KR102634573B1 - 자동차 외장재용 복합재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 외장재용 복합재에 관한 것으로, 투명층, 착색제를 함유하며 상기 투명층을 지지하는 색상층 및 열가소성 수지로 구성되고 내충격성을 가지며 상기 색상층을 지지하는 구조층을 포함한다.
상기 투명층 및 색상층의 전체 두께와 상기 구조층의 두께비는 1: 2 내지 20일 수 있다.
상기 투명층 및 색상층의 전체 두께와 상기 구조층의 두께비는 1: 2 내지 20일 수 있다.
Description
본 발명은 자동차 외장재용 복합재에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 부품들을 금속 재질로 제조하여 고강도 및 고강성을 확보하고 있다. 금속으로 제조된 자동차 부품은 가공 시 제조 비용이 많이 들고, 중량이 커짐에 따라 경량화를 확보하기에 어렵다.
최근에는 금속 대신 강화섬유와 수지 매트릭스로 이루어진 플라스틱 재질로 자동차 부품들을 제조하여 경량화를 확보하고 있다. 예를 들어, 강화섬유와 수지 매트릭스로 이루어진 플라스틱은 섬유의 함량, 종류 등을 조절하여 경량화, 고강도 및 고강성을 나타낸다. 섬유의 함량이 적정 범위를 초과하는 경우 경량화를 나타내기 어렵고, 장섬유만을 포함하는 복합재는 성형성이 우수한 반면 고강도를 나타내기 어렵다. 연속섬유만을 포함하는 복합재는 강도 및 강성이 우수한 반면 장섬유를 포함하는 복합재에 비해 성형성이 취약한 단점이 있다.
또한 섬유를 포함하는 복합재 표면이 그대로 노출되어 외관의 색상, 광택, 요철감 등으로 표현되는 심미성이 떨어지는 경우가 대부분이다. 특히 자동차 외장재의 경우, 광택, 색상, 조도 기준이 까다로워 기존 복합재로는 만족할 수 없었고, 이에 금속 재질과 동일한 도장 처리를 해야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 도장 처리 없이 자동차 외장재용으로 사용할 수 있는 자동차 외장재용 복합재를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재는 투명층, 착색제를 함유하며 상기 투명층을 지지하는 색상층 및 열가소성 수지로 구성되고 내충격성을 가지며 상기 색상층을 지지하는 구조층을 포함한다.
상기 투명층 및 색상층의 전체 두께와 상기 구조층의 두께비는 1: 2 내지 20일 수 있다.
상기 투명층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
상기 투명층은 UV흡수제를 더 포함할 수 있다.
상기 투명층은 슬립제를 더 포함할 수 있다.
상기 색상층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
상기 색상층은 UV흡수제를 더 포함할 수 있다.
상기 색상층은 착색제를 더 포함할 수 있다.
상기 색상층은 펄 파우더 및 메탈 파우더를 더 포함할 수 있다.
상기 구조층은 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
상기 자동차 외장재용 복합재는 상기 구조층과 결합된 보강층을 더 포함할 수 있다.
상기 투명층, 색상층 및 구조층의 전체 두께와 상기 보강층의 두께비는 1: 1.0 내지 4일 수 있다.
상기 보강층은 상기 구조층과 결합된 베이스, 그리고 상기 베이스에서 상기 구조층의 반대 방향으로 돌출된 복수의 리브를 포함할 수 있다.
상기 자동차 외장재용 복합재는 상기 구조층과 상기 보강층을 결합하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 구조층의 두께 치수는 1.5㎜ 내지 50㎜일 수 있다.
상기 구조층은 발포성의 열경화성 수지, 그리고 섬유를 포함할 수 있다.
상기 섬유는 분말, 단섬유, 장섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 섬유의 길이 치수는 10㎜ 내지 200㎜일 수 있다.
상기 발포성의 열경화성 수지는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 페놀(phenol), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 우레아(urea), 실리콘(silicon), 폴리이미드(polyimide), 및 멜라민(melamine) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 보강층은 유리섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics; FRP)로 만들어질 수 있다.
