KR20110035728A - 자동차 내장용 복합패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 내장용 복합패널의 제조방법에 관한 것으로, 폴리프로필렌섬유와 E-GLASS섬유를 혼섬하는 혼섬단계, 전술한 혼섬단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계, 합성섬유를 혼섬타면하는 혼섬타면단계, 전술한 혼섬타면단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계, 전술한 제1펠트층형성단계에서 형성된 제1펠트층의 양면에 전술한 제2펠트층형성단계에서 형성된 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계 및 전술한 합지단계를 거쳐 형성된 적층체의 양면에 폴리에스터부직포를 적층하고 열압착하는 부직포층형성단계를 포함하여 이루어진다.
자동차, 내장재, 패널, 폴리프로필렌, E-GLASS, 폴리에스터, 부직포

Description

자동차 내장용 복합패널의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF COMPOSITE PANEL FOR AUTOMOBILE INTERIOR}
본 발명은 자동차 내장용 복합패널의 제조방법에 관한 것으로, 혼섬단계, 제1펠트층형성단계, 혼섬타면단계, 제2펠트층형성단계, 합지단계 및 부직포층형성단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 자동차 내장용 복합패널의 제조방법에 관한 것으로, 혼섬단계, 제1펠트층형성단계, 혼섬타면단계, 제2펠트층형성단계, 합지단계 및 부직포층형성단계를 포함하여 이루어진다.
종래에 사용되던 자동차 내장용 복합패널은 마섬유, 면섬유 및 화학섬유 등을 일정비율로 혼합한 섬유에 열경화성 페놀수지를 혼합한 레진펠트, 목분이나 목질섬유에 페놀수지를 혼합한 우드화이버 등이 사용되거나, 폴리프로필렌 섬유와 마섬유를 일정 비율로 혼합한 마섬유 복합펠트가 사용되었다.
그러나, 레진펠트나 우드화이버의 경우, 페놀의 열 경화를 촉진하기 위해 헥 사민이라는 경화제를 첨가하는데, 헥사민은 분해반응시에 아민과 암모니아류의 분해 부산물이 생성되며, 이 부산물은 악취 발생 요인으로 환경위생적인 측면에서 주적합하며, 인체에도 유해한 문제점이 있었다.
또한, 페놀수지를 내장재 적용부위에 적용하기 위해 취급하는 과정에서 페놀수지 분진이 발생하여 작업환경 오염 및 작업자의 건강에 악영향을 미치고, 페놀수지를 일정한 형태로 성형하는 작업공정에서는 인체에 유해한 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물(VOCs)이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 마섬유를 이용한 복합펠트의 경우는 내열성 및 내습성이 취약하여 자동차 내장용 복합페널로 사용하기에 적합한 물성을 얻기 위해서는 마섬유가 다량함유된 고중량의 펠트를 사용해야 하는데, 마섬유의 함량 증가로 인해 자동차 내장용 복합팰트의 무게가 증가되며, 마섬유의 탄화로 인해 악취가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 중량이 가벼우면서도 내열 및 내습에 대한 치수안정성이 우수한 자동차 내장용 복합패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인체에 유해한 포름알데히드 및 휘발성유기화합물이 발생하지 않는 자동차 내장용 복합패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 E-GLASS섬유를 사용하여 기계적 물성이 우수하면서도, 제2펠트층을 형성하여 표면이 매끄러운 자동차 내장용 복합패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 폴리프로필렌섬유와 E-GLASS섬유를 혼섬하는 혼섬단계, 상기 혼섬단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계, 합성섬유를 혼섬타면하는 혼섬타면단계, 상기 혼섬타면단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계, 상기 제1펠트층형성단계에서 형성된 제1펠트층의 양면에 상기 제2펠트층형성단계에서 형성된 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계 및 상기 합지단계를 거쳐 형성된 적층체의 양면에 폴리에스터부직포를 적층하고 열압착하는 부직포층형성단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼섬단계는 폴리프로필렌섬유 40 내지 60 중량부 및 E-GLASS섬유 40 내지 60 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼섬타면단계는 폴리프로필렌섬유 70 내지 99 중량부 및 폴리에스터섬유 1 내지 30 중량부를 혼섬하여 이루어지거나, 폴리프로필렌섬유 100 중량부를 타면하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 E-GLASS 섬유는 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 얀 및 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 단일조방사 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 E-GLASS 섬유는 직경이 5 내지 33㎛이며, 길이가 50 내지 80mm인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1펠트층의 면밀도는 400 내지 1200g/m2이며, 상기 제2펠트층의 면밀도는 100 내지 400g/m2인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리에스터부직포층의 면밀도는 20 내지 100g/m2인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열압착은 200 내지 230℃의 온도로 예열된 롤러를 이용하는 것으로 한다.
