KR101896633B1 - Multi-layer structure for car interior decoration and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 고강성 및 경량화를 구현하고, 천연 섬유 내에 존재하는 리그닌을 제거하여, 자동차 내장재용 다층 구조물의 성형 시 발생하는 탄화 냄새 및 인체에 유해한 알데하이드류 방출을 해소할 수 있다. The present invention relates to a multilayer structure for automobile interior materials and a method of manufacturing the same, which realizes high rigidity and light weight, and removes lignin present in natural fibers to provide a carburizing smell generated during molding of a multilayer structure for automobile interior materials, The release of aldehydes can be eliminated.
Description
본 발명은 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 천연섬유 내에 존재하는 리그닌을 제거하여, 냄새 및 알데하이드류 가스 방출이 적은 친환경 자동차 내장재용 다층 구조물에 관한 것이다. The present invention relates to a multilayer structure for an automobile interior material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a multilayer structure for an environmentally friendly automobile interior material which removes lignin present in the natural fiber and emits less odor and aldehyde gas.
인류에게 편리함과 풍요로움을 가져다 준 플라스틱이지만 지나친 의존으로 인해 지구촌은 플라스틱 폐기물의 범람으로 몸살을 앓고 있다. 자동차 부품 및 산업 용 복합재 분야에서 석유계 소재의 사용은 지속적으로 증가하고 있다. 또한 복합재료의 특성을 보다 향상시키기 위해 등장한 유리섬유 강화 플라스틱 또는 고분자 복합재료는 선박, 자동차, 레저, 국방, 우주항공 등 다양한 분야에 쓰이지만 자연 친화적이 아니어서 환경오염의 중요한 원인이 되고 있다.
It is a plastic that brings convenience and abundance to mankind, but due to excessive reliance, the global village is suffering from flooding of plastic waste. The use of petroleum-based materials in automotive parts and industrial composite materials is steadily increasing. In addition, glass fiber reinforced plastics or polymer composite materials that are used to improve the properties of composite materials are used in various fields such as ship, automobile, leisure, defense, and aerospace, but they are not environmentally friendly, and are an important cause of environmental pollution.
세계적으로 자연 순환적이며 지속가능성 천연소재를 사용하는 바이오 복합재료를 이미 10여 년 전부터 많은 관심을 갖고 꾸준한 투자와 연구개발을 수행해왔다. 특히 상기 언급된 유리섬유를 대체할 수 있는 천연섬유 활용법에 대한 연구는 지속적인 연구개발이 진행되고 있으나 산업적 응용성 측면에서 해결되지 못한 문제들이 상존하여 미진한 상황이다.
We have been investing and researching biocomposites using biocomposites that are natural cyclical and sustainable natural materials for the last 10 years. Particularly, research on the utilization of natural fibers which can replace the above-mentioned glass fibers is under continuous research and development, but problems that are not solved in terms of industrial applicability are insufficient.
또한 바이오 복합재료의 경우 기존의 석유계 합성 고분자들에 비해 비싼 가격이 문제점으로 대두되고 있다. 바이오 복합재료의 비싼 가격을 낮추고 기계적 물성을 향상시키기 위하여 바이오 복합재료에 비교적 값싸고 풍부한 천연섬유를 보강재로 첨가하는 복합체 제조에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
In addition, the cost of biocomposite materials is higher than that of conventional petroleum-based synthetic polymers. In order to lower the cost of the biocomposite and improve the mechanical properties, researches on the production of a composite material in which a relatively inexpensive and rich natural fiber is added to a biocomposite as a reinforcing material is actively under way.
천연섬유 복합소재는 유리섬유(Glass fiber), 탄소섬유(Carbon fiber), 탈크(Talc) 등의 충전재 대신에 천연섬유(Natural fiber)나 바이오매스(Bio-mass)를 고분자 재료와 혼합하여 만들어지며, 친환경 복합소재, 바이오 복합소재, 에코 복합소재, 그린 플라스틱 등으로도 불린다.
Natural fiber composites are made by mixing natural fibers and biomass with polymeric materials instead of fillers such as glass fiber, carbon fiber and talc. , Eco-friendly composites, biocomposites, eco-composites, and green plastics.
대표적인 천연섬유 복합소재로서 한국공개특허 제10-2003-0093823호와 같이 천연섬유 및 화학섬유를 니들 펀칭하여 제조한 천연섬유강화보드, 천연섬유 시트와 폴리올레핀 발포체를 라미네이션한 복합소재, 천연섬유에 열경화성 수지를 함침한 천연섬유/열경화성 바인더 등이 있으며, 이들은 자동차의 리어셀프(Rear shelf), 트렁크 트림(Trunk trim), 헤드라이너(Headliner), 도어트림(Door trim) 등의 제조에 사용되고 있다.
