KR20180116780A - 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 ３ｄ 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3d 시트 내장재 - Google Patents
열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 ３ｄ 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3d 시트 내장재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 부재료인 쿠션재를 접착한 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상의 사이즈에 맞게 1차 재단을 수행하는 제 1 단계; 상기 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상과 일치하게 제작된 열성형 금형의 상부 가열 금형과 하부 가열 금형 사이에 적치 후 재료특성에 따라 120℃ 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 90초의 시간으로 가압하는 제 2 단계; 및 성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형으로 2차 재단하여 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조하는 제 3 단계; 를 포함하는 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법과 상기 방법에 제조된 자동차용 3D 시트 내장재를 제공한다. , , 자동차 시트의 제조에 적용될 경우 최근 소비자 품질문제로 이슈화되고 있는 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 상당히 해소되도록 하는 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 해소할 수 있고, 평면 소재를 적용 부위의 형상으로 재단하여 열성형을 과정 이후, 차량용 내부에 밀착 고정시키는 방식으로, 열자동차용 시트의 주로 외부 부위의 승, 하차시 신체접촉 마찰에 의한 주름 발생을 최소화할 수 있으며, 봉제 작업을 최소화할 뿐만 아니라, 자동차용 시트의 커버를 결속하기 위한 장치인 스테플러의 사용을 최소화할 수 있고, 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 해소할 수 있고, 평면 소재를 적용 부위의 형상으로 재단하여 열성형을 과정 이후, 차량용 내부에 밀착 고정시키는 방식으로, 열자동차용 시트의 주로 외부 부위의 승, 하차시 신체접촉 마찰에 의한 주름 발생을 최소화할 수 있으며, 봉제 작업을 최소화할 뿐만 아니라, 자동차용 시트의 커버를 결속하기 위한 장치인 스테플러의 사용을 최소화할 수 있고, 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 열성형 방법을 이용한 자동차용 시트의 쿠션재 성형을 통해 자동차용 시트 내장재를 제조함으로써, 고품질, 고효율, 고생산성으로 제조가 가능하고 다양한 감성품질 요구 및 자동차용 시트의 입체적 형상 구조에 가장 적합하게 대응 가능한 다양한 외관디자인 및 3차원의 입체적 형상을 구현할 수 있도록 하기 위한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재에 관한 것이다.
자동차의 시트구조는 인체공학을 반영하여 탑승자의 신체 구조에 따른 요철 및 굴곡면 등 다양한 형상을 구성하고 있을 뿐만 아니라, 탑승자의 안전과 안락감을 위하여 시트 부속물 등 부가장치의 위치와 적용에 필요한 형상을 위하여 3차원적인 형상으로 이루어진다.
특히 자동차용 시트의 착좌면 및 배면부는 신체 부위 특성에 적합하게 역곡면으로 형성되어 현재까지 적용되는 시트 커버링(Seat-Covering)의 제조방법으로는 역곡면에 완벽하게 부합되게 적용하는 것에 한계가 있었다. 즉, 자동차용 시트 자체의 발포 성형체에 안정적으로 접면되지 못하는 들뜸(Baggy) 현상이 발생할 수 밖에 없는 한계가 있었다.
또한, 최근에는 자동차용 시트의 고급화 추세에 따라 천연가죽의 적용이 확산하고 있는 가운데 들뜸 현상 외의 문제점들(Wrinkle, Popping 등)을 개선하기 위하여 다양한 개발 및 특허 등이 제안되었으며, 추가로 천연가죽 시트의 안락감 및 외관품질 향상을 위하여 특허 공법들이 제안 및 채택되어 양산적용 또는 개발 검토 진행중인 상황이다.
그러나 본질적으로 자동차용 시트의 입체 굴곡에 완전히 부합하게 성형 및 봉제하는 방법으로 Sure-Bonding, Vaccume-흡착-성형 등 일부 방법이 제안되었지만 양산성의 문제 및 품질 한계 등의 이유로 제한적 적용 사례로 아직까지 개발 및 제안이 빈곤한 상태이다.