본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법은 중량이 가벼우면서도 내열 및 내습에 대한 치수안정성이 우수한 자동차 내장용 복합패널을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 인체에 유해한 포름알데히드 및 휘발성유기화합물이 발생하지 않는 자동차 내장용 복합패널을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, E-GLASS섬유를 사용하여 기계적 물성이 우수하면서도, 제2펠트층을 형성하여 표면이 매끄러운 자동차 내장용 복합패널을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법은 폴리프로필렌섬유와 E-GLASS섬유를 혼섬하는 혼섬단계(S101), 전술한 혼섬단계(S101)에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계(S103), 합성섬유를 혼섬타면하는 혼섬타면단계(S015), 전술한 혼섬타면단계(S105)에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계(S107), 전술한 제1펠트층형성단계(S103)에서 형성된 제1펠트층(10)의 양면에 전술한 제2펠트층형성 단계(S107)에서 형성된 제2펠트층(20)을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계(S109) 및 전술한 합지단계(S109)를 거쳐 형성된 적층체의 양면에 폴리에스터부직포(30)를 적층하고 열압착하는 부직포층형성단계(S111)를포함하여 이루어진다.
전술한 혼섬단계(S101)는 폴리프로필렌섬유와 E-GLASS섬유를 혼섬하는 단계로, 폴리프로필렌섬유 40 내지 60 중량부 및 E-GLASS섬유 40 내지 60 중량부를 혼섬하여 이루어지는데, 섬유를 고르게 혼섬하기 위해 에어블로잉(Air Blowing) 공법을 적용하여 이루어진다.
전술한 E-GLASS 섬유는 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 얀 및 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 단일조방사 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는데, E-GLASS 필라멘트사로 형성된 얀은 꼬임이 있고 유연성이 있는 싱글얀(SINGLE YARN)이 사용되며, E-GLASS 섬유로 이루어진 단일조방사 섬유는 기계적 강도가 우수한 단일조방사(SINGLE ROVING) 섬유가 사용된다.
전술한 E-GLASS 섬유는 직경이 5 내지 33㎛이며, 길이가 50 내지 80mm인 것이 바람직하다.
전술한 E-GLASS섬유는 자동차 내장용 복합패널의 내열 및 내습에 대한 치수안정성을 증대시키는 역할을 하며, 전술한 폴리프로필렌섬유는 성형과정에서 용융되어 전술한 E-GLASS섬유 사이에 스며든 후 경화되어 E-GLASS섬유를 결속하는 바인더의 역할을 하며, 자동차 내장용 복합패널의 성형성을 향상시키는 역할을 한다.
전술한 제1펠트층형성단계(S103)는 전술한 혼섬단계(S101)에서 혼섬된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 단계로, 전술한 혼섬단계(S101)를 통해 혼섬된 섬유들이 고르게 정돈되어 일정한 형태를 가질 수 있도록 카딩하여 면밀도가 400 내지 1200g/m2인 웹의 형상으로 제조한 후에, 웹의 결속력을 높이기 위해 니들펀칭하여 제1펠트층(10)을 형성하는 단계다.
전술한 니들펀칭에 의해 웹들의 결속력은 증가되며, 결속력이 증가된 웹을 사용하여 제조된 자동차 내장용 복합패널의 기계적 물성은 향상된다.
전술한 혼섬타면단계(S105)는 폴리프로필렌섬유와 폴리에스터섬유를 혼섬타면하는 단계로, 폴리프로필렌섬유 70 내지 100 중량부 및 폴리에스터섬유 1 내지 30 중량부를 에어블로잉(Air Blowing) 공법을 적용하여 혼섬하거나, 폴리프로필렌섬유 100 중량부로 이루어진 섬유를 타면하여 이루어진다.
