KR100753960B1 - 강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용적층시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용적층시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재로 사용되는 적층시트에 관한 것으로서, 자동차를 경량화 하기 위하여 자동차의 내장재, 보다 구체적으로 도어트림(door trim), 팩키지트레이(package tray), 천정재(headliner)등에 적용이 가능한 내장재용 적층시트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치를 이용하여 한 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트로서, 상기 매트는 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합되어 강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트에 관한 것이다.
자동차 내장재, 섬유, 천연섬유, 열가소성수지 섬유, 데니아, 적층시트

Description

강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트 및 이의 제조방법{Multi-layer Sheet of Motor Vehicles interior Products and Manufacturing Method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 적층시트를 제조하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 스탬퍼플 시트 제조장치 중 타공플레이트를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 스탬퍼블 시트 제조장치 중 가열부의 단면을 조시한 것이다.
-도면의 주요부분의 설명-
31 - 상부프레임
32 - 하부프레임
34 - 컨베이어밸트
35 - 타공플레이트
36 - 열풍분사노즐
70 - 적층매트
본 발명은 자동차 내장재로 사용되는 적층시트에 관한 것으로서, 자동차를 경량화 하기 위하여 자동차의 내장재, 보다 구체적으로 도어트림(door trim), 팩키지 트레이(package tray), 천정재(headliner)등에 적용이 가능한 내장재용 적층시트에 관한 것이다.
최근 자동차를 경량화 하기 위한 목적으로 자동차의 내외장재를 경량화하는 개발이 진행되고 있으며, 이에 따라 금속을 대체하는 물질인 고분자 복합재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.
종래 자동차 내장재용 복합소재로는 폴리프로필렌 또는 열가소성 올레핀 등과 같은 고분자 물질에 보강소재로서 탈크, 유리섬유, 탄소섬유 등으로 강화시킨 고내열성/고강성 복합재료(FRP) 또는 불포화폴리에스테르계수지 및 열가소성 고분자의 고무화를 통한 열경화성 복합재료 등의 재료를 이용하여 왔다.
그러나 이러한 FRP 등은 내충격성과 파괴인성 등의 물성이 만족할 만한 결과를 가져오지 못했으며, 재활용이 불가능한 단점이 있었다.
따라서 FRP를 대체할 소재에 대한 관심이 급증하고 있으며, 경량화의 요건을 만족하면서도 우수한 강도뿐만 아니라 자동차 내장재료 적용하기 위해서는 흡음성 및 단열성을 필요로 하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열가소성수지 섬유와 천연섬유를 혼합하여 사용함으로써 재활용이 가능하며, 충분한 경량화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 강도와 흡음/단열 성능을 만족할 수 있는 자동차 내장재를 개발하게 되어 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 열가소성수지 섬유와 천연섬유를 혼합하여 사용함으로써 재활용 및 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 상기 섬유들의 굵기를 특정한 범위로 사용함으로써 즉, 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%가 되도록 혼합함으로써 상기 섬유들 간의 굵기 차이에 의해 적층시트 제조 시 빈 공간부가 발생하여 흡음 및 단열성능이 향상되어 우수하게 되고, 상기 굵은 섬유에 의해 강도가 보강되어 자동차 내장재에 적합한 적층시트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 자동차 내장재로 사용되는 적층시트에 관한 것으로서, 자동차를 경량화 하기 위하여 자동차의 내장재, 보다 구체적으로 도어트림(door trim), 팩키지 트레이(package tray), 천정재(headliner)등에 적용이 가능한 내장재용 적층시트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치를 이용하여 한 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트로서, 상기 매트는 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합되어 강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같이, 섬유의 굵기를 서로 다른 두 종류의 특정한 범위로 사용함으로써 섬유들 사이에 공극이 형성되도록 함으로써, 우수한 강도와 함께 흡음 및 단열성이 향상되는 것을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였으며, 본 발명에 따른 적층 시트를 제조하기 위한 방법으로서,
a) 1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합하여 사용하며, 상기 섬유들은 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합한 후, 개섬하는 단계;
b) 상기 혼합/개섬한 섬유들을 소면기를 통과시켜 매트를 형성하는 단계;
c) 상기 매트를 한 층 이상으로 적층하는 단계;
d) 상기 한 층 이상으로 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하는 단계;
e) 상기 적층된 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 예열, 열융착, 가압, 냉각 및 컷팅하는 가공단계;
를 제공하고자 한다.
