KR101016029B1 - 허니컴 적층 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복작한 형태의 부품 성형이 가능하고, 강성이 우수할 뿐만 아니라, 차량 폐기시 재활용성을 높일 수 있으며, 친환경적인 허니컴 적층 구조물에 관한 것이다.
허니컴, 폴리올레핀, 부직포, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 보강층, 천연섬유, 폴리프로필렌 섬유

Description

허니컴 적층 구조물{Laminated Structure Of Honeycomb}
본 발명은 차량용 내장재의 재료인 허니컴 적층 구조물에 관한 것으로, 특히 복작한 형태의 부품 성형이 가능하고, 강성이 우수할 뿐만 아니라, 차량 폐기시 재활용성을 높일 수 있으며, 친환경적인 허니컴 적층 구조물에 관한 것이다.
차량용 러기지 매트(Laggage Mat), 러기지 보드(Laggage Board), 커버링 쉘프(Covering Shelf) 등의 차량 내장재는 기재로 주로 레진 펠트(Resin Felt), 천연섬유 강화 보드, 및 우드 스탁(Wood Stock) 등을 사용한다.
도 1은 종래의 러기지 매트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 러기지 매트는 예열 오븐(Heat Oven)이나 예열 프레스(Heat Press)를 이용한 예열된 재료를 성형 금형으로 형성한 기재(110)와, 기재(110)의 양쪽 표면에 기재(110)의 성형시에 함께 성형되거나, 기재(110)의 성형 후에 접착제로 접착되는 표피재(120)로 구성된다.
러기지 매트의 기재(110)의 재료인 레진 펠트는 재활용 섬유에 페놀 수지(Phenolic Resin) 등이 함침되어 제조된다. 페놀 수지는 페놀류와 알데히드류의 축합방응에 의하여 생성되는 열경화성 수지의 일종으로 소각 시에 미반응 또는 불완전 연소되면 페놀 및 알데히드를 발생시키는데, 페놀 및 알데히드는 유독성 가스를 배출하는 환경오염을 유발하는 문제점이 있다.
러기지 매트의 기재(110)의 재료인 우드 스탁은 목분과 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지를 압출하여 쉬트(Sheet) 형태로 성형한다. 이러한 우드 스탁은 성형성이 좋고 취급이 손쉬운 장점이 있다. 하지만, 목분의 사용에 따른 흡습으로 인한 물성 저하 및 냄새가 발생할 수 있으며, 강성이 약하여 중량물의 지지에 한계가 있다. 또한, 중량이 무거워서 차량 내장재로 사용할 경우 연비 저감 및 배기가스 발생을 증가시키는 문제점이 있다. 근래에, 러기지 매트나 러기지 보드를 우드 스탁으로 제조할 때, 2장의 우드 스탁을 겹친 후 공기를 주입하여 특정 형태로 성형하는 공기 주입 성형 공법(Air Blowing Method)이 개발되어 강성을 보강하고는 있으나, 오히려 중량이 증가하는 역효과가 발생하며, 제조 공정상의 성형 사이클 타임이 증가하는 단점이 있다.
러기지 매트의 기재(110)의 재료인 천연섬유 강화 보드는 폴리프로필렌 섬유(Polypropylene Fiber)와 황마(Jute) 또는 양마(Kenaf)와 같은 천연섬유를 일정비율로 배합하여 형성한다. 천연섬유 강화 보드는 페놀 수지나 우드 스탁에 비해 중량이 작은 장점이 있다. 하지만, 수분에 따른 장기 물성 저하 및 냄새, 뒤틀림 발생과 펠트 취급 상의 단점 등이 발생하며, 접착제를 사용하여 표피재(120)를 기재(110)에 접착해야 하는 단점이 있다.
그리고, 레진 펠트, 천연섬유 강화 보드, 및 우드 스탁은 상기와 같은 문제 점 외에도, 중량이 크고 단가가 높으며, 방음성 및 단열성이 뛰어나지 못하고, 장시간 사용시 변형되기 쉬우며, 인체에 유해하며 재활용이 어려운 문제점이 있다.
