KR20180112738A - 발포제 함량에 따른 스티치 형상이 구현된 자동차 내장재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포제 함량에 따른 스티치 형상이 구현된 자동차 내장재의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 서로 다른 특성과 색상을 갖는 스킨원액과 발포원액을 이용하여 기재층, 발포층, 스킨층을 일체로 형성시키고, 스킨층 일부를 제거하여 발포층이 스킨층 외부로 노출되도록 함으로써 스티치 형상까지 한번에 구현하여 자동차 내장재의 고급화를 실현할 수 있다.

Description

발포제 함량에 따른 스티치 형상이 구현된 자동차 내장재의 제조 방법{Manufacturing method of automobile interior material having stitch shape implemented}

본 발명은 자동차 내장재의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 기재층, 발포층 및 스킨층을 일체로 제작하면서 동시에 인조 스티치 형상까지 구현할 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

일반적으로 인스트루먼트 패널(Instrument panel)이나 플로어 콘솔(Floor console) 또는 암레스트(Arm rest) 등과 같이 자동차용 내장재로 사용되는 각종 부품의 표면에는 차량의 실내에 고급스러운 이미지를 제공함과 동시에, 탑승자의 신체적인 접촉이 예상되는 부분에 부드러운 감촉을 부여함으로써 탑승자에게 보다 안락한 분위기를 제공할 수 있도록 각종 표피재, 일명 스킨(Skin) 소재가 적용되고 있다.

표피재 적용의 가장 대중적인 방식으로는 형태를 유지하는 코어(기재)에 가죽 재질의 원단을 감싸는 방식이 있다. 이 경우 원단 고유의 질감과 원단을 재봉한 스티치 라인이 노출되어 더욱 고급스러운 느낌을 줄 수 있다. 하지만 적지 않은 수작업과 원단 재료비로 인해 일부 고급 차종에만 적용되고 있다.

이에 표피재로써 플라스틱 시트를 사용하고 쿠션 성능 향상을 위해 발포폼을 적용시킨 자동차용 내장재도 사용되고 있다.

하지만 기존의 발포 내장재에서는 표피재 적용을 위해 별도의 표피재를 먼저 제작한 후 기재와 표피재 사이에 발포층을 형성시켜야 했기 때문에 작업 공정이 복잡하다는 단점이 있고, 스티치 형상 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

한편 표피재를 적용한 자동차 내장재에 관한 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-0695788호(2007.03.09. '자동차 내장재용 스킨구조') 등이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 서로 다른 특성과 색상을 갖는 스킨원액과 발포원액을 이용하여 기재층, 발포층, 스킨층을 일체로 형성시키고, 스킨층 일부를 제거하여 발포층이 스킨층 외부로 노출되도록 함으로써 스티치 형상까지 한번에 구현할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발포제 함량에 따른 스티치 형상이 구현된 자동차 내장재의 제조 방법은, 내면의 특정 위치에 열선이 마련된 하부금형에 스킨원액을 분사하여 도포하는 (a)단계와, 상기 스킨원액이 도포된 하부금형에 발포원액을 주입하는 (b)단계와, 상기 발포원액 상에 기재를 위치시키는 (c)단계와, 상기 기재를 상부금형으로 가압하여 특정 온도와 압력 분위기에서 상기 발포원액 및 스킨원액을 발포시킴으로써 상기 기재와, 상기 발포원액이 발포된 발포층과, 상기 스킨원액이 발포된 스킨층을 일체로 형성시키는 (d)단계 및 상기 하부금형에 마련된 열선을 가열하여 상기 스킨층 일부를 고온으로 제거함으로써 상기 발포층이 상기 스킨층의 제거된 부분을 통해 노출되도록 하여 스티치 형상을 구현하는 (e)단계를 포함하며, 상기 스킨층과 상기 발포층은 원료가 동일하지만 상기 스킨층의 발포제의 함량을 상기 발포층의 발포제의 함량보다 상대적으로 적게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차 내장재의 제조 방법에서는, 미리 제작되는 플라스틱 표피재를 사용하는 것이 아니라, 폴리우레탄 수지를 하부금형에 스프레이 분사한 후 발포층과 함께 발포시킴으로써, 기재층, 발포층 및 스킨층을 일체로 한번에 제작할 수가 있다.