이하는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 상기 열가소성수지 섬유는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체, 나일론6, 나일론 66, 나일론 10에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 좋다. 상기의 수지들은 적절한 가공온도와, 가공능이 뛰어난 특성을 갖고 있으므로 보다 바람직하다. 이들의 함량은 30 ~ 95 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 30중량% 미만으로 사용하는 경우 스탬퍼블 시트 제조장치를 통과하여 열압착하여 일정한 두께로 제조할 때 용융되어 천연섬유 사이로 들어가는 양이 적게 되므로 시트의 두께가 두꺼워지게 되며, 이에 따라 시트의 무게가 증가하게 되며, 95 중량%를 초과하는 경우 천연섬유에 의한 강도보강성이 감소하게 되어 만족할만한 강도를 나타낼 수 없다.
또한 본 발명에서 상기 천연섬유는 양마, 황마, 대마, 아마, 아바카에서 선택되는 어느 하나 이상의 마섬유, 면섬유, 코이어, 양모섬유, 캐시미어 또는 견섬유에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 마섬유를 사용하는 것이 가격이 저렴하고, 보강능력이 좋으며, 구입이 용이한 이유에서 좋다. 상기 천연섬유의 함량은 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 5중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 70 중량%를 초과하는 경우 시트의 두께를 조절하는데 한계가 있으며, 상기 범위로 사용하는 것에 비하여 오히려 강도가 떨어지게 된다.
본 발명에서 상기 매트 제조 시 상기 열가소성수지 섬유와 천연섬유의 혼합 비율은 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 천연섬유 5 ~ 70 중량%의 범위 내에서 열가소성수지 섬유를 많이 사용하거나 또는 천연섬유의 함량을 많이 사용하도록 하여 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성수지 섬유와 천연섬유 중 섬유의 굵기를 선택 적으로 사용함으로써 제조되는 적층시트의 물성을 조절할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 섬유는 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 10 ~ 20 데니아인 섬유는 콘크리트 타설시 철근이 하는 역할과 같이, 강도를 보강하는 역할을 하게 되며, 2 ~ 7 데니아인 섬유는 공간부를 형성하게 되어 우수한 흡음/단열효과 및 강도를 달성할 수 있다. 본원발명에서 상기 10 ~ 20 데니아인 섬유와 2 ~ 7 데니아인 섬유로 한정한 이유는 상기 섬유들을 혼합하여 사용하는 경우 본원발명에서 목적으로 하는 충분한 강도와 함께 우수한 흡음/단열 효과를 달성할 수 있었기 때문이다. 또한 이들의 함량의 범위를 한정한 이유도 마찬가지로 본 발명에서 목적으로 하는 범위의 강도와 흡음/단열성을 만족하는 범위 내에서 사용하기 위함인 것이다.
본 발명은 천연섬유 및 열가소성수지의 함량 및 굵기를 상기 범위 내에서 자유롭게 선택하여 물성 및 특성을 조절할 수 있으며 이들의 예를 들어 설명하면,
먼저, 열가소성수지 섬유를 천연섬유에 비하여 많은 양으로 사용하는 경우, 스탬퍼블 시트 제조장치에 의해 적층시트로 제조 시 열가소성수지 섬유가 용융되어 천연섬유의 사이로 침투되면서 시트의 두께가 감소하게 되며, 이때 표면은 매끄럽고 균일한 표면을 얻을 수 있게 된다. 이렇게 제조된 경우 표면이 미세하고 매끄럽게 되므로 수분 흡수에 대한 저항성이 우수하고, 강도가 증가되는 효과가 있다.
이때, 섬유의 굵기는 열가소성수지 섬유를 10 ~ 20 데니아로 사용하고, 천연섬유를 2 ~ 7 데니아로 사용하는 경우 표면 매끄러움이 보다 뛰어난 시트를 제조할 수 있다.
반대로 열가소성수지 섬유를 2 ~ 7 데니아로 사용하고, 천연섬유를 10 ~ 20 데니아로 사용하는 경우 표면 매끄럼성이 상기의 경우보다는 약간 떨어지나, 강도가 보다 우수한 시트를 제조할 수 있으며, 천연 섬유들 간의 벌키한 특성에 의해 흡읍성 및 단열성이 증가하게 된다.
다음으로, 열가소성수지 섬유를 천연섬유에 비하여 적은 양으로 사용하는 경우, 스탬퍼블 시트 제조장치에 의해 적층시트로 제조 시 천연섬유의 보강성에 의해 강도가 우수하고, 섬유들 간의 벌키한 성질에 의해 미세기공을 형성하게 되어 보온, 단열 및 열에 대한 안정성을 부여하고 흡음 효과를 줌과 동시에 우수한 충격 흡수성을 달성할 수 있다.
