KR20050093950A - 자동차 내장재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 쿠션재에 관한 것으로, 특히 자동차 천정(Headliner), 도어트림(Door trim), 시트(Seat) 등의 쿠션층으로 사용되는 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 자동차 내장재용 부직포 쿠션재는 기존 사용되고 있는 폴리우레탄 폼(poly-urethane foam)과 폴리에틸렌 폼(poly-ethylene foam)을 대체하여 내장재의 이면에 접착하여 환경친화적이고, 성형성과 흡음성이 우수하며, 쿠션성이 우수한 특징이 있다.

Description

자동차 내장재 및 그 제조방법{Wallpaper for automobile and manufacturing method}

본 발명은 자동차 내장재용 부직포 쿠션재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 천정(Headliner), 도어트림(Door trim), 시트(Seat) 등의 표피재 이면에 접착하여 쿠션재로 유용하게 사용할 수 있도록 한 자동차 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 내장재의 표피재는 주로 천(cloth), 부직포(Non-woven fabric), PVC(Poly Vinyl Chloride) 등이 사용되고 있으며, 이러한 표피재의 성분은 천(cloth)과 부직포(Non-woven fabric)의 경우 폴리에스터이고, PVC Sheet는 폴리비닐크로라이드(Poly Vinyl Chloride)이다. 이러한 표피재는 자동차 내장의 형상에 따라 다양한 형상으로 성형 된 기재층에 접착되어 자동차에 부착 된다.

여기서 대부분의 표피재는 단독으로 기재에 접착되는 경우도 있지만, 대부분의 표피재의 이면에 쿠션재를 접착하여 기재와 동시에 성형 시키는 공정으로 내장재를 생산하고 있다.

종래에 쿠션재로 사용되고 있는 소재로는 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌 폼이 사용되고 있으나, 이 소재들은 표피재와 다른 성분으로서 재생 사용을 하기 위해서는 표피재와 쿠션재를 분리해야 되지만, 사실상 불가능 하다.

또한 자동차 내장용 쿠션재로 가장 널리 사용되고 있는 폴리우레탄 폼의 경우에도 일정한 시간이 경과하거나, 직사광선에 장기간 노출 되면 서서히 분해되어 부스러지는 문제가 있다.

그리고 자동차 내장재로 사용할 경우에도 자동차 내부의 수분을 일정량 흡수하고 있다가 자동차의 내부온도가 상승하면 수분을 방출하여 자동차 실내유리면에 김이 서리게 되어 운전을 방해하는 원인을 제공하게 된다.

또한 폴리우레탄의 경우, 성형 시 발포된 폼의 부분적인 밀도차이에 의해서 밀도가 낮은 부위가 금형에 눌려서 밀도가 낮은 부위가 함몰되는 불량이 많이 발생하고 있다.

