KR100764611B1

KR100764611B1 - 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100764611B1
Application number: KR1020060044809A
Authority: KR
Inventors: 곽성복; 고재송; 정선경; 남재도
Original assignee: 덕양산업 주식회사
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-10-09

Abstract

본 발명에 따른 미세발포 시트를 적용한 다층구조 인스트루먼트 판넬은 에틸렌프로필렌 디엔계 고무 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머와 블록폴리프로필렌과 파리핀 오일을 반버리 믹서 또는 니더를 통해 혼련하여 팰렛화(Pellet)된 마스터배치(Master batch)를 제조한 다음, 이 마스터배치에 호모폴리프로필렌과 블록 폴리프로필렌을 이축압출기를 통해 혼합한 후 사출성형기에 넣고 불활성 가스로 미세발포시켜 사출하는 스킨층, 상기 스킨층 표면에 사출되도록 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌을 혼합하여 불활성 가스로 미세발포시키는 발포코어층 및 상기 발포코어층의 표면에 사출되도록 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌이 혼합된 코어층으로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 인스트루먼트 판넬은 동종물질을 사용함에 따라 재활용이 100% 가능하며, 스킨층을 미세발포하고, 코어층을 발포코어층과 코어층을 각각 구성시키고 발포코어층을 미세발포하여 인스트루먼트 판넬 전체의 경량성과 품질을 향상시키고 생산단가를 낮추어 저가용 차량에도 적합한 장점이 있다.

폴리올레핀, 일체사출, 발포, 압출성형, 인스트루먼트 판넬, 미세발포

Description

미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬 및 그 제조방법{Micro cellular foaming sheet applied Multi-layer of instrument panel and manufacturable method}

도 1은 종래 기술에 따른 인스트루먼트 판넬의 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 인스트루먼트 판넬 제조공정 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 제조공정 순서도,

도 5는 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 미세발포공정에 사용되는 일체사출성형장치를 개략적으로 나타낸 개요도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>

10 : 스킨층 20 : 발포코어층

30 : 코어층 40 : 스킨층 사출단계

41 : 발포코어층 사출단계 42 : 코어층 사출단계

50 : 일체사출성형장치

본 발명은 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스킨층(skin)과 발포코어층을 미세발포시키고, 스킨층과 발포코어층, 코어층을 일체사출성형을 통하여 제조하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 운전석과 조수석의 전방에 설치되는 인스트루먼트 판넬(Instrument panel)이나 차체의 도어트림(Door trim)또는 콘솔(Console)등과 같이 자동차의 내장재로 사용되는 각종 부품은 크게 소프트 판넬 방식과 하드판넬 방식으로 제조된다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 소프트 판넬(Soft panel)의 경우에는 폴리우레탄 발포공법을 사용하여 스킨층(100)과 코어층(300) 사이에 폴리우레탄수지로 발포시켜 폼층(200)을 형성하여 자동차 내장재 부품에 부드러움 감촉과 고급스러운 이미지를 부여할 수 있는 장점이 있으며, 내장재 구조는 코어(core)층과 스킨(표피재)층 및 폴리우레탄 폼층이 적층된 3중 구조로 되어 있다.

이러한 차량용 내장재의 표피재는 열가소성 폴리올레핀(polyolefin)수지 시트, PVC 시트나 ABS 시트 등이 이용되고 있는데, 차량의 내장재로는 의장자유도, 엠보싱 품질, 촉감성 등의 상품성능과 내스크래치성, 내열노화성, 내광성, 내약품성 등의 내구성능은 물론, 난연성, 에어백 전개성 등의 안전 성능등이 요구되고 있으며, 이러한 필수 요구 성능에 한가지라도 적합하지 않으면 그 물질은 적용분야에 적합하지 않다.

또한, 폼층은 주로 폴리우레탄계 수지를 발포시켜 완충기능을 하며, 표피재 에 감싸여 외부로부터의 충격을 흡수하여, 부드러운 느낌을 주는 기능을 수행한다. 스킨층의 경우는 상기에서 설명한 바와 같이 성형품의 최외부를 구성하기 때문에 사용자 등의 피부와 직접 접촉하므로 의장에 의한 심미감 및 촉감 등을 개선시키는 기능을 수행하게 된다.

