KR102554766B1 - 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 터치감(수감)이 우수하고 주름발생을 방지하며, 봉제 작업이 용이하며, 주입되는 우레탄 발포액이 용이하게 금형의 내부로 골고루 분산되도록 함과 몰드 폼과 기재가 금형 내부에서 일체화되기 때문에 제조의 편리성과 품질 등이 향상되며 자동차용 커버재로 사용가능한 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법에 관한 것인바, 본 발명은 일체 발포형 커버재에 있어서, 직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재가 3차원 망상 구조를 갖는 탄성부재에 부착되고 타측면은 일정한 온도와 압력으로 가열 가압되어 오픈 셀이 크로스셀로 변경되어 형태변경층을 형성한 것에 그 특징이 있다.

Description

일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법{Integral foaming cover material and manufacturing method thereof}

본 발명은 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 터치감(수감)이 우수하고 주름발생을 방지하며, 봉제 작업이 용이하며, 주입되는 우레탄 발포액이 용이하게 금형의 내부로 골고루 분산되도록 함과 몰드 폼과 기재가 금형 내부에서 일체화되기 때문에 제조의 편리성과 품질 등이 향상되며 자동차용 커버재로 사용가능한 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 헤드레스트는 자동차의 운전석 및 탑승석에 앉아 있는 사람의 머리를 받쳐 급발진이나 사고 시 머리가 뒤로 젖혀지는 것을 방지하는 한편 머리를 기댈 수 있도록 하는 것이다.

한편 암레스트 프레임은 의자, 좌석 등에 함께 설치되어 착석자 승객, 운전자에게 편안하고 안정된 자세를 취할 수 있도록 도움을 주어 편안함 및 안정감을 부여하는 암레스트의 기본 골격으로서, 이를 이용하는 사람들의 안전과 밀접한 관련이 있어 특정 수준의 힘, 충격에 대해 변형 및 파손이 없을 것을 요구하는 다수의 관련 법규가 존재하고 있다.

이러한 종래의 헤드레스트 또는 암레스트(이하 "자동차용 편의수단"이라 칭함)는 보통 가죽이나 직물 등의 원단류로 봉제된 표피재의 내부에 쿠션성이 뛰어난 발포재인 연질폴리우레탄 (Flexible Polyurethane)을 삽입 또는 주입 발포시킨 형태로 제작된다.

이러한 자동차용 편의수단은, 가죽이나 직물 등의 원단류를 이용하여 자동차용 편의수단의 형상과 동일하게 커버재를 봉제하고, 그 내부에 하부를 마감하기 위한 마감재를 갖는 프레임을 삽입한 다음, 마감재의 중앙에 있는 주입구를 통해 표피재의 내부에 연질 우레탄 발포액을 주입하는 방법으로 제작된다. 커버재의 내부에 주입된 우레탄 발포액은 일정시간 경과 후 굳어지면서 자동차용 편의수단의 형태를 유지해주게 된다.

종래 자동차용 편의수단의 제조방법에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 우레탄폼으로 이루어진 심재(200)의 일면에 TPU필름(300)을 부착시킨 후 다시 심재(200)의 타측면에 부직포, 직포, 가죽 등의 원단(100)을 부착시켜 커버재(400)를 제조하는 기재준비공정(T100)을 수행한다.

상기와 같이 커버재준비공정(T100)에 의해 제조된 종래의 자동차용 편의수단용 커버재(400)를 서로 대응되게 2장의 커버재(400)를 적층하는 적층공정(T200)에 의해 적층시킨 후 끝단을 바늘과 실을 이용 봉제하는 봉제공정(T300)을 실시하여 일방향이 개방되어 주머니 형태로 봉제한다.

이때 봉제시 TPU필름(300)이 최외면에 노출되어 있고, 필름이 텐션을 받으면서 붙여지므로 TPU필름(300)의 표면에 스크래치가 발생되기도 하고 늘어뜨린 필름의 두께가 얇아져 상기 얇아진 부위가 발포 압력에 의해 찢어지거나하는 문제가 있으며, 상기 봉제 작업에 의해 일방향이 개방되어 주머니 형태로 봉제된 커버재(400)를 뒤집는 뒤집기공정(T400)을 실시할 때도 TPU필름(300)이 스크래치가 발생하거나 필름이 늘어날 수 있는 문제가 있다.