이러한 문제점들을 개선하기 위하여, 최근 유럽을 중심으로 부직포 쿠션재의 개발이 진행되고 있으나 단층구조의 부직포를 표피재에 접착 시키거나, 베리어층과 쿠션층을 별도로 각각 제조하고, 접착 시켜 쿠션재로 사용하는 경우가 있으나, 이러한 경우에는 부직포의 중량이 높고, 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 기존의 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌 폼에 비해서 쿠션성이 상대적으로 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 자동차 내장재용 쿠션재로 사용되고 있는 소재를 표피재와 동일한 단일소재로 제조해서 재생사용이 용이하며 환경친화적인 소재로 제조하여 기존의 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌 폼을 대체가 가능한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 기존의 자동차 내장재용 부직포 쿠션재를 배리어(Barrier)층과 쿠션층으로 이루어진 2층 구조로 일괄 제조하여 성형성과 쿠션성이 동시에 우수한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 부직포 쿠션재를 구성하는 섬유에 중공사(hollow fiber)와 이성분단면사(composite fiber)를 적정비율 혼합하여 가볍고 탄성 및 쿠션성능이 우수한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 특징은 자동차 내장재의 표피재와 기재 사이에 접착되는 부직포 쿠션재의 제조함에 있어서, 섬유를 웨브(Web) 상태로 만들어 주는 카드(Card)기를 2대 사용하여 서로 다른 섬유를 각각 공급하여, 두개의 서로 다른 섬유층을 만들고, 각각 만들어진 섬유층을 하나로 결속시켜, 서로 다른 성능을 갖는 두개의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서로 다른 섬유층의 어느 한 섬유층은 섬유단면의 중심부분이 비어 있는 중공사를 10~50 중량% 혼합하여, 일반섬유를 100% 사용한 부직포에 비해서, 동일한 중량의 섬유로 두께가 두꺼운 부직포를 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서로 다른 섬유층의 어느 한 섬유층은 일반적인 폴리에스터와 저융점 폴리에스터로 이루어진 이성분 단면사를 10~50% 혼합하여, 부직포의 제조 시 열처리 과정에서 수축율이 높은 저융점 폴리에스터가 수축되고 일반적인 폴리에스터의 미수축에 의하여, 이성분 단면사는 용수철 모양으로 변형되어 부직포의 두께를 향상시키고, 탄성이 우수한 부직포쿠션재가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 기술적 특징은, 자동차 내장용부직포 쿠션재에 있어서, 천, 부직포, PVC 시트중 어느 하나인 표피재와, 상기 표피제의 하부에 핫멜트로 접착되고 섬유의 굵기가 6데니어이하의 가는 섬유에 의해 성형된 하나의 섬유층으로 이루어진 차단층과, 상기 차단층의 하부에 배치되고 섬유의 굵기가 6데니아 이상의 굵은 섬유에 의해 성형된 하나의 섬유층으로 이루어진 쿠션층과, 그리고 상기 차단층과 쿠션층이 일체성있게 하나로 엮어진 쿠션재를 포함하여 이루지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부직포 쿠션재의 중량이 100~400 g/m2이고, 가는 섬유로 이루어진 차단층과 굵은 섬유로 이루어진 쿠션층의 비율이 2:8~8:2로 이루지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부직포 쿠션재를 구성하는 섬유는 100% 폴리에스터를 사용하여 표피재가 폴리에스터인 경우에 재생사용이 가능하도록 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재를 단면도로 도시하고, 도 2 는 본 발명에 의한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재의 제조공정를 사시도로 도시하고, 도 3 은 본 발명에 의한 중공사(Hollow fiber)를 단면도로 도시하고, 도 4 는 본 발명에 의한 이성분단면사를 단면도로 도시하고, 도 5 는 본 발명에 의한 중공사(Hollow fiber)를 전자현미경으로 본 단면사진이고, 도 6 은 본 발명에 의한 이성분단면사를 전자현미경으로 본 단면사진이고, 도 7 은 본 발명에 의한 이성분단면사의 열처리 전 상태를 전자현미경로 본 사진이고, 도 8 은 본 발명에 의한 이성분단면사의 열처리 후 상태를 전자현미경로 본 사진이다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 표피재(11)(천, 부직포)와 동일한 성분인 폴리에스터 섬유로 이루어진 자동차 내장재용 부직포 쿠션재(10)를 제조함에 있어, 표피재(11)와 접착을 용이하게 하고, 기재에서 발생되는 주름에 의해 성형불량을 막아주고, 쿠션층에서 태 데어니 섬유를 사용함에 의해 발생하는 표면 요철이 내장재 표면에 나타나는 것을 막아주는 차단층(14) (Barrier층)과, 쿠션재(10)의 쿠션성을 향상시키는 쿠션층(16)으로 이루어지는 이층구조의 부직포 쿠션재를 제조한다.

이때 각각의 층을 별도로 제조하는 것이 아니고, 2대 이상의 카드(Card)기에 각각 다른 섬유구성으로 섬유를 공급하여 동시에 두개 층으로 이루어지는 섬유층(28)(30)을 만들어, 섬유층(28)(30)을 결속시켜서 쿠션재용 부직포를 제조하게 된다.

즉, 도 2에서와 같이 섬유공급장치(20)을 통해서 섬유혼합장치(22)로 보내지고 제1 카드(Card)기(24)에 차단층을 구성하는 가는 섬유를 공급하여 차단층용 섬유층(28)을 만들고, 제 2 카드기(26)에 쿠션층을 구성하는 굵은 섬유를 공급하여 쿠션층용 섬유층(30)을 만든다.

따라서, 각각의 섬유층(28)(30)은 니들펀칭장치(32)로 니들링된 후 건조장치(38)에서 열처리되어 권취장치(40)을 통해 롤형태로 감아져 보급된다.

여기서 미설명부호 34는 히터프레스이고, 36은 바이더코팅장치이다.

여기서 차단층(14)을 구성하는 섬유는 표피재(11)와의 접착성을 용이하게 하고, 쿠션층(16)에서 발생되는 표면요철이 표피재(11)에 나타나는 것을 막기 위하여 밀도가 높고, 표면상태가 매끄러워야 한다.

