KR20010080430A - 충격 완충 부재, 자동차용 내장 부재 및 자동차용 도어 트림 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외관, 경량성, 강성 및 충격 완충성이 우수함과 동시에 구조가 간단하고 생산성 및 경제성이 우수하기 때문에, 자동차의 내장 부재, 특히 자동차용 도어 트림 등에 사용되는 충격 완충 부재에 관한 것이다. 판상부와 판상부의 이면의 격자상 리브로 이루어지고, 섬유 함유 열가소성 수지로 형성되는 일체 성형체로서, 판상부의 평균 공극률이 5 내지 90%인 충격 완충 부재이다. 구체적으로는, 유리 섬유 함유율이 10 내지 60 중량%, 중량 평균 섬유 길이가 1 내지 20mm인 폴리프로필렌계 수지로 이루어진다.

Description

충격 완충 부재, 자동차용 내장 부재 및 자동차용 도어 트림{SHOCK ABSORBING MEMBER, AUTOMOBILE INTERIOR MEMBER AND AUTOMOBILE DOOR TRIM}

근년, 자동차에 있어서 충돌 안정성의 향상을 위해 차체의 고강도화나 에어백의 장비 등이 도모되고 있다. 또한, 자원 절약, 환경 문제 등으로부터 연료 소비량의 절감이 가장 중요한 사항이 되고, 이들 문제점의 해결에 자동차의 경량화가 강하게 요구되고 있다. 자동차의 경량화를 목적으로 각각의 부품에 있어서 금속으로부터 수지로의 전환이 급속히 진행되고 있다. 이들 자동차용 부품은 성형성, 강도, 강성 등 이외에 리사이클성, 재료의 통일된 동향 등으로부터, 종래의 섬유 강화 열경화성 수지(FRP) 대신에 폴리프로필렌계 수지 등의 열가소성 수지가 많이 사용되어 오고 있다.

자동차 부품의 경량화의 요구는 나날이 엄격해지고 있고, 성형품의 경량화를위해서는 성형품의 두께를 얇게 하는 노력이 이루어지고 있다. 그러나, 성형품의 두께를 얇게 하기 위해서는 강도, 강성 등 수지 본래의 특성 이외에 용융 유동성의 향상이 필요하게 된다. 이 목적을 위해 폴리프로필렌계 수지의 강도, 강성 등을 향상시키기 위해, 다른 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 유리 섬유 등의 강화제, 탈크 등의 충전제 등을 첨가하는 수단이 수많이 제안되고 있다.

근년, 자동차에 있어서의 충돌 안정성의 개선은 종래로부터의 정면 충돌 이외에 측면 방향으로부터의 충돌(측면 충돌)에 대해 승객을 보호하기 위한 고도의 안정성의 요구가 높아져 가고 있다. 이 자동차의 측면 충돌에 대해서는, 승객의 안전 보호를 위해서는 도어가 가장 중요한 구성 부품이다.

종래, 이 도어 트림은 폴리프로필렌계 수지 등을 사용하여 주로 사출 성형에 의해 성형되고 있다. 그리고, 자동차의 측면 충돌에 의한 충격을 완화시키기 위해 충격 흡수 부재가 도어 중간 패널과 도어 트림 사이에 구비되어 있다. 예컨대, ① 일본 특허 공개 제 93-69780 호 공보에는 소성 변형 또는 취성 파괴되는 중공 및 입상의 에너지 흡수체를 트림 기재 내에 삽입한 것이 개시되어 있다. 또한, ② 일본 실용신안 등록 제 259345 호 공보에는 표피재의 이면에 형성된 쿠션성을 갖는 발포층을 갖는 차량용 도어 패널이 개시되어 있다.

또한 ③ 일본 특허 공개 제 96-164740 호 공보에는 차량 도어의 웨이스트부의 도어 이너 패널을 따라 이를 덮는 자동차용 도어 트림으로서, 블로우 성형에 의해 성형된 중공체로 구성하고, 벽으로 구분된 중공체의 한쪽에 발포 수지 원료를 주입하여 발포 성형시킨 발포체가 충전된 것을 충격 흡수부로 하는 자동차용 도어트림이 개시되어 있다. 또한, ④ 일본 특허 공개 제 97-11829 호 공보에는 합성 수지제의 중간 구분판과, 이 중간 구분판의 양면으로부터 바깥쪽으로 향하여 일체로 융기하는 합성 수지제의 격자상 리브를 구비하는 차량용 내장 부재(충격 완충재)를 도어 중간 패널과 도어 트림 사이에 삽입하는 것이 제안되어 있다.

상기 ④의 방법은, ① 내지 ③과 비교하여 제조가 용이하고 조립에 수고가 들지 않고 생산성이 우수한 것이라고 할 수 있다. 그러나, 격자상 리브를 갖는 차량용 내장 부재를 별도로 사출 성형하는 것이 필요한 데다가, 도어 중간 패널과 도어 트림 사이에 삽입하는 공정 등이 요구되어, 생산성이 반드시 높은 것은 아니다.

또한, ⑤ 일본 특허 공개 제 96-66981 호 공보 등에는 자동차용의 도어 트림 본체인 판상체에 격자상 리브를 구비하는 자동차용 내장 부재를 일체 성형하는 것이, 당연하지만 제안되어 있다. 그러나, 자동차용 도어 트림 본체는 박판상 성형체이고, 이것에 격자상의 리브를 일체화한 성형 금형을 사용하여 사출 성형한 경우에는, 격자부의 두께가 두꺼워지기 때문에 격자 형성 부분의 냉각이 늦어지고, 도어 트림 표면에 싱크 마크(sinkmark)가 발생하여 외관이 악화된다.

이 때문에 자동차용 내장 부재로서는 실용화가 어려운 경우가 있고, 결과로서, 상기 ④와 같은 경우, 또는 ⑤의 경우에 있어서도 실질적으로는 도어 트림과 충격 완충 부재를 별도의 부재로서 제조하고 이들을 조합시키는 방법을 채용할 수밖에 없었다. 또한, 싱크 마크의 발생을 방지하기 위해 도어 트림의 평판부의 두께를 두껍게 하는 것도 선택 수단 중 하나이지만, 경량화 및 자원 절약에 역행하는 것이고, 경량화를 유지하면서 싱크 마크의 발생이 없이 외관이 우수한 충격 완충부재, 특히 도어 트림 등의 자동차 내장 부재가 요망되고 있다.

본원 발명은 경량이며 구조가 간단하고, 측면 충돌에도 대응할 수 있으며 생산성이 우수함과 동시에, 부품 수를 대폭 절감시킬 수 있고 도어의 조립 공정에서도 노동력을 절약할 수 있는 자동차용 도어 트림 등의 자동차용 내장 부재로서 이용가능한 충격 완충 부재를 제공하는 것이다.