이때, 섬유의 굵기는 열가소성수지 섬유를 10 ~ 20 데니아로 사용하고, 천연섬유를 2 ~ 7 데니아로 사용하는 경우 표면이 보다 매끄러운 시트를 제조할 수 있으며, 반대로 열가소성수지 섬유를 2 ~ 7 데니아로 사용하고, 천연섬유를 10 ~ 20 데니아로 사용하는 경우 섬유들 간의 벌키한 성질이 보다 우수하게 되므로 흡음/단열성이 보다 우수한 시트를 제조할 수 있게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 특성에 의하여 열가소성수지 섬유와 천연섬유를 상기 범위 내에서 적절하게 조절하여 매트 상으로 제조한 후, 이러한 매트를 한층 이상으로 적층하여 사용함으로써 필요에 따라 물성을 적절히 조절할 수 있다.
즉, 동일한 매트를 한 층 이상 적층하거나, 한 종류 이상의 매트를 한 층 이상 적층하여 사용할 수 있다. 이때 상기한 한 종류 이상의 매트란, 본 발명에서 제 시한 4가지 종류의 매트 중 어느 하나이상을 선택하여 다른 종류의 매트를 이용하여 다층으로 적층한 것을 의미하는 것으로, 상기 4가지 종류의 매트란, 첫째, 열가소성수지 섬유가 천연섬유에 비해 많은 양으로 사용되며, 열가소성수지 섬유의 굵기가 굵은 것을 사용하여 제조한 매트; 둘째, 열가소성수지 섬유가 천연섬유에 비해 많은 양으로 사용되며, 천연섬유의 굵기가 굵은 것을 사용하여 제조한 매트; 셋째, 천연섬유가 열가소성수지 섬유에 비하여 많은 양으로 사용되며, 열가소성수지 섬유의 굵기가 굵은 것을 사용하여 제조한 매트; 넷째 천연섬유가 열가소성수지 섬유에 비하여 많은 양으로 사용되며, 천연섬유의 굵기가 굵은 것을 사용하여 제조한 매트를 의미한다. 본 발명은 상기 4종류의 매트에서 선택되는 어느 하나 이상을 여러 조합으로 한층 이상으로 적층하여 시트로 제조함으로써 원하는 물성에 따라 다양한 종류의 적층시트를 제조할 수 있다.
보다 바람직하게는 열가소성수지 섬유가 많이 함유된 매트를 적층시트의 최외각에 위치시킴으로써 표면이 매끄럽고, 수분에 대한 저항성이 우수하도록 하는 것이 좋으며, 천연섬유가 많이 함유된 매트를 내층으로 사용하여 흡음 및 단열성을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 섬유의 굵기 차이에 의해서도 섬유들 간의 공극이 형성되어 만족할만한 흡음/단열성을 나타내나, 이를 보다 보강하기 위해서는 상기 적층시트를 이루는 매트 중 어느 하나 이상은 상기 열가소성수지 섬유 대신 열가소성수지로 된 중공섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 중공섬유는 섬유의 내부가 빈 공간으로 형성된 것을 의미하는 것으로, 중공섬유의 내열성이 나머지 섬유들보다 5℃ 이상 높은 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 내열성은 유리전이온도 또는 용융온도를 의미하는 것으로, 이러한 중공섬유를 사용하는 경우 중공섬유의 내부에 형성된 공동(空洞)이 스탬퍼블 시트 제조장치를 통과하는 과정에서도 다른 섬유들보다 5℃ 이상 높은 내열성을 가짐으로써 그 형태를 일정부분 더 잘 유지하여 최종시트의 흡음성 또는 단열성을 증가시켜 준다. 다만, 상기와 같이 5℃ 이상의 내열성이 증가된 것이 아닌 중공섬유를 사용하여도 이를 사용하지 않은 것에 비하여 그 성능이 우수하므로 본 발명에서 제외되지는 않지만, 바람직하게는 내열성이 다른 섬유들에 비하여 5℃ 이상 높은 것을 사용하는 것이 좋다.
