KR20060045363A

KR20060045363A - 자동차 내장 천정재용 적층부재

Info

Publication number: KR20060045363A
Application number: KR1020050027112A
Authority: KR
Inventors: 미츠토시 오가타; 도시오 스즈키; 구니오 조; 릭 세레노; 존 프레드릭; 김일현
Original assignee: 오지 인터팩 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-05-17
Also published as: JP2006082455A; US20060062993A1; JP4381941B2

Abstract

성막성이 좋고, 경량이며 강성이 높고, 가열 가압시의 성형성이 우수하여 주름 등의 결함이 없고, 성형 후의 제품(자동차 내장 천정재)의 내열성도 우수하고, 또 성형 후의 치수 오차도 개선된 신규의 자동차 내장 천정재용 적층부재를 제공한다.

발포 폴리우레탄 시트(1)의 표리 양면에 핫멜트재(접착층)(2, 3)를 개재시켜 운모 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)를 적층함과 동시에, 한쪽의 운모 함유 폴리프로필렌 시트(4)의 외표면에 내장재(8)를 붙이기 위한 핫멜트재(접착층)(6)를 적층하고, 다른쪽의 운모 함유 폴리프로필렌 시트(5)의 외표면에 부직포로 이루어지는 백처리재(7)를 붙여서 이루어지는 7층 구조의 적층부재(A)로 하였다.

운모 함유 폴리프로필렌 시트, 폴리우레탄 시트, 천정재용 적층부재

Description

자동차 내장 천정재용 적층부재{Laminated Member for Automobile Interior Ceiling Material}

도 1은 본 발명에 관련된 적층부재의 실시형태의 일례를 나타내는 확대종단면도이다.

* 부호의 설명

A : 적층부재

1 : 발포 폴리우레탄 시트

2, 3, 6 : 접착층(저융점 폴리에스테르제의 핫멜트재)

4, 5 : 운모 함유 폴리프로필렌 시트

7 : 백처리재(부직포)

8 : 내장재

본 발명은 자동차 실내의 내장 천정을 형성하기 위한 기재(基材)가 되는 다층구조의 적층부재와, 그 적층부재로 이루어지는 자동차 내장 천정재에 관한 것이다.

종래, 자동차 천정판의 실내면에 부착되어 내장 천정을 구성하기 위한 천정재로서는, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 시트에 유리섬유를 혼련한 것, 폴리프로필렌 섬유나 마 등의 천연섬유에 유리섬유를 섞어 니들펀치 가공으로 적층한 것, 혹은 폴리우레탄폼의 양면에 유리섬유 시트를 맞붙인 것 등 유리섬유를 주체로 한 부재가 주류를 이루고 있다.

그러나, 이들 유리 섬유를 사용한 부재는 치수 안정성, 강성이나 내열성은 우수하지만, 성형 작업성이나 환경면, 재활용면 등의 문제를 내재하고 있다.

그 때문에, 앞으로의 경향으로서 유리섬유를 사용하지 않는 부재의 개발이 요구되고 있다.

한편, 자동차나 약전(弱電) 공업재료로서, 강성, 내열성을 높이기 위해서 폴리프로필렌 수지에 유리섬유, 탈크나 운모 등의 무기재료를 혼입한 사출성형품이 알려져 있다. 이러한 사출성형으로 자동차 내장 천정재용 기재를 제조한 경우, 기재의 중량이 무거워진다는 문제가 생긴다.

그래서 본 발명자들은 유리섬유를 사용하지 않고 폴리프로필렌 수지와 운모를 혼련하여 압출성형한 박물(薄物)의 플라스틱 시트와 발포 폴리프로필렌과의 조합을 검토하였으나, 폴리프로필렌과 운모의 혼련수지의 압출성형품의 경우, 목표로 하는 300㎛ 이하의 박물 시트의 성막성에 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하는 것으로서, 본원 출원인은 적어도 발포 폴리프로필렌 시트와, 이 발포 폴리프로필렌 시트의 표리 양면에 적층되는 필러 함유 폴리프로필렌 시트를 가져 이루어지는 적층체로서의 자동차 내장 천정재용 기재를 먼저 제안 하고 있다(일본특허공개 2002-12093호 (미국특허 6,655,730호) 참조).

그러나, 선(先)제안의 자동차 내장 천정재의 기술내용에 대해서 보다 상세하게 검토한 바, 이하의 점에 대해서 개선의 여지가 있다는 것이 판명되었다.

