KR101302396B1 - 자동차 내장재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 대시보드(dash board) 외장 패널, 인스트루먼트 외장 패널, 오디오데크(audio deck) 외장 패널, 미션박스 외장 패널, 도어트림(door trim) 외장 패널 등 자동차 내장재 의 제조 방법에 관한 것으로, 무늬목을 압착하여 연화하는 공정(202); 연화된 무늬목에 강도 보강재를 접착하는 공정(204); 연화된 무늬목에 탄성층을 형성하는 공정(206); 강도 보강재와 탄성층이 형성된 무늬목시트를 무늬목시트의 표면이 사출물 표면측 금형을 향하도록 무늬목시트를 금형에 인서트하는 공정(104); 사출물 이면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 탄성층에 수지 용융물을 사출하는 공정(108);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 내장재의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR FINISHING PANNEL OF CAR INTERIOR}

본 발명은 자동차 내장재의 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 자동차의 대시보드(dash board) 외장 패널, 인스트루먼트 외장 패널, 오디오데크(audio deck) 외장 패널, 미션박스 외장 패널, 도어트림(door trim) 외장 패널 등 자동차 내장재 의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 자동차의 대시보드(dash board) 외장 패널, 인스트루먼트 외장 패널, 오디오데크(audio deck) 외장 패널, 미션박스 외장 패널, 도어트림(door trim) 외장 패널 등 자동차 내장재는 연질의 합성수지재나 합성수지 폼(foam)으로 사출성형한 후 그 표면을 다양하게 표면처리 하는 방법으로 만들어졌다. 그러나, 근래 자동차의 내장재의 고급화가 진행되면서, 내장재 기재를 먼저 사출 성형한 후 기재 표면에 나무 무늬 등 화려한 모양이 인쇄된 필름을 표면 열 접합 방법으로 라미네이팅(laminating)하거나, 이러한 필름을 사출 금형 내부에 인서트하여 기재 성형과 함께 기재 표면에 일체화한 우드 그레인(wood grain)이 널리 보급되고 있다. 이러한 우드 그레인 및 그 성형 장치와 방법이 한국 등록특허공보 제10-337433호(자동차 내장재용 기재와 표피재의 접합장치 및 접합방법), 한국 등록실용신안공보 제20-299852호(자동차 도어트림용 내장재 접합장치), 한국 등록특허공보 제10-688926호(자동차용 내장 판넬의 제조장치 및 방법, 그리고 그 방법에 의해 제조된 자동차용 내장 판넬), 한국 공개특허공보 제10-2010-21196호(자동차용 내장 판넬의 제조방법) 등에 개시되어 있다.

그러나, 우드 그레인(wood grain)에서 나무 무늬 등을 그대로 사진 촬영한 모양 등을 인쇄하여 사용하는 경우에도 천연 목재에서 얻은 무늬목 목리의 미려한 무늬, 형상, 질감 및 촉감 등을 살릴 수 없다.

따라서, 우드 그레인의 이러한 단점을 극복하는 방법으로 리얼우드(real wood) 또는 얇은 무늬목을 자동차용 내장재 표면으로 사용하려는 시도가 이루어지고 있고, 그 예가 한국등록특허 제10-569434호(자개를 이용한 자동차용 내장재 제조 방법) 개시되어 있다. 한국등록특허 제10-569434호 발명은, 일종의 라미네이팅(laminating) 방법을 채용하고 있는 것으로, 알루미늄 박판과 유사나무를 적층 부착하여 소정의 내장재 면적에 맞게 트리밍하는 공정과, 트리밍 된 알루미늄 박판 및 유사나무를 소정의 내장재 형상에 맞게 예비성형하는 공정과, 예비성형품을 몰드에 인서트한 다음 예비성형품의 배면에 걸쳐 수지를 일체로 사출 성형하는 공정과, 사출 성형품의 알루미늄 박판상에 리얼우드를 부착하는 공정과, 리얼우드 표면을 소정의 문양으로 음각가공하는 공정과, 음각가공홈에 자개를 삽입 부착하는 공정과, 자개를 포함하는 리얼우드 표면을 코팅제로 코팅한 다음, 연마 및 광택을 내는 공정으로 이루어지는 자동차용 내장재 제조 방법을 개시하고 있다.

