KR20040058089A - 성형가능한 복합 재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20040058089A
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웬스트럽데이빗이
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밀리켄 앤드 캄파니
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Abstract

복합 텍스타일은 배팅층, 쿠션층 및 표면 직물을 포함한다. 배팅층은 고융점 및 저융점 섬유를 갖는다. 쿠션층은 배팅층과 바느질된다. 표면 직물은 접착제에 의해 쿠션층에 결합된다. 표면 재료/쿠션층/배팅층은 복합 부품을 형성하는데 사용하기 위해 가열 세팅되고 롤에 감겨진다. 복합 텍스타일은 배팅층, 쿠션층, 접착제 및 표면 재료가 모두 동일한 화학적 성질의 재료로부터, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스테르 등으로부터 완전히 형성되는 경우 보다 용이하게 재생될 수 있다.

Description

성형가능한 복합 재료 및 이의 제조방법{MOLDABLE COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF PRODUCING SAME}
복합 재료는 헤드 라이너, 도어 패널 등과 같은 성분용으로 자동차 분야에서 사용되어 왔다. 성형 부품을 형성하는데 전형적으로 사용되는 복합 재료는 다양한 후면용 재료 및 강성(剛性)의 성형 재료에 결합된 표면 재료이다. 완성된 성형 부품을 형성하는 방법은 상기 재료들의 연결 단계를 포함하는 수개의 단계를 필요로 한다. 추가로, 이러한 성분 부품을 형성하는데 사용되는 재료의 다수의 조합물은 유사하지 않고 쉽게 재생될 수 없다.
따라서, 상기 성형 부품을 형성하는데 요구되는 단계 및 개별적인 성분의 수를 감소시킬 수 있는 복합 재료가 요구된다. 또한, 쉽게 재생될 수 있는 최종 나재료를 표준화시키는 것이 요구된다.
본 발명은 심미적 및 물리적 특성을 제공하는 표면층, 쿠션층 및 성형가능층의 3개층을 포함하는 성형가능한 복합 재료에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 양태를 예시하는 복합 부직물의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 복합 부직물을 형성하는 한 공정을 예시하는 블록 선도이다.
도 3은 본 발명의 복합 부직물로부터 성분 부품을 형성하는 한 공정을 예시하는 블록 선도이다.
도 1에는 텍스타일(10)로서 표시된 본 발명의 한 양태를 그의 단면도로서 나타내고 있다. 텍스타일(10)은 배팅층(100), 상기 배팅층(100)상에 배치된 쿠션층(200), 및 접착제(300)에 의해 상기 쿠션층(200)에 접착된 표면 텍스타일(400)을 포함한다. 텍스타일(10)은 자동차 부품 용도로 강성 및 쿠션을 제공하는 성형 텍스타일 부품을 생성한다.
도 1에 예시된 양태에서, 배팅층(100)은 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)를 포함하는 부직물이다. 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)는 교차 적층, 공기 적층되어 적합한 두께의 배팅층(100)을 생성할 수 있다. 바람직한 한 양태에서, 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)는 동일한 화학적 성질을 가지며, 이의 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르 등이 있다. 저융점 섬유(110)는 전형적으로 배팅층(100)의 총 중량의 약 50 내지 약 85%를 차지한다. 고융점 섬유(120)는 전형적으로 배팅층(100)의 총 중량의 약 15 내지 약 50%를 차지한다. 한 양태에서, 저융점 섬유(110)는 배팅층(100)의 총 중량의 약 70%이고, 고융점 섬유(120)는 배팅층(100)의 총 중량의 약 30%이다. 배팅층(100)의 전형적인 두께는 약 4 내지 약 30mm이다.
도 1에 예시된 양태에서, 쿠션층(200)은 고 로프트 특성을 갖는 스테이플 섬유로부터 형성된 부직물이다. 한 양태에서, 쿠션층(200)을 형성하는 스테이플 섬유는 홀로필(holofil) 섬유이거나 동일 유형의 쿠션화 섬유이다. 쿠션층(200)은 다이렉트(direct)와 같은 기법에 의해 배팅층(100)상에 기계 방향으로 적층되거나 예비형성된 배팅층(100)상에 횡 방향으로 적층될 수 있다. 바람직한 한 양태에서, 쿠션층(200)의 재료는 배팅층(100)내 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)와 동일한 화학적 성질을 가지며, 이의 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르 등이 있다. 쿠션층(200)의 전형적인 두께는 약 0.5 내지 약 3.0mm이다.
