KR20030093577A

KR20030093577A - 자동차용 엔진후드 성형기재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030093577A
Application number: KR1020020031162A
Authority: KR
Inventors: 정명국; 심성영; 정상민
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-12-11
Also published as: KR100450531B1

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진후드용 성형기재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 성형기재는 웹적층물의 일면에 부직포가 적층된 구성으로 되며, 상기 부직포는 저융점 폴리에스테르 바인더 섬유와 일반 폴리에스테르 매트릭스로 되고, 상기 웹적층물은 고융점 폴리에스테르 바인더 섬유와 일반 폴리에스테르 매트릭스 섬유로 되는 것으로서, 본 성형기재는 우수한 흡음성 및 단열성을 발휘하여 엔진후드용으로 매우 적합할 뿐만 아니라 단순화된 공정, 높은 생산성 및 낮은 제조원가로 제조할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

Description

자동차용 엔진후드 성형기재 및 그 제조방법 {Matrix of Engine Hood for automobile and preparation thereof}

본 발명은 자동차용 엔진후드용 성형기재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 견면을 주재료로 하며 향상된 내열성능 및 흡음성능을 가지면서 환경친화적인 자동차용 엔진후드용 성형기재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

엔진룸에 사용되는 엔진후드는 엔진룸에서 발생하는 소음이 외부로 나가지 않도록 흡수함과 동시에 엔진에서 발생하는 열기를 차단해야 하는 성능이 필요하다.

기존에 사용하던 엔진후드용 성형기재는 주로 글라스울이나 레진펠트를 많이 사용하고 있는데, 글라스울의 경우 흡음성은 우수하나, 인체에 유해하며, 특히 작업시 접촉하는 경우 인체에 직접적인 피해를 주게되며, 레진펠트의 경우 분진 및 냄새가 발생하며, 특히 습기에 약해 습기가 많은 하절기에는 곰팡이 발생 등의 문제가 있어 제품상으로서 중대한 결함을 갖고 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 해소할 수 있는 새로운 엔진후드용 성형기재를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명자는 기존의 대쉬인너(Dash Inner)나 플로우카페트의 기재로 사용하던 폴리에스테르 견면이 흡음성이 우수하고 환경친화적인 장점이 있으나 저융점 폴리에스테르를 바인더 파이버로 사용함으로 인해 성형 후 내열성능이 저하되기 때문에 엔진후드용 성형기재로는 부적합한 것임을 알 수 있었고, 따라서 폴리에스테르 견면의 내열성을 개선하게 되면 엔진후드용 성형기재로 유용하게 적용할 수 있을 것이라는 착상에 기초하여 다양한 실험을 거듭한 결과 성형기재를 두층으로 구분하고 웹적층물에 사용되는 바인더 섬유의 형태 및 함량과 매트릭스 섬유의 형태 및 함량을 다르게 하면서 각 층의 형태를 다르게 하여 적층하게 되면 엔진후드용으로 매우 적합한 성형기재를 단순화된 공정, 높은 생산성 및 낮은 제조원가로 제조할 수 있게 된다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

그러므로 본 발명에 의하면 자동차용 엔진후드 성형기재에 있어서, 폴리에스테르 웹적층물 및 그 일면에 적층된 부직포로 구성되어 있으며, 상기 웹적층물이 융점이 170∼200℃인 폴리에스테르 바인더 섬유 및 폴리에스테르 매트릭스 섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재가 제공된다.

또한 본 발명에 의하면 상기한 자동차용 엔진후드 성형기재를 제조하기 위한 바람직한 방법으로서 융점이 170∼200℃인 폴리에스테르 바인더 섬유 및 폴리에스테르 매트릭스 섬유를 혼합, 카딩하여 웹을 형성하고 적층하여 웹적층물을 제조하는 공정, 상기 웹적층물의 일면에 부직포를 적층하는 공정, 상기 부직포가 적층된 웹적층물을 열풍오븐기를 통과시켜 1차합포하는 공정 및 상기 1차합포된 성형기재를 냉각롤러를 통과시킨 후 핫프레스 롤러로 가열압착하여 2차합포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 자동차용 엔진후드 성형기재는 폴리에스테르 웹적층물과 그 일면에 적층되는 부직포로 주 구성된다.

본 발명에서 사용되는 부직포는 웹적층물과 적층시 별도의 핫멜트필름의 사용이 없도록 부직포를 사용하는데 바람직한 부직포의 제조방법으로는 융점이 120℃인 저융점 폴리에스테르 바인더 섬유 10∼40중량%와 일반 폴리에스테르(regular polyester) 매트릭스 섬유 60∼90중량%로 이루어진 100% 폴리에스테르 섬유를 카딩하여 웹을 형성하고 이를 니들펀칭하는 방법을 들수있다.