한편, 종래의 개발 기술로는 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1107345호 "천연가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and sponge)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1167092호 "가죽시트 라미네이팅 방법(Laminating method of a leather sheet)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1192828호 "라미네이팅 장치 및 방법(Apparatus and method for laminating)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1276931호 "가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and polyurethane foam)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1107345호 "천연가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and sponge)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1353506호 "주름방지를 위한 차량용 가죽시트 및 그 제조방법(vehicle leather seat and method thereof)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1680457호 "웹 필름을 접합한 합성수지계 탄성체를 적용한 스펀지와 가죽의 간접 가열식 접합 방법(Indirect heating-type combining method of sponge and leather applied with synthetic resin elastic body combined with web film)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1629145호 "냉각성형을 이용한 자동차용 볼륨시트 커버의 제조 방법(Preparation method of volume seat cover for motors using cold-press forming)", 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0193817호 "볼륨 시트 커버 및 그 제조 방법(Volume seat cover and method for manufacturing the same)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0278555호 "스폰지 일체형 차량용 가죽시트 및 그 접합방법(SPONGE ONE BODY TYPE AND JOINING METHOD THEREFOR)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1173225호 "자동차 가죽시트용 들뜸방지 원단(Antilifting fabric for vehicle leather seat)", 대한민국 실용신안공개공보 공개번호 제20-2013-0000221호 "가죽들뜸 방지 및 통풍 기능을 갖는 자동차 시트커버용 원단 및 이를 이용한 자동차 시트커버(Manufacture method of anticrease and ventilation fabric for seat-cover for automobile and a seat-cover using it) 등이 있다.
그러나 이러한 선행특허(기술) 중에서 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1107345호 "천연가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and sponge)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1276931호 "가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and polyurethane foam)", 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1107345호 "천연가죽과 스펀지의 라미네이팅 제조 방법(Laminating process for the natural leather and sponge)" 등에서는 자동차에 적용되는 천연가죽시트의 적용 요구특성에 대하여 가죽과 스펀지의 접착방법을 통한 자동차용 가죽시트의 외관품질 개선 또는 쿠션재 열성형을 통한 외관품질 및 디자인 구현 등 일 측면 만의 요구품질 또는 기능을 만족시키는데 국한되었으며, 특히, 상기 선행기술 중 천연 가죽과 스폰지의 접착방법들은 제조공정 특성상 스폰지의 장력으로 인한 바가지 현상(Curl) 발생이 불가피하여 시트의 착좌면 또는 배면부의 역곡면에 적용시 품질문제 발생의 우려가 남는 한계점이 있다.
또한 상기 선행기술 중 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1629145호 "냉각성형을 이용한 자동차용 볼륨 시트 커버의 제조 방법(Preparation method of volume seat cover for motors using cold-press forming)" 및 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0193817호 "볼륨 시트 커버 및 그 제조 방법(Volume seat cover and method for manufacturing the same)" 등은 평면상에 요철을 부가하는 정도에 불과한 것으로 자동차 시트의 입체 곡면을 따라 형상을 구현하는 데는 한계가 있는 것이다.
이에 따라 해당 기술 분야에 있어서는 상기 선행기술의 접착방법으로 해결하지 못한 역곡면 및 입체곡면에 완전히 부합될 수 있는 성형 공법을 제공할 뿐만 아니라, 선행기술 중 시트 내장재 구현 공법들에서 제안하는 2차원적 내장재 구현에 불과한 한계를 극복하여 완전한 3차원적 입체 성형 시트 내장재를 제고하기 위한 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동차 시트의 제조에 적용될 경우 최근 소비자 품질문제로 이슈화되고 있는 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 상당히 해소되도록 하기 위한 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 수영선수의 수영복이 물의 저항을 최소화하기 위하여 신체에 완벽하게 달라붙게 착용하는 것과 같은 원리로, 평면 소재를 적용 부위의 형상으로 재단하여 열성형 과정 이후, 차량용 내부에 밀착 고정하는 방식으로, 자동차용 시트의 주로 외부 부위의 승, 하차시 신체접촉 마찰에 의한 주름 발생을 최소화할 수 있도록 하기 위한 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 봉제 작업을 최소화할 뿐만 아니라, 자동차용 시트의 커버를 결속하기 위한 장치인 스테플러의 사용을 최소화할 수 있고, 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있도록 하기 위한 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법은, 불꽃 라미네이팅(flame Laminating), 불꽃 라미네이팅(flame Laminating), 드라이 라미네이팅(Dry Laminating), 본딩(bonding) 중 하나의 접착 방법에 의하여 부재료인 쿠션재를 접착한 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상의 사이즈에 맞게 1차 재단을 수행하는 제 1 단계; 상기 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상과 일치하게 제작된 열성형 금형의 상부 가열 금형과 하부 가열 금형 사이에 적치 후 재료특성에 따라 120℃ 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 90초의 시간으로 가압하는 제 2 단계; 및 성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형으로 2차 재단하여 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조하는 제 3 단계; 를 포함할 수 있다.
