KR102335517B1 - 자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법 - Google Patents

자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기보강 복합재를 에어백 도어의 내면에 더블벨트 라미네이터를 이용하여 일체로 형성하되, 에어백 도어의 전개시 회전되는 부분은 수직으로 꺽인 형태로 형성시키며, 상기 자기보강 복합재로 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 복합재 소재를 적용함으로써 에어백 도어의 전개 시 비산을 방지하고, 기존 에어백 힌지 소재 대비 우수한 기계적 물성을 가지는 자기보강 복합재를 이용한 자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법{AIRBAG DOOR HINGE FOR PASSENGER-SIDE SEAT　OF VEHICLE USING SELF-REINFORCED COMPOSITE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어백 도어의 내면에 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재로 이루어진 힌지를 적용함으로써 에어백 도어의 전개 시 비산을 방지하고, 기존 에어백 힌지 소재 대비 우수한 기계적 물성을 가지는 자기보강 복합재를 이용한 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 에어백 모듈은 스티어링 휠에 내설되는 운전석용 에어백 모듈과, 조수석 전방의 인스트루먼트 패널에 내설되는 조수석용 에어백 모듈 등을 포함한다.
대개, 상기 에어백 모듈은 외관을 고려하여 에어백 도어에 의하여 가려진 상태로 설치되며, 이 에어백 도어의 내면 또는 외면에는 라인홈 형태의 절개선이 형성된다. 이에, 상기 에어백 모듈의 에어백이 전개될 때, 상기 에어백 도어는 절개선을 따라 찢어지면서 양쪽으로 개방된다.
그러나, 에어백 도어가 찢어지며 개방될 때, 에어백 도어의 절개선 주변 등으로부터 파편 등이 외부로 비산되어 상해 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
또한, 에어백 도어의 회전 중심점에 별도의 힌지 구조가 적용되지 않음에 따라, 에어백 도어가 외부방향으로 원활하게 회전 전개되지 않고, 결국 에어백 도어의 개방이 덜 이루어져 에어백의 전개 시 방해 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하고자, 에어백 도어의 전개를 다단계로 조절하기 위하여 경사 및 위사로 직조된 직물시트가 에어백 도어의 내면에 부착된 구조가 미국특허 US 8348303에 개시되어 있다.
좀 더 구체적으로, 미국특허 US 8348303에 개시된 직물시트는 에어백 폭발 시 힘이 가해지는 방향으로 하중 지지용(stop) 경사와 베이스(base) 경사가 평행하게 번갈아 가며 배치된 상태에서 위사와 격자모양으로 직조된 것으로서, 상기 하중 지지용 경사가 베이스 경사에 비하여 더 긴 길이로 적용된다.
이때, 상기 하중 지지용 경사의 양단부는 지그재그 식으로 중첩되어 에어백 도어의 힌지 역할을 하게 된다.
이에, 상기 에어백 도어의 전개 시 베이스 경사는 끊어지지만, 보다 긴 길이의 하중 지지용 경사는 끊어지지 않으면서 에어백 도어의 회전을 위한 힌지 역할을 하게 된다.
그러나, 미국특허 US 8348303에 개시된 직물시트는 메쉬 형태로 되어 있어 인서트 성형 시 고정이 어려워 고정을 위한 사전 접착공정이 필수로 수행되어야 하는 문제가 있다. 즉, 직물시트는 메쉬 형태로 크래쉬 패드의 인서트 성형 시 접착 특성을 확보하기 위해 추가의 접착코팅 공정을 수행해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 요인이 된다.
또한, 메쉬 형태의 직물시트는 에어백 도어의 전개 시 접착 계면에서 에어백 폭발압력에 의하여 끊어지는 경우가 발생할 수 있고, 결국 하중 지지용 경사가 끊어지면 에어백 도어의 힌지 역할을 수행하지 못하여 에어백 도어가 분리되면서 외부로 비산될 우려가 있다.