이때 사용되는 리얼우드 또는 화장용 무늬목(이하, 단순히 무늬목이라고 함)은 원목을 슬라이서를 이용하여 0.1mm 내지 0.9mm 두께로 얇게 절삭한 것이다. 이들 무늬목은 우드 그레인 필름과는 비교할 수 없는 아름다운 문양, 색상 및 질감을 갖지만, 매우 얇아 터지거나 부서지는 등 손상되기 쉽다. 따라서, 무늬목을 굴곡면이나, 홈이나, 면과 면이 만나는 모서리 양면 등에 부착할 때는 부서지거나 부착된 후 박리 되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 이들 무늬목은 수분을 흡수하는 함수성이 매우 크며, 수분을 흡수하면 선팽창과 용적팽창을 하고 수분을 잃으면 선수축 및 용적수축을 한다. 또한 무늬목은 열이 가해지면 수분을 흡수할 때에 비하여 훨씬 적기는 하지만 선팽창과 용적팽창을 하고, 열을 뺏기면 선수축 및 용적수축을 한다. 뿐만 아니라, 무늬목은 목재의 이방성(異方性 :목재의 섬유 방향, 접선 방향 및 방사 방향의 방향별로 습기나 열에 의한 수축팽창률 등 물성이 서로 다른 성질)으로 인하여, 치수가 불안정하고, 치수 변형을 예측하기 어려운 단점도 있다. 수분과 열의 출입에 의한 무늬목의 수축팽창은 무늬목에 도장하는 경우에도 완전히 제거되지는 않는다.

따라서, 한국등록특허 제10-569434호 발명과 같이 알루미늄 박판 표면에 무늬목을 부착(laminating)할 경우, 부착과정이나 부착 후에 굴곡면이나, 홈이나, 면과 면이 만나는 모서리 양면 등에서 무늬목의 박리, 변형 또는 손상이 발생하고, 자동차 내장재로 사용하는 도중에도 수분이나 열에 의해 무늬목이 선팽창 및 부피팽창과 선수축 및 부피수축을 반복하게 되어 무늬목이 갈라지거나 박리 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 무늬목 표면재 자동차 내장재의 제조 방법의 문제점을 해결하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 제조 과정이나 제조 후에 굴곡면이나, 홈이나, 면과 면이 만나는 모서리 양면 등에서 무늬목의 박리, 변형 또는 손상이 발생하는 것을 예방할 수 있는 자동차 내장재의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 자동차 내장재로 사용하는 도중, 수분이나 열에 의해 수지 사출물 표면의 무늬목이 선팽창 및 부피팽창과 선수축 및 부피수축을 반복할 때 무늬목이 갈라지거나 박리되는 것을 방지할 수 있는 자동차 내장재의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 무늬목 표면을 갖는 자동차 내장재의 무늬목 표면 도장 공정을 간편하게 하여 생산 효율을 높이는 데 있다.

상술한 본 발명의 제1과제 및 제2과제는, 무늬목을 압착하여 연화(軟化)하는 공정과, 연화된 무늬목의 유연성을 유지한 상태로 강도를 보강해 주는 강도 보강재를 접착하는 공정과, 연화된 무늬목에 탄성층을 형성하는 공정과, 강도 보강재와 탄성층이 형성된 무늬목시트를 무늬목시트의 표면이 사출물 표면측 금형을 향하도록 무늬목시트를 금형에 인서트하는 공정과, 사출물 이면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 탄성층에 수지 용융물을 사출하는 공정을 포함하여 자동차 내장재를 제조함으로써 해결된다.

상술한 본 발명의 제3과제는 상기 금형에 인서트하기 이전에 상기 무늬목의 표면에는 미리 도장을 함으로써 해결된다.

상술한 본 발명의 제3과제는, 상기 금형에 무늬목시트를 인서트할 때 무늬목시트 표면측에 투명수지 필름을 더 인서트함으로써 해결할 수도 있다.

