KR20170026866A

KR20170026866A - 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법

Info

Publication number: KR20170026866A
Application number: KR1020150122503A
Authority: KR
Inventors: 권충호; 최경민
Original assignee: (주)대한솔루션
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-09

Abstract

본 발명은 소음 성능이 우수한 폴리우레탄 폼을 기재로 그 양쪽 면 중에서 적어도 한쪽 면에 복합 직물 보강재를 보강하여 헤드 라이닝을 구성함으로써, 가벼우면서도 소음 성능이 우수한 폴리우레탄 폼의 특성과 복합 직물 보강재의 강성 보완을 통해 소음 성능을 유지하면서도 견고하고, 또한 가벼워서 연비를 줄일 수 있는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유와 같은 섬유로 성긴 격자 형상인 후레이직(Leno Plain) 직조한 다음 그 양쪽 면 중에서 적어도 한쪽 면에 수지로 코팅하거나, 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 함침한 프리프레그(Prepreg) 형태로 복합 직물 보강재를 제작하여 폴리우레탄 폼에 부착하므로, 원하는 강도로 쉽게 제작하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 성형성이 우수하여 복잡한 3차원적 형상도 쉽게 성형 제작할 수 있게 한 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이처럼 복합 직물 보강재로 보강된 기재의 양쪽 표면에 부직포나 유리 섬유 매트로 이루어진 보강층을 더 보강함으로써, 가벼우면서도 강성 보완과 더불어서 복잡한 3차원적인 헤드 라이닝의 형상에 맞게 쉽게 제작하여 사용할 수 있게 한 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공한다.

Description

고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHTWEIGHT AND HIGH STIFFNESS HEADLINING OF VEHICLE}

본 발명은 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리우레탄 폼을 기재로 여기에 섬유와 수지로 제작한 복합 직물 보강재와, 부직포나 유리 섬유를 이용한 보강층을 더 구성함으로써, 폴리우레탄 폼을 통해 소음 특성을 거의 그대로 유지하면서도 복합 직물 보강재와 보강층을 통해 헤드 라이닝 자체의 강도를 높이면서도 그 전체 중량을 줄여 연비를 개선할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 차량의 루프패널에는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 자동차의 루프패널을 통해 전해지는 소음과 진동 그리고 자동차 실내에서 생긴 소음을 흡수하고 자동차 내부에 외관 상품성 및 편의장치를 제공하며 충돌 사고가 발생하면 탑승객의 머리 손상을 방지하기 위해 헤드 라이닝(L)이 장착된다. 이러한 헤드 라이닝(L)은 루프레일에 고정 설치되며, 비닐이나 면 등의 여러 가지 재질로 구성되어 외부로부터의 온도 변화에 대한 단열재 구실도 겸한다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 종래 헤드 라이닝에 관한 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1은, 제조공정을 간소화하면서도 어코스틱 헤드 라이닝 각층의 부착력을 강화시켜 제품의 신뢰성을 향상시키고, 폴리우레탄 폼의 열변형을 방지하여 우수한 흡음성능을 갖도록 한 것이다.

특허문헌 2는 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 헤드 라이닝 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 3은 그라프토머를 특징으로 하는 접착 파우더를 사용하므로 접착력이 우수하며, 접착 필름을 사용하지 않으므로 종래의 접착필름 및 접착 분말을 이용한 제조공정에 비하여 단순한 공정으로 생산 가능하므로 제조비용을 절감하고 및 접착 필름 사용의 번거로움을 개선할 수 있으며, 통기성 접착층을 형성하므로 차량 내 소음의 흡음효과가 있다.

이처럼 헤드 라이닝은 다양한 재질, 예를 들어서 레진 펠트와 천연섬유 소재가 주류를 이루었으나, 자동차 실내의 친환경적 부분과 섬유 소재 성형성 확보를 위한 제품의 높은 중량 특성으로 점차 경량화 소재로 대체되었다. 이에, 근래에는 우수한 NVH 성능을 갖는 발포 폴리우레탄 폼이 경량 소재로 주류를 이루고 있다.