발명의 개시

본 발명자들은 상기와 같은 상황하에서 자동차용 도어 트림 등의 경량화, 성형 재료, 성형법 및 측면 충돌 안정성에 대해 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 구조의 채용에 의해, 싱크 마크 및 뒤틀림(warpage)의 발생이 없이 외관이 우수한 일체 성형의 충격 완충 부재가 얻어짐을 발견하여 본 발명을 완성한 것이다.

즉, 본 발명은

(1) 판상부와 판상부의 이면의 격자상 리브로 이루어지고, 섬유 함유 열가소성 수지로 형성되는 일체 성형체로서, 판상부의 평균 공극률이 5 내지 90%인 충격 완충 부재,

(2) 섬유 함유율이 10 내지 60 중량%이고, 중량 평균 섬유 길이가 1 내지 20mm인 상기 (1)에 기재된 충격 완충 부재,

(3) 격자상 리브의 두께가 0.5 내지 3mm, 격자 간격이 10 내지 80mm, 높이가 5 내지 100mm인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 완충 부재,

(4) 섬유가 유리 섬유이고, 열가소성 수지가 폴리프로필렌계 수지인 상기(1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 충격 완충 부재,

(5) 전체 길이가 3 내지 100mm이며, 이 전체 길이와 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 배열된 상태에 있는 10 내지 90 중량%의 섬유를 함유하는 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛을 포함한 수지 성형 재료를 사출 성형한 것인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 충격 완충 부재,

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 충격 완충 부재로 이루어진 자동차용 내장 부재, 및

(7) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 충격 완충 부재로 이루어진 자동차용 도어 트림에 관한 것이다.

본 발명은 자동차의 내장 부재, 특히 자용차용 도어 트림 등에 사용되는 충격 완충 부재에 관한 것으로, 외관, 경량성, 강성 및 충격 완충성이 우수함과 동시에 구조가 간단하고 생산성 및 경제성이 우수한 충격 완충 부재에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 충격 완충 부재의 한 실시태양의 부분 단면 정면도이다.

도 2는 도 1의 X-X선 단면도이다.

도 3은 본 발명의 자동차용 도어 트림의 한 실시태양이 조립된 자동차용 도어의 단면 개념도이다.

도 4는 종래의 충격 완충 부재와 도어 트림이 별도의 부재로서 조립된 자동차용 도어의 일례를 나타내는 단면 개념도이다.

도 5는 충격 완충 부재를 성형하기 위한 금형의 요부의 개념도를 나타내고, 섬유 함유 용융 수지의 사출 충전시를 나타낸다.

도 6은 금형 캐비티의 확장에 의한 팽창 공정 종료시를 나타낸다.

또한, 도면에서 부호는 다음을 나타낸다. 1은 충격 완충 부재, 2는 판상부, 3은 격자상 리브, 4는 외주벽, 11은 자동차용 도어 트림, 12는 판상부, 13은 격자상 리브, 14는 외주벽, 15는 종래의 도어 트림, 16은 종래의 충격 완충 부재, 17은 도어 중간 패널, 18은 도어 외측 패널, 19는 도어 유리, 21은 고정 금형, 22는 가동 금형, 23은 스페이서, 24는 스프링, 25는 사출 노즐, 26은 핫 러너(hot runner), 27은 게이트, 28은 성형 금형 캐비티, 29는 판상부, 30은 격자상 리브, 31은 가스 주입관, 32는 가스 배기관, 33은 충격 완충 부재를 나타낸다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 충격 완충 부재는, 싱크 마크나 뒤틀림의 발생 때문에, 판상부와 판상부의 이면에 장착되는 격자상 리브를 갖는 성형품으로 이루어지는 결합 구조이었던 것을, 섬유 함유 열가소성 수지를 사용하여 일체 성형할 수 있게 한 것이다.

이하, 본 발명의 충격 완충 부재를 도면에 의거하여 설명한다.

도 4로부터 명백한 바와 같이, 종래의 자동차용 도어 시스템에는 도어 외측 패널(18)과 도어 트림(15) 사이를 오르내리는 도어 유리(19)가 있고, 이 도어 유리(19)의 내측에 있는 도어 중간 패널(17)에 도어 트림(15)이 장착되어 자동차 내부 부재가 구성되어 있다. 도어 중간 패널(17)은 도어 외측 패널(18)과 마찬가지로 금속제이고, 중량이 무거운 패널임과 동시에 도어 유리(19)의 승강 기능 등의 기능 부재의 장착 패널로서도 기능하고 있다.

종래의 자동차용 도어 시스템에서는 측면 충돌 사고에 대응하기 위해 도어 중간 패널(17)과 도어 트림(15) 사이에 판상부와 격자상 리브가 일체로 된 충격 완충 부재(16)가 장착되어 있다. 충격 완충 부재로서는 도시된 격자상 리브를 갖는 성형품 이외에, 수지 발포체 등으로 구성된 것 등이 있다.

이와 같이 종래의 자동차용 도어 트림은 어느 것이든 금속제의 도어 중간 패널에 수지제의 도어 트림을 장착시킴과 동시에, 측면 충돌에 대해 충격 흡수재를 더 부가적으로 조합시키는 것이었다. 이 때문에 자동차용 도어로서의 경량화에 한계가 있음과 동시에, 각 부재의 제조, 보관, 운송, 조립, 공정관리 등이 복잡하고, 자원 절약 및 노동력 절약의 점에서 더욱 우수한 자동차용 도어 시스템이 요구되고 있다.

본 발명의 충격 완충 부재는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 판상부(2)와 격자상 리브(3)로 이루어지고, 섬유 함유 열가소성 수지로 형성되는 일체 성형체로서, 판상부(2)의 평균 공극률이 5 내지 90%, 바람직하게는 10 내지 80%, 보다 바람직하게는 20 내지 70%인 충격 완충 부재이다. 즉, 유리 섬유 등의 섬유 함유 열가소성 수지를 사용함으로써 강도 및 강성을 확보함과 동시에, 판상부의 공극에 의해 교차 리브부의 두께에 의한 냉각 지체에 기인하는 싱크 마크의 발생, 판상부의 뒤틀림 변형 등의 외관이나 치수안정성의 저하 등이 없는 우수한 충격 완충 부재이다.

본 발명의 충격 완충 부재는 충격 완충 부재가 사용되는 용도, 크기 및 요구되는 특성에 따라 각 부의 치수, 격자상 리브의 형상, 치수나 판상부의 공극률 등을 임의로 결정할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 충격 완충 부재의 형상을 상자형으로 하여 외주부에 외벽(4)을 가짐과 동시에 판상부가 평판상인 예가 도시되어 있다. 그러나, 용도에 따라서는 외주부가 격자상 리브보다도 깊은 형상, 얕은 형상, 또는 부분적으로 외벽이 없거나 캡 형상 부분을 갖는 형상일 수도 있다. 또한, 판상부는 충격 완충 부재의 의장면에 따라 곡면, 요철, 파상 등 임의이다. 판상부는 주요부의 두께(D)가 통상 1 내지 30mm, 바람직하게는 1.5 내지 20mm 정도이다.