이때, 쿠션재를 접착한 평면 소재의 기초가 되는 소재는 천연가죽, 인조가죽(TPU), 합성수지계 탄성체, 섬유원단(fabric) 중 하나의 소재가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 단계는, 열성형시 자동차용 시트의 부위별로 정방향 컬(정R 형태) 또는 역 방향 컬(역 R 형태)로 수행될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법은, 평면 소재가 웹-필름(Web-Film) 또는 핫 멜트 필름(Hot Melt Film)이 부착되어 있는 쿠션재와 각각 별개로 상부 가열 금형과 하부 가열 금형으로 이루어진 열성형 금형에 투입되어 열성형 작업에서 동시 가압, 접착, 성형이 차례로 수행되어 평면 소재가 입체 형성되는 제 1 단계; 및 성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형으로 재단하여 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조하는 제 2 단계; 를 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재는, 자동차 시트의 제조에 적용될 경우 최근 소비자 품질문제로 이슈화되고 있는 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 상당히 해소되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재는, 수영선수의 수영복이 물의 저항을 최소화하기 위하여 신체에 완벽하게 들어붙게 착용하는 것과 같은 원리로, 평면 소재를 적용 부위의 형상으로 재단하여 열성형을 과정 이후, 차량용 내부에 밀착 고정시키는 방식으로, 자동차용 시트의 주로 외부 부위의 승, 하차시 신체접촉 마찰에 의한 주름 발생을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재는, 봉제 작업을 최소화할 뿐만 아니라, 자동차용 시트의 커버를 결속하기 위한 장치인 스테플러의 사용을 최소화할 수 있고, 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법의 기초가 되는 정방향 컬(Curl) 구현 예(도 1a)와, 역 방향 컬 구현 예(도 1b)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 시트-벨트 너클 부재(Seat-Belt Knuckle part)를 나타내는 도면이다.
도 4는 기존의 자동차용 시트(도 4a)와, 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재(도 4b)의 특정부위의 적용 사례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 시트-벨트 너클 부재(Seat-Belt Knuckle part)를 나타내는 도면이다.
도 4는 기존의 자동차용 시트(도 4a)와, 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재(도 4b)의 특정부위의 적용 사례를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법의 기초가 되는 정방향 컬(Curl) 구현 예(도 1a)와, 역 방향 컬 구현 예(도 1b)를 나타내는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상부 금형(1a, 1a')과 하부 금형(1b, 1b') 사이에 평면 소재(2, 2')를 삽입하여 정방향 컬 구현을 위한 정방향 또는 역방향 컬 구현을 위한 역방향 열성형을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 시트-벨트 너클 부재(Seat-Belt Knuckle part)를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 3D 일체 성형 제조방법에 의해 제조된 자동차용 시트 내장재의 특정부위에의 적용 사례를 나타낸 도면으로, 기존의 자동차용 시트(도 4a)와, 본 발명의 실시예에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재(도 4b)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 불꽃 라미네이팅(flame Laminating), 불꽃 라미네이팅(flame Laminating), 드라이 라미네이팅(Dry Laminating), 본딩(bonding) 등의 접착 방법에 의하여 부재료인 쿠션재를 접착한 평면 소재(200)를 차량용 시트의 적용부위 형상의 사이즈에 맞게 1차 재단을 수행한다(S110).
