KR20240074935A - 자동차 내장재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

자동차 내장재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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정세영
강종오
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재는 부직포로 이루어진 베이스층, 베이스층의 일면에 적층되고 아크릴 수지 및 침투제를 포함하여 코팅되는 코팅층, 코팅층의 일면에 소정의 문양이 인쇄되어 이루어지는 프린트층, 프린트층에 적층되는 투명한 접착재로 이루어진 접착층, 접착층을 통해 프린트층에 부착되고 투명한 소재로 이루어지는 필름층을 포함한다.

Description

자동차 내장재 및 이의 제조 방법{AUTOMOBILE INTERIOR MATERIALS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차 내장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 실내 부품을 감싸는 겉감으로서 부직포로 이루어지고, 곡면에서도 패턴이 손상되지 않으며 색감 및 질감의 표현 효율을 높인 자동차 내장재에 관한 것이다.
자동차의 실내는 다양한 종류의 내장재로 이루어진다. 자동차 내장재는 자동차의 내부를 마무리하거나 장식하는 재료이다. 구체적으로, 대시보드, 천장, 시트, 바닥매트 등에 사용되는 재료를 가리킨다.
특히, 대시보드, 천장, 도어와 같은 곳에는 플라스틱으로 형성되는 내장재가 널리 사용된다. 플라스틱은 일련의 형상을 지니고, 그 외측면은 나뭇결이나 크롬과 같은 질감을 갖도록 성형된다.
내장재 외측면의 질감은 도장이나 코팅을 통해 이루어지기도 하고, 일련의 질감을 갖는 겉감을 감싸는 방법으로 구현되기도 한다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0018580호(이하, '관련기술1'이라 함.)는 "폴리에스터를 이용한 인조피혁 및 이의 제조 방법"을 개시한다.
관련기술1은 폴리에스터 원단으로 이루어진 베이스 기재층, 베이스 기재층의 일면에 적층되는 접착층, 접착층 일면에 적층되는 스킨 필름층을 포함한다.
관련기술1을 통한 인조피혁 원단은 다양한 굴곡을 지닌 자동차의 내부를 감싸는데 사용된다. 이때, 굴곡이 큰 부분에서는 인조피혁 원단에 프린트된 형상이 거칠어 보일 수 있다. 또한, 인조피혁 원단이 감싸는 재료의 곡률에 따라 인조피혁 원단에 형성된 문양이 변형되기도 한다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 기술이 요구되어 왔다.
본 발명의 일 과제는, 곡면이나 휘어지는 구간에서 원단에 프린트된 문양이 변형되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 원단의 질감이 부분적으로 거칠어 보이는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 원단에 표시된 문양을 선명하게 하고, 외부의 오염으로부터 보호하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제나 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재는 부직포로 이루어진 베이스층, 베이스층의 일면에 적층되고 아크릴 수지 및 침투제를 포함하여 코팅되는 코팅층, 코팅층의 일면에 소정의 문양이 인쇄되어 이루어지는 프린트층, 프린트층에 적층되는 투명한 접착재로 이루어진 접착층, 접착층을 통해 프린트층에 부착되고 투명한 소재로 이루어지는 필름층을 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재에서 필름층 및 접착층은
1㎡당 1,000개 이상 10,000개 이하의 미세천공이 형성된다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재에서 필름층의 표면은 미리 정해진 패턴의 요철(凹凸)이 형성된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재에서 필름층의 표면에 형성되는 미세천공은 요철 패턴 중 요(凹)부와 철(凸)부의 경계에 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 제조 방법은 섬유 결합 가공을 통해 베이스층을 형성하는 제1단계, 베이스층의 일면에 1종 또는 2종 이상의 유액을 코팅해 코팅층을 형성하는 제2단계, 코팅층 상부에 미리 정해진 문양을 프린트하여 프린트층을 형성하는 제3단계, 프린트층 상부에 접착층을 도포하는 제4단계, 접착층 상부에 필름층을 접착하는 제5단계, 필름층 및 상기 접착층을 천공해 기포를 제거하는 제5단계를 포함한다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 제조 방법에서 제5단계는 필름층 및 접착층을 천공하며 필름층의 표면에 미리 정해진 패턴의 요철을 형성한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 제조 방법에서 제5단계는 외주연에 천공돌기 및 패턴돌기가 형성된 성형롤러에 필름층의 표면이 접하도록 하여 필름층 및 접착층을 천공하고, 필름층의 표면에 요철 패턴을 형성한다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 제조 방법에서 성형롤러에 선행하여 배치되는 가이드롤러가 온도조절기를 통해 미리 정해진 온도로 가열되어 필름층 및 접착층을 이송하면서 가열한다.
