KR20190091447A - 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법 - Google Patents

자동차 장비재용 반제품의 제조 방법 Download PDF

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도루 다카하시
히데아키 가미노카도
마사야 아카오
유스케 나가쓰카
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Abstract

비교적 넓은 범위의 가열 온도에서 성형할 수 있고, 게다가 높은 강성을 가지는 최종 제품을 얻을 수 있는 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법을 제공한다. 이 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법은, 심초형 복합 섬유가 집적되어 있는 섬유 웹에, 니들 펀치를 실시하여, 심초형 복합 섬유 상호간을 삼차원적으로 교락시킨다는 것이다. 심초형 복합 섬유의 심 성분은 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산의 공중합체로 이루어진다. 심초형 복합 섬유의 초 성분은 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어진다. 심초형 복합 섬유 중의 심 성분과 초 성분의 중량비는 심 성분:초 성분=1∼3:1이다. 심 성분과 초 성분은 동심으로 배치되어 있다. 섬유 웹은 심초형 복합 섬유 상호간이 초 성분의 연화 또는 용융에 의해 접착되어 있다.

Description

자동차 장비재용 반제품의 제조 방법
본 발명은 특히 자동차 외장재 등의 자동차 장비재를 얻는 데에 적합한 반제품의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 성형성과 성형 후의 경도가 우수한 반제품의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 자동차에는 여러 가지의 외장재가 부가되고 있다. 예를 들어, 자동차의 하면측을 덮는 언더커버나, 타이어 하우스의 내측을 덮는 커버(타이어 하우스 커버)가 부가되고 있다. 언더커버는, 자동차의 하면을 통과하는 공기류를, 흐름을 좋게 하는 것에 의해, 공기 저항을 저하시켜 연비의 향상을 도모하기 위해서이다. 또한, 주행 중에 튀는 돌에 의해 자동차의 하면이 손상되는 것을 방지함과 함께, 튀는 돌이 하면에 충돌하는 소리의 저감을 도모하기 위해서이기도 하다. 또한, 타이어 하우스 커버는, 주행 중에 타이어가 끌어들이는 자갈에 의해, 타이어 하우스 내면이 손상되는 것을 방지함과 함께, 자갈이 내면에 충돌하는 소리의 저감을 도모하기 위해서 이용되고 있다.
언더커버나 타이어 하우스 커버는 합성 수지제 시트나 합성 수지제 포백 등의 반제품이 자동차의 형상에 합치하도록 성형되어 이루어지는 것이다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 열가소성 합성 단(短)섬유로 이루어지는 니들 펀치 부직포를 하나의 소재로 하는 반제품을 가열 및 압축 성형하여 이루어지는 언더커버가 개시되어 있다(특허문헌 1, 청구항 1). 열가소성 합성 단섬유로서는, 폴리프로필렌 섬유나 폴리에스터 섬유를 이용하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 섬유에서는 가열 및 압축 성형할 때에, 가열 온도의 범위가 좁아, 엄밀한 온도 관리가 필요했다. 또한, 압축 성형하더라도, 높은 강성의 것이 얻어지지 않는다는 경우가 있었다.
WO2012/164977 팸플릿(청구항 1)
본 발명은, 비교적 넓은 범위의 가열 온도에서 성형할 수 있고, 게다가 높은 강성을 가지는 최종 제품을 얻을 수 있는 자동차 장비재용 반제품을 제공하는 것이다.
본 발명은, 반제품인 부직포를 구성하고 있는 섬유로서, 특정한 섬유를 사용하는 것에 의해, 상기 과제를 해결한 것이다. 즉, 본 발명은, 심(core) 성분이 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산으로 이루어지는 공중합체로 이루어지고, 초(sheath) 성분이 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어지는 심초형 복합 섬유가 집적되어 이루어지는 섬유 웹에, 니들 펀치를 실시하는 것에 의해, 해당 심초형 복합 섬유 상호간을 삼차원적으로 교락시키는 것을 특징으로 하는 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 우선 특정한 심초형 복합 섬유를 구성 섬유로 하는 섬유 웹을 얻는다. 여기에서, 특정한 심초형 복합 섬유란, 심 성분이 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산의 공중합체로 이루어지고, 초 성분이 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어지는 것이다. 