상기 자동차 외장재용 복합재는 상기 투명층의 위에 형성된 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 투명층 및 코팅층은 벤조트리아졸(Benzotriazol), 트리아진(triazine), 하이드록시벤조에이트(hydroxybenzoate) 및 힌더드아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer; HALS ) 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형성, 내충격성 및 내열성이 우수한 구조층에 색상층과 투명층이 형성된 자동차 외장재용 복합재는 금속 표면에 실시한 스프레이 도장보다 우수한 표면 품질을 발휘하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구조층, 색상층 및 투명층이 착색제를 혼합한 수지 공압출로 성형되어 도장 대비 색상 처리 공정이 단축되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 공압출 시트에 보강층이 결합되어 자동차 내장재용 복합재의 강성 증대와 더불어 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 코팅층에 의해 슬립성, 방오성, 내마모성 및 내후성 등이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재(1)는 투명층(10), 색상층(20) 및 구조층(30)을 포함하며 도장 처리 없이 자동차 외장재로 사용할 수 있도록 한다.
투명층(10), 색상층(20) 및 구조층(30)은 공압출(coextrusion)성형법으로 성형되어 하나로 합지된 구조를 가지고 있다. 투명층(10), 색상층(20) 및 구조층(30)의 성형을 공압출성형법으로 한정하지 않는다.
투명층(10)은 자동차 외장재용 복합재(1)의 표면을 형성하며 고광택을 제공한다. 또한 투명층(10)은 색상층(20)의 컬러, 패턴의 깊이감 등을 제공한다. 투명층(10)은 50㎛ 이하의 범위 내의 표면거칠기값(Ra)을 갖도록 형성될 수 있다.
투명층(10)은 내화학성, 내후성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA)으로 만들어질 수 있다.
그러나 투명층(10)은 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중 어느 하나로 만들어질 수도 있다.
투명층(10)은 UV 흡수제(UV Absorber)를 더 포함할 수 있다. UV 흡수제는 벤조트리아졸(Benzotriazol), 트리아진(triazine), 하이드록시벤조에이트(hydroxybenzoate), 힌더드아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer; HALS), 벤조페논계(benzophenone) 및 살리실레이트(Salicylate) 계열 또는 이들의 조합의 UV 안정제를 사용할 수 있다. UV 흡수제의 농도는 10,000 ~ 60,000ppm일 수 있다. 투명층(10)은 상기 범위에서 내후성, 내구성의 저하 없이 물리적인 특성을 유지할 수 있으며 수명을 연장한다.
투명층(10)은 마찰계수를 낮추어 스크래치(scratch) 방지를 위해 슬립제를 더 포함할 수 있다. 슬립제는 폴리실록산(polysiloxane) 계열을 사용할 수 있다. 슬립제의 농도는 30,000 ~ 50,000ppm일 수 있다. 투명층(10)은 상기 범위에서 슬립성, 내후성, 내구성, 발수성, 발유성을 유지할 수 있다.
색상층(20)은 투명층(10)을 지지하고 있다. 색상층(20)은 투명층(10)에 의해 보호된다. 색상층(20)은 착색제를 함유하며, 자동차 외장재용 복합재(1)의 솔리드 컬러(solid color), 펄 컬러(perl color), 메탈릭 컬러(metalic color)등을 구현한다.
색상층(20)은 내화학성, 내후성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA)으로 만들어질 수 있다.
그러나 색상층(20)은 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중 어느 하나로 만들어질 수도 있다.
색상층(20)은 UV 흡수제(UV Absorber)를 더 포함할 수 있다. UV 흡수제는 벤조트리아졸(Benzotriazol), 트리아진(triazine), 하이드록시벤조에이트(hydroxybenzoate), 힌더드아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer; HALS), 벤조페논계(benzophenone) 및 살리실레이트(Salicylate) 계열 또는 이들의 조합의 UV 안정제를 사용할 수 있다. UV 흡수제의 농도는 10,000 ~ 60,000ppm일 수 있다. 색상층(20)은 상기 범위에서 내후성, 내구성의 저하 없이 물리적인 특성을 유지할 수 있으며 수명을 연장한다.
