KR101181201B1

KR101181201B1 - 차량용 휠가드의 제조방법

Info

Publication number: KR101181201B1
Application number: KR1020120019112A
Authority: KR
Inventors: 신동용
Original assignee: 신동용
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-09-18

Abstract

본 발명은 타이어와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널을 구획하기 위하여, 상기 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드 제조에 있어서,
폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계; 폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계; 및 상기 제1펠트층과 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계를 포함하는 차량용 휠가드 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 차량의 주행중 차량의 휠가드에서 발생되는 로드 노이즈(road noise)를 줄여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선할 수 있는 차량용 휠가드가 제조될 수 있다.

Description

차량용 휠가드의 제조방법{Manufacturing Method of Wheel Guard for Vehicle}

본 발명은 차량용 휠가드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 주행중 차량의 휠가드에서 발생되는 로드 노이즈(road noise)를 줄여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선할 수 있는 차량용 휠가드에 관한 것이다.

자동차 주행시 차체 주위의 공기의 유동이 발생하게 되는데, 이 때 타이어 주변에 발생하는 공기의 영향 또한 무시할 수 없다. 타이어 주변에 발생하는 공기 유동에 의하여 타이어 부근의 공기는 난류와 와류가 복잡하게 얽혀 있어 3차원적이고 복잡하며, 이에 대한 대책으로 타이어 주위를 감싸는 휠가드(Wheel Guard)가 설치된다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 휠가드(10)는 타이어(1)와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널(2) 및 범퍼(3)를 구획하기 위하여, 상기 타이어(1)와 차체패널(2) 및 범퍼(3) 사이에 설치되는데 타이어(1)를 차체패널(2) 내측에서 소정구간만큼 감싸도록 곡선 형태로 벤딩 성형된다.

이러한 휠가드(10)는 통상적으로 경질의 폴리프로필렌(PP) 수지나 연질의 폴리프로필렌(PP) 수지를 이용하여 제조되는데, 위에서 설명한 바와 같이 타이어(1)와 차체패널(2) 사이에 설치되어 차량이 주행할 때 타이어에 묻은 물이나 흙과 같은 이물질이 차체패널 쪽으로 유입되는 것을 방지한다.

상기 휠가드(10)는 이와 같이 타이어와 차체패널 사이를 칸막이하여 타이어에 묻은 흙이 내부로 유입되지 않도록 하는 흙받이 역할을 함과 동시에 차량이 고속으로 주행할 때 타이어 쪽으로 흐르는 공기가 회전하는 타이어와 충돌하여 타이어부에 발생하는 복잡한 난류와 와류를 정리하여 매끄러운 유동이 될 수 있도록 하는 기능 또한 담당한다.

그러나 종래 폴리프로필렌(PP) 수지를 사용한 휠가드는 휠가드의 단순 외관에 중점을 두고 제조되었기 때문에 주행시 발생하는 로드노이즈를 효과적으로 제거할 수 없는 단점이 있어 타이어와 도로의 마찰에 의해 발생하는 로드노이즈가 차실 내부로 유입되어 특히 뒷자석의 진동소음성능을 저해하는 문제점이 있었다.

이에 따라 휠가드의 뒷면에 별도의 흡음재를 양면테이프를 사용하여 접착해야 하는 과정이 추가로 수행되었는데, 추가 공정의 불편함과 양면테이프가 물에 의해 떨어지면 흡음성능이 저하된다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 주행중에 발생하는 로드 노이즈가 휠가드에서 자체적으로 흡수될 수 있도록 하여 차실 내부로 로드노이즈가 유입되는 것을 방지하고자 한다.

상기 과제의 해결을 위하여 본 발명은 타이어와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널을 구획하기 위하여, 상기 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드 제조에 있어서,

폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계; 폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계; 및 상기 제1펠트층과 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계를 포함하는 차량용 휠가드 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 차량의 주행중 차량의 휠가드에서 발생되는 샌드 노이즈(sand noise)를 줄여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선할 수 있는 차량용 휠가드가 제조될 수 있다. 특히 종래 사용되던 폴리프로필렌 소재가 아닌 폴리에스터 섬유가 사용되는 바, 새로운 소재의 적용으로 인해 경량화가 가능하고, 교체 필요성이 없어 연비개선 및 환경개선에 대한 요구에도 부응할 수 있다.

도 1은 일반적인 타이어의 휠가드를 나타낸 부분 사시도이다.
도 2는 차량용 휠가드의 측면 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 휠가드의 제1구조를 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 휠가드의 제2구조를 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 직경 15mm의 홀이 형성된 저밀도 폴리에틸렌 필름이 적층된 차량용 휠가드의 사진이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 타이어(1)와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널(2)을 구획하기 위하여, 상기 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드(10) 제조에 있어서,

폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층(100)형성단계; 폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층(200)형성단계; 및 상기 제1펠트층(100)과 제2펠트층(200)을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계를 포함하는 차량용 휠가드 제조방법을 제공한다.

