KR101629736B1 - 차량용 휠가드 제조방법 - Google Patents

차량용 휠가드 제조방법 Download PDF

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Abstract

휠가드 제조 및 조립 공정에서 분진의 발생을 억제할 수 있으며, 통기성 및 흡음성이 우수한 차량용 휠가드 제조방법이 개시된다. 상기 차량용 휠가드 제조방법은 일정한 길이와 굵기를 가진 섬유를 카딩하여 섬유 시이트 또는 웹을 형성한 후, 섬유를 결합시켜 펠트층을 형성하는 단계; 상기 펠트층 표면을 가열하여, 상기 펠트층 표면에 위치하는 섬유 올을 용융시키는 단계; 압착 롤러를 이용하여, 상기 표면의 섬유 올이 용융된 펠트층을 압착하여 펠트 보드를 형성하는 단계; 및 금형을 이용하여 상기 펠트 보드를 압착 성형하는 단계를 포함한다.

Description

차량용 휠가드 제조방법{Method for producing wheel guard for vehicle}
본 발명은 차량용 휠가드 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휠가드 제조 및 조립 공정에서 분진의 발생을 억제할 수 있으며, 통기성 및 흡음성이 우수한 차량용 휠가드 제조방법에 관한 것이다.
주행 중인 자동차에 있어서는, 다양한 경로를 통하여 차량 외부 소음이 차량 내부로 유입된다. 예를 들어, 자동차가 주행하면, 차체 및 타이어 주위에서 공기가 유동하고, 타이어 주위에서 발생하는 공기의 난류 및 와류에 의하여 상당한 크기의 주행 소음이 발생한다. 또한, 타이어에 묻은 흙, 빗물 등의 이물질이 차체 패널이나 차체 하부로 유입되어, 차체가 손상되거나 부식되는 등의 문제가 발생하기도 한다. 이러한 외부 소음을 차단하고 이물질 유입을 방지하기 위하여, 타이어 둘레의 차체에 휠가드(wheel guard)가 설치된다. 도 1은 통상적인 휠가드의 설치 형태(A) 및 실물(B) 사진을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 휠가드(2)는 타이어(4) 상부를 둘러싸는 차체(6) 및 범퍼(8)에 설치되어, 타이어(4)와 차체(6) 사이를 구획하고, 차체(6)를 보호하며, 타이어(4)에서 발생하는 소음을 흡수하는 역할을 한다. 이러한 휠가드(2)는 독일, 일본 등의 선진 자동차 업체들에 의하여 상용화되어, 현재는 대부분의 자동차에 적용되고 있다.
상기 휠가드(2)는 초기에는 경질 또는 연질 폴리프로필렌 수지를 사출 성형하여 제조하여, 휠가드(2)의 차체(6) 보호 성능은 우수하였지만, 소음 흡수 성능이 불량한 단점이 있었다. 또한, 폴리프로필렌 수지로 이루어진 휠가드(2)에 별도의 흡음재를 접착하여 흡음 성능을 향상시키는 방법도 사용되었으나, 이 경우, 휠가드(2) 제조 공정이 복잡해질 뿐만 아니라, 차량 무게가 증가하는 단점이 있었다. 따라서, 최근에는, 일반 폴리에스테르(PET, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등) 섬유 및 로우멜트(Low Melt: LM) 폴리에스테르(PET) 섬유를 일정 비율로 혼합하고(mixing), 카딩(carding) 공정을 통해 웹을 형성한 다음, 형성된 웹을 니들 펀칭하여 부직포를 제조하고, 이를 열처리하여 강성을 가지는 보드(board)를 제작한 다음, 제작된 보드를 금형을 이용하여 소정 형상으로 압착 성형하여, 휠가드를 제조하는 방법이 사용되고 있다. 이러한 부직포로 제조된 휠가드는 성형성, 흡음성 및 로드 노이즈(road noise) 억제 특성이 우수하고, 무게가 가벼워, 차량을 경량화할 수 있는 장점이 있지만, 부직포 휠가드의 단면 및 표면으로부터 섬유 분진이 발생하여, 휠가드 성형 및 자동차 조립 공정의 작업성이 나빠지는 단점이 있다.
