KR20170103568A - 차량용 헤드라이너 - Google Patents

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KR20170103568A
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정대익
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박광민
이일노
권충호
박장석
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폼(foam), 상기 폼의 상하 양면 중 적어도 일면 위에 위치하는 핫멜트 필름, 상기 핫멜트 필름 위에 위치하는 보강지, 및 상기 보강지 위에 열 차단 물질이 코팅되어 형성된 열 차단층을 포함하고, 상기 열 차단층은 카본 나노 튜브를 포함하는 차량용 헤드라이너를 제공한다.

Description

차량용 헤드라이너{HEAD LINER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 헤드라이너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열 차단 성능이 우수한 차량용 헤드라이너에 관한 것이다.
차량용 헤드라이너(head liner)는 자동차의 실내 천정에 설치되어 외부로부터 차량의 실내로 유입되는 소음을 차단하고, 차량 내부나 외부의 열 전달을 차단하는 단열성의 향상을 위해 다양한 층의 적층 구조로 이루어진다.
일반적으로 차량은 사방이 유리로 둘러싸여 있어 여름철에는 열기가 실내로 유입되고 겨울철에는 냉기가 실내로 유입되기 쉬운 구조이다.
특히 대부분의 외부가 금속 강판으로 제조되는 자동차는 여름철에 밀폐 상태로 보관되는 경우 내부 온도가 급격히 올라갈 수 있다. 이러한 온도 상승을 방지하기 위해 유리에 필름을 붙이거나 코팅하여 외부 열기의 실내 유입을 차단하는 방법을 사용하고 있으나, 차량의 넓은 면을 차지하는 루프 패널을 통해 들어오는 열기를 차단할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 중량 및 부피 증가를 최소화하면서도 열 차단 성능이 우수한 차량용 헤드라이너를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 폼(foam), 상기 폼의 상하 양면 중 적어도 일면 위에 위치하는 핫멜트 필름, 상기 핫멜트 필름 위에 위치하는 보강지, 및 상기 보강지 위에 열 차단 물질이 코팅되어 형성된 열 차단층을 포함하고, 상기 열 차단층은 카본 나노 튜브를 포함하는 차량용 헤드라이너를 제공한다.
상기 폼과 상기 핫멜트 필름 사이에 위치하는 그라스 시트, 및 상기 폼과 상기 그라스 시트 사이에 위치하는 접착제를 더 포함할 수 있다.
상기 열 차단층의 두께는 5~10㎛일 수 있다.
상기 카본 나노 튜브는 지름이 10~30nm이고, 길이가 20~40㎛일 수 있다.
상기 열 차단 물질은 상기 열 차단 물질 총 중량 대비 카본 나노 튜브 10~20중량%, 폴리아크릴 수지 5~10중량%, 알코올 65~85중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함할 수 있다.
상기 폼은 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 고무합판, 연판형 차음시트, 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 에틸렌프로필렌고무(EPDM; ethylene propylene rubber), 에틸렌비닐아세테이트(EVA; ethylene vinyl acetate), 탄산칼슘(CaCo3), 스테아르산(stearic acid), LLDPE(linear low density polyethylene), 탄성중합체(elastomer), 부직포, 글라스울(glass wool), 코르크(cork), 발포 수지, 펠트(felt), 극세사 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 핫멜트 필름은 폴리올레핀(polyolefine), 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE; polyethylend) 및 폴리아마이드(polyamide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 핫멜트 필름의 두께는 30~50㎛일 수 있다.
상기 접착제는 우레탄 접착제를 포함할 수 있다.
상기 열차단층 위에 위치하는 표피재층을 더 포함할 수 있다.
상기 표피재층은 부직포, PVC 시트, 직물 및 폴리우레탄 폼 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이너는 카본 나노 튜브를 포함하는 코팅층을 포함하여, 중량과 부피 증가는 최소화하면서 열 차단 성능이 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 헤드라이너가 장착되는 위치를 나타낸 차량의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너의 시간 경과에 따른 온도 상승 정도의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너가 적용된 차량의 시간 경과에 따른 내부의 온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 헤드라이너의 빛의 파장별 투과율의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너 단면의 SEM 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너의 평면을 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너의 SEM 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 비교예(a, b) 및 실시예(c)에 따라 제조된 헤드라이너를 촬영한 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제부터 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이너에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 헤드라이너가 장착되는 위치를 나타낸 차량의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 단면도이다.
