KR101115209B1 - 인공피혁을 포함하여 이루어진 표피재, 상기 표피재를 적용한 성형체 및 그 제조방법 - Google Patents

인공피혁을 포함하여 이루어진 표피재, 상기 표피재를 적용한 성형체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정의 기재에 부착되어 성형체를 구성하는 표피재에 있어서, 상기 표피재는 인공피혁으로 이루어진 표면층; 상기 표면층 상에 형성된 쿠션층; 및 상기 쿠션층 상에 형성된 접착층을 포함하여 이루어지고, 상기 접착층은 폴리아미드계 수지를 포함하는 핫멜트 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표피재, 상기 표피재를 이용한 성형체 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 핫멜트 필름으로 접착력이 좋고 용융온도도 대략 105℃ 정도로 비교적 낮은 폴리아미드계 필름, 바람직하게는 나일론 필름을 이용함으로써, 표피재를 기재에 부착하는 성형공정 시 온도를 종래에 비하여 상당히 낮출 수 있고, 그에 따라 가압 성형공정 시 인공피혁의 외관 및 촉감이 변형되고 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생하는 종래의 문제가 해소될 수 있다.
인공피혁, 표피재, 성형체

Description

인공피혁을 포함하여 이루어진 표피재, 상기 표피재를 적용한 성형체 및 그 제조방법{Skin material having artificial leather, Molded body using the skin material, and Method for manufacturing the molded body}
본 발명은 차량용 헤드라이너와 같은 성형체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 성형체의 표면에 인공피혁을 적용하여 제품의 품위특성이 향상된 성형체에 관한 것이다.
성형체의 일례로 차량용 헤드라이너는 차량의 천정 패널에 장착되는 내장재로서, 차량 충돌 시 발생되는 충격으로부터 탑승자를 보호하고 외부로부터의 소음을 차단하는 등의 역할을 하는 것이다. 최근 들어, 차량용 헤드라이너의 품위 특성을 향상시키기 위해서 고급 차량 위주로 차량용 헤드라이너의 표면에 인공피혁을 적용하고 있다.
즉, 인공피혁은 천연피혁과 유사하게 부드러운 질감 및 독특한 외관을 갖고 있기 때문에, 이와 같은 인공피혁을 차량용 헤드라이너의 표면에 적용함으로써 인공피혁이 차량 내부에 노출되어 차량의 고급스러움을 더하고 있는 것이다.
이하에서는 인공피혁이 적용된 종래의 차량용 헤드라이너에 대해서 설명하기 로 한다.
종래의 차량용 헤드라이너의 구조에 대해서 설명하면, 종래의 차량용 헤드라이너는 차체의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진 기재, 상기 기재의 표면에 부착되는 표피재, 및 상기 기재와 표피재 사이에 형성되어 상기 기재와 표피재를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어진다. 상기 표피재는 차량의 내부에 노출되는 표면층 및 상기 표면층 상에 형성되는 쿠션층을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 표면층으로서 인공피혁이 적용된다. 결국, 종래의 차량용 헤드라이너는, 기재, 접착층, 쿠션층 및 표면층이 순서대로 적층되어 이루어지고, 인공피혁으로 이루어진 표면층이 차량의 내부에 노출된 상태로 차체에 결합되게 된다.
종래의 차량용 헤드라이너의 제조방법에 대해서 설명하면, 종래의 차량용 헤드라이너는, 우선, 차체의 형상에 대응하는 형상으로 기재를 준비하고, 다음, 쿠션층의 일면에 인공피혁을 부착하여 표피재를 준비하고, 다음, 상기 기재와 상기 표피재의 쿠션층 사이에 접착층을 형성한 후 가압 성형하는 공정을 거쳐서 제조된다.
이때, 상기 기재와 표피재를 가압 성형하는 공정 시 상기 기재와 표피재의 접착력을 증진시키기 위해서 대략적으로 130℃ 이상의 고온상태에서 가압 성형을 한다.
그러나, 종래의 경우 130℃ 이상의 고온상태에서 가압 성형 공정을 수행함으로 인해서 다음과 같은 문제점이 있다.
인공피혁은 그 표면에 기모가 형성되어 있는데 이와 같은 기모의 배열구조 및 기모의 부드러운 촉감에 의해서 인공피혁 고유의 고급스러운 특성을 발현하게 된다. 그런데, 종래의 경우 130℃ 이상의 고온상태에서 가압 성형 공정을 수행하기 때문에 상기 인공피혁 표면에 형성된 기모가 가압에 의해 눌린 후 원상회복되지 않아 외관이 변형되고 부드러운 촉감이 상실되어 제품의 품위 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 일반적으로 차량의 차체는 굴곡이 많기 때문에 차량용 헤드라이너의 기재 또한 굴곡이 많은 형태로 이루어지고, 이와 같은 굴곡이 많은 기재의 표면에 표피재를 부착하다보면 표피재의 표면층을 구성하는 인공피혁에 주름 등이 생길 수 있다. 그런데, 종래의 경우 130℃ 이상의 고온상태에서 가압 성형 공정을 수행하기 때문에 가압 도중 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생할 가능성이 증가되는 문제가 있다.
