KR101817551B1 - 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝용 보강스크림 - Google Patents

천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝용 보강스크림 Download PDF

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Abstract

마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 50 중량%와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와, LM FIBER 20~30 중량%을 포함하는 혼합 섬유(W)로 형성된 혼합섬유층(110)과; 상기 혼합섬유층(110)의 일면 또는 타면에 형성되는 PET 장섬유 부직포층(130)과; 상기 혼합섬유층(110) 중 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 형성되지 않은 면이나, 아니면 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 위치한 면에 함께 형성되는 LDPE 파우다 층(150); 을 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림

Description

천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝용 보강스크림 {Scrim reinforced with natural fiber materals and manufacturing method}
본 발명은 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝 용 보강스크림에 관한 것이다.
자동차 부품은 자동차 실내 환경과 사고시 파손 가능성 때문에 높은 기계적, 열적 안정성을 요구한다. 이러한 이유로 다양한 자동차 부품들이 유리섬유와 같은 섬유 보강제를 플라스틱 원료와 혼합하여 성형되거나 레진휄트(열경화성수지)로 성형된다 이러한 유리섬유와 레진휄트의 사용은 자동차의 폐기시 리사이클 효율의 저하와 함께 환경 문제를 야기하므로 이의 대체 재질에 대한 요구가 있어 왔다.
천연섬유는 식물성, 동물성, 미네랄 섬유로 분류되고 열가소성 수지나 열 경화성 수지의 복합 보강제로 적용되어 왔으며, 식물성 섬유는 자연으로부터 재생가능하고, 생성과 소모가 균형을 유지할 수 있도록 지속적인 공급과 수요의 시스템이 유지될 수 있다는 점에서, 보강 재료의 상용화에 유용한 재질로 주목받고 있다.
이러한 식물성 섬유는 특히 인조 합성 섬유에 비해서 생분해성과 소음 및 열차음 성능이 우수하고, 경량이며 생산 원가가 저렴하다는 특징이 있지만, 상대적으로 물리적 특성이 떨어지고 흡수된 수분에 의해 가수분해가 일어날 수 있어 내습성이 약하다는 문제가 있어 왔다.
대한민국 특허 출원 공개 2011-134988호에서는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 복합재료를 개시하고 있으며, 섬유재료를 10~50% 중량을 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate)를포함하는 열가소성 범용 플라스틱과 혼합하여 사용하고 있으며, 상기 천연 섬유재료의 가수 분해를 방지하기 위하여, 가수분해방지재로 diisopropyl-phenylisocyanate 또는 Bis-(2,6-diisopropylphenyl)carbodiimide를 1~7 중량%를 사용하는 방법을 개시하고 있다.
식물성 천연소재로는 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료를 사용하고 있다. 이에 따라, 이러한 습기에 의한 물성 저하를 방지하고 가수 분해 방지제의 사용으로 인한 제조 원가의 상승과 물성 저하를 방지할 수 있는 새로운 방안에 대한 요구가 계속되고 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 내습성이 우수한 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝용 보강스크림를 제공하는 것이다.
마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유와,
PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유와,
LM FIBER를 혼합기(10)에서 혼합하여 혼합 섬유(W)를 제조하는 섬유 혼합 단계(S10)와;
상기 섬유 혼합 단계(S10)에서 제조된 혼합 섬유를 카딩기(20)를 통과시켜서 카딩(Carding)하여 프리 웹(Pre-Web, S1)을 제조하는 카딩 단계(S20)와;
상기 프리 웹(Pre-Web)을 니들 펀칭기(30)로 니들 펀칭하여 제2 섬유 성형체(S2)를 제조하는 니들 펀칭 단계(S30)와;
상기 제2 섬유 성형체(S2)의 일측 또는 타측에 PET 장섬유 부직포(35)를 위치시키는 PET 부직포 위치 단계(S35)와;
상기 제2 섬유 성형체(S2)와 PET 장섬유 부직포(35)를 열 롤러(40)로 눌러주어 섬유 두께가 감소된 제3 섬유 성형체(S3)를 제조하는 열롤러 가압 단계(S40)와;
상기 제3 섬유 성형체(S3)의 일면 또는 타면에 LDPE 파우다를 도포한 후 열 오븐기(50)로 가열하여 제4 성형체(S4)를 제조하는 파우다 열 부착 단계(S50)와;
상기 제4 성형체(S4)를 냉각 롤러(60)로 가압하여 상기 3 섬유 성형체(S3)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 최종 성형체(S5)를 제조하는 가압 냉각 성형 단계(S60);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법.
