명은 이러한 기존의 문제점을 해결하여 생산성 향상 및 대량 생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재는 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하여 설정 형상으로 성형된 포지드카본 프리폼; 및 상기 포지드카본 프리폼에 인서트 사출되는 사출소재;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재에서, 상기 열가소성 수지와 상기 카본 소재는, 1~2:1의 중량비율로 함침 될 수 있다.
열가소성 수지 함침 카본 소재에서, 상기 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트) 또는 PC(폴리카보네이트)를 포함하는 혼합수지일 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지일 수 있다.
사출소재는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 일 수 있다.
본 발명에 의하면 기존의 열경화성 수지를 이용한 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 대체하여 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 자동차 내장재를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 설정 형상의 카본 프리폼을 프레스 가공하고, 카본 프리폼을 인서트 사출 금형에 투입한 후 사출소재를 인서트 사출시킴으로써 자동차 내장재를 제조할 수 있다.
이에 따라, SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 이용하던 기존의 방식과 달리 카본 소재와 사출소재 사이에 별도의 접착제 사용이 불필요하게 되어, 접착제 경화에 필요한 작업시간 지연을 방지할 수 있어 생산성이 향상되고 대량 생산이 적합한 장점이 있다. 이에 더하여, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재를 간략히 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법 중 열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계(S10)의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법 중 카본 프리프레그를 준비하는 단계(S11)를 거쳐 준비된 카본 프리프레그를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법 중 카본 프리프레그를 절단하여 균일한 사이즈로 마련된 카본 칩과, 카본 칩이 랜덤하게 분산된 모습을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법 중 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 간략히 도시한 공정 예시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 및 그 제조방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
[열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재의 구조]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재를 간략히 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재(1)는 카본 소재, 즉 열가소성 수지 함침 카본 소재를 준비하고, 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스 성형한 설정 형상의 포지드카본 프리폼(30)과, 포지드카본 프리폼(30)에 적층되는 사출소재(40)을 포함한다.
카본 소재, 즉 포지드카본 프리폼(30)은 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하여 설정 형상으로 성형시킨 예비 제품(또는 반제품)을 말한다.
열가소성 수지 함침 카본 소재는 미리 준비된 카본 섬유에 열가소성 수지가 미리 함침 된 카본 프리프레그(10)(도 4 참조)를 이용하여 마련될 수 있다. 구체적인 예로서, 카본 프리프레그(10)(도 4 참조)를 설정 사이즈로 절단하여 균일한 사이즈를 갖는 카본 칩(20)(도 5 참조)을 마련한 후 카본 칩(20)(도 5 참조)을 랜덤하게 분산시켜 펼친 다음 금형(50)(도 7 내지 도 9 참조)에 투입하고 고열과 고압으로 프레스 성형하여 포지드카본 프리폼(30) 및 사출소재(40)를 자동차 내장재(1)로 성형 제작할 수 있다.
여기서, 포지드카본 프리폼(30)을 형성하는 열가소성 수지 함침 카본 소재에서 열가소성 수지와 카본 소재는 1~2:1의 중량비율로 함침 될 수 있다.
바람직하게는, 열가소성 수지와 카본 소재는 50:50의 중량비율로 함침 되는 것이 좋다.
이때, 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트) 또는 PC(폴리카보네이트)를 포함하는 혼합수지일 수 있다.
예를 들어, 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지를 이용할 수 있다.
사출소재(40)는 상기 포지드카본 프리폼(30)의 적어도 일면에 설정된 형상 및 두께로 적층 성형된 사출물을 말한다.
여기서, 사출소재(40)는 열가소성 수지 함침 카본 소재에 포함된 열가소성 수지와 동일한 소재를 사용할 수 있다.
사출소재(40)가 열가소성 수지와 동일한 열가소성 수지 재질을 가짐에 따라, 포지드카본 프리폼(30)을 성형하는 프레스 성형 공정과, 포지드카본 프리폼(30)에 사출소재(40)를 일체로 형성시키는 인서트 사출 공정이 각각 개별적으로 진행되지 않아도 되고, 프레스 성형 공정과 인서트 사출 공정이 연속적으로 진행되어, 생산 시간을 단축시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 프레스 성형된 포지드카본 프리폼(30)의 적어도 일면에 연속적으로 사출소재(40)가 인서트 사출되어 일체형 구조의 자동차 내장재(1)로 제작될 수 있다.
이와 같이, 포지드카본 프리폼(3)과 사출소재(40) 사이에는 이들의 접착을 위해 별도의 접착제(또는 접착층)가 이용되지 않는다. 이에 따라, 접착제의 경화시간이 길어져 양산성이 저하되는 종래 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본 방식의 문제점을 개선할 수 있다. 결과적으로 본 발명에 따르면 생산시간이 단축되고 생산성이 향상되어 대량 생산이 가능한 장점이 있다. 이에 더하여, 접착제의 사용을 배제함으로써 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
예를 들어, 사출소재(40)는 열가소성 수지와 동일한 재질로서, PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지를 이용할 수 있다.