상기와 같이 종래의 문제점은 가압 성형 공정을 고온상태에서 수행함으로 인해서 발생되는 것이므로 가압 성형 공정의 온도를 낮출 경우 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 한편, 가압 성형 공정의 온도는 기재와 표피재를 접착시키기 위해서 양자 사이에 형성되는 접착층의 융용온도와 관련이 있고, 따라서, 접착성이 우수하면서 용융온도가 비교적 낮은 접착층을 적용할 경우 가압 성형 공정의 온도를 낮출 수 있다.
따라서, 본 발명은 접착성이 우수하면서 용융온도가 비교적 낮은 접착층을 적용한 표피재를 제공함으로써 가압 성형 공정의 온도를 종래에 비하여 낮출 수 있어 가압 성형공정 시 인공피혁의 외관 및 촉감이 변형되고 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생하는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 소정의 기재에 부착되어 성형체를 구성하는 표피재에 있어서, 상기 표피재는 인공피혁으로 이루어진 표면층; 상기 표면층 상에 형성된 쿠션층; 및 상기 쿠션층 상에 형성된 접착층을 포함하여 이루어지고, 상기 접착층은 폴리아미드계 수지를 포함하는 핫멜트 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표피재를 제공한다.
상기 접착층은 상기 쿠션층과 접촉하는 제1접착층 및 상기 제1접착층 상에 형성되어 상기 기재 표면과 접촉하는 제2접착층으로 이루어지고, 상기 제2접착층을 구성하는 물질은 상기 제1접착층을 구성하는 물질보다 용융온도가 낮은 물질을 이용할 수 있다.
상기 제1접착층은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 핫멜트 필름으로 구성되고, 상기 제2접착층은 나일론으로 이루어진 핫멜트 필름으로 구성될 수 있다.
상기 쿠션층은 밀도가 20~40㎏/㎥인 폴리우레탄 스펀지로 이루어질 수 있다.
상기 표면층을 구성하는 인공피혁은, 0.3 데니아 이하의 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지며, 5kgf 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위일 수 있다.
상기 표면층을 구성하는 인공피혁과 상기 쿠션층 사이의 신도 차이는 20% 이하일 수 있다.
본 발명은 또한, 소정의 형상으로 이루어진 기재; 및 상기 기재의 일면에 부착된 표피재를 포함하여 이루어지고, 상기 표피재는 전술한 바와 같은 표면층, 쿠션층 및 폴리아미드계 수지를 포함하는 핫멜트 필름으로 이루어진 접착층을 포함하는 표피재로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형체를 제공한다.
상기 성형체는 차량용 헤드라이너일 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 표면층, 쿠션층 및 폴리아미드계 수지를 포함하는 핫멜트 필름으로 이루어진 접착층을 포함하는 표피재를 제조하는 공정; 및 소정의 형상으로 이루어진 기재의 일면과 상기 표피재의 접착층이 마주하도록 상기 기재 및 표피재를 정렬한 후, 소정의 온도에서 상기 기재 및 표피재를 가압 성형하는 공정을 포함하여 이루어진 성형체의 제조방법을 제공한다.
상기 가압 성형하는 공정은 105 ~ 120℃의 온도에서 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 15 ~ 30초 동안 수행할 수 있다.
상기 가압 성형하는 공정은 하부 금형 및 상부 금형 사이에 상기 기재 및 표피재를 정렬한 후 압착하는 공정으로 이루어지고, 이때, 상기 상부 금형과 상기 표피재의 표면층을 구성하는 인공피혁이 직접 접촉하는 것을 차단하기 위해서 상기 상부 금형과 상기 인공피혁 사이에 오버레이어 원단을 배치한 후 압착할 수 있다.
상기 가압 성형공정 시 상기 인공피혁에 상기 오버레이어 원단의 조직패턴이 전사되는 것을 차단하기 위해서, 상기 오버레이어 원단은 조직패턴이 없는 원단을 이용할 수 있다.
상기 오버레이어 원단과 상기 표피재와의 신도 차이는 20% 이하일 수 있다.
상기 가압 성형하는 공정 이전에, 상기 표피재를 예열하는 공정을 추가로 포함할 수 있고, 이때, 상기 표피재를 예열하는 공정은, 상기 기재 및 표피재를 정렬하는 공정 이후에, 105 ~ 120℃의 온도에서 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 1 ~ 3초 동안 가압하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 가압 성형하는 공정 이전에, 상기 제조한 표피재를 10 ~ 20℃ 온도에서 방치하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 표피재를 제조하는 공정은 상기 쿠션층의 일면 및 타면을 용융시킨 후 상기 쿠션층의 일면에는 인공피혁을 부착하고 상기 쿠션층의 타면에는 핫멜트 필름 을 부착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 핫멜트 필름으로 접착력이 좋고 용융온도가 대략 105℃ 정도로 비교적 낮은 폴리아미드계 필름, 바람직하게는 나일론 필름을 이용함으로써, 표피재를 기재에 부착하는 성형공정 시 온도를 종래에 비하여 상당히 낮출 수 있고, 그에 따라 가압 성형공정 시 인공피혁의 외관 및 촉감이 변형되고 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생하는 종래의 문제가 해소되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
1. 성형체
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형체의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형체(1)는 기재(10) 및 상기 기재의 일면에 부착된 표피재(20)를 포함하여 이루어진다.
