KR20230033119A - 차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은, 경량소재로 경량코어층을 형성하고 종래에 발포 접착층으로 사용되었던 반경질우레탄발포 대신에 우레탄 프리폴리머를 적용함으로써 경량화 및 강성증대가 가능한 차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 차량용 고강도 러기지보드는 경량코어층, 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 적층되는 제1 및 제2 글래스매트층 및 상기 경량코어층과 상기 제1 및 제2 글래스매트층 간에 각각 구비되는 발포 접착층을 포함하되, 상기 발포 접착층은 롤코터에 의해 형성된다.

Description

차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법 {HIGH-STRENGTH LUGGAGE BOARD FOR VEHICLE AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 명세서에 개시된 내용은 강성이 보다 증대된 차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시하지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로 차량의 트렁크룸에는 소정의 크기를 갖는 수납공간과 보조공간이 마련되며, 수납공간과 보조공간은 러기지보드에 의해 구분된다. 이러한 러기지보드는 차량의 트렁크룸에 무거운 짐의 적재가 가능하도록 강한 하중을 견딜 수 있는 부품으로 제작되어야 한다.
최근에는 차량용 러기지보드의 경량화 및 강성 요구에 의해 금속이나 합성수지류 등에 비해 가벼운 종이로 이루어진 페이퍼허니컴 소재를 중간기재로 사용하고 있다. 페이퍼허니컴 소재와 글래스매트층 간은 우레탄의 발포 및 경화에 의해 접착될 수 있는데, 넓은 면적에 우레탄 원액 스프레이 시 부분적 도포로 인해 우레탄 반응성에 편차가 발생됨으로써 강성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1988340호(2019.06.05)
강성이 증대되면서도 경량화가 가능한 차량용 고강도 러기지보드 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 차량용 고강도 러기지보드는 경량코어층, 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 적층되는 제1 및 제2 글래스매트층 및 상기 경량코어층과 상기 제1 및 제2 글래스매트층 간에 각각 구비되는 발포 접착층을 포함하되, 상기 발포 접착층은 롤코터에 의해 형성된다.
또한, 상기 경량코어층은 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 글래스매트층의 중량은 100~900g/㎡인 것일 수 있다.
또한, 상기 발포 접착층은 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올 및 아크릴 폴리올 중에서 선택되는 하나 이상의 폴리올 10~30중량% 및 톨루엔 디이소시아네이트 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 중에서 선택되는 하나 이상의 이소시아네이트 70~90중량%로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발포 접착층은 상온에서 점도 1500~2800cps, 경화시간 30~60초, 고형분 95%이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 글래스매트층의 상면에 구비되는 표면층을 더 포함할 수 있다.
개시된 내용의 다른 실시예에 의하면, 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법은 (a) 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 경량코어층을 준비하는 단계, (b) 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 롤코터를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층을 형성하는 단계 및 (c) 상기 발포 접착층이 형성된 경량코어층의 상부 및 하부에 각각 제1 및 제2 글래스매트층을 적층한 후 열간 성형하는 단계를 포함한다.
개시된 내용의 또 다른 실시예에 의하면, 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법은 (a) 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 경량코어층을 준비하는 단계, (b) 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 제1 및 제2 글래스매트층을 위치시키는 단계, (c) 경량코어층 또는 제1 및 제2 글래스매트층의 양면에 롤코터를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층을 형성하는 단계 및 (d) 상기 제1 및 제2 글래스매트층을 가압하여 열간 성형하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법은 경량소재로 경량코어층을 형성하고 종래에 발포 접착층으로 사용되었던 반경질우레탄발포 대신에 우레탄 프리폴리머를 적용함으로써 경량화 및 강성증대가 가능한 효과가 있다.
