KR20210025379A - 자동차 펜더라이너용 복합소재 및 이를 이용한 펜더라이너의 제조방법 - Google Patents

자동차 펜더라이너용 복합소재 및 이를 이용한 펜더라이너의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량이고, 내수성 및 내화학성이 우수한 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합 소재 및 이를 이용하여 1-Piece Type의 자동차 전륜 및 후륜용 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법에 관한 것이다
본 발명의 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합소재 및 펜더라이너는 불소수지 발수층/PP섬유및 PET섬유로 된 부직포 차음층/PP섬유, PET섬유, 중공사 및 ML섬유로된 흡음층/ LLDPE와 LLDPE로 조성된 필름층의 복합구조로 이루어져 있으며 기존 펜더라이너에 비하여 20%정도로 경량성이 개선되어 자동차 연비 측면에서 상업적으로 매우 유리한 제품이다.

Description

자동차 펜더라이너용 복합소재 및 이를 이용한 펜더라이너의 제조방법{Composite material for automobile fender liner and manufacturing method of fender liner using same}
본 발명은 자동차 펜더라이너용 복합소재에 관한 것이며, 구체적으로는 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합소재 및 이를 이용한 자동차 전륜 및 후륜용 펜더라이너의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 주행 중 타이어로부터 비산되는 빗물이나 흙과 같은 이물질이 차체 프레임 쪽으로 유입되는 것을 방지하고, 자동차 밑바닥의 돌, 모래 등에 의한 충격으로 생기는 마찰음 등의 차량 소음을 저감시키며, 물 및 각종 오염물로 인한 차체의 부식예방을 위해 타이어 상부 주연에 판이 설치되며, 이러한 판을 펜더라이너(Fender Liner)라 한다.
이러한 펜더라이너(Fender Liner)는 주로 플라스틱 성형품이 사용되고 있으나, 차량의 경량화 및 차량 내로 전달되는 소음 저감을 위해 부직포 소재로 대체하고 있으며 국내업계 또한 소재의 교체를 진행하고 있지만 국내의 기술수준이 선진 기술에 비해 낮은 상태이므로 이를 개선하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
현재 펜더라이너(Fender Liner)용으로 플라스틱 소재를 대체한 부직포 소재는 가교제 역할을 위한 저융점 섬유(low melting fiber)와 PET를 이용하여 제조하고 있으나 우기나 비가 많이 오는 환경에서는 부직포가 물을 흡수하여 수축과 팽창의 과정을 통해 형태 변형이나 이탈되는 경우가 발생하며, 눈이 오는 경우에는 도로위에 미끄럼 방지를 위해 사용하는 염화칼슘에 의한 부식으로 물성 저하 등에 의해 사용 수명이 단축되고 있다.
펜더라이너(Fender Liner)용 소재와 관련하여 선행기술로 예를 들면, 특허문헌1에 타이어와 그 타이어의 외측에 위치되는 차체패널을 구획하기 위하여, 상기 타이어를 차체패널 내측에서 일정구간만큼 감싸도록 벤딩 성형된 차량용 휠가드 제조에 있어서, 전체 100중량부 대비 폴리에스터섬유 50 내지 80중량부 및 폴리프로필렌섬유 20 내지 50중량부를 혼섬하는 혼섬단계; 상기 혼섬단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제1펠트층형성단계; 상기 혼섬단계에서 제조된 섬유를 카딩하고 니들펀칭하여 펠트층을 형성하는 제2펠트층형성단계; 및 상기 제1펠트층과 제2펠트층을 적층하고 니들펀칭하는 합지단계를 포함하는 차량용 휠가드의 제조방법을 개시하고 있으며, 특허문헌2에는 음료용기를 재활용하여 저밀도 폴리에틸렌으로서, 인장강도가 7 내지 9Mpa, 신율이 700 내지 800%, 굴곡강도가 10 내지 15MPa, 굴곡탄성율이 220 내지 300MPa, 충격강도가 35 내지 45kgf㎝/㎝인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 음료용기 마개를 재활용한 자동차 흙받이용 펠릿의 제조방법을 개시하고 있다.