또한, 하부금형에 마련된 열선 또는 표피제거장치에 마련된 접촉팁을 통해 스킨층의 일부를 제거하여 발포층이 스킨층 외부로 노출되도록 함으로써, 스킨층과 발포층의 색상 차이로 인해 노출된 발포층이 스티치 라인의 형상을 띄도록 함으로써 자동차 내장재의 고급화를 실현할 수가 있다. 이때 스티치 형상의 구현 작업이 별도 공정에서 이루어지는 것이 아니라, 발포층과 스킨층의 일체화 공정에서 함께 이루어지는 것이기 때문에 전체 공정을 단순화 시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도2는 도1에 도시된 제조 방법에 의해 제조된 자동차 내장재를 설명하기 위한 도면.
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도1을 참조하면 자동차 내장재 제조를 위해 하부금형(40) 내면에 스킨원액(10a)을 분사하여 도포<S105>한다.

여기서 하부금형(40)은 내장재(본 발명에서 제조하고자 하는 제품)(1)를 이루는 기재층(30), 발포층(20), 스킨층(10) 중 표면으로 노출되는 스킨층(10)의 형태에 대응하는 내면 형상을 가지고 있다. 특히 본 발명에서는 내장재(1) 표면에 스티치가 돌출된 형태를 가질 수 있도록, 스티치가 형성되는 부분에는 요홈(42)이 형성되어 있고, 각 요홈(42)에 열선(41)이 내장되어 있다.

하부금형(40) 내면에 분사되는 스킨원액(10a)은 표피재의 역할을 하는 스킨층(10) 형성을 위한 원료 물질이다. 스킨원액(10a)으로는 경질의 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다. 즉 경질의 폴리우레탄 수지를 스프레이 건 등을 통해 스프레이 분사 방식으로 하부금형(40) 내면에 분사하는 것이다. 도면이라는 특성상 하부금형(40) 내면에 도포되는 스킨원액(10a)의 두께가 상당한 것으로 도시하였지만, 실제 스킨원액(10a)은 0.1mm 내지 1mm 두께로 매우 얇게 도포된다. 따라서 스킨원액(10a)은 요홈(42)이 형성된 부분에서도 요홈(42)의 형태에 대응하여 거의 균등하게 얇은 두께로 도포된다.

이후 스킨원액(10a)이 도포된 하부금형(40)에 발포원액(20a)을 주입<S110>한다. 발포원액(20a)은 발포층(20) 형성을 위한 원료 물질을 말하며, 연질의 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다. 한편 스킨원액(10a)과 발포원액(20a)은 시각적으로 확연하게 차이나도록 색상을 달리하여, 추후 발포층(20)이 스킨층(10) 외부로 노출되었을 시 색상 차이에 따라 스티치 라인이 선명하게 구분되도록 할 수 있다. 예컨대 스킨원액(10a)으로는 검정색 등의 어두운 계통의 색상을 사용하고, 발포원액(20a)으로는 옅은 회색 등의 밝은색 계통의 색상을 사용하는 것이다.

이후 발포원액(20a) 상에 폴리프로필렌 수지를 사출 성형함으로써 미리 제작된 기재(30)를 세팅<S115>하고, 기재(30) 상부를 상부금형(50)으로 가압하여 발포원액(20a)과 스킨원액(10a)을 발포<S120>시킨다. 발포원액(20a) 및 스킨원액(10a)이 특정 온도와 압력 분위기 하에서 일정 시간동안 발포되면, 발포원액(20a)의 발포에 의해 발포층(20)이 형성되고, 스킨원액(10a)의 발포에 의해 스킨층(10)이 형성되면서, 기재층(30), 발포층(20) 및 스킨층(10)이 일체화된다.