상술한 본 발명의 제3과제는 수지 용융물을 사출하는 공정 이후에 사출물을 경화 및 수축시키는 공정과, 경화 및 수축 후 사출물 표면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 무늬목 표면에 투명 수지 용융물을 사출하는 공정을 더 포함함으로써 해결할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 목재에서 얻은 얇은 무늬목을 자동차의 대시보드(dash board) 외장 패널, 인스트루먼트 외장 패널, 오디오데크(audio deck) 외장 패널, 미션박스 외장 패널, 도어트림(door trim) 외장 패널 등 자동차 내장재의 표면재로 사용하면서도, 무늬목을 충분히 압착하여 연화한 후, 하부에 탄성층을 형성함으로써, 내장재의 성형과정이나 성형 후에 사출 수지 굴곡면에서 무늬목의 박리, 변형 또는 손상이 발생하는 것을 예방할 수 있고, 내장재의 사용 중 수분이나 열에 의해 무늬목이 선팽창 및 부피팽창과 선수축 및 부피수축을 반복할 때 무늬목이 갈라지거나 박리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 사출 전에 미리 무늬목 표면을 도장함으로써, 무늬목 표면 도장을 빠르고 간편하게 할 수 있고, 무늬목 표면 도장을 대신 사출 과정에서 표면에 투명 수지층을 형성함으로써, 무늬목 표면 처리 시간을 단축하고 생산성을 높일 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 무늬목의 연화 방법을 보여 주는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 사용되는 무늬목시트의 사시도이다.
도 5 내지 도 10는 본 발명에 따른 자동차 내장재의 사출 단계를 공정별로 도시한 은 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따라 제조된 자동차 내장재의 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 자동차 내장재의 제조 방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

우선 도 5 내지 도 10를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 무늬목시트를 금형(13, 15) 내에 인서트하여 무늬목 표면을 가진 자동차 내장재(27)를 형성한다. 따라서, 본 발명은 사출 성형 이전에 금형 내에 인서트할 무늬목시트(11)를 형성하는 공정을 거친다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 사출 과정이나 사출 후에 사출 수지 굴곡면에서 무늬목의 박리, 변형 또는 손상이 발생하는 것을 예방하기 위하여, 무늬목(1)을 압착하여 연화하는 공정(202)과, 연화된 무늬목(1)에 강도 보강재(7)를 접착하는 공정(204)과, 연화된 무늬목에 탄성층(3)을 형성하는 공정(206)을 포함하여 사출용 무늬목시트(11)를 형성하는 데 특징이 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 무늬목은 천연무늬목, 천연무늬목을 염색한 염색무늬목, 목재를 적층한 후 절삭한 적층(재구성)무늬목 등을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 무늬목의 연화는 그루브가 형성된 1조의 롤러(9a, 9b)에 의하여 수행될 수 있다. 1조의 롤러(9a, 9b)에 형성된 그루브는 무늬목(1)이 매우 효과적으로 연화 되게 한다. 도 3에는 무늬목(1)을 결(목리) 방향으로 롤러에 투입하는 경우를 도시하고 있지만, 무늬목(1)을 결(목리) 방향과 직각 방향으로 롤러에 투입할 때 무늬목 연화가 더 쉽게 이루어진다.

상기 강도 보강재(7)로는 부직포가 가장 바람직하나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 강도 보강재(7)는 연화된 무늬목의 유연성을 유지하면서 강도를 보강할 수 있는 소재이면 부직포 이외의 다른 소재를 사용하는 것도 무방하다. 부직포는 접착제(5)에 의하여 무늬목(1) 하부에 부착된다.

상기 탄성층(3)은 폴리우레탄, 고무 또는 실리콘 등을 분사하거나 도포하여 형성할 수 있다. 상기 탄성층(3)은 무늬목시트(11)와 사출 수지(21)가 부착되는 과정이나 부착 후에는 사출 수지(21)의 굴곡면이나, 홈이나, 면과 면이 만나는 모서리 양면 등에서 무늬목이 늘어날 때 함께 늘어나 무늬목이 갈라지는 것을 막아 주고 사출 수지(21)와의 접착력을 보강하여 무늬목이 사출 수지(21)로부터 분리되는 것을 막아 줄 수 있는 정도의 신축율을 갖게 형성한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이렇게 형성된 무늬목시트(11)는 상부로부터 무늬목(1), 접착제(5), 강도 보강재(7) 및 탄성층(3)을 갖는다.

