KR20200091796A - 성형성이 우수한 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

성형성이 우수한 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 복합원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로 우수한 성형성, 흡차음성, 내구성 및 친환경성을 가지는 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로 섬유원단의 표면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 표면을 각각 60 내지 120℃로 예열하는 단계; 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 각각 인입하는 단계; 및 중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 접착제를 압출하여 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계;를 포함하는 복합원단의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 복합원단에 관한 것이다.

Description

성형성이 우수한 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법{COMPOSITE FABRICS FOR CAR INTERIOR WITH GOOD FORMABILITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차 내장재용 복합원단에 관한 것으로, 보다 구체적으로 우수한 성형성, 흡차음성, 내구성 및 친환경성을 가지는 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 산업은 기존의 성능 위주의 개발에서 벗어나, 최근에는 질을 중시하는 개발로 진행되고 있으며, 특히 탑승자와 직접적으로 접촉되는 자동차 내장재에 대한 고급화가 요구되고 있다.
자동차용 내장재로는 사람의 편의성, 안전성 및 안락감을 증대시키기 위한 시트, 헤드라이너, 도어트림, 필라트림, 트렁크트림 및 리어쉘프 등이 있으며, 이러한 내장재는 마감재로서 트리코트 또는 니트 등의 섬유 원단에 폴리우레탄 발포체(foam)가 합지된 복합원단이 일반적으로 사용된다.
섬유 원단에 폴리우레탄 발포체를 합지하기 위한 방법으로서, 종래 폴리우레탄 발포체에 화염 또는 불꽃(flame)을 가하여 용융시킴으로써 원단이 압착에 의해 발포체에 접착되는 불꽃 라미네이션 방법이 주로 사용된다.
그러나 불꽃 라미네이션 방법은 제조 시간 및 에너지가 많이 소요될 뿐만 아니라, 폴리우레탄 발포체를 탄화시킴에 따라 인체에 유해한 VOC(Volatile Organic Compound) 가스를 발생시키는데, 이는 자동차 내장재로의 적용 후에도 가스로 인한 냄새를 유발시키고, 이로 인한 두통 및 피부염을 유발하는 문제점이 있다. 또한 불꽃 라미네이션 과정에서 상기 폴리우레탄 발포체의 탄화에 따른 두께의 감소로 인하여 균일한 제품을 얻기 힘들고, 단열성 및 흡차음성 효과가 감소하며 쿠션감이 저하되는 문제가 있다.
한편 폴리우레탄 발포체는 원단과의 접착력이 약해 박리가 유발되는데, 특히 성형 부품으로 사용되는 내장재의 경우 연신이 많이 되는 부분에서 상기 발포체로부터 원단이 쉽게 박리되며, 원단에 주름이 생기거나 변형이 일어나는 문제가 보고되고 있다.
본 발명의 목적은 유해가스의 발생이 적으며, 우수한 성형성 및 생산성을 가지는 자동차 내장재용 복합원단의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 흡차음성, 내구성 및 쿠션감이 우수한 자동차 내장재용 복합원단을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 폴리우레탄 발포체와 섬유원단의 접착력이 향상된 자동차 내장재용 복합원단 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 성형성이 우수한 자동차 내장재용 복합원단의 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합원단에 관한 것이다.
일 구현예는 섬유원단의 표면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 표면을 각각 60 내지 120℃로 예열하는 단계; 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 각각 인입하는 단계; 및 중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 접착제를 압출하여 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계;를 포함하는 복합원단의 제조방법을 제공한다.
상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 침투층을 형성하고, 상기 접착제층과 폴리우레탄 스폰지 시트가 상기 침투층을 통해 결합되어, 섬유원단/접착제층/침투층/폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층된 구조로 제조되고, 상기 침투층은 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10%의 두께를 가질 수 있다.
상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 압출시 열 및 상기 예열된 섬유원단의 표면과 스폰지 시트의 표면의 열을 이용하고 압착하여 접착하는 것일 수 있다.
상기 접착하는 단계는 상기 접착제를 150 내지 350℃의 온도로 압출할 수 있다.
상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 압출시간(t)이 1 내지 4초(s)일 수 있고, 상기 접착제의 압출시간(t)은 압출기로부터 접착제가 압출되는 시점에서 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에 접착제가 도포되는 시점까지의 시간일 수 있다.