또 특허문헌3에 자동차의 타이어 뒤로 판상태로 취부되는 판상의 흙받이 부재에 있어서, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌을 주제로 하는 수지 조성물로 이루어지고, 오루젠 강성이 2300Kgf/cm2 이상 4000Kgf/cm2 이하의 경우에는 두께를 0.8mm 이상 1.5mm 이하로 하고 오루젠 강성이 2000Kgf/cm2 이상 2300Kgf/cm2 이하의 경우에는 두께를 1.2mm 이상 2.0mm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 판형 흙받이 부재를 개시하고 있다.
본 출원의 발명자는 흡차음 일체형 복합구조이고, 기존 소재에 비하여 경량성, 내수성 및 내화학성이 우수한 복합소재 및 이를 이용한 1-Piece Type의 자동차 전/후륜 펜더라이너를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
특허문헌1: 대한민국 등록특허공보 등록번호10-1205092호 특허문헌2: 대한민국 등록특허공보 등록번호10-1723424호 특허문헌3: 일본 특허공보 특허제3317048호
본 발명에서 해결하려는 과제는 자동차 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합소재에 관한 것이며, 보다 상세하게는 기존의 펜더라이너용 소재에 비하여 보다 경량이고, 내수성 및 내화학성이 우수한 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합소재 및 이를 이용하여 1-Piece Type의 자동차 전륜 및 후륜용 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너용 복합소재는 발수층, 차음층, 흡음층, 필름층이 순차 적층된 복합구조의 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 흡차음 일체형 복합소재로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재의 일 실시 형태는 차음층 표면으로 불소수지가 코팅된 발수층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성된 부직포층인 차음층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사, 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포층인 흡음층, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름층 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 필름층이 순차 적층된 복합구조로 이루어진다.
상기 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재에서 상기 차음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 차음층의 중량은 250 ~ 350g/㎡로 이루어진다.
상기 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재에서 상기 흡음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 PET 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 흡음층의 중량은 550 ~ 650g/㎡로 이루어진다.
상기 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재에서 상기 필름층은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 혼합수지를 압출코팅 방식에 의해 필름층이 형성되도록 코팅하는 것으로 이루어진다.
상기 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재에서 상기 필름층의 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 혼합수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 ~ 70중량부와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부로 조성되는 것으로 이루어지며, 필름층의 중량은 200g/㎡로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재와 자동차 후륜 펜더라이너용 복합소재로 구분하여 제조된다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재일 때는 상기 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 35 ~ 45중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 55 ~ 65중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber)과 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)가 중량비로 1 ~ 1의 비율이 보다 바람직하고, 차음층의 단위중량은 350g/㎡로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재에서 전륜 펜더라이너용 복합소재의 필름층은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 단독 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지가 중량비로 1 : 1의 비율로 조성되며, 필름층의 단위중량은 200g/㎡로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재에서 자동차 후륜 펜더라이너용 복합소재일 때는 상기 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 65 ~ 75중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 차음층의 단위중량은 250g/㎡로 이루어진다.
또 후륜 펜더라이너용 복합소재의 필름층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 혼합수지 30 내지 70중량부와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 내지 70중량부로 조성되고, 필름층의 단위중량은 200g/㎡로 이루어진다.