종래의 차량 판넬 제작과정은 도 2에 나타낸 순서도와 같이 표피재로 제작된 스킨층을 코어의 사출금형에 삽입시켜 동시에 코어층과 사출하거나 스킨층과 코어층 사이로 폼층을 발포시키는 제조방법이 일반적으로 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 기존의 판넬 제조방법을 살펴보면 스킨층, 폼층 및 코어층을 PVC, 폴리우레탄 및 ABS/PC 또는 폴리프로필렌 계열과 같은 다양한 소재를 사용하여 리싸이클링(recycling)이 불가능하여 환경오염을 유발시키는 문제점이 있다.

또한, 3중 구조를 갖는 내장재의 경우 각각의 금형공정이 필요함에 따라 가공의 복잡함으로 인하여 결과적으로 생산비용을 증대시키고, 제품의 경량성이 떨어지며, 높은 생산단가로 인하여 저급용 차종에 적용이 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스킨층과 발포코어층 및 코어층을 하나의 금형에서 순차적으로 사출하는 것으로, 스킨층과 발포코어층을 미세발포하고, 코어부분을 발포코어층과 코어층으로 각각 형성시킴에 따라 경량화와 쿠션감을 높여 우수한 재질성을 갖는 인스트루먼트 판넬을 제안한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에틸렌프로필렌 디엔계 고무 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머와 블록폴리프로필렌과 파리핀 오일을 반버리 믹서 또는 니더를 통해 혼련하여 팰렛화(Pellet)된 마스터배치(Master batch)를 제조한 다음, 이 마스터배치에 호모폴리프로필렌과 블록 폴리프로필렌을 이축압출기를 통해 혼합한 후 사출성형기에 넣고 불활성 가스로 미세발포시켜 사출하는 스킨층, 상기 스킨층 표면에 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌을 혼합하여 불활성 가스로 미세발포시켜 사출되는 발포코어층 및 상기 발포코어층 표면에 사출되는 것으로 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌이 혼합된 코어층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 스킨층은, 에틸렌 프로필렌 디엔계 고무 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머 45 ~ 50중량%와 블록 폴리프로필렌 25 ~ 30중량%와 파리핀 오일 20 ~ 25중량%를 혼합하여 180 ~ 200℃에서 20 ~ 25분간 혼련하여 마스터배치를 제조하고, 이 마스터배치 50중량%에 호모폴리프로필렌 30 ~ 35중량%와 블록폴리프로필렌 15 ~20중량%가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 스킨층은, 스킨층 100중량부에 대해 탄산칼슘 분말 13 ~ 15중량부와 활제 및 광안정제 각각 0.3 ~ 0.5중량부, 자외선 흡수제 0.1 ~ 0.2중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 발포코어층은, 폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와 저밀도 폴리에틸렌 25 ~ 30중량%가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 발포코어층은, 발포코어층 100중량부에 대해 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량부와 탈크 10 ~ 15중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 코어층은, 폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와, 저밀도 폴리에틸렌 25 ~ 30중량%가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 코어층은, 코어층 100중량부에 대해 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량부와 탈크 10 ~ 15중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 이축압출기를 통해 혼합하여 일체사출성형기에 투입시키고 불활성 가스로 미세발포하여 사출금형 내부로 사출하는 스킨층 사출단계(40), 상기 스킨층 사출단계에서 완성된 사출금형 내부의 스킨층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합하여 일체사출성형기에 투입시켜 불활성가스로 미세발포하여 사출하는 발포코어층 사출단계 및 상기 발포코어층 사출단계에서 완성된 사출금형 내부의 발포코어층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합하여 사출시키는 코어층 사출단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세발포 시트를 적용한다층구조의 인스트루먼트 판넬 및 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 제조공정 순서도, 도 5는 본 발명에 따른 인스트루먼트 판넬의 미세발포공정에 사용되는 일체사출성형장치를 개략적으로 나타낸 개요도이다.

본 발명에 따른 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬은 스킨층(10)을 미세발포하여 경량성과 쿠션감을 높이고, 스킨층(10) 표면에 폼(form)을 형성시키지 않고 코어부분을 미세발포된 발포코어층(20)과 코어층(30)을 형성시킨 것을 특징으로 한다.