심 성분을 구성하는 공중합체는 에틸렌 글라이콜을 다이올 성분으로 하고, 테레프탈산을 다이카복실산 성분으로 해서 탈수 축합하여 얻어지는 폴리에스터이다. 한편, 다이카복실산 성분으로서, 극히 소량의 아이소프탈산 등의 다른 다이카복실산 성분이 혼합되어 있어도 된다. 심 성분을 구성하는 공중합체의 융점은 약 260℃이고, 유리전이점은 약 70∼80℃이다. 초 성분을 구성하는 공중합체는 에틸렌 글라이콜을 다이올 성분으로 하고, 아디프산과 테레프탈산을 다이카복실산 성분으로 해서 탈수 축합하여 얻어지는 공중합 폴리에스터이다. 다이카복실산 성분인 아디프산과 테레프탈산의 혼합 비율은 임의이지만, 아디프산:테레프탈산=1:1∼10(몰비) 정도이다. 다이올 성분으로서, 소량의 다이에틸렌 글라이콜이 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 다이에틸렌 글라이콜의 혼합량은 다이올 성분 중에 0.5∼5.0몰% 정도이다. 또한, 다이카복실산 성분으로서, 소량의 아이소프탈산이 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 아이소프탈산의 혼합량은 다이카복실산 성분 중에 2.0∼5.0몰% 정도이다. 소량의 다이에틸렌 글라이콜이나 아이소프탈산을 혼합하는 것은 얻어지는 섬유의 강성을 적절히 조정하기 위해서이다. 초 성분을 구성하는 공중합체의 융점은 약 200℃이고, 유리전이점은 약 40∼50℃이다.
심 성분과 초 성분의 중량 비율은 심 성분:초 성분=0.3∼3:1(중량비) 정도이다. 심 성분의 중량 비율이 지나치게 낮으면, 가열 시의 형태 유지성이 저하되는 경향이 되고, 또한 최종적으로 얻어지는 자동차 장비재의 강도나 강성이 저하되는 경향이 생긴다. 또한, 심 성분의 중량 비율이 지나치게 높으면, 가열 및 압축 성형으로 일체화되기 어렵고, 표면에 보풀이 생기기 쉬워진다. 심 성분과 초 성분은 동심(同心)으로 배치되어 있어도 되고, 편심(偏心)하여 배치되어 있어도 된다. 그러나, 편심으로 배치되어 있으면, 가열 및 압축 성형 시에 수축이 생기기 쉬워지기 때문에, 동심으로 배치되어 있는 편이 바람직하다.
심초형 복합 섬유는, 심 성분이 되는 폴리에스터와, 초 성분이 되는 공중합 폴리에스터를, 복합 방사 구멍을 가지는 방사 장치에 공급하고, 용융 방사하는 공지의 방법으로 얻을 수 있다. 심초형 복합 섬유는 심초형 복합 장섬유여도 심초형 복합 단섬유여도 되지만, 심초형 복합 장섬유를 이용한 편이, 강성이 높은 자동차 장비재가 얻어지므로, 바람직하다. 심초형 복합 장섬유를 이용하여 섬유 웹을 얻기 위해서는, 이른바 스펀본드법을 이용하는 것이 일반적이다. 즉, 용융 방사해서 얻어진 심초형 복합 장섬유를 즉시 시트상으로 집적하여 섬유 웹을 얻을 수 있다. 또한, 심초형 복합 단섬유를 이용하여 섬유 웹을 얻기 위해서는, 심초형 복합 단섬유를 카딩기에 통과시켜 개섬(開纖)하여 시트상으로 집적하면 된다. 섬유 웹의 중량은 200∼2000g/m2 정도이다. 섬유 웹의 중량이 지나치게 낮으면, 자동차 장비재로서의 용도에 적합하지 않다. 또한, 섬유 웹의 중량이 지나치게 높으면, 자동차가 고중량이 되어, 연비가 나빠진다.
섬유 웹은 심초형 복합 섬유 상호간이 접착되어 있지 않은 상태로 니들 펀치를 실시해도 되고, 심초형 복합 섬유 상호간이 접착된 상태로 니들 펀치를 실시해도 된다. 전자의 방법이면, 섬유 상호간이 접착되어 있지 않기 때문에, 니들 펀치를 실시했을 때의 섬유에 대한 대미지가 적고, 실 절단 등에 의한 강도 저하가 일어나기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한, 후자의 방법이면, 섬유 상호간이 접착된 상태의 섬유 웹이기 때문에, 취급하기 쉽고, 반송하기 쉽다. 니들 펀치는 주지의 방법으로 행해지고, 이에 의해 심초형 복합 섬유 상호간이 삼차원적으로 교락되어, 치밀한 반제품이 얻어진다. 한편, 심초형 복합 섬유 상호간이 접착되어 있었던 경우여도, 니들 펀치에 의해 이 접착은 파괴되어, 심초형 복합 섬유 상호간이 삼차원적으로 교락된다. 펀치 밀도는 10본 이상/cm2인 것이 바람직하다.
이와 같이 해서 얻어진 자동차 장비재용 반제품에 가열 및 압축 성형이 실시되어, 자동차 장비재가 얻어진다. 본 발명에 있어서, 가열 온도의 범위는 120∼220℃ 정도이다. 압축할 때의 가압은 압축의 정도에 따라 임의로 선택할 수 있는 것이 좋다. 또한, 가열 및 압축 성형하는 시간은 5∼60초 정도로 충분하다. 이상의 가열 및 압축 성형을 실시한 후, 실온 중에 방치하는 것에 의해, 반제품을 구성하는 심초형 복합 섬유의 초 성분이 용융 고화되어서, 심초형 복합 섬유 상호간이 긴밀히 접착되어, 강성이 있는 자동차 장비재가 얻어진다. 이러한 자동차 장비재는 자동차의 언더커버, 타이어 하우스 커버, 천정재, 대시 사일렌서, 후드 사일렌서, 펜더 라이너, 자동차용 카펫 기포(基布) 등의 플로어재 또는 각종 트레이재 등으로서 적합하게 이용된다. 