상기 뒤집기공정(T400)을 실시하는 이유는 봉제된 부분이 외부로 노출되는 것을 방지하면서 제품의 품질을 향상시키기 위함이다. 한편 주머니 형태로 제작된 기재를 금형(500)에 내측 표면에 밀착되게 설치하고 커버재(400)의 내측 공간부로는 자동차의 편의수단 프레임(700)을 설치 후 액체 상태의 우레탄 발포액(600)을 주입하여 발포시키는 발포 공정(T500)으로 커버재(400)와 기재 내측의 우레탄 발포액으로 이루어진 폼을 일체형으로 제조하였다.

그러나 TPU필름(300)을 사용하는 종래 커버재(400)는 불꽃 라미네이팅하여 접합하는 방법으로 제조한 후 상기 TPU필름(300)이 부착된 커버재(400)를 사용할 경우 상기 TPU필름(300)이 변형되어 주름이 발생하게 되어 주름이 발생된 불량의 기재를 사용하여 자동차의 편의수단 제조시 TPU필름(300)에 형성된 변형된 주름의 형태가 원단의 표면으로 전달되어 불량이 발생하게 되는 문제가 있다.

상기한 TPU필름(300)의 변형을 방지하고자 TPU필름(300)을 양쪽 측단에서 잡아당긴 후 부착시키는 방법도 있으나 주름 형성은 발생하지 않으나 인장력에 의해 TPU필름의 두께가 변형되어 TPU필름 부착 후 TPU필름(300)이 회복되면서 두께 변형이 발생되어 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한 양측에서 잡아당김으로 변형이 많이 발생된 부분으로 일정한 압력으로 우레탄 발포액의 주입 시 늘어난 부분이 손상되면서 심재(200) 및 원단(100) 쪽으로 우레탄 발포액(600)이 스며들어가 경화됨으로 우레탄 발포액이 스며들어간 부분이 딱딱하게 변질되므로 터치감이 저하되는 문제가 있다.

상기 TPU필름(300)이 부착된 커버재(400)를 사용할 경우 상기 TPU필름(300)과 우레탄 발포액이 같은 재질이어서 주입되는 우레탄 발포액이 TPU필름(300)의 표면에 달라붙게 됨으로 마찰력이 크게 발생하여 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 우레탄 발포액을 주입하는 주입구에서 먼 쪽으로 우레탄 발포액(600)이 스며들어가지 못하여 사진과 같이 불량이 발생하게 되는 문제가 있다.

따라서 종래 커버재는 터치감(수감)이 저하되고 주름발생하며, 봉재 작업이 어렵고 주입되는 우레탄 발포액(600)이 금형의 내부로 골고루 분산되지 않아 품질이 떨어지는 등의 문제가 있다.

1. 대한민국 특허등록 제1636681호 2. 대한민국 실용신안등록 제0261184호 3. 대한민국 특허등록 제884321호 4. 대한민국 특허등록 제1987037호

이러한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은

첫째, 고열로 탄성부재 표면을 녹여 막을 형성하여 종래의 우레탄 발포액 주입시 탄성부재로 스며드는 것을 차단하여 주름발생을 방지하며, 우레탄 발포액 주입이 되더라도 함침이 방지됨으로 탄성부재가 가지고 있는 탄성력을 유지할 수 있도록 하여 안락감을 제공할 수 있도록 함과,

둘째, 고열로 탄성부재 표면을 녹여 막을 형성하여 주입되는 우레탄 발포액이 탄성부재에 함침 되지 않고 표면에서 미끄러짐 현상이 발생됨으로 우레탄 발포액이 용이하게 밀려남으로 우레탄 발포액을 인입하는 주입구에서 먼 쪽으로도 우레탄 발포액이 쉽게 전달되고 이로 인하여 품질의 향상과,

셋째, 고밀도 폼을 사용하여 떨어졌던 터치감을 저밀도 폼을 사용하여 터치감이 향상되는 등의 이점이 있는 일체 발포형 커버재 및 그 커버재의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은 다공성의 오픈 셀 구조의 발포폼에 표피재가 접합되어 구성되는 일체 발포형 커버재에 있어서,
탄성부재(3)로 오픈셀 구조를 가지는 통기성 필터 폼을 사용하고, 상기 필터 폼의 일측면의 표면을 불꽃 또는 가열용 히터로 표면을 녹여 접착성을 부여후, 직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재(2)를 덧대어 부착시키고, 상기 필터 폼의 타측면은 불꽃 또는 가열용 히터로 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이고, 상기 가열된 표면을 로울러(5a)로 부위별 압축 양을 다르게 가압하여 표면을 정리하여 오픈 셀 구조의 탄성부재(3) 표면이 유리면과 같이 매끄럽게 크로스 셀로 변경시켜 외측은 크로스 셀로 구조 및 형태가 형성되고 내측은 3차원 망상구조의 오픈셀 구조를 유지하는 형태변경층(3a)을 형성시키면서, 일부분이 돌출되어 형성된 형태변경층(3a)이 되고, 돌출되어 형성된 형태변경층(3a)의 주변으로 더 압축된 압착부(3b)가 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재에 의하여 달성된다.