상기의 부직포는 최종제품인 성형기재에서의 표피재로서 성형후의 외관과 표면강도를 개선하는 역할을 하는 것으로서 고가의 세섬도 파이버를 사용할 필요가 없으므로 바람직하게는 섬도가 2∼4 데니어인 저융점 폴리에스테르 바인더 섬유 10∼40중량%와 섬도가 6∼15 데니어인 일반 폴리에스테르(regular polyester) 매트릭스 섬유 60∼90중량%로 제조할 수 있다. 상기의 저융점 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우에는 단면의 형태가 시스/코어(Sheath/Core)형태를 가진 이중구조의 필라멘트를 사용하여 후의 열융착공정에서 저융점 폴리에스테르 바인더 섬유의 일부가 용융되어 일반 폴리에스테르 매트릭스 섬유와 결합하게 되는 것이다.

웹적층물은 바인더 섬유와 일반 폴리에스테르 섬유로 구성하나, 성형후의 개선된 내열성을 발현하도록 하기 위하여 상기 부직포에서 사용된 바인더 섬유보다 높은 융점을 갖는 고융점 폴리에스테르 바인더 섬유를 사용한다. 바람직한 제조방법으로 웹적층물은 표면의 융점이 170∼200℃이고 섬도가 2∼4 데니어인 고융점 폴리에스테르 바인더 섬유 20∼50중량%와 섬도가 1∼6 데니어인 일반 폴리에스테르 매트릭스 섬유 50∼80중량%를 카딩하여 웹을 형성하고 얻어진 웹을 적층하여 준비할 수 있다. 부직포의 두께는 1∼5 mm가 적당한데 상기 부직포의 두께가 성형기재의 두께의 2∼25%범위에 해당되도록 성형하는 것이 바람직하다. 상기의 웹적층물은 성형기재의 흡음성능 및 단열성능을 좌우하는 요소이므로 매트릭스섬유로써 1∼6데니어의 세섬도 파이버를 사용하여 흡음 및 단열성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서의 성형기재는 상기의 부직포와 웹적층물을 적층하여 제조하게 되는데 이러한 적층에는 가열하에 압착하는 방법이 이용될 수 있다. 바람직한 방법의 한 예로는 열풍오븐기 앞에서 롤(Roll)상태로 준비된 부직포를 웹적층물의 상부 또는 하부의 일면에 배치한 상태에서 150∼200℃의 열풍오븐기를 통과시켜 가열하여 합포시키고 나서, 냉각롤러로 가압하에 표면냉각을 시킨 후 150∼250℃의 핫프레스 롤러(Hot Press Roller)로 가열압착하는 방법이 있다. 오븐기를 통과하게되면 웹적층물 및 부직포에 함유되어 있는 이중구조의 바인더파이버의 표면부분이 가열오븐기에서 발생하는 핫에어(Hot Air)의해 열융착되어 서로 붙게된다. 열융착후 냉각롤러에서 표면냉각된 합포재는 핫프레스롤러 표면온도에 의해 2차 합포가 됨으로써 웹적층물과 부직포가 완전히 융착이 됨과 동시에 최종제품의 두께가 조정되게 된다.

여기에서 냉각롤러를 사용하는 이유는 열오븐을 통과한 성형기재를 바로 핫프레스 롤러로 이송하게 되면, 표면에 남아있는 잔열에 의해 성형기재가 롤러에 달라붙는 현상이 발생하게 되기 때문에 우선적으로 표면을 냉각하는 것이다. 2차합포공정에서 핫프레스 롤러의 온도는 150~250℃정도가 적당하며, 합포된 성형기재의 두께는 20~50mm로 조정하여 성형이 원활하게 되도록 할수있다. 이렇게 해서 제조된 성형기재는 마지막으로 냉각기를 통과하게 되는데, 이에 의해 소정의 두께로 형상이 유지되면서 냉각된 후 정해진 치수에 맞게 절단이 된다.

다음의 실시예에서는 부직포와 웹적층물을 구성하는 폴리에스테르 바인더 섬유와 폴리에스테르 매트릭스 섬유를 융점 및 형태별로 준비하여 엔진후드용 성형기재를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

폴리에스테르계 바인더 섬유로서 융점이 120℃, 섬도 4 데니아의 블랙원착파이버 20중량와 매트릭스 섬유로서 6데니아의 블랙원착파이버 80중량%로 이루어진 원료를 카딩하여 섬유웹을 형성한 후 3대로 구성된 니들펀칭기로 균일하게 펀칭함으로써 두께 2mm의 부직포를 준비하였다.

폴리에스테르계 바인더 섬유로서 융점이 170 ℃, 섬도 4데니아의 블랙원착파이버 20중량%와 매트릭스 섬유로서 1.5 데니아의 블랙원착파이버 20중량%로 이루어진 원료를 카딩하여 얻은 섬유웹을 적층하여 웹적층물을 준비하였다.

준비된 부직포를 웹적층물의 상부 또는 하부에 배치한 상태에서 150∼200℃의 열풍오븐기를 통과시켜 가열하여 합포시키고 나서, 냉각롤러로 가압 하에 표면냉각을 시킨 후 150∼250℃의 핫프레스 롤러(Hot Press Roller)로 가열압착하여 두께 35mm의 엔진후드용 성형기재를 얻었다.