전술한 제2펠트층형성단계(S107)는 전술한 혼섬타면단계(S105)에서 혼섬타면된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 단계로, 전술한 혼섬타면단계(S105)를 통해 혼섬타면된 섬유들이 고르게 정돈되어 일정한 형태를 가질 수 있도록 카딩하여 면밀도가 100 내지 400g/m2인 웹의 형상으로 제조한 후에, 웹의 결속력을 높이기 위해 니들펀칭하여 제2펠트층(20)을 형성하는 단계다.
전술한 합지단계(S109)는 전술한 제1펠트층형성단계(S103)에서 형성된 제1펠트층(10)의 양면에 전술한 제2펠트층형성단계(S107)에서 형성된 제2펠트층(20)을 적층하고 니들펀칭하는 단계로, 제1펠트층(10)에 혼섬되어 있는 E-GLASS섬유가 제1펠트층(10)의 표면으로 돌출되어 표면을 거칠게 하기 때문에, 제2펠트층(20)은 제1펠트층(10)의 양면에 적층되어 E-GLASS섬유가 돌출되어 나오는 것을 방지하고, 제1펠트층(10)의 기계적 물성을 보완해주는 역할을 한다.
전술한 부직포층형성단계(S111)는 전술한 합지단계(S109)를 거쳐 형성된 적층체의 양면에 폴리에스터부직포(30)를 적층하고 열압착하는 단계로, 면밀도가 20 내지 100g/m2인 폴리에스터부직포(30)를 적층체의 양면에 적층하고 열압착롤러를 이용하여 열압착하는데, 이러한 폴리에스터부직포(30)의 형성을 통해 제조된 자동차 내장용 복합패널은 표면이 부드러워지며, 외관품질이 개선된다.
이때, 열압착은 200 내지 230℃의 온도로 예열된 롤러를 이용하는데, 이러한 온도로 예열된 롤러는 표면온도가 180 내지 200℃로 적층체와 폴리에스터부직포(30)가 용융접착되기에 가장 적합한 온도를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법 및 물성테스트 결과를 실시예를 들어 설명한다.
<실시예 1>
직경이 12㎛이고, 길이가 80mm인 단일조방사 섬유 형태의 E-GLASS섬유 50 중량부 및 폴리프로필렌섬유 50 중량부를 에어블로잉(Air Blowing)으로 혼섬한 후 카딩 및 니들펀칭하여 면밀도 700g/m2인 제1펠트층(10)을 제조하고, 폴리프로필렌섬유 80 중량부 및 폴리에스터섬유 20 중량부를 에어블로잉(Air Blowing)으로 혼섬한 후 카딩 및 니들펀칭하여 면밀도 200g/m2인 제2펠트층(20)을 제조하고, 제1펠트층(10)의 양면에 제2펠트층(20)을 적층한 후 니들펀칭하여 적층체를 형성하고, 적층체의 양면에 면밀도가 50g/m2인 폴리에스터부직포(30)를 적층하고 200℃의 롤러로 열압착하여 자동차 내장용 복합패널을 제조하였다.
<비교예 1>
직경이 12㎛이고, 길이가 80mm인 단일조방사 섬유 형태의 E-GLASS섬유 50 중량부 및 폴리프로필렌섬유 50 중량부를 에어블로잉으로 혼섬한 후 카딩하여 면밀도가 1000g/m2인 웹를 제조하고, 웹의 양면에 면밀도가 50g/m2의 폴리프로필렌 기포지를 적층한 후 니들펀칭으로 결합시켜 적층체를 제조하고, 적층체의 양면에 면밀도가 50g/m2인 스펀본드 폴리에스터부직포를 적층한 후 200℃의 롤러로 열압착하여 자동차 내장용 복합패널을 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 1과 동일하게 진행하되, 황마섬유 50중량부 및 폴리프로필렌섬유 50중량부를 혼섬하여 제조된 면밀도 1200g/m2의 펠트를 이용하여 자동차 내장용 복합패널을 제조하였다.
실시예 1, 비교예1 및 비교예 2를 통해 제조된 자동차 내장용 복합패널을 표면온도가 220℃인 열간프레스를 이용하여 60kgf/cm2의 압력으로 60초 동안 예열압착한 후 냉각프레스를 이용하여 80kgf/cm2의 압력으로 45초 동안 냉각 압착하여 두께가 3.5mm인 보드를 제조하였다.
이러한 보드의 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 초기기울기 값을 INSTRON사의 UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 측정한 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 인장강도는 위에 보드를 50×150mm의 크기로 각 5매 제조하여, MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction)로 인장속도 50mm/min을 기준으로 각각 측정한 후에 평균값을 나타내었다.