다음에, 격자상 리브는 격자 사이의 형상이 정사각형, 직사각형, 마름모형 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 격자상 리브의 높이(H)는 10 내지 60mm, 바람직하게는 15 내지 50mm이고, 리브의 두께(T)는 0.5 내지 3mm, 바람직하게는 1 내지 2.5mm 정도이다. 이들 격자상 리브(3)는 근원(3a)으로부터 선단(3b)으로 향하여 감소되는 테이퍼를 갖는 것이, 성형 금형으로부터의 이형성, 교차 리브부의 적당한 좌굴성의 점으로부터 바람직하다. 또한, 격자상 리브(3)의 격자 사이 간격(W, L)은 특별히 제한은 없지만 10 내지 80mm, 바람직하게는 15 내지 60mm 정도이다. 또, 격자상 리브 내의 성형품 외주부에는, 슬라이드 코어를 사용하여 성형할 수 있는, 리브에 직각인, 즉 판상부에 대략 평행한 보강 벽을 구비할 수도 있다.

본 발명의 충격 완충 부재는 사출 성형으로 성형할 수 있으므로 충격 완충 부재의 각 부의 치수인 판상부의 두께, 격자 리브의 두께, 격자 리브의 높이, 격자상 리브의 형상이나 간격은 충격 완충 부재의 사용 목적에 적합하도록 판상부의 각 부분에 있어서 적절히 치수를 변경할 수 있다. 또한, 판상부의 공극률도 분포를 갖는 것도 마찬가지로 임의이다.

본 발명의 충격 완충 부재는 각종 분야에 사용되지만, 도어 트림, 필러(pillar), 사이드 가니쉬 등 외관이 중요시되는 자동차용 내장 부재, 특히 도어 트림에 적합하게 사용된다. 도 4로부터 명백한 바와 같이, 종래의 자동차용 도어 시스템에 있어서는 도어 트림(15)과 충격 완충 부재(16)는 각각 별도로 성형되고, 접착재나 금구 등에 의한 2차 가공에 의해 일체화되고 있었다.

이에 대해 본 발명의 도어 트림(11)은 종래의 도어 트림(15)과 충격 완충 부재(16)를 사출 성형에 의해 일체 성형한 것이다. 이 때문에 접합을 위한 2차 가공 공정이 불필요함과 동시에, 도어 트림 전체로서의 경량화가 달성되고, 수지의 사용량도 경감된다. 도어 트림(11)의 외주부에는 도어 중간 패널(17)로의 장착을 위해 금속제 부재를 필요에 따라 인서트 성형할 수도 있다.

본 발명에 사용되는 열가소성 수지로서는 특별히 제한은 없고, 예컨대 폴리프로필렌, 프로필렌·에틸렌 블록 공중합체, 프로필렌·에틸렌 랜덤 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌, 고무 변성 내충격성 폴리스티렌, 신디오택틱 구조를 포함하는 폴리스티렌, ABS 수지, AS 수지 등의 스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아세탈계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리 방향족 에테르 또는 티오에테르계 수지, 폴리 방향족 에스테르계 수지, 폴리설폰계 수지, 아크릴레이트계 수지 등을 채용할 수 있다. 여기서, 상기 열가소성 수지는 단독으로 사용할 수도 있지만, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

이러한 열가소성 수지 중, 폴리프로필렌, 프로필렌·에틸렌 블록 공중합체등의 폴리프로필렌계 수지, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 등의 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지 등의 결정성 열가소성 수지가 바람직하다.

이들 열가소성 수지에는 무수 말레산, 푸마르산, 메타크릴산 등의 불포화 카복실산 또는 그 유도체로 변성된 수지류를 함유하는 것이 바람직하다. 변성 수지류로서는 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 등의 폴리올레핀 수지, 폴리올레핀계 엘라스토머, 및 폴리스티렌계 수지를 예시할 수 있다. 여기서, 변성 수지 중의 불포화 카복실산 또는 그 유도체의 함유량은 통상 0.01 내지 10 중량%이다. 또한, 열가소성 수지 중의 변성 수지의 함유량은 통상 0.5 내지 20 중량%이다.

다음에, 본원 발명에서 사용되는 섬유는 특별히 제한은 없고, 용융 혼련시에 팽창성을 갖는 각종 섬유로부터 선택된다. 예컨대, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 무기 섬유, 구리 섬유, 황동 섬유, 강 섬유, 스테인레스강 섬유, 알루미늄 섬유, 알루미늄 합금 섬유, 티탄 합금 섬유 등의 금속 섬유, 보론 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 티탄화규소 섬유, 지르코니아 섬유 등의 세라믹 섬유, 아라미드 섬유, 폴리옥시메틸렌 섬유, 방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴이아릴레이트 섬유, 폴리페닐렌 설파이드 섬유, 폴리설폰 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 등의 유기 섬유 등을 예시할 수 있다. 또, 이들 섬유는 예컨대 무기 섬유와 유기 섬유 등을 2종 이상 병용할 수도 있다.

이들 섬유는 충격 완충 부재로서 요구되는 특성 등에 따라 적절히 선정할 수 있다. 그 중에서도 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유 등은 강도, 강성 및 내열성이 우수함과 동시에 장섬유이고 용융 수지의 함침 인발 성형이 용이하기 때문에 바람직하다. 특히, 유리 섬유가 바람직하게 사용된다.

우선, 섬유 함유 열가소성 수지로 형성되는 충격 완충 부재는 바람직하게는 섬유의 함유량이 10 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 50 중량%이고, 중량 평균 섬유 길이가 1 내지 20mm, 보다 바람직하게는 2 내지 15mm이다. 여기서, 섬유의 함유량이 10 중량% 미만이면, 강도 및 강성이 충분하지 않고, 또한 후기하는 바의 팽창 성형에 의한 팽창성이 저하되어 판상부의 공극률을 얻기가 어려운 경우가 있으며, 60 중량%를 초과하면 성형시의 용융 유동성이 저하되는 경우가 있고, 또한 외관 저하나 격자상 리브의 말단까지 섬유 함유 열가소성 수지를 충전시키기 어려운 경우가 있으며, 따라서 상기 바람직한 범위의 선택이 요망된다.