상기 기재(10)는 성형체(1)의 본체를 구성하는 것으로서 성형체(1)의 용도에 따라 그 재료 및 구조를 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 성형체(1)가 차량용 헤드라이너인 경우, 상기 기재(10)는 차체의 형상에 대응하는 구조로 이루어지고, 그 재료는 충격방지, 소음차단 또는 단열특성을 구현하기 위한 재료로 이루어질 수 있다.
일 예로서, 차량용 헤드라이너에 적용하기 위한 상기 기재(10)는, 제1 유리 섬유층(12), 우레탄 발포층(14), 제2 유리섬유층(16) 및 종이 부직포층(18)이 위에서부터 차례로 적층된 복합재료로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 유리섬유층(12, 16)은 내열성과 형태안정성을 부여하는 기능을 하고, 상기 우레탄 발포층(14)은 완충 기능을 하고, 상기 종이 부직포층(18)은 유리섬유의 비산을 막아주는 기능을 한다.
상기 표피재(20)는 표면층(22), 쿠션층(24), 및 접착층(26)을 포함하여 이루어진다.
상기 표면층(22)은 상기 성형체(1)의 표면에 노출되는 층으로서 성형체(1)의 품위특성 향상을 위해서 인공피혁으로 이루어진다.
상기 인공피혁은 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어진다.
상기 고분자 탄성체는 폴리우레탄을 이용할 수 있고, 구체적으로는 폴리카보네이트디올계, 폴리에스테르디올계 또는 폴리에테르디올계 단독이나 또는 이들을 조합하여 이용할 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 탄성체는 인공피혁이 쉽게 늘어나는 변형을 막아주고 탄성회복특성을 갖기 때문에 적절한 함량이 요구되며, 이를 고려할 때 상기 고분자 탄성체는 인공피혁에서 20 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 부직포는 나일론 또는 폴리에스테르 극세섬유로 이루어질 수 있고, 상기 폴리에스테르 극세섬유의 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 들 수 있 다. 상기 부직포를 구성하는 극세섬유는 0.3데니어 이하의 섬도범위를 갖는 것이 인공피혁의 촉감증진을 위해 바람직하다.
본 발명에 따른 인공피혁은 5kgf 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위가 바람직하다. 상기 길이방향의 신도가 20%미만이거나 상기 폭방향의 신도가 40%미만일 경우에는 신도 특성이 떨어져 성형 시 주름이 발생할 수 있고, 상기 길이방향의 신도가 40%를 초과하거나 상기 폭방향의 신도가 80%를 초과할 경우에는 성형 시 너무 과도하게 신장되어 마찬가지로 주름이 발생할 수 있기 때문이다.
이상과 같은 인공피혁은 복합방사공정을 통해 해도(海島)형 섬유를 제조하고 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 부직포에 고분자 탄성체를 함침시킨 후 해성분를 제거하여 섬유를 극세화하는 공정을 통해 얻을 수도 있고, 상기 해도형 섬유를 이용하여 부직포를 제조하고 상기 부직포에서 해성분을 제거하여 섬유를 극세화한 후 극세화된 부직포에 고분자 탄성체를 함침하는 공정을 통해 얻을 수도 있다. 또한, 방사공정을 통해 극세섬유를 직접 제조하고 극세섬유를 이용하여 부직포를 제조한 후 부직포에 고분자 탄성체를 함침하여 인공피혁을 얻을 수도 있다.
상기 쿠션층(24)은 상기 표면층(22) 상에 형성되어 인공피혁에 볼륨감을 부여하고 외부 충격에 대한 완충역할을 하는 것으로서, 그 재료로는 폴리우레탄 스펀지를 이용할 수 있다. 상기 폴리우레탄 스펀지는 발포공정 등 당업계에 공지된 방법으로 제조할 수 있다.
상기 폴리우레탄 스펀지는 그 밀도가 20~40㎏/㎥인 것이 바람직하다.
상기 밀도가 20㎏/㎥ 미만인 경우 폴리우레탄 스펀지의 형태 안정성이 떨어지게 되어 그 일면 및 타면에 상기 표면층(22)과 접착층(26)을 부착하는 공정 시(후술하는 제조공정 참조) 폴리우레탄 스펀지의 외관이 변형될 수 있고, 그에 더하여 상기 표면층(22) 및 접착층(26)의 부착력이 떨어질 수도 있다. 또한, 상기 밀도가 40㎏/㎥ 초과하면 밀도가 과하게 되어 외부 충격에 대한 완충기능이 떨어지고, 신도가 저하되어 성형시 표피재(20)에 주름을 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 표면층(22)을 구성하는 인공피혁과 상기 쿠션층(24)을 구성하는 폴리우레탄 스펀지 사이의 신도 차이는 20% 이하인 것이 바람직하다. 만약, 인공피혁과 폴리우레탄 스펀지 사이의 신도 차이가 20%를 초과할 경우, 표피재(20)를 기재(10)에 부착하는 성형공정 시 인공피혁과 폴리우레탄 스펀지 사이의 신도 차이로 인해서 표피재(20)에 주름이 발생할 수 있다.
