KR101216121B1 - 차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 표면을 이루는 스킨층; 및 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유　5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 포함하는 부직포로 이루어진 쿠션층;을 포함하여 가볍고, 부드러운 터치를 나타내면서도 탄성과 내구성이 탁월한 효과를 나타내는 차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법{ELASTIC PARTS FOR MOTOR INTERIOR AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 생활 속에서 사용되는 완충재용 소재 중 가장 광범위하게 사용되고 있는 것이 폴리우레탄 발포체(통상적으로 "스폰지"라 칭함)이며, 가볍고 탄성이 좋으며 값이 싸다는 장점 때문에 많이 사용되고 있다. 그러나, 폴리우레탄 수지를 성글게 발포한 폴리우레탄 발포체는 특유의 냄새가 있고, 시간이 경과함에 따라 황변 현상이 발생하고, 발포 셀 자체의 부식으로 탄성이 저하되고 먼지가 발생하며, 재활용이 어려운 단점이 있었다.
따라서, 폴리우레탄 발포체를 대체할 소재에 대한 많은 관심이 고조되고 있지만, 만족할 만한 효과를 나타내는 소재가 제시되지 못하고 있는 실정이다.
이에, 대한민국 특허공개 제1990-8073호에서는 융점이 100℃-220℃인 섬유형성성중합체로 되어 있고, 섬유축에 연속하는 1개 이상의 중공을 갖되 그 중공율이 5-80%이며, 연신 후의 단사섬도가 0.5-30데니어로서 권축수가 3-40개/인치, 섬유장이 10-150㎜인 열접착성 섬유가 제안된 바 있으나, 탄성이 많이 부족하고, 섬유 자체의 강도가 떨어져 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 대한민국 특허발명 제908340호에서는 폴리에스터 콘쥬게이트 화이버(polyester conjugate fiber) 10 ～ 70중량%, 실리콘이 첨가된 오일로 표면 처리한 폴리에스터 콘쥬게이트 화이버(polyester conjugate fiber) 10 ～ 70중량%, 저융점 열융착 바인더 화이버 10 ～ 70중량% 및 폴리에스터 또는 폴리스티렌의 심초형 복합 융착 화이버 10 ～ 70중량%로 구성되어지되 각각의 원료들을 혼합하고 카딩하여 단층 또는 다층으로 웹(web)을 적층한 다음, 적층된 웹을 미늘(barb)이 있는 니들(needle)을 이용하여 니들 펀칭하는 방법으로 결합하여 시트(sheet)를 형성하고, 시트를 건조로(dry box)와 가열 로울러에 통과시켜 융착 결합시킨 것을 특징으로 하는 고탄성 부직포가 제안되었으나, 콘쥬게이트 화이버와 열융착 바인더 화이버 2종으로 혼합하여 웹 적층하여 제조된 것으로 부직포의 강도가 떨어져 반복 사용 시 탄성 구조의 지속성이 떨어지게 되어 탄성과 반발 회복 기능이 저하될 가능성이 크고, 표면의 터치감이 우레탄 폼과 차이가 클 우려가 있다.
그 밖에 대한민국 특허공개 제2008-80144호에서는 섬유 구상체를 몰드 내에서 열 성형하여 얻어지는 성형품에 있어서, 해당 섬유 구상체가, (a) 비탄성 폴리에스테르와 해당 비탄성 폴리에스테르의 융점보다 40℃ 이상 낮은 융점을 갖는 탄성 열가소성 엘라스토머가 배치된 복합 단섬유로서, 해당 비탄성 폴리에스테르가 복합 단섬유 표면의 25 내지 49％를 차지하도록 노출되어 있는 복합 단섬유와, (b) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 단섬유로 구성되고, 그의 섬유 교락점의 일부가 가요성 열고착점에서 열 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 고탄성 섬유 구상체로 이루어지는 성형품이 제안되었으나, 구상체를 형성시키기 위한 특별한 설비가 필요하여 제조비용의 증가가 초래된다.
게다가 기존의 단섬유 파이버로 부직포를 단순히 적층하여 열처리하고, 성형틀에서 찍어낼 경우, 부직포의 표면 터치가 딱딱한 단점이 있다.