다음에, 중량 평균 섬유 길이가 1mm 미만이면 본 발명의 특징인 공극 확보에 의한 경량화와, 싱크 마크 및 뒤틀림의 발생 방지 효과를 위한 팽창 성형성이 저하됨과 동시에, 강도의 점으로부터도 바람직하지 않다. 또한, 20mm를 초과하면 용융 유동성이 저하됨과 동시에 용융 혼련 실린더 내에서의 혼련이 불충분하게 되어 성형품의 균일성이 저하되고, 그 결과 팽창의 불균일성, 외관 불량 등이 일어나기 쉬워진다. 따라서, 상기 바람직한 범위의 중량 평균 섬유 길이가 되도록 하는 성형 재료 및 성형 조건의 선택이 요망된다. 또, 중량 평균 섬유 길이는, 유리 섬유의 경우 성형체의 일부를 탄화시킨 후, 만능 투영기로 배율 10배로 직접 촬영하고, 그 화상을 사용하여 디지타이저(digitizer)로 측정할 수 있다.

본 발명의 충격 완충 부재는 상기한 바와 같이 판상부의 평균 공극률이 5 내지 90%, 바람직하게는 10 내지 80%이다. 본 발명의 충격 완충 부재의 본질적인 특징은 그 판상부의 공극 함유에 있다. 이 공극에 의해 판상부 표면에 있어서의 리브 상당 위치의 싱크 마크 발생, 및 판상부의 뒤틀림 발생을 방지할 수 있다. 더욱이, 이 공극의 발생은 함유 섬유의 엉킴(entanglement)의 복원성에 의한 것이고 발포제에 의한 것은 아니어서, 발포제에 의한 가스가 성형품 표면에 누출됨에 의한 실버 발생에 따른 외관 불량 현상이 없다. 이 공극의 함유는 상기한 바와 같이 중량 평균 섬유 길이가 1 내지 20mm인 섬유(유리 섬유)를 10 내지 60 중량% 함유하는 성형품에서 달성된다. 이는 후술하는 바의, 성형 재료의 선택 및 성형 방법의 채용의 조합에 의해 얻어진다.

따라서, 본 발명의 충격 완충 부재는 전체로서 공극을 함유하지 않는 경우와 비교하여 동일 중량에 있어서 굽힘 특성 및 내충격성이 향상된다. 즉, 동일 굽힘 강도 등을 얻기 위해 충격 완충 부재를 더욱 경량화할 수 있게 된다. 또한, 섬유 선택에 의해 내열성 및 내열 치수안정성도 만족한다. 경량화와 이들 강도 특성이 통상 상반되는 것임에도 불구하고, 이들을 양립시킴과 동시에 단위 중량당의 굽힘 특성이 종래의 재료와 비교하여 현저하게 향상됨으로써, 자동차용 내장 부재로의 적용에 의해 자동차의 경량화에 필적할 수 있다.

이하, 본 발명의 충격 완충 부재의 제조방법을 성형 재료와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명의 충격 완충 부재는 열가소성 수지와 유리 섬유 등의 섬유를 주성분으로 하는 수지 성형 재료를 사용한다.

특히, 수지 성형 재료로서, 전체 길이가 3 내지 100mm, 바람직하게는 5 내지 50mm이며, 이 전체 길이와 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 배열된 상태에 있는 10 내지 90 중량%의 섬유를 함유하는 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛 단독, 또는 이 펠렛과 다른 펠렛의 혼합물로 상기 섬유가 전체의 10 내지 60 중량%로 된 수지 성형 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 다른 펠렛으로서는 통상은 동종의 열가소성 수지, 또는 이것에 각종 첨가제를 함유하는 것이다. 이 바람직한 수지 성형 재료 펠렛의 선택에 의해 사출 성형 금형 캐비티 내에서의 용융 팽창성이 우수한 용융 혼련 수지를 용이하게 얻을 수 있다.

여기서, 섬유 함유 열가소성 수지 중의 섬유 함유량이 10 중량% 미만이면, 용융 팽창성이 불충분하게 됨과 동시에, 섬유에 의한 강도, 강성 등의 물성 향상 효과를 기대할 수 없게 된다. 또한, 60 중량%를 초과하면, 용융 혼련성 및 섬유의 분산성이 저하되고, 사출 성형성, 팽창성, 성형품의 외관, 균질성 등의 품질의 안정성이 저하되는 경우가 있다.

본 발명에 사용되는 열가소성 수지로서는 특별히 제한은 없지만 상기한 것이 사용된다. 또한, 이들 열가소성 수지에는 특히 무수 말레산이나 푸마르산 등의 불포화 카복실산 또는 그 유도체로 변성된 변성 폴리올레핀 수지 등, 또한 각종 엘라스토머 등의 내충격성 개량제, 안정제, 대전방지제, 내후제, 광안정체, 착색제, 단섬유, 탈크 등의 충전제를 필요에 따라 가할 수도 있다.

또한, 섬유로서는 충격 완충 부재에 요구되는 특성 등에 따라 상기한 것으로부터 적절히 선정할 수 있다. 그 중에서도 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유 등은강도, 강성 및 내열성이 우수함과 동시에 장섬유이고 용융 수지의 함침 인발 성형이 용이하다는 점, 팽창성 등 때문에 바람직하다. 특히, 유리 섬유가 바람직하게 사용된다.

여기서, 유리 섬유로서는 E-유리, S-유리 등의 유리 섬유로서, 그 평균 섬유직경이 25㎛ 이하인 것, 바람직하게는 3 내지 20㎛ 범위인 것을 바람직하게 채용할 수 있다. 유리 섬유의 직경이 3㎛ 미만이면, 용융 수지 함침 인발 성형에 의한 펠렛 제조시에 유리 섬유가 수지에 융합되지 않아서 수지의 함침이 어려워지는 한편, 20㎛를 초과하면, 외관이 저하됨과 동시에, 섬유가 흐르기 어려워지고 용융 혼련시에 절단 또는 결손이 일어나기 쉬워진다. 이들 열가소성 수지 및 유리 섬유를 사용하여 인발 성형법 등으로 펠렛을 제조함에 있어서, 유리 섬유는 커플링제로 표면처리한 후, 수속제(bundling agent)에 의해 100 내지 10000개, 바람직하게는 150 내지 5000개의 범위로 번들화하여 둘 것이 요망된다.

커플링제로서는 소위 실란계 커플링제 및 티탄계 커플링제로서 종래부터 알려진 것 중에서 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 아미노실란이나 에폭시실란을 채용할 수 있다. 특히, 상기 아미노계 실란 화합물을 채용하는 것이 바람직하다.