배팅층(100)은 그의 상부에 쿠션층(200)과 함께 쿠션층(200)을 형성하는 섬유의 적어도 일부가 배팅층(100)의 부직물과 교착되도록 바느질된다. 쿠션층(200)과 배팅층(100)의 교착은 배팅층(100), 쿠션층(200) 또는 이들 둘다에서 일어날 수 있다. 배팅층(100) 및 쿠션층(200)의 교착은 개별적인 층 강도를 제공할 뿐만 아니라, 상기 2개 층 사이에 기계적 결합을 제공한다.
표면 텍스타일(400)은 내마모성, 광견뢰도, 색견뢰도 및 기타 자동차 표면으로 사용하기에 적합한 특성을 갖는 재료이다. 표면 텍스타일(400)은 직조물, 편성물, 부직물 또는 임의의 다른 적용하기에 적합한 조직일 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 표면 재료(400)는 접착제(300)에 의해 쿠션층(200)에 접착되고,배팅층(100), 쿠션층(200), 접착제(300) 및 표면 재료(400)의 조합물이 가열을 통해 함께 적층된다. 하나의 바람직한 양태에서, 표면 텍스타일(400) 및 접착제(300)는 배팅층(100) 및 쿠션층(200)과 동일한 화학적 성질을 가지며, 이의 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르 등이 있다. 한 양태에서, 접착제는 약 115 내지 약 125℃의 폴리에스테르 접착제이고, 후속적인 재료가 표준 자동차 환경 시효 시험을 통과하도록 한다.
텍스타일(10)이 단일 단위로서 예비형성되는 경우, 텍스타일을 특정 성분 부품으로 후속적으로 처리하는 것은 상기 예비형성된 단위에 의해 용이해진다. 본 발명에 있어서, 후속적인 성분 부품을 제조하는데 요구되는 재료의 수가 50 내지 95% 감소되는 것으로 고려된다. 또한, 텍스타일(10)의 재생능은 배팅층(100), 쿠션층(200), 접착제(300) 및 표면 재료(400)의 재료가 모두 동일한 화학적 성질을 갖는 예를 들면 폴리올레핀, 폴리에스테르 등인 경우 촉진된다.
도 2에서는 도 1에 도시된 복합 부직 텍스타일(100)을 형성하는 공정(500)의 일례를 블록 선도로 도시하고 있다. 공정 (500)은 일반적으로 배팅층 섬유를 블렌딩하는 단계(510), 배팅층 웹을 형성하는 단계(520), 쿠션층을 침착하는 단계(530), 배팅층 웹과 쿠션층 웹의 조합물을 바느질하는 단계(540), 표면 텍스타일 및 접착제를 적용하는 단계(550), 배팅층 웹, 쿠션층 웹, 접착제 및 표면 텍스타일의 조합물을 가열하는 단계(560), 및 복합 텍스타일을 롤에 감거나 예비 절단된 형태로 쌓아두는 단계(570)를 포함한다.
단계 (510)에서, 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)는 배팅층(100)을 형성하도록 블렌딩된다. 저융점 섬유(110)는 조합된 섬유의 총 중량의 약 50% 내지 약 85%를 차지하고, 고융점 섬유(120)는 조합된 섬유의 총 중량의 약 15 내지 약 30%를 차지한다. 한 양태에서, 저융점 섬유(110) 및 고융점 섬유(120)는 총 블렌드 중 저융점 섬유(110) 약 70중량% 및 고융점 섬유(120) 약 30중량%를 포함하는 블렌드를 형성하도록 블렌딩된다.
단계 (520)에서, 단계 (510)으로부터의 배팅층(100)용으로 블렌딩된 섬유는 배팅층 웹으로 형성된다. 한 양태에서, 섬유는 횡 방향으로 적층되어 배팅층 웹을 형성한다.
단계 (530)에서, 쿠션층(200)은 배팅층(100)용으로 형성된 부직 웹상에 웹으로서 적층된다. 쿠션층(200)은 배팅층(100)상에 바로 적층될 수 있거나 배팅층(100)상에 적층된 예비형성된 웹일 수 있다. 바람직한 양태에서, 쿠션층(200)용 섬유는 배팅층(100)용 재료와 동일한 화학적 성질을 갖는다. 한 양태에서, 쿠션층의 섬유는 홀로필(holofil) 섬유를 포함한다.
