KR20210122366A - 자동차용 헤드 라이너 - Google Patents

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KR20210122366A
KR20210122366A KR1020200038575A KR20200038575A KR20210122366A KR 20210122366 A KR20210122366 A KR 20210122366A KR 1020200038575 A KR1020200038575 A KR 1020200038575A KR 20200038575 A KR20200038575 A KR 20200038575A KR 20210122366 A KR20210122366 A KR 20210122366A
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권충호
용석준
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(주)대한솔루션
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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 폼 시트의 양쪽 면에 유리섬유를 쵸핑하고 그 위에 부직포를 적층한 다음 어느 하나에 표피재를 적층하여 제작하돠, 상기 표피재를 염색할 때나 침지 방식 또는 스프레이 분사 방식으로 광 촉매를 첨가할 수 있게 구성함으로써, 광 촉매의 산화 분해 과정을 촉진하여 포름알데하이드를 포함하는 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 분해 효과를 높일 수 있다. 본 발명은 폴리우레탄 폼 시트의 양쪽 면에 유리섬유를 쵸핑하여 일체로 구성할 때 사용하는 접착층에 광 촉매를 첨가하여 사용하거나, 스프레이 방식으로 광 촉매를 추가하여 구성함으로써, 별도의 추가 구성이 없이도 광 촉매의 산화 분해 과정을 통해 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 줄여 새로 출고하는 자동차의 실내 공기 질을 만족시켜 품질을 높일 수 있다.