굴곡강도는 위에 보드를 50×150mm의 크기로 각 5매 제조하여, MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction)로 압축속도 5mm/min을 기준으로 각각 측정한 후에 평균값을 나타내었다.
굴곡탄성율은 위에 보드를 50×150mm의 크기로 각 5매 제조하여, MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction)로 압축속도 5mm/min을 기준으로 각각 측정한 후에 평균값을 나타내었다.
초기기울기는 위에 보드를 50×150mm의 크기로 각 5매 제조하여, MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction)로 압축속도 5mm/min을 기준으로 각각 측정한 후에 평균값을 나타내었다.)
<표 1>
Figure 112009060500284-PAT00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법으로 복합패널은 종래에 사용되던 자동차 내장용 복합패널에 비해 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율 및 초기기울기에서 우수한 물성을 나타낸다.
실시예 1을 통해 제조된 자동차 내장용 복합패널을 표면온도가 220℃인 열간 프레스를 이용하여 60kgf/cm2의 압력으로 60초 동안 예열 압착한 후, 클릭커버링 셀프 금형(현대자동차)을 이용하여 80kgf/cm2의 압력으로 45초 동안 냉각압착하여 커버링셀프 제품을 제조하였다.
이러한 커버링셀프 제품의 내열, 내한 및 내습조건에서의 치수변화율을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
(단, 치수변화율은 (주)고려쿠엠에스의 대형항온항습조(Constant Temp & Humid Chamber)를 이용하여 측정하였다.
치수변화율은 1시간 동안 23℃에서 120℃까지 가열하고, 120℃에서 3시간 동안 온도를 유지하고, 1시간 동안 120℃에서 23℃로 냉각하고, 23℃에서 1시간 동안 온도를 유지하고, 1시간 동안 23℃에서 영하 40℃로 냉각하고, 3시간 동안 영하 40℃를 유지하고, 1시간 동안 영하 40℃에서 23℃로 가열하고, 1시간 동안 23℃를 유지하고, 1시간 동안 23℃에서 50℃로 가열하면서 상대습도를 90%RH까지 상승시키고, 7시간 동안 50℃와 90%RH를 유지하고, 1시간 동안 50℃에서 23℃로 냉각 및 90%의 RH를 50%로 하강하는 과정을 1회로 하여, 총 3회 반복한 후에 커버링 셀프 제품의 변형 유무를 측정하였다.)
<표 2>
Figure 112009060500284-PAT00002
위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법으로 제조된 자동차 내장용 복합패널은 우수한 치수안정성을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 내장용 복합패널의 제조방법을 통해 제조된 자동차 내장용 복합패널을 나타낸 단면도이다.
***도면의 주요 부분의 설명***
10 ; 제1펠트층
20 ; 제2펠트층
30 ; 폴리에스터부직포

Claims (8)

  1. 폴리프로필렌섬유와 E-GLASS섬유를 혼섬하는 혼섬단계;
    상기 혼섬단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계;
    합성섬유를 혼섬타면하는 혼섬타면단계;
    상기 혼섬타면단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계;
    상기 제1펠트층형성단계에서 형성된 제1펠트층의 양면에 상기 제2펠트층형성단계에서 형성된 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계; 및
    상기 합지단계를 거쳐 형성된 적층체의 양면에 폴리에스터부직포를 적층하고 열압착하는 부직포층형성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼섬단계는 폴리프로필렌섬유 40 내지 60 중량부 및 E-GLASS섬유 40 내지 60 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼섬타면단계는 폴리프로필렌섬유 70 내지 99 중량부 및 폴리에스터섬유 1 내지 30 중량부를 혼섬하여 이루어지거나, 폴리프로필렌섬유 100 중량부를 타면하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 E-GLASS 섬유는 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 얀 및 E-GLASS 필라멘트사로 형성된 단일조방사 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 E-GLASS 섬유는 직경이 5 내지 33㎛이며, 길이가 50 내지 80mm인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1펠트층의 면밀도는 400 내지 1200g/m2이며, 상기 제2펠트층의 면밀도는 100 내지 400g/m2인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터부직포층의 면밀도는 20 내지 100g/m2인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 복합패널의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 열압착은 200 내지 230℃의 온도로 예열된 롤러를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동차 천정재의 제조방법.
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