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이러한 본 발명인 일체 발포형 커버재를 구현하는 방법으로는 다공성의 오픈 셀 구조의 발포폼에 표피재가 접합되어 구성되는 일체 발포형 커버재의 제조방법에 있어서, 직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재를 탄성부재인 3차원 망상 구조를 갖는 오픈셀 구조를 가지는 통기성 필터 폼에 부착하는 부착공정과; 상기 부착공정이 완료된 탄성부재의 타측면 표면을 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이도록 가열수단을 이용하여 녹이는 표면가열공정과; 상기 표면가열공정에 의해 가열되어 녹아 있는 표면을 로울러 또는 프레스로 가압하여 오픈 셀이 크로스셀로 변경되어 형태변경층(3a)을 형성시키되, 탄성부재가 초기 두께 보다 형태변경층을 형성하면서 두께가 압축되어 형성되되, 부위별 압축량을 다르게 하여 돌출부의 형태변경층(3a)과 상기 형태변경층이 형성되되, 돌출부보다 더 압착된 압착부(3b)를 형성하도록 하는 표면처리공정과; 상기 표면처리공정 완료 후 형태변경층을 형성한 탄성부재와 원단부재를 함께 일정한 형상을 갖도록 절단하는 절단공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재의 제조방법에 의하여 달성된다.

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상기 가열 가압은 일정한 온도와 가압력을 갖는 로울러 또는 일정한 온도와 가압력을 갖는 프레스 중 어느 하나에 의해 가열 가압되는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재의 제조방법에 의하여 달성된다.

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이와 같은 본 발명은 종래의 우레탄 발포액 주입시 탄성부재로 스며드는 것을 차단하여 주름발생을 방지하며, 우레탄 발포액 주입이 되더라도 함침이 방지됨으로 탄성부재가 가지고 있는 탄성력을 유지할 수 있도록 하여 안락감을 제공할 수 있도록 함과, 주입되는 우레탄 발포액이 탄성부재에 함침 되지 않고 표면에서 막이 형성됨으로 우레탄 발포액이 용이하게 밀려남으로 우레탄 발포액을 인입하는 주입구에서 먼 쪽으로도 우레탄 발포액이 쉽게 전달되고 이로 인해 품질의 향상이 이루어질 수 있고, 공정을 단순화하여 원가 절감 효과를 얻을 수 있으며, 별도의 표면처리를 하지 않고 막을 형성하면서 탄성부재의 탄성과 안락함을 유지하여 터치감을 개선하여 제품의 품질이 향상되는 등의 이점이 있는 유용한 발명이다.

도 1은 종래 자동차용 편의수단의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 2는 종래 자동차용 편의수단용 커버재에 우레탄 발포액이 스며들어 경화된 모습을 보여주는 사진.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 일체 발포형 커버재의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 4는 본 발명의 자동차용 편의수단의 구조를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명인 일체 발포형 커버재의 다른 실시예를 보여주는 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 커버재(1)는 자동차의 시트(seat)와 헤드레스트(headrest) 및 암레스트(armrest) 또는 헤드라이너, 도어트림, 센터페시아(ceter fascia), 대시보드(dash board), 콘솔박스(console box), 인스트루먼트 패널(instrument panel), 패키지트레이 등 모든 일체형발포 공정을 적용하는 제품에 사용할 수 있다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 일체 발포형 커버재의 제조방법을 보여주는 제조공정도로써 이에 따른 본 발명의 커버재(1)는 직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재(2)를 3차원 망상 구조를 갖는 탄성부재(3)에 부착하는 부착공정(S100)을 수행한다.

상기 탄성부재(3)는 스펀지 또는 필터 폼 중 선택된 어느 하나로 이루어지며, 상기에서와 같이 원단부재(2)와 탄성부재(3)의 접착방법은 탄성부재(3)의 일면을 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이도록 불꽃 또는 가열용 히터 즉 가열수단(4)을 이용하여 녹이는 부착공정(S100)을 수행한다.