상기 접착층(26)은 상기 쿠션층(24) 상에 형성되고 상기 기재(10)와 접착하여 표피재(20)가 기재(10)에 부착되도록 하는 것으로서 핫멜트(hotmelt) 필름으로 이루어진다.
상기 핫멜트 필름은 폴리아미드계 필름, 바람직하게는 나일론 필름을 이용할 수 있다. 나일론 필름은 용융 시 접착력이 좋고 용융온도도 대략 105℃ 정도로 비교적 낮기 때문에, 이와 같은 나일론 필름을 상기 접착층(26)으로 적용할 경우 표피재(20)를 기재(10)에 부착하는 성형공정 시 온도를 종래(130℃ 이상)에 비하여 상당히 낮출 수 있고, 그에 따라 가압 성형공정 시 인공피혁의 외관 및 촉감이 변형되고 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생하는 종래의 문제가 해소된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형체의 개략적인 단면도로서, 이는 접착층(26)이 2층구조로 형성된 것을 제외하고 전술한 도 1에 따른 성형체와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2에 따르면, 접착층(26)이 제1접착층(26a) 및 상기 제1접착층(26a) 상에 형성된 제2접착층(26b)으로 이루어진다.
상기 제1접착층(26a)은 쿠션층(24)과 접촉하는 층이고, 상기 제2접착층(26b)은 기재(10)와 접촉하는 층이다. 따라서, 표피재(20)를 기재(10)에 부착하는 성형공정 시에는 상기 제2접착층(26b)이 용융되어 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착공정이 수행되므로, 상기 제2접착층(26b)으로는 전술한 바와 같이 용융온도가 비교적 낮은 나일론 필름과 같은 폴리아미드계 필름을 이용할 수 있고, 상기 제1접착층(26a)으로는 용융온도가 상대적으로 높지만 쿠션층(24)과의 접착력이 우수하고 가격도 저렴한 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀계 필름을 이용할 수 있다.
2. 성형체의 제조방법
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 제조공정을 보여주는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기재에 표피재를 부착하는 가압성형 공정을 보여주는 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형체의 제조방법은, 표면층, 쿠션층 및 접착 층을 포함하는 표피재를 제조한 후, 소정의 형상으로 이루어진 기재의 일면에 상기 표피재를 부착하는 공정으로 이루어진다.
첫째, 상기 표피재를 제조하는 공정을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 쿠션층(24)으로 폴리우레탄 스펀지(24a)를 사용하고, 접착층(26)으로 나일론 핫멜트 필름(26a)을 사용한 것을 예로 하여 설명하지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 전술한 바와 같이 쿠션층(24) 및 접착층(26)은 다양하게 변경될 수 있으며, 아울러 표면층(22)으로 이용되는 인공피혁(22a)도 전술한 바와 동일하므로 그 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 폴리우레탄 스펀지 공급롤(120)을 이용하여 폴리우레탄 스펀지(24a)를 제1 접착롤(140)에 공급한다. 이때, 폴리우레탄 스펀지(24a)가 제1 접착롤(140)에 도달하기 전에 토치램프와 같은 제1가열수단(180a)을 이용하여 폴리우레탄 스펀지(24a)의 상부 표면을 용융시킨 후 인공피혁(22a)을 상기 용융된 폴리우레탄 스펀지(24a)의 상부 표면에 공급함으로써 폴리우레탄 스펀지(24a)와 인공피혁(22a)이 적층된 상태로 제1 접착롤(140)에 공급된다. 상기 인공피혁(22a)은 인공피혁 공급롤(110)에 의해 공급되고 제1 가이드롤(111)에 의해 안내를 받아 폴리우레탄 스펀지(24a)의 상부 표면에 공급된다.
상기 폴리우레탄 스펀지(24a)와 인공피혁(22a)은 제1 접착롤(140) 및 제2 접착롤(150)을 거치면서 서로 접착된다. 상기 제2접착롤(150)은 상기 폴리우레탄 스펀지(24a)와 인공피혁(22a)을 접착시키는 역할과 더불어 접착된 폴리우레탄 스펀 지(24a)와 인공피혁(22a)의 진행방향을 안내하는 역할도 하는 것으로서, 경우에 따라서 제2 접착롤(150)은 생략이 가능하다.
다음, 폴리우레탄 스펀지(24a)의 하부 표면을 토치램프와 같은 제2가열수단(180b)을 이용하여 용융시킨 후 나일론 핫멜트 필름(26a)을 상기 용융된 폴리우레탄 스펀지(24a)의 하부 표면에 공급함으로써, 인공피혁(22a), 폴리우레탄 스펀지(24a) 및 나일론 핫멜트 필름(26a)이 차례로 적층된 상태로 압착롤(160)에 공급된다. 상기 나일론 핫멜트 필름(26a)은 핫멜트 필름 공급롤(130)에 의해 공급되고 제2 가이드롤(131)에 의해 안내를 받아 폴리우레탄 스펀지(24a)의 하부 표면에 공급된다.