먼저 도 1을 참고하면, 차량의 실내로 유입될 수 있는 소음 또는 열과 같은 외부 요인의 차단은 운전자 및 탑승자의 승차 쾌적감에 중요한 영향을 끼친다. 이러한 외부 요인의 차단은 도 1에 나타난 바와 같이 머리 부분과 가장 근접하게 위치하여 차량의 지붕 역할을 하는 루프 패널(R) 및 루프 패널(R)에 시트 형태로 제작되어 포함되는 헤드라이너(HL)가 큰 역할을 한다. 특히 루프 패널(R) 내부에 포함되는 헤드라이너(HL)의 구조와 재질에 따라 큰 성능 차이를 나타낼 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너는 폼(foam)(1)을 중심으로 폼(1) 위에 위치하는 접착층(50), 접착층(50) 위에 위치하는 그라스 시트(3), 그라스 시트(3) 위에 위치하는 핫멜트 필름(2), 핫멜트 필름(2) 위에 위치하는 보강지(4) 및 보강지(4) 위에 코팅되어 있는 열차단층(5)을 포함한다. 이러한 헤드라이너의 구조는 폼(1)을 중심으로 폼(1) 아래에도 동일한 순서로 적층되어 있을 수 있다.
이하, 헤드라이너의 각 구성 별로 상세하게 설명한다.
폼(1)은 발포 재질로 특히 차음 효과를 얻을 수 있도록 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 고무합판, 연판형 차음시트, 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 에틸렌프로필렌고무(EPDM; ethylene propylene rubber), 에틸렌비닐아세테이트(EVA; ethylene vinyl acetate), 탄산칼슘(CaCo3), 스테아르산(stearic acid), LLDPE(linear low density polyethylene), 탄성중합체(elastomer), 부직포, 글라스울(glass wool), 코르크(cork), 발포 수지, 펠트(felt), 극세사 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
폼(1)은 단층 또는 2층 이상의 다층 구조로 형성될 수 있다.
폼(1)의 중량은 1,000~1,100g/m2 일 수 있고, 두께는 4~10mm 일 수 있다.
접착층(50)은 폼(1) 위에 위치하는 그라스 시트(3)와 폼(1)을 상호 접착하기 위한 것으로서 우레탄 접착제일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
폼(1) 위에 접착층(50)을 통해 접착되어 있는 그라스 시트(3)는 헤드라이너의 외부 충격에 대한 찢어짐을 방지하는 역할을 할 수 있다.
그라스 시트(3) 위에 위치하는 핫멜트 필름(2)은 그라스 시트(3)와 보강지(4) 사이에서 용융 압착됨에 따라 그라스 시트(3)와 보강지(4)를 접착하는 기능을 할 수 있다.
핫멜트 필름(2)은 건조 시간이 빠르고 여러 재질에 대해 쉽게 접착할 수 있는 재료를 포함할 수 있는데, 예를 들어 폴리올레핀(polyolefine), 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE; polyethylend) 및 폴리아마이드(polyamide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
핫멜트 필름(2)의 두께는 30~50㎛ 일 수 있다.
핫멜트 필름(2) 위에 위치하는 보강지(4)는 부직포일 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 보강지(4)의 적어도 일면에는 열 차단 물질이 코팅되어 형성된 열차단층(5)이 위치한다.
열 차단 물질은 카본 나노 튜브(carbon nanotube)를 포함할 수 있으며, 카본 나노 튜브는 다중벽 카본 나노 튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다.
이 때, 카본 나노 튜브는 지름이 10~30nm이고 길이가 20~40㎛인 것을 포함할 수 있고, 산처리를 통해 표면 개질 과정을 거친 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다. 이는 카본 나노 튜브의 분산도가 향상되어 열저항성을 증가되기 때문이다.
일반적으로 낮은 내부 표면적을 가진 부직포로 형성된 보강지(4)와 카본 나노 튜브를 포함하는 열차단층(5)은 일반적으로 결합력이 낮아서 열차단층(5)이 보강지(4) 표면에 균일하게 형성되기가 어렵다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너는 앞서 설명한 핫멜트 필름(2)이 보강지(4)에 용융 압착됨에 따라 열차단층(5) 표면에 코팅막을 형성하여 열차단층(5)과 보강지(4) 사이의 결합력이 증가될 수 있다.
또한, 열 차단 물질은 카본 나노 튜브 이 외에도 폴리아크릴 수지, 알코올, 첨가제를 포함할 수 있다.