As a typical natural fiber composite material, as disclosed in Korean Patent Laid-open No. 10-2003-0093823, a natural fiber reinforced board manufactured by needle-punching natural fibers and chemical fibers, a composite material laminated with a natural fiber sheet and a polyolefin foam, And a natural fiber / thermosetting binder impregnated with a resin. These are used in the manufacture of automobile rear shelf, trunk trim, headliner, door trim, and the like.
천연섬유를 이용한 자동차 내장재용 다층 구조물은 고온 성형 시, 천연섬유내에 포함되어 있는 리그닌 성분의 탄화로 인한 냄새를 유발하며 리그닌에 존재하는 알코올류는 산화되어 인체에 유해한 알데하이드류의 가스로 방출되는 문제가 존재한다.
The multi-layered structure for automobile interior materials using natural fibers induces the smell due to the carbonization of the lignin component contained in the natural fiber during the high temperature molding, and the alcohol present in the lignin is oxidized and released as a harmful aldehyde gas Lt; / RTI >
이에, 이러한 문제를 제거한 자동차 내장재용 다층 구조물에 대한 개발이 시급한 실정이다.Therefore, it is urgent to develop a multi-layered structure for automobile interior materials that eliminates these problems.
본 발명은 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multilayer structure for automobile interior materials and a method of manufacturing the same.
본 발명은 천연 섬유 내에 존재하는 리그닌을 제거하여, 자동차 내장재용 다층 구조물의 성형시 발생하는 탄화 냄새 및 인체에 유해한 알데하이드류 방출을 해소한 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The object of the present invention is to provide a multilayer structure for automobile interior materials, which removes lignin present in natural fibers to eliminate the carbon odor and harmful aldehydes released during molding of the multilayer structure for automobile interior materials, and a method for manufacturing the same do.
본 발명은 강도 보강 처리되어, 고강성 및 경량화를 구현한 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a multilayer structure for automobile interior material which is strengthened and strengthened to realize high rigidity and weight, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구 범위에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and claims.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 가정된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
In the drawings, the thickness and the size of each layer are assumed for convenience and clarity of description, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a,""an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명은 천연섬유 및 합성섬유를 포함하는 펠트층; 및In one embodiment of the present invention, the present invention provides a felt comprising: a felt layer comprising natural and synthetic fibers; And
상기 펠트층의 일면에 적층된 표피층을 포함하며, 상기 천연섬유는 리그닌이 제거되고, 열가소성 수지로 표면을 코팅한 것인 자동차 내장재용 다층 구조물에 관한 것이다.
And a skin layer laminated on one surface of the felt layer, wherein the natural fiber is lignin-removed and the surface is coated with a thermoplastic resin.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 천연섬유는 NaOH 수용액에 침지시키고, 100 내지 120℃에서 30 내지 60분 동안 증해 처리하고, 증해 처리 이후에 물에 침지시켜 수세하고, 130 내지 140℃에서 건조하여 리그닌을 제거할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the natural fibers of the present invention are immersed in an aqueous NaOH solution, digested at 100 to 120 DEG C for 30 to 60 minutes, dipped in water after the digestion treatment, washed with water at 130 to 140 DEG C The lignin can be removed by drying.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 천연섬유는 리그닌을 제거하고, 용융된 열가소성 수지에 침지 시키고, 80℃ 120℃에서 건조하여 열가소성 수지로 표면을 코팅할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the natural fiber of the present invention can be coated with a thermoplastic resin by removing lignin, dipping it in a molten thermoplastic resin, and drying at 80 캜 and 120 캜.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 펠트층은 천연섬유 및 합성섬유를 50:50의 중량비로 포함할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the felt layer of the present invention may comprise natural fibers and synthetic fibers in a weight ratio of 50:50.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 표피층은 폴리올레핀계 부직포 또는 폴리에스터계 부직포이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
In one embodiment of the present invention, the skin layer of the present invention is a polyolefin-based nonwoven fabric or a polyester-based nonwoven fabric, but is not limited to the examples.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 천연섬유는 황마, 양마(kenaf), 사이잘, 아마 및 대나무로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
In one embodiment of the present invention, the natural fiber of the present invention is at least one selected from the group consisting of jute, kenaf, sisal, flax, and bamboo, but is not limited to the examples.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 합성섬유는 저융점 폴리에스터, PET, 폴리프로필렌, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱산(PLA), 폴리글리콜릭산(PGA) 및 폴리부틸렌숙시네이트(PBS)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
In one embodiment of the present invention, the synthetic fibers of the present invention can be used in combination with low melting point polyesters, PET, polypropylene, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA) and polybutylene succinate (PBS), but the present invention is not limited to these examples.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 폴리아크릴로나이트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
In one embodiment of the present invention, the thermoplastic resin of the present invention is at least one selected from the group consisting of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polyacrylonitrile , But are not limited to examples.