단계 (540)에서, 배팅층(100) 및 쿠션층(200)용으로 쌓은 웹을 바느질하여 개별 층을 안정화시키고 2개 층 사이를 연결시킨다.
단계 (550)에서, 표면 텍스타일이 쿠션층 웹상에 적용되고 이들 사이에 접착제가 존재한다. 한 양태에서, 접착제가 쿠션층 웹상에 위치된 후, 표면 텍스타일이 접착제상에 위치된다. 다른 양태에서, 접착제가 표면 텍스타일에 위치된 후, 접착제가 쿠션층 웹과 접촉하면서 표면 텍스타일이 쿠션층 웹상에 위치된다. 접착제는 약 15 내지 약 50g/ft2, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 25g/ft2의 비율로 적용될 수 있다. 접착제는 예비형성된 접착제, 분말, 압출 코팅물 등으로서 적용될 수 있다. 바람직한 양태에서, 접착제 및 표면 텍스타일은 배팅층 웹용 재료 및 쿠션층 웹용 재료와 동일한 화학적 성질을 갖는다.
단계 (560)에서, 배팅층 웹, 쿠션층 웹, 접착제 및 표면 텍스타일의 조합물은 열결합을 성취하고 텍스타일(10)을 형성하기 위한 온도로 가열된다.
단계 (570)에서, 텍스타일(10)은 냉각되고 이후의 사용을 위해 롤에 감거나 예비형성된 시트로서 평판화된다.
도 3에서는 도 2에 도시된 공정에 따라 도 1에 나타낸 텍스타일(10)을 사용하여 성분 부품을 제조하는 공정(600)을 블록 선도로 도시하고 있다. 상기 공정(600)은 일반적으로 복합 부직 텍스타일의 길이를 푸는 단계(610), 상기 복합 텍스타일을 단편으로 절단하는 단계(620), 상기 복합 텍스타일의 단편을 가열하는 단계(630) 및 상기 가열된 복합 텍스타일의 단편을 성분 부품으로 성형하는 단계(640)를 포함한다. 다르게는, 복합 텍스타일이 예비형성된 시트의 형태인 경우, 풀기 단계(610) 및 절단 단계(620)는 생략할 수 있으며, 예비형성된 시트는 가열 단계(630)로 출발하여 처리될 수 있다.

Claims (26)

  1. 저융점 섬유 및 고융점 섬유를 포함하는 부직 배팅 재료의 배팅층(batting layer);
    상기 배팅층에 인접하게 배치된 제 1 측부 및 상기 배팅층의 반대쪽에 배치된 제 2 측부를 가지며, 쿠션 섬유를 포함하는 부직 쿠션 재료의 쿠션층;
    상기 쿠션층의 제 2 측부에 인접하게 배치된 표면 텍스타일; 및
    상기 표면 텍스타일을 쿠션층에 접착시키는 접착제를 포함하며,
    상기 쿠션층내 쿠션 섬유의 적어도 일부가 배팅층의 부직 배팅 재료와 교착되어 있는
    성형가능한 복합 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    부직 배팅 재료의 저융점 섬유 및 고융점 섬유, 부직 쿠션 재료의 쿠션 섬유, 표면 텍스타일 및 접착제가 모두 동일한 화학적 성질을 갖는 성형가능한 복합 재료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    부직 배팅 재료의 저융점 섬유 및 고융점 섬유, 부직 쿠션 재료의 쿠션 섬유, 표면 텍스타일 및 접착제가 모두 폴리올레핀 및 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 동일한 재료로 형성되는 성형가능한 복합 재료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    저융점 섬유가 부직 배팅 재료의 배팅층의 총 중량의 약 50 내지 약 85%를 차지하는 성형가능한 복합 재료.
  5. 제 1 항에 있어서,
    저융점 섬유가 부직 배팅 재료의 배팅층의 총 중량의 약 70%를 차지하는 성형가능한 복합 재료.
  6. 제 1 항에 있어서,
    고융점 섬유가 부직 배팅 재료의 배팅층의 총 중량의 약 15 내지 약 50%를 차지하는 성형가능한 복합 재료.