따라서 본 발명에서는 6데니어 이하의 가는 섬유를 사용하여 밀도가 높고 표면이 매끄러운 부직포 층을 얻을 수 있다.

본 발명에서는 6데니어 이하의 굵기로 규정하고 있으나, 보다 적절한 섬유는 3데니어 이하의 섬유를 사용하는 것이 좋다.

그리고, 쿠션층(16)을 구성하는 섬유는 6데니어 이상의 굵은 섬유를 사용하여 탄성과 볼륨감이 우수한 섬유층을 구성한다.

본 발명에서는 6데니어 이상의 굵기로 규정하고 있으나, 보다 적절한 섬유는 10데니어 이상의 섬유를 사용하는 것이 좋다.

이러한 쿠션재(16)는 내장재의 표피재(11)와 기재의 사이에 접착되어 여러 가지 역할을 해야 한다. 본 발명에서는 자동차 내장재용 부직포 쿠션재를 구성하는 섬유층에 특수한 섬유를 혼합하여, 쿠션재의 성능을 향상시키고 있다.

첫번째 특수한 섬유는 도 3과 도 5에서와 같이 섬유의 단면 중심부위가 비어 있는 중공부분(공기층;32)과 같은 폴리에스터(31)로 이루어진 중공사(hollow fiber)를 적정량 혼합하여, 동일한 부피로서 보다 가벼운 섬유층을 얻을 수 있어, 저중량의 쿠션재를 제조할 수 있게 되었다.

본 발명에서는 중공사의 혼합비율을 10~50 중량%로 규정하고 있으나, 보다 적절한 중공사 혼합비율은 20~35 중량%를 혼합하는 것이 좋다. 중공사의 혼합비율이 낮으면 중량을 낮추는 효과가 낮고, 혼합비율이 50% 이상이 되면, 고가의 중공사 사용량이 많아져서 원가가 상승하는 문제가 있다.

두번째로 본 발명에서 사용하고 있는 특수한 섬유는 도 4와 도 6에서와 같이 저융점폴리에스터(41)와 고융점폴리에스터(42)로 이루어진 이성분 단면사로서, 서로 다른 멜팅포인트를 갖는 폴리에스터로 섬유의 단면이 나뉘어져 있다.

따라서 이러한 이성분 단면사를 적정량 섬유층에 혼합하여 사용하면, 섬유층의 탄성과 쿠션성을 극대화 시킬 수 있게 된다. 그 원리는 저융점 폴리에스터(41)의 멜팅포인트가 200℃ 이고, 고융점 폴리에스터(42)의 멜팅포인트가 270℃라 하면, 부직포 제조과정에서 200℃ 정도로 열처리 하게 되면 저융점 폴리에스터는 수축 및 멜팅하게 되고 고융점 폴리에스터는 수축하지 않기 때문에 이성분단면사의 형태(도 7)가 용수철과 같은 형태(도 8)로 변형되어 탄성이 매우 우수한 섬유층을 얻을 수 있게 되며, 저융점 폴리에스터(41)의 멜팅에 의해서 섬유의 교락이 이루어지므로 바인더를 사용하지 않고도 충분한 쿠션성 및 성형 후 표피재층의 유동을 막을 수 있다.

본 발명에서는 이성분단면사의 혼합비율을 10~50 중량%로 규정하고 있으나, 보다 적절한 중공사 혼합비율은 20~35 중량%를 혼합하는 것이 좋다. 이성분단면사의 혼합비율이 낮으면 탄성에 영향이 없고, 혼합비율이 50% 이상이 되면, 고가의 이성분단면사의 사용량이 많아져서 원가가 상승하며, 제품이 딱딱해져 롤링에 의한 주름이 발생하며, 성형 후 압력을 많이 받는 부분에서는 과도한 멜팅에 의한 섬유교락으로 오히려 쿠션성이 떨어지는 문제가 있다.

그리고, 본 발명에서는 저융점 폴리에스터와 고융점 폴리에스터의 멜팅포인트를 특별하게 규정하고 있지 않지만, 고융점 폴리에스터는 통상의 폴리에스터로 멜팅포인트가 270℃ 인 것이 좋고, 저융점 폴리에스터의 멜팅포인트는 160~220℃ 인 것을 사용하는 것이 적절하다.

