KR102372331B1

KR102372331B1 - 차량 엔진용 언더커버의 제조방법

Info

Publication number: KR102372331B1
Application number: KR1020210117748A
Authority: KR
Inventors: 신성기
Original assignee: 신성기
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2022-03-08

Abstract

본 발명은 차량 엔진용 언더커버의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부직포의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제1분사단계, 상기 제1분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 적층하는 유리섬유적층단계, 상기 유리섬유적층단계를 통해 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제2분사단계, 상기 제2분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 부직포를 적층하는 부직포적층단계 및 상기 부직포적층단계를 통해 제조된 적층체를 가열압축하는 가열압축단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 차량 엔진용 언더커버는 차량의 엔진에서 발생되는 진동이나 소음을 차단할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하며 언더커버를 구성하는 유리섬유와 부직포의 박리현상이 억제되고 통기성이 우수하여 수분이 빠르게 건조되는 효과를 나타낸다.

Description

차량 엔진용 언더커버의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF UNDERCOVER FOR VEHICLE ENGINE}

본 발명은 차량 엔진용 언더커버의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진에서 발생되는 진동이나 소음을 차단할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하며 언더커버를 구성하는 유리섬유와 부직포의 박리현상이 억제되고 통기성이 우수하여 수분이 빠르게 건조되는 효과를 나타내는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법에 관한 것이다.

차량의 엔진커버 및 엔진 언더커버는 차량의 주행 중에 엔진을 외부 환경으로부터 보호하고 엔진룸을 깔끔하게 보이도록 하기 위하여 엔진외부에 장착되는 외장재이며, 차량의 엔진 외부 및 주변에 장착되기 때문에 미관을 고려하여 표면특성이 좋아야 함과 동시에 외부충격에 강한 기계적 물성, 흡차음성, 경량성 및 내열성등이 요구된다.

엔진커버 및 엔진언더커버의 소재와 관련한 선행기술인 한국특허등록 제10-0828654호에는 폴리아미드 수지 38∼84.98중량%, 촙상의 유리섬유 5∼20중량%, 무기 충전제 5∼20중량%, 내열제 0.02∼2중량% 및 글래스버블 5∼20중량%로 조성된 폴리아미드 하이브리드 수지 조성물로 압출한 엔진커버를 개시하고 있으나, 엔진커버 중의 전체적인 중량이 지나치게 증가하여 차량의 연비에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 엔진커버 및 엔진언더커버는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등에 내열성을 부여하는 유리섬유를 적용하여 사출성형한 뒤 엔진상부 스테이와 볼트로서 체결하는 방법이 이용되었으나 차량에 조립하는 과정에서 유리섬유가 작업자에게 떨어지는 등 작업환경의 유해성 등의 문제점이 있었다.

또한, 상기의 문제점을 해소하기 위해 엔진커버 및 엔진언더커버를 구성할때, 부직포로 표피층을 구성하고, 내부에 유리섬유를 적용하며, 부직포와 유리섬유를 접착하는 접착필름을 개재하는 방법이 이용되었는데, 사용 중에 접착필름이 들뜨거나, 부직포 및 유리섬유로 부터 이탈되어 소음을 유발하며, 접착필름으로 인해 엔진커버나 에진언더커버에 수분이 도포되는 경우 잘 마르지 않는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-1369544호(2014.02.25) 한국특허등록 제10-1846986호(2018.04.03)

본 발명의 목적은 차량의 엔진에서 발생되는 진동이나 소음을 차단할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하며 언더커버를 구성하는 유리섬유와 부직포의 박리현상이 억제되고 통기성이 우수하여 수분이 빠르게 건조되는 효과를 나타내는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 부직포의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제1분사단계, 상기 제1분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 적층하는 유리섬유적층단계, 상기 유리섬유적층단계를 통해 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제2분사단계, 상기 제2분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 부직포를 적층하는 부직포적층단계 및 상기 부직포적층단계를 통해 제조된 적층체를 가열압축하는 가열압축단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 부직포는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 폴리아미드 섬유를 혼섬하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 부직포는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 100 중량부에 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 150 내지 200 중량부 및 폴리아미드 섬유 30 내지 50 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 융점이 150 내지 180℃인 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리에틸렌 분말은 입자크기가 1 내지 20㎛인 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 부직포적층단계와 상기 가열압축단계 사이에는 상기 부직포적층단계를 통해 제조된 적층체의 일면에 폴리프로필렌과 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 흡음재를 적층하는 흡음재적층단계가 더 진행되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 흡음재는 폴리프로필렌을 190 내지 220℃로 용융압출하고, 15 내지 20℃로 냉각하면서 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유를 혼합하여 웹을 형성하고, 상기 웹의 외측을 제거하고 일정속도로 폴딩한 후에, 폴딩된 웹을 라미네이팅하여 제조되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 흡음재는 면밀도가 250 내지 350g/m²인 것으로 한다.

