KR101154852B1

KR101154852B1 - 차량용 천연섬유종이 내장재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101154852B1
Application number: KR1020110084369A
Authority: KR
Inventors: 송효철; 박동운; 김두수
Original assignee: 재영웰릭스 주식회사; 박동운; 송효철
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2012-06-18

Abstract

특유의 질감 및 천연소재로서의 장점을 살린 차량용 천연섬유종이 내장제 제조방법으로서, 습기를 갖는 천연섬유종이 여러 장을 겹치고 열압착 성형하여 천연섬유종이 패턴을 갖는 천연섬유 성형품을 얻는 과정; 상기 천연섬유 성형품을 사출금형에 투입한 후 천연섬유 성형품 후면에 수지층을 후방 사출하는 과정; 및 상기 수지가 후방 사출된 천연섬유 성형품 전면에 투명 보호층을 코팅하는 과정;을 포함하는 차량용 천연섬유종이 내장재 제조방법이 소개된다.

Description

차량용 천연섬유종이 내장재 및 그 제조방법{INTERIOR TRIM USING NATURAL FIBER PAPER AND PRODUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 특유의 질감 및 천연소재로서의 장점을 살린 차량용 천연섬유종이 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

석유 고갈의 가능성 및 환경 문제에 관한 인식이 저변화되면서 친환경 기술의 개발에 관한 관심이 어느 때보다 높다.

대표적인 석유 소모원인자 이산화탄소 등 오염물질의 배출원인 차량과 관련하여, 고효율 차량에서부터 아예 석유를 소모하지 않는 연료전지차, 전기차 등의 개발에 이르기까지 많이 친환경 기술이 개발되고 있다.

차량 내의 내장재에도 플라스틱 등 많은 양의 석유합성물질의 사용된다. 천연소재가 사용되기도 하나 비용 문제로 인해 극히 일부만 사용될 뿐 천연소재보다는 세련된 형태의 인테리어의 개발에 보다 집중되어 있다.

그러나 차량 내장재에 사용된 플라스틱 등은 환경호르몬을 배출할 뿐만 아니라, 이의 폐기 과정에서도 많은 오염물질을 발생시키게 된다. 석유합성물질을 대체하는 친환경 천연소재의 개발 노력이 차량 내장재와 관련해서는 아직 미흡하다고 할 수 있다.

한편, 차량용 고급 내장재로서 우드나 메탈, 또는 가죽 질감이 흔히 선호된다. 그러나 이들 질감을 내기 위해 사용되는 재료는 기본적으로 석유합성물질이며, 질감 선택의 폭 또한 너무 좁다. 보다 다양하며 친환경에 근접한 차량 내장재의 개발이 필요하다.

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10-0741447

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10-2006-0118061

A

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10-0688926

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10-0833160

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본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 대한 인식에 기초하여 제안된 것으로, 친환경적이며 기존의 우드나 메탈, 또는 가죽 질감을 대체할 수 있는 우수한 질감을 갖는 새로운 형태의 차량용 천연섬유종이 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 천연섬유를 압착 성형하여 천연섬유 성형품을 만드는 과정에서 천연섬유종이 내부의 기포를 제거하고 강도를 높이기 위해서 요철이 형성된 압착판으로 천연섬유종이를 압착하도록 하는 차량용 천연섬유종이 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 천연섬유 성형품의 전면과 후면에 각각 투명 보호층과 수지층을 형성하기 위해서 가운데에 있는 상형이 턴테이블에 의해 회전하면서 좌우측의 하형과 교대로 결합되어 성형이 이루어지도록 하는 차량용 한지 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천연섬유종이 내장재 제조방법은 습기를 갖는 천연섬유종이 여러 장을 겹치고 압착 성형하여 천연섬유종이 패턴을 갖는 천연섬유종이 패턴층(10)을 얻는 과정; 상기 천연섬유종이 패턴층(10)을 사출금형에 투입한 후, 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 수지를 후방 사출하여 수지층(20)을 형성하는 과정; 및 상기 수지가 후방 사출된 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 코팅하는 과정;을 포함한다.

