KR20080053467A - 장식된 트림 부재 - Google Patents

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KR20080053467A
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스테판 볼프
파울 안겐하이스테르
바실리오스 마니아토 폴로스
파트릭 고이르츠
네오니다스 키리아찌스.
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존슨 컨트롤즈 인테리얼즈 게엠베하 앤 컴퍼니 케이지
노르데니아 도이칠란트 그로나우 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판 및 기판에 부착된 필름을 포함하는 차량 객실용 트림(trim) 부재에 관한 것으로, 상기 필름은 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체로 구성되는 트림 부재에 관한 것이다.
트림부, 폴리프로필렌, 차량, 사출성형, 호일, 코팅

Description

장식된 트림 부재{Decorated trim element}
본 발명은 기판 및 기판에 부착된 호일로 구성된 차량(motor vehicle)의 내장용 트림부(trim part)에 관한 것이다.
오늘날 차량 내장용 트림(trim)은, 몰딩의 적절한 입체안정성을 제공하거나 발생하는 기계적 힘을 흡수하는 기판으로 이루어진 다양한 몰딩으로 구성된다. 상기 기판은 차량 내부의 시각적 질을 향상시키기 위해서 호일에 적층된다. 종래에는 이러한 호일들이 대부분 상대적으로 두꺼운 "인몰드 장식"(in-mold-decoration, IMD)호일이였지만, 상기 호일은 비교적 고가이고/이거나 내스크래치성(scratch-resistant)이 낮고/거나 고광택성(glossy)이다 (광택 정도는, 예를 들어, VDA 표준 621-409에 따라서 측정시 10, 또는 20을 초과하거나 30을 초과한다.).
따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점이 없는 트림부를 자동차 내장용으로 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 기판 및 기판에 부착된 호일(foil)로 구성되고, 상기 호일은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리프로필렌 공중합체(polypropylene copolymer)로 구성되는 차량 내장용 트림부를 이용하여 달성된다.
본 발명의 트림부가 상대적으로 낮은 가격으로 가공되고 제조될 수 있다는 것은 당업자에게 매우 놀라운 일이며 예측할 수 없는 것이다. 본 발명의 트림부는 우수한 내스크래치성 또는 다양한 장식효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 몰딩(molding) 또는 기판은 적어도 하나의 측면이 호일로 코팅된다. 여기서 사용된 호일 또는 코팅 호일은 최대한 500㎛의 두께의 호일을 포함한다. 상기 호일의 층두께는 바람직하게는 500㎛ 미만이고, 더욱 바람직하게는 약 400㎛ 이하이며, 더더욱 바람직하게는 300㎛ 이하이며, 또는 약 300㎛ 내지 400㎛의 범위내이다. 이것은, 상당히 적은 재료가 호일에 사용되고, 저렴한 재료및/또는 저렴한 제조공정이 호일에 사용되기 때문에, 전체 구성요소에 대한 상당한 비용절약이 가능하게 한다.
본 발명에 의하면, 호일은 기판의 반대면(가시면, visible side)상에 호일에 적용된 코팅 또는 호일에 미리 적용된 코팅층을 가지는 것이 더 바람직하다. 이것은, 호일(가시면)에 적층된 면상의 트림부의 외관을 매우 간단한 방법으로 변화시킬 수 있고 상기 코팅 또는 상기 코팅층의 변형 또는 조정에 의해 조정할 수 있도록 허용한다.
본 발명에 의하면 코팅층의 층두께는 약 1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛, 또는 최대 약 10㎛ 인 것이 바람직하다. (호일의 전체두께가, 예를 들어 300㎛이라면) 300㎛ 보다 약간 적은 값에서부터 400㎛ 보다 약간 적은 값(호일의 전체 두께가, 예를 들어 400㎛ 이면)까지인 호일의 나머니 두께는 바람직하게 다층호일 구조로 구성되는데, 적어도 하나의 층 및 하나의 부가층으로 이루어진 호일에 의해서 형성된다 다른 양상에서, 호일은 소위 모노 호일(mono foil)로 알려진 것일 수도 있다. 모노 호일이란, 호일이 다수의 재료로 구성될 수 있는 한 층만을 포함한다는 것을 의미한다. 또한, 모노호일은, 비록 다수의 층으로 구성되지만, 이러한 층들이 동일한 구성성분을 가지는 호일을 포함한다.