[열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계(S10)의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 그리고 도 4는 카본 프리프레그를 준비하는 단계(S11)를 거쳐 준비된 카본 프리프레그를 보여주는 도면이고, 도 5 및 도 6은 카본 프리프레그를 절단하여 균일한 사이즈로 마련된 카본 칩과, 카본 칩이 랜덤하게 분산된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법은, 열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계(S10), 포지드카본 프리폼 프레스 성형단계(S20), 및 사출소재 인서트 사출단계(S30)를 포함한다.
[열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계]
이 단계(S10)는 열가소성 수지 함침 카본 소재를 마련하는 단계이다.
예를 들어, 열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계(S10)는 카본 프리프레그 준비단계(S11), 카본 칩 마련단계(S12), 및 카본 칩 랜덤 분산단계(S13)를 포함한다(도 3 참조).
먼저, 카본 프리프레그 준비단계(S11)에서는 카본 섬유에 열가소성 수지가 미리 함침 된 카본 프리프레그(10)(도 4 참조)를 준비한다.
다음으로, 카본 칩 마련단계(S12)에서는 카본 프리프레그(10)(도 4 참조)를 설정된 사이즈로 절단한다. 이 단계(S12)를 거쳐 균일한 사이즈의 카본 칩(20)(도 5 참조)가 마련될 수 있다.
그 다음으로, 카본 칩 랜덤 분산단계(S13)에서는 이전 단계(S12)에서 균일한 사이즈로 절단된 카본 칩(20)(도 5 참조)을 랜덤하게 분산시켜 시트 형태로 펼쳐 스프레딩 시킨다. 도 6을 참조하면, 이 단계(S13)를 거쳐 균일한 사이즈로 절단된 카본 칩(20)이 랜덤하게 분산된 예시적 형상을 확인할 수 있다.
이와 같이, 열가소성 수지 함침 카본 소재 준비단계(S10)에서는, 카본 섬유에 열가소성 수지가 미리 함침 된 카본 프리프레그(10)(도 4 참조)를 준비하고, 이를 절단하여 균일한 사이즈를 갖는 카본 칩(20)(도 5 참조)을 마련하고, 카본 칩(20)(도 5 참조)을 도 6에 도시된 바와 같이 랜덤하게 분산시켜 준비할 수 있다.
이 단계(S10)에서, 열가소성 수지 함침 카본 소재는, 열가소성 수지와 카본 소재가 일정한 중량비율로 함침 되어 마련될 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지와 카본 소재가 1~2:1의 중량비율로 함침 될 수 있다.
여기서, 열가소성 수지는, PC(폴리카보네이트) 또는 PC(폴리카보네이트)를 포함하는 혼합수지일 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지일 수 있다.
한편, 이후 설명될 사출소재 역시 열가소성 수지 함침 카본 소재에 포함된 열가소성 수지와 동일한 소재를 갖는 것이 바람직한데, 사출소재는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지일 수 있다.
[포지드카본 프리폼 프레스 성형단계]
이 단계(S20)는 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하고 설정 형상의 포지드카본 프리폼을 성형하는 단계이다.
이전 단계(S10)에서 마련된 열가소성 수지 함침 카본 소재는 금형(50)(도 7 내지 도 9 참조)에 투입되고, 고열과 고압으로 프레스 성형되어 최종 제품인 자동차 내장재에 대응하는 반제품 형사의 포지드카본 프리폼(30)으로 성형될 수 있다.
[사출소재 인서트 사출단계]
이 단계(S30)는 상기 성형된 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출시켜 자동차 내장재를 성형하는 단계이다.
여기서, 사출소재 인서트 사출단계(S30)는 포지드카본 프리폼(30)을 프레스 성형하는 이전 단계(S20)와 연속적으로 진행될 수 있다.
사출소재 인서트 사출단계(S30)에서 이용될 수 있는 사출소재는 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 일 수 있다. 다시 말해, 사출소재는 열가소성 수지 함침 카본 소재의 함침에 이용되는 열가소성 수지와 동일한 소재를 이용할 수 있다. 이에 따라, 포지드카본 프리폼을 프레스 성형하는 이전 단계(S20)와 포지드카본 프리폼에 사출소재를 주입하여 일체로 성형시키는 이 단계(S30)가 각각 따로 진행되지 않으며 연속적인 공정으로 진행될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법 중 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 간략히 도시한 공정 예시도이다.
도 7을 참조하면, 상부 금형(51)이 승강되고, 하부 금형(52)의 수용공간(53)에 열가소성 수지 함침 카본 소재가 투입된다.