한편, 헤드 라이닝은 이처럼 경량화 이외에도 차량 실내조명 및 각종 편의장치 모듈 부품을 포함하는 헤드 라이닝의 경우, NVH 성능 외에도 모듈부품의 하중에 의한 변형을 막기 위해 제품 강성 확보는 매우 중요하다. 이를 위해 발포 폴리우레탄 폼에 강성을 보강하는 글라스 울 또는 폴리머 바인더 등이 이용되었고, 이로 인해 레진 펠트와 천연 섬유보다 가벼우나 제품 중량이 증대되게 되었다.

이러한 문제를 개선하기 위한 소재로 강성이 우수한 폴리프로필렌/글라스 울 혼합 소재 등이 개발되어 사용되고 있다. 그러나 폴리프로필렌/글라스 울 혼합 소재의 성형 후 안정성 문제 등으로 강성이 우수하나, 보강층이 적용된 발포 폴리우레탄 폼이 다소 높아진 중량에도 NVH 성능과 성형성의 이유로 더욱 많이 이용되고 있다.

한편, [도 3]은 이처럼 NVH 성능이 우수한 폴리우레탄 폼을 기재로 하는 종래 헤드 라이닝의 구성을 보여주기 위해 층을 분리한 상태의 단면 사시도이다. 기존 헤드 라이닝은, 폴리우레탄 폼(1)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 유리 섬유층(2)을 구성한 것이다. 도면에서, 유리 섬유층(2)은 양쪽 면에 각각 구성된 예를 보여주며, 미설명 부호 "3"은 폴리우레탄 폼(1)과 유리 섬유층(2)을 부착시켜 주기 위한 접착제와 같은 바인더를 나타낸다.

하지만, 폴리우레탄 폼은 이처럼 소음 문제와 경량화에는 어느 정도 효율적이나 그 자체의 강성이 취약한 면이 있다. 즉, 헤드 라이닝은 루프패널과 마주 보는 면에 와이어나 실내조명 그리고 각종 편의장치가 장착되는 부분이므로, 이러한 각종 장치를 지지할 수 있을 정도의 자체 강성이 요구된다.

이에, 소음 성능이 우수하고 경량인 폴리우레탄 폼으로 이루어진 헤드 라이닝에 강성 보강을 위해 유리 섬유와 폴리머 바인더 등을 이용하였다. 하지만, 이는 헤드 라이닝의 강성 강화에는 유리하나 중량이 많이 나가 결과적으로 자동차의 연비를 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 또한, 폴리프로필렌/글라스 울 혼합 소재의 경우도 소음 특성은 우수하나 그 중량이 무거워서 연비를 떨어뜨리는 문제가 있다.

