KR930009305B1 - 자동차용 성형 천정재 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Description

자동차용 성형 천정재 및 그의 제조방법
제 1 도는 본 발명의 방법에 따라서 기재물질의 시이트 각각의 면상에 섬유상 보강재가 분포되어 있는 기재물질의 시이트의 부분 투시도.
제 2 도는 본 발명에 따른 양태의 자동차용 성형 천정재(celling material)의 단면도.
본 발명은 유연성과 우수한 강성을 가짐으로써 조립 공정도중의 파손 발생을 방지하는 자동차용 성형 천정재 및 이 자동차용 성형 천정재의 제조방법에 관한 것이다.
최근들어 자동차 산업에서는 안락한 여행을 도모할 수 있도록 차체가 설계된 자동차를 생상하려는 경향이 있으며, 이를 위해서는 천정 면적이 자동차 1 대당 통상 1.5㎡에서 3.0㎡으로 증가되어야 한다. 또한, 자동차 설계시에 선루프등의 개구부를 성형 천정재로 제공하여 천정 면적을 증가시킨다. 그러므로, 성형 천정재의 유연강도 요구치가 현재에는 3.0~5.0kg/㎟ 정도로 상승된데 반해, 과거에는 1.5~2.0kg/㎟이었다.
골판지, 헤어펠트, PS(폴리스티렌), 글라스 울등이 성형 천정재용 기재물질로서 사용되어 왔다. 그러나, 이들 기재물질을 사용하여 성형된 천정은 면적이 큰 천정 또는 선루프로서는 강도가 충분하지 않다. 성형된 천정을 통상의 조립 방법에 따라 자동차에 붙일때에, 성형된 천정은 조립 방법상 후면 유리의 개구부를 통해 차체내로 삽입되는데, 개구부가 협소하기 때문에 성형된 천정의 삽입시에 때로는 과다한 굽힘이 생기게 되는데 강도가 충분하지 못하기 때문에 성형된 천정의 파손이 빈번하게 발생한다. 또한, 성형된 천정의 면적이 크면 때로는 자체 중량에 의해 변형되는데, 이 경우에도 역시 파손이 발생된다. 이러한 상황하에서, 보다 높은 강도 요구치를 만족시키는 강성을 가지며, 조립시에 조작이 용이한 성형 천정재가 요구된다.
글라스 울은 불연성이고 성형 천정재의 형태 안정화도가 높기 때문에 기재물질로서 선호되고는 있으나, 예를들면 성형 또는 조립시에 분산된 글라스 울이 피부를 찌르는 등의 작업 환경상의 문제점을 야기시킨다. 글라스 울을 사용하여 제조된 성형 천정재는 글라스 울로 만들어진 기재물질층으로 분층된다고 하는 또다른 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 성형 천정재용 기재물질의 종류를 검토함으로써, 불충분한 강도로 인해 유발되는, 파손과 같은 형태 불안정성과 같은 종래의 저-중량 성형 천정재의 문제점을 해결하여, 조립 공정을 용이하도록 하는 고탄성, 유연성 및 강성을 가지며, 분산된 글라스 울이 피부를 찌르는 등의 작업 환경상의 문제점을 유발시키지 않는 저-중량의 자동차용 성형 천정재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 자동차용 성형 천정재의 제조방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 (A) 두층의 표면재, 및 (B) 두층의 표면재 사이에 삽입되어 있고, 팜섬유, 아마섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 기재물질 300~800g/㎡과 유기섬유, 무기섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 섬유 길이가 20~100㎜인 섬유상 보강재로 구성되어 있는 섬유상 코아로 구성된 자동차용 성형 천정재를 제공한다.
섬유상 코아는 적어도 한쪽 표면상에 섬유상 보강재를 포함하는 기재물질층으로 구성될 수 있거나, 기재물질과 섬유상 보강재의 혼합물로 구성된 단일층일 수 있다.