완성된 트림부의 제조를 위해서, 특히 차량 트림부, 코팅을 포함하는 이러한 호일은, 기판 또는 플라스틱 백킹(backing)에 결합된다. 가능한 방법들 중에 하나는, 코팅층과 함께 호일이 쉬트형태, 즉, 평평한 상태로 트림부 제조용 몰드 내부로 삽입되고, 이어서 기판 제조용 플라스틱 재료의 주입을 이용한 단일 제조과정에서, 플라스틱 백킹 뿐만 아니라 코팅층이 있는 호일이 함께 성형되고, 상기 성형과정에는, 일반적으로 트림부의 가시면(Visible side)에 약 0㎛에서 약 300㎛ 내지 400㎛까지의 높이에 따른 차이로 인하여 그레인(grain)이 코팅층 가시면에 또는 호일의 가시면에 동시에 생성된다
호일 성형뿐만 아니라 플라스틱 백킹을 성형하기 위한 단일 성형 단계를 이용하는 이러한 제조 공정의 대안으로, 본 발명에 의하면, 코팅과 함께 호일은, 제 1 성형단계 이전에 성형되고 (두 번째 몰드에서), 제 2 성형단계 이전까지 플라스틱 백킹의 플라스틱 재료에 결합 되지 않는 것이 가능하다.
제조공정은, 인몰드 그레인 공정(in-mold-graining process, IMG)으로 알려진 것으로, 트림부의 호일층 내부 또는 코팅층 내부로 그레인의 도입을 허용(그러나 요구하지 않는)한다. 상기 공정은 사출성형공정(injection-molding process)이거나 트랜스퍼성형공정(transfer-molding process )일 수 있다.
평평할 때 그리고 최종 형태로 직접적으로 변환될 때는 호일의 열처리는 성형단계 이전에 시작할 수 있기 때문에 호일의 성형이 더 용이해진다. 본 발명의 실질적인 이점은 호일의 재료가 기판 재료와 접합되어 질 때 호일의 분열이 발생하지 않는다는 것이다. 호일은 이와 같은 우수한 가공성을 가져야 하지만 또한, 몰드 구조의 미세한 윤곽부에 적합해야 한다. 특히, 호일의 얇은 두께 때문에 호일의 분열은, 사출성형 동안에, 백킥용 플라스틱 재료(액체이고 예를 들어 온도는 270℃이다)의 도입 또는 밀봉하는 과정에서 예방하는 것이 중요하다.
제 1 단계에서 호일이 열성형 된다면 즉, 미리 성형되고, 백킹 플라스틱 재료와 함께 제 2 성형단계가 될 때까지 최종 모양으로 변화되지 않는다면, 호일의 열처리는 일반적으로 제 2 성형 단계 이전에 개시되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 특히 백킹 재료(특히, 온도가 높고 가압하에서)와 결합할 경우에는 호일의 충분한 안전성을 부여하기 위해 다시 고려해야 한다. 공정의 제 1 단계에서 열성형 공정이 행해진다면, 수행된 성형은 일반적으로 최종 성형 정도가 약 95%이다.
만약 호일이 1 단(1 stage)으로 성형된다면, 트리밍(trimming) 또는 에징(edging)을 일반적으로 성형단계 이후에 형성된다. 성형 단계 이후에 호일이 절단되거나 또는 호일이 에지 결합(edge-folded)할 것이다. 2 단 제조 공정인 경우에는(공정의 제 1단계에서 열성형된 호일), 본 발명은 제 1 및 제 2 성형 단계 사이에서 호일의 스탬핑(stamping) 단계 또는 절단 단계가 수행되는 것을 허용한다. 이런 경우에는, 제 2 성형 단계 이후에 구성성분의 하류 작업 (downstream working)이 요구되지 않는다. 그러나, 또한 절단 단계 또는 스탬핑 단계는 제 2 성형 단계 이후까지 연기될 수 있다.
가시면에 호일이 부착된 채로 완성된 트림부의 탈형(demolding)은 알려진 기술을 사용하여 모든 성형단계에서 수행한다.
