KR100920823B1

KR100920823B1 - 자동차 천정재용 적층패널

Info

Publication number: KR100920823B1
Application number: KR1020080083542A
Authority: KR
Inventors: 이원구; 조병철; 최태호; 유종현; 이수남
Original assignee: 엔브이에이치코리아(주)
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2009-10-08

Abstract

본 발명은 자동차 천정재용 적층패널에 관한 것으로서, 내부에 셀들을 가지도록 발포 가공된 무가교 폴리프로필렌 발포시트; 및 상기 발포시트의 양면에 각각 적층되어 부착되는 표피부재;를 구비하며, 상기 발포시트는 폴리프로필렌 수지 90 내지 98 중량% , 기핵제 1 내지 5 중량%, 발포제 1 내지 5 중량%를 포함하여 제조되며, 상기 폴리프로필렌 수지는 그 폴리프로필렌 수지 전체 중량의 70 중량% 이상의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제조과정에서 인체에 유해한 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 적층패널의 재활용이 가능해지며, 적정한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 단열성과 방음성이 증대될 수 있는 효과가 있다.

자동차, 천정재, 폴리프로필렌, 발포시트, 적층패널

Description

자동차 천정재용 적층패널{Composite Panel For Headliner Using Non-Crosslinked Polypropylene Foam Sheet}

본 발명은 자동차 천정재용 적층패널에 관한 것으로서, 특히 제조과정에서 인체에 유해한 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 적층패널의 재활용이 가능해지며, 적정한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 단열성과 방음성이 증대될 수 있는 자동차 천정재용 적층패널에 관한 것이다.

자동차 천정재(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차(2) 실내의 천정에 부착되어 탑승자의 머리를 보호하고 자동차 실내외 간의 단열기능과 방음기능을 수행하는 내장재로서, 보통 패널 형태로 제작된 후 자동차 실내의 천정에 부착된다.

종래의 자동차 천정재(1)는 유리섬유(glass fiber) 등의 무기 섬유에 열가소성 합성수지를 결합시켜 제조되거나, 폴리우레탄(PU, polyurethane) 발포시트의 양면에 유리섬유를 부착하여 제조되고 있다.

그러나, 상기 유리섬유 계열의 자동차 천정재의 경우에는, 제조과정에서 유리섬유의 분진이 발생하여 작업자의 인체에 유해하며, 단열성과 방음성이 비교적 낮다는 문제점이 있고, 상기 폴리우레탄 계열의 자동차 천정재의 경우에는, 단열성 과와 방음성은 비교적 우수하나 열경화성 폴리우레탄이 대부분이므로 재활용이 불가능하고 인체에 유해한 가스 성분을 발생시킨다는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여, 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 소재의 발포시트가 사용되기도 한다. 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)은 내구성ㆍ내열성ㆍ강성ㆍ탄성 등의 특성이 뛰어나고 인체에 유해한 성분을 거의 발생시키지 않아 친환경적이며 장기적인 사용시에도 형태안정성을 유지한다는 장점이 있다. 그러나 상기 종래의 폴리프로필렌 발포시트의 경우, 폴리프로필렌의 발포성이 높지 않아서 3 내지 6배의 발포배율을 구현할 수 있는 정도여서, 발포배율이 더 높게 구현된 경우와 비교하여 중량이 더 무겁고, 단열성과 방음성은 다소 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 제조과정에서 인체에 유해한 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 적층패널의 재활용이 가능해지며, 적정한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 단열성과 방음성이 증대될 수 있도록 구조가 개선된 자동차 천정재용 적층패널을 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차 천정재용 적층패널은, 내부에 셀들을 가지도록 발포 가공된 무가교 폴리프로필렌 발포시트; 및 상기 발포시트의 양면에 각각 적층되어 부착되는 표피부재;를 구비하며, 상기 발포시트는 폴리프로필렌 수지 90 내지 98 중량% , 기핵제 1 내지 5 중량%, 발포제 1 내지 5 중량%를 포함하여 제조되며, 상기 폴리프로필렌 수지는 그 폴리프로필렌 수지 전체 중량의 70 중량% 이상의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.