상기 투명 보호층(30)은, 상기 사출금형을 이용한 사출과정을 통해 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 코팅된 것을 특징으로 한다.

서로 마주보는 면에 돌기(102a, 106a)가 돌출 형성된 상판(102)과 하판(106)으로 상기 천연섬유종이를 압착하여 상기 천연섬유종이 패턴층(10)을 만드는 것을 특징으로 한다.

상기 사출금형은 스핀형판 성형기(200)로서, 어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202); 상기 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하는 이동금형(206); 상기 고정금형(202)과 상기 이동금형(206)의 사이에 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204); 상기 이동금형(206)의 하부에 설치되어 레일(214)을 따라 이동하는 슬라이드 바퀴(212); 상기 중간금형(204)의 하부에 설치되어 상기 중간금형(204)을 회전시키는 턴테이블(216)을 포함한다.

전술한 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 습기를 갖는 천연섬유종이 여러 장을 겹치고 압착 성형하여 얻어지는 천연섬유종이 패턴층(10); 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 코팅된 투명 보호층(30); 및 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 적층된 수지층(20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수지층(20)에는 이를 관통하여 상기 천연섬유종이 패턴층(10)에 연결되는 통기홀이 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 천연섬유종이는 닥나무, 마, 볏짚 중 어느 하나의 섬유소재를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 천연섬유종이를 사용하므로 친환경적이며 천연섬유에 의한 무정형의 다양한 질감을 표현할 수 있으므로, 기존의 합성수지 소재의 대체가 가능하다.

또한 본 발명에 의하면 통기홀을 통해 천연섬유종이 패턴층에 공기가 유입될 수 있으므로 천연섬유종이가 갖는 필터 효과를 통해 공기정화의 효과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 요철이 형성된 진동하는 압착판 사이에 천연섬유종이를 넣고 천연섬유 성형품을 제작함으로써 성형품의 강도가 높아지고, 천연섬유종이 사이에 있는 기포를 충분히 제거하여 제품의 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 천연섬유종이 내장재의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 내장재의 층구조,
도 3은 본 발명의 일례에 따른 천연섬유종이 내장재 제조공정의 흐름도,
도 4는 천연섬유종이를 압착하여 성형하는 압착판의 구조를 나타낸 개념도,
도 5는 사출성형과 코팅을 순차적으로 진행하는 스핀형판 성형기의 구조를 나타낸 사시도,
도 6a 내지 6f는 스핀형판 성형기를 이용하여 사출성형과 코팅이 순차적으로 이루어지는 과정을 나타낸 개념도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 살펴본다.

먼저 도 1 내지 도 2를 참조하여 차량용 천연섬유종이 내장재에 대하여 살펴본다.

도 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 천연섬유종이 내장재는 운전석과 조수석 사이에 설치되는 콘솔박스에 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 이러한 천연섬유종이 내장재는 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)이 적층되고 전면에 투명 보호층(30)이 코팅된 구조로 이루어진다.

상기 수지층(20)은 차량 내장재로서의 형상과 강성 유지를 위하여 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 전체에 사출 성형된 층으로서, 독성이 없는 폴리프로필렌 수지가 이용된다.

도 2에 명확히 나타내지는 않았으나, 위의 수지층(20)에는 이를 관통하여 천연섬유종이 패턴층(10)에 연결되는 다수의 통기홀이 형성된다. 천연섬유종이 패턴층(10)은 필터로서 공기정화 기능을 하며 천연섬유종이 패턴층(10)에도 통기홀과 연결된 홀이 형성될 수 있다.

상기 투명 보호층(30)은 바람직하게는 나노 폴리우레탄 셀(Nano PU Cell) 공법을 통해 폴리우레탄의 부드럽고 질긴 느낌을 나노셀 타입으로 구조화된 폴리우레탄 액상 도료의 코팅층이다.

상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 재료가 종이이므로, 이를 덮는 투명 보호층(30)은 투명성은 물론 난연성, 스크래치성 등의 특성을 가질 필요가 있다. 상기 폴리우레탄 코팅층은 이러한 조건에 적합하며 폴리우레탄폼과 스킨의 질감을 모두 갖는다.