본 발명에 의하면, 다수의 재료시스템 또는 재료시스템의 조합은 트림부(차량)에 사용될 수 있다. 재료의 제 1 조합에 있어서, 호일의 가시면 상에 제공된 코팅, 또는 코팅층은 폴리우레탄(polyurethane) 코팅이며, 다층(multilayer)호일은 폴리프로필렌 공중합체이고, 플라스틱 백킹은 폴리프로필렌 플라스틱 백킹으로 섬유 또는 이와 유사한 것과 같은 필러 또는 보장재와 사용되며, 상기 플라스틱 백킹은 발포된 것이 가능하다. 차량 트림용 재료의 다른 조합의 경우에는, 코팅층은 마찬가지로 폴리프로필렌 코팅층이고, 호일은 특정 접착 촉진제와 함께 폴리프로필렌 중합체 다층 호일이며, 플라스틱 백킹의 플라스틱 재료는 ABS 및/또는 PC 재료이다(ABS은 아크릴로 니트릴-부타디엔-스틸렌(acrylonitrile-butadiene-styrene)이며, PC는, 폴리카보네트(polycarbonate)이다). 폴리프로필렌 플라스틱으로 구성된 백킹 재료 및 ABS 또는 PC 플라스틱으로 구성된 백킹은 둘 다 상용의 플라스틱 재료, 예를 들어 유리 섬유 30% 이하이고/ 이거나 활석 30% 이하이며, 이런 첨가된 재료는 둘 다 이론적으로 50% 이하로 첨가될 수 있고, 실제 플라스틱 함량은(즉, ABS 및/또는 PC에 기초한 플라스틱 백킹에 대한 폴리프로필렌 또는 ABS/PC 함량에 기초한 플라스틱 백킹의 경우에 있어서 폴리프로필렌의 함량) 통상적으로 적어도 50% 이다.
본 발명에 의해서, 제공된 코팅층이 폴리우레탄계인 것이 바람직하고, 열가소성 플라스틱계 또는 반응성 2성분 폴리우레단계를 포함하는 것이 바람직하고, 또는 코팅층은 내스크래치성 우수하고/하거나 내화학성이 우수하고/하거나 UV저항성이 우수하고/하거나 쓰기 저항성이 우수한 것이 바람직하고, 또는 코팅층은 시각적으로 매트(matt)처럼 (상대적으로 낮은 광택의 인식으로 특정한 광택 정도를 가진 표면)인식되고 또한 부드러운 감촉을 가진다. 광택은 본원에서 VDA 621-40에 따른 구현예로 측정되고, 특히 본 발명에 의하면 0.5 보다 크고, 또는 0.5인 광택 정도로 달성될 수 있으며, 예를 들어 약 0.5 내지 약 1.5 범위의 광택 정도, 또는 약 5 내지 약 4.0인 광택 정도, 또는 약 1.5 내지 약 4.0인 광택 정도이다. 내스크래치성은 본원에서 에릭스 연필(Erichsen)을 이용한 구현예로 결정되고, 20N까지의 하중이 가능한 내스크래치성은 본 발명에 의해서 달성될 수 있다. 다른 양상으로, 내스크래치성은 델타 L값(하중에 관한 것으로, 예를 들어, 5　N, 10　N, 및 15　N)으로 알려진 색측정을 이용하는 그리드 방법(grid method )으로 측정된다. 다른 양상으로, 내스크래치성은 5 손가락 테스터(five-finger test)로 측정되고(2N 내지 25N 범위로 다르게 하중이 가해진 펜을 이용), 또는 제조 업자 표준인 BMW PA0015 또는 PA0016로 측정된다. 본 발명에 의하면, 저항할 수 있는 힘은 (힘이 가해진 곳에 발현한 표면 결함은 육안으로 확인이 안됨) 7　N 이하 또는 15　N 이하이다. 쓰기 저항성(Write resistance )은 제조자 표준(제너럴 모터스) 또는 LP-463/PB-5401(크라이슬러) 중에 하나를 구현한 본 발명에 의해서 결정된다. 내화학성은, 특히 가솔린, 이소프로판올, 메탄올 및 상업적인 수많은 차량용 상용 세척액에 따른 다양한 제조업자 규격에 관련된 일반적인 종래의 내화학성이다. 본 발명에 의하면, 완성된 트림부의 표면의 유리층은 1.5 미만(예를 들어 VDA 621-409)인 것이 더 바람직하고, 또한 표면 내스크래치성은, 예를 들어, 적어도 약 10N 이다(상기 측정 방법들 중에서 한 방법에 따라서).