도 2는 상술한 단점을 해소하기 위한 개선된 구조의 휠가드 제조용 보드의 측면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 개선된 구조의 휠가드 제조용 보드(10)는 폴리에스테르(PET) 섬유 부직포로 이루어진 기재층(12) 및 상기 기재층(12)의 상부에 코팅되어 있는 폴리에틸렌(PE) 코팅층(14)을 포함한다. 상기 폴리에틸렌 코팅층(14)은 기재층(12)의 표면을 덮어, 상기 기재층(12)으로부터 분진이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 기재층(12)의 상부에 폴리에틸렌 파우더를 도포하거나, 폴리에틸렌 필름을 적층하고 가열하여 형성될 수 있다. 그러나, 이와 같이 별도의 폴리에틸렌 코팅층(14)을 형성하면, 제조 공정이 복잡해지고, 폴리에틸렌 파우더 또는 필름의 사용에 의해 제조 원가가 상승할 뿐만 아니라, 상기 기재층(12)의 표면에 별도의 코팅층(14)이 형성되어, 휠가드의 통기성 및 흡음성이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 휠가드 제조 및 자동차 조립 공정에서 분진의 발생을 억제할 수 있는 차량용 휠가드 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 별도의 코팅을 하지 않아, 통기성 및 흡음성이 우수할 뿐만 아니라, 제조 공정이 상대적으로 간단하고, 제조 원가가 낮은 차량용 휠가드 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 일정한 길이와 굵기를 가진 섬유를 카딩하여 섬유 시이트 또는 웹을 형성한 후, 섬유를 결합시켜 펠트층을 형성하는 단계; 상기 펠트층 표면을 가열하여, 상기 펠트층 표면에 위치하는 섬유 올을 용융시키는 단계; 압착 롤러를 이용하여, 상기 표면의 섬유 올이 용융된 펠트층을 압착하여 펠트 보드를 형성하는 단계; 및 금형을 이용하여 상기 펠트 보드를 압착 성형하는 단계를 포함하는 차량용 휠가드 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 휠가드 제조방법에 의하면, 휠가드 제조 및 자동차 조립 공정에서의 분진 발생을 억제할 수 있고, 별도의 코팅을 하지 않아, 통기성 및 흡음성이 우수한 휠가드를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 차량용 휠가드 제조방법은 제조 공정이 상대적으로 간단하고, 제조 원가가 낮은 장점이 있다.
도 1은 통상적인 휠가드의 설치 형태(A) 및 실물(B) 사진을 보여주는 도면.
도 2는 종래기술에 따른 휠가드 제조용 보드의 측면도.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠가드 제조방법을 설명하기 위한 흐름도 및 공정도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 표면의 섬유 올이 용융된 펠트층을 압착하여 형성한 펠트 보드)의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠가드 제조방법에 사용될 수 있는 가열장치 및 압착 롤러의 다양한 구성을 보여주는 도면.
도 7은 통상적인 휠가드의 표면을 보여주는 사진(a) 및 본 발명에 따른 휠가드의 표면을 보여주는 사진(b).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠가드 제조방법을 설명하기 위한 흐름도 및 공정도이다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 휠가드 제조방법은 펠트층(30, felt layer)을 형성하는 단계(S10), 상기 펠트층(30) 표면에 위치하는 섬유 올(strand)을 용융시키는 단계(S20), 상기 섬유 올이 용융된 펠트층(30)을 압착하여 펠트 보드(felt board)를 형성하는 단계(S30), 및 형성된 펠트 보드를 금형을 이용하여 압착 성형하는 단계(S40)를 포함한다.