다음으로 도 3은 본 발명의 일례에 따른 천연섬유종이 내장재 제조공정의 흐름도로서, 도 3을 참조하여 위와 같은 차량용 천연섬유종이 내장재의 제조방법에 대하여 살펴본다.

종이 제작 공정

천연소재를 분쇄하여 점성을 추가하고, 얇게 펴서 종이 형태로 만든다.

본 발명에 사용되는 천연소재에는 닥나무, 마, 볏짚 등이 포함된다.

대표적으로 닥나무가 사용되는데, 닥나무의 껍질을 삶고 두드린 후 닥풀을 풀어 점성을 갖게 한 닥섬유재를 이용하여 닥종이(한지)가 제작된다. 마나 볏짚의 경우에도 파쇄 후 고온의 증기로 삶아서 섬유질을 만들고, 여기에 풀을 첨가하여 종이 형태를 만든다.

나무의 경우에는 나무 껍질을 얇게 커팅하고, 증기로 삶은 후, 여러 장의 나무 껍질을 겹쳐서 나무 패턴의 종이를 제작할 수 있다.

닥나무나 마, 볏짚, 나무 등의 소재로 제작된 천연섬유종이는 특성상 그 각각의 패턴이 동일하지 않다.

천연섬유종이 패턴층 제작공정

위와 같이 제작된 천연섬유종이 여러 장을 겹치고 압착 성형하여 천연섬유종이 패턴을 갖는 천연섬유종이 패턴층(10)을 제작한다. 제작된 천연섬유종이 각각은 패턴이 서로 일치하지 않아 여러 장 겹쳐져 조금 더 다양한 형태의 패턴이 만들어진다.

도 4는 천연섬유종이를 압착하여 성형하는 압착판의 구조를 나타낸 개념도이다.

압착판(100)은 서로 마주보게 설치되는 상판(102)과 하판(106)으로 이루어지며, 상판(102)과 하판(106)의 서로 마주보는 면에는 작은 돌기(102a, 106a)가 많이 돌출 형성된다. 돌기(102a, 106a)는 천연섬유종이를 누를 때, 천연섬유종이 내부에 있는 기포를 제거하기 위한 용도로 사용된다. 돌기(102a, 106a)는 상판(102)과 하판(106)의 두 면에 모두 형성할 수도 있지만, 어느 하나에만 형성할 수도 있을 것이다.

상판(102)과 하판(106)은 각각 실린더(104, 108)에 의해 움직이면서 가운데에 위치한 천연섬유종이를 압착하여 성형품을 만든다. 그리고 실린더(104, 108)는 짧은 시간에 전후로 왕복 운동을 하면서 상판(102)과 하판(106)에 진동을 발생한다. 천연섬유종이는 진동하는 압착판(100)에서 더욱 견고하게 압착 성형되어 강도가 향상될 수 있다.

상기 천연섬유종이 성형품 제작에 사용되는 천연섬유종이는 습기를 머금은 것이 좋다. 천연섬유종이 성형품으로 성형할 때 습기에 의해 천연섬유종이는 조금 더 쉽게 신축될 수 있으며 또한 쉽게 찢어지지 않아 성형과정이 용이해진다.

예로서 A-필러 트림용 천연섬유종이 성형품을 제작하는 경우, 천연섬유종이 성형품은 A-필러 트림의 외면 형상을 갖도록 성형된다.

수지층 후방 사출공정

위와 같이 제작된 천연섬유종이 성형품의 후면에, 형상의 유지 및 강성을 위해 수지층이 사출된다.

상기 천연섬유종이 성형품은 제작하고자 하는 내장재 형상이 음각된 사출금형 내에 투입되며, 금형 합형 후 천연섬유종이 성형품 후면으로부터 수지층이 후방 사출된다.

투명 보호층 코팅공정

위와 같이 후방 사출이 완료된 천연섬유종이 성형품의 전면에 내스크래치성, 난연성 등을 갖는 투명 보호층이 코팅된다.