본 발명에서는 휠가드의 기본 부재가 되기 위한 소재로 폴리에스터 섬유(PET fiber)가 사용되는데, 상기 폴리에스터 섬유는 휠가드의 소재선정을 위해 다양한 차음시편 성능시험을 거치고 양산성을 두루 고려하였을 때 가장 적합한 소재로 선택되었는바, 특히 소음을 차단하는 소음차단 성능이 우수한 것으로 실험결과 밝혀졌다. 따라서 본 발명의 발명자들은 상기 휠가드의 소재로 폴리에스터 섬유를 사용하고, 이를 휠가드 제조에 적합하게 가공하는 방법 연구을 연구하던 중, 연구에 따라 최적화된 제조공정으로 제조된 휠가드의 흡음 성능이 종래 PP소재의 휠가드보다 3 내지 4 dB 이상 우수함을 확인한 후 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 폴리에스터섬유는 10 ~ 80중량%의 로우멜트 폴리에스터 섬유(Low Melt PET fiber)와 20 ~ 90중량%의 일반 폴리에스터 섬유(Regular PET fiber)로 이루어질 수 있으며, 상기 로우멜트 폴리에스터 섬유는 제시된 범위 내라 하더라도 최소한 제곱미터당 300g의 중량은 만족시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 폴리에스터 섬유는 재생 섬유를 일정량 함유할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 카딩단계는 섬유를 카딩하여 일정한 형태를 부여하여 섬유의 방향이 일정한 얇은 막 형태의 섬유웹을 제조하는 공정이 수행된다. 또한 니들펀칭단계에서는 전술한 카딩단계를 거쳐 형성된 얇은 막 형태의 섬유웹을 대차왕복운동으로 적층한 후에 적층된 섬유웹들을 니들펀칭 공정으로 결합시키는 단계가 수행된다. 이러한 니들펀칭공정은 섬유간의 결속력 및 적층된 섬유웹들의 결속력을 증가시켜 차량용 휠가드의 기계적 물성을 향상시킨다.

본 발명의 한 구체예에서, 제1펠트층형성단계의 카딩 및 니들펀칭 단계는 2회 반복될 수 있다. 즉, 카딩 및 니들펀칭을 거친 펠트층을 다시 카딩하고 니들펀칭하여 섬유의 결속력을 보다 더 증가시킬수 있고, 이러한 과정이 수행된 제1펠트층은 이하의 합지단계에서 상부층(100)으로 사용될 수 있다.

이후 상기 방법으로 제조된 제1펠트층(100) 및 제2펠트층을 적층(200)하고 상 하부 니들펀칭하여 합지시키는 합지단계가 수행된다.

상기 합지된 펠트층은 제곱미터당 400 ~ 2000g의 중량을 가지며 그 두께는 2 ~ 15mm를 갖는 것이 바람직한데, 본 발명의 실시예에서는 상기 펠트층의 중량은 제곱미터당 1000 내지 1010g으로, 두께는 3 내지 8 mm로 선정되었으나 반드시 여기에 국한될 필요는 없다.

본 발명의 한 구체예에서, 본 발명 차량용 휠가드 표면의 분진을 방지하기 위해, 상기 합지된 펠트층의 표면에 폴리에틸렌 필름(300)이 추가로 적층될 수 있으며, 상기 적층은 필름 라미네이팅 공정에 의해 이루어질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 코팅층에 사용되는 폴리에틸렌(PE) 은 일반 저밀도 폴리에틸렌 필름(Low density polyethylene, LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름(Linear low density polyethylene, LLDPE) 또는 이의 혼합을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 폴리에틸렌 필름은 직경 3 내지 100 mm, 10 내지 50mm 또는 10 내지 20mm의 홀이 형성된 필름일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 홀이 형성된 폴리에틸렌 필름이 추가로 적층되는 경우 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능이 유지됨과 동시에 분진 방지 효과 및 제품 강성 향상 효과가 도출될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 직경 15mm의 홀이 형성된 저밀도 폴리에틸렌 필름이 적층된 차량용 휠가드의 사진을 도 5에 나타내었다.

본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명 휠가드의 제작을 위해서, 상기 합지된 펠트층을 예열한 후 냉각 성형하는 성형단계가 추가로 수행될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 합지된 펠트를 200 내지 250℃의 오븐(OVEN) 예열장치로 예열한 후에 냉각프레스에서 압착하여 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드를 제조한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

< 실시예 1>

폴리에스터섬유는 60중량%의 로우멜트 폴리에스터 섬유(Low Melt PET fiber)와 40중량%의 일반 폴리에스터 섬유(Regular PET fiber)를 배합한 후 배합된 원료를 1차 카딩하였다. 그 후 니들 RPM 630 내지 730으로 니들 펀칭하였고, 2차 카딩을 수행한 후 니들 RPM 630 내지 730으로 2차 니들펀칭하여 제1펠트층을 제작하였다.