즉, 선제안의 기술은 심재인 발포 폴리프로필렌 시트의 성형 후의 수축율이 크기 때문에, 이 발포 폴리프로필렌 시트의 표리 양면에 필러 함유 폴리프로피렌 시트를 붙인 적층부재를 기재로 하여 이것을 예비가열 후, 냉간압착하고, 자동차 천정판의 실내면에 합치하는 형상으로 성형하여 자동차 내장 천정재를 얻은 후의 방랭(放冷)에 의한 수축 오차가 커서, 자동차 천정판의 실내면에 대한 부착 오차가 생길 우려가 있다.

따라서, 발포 폴리프로필렌 시트의 성형 후의 수축율을 미리 고려하여 자동차 천정판의 실내면에 대한 부착 구멍을 뚫거나, 기재를 예비가열 후, 냉간압착 성형하여 소정 시간 냉각한 후에 부착 구멍을 뚫을 필요가 있어, 생산효율 면에서 개선의 여지를 남기고 있었다.

또, 선제안의 기술은 플라스틱 적층재로서의 성막성, 강성, 성형성 등에 대해서 개선이 이루어져 있지만, 성형 후의 제품(자동차 내장 천정재)의 치수 안정성, 내열성에 대해서는 개선의 여지를 남기고 있었다.

본 발명은 이러한 종래 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 제1의 목적으로 하는 것은, 성형 작업성이나 환경면, 재활용성 등을 고려하여, 발포 수지제 심재의 표리 양면에 필러 함유 수지 시트를 라미네이팅한 자동차 내장 천정용 기재 를 얻을 시에, 유리섬유를 사용하지 않는 것에 있다. 또, 본 발명은 성막성이 좋고, 경량이며 강성이 높고, 성형성이 우수하여 주름 등의 결함이 없다는 등의 선제안 기술에 따른 이점은 그대로 가지면서, 성형 후의 치수 오차나 내열성도 개선된 신규의 적층부재를 제공하는 것에 있다.

이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 적층부재는 적어도 발포 폴리우레탄 시트(1)와, 이 발포 폴리우레탄 시트의 표리 양면에 접착층(2, 3)을 개재시켜 필러 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)를 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 종래의 발포 폴리프로필렌 시트를 대신하여, 심재로서 발포 폴리우레탄 시트(1)를 이용함으로써, 성막성이 좋고, 경량이며 강성이 높고, 예비가열 후의 냉간압착시의 성형성이 우수하여 주름 등의 결함이 없고, 성형 후의 제품(자동차 내장 천정재)의 수축성이나 내열성이 개선되어, 성형 후의 치수 오차가 적은 제품을 얻을 수 있다.

상기 각 특성을 보다 확실하게 얻기 위해서는, 상기 발포 폴리우레탄 시트(1)가 발포 배율 15~40배, 밀도 0.067~0.025g/㎤의 반경질의 발포 폴리우레탄으로 이루어지는 두께 2~20㎜의 시트인 것이 바람직하다.

또, 상기 필러 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)가 필러를 15~40중량% 함유한 폴리프로필렌 수지로 이루어지는 두께 100~300㎛의 시트인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지에 함유하는 필러로서, 운모, 탈 크, 티탄, 탄산칼슘, 황산바륨, 규산나트륨, 규산칼슘, 산화알루미늄, 세라믹화이버, 황산마그네슘, 조노틀라이트, 셀룰로오스, 우드팁, 석영, 카본블랙, 금속가루, 리그닌, 티타늄화이트, 산화티탄, 산화아연, 위스커, 아라미드섬유, 인공목재, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 탄화규소, 질화알루미늄, 일산화코발트 등을 들 수 있다.

이 중에서도, 본원의 과제달성을 위해서는, 입자 지름 10~700㎛의 운모를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 필러를 함유하는 폴리프로필렌 수지로서는, 시험온도 230℃, 시험하중 21.18N에서의 용융유량(melt-flow-rate)이 3~40g/10분의 폴리프로필렌 수지인 것이 바람직하다.

본 발명에 관련된 적층부재의 보다 바람직한 구성은, 발포 폴리우레탄 시트(1)의 표리 양면에 접착층(2, 3)을 개재시켜 필러 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)를 적층함과 동시에, 한쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트(4)의 표면에 내장재(8)를 붙이기 위한 접착층(6)을 적층하고, 다른쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트(5)의 표면에 백처리재(7)를 붙여서 이루어지는 7층 구조의 적층체이다.