특히 차량 내장재로서의 탄성 부품은 부드러운 특성 부여를 통한 감성품질, 상품성의 향상, 충돌 시의 운전자 및 승객의 보호를 위한 쿠션(완충) 역할, 표면과 기재를 일체화 시켜주는 바인더의 역할 등이 가능하며, 기존의 우레탄이나 더블라셀보다 응용성과 경제성을 높이기 위해 기존의 부직포 설비를 최대한 사용하여 제조가 가능하고, 반발탄성과 내구성이 우수한 소재의 개발이 요구된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 제조비용이 절감되고 부드러운 터치를 나타내면서도 반발탄성과 내구성이 우수하며 환경친화적인 차량 내장용 탄성 부품 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 표면을 이루는 스킨층; 및 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유　5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 포함하는 부직포로 이루어진 쿠션층;을 포함하는 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 복합섬유가 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형으로 이루어진 군에서 선택되는 섬유인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 스트레치 섬유가 고유점도 0.90~1.30인 폴리트리에틸렌 테레프탈레이트와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 사이드 바이 사이드 형의 스트레치 섬유인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 중공 열융착 바인더 폴리에스테르 섬유인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 중공 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 30~60%, 압축률 10~50%, 압축회복률 80~100%이고, 상기 폴리에스테르계 스트레치 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 40~80%, 권축수 10~15개, 권축도 14~20, 수축률 2~10%, 섬유장 20~90mm이고, 상기 열융착 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 20~60%, 권축수 5~15개, 권축도 10~20, 수축률 2~8%인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 중공 폴리에스테르계 섬유는 굵기가 4~15 데니어이고, 상기 폴리에스테르계 스트레치 섬유는 2~9 데니어이고, 상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 2~10 데니어인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 부직포가 단섬유 열융착 부직포인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 부직포가 두께 2~20mm인 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 차량 내장용 탄성 부품은 도어트림 또는 크래쉬패드에 사용되는 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 요구되는 형태에 맞도록 표면을 이루는 스킨층 형성단계; 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 혼합하여 단섬유 혼합체를 이루고, 상기 단섬유 혼합체를 카딩하여 웹으로 제조한 후상기 웹을 80~200℃에서 열처리하고 냉각하여 이루어진 탄성 부직포를 요구되는 형태에 맞도록 형성하는 쿠션층 형성단계; 및 상기 스킨층과 쿠션층을 일체화하는 조합단계;를 포함하는 차량 내장용 탄성 부품의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 차량 내장용 탄성 부품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 차량 내장용 탄성 부품 또는 상기의 방법으로 제조된 차량 내장용 탄성 부품을 포함하는 도어트림을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 차량 내장용 탄성 부품 또는 상기의 방법으로 제조된 차량 내장용 탄성 부품을 포함하는 크래쉬패드를 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 표면을 이루는 스킨층; 및 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르 섬유　5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량%및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르 섬유 5~80중량%를 포함하는 부직포로 이루어진 쿠션층;을 포함할 수 있는데, 상기 중공 폴리에스테르 섬유, 바인더 폴리에스테르 섬유 및 스트레치 섬유의 혼합비에 따라 요구되는 탄성의 정도를 조절할 수 있는 특징이 발현될 수 있다.
본 발명의 스킨층은 차량 내장재에 요구되는 형태에 따라 표면을 이루는 부분으로 차종별 사양(grade)에 맞게 공법 및 적용 소재가 선택되어 색 및 태(grain)가 부여되어 안락함과 쾌적성을 나타내는 소비자의 감성을 만족시키는 역할을 한다. 이러한 스킨층을 구성하는 엔지니어링 플라스틱으로는 PVC, ABS, TPO, TPU, PC, PP 등이 사용될 수 있으며, 합성섬유로는 폴리에스테르, 나일론, PVC 등으로 이에 한정되는 것은 아니다. 가죽 또한 인조가죽, 천연 가죽 등 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명의 쿠션층은 모두 폴리에스테르계 섬유로 구성되고, 섬유 간 접착에 있어서도 별도의 유기용제 등이 포함된 접착제 사용 없이 섬유 구조체 내의 저융점 열융착 바인더 섬유에 의해 열접착되므로, 기존에 사용되어 온 폴리우레탄 발포체 특유의 냄새, 시간이 경과함에 따라 황변 현상이 발생하며, 발포 셀 자체의 부식으로 탄성이 저하되어 먼지가 발생하고, 재활용이 어려운 문제 등을 나타내는 폴리우레탄 발포체의 단점을 보완할 뿐만 아니라 폴리우레탄 발포체와 비교하여 유사하거나 우월한 탄성, 형태안정성 및 화학적 안정성이 있는 환경친화적인 효과가 있다.