제2펠트층은 60중량%의 로우멜트 폴리에스터 섬유(Low Melt PET fiber)와 40중량%의 일반 폴리에스터 섬유(Regular PET fiber)를 배합한 후 카딩 및 RPM 680 내지 780으로 니들펀칭하여 제조하였다. 이후 제1펠트층과 제2펠트층을 적층하고 RPM 680 내지 780에서 상, 하측면 동시 니들펀칭을 통해 상, 하 원단을 합지시켰다. 그 후 오븐에서 열풍건조 한 후, 히팅롤러로 표면처리 하여 본 발명의 차량용 휠가드재를 제조하였다.

그 후 상기 휠가드재를 재단하여 온도가 200 내지 250℃인 오븐(OVEN) 예열장치로 예열한 후에 냉각프레스에서 18℃이하에서 70 내지 80kg/cm²으로 압착하고 트리밍하여 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 자동차용 휠가드를 제조하였다.

< 시험예 >

상기 제조된 실시예 1의 휠가드 시편을 대상으로 신뢰성 시험을 수행하였고 결과는 아래 표 1과 같이 높은 시뢰도를 갖는 것으로 나타났다.

	시험항목	방법	시험결과		시험기준
1	중량	MS341-15	1042.3 g/m²
2	두께	MS341-15	3.93mm
3	내열성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
4	내한성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
5	흡수율	MS341-20	0.3%		10% 이하
6	흡음율	MS341-20	1000 Hz : 0.19% 2000 Hz : 0.48% 3150 Hz : 0.78% 5000 Hz : 0.93%		1000 Hz : 0.16% 이상 2000 Hz : 0.33% 이상 3150 Hz : 0.51% 이상 5000 Hz : 0.66% 이상
7	내습성	MS314-15	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
8	내수성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
9	내충격성	MS341-15	건식	이상없음	박리, 갈라짐, 균열 등이 없을 것
			습식	이상없음
			열충격	이상없음
10	내열사이클성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
11	내유성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
12	내약품성	MS341-20	이상없음		박리, 부풀음, 변형, 균열, 변색 등 외관상 현저한 변화 없을 것
13	가열수출율	MS341-20	세로 : 0.0% 가로 : 0.0%		± 2% 이하
14	연소성	MS341-20	기준이내		80mm/min 이하
15	중금속 함량	MS201-02	납 : 검출안됨 수은 : 검출안됨 카드뮴 : 검출안됨 육가크롬 : 검출안됨		납 : 900 mg/kg 수은 : 900 mg/kg 카드뮴 : 90 mg/kg 육가크롬 : 900 mg/kg
16	항곰팡이성	MS341-20	0등급		1등급 이하

각각의 실험 조건은 다음과 같다.

1. 중량

FITI 시험연구원의 MS341-15의 5.2 항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 실시예 1에 따라 제조된 200 X 200 mm의 시험편을 임의의 위치에서 3매 채취하여 중량을 측정해 평균치를 구하고, 1m²의 중량으로 환산하여 표시하였다.

2. 두께

FITI 시험연구원의 MS341-15의 5.3 항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 실시예 1에 따라 제조된 200 X 200 mm의 시험편을 채취하여 수평의 시편 지지대 위에 놓고, 120 x 120 mm의 150g 가압판을 시험편 위에 얹어놓고 압축하여 10초 후에 버니어 캘리퍼스로 두께를 측정하였다. 측정은 3매 이상으로 하여 그 평균치로 나타내었다.

3. 내열성

FITI 시험연구원의 MS341-20의 4.4 항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 시편을 90 ± 2℃에서 50시간 방치 후 외관 변형 등을 조사하였다.

4. 내한성

시편을 -40 ± 2℃에서 24시간 방치 후 외관 변형 등을 조사하였다.

5. 흡수율

FITI 시험연구원의 MS341-09의 4.6항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 실시예 1에 따라 제조된 100 X 100 mm의 시험편을 채취하여 40℃, 95% 상대습도 이상의 항온항습기에서 16시간 수평 정치한 후 꺼내어 표면에 부착된 수분을 TISSUE PAPER로 닦고 흡수율을 구하였다.

W_A = [(W₁-W₀)/W₀] X 100

W_A : 흡수율(%), W₀ : 흡수 전 중량(g), W₁ : 흡수 후 중량(g)

6. 흡음율

FITI 시험연구원의 MS341-18의 5.19항에 규정한 내용에 따라 시험하였다.

7. 내습성

시편을 50 ± 2 ℃, 상대습도 95% 이상에서 336시간 방치 후 외관 변형 등을 조사하였다.