상기 투명 보호층은 스프레이 코팅될 수 있을 것이나, 공정의 단순화 및 공정 효율을 위해 사출금형을 이용하여 천연섬유종이 성형품의 전면으로부터 폴리우레탄 액상 도료를 사출하여 투명 보호층을 형성한다.

이와 같이 사출에 의해 투명 보호층을 형성할 수 있도록, 사출금형은 동일 하형을 사용하되, 수지층 후방 사출 시에 사용되는 제1 상형, 투명 보호층의 전면 사출 시에 사용되는 제2 상형의 형태로 상형은 2개가 사용될 수 있다.

공정 흐름에 따라 제1 및 제2 상형은 하형에 대해 합형 및 탈형될 수 있도록 제어된다.

도 5는 사출성형과 코팅을 순차적으로 진행하는 스핀형판 성형기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 6a 내지 6f는 스핀형판 성형기를 이용하여 사출성형과 코팅이 순차적으로 이루어지는 과정을 나타낸 개념도이다.

스핀형판 성형기(200)는 어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202)과, 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 전후로 활주이동하는 이동금형(206)과, 고정금형(202)과 이동금형(206)의 사이에 설치되어 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204)을 포함한다.

중간금형(204)과 이동금형(206)은 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동한다.

그리고 고정금형(202)과 이동금형(206)은 가장자리를 관통하는 가이드봉(210)에 의해 정확한 방향으로 이동할 수 있다.

이동금형(206)의 하부에는 슬라이드 바퀴(212)가 설치되며, 슬라이드 바퀴(212)는 직선상으로 설치된 레일(214)을 따라 움직이면서 전후 방향으로 이동한다.

중간금형(204)의 하부에는 모터(도면 미도시)에 의해 회전하는 턴테이블(216)이 설치된다. 턴테이블(216)은 이동금형(206)과 함께 전후 방향으로 활주이동할 수 있도록 구성된다.

고정금형(202)과 이동금형(206)은 각각 제1 상형과 제2 상형으로 사용되며, 중간금형(204)은 공통 하형으로 사용된다.

도 6a 내지 6f를 참조하여 제조과정을 설명하면, 먼저 이동금형(206)이 고정금형(202)으로부터 이격되는 방향으로 이동하면서 탈형이 이루어진다.(도 6a) 이때 중간금형(204)도 이동금형(206)과 같은 방향으로 이동하는데, 중간금형(204)은 고정금형(202)과 이동금형(206)의 중간에 위치해야 하므로, 중간금형(204)의 이동 거리는 이동금형(206)의 이동 거리의 절반이 된다. 탈형된 상태에서 내부의 음각된 공간에 천연섬유종이 패턴층(10)을 삽입한다. 천연섬유종이 패턴층(10)은 중간금형(204)에 삽입되는데, 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면이 중간금형(204)의 내부 음각된 공간을 향하도록 한다.

이동금형(206)과 중간금형(204)이 고정금형(202) 방향으로 이동하면서 세 개의 금형(202, 204, 206)이 합형되면 내부에 사출성형을 위한 공간이 형성된다. 그리고 중간금형(204) 내부의 수지 주입구(204b)를 통해 수지를 주입하여 사출성형을 한다.(도 6b) 수지는 천연섬유종이 성형품의 후면으로 사출되어 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)을 형성한다.

수지층(20)의 형성이 완료되면 다시 이동금형(206)과 중간금형(204)이 고정금형(202)으로부터 이격되면서 탈형이 이루어진다.(도 6c) 이때 중간금형(204)에는 후면에 수지층(20)이 형성된 한지 패턴층(10)이 삽입되어 있다.

탈형이 이루어진 상태에서 턴테이블(216)이 회전하면서 중간금형(204)을 회180도 회전시킨다.(도 6d) 중간금형(204)이 회전하면 천연섬유종이 패턴층(10)이 이동금형(206) 방향으로 옮겨지게 되고, 고정금형(202)과 마주보는 면에는 아무것도 없는 상태가 된다. 작업자는 중간금형(204)의 비어있는 면에 새로운 천연섬유종이 패턴층(10)을 삽입한다.