호일은 단층 호일이 될 수 있으며, 예를 들어 그것의 제조 방법이 특히 전체적으로 단층 호일을 포함하거나, 또는 (유사한)수많은 층들로 제조된 호일을 포함하는 폴리프로필렌계 모노 호일이거나 또는 적어도 한 층이 폴리프로필렌으로 구성된 다층 (유사한)호일이 될 수 있다(후자의 경우에는 상기 호일은, 적어도 하나의 층 및 예를 들어 전체 3층 또는 전체 5층인 (코팅의 외부층을 제외하고) 부가층 (서로 다른)을 가지는 것을 의미). 상기 부가층은 바람직하게는 열가소성 재료를 포함하고, 더 바람직하게는 폴리스틸렌(PS) 또는 PS공중합체, 폴리올레핀(polyolefin), 폴리 올레핀 공중합체 또는 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer, TPE)를 포함한다. 바람직한 열가소성 엘라스토머들은 스틸렌 공중합체계(styrene copolymer component, TPES), 에틸렌/프로필렌 터폴리머/폴리프로필렌 (ethylene/propylene terpolymer/propylene, TPEV), 코폴리에스터(copolyester, TPEE)계 또는 폴리우레탄계(TPEU)계 열가소성 엘라스토머이다. 부가층은 가장 바람직하게는 상기 언급한 열가소성 엘라스토머 및/또는 열가소성 재료 중 적어도 2종 이상으로 이루어진 이들의 혼합물을 포함한다.
호일은 특히, 그러나 필수적이지 않으며, 폴리프로필렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리메틸 메타아크릴레이트( polymethyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC)로 구성되고, 이러한 성분이 2종 이상 혼합되어 구성된 하나의 외부층을 가진다.
호일의 각각의 층은 적절한 접착촉진제(adhesion promoter)층을 통해서 공압출 동안에 결합 될 수 있다. 이것의 다른 양상으로는, 그들은 접착제를 이용하여 함께 적층된다. 호일은 바람직하게는 프린팅방법으로 도포된 장식층을 가진다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서 호일은 폴리프로필렌, 특히, 폴리프로필렌 호모폴리머 (poly-propylene homopolymer, PPH) 또는 PP 공중합체를 포함한다. 사출성형방법에 의해서 인몰딩 코팅 동안에 안정성을 얻기 위해서, 1g/10　minutes (230℃/2.16　kg) 이하의 상대적으로 낮은 용융지수를 가진 폴리프로필렌 블록 공중합체가 적어도 하나의 층 또는 부가층에 사용된다. 엘라스틴 재료의 함량이 30%이하로 존재하기에 호일에 가공성 또는 팽창성을 부여한다. 예로 들어, 열가소성 엘라스토머는 이러한 목적을 위해서 사용된다. 더욱이 호일은 (일반적으로 15% 이하)색소, 필러, 안정화제, 가공조제 등 같은 첨가제를 소량으로 포함한다.
특히 호일의 제조는 호일의 연마를 위한 슬리브 공정 (sleeve process)으로 알려진 것을 사용한다. 상기 공정에서, 중합체 융해물(melt)은 평판 필름 다이로부터 방출한 후에, 냉각롤 및 금속 벨트사이로 통과하여 요구되는 클래스 A 표면을 얻는다. 호일의 표면은 실질적으로 호일에 적용된 코팅층의 시각적 품질을 결정한다. 또한, 이러한 방법은 낮은 배향 및 낮은 결정성 때문에 기계적 특성이 개선되며, 특히, 이러한 방법은 열성형성 또는 성형성을 개선하고 호일에 우수한 강인성을 제공한다.
본 발명에 따른 성형 기판은 바람직하게 매트(mat)형태로 다루어지거나 또는 다른 양상으로 융해상태로 처리되는 열가소성 재료를 포함한다.
융해상태에서 처리된 재료는 바람직하게는, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴/부타디엔/스틸렌(ABS), 폴리카보네이트 및 ABS 혼합물, 폴리아미드 또는 열가소성 엘라스토머로 구성되고, 천연고무 및/또는 폴리프로필렌으로 이루어진 열가소성 엘라스토머로 구성된다. 또한, 융해상태에서 처리된 재료는 바람직하게 적어도 2종 이상으로 구성된 이들의 혼합물로 구성된다
융해 상태로 처리된 물질가 필러를 구성하는 것이 바람직하다. 필러의 예로는 활석, 초크 및 규회석이 있다. 융해상태로 처리된 재료는 또한 보강제를 포함하는데, 유리 섬유, 천연섬유, 카본 섬유, 또는 직물 보강재, 또는 기계적 안정화 증가를 목적으로 천연섬유 매트 또는 유리 섬유 매트 등이 있다. 또한, 융해 상태로 처리되는 재료에 바람직하게 추가되는 다른 재료들은 다공형성제, 즉, 물리적 또는 화학적 발포제이며, 또한 가스로드 엘라스토머 비드(gas-loaded elastomer beads)이다.