색상층(20)은 솔리드 컬러를 구현하기 위하여 기설정된 색상을 갖는 착색제를 더 포함할 수 있다. 착색제는 색상층(20)의 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 10wt% 로 포함될 수 있다. 착색제를 0.1wt% 미만으로 형성하면 색 농도가 낮고, 채도가 부족하여 목적하는 컬러를 구현할 수 없고, 10wt%를 초과하여 형성하면 제조비용이 상승하는 것은 물론, 제품의 물성이 저하될 수 있다.
또한, 색상층(20)은 펄 컬러 또는 메탈릭 컬러를 구현하기 위하여 기설정된 색상의 착색제와 질감을 부여하기 위한 펄 파우더 또는 메탈릭 파우더를 더 포함할 수도 있다. 펄 파우더 또는 메탈 파우더는 색상층(20)의 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 10wt% 로 포함될 수 있다. 펄 파우더 또는 메탈 파우더를 0.1wt% 미만으로 형성하면 펄 또는 메탈의 질감을 구현할 수 없고, 10wt%를 초과하여 형성하면 제조비용이 증가하는 것은 물론, 제품의 물성이 저하될 수 있다.
구조층(30)은 열가소성 수지로 구성되고 내충격성을 가지며 색상층(20)을 지지한다. 구조층(30)은 자동차 외장재용 복합재(1)에서 성형성, 내충격성, 내열성을 확보한다.
구조층(30)은 내충격성이 높은 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(Acrylonitrile Styrene Acrylate; ASA), 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 및 올레핀(Olefin) 중에서 선택된 어느 하나로 만들어질 수 있다.
그러나 구조층(30)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA)으로 만들어질 수도 있다.
구조층(30)은 신율이 10 ~ 60%일 수 있다. 구조층(30)의 신율이 10% 미만이고, 60% 초과하면 성형성이 저하된다. 구조층(30)은 신율 특정에 의해 형태안정성을 유지한다.
구조층(30)은 내충격성(아이조드 충격강도, (ASTM D256) Notched, 3.2mm, 23℃ 조건에서 100 ~ 800J/m)의 특성을 갖는다.
구조층(30)은 내열성 열변형온도(Edgewise, 1.82MPa, 6.4mm, Unannealed (ASTM D648) 조건에서 최소 95℃, 95~115℃)의 특성을 갖는다.
한편, 투명층(10) 및 색상층(20)의 전체 두께와 구조층(30)의 두께비는 1: 2 내지 20일 수 있다. 두께비를 1:2 미만으로 형성하면 구조층(30)의 지지력이 저하되어 외부에서 가해지는 충격과 같은 외부 위험 요건에 의해 자동차 외장재용 복합재(1)가 손상될 수 있다. 두께비를 1:20 초과하여 형성하면 투명층의 내구성과 컬러층의 색 구현능력이 감소하고, 이를 막기 위해 전체 두께를 상승시키면 자동차 외장재용 복합재(1)의 전체 중량이 증가하며, 제조 비용이 상승하는 단점이 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 성형성, 내충격성 및 내열성이 우수한 구조층(30)에 색상층(20)과 투명층(10)이 형성된 자동차 외장재용 복합재(1)는 금속 표면에 실시한 스프레이 도장보다 우수한 표면 품질을 발휘한다.
다음으로 도면 도 2를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 설명한다.
도면 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재(2)는 투명층(10), 색상층(20), 구조층(30) 및 보강층(40)을 포함한다.
본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재(2)는 도면 도 1을 참고하여 설명한 실시예의 자동차 외장재용 복합재(1)와 비교하여 보강층(40)을 더 포함한 점이 상이하고, 나머지 구성은 동일하므로 투명층(10), 색상층(20) 및 구조층(30)에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 보강층(40)은 공압출성형법으로 형성된 공압출 시트(투명층(10), 색상층(20) 및 구조층(30))를 지지하여 자동차 외장재용 복합재(2)의 강성과, 내열성 등을 부여한다.