본 발명에 의하면 다양한 색감 표현과 표면의 질감 표현을 가능하게 함으로써 심미감 및 촉감을 입체적으로 함께 표현할 수 있는 자동차 내장재를 제공하게 된다.
본 발명에 의하면 내장재의 휘어지는 부분의 표면이 거칠게 변형되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면 내장재의 표면에 프린트된 문양이 선명하게 유지되고, 외부의 오염으로부터 보호되는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 단면을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법에서 니들펀칭기를 이용해 베이스층을 형성하는 공정을 도시한 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 제조 방법에서 필름층 천공 및 패턴 형성 과정을 도시한 상태도이다.
도 6 및 도 7은 자동차 내장재의 표면 사진들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재가 곡면 가공된 상태를 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명을 적절한 실시예와 함께 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조하면서 보다 상세하게 서술한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 부분단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 단면을 나타낸 이미지이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 다수 개의 층으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 휘어지는 유연한 재질로 이루어진다. 그리고, 자동차 내부의 부품들을 감싸는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 베이스층(100), 코팅층(200), 프린트층(300), 접착층(400) 및 필름층(500)을 포함한다.
베이스층(100)은 얇은 굵기의 섬유를 카딩(carding)이나 크로스 웨빙(cross-webbing) 작업해 3~10겹의 웹을 포개진 상태로 형성하고, 이를 니들펀칭 또는 프레싱을 통해 결합시켜 만들어진 부직포로 이루어진다.
베이스층(100)은 부직포 또는 펠트로 통칭되는 부재로 이루어질 수 있고, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 소정의 너비를 갖는 다양한 소재의 섬유로 구현될 수 있다.
카딩은 원료 상태의 섬유가 서로 엉킨 덩어리에서 섬유 하나하나를 직선상으로 뻗치게 해 섬유들을 서로 평행하게 배열하는 공정을 말한다. 그리고 크로스웨빙은 카딩을 거친 섬유 가닥들을 엮어 소정의 면을 형성하는 과정이다.
베이스층(100)의 일면, 도면상에서 베이스층(100)의 상면에는 코팅층(200)이 형성된다. 코팅층(200)은 나일론(nylon), 아크릴(acryl), 스타이렌(styrene), 폴리비닐 클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에스터(polyester), 에틸렌비닐클로라이(ethylenevinylcloride), 에틸렌비닐-아세테이트(ethylene vinyl acetate), 폴리우레탄(polyurethane) 등의 유액 1종 또는 2종 이상을 배합함으로써 이뤄질 수 있다. 코팅층(200)에는 침투제와 같은 첨가제가 포함될 수 있다.
프린트층(300)은 코팅층(200)의 일면, 즉, 도면상에서 코팅층(200)의 상면에 형성된다. 프린트층(300)은 소정의 문양이 형성되는 층이다.
프린트층(300)은 코팅층(200) 위에 일련의 문양을 형성한다.
구체적으로, 도료나 잉크를 이용해 일련의 무늬나 문자를 나타낼 수 있다.
또한, 메쉬와 같은 패턴을 형성하도록 나일론(nylon), 아크릴(acryl), 스타이렌(styrene), 폴리비닐 클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에스터(polyester), 에틸렌비닐클로라이(ethylenevinylcloride), 에틸렌비닐-아세테이트(ethylene vinyl acetate), 폴리우레탄(polyurethane) 등의 베이스 유액에 증점제, 소포제와 같은 첨가제를 섞어 코팅층(200)의 표면에 프린트될 수도 있다.
이때, 프린트층(300)은 로터리 스크린 프린팅(rotary screen printing)으로 프린트될 수 있다. 로터리 스크린 프린팅은 공정이 끊김 없이 계속 진행될 수 있어 생산 속도가 빠르고 프린트되는 문양이나 패턴을 교체하는 시간이 짧다는 장점이 있다.
프린트층(300)의 일면, 도면에서 프린트층(300)의 상면에는 필름층(500)이 형성된다. 필름층(500)과 프린트층(300)의 사이에 접착층(400)이 더 구비될 수 있다. 접착층(400)은 전술한 코팅층(200)과 같이 형성될 수도 있고, 별도로 접착성이 있는 재질이 필름층(500)의 일면에 도포되어 형성될 수도 있다.
필름층(500)은 투명하게 형성되고, 프린트층(300)의 오염이나 변형을 방지한다. 필름층(500)은 프린트층(300)을 코팅함으로써 구현될 수도 있고, 코팅을 위한 필름이 접착층(400)을 통해 프린트층(300)에 접착됨으로써 구현될 수도 있다.