상기 복합원단의 제조방법은, 중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 제1 접착제 및 제2 접착제를 공압출하여 섬유원단/제1 접착체층/제2 접착제층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 제2 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계를 포함하고, 상기 제1 접착제는 상기 제2 접착제 대비 점도가 더 높은 것일 수 있다.
다른 일 구현예는 섬유원단, 접착제층 및 폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층되고, 상기 접착제층이 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 형성되는 것으로, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10 %의 두께를 가지는 침투층을 포함하는 복합원단을 제공한다.
상기 접착제층은 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 0.5 내지 3 %의 두께를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 자동차 내장재용 복합원단의 제조방법은 성형성 및 생산성이 우수한 장점이 있다.
또한 본 발명의 자동차 내장재용 복합원단의 제조방법은 종래 발포체인 폴리우레탄을 용융시켜 원단과 접착시켜 복합원단을 제조함에 따라 발생되는 유해가스의 발생을 줄이고 복합원단의 두께 감소를 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 자동차 내장재용 복합원단은 흡차음 성능 및 쿠션감이 우수하며, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트(발포체)와 섬유원단의 주름이나 박리 없이 우수한 내구성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합원단 제조 공정의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합원단의 단면을 나타낸 도식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합원단의 양면을 나타낸 도식도이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이를 포함한 여러 형태로 구현될 수 있음은 자명하다.
본 명세서에서 특별히 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명의 기술영역에 속하는 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 가진다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이며, 이에 본 발명이 제한되는 것으로 인식되어서는 안 된다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구 범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 성형성이 우수한 자동차 내장재용 복합원단의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합원단의 제조 공정의 모식도이다. 이하, 상기 도 1을 참조하여 상기 복합원단의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
상기 복합원단의 제조방법은 섬유원단(1)의 표면 및 폴리우레탄 스폰지 시트(2)의 표면을 각각 60 내지 120℃로 예열하는 단계; 상기 섬유원단(1) 및 폴리우레탄 스폰지 시트(2)를 각각 인입하는 단계; 및 상기 섬유원단의 일면(a')과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a) 사이에, 상기 섬유원단의 일면(a')과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a)에 대하여 수평방향으로 접착제(3)를 압출하여 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계;를 포함한다.
상기 예열하는 단계는, 상기 섬유원단 일면(a') 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a)을 60 내지 120℃, 60 내지 100℃ 또는 60 내지 80℃로 예열함으로써, 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 각각의 타면(b’, b) 및, 이들의 내부는 가열되지 않는 것일 수 있다. 따라서 상기 접착제(3)가 도포되는 섬유원단 일면(a') 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a)의 표면의 온도만 선택적으로 높임으로써, 접착제가 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면상에 압출될 때 표면 온도 저하에 따른 접착제 경화를 억제할 수 있으며, 이에 하기 기재된 바와 같이 접착제층 및 침투층을 매우 섬세하게 형성할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 예열하는 단계는 전기히터를 이용하여 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 각각의 일면(a’, a) 을 예열하는 것일 수 있으며, 상기 전기히터는 자외선 전기히터를 사용하는 경우 더욱 바람직하다. 적외선은 자외선보다 강한 열작용을 하며 에너지가 직접적이고 순간적인 열전달이 빠르게 가열되기 때문에 가열 대상의 내부까지 열이 전달되기 쉽다. 따라서 적외선 전기히터를 본 발명에 적용하는 것은 바람직하지 않다. 한편, 압착롤(r)에 열원을 구비하여 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 압착롤을 통해 압착 또는 인입과 동시에 예열하는 방법도 있으나, 이 경우에는 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 각각의 타면(b’, b)이 예열되기 때문에 바람직하지 않고, 접착제가 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 과도하게 침투되어 섬유원단의 접착상태가 좋지 않으며, 주름이 발생할 가능성이 매우 높다.
상기 섬유원단(1) 및 폴리우레탄 스폰지 시트(2)를 인입하는 단계는, 구체적으로, 권취된 섬유원단(1)과 폴리우레탄 스폰지 시트(2)를 압착롤(r)에 인입하는 것으로, 이 후 접착 단계를 통해 섬유원단과 폴리우레탄 스폰지 시트를 합지시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 예열하는 단계에서 상기 온도로 예열된 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를, 이들 각각의 타면(b’, b)에 접촉된 압착롤(r)을 이용하여 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 인입하는 것일 수 있다.