또한, 롤코터를 이용하여 발포 접착층을 형성함으로써 우레탄 프리폴리머가 보다 균일하게 도포될 수 있으므로 부분적 밀도 및 중량편차가 개선되며 하중지지강성이 향상되는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개시된 내용의 바람직한 실시예의 구성 및 작용 효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 차량용 고강도 러기지보드 및 그 제조방법은 우레탄 발포 원료로 폴리올과 이소시아네이트 이액형 원액을 스프레이 도포하던 기존방식 대신에 프리폴리머 일액형 원액을 롤코터 방식으로 도포함으로써 도포 과정에서 시간차이로 인해 발생되었던 반응성 편차 문제를 해결하였다. 따라서, 우레탄 프리폴리머의 균일한 도포가 가능하여 하중지지강성을 보다 증대시킬 수 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 차량용 고강도 러기지보드를 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 차량용 고강도 러기지보드(100)는 경량코어층(10), 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32) 및 발포 접착층(20)을 포함한다. 또한, 제1 글래스매트층(31)의 상면에 구비되는 표면층(40)을 더 포함한다.
경량코어층(10)은 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 페이퍼허니컴을 포함하며, 중량은 400~2000g/㎡이고 10~30mm의 두께로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 두께가 10mm미만이면, 하중 지지강성이 약할 수 있고, 30mm를 초과하면 필요이상으로 최종제품의 두께가 두꺼워질 뿐만 아니라 중량이 증가될 수 있으므로 바람직하지 못하다.
한편, 페이퍼허니컴의 셀사이즈는 8~12mm일 수 있고, 상기 발포폴리프로필렌 및 상기 발포폴리스티렌의 발포배율은 15~45배일 수 있다. 따라서, 최종제품의 경량화에 기여할 수 있다.
제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)은 상기 경량코어층(10)의 상면 및 하면에 적층되고, 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)의 중량은 서로 동일하거나 상이하게 형성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)은 복수의 층으로 형성될 수도 있고, 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)의 중량은 100~900g/㎡일 수 있다.
발포 접착층(20)은 상기 경량코어층(10)과 상기 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32) 간에 각각 구비되되 롤코터(Roll coater)의해 형성될 수 있다. 발포 접착층(20)은 우레탄 프리폴리머 소재이고, 구체적으로는 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene glycol), 폴리테트라메틸렌 글리콜(Polytetramethylene glycol), 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol), 폴리부타디엔 폴리올(Polybutadiene polyol) 및 아크릴 폴리올(Acryl polyol) 중에서 선택되는 하나 이상의 폴리올 10~30중량% 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene diphenyl diisocyanate) 중에서 선택되는 하나 이상의 이소시아네이트 70~90중량%로 이루어질 수 있다. 이러한 발포 접착층(20)은 상온(25℃)의 조건에서 점도 1500~2800cps, 경화시간 30~60초, 고형분 95%이상을 만족할 수 있다.
표면층(40)은 상기 제1 글래스매트층(31)의 상면에 구비되어 제1 글래스매트층(31)을 보호함과 동시에 차량 내부의 인테리어 기능을 함께 수행할 수 있으며, 펠트로 형성될 수 있으나 소재에 있어서는 그 사용을 크게 제한하지는 않는다.
이하, 본 명세서에 개시된 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 우선, 경량코어층을 준비한다(S10).
경량코어층(10)으로는 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌에 대해서는 상기에서 상세하게 설명하였으므로 생략하기로 한다.
경량코어층(10)의 상면 및 하면에 롤코터(100, 100')를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층(20)을 형성한다(S20).
상기 S10단계에서 준비된 경량코어층(10)의 상면 및 하면에 두개 이상의 롤로 구성된 롤코터(100, 100')를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 우레탄 프리폴리머를 경화시킴으로써 발포 접착층(20)을 형성할 수 있는데, 젖은 우레탄 프리폴리머의 표면에 이물질이 부착되지 않도록 클린룸(200)에서 실시하는 것이 좋다. 예컨대, 물은 스프레이 방식으로 도포하는 것이 바람직한데 이는 다른 방식을 적용할 경우 물의 양을 세밀하게 조절하기 어려워 우레탄 프리폴리머의 경화가 고르게 일어나기 어려울 수 있다.