미국특허 US 8348303
상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 에어백 도어의 내면에 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재로 이루어진 힌지를 적용함으로써 에어백 도어의 전개 시 비산을 방지하는 동시에 우수한 기계적 물성을 가져 에어백 도어의 힌지 역할을 용이하게 수행할 수 있는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재가 동승석 에어백 도어의 내면에 일체로 형성되어 있고, 상기 자기보강 복합재는 상기 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 용융 및 접착된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지를 제공한다.
또한 본 발명은 (a) 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 적층체 원료를 제조하는 단계; (b) 상기 적층체 원료를 평판형 더블벨트 라미네이터에 투입한 후 가압조건하에서 용융함침하여 자기보강 복합재를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 자기보강 복합재를 사출 성형하여 자동차용 동승석 에어백 힌지를 제조하는 단계;를 포함하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 에어백 도어의 내면에 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재로 이루어진 힌지를 적용함으로써 에어백 도어의 전개 시 비산을 방지하는 동시에 기존 에어백 힌지 소재 대비 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 인서트 성형 시 별도의 사전 접착공정 및 코팅공정을 거치지 않아도 접착력이 우수하여 성형성 및 생산성을 향상시키고, 원가를 절감할 수 있다.
또한 에어백 도어와 크래쉬 패드의 일체형 구조로 제작이 가능한 이점이 있다.
도 1은 에어백 도어의 전개 전 본 발명에 따른 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지를 도시한 단면도이다.
도 2는 에어백 도어의 전개 후 본 발명에 따른 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조된 에어백 힌지에 대해 필 오프 테스트 전과 후의 에어백 힌지를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 평판형 더블벨트 라미네이터의 장치 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 자기보강 복합재를 이용한 에어백 도어의 힌지 및 그 제조방법에 관한 것으로 본 명세서에서, 용어 "자기보강" 복합재는, 광의로는 복합재가 수지 재질로 이루어진 것을 의미하며, 종래 매트릭스를 수지로 사용하고 보강재를 탄소섬유 및 유리섬유 등의 무기질 섬유 등을 사용한 것과는 구별되는 의미이며, 협의로는 복합재 수지의 물성이 매트릭스 수지와 물성이 동일 또는 유사한 수지를 의미한다.
예를 들면, 상기 자기보강 복합재(self-reinforced composite)는 시차주차열량 분석법(Differential Scanning Calorimetry; DSC)에 의해서 결정할 수 있으며, 매트릭스 수지와 보강재 수지를 이용하여 제조된 복합재를 DSC 분석한 결과, 1차 승온 피크에서 서로 다른 2개가 아닌 1개의 동일한 용융온도(Tm) 피크가 나타나는 소재들을 의미할 수 있다.
본 발명의 자동차용 동승석 에어백 도어(20)의 힌지는 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재가 에어백 도어(20)의 내면에 일체로 형성되어 있되, 에어백 도어(20)의 전개시 회전되는 부분은 수직으로 꺽인 형태로 형성되어 있고, 상기 자기보강 복합재는 상기 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 용융 및 접착된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 에어백 도어(20)의 전개 전 본 발명에 따른 자동차용 동승석 에어백 도어(20)의 힌지를 도시한 단면도이다. 상기 도 1를 참조하여 보면, 에어백 도어(20)의 전개 전에는 크래쉬 패드(10)와 에어백 도어(20)가 연결되어 있고, 에어백 도어(20)의 중간에는 에어백 전개선(40)이 형성되어 있다.
상기 에어백 도어(20)의 내면에는 일체로 형성되는 에어백 힌지(30)가 형성되어 있고, 상기 에어백 힌지(30)는 에어백 도어(20)의 전개 시 회전되는 부분이 수직으로 꺽인 형태로 형성된 것을 보여준다. 또한, 상기 에어백 도어(20)의 내부에는 에어백 모듈(50)이 구비된 것을 보여준다.