한편, 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트는 각각 일면(a’, a) 및 타면(b’, b)을 가지는 것으로 설명될 수 있고, 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 각각의 일면(a’, a)은 하기 서술한 바와 같이 접착제(3)가 압출되어 도포되는 면일 수 있고, 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 각각의 타면(b’, b)은 인입된 후 상기 압착롤(r)에 의해 압착될 때 압착롤과 직접적으로 접촉하는 면으로서 접착제(3)가 도포되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 압착롤은 상기 접착제(3)와 직접적으로 접촉하지 않는다. 이에, 복합원단 제조시 상기 압착롤에 별도의 세척과정이 요구되지 않으며, 복합원단의 제조를 연속적으로 진행할 수 있어 공정 간소화 측면에서 바람직하다.
상기 접착하는 단계는 중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면(a')과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a) 사이에, 상기 섬유원단의 일면(a')과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a)의 수평방향으로 접착제(3)를 압출하여 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 상기 섬유원단의 타면(b') 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 타면(b)에 각각 위치하는 압착롤(r)을 이용하여 접착하는 공정을 포함한다.
상기 접착하는 단계는, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 접착제를 압출하여 접착제층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 접착제는 접착제 조성물을 혼련시킨 후, T-다이 압출기를 통해 압출하는 것일 수 있다. 고온으로 압출된 접착제는 전부 및/또는 일부가 용융된 상태로서 폴리우레탄 스폰지 시트 내부 기공에 빠른 속도로 침투(흡수)될 수 있고, 압출시 접착제의 점도가 낮은 상태이기 때문에 접착 대상의 표면에 균일하게 또는 균일한 두께로 도포되기 어렵다. 이에, 폴리우레탄 스폰지 시트의 표면이 손상되어 굴곡이 발생하기 쉽고, 접착성이 떨어져서 섬유원단의 박리가 발생될 수 있으며, 또한 복합원단 제조 공정을 간소화하기 어렵다. 하지만 본 발명의 복합원단 제조방법에 의하면 상기 접착하는 단계는, 상기 복합원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 타면에 접하는 각 압착롤(원형)이 접촉되는 지점에서의 접선방향, 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에서 접착제가 도포되는 지점의 접선방향, 구체적으로, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a', a)이 압착롤에 의해 접착되어 이동(진행)되는 방향의 수평방향으로 접착제를 압출하여 접착제층을 형성하는 것이고, 바람직하게는 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a', a)이 압착롤에 의해 접착되어 이동(진행)하는 방향 및 상기 접착제가 압출되는 방향은 모두 동일하게 중력방향이다. 이에 따라, 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면이 진행되는 방향과 동일한 방향인 중력방향으로 접착제가 압출되어 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면(a', a) 사이에 도포되기 때문에, 상기 접착제는 고온으로 압출되어 용융된 상태라도 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 지나치게 과도하게 침투되지 않으며, 중력에 의한 침투가 발생하지 않으므로 접착대상의 표면 전체 면적에 있어서 균일한 두께로 도포될 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 접착하는 단계는 상기 섬유원단의 타면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 타면에 각각 위치하는 압착롤을 이용하여 접착(압착)하는 것으로서, 구체적으로 상기 접착은 상기 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트의 적층과 동시에 진행된다. 즉, 상기 접착제를 압출하고 도포하여 접착제층을 형성하는 동시에 상기 섬유원단의 타면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 타면에 각각 위치하는 압착롤을 이용하여 접착을 진행하기 때문에, 압출된 접착제의 열 및 상기 예열된 섬유원단의 표면과 스폰지 시트의 표면의 열을 이용하고 압착하기 때문에 효과적으로 접착을 진행할 수 있다. 따라서 섬유원단 및 발포체를 접착할 때 추가로 열을 가할 필요가 없으므로 공정 간소화 및 비용 절감에 유리하고, 균일한 접착층을 형성할 수 있다. 반면에, 종래기술은 접착제를 가열 압출하여 원단 또는 발포체 상에 도포하고, 이후에 원단과 발포체를 접촉시키고 이때 다시 가열하여 접착을 진행하는데, 이 경우 접착제의 상 변이가 여러 번 진행되므로 접착제 물성이 변질되기 쉽고 접착능력이 저하되거나 접착 정도가 균일하지 않을 수 있다. 따라서 복합원단의 표면에 주름이 발생되거나 섬유원단 박리가 일어나기 용이하다.