수속제로서는 예컨대 우레탄계, 올레핀계, 아크릴계, 부타디엔계 및 에폭시계 등을 채용할 수 있고, 이들 중 우레탄계 및 올레핀계를 바람직하게 채용할 수있다. 이들 중, 우레탄계 수속제는 통상 디이소시아네이트 화합물과 다가 알콜의 중부가 반응에 의해 수득되는 폴리이소시아네이트를 50 중량% 이상의 비율로 함유하는 것이라면, 오일 변성형, 습기 경화형 및 블록형 등의 1액 타입, 및 촉매 경화형 및 폴리올 경화형 등의 2액 타입 중 어느 것을 채용할 수 있다. 한편, 올레핀계 수속제로서는 불포화 카복실산 또는 그 유도체로 변성된 변성 폴리올레핀계 수지를 채용할 수 있다.

본 발명의 충격 완충 부재의 제조에 사용되는 섬유 함유 수지 성형 재료는 용융 팽창성을 갖는 것이라면 특별히 제한은 없다. 그러나, 바람직하게는 상기와 같은 수속제로 수속된 유리 섬유에 열가소성 수지를 부착·함침시킴으로써 유리 섬유로 강화된 섬유 강화 수지 펠렛이 사용된다. 유리 섬유에 열가소성 수지를 부착·함침시키는 방법으로서는 예컨대 용융 수지 중에 섬유속을 통과시켜 섬유에 수지를 함침시키는 방법, 코팅용 다이에 섬유속을 통과시켜 함침시키는 방법, 또는 다이로 섬유 둘레에 부착된 용융 수지를 눌러 펼쳐서 섬유속에 함침시키는 방법 등을 채용할 수 있다. 여기서, 섬유속과 수지를 잘 융합시키는, 소위 젖음성을 향상시키기 위해, 내주에 요철부가 구비된 다이의 내부에, 장력이 가해진 섬유속을 통과시켜 인발함으로써 용융 수지를 섬유속에 함침시킨 후, 추가로 이 섬유속을 가압 롤러로 프레스하는 공정이 포함된 인발 성형법도 채용할 수 있다. 또, 유리 섬유와 용융 수지가 서로 잘 융합하는 젖음성이 좋은 것이라면, 용융 수지가 유리 섬유에 용이하게 함침되어 펠렛의 제조가 용이해지므로, 전술한 수속제로 섬유를 수속하는 공정은 생략할 수 있는 경우가 있다. 여기서, 서로 잘 융합시키는 방법으로서는 수지에 극성을 부여하거나, 유리 섬유의 표면에 커플링제와 반응하는 작용기를 그래프트시키는 방법이 유효하다.

이상과 같은 방법으로 수지가 함침된 장섬유속(스트랜드 등)을 섬유의 길이방향을 따라 절단하면, 펠렛의 전체 길이와 동일한 길이의 장섬유를 함유한 섬유 강화 수지 펠렛을 얻을 수 있다. 이 때, 수지 펠렛으로서는 섬유속이 스트랜드로 되고, 그 단면 형상이 대략 원형으로 된 수지 함유 장섬유속을 절단한 것에 한정되지 않고, 섬유를 평행하게 배열함으로써 시이트상, 테이프상 또는 밴드상이 된 수지 함유 장섬유속을 소정의 길이로 절단한 것일 수도 있다.

또한, 본원 발명의 충격 완충 부재의 제조방법에 바람직하게 사용되는 섬유 함유 열가소성 수지 성형 재료로서는 상기한 바와 같이 용융 수지 함침 인발 성형에 의해 제조되며, 전체 길이 3 내지 100mm, 바람직하게는 5 내지 50mm이며, 이 전체 길이와 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 배열된 상태에 있는 섬유를 10 내지 90 중량% 함유하는 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛, 또는 상기 펠렛과 다른 펠렛의 혼합물로 상기 섬유가 전체의 10 내지 60 중량%로 된 수지 성형 재료인 것이 바람직하다.

섬유가 서로 평행하게 배열된 상태로 되어 전체의 10 내지 90 중량% 함유된 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛을 사용하면, 유리 섬유 또는 용융 수지에 의해 함침 및 피복되어 있으므로 사출 성형기의 스크류로 가소화, 용융 및 혼련을 행하여도 섬유의 파단이 일어나기 어려움과 동시에, 또한 분산성도 양호하게 된다. 이로써 성형 금형 캐비티에 사출된 후의 섬유 함유 용융 열가소성 수지의 스프링백(spring back) 현상이 양호하게 됨과 동시에, 최종 성형품 중에 잔존하는 섬유 길이가 길게 되어 물성 향상 및 표면 외관이 향상된다. 여기서, 다른 펠렛과의 혼합물을 사용하면, 고농도의 유리 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛의 사용량이 적어져 경제적임과 동시에, 성형품 중의 섬유 함유량의 조정, 용융 점도의 조정 등을 행할 수 있는 장점이 있다.

다음에, 열가소성 수지로서 폴리프로필렌계 수지를 사용하고 섬유로서 유리 섬유를 사용하는 경우를 예로 하여 구체적으로 설명한다. 폴리프로필렌계 수지의 MI(용융 지수)는 특별히 제한은 없고 전체로서의 MI[JIS K7210에 준거하여 온도 230℃, 하중 2.16kg에서 측정]가 5 내지 1,000g/10분, 바람직하게는 10 내지 600g/10분이다. 통상, 유리 섬유 함유 폴리프로필렌계 수지 마스터 펠렛, 특히 상기 유리 섬유 강화 폴리프로필렌계 수지 펠렛과 폴리프로필렌계 수지 펠렛의 혼합물로 이루어진 수지 성형 재료가 사용된다. 따라서, 마스터 펠렛 중의, 폴리프로필렌계 수지와 유리 섬유 희석용의 폴리프로필렌계 수지 펠렛은 당연히 다른 MI의 펠렛을 사용하는 것이 자유이고, 자동차의 사이즈, 용도 등 충격 완충 부재의 굽힘 강도, 굽힘 강성, 충격 강도, 내열성, 내열 치수안정성 등의 특성, 및 성형성을 고려하여 적절히 결정할 수 있다.

그러나, 본 발명의 충격 완충 부재는 비교적 성형시의 금형 캐비티의 두께가 얇고, 또한 비교적 섬유 길이가 긴 유리 섬유를 함유하는 것이고, 성형성, 즉 용융 유동성이 양호할 것이 요구된다. 따라서, 희석용의 폴리프로필렌계 수지의 MI를 30 내지 1,000g/10분, 바람직하게는 40 내지 800g/10분으로 비교적 큰 MI의 폴리프로필렌계 수지를 적절히 선택할 수도 있다. 통상의 사출 성형에 있어서, 용융 수지의 유동성을 고려하여 일반적으로 이와 같은 큰 MI의 폴리프로필렌계 수지를 사용할 경우 충격 강도가 현저하게 저하되어 실용적이지 않게 되기 때문에, MI의 상한에는 당연히 제한이 있었다.