다음, 차례로 적층된 인공피혁(22a), 폴리우레탄 스펀지(24a) 및 나일론 핫멜트 필름(26a)은 상기 압착롤(160)에서 압착된 후 절단대(191) 상으로 공급되고, 상기 절단대(191) 위에 배치된 나이프와 같은 절단기(190)를 이용하여 소정길이로 절단되어, 최종적으로 인공피혁으로 이루어진 표면층(22), 폴리우레탄 스펀지로 이루어진 쿠션층(24) 및 나일론 핫멜트 필름으로 이루어진 접착층(26)이 차례로 적층된 표피재(20)가 완성된다. 이와 같이 제조된 표피재(20)는 전술한 도 1과 같은 구조로 이루어지는데, 전술한 도 2와 같은 구조의 표피재(20)는, 상기 폴리우레탄 스펀지(24a)의 하부 표면을 용융시킨 후 PE 핫멜트 필름 및 나일론 핫멜트 필름으로 이루어진 2층 구조의 핫멜트 필름을 상기 용융된 폴리우레탄 스펀지(24a)의 하부 표면에 공급하는 공정을 통해 얻을 수 있다.
둘째, 기재의 일면에 상기 제조한 표피재를 부착하는 공정을 도 4를 참조하 여 설명하면 다음과 같다.
우선, 기재(10)의 형상에 대응하도록 상부 금형(310) 및 하부 금형(320)을 준비하고, 상기 하부 금형(320) 내에 기재(10) 및 표피재(20)를 차례로 안착시킨다. 이때, 상기 기재(10)와 상기 표피재(20)의 접착층(26)을 구성하는 나일론 핫멜트 필름이 서로 마주하도록 상기 기재(10)와 표피재(20)를 정렬한다.
상기 기재(10)는 제1 유리섬유층(12), 우레탄 발포층(14), 제2 유리섬유층(16) 및 종이 부직포층(18)이 위에서부터 차례로 적층되어 형성될 수 있지만, 전술한 바와 같이, 성형체의 용도에 따라 적절히 변경될 수 있다.
다음, 상기 상부 금형(310) 및 하부 금형(320)을 이용하여 상기 기재(10) 및 표피재(20)를 가압 성형하여 양자를 압착시킨다.
상기 가압 성형 공정은 105 ~ 120℃의 온도범위에서 수행할 수 있으며, 이를 위해서 상기 상부 금형(310)을 상기 온도범위로 가열한 상태에서 가압 성형 공정을 수행할 수 있다. 상기 가압 성형 공정의 온도가 105℃ 미만일 경우 상기 표피재(20)의 접착층(26)을 구성하는 나일론 핫멜트 필름이 완전히 용융되지 않아 기재(10)와 표피재(20) 사이의 접착력이 떨어질 수 있고, 상기 가압 성형 공정의 온도가 120℃를 초과할 경우 상기 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모의 외관 및 촉감에 손상이 가해지거나 또는 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생할 수 있다.
상기 가압 성형하는 공정은 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 15 ~ 30초 동안 수 행할 수 있다. 90 kgf/cm2의 압력보다 낮은 압력으로 가압 성형하거나 또는 15초 미만으로 가압 성형할 경우 기재(10)와 표피재(20) 사이의 접착력이 떨어질 수 있고, 100 kgf/cm2의 압력보다 높은 압력으로 가압 성형하거나 또는 30초를 초과하여 가압 성형할 경우 인공피혁의 기모의 외관 및 촉감에 손상이 가해지거나 또는 인공피혁이 과도하게 신장되어 주름이 발생할 수 있다.
한편, 도 4와 같은 방법으로 가압 성형 공정을 수행하게 되면 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁이 상부 금형(310)과 직접 접촉하기 때문에 인공피혁의 기모에 악영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는, 도 5a 내지 도 5c와 같이, 상기 가압 성형공정 시 상기 표면층(22)을 구성하는 인공피혁과 상부 금형(310)이 직접 접촉하는 것을 차단하기 위해서, 상기 표면층(22)을 구성하는 인공피혁과 상부 금형(310) 사이에 오버레이어(overlayer) 원단(30)을 배치한 후 가압 성형 공정을 수행한다.
상기 오버레이어 원단(30)은 다양한 형태로 배치할 수 있는데, 도 5a와 같이 오버레이어 원단(30)을 상부 금형(310)의 하단면에 부착할 수도 있고, 도 5b와 같이 오버레이어 원단(30)을 상부 금형(310)과 표피재(20) 사이의 공간에 배치할 수도 있고, 도 5c와 같이 오버레이어 원단(30)을 표피재(20) 상에 부착할 수도 있다.
상기 오버레이어 원단(30)을 적용할 경우 가압 성형공정 시 오버레이어 원단(30)의 조직패턴이 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁에 전사될 가능 성이 있고, 이 경우 인공피혁의 기모의 외관 및 촉감이 손상될 수 있다. 따라서, 상기 오버레이어 원단(30)은 조직패턴이 없는 원단을 이용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁과 동일한 인공피혁을 오버레이어 원단(30)으로 사용하는 것이다.
