KR20130012618A - 한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법 - Google Patents

한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 내장재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한국 전통의 한지를 이용하여 전통의 무늬 및 질감을 구현하여 제품의 고급화 및 차별화시키기 위한 것이다. 이를 위해 순차적으로 적층되도록 성형시킨 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재를 포함하여 구성됨으로써, 수요자의 다양한 요구를 충족시키면서, 내장재의 고급화를 통한 전체 자동차의 상품성 향상시킬 수 있는 한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법을 개시한다.

Description

한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법{A Vehicle Interior Material by using Korean Paper and Method Thereof}
본 발명은 차량용 내장재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재를 순차적으로 적층되도록 성형시킨 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 운전석 및 조수석 전면에 위치하는 크래쉬패드와, 이 크래쉬패드에 조립되는 계기판 주변 패널, 센터페시아 패널(오디오, 컵홀더, 재떨이 등이 장착되는 곳), 헤드라이닝(천정재) 등에 배치되는 내장재 및 사이드 도어, 테일 게이트 등에 위치하는 외장재/가나쉬(garnish)가 그 재질을 달리하며 설치된다.
차량용 내외장재 특히, 차량용 내장재에 대하여 수요자들은 외관상 세련미 및 고급 질감을 얻기 위한 우드 질감, 메탈 질감, 하이그로시 등의 천연/리얼 소재로 된 제품을 선호하고, 새로운 디자인의 내장재를 요구하고 있는 실정이다.
이에 따라 종래에 한국공개특허 제10-2006-0011303호 등의 자개 문양을 적용시킨 내장재, 한국등록특허 제10-0913811호 등의 리얼 우드 필름을 적용시킨 내장재 및 그 제조방법에 대한 기술이 개시된 바 있다.
그러나 이러한 종래의 차량용 내장재로는 세계적으로 주목받고 있는 한국 전통의 멋과 미를 살릴 수 있는 디자인을 갖춘 제품의 다양성이 부족하여, 수요자들의 요구를 충족시키기에는 미흡한 점이 있었다.
본 발명은 상기한 미흡한 점을 보완하기 위해 연구된 결과물로서, 한국 전통의 한지를 이용하여 전통의 무늬 및 질감을 구현하여 제품의 고급화 및 차별화시키기 위한 차량용 내장재 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차량용 내장재에 있어서, 폴리우레탄수지(PUR)와, 한지와, 베이스 소재를 포함하여 구성되며, 상기 폴리우레탄수지(PUR), 상기 한지 및 상기 베이스 소재가 순차적으로 적층되도록 성형시킨 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재를 제공한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차량용 내장재 제조방법에 있어서, 금형 내에 한지를 고정하는 단계와; 상기 한지의 배면에 대하여 베이스 소재를 사출시켜 형성된 반제품을 취출하는 단계와; 폴리우레탄수지(PUR)가 상기 반제품 중 한지의 정면에 적층되도록 반응 사출 성형 공정을 통해 성형시키는 단계와; 반응 사출 성형시켜 얻은 완제품을 취출하여 가공하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법을 제공한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
차량용 내장재에 전통의 무늬 및 질감 구현이 가능한 한지를 이용하여 수요자의 다양한 요구를 충족시키면서, 내장재의 고급화를 통한 전체 자동차의 상품성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재가 순차적으로 적층됨으로써, 한지가 선명하면서도 깊이감있게 구현될 수 있고, 폴리우레탄수지(PUR) 층을 형성하기 위한 반응 사출 성형 공정은 저점도의 단량체를 사출함에 따라 사출압 및 금형 지지압이 작아도 되기에 차량용 내장재를 제조하는데 필요한 설비비가 절감되는 장점도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재의 가공하기 전 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재의 가공하기 전 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재의 가공한 이후 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법의 순서도이다.