통상적으로 펠트층은, 일정한 길이와 굵기를 가진 섬유를 카딩(carding)하여 섬유 시이트(sheet) 또는 웹(web)을 형성한 후, 케미칼 본딩(chemical bonding)에 의한 화학적 방법으로 섬유를 결합시키거나, 니들 펀칭(needle punching) 등의 물리적 방법으로 섬유를 결합시켜 형성할 수 있다. 케미칼 본딩에 의한 펠트층의 제조방법은 침지식(浸漬式)과 건식(乾式)으로 분류될 수 있다. 침지식은 초지식(抄紙式)이라고도 하며, 섬유 시이트 또는 웹을 합성수지 바인더 용액에 침지시킨 후, 열을 가하여 섬유를 결합시키는 방법이고, 건식은 섬유 시이트 또는 웹에 합성수지 바인더를 분사하고, 열을 가하여 섬유를 결합시키는 방법이다. 상기 물리적 방법 중 하나인 니들 펀칭은 미늘이 형성된 다수의 니들(needle)로 섬유 시이트 또는 웹을 찍어(punch), 일부 섬유를 상부 또는 하부로 이동시켜 섬유가 엉키도록 하고, 마찰력으로 섬유를 결합시키는 방법이다. 본 발명에 따른 펠트층(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 카딩(carding)된 섬유 웹(20)을 컨베이어 등을 이용하여 이송하면서, 니들펀칭 장치(50)로 니들 펀칭하면, 섬유 웹(20)이 결합되어 형성된다. 카딩에 의하여 형성된 섬유 웹(20)의 표면에는 다수의 섬유 올(22, strand)이 외부로 노출되어 있고, 상기 섬유 웹(20)을 니들 펀칭하면, 펠트층(30)이 형성되면서, 섬유 웹(20)의 두께가 얇아지고, 섬유 올(22)의 높이, 개수 등이 감소하지만, 이러한 펠트층(30)의 표면에도 다수의 섬유 올(32)이 잔류하여 외부로 노출되며, 분진 발생의 원인이 된다.
상기 펠트층(30) 형성 섬유로는, 폴리에스테르(PET) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 레이온 섬유 등의 통상의 부직포 형성 섬유를 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리에스테르(PET) 섬유를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 일반 폴리에스테르(PET) 섬유 및 로우멜트 폴리에스테르(Low melt PET) 섬유의 혼합물을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 펠트층(30)은 40 내지 100 중량%, 바람직하게는 60 내지 70 중량%의 일반 폴리에스테르(PET) 섬유 및 0 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 로우멜트 폴리에스테르 섬유(LM PET)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 펠트층(30)에 있어서, 로우멜트 폴리에스테르 섬유의 함량이 너무 작으면, 상기 펠트층(30)의 표면에서 섬유 올(32) 분진이 발생할 우려가 있고, 로우멜트 폴리에스테르 섬유의 함량이 너무 많으면, 상기 펠트층(30)의 흡음성 또는 통기성이 저하될 우려가 있다. 상기 로우멜트 폴리에스테르 섬유(LM PET Fiber)는 소정의 낮은(low) 온도, 구체적으로는 일반 폴리에스테르 섬유의 융점 보다 낮은 온도에서 용융되어(melt) 접착제로서 작용하는 섬유를 의미하고, 상기 일반 폴리에스테르 섬유는 상기 로우멜트 폴리에스테르 섬유가 용융되는 온도에서 녹지 않아, 펠트층(30)을 형성하는 섬유를 의미한다. 따라서, 상기 로우멜트 폴리에스테르 섬유와 일반 폴리에스테르 섬유는 특정 온도에서 용융되고, 용융되지 않는 상대적인 개념의 섬유이다. 예를 들면, 상기 로우멜트 폴리에스테르 섬유의 융점은 70 내지 120 ℃일 수 있고, 이 경우, 상기 일반 폴리에스테르 섬유의 융점은 120 ℃를 초과, 바람직하게는 130 ℃를 초과하여야 한다.