본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법은 차량의 엔진에서 발생되는 진동이나 소음을 차단할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하며 언더커버를 구성하는 유리섬유와 부직포의 박리현상이 억제되고, 통기성이 우수하여 수분이 빠르게 건조되는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 내지 4는 본 발명을 통해 제조된 차량 엔진용 언더커버를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명을 통해 제조된 차량 엔진용 언더커버의 단면을 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법은 부직포의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제1분사단계(S101), 상기 제1분사단계(S101)를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 적층하는 유리섬유적층단계(S103), 상기 유리섬유적층단계(S103)를 통해 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제2분사단계(S105), 상기 제2분사단계(S105)를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 부직포를 적층하는 부직포적층단계(S1-7) 및 상기 부직포적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 가열압축하는 가열압축단계(S109)로 이루어진다.

상기 제1분사단계(S101)는 부직포의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 단계로, 부직포의 상부면에 부직포 100 중량부 대비 폴리에틸렌 분말 5 내지 10 중량부를 분사하는 과정으로 이루어진다.

상기 부직포는 차량 엔진용 언더커버의 외피가 되는 층으로, 차량의 엔진으로부터 전달되는 진동이나 충격과 열로부터 견딜 수 있도록 기계적 물성과 내열성이 우수한 성분으로 이루어져야하는데, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 폴리아미드 섬유를 혼섬하여 이루어지며, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 100 중량부에 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 150 내지 200 중량부 및 폴리아미드 섬유 30 내지 50 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 방사하여 제조된 섬유를 말하며, 상기 저융점(Low Melting) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 150 내지 180℃인 것을 특징으로 하며, 상기 레귤러(Regular) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 190 내지 256℃인 것을 특징으로 한다.

저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 비해 절곡이 용이하여 엔진용 언더커버 제조 시 가공성을 높일 수 있고, 중합시 결정력을 감소시킬 수 있도록 제조되어 용융점이 낮은 것이 특징이며, 인체 및 환경에 유해한 수지 접착을 대체할 수 있다.

여기서 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 대비 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 함량이 200 중량부를 초과하게 되면 유동성이 지나치게 증가되어 부직포층을 결속시키기 어렵고, 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 의 함량이 150 중량부 미만이면 굳기가 지나치게 증가하여 부직포층의 형성이 어려워진다.

또한, 상기 폴리아미드 섬유는 30 내지 50 중량부가 함유되며, 상기 부직포층의 내열성을 더욱 향상시키는 역할을 하는데, 상기 폴리아미드 섬유의 함량이 30 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 폴리아미드 섬유의 함량이 50 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 함량이 줄어들어 부직포의 물성이나 가공성이 저하될 수 있다.

상기의 성분으로 이루어진 부직포는 기계적 물성이나 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 밀도에 따라 가변적이기는 하나, 저주파 영역에서의 엔진 소음을 흡수하는 역할을 하는데, 상기 부직포의 두께는 0.5 내지 1 밀리미터가 바람직하며, 면밀도는 300 내지 2000g/m²인 것이 바람직하다.

상기 부직포의 면밀도가 300g/m²미만인 경우에는 상기와 같은 소음 흡수효과가 미미하며, 상기 부직포의 면밀도가 2000g/m²을 초과하는 경우에는 흡음성이 증가하지만, 중량이 지나치게 증가하기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 상기의 폴리에틸렌 분말은 상기 부직포와 상기 유리섬유를 강력하게 결속시켜, 들뜸이나 박리현상을 억제하면서도, 우수한 통기성을 유지시켜 본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버가 수분에 노출되더라도 빠르게 건조되어, 수분으로 인해 엔진에 영향이 미치는 것을 최소화한다.