즉 본 발명에서는 원단이나 플라스틱 표피재를 미리 제작한 후 발포층(20)을 형성시키는 것이 아니라, 스킨원액(10a)인 폴리우레탄 수지를 하부금형(40)에 스프레이 도포하여 발포원액(20a)과 함께 발포시킴으로써, 발포층(20)과 스킨층(10)을 일체화하여 한번에 제작할 수 있어서 제작 공정이 단순화 된다.

이때 발포층(20)의 원료 물질인 발포원액(20a)으로는 연질의 폴리우레탄 수지가 사용되었고, 스킨층(10)의 원료 물질인 스킨원액(10a)으로는 경질의 폴리우레탄 수지가 사용되었다. 따라서 발포층(20)에 형성된 기포는 상대적으로 커서 충격 흡수를 위한 쿠션으로서의 기능을 수행할 수 있고, 스킨층(10)에 형성된 기포는 매우 조밀해서 부드러운 촉감을 갖는 표피재로서의 기능을 수행할 수 있다.

발포원액(20a)과 스킨원액(10a)의 발포 과정을 마치면 소정의 냉각 과정을 거치고, 하부금형(40)의 요홈(42)에 마련된 열선(41)을 가열하여 스킨층(10)에서 열선(41)과 마주한 부분(10b)을 고온으로 녹여 제거<S125>한다. 이때 열선(41)은 요홈(42)에 해당하는 부분에만 형성되어 있기 때문에 요홈(42)에 도포된 스킨층(10)만 고온에 의해 제거된다. 이후 금형(40,50)으로부터 제품(1)을 취출<S130>한다.

도2는 도1에 도시된 제조 방법에 의해 제조된 자동차 내장재를 설명하기 위한 도면이다. 즉 도2의 (a)는 자동차 내장재의 개략적인 단면도이고, 도2의 (b)는 자동차 내장재를 위에서 바라본 도면이다.

먼저 도2의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 자동차 내장재는 기재층(30), 발포층(20) 및 스킨층(10)이 일체로 형성되어 있다. 기재층(30)은 부품의 형태를 유지하며, 발포층(20)은 충격을 흡수하는 쿠션의 기능을 수행하고, 스킨층(10)은 부드러운 촉감을 갖는 표피재의 기능을 수행한다.

여기서 스킨층(10)의 일부는 하부금형(40)에 마련된 열선(41)에 의해 제거된 상태이다. 즉 하부금형(40)에서 요홈(42)이 형성된 부분에 의해 완성된 제품(1)에서 하부금형(40)의 요홈(42)에 대응하는 부분은 외부로 돌출 형성된다. 이렇게 스킨층(10)에서 돌출 형성된 부분(10b)이 고온으로 제거되는 것이고, 이에 따라 발포층(20)에서 요홈(42)에 대응하여 형성된 부분(20b)이 스킨층(10) 위로 노출된다.

이때 스킨층(10)과 발포층(20)은 서로 다른 색상의 원료가 사용되었기 때문에, 발포층(20)의 노출된 부분은 다른 스킨층(10)의 색상과 확연하게 차이나게 된다. 여기서 스킨층(10)과 발포층(20)의 원료 자체의 색상을 달리할 수도 있겠지만, 동일한 원료를 사용하되 스킨층(10)에는 발포제의 함량을 상대적으로 적게 하고, 발포층(20)에는 발포제의 함량을 상대적으로 높게 함으로써, 발포 비율의 차이에 따라 색상 차이가 나도록 할 수도 있다.

또한 하부금형(40)에는 가상의 스티치 라인을 따라 일정 간격으로 요홈(42)과 열선(41)이 마련되어 있다. 따라서 도2의 (b)와 같이 스킨층(10) 표면에 노출되는 발포층(20)의 라인은 실제 재봉된 원단의 스티치 라인과 유사하게 보여 내장재의 고급화를 추구할 수 있다. 특히 스킨층(10) 외부로 돌출된 발포층(20)은 실제 스티치가 돌출된 것과 같은 형태를 띠고 있어서, 스티치 라인을 더욱 실감나게 재현할 수가 있다.