상기 본 발명의 부착공정(S100)은 가열수단(4)을 이용하여 탄성부재(3)의 표면을 녹이는 것으로 설명하고 있으나 작업의 여건에 따라서 탄성부재(3)에 접착제를 도포하여 접착하는 방법으로 치환하여 적용할 수 있다. 이처럼 부착공정(S100) 부착방법은 접착제를 이용하여 부착하거나, 불꽃을 이용하여 녹여서 부착하는 방법이 있다.

상기 탄성부재(3)는 일반적으로 합성수지재를 발포한 오픈 셀 구조를 갖는 발포체이며 또한 통기성 필터 폼을 포함한다. 한편 롤 상태로 연속 공급되는 탄성부재(3)와 롤 상태로 연속 공급되는 원단부재(2)를 동시에 한 쌍의 로울러(5)를 통과시켜 부착시킬 때 상기 탄성부재(3)의 일측 표면을 녹여 점착성을 부여하도록 불꽃 또는 가열용 히터 즉 가열수단(4)를 이용하여 녹인다.

상기 점착성이 생긴 탄성부재(3)와 가죽 또는 직물로 이루어진 원단부재(2)가 함께 로울러(5)를 통과하면서 부착되며 이를 연속공정 또는 권취하여 보관할 수도 있다. 본 발명에서는 연속공정을 일예로 설명한다.

상기에서와 같이 원단부재(2)와 탄성부재(3)가 부착되면 원단부재(2)가 부착되지 않은 탄성부재(3)의 타측면이 상부를 향하도록 배열한 후 이동시키면서 상기 탄성부재(3)의 상부면을 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이도록 불꽃 또는 가열용 히터 즉 가열수단(4a)를 이용하여 녹이는 표면가열공정(S200)을 수행한다.

상기 원단부재(2)가 부착되지 않은 면을 표면가열공정(S200)에 의해 가열하면 탄성부재(3)의 표면이 용융되며 이때 로울러(5a)를 이용하여 가압하여 표면을 정리하면 오픈 셀 구조의 탄성부재 표면이 유리면과 같이 매끄럽게 크로스 셀로 변경되면서 형태변경층(3a)을 형성시키는 표면처리공정(S300)을 수행하게 된다.

상기 표면처리공정(S300)을 수행하게 되면 주입되는 우레탄 발포액이 탄성부재(3)에 함침되지 않고 표면에서 미끄러짐 현상이 발생됨으로 우레탄 발포액이 용이하게 밀려남으로 우레탄 발포액을 인입하는 주입구에서 먼 쪽으로도 우레탄 발포액이 쉽게 전달되고 이로 인하여 품질의 향상이 이루어질 수 있어 제품의 품질이 향상되는 등의 이점을 갖게 된다.

상기 표면처리공정(S300) 완료 후 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 형태변경층(3a)을 형성한 탄성부재(3)와 원단부재(2)를 함께 일정한 형상을 갖도록 절단하는 절단공정(S400)을 실시하기 위하여 이송될 때 가열되고 압착되었던 면이 냉각된다. 본 발명에서는 냉각공정 도시를 생략하였으나 별도의 냉각기를 이용하여 형태변경층(3a)을 냉각시킬 수도 있다.

상기 절단공정(S400)을 수행하는 방법으로는 로울러 또는 프레스를 이용하여 절단공정을 수행할 수 있다. 한편 본 발명에서는 가열과 가압 및 절단을 순차적으로 실시하는 것을 기재하고 있으나 이는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것으로 순서가 변경되거나 가열과 가압 및 절단을 프레스 형태의 금형을 이용할 경우 한번에 실시할 수 있는 편리성을 갖게 된다.

상기 가압시 탄성부재(3)의 초기 두께 보다 형태변경층(3a)을 형성하면서 두께가 압축되어 형성되며 예컨대 탄성부재(3)의 초기 두께가 10mm이지만 형태변경층(3a)을 형성하면서 두께가 7mm로 압축되어 변경된다.

따라서 상기 탄성부재(3)의 한쪽 표면은 가열, 압착되어 크로스 셀로 구조 및 형태가 변경되어 이루어지고 내측은 3차원 망상 구조의 오픈 셀 구조로 형성된 형태를 갖는다.