한편, 분사되는 물의 양은 5~100g/㎡인 것이 바람직한데, 이는 분사되는 물의 양이 5g/㎡ 미만이면, 우레탄 프리폴리머가 고르게 경화되기 어려울 뿐만 아니라 경화될 때까지 걸리는 시간이 길어질 수 있고, 100g/㎡를 초과하면 필요 이상의 사용으로 인한 효과는 그다지 크지 않을 수 있다.
본 실시예에서는 롤코터(100, 100') 방식을 적용함으로써 우레탄 프리폴리머의 균일한 도포가 가능하여 부분적 반응 편차가 발생되지 않으므로 강성 증대에 기여할 수 있다. 이러한 롤코터(100, 100')는 두개 이상의 롤로 구성되고, 경량코어층(10)은 이중 두개의 롤 사이를 통과함으로써 경량코어층(10) 상에 우레탄 프리폴리머가 도포될 수 있다.
일예로, 도 3을 참조하면 롤코터(100)는 서로 동일한 방향으로 회전하며 우레탄 프리폴리머를 경량코어층(10)의 상면 및 하면에 전이시키는 코팅롤(110)과 백업롤(120), 상기 코팅롤(110)과 일정간격 이격되게 구비되는 메탈링롤(130), 및 상기 코팅롤(110)과 상기 메탈링롤(130)이 담지되는 우레탄 프리폴리머가 구비된 액조(140)로 구성되고, 상기 코팅롤(110)과 상기 메탈링롤(130)의 간격 또는 속도에 의해 우레탄 프리폴리머의 두께가 결정될 수 있다. 상기 코팅롤(110)과 상기 메탈링롤(130) 간의 간격 또는 속도는 필요에 의해 조절 가능함은 물론이다.
다른예로, 도 4를 참조하면 롤코터(100')는 서로 다른 방향으로 회전하며 우레탄 프리폴리머를 경량코어층(10)의 상면 및 하면에 전이 시키는 코팅롤(110')과 백업롤(120') 및 상기 코팅롤(110')에 우레탄 프리폴리머를 공급하는 챔버(140')로 구성될 수 있으며, 우레탄 프리폴리머를 챔버(140')에서 공급함으로써 우레탄 프리폴리머 냄새 방출이나 점도 변화가 적을 수 있다.
본 실시예에서는 우레탄 프리폴리머의 점도나 원하는 두께에 따라 상기 언급한 롤코터(100, 100') 중 어느 하나를 채택하여 적용할 수 있다.
발포 접착층(20)이 형성된 경량코어층(10)의 상부 및 하부에 각각 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)을 적층한 후 열간 성형한다(S30).
본 실시예에서 열간 성형은 열간 프레스 성형 금형기(300)에서 실시하되, 100~200℃의 온도 조건에서 2~4bar의 압력으로 실시할 수 있는데, 이는 상기 온도가 100℃미만이면, 전 단계에서 분사됐던 물이 발포 접착층 상에 잔존할 뿐 아니라 접착과 성형이 제대로 일어나기 어려울 수 있고, 200℃를 초과하면, 발포 접착층의 점도가 낮아져 끝단의 마감이 깨끗하지 못하고 기재의 물성이 변할 수 있으므로 바람직하지 못하다.
도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6을 참조하면, 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 경량코어층(10)을 준비하는 단계(S110), 상기 경량코어층(10)의 상면 및 하면에 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)을 위치시키는 단계(S120), 경량코어층(10) 또는 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)의 양면에 롤코터(100, 100')를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층(20)을 형성하는 단계(S130) 및 상기 제1 및 제2 글래스매트층(31, 32)을 가압하여 열간 성형하는 단계(S140)로 실시될 수 있다.