본 발명은 또한 섬유상 코아가 적어도 한쪽 표면상에 섬유상 보강재층을 포함하는 기재물질층으로 구성된 본 발명의 자동차용 성형 천정재를 제조하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 유기섬유, 무기섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 본강재의 로우빙을 팜섬유, 아마섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 기재물질의 시이트중 적어도 한쪽 표면상에 임의의 방향으로 분포시켜서 기재물질의 시이트중 적어도 한쪽 표면상에 보강재의 로우빙층을 포함시키는데, 이때 보강재의 로우빙은 20~100㎜의 길이로 절단되어 있고, 기재물질의 시이트중에 존재하는 보강재의 양은 300~800g/㎡이며 ; 로우빙층에 액상에 페녹성 수지 접착제를 도포하여서 로우빙층을 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시키고 ; 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침된 로우빙층을 포함하는 기재물질의 시이트를 2매의 표면재 시이트 사이에 삽입하여 적층을 형성하며 ; 이 적층을 가압하에 가열하여 성형함을 특징으로 하여, 자동차용 성형 천정재를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 자동차용 성형 천정재의 한가지 양태에 있어서, 섬유상 코어는 기재물질 300~800g/㎡을 함유하며, 그의 적어도 한쪽 표면상에 섬유상 보강재의 섬유가 임의로 배열되어 있는 섬유상 보강재층을 포함하는 기재물질층으로 구성된다. 기재물질의 양이 300g/㎡ 미만일 경우에는 성형 천정재의 강도가 불충분해진다. 기재물질의 양이 800g/㎡을 초과하면 성형 천정재의 강도는 증가하지만, 그 정도로 다량이 되면 성형천정재의 중량을 증가시키는 바람직하지 못한 결과가 초래된다.
본 발명에서 사용되는 기재물질은 팜섬유, 아마섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 팜섬유는 정형 안정성과 유연성이 양호하므로 바람직하다. 바람직한 기재물질은 100mm이상 300mm이하의 섬유 길이를 가지며, 섬유 직경은 0.2~1.5mm이다.
표 1은 팜섬유 및 아마섬유의 코아 시이트의 특성을 종래의 기재물질의 코아 시이트의 특성과 비교한 데이타를 나타낸다. 표 1에서 ○ 표시는 "양호"를, △ 표시는 "보통"을, × 표시는 "불량"을 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
기재물질의 층에 있어서, 기재물질의 섬유를 임의로 배열하고, 1~40mm 두께의 시이트 형태로 압축하여 층중의 기재물질의 밀도가 20~800kg/㎥ 범위로 증가되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 이들 섬유를 섬유가 교차되는 지점에서 페놀성 수지 접착제로 서로 결합시키는 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 바람직한 페놀성 수지 접착제는 액체형이며, 기재물질층중에 함유된 페놀성 수지 접착제의 바람직한 사용량은 20~80g/㎡이다.
가연성인 팜섬유 또는 아마섬유를 자가 소화성을 갖는 페놀성 수지 접착제로 함침시키면 이들 기재물질은 내화성을 갖게 되므로 페놀성 수지 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
기재물질층중 적어도 한쪽 표면상에 유기섬유, 무기섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 그의 섬유가 임의로 배열된 섬유상 보강재층을 포함시킨다.
자동차용 성형 천정재에서 사용되는 섬유상 보강재는 섬유 길이가 20~100mm이며, 20~100mm 길이로 짧게 절단된 로우빙 형태인 것이 바람직하다. 섬유 길이가 20mm 미만인 경우에는 충분한 강성이 수득될 수 없다. 길이가 100mm을 초과하게되면 섬유상 보강재가 임으로 배열되기 어렵다.
섬유상 보가재는 신장성이 작을수록 양호하다. 바람직한 유기섬유상 보강재의 몇가지 예로는 비닐론 섬유, 면섬유, 레이온 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 아마섬유를 들수 있고, 바람직한 무기섬유상 보강재의 예로는 유리섬유를 들수 있다. 이들 중에서, 특히 바람직한 것은 유리섬유의 로우빙과 비닐론 섬유의 로우빙이다.
섬유상 보강재층중의 섬유상 보강재는, 바람직하게는 임의의 방향으로 분포되며, 접착제로 고정된다. 섬유상 보강재층중의 섬유상 보강재 및 접착제의 바람직한 양은 각각 30~150g/㎡ 및 20~100g/㎡이다. 기재물질층의 양면 모두에 섬유상 보강재층을 각각 포함시킬 경우에, 두층의 섬유상 보강재중의 섬유상 보강재의 총량은 바람직하게는 30~150g/㎡이고, 두층중의 접착제의 총량은 바람직하게는 20~100g/㎡이다.
기재물질층과 적어도 한층의 섬유상 보강재층으로 구성된 섬유상 코아를 성형 천정재의 표면을 평활하게 만드는 두층의 표면재 사이에 삽입한다. 표면재의 몇가지 예로는 플루오로카르본 수지 필름, 발포 우레탄 시이트 및 폴리에스테르 필름을 들수 있다. 성형성은 고려해볼때, 2~8mm 두께의 우레탄 시이트가 바람직하다. 성형 천정재의 용도에 따라 폴리에스테르 필름을 사용하면 통기성이 없는 성형 천정재가 제공된다.