실시예

스킨층(10)은 인스트루먼트 판넬의 최외부면을 형성하는 것으로, 폴리올레핀계 수지로 압출성형되는 것으로 에틸렌프로필렌 디엔계 고무(EPDM) 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머 40 ~ 50중량%와 블록 폴리프로필렌 25 ~ 30중량%를 혼합시키고, 여기에 파리핀 오일 18 ~ 20중량%를 혼합하여 반버리 믹서 또는 니더와 같은 혼합기에 투입하여 180 ~ 200℃에서 20 ~ 25분간 혼련시켜 적절한 크기등으로 조절될 수 있으며, 이러한 혼련과정을 거쳐 팰렛화(Pellet)된 마스터배치(Master batch)를 제조한다.

제조된 마스터배치(Master batch) 50중량%에 호모폴리프로필렌 30 ~ 33중량%와 장쇄분기 구조의 블록 폴리프로필렌 15 ~ 20중량%와 보강제로 사용되는 탄산칼슘 분말 13 ~ 15중량%를 혼합한다.

그리고 첨가제로 사출과정에서 혼합물이 사출기에서 원활한 유동하기 위하여 활제 0.3 ~ 0.5중량% 혼합하고, 수지의 열화를 방지하기 위하여 수지 안정제로 사용되는 광안정제를 0.3 ~ 0.5중량% 혼합하며, 자외선 흡수제 0.1 ~ 0.2중량%를 혼합시킨다.

상기 스킨층(10)을 제조하기 위한 원료가 조성되면 미세발포를 하기 위해 도 6에 도시된 일체사출성형장치(50)에 원료를 투입시키고 사출시 불활성 가스(H2, Co2)에 높은 압력과 온도를 주어 초임계유체 상태로 변화시켜 주입하여 미세기공을 형성시켜 경량화시키는 것으로 차량의 형상대로 제작된 금형에 사출한다.

발포코어층(20)은 상기 스킨층(10)이 사출된 금형내부로 미세발포하여 사출되는 것으로, 폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와 직쇄상 구조의 저밀도 폴리에틸렌(HDPE) 25 ~ 30중량%를 혼합하고, 여기에 첨가제로 탈크 10 ~ 15중량%와 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량%를 혼합시켜 상기 스킨층(10)의 미세발포 방법과 동일하게 하여 미세발포한다.

상기 발포코어층(20)은 기존의 인스트루먼트 판넬에 있어서, 코어부분을 코어층만 형성하여 판넬촉감이 부드럽지 못하고 미세발포된 상기 발포코어층(20)을 형성시켜 쿠션감이 높고, 또한 경량성을 증대시켜, 이에 따라 차체 중량을 감소시킬 수 있다.

코어층(30)은 인스트루먼트 판넬의 강성을 높이기 위해 형성시키는 것으로, 상기 발포코어층(20)과 동일하게 폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와 직쇄상 구조의 저밀도 폴리에틸렌(HDPE) 25 ~ 30중량%를 혼합하고, 여기에 첨가제로 탈크 10 ~ 15중량%와 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량%를 혼합시켜 발포는 시키지 않고 일반사출하여 상기 발포코어층(30)의 표면에 사출한다.

종래의 코어부분은 일반적으로 강성이 높은 ABS/PC 와 같은 재질을 사용하였는데, 이것은 스킨층과 다른 물질을 사용하여 폐기시에 재활용이 불가능 하였으나, 본 발명에서는 상기 코어층(30)을 스킨층과 동종물질을 사용함에 따라 재활용이 가능하여 친환경적이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 스킨층(10)을 미세발포시켜 경량성을 높이고 코어부분을 발포코어층(20)과 코어층(20)을 각각 구성함에 따라 종래에 딱딱하고 무거운 코어층을 벗어나 경량성과 쿠션감을 높이는 장점이 있다.

이하 본 발명에 따른 제조방법을 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첫째, 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 이축압출기를 통해 혼합하여 일체사출성형기에 투입시키고, 실린더 내부로 불활성 가스를 주입하여 미세발포시켜 사출하는 스킨층 사출단계(40)로서, 인스트루먼트 판넬의 형상대로 제작된 금형에 사출하여 스킨층(10)을 제조한다.

둘째, 상기 스킨층 사출단계(40)에서 완성된 스킨층(10) 표면에 사출하여 제조하는 발포코어층 사출단계(41)로서, 사출금형내부의 스킨층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합하여 일체사출성형기에 투입시켜 불활성가스(H2, Co2)로 미세발포시켜 사출하여 발포코어층(20)을 형성시킨다.