상기 접착제는 150 내지 350℃의 온도로 압출되는 것일 수 있고, 좋게는 200 내지 300℃, 220 내지 280℃ 또는 230 내지 270℃의 온도에서 압출되는 것일 수 있다. 한편, 상기 섬유원단의 타면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 타면에 각각 위치하는 압착롤은 전술한 바와 같이 열원을 가지지 않는 것일 수 있고, 구체적으로 추가의 열을 공급받지 않는 것일 수 있다. 이에, 공정 간소화 및 비용 절감 측면에서 유리하다.
상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 압출시간(t)이 1 내지 4초(s), 좋게는 1 내지 3초(s), 더 좋게는 1 내지 2.5초(s) 또는 1 내지 2초(s)일 수 있다. 상기 접착제의 압출시간(t)가 상기 범위에 해당되는 경우, 상대적으로 매우 짧은 압출시간(t)에서 접착제가 압출되는 것이므로, 압출시 접착제의 온도 및 열을 보존할 수 있고, 보존된 열을 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 접착하는데 이용할 수 있으며, 이에 따라 상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 접착할 때 추가의 열원이나 열 공급이 필요하지 않을 수 있다. 따라서 공정 간소화 및 비용 절감 측면에서 유리하고, 이로써 제조된 복합원단은 표면구조가 균일하게 형성된 접착층을 포함하므로 흡차음 성능 및 쿠션감이 우수하며, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트(발포체)와 섬유원단의 주름이나 박리 없이 우수한 내구성을 가질 수 있다.
한편, 상기 접착제의 압출시간(t)은 압출기로부터 접착제가 압출되는 시점에서 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에 접착제가 도포되는 시점까지의 시간을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 복합원단의 제조방법은, 상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 침투층을 형성하고, 상기 접착제층과 폴리우레탄 스폰지 시트가 상기 침투층을 통해 결합되어, 섬유원단/접착제층/침투층/폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층된 구조로 제조되고, 상기 침투층은 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10%의 두께를 가지도록 복합원단을 제조하는 것일 수 있다.
본 발명의 복합원단 제조방법은 상기의 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트 인입 단계 및 침투층과 접착체층을 형성하는 접착 단계를 포함함에 따라 종래 자동차 내장재용 복합원단 제조 시 발생되는 유해 가스를 줄이고, 제조 시간 및 에너지 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 접착제층을 이용하여 섬유원단과 폴리우레탄 스폰지 시트를 접착시킴에 따라 상기 섬유원단의 낮은 성형성을 현저히 향상시켜 자동차용 내장재에 적용이 용이하다.
특히, 상기 섬유원단쪽의 압착롤 및 폴리우레탄 스폰지 시트쪽의 압착롤 사이에 접착제를 압출하는 동시에 섬유원단, 폴리우레탄 스폰지 시트 및 접착제를 압착롤로 스퀴징하여 접착제층이 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10%의 두께를 가지는 침투층을 형성함에 따라 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 손상과 두께 감소를 방지하는 효과가 뛰어나다. 이는 종래 자동차 내장재용 복합원단의 제조 시 폴리우레탄의 표면을 용융시켜 섬유원단과 접착시키거나, 발포체(폴리우레탄 스폰지 시트)의 일면 또는 섬유원단의 일면에만 접착제를 압출하여 도포하고, 이후에 발포체와 섬유원단을 접착시키는 경우에는, 두 소재 간의 접착면이 고르지 못하고 제조된 복합원단이 불균일할 뿐만 아니라 폴리우레탄의 두께 감소 또는 접착제층의 두께 증가로 인한 복합원단의 물성 및 품질 안정성이 저하되는 것으로 검토된다. 반면에 본 발명의 복합원단의 제조방법에 의하면, 하기 실시예에서 상술한 바와 같이 이러한 문제를 효과적으로 해결함으로써 우수한 물성을 구현할 수 있다.
보다 구체적으로 섬유원단 표면에 접착제를 압출하여 도포하는 경우 섬유원단 내부로 접착제가 흡수되는 동시에 압출된 접착제가 공기에 노출됨에 따라 냉각되어 경화하므로 본 발명에서 목적으로 하는 바람직한 두께 범위를 가지는 침투층(접착제가 발포체 내부로 침투되어 형성된 층)을 형성하기 어렵다.