필름층(500)에 사용되는 수지는 열가소성 폴리우레탄 수지(TPU), 열가소성 탄성체(TPE), 폴리에틸렌(PE), 폴리아미드(PA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 열가소성 폴리 에스테르 엘라스토머(TPEE)등이 사용될 수 있다.
그리고, 필름층(500)에는 내장재(10)를 성형 시 발생할 수 있는 가스를 원활하게 배출하기 위한 천공이 형성된다. 천공은 미세한 크기로 이루어진다. 필름층(500)의 천공은 성형롤러(700)를 통해 이루어질 수 있다. 성형롤러(700)는 외측둘레에 다수 개의 천공돌기(702)가 형성되고, 천공돌기(702)들은 내장재(10)가 이송되는 과정에서 접착층(400) 및 필름층(500)을 관통해 천공한다.
이때, 천공의 직경은 850㎛이하로 이루어진다. 또한, 천공은 필름층(500)의 넓이 1㎡ 당 1,000개 내지 10,000개 사이로 형성된다. 그리고, 천공되는 깊이는 접착층(400) 및 필름층(500)의 두께에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
그리고, 필름층(500)의 표면에는 미리 정해진 패턴의 요철(凹凸)이 형성될 수 있다.
요철은 성형롤러(700)의 외주연에 천공돌기(702)와 함께 형성되는 패턴돌기(704)를 통해 형성 될 수 있다.
또한, 필름층(500)으로부터 접착층(400)에 이르기까지 천공되는 천공들은 필름층(500) 표면의 요(凹)부와 철(凸)부 경계에 형성될 수 있으며, 이는 천공된 흔적이 쉽게 보이지 않도록 하기 위함이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 제조 방법에서 니들펀칭기를 이용해 베이스층을 형성하는 공정을 도시한 상태도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 제조 방법에서 필름층 천공 및 패턴 형성 과정을 도시한 상태도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)의 제조 방법은 섬유 결합 가공을 통해 베이스층(100)을 형성하는 제1단계(S10), 베이스층(100)의 일면에 1종 또는 2종 이상의 유액을 코팅해 코팅층(200)을 형성하는 제2단계(S20), 코팅층(200)의 상부에 소정의 문양을 프린트해 프린트층(300)을 형성하는 제3단계(S30), 프린트층(300) 상부에 접착층(400)을 도포하는 제4단계(S40), 접착층(400)에 필름층(500)을 접착하는 제5단계(S50), 접착층(400) 및 필름층(500)을 천공해 기포를 제거하는 제6단계(S60)를 포함한다.
제1단계(S10)는 전술한 바와 같이, 얇은 굵기의 섬유를 카딩(carding)이나 크로스 웨빙(cross-webbing) 작업해 3~10겹의 웹으로 형성하고, 이를 결합 가공해 만들어진 부직포로 베이스층(100)을 형성한다.
제2단계(S20)는, 베이스층(100)의 일면에 나일론(nylon), 아크릴(acryl), 스타이렌(styrene), 폴리비닐 클로라이드(polyvinylchloride), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에스터(polyester), 에틸렌비닐클로라이(ethylenevinylcloride), 에틸렌비닐-아세테이트(ethylene vinyl acetate), 폴리우레탄(polyurethane) 등의 유액 1종 또는 2종 이상을 배합하여 코팅층(200)을 형성한다. 코팅층(200)에는 침투제와 같은 첨가제가 포함될 수 있다.
제3단계(S30)는, 코팅층(200)의 일면에 소정의 문양을 프린트해 프린트층(300)을 형성한다.
제4단계(S40)는, 프린트층(300)의 일면에 접착층(400)을 도포한다.
제5단계(S50)는 접착층(400)에 필름층(500)을 접착한다. 필름층(500)은 투명하게 이루어지고, 프린트층(300)의 오염이나 변형을 방지한다. 필름층(500)은 프린트층(300)을 코팅함으로써 구현될 수도 있고, 코팅을 위한 필름이 접착층(400)을 통해 프린트층(300)에 접착됨으로써 구현될 수도 있다.
제6단계(S50)는, 접착층(400) 및 필름층(500)을 천공해 기포를 제거하는 단계로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 내장재(10)가 이송롤러(600)에 의해 일 방향으로 이송되면서 필름층(500)이 성형롤러(700)와 접해 천공된다. 성형롤러(700)의 외측둘레에는 다수개의 천공돌기(702)가 형성되고, 천공돌기(702)는 850㎛보다 작은 직경을 갖는다. 또한, 천공돌기(702)들은 1㎡ 당 1,000 내지 10,000개가 미리 정해진 간격으로 배열된다. 또한, 성형롤러(700)의 외주연에는 천공돌기(702)들과 함께 패턴돌기(704)들이 형성될 수 있다. 패턴돌기(704)들은 필름층(500)의 표면에 미리 정해진 패턴의 요철을 형성한다. 이러한 요철들은 내장재(10)의 표면에 특정 질감이 표현될 수 있도록 한다.