구체적으로 설명하면, 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르 섬유는 섬유 내 중공으로 인해 중공사를 포함하지 않는 제품보다 경량화된 제품의 제조가 가능하고, 탄성이 높게 발휘되는 역할을 한다. 2~6엽 중공구금을 사용하여 방사되어 제조되며 주로 3엽 중공구금을 사용한다. 중공률은 하기 식에 따라 계산될 수 있다.
중공률(%)= 중공부의 단면적/섬유의 전단면적(중공부 단면적 포함) ㅧ 100
본 발명의 중공 폴리에스테르계 섬유는 중공률이 20~60%, 바람직하게는 30~40%가 좋다. 중공률이 20% 미만이면, 섬유 단면의 크기가 크게 되어 탄성이 낮아져 완충성이 높게 발휘되지 않을 우려가 있으며, 60%를 초과하면, 섬유의 강도와 신도 등의 물성이 저하되고 카딩성이 낮아지는 문제가 있다. 본 발명의 중공 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 30~60%, 압축률 10~50%, 압축회복률 80~100%인 것이 요구되는 강도가 유지되면서 탄성이 발현되기에 좋다.
또한, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유는 탄성률, 압축회복성을 나타내는 역할을 하는데, 상기 복합섬유는 그 형태가 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형 일 수 있다. 바람직하게는 고유점도 0.90~1.30인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 사이드 바이 사이드 형의 스트레치 섬유가 탄성을 높게 나타내기에 좋다. 상기 두 가지 형태의 점도를 갖는 복합섬유 형태는 점도 차이에 따라 상기 각 점도를 갖는 고분자의 서로 다른 성질이 나타나게 되어 탄성이 우수하게 발휘될 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 방사팩 내의 안정성이 낮아져서 고분자간의 결합력이 나빠지거나 방사 시 폴리머 용융점도차에 의한 곡사 발생으로 방사 작업성이 불량해지는 문제가 발생하므로 섬유를 구성하는 각 고분자의 점도 범위를 유지하도록 하여 서로간의 상용성을 유지하는 것이 중요하다. 본 발명의 스트레치 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 40~80%, 권축수 10~15개, 권축도 14~20, 수축률 2~10%, 섬유장 20~90mm인 것이 우수한 탄성을 나타내기에 좋다.
또한, 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 저온에서도 섬유간 접착을 하여 형태안정성을 유지하는 역할을 하는데, 기존의 250℃ 정도의 일반 폴리에스테르보다 저온에서 열처리를 해도 그와 유사한 물성을 갖게 되고, 저온 열처리가 가능하여 추후 융착을 위한 열처리 비용이 감소되는 효과가 있다. 융점이 110℃ 미만인 경우, 제품으로 제조 시 내열성이 저하될 우려가 있으며, 180℃를 초과하면 열처리 비용 절감의 효과가 없다. 한편, 본 발명은 상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유로서, 중공 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유인 것이 사용될 수 있는데, 융점이 110~180℃ 이면서 5~50%의 중공률을 갖는 중공 형태의 섬유는 기존의 열접착성 섬유에 비하여 추가적인 효과는 열융착 후에도 사 내부의 중공효과로 경량화에도 기여한다. 본 발명의 열융착 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 20~60%, 권축수 5~15개, 권축도 10~20, 수축률 2~8%인 것이 제품으로 제조 시 형태안정성 유지와 경량성, 부드러운 촉감을 나타내기에 좋다.
또한, 본 발명은 상기 중공 폴리에스테르 섬유의 굵기가 4~15 데니어이고, 상기 폴리에스테르계 스트레치 섬유는 2~9 데니어이고, 상기 열융착 바인더 폴리에스테르 섬유는 2~10 데니어인 것이 최종 제품의 탄성과 강도가 좋고, 부드러운 촉감을 나타내는데, 본 발명의 쿠션층을 구성하는 섬유의 굵기가 각각 상기 범위 미만이면, 섬유의 강도와 신도가 낮아게 되고, 상기 범위를 초과하면 최종 제품으로 제조 시 중량이 너무 커지며 표면 터치가 거칠어질 우려가 있다.