반면에, 폴리우레탄 스폰지 시트(발포체) 표면에 접착제를 압출하여 도포하는 경우 접착제에 함유된 용매가 충분히 증발되지 않으므로, 접착제가 많은 양으로 발포체 내부 깊이까지 흡수되어 침투층이 두껍게 형성될 수 있다. 이에, 접착제층은 상대적으로 얇게 형성되므로 섬유원단의 박리현상이 빈번하게 발생할 수 있다. 이와 동시에 발포체 표면이 불균일하고, 이의 두께가 감소될 수 있어 복합원단의 흡차음 성능, 쿠션감 및 내구성 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따라 상기 복합원단에 형성된 침투층이 상기 범위의 두께인 경우 접착력이 향상되어 섬유원단의 박리가 억제되고 우수한 내구성을 가지는 복합원단을 제공할 수 있다. 반면에, 상기 침투층이 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2% 미만으로 형성되는 경우 상대적으로 접착제층이 두껍게 형성될 수 밖에 없고, 전체 복합원단의 두께가 증가될 수 있다. 또한 접착력이 열화되어 섬유원단이 쉽게 박리될 수 있다. 반면에 상기 침투층이 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 10%를 초과하면 폴리우레탄 스폰지 시트가 경화되어 탄성력, 복원력이 열화되고, 복합원단의 쿠션감 및 흠차음 성능이 좋지 않을 수 있다. 또한, 접착제층이 상대적으로 얇게 형성될 수 밖에 없어 접착력이 열화되고 섬유원단이 박리되기 쉽다.
이어서, 상기 접착하는 단계를 진행한 이후, 냉각롤을 통과시킴으로써 합지된 형태의 복합원단을 제조할 수 있다. 상기 냉각롤을 통과시키는 공정은 해당 기술분야에서 복합원단을 제조하는데 적용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 공지된 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 복합원단의 제조방법은 중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 제1 및 제2 접착제를 공압출하여 섬유원단/제1 접착체층/제2 접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 제2 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계를 포함하고, 상기 제1 접착제는 상기 제2 접착제 대비 점도가 더 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 접착제는 제1 접착제 대비 점도가 다소 낮은 물질을 포함함으로써 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 적절히 침투될 수 있고 본 발명의 침투층을 잘 형성할 수 있는 장점이 있다. 이에, 상기 섬유원단/ 제1접착체층/ 제2접착체층/ 폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층된 구조를 잘 형성할 수 있으며, 상기 제2 접착제가 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 잘 형성할 수 있고, 상기 섬유원단, 제1접착제, 제2접착제, 침투층, 및 폴리우레탄 스폰지가 유기적으로 결합됨으로써 접착력이 향상될 수 있다. 그 결과로서 본 발명의 자동차 내장재용 복합원단은 흡차음 성능 및 쿠션감이 우수하며, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트(발포체)와 섬유원단의 주름이나 박리 없이 우수한 내구성을 가질 수 있다.
상기 공압출은 150 내지 350℃, 좋게는 200 내지 300℃, 220 내지 280℃ 또는 230 내지 270℃에서 2 이상의 접착제 조성물을 각각 압출하여 접착제층을 형성하는 것일 수 있다. 상기 접착제 조성물을 공압출하는 경우, 복합원단 내 두 층 이상의 접착제층이 형성될 수 있으며, 이 때 각 접착제층은 동일 성분 또는 서로 다른 성분일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 섬유원단, 접착제층 및 폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층되고, 상기 접착제층이 상기 폴리우레탄 스폰지 시트에 침투되어 형성되고, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10 %의 두께를 가지는 침투층을 포함하는 복합원단을 제공한다.
상기 복합원단은 일 구현예에 따른 복합원단의 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다.
상기 침투층은 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10 %의 두께를 가지는 것일 수 있고, 좋게는 2% 이상 9% 이하, 2.5% 이상 8.5% 이하, 2.5% 이상 8% 이하, 2.5% 이상 7.5% 이하 또는 2.5% 이상 7% 이하, 더 좋게는 2.5% 이상 6% 이하일 수 있다.
상기 접착제층은 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 0.5 내지 3 %의 두께를 가지는 것일 수 있고, 좋게는 0.5% 이상 3% 이하, 0.5% 이상 2.5% 이하, 0.5% 이상 2% 이하, 0.7% 이상 2% 이하 또는 0.9% 이상 2% 이하, 더 좋게는 1% 이상 2% 이하일 수 있다.