여기서, 단계(S110)에서 평면 소재는 '라미네이션(Lamination)' 제품으로, 라미네이션이란 접착수지 또는 열을 이용하여 원재료와 부재료를 접착하는 공법인 라미네이팅(Laminating) 공법으로 제조된 제품을 일컫는다.
원재료로는 주로 천연가죽, 합성피혁, 섬유원단(Fabric) 등을 사용하고, 부재료로는 대부분 연질 폴리우레탄 폼, 스펀지, 부직포 등의 쿠션재를 사용한다. 또한, 불꽃 접착에 의한 라미네이팅 공법에 이용되는 부재료로서 연질 폴리우레탄 폼을 흔히 '불꽃 라미네이션 폼(Flame Lamination Foam)'이라 부를 수 있다.
라미네이션 제품은 주로 자동차, 쇼파, 사무용 의자 등의 가죽이나 원단 커버(Cover)의 용도로 사용되며, 제품의 고급화를 통한 상품성 향상, 안락감 향상을 목적으로 사용된다. 또한, 불꽃 라미네이션 폼의 제조방법에서는 메터링 펌프(Metering Pump)를 통해 계량된 주원료 및 각종 첨가제를 발포기의 믹싱헤드(Mixing Head)로 이송하여 교반한 후 일정 속도로 수평으로 이동하는 컨베이어 벨트(Conveyor Belt)에 토출, 반응하여 연속식 또는 비연속식으로 일정한 크기의 블록 폼(Block Foam)으로 제조하고, 이를 일정시간 경화 후 소비자 요구에 부합하는 크기와 형태로 가공하는 공정을 거치게 된다.
불꽃 라미네이션 폼으로 사용되는 연질 폴리우레탄 폼은 슬래브스톡 폼(Slabstock Foam)으로, 폴리올(Polyol)과 톨루엔디이소시아네이트(TDI)를 주원료로 사용하고, 난연제, 촉매, 발포제 등의 각종 첨가제를 포함시켜 제조한다.
주원료로 사용되는 톨루엔디이소시아네이트(TDI)는 이성질체인 2,4-톨루엔디이소시아네이트 80%와 2,6-톨루엔디이소시아네이트 20%가 혼합된 물질로서 발포율이 우수하여 폼의 밀도 조절이 용이하고 가공성이 우수한 장점이 있다. 하지만 폼 발포 반응 시 폼 내부의 반응열이 약 170 내지 180℃까지 상승하며, 이 반응열은 반응이 완료될 때까지 상당 시간 동안 폼 내부에 축적되어 있다. 이로 인하여, 폼 내부가 탄화로 인해 변색되거나 발화되는 스코치(Scorch) 현상을 유발시켜 상품가치의 저하는 물론, 더 심한 경우에는 대형화재를 유발할 수 있기 때문에 폴리우레탄 폼 제조 시 스코치 현상의 방지는 매우 중요한 과제이다.
불꽃 라미네이션용 슬래브스톡 폴리우레탄 폼에 요구되는 중요 특성 중에 하나가 난연 성능이다. 실내에 적용되는 폴리우레탄 폼의 경우 화재 발생 시 연소시간 지연, 연소로 인한 가스발생량 감소를 목적으로, 지역 및 제품 생산업체에서 규격화(예: FMVSS-302, BS-5852, California No.117 등)하여 폴리우레탄 폼의 난연 성능을 규제하고 있는 실정이다.
폴리우레탄 폼의 난연 성능을 향상시키는 방법으로는 1) 난연 첨가제를 별도로 첨가하는 방법, 2) 인, 질소 또는 할로겐과 같은 난연 원소가 화학적으로 폴리올이나 이소시아네이트에 결합된 난연 원료를 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 폴리우레탄 폼의 난연 성능을 향상시키는 방법으로 난연 첨가제를 첨가하는 방법이 주로 적용되고 있다.
