KR100921073B1 - 자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 카페트원단의 이면에 적용되었던 PE(폴리에틸렌) 코팅을 삭제하고, 카페트원단은 파일을 잡아줄 수 있는 라텍스 처리만을 적용하며, 이면 펠트(흡음재)는 성형전 저융점 파이버를 함유한 채로 예열되도록 한 다음, 금형 내부에 카페트원단과 이면 펠트가 함께 공급되고, 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단으로 흘러나와 접합되도록 함으로써, 원가 절감, 중량 절감 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은 내부에 저융점 파이버가 함유된 흡음재; 및

상기 흡음재의 표면에 부착된 카페트원단을 포함하고, 상기 흡음재를 예열하면 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단의 내부로 흘러들어가 접합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 플로워카페트를 제공한다.

PET, PTT, 카페트, 저융점 파이버(LMF), 흡음재

Description

자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법{Floor carpet and molding method of it for vehicle}

본 발명은 차체 플로워패널에 설치되는 플로워카페트 및 이의 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 카페트는 자동차의 내부와 트렁크 등의 내장재로 사용되어지는 것으로, 카페트 원단과 흡음재 및 부직포로 이루어져 있는 것이다.

즉, 종래 기술에 의한 자동차용 카페트의 제조방법을 설명하면, 카페트 원단(파일, 부직포, 백코팅 포함)과 흡음재로 이루어진 소재를 로울러나 이송장치를 통해 이송된 소재를 가열기를 이용하여 가열시켜 카페트 원단의 표면과 부직포의 이면에 흡음재가 접착되도록 한 접착공정과, 상기 가열공정을 통해 접착된 소재를 금형으로 성형 압착시켜 카페트프리폼을 얻는 성형공정과, 상기 성형공정으로부터 얻어진 카페트프리폼을 부착시키는 접착공정과, 상기 접착공정에서 부착된 카페트프리폼에 폴리우리탄을 발포시키는 발포공정과, 상기 폴리우레탄이 발포된 카페트 프리폼을 트리밍하여 완성된 카페트를 얻는 트리밍공정으로 이루어지는 것이다.

도 4는 종래의 자동차용 플로워 카페트의 구조를 나타내는 단면도로서, 성형을 위해 벌키 연속 필라멘트(bulked continuous filament, 이하 BCF라 함)나 니들 펀치(Needle Punch)부직포, 프레스 펀치(Press Punch) 부직포의 이면에 PE 코팅(Coating)을 적용한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 카페트 원단은 상측 표면에서부터 파일(101)(PET/나일론 섬유), 1차기포지(102), 라텍스(LATAX), PE 코팅(103), 2차기포지(104)가 결합된 구조로 이루어져 있다.

흡음재(105)는 카페트원단의 하부에 접착되어 차량의 실내에 유입된 소음을 빠른 시간내에 흡음할 수 있는 구조로 이루어진다.

여기서, 자동차 플로워카페트에 의해 유입되는 소음은 엔진에서 발생한 음이 차체를 통해서 유입되는 소음과, 타이어와 노면과의 접촉시 발생되는 소음이 차체를 통해서 유입되는 소음으로 크게 대별된다.

이러한 소음을 개선하는 방법에는 흡음성능을 개선하는 것과 차음성능을 개선하는 두가지 방법이 있는데, 흡음이란 발생한 음에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 음에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것이다.

최근에 와서는 외부의 소음을 차폐하는 차음 보다는 차량의 실내에 유입된 소음을 빠른 시간내에 흡수하도록 하는 방향으로 소음개선이 진행되고 있다. 외부의 소음을 차폐하기 위해서는 별도의 차음재 등을 사용하여야 하는데, 이 경우 대 부분 고중량의 차음재를 사용하기 때문에 차체의 중량이 증가하여 연비가 악화되며, 또한 재료비의 추가 부담으로 원가가 상승하는 문제가 발생한다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 국내외 자동차 부품업체에서는 흡음재만으로 구성된 플로워카페트로 대체하고 있는 실정이다. 이와 같은 실정에 따라, 상기 흡음재는 무거운 차음재 층을 삭제하고 폴리에스터 바인더와 폐사 등의 펠트(felt)를 사용하고 있다.