이에, 상기 접착제층과 폴리우레탄 스폰지 시트가 상기 침투층을 통해 결합되어, 섬유원단/접착제층/침투층/폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층된 구조를 잘 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 침투층에 포함된 접착제와 상기 접착제층에 포함된 접착제가 강한 상호작용을 가질 수 있고, 이에 따라 제조된 복합원단은 흡차음 성능 및 쿠션감이 우수하며, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트(발포체)와 섬유원단의 주름이나 박리 없이 우수한 내구성을 가질 수 있다.
상기 섬유원단은 섬유 소재라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 직물, 편물 및 부직포 등을 들 수 있다. 바람직하게, 상기 섬유원단은 트리코트 및 니트 및 부직포에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 트리코트 및 니트는 신축성이 우수하며 부직포는 쿠션감을 향상시킬 수 있어, 이를 자동차 내장재의 스킨 소재로 사용 시 사용자에게 편안함을 부여할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 부직포는 보다 구체적으로 천연 섬유, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 아크릴 섬유 및 레이온계 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 섬유를 니들펀칭(needle punching) 등의 성형방법으로 제조한 것일 수 있으나, 상기 소재 및 성형방법으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트는 탄성 및 복원력을 부여하는 것으로서, 이소시아네이트, 폴리올 및 발포제를 이용하여 제조된 스폰지 형태의 폴리우레탄 시트이며, 이 기술 분야에서 공지된 제조 방법으로 제조된 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기의 폴리우레탄 스폰지 시트를 사용함으로써 폴리우레탄 스폰지 시트 내부에 접착제의 침투가 용이하여, 복합원단에 접착제를 포함하는 폴리우레탄 스폰지 시트인 침투층을 형성시킬 수 있다.
이에 따라, 섬유원단과 폴리우레탄 스폰지 시트 접착시 발생하는 폴리우레탄 스폰지 시트의 손상 및 두께 감소를 방지하는 효과가 현저히 우수하며, 두 소재 간의 접착성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트는 두께가 2 내지 10 mm이고, 밀도가 10 내지 40 kg/m3인 것일 수 있으며, 바람직하게는 두께가 2 내지 5 mm이고, 밀도가 20 내지 40 kg/m3인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 범위의 폴리우레탄 스폰지 시트는 탄성 및 복원력을 장기간 유지할 수 있고 사용자에게 편안한 사용감을 부여할 뿐만 아니라, 자동차 주행 중에 발생되는 소음을 제거하는 흡차음 성능이 우수하다.
이 때, 상기 접착제가 폴리우레탄 스폰지 시트 내부에 용이하게 침투되어 폴리우레탄 스폰지 시트 및 접착제층 사이에 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2% 내지 10%의 두께를 갖는 침투층을 형성할 수 있으며, 이에 따라 섬유원단과 폴리우레탄 스폰지 시트의 접착성이 현저히 상승하고, 두 소재의 손상 없이 충분한 두께를 갖는 복합원단의 제조가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 접착제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들면 폴리올레핀계 수지, 무수말레인산 그래프트 수지, 아이오노머 수지, 열가소성 폴리우레탄, 아크릴계 수지 및 폴리에스테르에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리올레핀계 수지 또는 폴리올레핀계 수지와 아이오노머 수지의 혼합물일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면, 상기 폴리올레핀계 수지로서 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌과 아이오노머 수지의 혼합물을 사용하는 것일 수 있다.
상기 아이오노머 수지는 에틸렌 및 메틸아크릴산의 공중합체를 나트륨, 칼륨, 리튬, 마그네슘 및 아연 등의 금속의 이온으로 가교한 아이오노머 수지인 것일 수 있으며, 상기 폴리에틸렌과 아이오노머 수지의 혼합물을 사용하는 경우, 혼합물 내 아이오노머 수지의 함량은 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 혼합물을 접착제로 사용함에 따라 섬유원단, 폴리우레탄 스폰지 시트 및 부직포 간의 접착성뿐만 아니라, 제조된 복합원단과 일정한 형태를 갖는 기재 표면 간의 접착성이 우수하여 박리 없이 장기간 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 접착제층은 난연제를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어 상기 난연제는 상기 접착제층 총 중량에 대하여 0.01 내지 1 중량%, 좋게는 0.1 내지 1 중량%, 더 좋게는 0.1 내지 0.5 중량% 포함될 수 있다.