상기 오버레이어 원단(30)과 상기 표피재(20) 사이의 신도 차이가 크면 가압 성형공정 시 상기 표피재(20)에 주름이 발생할 가능성이 있고, 따라서 상기 오버레이어 원단(30)과 상기 표피재(20)와의 신도 차이는 20% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압 성형하는 공정 이전에 상기 표피재(20)를 예열하는 공정을 추가로 수행할 수 있는데, 이와 같이 상기 표피재(20)를 예열하는 공정은 상기 표피재(20)의 접착층(26)을 유동화시키거나 또는 가압 성형공정 시 접착층의 유동화시간을 단축시키는 등 가압 성형 공정을 보다 원활히 수행하기 위한 것이다.
상기 표피재(20)를 예열하는 공정은, 상기 상부 금형(310) 및 하부 금형(320) 사이에 기재(10) 및 표피재(20)를 정렬한 후 수행할 수 있는데, 이 경우는 상기 상부 금형(310) 및 하부 금형(320)을 이용하여 105 ~ 120℃의 온도에서 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 1 ~ 3초 동안 가압하는 공정으로 이루어질 수 있다. 즉, 예열 공정과 가압 성형 공정을 동일한 장비 구성에서 가압 시간만을 변경하면서 동일한 온도 범위 및 동일한 압력 범위에서 수행하는 것이 공정효율성 면에서 바람직하다. 예열공정과 가압성형 공정을 구체적으로 설명하면, 비교적 짧은 시간(1 ~ 3초) 동안 상기 상부 금형(310) 및 하부 금형(320)을 이용하여 가압함으로써 상기 표피 재(20)를 예열하고, 소정 시간 동안 가압을 해제한 후, 다시 비교적 긴 시간(15 ~ 30) 동안 가압함으로써 기재(10)와 표피재(20)를 압착할 수 있다.
다만, 상기 표피재(20)를 예열하는 공정이 반드시 상부 금형(310) 및 하부 금형(320) 사이에 기재(10) 및 표피재(20)를 정렬한 후 수행하는 것으로 한정되는 것은 아니고, 상부 금형(310) 및 하부 금형(320) 사이에 기재(10) 및 표피재(20)를 정렬하기 전에, 별도의 예열장비 내에서 상기 표피재(20)를 예열할 수도 있으며, 이 경우는 예열공정에 의해 상기 표피재(20)의 접착층(26)이 용융되면 가압 성형을 위한 운반공정 시 어려움이 생길 수 있기 때문에 상기 접착층(26)이 용융되지 않을 정도로 예열하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표피재(20)의 접착층(26)을 구성하는 나일론 핫멜트 필름은 온도 변화에 따라 신도와 같은 물성이 크게 변경되는 특성이 있기 때문에 겨울철 또는 여름철 같이 온도가 매우 낮거나 또는 매우 높은 외부환경에 오래 동안 방치할 경우 물성편차가 커져서, 가압 성형공정 후 최종적으로 얻은 성형체 품질의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 특히, 나일론 핫멜트 필름이 온도가 매우 낮은 외부환경에 오래 방치할 경우는 신도가 매우 떨어지기 때문에 가압 성형공정 시 표피재(20)에 주름이 발생할 수 있다. 이와 같은 문제를 해소하기 위해서 가압 성형공정 시 공정조건을 계절에 따라 변경할 수도 있지만, 이 경우 공정조건 변경으로 인해서 생산성이 떨어질 수 있다.
따라서, 상기 가압 성형하는 공정 이전에 표피재(20)를 적절한 온도 범위하에서 방치하여 보관한 것이 바람직하며, 구체적으로는 10 ~ 20℃ 온도에서 방치하 는 것이 추후 가압 성형 공정을 원활히 수행하는데 바람직하다. 이와 같이 제조한 표피재(20)를 상기 10 ~ 20℃ 온도로 보관할 수 있도록, 소정의 가열장치 및/또는 냉각장치를 구비한 소정의 보관 장치 내에 상기 표피재(20)를 보관할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에서의 주요 물성은 하기와 같은 방법으로 측정한다.
밀도 측정
중량과 면적을 측정하여 단위중량을 산출하고, 후도계를 이용하여 5 지점의 두께를 측정하여 평균을 산출한 후, 상기 단위 중량값을 상기 두께 평균값으로 나누어 밀도를 측정한다.
정하중 신도 측정
폭 50 ㎜, 길이 250 ㎜ 의 시험편을 세로 및 가로의 방향에서 각각 3매씩 취하여, 그 중앙부에 거리 100 ㎜ 의 표선을 긋는다. 이것을 크램프 간격 150 ㎜로 하여, 말텐스 피로시험기에 장착하고, 천천히 일정한 하중이 있는 추(하부 크램프의 하중 포함)를 건다. 하중을 건 상태로 10분간 방치하여 표선간 거리를 구한다. 정하중 신도는 다음 식에 의해 산출한다. 단, 실험에 있어서 섬유재료 준비, 방치 및 측정은 한국산업규격(KS)에서 정한 표준상태의 조건하에서, 구체적으로는, 온도 20℃± 2℃, 상대습도 65%± 2%, 방치시간 24시간 이상에서 실시한다.