본 발명의 일 구체예로, 본 발명은 1) 천연섬유에 포함된 리그닌을 제거하는 단계; 2) 상기 1) 단계의 리그닌을 제거한 천연섬유의 표면을 열가소성 수지로 코팅하는 단계; 3) 열가소성 수지로 코팅된 천연섬유 및 합성 섬유를 니들 펀칭 공정으로 펠트층을 제조하는 단계; 4) 상기 3) 단계의 펠트층을 열롤러 공정으로 시트 형태로 제조하는 단계; 및 5) 상기 4) 단계의 시트의 일면에 표피층을 적층하는 단계를 포함하는 자동차 내장재용 다층 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.
In one embodiment of the present invention, the present invention provides a method for producing a natural fiber, comprising the steps of: 1) removing lignin contained in natural fibers; 2) coating the surface of the natural fiber from which lignin is removed in step 1) with a thermoplastic resin; 3) preparing a felt layer by a needle punching process on natural fibers and synthetic fibers coated with a thermoplastic resin; 4) preparing the felt layer of step 3) in a sheet form by a heat roller process; And 5) laminating a skin layer on one side of the sheet of step 4).
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 1) 단계의 리그닌을 제거하는 단계는, 1-1) 천연섬유를 NaOH 수용액에 침지시키는 단계; 1-2) 상기 1-1) 단계의 천연섬유를 침지시킨 NaOH 수용액을 100 내지 120℃에서 30 내지 60분 동안 증해 처리하는 단계; 1-3) 상기 1-2) 단계의 증해 처리 이후, 수세하는 단계; 및 1-4) 상기 1-3) 단계의 수세 이후, 130 내지 140℃에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the step of removing lignin in step (1) of the present invention comprises the steps of: (1-1) immersing the natural fiber in an aqueous NaOH solution; 1-2) treating the aqueous solution of NaOH immersed with the natural fibers of 1-1) above at 100-120 ° C for 30-60 minutes; 1-3) washing after the step 1-2); And 1-4) drying at 130 to 140 ° C after water washing in steps 1-3).
본 발명의 일 구체예로, 본 발명의 상기 2) 단계의 열가소성 수지를 코팅하는 단계는, 2-1) 리그닌이 제거된 천연섬유를 용융된 열가소성 수지에 침지 시키는 단계; 및 2-2) 상기 2-1) 단계의 열가소성 수지에 침지 시킨 천연 섬유를 80℃ 120℃에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of coating the thermoplastic resin in step 2) of the present invention comprises the steps of: 2-1) immersing natural fibers from which lignin has been removed in a molten thermoplastic resin; And 2-2) drying the natural fibers immersed in the thermoplastic resin of step 2-1) at 80 캜 and 120 캜.
본 발명은 고강성 및 경량화를 구현하고, 천연 섬유 내에 존재하는 리그닌을 제거하여, 자동차 내장재용 다층 구조물의 성형시 발생하는 탄화 냄새 및 인체에 유해한 알데하이드류 방출을 해소한 자동차 내장재용 다층 구조물 및 이의 제조 방법이다.The present invention relates to a multi-layered structure for automobile interior materials, which realizes high rigidity and light weight, removes lignin present in natural fibers, thereby eliminating carbon odor and harmful aldehydes from occurring during molding of multi- Lt; / RTI >
도 1은 본 발명의 자동차 내장재용 다층 구조물의 적층 구조에 대한 도면이다.
도 ２는 리그닌 제거 전， 후의 천연 섬유에 대한 사진이다．
도 ３은 본 발명의 자동차 내장재용 다층 구조물의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 ４는 천연섬유의 리그닌을 제거하는 방법에 대한 순서도이다.
도 ５는 리그닌이 제거된 천연섬유를 열가소성 수지로 코팅하는 방법에 대한 순서도이다.
도 ６은 리그닌이 제거된 천연섬유를 열가소성 수지로 코팅 시 사용되는 장치들의 순서에 대한 개략도이다.
도 ６은 리그닌 제거 전， 후의 천연 섬유에 대한 사진이다．
100: 펠트층
200: 표피층
300: 침지조
400: 건조 수단BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a laminated structure of a multilayer structure for an automobile interior material of the present invention. Fig.
2 is a photograph of natural fibers before and after lignin removal.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a multilayer structure for an automobile interior material according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart of a method for removing lignin from natural fibers.