상기 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재는 폴리프로필렌 섬유(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성된 부직포층인 차음층과 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사 및 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포층인 흡음층을 니들펀칭에 의해 합지한 다음, 상기 흡음층 표면으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 혼합수지를 압출 코팅방식으로 코팅하여 필름층을 형성하고, 상기 차음층 표면으로 불소수지로 코팅하는 발수층을 형성한 복합소재를 열처리하여 펜더라이너용 복합소재를 제조하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은 a). 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 부직포로 이루어진 차음층과, 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 부직포로 이루어진 흡음층을 니들펀칭하여 합지하는 니들펀칭공정과, b). 니들펀칭공정 후 흡음층 표면으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 ~ 70중량부와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼합수지로 압출 코팅방식에 의해 필름층을 형성하는 필름층 형성공정과, c). 필름층 형성공정 후 차음층 표면으로 불소수지로 코팅하는 발수층 형성공정 및 d). 상기 공정에 위해 형성된 복합재료를 열처리하는 열처리공정을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은 a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 35 ~ 45중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 55 ~ 65중량부로 조성되고, 단위중량이 350g/㎡이며, 흠음층의 단위중량은 550g/㎡이고, b).필름층 형성공정의 필름층이 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지로 조성되고, 단위중량이 200g/㎡로 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, 차음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber)와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)의 조성비가 중량으로 1 : 1 이고, 필름층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지의 조성비가 중량으로 1 : 1 의 비율을 갖는다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 60 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 40중량부로 조성되고, 단위중량이 250g/㎡이며, 흡음층은 단위중량이 650g/㎡이며, b).필름층 형성공정의 필름층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지 30 ~ 70중량부와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 30 ~ 70중량부로 조상되고, 단위중량이 200g/㎡로 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, ⅰ) 상기 복합소재를 금형 삽입 전에 100∼250℃에서 30초∼5분 동안 가열하는 제1단계공정과, ⅱ) 상기 복합소재를 상온에서 50∼200 kg/㎠의 압력으로 냉간 압축성형하는 제2단계공정 및 ⅲ) 상하 금형을 제거하지 않고 30초∼10분 동안 냉간 압축 성형을 유지하는 제3단계공정을 수행하는 것을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, 차음층 표면으로 불소수지가 코팅된 발수층, 차음층 표면으로 불소수지가 코팅된 발수층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성된 부직포층인 차음층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사, 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포층인 흡음층, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름층 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 필름층이 순차 적층된 복합구조의 복합소재을 이용하여 냉간압축성형에 의해 1-Piece Type으로 성형 제조하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은 자동차 전륜 및 후륜용 펜더라이너(Fender Liner)을 구분하여 성형 제조하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재는 흡차음성이 우수하고, 경량이면서 내구성이 우수한 특징이 있으며, 신율이 우수하여 펜더라이너를 1-Piece Type으로 성형할 수 있는 장점이 있다.
또 본 발명에 따른 1-Piece Type 펜더라이너는 기존 2-pieces type 제품이 장시간 사용 시 접합부에서 벌어짐이 발생하여 주행 시 과소음이 발생하는 문제점을 해결하는 특징이 있으며, 별도 접합공정이 없어 제품생산에 따른 원가절감의 장점이 있고 또 접합부가 없어 내구성이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 펜더라이너용 복합소재의 제조공정 및 본 발명에 따른 자동차 전륜용 펜더라이너가 설치되는 위치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜용 펜더라이너 성형제품을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 구체적 내용과 <실시예> 및 <시험예>에 의해 보다 구체적으로 설명하지만 아래 기재 내용 및 실시예의 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재는 차음층 표면으로 불소수지가 코팅된 발수층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성된 부직포층인 차음층, 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사, 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포층인 흡음층, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름층 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 필름층이 순차 적층된 복합구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 불소수지가 코팅된 발수층은 펜더라이너용 복합소재의 발수 기능을 부여하여 내구성을 향상시키기 위한 것이며, 차음층 표면으로 불소수지를 Floating Knife 코팅 방식을 이용하여 코팅하는 것으로 이루어진다.
상기 차음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 차음층의 중량은 250 ~ 350g/㎡로 이루어진다.
상기 흡음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 PET 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 흡음층의 중량은 550 ~ 650g/㎡로 이루어진다.
상기 필름층은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 혼합수지를 압출코팅 방식에 의해 필름층이 형성되도록 코팅하는 것으로 이루어진다.
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 혼합수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 ~ 70중량부와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부로 조성되는 것으로 이루어지며, 필름층의 중량은 200g/㎡이 바람직하다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재와 자동차 후륜 펜더라이너용 복합소재로 구분하여 제조된다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재가 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재일 때는 상기 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 35 ~ 45중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 55 ~ 65중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber)과 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)가 중량비로 1 ~ 1의 비율이 보다 바람직하고, 차음층의 단위중량은 350g/㎡로 이루어진다.
또 전륜 펜더라이너용 복합소재의 필름층은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 단독 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지가 중량비로 1 : 1의 비율로 조성되며, 필름층의 단위중량은 200g/㎡이 바람직하다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재가 자동차 후륜 펜더라이너용 복합소재일 때는 상기 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 60 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 40중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 차음층의 단위중량은 250g/㎡로 이루어진다.