Description

자동차용 헤드 라이너{HEADLINER FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 헤드 라이너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤드 라이너를 구성하는 표피재를 제작할 때 염색 과정이나 침지 과정 또는 스프레이 과정을 통해 광 촉매를 첨가할 수 있게 하여 헤드 라이너의 제조과정이나 실내 공기에 함유된 휘발성 유기화합물(VOCs)을 줄여 안전하게 사용할 수 있게 한 것이다. 또한, 헤드 라이너를 제작할 때 사용하는 접착제에 광 촉매를 첨가하거나 스프레이 분사하여 제조함에 따라 이러한 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거 효과를 더욱더 높일 수 있게 한 것이다.
일반적으로 헤드 라이너는 자동차에서 사용하는 내장재 중 크기가 가장 큰 내장재 중 하나로, 흡음 성능과 마감 기능 등 다양한 기능을 할 수 있도록, 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)과 같이, 다층 구조로 제작한다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1192416호
천연 섬유, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제1층; 열가소성 발포제(TF foam)를 포함하는 제2층; 및 천연 섬유, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제3층;으로 구성되어 고흡음성, 환경친화성 및 경량화를 실현할 수 있는 자동차용 헤드라이너 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2019-0040597호
무기 또는 유기 섬유로 이루어진 섬유상 입자에 열가소성 수지를 포함하게 하여 헤드라이너 기재를 제작하므로, 헤드라이너에서 요구하는 기계적 강도와 더불어 경량화할 수 있게 한 자동차용 헤드라이너 기재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 이때, 열가소성 수지를 포함한 제1 섬유상 입자와 제2 섬유상 입자를 결착하여 중심층을 구성하므로, 이들 섬유상 입자 표면에 코팅부를 형성하여 서로 불규칙하게 결착하게 하므로, 제1 섬유상 입자와 제2 섬유상 사이에 기공을 포함하여 3차원적인 그물 구조인 망목 구조를 형성하여 기계적 강성을 얻을 수 있게 한 자동차용 헤드라이너 기재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2019-0117945호
금형에서 헤드라이너 기재에 FMH 리브를 부착한 상태에서 헤드라이너 기재에 에어를 분사함으로써, 금형이 압착하는 힘과 더불어 에어의 분사력을 이용하여 헤드라이너 기재나 FMH 리브가 파손되지 않게 하면서도 FMH 리브를 헤드라이너 기재에 더욱 견고하게 부착할 수 있게 한 자동차용 헤드라이너 제조방법 및 그 헤드라이너를 제공하는 데 그 목적이 있다. 특히, 금형으로 헤드라이너 기재에 FMH 리브를 부착한 상태, 즉 금형이 합형하여 소정의 시간이 경과한 뒤에 에어를 분사하여 FMH 리브를 부착하므로, 한 번에 강한 외력이 헤드라이너 기재에 가해지지 않고 분산하는 효과를 통해 헤드라이너 기재나 FMH 리브를 파손하지 않으면서도 견고하게 부착할 수 있게 한다.
하지만, 이처럼 다층 구조로 제작할 때는 접착제 등을 이용하여 일체로 부착함에 따라 다음과 같은 문제가 발생한다.
(1) 접착제 성분에 함유되거나 제작하는 과정에서 발생한 유해성분이 자동차를 완성한 뒤에도 남아있을 수 있다.
(2) 즉, 이처럼 헤드 라이너를 제작할 때 발생하거나 대기 중에 함유되었던 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 잔존 했다가 자동차 실내의 공기를 오염시킬 수 있다.
(3) 특히, 휘발성 유기화합물은 대기 상태에서 휘발하여 악취나 오존을 발생하는 탄화수소화합물로, 피부접촉이나 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장애를 일으키는 발암물질로 잘 알려졌다.
(4) 이러한 접착제와 더불어 흡음 성능이나 차음성능 등을 얻으려고 사용하는 다른 층 구성, 예를 들어서 시트 형태로 사용하는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 등에서도 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 함량이 높아 인체에 해를 가할 수 있다.
(5) 이를 해결하려는 방법으로 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 생기 않거나 거의 발생하지 않는 천연 재질로 대체할 수 있으나, 제조비용이 늘어날 뿐만 아니라 새로운 소재 적용에 따른 품질 개선과 제조 장비의 도입 등으로 여러 가지로 복잡한 문제가 생긴다.
한국등록특허 제10-1192416호 (등록일: 2012.10.11) 한국공개특허 제10-2019-0040597호 (공개일: 2019.04.19) 한국공개특허 제10-2019-0117945호 (공개일: 2019.10.17)