5 is a flow chart of a method for coating natural fibers from which lignin has been removed with a thermoplastic resin.
Figure 6 is a schematic view of the sequence of devices used to coat lignin-free natural fibers with a thermoplastic resin.
6 is a photograph of natural fibers before and after lignin removal.
100: felt layer
200: epidermal layer
300: immersion tank
400: drying means
본 발명의 자동차용 내장재 및 이의 제조 방법을 도 1 내지 도 5를 통해 보다 상세히 설명하고자 한다.
The automotive interior material of the present invention and its manufacturing method will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
도 1은 본 발명의 자동차 내장재용 다층 구조물의 적층 구조에 관한 것으로, 자동차 내장재용 다층 구조물은 펠트층(100) 및 표피층(200)을 포함하며, 보다 구체적으로 펠트층(100)의 일면에 표피층(200)이 적층된 구조이다.
FIG. 1 is a multilayer structure of a multilayer structure for an automobile interior material according to the present invention. The multilayer structure for an automobile interior includes a
상기 펠트층(100)은 천연섬유 및 합성 섬유를 니들 펀칭 공정으로 펠트층을 제조하고, 강성 보강을 위해 열 롤러를 통해 시트 형태로 제조한다. 니들 펀칭 조건은 분당회전수(r.p.m)는 200 내지 800rpm, 속도는 2.0 내지 5.0m/min, 니들(needle)은 4,000 내지 4,500EA/m, 타밀도는 40 내지 72회/cm2 일 수 있다. 또한, 상기 니들펀칭은 상에서 하로, 하에서 상으로 각각 왕복으로 실시할 수 있다.
The
상기 천연 섬유는 황마, 양마(kenaf), 사이잘, 아마 및 대나무로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 일반적으로 천연 섬유는 리그닌을 포함하여, 고온 성형 시, 리그닌 성분의 탄화로 인한 냄새를 유발하며, 인체에 유해한 알데하이드류의 가스가 방출될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 리그닌을 제거한 천연 섬유를 이용하여, 펠트층(100)을 제조한다. 도 ２는 리그닌 제거 전， 후의 사진으로， 리그닌을 제거하기 전과 비교하여 리그닌을 제거하면 천연 섬유의 백색도 역시 증가하는 것으로 확인되었다．
The natural fiber is at least one selected from the group consisting of jute, kenaf, sisal, flax, and bamboo. In general, the natural fiber includes lignin, which causes odor due to carbonization of the lignin component during high- And harmful aldehyde gas may be released to the human body. Accordingly, in the present invention, the
리그닌을 제거하기 위해, 천연 섬유를 알칼리 처리 공정을 진행하는데, 상기 알칼리 처리 공정으로 인해, 천연 섬유의 표면이 거칠어 지면서 기계적 상호 결속력이 증가한다.
In order to remove the lignin, an alkali treatment process is performed on the natural fiber. Due to the alkali treatment process, the surface of the natural fiber becomes rough and the mechanical mutual bond is increased.
또한, 본 발명의 천연 섬유는 리그닌을 제거한 이후, 열가소성 수지로 코팅하는 바, 열가소성 수지로 코팅한 천연 섬유는 합성 섬유와의 결속력을 증가시켜 우수한 강도 보강 효과를 나타낸다. 천연 섬유를 열가소성 수지로 코팅 시, 표면 코팅 두께는 10 내지 40㎛의 범위이며, 10㎛ 미만 시, 합성 섬유와 결속력이 미미하며, 40㎛ 초과시 중량 증대로 인해, 경량화 효과가 저해되는 문제가 있다.
The natural fiber of the present invention is coated with a thermoplastic resin after lignin is removed. As a result, the natural fiber coated with the thermoplastic resin exhibits an excellent strength reinforcing effect by increasing the binding force with synthetic fibers. When the natural fiber is coated with a thermoplastic resin, the thickness of the surface coating is in the range of 10 to 40 占 퐉. When the natural fiber is less than 10 占 퐉, the binding force with synthetic fibers is insignificant. .
상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 폴리아크릴로나이트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
The thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polyacrylonitrile.
상기 합성 섬유는 생분해성 수지의 사용이 가능하며, 보다 구체적으로 저융점 폴리에스터, PET, 폴리프로필렌, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱산(PLA), 폴리글리콜릭산(PGA) 및 폴리부틸렌숙시네이트(PBS)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
The synthetic fibers may be biodegradable resins. More specifically, the synthetic fibers may include low melting point polyesters, PET, polypropylene, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid And succinate (PBS), but the present invention is not limited to these examples.