또 후륜 펜더라이너용 복합소재의 필름층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 내지 70중량부와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 내지 70중량부로 조성되고, 필름층의 단위중량은 200g/㎡이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재를 이용한 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재의 제조방법은 a). 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼섬 부직포로 이루어진 차음층과 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사 및 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포로 이루어진 흡음층을 합지하는 니들펀칭공정과, b). 니들펀칭공정 후 흡음층 표면으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 단독 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 혼합수지를 압출 코팅방식으로 필름층을 형성하는 필름층 형성공정과 c). 필름층 형성공정 후 차음층 표면으로 불소수지로 코팅하는 발수층 형성공정 및 d). 상기 공정에 위해 형성된 복합재료를 열처리하는 열처리공정순으로 제조된다.
본 발명에 따른 또 다른 과제의 해결수단으로 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은 a). 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 부직포로 이루어진 차음층과, 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 부직포로 이루어진 흡음층을 니들펀칭하여 합지하는 니들펀칭공정과, b). 니들펀칭공정 후 흡음층 표면으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 ~ 70중량부와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼합수지로 압출 코팅방식에 의해 필름층을 형성하는 필름층 형성공정과, c). 필름층 형성공정 후 차음층 표면으로 불소수지로 코팅하는 발수층 형성공정 및 d). 상기 공정에 위해 형성된 복합재료를 열처리하는 열처리공정 순으로 제조된다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은 a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 35 ~ 45중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 55 ~ 65중량부로 조성되고, 단위중량이 350g/㎡이며, 흠음층의 단위중량은 550g/㎡이고, b).필름층 형성공정의 필름층이 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지로 조성되고, 단위중량이 200g/㎡로 제조된다.
본 발명에 따른 자동차 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, 차음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber)와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)의 조성비가 중량으로 1 : 1 이고, 필름층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지의 조성비가 중량으로 1 : 1 의 비율을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자동차 후륜 펜더라이너(Fender Liner)의 제조방법은, a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 60 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 40중량부로 조성되고, 단위중량이 250g/㎡이며, 흡음층은 단위중량이 650g/㎡이며, b).필름층 형성공정의 필름층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지 30 ~ 70중량부와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 30 ~ 70중량부로 조상되고, 단위중량이 200g/㎡로 제조된다.
본 발명에 따른 상기 a). 니들펀칭공정은 1차 Punching 후 Web Drafter Roller를 통과시킨 후 2차 UP-Punching하는 것으로 이루어지며 Web Drafter에 의해 Web의 좌우 중량편차를 ±3%로 제조하여 균일한 웹을 제조할 수 있으며 또한 장력(Tension)을 저감시킬 수 있다.
상기 b). 필름층 형성공정에서 압출방식의 필름코팅은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 이종소재를 정밀하게 혼합하면서 코팅하는데 바람직하며 필름층은 펜더라이너(Fender Liner)의 내수성 및 내화학성 등을 향상시키기는 기능을 나타낸다.
또 상기 d). 상기은 열처리공정은 차음층과 흡음층의 부직포 조성섬유에 차이가 있으므로 차음층과 흡음층의 용융점을 고려하여 적외선(IR; infrared ray) 히터를 제어하여 열처리하는 것이 바람직하다.
상기 열처리 공정의바람직한 예로는 차음층이 폴리프로필렌(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성되어 있고 이들 섬유의 개별적 융점을 고려하여 대략 120℃ 정도, 흡음층은 폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사 및 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성되어 있고, 이들 섬유의 개별적 융점을 고려하여 대략 170℃ 정도의 온도조건으로 적외선(IR; infrared ray) 히터를 제어하여 가열한다.
그리고 상기 본 발명의 라이너용 복합소재의 제조방법에 의해 제조된 복합소재는 최종적으로 성형공정에 의해 1-piece type 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너가 제조되는 것으로 이루어지며, 본 발명의 복합소재는 폴리프로필렌 섬유(PP fiber)의 조합에 의해 우수한 신율을 나타내므로 1-piece type으로 성형이 가능하다.
본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너의 제조방법은 ⅰ) 상기에서 제조한 본 발명에 따른 복합소재를 금형 삽입 전에 100 ∼ 250℃에서 30초∼5분 동안 가열한 제1단계공정과, ⅱ) 상기 예열 처리한 복합소재를 상온에서 50 ∼ 200 kg/㎠의 압력으로 냉간 압축성형하는 제2단계공정 및 ⅲ) 상,하 금형을 제거하지 않고 30초 ∼ 10분 동안 냉간 압축 성형을 유지하는 제3단계공정을 수행하는 것으로 이루어지며 전륜 및 후륜 펜더라이너는 각각의 적합한 성형기을 채용하여 구분하여 성형한다.