정하중 신도 (%) = ℓ1 - 100
여기서, ℓ1 : 하중을 건 10분 후의 표선간 거리이다.
3. 실시예 및 비교예
샘플 시료 준비
(1) 인공피혁
주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트에 금속설포네이트 함유 폴리에스테르 단위가 5몰% 공중합된 공중합 폴리에스테르를 용융하여 해(海)성분의 용융액을 준비하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 용융하여 도(島)성분의 용융액을 준비한 후, 상기 해성분의 용융액 50중량% 및 상기 도성분의 용융액 50중량%를 이용하여 복합방사한 후 절단하여 스테이플 형태의 해도형 섬유를 제조하였다. 그 후, 상기 해도형 섬유를 이용하여 단위중량 350g/m2, 및 두께 2.0mm의 부직포를 제조한 후, 상기 부직포를 5중량% 농도의 폴리비닐알코올 수용액으로 패딩한 후 건조하고, 상기 건조한 부직포를 디메틸포름아마이드(DMF) 용매에 폴리우레탄을 용해시켜 얻은 10중량% 농도 및 25℃의 폴리우레탄 용액에 3분 동안 침지시킨 후, 15중량% 농도의 디메틸포름아마이드 수용액에서 폴리우레탄을 응고시키고 물로 수세하여, 상기 부직포에 폴리우레탄을 함침시켰다. 그 후, 상기 폴리우레탄이 함침된 부직포에서 해성분인 공중합 폴리에스테르를 용출시켜 도성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)만으로 섬유를 극세화한 후, 조도 #300번 사포를 이용하여 최종 두께가 0.6mm가 되도록 기모처리하여 인공피혁을 준비하였다.
(2) 폴리우레탄 스펀지
세림TTC사(社)로부터 26kg/m3, 두께 4.0mm인 폴리우레탄 스펀지를 구입하여 준비하였다.
(3) 핫멜트 필름
(주)삼성그라테크사(社)로부터 'HL-7350'를 구입하여 나일론 핫멜트 필름을 준비하였고, (주)삼성그라테크사(社)로부터 '3030'을 구입하여 폴리에틸렌 핫멜트 필름을 준비하였다.
(4) 기재(10)
(주)대한솔루션사(社)로부터 제조된 기재를 준비하였다.
실시예 1
준비한 인공피혁, 폴리우레탄 스펀지, 및 나일론 핫멜트 필름을 이용하여, 도 3에 도시한 공정으로 표피재(20)를 제조하였다.
제조한 표피재(20)와 준비한 기재(10)를 이용하여, 도 4에 도시한 공정으로 가압성형하여 성형체(1)를 제조하였다. 이때, 가압성형은 온도 115℃ 및 압력 93 ㎏f/㎠에서 20초간 수행하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력을 확인한 결과 접착력이 양호하였고, 표피재(20)에 주름이 거의 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 거의 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지됨을 확인하였다.
실시예 2
전술한 실시예 1에서, 나일론 핫멜트 필름과 폴리에틸렌 필름의 결합 필름을 이용하여 표피재(20)를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력을 확인한 결과 접착력이 우수하였고, 표피재(20)에 주름이 거의 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 거의 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지됨을 확인하였다.
실시예 3
전술한 실시예 1에서, 준비한 인공피혁을 오버레이어 원단(30)으로 이용하여 도 5c에 도시한 공정으로 가압성형한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력을 확인한 결과 접착력이 양호하였고, 표피재(20)에 주름은 전혀 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 매우 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지됨을 확인하였다.
실시예 4
전술한 실시예 1에서, 도 4에 도시한 공정으로 가압성형하되, 2초 동안 가압하여 표피재(20)를 예열하고, 2초 동안 가압을 해제한 후, 16초 동안 다시 가압한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법을 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력을 확인한 결과 접착력이 양호하였고, 표피재(20)에 주름은 전혀 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 매우 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지됨을 확인하였다.
실시예 5
전술한 실시예 1에서, 준비한 표피재(20)를 15℃의 항온보관장치에 보관한 후 가압성형공정을 수행한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법을 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력을 확인한 결과 접착력이 양호하였고, 표피재(20)에 주름은 전혀 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 매우 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지됨을 확인하였다.
비교예 1
전술한 실시예 1에서, 준비한 인공피혁, 폴리우레탄 스펀지, 및 폴리에틸렌 핫멜트 필름을 이용하여, 도 3에 도시한 공정으로 표피재(20)를 제조한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법을 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 확인 결과, 표피재(20) 에 주름은 거의 발생하지 않았고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 거의 유사하게 기모 구조 및 촉감이 유지되었지만, 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력이 매우 열악하여 성형체(1)로 이용하기에 부적합하였다.