상기 각 접착층(2, 3, 6)은, 저융점 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합 수지, 폴리염화비닐 수지 중의 어느 1종으로 이루어지는 시트 형상 또는 웹 형상 또는 파우더 형상의 핫멜트재인 것이 바람직하다 본 발명에 있어서, 웹 형상의 핫멜트재란, 거미줄 형상, 메쉬(mesh) 형상의 다수의 개구를 갖는 웹 시트 형상의 핫멜트재이다.

또, 각 접착층(2, 3, 6)은, 단위면적 당의 중량 7~100g/㎡의 것이 바람직하게 이용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 백처리재(7)란 자동차 주행중의 진동에 따른 마찰음을 방지하기 위해 붙이는 재료이다. 백처리재로서는 폴리에스테르를 주성분으로 하는 부직포를 이용하는 것이 바람직하고, 단위면적 당의 중량이 14~100g/㎡의 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 관련된 적층부재는 자동차 실내측에 면하는 면의 접착층(6)의 외표면에 내장재(8)를 겹친 8층 구조의 적층체로 하고, 이 8층 구조의 적층체를 예비가열 후, 냉간압착하여 자동차 천정판의 실내면에 합치하는 형상으로 성형하거나, 또는 상기 7층 구조의 적층체를 예비가열하고, 그 직후에 자동차 실내측에 면하는 면의 접착층(6)의 외표면에 내장재(8)를 겹쳐 냉간압착하여 자동차 천정판의 실내면에 합치하는 형상으로 성형함으로써, 제품으로서의 자동차 내장 천정재를 얻을 수 있다.

본 발명에서 이용하는 내장재(8)로서는, 예를 들어, 발포 폴리에틸렌 시트, 염화비닐 시트 등의 통기성이 없는 표피재나 부직포, 폴리우레탄 백킹(backing)재가 달린 트리코(tricot)재와 같은 통기성이 있는 내장재를 이용할 수 있다.

이하, 본 발명에 관련된 적층부재의 실시형태의 일례를 도시를 참조하여 상술한다.

도 1에 나타내는 적층부재(A)는 발포 폴리우레탄 시트(1)의 표리 양면에 접착층(2, 3)이 되는 저융점 폴리에스테르제 핫멜트 필름을 겹치고, 또 그 외표면에 운모 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)를 적층함과 동시에, 한쪽의 운모 함유 폴리프로필렌 시트(4)의 외표면에, 나중에 내장재(8)를 붙이기 위한 접착층(6)이 되는 저융점 폴리에스테르제 핫멜트 필름을 적층하고, 다른쪽의 운모 함유 폴리프로필렌 시트(5)의 외표면에 폴리에스테르를 주성분으로 하는 부직포로 이루어지는 백처리재(7)를 붙여서 이루어지는 7층 구조의 적층체이다.

발포 폴리우레탄 시트로서는 경질폼, 반경질폼, 연질폼이 존재하는데, 경질폼으로는 너무 단단하여 성형시에 금이 생기고, 연질폼으로는 자동차 내장 천정재로서의 강성이 떨어진다. 따라서, 발포 폴리우레탄 시트(1)에 대해서, 본 발명에서는 강성과 경량화의 균형을 위해서 발포배율 15~40배, 밀도 0.067~0.025g/㎤, 두께 2~20㎜로 설정된 반경질폼의 것으로 하였다.

운모 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)는 시험온도 230℃, 시험하중 21.78N에서의 용융유량이 3~40g/10분의 폴리프로필렌 수지에, 입자 지름 10~700㎛의 운모를 15~40중량% 함유한 두께 100~300㎛의 시트이다.

본 발명에 관련된 자동차 내장 천정재용의 적층부재는 일반적으로, 요구되는 강성과 신축성 및 경량성에 의해서 적층구조가 결정된다.

본 발명에 있어서는, 2~20㎜ 두께의 발포 폴리우레탄 시트를 심재로 하고, 저융점 폴리에스테르제의 핫멜트 필름(접착층)(6)/운모 함유 폴리프로필렌 시트(4)/저융점 폴리에스테르제의 핫멜트 필름(접착층)(2)/발포 폴리우레탄 시트(1)/저융점 폴리에스테르제의 핫멜트 필름(접착층)(3)/운모 함유 폴리프로필렌 시트(5)/백처리재(부직포)(7)로 이루어지는 7층 구조로 함으로써, 자동차 내장 천정재로서 요구되는 특성을 갖춘 적층체로 하였다.