이와 같이 구성된 플로워 카페트의 제조방법은 도 5에 도시한 바와 같이 먼저 카페트원단을 적당한 크기로 재단한 다음, 카페트원단을 일정한 온도로 예열한다. 그 다음, 냉간금형 내에 미리 삽입된 흡음재(105) 위에 예열된 카페트원단을 올려놓고 프레스 성형한다.

이때, 카페트원단이 예열됨에 따라 카페트원단 이면에 코팅된 PE 코팅(103)이 용해되어 카페트원단과 흡음재(105)를 접합시키게 된다.

기존의 흡음재(105)의 경우 잡섬유펠트, 레진펠트, 우드파이버나 우드스톡에 의한 매트, 발포우레탄, PET펠트 등이 주로 사용되어 오고 있고, 발포우레탄을 제외한 이들 펠트류는 일반적으로 PET 섬유, 잡솜, 재생섬유, 우드파이버 등을 소재로 저융점 파이버를 일정량 혼합하여 단일 시트상으로 만들거나, 두겹 또는 세겹으로 적층시에는 별도의 시트에 접착제를 도포하여 상호 부착시킨 형태이거나, 페놀수지에 의한 열성형 또는 니들 펀칭하는 방법으로 제조하게 된다.

그러나, 상기 PE 코팅(103)은 두께가 얇고 신율이 좋지않아 딥드로잉 성형시 찢어져서 카페트원단과 흡음재(105)의 접착이 제대로 이루어지지 않거나 카페트의 성형이 되지 않는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 플로워카페트를 성형하기 위한 프레스금형의 내부공간은 차체 플로워패널면의 형상에 대응되므로 평평하지 않은 면, 두꺼운 부위와 얇은 부위가 존재하며, 차체 플로워패널면이 복잡함에 따라 이면 펠트를 이중으로 덧대어야만 하는 경우가 발생할 수 있다.

그러나, 성형시 금형 내에 상온으로 냉각된 이면 펠트가 공급되고, 두께가 얇고 신율이 좋지않은 PE 코팅(103)의 성질때문에 상기 평평하지 않은 부위에서 단차를 흡수하지 못하고, 두꺼운 부위와 얇은 부위를 금형에 반영할 수 없었고, 이중으로 덧대어야 하는 부분을 한번에 다른 두께로 성형할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 종래의 카페트원단의 이면에 적용되었던 PE(폴리에틸렌) 코팅을 삭제하고, 카페트원단은 파일을 잡아줄 수 있는 라텍스 처리만을 적용하며, 이면 펠트(흡음재)는 성형전 저융점 파이버를 함유한 채로 예열되도록 한 다음, 금형 내부에 카페트원단과 이면 펠트가 함께 공급되고, 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단으로 흘러나와 접합되도록 함으로써, 원가 절감, 중량 절감 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이면 펠트에 저융점 파이버가 함유되어, 성형 전 이면 펠트의 예열공정에 의해 이면 펠트가 플렉시블해진 상태로 금형 내부로 들어가게 되므로, 원하는 두께를 금형에 반영하여 두꺼운 부위와 얇은 부위로 재연할 수 있고, 차체플로워패널면의 평평하지 않은 부위를 카페트 측에서 평평한 면으로 단차흡수하여 가공 가능하며, 기존의 두께가 얇고 신율이 좋지않은 PE 코팅으로 딥 드로잉시 찢어지거나 미성형되는 문제점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 이면 펠트를 이중으로 덧대어야 하는 부분을 한번에 다른 두께로 성형할 수 있도록 한 자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 플로워카페트에 있어서,