본 발명의 충격 완충 부재에서는 폴리프로필렌계 수지의 MI가 종래의 일반적인 사출 성형법에 있어서의 MI보다도 비교적 크고, 즉 분자량을 대폭 저하시켜 성형성의 향상을 도모할 수 있다. 게다가, 유리 섬유의 함유, 유리 섬유의 엉킴, 유리 섬유의 불규칙적 분포, 표면 치밀층의 형성, 섬유와 수지에 의한 공극의 형성 등에 의해, 경량이면서 본 발명의 충격 완충 부재로서의 특성을 충분히 만족시키는 강도, 내열성 등의 특성을 갖는 것이 가능해짐과 동시에, 싱크 마크 및 뒤틀림이 없이 외관이 우수하게 된다.

본 발명에 사용하는 예컨대 폴리프로필렌계 수지의 경우에는, 호모폴리프로필렌 수지, 또는 내충격성을 위해 프로필렌과 다른 올레핀의 블록 공중합체 및 프로필렌과 수 중량% 이하의 다른 올레핀의 랜덤 공중합체가 바람직하다. 충격성을 더욱 향상시키기 위해 열가소성 수지 엘라스토머나 비정질 내지 저결정성의 폴리프로필렌계 수지 등을 적당히 함유시키는 것도 가능하다.

여기서 열가소성 엘라스토머로서는 예컨대 에틸렌·프로필렌 공중합체 엘라스토머(EPR), 에틸렌·부텐-1 공중합체 엘라스토머, 에틸렌·옥텐-1 공중합체 엘라스토머, 에틸렌·프로필렌·부텐-1 공중합체 엘라스토머, 에틸렌·프로필렌·디엔 공중합체 엘라스토머(EPDM), 에틸렌·프로필렌·에틸리덴노르보르넨 공중합체 엘라스토머, 연질 폴리프로필렌, 연질 폴리프로필렌계 공중합체 등의 올레핀계 엘라스토머가 있다. 이들 중 에틸렌계 엘라스토머의 경우의 에틸렌 함유량은 통상 40 내지 90 중량% 정도이다. 이들 엘라스토머로서는 무니 점도(ML₁₊₄100)가 통상 5 내지 100, 바람직하게는 10 내지 60인 것이 사용된다.

또한, 스티렌계 엘라스토머로서는 예컨대 스티렌·부타디엔 공중합체 엘라스토머, 스티렌·이소프렌 공중합체 엘라스토머, 스티렌·부타디엔·이소프렌 공중합체 엘라스토머, 또는 이들 공중합체를 완전 또는 부분 수첨하여 이루어진 스티렌·에틸렌·부틸렌·스티렌 공중합체 엘라스토머(SEBS), 스티렌·에틸렌·프로필렌·스티렌 공중합체 엘라스토머(SEPS) 등을 예시할 수 있다. 이들 엘라스토머로서는 용융 지수(MI)[JIS K7210에 준거하여 200℃, 하중 5kg에서 측정]가 0.1 내지 120g/10분, 바람직하게는 8 내지 100g/10분인 것이 사용된다.

다음에, 유리 섬유로서는 각종 섬유 길이의 것이 사용되고, 본 발명의 충격 완충 부재로서의 성형품 중의 중량 평균 유리 섬유 길이가 1 내지 20mm, 특히 2 내지 15mm 정도의 범위가 된다. 따라서, 성형품 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 상기 범위를 확보하면, 성형 재료는 특별히 제한은 없다. 그러나, 성형품 중의 유리 섬유 길이를 일정 레벨 이상으로 유지시키기 위해, 일반적으로는 상기한 바의, 전체 길이가 3 내지 100mm, 바람직하게는 5 내지 50mm이고, 이 전체 길이와 동일한 길이의 유리 섬유가 서로 평행하게 배열된 상태에 있고, 유리 섬유의 함유율이 10 내지 90 중량%인 유리 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛을 사용하는 것이 바람직함은 상기한 대로이다.

본 발명의 충격 완충 부재의 제조에 사용되는 섬유(유리) 함유 열가소성 수지 성형 재료는 용융시에 함유되는 섬유(유리)의 엉킴의 회복에 의한 팽창 현상에 의해, 판상부의 평균 공극률이 5 내지 90%인 충격 완충 부재를 성형할 수 있다. 또, 본 발명의 충격 완충 부재는 판상부 이외의 격자상 리브에 있어서도 공극을 함유할 수 있다. 따라서, 본 발명의 충격 완충 부재는 본질적으로는 섬유(유리)의 성형시의 탄성 회복(스프링 백)에 의한 팽창 현상에 의해 달성된다. 그러나, 팽창의 보조로서 소량의 발포제를 사용할 수 있다. 여기서, 발포제로서는 특별히 제한되는 것은 아니고, 각각의 수지 원료의 용융 온도에 있어서의 열에 의한 분해에 의해 가스를 발생시키는 아조디카본아미드(ADCA), 벤젠설포히드라지드, N,N-디니트로펜타메틸렌테트라민, 테레프탈아지드 등의 화학 발포제나 펜탄, 부탄 등의 물리 발포제가 있다.

이들 발포제는 통상적으로 발포제와 열가소성 수지의 마스터 배치로서 가할 수 있다. 발포제는 상기 유리 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛과 희석용의 열가소성 수지 펠렛의 합계 100 중량부에 대해 통상 0.01 내지 1 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량부의 범위이다. 이 발포제의 첨가량은 금형 캐비티 용적의 초기 확대시에 있어서의 팽창성 확보 등, 어디까지나 보조적인 사용이고, 유리 섬유에 의한 팽창성을 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 여기서 발포제의 함유량이 일반적인 발포 성형의 경우와 같이 많으면, 가스가 성형품 표면에 누출되어 실버 발생 등, 외관 불량이 발생하기 쉬워진다.

다음에, 본 발명의 충격 완충 부재의 제조방법을 도면에 의거하여 설명한다. 도 5는 충격 완충 부재를 성형하기 위한 금형의 요부의 개념도를 나타내고, 섬유 함유 열가소성 수지의 사출 충전시를 나타낸다. 도 6은 금형 캐비티의 확장에 의한 팽창 공정 종료시를 나타낸다.

도 5 및 도 6에 있어서, 21은 고정 금형, 22는 가동 금형, 23은 스페이서, 24는 스프링, 25는 사출 노즐, 26은 핫 러너, 27은 게이트, 28은 성형 금형 캐비티, 29는 판상부, 30은 격자상 리브, 31은 가스 주입관, 32는 가스 배기관, 33은 충격 완충 부재를 각각 나타낸다. 본 발명의 충격 완충 부재를 성형하기 위해서는, 도 5로부터 명백한 바와 같이 성형 금형 캐비티(28)의 용적을 변화시킬 수 있는 것이 필요하다. 통상은 금형 개폐 방향의 캐비티 두께를 변화시킬 수 있다. 즉, 가동 금형(22)을 진퇴시키는 기능을 갖는 사출 성형 장치가 사용된다. 이 사출 성형기로서는 일반적으로 사출 압축 성형이 가능한 성형기, 또는 일반적인 사출 성형기에 가동 금형 이동장치가 장비된 사출 성형 장치가 사용된다.