섬유상 코아가 기재물질층과 적어도 한층의 섬유상 보강재층으로 구성된 상기 언급된 자동차용 성형 천정재는 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용되는 기재물질의 시이트는 하기에서와 같이 제조될 수 있다.
먼저, 팜섬유 또는 아마섬유의 원료 물질의 개구화 공정을 개구기를 사용하여 실시한다. 개구화 공정은 분쇄기를 사용하여 팜의 너트 또는 아마 원료 물질을 분쇄하고, 개구기를 사용하여 너트 과피의 섬유를 분쇄된 물질로부터 분리함으로써 적당하게 실시될 수 있다. 이어서, 수득된 섬유를 시이트로 형성하고, 이 시이트를 결합제로 함침시킨다. 즉, 섬유 시이트 300~800g/㎡를 액상의 페놀성 수지 접착제 20~80g/㎡으로 함침시킨다. 용매에 대한 페놀성 수지 접착제의 중량비가 1 : 3~2 : 1이 되도록 물 또는 알콜과 같은 용매로 희석한 액상의 페놀성 수지 접착제로 섬유 시이트를 함침시키는 것이 바람직하다. 적당한 함침 방법의 일예는 고압 공기를 사용하여 시이트의 상층 및 하층 표면에 묽은 페놀성 수지 접착제를 분무하여서 섬유시이트를 묽은 페놀성 수지 접착제로 함침시키는 것이다. 또한, 스프레이-업(spray-up) 방법을 사용하여 묽은 페놀성 수지 접착제를 섬유상 보강재의 로우빙과 함께 분무하는 것이 적당하다.
계속해서, 함침된 시이트를 목적하는 형태로 압축시켜서 본 발명의 방법에서 사용되는 기재물질의 시이트를 형성한다. 압축 공정은 열압축 압착기를 사용해서 함침된 시이트를 150~250℃에서 0.5~2.5분간 열성형함으로써 적당하게 실시될 수 있다.
20~100mm 길이의 상기 언급된 섬유상 보강재의 로우빙을 기재물질의 시이트 표면중 적어도 한면상에 임의의 방향으로 분포시켜서 로우빙층을 형성한 다음, 예를들면 분부시키는 방법에 의해 로우빙층을 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시킨다. 로우빙의 분포방법 및 섬유상 보강재층을 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시키는 방법은 절단기를 사용하여 길이가 긴 섬유상 보강재의 로우빙을 기재물질의 시이트상에서 상기 언급된 길이로 연속적으로 절단하면서, 액상의 페놀성 수지 접착제를 절단된 로우빙상에 분무하여 액상의 페놀성 수지 접착제와 절단된 로우빙의 혼합물이 기재물질의 시이트상에 분무되도록 하는 스프레이-업 방법과 병행 실시될 수도 있다. 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침된 섬유상 보강재층에 있어서는, 섬유상 보강재의 섬유를 열과 압력을 사용하여 성형한 후에 섬유가 교차되는 지점에서 서로 강력하게 접착시켜서 충분한 강성을 갖는 성형 천정재를 제공한다. 섬유상 보강재를 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시키는 경우에는, 적당한 용매로 희석된 액상의 페놀성 수지 접착제, 측 물로 희석된 수-가용성 페놀성 수지 접착제 또는 알콜로 희석된 알콜-가용성 페놀성 수지 접착제를 사용하여 액상의 페놀성 수지 접착제의 투과성을 개선하는 것이 바람직하다. 바람직한 희석율은 수-가용성 페놀성 수지 접착제 : 물의 중량비 및 알콜-가용성 페놀성 수지 접착제 : 알콜의 중량비가 모두 1 : 1~1 : 2이고, 섬유상 보강재 시이트중의 액상의 페놀성 수지 접착제의 바람직안 양은 20~60g/㎡이다.
성형 천정재의 강성은 기재물질의 시이트상에 분포되어 있는 절단된 섬유상 보강재의 로우빙의 양을 변경시킴으로써 소망하는 정도로 조절될수 있으며, 강성을 부분적으로 증가시킬 수도 있다. 따라서 원감가 절감될 수 있다.