도 3은 도 2의 공정 중에서 금형 내에 한지를 고정하는 공정에 대한 개략도이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재는 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재를 포함하고, 이들이 순차적으로 적층되도록 성형한 특징이 있다.
도 1a, 1b는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재의 가공하기 전 정면도, 단면도이다. 도 1a의 A-A' 라인에 따라 자르면 나타나는 단면을 개략적으로 도시한 것이 도 1b이다.
한지(110)는 후술될 폴리우레탄수지(PUR)(130) 층과 베이스 소재(120) 층 사이에 배치되도록 성형된다. 한지(110)는 일반적으로 사용되고 있는 것을 이용할 수 있고, 한지(110) 상에는 미리 선택된 디자인 패턴이 있을 수 있다. 한지(110)는 단층 구조일 수도 있고, 바람직하게는 래미네이트(laminate)된 다층 구조를 가지는 것일 수 있으며, 다층 구조일 경우 PE, PU 필름으로 래미네이트된 것을 사용할 수도 있다. 즉, 한지(110)는 하나 이상의 층을 이루고 있을 수 있다. 또한, 한지(110)에는 성형시에 금형 이동측의 돌기부에 한지(110)를 고정시키기 위한 홀이 있을 수 있다. 덧붙여서 금형 조건만 맞는다면 한지(110)의 두께는 제한되지 않으나, 후술될 베이스 소재(120)와의 관계에 있어서 한지(110)의 두께가 증가하면 금형 내에 고정된 한지(110)의 배면에 사출되어 성형될 수 있는 베이스 소재(120)의 웰드(weld)라인을 은폐할 수 있게 된다.
베이스 소재(120)는 본 발명에 따른 차량용 내장재(100)가 이루는 적층 구조에서 상술한 한지(110)보다 아래에 층을 형성하도록 성형된다. 이를 위해 베이스 소재(120)는 금형 내에 고정된 상술한 한지(110)의 배면에 대하여 사출될 수 있다. 여기서 베이스 소재(120)는 PC/ABS 수지 또는 PA/ABS 수지가 사용될 수 있고, 이때 PC : ABS = 7 : 3, PA : ABS = 5 : 5의 비율인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 아울러 내충격성 및 내열성이 요구되는 차량용 내장재(100)인 경우 베이스 소재(120)는 굴곡강도 50MPa, 굴곡탄성률 1800MPa, 열변형온도 90℃ 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 덧붙여서, 내충격성을 요구하지 않는 차량용 내장재(100)에 한하여 ABS 수지만을 베이스 소재(120)로 사용하는 것도 가능하다. 덧붙여서 베이스 소재(120)의 바람직한 두께는 2~ 3mm일 수 있다. 이는 두께가 2mm이하이면 차량용 내장재(100)의 충격/성형 특성이 떨어진다는 단점이 있고, 두께가 3mm이상이면 제품의 무게가 무거워지고 성형시 싱크가 많아지며 건조시간 증가에 따른 제작 사이클타임 측면에서도 불리해질 수 있다.
폴리우레탄수지(PUR)(130)는 본 발명에 따른 차량용 내장재(100)가 이루는 적층 구조에서 상술한 한지(110)보다 위에 층을 형성하도록 성형된다. 이를 위해 상술한 반제품 중 한지(110)의 정면에 대하여 반응 사출 성형(Reaction Injection Molding, RIM) 공정을 통해 폴리우레탄수지(PUR)(130)층이 형성될 수 있다. 일반 사출 성형 공정이 단량체로부터 중합된 고분자를 다시 녹여 사출 성형하여 최종 제품을 제조하는 것과는 달리, 반응 사출 성형(RIM) 공정은 금형 내에서 단량체로부터 고분자로의 중합과 동시에 성형이 이루어지는 고분자 가공 방법을 의미한다. 이러한 폴리우레탄수지(PUR)(130)의 두께는 바람직하게는 0.5~ 0.8mm가 될 수 있다. 두께가 0.5mm 이하이면 수지(폴리올 + 이소시아네이트)의 흐름성이 저하되고, 0.8mm 이상이면 경화 시간이 오래 걸리고 재료비 측면에서 불리해진다.