본 발명의 충격 완충 부재의 제조는 도 5와 같이 고정 금형(21)에 대해 가동 금형(22)이 전진함으로써 클램핑이 행해진다. 이 클램핑에 의해 스페이서(23)는 스프링(24)을 압압하여 금형 캐비티(28)의 금형 면을 구성한다. 다음에, 도시하지 않은 섬유 함유 성형 재료가 스크류에 의해 융용 혼련, 가소화 및 계량되고, 사출 노즐(25), 핫 라이너(26) 및 게이트(27)를 통해 성형 금형 캐비티(28) 중에 사출, 충전된다. 이 경우에, 초기의 클램핑에 의해 성형 금형 캐비티의 용적을 크게 하여 사출 수지량을 성형 금형 캐비티 용적의 2/3 이하 정도로 하고, 사출, 충전 개시 후에 가동 금형(22)을 다시 전진시켜 용융 수지를 압축시키고 금형 캐비티 전체에 충전하는 사출 압축으로 할 수도 있다.

이 사출 압축에 의하면, 사출 수지 압력은 낮고, 또한 수지 및 섬유의 배향은 적거나 실질적으로 일어나지 않는다. 또한, 사출 압축의 채용에 의해, 성형 금형 캐비티의 간격이 좁은 경우에도 용이하게 충전할 수 있다. 여하튼, 사출 충전 또는 사출 압축 충전에 의해 성형품의 표면부는 금형에 의해 냉각이 개시됨과 동시에 금형 표면은 미소한 요철까지도 완전히 전사된다.

표면이 어느 정도 냉각되어 스킨 층이 형성된 후, 도 6에 나타낸 바와 같이 가동 금형(22)은 성형체 판상부의 두께인 성형 금형 캐비티 간격의 위치까지 후퇴함으로써 팽창된다. 이 때, 스페이서(23)는 스프링(24)에 의해 고정 금형에 압압된 그대로이다. 즉, 도시한 예에서는 성형품의 외주벽은 사출 충전 및 부형된 그대로이고, 가동 금형의 후퇴에 의한 영향을 받지 않는다. 다음에 냉각시킴으로써 충격 완충 부재가 성형되고, 가동 금형(22)을 개방함으로써 충격 완충 부재가 꺼내진다. 또, 사출 압축 성형 공정에서의 압축은 성형 금형 캐비티 간격을 위치 제어하는 경우 이외에, 압축력에 의해 제어할 수도 있다.

본 발명의 충격 완충 부재의 제조방법은 기본적으로는 상기 방법이지만, 가동 금형(22)의 후퇴 개시 후에 가스 주입관(31)으로부터 질소 가스 등을 주입할 수 있다. 이 가스 주입은 유리 섬유에 의한 팽창을 보조함과 동시에, 팽창 후에 있어서 성형품의 금형 표면에 압압하여 더 한층의 금형 전사성 및 외관의 향상에 기여한다.

또한, 주입 가스의 압력을 필요에 따라 어느 정도의 레벨로 제어하면서 가스 배기관(32)으로부터 배기하여 성형품 내에 가스를 유통시킴으로써 판상부의 냉각을 촉진시킬 수 있다. 이것은 공극의 형성에 의해 단열 상태가 된 성형품을 금형에 의해 냉각시켜야 하는 불편함 대신에 성형품의 내부로부터의 냉각을 가능하게 하는 것이고, 성형 사이클의 개선에 크게 기여한다. 또, 주입 가스로서는 특별히 제한은 없지만 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 바람직하게 사용된다. 또, 가스 압력은 0.01 내지 20MPa의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 5MPa의 범위에서 선정된다.

또한, 상기 가스는 통상은 실온의 가스이지만, 온도가 15℃ 이하, 바람직하게는 0℃ 이하인 냉각용 가스를 채용할 수도 있다. 이 때, 휘발성의 물 등의 액체를 동반시키면, 냉각 효율이 더욱 향상된다. 또한, 상기 가스는 상기 용융 수지를 가소화하여 사출하는 사출 장치의 노즐 내부에 구비된 노즐, 또는 상기 금형의 내부에 구비된 스풀, 러너 및 캐비티 중의 어느 것에 개구되는 가스 노즐 또는 가스 핀으로부터 섬유 함유 용융 수지의 내부로 주입할 수 있다. 이들 중에서도 금형에 구비된 가스 핀으로부터 주입하는 것이 바람직하다.

또, 가동 금형으로서는 충격 완충 부재의 판상부의 주요면 전체를 후퇴 팽창시키는 경우 이외에, 적절히 후퇴하는 개소가 마련된 금형, 및 다단으로 후퇴하는 금형을 사용할 수도 있다. 이 경우에 판상부에 있어서 사출 충전시의 두께를 부분적으로 변화시켜 둠으로써 각 부분의 팽창 후의 공극률을 변화시킬 수 있다. 또한 장착부에는 장착용의 금형 부재를 인서트 성형할 수도 있다. 또한, 자동차용 도어트림 등에 있어서는 부분적으로 연질 수지, 열가소성 엘라스토머, 인공 피혁, 직포, 부직포 등의 표피재를 금형의 필요 개소에 배치하는 표피 일체 성형을 수행할 수도 있다.

또한, 상기 성형예에서는 격자상 리브가 가동 금형에 배치되었다. 이 때문에 수지의 캐비티로의 사출시 의장면을 피하기 위해 게이트를 단부에 구비시키고, 따라서 핫 라이너 타입의 금형을 사용하였다. 그러나, 가동 금형 이동장치를 고정 금형측에 구비시킬 수도 있다. 이 경우, 관통구를 갖는 가동 금형 이동장치를 사용하면, 의장면을 반고정 금형측으로 할 수 있어 표면으로부터 다이렉트 러너로 성형하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 충격 완충 부재는 그 사용 형태에 제한은 없다. 즉, 판상부와 격자상 리브가 일체화되어 판상부의 강도, 강성 등을 활용한 이용이 고려된다. 그러나, 자동차 내장 부재, 특히 자동차용 도어 트림 등의 양호한 외관이 요구되는 용도에 바람직하게 사용된다. 자동차용 내장 부재로서는 도어 트림 이외에 아암 레스트, 필러, 사이드 가니쉬, 대시 보드, 콘솔 박스 등을 예시할 수 있다.