본 발명에 따르면, 유리섬유의 사용을 배제함으로써 제조과정에서 인체에 유해한 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 열가소성의 무가교 폴리프로필렌을 사용함으로써 적층패널의 재활용이 가능해지며, 높은 발포배율로 인하여 적정한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 단열성과 방음성이 증대될 수 있는 효과가 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 천정재용 적층패널의 분해사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 자동차 천정재용 적층패널의 II-II선 결합단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 천정재용 적층패널(100)은 자동차 내부의 천정에 부착되어 탑승자의 머리를 보호하고 자동차 실내외 간의 단열기능과 방음기능을 수행하는 것으로서, 발포시트(10), 표피부재(20)들을 구비한다.

상기 발포시트(10)는 내부에 셀(11)들을 가지도록 발포 가공된 무가교 폴리프로필렌 발포시트이다. 이 발포시트(10)는 폴리프로필렌 수지 90 내지 98 중량% , 기핵제(Nucleating agent) 1 내지 5 중량%, 발포제 1 내지 5 중량%를 포함하고 발포시켜 제조된다.

상기 폴리프로필렌 수지는 그 폴리프로필렌 수지 전체 중량의 70 중량% 이상의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 포함한다. 다만 상기 폴리프로필렌 수지는 그 전체가 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)로 이루어지는 것이 성능면에서 바람직하므로, 본 실시예에서는 상기 폴리프로필렌 수지 전체가 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)로 이루어져 있다.

그러나 요구품질을 유지한다는 전제하에서 제조비용 감소의 목적으로 일반 폴리프로필렌(PP)과 상기 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 적절한 비율로 혼합하여 사용할 수도 있으므로, 상기 폴리프로필렌 수지가 그 폴리프로필렌 수지 전체 중량의 70 이상 100 미만 중량%의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 포함 수 있음도 물론이다.

상기 발포시트(10)의 발포배율은 7 내지 10배이며, 상기 발포시트(10)의 내부에 발포된 셀(11)들의 크기는 100 내지 2000 ㎛ 이다.

상기 표피부재(20)는 상기 발포시트(10)의 양면에 각각 적층되어 부착되는 것으로서, 보강섬유와 바인딩섬유로 구성되는 펠트(felt)부재이다.

상기 보강섬유로는 황마, 양마, 대마, 아마, 바나나 등의 천연섬유가 사용되거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유가 사용될 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유가 사용되는 경우에는 흡음율의 증가를 위하여 중공을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유가 바람직하다.

상기 바인딩섬유로는 폴리프로필렌 섬유 또는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM-PET) 섬유 등과 같은 열가소성 섬유가 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 보강섬유로는 중공을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유가 사용되며, 상기 바인딩섬유로는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM-PET) 섬유가 사용된다.

본 실시예에서처럼, 상기 보강섬유로서 중공을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유가 사용되면, 원기둥형태로 속이 채워진 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와는 달리 섬유의 내부가 비어있는 상태이므로, 펠트부재의 공극이 증가되어서 흡음성이 증가되는 장점이 있다.

또한 본 실시예에서처럼, 바인딩섬유로서 상기 저융점 폴리에틸렌테레프탈레 이트(LM-PET) 섬유가 사용되면, 상기 자동차 천정재용 적층패널(100)의 추가적인 강성 증가의 효과가 있으며, 상기 바인딩섬유가 상기 보강섬유와 동일한 PET계열 섬유이므로 상기 펠트부재의 성형성이 좋아지는 장점도 있다. 다만 상기 바인딩섬유로서 폴리프로필렌 섬유가 사용되면 상기 펠트부재의 성형성은 다소 감소할 수 있으나, 상기 바인딩섬유가 상기 발포시트(10)와 동일한 성분이되므로, 상기 펠트부재가 상기 발포시트(10)에 적층되어 부착될 때 그 접착성이 증대되는 장점이 생긴다.