8. 내수성

시편을 40 ± 2 ℃, 168시간 침적 후 23 ± 2℃, 50 ± 2 % R.H. 에서 60분 정치 후 외관 변형 등을 조사하였다.

9. 내충격성

건식: -40 ± 2℃, 24시간 방치한 후 시험편을 콘크리트 바닥에 놓아 30cm 높이에서 직경 50mm, 중량 450g의 steel ball을 떨어뜨린 후 외관 변형 등을 조사하였다.

습식: 160 ± 2 ℃에서 200시간 방치한 후 24시간 수중에 침적 시킨 후, -40 ± 2℃, 24시간 방치한 후 시험편을 콘크리트 바닥에 놓아 30cm 높이에서 직경 50mm, 중량 450g의 steel ball을 떨어뜨린 후 외관 변형 등을 조사하였다.

열충격: -40 ± 2℃, 24시간 방치한 시험편을 콘크리트 바닥에 놓아 30cm 높이에서 직경 50mm, 중량 450g의 steel ball을 떨어뜨린 후 외관 변형 등을 조사하였다.

10. 내열 사이클성

[90 ± 2 ℃, 3시간 → 23 ± 2 ℃, 1시간 → -40 ± 2 ℃, 3시간 → 23 ± 2 ℃, 1시간 → 50 ± 2 ℃, 95% RH 이상, 15시간 → 23 ± 2 ℃, 1시간] 을 3 사이클 시험한 후 외관 변형 등을 조사하였다.

11. 내유성

엔진오일, 경우, 가솔린에 침지시킨 후 외관 변형 등을 조사하였다.

12. 내약품성

왁스 리무버, 부동액, 유리세척액에 침지시킨 후 외관 변형 등을 조사하였다.

13. 가열수축율

FITI 시험연구원의 MS341-18의 5.15항에 규정한 내용에 따라 시험하였다.

150 X 150 mm 시험편의 중앙에 100 X 100 mm 의 표선을 넣어 80 ± 2 ℃ 에서 50시간 방치 후 표준상태에서 60분간 정치한 후 각 방향의 수축율을 구하였다.

Ch = [(L₀-L₁)/L₀] X 100

Ch : 흡수율(%), L₀ : 노화 전 치수(mm), L₁ : 노화 후 치수(mm)

14. 연소성

FITI 시험연구원의 MS300-08 에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 시험편을 21 ± 5℃, 상대습도 55 ± 5% R.H. 에서 24시간 방치한 후 시험을 실시하였다.

15. 중금속함량

납, 카드뮴, 수은은 시료를 산분해 후 ICP-OES로 측정하였다.

육가크롬은 1g의 시료를 50 ml 포스페이트 버퍼 용액으로 25 ℃에서 3시간 동안 추출한 후 UV/VIS 분광강도계 (540nm)로 분석하였다. 검출 한계는 1mg/kg 이었다.

16. 항곰팡이성

FITI 시험연구원의 ASTM G 21-09에 규정한 내용에 따라 시험하였다

5가지 곰팡이를 시료 표면에 접종한 뒤, 28 내지 30℃, 85% 이상의 습도에서 28일간 배양하였고, 판정기준은 [0등급: 자라지못함/ 1등급: 시편 위 10% 이하로 자라남/ 2등급: 시편 위 10 내지 30% 이하로 자라남/ 3등급: 시편 위 30 내지 60% 이하로 자라남/ 4등급: 시편 위 60% 이상 자라남] 이었다.

사용균주:

Aspergillus niger ATCC 9642

Chaetomium globosum ATCC 6205

Penicillium pinophilum ATCC 11797

Gliocladium virens ATCC 9645

Aureobasidium Pullulans ATCC 15233

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

1: 타이어
2: 차체패널
3: 범퍼
10: 휠가드
100: 제1펠트층
200: 제2펠트층
300: 폴리에틸렌 필름 층

Claims

타이어와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널을 구획하기 위하여, 상기 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드 제조에 있어서,
10 ~ 80중량%의 로우멜트 폴리에스터 섬유(Low Melt PET fiber)와 20 ~ 90중량%의 일반 폴리에스터 섬유(Regular PET fiber)를 포함하는 폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계;
10 ~ 80중량%의 로우멜트 폴리에스터 섬유(Low Melt PET fiber)와 20 ~ 90중량%의 일반 폴리에스터 섬유(Regular PET fiber)를 포함하는 폴리에스터섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계; 및
상기 제1펠트층과 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계를 포함하는 차량용 휠가드의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1펠트층형성단계의 카딩 및 니들펀칭은 2회 반복되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠가드의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 합지단계 후 폴리에틸렌 필름이 추가로 적층되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠가드의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 합지된 펠트층을 예열한 후 냉각 성형하는 성형단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠가드의 제조방법.