섬유상 보강재의 분포 공정 및 섬유상 보강재를 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시키는 공정후에, 로우빙층이 포함된 기재물질의 시이트를 발포 우레탄과 같은 두층의 표면재 시이트 사이에 삽입하여서 적층을 형성한 다음, 이 적층을 가압하여 가열 성형한다. 표면재는 생성된 성형 천정재의 표면상의 조면을 제거하는데 사용되며, 성형된 생성물의 성형에 사용되는 주형으로부터 쉽게 탈형되도록 한다. 성형 조건에 있어서는, 적층을 160~230℃의 온도에서 1~4분간 가열 및 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명의 자동차용 성형 천정재의 또다른 양태에 있어서, 자동차용 천정재의 섬유상 코아가 기재물질층과 적어도 한층의 섬유상 보강재층으로 구성된 대신, 기재물질의 양이 300~800g/㎡인, 상기 언급된 기재물질과 상기 언급된 섬유상 보강재의 혼합물로 구성된 층일 수 있다. 층중의 섬유상 보강재의 바람직한 양은 기재물질과 섬유상 보강재의 총량을 기준으로 하여 20~40중량%, 보다 바람직하게는 약 30중량%이다. 당해 양태에 있어서, 섬유상 코아중의 기재물질의 바람직한 밀도는 20~800kg/㎥이고, 섬유상 코아의 바람직한 두께는 3~10mm이다. 또한, 섬유상 코아를 페놀성 수지 접착제로 함침시켜서 기재물질 및 섬유상 보강재의 섬유가 페널성 수지 접착제에 의해 섬유가 교차되는 지점에서 서로 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 페놀성 수지 접착제의 바람직한 양은 30~240kg/㎡이다.
수득된 본 발명의 자동차용 성형 천정재는 유연성과 고도의 강성으로 인하여 조립 공정이 용이하게 실시될 수 있는 저중량의 자동차용 성형 천정재이다. 본 발명에서는 글라스 울을 사용하지 않으므로 작업 환경상의 문제점, 예를들어 공정시에 분산된 유리섬유가 피부를 찌르는 등의 문제점을 일으키지 않는다.
본 발명을 하기의 실시예로서 보다 상세하게 설명할 것이다. 그러나 이들 실시예가 본 발명을 범위를 제한하지는 않는다.
[실시예 1 내지 4]
개구기를 사용하여 팜 및 아마의 섬유 물질을 각각 개구화 처리하여 팜섬유와 아마섬유를 수득한다. 이렇게 수득된 섬유의 길이는 약 100~300mm이다. 팜섬유와 아마섬유를 분무기를 사용해서 1 : 1 중량비가 되도록 물로 희석한 액상의 페놀성 수지 접착제로 각각 함침시킨 다음, 압축하여 기재물질의 시이트 20매(각각 액상의 페놀성 수지 접착제 60g/㎡을 함유하는 500g/㎡의 팜섬유의 시이트 5매, 680g/㎡의 팜섬유의 시이트 5매, 500g/㎡의 아마섬유의 시이트 5매 및 680g/㎡의 아마섬유의 시이트 5매)를 수득한다. 압축 공정은 170℃에서 90초간 열압축시킴으로써 실시된다. 수득된 기재물질의 시이트의 두께와 밀도를 표 2에 나타내었다.
분무기를 사용해서 상기 언급된 바와 같은 희석된 액상의 페놀성 수지 접착제를 표 2에 나타낸 액상의 페놀성 수지 접착제의 양만큼 수득된 기재물질의 시이트 양면에 도포한다. 액상의 페놀성 수지 접착제로 피복된 각각의 표면상에 섬유상 보강재인 길이 50mm의 절단된 글라스 로우빙을 표 2에 나타낸 양만큼 임의의 방향으로 분포시킨다. 섬유상 보강재 각각의 층상에 상기 언급된 바와 동일한 희석된 액상의 페놀성 수지 접착제 20g/㎡을 도포하여 섬유상 보강재층을 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시킨다. 제 1 도는 수득된 복합체의 부분 투시도를 나타낸다. 참고번호 1은 기재물질이고, 참고번호 2는 섬유상 보강재이다.
함침된 섬유상 보강재의 각 층상에 표면재인 발포 우레탄 시이트를 올려놓고, 이렇게 수득된 각각의 적층을 170℃ 및 5kgf/㎠에서 2분간 가압하에 가열하여 성형하여 성형 천정재를 제조한다. 제 2 도는 성형 천정재의 단면도를 나타내는데, 참고번호 3은 표면재이다.