그리고 이동금형(206)과 중간금형(204)이 이동하면서 합형된다.(도 6e) 합형이 이루어진 상태에서 이동금형(206)과 중간금형(204)이 만나서 생기는 성형공간에는 수지층(20)이 형성된 천연섬유종이 패턴층(10)이, 고정금형(202)과 중간금형(204)이 만나서 생기는 성형공간에는 새로운 천연섬유종이 패턴층(10)이 삽입되어 있게 된다.

이 상태에서 이동금형(206) 내부의 수지 주입구(206b)를 통해서는 폴리우레탄 액상 도료를 사출하고, 중간금형(204) 내부의 수지 주입구(204b)를 통해서는 수지를 사출한다. 이동금형(206)의 수지 주입구(206b)를 통해 주입된 액상 도료는 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면과 만나게 되며, 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 형성한다. 그리고 중간금형(204) 내부에서는 도 6b에서 설명한 바와 같은 방식으로 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)이 형성된다.

수지층(20)과 투명 보호층(30)의 형성이 완료되면 탈형을 하고, 완성된 천연섬유 성형품을 빼낸다. 천연섬유 성형품을 빼낸 공간에는 다시 새로운 천연섬유종이 패턴층(10)을 삽입하고, 중간금형(204)을 회전시켜 성형품의 위치를 변화시킨 후, 전술한 바와 같은 방식의 성형을 반복한다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경될 수 있고 또 이것이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다는 것이 이해될 필요가 있다.

10: 천연섬유종이 패턴층 20: 수지층
30: 투명 보호층 100 : 압착판
102 : 상판 106 : 하판
102a, 106a : 돌기 실린더(104, 108)
200 : 스핀형판 성형기 202 : 고정금형
204 : 중간금형 206 : 이동금형
208 : 실린더 210 : 가이드봉
212 : 슬라이드 바퀴 214 : 레일
216 : 턴테이블

Claims

습기를 갖는 천연섬유종이 두 장 내지 네 장을 겹치고 압착 성형하여 천연섬유종이 패턴을 갖는 천연섬유종이 패턴층(10)을 얻는 과정;
상기 천연섬유종이 패턴층(10)을 사출금형에 투입한 후, 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 수지를 후방 사출하여 수지층(20)을 형성하는 과정;
상기 수지층(20)을 관통하여 상기 천연섬유종이 패턴층(10)에 연결되는 다수의 통기홀을 형성하는 과정: 및
상기 수지가 후방 사출된 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 코팅하는 과정;을 포함하는, 차량용 천연섬유종이 내장재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 투명 보호층(30)은, 상기 사출금형을 이용한 사출과정을 통해 상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 코팅된 것을 특징으로 하는, 차량용 천연섬유종이 내장재 제조방법.
제1항에 있어서,
서로 마주보는 면에 돌기(102a, 106a)가 돌출 형성된 상판(102)과 하판(106)으로 상기 천연섬유종이를 압착하여 상기 천연섬유종이 패턴층(10)을 만드는 것을 특징으로 하는, 차량용 천연섬유종이 내장재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 사출금형은
스핀형판 성형기(200)로서,
어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202);
상기 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하는 이동금형(206);
상기 고정금형(202)과 상기 이동금형(206)의 사이에 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204);
상기 이동금형(206)의 하부에 설치되어 레일(214)을 따라 이동하는 슬라이드 바퀴(212);
상기 중간금형(204)의 하부에 설치되어 상기 중간금형(204)을 회전시키는 턴테이블(216)을 포함하는, 차량용 천연섬유종이 내장재 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것으로서,
습기를 갖는 천연섬유종이 두 장 내지 네 장을 겹치고 압착 성형하여 얻어지는 천연섬유종이 패턴층(10);
상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 전면에 코팅된 투명 보호층(30); 및
상기 천연섬유종이 패턴층(10)의 후면에 적층되며, 상기 천연섬유종이 패턴층(10)에 연결되는 통기홀이 다수 관통하여 형성된 수지층(20);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 천연섬유종이 내장재.
삭제
제5항에 있어서,
상기 천연섬유종이는 닥나무, 마, 볏짚 중 어느 하나의 섬유소재를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는, 차량용 천연섬유종이 내장재.