아래에서는 <실시예> 및 <시험예>를 통하여 본 발명에 따른 자동차 전륜 및 후륜 펜더라이너용 복합소재와 1-Piece Type의 전륨 치 후륜 펜더라이너(Fender Liner)에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실시예 1> 복합소재 제조
자동차 전륜용 펜더라이너 복합소재를 제조하기 위하여 6D 폴리프로필렌 섬유 40중량부와 3D 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 60중량부로 조성된 부직포로 350g/㎡ 중량의 차음층 부직포를 준비하고, 6D 폴리프로필렌 섬유 30중량부와 3D 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 30중량부, 중공사20중량부, 저융점 PET 섬유 20중량부로 조성된 550g/㎡ 중량의 흡음층 부직포를 준비한다.
상기 차음층 부직포와 흡음층 부직포를 니들 펀칭기를 이용하여 1차 니들펀칭한 다음, Web Drafter Roller를 통과시킨 후 2차 UP-Punching하여 차음층과 흡음층을 합지시키고, 합지된 부직포의 흡음층 표면으로 압출기를 이용하여 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이 200g/㎡ 중량이 되게 제어하면서 코팅하여 필름층 형성시킨다.
상기에서 얻어진 복합소재를 적외선 히터에 투입하면서 열처리 하되 치음층 즉의 온도가 120℃, 흡음측 측 온도가 170℃가 되도록 적외선 히터를 조절하여 얼처리하여 촤종적으로 전륜용 펜더라이너 복합소재를 제조하였으며, 전륜용 펜더라이너 복합소재의 차음층 흡음층 및 필름층의 조성은 아래 [표 1]에 나타내었다.
구분 조성 및 비율(wt%) 단위중량(g/㎡)
차음층 PP섬유(6D) 40, PET섬유(3D) 60 350
흡음층 PP섬유(6D) 30, PET섬유(3D) 30 중공사 20, 저융점 PET 섬유 20 550
필름층 LLDPE 100 200
<실시예 2>
상기 <실시예 1>과 동일한 방법으로 지동차 후륜 펜더라이너용 복합소재를 제조하였으며, 후륜용 펜더라이너 복합소재의 차음층 흡음층 및 필름층의 조성은 아래 [표 2]에 나타내었다.
구분 조성 및 비율(wt%) 단위중량(g/㎡)
차음층 PP섬유(6D) 70, PET섬유(3D) 30 250
흡음층 PP섬유(6D) 30, PET섬유(3D) 30 중공사 20, 저융점 PET 섬유 20 650
필름층 HDPE 70, LLDPE 30 200
<실시예 3>
상기 <실시예 1> 제조한 자동차 전륜용 펜더라이너 복합소재을 성형기에 투입하기 전에 170℃의 온도조건으로 3분 동안 가열한 다음, 전륜용 성형기를 이용하여 상온에서 150kg/㎠의 압력으로 냉간 압축성형한 후, 상하 금형을 제거하지 않고 3분 동안 냉간 압축 성형을 유지한 다음 탈형하여 1-piece type의 전륜용 펜더라이너를 각각 제조하였다.
상기 <실시예 2> 제조한 자동차 후륜용 펜더라이너 복합소재를 후륜용 성형기를 이용하여 상기 전륜용 펜더라이너와 동일한 방법 성형하여 1-piece type의 후륜용 펜더라이너를 각각 제조하였다.
<시험예>
상기 <실시예 3>에서 제조한 전륜 및 후륜용 펜더라이너로부터 시편을 제작한 다음 시편에 대하여 기계적 강도를 시험하고 그 결과(평군값)를 아래 [표 3]에 나타내었다.