상기 펠트층(100)은 리그닌이 제거되고, 열가소성 수지로 표면이 코팅된 천연섬유 및 합성 섬유를 포함하며, 상기 천연섬유 및 합성섬유의 중량비는 50:50이다. 천연섬유의 중량비가 50 중량% 미만으로 포함할 경우, 강도가 저하되는 문제가 발생하며, 천연 섬유를 50 중량% 초과하여 포함할 경우, 알데하이드류 방출량이 증대하는 문제가 발생한다.
The felt
상기 천연섬유 및 합성섬유의 길이는 40 내지 120mm일 수 있다. 상기 천연섬유 및 상기 합성섬유의 길이가 각각 40mm 이하인 경우에는, 자동차 내장재용 다층 구조물의 물성 및 표면장력이 약화된다는 문제가 있다. 반면, 상기 천연섬유 및 상기 합성섬유의 길이가 120mm 이상인 경우에는, 자동차 내장재 성형시 천연섬유의 끊김 현상이 발생하여 자동차 내장재의 굴곡강도 및 굴곡 탄성율이 저하되는 문제점이 있다.
The length of the natural fiber and the synthetic fiber may be 40 to 120 mm. When the lengths of the natural fibers and the synthetic fibers are 40 mm or less, there is a problem in that the physical properties and the surface tension of the multilayered structure for automobile interior materials are weakened. On the other hand, when the lengths of the natural fibers and the synthetic fibers are 120 mm or more, there is a problem that the natural fibers are broken during the molding of the automobile interior material, thereby lowering the flexural strength and flexural modulus of the automobile interior material.
상기 표피층(200)은 폴리올레핀계 부직포 또는 폴리에스터계 부직포이며, 펠트층(100)의 일면에 적층된다.
The
도 ３은 본 발명의 자동차 내장재용 다층 구조물의 제조 방법에 대한 순서도로, 1) 천연섬유에 포함된 리그닌을 제거하는 단계(S100); 2) 리그닌을 제거한 천연 섬유의 표면을 열가소성 수지로 코팅하는 단계(S200); 3) 펠트층을 제조하는 단계(S300); 4) 펠트층을 열롤러 공정으로 시트 형태로 제조하는 단계(S400); 및 5) 시트의 일면에 표피층을 적층하는 단계(S500)를 포함한다.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a multilayer structure for an automobile interior material according to the present invention, which comprises: 1) removing lignin contained in natural fibers (SlOO); 2) coating the surface of the natural fiber from which lignin is removed with a thermoplastic resin (S200); 3) fabricating a felt layer (S300); 4) preparing the felt layer in sheet form by a heat roller process (S400); And 5) laminating a skin layer on one side of the sheet (S500).
상기 1) 단계는 천연 섬유에 포함된 리그닌 성분을 제거하는 단계(S100)로, 보다 구체적으로 도 ４에 따르면, 리그닌 성분을 제거하는 공정은, 1-1) 천연 섬유를 NaOH 수용액에 침지시키는 단계(S110); 1-2) 상기 1-1) 단계의 NaOH를 증해 처리하는 단계(S120); 1-3) 수세 단계; 및 1-4) 건조 단계의 순서로 진행된다.
4, the step of removing the lignin component comprises: 1-1) a step of immersing the natural fiber in an aqueous solution of NaOH (step S100) (S110); 1-2) Steaming the NaOH in the step 1-1) (S120); 1-3) Washing step; And 1-4) drying step.
천연 섬유를 NaOH 수용액에 침지시킬 경우, NaOH가 분해되어, 천연 섬유 내의 리그닌 성분과 결합하여, 리그닌은 나트륨염이 되어, 저분자화되고, 저분자화된 리그닌 성분이 증해액에 용해되는 과정으로 천연 섬유에서 리그닌 성분이 제거될 수 있다.
When the natural fiber is immersed in an aqueous solution of NaOH, NaOH is decomposed to bond with the lignin component in the natural fiber, so that the lignin becomes a sodium salt, the low molecular weight, and the low molecular weight lignin component dissolves in the liquor, The lignin component can be removed.
상기 NaOH 수용액은 5 내지 20%(v/v)이며, 5% 미만 처리시, 섬유의 표면 변화 및 백색도의 변화가 미비하고, 20 % 초과 처리시, 수분 손실 및 피브릴화로 섬유가 섬세화 되어 중량 감소율이 증대하여, 고온에서의 내구성이 저하되는 문제가 있다. 즉, 자동차 내장재로 사용될 다층 구조물의 특징에 비추어, 자동차 내장재로 성형을 위해서는 90 내지 120℃의 고온에서 공정이 진행되어, 상기와 같은 고온에서 내구성이 우수해야 한다.