내부에 저융점 파이버가 함유된 흡음재; 및

상기 흡음재의 표면에 부착된 카페트원단을 포함하고, 상기 흡음재를 예열하면 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단의 내부로 흘러들어가 접합되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 저융점 파이버는 저융점 PET, PP, PA 중 선택된 어느하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 흡음재는 기재 및 바인더로 섬도 3~10데니어의 저융점 파이버 20~40중량%, 기재로 섬도 3~20데니어의 레귤러 파이버 60~80중량%를 혼용하여 단위 중량 당 면밀도가 500~2,000g/㎡이 되도록 구성한 이면 펠트(FELT)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레귤러 파이버는 PE, PP, PA 및 재활용 스크랩을 혼합하여 구성한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 카페트원단은 파일 및 상기 파일을 지지하는 라텍스로 구성되고, 상기 흠음재는 예열시 용해된 저융점 파이버가 카페트원단의 파일과 라텍스 사이로 흘러들어가 성형과 동시에 카페트원단과 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은 자동차용 플로워카페트의 성형방법에 있어서,

내부에 저융점 파이버가 함유된 이면 펠트를 재단하는 단계;

상기 이면 펠트를 예열하는 단계;

상기 이면 펠트의 표면에 카페트원단을 놓은 채로 금형 내부에 삽입하여 성형함과 동시에, 상기 이면 펠트 예열시 용해된 저융점 파이버가 카페트원단으로 흘 러나와 이면 펠트와 카페트원단을 접합하는 단계; 및

상기 성형된 카페트원단 및 이면 펠트는 냉각을 통해 성형이 완료되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 성형 및 접합단계에서 상기 이면 펠트는 예열시 용해된 저융점 파이버가 카페트원단으로 흘러들어가 성형과 동시에 카페트원단과 접합되고, 금형의 형상에 따라 원하는 두께를 조절가능한 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 카페트원단은 파일 및 상기 파일을 지지하는 라텍스로 구성되고, 상기 이면 펠트는 예열시 용해된 저융점 파이버가 카페트원단의 파일과 라텍스 사이로 흘러들어가 성형과 동시에 카페트원단과 접합되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 플로워카페트 및 이의 성형방법에 의하면, 저융점 파이버를 함유한 이면 펠트(흡음재)의 예열시 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단으로 흘러나와 접합되도록 함으로써, 원가 절감, 중량 절감 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 이면 펠트에 저융점 파이버가 함유되어, 성형 전 이면 펠트의 예열공정에 의해 이면 펠트가 플렉시블해진 상태로 금형 내부로 들어가게 되므로, 원하는 두께를 금형에 반영하여 두꺼운 부위와 얇은 부위로 재연할 수 있고, 차체플로워패널면의 평평하지 않은 부위를 카페트 측에서 평평한 면으로 단차흡수 하여 가공 가능하다.

또한, 기존의 두께가 얇고 신율이 좋지않은 PE 코팅으로 인해 딥 드로잉시 찢어지거나 미성형되는 문제점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 이면 펠트를 이중으로 덧대어야 하는 부분을 한번에 다른 두께로 성형할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 플로워카페트의 구조를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차용 플로워카페트의 구조를 나타내는 개념도이고, 도 3은 본 발명의 자동차용 플로워카페트의 제조공정을 나타내는 블럭도이다.

일반적으로 자동차용 플로워카페트는 카페트원단(14)과, 그 저면에 깔리면서 설치되는 흡음재로 구성된다.

종래의 카페트원단의 경우, 나일론과 폴리에스터의 장점을 겸비한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 소재를 사용하여 제조되는 BCF 및 니들 펀칭하여 제조된 부직포 등이 사용되어 왔다.

흡음재는 플로어카페트에 의해 유입되는 소음을 흡음, 즉 엔진에서 발생하여 차체를 통해서 유입되는 소음 또는 타이어와 노면과의 접촉시 발생하여 차체를 통해서 유입되는 소음의 에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸시킨다.

이러한 흡음재의 재질로는 폴리우레탄(polyurethane) 폼 또는 섬유질 펠트가 사용되고 있으며, 특히 최근에는 흡음 및 단열성능의 향상을 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephtalate;PET) 펠트가 널리 사용되고 있다.

본 발명에 따른 플로워카페트의 일 구현예는 도 1에 도시한 바와 같이 파일(10)(FILE OR CUT FILE), 1차기포지(11), 라텍스(12), 이면 펠트(13)가 접합되는 구조로 이루어진다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이 1차기포지(11)를 삭제할 수 있다.