매트형으로 바람직하게는 열가소성 재료는 섬유, 즉, 천연섬유, 유리섬유 또는 카본 섬유 및 폴리프로필렌 같은 열가소성 바인더를 포함한다. 상기 열가소성 바인더는 섬유 또는 다른 섬유 파우더로 혼합될 수 있다.
본 발명의 트림부는, 예를 들어, 사출성형법(injection-molding), 압출성형법(compression-molding) 또는 사출-압출성형법(injection-compression-molding)을 이용한 열가소성 재료의 인 몰드 코팅에 의해서 제조된다. 사출 성형법에 의한 인몰딩 코팅은 DE　10　2005　039　600에서 적절하게 개시된다.
호일에 부착되기 이전에, 매트형(mat)의 기판은 바람직하게는 예열하고, 이어서 사출압출성형법 또는 압출성형법에 의해서 성형몰드 내에서 호일에 부착된다.
상기 호일은, 바람직하게는 2차원 호일로서, 선택적으로 예열되고, 또는 호일의 성형 전후에, 예로 들어, 열성형에 의한 것으로, 예를 들어 사출성형법, 압축성형법 또는 사출압출성형법을 이용한 인몰드 코팅에 의해서 성형 몰드 내부로 주입되고, 또는 그곳에서 기판과 부착된다.
성형 몰드 내로 호일의 삽입 이전에는, 적절하다면, 자르거나, 예로 들면, 적절한 윤곽형태를 얻기 위해서 스탬핑된다
본 발명에 의한 트림부의 표면구조는 성형 몰드의 적절한 표면에 의해 생성될 수 있다. 이것은 연마된(polished) 표면 또는 텍스처 (textured)표면이 가능하기에 부드러운 표면 또는 요철 모양 표면(grained surface)을 가진 트림부의 제조가 허용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 기판 및 기판에 부착된 호일(foil)을 포함하는 차량 내장용 트림부로서, 상기 호일은 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 호일의 층두께는 약 500㎛ 미만, 바람직하게는 약 400㎛ 이하, 더 바람직하게는 약 300㎛ 이하, 또는 약 300㎛ 내지 약 400㎛ 범위 내인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호일은 기판의 반대면에 코팅층을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  4. 제3항에 있어서, 코팅층의 층두께는 약 1㎛ 내지 약 3㎛, 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 20㎛, 더 바람직하게는 약 10㎛인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 코팅층은 폴리우레탄계, 바람직하게는 반응성 2성분 폴리우레탄계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  6. 제3항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 코팅층은 내스크래치성이 우수하고/하거나 내화학성이 우수하고/하거나 UV내성이 우수하고/하거나 쓰기 저항성이 우수한 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  7. 제3항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 코팅층은 시각적으로 매트(matt)하게 인식되고, 부드러운 촉감을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호일은 단일층이고, 또는 상기 호일이 하나의 층 및 하나의 부가층을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  9. 제8항에 있어서, 상기 호일은 폴리프로필렌 또는 용융 유동 지수(MFI)가 1　g/10　min (230℃/2.16　kg)이하인 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체이며, 상기 폴리프로필렌은 바람직하게는 폴리프로필렌 블록 공중합체(PPBC)인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  10. 제9항에 있어서, 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체(PPBC)는 열가소성 엘라스토머 (TPE)와 혼합되고, 상기 열가소성 엘라스토머의 함량은 바람직하게는 혼합물에 대하여 30%이하인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  11. 제8항 내지 제10항에 어느 한 항에 있어서, 상기 부가층은, 바람직하게는 PS 또는 PS 공중합체, 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체의 열가소성 재료, 또는 바람직하게는 TPES, TPEV, TPEE 또는 TPEU의 열가소성 엘라스토머 또는 최소한 2종 이상으로 구성된 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 호일(multilayer foil)에 있어서, 상기 호일은 외부층을 가지고, PET, PMMA 또는 PC, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 및 부가층은 접착 촉진제(adhesion promoter)에 의해서 서로 결합된 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 호일은 인쇄법에 의해서 도포된 장식층을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 매트(mat)형태를 취하거나 융해(melt)상태에서 처리되는 열가소성 재료인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  16. 제15항에 있어서, 융해상태에서 처리되는 재료는 PP, ABS, ABS 및 PC, PA, TPE, TPV 또는 적어도 이들의 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  17. 제15항 또는 16항에 있어서, 상기 융해 상태로 처리되는 재료는 필러를 포함 하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 매트(mat)형태인 열가소성 재료는 섬유 및/또는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 트림부.
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