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 폴리우레탄 폼 시트의 양쪽 면에 유리섬유를 쵸핑하고 그 위에 부직포를 적층한 다음 어느 하나에 표피재를 적층하여 제작하되, 상기 표피재를 염색할 때나 침지 방식 또는 스프레이 분사 방식으로 광 촉매를 첨가할 수 있게 구성함으로써, 광 촉매의 산화 분해 과정을 촉진하여 포름알데하이드를 포함하는 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 분해 효과를 높일 수 있게 한 자동차용 헤드 라이너를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리우레탄 폼 시트의 양쪽 면에 유리섬유를 쵸핑하여 일체로 구성할 때 사용하는 접착층에 광 촉매를 첨가하여 사용하거나, 스프레이 방식으로 광 촉매를 추가하여 구성함으로써, 별도의 추가 구성이 없이도 광 촉매의 산화 분해 과정을 통해 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 줄여 새로 출고하는 자동차의 실내 공기 질을 만족시켜 품질을 높일 수 있게 한 자동차용 헤드 라이너를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 헤드 라이너는, 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 각각 접착층(11)을 이용하여 유리섬유(20)를 쵸핑하고, 쵸핑한 유리섬유(20)의 바깥 면에 각각 부직포(30)를 갖추며, 상기 부직포(30) 중 어느 하나에 표피재(40)를 갖춘 자동차용 헤드 라이너에서, 상기 표피재(40)에는, 광 촉매를 첨가한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 광 촉매는, 상기 표피재(40)를 염색할 때 광 촉매를 첨가하여 염색하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 촉매는, 상기 표피재(40)를 상기 광 촉매를 혼합한 광 촉매액에 침지하거나 스프레이 분사하여 첨가하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광 촉매는, 접착층(11)에 직접 첨가하여 사용하거나, 접착층(11) 면에 스프레이 분사한 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 광 촉매는, TiO2 1~4중량%와 물 96~99중량%를 혼합하되, pH가 3±1이고, 25℃에서 비중이 0.9~1.1g/㎤인 것을 특징으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 헤드 라이너는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 광 촉매가 빛에 반응하여 산화분해 반응을 통해 유해 물질을 제거하므로, 자동차 실내의 공기질을 개선하여 쾌적한 실내 환경을 조성한다.
(2) 특히, 광 촉매가 공기 중의 휘발성 유기화합물과 내장재 등의 표면에 달라붙은 오염물질을 분해하고 제거하여 쾌적한 실내 환경을 조성한다.
(3) 또한, 광 촉매가 자동차 실내의 공기에 함유한 질소산화물과 유황산화물 그리고 포름알데히드와 같은 유해가스를 정화하여 쾌적하면서도 안전한 실내 공기를 제공한다.
(4) 광 촉매가 아세트알데이드와 암모니아 그리고 황화수소와 같은 악취를 흡착하여 분해함에 따라 실내 공기질을 더욱더 높일 수 있다.
[도 1]은 본 발명에 따라 폴리우레탄 폼 시트를 준비하는 단계로, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 2]는 본 발명에 따라 폴리우레탄 폼 시트에 접착층을 바른 상태를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따라 폴리우레탄 폼 시트에 바른 접착층에 유리섬유를 쵸핑한 상태를 보여주는 도면으로, (a)는 분해한 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 4]는 본 발명에 따라 쵸핑한 유리섬유 위에 광 촉매를 코팅한 것을 보여주는 도면으로, (a)는 분해한 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 5]는 본 발명에 따라 광 촉매를 코팅한 유리섬유 위에 부직포를 적층한 상태를 보여주는 도면으로, (a)는 분해한 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 6]은 본 발명에 따른 부직포 중에서 어느 하나에 표피재를 적층하는 상태를 보여주는 도면으로, (a)는 분해한 사시도이고, (b)는 정면도이다.
[도 7]은 본 발명에 따른 표피재의 광 촉매액에 침지하는 과정을 보여주는 작업 흐름도이다.
[도 8]은 열 성형 장치로 본 발명에 따른 자동차용 헤드라이너를 열성형하는 상태를 보여주는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(구성)
본 발명에 따른 자동차용 헤드 라이너는, [도 1] 내지 [도 8]과 같이, 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 각각 접착층(11)을 이용하여 유리섬유(20)를 쵸핑하고, 쵸핑한 유리섬유(20)의 바깥 면에 각각 부직포(30)를 갖추며, 상기 부직포(30) 중 어느 하나에 표피재(40)를 적층하여 구성한다.
특히, 상기 표피재(40)를 제조할 때도 염색 과정이나 침지 방식 또는 스프레이 분사 방식으로 광 촉매가 표피재(40)에 스며들게 구성함으로써, 광 촉매의 산화분해 반응을 통해 오염 물질 제거와 정화 작용 그리고 냄새 제거 효과를 얻을 수 있게 되어 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있게 한 것이다.
또한, 상기 접착층(11)에는 직접 광 촉매를 첨가하거나 광 촉매액을 스프레이 분사하여 사용하므로, 추가 구성을 최소화하면서도 이러한 산화분해 반응을 통해 오염 물질 제거와 정화 작용 그리고 냄새 제거 효과를 더욱더 높일 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 자동차용 헤드 라이너는 적층하는 순서에 따라 차례로 설명한다.