비교예 2
전술한 실시예 1에서, 준비한 인공피혁, 폴리우레탄 스펀지, 및 폴리에틸렌 핫멜트 필름을 이용하여, 도 3에 도시한 공정으로 표피재(20)를 제조하고, 도 4에 도시한 공정으로 가압성형하되 온도를 130℃로 유지한 상태에서 가압성형한 것을 제외하고, 전술한 실시예 1과 동일한 방법을 성형체(1)를 제조하였다.
제조한 성형체(1)를 1시간 동안 상온에서 방치한 후 확인 결과, 표피재(20)와 기재(10) 사이의 접착력은 양호하였지만, 표피재(20)에 주름이 많이 발생하였고, 표피재(20)의 표면층(22)을 구성하는 인공피혁의 기모를 육안으로 확인한 결과 성형 전과 전혀 상이하게 기모 구조 및 촉감이 손상되어, 고급사양의 성형체(1)로 이용하기에 부적합하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형체의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형체의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 제조공정을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기재에 표피재를 부착하는 가압성형 공정을 보여주는 개략도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기재에 표피재를 부착하는 가압성형 공정을 보여주는 개략도로서, 가압 성형공정 시 오버레이어(overlayer) 원단의 다양한 배치구조를 보여주는 것이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
1: 성형체 10: 기재
20: 표피재 22: 표면층
24: 쿠션층 26: 접착층

Claims (17)

  1. 소정의 기재에 부착되어 성형체를 구성하는 표피재에 있어서, 상기 표피재는
    인공피혁으로 이루어진 표면층;
    상기 표면층 상에 형성된 쿠션층; 및
    상기 쿠션층 상에 형성된 접착층을 포함하여 이루어지고,
    상기 접착층은 폴리아미드계 수지를 포함하는 핫멜트 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표피재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 쿠션층과 접촉하는 제1접착층 및 상기 제1접착층 상에 형성되어 상기 기재 표면과 접촉하는 제2접착층으로 이루어지고,
    상기 제2접착층을 구성하는 물질은 상기 제1접착층을 구성하는 물질보다 용융온도가 낮은 것을 특징으로 하는 표피재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1접착층은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 핫멜트 필름으로 구성되고, 상기 제2접착층은 나일론으로 이루어진 핫멜트 필름으로 구성된 것을 특징으로 하는 표피재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쿠션층은 밀도가 20~40㎏/㎥인 폴리우레탄 스펀지로 이루어진 것을 특징으로 하는 표피재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표면층을 구성하는 인공피혁은, 0.3 데니아 이하의 극세섬유로 구성된 부직포에 고분자 탄성체가 함침되어 이루어지며, 5kgf 정하중 신도가 길이방향은 20 ~ 40%이고, 폭방향은 40 ~ 80% 범위인 것을 특징으로 하는 표피재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표면층을 구성하는 인공피혁과 상기 쿠션층 사이의 신도 차이는 20% 이하인 것을 특징으로 하는 표피재.
  7. 소정의 형상으로 이루어진 기재; 및
    상기 기재의 일면에 부착된 표피재를 포함하여 이루어지고,
    상기 표피재는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 표면층, 쿠션층 및 접착층을 포함하는 표피재로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 성형체는 차량용 헤드라이너인 것을 특징으로 하는 성형체.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 표면층, 쿠션층 및 접착층을 포함하는 표피재를 제조하는 공정; 및
    소정의 형상으로 이루어진 기재의 일면과 상기 표피재의 접착층이 마주하도록 상기 기재 및 표피재를 정렬한 후, 소정의 온도에서 상기 기재 및 표피재를 가압 성형하는 공정을 포함하여 이루어진 성형체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가압 성형하는 공정은 105 ~ 120℃의 온도에서 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 15 ~ 30초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가압 성형하는 공정은 하부 금형 및 상부 금형 사이에 상기 기재 및 표피재를 정렬한 후 압착하는 공정으로 이루어지고, 이때, 상기 상부 금형과 상기 표피재의 표면층을 구성하는 인공피혁이 직접 접촉하는 것을 차단하기 위해서 상기 상부 금형과 상기 인공피혁 사이에 오버레이어 원단을 배치한 후 압착하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가압 성형공정 시 상기 인공피혁에 상기 오버레이어 원단의 조직패턴이 전사되는 것을 차단하기 위해서, 상기 오버레이어 원단은 조직패턴이 없는 원단을 이용하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 오버레이어 원단과 상기 표피재와의 신도 차이는 20% 이하인 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 가압 성형하는 공정 이전에, 상기 표피재를 예열하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 표피재를 예열하는 공정은, 상기 기재 및 표피재를 정렬하는 공정 이후에, 105 ~ 120℃의 온도에서 90 ~ 100 kgf/cm2의 압력으로 1 ~ 3초 동안 가압하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 가압 성형하는 공정 이전에, 상기 제조한 표피재를 10 ~ 20℃ 온도에서 방치하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 표피재를 제조하는 공정은 상기 쿠션층의 일면 및 타면을 용융시킨 후 상기 쿠션층의 일면에는 인공피혁을 부착하고 상기 쿠션층의 타면에는 핫멜트 필름을 부착하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
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