한편, 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품을 이루는 쿠션층은 중공 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%, 폴리에스테르계 스트레치 섬유 5~80중량% 및 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%인 함량으로 포함되도록 하는 것이 부드러운 터치와 더불어 탄성, 강도, 내구성을 나타내기에 좋은데, 중공 폴리에스테르계 섬유가 5중량%미만이면, 최종 제품의 중량이 너무 많이 나갈 우려가 있고, 폴리에스테르계 스트레치 섬유가 5중량% 미만이면, 탄성 발현이 저하되며, 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유가 5중량% 미만이면, 최종 제품의 결속력이 약해져 강도가 저하되되는 문제가 있다. 반면, 중공 폴리에스테르계 섬유가 80중량%를 초과하면 최종 제품의 압축영구줄음율이 낮아질 우려가 있으며, 폴리에스테르계 스트레치 섬유가 80중량%를 초과하면 섬유(fiber)의 수축으로 인해 섬유 구조체의 밀도가 올라가 탄성보다는 강력이 너무 강해지고 터치도 거칠게 될 우려가 있고, 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유가 80중량%를 초과하면 반발 탄성력이 낮아지고 쿠션층의 촉감이 딱딱하게 굳어 터치가 불량해질 우려가 있다.
최종 물성에 있어서는 반복압출줄음율이 80%이하, 바람직하게는 10~80%이거나 반발탄성이 55%이상, 바람직하게는 55~90%인 제품이 탄성이 우수하면서 우수한 탄성을 오랫동안 유지하기에 좋다. 상기 범위를 넘어서면 반복압축에 의한 형태변형 및 반발탄성의 저하 현상이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 요구되는 물성을 위해 각 섬유의 비율을 용도에 맞게 상기 범위 내에서 조절하여 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 쿠션층은 상기 중공 폴리에스테르계 섬유, 폴리에스테르계 스트레치 섬유 및 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유를 용도에 맞는 혼합비로 제조된 단섬유 열융착 부직포인 것이 기존의 부직포 제조설비로도 용이하게 제조가능하며, 탄성이 요구되는 다양한 용도에 적용되기에 좋다. 상기 부직포의 두께가 2~20mm, 바람직하게는 3~10mm인 것이 탄성과 완충성을 나타내기에 좋으며, 두께가 2mm미만이면 두께가 얇아서 손으로 눌렀을 때 탄성효과 발현이 약해질 우려가 있으며, 20mm를 초과하면 부직포 열처리 시에 내부로 열전달이 어려워 형태안정성이 떨어지게 되고, 차량 내장용 부품으로 적용 시 스킨층과 조합하여 완성하면 쿠션층의 두께나 너무 두꺼워 스킨층이 나와보이는 등의 외관이 불량해질 우려가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량 내장용 탄성 부품의 제조 공정도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 스킨층 형성단계 S100, 쿠션층 형성단계 S200 및 조합단계 S300를 포함하여 제조될 수 있다. 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 새로운 장치를 이용할 필요 없이 섬유 혼합 비율과 열처리 온도를 조절하고, 기존의 부직포 제조하는 장치를 사용하여 쿠션층을 제조함으로써 부직포 제조가 용이하여 비용 절감이 가능하다.