도 2는 에어백 도어(20)의 전개 후 본 발명에 따른 자동차용 동승석 에어백 도어(20)의 힌지를 도시한 단면도이다. 상기 도 2를 참조하여 보면, 에어백 전개 후 에어백 전개선(40)을 중심으로 에어백 도어(20)가 양쪽으로 벌어지면서 에어백 모듈(50)이 외부로 돌출되는 형상을 보여준다. 이때, 에어백 도어(20)의 전개 시 에어백 힌지(30)는 에어백 도어(20)가 전개되면서 수직으로 꺽인 부분이 90 ° 이상 회전되는 것을 보여준다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 자기보강 복합재는 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 0.3~2.0 mm의 두께로 형성된 것일 수 있다. 상기 자기보강 복합재는 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 복수층으로 적층된 것일 수 있다. 본 발명에서 복수층이라 함은 1층 이상의 보강재 수지층과 1층 이상의 매트릭스 수지층이 복수층으로 여러겹 적층된 것일 수 있다. 상기 자기보강 복합재는 일례로 보강재 수지층, 매트릭스 수지층 및 보강재 수지층이 적층되어 용융 및 접착된 형태로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 자기보강 복합재는 0.3~2.0 mm의 두께로 형성하는 것이 바람직한데, 그 두께가 0.3 mm 미만이면 용융 접착 시 소재 전체가 용융되어 에어백 힌지(30)로서의 역할을 제대로 수행할 수 없고, 2.0 mm 초과이면 원재료 가격이 상승되고 두꺼운 두께로 인해 도어 전개에 불리하게 작용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 자기보강 복합재는 비중이 0.9 이하로 매우 낮으나, 인장탄성계수 및 강도 측면에서 기존 유리섬유 강화 복합재와 유사한 수준의 기계적 물성을 가질 수 있다. 기존 복합재 대비 약 30% 이상 경량화가 가능할 뿐만 아니라 열가소성 소재의 사용으로 기존 유리섬유 강화 복합재 대비 재활용성이 매우 우수하다. 기존 유리섬유 강화 복합재는 분쇄하여 사용하거나, 섬유만 선택적으로 분리하여 재사용되므로 재활용성에 한계가 있었다.
본 발명에서 적용된 상기 자기보강 복합재는 고강성과 고파괴인성을 가지는 것으로, 바람직하게는 인장강도 1,200~3,000 N/cm이고, 신율 5~15%를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 본 발명에 적용되는 자기보강 복합재는 매트릭스 수지층와 보강재 수지층은 모두 고분자 수지 소재인 것으로서, 본 발명에서 매트릭스 수지와 보강재 수지는 종래에 알려진 열가소성 수지를 모두 사용하며 특별히 제안하는 의도는 아니다.
상기 매트릭스 수지와 보강재 수지는 폴리올레핀 수지, 예를 들면 탄소수 2-4의 사슬형 올레핀을 반복단위로 포함하는 호모폴리머, 헤테로 폴리머 또는 코폴리머일 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 공중합체 등을 포함한다.
바람직하게는, 상기 보강재 수지는 11:1 내지 20:1의 연신비 및 130~180 ℃의 용융온도를 갖는 폴리올레핀 수지로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 상기 보강재 수지는 연신비가 11:1 미만이면 폴리올레핀 수지의 연신에 의한 결정화가 수행되지 않아 우수한 기계적 강성을 확보하는 것이 어렵고, 20:1 초과이면 과도한 연신비로 제작이 어렵고 단가가 올라가는 문제가 있다. 또한 상기 보강재 수지는 용융온도가 130 ℃ 미만이면 보강재 소재의 열적 특성이 저하될 수 있고, 180 ℃ 초과이면 소재 성형 시 가열시간이 길어져서 성형성 및 생산성이 저하되는 문제가 있다.
더욱 바람직하게는 상기 보강재 수지로 용융지수(MI)가 0.5~10 g/10min이고, 중량평균분자량이 150,000~550,000 g/mol인 호모-폴리프로필렌 수지로 이루어진 것일 수 있다. 상기 보강재 수지는 섬유 또는 직물 형태인 것일 수 있다.