한국등록실용 제0188709호(등록일 : 2000.04.29) 한국등록특허 제1192416호(등록일 : 2012.10.11) 한국등록특허 제1227628호(등록일 : 2013.01.23)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 소음 성능이 우수한 폴리우레탄 폼을 기재로 그 양쪽 면 중에서 적어도 한쪽 면에 복합 직물 보강재를 보강하여 헤드 라이닝을 구성함으로써, 가벼우면서도 소음 성능이 우수한 폴리우레탄 폼의 특성과 복합 직물 보강재의 강성 보완을 통해 소음 성능을 유지하면서도 견고하고, 또한 가벼워서 연비를 줄일 수 있는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유와 같은 섬유로 성긴 격자 형상인 후레이직(Leno Plain) 직조한 다음 그 양쪽 면 중에서 적어도 한쪽 면에 수지로 코팅하거나, 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 함침한 프리프레그(Prepreg) 형태로 복합 직물 보강재를 제작하여 폴리우레탄 폼에 부착하므로, 원하는 강도로 쉽게 제작하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 성형성이 우수하여 복잡한 3차원적 형상도 쉽게 성형 제작할 수 있게 한 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이처럼 복합 직물 보강재로 보강된 기재의 양쪽 표면에 부직포나 유리 섬유 매트로 이루어진 보강층을 더 보강함으로써, 가벼우면서도 강성 보완과 더불어서 복잡한 3차원적인 헤드 라이닝의 형상에 맞게 쉽게 제작하여 사용할 수 있게 한 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예 1에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은, 폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)를 차례로 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되;, 상기 복합 직물 보강재(20)는, 섬유와 섬유 사이의 틈새가 미리 정해진 간격을 갖도록 후레이직(Leno Plain) 직조한 섬유의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에, 합성수지를 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예 2에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은, 폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)를 차례로 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되;, 상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 함침된 프리프레그(Prepreg)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예 3에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은, 폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재, 상기 기재의 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 부직포(30), 및 상기 기재의 다른 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 유리 섬유 매트(30')를 차례를 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되;, 상기 복합 직물 보강재(20)는, 섬유와 섬유 사이의 틈새가 미리 정해진 간격을 갖도록 후레이직(Leno Plain) 직조한 섬유의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에, 합성수지를 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예 4에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은, 폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재, 상기 기재의 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 부직포(30), 및 상기 기재의 다른 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 유리 섬유 매트(30')를 차례를 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되;, 상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 함침된 프리프레그(Prepreg)인 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복합 직물 보강재(20)는 면밀도가 50~300g/㎡인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 폴리우레탄 폼(10)은, 밀도가 22~32g/㎥의 반경질의 블록 형태로 발포 성형하고, 7~10일간 숙성시켜 폼 내부의 열을 제거한 뒤에, 미리 정한 두께로 잘라서 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바인더(B)는, 이소시아네이트(ISOCYANATE)계 글루 30~150g/m² 또는 폴리올레핀계 필름형 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부직포(30)는 30~100g/m²이고, 상기 핫멜트 필름(31)은 폴리올레핀계 또는 폴리아마이드계 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 부직포(30)는 30~100g/m²이고, 상기 유리 섬유 매트(30')는 50~350g/m²이고, 상기 핫멜트 필름(31)은 폴리올레핀계 또는 폴리아마이드계 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 복합 직물 보강재를 이용하여 가벼우면서도 소음 성능이 우수하고, 특히 헤드 라이닝이 자체 중량 때문에 루프패널에 장착했을 때 아래로 처지지 않고 또한, 그 위에 장착되는 각종 편의장치 등을 지지할 수 있는 강성을 가진 헤드 라이닝을 제조할 수 있다.

(2) 특히, 복합 직물 보강재는 섬유를 이용하여 가벼우면서도 폴리우레탄 폼과 더불어서 소음 성능이 우수할 뿐만 아니라 여기에 수지를 이용하여 가벼우면서도 자체 강성을 높일 수 있게 제조할 수 있다.

(3) 이때, 복합 직물 보강재는 수지에 섬유를 함침하여 제작하거나, 섬유를 후레이직(Leno Plain) 직조하여 성긴 격자 형태로 제작한 다음 그 표면에 수지를 코팅하여 제작하므로 요구되는 강성에 알맞은 복합 직물 보강재를 쉽게 제작하여 사용할 수 있다.

(4) 즉, 섬유에 함침되는 수지량이 많을수록 강성이 커지고, 후레이직 직조할 때 격자 사이의 간격이 좁을수록 강성이 커지며, 이때 사용하는 섬유의 굵기나 수지의 종류 등에 따라 다른 강성을 가진 복합 직물 보강재를 제작할 수 있다.

(5) 이에, 차종 등에 따라 다른 강성이 요구되므로 이처럼 다른 강성에 알맞게 복합 직물 보강재를 제작하여 사용할 수 있어 최적화 설계가 가능하다.

(6) 이처럼 폴리우레탄 폼에 복합 직물 보강재를 보강한 다음, 그 양쪽 면에 다시 부직포와 유리 섬유 매트와 같은 보강층을 더 구성하므로, 헤드 라이닝의 강성을 더욱 높일 수 있다.

(7) 이러한 보강층을 덧대는 방식으로 열 성형 금형을 이용하므로, 쉽고 신속하게 원하는 형태로 제작할 수 있다.

(8) 본 발명은 양쪽에 유리 섬유 매트를 적용한 비교예와 비교할 때, 복합 직물 보강재를 양쪽에 적용한 실시예의 경우 약 34% 정도의 중량 감소 효과가 있고, 한쪽에는 복합 직물 보강재를, 다른 한쪽에는 유리 섬유 매트를 적용한 실시예의 경우 기존 비교예보다 약 17% 정도 중량을 줄이는 효과가 있다.