구체적으로 설명하면, 스킨층 형성단계 S100는 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 요구되는 형태에 맞도록 차종별 사양(grade)에 맞게 공법 및 적용 소재가 선택되어 표면의 형태, 색, 태(grain) 등을 이루도록 성형하는 단계이다. 예를 들면, PSM(Powder Slush Molding)공법, 진공성형공법(Vacuum Forming), 스프레이(Spray)공법, RIM(Reaction Injection Molding)공법, LVF(Laminating Vacuum Form)공법, LIM(Laminate Insert Molding), 가죽 감싸기 공법(Leather Wrapping) 등이 적용될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
쿠션층 형성단계 S200에서는 중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 고유점도 0.450~0.560인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 요구되는 물성에 맞도록 혼합비를 조절하여 혼합하는 단섬유 혼합체를 제조하고, 상기 단섬유 혼합체를 웹으로 제조하는 카딩단계를 거친 후 상기 카딩단계를 거친 단섬유 혼합체를 80~200℃에서 열처리하되, 상기 열처리는 상기 온도에서 열풍으로 컨베이어 벨트 방식으로 열처리하고, 최종 롤러에서 다시 열처리를 하여 열처리단계를 진행시키는 것이 좋은데, 상기 온도는 각 섬유의 물성을 저하시키지 않고 촉감을 유지하도록 하기에 좋고, 열풍은 제조된 웹의 형태를 망가뜨리지 않고 균일한 건조가 이루어지도록 하기에 좋다.이후, 상기 열처리된 단섬유 혼합체를 냉각하여 탄성 부직포가 제조되는 냉각단계를 진행하여 쿠션층을 완성할 수 있다.
이후, 상기와 같이 형성된 스킨층과 쿠션층을 일체화하는 조합단계를 거쳐 차량 내장용 탄성 부품이 제조될 수 있으며, 상기 단계 외에 용도에 따라 별도의 공정이 추가될 수 있다.
이렇게 제조된 차량 내장용 탄성 부품은 탄성이 요구되는 부분이면 차량 내장재로서 어디에든 적용이 가능하고, 특히 크래쉬패드 또는 도어트림에 적용되기에 좋으며, 차량 내장용에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 사용자 기반의 감성을 만족시키는 스킨층과 중공 폴리에스테르계 섬유, 폴리에스테르계 스트레치 섬유 및 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유를 포함하는 쿠션층이 포함되어 가볍고, 부드러운 터치를 나타내면서도 탄성과 내구성이 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품의 쿠션층을 구성하는 섬유의 혼합비를 다양하게 하여 각 섬유의 특성이 다양하게 발휘되도록 조절이 용이하여, 요구되는 용도에 다양하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 스킨층이 다양한 소재 구성이 가능할 뿐만 아니라 쿠션층이 모두 폴리에스테르계 섬유로 구성되며, 섬유 간 접착 시 별다른 접착제 사용 없이 섬유 구조체 내의 저융점 열융착 바인더 섬유에 의해 열접착 되므로, 기존의 폴리우레탄 발포체와 비교하여 유사하거나 우월한 탄성을 지니면서도 형태안정성과 화학적 안정성을 나타내며 환경친화적인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 방법은 기존의 장치를 사용함으로써 부직포 제조가 용이하고 비용 절감 효과가 있다.
본 발명의 차량 내장용 탄성 부품은 차량 내장재인 도어트림 또는 크래쉬패드 등에 적용되기에 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량 내장용 탄성 부품의 제조 공정도.
도 2는 본 발명의 탄성 시료에 대한 측정기기의 개략도로서 (a)영구압축줄음율 측정 기계, (b) 반발탄성 측정 기계.
하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
제조예 1
중공률 34%, 섬도 8.0 데니어, 강도 3.3g/d, 신도 51%, 압축률 46%, 압축회복률 91%, 중공률 30%, 섬유장 64mm인 중공 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유(섬유 A) 45중량%, 섬도 2.5데니어, 강도 2.8g/d, 신도 105%, 크림프신장률 52%, 회복률 32%, 수축률 96%, 섬유장 64mm이되 고유점도 0.95인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PolyteTrimethylene Terephthalate;PTT)와 고유점도 0.52인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate;PET)로 이루어진 사이드 바이 사이드 형의 스트레치 섬유(섬유 B) 45중량%, 섬도 4.4 데니어, 강도 3.6g/d, 신도 40%, 권축수 9.4개, 권축도 16.5, 수축률 6.4%, 섬유장 64mm인 열융착 바인더 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유(섬유 C) 10중량%를 혼합하여 단섬유 혼합체를 구성하여 카딩기에서 믹싱한 후, 혼합체를 웹으로 제조하는 카딩단계를 거쳐 이를 170℃ 열풍으로 컨베이어벨트 방식으로 열처리하고, 150℃인 최종 롤러에서 한 번 더 열처리를 한 후 상온에서 냉각하여 두께 6mm이고 중량 165 g/m2인 부직포를 제조하였다.
비교 제조예 1
섬유 A는 4중량%, 섬유 B는 11중량%, 섬유 C는 85중량%인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하였다.