자동차 내장재는 자동차 운행 시 연비절감을 목적으로 저중량 소재를 지향하고 있다. 따라서 가능하면 중량이 낮은 소재를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서는 부직포 쿠션재의 중량을 100~400g/㎡로 규정하고 있으나, 쿠션재로서 보다 절절한 중량은 100~250g/㎡이다. 이때 중량이 80g/㎡이면, 적절한 쿠션성과 기재에 발생되는 주름과 같은 불량을 차단해 주는 차단성능 발휘할 수 없으며, 중량이 250g/㎡ 이상이 되면, 쿠션성과 차단성은 우수하지만, 가격이 높고, 중량이 높아 자동차의 연비가 증가하는 문제가 있다.

또한, 본 발명의 중요한 특징은 2층 구조, 즉 차단층과 쿠션층으로 이루어져 있다는 점이다.

따라서 이러한 차단층과 쿠션층을 구성하는 중량비율은 매우 중요하다.

본 발명에서는 2:8~8:2로 규정하고 있지만, 보다 적절한 비율은 4:6~6:4로 구성하는 것이, 차단성능과 쿠션성능을 동시에 얻을 수가 있다.

따라서, 본 발명은 부직포 쿠션재를 두개의 섬유층으로 분리하여, 각각의 섬유구성을 달리하여, 성형 시 기재에서 발생되는 주름과 같은 불량을 표피재에 나타나지 않게 차단해 주는 차단층과, 성형 후 내장재에 쿠션성을 부여해서 안락한 내장재를 얻을 수 있게 해주는 쿠션층으로 이루어지는 것이다.

또한, 이러한 부직포 쿠션재를 제조함에 있어, 쿠션재의 성능을 극대화 시키기 위해서 두가지의 특수한 섬유를 적정량 혼합해서, 즉 섬유단면의 중심부위가 비어있는 중공사(Hollow fiber)를 적정량 혼합하여, 부직포 쿠션재의 중량을 낮추고, 섬유다면의 좌우측 성분이 다른 이성분 단면사를 적정량 혼합하고, 열처리에 의해서 이성분 단면사의 형상을 용수철과 같은 형상으로 변형시키며, 저융점 섬유의 멜팅에 의한 교락으로 부직포 쿠션재의 탄성과 쿠션성을 향상시키고 있다.

이상과 같이, 본 발명은 첫째, 기존에 사용중인 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌 폼을 대체하여 재생사용이 가능한, 환경친화적 소재를 공급하는 것이다.

자동차 내장재의 표피로 사용되는 천과 부직포의 성분은 폴리에스터이므로, 표피재의 이면에 다른 성분의 쿠션재가 접착 될 경우, 재생사용을 하기 위해서는 표피재와 쿠션재를 분리해야 하는데, 이것을 완벽하게 분리하는 것은 불가능하다. 따라서 본 발명의 부직포 쿠션재는 100% 폴리에스터 섬유로 이루어져 있기 때문에 표피재와 쿠션재를 동시에 재생사용 할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 자동차 내장재의 성형공정에서 불량률을 현저히 감소 시키는 것이다.

기존의 폴리우레탄 폼 쿠션재의 경우 부분적인 발포밀도의 차이에 의해서 성형 시 발포밀도가 낮은 부위가 함몰되는 불량이 상당량 발생되었으나, 본 발명의 부직포 쿠션재는 이러한 밀도차이에 의한 함몰현상이 전혀 없기 때문에 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.

셋째, 저중량의 자동차 내장재용 쿠션재를 공급하여, 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 부직포 쿠션재를 제조함에 있어, 일반섬유에 비해서 가벼운 섬유단면이 비어 있는 중공사(Hollow fiber)를 적정량 혼합하여, 원하는 중량의 쿠션재를 제조하기 위해서, 훨씬 많은 부피의 섬유를 사용할 수 있기 때문에 쿠션성과 흡음성이 우수한 쿠션재를 얻을 수 있다. 다시 말하면, 훨씬 낮은 중량의 섬유를 사용해서 원하는 쿠션성능을 발휘하는 쿠션재를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 저중량의 쿠션재로 원하는 쿠션성을 얻을 수 있기 때문에 보다 싼 가격의 쿠션재를 공급할 수 있게 된다.

넷째, 탄성과 쿠션성이 우수하다.

본 발명에서는 부직 쿠션재를 제조함에 있어서, 섬유의 단면이 서로 다른 멜팅포인트를 갖는 폴리에스터로 이루어진 이성분 단면사를 적정량 혼합하여, 부직포 제조 시 열처리를 하여 멜팅포인트가 낮은 폴리에스터가 수축하여 이성분단면사의 형태가 용수철과 같은 형상으로 변형되는 것으로 인하여, 섬유층의 탄성과 쿠션성능이 비약적으로 향상 된다.