상기 난연제는 무기계 난연제, 인계 난연제, 구아니딘계 난연제 및 할로겐계 난연제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 무기계 난연제를 사용하여 복합원단의 난연성, 내열성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 복합원단은 우수한 접착성, 단열성, 흡차음성, 쿠션감 및 내구성을 가지며, 열을 가한 일정한 형태를 갖는 기재 표면에 적용하여 성형하기에 용이할 뿐만 아니라, 이를 금형에 위치시킨 후 가열하는 사출 성형이 용이한 장점이 있다. 이에 따라, 자동차 내장재뿐만 아니라 단열, 흡음, 차음 및 탄성이 요구되는 다양한 분야에 적용할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
[실시예 1]
도 1에 도시된 제조 공정에서와 같이, 자외선 전기히터를 이용하여 표면을 60~80℃로 예열한 트리코트 원단과 폴리우레탄 스폰지 시트(두께: 3 mm, 밀도: 30 kg/m3)를 각각 롤에 인입시키고, 상기 원단 및 스폰지 시트 사이에 폴리우레탄(㈜한국유화) 94 중량 % 및 Zn-아이오노머 수지(DuPont, Surlyn® 9950) 6 중량%가 혼합된 접착제를, 상기 폴리우레탄이 스폰지 시트상에 도포되고 Zn-아이오노머 수지가 원단상에 도포되도록 250℃에서 공압출하면서, 동시에 압착롤을 이용하여 접착(압착)시켜 도 2의 적층구조를 가지는 복합원단을 제조하였다. 이때 접착제는 트리코트 원단과 폴리우레탄 스폰지 시트가 이동하는 방향(중력에 대해 수평방향)에 대하여 수평방향으로 압출되었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 제조된 복합원단과 부직포(밀도: 220 kg/m3)를 롤에 인입시키고, 상기 복합원단과 부직포 사이에 상기 실시예 1의 접착제를, 상기 폴리우레탄이 스폰지 시트상에 도포되고 Zn-아이오노머 수지가 부직포상에 도포되도록 250℃에서 공압출하면서, 압착롤을 이용하여 접착(압착)시켜 도 3의 적층구조를 가지는 복합원단을 제조하였다. 이때 접착제는 복합원단과 부직포가 이동하는 방향(중력에 대해 수평방향)에 대하여 수평방향으로 압출되었다.
[비교예 1]
트리코트 원단과 폴리우레탄 스폰지 시트(두께: 3 mm, 밀도: 30 kg/m3)를 각각 롤에 인입시키고, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트가 롤을 통과시키기 직전에 LPG를 이용하여 표면을 용융시켰다. 표면이 용융된 폴리우레탄 스폰지 시트와 트리코트 원단을 압착롤을 이용하여 압착시켜 복합원단을 제조하였다.
[비교예 2]
폴리우레탄 스폰지 시트(두께: 3 mm, 무게: 30 kg/m3)를 롤에 인입시키고, 상기 폴리우레탄 스폰지 시트의 표면에 접착제층이 형성되도록 상기 실시예 1의 접착제를 압출기에 투입하여 250℃에서 압출하였다. 이때 상기 접착제는 폴리우레탄 시트가 이동하는 방향(중력에 대해 수직방향)에 대하여 수직방향으로 압출되었다. 이어서, 제조된 접착제층이 형성된 폴리우레탄 스폰지 시트와 상기 실시예 1의 트리코트 원단을 각각 롤에 인입시키고 압착롤을 이용하여 압착시켜 복합원단을 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1의 트리코트 원단을 롤에 인입시키고, 상기 트리코트 원단 표면에 접착제층이 형성되도록 상기 실시예 1의 접착제를 공압출기에 투입하여 250℃에서 압출하였다. 이때 접착제는 트리코트 원단이 이동하는 방향(중력에 대해 수직방향)에 대하여 수직방향으로 압출되었다. 이어서 상기 실시예 1의 폴리우레탄 스폰지 시트(두께: 3 mm, 무게: 30 kg/m3)와 접착제층이 형성된 트리코트 원단을 각각 롤에 인입시키고 압착 롤을 이용하여 압착시켜 복합원단을 제조하였다.