The aqueous NaOH solution is 5 to 20% (v / v). When the amount of the NaOH aqueous solution is less than 5%, the change of the surface of the fiber and the degree of whiteness are insignificant. There is a problem that the weight reduction rate is increased and the durability at high temperature is lowered. That is, in view of the characteristics of a multi-layer structure to be used as an automobile interior material, the molding process should be performed at a high temperature of 90 to 120 DEG C for molding as an automobile interior material, and the durability should be excellent at such a high temperature.
상기 증해 처리하는 단계(S120)는 천연 섬유를 침지시킨 NaOH 수용액을 100 내지 120℃ 에서 30 내지 60분동안 가열하는 것으로, 100℃ 미만의 온도에서는 NaOH 수용액이 끓지 않아 리그닌이 용해되지 않는 문제가 있다.
In the step (S120), natural aqueous NaOH solution is heated at 100 to 120 ° C for 30 to 60 minutes. When the NaOH aqueous solution is boiled at a temperature lower than 100 ° C, the lignin does not dissolve .
상기 수세 단계(S130)는 25℃의 물에 침지시키는 것으로 1회 진행하며, 상기 건조 단계(S140)는 130 내지 140℃에서 30 내지 60분 동안 건조하여, 수분 및 NaOH를 제거한다.
The water washing step (S130) is performed once by immersing in water at 25 ° C, and the drying step (S140) is performed at 130 to 140 ° C for 30 to 60 minutes to remove moisture and NaOH.
상기 2) 단계는 리그닌을 제거한 천연 섬유의 표면을 열가소성 수지로 코팅하는 단계(S200)로, 도 ５ 및 도 ６을 참조하면, 열가소성 수지를 코팅하는 방법은 2-1) 리그닌이 제거된 천연 섬유를 용융된 열가소성 수지에 침지시키는 단계(S210); 및 2-2) 건조 단계(S220)의 순서로 진행된다.
5 and 6, the method of coating a thermoplastic resin is a method of coating a surface of a natural fiber from which natural lignin is removed (step S200) (S210) immersing the molten thermoplastic resin in the molten thermoplastic resin; And 2-2) drying step (S220).
도 ６은 열가소성 수지를 코팅하는 장치들의 순서에 대한 개략도로, 열가소성 수지를 코팅하기 위한 공정 장치는 용융된 열가소성 수지가 담겨진 침지조(300) 및 건조 수단(400)으로 구성되어 있다. 리그닌이 제거된 천연 수지는 롤러를 통해 연속 공정으로 진행된다. 열가소성 수지를 용융시키기 위해, 200 내지 260℃에서 용융시키며, 건조 단계시 건조 온도는 80℃ 이상이며, 바람직하게는 80℃ 내지 120℃에서 건조한다.
FIG. 6 is a schematic view of a sequence of apparatuses for coating a thermoplastic resin. The processing apparatus for coating a thermoplastic resin is composed of an
실시예Example 1 One
자동차 내장재용 다층 구조물의 제조Manufacture of Multilayer Structures for Automotive Interior Materials
천연섬유(양마 (Kenaf))를 5 내지 20%의 NaOH 수용액에 침지시키고, 100 내지 120℃에서 50분 동안 증해 처리하고, 증해 처리 이후에 25℃의 물에 침지시켜 수세하고, 130℃에서 60분 동안 건조 처리하여 리그닌을 제거 한 후, 그 표면을 용융된 PP가 담겨진 침지조에 침지시키고, 100℃에서 건조하여, 천연섬유의 표면을 열가소성 수지인 PP로 20㎛ 코팅하였다.
The natural fibers (Kenaf) were immersed in a 5 to 20% NaOH aqueous solution, digested at 100 to 120 DEG C for 50 minutes, washed at 25 DEG C in water after the digestion process, Min to remove the lignin. The surface of the natural fiber was then dipped in an immersion tank containing molten PP and dried at 100 ° C to coat the surface of the natural fiber with 20 袖 m of PP as a thermoplastic resin.
천연섬유와 합성섬유 (폴리에스터 및 폴리프로필렌)의 비율이 50:50이고 이를 니들펀칭 과정을 통해 펠트층을 제조하였고, 상기 펠트층의 강성 보강을 위하여, 니들펀칭 작업 후에 열롤라를 통해 시트 형태로 제조하였다. 또한, 상기 펠트층 일면에 폴리올레핀계 부직포를 적층하였다.
The ratio of the natural fiber to the synthetic fiber (polyester and polypropylene) was 50:50, and the felt layer was formed through the needle punching process. To reinforce the stiffness of the felt layer, after the needle punching operation, . Further, a polyolefin-based nonwoven fabric was laminated on one side of the felt layer.