난연 첨가제로는 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기계 난연제 등이 있다. 폴리우레탄 폼에 대표적으로 사용되어지는 할로겐 함유 인계 난연제는 할로겐과 인 원소로 인하여 난연 효과를 나타내는 것으로, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트 (TCPP, Tris(2-chloropropyl)phosphate), 트리스(2-클로로에틸)포스페이트 (TCEP, Tris(2-chloroethyl)phosphate), 포스피닐 알킬 포스페이트 에스테르 (CR530, Phosphinyl alkyl phosphate ester) 등이 포함된다. 할로겐 원소는 연소에 의해 가스 상의 분자 또는 원자 상태로 되어 활성 라디칼을 안정화하여 난연 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.
여기서 쿠션재를 접착한 평면 소재의 기초가 되는 소재는 천연가죽(LEATHER), 인조가죽(TPU), 합성수지계 탄성체(PVC 등), 직물(FABRIC) 소재 등이 사용될 수 있다.
단계(S110) 이후, 단계(S110)에서의 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상과 일치하게 제작된 열성형 금형의 상부 가열 금형과 하부 가열 금형 사이에 적치 후 재료특성에 따라 120℃ 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 90초의 시간으로 가압한다(S120).
즉, 평면 소재는 프레스 금형인 열성형 금형에 넣어 가압한 상태에서 상부 가열 금형과 하부 가열 금형의 온도를 상승시켜 내부에 형상을 갖는 성형체로 변형되도록 열 성형한 후, 상온으로 냉각시켜 열 성형된 성형체가 경화되도록 냉각하여 성형하는 단계이다.
여기서 평면 소재가 열성형 금형 내부에서 열성형되므로, 평면 소재에서 쿠션재가 배치된 평면 소재의 기초가 되는 소재로 천연가죽(LEATHER), 인조가죽(TPU), 합성수지계 탄성체(PVC 등), 직물(FABRIC) 소재의 변형이 열성형 금형을 통해 억제되어 3차원의 형상을 갖는 평면 소재로 제작되도록 유도하여 완제품의 균일성을 확보하도록 한다.
이때, 천연가죽(LEATHER)의 경우 균일성 테스트 결과 165℃ 내지 187℃에서 45초 내지 76 초간의 시간으로 가압하는 경우 가장 균일한 상태를 나타냈으며, 인조가죽(TPU)의 경우, 127℃ 내지 167℃에서 48초 내지 67 초간의 시간으로 가압하는 경우 가장 균일한 상태를 나타냈다. 그리고, 합성수지계 탄성체로 PVC의 경우 127℃ 내지 137℃에서 38초 내지 43 초간의 시간으로 가압하는 경우 가장 균일한 상태를 나타냈으며, 직물의 경우 156℃ 내지 165℃에서 56초 내지 87 초간의 시간으로 가압하는 경우 가장 균일한 상태를 나타냈다.
즉, 종래의 차량용 시트에 씌우는 커버는 보통 가죽(천연, 인조) 또는 패브릭 등과, 그 바로 아래 스펀지 등의 쿠션재와 접합하여 소재를 만들고 이러한 소재(평면 소재)를 차량 시트(우레탄 시트)의 형상대로 봉제하여 씌우는 방법을 사용했다. 그런데, 이와 같이 평면 소재를 이용해 차량용 시트를 제조할 경우 탑승자가 앉고 내리는 동작을 반복하면 아무래도 자동차용 시트를 봉제해 놓은 것이기 때문에 형태가 변경되고 내구성이 떨어지는 문제가 있었으며, 주로 시트의 엉덩이 둘레부(승강부)에서 많이 발생한다. 이에 따라, 평면 소재를 사용할 경우 자동차용 시트에서 형태가 변경 또는 이격되어 내구성(승강 내구성)이 떨어지는 문제를 개선하기 위해 아예 처음부터 평면 소재를 차량의 시트 형상대로 성형을 하고(금형을 이용해) 이렇게 성형된 소재를 사용하면 승강 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