여기서, 폴리우레탄수지(PUR)(130)는 폴리에스터 폴리올(Elastocoat)과, 아크릴로니트릴을 사슬로 갖는 폴리에스터 폴리올과, 이소포론디이소시아네이트와, 자외선 안정제/ 내광성 안정제와, 사슬 연장제를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로 ① 폴리에스터 폴리올이 10~ 50 wt% 있을 수 있고, 평균 분자량은 1,500~ 10,000이고 바람직하게는 1,500~ 5,000이 적당하다. 폴리에스터 폴리올의 분자량이 1,500보다 작은 경우 클리어 코팅층의 도막의 경도가 저하되고, 10,000보다 높을 경우 사출시 점도가 높아져 저압 사출시 압력이 증가한다는 단점이 있다. 아울러 수산가는 10~ 150 mgKOH/g인 것으로 하되, 바람직하게는 20~ 70 mgKOH/g이 적당하다. 수산가가 10 mgKOH/g보다 작은 경우 이소시아네이트와 반응하는 양이 적어 도막의 형성이 불완전하고, 150 mgKOH/g 이상인 경우 가교 반응이 과도하게 발생하여 도막이 너무 단단해지게 된다. 덧붙여서 폴리에스터 폴리올은 2 또는 3개의 수산기를 가지고 있는 것이 바람직하다.
② 아크릴로니트릴을 사슬로 갖는 폴리에스터 폴리올은 10~ 30 wt% 있을 수 있고, 아크릴로니트릴을 가지 사슬로 갖는 폴리에스터 폴리올은 분자량이 높은 것을 사용하여 내마모성 및 내스크래치성 등 수지의 도막 물성을 향상시킬 수 있다. 평균 분자량이 10,000~ 20,000이며, 바람직하게는 10,000~ 15,000이 적당하다. 이 폴리에스터 폴리올의 분자량이 10,000보다 작은 경우 원하는 도막의 경도를 얻을 수 없고, 20,000보다 높을 경우 도막이 단단해져서 내열성 평가 등에서 깨지는 경우가 발생할 수 있다. 덧붙여서 수산가는 20~ 100mgKOH/g인 것으로 하되, 바람직하게는 30~100mgKOH/g이 적당하다.
③ 이소포론디이소시아네이트는 50~ 90wt%이 폴리우레탄(PUR) 내에 포함될 수 있고, 이소포론디이소시아네이트계, 헥사메티렌디이소시아네이트계, 디페닐메탄디이소시아네이트계 등이 사용될 수 있다.
④ 자외선 안정제는 1wt%, 내광성 안정제는 1.5 wt%가 있을 수 있고, 내열성 및 내광성에 의해 발생하는 한지의 변색을 막기 위하여, 자외선 안정제(UAV), 아민계 안정화제로서 HALS(Hindered amine stabilizer)와 같은 내광성 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 위의 자외선 안정제로는 벤조트리아졸(Benzotriazole)계와 벤조페논(Benzophenone)계가 적당하며, 바람직하게는 2-(2'-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3', 5'-디부틸페닐)벤조트리아졸 또는 2-(2'-히드록시-3'-테트라부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸 등이 사용될 수 있다. 아울러 내광성 안정제인 HALS는 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트(Tinuvin 770), 비스-[N-메틸-2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐]세바케이트 또는 테트라키스(2,2,6-테트라메틸-4-피페리디닐-1,2,3,4,-부탄테트라카르복실레이트 가 바람직하다. 덧붙여서 이들 첨가제의 함량은 기본이 되는 주제에 대해 약 0.05~ 1.5wt% 정도가 적당하며, 바람직하게는 0.1~ 1.0wt%가 적당하다.