이 적층체의 두께는 그 강성과 경량화의 목표에 의해서 결정된다. 통상, 상기 7층 구조의 적층부재(A)의 경우, 그 두께는 심재가 되는 발포 폴리우레탄 시트(1)의 두께에 의존하여 대략 2~20㎜가 된다. 이 두께가 2㎜ 미만이면 강성을 유지하는 것이 어렵고, 20㎜를 넘는 두께로 하여도 특단의 특성향상을 기대할 수 없다.

본 예에 관련된 적층부재(A)는 자동차 내장 천정재의 기재이므로, 통상, 적층부재(A)의 상태, 혹은 적층부재(A)로부터 자동차 내장 천정재를 성형하는 과정에 있어서, 표면측(자동차 천정의 실내측)의 최외층에 미장성을 유지하기 위해서 내장재(8)가 붙여진 8층 구조의 적층체가 된다. 내장재(8)로서는 폴리에스테르제의 부직포, 트리코 표피, 피혁, 합성피혁 등이 바람직하게 이용된다.

또, 적층부재(A)의 이면측(裏面側)(자동차 천정에 대한 부착면측)의 최외층에는, 상기한 바와 같이, 진동에 따른 마찰음을 방지하기 위해서 백처리재(7)가 붙여진다. 백처리재(7)로서는 각종 제법으로 얻어진 부직포 등이 주로 채용되는데, 폴리에스테르를 주성분으로 하는 부직포를 이용하는 것이 바람직하고, 단위면적 당의 중량이 14~100g/㎡의 것이 보다 바람직하다.

또, 이들 백처리재(7), 내장재(8) 이외에, 강도의 부족분을 보충하는 등의 목적으로 별도의 보조층을 추가할 수도 있다.

이렇게 해서 얻은 적층부재(A)는 상술한 바와 같이, 자동차 실내측에 면하는 면에 핫멜트재(접착층)(6)를 개재시키고 내장재(8)가 붙여진다. 내장재(8)의 부착은 적층부재(A)를 자동차 내장 천정재로 성형할 때에 동시에 행하는 것이 효율적이 다.

즉, 내장재(8)가 없는 상태의 7층 구조의 적층부재(A)를 먼저 가열로에 넣고, 내장재(8)를 붙이는 측의 핫멜트재(6)의 표면온도가 170℃ 이상이 될 때까지 예비가열하고, 그 직후에 냉각형으로 이동시켜 내장재(8)를 적재하여 동시에 압착하여, 약 30초~50초간의 가압성형을 행하고, 자동차 천정판의 실내면에 합치하는 형상으로 성형하여 원하는 형상의 자동차 내장 천정재를 얻을 수 있다.

또는 내장재(8)가 없는 상태의 7층 구조의 적층부재(A)에 있어서, 상기 내장재(8)를 붙이는 측의 핫멜트재(6)의 외표면에 내장재(8)를 겹쳐 8층 구조로 하고, 이것을 핫멜트재(6)의 표면온도가 170℃ 이상이 될 때까지 가열로에서 예비가열하고, 그 직후에 냉각형으로 이동시켜 약 30초~50초간의 가압성형을 행하여, 자동차 천정판의 실내면에 합치하는 형상으로 성형하여 원하는 형상의 자동차 내장 천정재를 얻을 수 있다.

이하, 보다 구체적인 시실예와 비교예에 대해서 서술한다.

(실시예 1)

두께 7㎜, 중량 240g/㎡의 발포 폴리우레탄 시트를 심재로 하고, 그 표리 양면에 저융점 폴리에스테르제의 중량 35g/㎡의 핫멜트 필름을 개재시켜 두께 250㎛의 운모 함유 폴리프로필렌 시트를 적층하고, 자동차 천정측의 최외층에 부직포로 이루어지는 중량 14g/㎡의 백처리재를 적층한 7층 구조의 적층부재를 얻었다. 이 적층부재에 대해서, 성형 후의 수축율과 내열성(내열변형량)을 이하의 방법으로 측정하였다.

(성형 후의 수축율)

상기 적층부재를 250㎜×250㎜로 재단하고, 이것을 예비가열용 오븐에 넣어 표면온도가 170℃가 될 때까지 약 40초 가열하고, 오븐에서 꺼내어 상하의 형(型)이 평평한 냉각형에 넣고 30초간 가압하여 시료로 하였다.