한편, 자동차 장비재용은 아니지만, 필터 기재, 가습기용 증산판, 흡음재(이음(異音) 방지재), 인테리어 부재, 카펫용 기포 또는 각종 판재로서도 이용할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 방법으로 얻어진 자동차 장비재용 반제품은, 초 성분이 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어지는 심초형 복합 섬유로 구성되어 있고, 이 공중합체의 구성 단위로서 아디프산을 이용하여, 초 성분의 융점을 200℃ 정도로 저하시키고 있으므로, 넓은 가열 온도의 범위에서 가열 및 압축 성형을 행할 수 있다는 효과를 나타낸다. 그리고, 초 성분의 융점이 낮으므로, 강성이 높은 자동차 장비재가 얻어지고, 특히 심초형 복합 섬유가 장섬유인 경우에는, 초 성분의 융점이 낮은 것과 맞물려, 보다 강성이 높은 자동차 장비재가 얻어진다는 효과를 나타낸다.
실시예
실시예 1
심 성분으로서, 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산의 공중합체(융점 250℃)를 준비했다. 초 성분으로서, 에틸렌 글라이콜, 다이에틸렌 글라이콜, 아디프산, 테레프탈산 및 아이소프탈산의 공중합체(융점 200℃)를 준비했다. 한편, 다이올 성분으로서의 에틸렌 글라이콜은 98.8몰%이고 다이에틸렌 글라이콜은 1.2몰%이며, 다이카복실산 성분으로서의 아디프산은 18.8몰%이고 테레프탈산은 78.0몰%이고 아이소프탈산은 3.2몰%이다. 상기한 심 성분과 초 성분의 양자를, 복합 방사 구멍을 가지는 방사 장치에 공급하고, 용융 방사를 행하여, 심초형 복합 장섬유를 얻었다. 심 성분과 초 성분의 중량 비율은 심 성분:초 성분=7:3이었다. 심초형 복합 장섬유를 얻은 후, 이것을 방사 장치의 하방에 설치한 에어 서커에 도입하고, 고속으로 견인 세화(細化)한 후, 공지의 개섬 장치로 개섬시키고, 이동하는 스크린 컨베이어 상에 포집 및 집적시켜 섬유 웹을 얻었다. 이 섬유 웹을 한 쌍의 가열 롤 사이에 도입하여, 초 성분을 연화시켜 심초형 복합 장섬유 상호간을 접착시킨 후, 니들 펀치 장치에 반송하고, 펀치 밀도 90본/cm2로 니들 펀치를 실시하여, 중량 525g/m2의 자동차 장비재용 반제품을 얻었다.
비교예 1
심 성분으로서, 실시예 1에서 이용한 공중합체를 준비했다. 초 성분으로서, 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산과 아이소프탈산의 삼원 공중합체(융점 230℃)를 준비했다. 이 양자를, 복합 방사 구멍을 가지는 방사 장치에 공급하고, 용융 방사를 행하여, 심초형 복합 장섬유를 얻었다. 심 성분과 초 성분의 중량 비율은 심 성분:초 성분=6:4였다. 심초형 복합 장섬유를 얻은 후, 이것을 방사 장치의 하방에 설치한 에어 서커에 도입하고, 고속으로 견인 세화한 후, 공지의 개섬 장치로 개섬시키고, 이동하는 스크린 컨베이어 상에 포집 및 집적시켜 섬유 웹을 얻었다. 이 섬유 웹을 한 쌍의 가열 롤 사이에 도입하여, 심 성분을 연화시켜 심초형 복합 장섬유 상호간을 접착시킨 후, 니들 펀치 장치에 반송하고, 펀치 밀도 90본/cm2로 니들 펀치를 실시하여, 중량 500g/m2의 자동차 장비재용 반제품을 얻었다.
비교예 2
심초형 복합 단섬유(유니티카주식회사제, 품번 「2080」, 섬도가 4.4데시텍스이고, 섬유장: 51mm이고, 심 성분:초 성분=1:1이며, 초 성분의 융점이 200℃인 심초형 복합 단섬유)를 준비했다. 한편, 이 심초형 복합 단섬유의 심 성분은 실시예 1에서 이용한 공중합체와 동일한 것이고, 초 성분은 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산과 아이소프탈산의 삼원 공중합체이지만, 아이소프탈산의 혼합 비율이 많은 것이고, 융점이 낮은 것이다. 이 심초형 복합 단섬유를 카딩기로 개섬 및 집적시켜 섬유 웹을 얻은 후, 즉시 니들 펀치 장치에 반송하고, 펀치 밀도 90본/cm2로 니들 펀치를 실시하여, 중량 500g/m2의 자동차 장비재용 반제품을 얻었다.
실시예 1, 비교예 1 및 2에서 얻어진 자동차 장비재용 반제품을 가열된 금속제 평판 사이에 끼우고, 압력 30kPa로 시간 1분의 조건에서 가열 및 압축 성형을 행했다. 가열된 금속제 평판은 120℃, 130℃, 140℃, 150℃, 160℃, 180℃, 200℃, 210℃, 220℃의 9조건에서 행한 바, 이하와 같았다. 즉, 실시예 1에서 얻어진 반제품은, 150℃∼210℃의 온도에서 양호하게 성형할 수 있고, 고강성인 장비재가 얻어졌다. 120℃∼140℃ 및 220℃의 온도에서는 성형할 수 있지만, 강성이 약간 부족한 것이었다. 한편, 비교예 1에서 얻어진 반제품은, 120℃∼180℃에서는 성형할 수 없고, 200℃∼220℃에서는 성형할 수 있지만 강성이 부족한 것이었다. 비교예 2에서 얻어진 반제품은, 160℃∼180℃의 온도에서 양호하게 성형할 수 있고, 고강성인 장비재가 얻어졌다. 120℃∼150℃ 및 200℃∼220℃의 온도에서는 성형할 수 있지만, 강성이 부족한 것이었다.