단계(S120)에서 열성형시 자동차용 시트의 부위별로 정방향 컬(정R 형태), 역 방향 컬(역 R 형태) 등 다양하게 변경할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로, 평면 소재는 사전에 쿠션재와 접착하지 않고도, 본딩, 불꽃 라미네이션, 웹 라미네이션, 드라이 라미네이션 등의 접착방법으로 웹-필름(Web-Film) 또는 핫 멜트 필름(Hot Melt Film)이 부착되어 있는 연질 폴리우레탄 폼, 스펀지, 부직포 등의 쿠션재와 각각 별개로 상부 가열 금형과 하부 가열 금형으로 이루어진 열성형 금형에 투입하여 열성형 작업에서 동시 가압, 접착, 성형함으로써, 사전의 접착공정의 원가절감을 기대할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이 경우, 열성형 금형의 상부 가열 금형 및 하부 가열 금형의 온도 조절을 적절히 조정해야 접합을 견고하게 하고 고 품질의 제품이 제조될 수 있다. 본 발명에서 열성형 금형의 하부 가열 금형과 쿠션재를 접합하는 1 단계 열압착에서는 상부 가열 금형은 가열하지 않고 열성형 금형의 하부 가열 금형을 120℃ 내지 180℃로 가열한 상태에서 45 내지 60초간 가압하여 접합하고, 하부 가열 금형과 쿠션재, 그리고 평면 소재, 그리고 상부 가열 금형을 접합하는 2 단계 열압착에서는 열성형 금형의 상부 가열 금형는 160 내지 240 ℃로 가열하고, 하부 가열 금형은 125 내지 145 ℃로 가열한 상태에서 30 내지 60초간 가압하여 접합하는 것이 바람직하다. 이때 열성형 금형을 이용하여 압착 및 열성형하는 과정에서 평면 소재가 가죽 소재인 경우 보호하기 위해 폴리에스테르 수지 또는 실리콘 코팅으로 구성된 가죽 보호 필름을 씌운 상태에서 열압착을 진행하는 것이 바람직하다. 또한, 원하는 형태의 제품을 생산하기 위해 외곽 부분을 트리밍하는 과정을 더 포함할 수 있다.
단계(S120) 이후, 성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형 등으로 2차 재단함으로써, 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조한다(S130).
한편 단계(S110) 내지 단계(S120)에 의해 제조된 입체형 자동차용 3D 시트 내장재는 봉제 작업을 최소화할 수 있는 장점도 있고, 커버를 자동차용 시트에 결속하기 위한 장치로 스테플러를 적게 또는 최소화하여 사용할 수 있으므로 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있는 장점을 제공한다.
여기서, 커버를 시트백 베이스에 씌워준 후 고정시킬 때에는 중앙부위와 테두리부위를 스테플러(stapler)를 사용하여 결속시키게 되며, 이때 스테플러 작업은 수작업으로 이루어지기 때문에 핀이 제대로 박히지 않는 경우가 종종 발생되어 여러번 작업을 반복하여야 하는 문제점도 해결할 수 있다.
한편, 입체형 자동차용 3D 시트 내장재에 대한 추가 공정으로, 합성수지 기반의 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조시 우수한 보호 특성 및 미관상의 효과를 위해 다음과 같은 과정을 추가할 수 있다.
제 1 추가 공정으로 투명필름의 제조과정으로, 2층 구조의 공압출 투명 필름을 제조하기 위해 두 조성의 불소계 수지와 아크릴계 수지의 블렌딩된 혼합물을 트윈스크류 압출기를 이용하여 펠렛 형태로 제조한다. 각기 다른 조성의 펠렛 형태의 블렌딩된 혼합물을 압출기 두 대로 구성된 공압출기의 두 슬롯다이를 통해 공압출하여 2층구조 투명 필름을 제조한다. 제조된 2층 구조 투명 필름은 제 1 층 투명 필름 두께 50㎛와 제 2층 투명 필름 두께 40㎛로 총 두께는 90㎛이다.
제 1 층 투명 필름 조성은 Atofina사 Kynar 720 폴리비닐플루오라이드 45 중량%, LG MMA사 IG840 폴리메틸메타아크릴레이트 52 중량%, Ciba-Geigy사 Tinuvin P 자외선 안정제 3% (Kynar 720과 IG 840 총중량 100%에 대해)이며, 제조된 투명 필름은 성형제품의 표면을 보호하기 충분한 내마모성, 내오염성, 자외선 안정성, 내후성을 지녔다.