그리고, 천공돌기(702)들은 패턴돌기(704)의 요부와 철부 경계에 배치될 수 있으며, 이로 인해 필름층(500)의 표면에 형성되는 천공들은 요철의 경계에 생성될 수 있다.
성형롤러(700)와 접하기 전의 내장재(10)는 성형롤러(700)에 선행하여 배치되는 가이드롤러(710)와 접해 상온보다 높은 온도로 가열되고, 상온보다 높은 온도에서 천공되며, 천공 후 인출룰러(720)를 통해 일 방향으로 이송되는 과정에서 상온으로 냉각되어 경화될 수 있다. 가이드롤러(710)는 온도조절기(712)를 통해 그 표면 온도가 조절된다.
도 6 및 도 7은 자동차 내장재(10)의 표면 사진들이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 그 표면 즉, 필름층(500)의 표면에 다양한 질감을 표현할 수 있는 패턴들을 형성할 수 있다. 필름층(500)은 인쇄층(300)에 표현된 색감이나 문양 등을 선명하게 하고, 훼손되지 않도록 보호하면서 그 표면은 특유의 질감을 표현한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 심미감과 촉감을 동시에 표현함으로써 사용자에게 입체적인 정보를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)가 곡면 가공된 상태를 나타낸 이미지이다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재(10)는 곡면 성형된 부분에서도 선명한 문양을 유지함과 아울러, 필름층(500)의 표면 품질이 우수하게 유지될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들이 도면과 함께 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 전술한 실시예들과 도면으로 본 발명이 한정되진 않는다. 통상의 지식을 가진 자라면 개시되는 내용의 기술사상 범위 내에서 본 발명을 변형할 수 있음이 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 일 실시예를 설명하면서 구성에 따른 작용이나 효과를 명시적으로 기재하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과들까지 인정되어야 함은 당연하다.
10: 내장재 100: 베이스층
200: 코팅층 300: 프린트층
400: 접착층 500: 필름층
600: 니들펀칭기 610: 승강플레이트
612: 펀칭니들 620: 가압롤러
700: 성형롤러 702: 천공돌기
704: 패턴돌기 710: 가이드롤러
712: 온도조절기 720: 인출롤러

Claims (8)

  1. 부직포로 이루어진 베이스층;
    상기 베이스층의 일면에 적층되고 아크릴 수지 및 침투제를 포함하여 코팅되는 코팅층;
    상기 코팅층의 일면에 소정의 문양이 인쇄되어 이루어지는 프린트층;
    상기 프린트층에 적층되는 투명한 접착재로 이루어진 접착층; 및
    상기 접착층을 통해 상기 프린트층에 부착되고 투명한 소재로 이루어지는 필름층;을 포함하는,
    자동차 내장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필름층 및 상기 접착층은,
    1㎡당 1,000개 이상 10,000개 이하의 미세천공이 형성되는,
    자동차 내장재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필름층의 표면은 미리 정해진 패턴의 요철(凹凸)이 형성되는,
    자동차 내장재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필름층의 표면에 형성되는 미세천공은 상기 요철 패턴 중 요(凹)부와 철(凸)부의 경계에 형성되는,
    자동차 내장재.
  5. 섬유 결합 가공을 통해 베이스층을 형성하는 제1단계;
    상기 베이스층의 일면에 1종 또는 2종 이상의 유액을 코팅해 코팅층을 형성하는 제2단계;
    상기 코팅층 상부에 미리 정해진 문양을 프린트하여 프린트층을 형성하는 제3단계;
    상기 프린트층 상부에 접착층을 도포하는 제4단계;
    상기 접착층 상부에 필름층을 접착하는 제5단계;
    상기 필름층 및 상기 접착층을 천공해 기포를 제거하는 제5단계;를 포함하는,
    자동차 내장재 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제5단계는,
    상기 필름층 및 상기 접착층을 천공하며 상기 필름층의 표면에 미리 정해진 패턴의 요철을 형성하는,
    자동차 내장재 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제5단계는,
    외주연에 천공돌기 및 패턴돌기가 형성된 성형롤러에 상기 필름층의 표면이 접하도록 하여 상기 필름층 및 상기 접착층을 천공하고, 상기 필름층의 표면에 요철 패턴을 형성하는,
    자동차 내장재 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제5단계는,
    상기 성형롤러에 선행하여 배치되는 가이드롤러가 온도조절기를 통해 미리 정해진 온도로 가열되어 상기 필름층 및 상기 접착층을 이송하면서 가열하는,
    자동차 내장재 제조 방법.



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