다음에, 본 발명의 효과를 구체적인 실시예예 의거하여 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

[실시예 1]

유리 섬유(직경: 13㎛)가 평행하게 배열되고, 그 함유량이 30 중량%, 길이가16mm인 유리 섬유 강화 폴리프로필렌계 수지 펠렛(무수 말레산 변성 폴리프로필렌을 3 중량% 함유: MI=30g/10분)을 수지 성형 재료로 하였다. 사출 성형기에는 클램핑력: 1000t, 유리 섬유의 파단을 극히 작게 하기 위해 압축비: 1.8의 스크류를 사용하였다. 사출 성형기는 성형 금형 캐비티의 용적을 변경시킬 수 있도록 가동 금형을 진퇴시키기 위한 IPM 유니트(이데미츠 세키유 가가쿠 가부시키가이샤제)를 장비한 금형 구조를 갖는 사출 성형 장치이다. 또, 금형에는 캐비티 내로의 질소 가스의 주입 및 배기 설비를 설치하였다.

성형 금형은 1000mm×700mm×두께 가변, 격자상 리브로서 높이: 50mm, 두께: 2mm, 리브 간격: 50mm인 것을 사용하였다.

성형 재료를 용융 혼련, 가소화 및 계량한 후, 성형 금형 캐비티의 판상부 두께가 3mm가 되도록 클램핑된 금형 캐비티에 용융 수지(수지 온도: 240℃)를 사출하였다. 사출 종료와 동시에 가동 금형을 전진시켜 용융 수지를 3초 동안 압축(800t)하여 완전 충전하였다. 이 때의 금형 캐비티 간격은 약 1mm이었다. 압축 종료 직후에 가동 금형을 금형 캐비티의 간격이 3mm가 되도록 후퇴시켜 팽창시켰다. 가동 금형 후퇴 개시 후, 가스 주입 핀으로부터 3MPa의 질소 가스를 10초 동안 주입하였다. 성형품의 냉각을 지속시키고, 가동 금형을 개방하여 충격 완충 부재를 꺼냈다. 성형품 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이는 4.1mm이었다.

성형품의 판상부는 비교예 1의 경우와 같고, 1mm 두께 상당의 용융 수지를 사용할 뿐이었지만, 약 3mm 두께로 팽창하고 중량은 실질적으로 변하지 않았다. 그러나, 성형품의 의장면에는 싱크 마크가 없고 전체적인 뒤틀림의 발생도 없어 외관이 우수하였다. 또한, 성형품의 리브의 말단부에도 수지가 완전히 충전되고 전체적으로 강성도 있어, 격자 리브가 충격을 완충시켰다.

얻어진 충격 완충 부재를 평판면을 위로 하여 철판 위에 올려 놓고, 200mm 직경의 강구를 충돌 속도(7m/s)로 충돌시켜 충격 완충성을 평가하였다. 그 결과, 최대 하중은 3톤 이상이었다. 또한 변형량은 45mm이고, 격자부는 완전히는 파괴되지 않고 충분히 충격에 견딜 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서 성형 금형의 격자 리브의 치수를 높이: 50mm, 리브 간격: 25mm로 한 것 이외에는 실시예 1에 준하여 충격 완충 부재를 성형하였다. 또, 성형품 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이는 3.8mm이었다. 충격 완충 부재는 실시예 1과 마찬가지로 싱크 마크 및 뒤틀림이 없는 우수한 것이었다. 실시예 1에 준하여 충격 완충 부재를 평가하였다. 그 결과, 최대 하중은 2톤 이상이었다. 또한 변형량은 30mm이며, 격자부는 완전히는 파괴되지 않고 충분히 충격에 견딜 수 있었다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서 용융 수지의 압축 후의 가동 금형의 후퇴에 의한 팽창 공정을 수행하지 않고 충격 완충 부재를 성형하였다. 충격 완충 부재의 의장면은 리브부에 싱크 마크가 발견됨과 동시에 전체적으로 뒤틀림 변형이 발견되었다.

[비교예 2]

성형 재료로서 탈크(평균 입자경: 3.2㎛)를 20 중량% 함유하는 폴리프로필렌수지(MI=30g/10분: 230℃, 2.16kg 하중)를 사용하여 판상부의 성형 금형 캐비티 간격이 2mm가 되도록 성형 금형을 클램핑하여 성형한 것 이외에는 비교예 1에 준하여 충격 완충 부재를 성형하였다. 충격 완충 부재의 의장면은 판상부의 두께를 2mm로 하였음에도 불구하고 큰 싱크 마크가 발생하였다. 제품의 뒤틀림 변형은 발견되지 않았지만 중량이 증가하였다.

[비교예 3]

비교예 2에 있어서 판상부의 금형 캐비티 간격을 1mm로 고정시킨 것 이외에는 비교예 2에 준하여 충격 완충 부재를 성형하였다. 충격 완충 부재의 의장면에 싱크 마크 및 뒤틀림 변형이 발생함과 동시에, 리브 말단까지 수지를 충전할 수 없었다.

본 발명의 충격 완충 부재는 의장면의 싱크 마크, 판상부의 뒤틀림 등이 없이 외관 및 치수안정성이 우수하다. 또한, 판상면의 중량을 증가시키지 않고 강도 및 강성을 확보할 수 있으며 격자상 리브에 의한 충격 완충 효과가 제공되어, 자동차용 내장 부재, 특히 도어 트림 등에 응용 전개시킬 수 있다. 또한, 종래의 도어 트림과 충격 완충 부재를 별도 제조한 후 조립하여 결합하는 경우와 비교하여, 일체 사출 성형으로 성형할 수 있어 생산성 및 경제성이 우수하다. 게다가, 충격 완충 부재로서 수요된다.

Claims (7)

1. 판상부와 판상부의 이면의 격자상 리브로 이루어지고, 섬유 함유 열가소성 수지로 형성되는 일체 성형체로서, 판상부의 평균 공극률이 5 내지 90%인 충격 완충 부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   섬유 함유율이 10 내지 60 중량%이고, 중량 평균 섬유 길이가 1 내지 20mm인 충격 완충 부재.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   격자상 리브의 두께가 0.5 내지 3mm, 격자 간격이 10 내지 80mm, 높이가 5 내지 100mm인 충격 완충 부재.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   섬유가 유리 섬유이고, 열가소성 수지가 폴리프로필렌계 수지인 충격 완충 부재.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   전체 길이가 3 내지 100mm이며, 이 전체 길이와 동일한 길이를 갖고 서로 평행하게 배열된 상태에 있는 10 내지 90 중량%의 섬유를 함유하는 섬유 강화 열가소성 수지 펠렛을 포함한 수지 성형 재료를 사출 성형한 것인 충격 완충 부재.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 충격 완충 부재로 이루어진 자동차용 내장 부재.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 충격 완충 부재로 이루어진 자동차용 도어 트림.