가. 폴리우레탄 폼 시트 준비
폴리우레탄 폼 시트(10)는, [도 1]과 같이, 자동차용 헤드 라이너에서 흡음재로 사용하는 것을 사용하고, 특히 미리 정한 크기로 자른 시트 형태로 준비한다. 이때, 준비한 폴리우레탄 폼 시트(10)는 연속해서 공급할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
나. 접착층
접착층(11)은, [도 2]와 같이, 상술한 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 표면에 후술할 유리섬유(20)를 쵸핑하여 일체로 성형하기 위한 층이다. 이러한 접착층(11)은 쵸핑할 유리섬유(20)를 폴리우레탄 폼 시트(10)에 일체로 부착시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
한편, 상기 접착층(11)에는, [도 2]와 같이, 광 촉매(11')를 첨가하여 구성할 수 있다. 여기서, 광 촉매(11')는 광을 받으면 촉매 작용을 일으켜서 유기물을 산화 분해하는 촉매를 말한다. 이러한 광 촉매(11')는 본 발명에서는 도포할 접착층(11)을 준비할 때 접착층(11)에 직접 도포하여 사용하거나, 폴리우레탄 폼 시트(10)에 바른 접착층(11) 위에 스프레이 방식으로 분사하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 광 촉매(11')로는 TiO2를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광 촉매(11')를 물에 혼합하여 사용할 때는 TiO2 1~4중량%와 물 96~99중량%를 혼합하되, pH가 3±1이고, 25℃에서 비중이 0.9~1.1g/㎤로 맞춰서 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이처럼 광 촉매(11')를 첨가하거나 스프레이 분사한 접착층(11) 위에는 유리섬유(20)를 부착하여 일체로 구성한다.
다. 유리섬유
유리섬유(20)는, [도 3]과 같이, 상술한 접착층(11) 위에 쵸핑하여 일체로 구성한다. 여기서, 유리섬유(20)는 화학적 내구성이 있어 부식하지 않으며 강도, 특히 인장강도가 강해 구조적 강성을 얻을 수 있으며, 단열과 방음 성능이 우수한 것으로 잘 알려졌다. 또한, 쵸핑은 유리섬유(20)를 잘게 절단하고 절단한 유리섬유(20)를 접착제(11) 위에 뿌려서 접착층(11) 위에 일체로 성형하는 것을 말한다.
이처럼 이루어진 유리섬유(20)에는, [도 4]와 같이, 상술한 접착층(11) 위에 광 촉매(21)를 도포할 수 있다. 이때, 상기 광 촉매(21)는 상술한 접착층(11)에서 설명했던 광 촉매(11')와 같은 구성으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이러한 광 촉매(21)는 유리섬유(20)와 후술할 부직포(30) 사이에 있게 되므로, 부직포(30)에 직접 광 촉매(21)를 도포하거나 상술한 접착층(11)과 같은 스프레이 방식 등으로 분사하여 층을 형성하게 구성할 수도 있다.
라. 부직포
부직포(30)는, [도 5]와 같이, 상술한 유리섬유(20)와 마주하여 각각 하나씩 적층한다. 여기서, 부직포(30)는 섬유를 직포하지 않고 평행이나 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로, 사용섬유와 접착제는 합성 고분자가 대부분으로 주름방지성와 형태안정성이 크고, 어떤 방향으로도 자유롭게 제단이 가능하며, 강도의 범위가 넓고, 보온성·흡수성 그리고 절연성이 우수한 것으로 잘 알려졌다.
이러한 부직포(30)는, [도 5]와 같이, 상술한 유리섬유(20) 위에 각각 하나씩 적층한다. 이때, 부직포(30)에는 상술한 유리섬유(20)에서 설명했던 것과 같이, 유리섬유(20) 면에 형성한 광 촉매(21)를 유리 섬유(20) 면이 아닌 이 부직포(30)에 도포하거나 스프레이 분사 등의 방식으로 도포하여 사용할 수 있다.
마. 표피재
표피재(40)는, [도 6]과 같이, 상술한 두 개의 부직포(30) 중에서 자동차 실내에 노출하는 부직포(30) 상에 적층하여 자동차 실내에 노출될 수 있게 구성한다. 이러한 표피재(40)는 실질적으로 자동차 실내에서 탑승자의 시야에 노출되는 부분으로 실내 마감 기능을 가진 것을 사용한다.
특히, 상기 표피재(40)는 마감재로서 미감 등을 고려하여 염색할 때 상술한 바와 같은 광 촉매(41)를 첨가하여 염색하거나, [도 7]과 같이 침지 방식으로 광 촉매(41)를 첨가하거나, 스프레이 방식으로 분사하여 첨가할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 침지 방식은 표피재(40)에 해당하는 표피재를 본 발명에 따라 광 촉매와 물이 0.5~2:9의 비율로 혼합한 광 촉매액에 침지하게 하고, 침지한 후 안을 채우는 패딩(Padding) 과정을 거친 뒤 열처리하여 마무리하는 과정을 통해 이루어진다. 여기서, 광 촉매는 위에서 설명한 것과 같은 것을 사용하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이처럼 이루어진 층 구성은, [도 8]과 같이 열성형 금형(M)에 투입하여 미리 정한 압력과 열을 가하면서 일체로 열 성형하게 된다.
이상과 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동차용 헤드 라이너에 대하여 표피재에 광 촉매를 첨가하여 휘발성 유기화합물(VOCs)의 감소량을 측정한 결과는 다음과 같다. 여기서, 실시예 1 내지 실시예 4는 아래의 [표 1]과 같은 방법으로 광 촉매를 첨가했다.