[도 1]은 헤드 라이닝의 장착 위치를 보여주기 위한 자동차의 사시도.
[도 2]는 종래 헤드 라이닝의 한 가지 예를 보여주기 위한 사시도.
[도 3]은 종래 헤드 라이닝의 층 구조를 보여주기 위해 분해한 단면 사시도.
[도 4]는 본 발명의 실시예 1에 따른 헤드 라이닝의 층 구조를 보여주기 위한 단면도.
[도 5]는 본 발명의 실시예 1에 따른 복합 직물 보강재를 제작하는 데 사용하기 위해 섬유를 후레이직(Leno Plain) 직조한 상태를 보여주는 사진.
[도 6]은 본 발명의 실시예 2에 따른 헤드 라이닝의 층 구조를 보여주기 위한 단면도.
[도 7]은 본 발명의 실시예 3에 따른 헤드 라이닝의 층 구조를 보여주기 위한 단면도.
[도 8]은 본 발명의 실시예 4에 따른 헤드 라이닝의 층 구조를 보여주기 위한 단면도.

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 한가지 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.

본 발명의 실시예 1에 따른 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법은, [도 4] 및 [도 5]와 같이, 폴리우레탄 폼(10) 및 그 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 복합 직물 보강재(20)를 갖춘 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)로 이루어진 보강층을 적층한 다음, 이를 열 성형한 것이다.

특히, 상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유를 이용하여 소음 성능과 경량화를 유지하면서도 이 섬유로 격자 형상이 되게 후레이직(Leno Plain) 직조하여 구조적 강성을 갖게 하면서, 그 표면에 합성수지를 코팅하여 헤드 라이닝의 전체적인 강성 보강과 더불어 경량화할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서는 본 발명에 따른 헤드 라이닝을 구성하는 구성에 관해 먼저 설명하고, 이들 구성을 하나로 일체화시켜 주는 열 성형에 관해 설명한다.

본 발명의 실시예 1에 따른 헤드 라이닝은, [도 4]와 같이, 폴리우레탄 폼(10), 복합 직물 보강재(20), 그리고 부직포(30)를 포함한다.

폴리우레탄 폼(10)은 흡음 성능을 가진 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 헤드 라이닝의 중량 증가를 최소화하면서도 내부 열을 제거하여 성형 후에 비틀림 등이 발생하지 않게 제작하는 것이 바람직하다. 이에, 상기 폴리우레탄 폼(10)은 밀도가 22~32g/㎥의 반경질의 블록 형태로 발포 성형하고, 7~10일간 숙성시켜 폼 내부의 열을 제거한 뒤에, 미리 정한 두께로 잘라서 제작된 것을 이용하는 것이 바람직하다.

복합 직물 보강재(20)는 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)를 이용하여 복합 직물 보강재(20)를 부착한 것이다. 이때, 복합 직물 보강재(20)는 바인더(B)를 매개로 폴리우레탄 폼(10)에 부착된다. 이러한 바인더는 핫멜트와 같은 필름 형태로 이루어진 것이나 접착제와 같이 표면에 발라서 접착하는 통상의 기술로 이루어진 것을 사용할 수 있으나, 가장 바람직하게는 이소시아네이트(ISOCYANATE)계 글루 30~150g/m² 또는 폴리올레핀계 필름형 폴리머 30~150g/m²를 이용하는 것이 좋다.

한편, 상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유를 격자 형태인 후레이직(Leno Plain) 직조한 다음, 그 양쪽 면 중에서 적어도 그 한쪽 면에 합성수지를 코팅한 것이다. 후레이직(Leno Plain) 직조는 2줄 또는 그 이상의 경사를 한 줄의 위사로 합친 것으로 위사와 경사 사이의 틈새가 넓고, 실의 개수가 적은 직물이 밀리지 않도록 직조하는 방법을 말한다. 즉, 본 발명에서는, [도 5]와 같이, 섬유를 이용하여 격자 형태로 직조하되, 내부에 소정 크기의 공간이 있는 격자가 형성되도록 한 것이다.