  7. 제 1 항에 있어서,
    고융점 섬유가 부직 배팅 재료의 배팅층의 총 중량의 약 30%를 차지하는 성형가능한 복합 재료.
  8. 제 1 항에 있어서,
    배팅층이 약 4 내지 약 30mm의 두께를 갖는 성형가능한 복합 재료.
  9. 제 1 항에 있어서,
    쿠션층이 약 0.5 내지 약 3mm의 두께를 갖는 성형가능한 복합 재료.
  10. 제 1 항에 있어서,
    쿠션층의 쿠션 섬유가 홀로필(holofil) 섬유를 포함하는 성형가능한 복합 재료.
  11. 제 1 항에 있어서,
    부직 배팅 재료가 횡 방향으로 적층되고 부직 쿠션 재료가 기계 방향으로 적층되는 성형가능한 복합 재료.
  12. 저융점 섬유를 고융점 섬유와 블렌딩하는 단계;
    조합된 저융점 섬유와 고융점 섬유로부터 배팅층 웹을 형성하는 단계;
    상기 배팅층 웹상에 쿠션 섬유의 쿠션층 웹을 침착시키는 단계;
    상기 배팅층 웹과 쿠션층 웹의 조합물을 바느질하는 단계;
    접착제를 사이에 위치시키면서 상기 쿠션층에 표면 텍스타일을 적용하는 단계; 및
    상기 배팅층 웹, 쿠션층 웹, 접착제 및 표면 텍스타일의 조합물을 이의 열결합이 가능한 온도로 가열하는 단계를 포함하는
    복합 재료의 형성방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    고융점 섬유, 저융점 섬유, 쿠션 섬유, 접착제 및 표면 텍스타일을 모두 동일한 화학적 성질의 재료로부터 형성되도록 예비선택하는 단계를 추가로 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    블렌딩 단계가 저융점 섬유와 고융점 섬유의 조합된 블렌드의 총 중량을 기준으로 저융점 섬유를 약 50 내지 약 85% 갖도록 블렌드의 비율을 조절하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    블렌딩 단계가 저융점 섬유와 고융점 섬유의 조합된 블렌드의 총 중량을 기준으로 저융점 섬유를 약 70% 갖도록 조합된 블렌드의 비율을 조절하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    블렌딩 단계가 저융점 섬유와 고융점 섬유의 조합된 블렌드의 총 중량을 기준으로 고융점 섬유를 약 15 내지 약 50% 갖도록 블렌드의 비율을 조절하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    블렌딩 단계가 저융점 섬유와 고융점 섬유의 조합된 블렌드의 총 중량을 기준으로고융점 섬유를 약 30% 갖도록 조합된 블렌드의 비율을 조절하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    배팅층 웹 형성 단계가 횡 방향으로 적층되는 고융점 섬유 및 저융점 섬유를 갖는 배팅층 웹을 형성하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    쿠션층 웹 형성 단계가 기계 방향으로 적층되는 쿠션 섬유를 갖는 쿠션층 웹을 형성하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    쿠션층 웹 형성 단계가 기계 방향으로 적층되는 쿠션 섬유를 갖는 쿠션층 웹을 형성하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    쿠션층 웹 침착 단계가 배팅층 웹상에 직접 쿠션 섬유를 적층시키는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  22. 제 12 항에 있어서,
    쿠션층 웹 침착 단계가 쿠션층 웹을 예비형성하고 예비형성된 쿠션층 웹을 배팅층 웹상에 적용하는 것을 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  23. 제 12 항에 있어서,
    배팅층 웹, 쿠션층 웹, 접착제 및 표면 텍스타일의 열결합된 조합물을 롤에 감는 단계를 추가로 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    롤로부터 복합 재료의 단편을 절단하고, 상기 복합 재료의 단편을 성형 온도로 가열하며, 상기 복합 재료의 시트를 성분 부품으로 성형하는 단계를 추가로 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  25. 제 12 항에 있어서,
    배팅층 웹, 쿠션층 웹, 접착제 및 표면 텍스타일의 열결합된 조합물을 하나 이상의 시트로 절단하는 단계를 추가로 포함하는 복합 재료의 형성방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    복합 재료의 시트를 성형 온도로 가열하고, 상기 복합 재료의 시트를 성분 부품으로서 성형하는 단계를 추가로 포함하는 복합 재료의 형성방법.
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