⑤ 사슬 연장제는 0.5wt%가 있을 수 있고, Tin계 반응촉매인 Dibutyltin Dilaurate(Dabco T-12)일 수 있다.
도 1b에 도시된 것처럼 가공하기 전 내장재(100)는 폴리우레탄수지(PUR)(130), 한지(110) 및 베이스 소재(120)가 순차적으로 적층되도록 성형된다. 베이스 소재(120)의 가운데 부근으로부터 연장된 보스(boss)(140)는 차량에 내장재(100)를 장착시에 볼트(bolt)를 이용한 결합/조립이 필요한 경우 사용될 수 있는 구조로, 사출 금형을 통해 다양한 형태로 제작/성형될 수 있다.
또한, 도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재의 가공한 이후 정면도이다.
가공하기 전 내장재(100)를 자동차 내부의 적용시킬 공간에 맞도록 가공하면 즉, 도 1b의 B 또는 B' 부분과 같은 부분을 제거하면, 도 1c에서 도시한 것과 같은 가공한 이후 내장재(100')를 얻게 된다. 가공한 이후 내장재(100')도 폴리우레탄수지(PUR)(130), 한지(110) 및 베이스 소재(120)가 순차적으로 적층되어 있고, 가공에 따라서 가공한 이후 내장재(100')의 형태가 다양하게 달라질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하게 이해될 수 있을 것이다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 한지를 이용한 차량용 내장재를 제조하기 위하여 우선적으로 사출 금형 성형에 적당한 크기로 한지를 재단한다(S210). 한지를 재단할 때, 후술할 금형 이동측의 돌기부에 한지를 고정하기 위한 홀을 형성시킬 수 있다. 여기서 한지는 상술한 바와 같이 일반적으로 사용되고 있는 것일 수 있고, 하나 이상의 층을 이룰 수 있다.
사출 금형 성형을 위해 재단한 한지를 금형 내에 고정시킨다(S220). 이와 관련해서 도 3을 참고하여 설명한다. 도 3은 도 2의 공정 중에서 금형 내에 한지를 고정하는 공정에 대한 개략도이다.
한지(310)는 한지의 배면에 베이스 소재의 사출 성형시 위치 맞춤 및 성형시 밀림 방지를 위하여 금형 내에 고정된다. 여기서 금형은 금형 이동측(320) 및 금형 고정측(330)을 포함하여 구성된다. 한지(310)의 배면에 베이스 소재가 사출될 수 있도록 한지(310)의 정면이 금형 이동측(320)에 마주보게 되어 고정된다. 특히, 금형 이동측(320)에 있는 돌기부(322)에 한지(310)가 고정될 수 있도록 한지(310)에 홀(312)이 있을 수 있고, 이 홀(312)은 한지(310) 재단시 형성될 수 있다.
베이스 소재가 사출기(340)를 통하여 금형 고정측(330)을 마주보도록 고정되어 있는 한지(310)의 배면에 사출되고(S230), 이를 통해 형성되는 반제품을 취출하게 된다(S240).
취출한 반제품 중에서 베이스 소재가 사출되어 층을 이루고 있는 한지의 배면과 반대 면인 한지의 정면에 폴리우레탄수지(PUR)를 적층시키기 위해 별도의 PUR 금형에 반제품을 삽입하고 반응 사출 성형(RIM) 공정을 진행한다(S250, S260).
구체적으로 폴리우레탄수지(PUR) 캐스팅 공정에서 경화제를 제외한 첨가제는 폴리올에 미리 혼합되어 사용될 수 있고, 이러한 폴리올의 질량흐름률(mass flow rate)은 6.6g/s, 경화제의 질량흐름률은 14.4g/s을 만족하고 40~ 60℃의 온도 조건에서 있을 수 있다. 이 원료들은 60~70℃정도로 가열 및 펌핑될 수 있고, 80℃에서 10~ 20분 정도 혼합(mixing) 과정을 거칠 수 있다. 이때 폴리우레탄의 질량흐름률은 6.6g/s일 수 있고, 이를 통해 상술한 반제품 중 한지의 정면에 폴리우레탄수지(PUR) 층이 형성된 완제품을 얻을 수 있다.