셋째, 상기 발포코어층 사출단계(41)에서 완성된 사출금형내부의 발포코어층 표면에 사출하여 제조하는 코어층 사출단계(42)로서, 사출금형내부의 발포코어층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합시켜 일반사출하여 코어층(30)을 형성시킨다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 인스트루먼트 판넬 전체를 동종물질로 사용함에 따라 재활용이 100% 가능하여 친환경적이며, 스킨층과 발포코어층을 미세발포시켜 판넬 전체의 경량성을 높이고, 또 일체사출성형 공법을 하나의 금형에서 판넬을 제작할 수 있어 제조공정을 최소화하여 생산소용시간을 단축하고 생산비용을 대폭 절감시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 스킨층과 발포코어층 및 코어층의 소재를 동종수지로 사용함에 따라 재활용이 100% 가능하여 환경오염을 유발시키지 않는 이점이 있다.

또한, 스킨층부터 일체사출성형 공법을 사용하여 공정단계를 최소화시킴에 따라 생산소요시간 및 생산비용을 크게 절감할 수 있으며, 코어층을 발포코어층과 코어층으로 각각 형성시킴에 쿠션감은 증대시키고 단가를 낮추어 저가용 차량의 적용에 용이하며 고급감을 부여하고 재질성이 우수하며, 성형 후 별도의 마무리공정이 불필요한 이점이 있다.

Claims

에틸렌프로필렌 디엔계 고무 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머와 블록폴리프로필렌과 파리핀 오일을 반버리 믹서 또는 니더를 통해 혼련하여 팰렛화(Pellet)된 마스터배치(Master batch)를 제조한 다음, 이 마스터배치에 호모폴리프로필렌과 블록 폴리프로필렌을 이축압출기를 통해 혼합한 후 사출성형기에 넣고 불활성 가스로 미세발포시켜 사출하는 스킨층(10);

상기 스킨층(10) 표면에 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌을 혼합하여 불활성 가스로 미세발포시켜 사출되는 발포코어층(20); 및

상기 발포코어층(20) 표면에 사출되는 것으로 폴리프로필렌과 저밀도 폴리에틸렌이 혼합된 코어층(30);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항에 있어서, 상기 스킨층(10)은,

에틸렌 프로필렌 디엔계 고무 또는 에틸렌 옥텐 코폴리머 45 ~ 50중량%와 블록 폴리프로필렌 25 ~ 30중량%와 파리핀 오일 20 ~ 25중량%를 혼합하여 180 ~ 200℃에서 20 ~ 25분간 혼련하여 마스터배치를 제조하고, 이 마스터배치 50중량%에 호모폴리프로필렌 30 ~ 35중량%와 블록폴리프로필렌 15 ~20중량%가 포함된 것을 특징으로 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스킨층(10)은,

상기 스킨층(10) 100중량부에 대해 탄산칼슘 분말 13 ~ 15중량부와 활제 및 광정안정제 각각 0.3 ~ 0.5중량부, 자외선 흡수제 0.1 ~ 0.2중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항에 있어서, 상기 발포코어층(20)은,

폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와 저밀도 폴리에틸렌 25 ~ 30중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 발포코어층(20)은,

상기 발포코어층(20) 100중량부에 대해 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량부와 탈크 10 ~ 15중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항에 있어서, 상기 코어층(30)은,

폴리프로필렌 70 ~ 75중량%와, 저밀도 폴리에틸렌 25 ~ 30중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 코어층(30)은

상기 코어층(30) 100중량부에 대해 글리세롤 모노 스테아레이트 1 ~ 3중량부와 탈크 10 ~ 15중량부의 첨가제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬.
(a) 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 이축압출기를 통해 혼합하여 일체사출성형기에 투입시키고 불활성 가스로 미세발포하여 사출금형내부로 사출하는 스킨층 사출단계(40);

(b) 상기 스킨층 사출단계(40)에서 완성된 사출금형 내부의 스킨층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합하여 일체사출성형기에 투입시켜 불활성가스로 미세발포하여 사출하는 발포코어층 사출단계(41); 및

(c) 상기 발포코어층 사출단계(41)에서 완성된 사출금형내부의 발포코어층 표면에 폴리올레핀계 수지와 첨가제를 혼합하여 사출시키는 코어층 사출단계(42);로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세발포 시트를 적용한 다층구조의 인스트루먼트 판넬 제조방법.