평가항목
(주요성능)		 단위
비중
(%)		 세계최고 수준
보유(일본/닛산)		 국내수준 시험예 표준/인증기준
1. 중량 g/m2 15 1,200 1,400 ≤ 1,100 NES M
0076
2. 인장강도 N 10 Warp ≥1391
Filling ≥785		 Warp ≥1300
Filling ≥750
3. 인장신도 % 10 Warp ≥33.4
Filling ≥111		 Warp ≥32
Filling ≥110
4. 인열강도 N 10 Warp ≥600
Filling ≥1000		 Warp ≥550
Filling ≥950
5. 마모강도 급 5 ≥4 ≥4
6. 수축률 % 5 Warp ≤0.1
Filling ≤0.5		 Warp ≤0.5
Filling ≤0.5
7. 변퇴색 급 4 4 NES M
0135
8. 색차 △Eab 1.62 1.62
9.
흡
음
율		 1,000Hz - 15 0.1 0.16 이상 ISO 354
2,000Hz 0.25 0.33 이상
3,150Hz 0.4 0.51 이상
5,000Hz 0.5 0.66 이상
10. 연소성 mm/min 10 80 이하 S.E(Self Extinguish) ASTM D 635
상기 [표 3]에 나타낸 바와같이 본 발명에 전륜 및 후륜용 펜더라이너의 기계적 강도가 세계최고 수준과 대등하고, 흠음성 면에서 기존 국내 제품에 비하여 우수한 것을 알 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 펜더라이너의 단위중량이 1100g/m2인 점은 기존 국내 제품(1,400g/m2)에 비하여 20% 정도로 경량화되었으며, 세계최고 수준(1,200g/m2)에 비해서도 경량인 점을 확인할 수 있으며, 이러한 물리적 특성은 자동차의 경우 차체무게가 1% 감소하면 0.7%의 연비 향상효과를 개선할 수 있으므로 자동차 연비 측면에서 본 발명에 따른 펜더라이너가 상업적으로 매우 유리한 측면인 것을 알 수 있다.
본 발명의 구현예들에 대해 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 차음층 표면으로 불소수지가 코팅된 발수층:
    폴리프로필렌 섬유(PP fiber)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber)로 조성된 부직포층인 차음층;
    폴리프로필렌 섬유(PP fiber), 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber), 중공사, 저융점 PET 섬유(LM PET fiber)로 조성된 부직포층인 흡음층;
    선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름층 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 조성된 필름층이 순차 적층된 것을 특징으로 하는 자동차 펜더라이너용 복합소재.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 차음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 차음층의 중량은 250 ~ 350g/㎡로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재.
  3. 청구항3에 있어서,
    상기 흡음층은 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 PET 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 혼섬 부직포층이며, 흡음층의 중량은 550 ~ 650g/㎡로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재.
  4. a). 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 30 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 70중량부로 조성된 부직포로 이루어진 차음층과, 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 25 ~ 35중량부, 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 25 ~ 35중량부, 중공사 15 ~ 25중량부 및 저융점 섬유(LM fiber) 15 ~ 25중량부로 조성된 부직포로 이루어진 흡음층을 니들펀칭하여 합지하는 니들펀칭공정과,
    b). 니들펀칭공정 후 흡음층 표면으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 30 ~ 70중량부와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부로 조성된 혼합수지로 압출 코팅방식에 의해 필름층을 형성하는 필름층 형성공정과,
    c). 필름층 형성공정 후 차음층 표면으로 불소수지로 코팅하는 발수층 형성공정 및
    d). 상기 공정에 위해 형성된 복합재료를 열처리하는 열처리공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 펜더라이너용 복합소재의 제조방법.
  5. 청구항4에 있어서,
    a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 35 ~ 45중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 55 ~ 65중량부로 조성되고, 단위중량이 350g/㎡이며, 흠음층의 단위중량은 550g/㎡이고, b).필름층 형성공정의 필름층이 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지로 조성되고, 단위중량이 200g/㎡인 것을 특징으로 하는 자동차 전륜 펜더라이너용 복합소재의 제조방법.
  6. 청구항4에 있어서,
    a).니들펀칭공정의 차음층이 6데니어(D) 폴리프로필렌(PP fiber) 60 ~ 70중량부와 3데니어(D) 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(PET fiber) 30 ~ 40중량부로 조성되고, 단위중량이 250g/㎡이며, 흡음층은 단위중량이 650g/㎡이며, b).필름층 형성공정의 필름층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지 30 ~ 70중량부와 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지 30 ~ 70중량부로 조상되고, 단위중량이 200g/㎡인 것을 특징으로 하는 자동차 후륜 펜더라이너용 복합소재의 제조방법.
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