상기에서와 같이 탄성부재(3)의 표면에 형태변경층(3a)을 형성시키면 탄성부재(3)의 표면이 마치 유리면처럼 매끄러운 표면을 갖게 되면서 우레탄 발포액이 탄성부재 내측으로 스며드는 것이 방지되면서 탄성부재 안쪽은 3차원 망상 구조의 오픈 셀 구조로 이루어져 탄성력을 제공할 수 있는 이점이 있기 때문이다.

첨부도면 도 5는 본 발명인 일체 발포형 커버재의 다른 실시예를 보여주는 단면도로써 상기 탄성부재(3)는 초기 두께 보다 형태변경층(3a)을 형성하면서 사용용도에 따라 부위별 압축 양을 다르게 형성하여 사용할 수도 있다.

이와 같은 본 발명은 종래의 우레탄 발포액 주입시 탄성부재로 스며드는 것을 차단하여 주름발생을 방지하며, 우레탄 발포액 주입이 되더라도 함침이 방지됨으로 탄성부재(3)가 가자고 있는 탄성력을 유지할 수 있도록 하여 안락감을 제공할 수 있도록 함과, 주입되는 우레탄 발포액이 탄성부재에 함침 되지 않고 표면에서 미끄러짐 현상이 발생됨으로 우레탄 발포액이 용이하게 밀려남으로 우레탄 발포액을 인입하는 주입구에서 먼 쪽으로도 우레탄 발포액이 쉽게 전달되고 이로 인하여 품질의 향상이 이루어질 수 있어 제품의 품질이 향상되는 등의 이점이 있는 유용한 발명이다.

1 : 커버재 2 : 원단부재
3 : 탄성부재 3a : 형태변경층
4, 4a : 가열수단 5 : 로울러
S100 : 부착공정 S200 : 표면가열공정
S300 : 표면처리공정 S400 : 절단공정

Claims (8)

1. 다공성의 오픈 셀 구조의 발포폼에 표피재가 접합되어 구성되는 일체 발포형 커버재에 있어서,
   탄성부재(3)로 오픈셀 구조를 가지는 통기성 필터 폼을 사용하고, 상기 필터 폼의 일측면의 표면을 불꽃 또는 가열용 히터로 표면을 녹여 접착성을 부여후, 직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재(2)를 덧대어 부착시키고, 상기 필터 폼의 타측면은 불꽃 또는 가열용 히터로 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이고, 상기 가열된 표면을 로울러(5a)로 부위별 압축 양을 다르게 가압하여 표면을 정리하여 오픈 셀 구조의 탄성부재(3) 표면이 유리면과 같이 매끄럽게 크로스 셀로 변경시켜 외측은 크로스 셀로 구조 및 형태가 형성되고 내측은 3차원 망상구조의 오픈셀 구조를 유지하는 형태변경층(3a)을 형성시키면서, 일부분이 돌출되어 형성된 형태변경층(3a)이 되고, 돌출되어 형성된 형태변경층(3a)의 주변으로 더 압축된 압착부(3b)가 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재.
   
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3. 삭제
4. 다공성의 오픈 셀 구조의 발포폼에 표피재가 접합되어 구성되는 일체 발포형 커버재의 제조방법에 있어서,
   직물 또는 가죽으로 이루어진 원단부재를 탄성부재인 3차원 망상 구조를 갖는 오픈셀 구조를 가지는 통기성 필터 폼에 부착하는 부착공정과;
   상기 부착공정이 완료된 탄성부재의 타측면 표면을 일정한 온도로 가열하고 가열된 표면을 녹이도록 가열수단을 이용하여 녹이는 표면가열공정과;
   상기 표면가열공정에 의해 가열되어 녹아 있는 표면을 로울러 또는 프레스로 가압하여 오픈 셀이 크로스셀로 변경되어 형태변경층(3a)을 형성시키되, 탄성부재가 초기 두께 보다 형태변경층을 형성하면서 두께가 압축되어 형성되되, 부위별 압축량을 다르게 하여 돌출부의 형태변경층(3a)과 상기 형태변경층이 형성되되, 돌출부보다 더 압착된 압착부(3b)를 형성하도록 하는 표면처리공정과;
   상기 표면처리공정 완료 후 형태변경층을 형성한 탄성부재와 원단부재를 함께 일정한 형상을 갖도록 절단하는 절단공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재의 제조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 가열 가압은 일정한 온도와 가압력을 갖는 로울러 또는 일정한 온도와 가압력을 갖는 프레스 중 어느 하나에 의해 가열 가압되는 것을 특징으로 하는 일체 발포형 커버재의 제조방법.
   
8. 삭제

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