다음으로, 상기 펠트층(30) 표면에 위치하는 섬유 올(32)에 의한 분진 발생을 억제하기 위하여, 상기 펠트층(30) 표면을 가열하여, 상기 펠트층(30) 표면에 잔류하는 섬유 올(32, strand)을 용융시켜, 섬유 올(32)이 구형(求刑) 용융 수지가 되도록 한다. 상기 펠트층(30)의 가열은, 상기 펠트층(30) 표면에 존재하는 섬유 올(32) 만을 제거하도록 수행될 수 있으나, 바람직하게는 상기 펠트층(30) 표면에 존재하는 섬유 올(32)을 제거함과 동시에, 상기 펠트층(30) 내부에 존재하는 섬유 올들이 펠트층(30) 표면으로 이행하지 못하도록, 상기 펠트층(30)의 표면을 용융 또는 접착시켜, 상기 펠트층(30)의 표면에 표면 열처리 층(36)을 형성할 수 있다(도 5 참조). 상기 표면 열처리 층(36)은 상기 펠트층(30) 표면의 섬유 올(32) 및/또는 상기 펠트층(30)을 형성하는 섬유가 직접 용융되어 형성되거나, 상기 펠트층(30) 표면의 섬유 올(32)과 상기 펠트층(30)에 포함된 로우멜트 폴리에스테르 섬유 등의 접착 성분이 용융되어 형성될 수 있다. 상기 펠트층(30)의 가열은, 상기 펠트층(30)의 상면 및/또는 하면에 대향되도록 위치한 가열장치(60, Heater)에 의하여 수행된다. 상기 가열장치(60)로는 적외선 히터(infrared ray heater), 세라믹 히터(ceramic heater) 등의 히터를 사용하거나, 가스토치(gas torch) 등의 화염 분출 장치를 사용할 수 있다. 상기 가열장치(60) 중 히터는 상기 펠트층(30) 표면에 존재하는 섬유 올(32) 및/또는 상기 펠트층(30)에 포함된 로우멜트 폴리에스테르 섬유 등의 접착 성분의 간접 용융에 유용하며, 상기 화염 분출 장치는 상기 펠트층(30) 표면에 존재하는 섬유 올(32) 및/또는 상기 펠트층(30)을 형성하는 섬유의 직접 용융에 유용하다. 상기 가열장치(60)에 의한 펠트층(30)의 가열은, 250 내지 350 ℃, 바람직하게는 280 내지 320 ℃에서, 0.1 내지 5 초, 바람직하게는 0.5 내지 2 초 동안 수행된다. 여기서, 상기 가열 온도 및 시간이 상기 범위 미만이면, 상기 펠트층(30) 표면에 존재하는 섬유 올(32)이 충분히 제거되지 않을 우려가 있고, 상기 범위를 초과하면, 상기 표면 열처리 층(36)의 두께가 과도하게 증가하고, 펠트층(30)이 감소하여, 펠트층(30)의 통기성 및 흡음성이 저하될 우려가 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 압착 롤러(70)를 이용하여, 표면의 섬유 올(32)이 용융된 펠트층(30)을 압착하여 펠트 보드(40, felt board)를 형성한다. 도 5는 표면의 섬유 올(32)이 용융된 펠트층(30)을 압착하여 형성한 펠트 보드(40)의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 표면의 섬유 올(32)이 용융된 펠트층(30)을 압착하면, 상기 용융된 섬유 올(32), 펠트층(30)의 표면을 형성하는 섬유, 및/또는 펠트층(30)에 포함된 로우멜트 폴리에스테르 섬유 등의 접착 성분이 압착 및 냉각되어, 펠트층(30)의 표면에 표면 열처리 층(36)을 형성함으로써, 펠트층(30)으로부터 섬유 올(32)의 분진이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 표면 열처리 층(36)은 용융된 섬유 올(32)이 압착되어 돌기 형태로 상기 펠트층(30)의 표면에 분산되어 있는 구조를 가질 수 있고, 펠트층(30)의 일면에만 형성될 수도 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 펠트층(30)의 양면 모두에 형성된다. 상기 펠트 보드(40)에 있어서, 상기 펠트층(30)의 두께는 2 내지 8 mm, 바람직하게는 3 내지 5 mm이고, 상기 표면 열처리 층(36)의 두께는 0 내지 2 mm, 바람직하게는 0.1 내지 1 mm이다. 여기서, 상기 펠트층(30)의 두께가 너무 얇거나, 상기 표면 열처리 층(36)의 두께가 너무 두꺼우면, 상기 펠트 보드(40)의 통기성 및 흡음성이 저하될 우려가 있고, 상기 펠트층(30)의 두께가 너무 두껍거나, 상기 표면 열처리 층(36)의 두께가 너무 얇으면, 상기 펠트 보드(40)로부터의 분진 발생을 충분히 억제하지 못할 우려가 있다. 상기 펠트층(30)의 압착 롤러(70)로는, 통상의 열 또는 냉각 롤러를 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠가드 제조방법에 사용될 수 있는 가열장치(60) 및 압착 롤러(70)의 다양한 구성을 보여주는 도면이다. 