카본 나노 튜브는 열 차단 물질 총 중량 대비 10~20중량%를, 폴리아크릴 수지는 열 차단 물질 총 중량 대비 5~10중량%, 알코올은 열 차단 물질 총 중량 대비 65~85중량%, 첨가제는 열 차단 물질 총 중량 대비 0.1~5중량% 포함할 수 있다.
열차단층(5)은 5~10㎛의 두께일 수 있는데, 두께가 5㎛ 미만인 경우 열 차단 효과가 미비하고, 두께가 10㎛를 초과하는 경우 부피나 중량 증가할 수 있고, 두께가 5~10㎛인 경우와 비교하여 열 차단 효과의 개선 정도가 미비하기 때문이다.
열차단층(5) 위에는 표피재층(6)이 추가로 위치할 수 있고, 표피재층(6)은 부직포, PVC 시트, 직물, 폴리우레탄 폼 등으로부터 선택될 수 있으며, 직물 상에 폴리우레탄 폼이 합치된 형태로 둘 이상의 재료가 조합되어 형성될 수도 있으나, 필요에 따라 표피재층(6)은 생략될 수도 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이너의 성능에 대한 실험 결과에 대해서 살펴본다.
먼저 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 열 차단 성능의 실험 결과에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너의 시간 경과에 따른 온도 상승 정도의 실험 결과를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너가 적용된 차량의 시간 경과에 따른 내부의 온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 열 차단 성능을 측정하기 위해 실시예로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함하는 보강지의 일면에 카본 나노 튜브를 열 차단 물질로 각각 3㎛, 6㎛, 9㎛, 12㎛의 두께로 코팅하였으며, 비교예로서 열 차단 물질이 적용되지 않은 폴리에틸렌테레프탈레이트 보강지를 이용하여 시간에 따른 온도 변화를 각각 측정하였다.
도 3 및 도 4의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 온도를 나타낸다.
먼저 도 3에 나타난 바와 같이 비교예에 따른 헤드라이너보다 실시예에 따른 헤드라이너의 경우 3℃ 정도 온도가 적게 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 열 차단 물질의 두께가 3㎛인 실시예와 비교할 때는 열 차단 물질의 두께가 6㎛인 실시예의 경우 열 차단 효과가 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었으나, 6㎛를 초과하는 두께의 경우 열 차단 효과 상승이 미비한 것을 확인할 수 있었다.
다음으로 도 4에 나타난 바와 같이 비교예에 따른 헤드라이너가 차량에 적용된 경우보다 실시예에 따른 헤드라이너가 차량에 적용되었을 경우 3℃ 정도 온도가 적게 상승하는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너의 빛의 파장별 투과율을 실험한 결과에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 헤드라이너의 빛의 파장별 투과율의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
빛의 파장별 투과율을 측정하기 위해 실시예로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함하는 보강지의 일면에 카본 나노 튜브를 열 차단 물질로 각각 6㎛의 두께로 코팅한 헤드라이너을 사용하였고, 비교예로서 열 차단 물질이 적용되지 않은 폴리에틸렌테레프탈레이트 보강지를 이용하였으며, 측정기기로서 Jasco V-670기기를 이용하여 적외선 파장 영역에서의 빛의 투과율을 측정하였다.
도 5의 그래프에서 가로축은 빛의 파장을 나타내고 세로축은 빛의 투과율을 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이 비교예의 경우 적외선 파장 영역에서 약 30% 정도의 빛 차단율을 나타내었으나, 실시예의 경우 적외선 파장 영역에서 약 90%의 빛 차단율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로 도 6 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 보강지와 열 차단 물질의 결합 정도를 측정한 실험 결과에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너 단면의 SEM 촬영한 사진이고, 도 7은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너의 평면을 촬영한 사진이며, 도 8은 본 발명의 비교예(a) 및 실시예(b)에 따른 헤드라이너의 SEM 촬영한 사진이다.
보강지와 열 차단 물질의 결합 정도를 알아보기 위해 실시예로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함하는 보강지의 일면에 폴리에틸렌(PE; polyethylene)을 포함하는 핫멜트 필름과 타면에 카본 나노 튜브를 열 차단 물질로 각각 6㎛의 두께로 코팅한 헤드라이너를 사용하였고, 비교예는 실시예와 비교할 때 핫멜트 필름 없이 보강지에 열 차단 물질이 코팅된 구조의 헤드라이너를 사용하였다.