또한 상기 매트릭스 수지는 10~30 g/10min의 용융지수(MI) 및 100~150 ℃의 용융온도를 갖는 폴리올레핀 수지를 사용할 수 있다. 상기 매트릭스 수지는 필름 형태인 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 자동차용 동승석 에어백 도어(20)의 힌지(30)의 제조방법은 (a) 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 적층체 원료를 제조하는 단계; (b) 상기 적층체 원료를 평판형 더블벨트 라미네이터에 투입한 후 가압조건하에서 용융함침하여 자기보강 복합재를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 자기보강 복합재를 사출 성형하여 자동차용 동승석 에어백 힌지(30)를 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 (a) 단계에서 상기 보강재 수지층은 섬유 또는 직물 형태이고, 상기 매트릭스 수지층은 필름 형태인 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 (b) 단계에서 자기보강 복합재는 평판형 더블벨트 라미네이터 방법으로 제조되며, 라미네이터의 수지 주입부에서 배출부쪽으로 제1구간, 제2구간, 및 제3구간으로 구분되는 적어도 3개 이상의 온도조건이 상이한 구간을 포함하는 평판형 더블벨트 프레스 라미네이터를 이용하여, 매트릭스 수지에 보강재 수지를 용융 및 함침하여 자기보강 복합재를 연속식으로 제조하는 것일 수 있다. 상기 제2구간에서 용융 및 함침된 자기보강 복합재를 재결정화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1구간과 제3구간 사이에 위치하는 냉각장치를 이용하여 제3구간의 온도를 낮추며, 상기 제1구간 및 제3구간 사이에 상기 벨트의 냉각수단이 설치되어 있는 것일 수 있다.
도 4에 기재된 더블벨트 라미네이터를 사용하여 자기보강 복합재를 제조하는 경우, 상기 제1 구간은 매트릭스 수지에 보강재 수지를 용융 및 함침하는 단계를 수행할 수 있으며, 상기 라미네이터의 수지 주입부쪽에 가장 근접하게 위치한 제1구간의 온도는 (보강재 수지의 용융온도 -5℃) 내지 (보강재 수지의 용융온도 + 5℃)의 온도 범위일 수 있다. 제1 구간의 온도가 Tm-5 ℃ 미만에서는 가공열량 부족으로 인한 함침 저하로 인장탄성계수가 저하되고 1구간 Tm+5℃를 초과하는 경우 보강재의 용융에 의한 물성 저하 발생으로 제1 구간의 Tm-5℃ 내지 Tm+5℃가 바람직하다.
본 발명에 따른 자기보강 고분자 수지의 제조방법은 매트릭스 수지에 보강재 수지를 용융 및 함침하는 단계 후에, 추가적으로 상기 제2구간에서 용융 및 함침된 자기보강 복합재를 재결정화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제1 구간에 인접하는 제2구간의 재결정화 구간은 (보강재 수지의 용융온도 -50 ℃) 내지 (보강재 수지의 용융온도 -70 ℃)의 온도 범위일 수 있다. 상기 재결정화 구간의 온도는 용융 이후 재결정화 온도에서 수지를 열처리함으로써 소재의 결정구조 생성에 따른 물성 상승 효과를 고려한 것이다. 재결정화 이후 구간에서는 수지를 냉각시켜 형태를 만드는 구간이다. 상기 재결정화 온도는 예를 들면 DSC의 Tc로 확인할 수 있다.