이때, 상기 폴리에틸렌 분말은 입자크기가 1 내지 20㎛인 것이 바람직한데, 상기 폴리에틸렌 분말의 분사량이 5 중량부 미만이거나 입자크기가 1㎛ 미만이면 충분한 접착력을 발휘할 수 없고, 상기 폴리에틸렌 분말의 분사량이 10 중량부를 초과하거나 입자크기가 20㎛를 초과하게 되면 접착력은 크게 향상되지 않으면서 통기성이 지나치게 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 유리섬유적층단계(S103)는 상기 제1분사단계(S101)를 통해 폴리에틸렌테레프탈레이트 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 적층하는 단계로, 상기 제1분사단계(S101)를 통해 폴리에틸렌테레프탈레이트 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 0.5 내지 1 센티미터의 두께로 적층하여 이루어진다.

이때, 상기 유리섬유는 면밀도가 200 내지 400g/m²인 것이 바람직한데, 상기의 면밀도를 갖는 유리섬유가 0.1 내지 1 센티미터로 적층되면 본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버의 내열성이나 기계적 물성이 월등하게 향상된다.

상기 제2분사단계(S105)는 상기 유리섬유적층단계(S103)를 통해 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 단계로, 이때, 상기 유리섬유의 상부면에 분사되는 폴리에틸렌 분말의 물성이나 분사량 및 효과는 상기 제1분사단계(S101)를 통해 분사되는 폴리에틸렌 분말의 물성이나 분사량 및 효과와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 부직포적층단계(S107)는 상기 제2분사단계(S105)를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 부직포를 적층하는 단계로, 이때, 상기 유리섬유의 상부면에 적층되는 부직포는 상기 제1분사단계(S101)에서 사용된 부직포와 동일한 두께, 면밀도 및 효과를 나타내므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 가열압축단계(S109)는 상기 부직포적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 가열압축하는 단계로, 상기 부직포적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 가열장치가 구비된 프레스기에 투입하고, 190 내지 210℃의 온도와 90 내지 110ton의 압력으로 50 내지 70초 동안 열간성형한 후에, 90 내지 110ton의 압력으로 30 내지 50초 동안 냉간성형하는 과정으로 이루어진다.

또한, 상기 부직포적층단계(S107)와 상기 가열압축단계(S109) 사이에는 상기 부직포적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체의 일면에 폴리프로필렌과 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 흡음재를 적층하는 흡음재적층단계(S108)가 더 진행될 수도 있는데, 상기 부직포적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체의 일면에 폴리프로필렌과 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 흡음재를 0.5 내지 1 밀리미터의 두께로 적층하는 과정으로 이루어진다.

이때, 상기 흡음재는 폴리프로필렌을 190 내지 220℃로 용융압출하고, 15 내지 20℃로 냉각하면서 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유를 혼합하여 웹을 형성하고, 상기 웹의 외측을 제거하고 일정속도로 폴딩한 후에, 폴딩된 웹을 라미네이팅하여 제조되며, 면밀도가 250 내지 350 g/m²인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 과정을 통해 제조된 흡음재가 더 형성되면 소음차단 효과가 더욱 향상된 차량 엔진용 언더커버가 제공된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 차량 엔진용 언더커버의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<제조예 1>

저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(Low melting PET) 30 중량부, 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 180 중량부 및 폴리아미드 섬유 40 중량부를 혼섬한 후에 카딩(Carding)하고, 680rpm으로 니들펀칭하여 면밀도가 1000g/m²인 부직포를 제조하였다.

<제조예 2>

폴리에틸렌을 분쇄하여 평균 입자크기가 10㎛인 폴리에틸렌 분말을 제조하였다.

<제조예 3>

폴리프로필렌을 200℃의 온도로 압축방사하여 웹을 제조하고 16℃의 온도로 냉각하여 극세사로 고화하여 웹으로 제조한 후에, 상기 웹을 폴딩하고 스펀본드 라이네이팅으로 적층하여 면밀도가 300g/m²인 흠음재를 제조하였다.