보강층(40)은 유리섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics; FRP)으로 만들어질 수 있다. 구체적으로, 보강층(40)은 발포성의 열경화성 수지, 그리고 섬유를 포함한다. 보강층(40)의 형성을 위해 공압출 시트의 구조층(30)에 발포성의 열경화성 수지, 그리고 섬유를 도포 후 상하부 금형을 닫은 상태에서 수지의 발포 반응 진행한다. 보강층(40) 발포 후 경화 시 40℃ 내지 90℃ 온도 금형에서 5분 내지 60분 발포 및 경화를 진행할 수 있다. 40℃ 미만 온도에서 발포, 경화가 이루어지는 경우 발포 경화 중 미반응물 잔존할 수 있다.
발포성의 열경화성 수지는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 페놀(phenol), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 우레아(urea), 실리콘(silicon), 폴리이미드(polyimide) 및 멜라민(melamine) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
섬유는 분말, 단섬유, 장섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 섬유의 길이 치수는 10㎜ 내지 200㎜일 수 있다. 섬유는 보강층(40)의 전체 중량을 기준으로 35 ~ 40wt%가 혼합될 수 있다. 섬유의 함량을 40wt% 초과하여 형성하면 수지 매트릭스 내 균일 함침 불가능하며, 매트릭스 밖으로 섬유가 노출될 수 있다.
보강층(40)은 색상 구현을 위해 착색제를 포함할 수 있다. 보강층(40)의 내구성을 위해 UV 흡수제, UV 안정제 등을 더 포함할 수 있다.
보강층(40)은 발포성의 열경화성 수지와 보강용 섬유가 혼합되어 구조층(30)에 도포되어 형성된다. 자동차 외장재용 복합재(2)에서 공압출 시트의 전체 두께와 보강층(40)의 두께비는 1:1.0 내지 4일 수 있다. 보강층(40)은 1.5㎜ 내지 50㎜ 두께로 형성될 수 있다. 두께비를 1:1.0 미만으로 형성하거나, 보강층(40)의 두께가 1.5㎜ 미만으로 충분치 않을 경우 공압출 시트의 지지력이 저하되어 외부 위험 요건으로부터 쉽게 파손될 수 있고, 두께비를 1:4 초과하거나, 보강층(40)의 두께가 50㎜를 초과할 경우, 자동차 외장재용 복합재(2)의 중량 증가와 제조 비용이 상승할 수 있다.
한편, 보강층(40)의 두께는 기능과 성능에 맞춰 부위별로 다르게 형성될 수도 있다.
보강층(40)과 구조층(30)의 결합력을 높이기 위해 그 사이에 접착층(50)이 형성될 수도 있다. 접착층(50)은 일반적인 프라이머인 우레탄계 수지와 에폭시계 수지가 혼합되어 형성되거나, 고분자 액상 수지인 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 폴리페닐렌설파이드(PPS: polyphenylene sulfide), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS: acrylonitrile butadiene styrene) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: polybutylene terephthalate) 중에서 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
보강층(40)은 베이스(41), 그리고 리브(42)를 포함한다.
베이스(41)는 구조층(30)과 결합되어 있으며 색상층(20)이 형성되어 있지 않은 구조층(30)의 하면에 전체적으로 형성되어 있다. 베이스(41)에는 변형방지, 경량, 부피감 확보를 위해 무기입자가 충진될 수 있다. 무기입자는 마이카(mica), 합성 마이카, 알루미나(alumina), 보로실리케이트(borosilicate) 분말, 탈크(talc) 및 세리사이트(sericite), 이산화티탄(Titanium dioxide) 및 틴옥사이드(Tin oxide) 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 무기입자의 입도는 1 내지 50㎛일 수 있다.
리브(42)는 베이스(41)의 표면에서 라인 형태로 돌출되어 형성되어 있다. 리브(42)는 베이스(41)에서 멀어질수록 그 두께가 점진적으로 얇아진다.
리브(42)는 베이스(41)의 일면에서 가로방향과 세로방향으로 돌출되어 격자 모양을 이루고 있다. 리브(42)의 형상, 이웃한 리브(42)의 간격 등은 자동차 외장재용 복합재(2)의 설계에 따라 달라질 수 있다.