상기 냉각형의 상형 또는 하형에는 이간(離間) 치수를 200㎜로 하여 2개소에 돌기를 설치해두고, 이 냉각형으로 가압한 시료의 표면에 이들 돌기에 의한 흔적(오목부)을 2개소에 형성하였다. 이들 2개소의 흔적 위치의 시료 폭 방향과 길이 방향에 대한 변화를 가압 직후부터 소정 시간마다 측정하고, 형에 설치된 돌기의 위치를 기준으로 하여 시료의 수축율을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(내열성)

내부온도를 100℃로 한 예비가열용 오븐 안에 좌우 2개소의 지주(支柱)를 이간 치수 245㎜로 토대 상에 세워올린 지그를 세팅하고, 이들 지주 사이에 걸쳐서 상기 적층부재를 폭 100㎜, 길이 380㎜로 재단한 시료를 좌우 균등하게 위치하도록 적재하였다. 또한, 상기 시료에서의 길이 방향 중간위치(상기 좌우 지주의 중간위치) 상에 길이 100㎜, 무게 100g의 각재(角材)로 이루어지는 추를 시료의 폭 방향에 따라 적재하고, 그 상태에서 추를 적재한 시료 중간위치부터 지그의 토대까지의 높이 치수(H)를 측정하여 기준치(H₁)로 하였다.

그 후, 오븐 내의 온도를 100℃까지 높여서 방치하고, 1시간 경과 후의 상기 높이 치수(H)를 측정하여 상기 기준치와 비교하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 1)

두께 4㎜, 중량 245g/㎡의 발포 폴리프로필렌 시트를 심재로 하고, 그 표리 양면에 두께 250㎛의 운모 함유 폴리프로필렌 시트를 적층하고, 자동차 천정측의 최외층에 부직포로 이루어지는 중량 14g/㎡의 백처리재를 적층한 4층 구조의 적층부재를 얻었다. 이 적층부재에 대해서, 성형 후의 수축율과 내열성(내열변형량)을 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

시료	측정방향	성형 직후	10분 후	1시간 후	24시간 후	48시간 후
실시예 1	폭 방향 길이 방향	0.27% 0.25%	0.37% 0.35%	0.39% 0.37%	0.40% 0.39%	0.40% 0.39%
비교예 1	폭 방향 길이 방향	0.52% 0.52%	0.56% 0.57%	0.62% 0.61%	0.68% 0.68%	0.69% 0.69%

시료	100℃×1시간 후
실시예 1	2.5~3㎜
비교예 1	4.5~6㎜

이상의 결과에서, 발포 폴리우레탄 시트의 표리 양면에 접착층을 개재시켜 필러 함유 폴리프로필렌 시트를 적층함과 동시에, 한쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트의 외표면에 내장재를 붙이기 위한 접착층을 적층하고, 다른쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트의 외표면에 백처리재를 적층하여 적어도 7층 구조로 한 본 발명에 관련된 자동차 내장 천정재용 적층부재에 있어서의 성형 후의 수축율과 내열성의 우위성을 확인할 수 있었다.

본 발명에 관련된 적층부재는 이상 설명한 구성으로 하였으므로, 박물 시트 로서의 성막성이 좋고, 경량이며, 또 충분한 강성을 갖고, 예비가열 후의 냉간압착시의 성형성이 우수하여 주름 등의 결함이 없고, 성형 후의 제품(자동차 내장 천정재)의 수축성이나 내열성이 개선되어, 성형 후의 치수 오차가 적은 제품(자동차 내장 천정재)을 얻을 수 있다.

Claims

발포 폴리우레탄 시트(1)의 표리(表裏) 양면에 접착층(2, 3)을 개재시켜 필러(filler) 함유 폴리프로필렌 시트(4, 5)를 적층함과 동시에, 한쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트(4)의 외표면에 내장재(8)를 붙이기 위한 접착층(6)을 적층하고, 다른쪽의 필러 함유 폴리프로필렌 시트(5)의 외표면에 백(back)처리재(7)를 적층하여, 적어도 7층 구조로 한 자동차 내장 천정재용 적층부재.
제1항에 있어서, 상기 발포 폴리우레탄 시트(1)가 발포배율 15~40배, 밀도 0.067~0.025g/㎤의 반경질의 발포 폴리우레탄으로 이루어지는 두께 2~20㎜의 시트인 적층부재.
제1항에 있어서, 상기 접착층(6)의 외표면에 내장재(8)를 겹쳐 8층 구조로 한 적층부재.
제1항에 기재된 적층부재를 자동차 천정판(天井板)의 실내면에 합치하는 형상으로 성형하여 이루어지는 자동차 내장 천정재.