도 8을 참조하면, 상부 금형(51)이 하부 금형(52)의 상부로 이동하며 설정 고온 및 고압을 가하여 포지드카본 프리폼을 성형한다. 이어서, 금형(50)의 외부에서 내부 수용공간(53)으로 준비된 사출소재를 주입하여 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출 성형할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상부 금형(51)이 하부 금형(52)에서 분리되고, 별도의 접착제를 사용하지 않고서도 일체형 구조로 성형된 자동차 내장재(1)의 성형 제작이 완료되고, 자동차 내장재(1)를 금형(50)에서 반출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 열가소성 수지 함침 카본 소재를 이용함으로써, 포지드카본 프리폼(30)(도 1 참조)과 사출소재(40)(도 1 참조)가 일체형 구조로 견고하게 성형 제작될 수 있어, 접착제 사용에 따른 다양한 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 접착제 사용 시 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량이 증가되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 열가소성 수지와 상기 사출소재는 동일한 열가소성 수지, 예를 들어 PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지를 이용함으로써, 포지드카본 프리폼을 성형하는 프레스 성형단계(S20)와, 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출하는 인서트 사출단계(S30)가 연속적으로 진행될 수 있다. 그 결과, 작업 시간이 대폭 단축될 수 있으며 생산성이 향상되어 자동차 내장재의 대량 생산이 가능해 질 수 있는 장점이 있다.
만일, 기존의 열경화성 수지를 포함하는 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 이용하는 경우, 포지드카본을 프레스 성형하는 단계와, 사출소재를 설정 형상의 사출물로 성형하는 단계가 각각 별도의 개별 공정으로 진행되어야 한다. 그리고 각각 별도의 개별 공정을 통해 성형된 포지드카본 프리폼과 사출 성형을 통해 제작된 사출물을 전용의 접착제로 접착시키는 접착단계가 반드시 필요하다. 그 결과, 기존의 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 이용할 경우 생산성이 저하되고, 특히 접착제의 경화시간 증가로 인해 양산성이 떨어져 대량 생산에 부적합한 단점이 있다.
본 발명은 이러한 기존의 문제점을 해결하여 포지드카본 소재를 이용하여 자동차 내장재를 제조함에 있어, 생산 시간을 단축시키고 대량 생산에 유리한 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 기존의 열경화성 수지를 이용한 SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 대체하여 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 자동차 내장재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용하여 설정 형상의 카본 프리폼을 프레스 가공하고, 카본 프리폼을 인서트 사출 금형에 투입한 후 사출소재를 인서트 사출시킴으로써 자동차 내장재를 제조할 수 있다. 이에 따라, SMC(Sheet Molding Compound) 함침 포지드카본을 이용하던 기존의 방식과 달리 카본 소재와 사출소재 사이에 별도의 접착제 사용이 불필요하게 되어, 접착제 경화에 필요한 작업시간 지연을 방지할 수 있어 생산성이 향상되고 대량 생산이 적합한 장점이 있다. 이에 더하여, 총휘발성 유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds)(특히, 벤젠)의 방출량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.
S10: 열가소성 수지 함침 카본 소재 마련단계
S11: 카본 프리프레그 준비단계
S12: 카본 칩 마련단계
S13: 카본 칩 랜덤 분산단계
S20: 카본 프리폼 프레스 성형단계
S30: 사출소재 인서트 사출단계
1: 자동차 내장재
10: 카본 프리프레그
20: 카본 칩
30: 카본 소재(또는 카본 프리폼)
40: 사출소재
50: 금형(또는 프레스)
51: 상부 금형
52: 하부 금형
53: 수용공간

Claims (8)

  1. (a) 열가소성 수지 함침 카본 소재를 마련하는 단계;
    (b) 상기 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하고 설정 형상의 포지드카본 프리폼을 성형하는 단계; 및
    (c) 상기 성형된 포지드카본 프리폼에 사출소재를 인서트 사출시켜 자동차 내장재를 성형하는 단계;
    를 포함하는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 열가소성 수지 함침 카본 소재에서,
    상기 열가소성 수지와 상기 카본 소재는, 1~2:1의 중량비율로 함침 되는
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 열가소성 수지 함침 카본 소재에서,
    상기 열가소성 수지는,
    PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 인
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 사출소재는,
    PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 인
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
  5. 열가소성 수지 함침 카본 소재를 프레스에 투입하여 설정 형상으로 성형된 포지드카본 프리폼; 및
    상기 포지드카본 프리폼에 인서트 사출되는 사출소재;
    를 포함하는 열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 수지와 상기 카본 소재는, 1~2:1의 중량비율로 함침 되는
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 함침 카본 소재에서,
    상기 열가소성 수지는,
    PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 인
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 사출소재는,
    PC(폴리카보네이트)-ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 혼합수지 인
    열가소성 수지 함침 포지드카본을 이용한 자동차 내장재 제조방법.
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