얻어진 성형기재를 엔진후드용 금형을 사용하여 성형품을 제조하고 나서, 성형후의 제품 물성(흡음율 및 내열성) 및 성형성을 다음과 같은 방법으로 측정 및 평가하였다.

* 흡음율 : 관내 시험기기를 사용한 수직입사흡음율이며, 성형제품의 볼륨(volume) 부위를 채취하여 측정함.

* 내열성 : 오븐에 투입하기 전의 치수(두께)와, 투입 후 110℃에서 3시간 경과후 치수(두께)를 측정하여 그 변화율로 평가함. 수치가 높을수록 내열성이 불량한 것임.

* 성형성 : 금형 성형후의 도면치수 대비 부위별 성형두께 및 전체성형 상태를 성형성을 나타냄. (◎ 양호 , △ 보통, × 불량).

* 강도 : 금형 성형후의 굴곡강도로서, ◎는 양호 , △는 보통, ×는 불량을 나타냄.

[실시예 2 ∼ 5 및 비교예 1∼2]

바인더 섬유 및 매트릭스 섬유의 종류 및 함량을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

	부직포	웹적층물
	바인더 섬유	매트릭스섬유	바인더 섬유	매트릭스 섬유
	융점	섬도	함량	섬도	함량	융점	섬도	함량	섬도	함량
실시예 1	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	20%	1.5De'	80%
실시예 2	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	40%	1.5De'	60%
실시예 3	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	20%	3De'	80%
실시예 4	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	40%	3De'	60%
실시예 5	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	20%	6De'	80%
실시예 6	120℃	4De'	20%	6De'	80%	170℃	4De'	40%	6De'	60%
실시예 7	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	20%	1.5De'	80%
실시예 8	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	40%	1.5De'	60%
실시예 9	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	20%	3De'	80%
실시예 10	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	40%	3De'	60%
실시예 11	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	20%	6De'	80%
실시예 12	120℃	4De'	20%	6De'	80%	200℃	4De'	40%	6De'	60%
비교예 1	120℃	4De'	20%	6De'	80%	120℃	4De'	20%	6De'	80%
비교예 2	120℃	4De'	20%	6De'	80%	120℃	4De'	40%	6De'	60%

상기 실시예 및 비교예에서 얻은 성형기재의 물성은 표 2에 제시된다.

	성형후의 제품의 특성
	흡음률(NRC)15T기준	내열성치수변화율(%)	강도	성형성
실시예 1	0.45	2.2	×	×
실시예 2	0.38	4.3	△	△
실시예 3	0.42	2.3	△	△
실시예 4	0.32	3.8	◎	◎
실시예 5	0.32	3.5	◎	◎
실시예 6	0.31	4.5	◎	◎
실시예 7	0.42	2.6	△	△
실시예 8	0.36	1.2	◎	◎
실시예 9	0.38	3.4	△	△
실시예 10	0.32	2.1	◎	◎
실시예 11	0.34	3.7	◎	◎
실시예 12	0.32	2.5	◎	◎
비교예 1	0.15	25.6	△	△
비교예 2	0.17	24.3	◎	◎

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 폴리에스테르 견면을 이용하여 엔진후드용으로 매우 적합한 성형기재를 단순화된 공정, 높은 생산성 및 낮은 제조원가로 제조하는 것이 가능하게 되며 내열성능 및 흡음성능을 개선할 수 있다. 또한 환경친화적인 소재를 사용하여 재활용이 가능하여 폐기물에 의한 환경문제 및 자원부족문제를 해결할 수 있다.

Claims

자동차용 엔진후드 성형기재에 있어서,

폴리에스테르 웹적층물 및 그 일면에 적층된 부직포로 구성되어 있으며, 상기 웹적층물이 융점이 170∼200℃인 폴리에스테르 바인더 섬유 및 폴리에스테르 매트릭스 섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재.
제1항에 있어서, 상기 웹적층물이 폴리에스테르 바인더 섬유 20∼50중량% 및 폴리에스테르 매트릭스 섬유 50∼80중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재.
제1항에 있어서, 상기 웹적층물의 폴리에스테르 바인더 섬유의 섬도가 2∼4 데니어, 폴리에스테르 매트릭스 섬유의 섬도가 1∼6 데니어인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재.
제1항에 있어서, 상기 부직포의 두께가 성형기재의 두께의 2∼25%인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재.
자동차용 엔진후드 성형기재를 제조하는 방법에 있어서,

융점이 170∼200℃인 폴리에스테르 바인더 섬유 및 폴리에스테르 매트릭스 섬유를 혼합, 카딩하여 웹을 형성하고 적층하여 웹적층물을 제조하는 공정, 상기 웹적층물의 일면에 부직포를 적층하는 공정, 상기 부직포가 적층된 웹적층물을 열오븐기를 통과시켜 1차합포하는 공정 및 상기 1차합포된 성형기재를 냉각롤러를 통과시킨후 핫프레스롤러를 통과시켜 2차합포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 열오븐기의 온도가 150∼200℃인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 핫프레스롤러의 온도가 150∼250℃인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진후드 성형기재의 제조방법.