도 2는 종래의 다른 차량 내장재의 기재의 재료의 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 다른 차량 내장재의 기재(110)는 허니컴(Honeycomb)(111)과, 허니컴(111)의 양측 표면에 형성된 다양한 적층재(112)로 구성되는데, 이러한 기재(110)는 허니컴(111)에 특성에 의해 형상 성형이 어려워 러기지 매트나 러기지 보드와 같은 복잡한 형상의 구조물에는 적용되기 어렵고 단순 형상 구조물에만 한정적으로 사용할 수 있다는 단점과, 적층재(112)로 중량이 큰 재료를 사용할 경우 차량의 연비가 나빠지는 단점이 있다. 연비 저감 문제를 해결하기 위하여 적층재(112)를 부직포를 사용하면 형태의 안정성이 확보되지 못한다는 문제가 있다.
그리고, 종래의 또 다른 차량 내장재의 기재는 폴리프로필렌 섬유와 천연섬유로 형성된 캔보드 사이에 허니컴을 쿠션재로 삽입하여 형성하는데, 폴리프로필렌 섬유와 천연섬유로 형성하는 캔보드는 니들 펀칭을 통해서 제조된 펠트 상의 재료로서, 이러한 캔보드는 별도의 열 프레스(Heat Press)를 사용하여 압착하여야 한다. 그리고, 기재는 별도의 열 프레스에서 압착된 캔보드의 상층에 허니컴을 삽입하고, 이후 성형 공정에 이송하여 제품을 제조하여야 한다. 즉, 종래의 또 다른 차량 내장재의 기재는 캔보드의 제조에 기존 성형 설비를 사용할 수 없음에 따라 설비 투자비가 과다하고, 캔보드와 허니컴 사이의 접착 면적이 적어 쉽게 분리되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 복작한 형태의 부품 성형이 가능하고, 강성이 우수할 뿐만 아니라, 차량 폐기시 재활용성을 높일 수 있으며, 친환경적인 허니컴 적층 구조물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 폴리올레핀계 수지의 허니컴과; 상기 허니컴의 양쪽 표면에 폴리프로필렌 또는 폴리에스터로 형성되며, 스펀본드 방식으로 생산되어 접착력 향상을 위한 표면적 확대, 및 흡음성을 보강하는 부직포와; 상기 부직포의 양쪽 표면에 천연섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 형성한 보강층을 구비하며, 상기 부직포와 보강층은 롤 형태로 제작한 후 상기 허니컴의 양쪽 표면에 순차로 적층된 후, 상기 허니컴을 압출 성형할 때의 가열 롤러를 이용하여 상기 허니컴에 접착된다.
상기 허니컴은 90% 이상의 빈 공간으로 이루어진 벌집 모양 구조의 셀로 구성된다.
상기 허니컴의 두께는 6㎜ 내지 30㎜이다.
상기 부직포의 중량은 30g/㎡ 내지 50g/㎡이다.
상기 보강층의 두께는 0.5㎜ 내지 3.0㎜이며, 중량은 200g/㎡ 내지 800g/㎡이다.
본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 허니컴과 부직포 및 보강층의 접착을 열에 의한 용융 접착 방식으로 접착시키므로 차량용 내장재의 성형 작업이 매우 간소해진다. 뿐만 아니라, 접착제로 인한 유해 물질이 발생되지 않으므로 친환경적이다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 허니컴, 부직포 및 보강층이 폴리올레핀 계열로 재활용 가능한 물질이므로 재활용이 가능하여 자원 절약 및 친환경적이다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 경량이면서도 단가가 비교적 싸고, 강성이 우수하고, 열수측이 적어 치수 안정성이 보장되고, 충격에너지와 흡차음 성능이 우수하여 차량이 폐차시에도 재활용이 가능한 허니컴을 사용함으로써 중량이 크고 단가가 높으며, 방음성 및 단열성이 뛰어나지 못하고, 장시간 사용시 변형되기 쉬우며, 재활용이 어려운 레진 펠트, 천연섬유 강화 보드, 및 우드 스탁의 단점을 보완할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 폴리올레핀계 수지로 제조된 허니컴, 폴리프로필렌 또는 폴리에스터로 제조된 부직포 및 천연섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로 제조된 부직포를 사용함으로써 복잡한 형상의 제품을 성형할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 허니컴(10)과, 허니컴(10)의 양쪽 표면에 표면적을 넓혀줄 수 있는 부직포(11)와, 부직포(11)의 양쪽 표면에 허니컴(10)의 형태의 안정성 확보하고 휨을 방지하는 보강재로서 천연섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 형성한 보강층(12)으로 구성된다.