* 시험방법
1) 압축영구 줄음율 (실온 및 70℃)
시험편은 한 변 길이 50 mm 이상 및 두께 20 mm 이상의 정사각형으로 제작하였으며, 압축판으로 시험편 두께의 50%까지 압축 고정하고, 상온 혹은 70℃의 항온조 내에서 연속 22시간 유지한 후, 압축판 제거 후 상온에서 30분간 방치 후 두께를 측정하여 하기의 식으로 계산하였다.
C = (t 0-t 1)/t 0 × 100
C: 영구압축줄음율 (%)
t0 및 t1:시험 전/후 시험편의 두께 (mm)
2) 반발탄성
시험편은 한 변 길이 50 mm 이상 및 두께 50 mm 이상의 정사각형으로 제작하였으며, 무게 16g, 지름 16mm의 강철 볼을 500mm의 높이에서 시험편에 낙하시켜 최대 반발 높이를 측정한 후, 3개의 시험편 각각에서 1분 이내 연속으로 최소 3회 이상의 반발값을 측정하여 중앙값을 반발탄성값(%)으로 하였다.
도 2는 본 발명의 탄성 시료에 대한 측정기기의 개략도로서 (a)영구압축줄음율 측정 기계, (b) 반발탄성 측정 기계를 나타낸다.
3) 공기 저항성(공기 투과도; Air permeability)
측정 규격은 보통 ASTM F778-88 또는 JIS P 8117(2회 평균값)을 사용하나, 본 발명에서는 JIS P 8117(2회 평균값)을 사용하였다.
측정방법은 먼저 시료의 두께를 2회 측정하여 평균값(단위: mm)을 구한 후 2.5cm×2.5cm 의 크기로 시험편을 준비한다. 상기 준비된 건조(dry) 상태의 시료를 자동 펌포로미터(Automated Permporometer, 제조사: PMI(Porous Materials Inc.), 모델명: CFP-1200-AEL)장치에 장착하고 공기유입선(air inlet line)을 연결한다.
이후, 장치에 연결된 컴퓨터 프로그램의 메인 메뉴(Main menu)에서 실행(Execute)의 자동테스트(autotest) 버튼을 클릭하고, 쇼 어드벤스드 세팅wm(show advanced settings)를 클릭하여 나오는 화면에 측정할 압력범위를 입력하고 파일 위치와 이름, 시료명, 시료 두께 등을 입력한다. 테스트 타입(test type)에서 공기투과(air permeametry)를 선택 후 테스트(test)를 시작한다. 분석이 끝나고 보고서(report)를 출력할 때 투과 시험 보고서(permeability test report)에서 어떤 계수로 표현할 것인지 선택 (Darcy, Gurley, Frazier, Rayl)한 후, 하기 식으로 계산되는 성적서 Gurley method (JIS P 8117) 2회 평균값을 기재하였다.
Calculation
Figure 112010029588401-pat00001

4) 감성평가
부직포 표면을 눌러보아 부드러운 정도를 평가하였다.
구분 제조예 1 비교 제조예 1
섬유 A (중량%) 45 4
섬유 B (중량%) 45 11
섬유 C (중량%) 10 85
부직포 두께(mm) 6 6
최종열처리 온도(℃) 150 150
영구압축줄음율
(70℃,%)		 57 30
반발탄성(%) 65 20
공기 저항성 (sec/100ℓ) 0.19 0.45
중량(g/m2) 165 275
감성평가
부직포 표면 누름		 부드러움 딱딱함
표 1의 결과로 보아, 중공 PET 섬유의 비율이 올라가면 전체적인 중량이 경량화되고 공기 저항성이 낮아진다(공기 투과가 잘 된다). 또한, 스트레치사의 비율이 올라가면 탄성률이 좋아지며, 열융착 바인더 섬유의 비율이 올라가면 형태안정성이 증가한다는 것을 확인하였다.
더불어, 제조예 1은 비교 제조예 1보다 더 우수한 탄성을 나타내고, 제조예 1에 있어서는 부드러운 촉감 면에서는 더욱 우수한 효과를 나타낸다는 것을 확인하였다.