<실시예 1>

상기 제조예 1을 통해 제조된 두께 1 밀리미터의 부직포 100 중량부의 상부면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 폴리에틸렌 분말 8 중량부를 바이브레이터로 분사하고, 폴리에틸렌 분말이 분사된 부직포의 상부면에 면밀도가 300g/m²인 유리섬유를 1 센티미터로 적층하고, 적층된 유리섬유의 상부면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 폴리에틸렌 분말 8 중량부를 바이브레이터로 분사하고, 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 상기 제조예 1을 통해 제조된 두께 1 밀리미터의 부직포를 측정하여 적층체를 제조하고, 제조된 적층체를 가열장치가 구비된 프레스기에 투입하고, 200℃의 온도와 100ton의 압력으로 60초 동안 열간성형한 후에, 100ton의 압력으로 40초 동안 냉간성형하여 차량 엔진용 언더커버를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 적층체의 일면에 상기 제조예 3을 통해 제조된 흠음재를 1 밀리미터의 두께로 적층하여 차량 엔진용 언더커버를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 제조예 1을 통해 제조된 두께 1 밀리미터의 부직포 100 중량부의 상부면에 폴리프로필렌 필름을 0.05 밀리미터의 두께로 적층하고, 폴리프로필렌 필름이 적층된 부직포의 상부면에 면밀도가 300g/m²인 유리섬유를 1 센티미터로 적층하고, 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리프로필렌 필름을 0.05 밀리미터의 두께로 적층하고, 폴리프로필렌 필름의 성부면에 상기 제조예 1을 통해 제조된 두께 1 밀리미터의 부직포를 적층하여 적층체를 제조하고, 제조된 적층체를 가열장치가 구비된 프레스기에 투입하고, 200℃의 온도와 100ton의 압력으로 60초 동안 열간성형한 후에, 100ton의 압력으로 40초 동안 냉간성형하여 차량 엔진용 언더커버를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1을 통해 제조된 차량 엔진용 언더커버의 차음성능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 차음률의 측정은 엔진룸을 구현하고 잔향실을 이용하여 측정하였는데, 옴니버스 스피커 1개를 설치하고, 소스룸의 음원측정을 위해 마이크(B&K Rotation Mic) 5개를 일정 간격이 유지되도록 설치하였으며, 스피커 작동시 설치된 5개의 마이크의 음원을 측정한 결과 110db인 것을 확인하였다.

또한, 차음률의 측정은 DHPE Dash를 제외한 모든 패널 실러적용 및 마감 처리(판넬부 실링, 관통홀 납판실링, 기타 실러 및 그로맷 적용 및 흡음재 적용)한 후에 측정되었다.}

<표 1>

상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 차량 엔진용 언더커버는 폴리프로필렌 필름이 적용된 비교예 2의 차량 엔진용 언더커버와 대등한 차음효과를 나타내는 것을 알 수 있으며, 특히 실시예 2를 통해 제조된 차량엔진용 언더커버는 흠음재가 추가적으로 적층되어 차음성능이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 차량 엔진용 언더커버의 제조방법은 차량의 엔진에서 발생되는 진동이나 소음을 차단할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하며 언더커버를 구성하는 유리섬유와 부직포의 박리현상이 억제되고, 통기성이 우수하여 수분이 빠르게 건조되는 차량 엔진용 언더커버를 제공한다.

S101 ; 제1분사단계
S103 ; 유리섬유적층단계
S105 ; 제2분사단계
S107 ; 부직포적층단계
S108 ; 흡음재적층단계
S109 ; 가열압축단계

Claims

부직포의 100 중량부의 상부면에 폴리에틸렌 분말 5 내지 10 중량부를 분사하는 제1분사단계;
상기 제1분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 부직포층의 상부면에 유리섬유를 적층하는 유리섬유적층단계;
상기 유리섬유적층단계를 통해 적층된 유리섬유의 상부면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 제2분사단계;
상기 제2분사단계를 통해 폴리에틸렌 분말이 분사된 유리섬유의 상부면에 부직포를 적층하는 부직포적층단계; 및
상기 부직포적층단계를 통해 제조된 적층체를 가열압축하는 가열압축단계;로 이루어지며,
상기 부직포는 융점이 150 내지 180℃인 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 100 중량부, 융점이 190 내지 256℃인 레귤러 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 150 내지 200 중량부 및 폴리아미드 섬유 30 내지 50 중량부를 혼섬하여 이루어지며,
상기 폴리에틸렌 분말은 입자크기가 1 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 부직포적층단계와 상기 가열압축단계 사이에는 상기 부직포적층단계를 통해 제조된 적층체의 일면에 폴리프로필렌과 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 흡음재를 적층하는 흡음재적층단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 흡음재는 폴리프로필렌을 190 내지 220℃로 용융압출하고, 15 내지 20℃로 냉각하면서 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유를 혼합하여 웹을 형성하고,
상기 웹의 외측을 제거하고 일정속도로 폴딩한 후에, 폴딩된 웹을 라미네이팅하여 제조되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법.
청구항 6 또는 7에 있어서,
상기 흡음재는 면밀도가 250 내지 350g/m²인 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 언더커버의 제조방법.