침투층 두께 (㎛)
(PU스폰지시트 대비 두께, %)		 접착제층 두께 (㎛)
(PU스폰지시트 대비 두께, %)		 주름 발생여부 섬유 박리여부
실시예 1 90 ㎛ (3 %) 40 ㎛ (1.33 %) - -
실시예 2 90/90 ㎛ (양면) (3 %) 40/40 ㎛ (양면) (1.33 %) - -
비교예 1 - - 주름 발생 -
비교예 2 310 ㎛ (10.33 %) 10 ㎛ (0.33 %) 주름 발생 박리 발생
비교예 3 5 ㎛ (1.67 %) 100 ㎛ (3.33 %) - 박리 발생
표 1을 참고하면, 상기 실시예 1 및 2에 따라 제조된 복합원단은 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 40 ㎛의 접착제층 또는 양면에 각각 두께 약 40 ㎛의 접착제층을 가지며, 복합원단 내 접착제가 침투되어 형성된 침투층의 두께가 약 90 ㎛였다.또한, 트리코트 원단과 폴리우레탄 스폰지 시트의 손상이 없어(폴리우레탄 스폰지 시트의 두께가 약 0.1% 감소) 복합원단이 균일한 표면구조를 가지며, 두 소재 간의 접착력이 우수한 것을 확인하였다.
반면, 비교예 1에 따라 제조된 복합원단은 복합원단의 표면이 불균일하며 복합원단 내 폴리우레탄 스폰지 시트의 두께가 10% 이상 감소되어 복합원단이 실시예 1 및 2에 비해 상대적으로 얇게 제조된 것을 확인하였다. 또한, 복합원단 제조시 좋지 않은 냄새가 발생하였으며 트리코트 원단의 접착상태가 나쁘고, 주름이 발생한 것을 확인하였다.
비교예 2에 따라 제조된 복합원단은 폴리우레탄 스폰지 시트와 트리코트 원단 사이에 두께 10 ㎛ 이하의 접착제층을 가지며, 침투층의 두께가 약 310 ㎛였고, 형성된 침투층의 경계면이 불균일하였다. 또한, 트리코트 원단의 접착상태가 나쁘고, 주름이 발생하여 제품성이 떨어지는 것을 확인하였다.
비교예 3 에 따라 제조된 복합원단은 폴리우레탄 스폰지 시트와 트리코트 섬유 사이에 두께 100 ㎛ 이상의 접착제층을 가지며, 침투층의 두께가 약 5 ㎛였다. 또한, 복합원단은 실시예 1 및 2 대비 상대적으로 두껍게 제조되었으며, 트리코트 원단과 폴리우레탄 스폰지 시트의 접착상태가 좋지 않고, 원단 박리가 발생하였다.
1: 섬유원단 2: 폴리우레탄 스폰지 시트 3: 접착제

Claims (8)

  1. 섬유원단의 표면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 표면을 각각 60 내지 120℃로 예열하는 단계;
    상기 섬유원단 및 폴리우레탄 스폰지 시트를 각각 인입하는 단계; 및
    중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 접착제를 압출하여 섬유원단/접착체층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계;
    를 포함하는 복합원단의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 침투층을 형성하고,
    상기 접착제층과 폴리우레탄 스폰지 시트가 상기 침투층을 통해 결합되어, 섬유원단/접착제층/침투층/폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층된 구조로 제조되고,
    상기 침투층은 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10%의 두께를 가지는 복합원단의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 압출시 열 및 상기 예열된 섬유원단의 표면과 스폰지 시트의 표면의 열을 이용하고 압착하여 접착하는 것인, 복합원단의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착하는 단계는 상기 접착제를 150 내지 350℃의 온도로 압출하는 것인 복합원단의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착하는 단계는 상기 접착제의 압출시간(t)이 1 내지 4초(s)이고,
    상기 접착제의 압출시간(t)은 압출기로부터 접착제가 압출되는 시점에서 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에 접착제가 도포되는 시점까지의 시간인 복합원단의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    중력방향으로 이동하는 상기 섬유원단의 일면과 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면 사이에, 상기 섬유원단의 일면 및 폴리우레탄 스폰지 시트의 일면에 대하여 수평방향으로 제1 접착제 및 제2 접착제를 공압출하여 섬유원단/제1 접착체층/제2 접착제층/폴리우레탄 스폰지 시트가 적층과 동시에 접착되고, 상기 제2 접착제의 일부가 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투하여 침투층을 형성하도록 접착하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 접착제는 상기 제2 접착제 대비 점도가 더 높은 복합원단의 제조방법.
  7. 섬유원단, 접착제층 및 폴리우레탄 스폰지 시트가 순차적으로 적층되고,
    상기 접착제층이 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 내부로 침투되어 형성되는 것으로 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 2 내지 10 %의 두께를 가지는 침투층을 포함하는 복합원단.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착제층은 상기 폴리우레탄 스폰지 시트 두께의 0.5 내지 3 %의 두께를 가지는 복합원단.
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