리브(42)에는 강성을 극대화하기 위해 무기입자 또는 세라믹, 금속리본 등이 혼합될 수 있다. 리브(42)가 형성된 베이스(41)의 일면에는 흡음제(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
이와 같은 보강층(40)은 탄성강도(40MPa 강도, 4GPa 이상의 탄성강도)의 특성을 갖는다. 보강층(40)은 열변형(100℃ 이상)의 특성을 갖는다.
따라서, 본 실시예에 따르면 공압출 시트에 보강층(40)이 결합되어 자동차 내장재용 복합재의 강성 증대와 더불어 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
다음으로 도면 도 3을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재를 설명한다.
도면 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재(3)는 투명층(10), 색상층(20), 구조층(30), 보강층(40) 및 코팅층(60)을 포함한다.
본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재(3)는 도면 도 2를 참고하여 설명한 실시예의 자동차 외장재용 복합재(2)와 비교하여 코팅층(60)을 더 포함한 점이 상이하고, 나머지 구성은 동일하므로 투명층(10), 색상층(20), 구조층(30) 및 코팅층(60)에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 코팅층(60)은 투명층(10)의 표면에 형성되어 자동차 외장재용 복합재(3)의 슬립성, 방오성, 내마모성 및 내후성 등의 기능을 추가로 부여할 수 있다.
코팅층(60)은 실록산 화합물, 다관능성 아크릴레이트 올리고머, 다관능성 아크릴레이트 모노머, 실란 커플링제를 사용하는 실록산계 코팅제, 아크릴계를 주원료로 사용하는 아크릴 또는 아크릴계 우레탄(우레탄 아크릴레이트), 카보네이트계 우레탄 및 에스터계 우레탄 중에서 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 코팅층(60)은 표면 질감 및 광택을 조절하기 위해 평균 입자 직경이 5μm 내지 45μm인 경질 입자 및 나노실리카 입자를 포함할 수 있다.
코팅층(60)은 결합제 100 질량부를 기준으로 30 질량부 내지 500 질량부의 경질 입자를 포함하고, 코팅층(60)의 광택은 60도에서 5.5GU 이하일 수 있다.
코팅층(60)은 UV 흡수제(UV Absorber)를 더 포함할 수 있다. UV 흡수제는 벤조트리아졸(Benzotriazol), 트리아진(triazine), 하이드록시벤조에이트(hydroxybenzoate), 힌더드아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer; HALS), 벤조페논계(benzophenone) 및 살리실레이트(Salicylate) 계열 또는 이들의 조합의 UV 안정제를 사용할 수 있다. UV 흡수제의 농도는 10,000 ~ 60,000ppm일 수 있다. 코팅층(60)은 상기 범위에서 내후성, 내구성의 저하 없이 물리적인 특성을 유지할 수 있으며 수명을 연장한다.
코팅층(60)을 투명층(10)에 형성하기 위해 공압출 성형 후 투명층(10)과 부착력을 향상시키기 위해 플라즈마, 코로나, 프라이머 등의 처리를 추가할 수 있다.
본 실시예에 따르면 코팅층(60)이 형성된 자동차 외장재용 복합재(3)는 슬립성, 방오성이 향상되어 내마모성 및 내후성이 우수한 효과를 발휘한다.
한편, 본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재의 표면을 보호하고, 진공성형이 가능하도록 투명층(10) 또는 코팅층(60)에 보호필름(도시하지 않음)을 부착할 수 있다. 여기서, 보호필름은 열성형이 가능한 것을 사용할 수 있다. 보호필름의 강한 점착력은 열성형 후 탈착이 불가능하므로 1gf/㎜ 내지 25gf/㎜이 이상적이다. 점착력이 25gf/mm 초과하는 경우 점착제 얼룩이 발생하거나, 탈착 과정에서 필름 찢김, 탈착 불가 현상이 발생할 수 있다.