수득된 성형 천정재의 두께, 중량 및 굽힘 강도, 성형 천정재가 작업 환경에 미치는 영향, 및 기재물질층의 박리성을 표 2에 나타내었다.
또한, 표면재의 한층으로는 두께 10~20㎛의 폴리에스테르 필름을 사용하고, 표면재의 다른 한층으로는 발포 우레탄 시이트를 사용하여 투기성이 없는 성형 천정재를 제조한다. 본 성형 천정재는 오염물을 흡수하지 않는다.
[비교예 1 및 2]
기재물질의 시이트로서 500g/㎡의 글라스 울의 시이트 5매와 680g/㎡의 글라스 울의 시이트 5매를 사용하고, 적층을 190℃ 및 5kgf/㎠에서 2분간 가압하에 가열함으로써 적층을 성형시키는 것을 제외하고는, 실시예 1~4에서와 동일한 방법으로 성형 천정재의 시이트를 제조한다. 수득된 기재물질의 시이트의 두께와 밀도, 수득된 성형 천정재의 두께, 중량 및 굽힘 강도, 성형 천정재가 작업 환경에 미치는 영향, 및 기재물질층의 박리성을 표 2에 나타내었다.
[표 2a]
Figure kpo00002
[표 2b]
Figure kpo00003
* 1 섬유상 보강재층의 함침에 사용되는 접착제
* 2 기재물질의 시이트표면 각각에 도포된 접착제
작업환경조건
양호 : 제조도중 피부에 달라붙는 일이 없다.
보통 : 제조도중 피부에 글라스울이 달라붙는다.
기재물질층의 박리성
없음 : 조립공정도중 가해지는 외력에 의해 탈층이 일어나지 않는다.
있음 : 조립공정도중 가해지는 외력에 의해 탈층이 일어난다.

Claims (7)

  1. (A) 두층의 표면재, 및 (B) 두층의 표면재 사이에 삽입되어 있고, 팜섬유, 아마섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 기재물질 300~800g/㎡과 유기섬유, 무기섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 섬유 길이가 20~100mm인 섬유상 보강재로 구성되어 있는 섬유상 코아로 구성된 자동차용 성형 천정재.
  2. 제 1 항에 있어서, 섬유상 코아가 기재물질 300~800g/㎡을 함유하며, 그의 적어도 한쪽 표면상에 섬유상 보강재의 섬유가 임의로 배열되어 있는 섬유상 보강재층을 포함하는 기재물질층으로 구성된 자동차용 성형 천정재.
  3. 제 1 항에 있어서, 기재물질층의 각 표면상에 섬유상 보강재층이 포함되어 있는 자동차용 성형 천정재.
  4. 제 3 항에 있어서, 기재물질이 팜섬유 또는 아마섬유이고, 보강재가 유리섬유이며, 표면재가 발포 우레탄 시이트인 자동차용 성형 천정재.
  5. 제 1 항에 있어서, 섬유상 코아가 기재물질과 섬유상 보강재의 혼합물로 구성된 층인데, 이때 이 층중에 존재하는 기재물질의 양은 300~800g/㎡이고, 이 층중에 존재하는 섬유상 보강재의 양은 기재물질과 섬유상 보강재 전체 중량의 20~40중량%인 자동차용 성형 천정재.
  6. 유기섬유, 무기섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 보강재의 로우빙을 팜섬유, 아마섬유 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 기재물질의 시이트 표면중 적어도 한면상에 임의의 방향으로 분포시켜서 보강재의 로우빙층을 기재물질의 시이트 표면중 적어도 한면상에 포함시키는데, 이때 보강재의 로우빙은 20~100mm 길이로 절단되어 있고, 기재물질의 시이트중에 존재하는 보강재의 양은 300~800g/㎡이며 ; 액상의 페놀성 수지 접착제를 로우빙층에 도포하여서 로우빙층을 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침시키며 ; 액상의 페놀성 수지 접착제로 함침된 로우빙층을 포함하는 기재물질의 시이트를 2매의 표면재 시이트 사이에 삽입하여 적층을 형성하고 ; 이 적층을 가압하에 가열하여 성형함을 특징으로 하여 자동차용 성형 천정재를 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 로우빙이 기재물질의 시이트의 각 표면상에 분포되어 있고, 기재물질의 팜섬유 또는 아마섬유이며, 보강재가 유리섬유이고, 표면재가 발포 우레탄 시이트인 제조방법.
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