마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 50 중량%와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와, LM FIBER 20~30 중량%을 포함하는 혼합 섬유(W)로 형성된 혼합섬유층(110)과;
상기 혼합섬유층(110)의 일면 또는 타면에 형성되는 PET 장섬유 부직포층(130)과;
상기 혼합섬유층(110) 중 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 형성되지 않은 면이나, 아니면 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 위치한 면에 함께 형성되는 LDPE 파우다 층(150);
을 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림.
본 발명에 의해서 내습성과, 인장강도가 우수한 새로운 천연 섬유로 보강된 자동차 내장재 부품 및 그 제조 방법이 제공되었다. 본 발명에 따른 자동차 내장재 재료는 내습성이 좋아 별도의 가수분해 물질을 사용하지 않거나 최소한의 사용을 통해서 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 설명도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 사용 상태도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 흐름도.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 천연섬유 강화 헤드라이닝 보강스크림 구성도.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법 및 헤드라이닝용 보강스크림에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 섬유는 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute)등의 식물성 섬유이다. 식물성 마는 인도, 방글라데시, 파키스탄, 미얀마등 열대지방에서 재배되는 갈대류의 일년생 초본에서 채취한 인피섬유로서 섬유세포의 내공이 불규칙하게 배열되어 있어서 흡수성, 보온성, 부식성을 가지며, 인체에 무해한 우수한 특성을 나타내며, 공지된 방법에 의해서 제조하거나 상업적으로 구입해서 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 현무사는 현무암을 용융시켜 제조되는 천연 무기 섬유로서, 공지된 방법에 의해서 제조하거나 상업적으로 구입해서 사용할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법은 섬유 혼합 단계(S10)와 카딩 단계(S20)와 니들 펀칭 단계(S30)와 PET 부직포 위치 단계(S35)와 열롤러 가압 단계(S40)와 파우다 열 부착 단계(S50)와 가압 냉각 성형 단계(S60)를 포함하여 구성된다.
먼저, 섬유 혼합 단계(S10)에서, 마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유와, LM FIBER를 혼합기(10)에서 혼합하여 혼합 섬유(W)를 제조한다.
다음으로, 카딩 단계(S20)에서, 섬유 혼합 단계(S10)에서 제조된 혼합 섬유를 카딩기(20)를 통과시켜서 카딩(Carding)하여 프리 웹(Pre-Web, S1)을 제조한다. 니들 펀칭 단계(S30)에서, 프리 웹(Pre-Web)을 니들 펀칭기(30)로 니들 펀칭하여 제2 섬유 성형체(S2)를 제조한다. PET 부직포 위치 단계(S35)에서 제2 섬유 성형체(S2)의 일측 또는 타측에 PET 장섬유 부직포(35)를 위치시킨다. 열롤러 가압 단계(S40)에서 제2 섬유 성형체(S2)와 PET 장섬유 부직포(35)를 열 롤러(40)로 눌러주어 섬유 두께가 감소된 제3 섬유 성형체(S3)를 제조한다. 파우다 열 부착 단계(S50)에서, 제3 섬유 성형체(S3)의 일면에 LDPE 파우다를 도포한 후 열 오븐기(50)로 가열하여 제4 성형체(S4)를 제조한다. 가압 냉각 성형 단계(S60)에서, 제4 성형체(S4)를 냉각 롤러(60)로 가압하여 상기 3 섬유 성형체(S3)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 최종 성형체(S5)를 제조한다.
부연하면, 프리웹(Pre-Web) 제조단계에서 혼합단계에서 혼합된 재료를 카딩(Carding) 공정을 통하여 분섬 및 해섬하여 프리웹(pre-Web)을 제조한다. 다음으로, 상기 프리웹(Pre-Web)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 파우다 도포기로 LDPE POWDER를 일면 도포하고 열 오븐기로 반 열성형하여 냉각시킨다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법에 있어서, 섬유 혼합 단계(S10)에서, 마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 50 중량%와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와, LM FIBER 20~30 중량%을 혼합기(10)에서 혼합하여 혼합 섬유(W)가 제조되는 것이 바람직하다.