이러한 중공섬유로는 예를 들면, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 나일론계, 열융해성 불소수지 등의 열가소성수지 중공섬유를 사용할 수 있으며, 공동(空洞)이 원형, 삼각형 등 어떠한 형상을 갖는 것도 가능하며, 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 열융해성 불소수지로는 테트라 플루오르 에틸렌-헥사 플루오르 프로필렌 공중합체(FEP)，테트라 플루오르 에틸렌-펠플루오르 알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)，테트라 플루오르 에틸렌-헥사 플루오르 프로필렌-펠플루오르 알킬 비닐 에테르 공중합체(EPA)，테트라 플루오르 에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE) 등을 사용할 수 있다. 이러한 중공섬유를 사용하는 경우, 섬유 내부의 빈 공간에 의해 흡음 및 단열 효과가 더욱 우수하게 된다.
본 발명에서 상기 매트의 두께는 당업자가 필요에 따라 조절하여 사용할 수 있으므로 제한되지 않는다.
이하는 본 발명의 자동차 내장재용 적층시트를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 1에 기재된 간략도를 참조하여 설명하면,
a) 1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합하여 사용하며, 상기 섬유들은 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합한 후, 개섬하는 단계(S1);
b) 상기 혼합/개섬한 섬유들을 소면기를 통과시켜 매트를 형성하는 단계(S2);
c) 상기 매트를 한 층 이상으로 적층하는 단계(S3);
d) 상기 한 층 이상으로 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하는 단계(S4);
e) 상기 적층된 매트를 다수개의 타공 플레이트로 이루어진 컨베이어벨트를 구비한 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 상기 타공을 통해 열풍이 적층된 매트의 내부까지 전달되도록 예열한 후, 상기 내부까지 열이 전달되어 용융된 상태의 적층 매트를 열융착, 가압, 냉각 및 컷팅하는 가공단계(S5);
에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 흡음/단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트를 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 혼합/개섬하는 단계에서 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 천연섬유 5 ~ 70 중량%의 함량으로 균일하게 혼합/개섬하여 매트상으로 제조한 후, 원통형 실린더형 카드기를 통과시켜 섬유상의 얇은 웹을 형성하고, 여러 혼합 방법에 의해 혼합된 서로 다른 종류의 매트를 적층하거나 또는 모두 동일한 종류의 매트를 한 층 이상으로 적층시키며, 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하여 매트가 밀리지 않도록 한 후, 이를 다수개의 타공 플레이트로 이루어진 컨베이어밸트에 의해 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 예열, 열융착, 가압, 냉각 및 커팅하는 단계에 의해 판상의 시트를 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 적층매트는 가열부가 구비된 스탬퍼블 시트 제조장치의 예열존을 거쳐 분섬 및 용융됨으로써 열가소성 섬유가 엉켜진 보강섬유의 사이로 침투되며, 용융된 적층부직포는 가압존의 가압롤러들을 통과하여 가압되어 일정한 두께의 적층시트로 제조된다. 이때 상기 스탬퍼블 시트 제조장치는 변경하여 사용 가능하므로 상기의 예열, 열융착, 가압, 냉각 및 커팅하는 단계는 장치의 조합에 따라 변경될 수 있으며, 이들의 구체적인 온도, 압력 등의 요소들도 변경이 가능한 것이므로 본 발명에서는 한정하지 않는다.
이하는 본 발명에서 사용되는 스탬퍼블 제조장치에 대하여 간단히 설명하기로 하며, 도 2 및 도 3을 참고하여 설명한다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 스탬퍼블 시트 제조장치에 구비되는 컨베이어 밸트를 나타낸 일예로써 상기 컨베이어 밸트(34)는 가열공정에서 상기 적층매트에 열풍이 직접 공급될 수 있도록 다수개의 타공 플레이트(35)로 이루어진다. 이처럼 천공된 타공 플레이트(35)로 이루어진 컨베이어 밸트(34)를 사용함으로써, 상기 열풍 분사노즐로부터 분사된 열풍이 상기 적층매트에 직접 공급되어 열효율이 향상되고 열풍이 상기 적층매트의 표면은 물론 심층부까지 공급됨으로써 내외부가 균일해져 품질이 향상되며 공정시간이 단축된다는 장점이 있다.
도 3은 가열부의 단면을 나타낸 도면으로써, 열풍 분사노즐(36)로부터 분사된 열풍은 타공 플레이트(35)로 이루어진 컨베이어 밸트(34)를 통과하여 상기 적층매트(70)의 표면은 물론 심층부까지 공급된다. 이와 같이 열풍이 직접 적층매트(70)에 공급됨으로써 열효율이 우수함은 물론 상기 적층매트(70)의 내외부가 균일하게 가열되도록 하는 장점이 있다.