이하에서는 상술한 구성의 자동차 천정재용 적층패널(100)을 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

상기 발포시트(10)는 90 내지 98 중량%의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)에 1 내지 5 중량%의 기핵제와 1 내지 5 중량%의 발포제를 혼합한 혼합수지를 용융시켜서 압출기를 통하여 압출하고 발포시킴으로써 제조된다.

상기 용융된 혼합수지가 압출기의 다이를 거쳐서 대기중으로 압출되면, 상기 기핵제를 중심으로 응집되어 있던 발포제가 팽창하면서 구형의 셀(11)들이 상기 발포시트(10)의 내부에 형성된다.

상기 기핵제의 함량이 증가될수록 상기 발포시트(10) 내부의 셀(11)들의 숫자가 증가하게 된다. 그러나 상기 기핵제의 함량이 일정 수준을 초과할 경우에는 오히려 기핵제가 생성된 셀(11)들의 벽에 나쁜 영향을 미쳐 셀(11)들이 붕괴되어 버린다. 즉, 기핵제의 함량 1 중량% 미만인 경우에는 상기 발포시트(10)의 발포배율이 저하되고, 기핵제의 함량 5 중량% 초과인 경우에는 상기 셀(11)들이 붕괴되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 실시예에서, 기핵제의 함량을 1 내지 5 중량%로 한정하고 있다.

또한, 상기 발포제의 함량이 증가될수록 상기 발포시트(10)의 발포배율이 증가하게 된다. 그러나 상기 발포제의 함량이 일정 수준을 초과할 경우에는 오히려 셀(11)들이 제대로 생성되지 못하고 터지거나 붕괴되어 버린다.

즉, 발포제의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 요구되는 발포배율을 만족할 수 없고, 발포제의 함량이 5 중량% 초과인 경우에는 상기 셀(11)들이 붕괴되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 실시예에서, 발포제의 함량을 1 내지 5 중량%로 한정하고 있다.

이렇게 기핵제와 발포제의 함량이 상술한 범위 내에 있게 되면, 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)의 함량은 90 내지 98 중량%가 된다. 일반 폴리프로필렌(PP)과 달리 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)를 사용하게 되면 용융시에 높은 인장강도를 유지하기 때문에, 탁월한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 발포배율을 증가시킬 수 있어 단열성과 방음성이 증대될 수 있고, 아울러 상기 발포시트(10)의 중량도 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 발포시트(10) 내부의 셀(11)들은 닫힌 셀(Closed cell)의 형태로 생성되기 때문에, 발포시트(10)의 비흡습성ㆍ형태안정성 등이 우수해지는 장점이 있다.

또한, 상기 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)은 열가소성이므로 제품 제조시의 결함 등이 발생한 경우에 다시 용융시켜서 재활용할 수 있다는 장점이 있으므로 친환경적이며, 유리섬유를 사용하지 않으므로 유리섬유의 분진이 발생하여 작업자의 인체에 해를 끼칠 염려가 없다는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 상기 발포시트(10)의 발포배율을 7 내지 10배로 결정하였는데, 이는 자동차 천정재용 적층패널(100)에 요구되는 강도, 단열성 및 방음성을 고려하여 선택된 발포배율이다. 왜냐하면, 상기 발포배율이 7배 미만인 경우에는 단열성과 방음성이 저하되고, 상기 발포배율이 10배 초과인 경우에는 상기 발포시트(10)의 단열성과 방음성은 증가하나, 그 강도가 저하되기 때문이다.

한편, 상기 발포시트(10)에 첨가시킬 수 있는 기핵제와 발포제의 함량에는 상술한 제약이 따르므로 상기 셀(11)들을 미세하게 만드는 정도에도 한계가 있다. 본 실시예에서, 상기 발포시트(10)의 내부에 발포된 셀(11)들의 크기는 100 내지 2000 ㎛으로 결정되는데, 이 값은 상술한 기핵제와 발포제의 함량 제약과 상기 발포시트(10)에서 요구되는 형태안정성과 단열성 및 방음성을 고려하여 선택된 값이다. 왜냐하면, 상기 셀(11)들의 크기가 100 ㎛ 미만인 경우에는, 필요한 기핵제의 함량이 너무 과다하게 되어서 실제로 구현하기 어려워지며, 상기 셀(11)들의 크기가 2000 ㎛ 초과인 경우에는, 상기 셀(11)들이 충분히 미세하지 못하여 상기 발포시트(10)의 형태안정성이 저하될 수 있는 단점이 있기 때문이다.