보강층(40) 성형에서 발포성의 열경화성 수지와 섬유를 동시 토출하는 방법을 이용한다. 발포성의 열경화성 수지와 섬유를 개별적으로 토출하는 경우 제조 공정이 길어져 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
그리고 본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재는 에이징 단계에서 상온보다 높은 온도 40℃ 내지 90℃ 챔버에서 1시간 내지 24시간 후경화 진행한다. 그리고 자동차 외장재용 복합재가 자중에 의한 처짐을 방지하기 위해 유사한 형태의 몰드를 제작하여 올려놓고 안정적으로 보관 상태에서 후경화를 진행한다. 여기서 몰드의 온도를 높여 경화 시간 단축할 수 있으며 몰드의 온도는 60℃ 내지 90℃일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재는 금속패널의 스프레이 도장과 비교하였을 때 표 1과 같은 우수한 표면 품질을 갖는다.
| Combine factor | 광택도 (60˚ 기준) | 표면거칠기(Ra, um) | 연필경도 | |
| 금속 도장표면 |
40~75 | 50~80 | 50~100 | HB |
| 외장재용 복합재 |
85 이상 | 85 이상 | 50um 이하 | 1H 이상 |
그리고 본 실시예에 따른 자동차 외장재용 복합재는 내후성(조사량 2500kJ/m2에서 △E: 1.0 이하) 특성과 내열성(90℃ 가열 시험 조건에서 열변형 없음) 특성을 갖는다.
실험예 1
하기의 표 2에 따라 자동차 외장용 복합재를 투명층 및 색상층 전체 두께와 구조층의 두께비로 제조한 다음 굴곡강도, 인장강도, 신율 및 충격강도를 측정하였다.
<실험방법>
굴곡강도는 만능시험기를 이용하여 ISO 178표준 시험법에 따라 측정하였고, 인장강도는 만능시험기를 이용하여 ISO527 2[1B, Dog Bone]표준 시험법에 따라 측정하였고, 신율은 인장강도와 동일한 시험법으로 측정하였고, 충격강도는 플라스틱 아이조드 시험기를 이용하여 ISO 180 플라스틱 아이조드 충격강도의 측정표준에 따라 측정하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 | ||
| SPL 1 | SPL 2 | SPL 3 | SPL 4 | ||
|
두께
(㎛) |
전체 두께 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 |
| 투명+컬러층 두께 | 109 | 165 | 279 | 846 | |
| 구조층 두께 | 1891 | 1835 | 1721 | 1154 | |
| 두께 비율 | 17.3 | 11.1 | 6.2 | 1.4 | |
| 물성 | 굴곡강도 (MPa) | 73.3 | 75.2 | 85.1 | 99 |
| 인장강도 (Mpa) | 36.6 | 38 | 39.6 | 48.4 | |
| 신율 (%) | 7.8 | 6.9 | 6 | 4.8 | |
| 충격강도 (KJ/㎡) | 15.7 | 16 | 14.8 | 11.5 |
표 2를 참조하면, 투명층 및 색상층의 전체 두께와 구조층의 두께비가 2 미만이면 굴곡강도와 인장강도는 올라가지만 충격강도와 신율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 두께비가 2 미만인 비교예는 충격에 취약하다는 것을 말한다.
실험예 2
하기의 표 3에 따라 자동차 외장용 복합재의 투명층, 색상층 및 구조층 전체 두께와 보강층의 두께비로 제조한 다음 인장강도, 굴곡강도 및 내열성을 측정하였다.
<실험방법>
굴곡강도는 만능시험기를 이용하여 ISO 178 표준 시험법에 따라 측정하였고, 인장강도는 만능시험기를 이용하여 ISO 527 2[1B, Dog Bone] 표준 시험법에 따라 측정하였고, 내열성은 열변형시험기(Heat Distortion Temperature Tester)를 이용하여ISO 75표준에 따라 측정하였다.