Claims (9)

  1. 심 성분이 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산으로 이루어지는 공중합체로 이루어지고, 초 성분이 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어지는 심초형 복합 섬유가 집적되어 이루어지는 섬유 웹에, 니들 펀치를 실시하는 것에 의해, 해당 심초형 복합 섬유 상호간을 삼차원적으로 교락시키는 것을 특징으로 하는 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    초 성분이 에틸렌 글라이콜, 아디프산, 테레프탈산, 아이소프탈산 및 다이에틸렌 글라이콜로 이루어지는 공중합체인 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    심 성분과 초 성분의 중량비가 심 성분:초 성분=1∼3:1인 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    심초형 복합 섬유 중에 있어서, 심 성분과 초 성분이 동심으로 배치되어 있는 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    심초형 복합 섬유가 심초형 복합 장섬유 또는 심초형 복합 단섬유인 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    섬유 웹 중의 심초형 복합 섬유 상호간이 초 성분의 연화 또는 용융에 의해 접착되어 있는 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    자동차 장비재가 자동차의 하면을 덮는 언더커버인 자동차 장비재용 반제품의 제조 방법.
  8. 심 성분이 에틸렌 글라이콜과 테레프탈산의 공중합체로 이루어지고, 초 성분이 에틸렌 글라이콜과 아디프산과 테레프탈산을 포함하는 공중합체로 이루어지는 심초형 복합 섬유가 집적되어 이루어지는 섬유 웹을 얻는 공정,
    상기 섬유 웹에, 니들 펀치를 실시하는 것에 의해, 상기 심초형 복합 섬유 상호간을 삼차원적으로 교락시켜 자동차 장비재용 반제품을 얻는 공정,
    및 상기 자동차 장비재용 반제품에 가열 및 압축을 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 장비재의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    초 성분이 에틸렌 글라이콜, 아디프산, 테레프탈산, 아이소프탈산 및 다이에틸렌 글라이콜로 이루어지는 공중합체인 자동차 장비재의 제조 방법.
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