한편, 이상의 설명에서는 하부금형(40)에 스킨원액(10a)을 도포한 후 발포원액(20a)을 주입하고, 이후 기재(30)를 세팅하는 예시를 설명하였지만, 실시하기에 따라 기재(30)를 먼저 위치시킨 후, 기재(30)와 도포된 스킨원액(10a) 사이에 발포원액(20a)을 주입시킬 수도 있다. 즉, 상부금형(50)에 주입구(미도시)가 형성되어 있고, 기재(30)에는 상부금형(50)의 주입구에 대응하는 위치에 홀(미도시)이 형성되어 있어서, 기재(30)를 하부금형(40)에 먼저 세팅 한 후, 상부금형(50)의 주입구를 통해 발포원액(20a)을 주입하면 기재(30)의 홀을 통해 발포원액(20a)이 기재(30)와 하부금형(40)에 도포된 스킨원액(10a) 사이에 채워지는 것이다.

더불어 하부금형(40)에 스킨원액(10a)을 스프레이 방식으로 도포한 후, 발포원액(20a)도 스프레이 방식으로 도포하고, 이후 기재(30)를 세팅하는 방식도 가능하다.

도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도3을 참조하면 먼저 자동차 내장재 제조를 위해 하부금형(60) 내면에 스킨원액(10a)을 분사하여 도포<S305>한다.

여기서 하부금형(60)은 고정금형(61)과 이동금형(62)으로 구분되어 있다. 즉 스티치 라인을 형성시키지 않아도 되는 바깥 부분에는 고정금형(61)이 위치하고, 스티치 라인을 형성시켜야 하는 안쪽 부분에는 이동금형(62)이 위치하는 것이다. 따라서 이동금형(62)에서 스티치 라인이 형성되는 위치에 요홈(63)이 형성되어 있다. 단 본 실시예에서 이동금형(62)의 요홈(63)에는 열선이 구비되지 아니한다. 또한 이동금형(62)은 고정금형(61)으로부터 분리될 수 있는 구조로 설계된다.

이후 스킨원액(10a)이 도포된 하부금형(60)에 발포원액(20a)을 주입<S310>하고, 미리 제작된 기재(30)를 세팅<S315>한 후, 기재(30) 상부를 상부금형(70)으로 가압하여 발포원액(20a)과 스킨원액(10a)을 발포<S320>시킨다. 발포원액(20a) 및 스킨원액(10a)이 특정 온도와 압력 분위기 하에서 일정 시간동안 발포되면, 발포원액(20a)의 발포에 의해 발포층(20)이 형성되고, 스킨원액(10a)의 발포에 의해 스킨층(10)이 형성되면서, 기재층(30), 발포층(20) 및 스킨층(10)이 일체화된다.

발포원액(20a)과 스킨원액(10a)의 발포 과정을 마치면 소정의 냉각 과정을 거치고, 이동금형(62)을 고정금형(61) 사이에서 분리<S325>시킨 후, 표피제거장치(80)를 이동금형(62)이 제거된 고정금형(61) 사이에 진입 시킨다.

표피제거장치(80)에는 스킨층(10)에서 이동금형(62)의 요홈(63)에 의해 돌출 성형된 부분에 대응하는 위치에 접촉팁(81)이 마련되어 있다. 또한 접촉팁(81)의 끝 부분에 히팅수단이 내장되어 있다. 히팅수단은 금속 열선으로 구현되거나 CNT 발열체로 구현될 수 있다.

따라서 표피제거장치(80)가 진입하여 고온을 발생시키는 접촉팁(81)이 스킨층(10)의 돌출 성형된 부분에 접촉<S330>하면, 접촉 부분이 녹아 제거된다. 이후 금형(60,70)으로부터 제품(1)을 취출<S335>한다.