구분
실시예 1
실시예 2
실시예 3
실시예 4

투입 공정
염색
가공
염색+후가공
기재 성형

광 촉매 투입
원단 염색시
침지
원단 염색+침지
스프레이 공정

투입량
광 촉매 : 물 = 1:9(1%)
10g/㎡[10%]
이렇게 광 촉매를 첨가한 실시예 1 내지 실시예 3에 대한 결과는 아래의 [표 2]와 같고, 실시예 4에 대한 결과는 아래의 [표 3]과 같다.

성분
벤젠
톨루엔
에틸벤젠
자일렌
스티렌
포름알데히드
아세트
알데히드
아크로
레인

HKMC 관리기준(㎍/㎥)
30
1,000
1,000
870
220
210
300
50





표피재
비교예
4
94
67
77
7
19
118
11

실시예 1
0
105
67
71
5
17
100
10

실시예 2
3
97
65
72
4
17
118
7

실시예 3
3
90
60
70
4
10
98
9

성분
벤젠
톨루엔
에틸벤젠
자일렌
스티렌
포름알데히드
아세트
알데히드
아크로
레인

HKMC 관리기준(㎍/㎥)
30
1,000
1,000
870
220
210
300
50



표피재
비교예
4
94
67
77
7
19
118
11

실
시
예
4
빛 미처리
3
78
60
95
3
8
42
10

빛 처리
3
45
46
47
3
5
35
5
이상과 같이 실시예 1 내지 실시예 3과 같이, 원단을 염색할 때 광 촉매를 첨가하거나 침지 등의 방법을 사용하거나 원단 염색과 침지를 동시에 사용했을 때도 기존 비교예와 비교하여 부분적으로 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거 효과를 있으나 미미한 것을 알 수 있다. 하지만, 실시예 4는 공정별로 광 촉매를 처리한 결과 저감 효과를 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.
10: 폴리우레탄 폼 시트
11: 접착층
11', 21: 광 촉매
20: 유리섬유
30: 부직포

Claims (5)

  1. 폴리우레탄 폼 시트(10)의 양쪽 면에 각각 접착층(11)을 이용하여 유리섬유(20)를 쵸핑하고, 쵸핑한 유리섬유(20)의 바깥 면에 각각 부직포(30)를 갖추며, 상기 부직포(30) 중 어느 하나에 표피재(40)를 갖춘 자동차용 헤드 라이너에서,
    상기 표피재(40)에는,
    광 촉매를 첨가한 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드 라이너.
  2. 제1항에서,
    상기 광 촉매는,
    상기 표피재(40)를 염색할 때 광 촉매를 첨가하여 염색하는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드 라이너.
  3. 제1항에서,
    상기 광 촉매는,
    상기 표피재(40)를 상기 광 촉매를 혼합한 광 촉매액에 침지하거나 스프레이 분사하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드 라이너.
  4. 제1항에서,
    상기 광 촉매는,
    접착층(11)에 직접 첨가하여 사용하거나,
    접착층(11) 면에 스프레이 분사한 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드 라이너.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 광 촉매는,
    TiO2 1~4중량%와 물 96~99중량%를 혼합하되,
    pH가 3±1이고,
    25℃에서 비중이 0.9~1.1g/㎤인 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드 라이너.
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