상기 제2구간의 온도가 제1구간 보다 낮아지므로, 제1구간과 제2구간 사이에 냉각장치를 이용하여 제2 구간의 온도를 낮출 수 있으며, 예를 들면 상기 제1구간 및 제2구간 사이에 상기 벨트의 냉각수단이 설치되어 있다. 상기 냉각단계는 용융 함침 이후에 가압상태에서 냉각을 수행하는 단계로서, 상기 냉각단계를 수행함으로써 자기보강 복합재의 수축을 방지하며 치수안정성을 높이고 섬유 보강재의 물성을 보존할 수 있다. 상기 냉각 온도는 용융 함침 공정의 온도에서 상온까지 점차적으로 냉각할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 (b) 단계에서 용융함침 공정은 140~180 ℃의 온도 및 5~15 kgf/cm2의 압력 조건에서 1~30 분 동안 수행되는 것일 수 있다. 이때, 온도가 140 ℃ 미만이면, 매트릭스 미용융에 의해 미함침 현상이 발생할 수 있고, 180 ℃ 초과이면 보강재 수지층이 용융되어 물성이 저하될 수 있다. 또한 압력이 5 kgf/cm2 미만이면 수축력이 압력보다 커서 수축에 의한 물성저하가 발생할 수 있고, 15 kgf/cm2 초과이면 소재에 주름이 발생할 수 있다. 상기 자기보강 복합재는 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 0.3~2.0 mm의 두께로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 에어백 도어(20)의 내면에 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재로 이루어진 힌지를 적용함으로써 에어백 도어(20)의 전개 시 비산을 방지하는 동시에 기존 에어백 힌지(30) 소재 대비 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 기존 메쉬 형상의 복합재 소재와 달리 인서트 성형 시 자기보강 복합재를 금형에 고정시키기 위한 별도의 사전 접착공정 및 코팅공정을 거치지 않아도 접착력이 우수하여 성형성 및 생산성을 향상시키고, 원가를 절감할 수 있다.
또한 에어백 도어(20)와 크래쉬 패드(10)의 일체형 구조로 제작이 가능한 이점이 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 자기보강 복합재(열가소성 수지 복합재)의 제조
자기보강 복합재를 제조하기 위한 보강재 수지 섬유 및 매트리스 수지를 준비하였다. 구체적으로, 보강재 수지는 호모-폴리프로필렌(Homo-polypropylene) MI 1 g/10min, 용융온도 165 ℃, 분자량(Mw 480,000 g/mol) 롯데케미칼 Y-120 수지를 사용하였다.
상기 보강재 수지를 자체공정을 이용하여 보강재 섬유(원사)로 제작한 후에 상기 보강재 섬유를 1:1 평직으로 제직하여 0.3 mm두께의 직물원단(보강재 섬유)을 제조하였다. 이때, 상기 방법으로 제조된 보강재 섬유는 KS K ISO2062 방법으로 다음과 같이 물성을 측정하였다. 그 결과 상기 보강재 섬유의 데니어는 1,880 g/9000m, 연신비는 14.3:1이었으며, 인장탄성계수 133.2 gf/de, 인장강도 6.8 gf/de 및 신율 7.44%이었다.
상기 매트릭스 수지는 프로필렌 및 에틸렌의 공중합 수지 MI 25 g/10min, Tm 130 ℃를 이용해 자체 공정을 이용하여 0.2 mm 두께의 매트릭스 필름으로 제작하여 사용하였다.
상기 직물원단(보강재 섬유) 및 매트릭스 필름을, 직물원단/매트릭스 필름/직물원단 순으로 3개의 층으로 적층하기 위해서, 롤 형태의 언와인더에 장착하고 언와인더에서 이송되어 나오며 차례로 적층되어 더블벨트 프레스 라미네이터로 삽입하였다. 가공 전 시편 두께는 0.78 mm이며, 더블벨트 라미네이터의 벨트간격(롤갭) 0.5 mm, 벨트 속도 8 mm/sec 및 체류시간 150 sec로 운전하였다.
이렇게 제조된 자기보강 복합재는 두께가 0.57 mm이었다.
비교예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 소재로 이루어지고, 0.5 mm의 원단두께를 가지는 하이테크필라 사의 직물원단을 준비하였다.
비교예 2
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 소재로 이루어지고, 1.15±0.05 mm의 원단두께를 가지는 독일 SYNTEEN사의 PET-SGAM00170를 준비하였다.