제 2 층 투명 필름 조성은 Atofina사 Kynar 720 폴리비닐플루오라이드 45 중량%, LG MMA사 IG840 폴리메틸메타아크릴레이트 55%에 해당한다.
제 2 공정으로 코팅 및 건조공정으로, 공압출 2층 구조 투명 필름의 제 2 층 표면에 아크릴계 수지 칼라 잉크 코팅액과 불소계 수지 칼라 잉크 코팅액을 코팅 후 건조하였다. 아크릴계 수지 칼라 잉크 코팅액은 노랑, 빨강, 파랑, 검정의 기본색상에 대해 제조하여 희석 및 조색하여 사용하였다. 사용 안료는 각각의 색상에 대해 Ciba-Geigy사 3RLTN, Ciba-Geigy사 2030, 대한 스위스화학사 Blue 8500, Toyo사 M380 또는 Gegussa사 Regal 99R이다. 불소계 수지 칼라 잉크 코팅액은 불소계 수지 잉크 매질 64 중량%와 아크릴계 수지 칼라 잉크 코팅액 36 중량%을 혼합하여 제조하였다. 칼라 잉크 코팅층의 접착력은 2500시간 자외선 조사 후 바둑판 모양 테이프법(ASTM D 3359)을 기준으로 평가하였다. 100개의 사각공간에서 모두 떨어지지 않는 양호한 결과를 보였다.
이상, 본 발명에 따른 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법, 그리고 이에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재에 관하여 상세하게 설명하였다. 본 발명에 따르면, 승, 하차시 신체 접촉 마찰로 인한 주름 발생의 불량현상을 해소할 수 있고, 평면 소재를 적용 부위의 형상으로 재단하여 열성형을 과정 이후, 차량용 내부에 밀착 고정시키는 방식으로, 열자동차용 시트의 주로 외부 부위의 승, 하차시 신체접촉 마찰에 의한 주름 발생을 최소화할 수 있으며, 봉제 작업을 최소화할 뿐만 아니라, 자동차용 시트의 커버를 결속하기 위한 장치인 스테플러의 사용을 최소화할 수 있고, 작업 공정이 빠르고 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1a, 1a' : 상부 금형
1b, 1b' : 하부 금형
2, 2' : 평면 소재
1b, 1b' : 하부 금형
2, 2' : 평면 소재
Claims (5)
- 불꽃 라미네이팅, 불꽃 라미네이팅, 드라이 라미네이팅, 본딩 중 하나의 접착 방법에 의하여 부재료인 쿠션재를 접착한 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상의 사이즈에 맞게 1차 재단을 수행하는 제 1 단계;
상기 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위 형상과 일치하게 제작된 열성형 금형의 상부 가열 금형과 하부 가열 금형 사이에 적치 후 재료특성에 따라 120℃ 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 90초의 시간으로 가압하는 제 2 단계; 및
성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형으로 2차 재단하여 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
쿠션재를 접착한 평면 소재의 기초가 되는 소재는 천연가죽, 인조가죽, 합성수지계 탄성체, 직물 중 하나의 소재가 사용되는 것을 특징으로 하는 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 단계는,
열성형시 자동차용 시트의 부위별로 정방향 컬(정R 형태) 또는 역 방향 컬(역 R 형태)로 수행되는 것을 특징으로 하는 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법.
- 평면 소재가 웹-필름 또는 핫 멜트 필름이 부착되어 있는 쿠션재와 각각 별개로 상부 가열 금형과 하부 가열 금형으로 이루어진 열성형 금형에 투입되어 열성형 작업에서 동시 가압, 접착, 성형이 차례로 수행되어 평면 소재가 형성되는 제 1 단계; 및
성형된 평면 소재를 차량용 시트의 적용부위의 외곽과 일치하게 제작된 철형 또는 목형으로 재단하여 차량용 시트 적용부위의 굴곡 형상에 일치하는 3차원적 입체 형상이 구현되는 입체형 자동차용 3D 시트 내장재를 제조하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열성형을 이용한 자동차 시트용 내장재의 3D 입체 성형 제조방법.
- 청구항 1 내지 4 중 하나의 방법에 의해 제조된 자동차용 3D 시트 내장재.
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