본 실시예에서는 롤코터의 롤이 경량코어층(10)과 제1 또는 제2 글래스매트층 (31, 32)사이를 통과함으로써 우레탄 프리폴리머가 경량코어층(10)뿐만 아니라 제1 또는 제2 글래스매트층(31, 32)에도 동시에 도포될 수 있다.
<실시예 1 내지 2, 비교예 1>
하기 표 1에 기재된 성분 및 중량으로 제조하되, 우선 경량코어층을 준비하고, 경량코어층 상에 롤코터를 이용하여 발포 접착층을 형성하였다. 그리고, 제1 및 제2 글래스매트층을 적층하고 150~160℃로 열간 성형하여 도 1의 구조를 갖는 러기지보드를 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
러기지보드 소재(g/m2) 제1 글래스매트층 600 600 600
발포 접착층 600 765 900
경량코어층 900 900 900
발포 접착층 600 765 900
제2 글래스매트층 450 600 450
중량(g/m2) 3,150 3,630 3,750
두께(mm) 18 18 18
실험예 1. 강성 평가
실시예들에 따른 러기지보드의 강성을 확인하기 위하여 하기와 같이 하중지지강성을 측정하였다.
우선, 시편을 1000X700mm의 크기로 준비하고, 80℃에서 80kgf의 힘을 30분 동안 가한 후 부품 처짐정도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
최대 하중(mm) 17.2 14.6 18.2
하중 제거 1시간 후(mm) 1.8 1.4 3.8
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 2는 비교예 1에 비해 하중지지강성이 현저하게 높아짐을 확인할 수 있었다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.
1: 차량용 고강도 러기지보드 10: 경량코어층
20: 발포 접착층 31, 32: 제1 및 제2 글래스매트층
40: 표면층 100, 100': 롤코터
100, 100': 코팅롤 120, 120': 백업롤
130: 메탈링롤 140: 액조
140': 챔버 200: 클린룸
300: 열간 프레스 성형 금형기

Claims (8)

  1. 경량코어층;
    상기 경량코어층의 상면 및 하면에 적층되는 제1 및 제2 글래스매트층; 및
    상기 경량코어층과 상기 제1 및 제2 글래스매트층 간에 각각 구비되는 발포 접착층;을 포함하되,
    상기 발포 접착층은 롤코터에 의해 형성되는 차량용 고강도 러기지보드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경량코어층은 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 차량용 고강도 러기지보드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 글래스매트층의 중량은 100~900g/㎡인 차량용 고강도 러기지보드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발포 접착층은,
    폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올 및 아크릴 폴리올 중에서 선택되는 하나 이상의 폴리올 10~30중량%; 및
    톨루엔 디이소시아네이트 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 중에서 선택되는 하나 이상의 이소시아네이트 70~90중량%;로 이루어지는 차량용 고강도 러기지보드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발포 접착층은 상온에서 점도 1500~2800cps, 경화시간 30~60초, 고형분 95%이상인 차량용 고강도 러기지보드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 글래스매트층의 상면에 구비되는 표면층을 더 포함하는 차량용 고강도 러기지보드.
  7. (a) 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 경량코어층을 준비하는 단계;
    (b) 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 롤코터를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 발포 접착층이 형성된 경량코어층의 상부 및 하부에 각각 제1 및 제2 글래스매트층을 적층한 후 열간 성형하는 단계;를 포함하는 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법.
  8. (a) 페이퍼허니컴, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리스티렌 중에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 경량코어층을 준비하는 단계;
    (b) 상기 경량코어층의 상면 및 하면에 제1 및 제2 글래스매트층을 위치시키는 단계;
    (c) 경량코어층 또는 제1 및 제2 글래스매트층의 양면에 롤코터를 이용하여 우레탄 프리폴리머를 도포한 후 물을 분사하여 발포 접착층을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 제1 및 제2 글래스매트층을 가압하여 열간 성형하는 단계;를 포함하는 차량용 고강도 러기지보드의 제조방법.
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