반응 사출 성형 공정을 마친 후 얻어지는 완제품을 취출한다(S270). 이 완제품 즉, 차량용 내장재는 상술한 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재가 순차적으로 적층되도록 성형된다.
이후에 취출된 완제품은 가공하게 되는데, 이러한 가공 공정은 부품 형상에 맞도록 완제품을 자르는 밀링(milling) 공정(S280)과, 완제품의 표면에 대해 폴리싱 작업을 하여 광택을 증가시키고, 표면의 이물질을 제거하는 샌딩(sanding) 공정(S290)을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한지를 이용한 차량용 내장재 및 그 제조방법은 순차적으로 적층되도록 성형시킨 폴리우레탄수지(PUR), 한지 및 베이스 소재를 포함하여 구성됨으로써, 수요자의 다양한 요구를 충족시키면서, 차량용 내장재의 고급화를 통한 전체 자동차의 상품성 향상을 도모할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 가공하기 전 내장재 100' : 가공한 이후 내장재
110 : 한지 층 120 : 베이스 소재 층
130 : 폴리우레탄수지(PUR)층 140 : 보스(boss)
310 : 한지 312 : 홀
320 : 금형 이동측 322 : 돌기부
330 : 금형 고정측 340 : 사출기

Claims (11)

  1. 차량용 내장재에 있어서,
    폴리우레탄수지(PUR)와, 한지와, 베이스 소재를 포함하여 구성되며,
    상기 폴리우레탄수지(PUR), 상기 한지 및 상기 베이스 소재가 순차적으로 적층되도록 성형시킨 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스 소재는 금형 내에 고정된 상기 한지의 배면에 대하여 사출되는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 한지에는 금형 이동측의 돌기부에 고정시키기 위한 홀이 있는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 폴리우레탄수지(PUR)가 상기 한지의 정면에 반응 사출 성형 공정을 통해 적층되도록 성형시킨 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 폴리우레탄수지(PUR)는 상기 한지의 변색을 막기 위한 자외선 안정제 및 내광성 안정제 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 한지는 하나 이상의 층을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재.
  7. 차량용 내장재 제조방법에 있어서,
    금형 내에 한지를 고정하는 단계와;
    상기 한지의 배면에 대하여 베이스 소재를 사출시켜 형성된 반제품을 취출하는 단계와;
    폴리우레탄수지(PUR)가 상기 반제품 중 한지의 정면에 적층되도록 반응 사출 성형 공정을 통해 성형시키는 단계와;
    반응 사출 성형시켜 얻은 완제품을 취출하여 가공하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 완제품에 대해 가공하는 단계는 부품 형상에 맞도록 상기 완제품을 자르는 밀링(milling) 단계와, 밀링된 완제품의 표면에 대해 폴리싱하는 샌딩(sanding) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 한지를 고정하는 단계는 금형 이동측의 돌기부에 상기 한지에 있는 홀을 이용하여 한지를 고정하는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 반응 사출 성형 공정에서 상기 폴리우레탄수지(PUR)는 상기 한지의 변색을 막기 위한 자외선 안정제 및 내광성 안정제 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법.
  11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 한지는 하나 이상의 층을 이루는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 차량용 내장재 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101663675B1 (ko) 2016-07-27 2016-10-07 강성훈 유체 흐름 유도장치
KR20180082075A (ko) * 2017-01-10 2018-07-18 우건일 한지 복합강화제 한지매트를 활용한 도로용가드레일 제작방법

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KR20180082075A (ko) * 2017-01-10 2018-07-18 우건일 한지 복합강화제 한지매트를 활용한 도로용가드레일 제작방법

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