도 1 또는 도 5 내지 도 10에 도시된 바 같이 상기 무늬목시트(11)를 인서트하여 자동차 내장재를 수지 사출하기 위하여 사출물 표면측 금형(13)과 사출물 이면측 금형(15)을 준비한다. 금형은 사출물 표면(表面)을 성형하는 사출물 표면측 금형(13)과 사출물 이면(裏面)을 성형하는 사출물 이면측 금형(15)으로 나누어 진다. 도면에서와 같이 수평 사출기를 사용할 수도 있고, 수직 사출기를 사용할 수도 있다. 각각의 금형에는 용융 수지 주입구(17, 19)가 형성된다.

무늬목시트(11)를 표면으로 하고 사출 수지(21)를 기재로 하는 인서트 사출을 하기 위하여 상기 금형을 형개하는 공정(102)과, 무늬목시트(11)의 표면이 사출물 표면측 금형을 향하도록 무늬목시트를 금형에 인서트하는 공정(104)과, 사출물 이면측 금형(15)의 주입구(19)에서 인서트된 무늬목시트(11)의 탄성층(3)에 수지 용융물을 사출하는 공정(108)과 냉각에 의하여 경화 및 수축시키는 공정(110)을 거친다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 특징은 수지 용융물을 사출하는 공정 이후에 사출물을 경화 및 수축시키는 공정(110)과, 경화 및 수축 후 사출물 표면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 무늬목 표면에 투명 수지 용융물을 사출하는 공정(108)을 더 포함하여, 무늬목 표면 처리를 사출 공정에서 일괄적으로 수행하는 데 있다. 이렇게 함으로써 사출 전이나 사출 후 별도의 도장 공정을 생략할 수 있게 되어 생산성이 향상된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 무늬목시트(11)를 금형에 삽입할 경우 무늬목시트(11) 표면이 상기 사출물 표면측 금형(13)을 향하게 삽입한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 금형에 무늬목시트(11)을 인서트할 때 무늬목시트(11) 표면측에 투명수지 필름(29)을 더 인서트하여 수지 사출 과정에서 투명수지 필름(29)이 사출물의 무늬목 표면에 일체화되게 하면, 미리 무늬목 표면에 도장을 할 필요도 없게 된다.

수지 용융물의 주입구(17)는 도 1에 도시된 제1실시 예에 의할 경우 사출물 이면측 금형(15)에만 구비하면 되지만, 도 2에 도시된 제2실시 예에 의할 경우 사출물 표면측 금형(13)에도 형성한다. 도 5에는 사출물 표면측 금형(13)에 요(凹)부가 형성되고, 사출물 이면측 금형(15)에 철(凸)부가 형성된 경우를 도시하고 있으나, 이는 자동차 내장재 사출물(27)을 성형하는데 필요한 금형을 예시적으로 표현한 것에 불과하며, 성형되는 자동차 내장재 사출물의 형상에 따라 얼마든지 달라질 수 있는 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이 사출물 표면측 금형(13)과 사출물 이면측 금형(15)이 열려 있는 상태에서 무늬목시트(11)가 삽입되고, 도 7에 도시된 바와 같이 두 금형(13, 25)을 닫으면 무늬목시트(11)는 두 금형(13, 15) 사이에 인서트(insert)되고, 사출할 준비를 마치게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 사출 수지(21)는 노즐(25)에 의하여 사출물 이면측 금형(15)에 형성된 주입구(19)를 통하여 고압으로 사출(injection)되고, 상기 무늬목시트(11)의 이면(裏面)에 금형(13, 15) 캐비티(cavity)의 형상에 일치하는 자동차 내장재 사출물(27)을 형성한다. 사출시의 온도, 압력, 시간은 사용하는 원료의 종류와 피착재의 종류에 따라 다르나 보통은 사출 조건인 온도는 110℃ 내지 200℃, 압력은 5 Kg/㎠ 내지 60Kg/㎠, 시간은 20초 내지 180초 범위로 하는 것이 바람직하다. 사출물이 형성됨과 동시에 무늬목시트(11)는 사출물 본체와 일체가 되어 사출물의 표면이 되는 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 무늬목 표면에 투명 수지층을 형성하고자 할 경우, 금형 내에서 사출물이 냉각에 의하여 경화 및 수축된 이후에, 사출물 표면측 금형(13)의 주입구(17)를 통하여 투명 수지를 재 사출한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상술한 사출 성형이 완료되면, 금형(13, 15)이 열리고, 자동차 내장재가 취출되게 된다. 취출된 자동차 내장재에는 주입구(13, 15)에 해당하는 스크랩과 가장자리로 스며든 용융물에 의한 스크랩이 포함될 수 있는데, 이러한 스크랩은 취출 후 제거된다.