본 발명에 있어서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가열장치(60) 및 압착 롤러(70)를 수평으로 위치시키고, 상기 펠트층(30) 및 펠트 보드(40)를 수평 이동시키면서 가공하는 방식 외에도, 도 6의 A에 도시된 바와 같이, 상기 가열장치(60a) 및 한 쌍의 압착 롤러(70a)를 수평으로 위치시키되(수평 공정), 상기 펠트층(30)이 한 쌍의 압착 롤러(70a)의 상하부를 엇갈려 통과하도록("Z" 형태로 휘감아 이송되도록) 함으로써, 압착 롤러(70a)와 펠트층(30)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 한편, 도 6의 B 및 C에 도시된 바와 같이, 상기 가열장치(60b) 및 한 쌍의 압착 롤러(70b)를 수직으로 위치시키고(수직 공정), 상기 가열장치(60b) 및 한 쌍의 압착 롤러(70b) 사이에서 상기 펠트층(30)이 수직으로 이송되도록 함으로써, 중력의 영향을 배제하고, 상기 펠트층(30)의 상하면을 동일하게 용융 및 압착시킬 수 있다. 도 6의 C는, 상기 가열장치(60b) 및 한 쌍의 압착 롤러(70b)를 수직으로 위치시키되, 상기 펠트층(30)이 한 쌍의 압착 롤러(70b)의 상하부를 엇갈려 통과하도록 함으로써, 압착 롤러(70b)와 펠트층(30)의 접촉 면적을 증가시킨 경우를 도시한 것이다. 이와 같이, 펠트층(30)을 용융 및 압착하여 펠트 보드(40)를 형성한 다음에는, 통상의 방법에 따라, 금형을 이용하여 펠트 보드(40)를 압착 성형하여, 차량용 휠가드를 제조할 수 있다.
도 7은 통상적인 휠가드의 표면을 보여주는 사진(a) 및 본 발명에 따른 휠가드의 표면을 보여주는 사진(b)이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펠트층(30) 표면의 섬유 올(32)을 용융시켜, 용융된 섬유 올이 압착되어 돌기 형태로 분산되어 있는 표면 열처리 층(36)을 형성하므로 차량용 휠가드 제조 및 자동차 조립 공정에서 분진의 발생을 억제할 수 있으며, 별도의 코팅을 하지 않아, 통기성 및 흡음성이 우수한 휠가드를 간단하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있다. 이상, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 휠가드 제조방법을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 구체적인 실시예에 한정되지 않고, 하기 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (7)

  1. 일정한 길이와 굵기를 가진 섬유를 카딩하여 섬유 시이트 또는 웹을 형성한 후, 섬유를 결합시켜 펠트층을 형성하는 단계;
    상기 펠트층 표면을 가열하여, 상기 펠트층 표면에 위치하는 섬유 올을 용융시키는 단계;
    압착 롤러를 이용하여, 상기 표면의 섬유 올이 용융된 펠트층을 압착하여 펠트 보드를 형성하는 단계; 및
    금형을 이용하여 상기 펠트 보드를 압착 성형하는 단계를 포함하며,
    상기 펠트층 표면의 가열은 상기 펠트층 표면에 존재하는 섬유 올을 제거함과 동시에, 상기 펠트층 내부에 존재하는 섬유 올들이 펠트층 표면으로 이행하지 못하도록, 상기 펠트층의 표면을 용융 또는 접착시켜, 상기 펠트층의 표면에 표면 열처리 층을 형성하는 것인, 차량용 휠가드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펠트층은 60 내지 70 중량%의 일반 폴리에스테르 섬유 및 30 내지 40 중량%의 로우멜트 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것인, 차량용 휠가드 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펠트층 표면의 가열은 상기 펠트층 표면에 존재하는 섬유 올 만을 제거하도록 수행되는 것인, 차량용 휠가드 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 펠트층은 60 내지 70 중량%의 일반 폴리에스테르 섬유 및 30 내지 40 중량%의 로우멜트 폴리에스테르 섬유를 포함하고, 상기 표면 열처리 층은 상기 펠트층 표면의 섬유 올 및 상기 펠트층에 포함된 로우멜트 폴리에스테르 섬유가 용융되어 형성된 것인, 차량용 휠가드 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 펠트층(30)의 두께는 2 내지 8 mm이고, 상기 표면 열처리 층(36)의 두께는 0.1 내지 1 mm인 것인, 차량용 휠가드 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 펠트층 표면의 가열은 적외선 히터, 세라믹 히터 및 가스토치로 이루어진 군으로부터 선택되는 가열장치를 이용하여 수행되고, 상기 가열장치에 의한 펠트층의 가열은, 250 내지 350 ℃에서, 0.1 내지 5 초 동안 수행되는 것인, 휠가드 제조방법.
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