다섯째, 흡음성능이 우수하다.

본 발명의 부직포 쿠션재는 100% 섬유로 구성되어 있어서, 흡음성이 매우 우수하다. 통상적으로 표면적이 넓은 소재가 흡음성능이 우수하다고 알려져 있다. 흡음의 원리는 음파가 진행하다가 어떠한 물체에 부딪혀서 일부는 반사되고 일부는 물체에 에너지로 흡수되기 때문에 음파가 부딪히는 회수를 늘려주면 흡음성능을 높일 수 있다. 따라서 표면적이 넓은 소재의 경우 음파가 부딪히는 횟수를 많게 할 수 있다. 따라서 가는 섬유가닥으로 이루어진 부직포는 표면적이 매우 넓기 때문에 흡음성능이 매우 우수하다는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재의 단면도 이고,

도 2 는 본 발명에 의한 자동차 내장재용 부직포 쿠션재의 제조공정 사시도 이고,

도 3 은 본 발명에 의한 중공사(Hollow fiber)의 단면도 이고,

도 4 는 본 발명에 의한 이성분단면사의 단면도 이며,

도 5 는 본 발명에 의한 중공사(Hollow fiber)의 전자현미경 단면사진 이고,

도 6 은 본 발명에 의한 이성분단면사의 전자현미경 단면사진 이고,

도 7 은 본 발명에 의한 이성분단면사의 열처리 전, 전자현미경 사진 이고,

도 8 은 본 발명에 의한 이성분단면사의 열처리 후, 전자현미경 사진 이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 부직포쿠션재 11 : 표피제

12 : 핫멜트층 14 : 차단층

16 : 쿠션층 20 : 섬유공급장치

22 : 섬유혼합장치 24 : 제1카드기

26 : 제2카드기 28 : 차단층용 섬유층

30 : 쿠션층용 섬유층 31 : 폴리에스터

32 : 중공부분 32 : 니들펀칭장치

38 ; 건조장치 40 : 권취장치

41 : 저융점폴리에스터 42 : 고융점폴리에스터

Claims (6)

1. 자동차 내장재의 표피재와 기재 사이에 접착되는 부직포 쿠션재의 제조함에 있어서,

   섬유를 웨브(Web) 상태로 만들어 주는 카드(Card)기를 2대 사용하여 서로 다른 섬유를 각각 공급하여, 두개의 서로 다른 섬유층을 만들고, 각각 만들어진 섬유층을 하나로 결속시켜, 서로 다른 성능을 갖는 두개의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 서로 다른 섬유층의 어느 한 섬유층은 섬유단면의 중심부분이 비어 있는 중공사를 10~50 중량% 혼합하여, 일반섬유를 100% 사용한 부직포에 비해서, 동일한 중량의 섬유로 두께가 두꺼운 부직포를 제조하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 서로 다른 섬유층의 어느 한 섬유층은 일반적인 폴리에스터와 저융점 폴리에스터로 이루어진 이성분 단면사를 10~50% 혼합하여, 부직포의 제조 시 열처리 과정에서 수축율이 높은 저융점 폴리에스터가 수축되고 일반적인 폴리에스터의 미수축에 의하여, 이성분 단면사는 용수철 모양으로 변형되어 부직포의 두께를 향상시키고, 탄성이 우수한 부직포쿠션재가 되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재 제조방법.
4. 자동차 내장용부직포 쿠션재에 있어서,

   천, 부직포, PVC 시트중 어느 하나인 표피재와;

   상기 표피제의 하부에 핫멜트로 접착되고 섬유의 굵기가 6데니어이하의 가는 섬유에 의해 성형된 하나의 섬유층으로 이루어진 차단층과;

   상기 차단층의 하부에 배치되고 섬유의 굵기가 6데니아 이상의 굵은 섬유에 의해 성형된 하나의 섬유층으로 이루어진 쿠션층과; 그리고,

   상기 차단층과 쿠션층이 일체성있게 하나로 엮어진 쿠션재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 내장재.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 부직포 쿠션재의 중량이 100~400 g/m2이고, 가는 섬유로 이루어진 차단층과 굵은 섬유로 이루어진 쿠션층의 비율이 2:8~8:2로 이루지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 부직포 쿠션재를 구성하는 섬유는 100% 폴리에스터를 사용하여 표피재가 폴리에스터인 경우에 재생사용이 가능하도록 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 내장재.