본 실시예에서는 스티치 라인을 구현하기 위해 스킨층(10)을 제거할 시 별도의 표피제거장치(80)를 사용하였다. 즉 도1에 도시된 바와 같이 하부금형(40) 전체가 일체로 제작되어 있고 그 내면의 일부에 열선(41)이 구비되어 있다면, 열선(41)을 작동시킬 때 요홈(42) 인근에도 열이 전도되어 의도치 않게 넓은 영역의 스킨층(10)이 제거될 가능성이 있다.

따라서 도3에 도시된 바와 같이 고정금형(61)과 이동금형(62)으로 이루어진 하부금형(60)을 통해 스킨층(10), 발포층(20) 및 기재층(30)을 일체로 제작한 이후, 스티치 라인이 형성될 부분의 이동금형(62)을 제거하고, 얇은 접촉팁(81)을 접촉시켜 열을 가하면 스킨층(10)의 돌출된 부분 주변에는 열이 전도되지 아니하고, 접촉된 부분에서만 고온에 의해 스킨층(10)이 제거될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 미리 제작되는 플라스틱 표피재를 사용하는 것이 아니라, 폴리우레탄 수지를 하부금형(40,60)에 스프레이 분사한 후 발포층(20)과 함께 발포시킴으로써, 기재층(30), 발포층(20) 및 스킨층(10)을 일체로 한번에 제작할 수가 있다.

또한, 하부금형(40)에 마련된 열선(41) 또는 표피제거장치(80)에 마련된 접촉팁(81)을 통해 스킨층(10)의 일부를 제거하여 발포층(20)이 스킨층(10) 외부로 노출되도록 함으로써, 스킨층(10)과 발포층(20)의 색상 차이로 인해 노출된 발포층(20)이 스티치 라인의 형상을 띄도록 함으로써 자동차 내장재의 고급화를 실현할 수가 있다. 이때 스티치 형상의 구현 작업이 별도 공정에서 이루어지는 것이 아니라, 발포층(20)과 스킨층(10)의 일체화 공정에서 함께 이루어지는 것이기 때문에 전체 공정을 단순화 시킬 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

<제1실시예>
1 : 완성된 제품(내장재)
10 : 스킨층
10a : 스킨원액
10b : 제거되는 부분
20 : 발포층
20a : 발포원액
20b : 노출되는 부분
30 : 기재층(기재)
40 : 하부금형
41 : 열선
42 : 요홈
50 : 상부금형
<제2실시예>
1 : 완성된 제품(내장재)
10 : 스킨층
10a : 스킨원액
20 : 발포층
20a : 발포원액
20b : 노출되는 부분
30 : 기재층(기재)
60 : 하부금형
61 : 고정금형
62 : 이동금형
63 : 요홈
70 : 상부금형
80 : 표피제거장치
81 : 접촉팁

Claims (1)

1. 내면의 특정 위치에 열선이 마련된 하부금형에 스킨원액을 분사하여 도포하는 (a)단계;
   상기 스킨원액이 도포된 하부금형에 발포원액을 주입하는 (b)단계;
   상기 발포원액 상에 기재를 위치시키는 (c)단계;
   상기 기재를 상부금형으로 가압하여 특정 온도와 압력 분위기에서 상기 발포원액 및 스킨원액을 발포시킴으로써 상기 기재와, 상기 발포원액이 발포된 발포층과, 상기 스킨원액이 발포된 스킨층을 일체로 형성시키는 (d)단계; 및
   상기 하부금형에 마련된 열선을 가열하여 상기 스킨층 일부를 고온으로 제거함으로써 상기 발포층이 상기 스킨층의 제거된 부분을 통해 노출되도록 하여 스티치 형상을 구현하는 (e)단계를 포함하며,
   상기 스킨층과 상기 발포층은 원료가 동일하지만 상기 스킨층의 발포제의 함량을 상기 발포층의 발포제의 함량보다 상대적으로 적게 한 것을 특징으로 하는 발포제 함량에 따른 스티치 형상이 구현된 자동차 내장재의 제조 방법.
   

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