도 6에 나타난 바와 같이, 비교예에 따른 헤드라이너의 경우 보강지와 열차단층 사이에 공간이 발생하여 결합력이 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 실시예에 따른 헤드라이너의 경우 핫멜트 필름의 접착력으로 인해 보강지와 열차단층 사이가 균일하게 결합되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 7과 도 8에 나타난 바와 같이 핫멜트 필름을 포함하는 실시예의 경우, 핫멜트 필름이 생략된 비교예에 비해서 열 차단 물질이 고르게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 열 차단 물질이 코팅된 보강지의 경우 핫멜트 필름이 추가될 경우 열 차단 물질과 보강지 간의 결합력을 향상시킬 수 있고, 균일한 코팅이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너의 실제 제조 실시예 및 비교예에 따른 헤드라이너를 도 9에 나타내었다.
도 9는 본 발명의 비교예(a, b) 및 실시예(c)에 따라 제조된 헤드라이너를 촬영한 사진이다.
비교예 (a)는 열 차단 물질이 코팅되지 않은 헤드라이너, 비교예 (b)는 보강지 위에 알루미늄(Al) 필름이 증착된 헤드라이너를, 실시예 (c)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함하는 보강지의 일면에 폴리에틸렌(PE; polyethylene)을 포함하는 핫멜트 필름과 타면에 카본 나노 튜브를 열 차단 물질로 각각 6㎛의 두께로 코팅한 헤드라이너를 제조하여 촬영하였다.
도 9에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 헤드라이너가 차량에 적용 가능한 형태로 실제 제조될 수 있으며, 비교예와 비교할 때 성형성이나 외관에서 문제가 전혀 없는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이너는 카본 나노 튜브를 포함하는 코팅층을 포함하여, 중량과 부피 증가는 최소화하면서 열 차단 성능이 우수하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 폼 50: 접착층
3: 그라스 시트 2: 핫멜트 필름
4: 보강지 5: 열 차단층
6: 표피재층 HL: 헤드라이너
R: 루프 패널

Claims (11)

  1. 폼(foam);
    상기 폼의 상하 양면 중 적어도 일면 위에 위치하는 핫멜트 필름,
    상기 핫멜트 필름 위에 위치하는 보강지, 및
    상기 보강지 위에 열 차단 물질이 코팅되어 형성된 열 차단층을 포함하고,
    상기 열 차단층은 카본 나노 튜브를 포함하는 차량용 헤드라이너.
  2. 제1항에서,
    상기 폼과 상기 핫멜트 필름 사이에 위치하는 그라스 시트, 및
    상기 폼과 상기 그라스 시트 사이에 위치하는 접착제를 더 포함하는 차량용 헤드라이너.
  3. 제2항에서,
    상기 열 차단층의 두께는 5~10㎛인 차량용 헤드라이너.
  4. 제3항에서,
    상기 카본 나노 튜브는 지름이 10~30nm이고, 길이가 20~40㎛인 차량용 헤드라이너.
  5. 제3항에서,
    상기 열 차단 물질은 상기 열 차단 물질 총 중량 대비 카본 나노 튜브 10~20중량%, 폴리아크릴 수지 5~10중량%, 알코올 65~85중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함하는 차량용 헤드라이너.
  6. 제2항에서,
    상기 폼은 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 고무합판, 연판형 차음시트, 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 에틸렌프로필렌고무(EPDM; ethylene propylene rubber), 에틸렌비닐아세테이트(EVA; ethylene vinyl acetate), 탄산칼슘(CaCo3), 스테아르산(stearic acid), LLDPE(linear low density polyethylene), 탄성중합체(elastomer), 부직포, 글라스울(glass wool), 코르크(cork), 발포 수지, 펠트(felt), 극세사 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 헤드라이너.
  7. 제6항에서,
    상기 핫멜트 필름은 폴리올레핀(polyolefine), 열가소성 탄성체(TPE; thermoplastic elastomer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE; polyethylend) 및 폴리아마이드(polyamide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 헤드라이너.
  8. 제7항에서,
    상기 핫멜트 필름의 두께는 30~50㎛인 차량용 헤드라이너.
  9. 제7항에서,
    상기 접착제는 우레탄 접착제를 포함하는 차량용 헤드라이너.
  10. 제2항에서,
    상기 열차단층 위에 위치하는 표피재층을 더 포함하는 차량용 헤드라이너.
  11. 제10항에서,
    상기 표피재층은 부직포, PVC 시트, 직물 및 폴리우레탄 폼 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 헤드라이너.
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