상기 표피부재(20)는 보강섬유와 바인딩섬유를 혼섬한 후, 소위 니들펀칭 가공법으로 서로 엉기게 하여 추가적인 물리적 결합을 유도함으로써, 펠트(felt)부재로 제조된다.

이렇게 상기 표피부재(20)가 제조된 후에, 상기 발포시트(10)의 양면에 상기 표피부재(20)를 각각 적층하고 열간프레스로 가열하여 압착하면, 상기 바인딩섬유가 열가소성이므로 상기 표피부재(20)에 함유된 바인딩섬유가 먼저 녹으면서 발포시트(10)에 부착하게 된다. 그 후 냉각프레스에서 일정시간 냉각하는 과정을 거치면, 상기 자동차 천정재용 적층패널(100)이 완성된다. 한편, 미리 예열된 오븐에서 상기 표피부재(20)와 상기 발포시트(10)를 동시에 예열한 후, 냉각프레스에서 일정시간 냉각하는 과정을 거치는 방법도 가능하다.

이렇게 상기 표피부재(20)가 상기 발포시트(10)의 양면에 각각 부착되면, 상기 자동차 천정재용 적층패널(100)의 흡음성이 증가되는 효과가 있다.

상기 자동차 천정재용 적층패널(100)은 먼저 평판 형태로 제조된 뒤에 후가공을 거쳐서 자동차 천정에 장착될 수 있도록 성형된다. 다만 상기 표피부재(20)를 상기 발포시트(10)에 부착하는 단계에서 자동차 천정에 장착될 수 있는 형태로 성형될 수도 있음은 물론이다.

상술한 구성과 방법으로 제조된 자동차 천정재용 적층패널(100)은, 종래의 경우와 비교할 때, 높은 발포배율로 인하여 적정한 강성과 형태안정성을 유지하면서도 단열성과 방음성이 우수하고, 유리섬유의 사용을 배제함으로써 제조과정에서 인체에 유해한 분진이 발생하지 않으며, 열가소성의 무가교 폴리프로필렌을 사용함으로써 적층패널의 재활용이 가능하여 친환경적인 제품이라 할 것이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어 나지 않는 것임은 명백하다.

도 1은 자동차의 천정재를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 천정재용 적층패널의 분해사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 자동차 천정재용 적층패널의 II-II선 결합단면도이다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊

100 : 자동차 천정재용 적층패널 10 : 발포시트

11 : 셀 20 : 표피부재

1 : 자동차 천정재 2 : 자동차

Claims

내부에 셀들을 가지도록 발포 가공된 무가교 폴리프로필렌 발포시트; 및

상기 발포시트의 양면에 각각 적층되어 부착되는 표피부재;를 구비하며,

상기 발포시트는 폴리프로필렌 수지 90 내지 98 중량% , 기핵제 1 내지 5 중량%, 발포제 1 내지 5 중량%를 포함하여 제조되며,

상기 폴리프로필렌 수지는 그 폴리프로필렌 수지 전체 중량의 70 중량% 이상의 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 천정재용 적층패널.
제 1항에 있어서,

상기 폴리프로필렌 수지는 그 전체가 고용융장력 폴리프로필렌(HMS-PP)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 천정재용 적층패널.
제 1항에 있어서,

상기 발포시트의 발포배율은 7 내지 10배인 것을 특징으로 하는 자동차 천정재용 적층패널.
제 1항에 있어서,

상기 발포시트의 내부에 발포된 셀의 크기는 100 내지 2000 ㎛인 것을 특징 으로 하는 자동차 천정재용 적층패널.
제 1항에 있어서,

상기 표피부재는 보강섬유와 바인딩섬유로 구성되는 펠트부재이며, 상기 바인딩섬유는 열가소성 섬유인 것을 특징으로 하는 자동차 천정재용 적층패널.