상기 파일(10)의 경우 PET 파이버 또는 나일론 파이버를 사용할 수 있고, 본 발명에서 카페트원단(14)은 파일(10), 1차기포지(11) 및 라텍스(12)로 구성되거나, 파일(10) 및 라텍스(12)로 구성됨을 의미한다.

여기서, 본 발명에 따른 카페트원단(14)은 종래의 PE 코팅을 삭제하고, 파일(10)을 잡아줄 수 있는 라텍스(12)만을 포함한다.

상기 이면 펠트(13)는 형상을 잡아주는 기재 역할과 흡음재 역할을 한다.

상기 이면 펠트(13)는 기재 및 바인더로 섬도3~10데니어의 저융점 파이버 20~40중량%, 기재로 섬도 3~20데니어의 레귤러 파이버 60~80중량%를 혼용하여 단위 중량 당 면밀도가 500~2,000g/㎡이 되도록 구성할 수 있다.

종래의 흡음재 역할을 하는 이면 펠트(105)에 저융점 파이버가 포함된 경우에 냉각된 상태에서 금형내로 미리 삽입된 이면 펠트(105) 위에 예열된 카페트원단(101,102,103,104)을 놓고 성형하므로, 저융점 파이버가 이면 펠트(105) 바깥으로 나오지 않고 바인더로서의 역할만을 수행한다. 이때, 종래의 경우에 성형전 카 페트원단(14) 예열시 용해된 PE 코팅이 카페트원단을 이면 펠트(13)에 접합시키는 역할을 한다.

그러나, 본 발명의 저융점 파이버는 이면 펠트(13)에서 필수적인 구성요소로서, 이면 펠트(13) 내에서 형상 및 강성을 유지하는 기재역할을 하고, 이면 펠트(13) 예열시 용해되어 성형단계에서 카페트원단(14)으로 정확하게는 카페트원단(14)의 파일(10) 및 라텍스(12) 사이로 흘러들어가 이면 펠트(13)를 카페트원단(14)에 접착시켜주는 역할도 함께 수행한다. 따라서, 본 발명에서 이면 펠트(13)와 카페트원단(14)을 접착(접합)시키는 종래의 PE 코팅을 삭제하는 것이 가능하게 된다.

상기 저융점 파이퍼는 PET, PP, PA 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있고, 당업자에게 저융점 파이버임이 자명한 경우에 자유롭게 선택될 될 수 있으며, 레귤러 파이버의 경우 여러가지 원사 예를 들어 PE, PP(폴리프로필렌), PA(폴리아미드) 등, 및 재활용 스크랩(SCRAP)으로 대체해도 가능하나 먼지나 유해한 미세먼지를 제거, 밀봉처리한 후 사용해야 작업성에 문제가 없다.

이때, 섬도는 각종 섬유나 실의 굵기로서, 상기 저융점 파이버의 섬도가 _3데니어 미만인 경우에는 접착력이 떨어지거나 너무 빨리 냉각되어 접착력에 문제가 발생하고, 20데니어를 초과하는 경우에는 예열시간이 많이 걸리거나 흡음성능이 떨어지기 때문에 3~20데니아가 바람직하고, 저융점 파이버의 조성범위가 20중량% 미만 경우에는 접착력과 강성이 부족하며, 40중량%를 초과하는 경우 너무 단단하여 흡음성능이 떨어질 뿐 아니라 INLINE조립하기에도 부적합하기 때문에 20~40중량%가 바람직하다.

한편, 레귤러 파이버의 경우 섬도가 섬도가 3데니어 미만인 경우에는 원사생산성이 저하되며 부품원가가 올라가며, 20데니어를 초과하는 경우에는 흡음성능이 떨어지기 때문에 3~20데니아가 바람직하고, 조성범위가 60중량% 미만인 경우에는 기술상의 문제는 없으나 제조원가가 상승하고, 80중량%를 초과하는 경우에는 접착력이 떨어지기 때문에 60~80중량%가 바람직하다.

통상적으로 흡음성능을 만족하기 위해서는 우레탄 폼과 같이 미세한 오픈 셀 입자가 많이 존재해야 하며, 펠트(felt)의 경우 섬도가 낮은 파이버를 사용해야 한다는 것은 이미 주지의 사실이다.