허니컴(10)은 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀(Polyolefin)계 수지로 제조되며, 압출 성형으로 벌집 모양의 구조를 가지는 셀(Cell)(10a)로 구성되며, 각 셀(10a)은 90% 이상이 빈 공간으로 이루어진다. 허니컴(10)의 두께는 성형성 및 압착부의 두께 제어를 위해 6㎜ 내지 30㎜로, 바람직하게는 6㎜ 내지 15㎜로 제조된다. 이는, 허니컴(10)의 두께가 6㎜ 미만이면, 압출 성형 시에 제품 생산성이 떨어지고, 구조물의 강성도 약화될 수 있으며, 흡음성이 저하되기 때문이다. 그리고, 허니컴(10)의 두께가 15㎜를 초과하면, 강성이 좋아지고 흡음성도 향상되지만, 제품 성형 후 압착부의 두께가 증대되어 다른 차량 부품과의 매칭성을 저하시킬 수 있으며, 압착 성형에 따른 성형 압력도 증가하기 때문이다.
그리고, 허니컴(10)은 경량이면서도 단가가 비교적 싸고, 강성이 우수하고, 열수측이 적어 치수 안정성이 보장되고, 충격에너지와 흡차음 성능이 우수하여 차량이 폐차시에도 재활용이 가능한 장점이 있다.
부직포(11)는 폴리프로필렌 또는 폴리에스터(Polyester)로 제조되며, 스펀본드 방식으로 생산된 부직포로서 접착력 향상을 위한 표면적 확대, 및 흡음성을 보강한다. 부직포의 중량은 30g/㎡ 내지 50g/㎡인 것이 바람직하다.
보강층(12)은 황마 또는 양마와 같은 천연섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로 펠트 제조 기술인 오프닝(Opening), 카딩(Carding) 및 니들 펀칭(Needle Punching) 공정을 통해서 제조된 부직포를 가열 롤러(Heat Roller)를 이용해서 얇은 쉬트 형태로 제조된다. 보강층(12)은 0.5㎜ 내지 3.0㎜ 두께로 200g/㎡ 내지 800g/㎡의 중량으로 제조되며, 바람직하게는 경량화에 따른 연비 향상과 허니컴(10)의 휨 방지 및 형태 안정성을 위하여 0.5㎜ 내지 1.0㎜ 두께로 200g/㎡ 내지 400g/㎡의 중량으로 제조된다.