본 발명의 또 다른 특징은 무늬목시트(11)를 상기 금형(13, 15)에 인서트하기 이전에 상기 무늬목(1)의 표면에 미리 도장을 하여, 사출 성형 후 도장 절차를 생략할 수 있게 한 데 있다. 이렇게 함으로써, 사출후 무늬목 도장에 위한 이송, 복잡한 도장 공정, 사출후 도장 불량에 따른 사출물 전체의 폐기 위험 등을 회피할 수 있게 되어 생산성이 향상된다.

도 11은 이렇게 완성된 무늬목 표면을 가진 자동차 내장재를 보여 준다. 상기 무늬목시트(11)는 사출물(21)의 표면(表面)에만 구비되고, 이면(裏面)에는 구비되지 않는다. 도 11에 도시된 바와 같이, 무늬목을 이용한 자동차 내장재는 우드 그레인 필름과는 비교할 수 없는 아름다운 문양, 색상 및 질감을 나타내어, 자동차 내장재의 고급화를 구현할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시 예에 의하여 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 기재된 사항 및 이에 균등한 모든 실시 예에 미친다고 해석하여야 한다.

1 : 무늬목 3 : 탄성층
5 : 접착제 7 : 강도 보강재
9a, 9b : 롤러 11 : 무늬목시트
13 : 사출물 표면측 금형 15 : 사출물 이면측 금형
17, 19 : 주입구 21 : 사출 수지
23, 25 : 노즐 27 : 자동차 내장재
29 : 투명 필름

Claims (4)

1. 천연무늬목, 천연무늬목을 염색한 염색무늬목, 목재를 적층한 후 절삭한 적층무늬목 가운데 선택된 무늬목을 압착하여 연화하는 공정(202);
   연화된 무늬목 이면에, 사출 수지가 부착되는 과정이나 부착 후에 사출 수지의 굴곡면이나, 홈이나, 면과 면이 만나는 모서리 양면에서 무늬목이 늘어날 때 무늬목과 함께 늘어나 무늬목이 갈라지는 것을 막아 줄 수 있는 정도의 신축율을 갖는 탄성층을 형성하는 공정(206);
   상기 탄성층이 형성된 무늬목시트를 무늬목시트의 표면이 사출물 표면측 금형을 향하도록 무늬목시트를 금형에 인서트하는 공정(104);
   사출물 이면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 상기 탄성층에 수지 용융물을 사출하는 공정(108);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성층(3)은, 폴리우레탄, 또는 고무, 또는 실리콘을 분사하거나 도포하여 형성한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 제조 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형에 무늬목시트를 인서트할 때 무늬목시트 표면측에 투명수지 필름을 더 인서트하여 투명수지 필름이 사출물의 무늬목 표면에 일체화되게 한 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 제조 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   수지 용융물을 사출하는 공정 이후에 사출물을 경화 및 수축시키는 공정(110)과,
   경화 및 수축 후 사출물 표면측 금형 주입구에서 인서트된 무늬목시트의 무늬목 표면에 투명 수지 용융물을 사출하는 공정(108)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 제조 방법.
   
   
   

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