열가소성 플라스틱 섬유, 예를들어 PET(poly ethylene terephthalate) 열가소성 플라스틱 섬유는 원가가 LM FIBER 보다 싸고 강도가 크며 높은 융점을 갖는다. LM FIBER는 낮은 온도의 융점을 가지며 부드럽고 촉검이 좋으며 원가가 높다. 열가소성 플라스틱 섬유와 LM FIBER의 비율을 전술한 바와 같이 하엿을 때 내열 특성, 원, 촉감 등에서 우수한 재료를 얻을 수 있엇다. 파우다 열 부착 단계(S50)에서 상기 LDPE 파우다는 40~60g/m2 으로 도포되는 것이 바람직하다. 너무 적은 경우 차후 헤드라이닝 기재 부착성이 떨어질 수 있으며 접착성을 만족하면 되므로 너무 과다할 필요는 없다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법에 있어서, 섬유 혼합 단계(S10)에서 상기 된 식물성 마는 상기 혼합 섬유(W) 전체 중량의 30 ~ 40 중량%로 혼합되고, 현무사가 상기 혼합 섬유(W) 전체 중량의 5 ~ 15 중량%로 더 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 현무사의 함량이 적을 경우 흡습성에 의한 개선 효과가 미미하고, 상기 현무사의 함량이 지나치게 많을 경우 물리적 특성의 저하가 발생할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법에 있어서, 니들 펀칭 단계(S30)를 거친 제2 섬유 성형체(S2)의 두께(t2)는 4 ~ 6 mm이고, 열롤러 가압 단계(S40)를 거친 제3 섬유 성형체(S3)의 두께(t3)는 2 ~ 4mm이고, 가압 냉각 성형 단계(S60)를 거친 최종 성형체(S5)의 두께는 0.5 ~ 1.5mm 인 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,본 발명의 일실시예에 따른 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법에 있어서, 열 롤러(40)는 150 ~ 200℃ 이고, 열 오븐기(50)는 LDPE 파우다를 도포된 제3 섬유 성형체(S3)를 160 ~ 170℃(140~150℃, 160~170℃ 중 택일)로 가열하는 것이 바람직하다. 상기 온도는 혼합 재료의 물성을 고려하여 적절히 선택되었다.
도2, 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림은, 혼합섬유층(110)과, 상기 혼합섬유층(210)의 일면 또는 타면에 형성되는 PET 장섬유 부직포층(230)과, 상기 혼합섬유층(210) 중 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 형성되지 않은 면이나, 아니면 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 위치한 면에 함께(파우다가 용입, 흡수되는 경우) 또는 PET 장섬유 부직포층(130)의 외측에 형성되는 LDPE 파우다 층(150)을 포함한다. 혼합섬유층(110)은 마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 50 중량%와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와, LM FIBER 20~30 중량%을 포함하는 혼합 섬유(W)로 형성된다. PET 장섬유 부직포층(230)은 40 ~ 60 g/m2이고, LDPE 파우다 층(250)은 40 ~ 60 g/m2이며, 보강스크림은 전체 두께가 1 ~ 2mm 이며, 자동차 헤드라이닝 기재(1)의 양면 외측에 부착되어 사용된다. 혼합 섬유(W) 전체 중량의 30 ~ 40 중량%로 혼합되고, 현무사가 상기 혼합 섬유(W) 전체 중량의 5 ~ 15 중량%로 더 혼합되는 것이 바람직하다.
실시예 1
천연 섬유 재료로는 마의 일종인 케나프(kenaf)로 길이 60~70 mm 내의 식물성 천연섬유를 선택하였다. 현무사는 60~70 mm의 길이를 선택하였다. 상기 범용 플라스틱으로는 PP FIBER 길이 60~70 mm, LM FIBER 60~70 mm 를 사용하였다. 상기 원료를 혼합 단계를 통해 서로 혼합한 후, 카딩기(carding machine)를 사용하여 분섬 및 해섬 후 프리웹을 제조하는 상기 프리웹(Pre-Web)제조단계를 거쳐 니들펀치로 펀칭 후 스트랜드로 만들고 파우다 도포기로 LDPE POWDER 40~60g/m2에 도포 하였다 그리고 세라믹 열오븐기 온도 140도~170℃(140~150℃, 160~170℃ 중 택일)에 제품을 반 열성형하고 냉각후 천연섬유 강화 헤드라이닝 보강지 제품을 제조 하였다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유와,
    PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유와,
    LM FIBER를 혼합기(10)에서 혼합하여 혼합 섬유(W)를 제조하는 섬유 혼합 단계(S10)와;
    상기 섬유 혼합 단계(S10)에서 제조된 혼합 섬유를 카딩기(20)를 통과시켜서 카딩(Carding)하여 프리 웹(Pre-Web, S1)을 제조하는 카딩 단계(S20)와;
    상기 프리 웹(Pre-Web)을 니들 펀칭기(30)로 니들 펀칭하여 제2 섬유 성형체(S2)를 제조하는 니들 펀칭 단계(S30)와;
    상기 제2 섬유 성형체(S2)의 일측 또는 타측에 PET 장섬유 부직포(35)를 위치시키는 PET 부직포 위치 단계(S35)와;
    상기 제2 섬유 성형체(S2)와 PET 장섬유 부직포(35)를 열 롤러(40)로 눌러주어 섬유 두께가 감소된 제3 섬유 성형체(S3)를 제조하는 열롤러 가압 단계(S40)와;
    상기 제3 섬유 성형체(S3)의 일면 또는 타면에 LDPE 파우다를 도포한 후 열 오븐기(50)로 가열하여 제4 성형체(S4)를 제조하는 파우다 열 부착 단계(S50)와;
    상기 제4 성형체(S4)를 냉각 롤러(60)로 가압하여 상기 3 섬유 성형체(S3)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 최종 성형체(S5)를 제조하는 가압 냉각 성형 단계(S60);
    를 포함하여 구성되되,