상기 열풍 분사노즐(36)은 도면에서 보는 바와 같이 상하부 프레임(31, 32)에 모두 구비될 수 있으며, 상부 프레임(31) 또는 하부 프레임(32) 중 선택되는 어느 한곳에만 구비될 수 도 있으며, 상기 상하부 프레임(31, 32)에 서로 마주보지 않도록 교차되어 구비될 수 도 있다.
상기 가열장치(30)에서 상기 복합매트(70)의 부피를 조절하거나 가압되는 압력을 조절하는 조절장치가 구비됨은 당업자에게 있어 당연한 것이다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1종류의 매트로 적층된 2-layer 적층시트의 제조
15 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 45 중량%와, 5 데니아의 양마(Kenaf) 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 20mm 두께의 매트를 제조하였다.
상기 제조된 매트를 두 겹으로 적층한 후, 니들펀칭에 의해 고정하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 150℃, 180℃, 210℃의 온도로 각각 예열된 롤러를 8M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 다시 80℃의 에어 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시켜 3.2mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 3.2mm 두께의 적층시트를 제조하였다.
제조된 적층시트의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
2종류의 매트로 적층된 2-layer 적층시트의 제조
(매트1의 제조)
5 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 45 중량%, 15 데니아의 대마(Hemp) 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 20mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
(매트2의 제조)
15 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 80 중량%, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유 15 중량%와 5 데니아의 양마(Kenaf) 5 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 10mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
상기 제조된 매트1과 매트2가 겹쳐지도록 적층하고, 니들펀칭에 의해 고정하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 140℃, 160℃, 190℃의 온도로 각 각 예열된 롤러에 10M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 다시 80℃의 에어 쿨 존에 10M/min의 속도로 통과시켜 3mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존에 10M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존을 10M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 2mm 두께의 적층시트를 제조하였다.
제조된 적층시트의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
2종류의 매트로 적층된 3-layer 적층시트의 제조
(매트1의 제조)
15 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 75 중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 25 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 10mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
(매트2의 제조)
5 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 45 중량%, 15 데니아의 황마(Jute) 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 10mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
상기 제조된 매트1/매트2/매트1의 순서로 겹쳐지도록 적층하고, 니들펀칭에 의해 고정하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 150℃, 170℃, 200℃의 온도로 각각 예열된 롤러에서 7M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 다시 80℃의 에어 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시켜 3mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 2.5mm 두께의 적층시트를 제조하였다.
제조된 적층시트의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
2종류의 매트로 적층된 3-layer 적층시트의 제조(중공섬유를 사용)
(매트1의 제조)
15 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 75 중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 25 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 10mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
(매트2의 제조)
5 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 30 중량%, 10 데니아의 폴리에스테르 중공섬유(용융온도 220℃) 15 중량%, 15 데니아의 황마(Jute) 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 10mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
상기 제조된 매트1/매트2/매트1의 순서로 겹쳐지도록 적층하고, 니들펀칭에 의해 고정하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 150℃, 170℃, 200℃의 온도로 각각 예열된 롤러에서 7M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 다시 80℃의 에어 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시켜 3mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존에 7M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 2.5mm 두께의 적층시트를 제조하였다.
제조된 적층시트의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예]
1종류의 매트로 적층된 2-layer 적층시트의 제조(섬유 굵기가 동일한 경우)
10 데니아의 폴리프로필렌(PP)섬유 45 중량%와, 10 데니아의 양마 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카드기를 통과하여 20mm 두께의 섬유상의 매트를 제조하였다.
상기 제조된 매트를 두 겹으로 겹쳐지도록 더블링하고, 니들펀칭에 의해 고정하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 150℃, 180℃, 210℃의 온도로 각각 예열된 롤러를 8M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 80℃의 에어 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시켜 3.2mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존에 8M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존에 8M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 3.2mm 두께의 적층시트를 제조하였다.