비교예Comparative Example 1 One
리그닌을 제거하지 않은 천연섬유를 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
The same procedure as in Production Example 1 was carried out except that natural fibers not having lignin removed were used.
비교예Comparative Example 2 2
천연섬유 및 합성섬유의 비율을 40:60으로 하여 펠트층을 제조하는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
Except that the ratio of the natural fibers to the synthetic fibers was 40:60 to prepare a felt layer.
비교예Comparative Example 3 3
천연섬유 및 합성섬유의 비율을 60:40으로 하여 펠트층을 제조하는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
Except that the ratio of the natural fibers to the synthetic fibers was 60:40 to prepare a felt layer.
실험예Experimental Example
자동차용 내장재의 굴곡강도 및 Flexural strength of automotive interior materials and
VOCsVOCs
방출량 측정 Emission measurement
(1) 본 실시예에 따라 제조된 제품의 강도를 확인하기 위하여 굴곡강도을 측정하였다.
(1) The bending strength was measured to confirm the strength of the product manufactured according to the present embodiment.
굴곡 강도의 측정 방법은 ISO 178 에 규정한 방법을 따르며, 시험편의 크기는 50mm X 150mm, 속도는 5mm/min으로 측정하였다. The flexural strength was measured according to the method specified in ISO 178. The size of the specimen was measured as 50 mm x 150 mm and the speed was 5 mm / min.
(2) 본 실시예에 따라 제조된 제품의 알데하이드류 가스 방출을 확인하기 위하여 VOCs의 방출량을 측정하였다.
(2) The emission amount of VOCs was measured in order to confirm the release of aldehydes gas in the products manufactured according to this embodiment.
VOCs 및 알데하이드의 측정 방법은 MS 300-55 (현대기아자동차)에 규정한 방법을 따르며, 시험편의 크기는 40mm X 90mm, 시험 샘플링 조건은 65 ℃ 에서 2시간 열 처리, 상온 30분 방치 후, 측정하였다.
VOCs and aldehydes are measured according to the method specified in MS 300-55 (Hyundai Kia Motors). Size of test specimen is 40mm X 90mm. Test sample conditions are heat treatment at 65 ℃ for 2 hours, Respectively.
상기 표 1에 따르면, 리그닌을 제거하지 않은 천연 섬유를 포함할 경우, VOCs 측정시, 톨루엔 78㎍/㎥ 및 포름알데하이드 391㎍/㎥로 높은 수치를 나타내었다.
According to the above Table 1, when the natural fibers which did not remove lignin were included, VOCs were measured to be as high as 78 μg / m 3 of toluene and 391 μg / m 3 of formaldehyde.
반면, 실시예 1의 경우, 톨루엔은 33㎍/㎥이고, 포름알데하이드는 94㎍/㎥로 낮은 수치를 나타내었다.
On the other hand, in the case of Example 1, toluene was 33 / / m 3 and formaldehyde was 94 / / m 3.
실시예 1은 천연섬유 및 합성 섬유의 중량비가 50:50으로, 굴곡강도가 322 kgf/cm2로 리그닌을 제거하지 않은 천연섬유를 포함하는 비교예 １에 비해 굴곡강도가 증가하였으며， 리그닌을 제거하였으나， 천연 섬유를 ４０중량％ 포함한 비교예 ２에 비해 우수한 굴곡 강도를 나타내었다．
In Example 1, the flexural strength was increased compared to Comparative Example 1 in which the weight ratio of the natural fiber and the synthetic fiber was 50:50 and the flexural strength was 322 kgf / cm 2 , and the natural fiber without lignin was removed. , But showed excellent flexural strength as compared with Comparative Example 2 containing 40% by weight of natural fibers.
또한， 리그닌을 제거한 천연 섬유를 포함하였으나， 천연섬유를 ６０ 중량％ 포함한 비교예 ３의 경우， 톨루엔은 １６１㎍/㎥이고, 포름알데하이드는 １４０㎍/㎥으로， 리그닌을 제거하지 않은 천연 섬유를 ５０ 중량％ 포함한 비교예 １에 비해 ＶＯＣｓ의 방출량이 많은 것으로 확인되었다．In the case of Comparative Example 3 containing 60% by weight of natural fibers, lignin-free natural fibers were contained in an amount of 161 μg / m 3, formaldehyde was 140 μg / It was confirmed that the emission amount of VOCs was larger than that of Comparative Example 1 including the weight%.