실험예 1: 연신비에 따른 물성특성 평가
상기 실시예 1에서 보강재 섬유를 제조하되, 연신비를 하기 표 1과 같이 조절하여 보강재 섬유를 각각 제조하였다. 그 다음 각각의 보강재 섬유에 대해 데니어(denier), 인장탄성계수, 인장강도 및 신율을 KS K ISO2062 방법에 의해 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 연신비 섬유 Denier
(g/9000m)		 인장탄성계수
(gf/de)		 인장강도
(gf/de)		 신율
(%)
실시예 1-1 14.3:1
(100%)		 고연신 Homo-PP
보강섬유		 1,880 133.2 6.8 7.44
실시예 1-2 9:1 고연신 Homo-PP
보강섬유		 1,800 73 3.7 21
실시예 1-3 21:1 고연신 Homo-PP
보강섬유		 생산 불가
상기 표 1의 결과에 의하면, 연신비가 9:1인 경우 인장탄성계수 및 인장강도가 매우 낮은 수치를 보이는 것을 확인하였다. 또한 연신비가 21:1인 경우 과도한 연신비로 생산이 불가하였다. 이에 반해, 연신비가 14.3:1인 경우 인장탄성계수 및 인장강도에서 모두 우수한 물성을 확보할 수 있음을 확인하였다.
실험예 2: 에어백 힌지의 소재에 따른 물성평가
상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조된 에어백 힌지(30) 소재에 따른 인서트 성형성을 평가하기 위해 다음과 같은 방법으로 실시하여 성형성을 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
상기 실시예 1 및 비교예 1, 2의 에어백 힌지(30) 소재를 금형에 사전 고정하여 금형 내에 장착하였다. 그 다음 금형을 닫고 230 ℃의 사출온도로 인서트 사출하여 에어백 힌지(30)가 부착된 크래쉬 패드를 제작하였다.
상기 방법으로 제조된 자기보강 복합재를 적용한 에어백 힌지(30)의 물성으로서 ks K 0521:2011(스트립법)방법에 따라 인장강도를 측정하였다.
구분 비교예 1 비교예 2 실시예 1
인장강도(N/cm) 135 580 2,500
신율(%) 16 18 8
상기 표 2의 결과에 의하면, 상기 비교예 1, 2의 경우 인장강도가 상기 실시예 1에 비해 상대적으로 낮았으나, 상기 실시예 1의 경우 상기 비교예 1, 2에 비해 인장강도가 크게 향상된 것을 확인하였다.
다만, 상기 실시예 1에서 신율은 8%로 다소 낮았으나, 이 정도 수준의 신율은 에어백 전개 시 에어백 도어(20)와 크래쉬 패드(10)의 간섭을 피하기 위해 겹치게 접는 구조에 적용 가능한 범위의 수치이다.
실험예 3: 에어백 힌지에 따른 필 오프 ( peel off ) 접착강도평가
상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조된 에어백 힌지(30) 소재를 금형에 고정한 후 이형 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 이형필름을 에어백 힌지(30)의 50%를 덮었다. 그 다음 상기 이형필름을 금형에 고정시킨 후 금형을 닫고 230 ℃의 온도에서 사출하여 폭 1cm의 0°필 오프(peel off) 시편을 제작하여 접착강도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.
구분 비교예 1 비교예 2 실시예 1
소재 인장강도(N/cm) 135 580 2,500
접착강도(N/cm) 137 575 1,294
소재형상 파단발생 파단발생 상태 양호
상기 표 3의 결과에 의하면, 상기 비교예 1, 2의 경우 소재 인장강도가 각각 135, 580 N/cm이었으나, 접착강도가 137, 575 N/cm로 유사한 것을 알 수 있었다.
이는 에어백 힌지(30)의 인장강도 보다 접착강도가 더 높은 것을 의미한다. 즉, 접착강도가 에어백 힌지(30)의 인장강도 보다 훨씬 더 높아 이로 인해 접착계면에서 힌지 소재에 파단이 발생된 것임을 알 수 있었다.
이에 반해, 상기 실시예 1의 경우 소재 인장강도는 2,500 N/cm이었으나, 접착강도가 1,294 N/cm인 것으로 보아 접착강도 보다 소재의 인장강도가 강하므로 접착계면으로부터 에어백 힌지(30)가 파단되지 않고 그대로 분리되는 것을 확인할 수 있었다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조된 에어백 힌지(30)에 대해 필 오프 테스트 전과 후의 에어백 힌지(30)를 보여주는 사진이다. 상기 도 3에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교예 1, 2에서는 접착강도가 에어백 힌지(30)의 인장강도에 비해 훨씬 더 높아 에어백 힌지(30)가 파단되는 형태를 보여주고 있으며, 상기 실시예 1에서는 접착강도가 에어백 힌지(30)의 인장강도에 비해 낮아 파단형상 없이 접착계면으로부터 분리되는 것을 확인할 수 있었다.