상기와 같이 제조된 제조예 1과 비교 제조예 1을 가지고 차량 내장용 부품인 크래쉬패드와 도어트림에 적용하여 표면의 쿠션성을 평가하였다.
실시예 1
천연소가죽으로 가죽감싸기 공법을 통해 스킨층을, 제조예 1로 쿠션층을, 폴리프로필렌(PP)으로 사출성형방법을 통해 코어층을 구성하여 통상의 방법으로 크래쉬패드를 제조하였다.
실시예 2
도어 패널 외부에 천연소가죽으로 가죽감싸기공법을 통해 스킨층을, 도어 패널 내측부에 제조예 1로 쿠션층인 패드가 구비되도록 통상의 방법으로 도어트림을 제조하였다.
비교예 1
천연소가죽으로 스킨층을, 비교 제조예 1로 쿠션층을, 폴리프로필렌(PP)로 코어층을 구성하여 통상의 방법으로 크래쉬패드를 제조하였다.
비교예 2
도어 패널 외부에 천연소가죽으로 가죽감싸기공법을 통해 스킨층을, 도어 패널 내측부에 비교 제조예 1로 쿠션층인 패드가 구비되도록 통상의 방법으로 도어트림을 제조하였다.
제조예 1과 비교예 1의 부직포를 차량의 크래쉬패드와 도어트림에 각각 적용하여 본 결과, 실시예 1,2가 비교예 1,2에 비해 스킨층을 눌러보는 감성 평가로 우수한 쿠션성과 충격완충성을 나타냄을 확인하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 표면을 이루는 스킨층; 및
    중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유　5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 포함하는 부직포로 이루어진 쿠션층;
    을 포함하는 차량 내장용 탄성 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합섬유는 사이드-바이-사이드형, 시스-코어형, 편심 시스-코어형으로 이루어진 군에서 선택되는 섬유인 차량 내장용 탄성 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스트레치 섬유는 고유점도 0.90~1.30인 폴리트리에틸렌 테레프탈레이트와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 사이드 바이 사이드 형의 스트레치 섬유인 차량 내장용 탄성 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 중공 열융착 바인더 폴리에스테르 섬유인 차량 내장용 탄성 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중공 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 30~60%, 압축률 10~50%, 압축회복률 80~100%이고, 상기 폴리에스테르계 스트레치 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 40~80%, 권축수 10~15개, 권축도 14~20, 수축률 2~10%, 섬유장 20~90mm이고, 상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 강도 2~5g/d, 신도 20~60%, 권축수 5~15개, 권축도 10~20, 수축률 2~8%인 차량 내장용 탄성 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중공 폴리에스테르계 섬유는 굵기가 4~15 데니어이고, 상기 폴리에스테르계 스트레치 섬유는 2~9 데니어이고, 상기 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유는 2~10 데니어인 차량 내장용 탄성 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부직포는 단섬유 열융착 부직포인 차량 내장용 탄성 부품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부직포는 두께 2~20mm인 차량 내장용 탄성 부품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 내장용 탄성 부품은 도어트림 또는 크래쉬패드에 사용되는 차량 내장용 탄성 부품.
  10. 엔지니어링 플라스틱, 합성섬유, 목재 또는 가죽으로 요구되는 형태에 맞도록 표면을 이루는 스킨층 형성단계;
    중공률 20~60%인 중공 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%, 고유점도 0.63~1.30인 폴리에스테르계 고분자와 고유점도 0.45~0.56인 폴리에스테르계 고분자로 이루어진 복합섬유를 포함하는 스트레치 섬유 5~80중량% 및 융점 110~180℃인 열융착 바인더 폴리에스테르계 섬유 5~80중량%를 혼합하여 단섬유 혼합체를 이루고, 상기 단섬유 혼합체를 카딩하여 웹으로 제조한 후상기 웹을 80~200℃에서 열처리하고 냉각하여 이루어진 탄성 부직포를 요구되는 형태에 맞도록 형성하는 쿠션층 형성단계; 및
    상기 스킨층과 쿠션층을 일체화하는 조합단계;
    를 포함하는 차량 내장용 탄성 부품의 제조방법.
  11. 제10항의 방법으로 제조된 차량 내장용 탄성 부품.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 차량 내장용 탄성 부품을 포함하는 도어트림.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 차량 내장용 탄성 부품을 포함하는 크래쉬패드.
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