또한, 흡음재에서 면과 면의 밀도 차이가 발생할 때, 이에 따른 에너지의 손실이 커지는 원리를 이용하여 흡음재의 면밀도를 다르게 함으로써 동일 면밀도에 비해 보다 향상된 성능을 나타낼 수 있다.

따라서, 이와 같이 저융점 파이버와 레귤러 파이버를 함유한 이면 펠트(13)가 두께가 다른 다수층으로 적층되는 구조로 이루어짐은 물론이고, 단위 중량 당 면밀도가 500~2,000g/㎡이 되도록 구성함으로써, 흡음성능을 향상시킬 수 있다.

상기 저융점 파이버는 일정한 온도로 가열되는 경우 용해되고 냉각수단을 통해 냉각되는 경우에 형상 및 강성을 유지하는 성질이 있으므로, 예열된 저융점 파이버가 파일(10) 및 라텍스(12) 사이로 이동하여 이면 펠트(13)와 카페트원단(14)을 접합시키고, 다시 냉각시 금형에 의해 성형된 상태의 강성을 그대로 유지하게 된다.

즉, 본 발명에서 저융점 파이버는 성형과 동시에 이면 펠트(13)와 카페트원단(14)을 접합시키는 역할과 함께, 강성을 유지하는 역할을 수행한다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 플로워카페트의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이면 펠트(13)를 일정한 크기로 재단하고, 이면 펠트(13)에 100~200℃의 열을 가한 다음 이면 펠트(13)와 카페트원단(14)(파일(10),1차기포지(11),라텍스(12))을 동시에 냉간 금형 내에 투입하여 성형 및 접합시킨다. 이때 저융점 파이버가 녹으면서 라텍스(12)와 파일(10) 사이로 흡수되어 성형이 이루어지고, 금형의 냉각을 통해 성형된 상태를 그대로 유지한다. 성형이 완료된 다음에는 트리밍 공정을 거쳐 제품이 완성된다.

상기 저융점 파이버가 가열에 의해 용해되어 이면 펠트(13)가 플렉시블한 상태로 금형내로 투입되면, 금형 내부로 투입된 이면 펠트(13)는 원하는 두께를 금형에 반영하여 두꺼운 부위와 얇은 부위를 재연할 수 있다.

따라서, 부위별로 두께 조절이 가능하여 차체 플로워패널면이 평평하지 않은 부위를 카페트 측에서 평평한 면으로 단차흡수하여 가공할 수 있게되며, 기존의 PE 코팅의 두께가 얇고 신율이 좋지 않아 딥 드로잉(Deep Drawing) 성형시 찢어지거나 미성형되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

또한, 차체 플로워패널면이 복잡하여 이면에 펠트를 이중으로 덧대어야 하는 부분을 한번에 다른 두께로 성형하게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 플로워카페트의 구조를 나타내는 개념도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차용 플로워카페트의 구조를 나타내는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 자동차용 플로워카페트의 제조공정을 나타내는 블럭도이다.

도 4는 종래의 일례에 따른 자동차용 플로워카페트의 구조를 나타내는 개념도이다.

도 5는 종래의 자동차용 플로워카페트의 제조공정을 나타내는 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 파일 11 : 1차기포지

12 : 라텍스 13 : 이면 펠트

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 자동차용 플로워카페트에 있어서,

   내부에 저융점 파이버가 함유된 흡음재와, 상기 흡음재의 표면에 부착된 카페트원단을 포함하고, 상기 흡음재를 예열하면 용해된 저융점 파이버가 성형과 동시에 카페트원단의 내부로 흘러들어가 접합되며,

   상기 흡음재는 기재 및 바인더로 섬도 3~20데니어의 저융점 파이버 20~40중량%, 기재로 섬도 3~20데니어의 레귤러 파이버 60~80중량%를 혼용하여 단위 중량 당 면밀도가 500~2,000g/㎡이 되도록 구성한 이면 펠트(FELT)인 것을 특징으로 하는 자동차용 플로워카페트.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 레귤러 파이버는 PE, PP, PA 및 재활용 스크랩을 혼합하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차용 플로워카페트.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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