본 발명의 허니컴 적층 구조물은 이액형 폴리우레탄(Polyurethane)계 접착제를 사용하여 접착될 수 있으나, 이 경우 작업성이 나빠질 수 있고 접착제의 경화 시간이 필요하며, 접착제로 인한 유해 물질이 발생될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 허니컴 적층 구조물은 부직포(11)와 보강층(12)을 롤(Roll) 형태로 제작한 후 허니컴(10)의 양쪽 표면에 부직포(11)와 보강층(12)을 순차로 적층한 후, 허니컴(10)을 압출 성형할 때의 가열 롤러를 이용하여 허니컴(10)에 접착한다. 열 접착 효율을 높여주기 위하여 후공정에 가열 롤러를 추가로 사용할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 허니컴(10)과 부직포(11) 및 보강층(12)의 접착을 열에 의한 용융 접착 방식으로 접착시키므로 차량용 내장재의 성형 작업이 매우 간소해진다. 뿐만 아니라, 접착제로 인한 유해 물질이 발생되지 않으므로 친환경적이다. 또한, 본 발명의 허니컴 적층 구조물은 허니컴(10), 부직포(11) 및 보강층(12)이 폴리올레핀 계열로 재활용 가능한 물질이므로 재활용이 가능하여 자원 절약 및 친환경적이라는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물은 폴리올레핀계 수지로 제조된 허니컴(10), 폴리프로필렌 또는 폴리에스터로 제조된 부직포(11) 및 천연섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로 제조된 부직포(12)를 사용함으로써 복잡한 형상의 제품을 성형할 수 있다.
도 4는 본 발명의 허니컴 적층 구조물을 이용한 차량용 내장재를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 허니컴 적층 구조물을 이용한 차량용 내장재는 도 3에 도시된 허니컴 적층 구조물(20)과, 허니컴 적층 구조물(20)의 양쪽 표면에 형성된 표피재(13)로 구성된다.
표피재(13)는 형성되어 예열된 허니컴 적층 구조물(20)에 적층된 후 일정 압력을 가하여 접착된다. 표피재(13)는 일반적으로 폴리올레핀계 부직포 또는 폴리에스터계 부직포가 사용되므로, 허니컴 적층 구조물(20)과 표피재(13) 사이에는 두 재질 간의 상용성 및 결합성이 확보되어, 일정 압력을 가하면 표피재(13)는 허니컴 적층 구조물(20)의 양쪽 표면에 접착된다.
이와 같이, 본 발명의 차량용 내장재는 허니컴 적층 구조물(20)과 표피재(13)의 접착에 접착제를 사용하지 않음으로써 접착제의 사용에 따른 악취를 제거 할 수 있으며, 접착제를 사용하지 않아 친환경적이다.
본 발명의 차량용 내장재는 허니컴의 90%가 빈 공간을 가진 셀로 구성됨에 따라 겉보기 밀도로 약 2,000g/㎡의 중량을 가진다. 이는 일반적으로 동일 용도로 사용 중인 우드 스탁의 2,200g/㎡나 2,400g/㎡에 비해서 9%, 17% 정도 가볍다. 따라서, 본 발명의 차량용 내장재는 중량이 가벼우므로 연비를 향상시키며, 연소가스의 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 러기지 매트를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 종래의 다른 러기지 매트를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 허니컴 적층 구조물을 개략적으로 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 허니컴 적층 구조물을 이용한 차량용 내장재를 개략적으로 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 111 : 허니컴 11 : 부직포
12 : 보강층 13, 120 : 표피재
20 : 허니컴 적층 구조물 110 : 기재
112 : 적층재

Claims (5)

  1. 폴리올레핀계 수지의 허니컴과;
    상기 허니컴의 양쪽 표면에 폴리프로필렌 또는 폴리에스터로 형성되며, 스펀본드 방식으로 생산되어 접착력 향상을 위한 표면적 확대 및 흡음성을 보강하는 부직포와;
    상기 부직포의 양쪽 표면에 천연섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 형성한 보강층을 구비하고;
    상기 부직포와 상기 보강층은 롤 형태로 제작한 후 상기 허니컴의 양쪽 표면에 순차로 적층된 다음 상기 허니컴을 압출 성형할 때의 가열 롤러를 이용하여 상기 허니컴에 접착되며;
    상기 보강층의 두께는 0.5㎜ 내지 3.0㎜이고 중량은 200g/㎡ 내지 800g/㎡인 것
    을 특징으로 하는 허니컴 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 허니컴은 90% 이상의 빈 공간으로 이루어진 벌집 모양 구조의 셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 허니컴의 두께는 6㎜ 내지 30㎜인 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부직포의 중량은 30g/㎡ 내지 50g/㎡인 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물.
  5. 삭제
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