제조된 적층시트의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112006073901280-pat00001
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 강도 및 탄성율이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1의 경우 천연섬유의 함량을 열가소성수지 섬유의 함량보다 많이 사용한 결과 섬유의 두께가 3.2mm 이하로 더 이상 얇게 되지 않는 것을 알 수 있었으며, 이는 천연섬유가 벌키하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 실시예 2의 경우, 열가소성수지 섬유의 함량이 많은 매트와 천염섬유의 함량이 많은 매트를 두층으로 적층하여 제조한 결과 실시예 1에 비하여 무게가 가벼우면서도 동등 이하의 강도를 갖는 시트를 제조할 수 있었다. 또한 실시예 3과 같이 열가소성수지 섬유의 함량이 많은 매트를 최외각층으로 사용하고, 천연섬유의 함량이 많은 매트를 내부층으로 사용한 경우 표면이 매끄럽고, 수분에 대한 저항성이 보다 우수한 것을 알 수 있었 으며, 강도 및 탄성이 실시예 1 및 실시예 2에 비하여 우수한 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 4와 같이 내층에 중공섬유를 혼합하여 사용하는 경우 흡음성 및 단열성이 현저히 우수한 효과를 가짐을 알 수 있었으며, 비교예와 같이 섬유들의 굵기를 동일하게 하고 실시예 1과 동일한 함량으로 혼합하여 제조한 경우 실시예 1에 비하여 흡음 및 단열 효과가 감소되는 것을 알 수 있었으며, 강도도 감소되는 것을 알 수 있었다.
또한, 섬유 두께가 열가소성수지에 비하여 천연섬유의 두께를 두껍게 하여 사용한 경우 강도가 보다 보강되는 것을 알 수 있었다.
이상에서 살핀 바와 같이, 본 발명은 천연섬유와 열가소성수지 섬유를 특정한 범위로 혼합/개선하여 매트를 제조하고, 이렇게 제조된 매트를 한 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트로서, 무게가 가볍고, 특정한 두께의 섬유를 특정한 범위로 사용함으로써 섬유들 간의 공극에 의해 흡음 및 단열성이 우수한 효과가 있으며, 강도가 더욱 향상되는 시너지 효과가 있다.
본 발명에 따른 적층시트는 자동차 내장재용으로 사용하기에 적합하며, 특히, 팩키지 트레이, 도어 트림, 헤드라이너, 시트백 등의 내장재에 적용이 적합하고, 파티션, 가구, 합판 등의 건축, 산업용 소재로도 적용이 가능한 장점이 있다.

Claims (16)

1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치를 이용하여 두 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트로서, 상기 매트는 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합되어 강도, 흡음 및 단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트.
제 1항에 있어서,
상기 열가소성수지 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체, 나일론6, 나일론 66, 나일론 10에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
제 1항에 있어서,
상기 천연섬유는 양마, 황마, 대마, 아마, 아바카에서 선택되는 어느 하나 이상의 마섬유, 면섬유, 코이어, 양모섬유, 캐시미어 또는 견섬유에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
제 1항에 있어서,
상기 매트는 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 천연섬유 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
제 1항에 있어서,
상기 적층시트는 동일한 매트를 두 층 이상 적층하거나, 한 종류 이상의 매트를 두 층 이상 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 매트 중 어느 하나 이상은 열가소성수지 중공섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
제 6항에 있어서,
상기 중공섬유는 상기 매트를 형성하는 섬유들에 비하여 내열성이 5℃이상 더 높은 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트.
a) 1종 이상의 열가소성수지 섬유와 1종 이상의 천연섬유를 혼합하여 사용하며, 상기 섬유들은 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합한 후, 개섬하는 단계;
b) 상기 혼합/개섬한 섬유들을 소면기를 통과시켜 매트를 형성하는 단계;
c) 상기 매트를 두 층 이상으로 적층하는 단계;
d) 상기 두 층 이상으로 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하는 단계;
e) 상기 적층된 매트를 다수개의 타공 플레이트로 이루어진 컨베이어벨트를 구비한 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 상기 타공을 통해 열풍이 적층된 매트의 내부까지 전달되도록 예열한 후, 상기 내부까지 열이 전달되어 용융된 상태의 적층 매트를 열융착, 가압, 냉각 및 컷팅하는 가공단계;
를 갖는 것을 특징으로 하는 강도, 흡음 및 단열 성능이 우수한 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 열가소성수지 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체, 나일론6, 나일론 66, 나 일론 10에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 천연섬유는 양마, 황마, 대마, 아마, 아바카에서 선택되는 어느 하나 이상의 마섬유, 면섬유, 코이어, 양모섬유, 캐시미어 또는 견섬유에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 적층시트는 동일한 매트를 두 층 이상 적층하거나, 한 종류 이상의 매트를 두 층 이상 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 매트 중 어느 하나 이상은 열가소성수지 중공섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 12항에 있어서,
상기 중공섬유는 상기 매트를 형성하는 섬유들에 비하여 내열성이 5℃이상 더 높은 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 매트는 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 천연섬유 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 적층시트의 제조방법.
삭제
제 8항 내지 제 14항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 자동자 내장재용 적층시트를 이용한 자동차 내장재.
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