Claims (11)
상기 펠트층의 일면에 적층된 표피층을 포함하며,
상기 천연섬유는 리그닌을 제거하고, 용융된 열가소성 수지에 침지 시키고, 80℃ 내지 120℃에서 건조하여 열가소성 수지로 표면을 코팅한 것이며,
상기 펠트층은 천연섬유 및 합성섬유를 50:50의 중량비로 포함하는 자동차 내장재용 다층 구조물.A felt layer comprising natural fibers and synthetic fibers; And
And a skin layer laminated on one side of the felt layer,
The natural fiber is obtained by removing lignin, immersing it in a molten thermoplastic resin, drying at 80 ° C to 120 ° C and coating the surface with a thermoplastic resin,
Wherein said felt layer comprises natural fibers and synthetic fibers in a weight ratio of 50:50.
상기 천연섬유는 NaOH 수용액에 침지시키고, 100 내지 120℃에서 30 내지 60분 동안 증해 처리하고, 증해 처리 이후에 물에 침지시켜 수세하고, 130 내지 140℃에서 건조하여 리그닌을 제거하는 것인 자동차 내장재용 다층 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the natural fiber is immersed in an aqueous NaOH solution, and is subjected to a digestion treatment at 100 to 120 DEG C for 30 to 60 minutes, followed by dipping in water after the digestion process, and drying at 130 to 140 DEG C to remove lignin Multi - layer construction.
상기 표피층은 폴리올레핀계 부직포 또는 폴리에스터계 부직포인 자동차 내장재용 다층 구조물. The method according to claim 1,
Wherein the skin layer is a polyolefin-based nonwoven fabric or a polyester-based nonwoven fabric.
상기 천연섬유는 황마, 양마(kenaf), 사이잘, 아마 및 대나무로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 자동차 내장재용 다층 구조물. The method according to claim 1,
Wherein the natural fiber is at least one selected from the group consisting of jute, kenaf, sisal, flax, and bamboo.
상기 합성섬유는 저융점 폴리에스터, PET, 폴리프로필렌, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱산(PLA), 폴리글리콜릭산(PGA) 및 폴리부틸렌숙시네이트(PBS)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 자동차 내장재용 다층 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the synthetic fibers are selected from the group consisting of low melting point polyesters, PET, polypropylene, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA) and polybutylene succinate Multi - layer structure for automotive interior materials.
상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 폴리아크릴로나이트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 자동차 내장재용 다층 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polyacrylonitrile.
2-1) 상기 1) 단계의 리그닌이 제거된 천연섬유를 용융된 열가소성 수지에 침지 시키는 단계;
2-2) 상기 2-1) 단계의 열가소성 수지에 침지 시킨 천연 섬유를 80℃ 내지 120℃에서 건조하여 표면을 열가소성 수지로 코팅하는 단계;
3) 상기 2-2) 단계의 열가소성 수지로 코팅된 천연섬유 및 합성 섬유의 비율을 50:50의 중량비로 하여 니들 펀칭 공정으로 펠트층을 제조하는 단계;
4) 상기 3) 단계의 펠트층을 열롤러 공정으로 시트 형태로 제조하는 단계; 및
5) 상기 4) 단계의 시트의 일면에 표피층을 적층하는 단계를 포함하는 자동차 내장재용 다층 구조물의 제조 방법.1) removing the lignin contained in the natural fiber;
2-1) immersing the natural fiber from which lignin is removed in step 1) in a molten thermoplastic resin;
2-2) drying the natural fibers immersed in the thermoplastic resin in the step 2-1) at 80 ° C to 120 ° C to coat the surface with a thermoplastic resin;
3) preparing a felt layer by a needle punching process at a weight ratio of natural fibers and synthetic fibers coated with a thermoplastic resin of step 2-2) to a weight ratio of 50:50;
4) preparing the felt layer of step 3) in a sheet form by a heat roller process; And
5) laminating a skin layer on one side of the sheet of step 4).
상기 1) 단계의 리그닌을 제거하는 단계는,
1-1) 천연섬유를 NaOH 수용액에 침지시키는 단계;
1-2) 상기 1-1) 단계의 천연섬유를 침지시킨 NaOH 수용액을 100 내지 120℃에서 30 내지 60분 동안 증해 처리하는 단계;
1-3) 상기 1-2) 단계의 증해 처리 이후, 수세하는 단계; 및
1-4) 상기 1-3) 단계의 수세 이후, 130 내지 140℃에서 건조하는 단계를 포함하는 자동차 내장재용 다층 구조물의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
The step of removing lignin in the step 1)
1-1) immersing the natural fibers in an aqueous NaOH solution;
1-2) treating the aqueous solution of NaOH immersed with the natural fibers of 1-1) above at 100-120 ° C for 30-60 minutes;
1-3) washing after the step 1-2); And
1-4) A method for manufacturing a multilayer structure for automobile interior material, comprising the steps of:
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