| 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 2 | ||
| SPL 1 | SPL 2 | SPL 3 | SPL 4 | ||
|
두께
(mm) |
전체 두께 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| 투명층, 색상층 및 구조층 두께의 합 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.5 | |
| 보강층 두께 | 4.0 | 3.5 | 3.0 | 2.0 | |
| 두께 비율 | 2.7 | 1.8 | 1.2 | 0.6 | |
| 물성 | 인장 강도 (MPa) | 56 | 52 | 48 | 42 |
| 굴곡강도 (MPa) | 113 | 99 | 96 | 85 | |
| 내열성 (℃) | 110 | 102 | 98 | 92 |
표 3을 참조하면, 두께비(투명층, 색상층 및 구조층의 두께의 합:보강층)가 1 내지 4 이내인 실시예 4 내지 6은 인장강도, 굴곡강도 및 내열 특성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있는 반면, 두께비가 1 미만인 비교예 2는 모든 특성에서 실시예 보다 좋지 못한 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명은 투명층, 색상층, 구조층 및 보강층를 특정비율로 제작하여 충격성 및 내열 특성을 향상된 자동차 외장재용 복합재를 제공할 수 있다.
참고로 위 설명과 도면에서는 본 실시예에의 자동차 외장재용 복합재를 자동차 외장재로 사용되는 것으로 설명하였지만, 본 실시예에의 자동차 외장재용 복합재 적용분야는 이에 한정되지 않고 일반적으로 운송수단, 레포츠용품, 신체 보호장비 등에 얼마든지 적용될 수 있다.
따라서 본 실시예에의 권리범위는 자동차 외장재에 적용되는 것으로 한정되지 않고 제품의 외형을 형성하는데 적용된다는 의미로 해석되어야 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1, 2, 3: 자동차 외장재용 복합재 10: 투명층
20: 색상층 30: 구조층
40: 보강층 41: 베이스
42: 리브 50: 접착층
60: 코팅층
20: 색상층 30: 구조층
40: 보강층 41: 베이스
42: 리브 50: 접착층
60: 코팅층
Claims (13)
- 투명층,
착색제를 함유하며 상기 투명층을 지지하는 색상층,
열가소성 수지로 구성되고 내충격성을 가지며 상기 색상층을 지지하는 구조층 및
상기 구조층과 결합된 보강층
을 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 투명층 및 색상층의 전체 두께와 상기 구조층의 두께비는 1: 2 내지 20인 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 투명층은 UV흡수제를 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 투명층은 슬립제를 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 색상층은 UV흡수제를 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제5항에서,
상기 색상층은 착색제를 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제6항에서,
상기 색상층은 펄 파우더 및 메탈 파우더를 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 삭제
- 제1항에서,
상기 투명층, 색상층 및 구조층의 전체 두께와 상기 보강층의 두께비는 1: 1.0 내지 4인 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 보강층은
상기 구조층과 결합된 베이스, 그리고
상기 베이스에서 상기 구조층의 반대 방향으로 돌출된 복수의 리브
를 포함하는
자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 구조층과 상기 보강층을 결합하는 접착층을 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 보강층의 두께 치수는 1.5㎜ 내지 50㎜인 자동차 외장재용 복합재. - 제1항에서,
상기 투명층의 위에 형성된 코팅층을 더 포함하는 자동차 외장재용 복합재.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230087302A KR102634573B1 (ko) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 자동차 외장재용 복합재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230087302A KR102634573B1 (ko) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 자동차 외장재용 복합재 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102634573B1 true KR102634573B1 (ko) | 2024-02-06 |
Family
ID=89858112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230087302A KR102634573B1 (ko) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 자동차 외장재용 복합재 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102634573B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245994A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Dainippon Ink & Chem Inc | 装飾シート及びその製造方法 |
| KR20120116423A (ko) | 2009-12-21 | 2012-10-22 | 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 | 베이스층, 프라이머층 및 내스크래치층을 포함하는 다중층 시스템 |
| KR102284616B1 (ko) | 2017-09-22 | 2021-07-30 | (주)엘엑스하우시스 | 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재 |
-
2023
- 2023-07-05 KR KR1020230087302A patent/KR102634573B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245994A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Dainippon Ink & Chem Inc | 装飾シート及びその製造方法 |
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| KR102284616B1 (ko) | 2017-09-22 | 2021-07-30 | (주)엘엑스하우시스 | 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재 |
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