    상기 섬유 혼합 단계(S10)에서,
    마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 40 중량%와,
    PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와,
    LM FIBER 20~30 중량%와,
    현무사 5 ~ 15 중량%를 혼합기(10)에서 혼합하여 혼합 섬유(W)가 제조되고;

    상기 파우다 열 부착 단계(S50)에서 상기 LDPE 파우다는 40~60g/m2 으로 도포되고,

    상기 니들 펀칭 단계(S30)를 거친 제2 섬유 성형체(S2)의 두께(t2)는 4 ~ 6 mm이고,
    상기 열롤러 가압 단계(S40)를 거친 제3 섬유 성형체(S3)의 두께(t3)는 2 ~ 4mm이고,
    상기 가압 냉각 성형 단계(S60)를 거친 최종 성형체(S5)의 두께는 1 ~ 2mm 이며, 자동차 헤드라이닝 기재(1)의 양면 외측에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 마, 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf) 중에서 선택된 식물성 마 섬유 30 ~ 40 중량%와, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylene terephthalate) 중에서 선택된 열가소성 플라스틱 섬유 30~40 중량%와, LM FIBER 20~30 중량%와, 현무사 5 ~ 15 중량%의 혼합 섬유(W)로 형성된 혼합섬유층(110)과;
    상기 혼합섬유층(110)의 일면 또는 타면에 형성되는 PET 장섬유 부직포층(130)과;
    상기 혼합섬유층(110) 중 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 형성되지 않은 면이나, 아니면 상기 PET 장섬유 부직포층(130)이 위치한 면에 함께 형성되는 LDPE 파우다 층(150);
    을 포함하되,
    상기 PET 장섬유 부직포층(230)은 40 ~ 60 g/m2이고,
    상기 LDPE 파우다 층(250)은 40 ~ 60 g/m2이며,
    상기 보강스크림은 전체 두께가 1 ~ 2mm 이며, 자동차 헤드라이닝 기재(1)의 양면 외측에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 천연 화이바를 이용한 자동차 내장재 헤드라이닝용 보강스크림.
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