10: 크래쉬 패드
20: 에어백 도어
30: 에어백 힌지
40: 에어백 전개선
50: 에어백 모듈

Claims (11)

  1. 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 자기보강 복합재가 동승석 에어백 도어의 내면에 일체로 형성되어 있고,
    상기 자기보강 복합재는 상기 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 용융 및 접착된 형태로 이루어지고, 및
    상기 보강재 수지층의 보강재 수지는 11:1 내지 20:1의 연신비 및 130~180 ℃의 용융온도를 갖는 폴리올레핀 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기보강 복합재는 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층이 적층되어 0.3~2.0 mm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자기보강 복합재는 인장강도가 1,200~3,000 N/cm이고 및 신율 5~15%를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보강재 수지층의 보강재 수지는 용융지수(MI)가 0.5~10 g/10min이고, 중량평균분자량이 150,000~550,000 g/mol인 호모-폴리프로필렌 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층의 매트릭스 수지는 10~30 g/10min의 용융지수(MI) 및 100~150 ℃의 용융온도를 갖는 폴리올레핀 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지.
  7. (a) 보강재 수지층 및 매트릭스 수지층을 포함하는 적층체 원료를 제조하는 단계;
    (b) 상기 적층체 원료를 평판형 더블벨트 라미네이터에 투입한 후 가압조건하에서 용융함침하여 자기보강 복합재를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 자기보강 복합재를 사출 성형하여 자동차용 동승석 에어백 힌지를 제조하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 보강재 수지층의 보강재 수지는 11:1 내지 20:1의 연신비 및 130~180 ℃의 용융온도를 갖는 폴리올레핀 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 자기보강 복합재는 평판형 더블벨트 라미네이터 방법으로 제조되며, 라미네이터의 수지 주입부에서 배출부쪽으로 제1구간, 제2구간, 및 제3구간으로 구분되는 적어도 3개 이상의 온도조건이 상이한 구간을 포함하는 평판형 더블벨트 프레스 라미네이터를 이용하여, 매트릭스 수지에 보강재 수지를 용융 및 함침하여 자기보강 복합재를 연속식으로 제조하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2구간에서 용융 및 함침된 자기보강 복합재를 재결정화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1구간과 제3구간 사이에 위치하는 냉각장치를 이용하여 제3구간의 온도를 낮추며, 상기 제1구간 및 제3구간 사이에 상기 평판형 더블벨트 라미네이터 내 벨트에 냉각수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 용융함침 공정은 140~180 ℃의 온도 및 5~15 kgf/cm2의 압력 조건에서 1~30 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 동승석 에어백 도어의 힌지의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102162644B1 (ko) * 2018-11-08 2020-10-08 주식회사 남전산업 자기보강복합재 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 자기보강복합재

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013911B1 (ko) * 2008-10-08 2011-02-14 기아자동차주식회사 차량 내장용 크래쉬 패드 및 그 제조장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2765386B2 (ja) * 1992-07-30 1998-06-11 豊田合成株式会社 エアバッグ装置のパッドの成形方法
DE202007016718U1 (de) 2007-02-21 2008-04-03 K.L. Kaschier- Und Laminier Gmbh Airbagdeckelscharnier mit kraftaufnehmendem System
KR101945560B1 (ko) * 2014-03-03 2019-02-07 (주)엘지하우시스 연속섬유강화 열가소성 플라스틱을 이용한 프론트 엔드 모듈 캐리어 및 그 제조방법
KR101713714B1 (ko) * 2015-06-29 2017-03-22 현대자동차주식회사 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013911B1 (ko) * 2008-10-08 2011-02-14 기아자동차주식회사 차량 내장용 크래쉬 패드 및 그 제조장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102663737B1 (ko) 2022-10-31 2024-05-09 한국조폐공사 내구성이 향상된 힌지 및 이를 포함하는 보안문서

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