여기서, 섬유는 본 발명이 속한 기술 분야에서 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 그중에서도 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 그리고 아라미드 섬유를 이용할 수 있다. 이때, 이들 섬유는 각각 하나씩 단독으로 사용할 수도 있고, 적어도 하나를 혼합하여 직조할 수도 있다.

그리고, 합성수지는 열경화성 수지나 열가소성 수지를 이용할 수 있으며, 이때 사용되는 합성수지로는 복합 소재에 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 합성수지 중에서 열경화성 수지로서 에폭시 수지를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 복합 직물 보강재(20)는 면밀도 50~300g/㎡인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이는, 복합 직물 보강재(20)가 경량이면서도 어느 정도의 강성을 가져 헤드 라이닝을 자동차에 장착하였을 때 그 중량 때문에 처지거나 휘지 않을 정도의 면밀도를 갖게 하기 위함이다.

보강층은 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)로 이루어지며, 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 복합 직물 보강재(20)가 부착된 폴리우레탄 폼(10)으로 이루어진 기재의 양쪽 면에 각각 부착된다.

상기 부직포(30)는 종이처럼 얇은 형태로 제작한 것으로 흡습과 복잡한 3차원적인 헤드 라이닝의 형상과 유사하게 쉽고 신속하게 가공할 수 있어 편리하다. 이러한 부직포(30)는 30~100g/m²인 것을 사용하여 중량 증가를 최소화하면서도 이러한 흡습 작용과 가공성 그리고 강성 보강 효과를 높일 수 있게 구성하는 것이 좋다.

여기서, 상기 부직포(30)를 기재에 부착하기 위해 핫멜트 필름(31)을 이용한다. 이때 사용할 수 있는 핫멜트 필름으로는 부착 성능이 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 폴리올레핀계 또는 폴리아마이드계 폴리머 30~150g/m²를 이용하는 것이 좋다.

한편, 이상과 같이 이루어진 구성은, 폴리우레탄(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한쪽 면에 바인더(B)로 부착되는 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)를 차례로 적층한 다음 열 성형 금형을 이용하여 압착 성형하여 본 발명의 실시예 1에 따른 헤드 라이닝을 제조한다.

이때의 열 성형 금형은 바인더(B)와 핫멜트 필름(31)을 용융시켜 각 구성이 일체가 되게 부착할 수 있는 조건, 예를 들어서 140~160℃ 온도에서 40~80초 동안 압착 성형하여 일체로 압착 성형한다.

이처럼 이루어진 본 발명에 따른 복합 직물 보강재(20)는 섬유의 특성상 경량이면서도 어느 정도 소음 특성을 가질 수 있고, 특히 합성수지는 복합 직물 보강재(20)의 자체 강성을 가질 수 있게 해 주면서 헤드 라이닝의 복잡한 형상도 쉽게 성형할 수 있어 성형성을 높일 수 있다. 그리고 후레이직 직조된 섬유는 구조적 강성을 통해 헤드 라이닝의 강성 보강과 더불어서 복잡한 헤드 라이닝의 3차원 형상의 성형성을 높일 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 헤드 라이닝은 그 자체의 중량을 줄여 경량이면서도 소음 특성을 어느 정도 유지하고, 또한 고강성이면서도 헤드 라이닝의 복잡한 3차원 형상에 대해서도 쉽게 성형할 수 있다.

그리고, 기재의 양쪽 면에 각각 부직포(30)와 같은 보강층을 더 구성함으로써, 헤드 라이닝의 강성 보강과 더불어 부직포의 특성상 흡습 효과와 성형성 등의 효과를 함께 기대할 수 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 헤드 라이닝은, [도 6]과 같이, 실시예 1과 비교할 때, 실시예 1에서 사용된 섬유와 합성수지를 그대로 이용하되, 복합 직물 보강재(20')의 구성에서 차이가 있다. 이에, 여기서는 섬유와 합성수지에 관한 상세한 설명은 생략하고 복합 직물 보강재(20')의 구성에 관해서만 설명한다.

실시예 2에 따른 복합 직물 보강재(20')로서 프리프레그(Preimpregnated Materials)를 이용한 것이다. 프리프레그는 결합재(Matrix)를 강화섬유(Reinforced Fiber)에 미리 함침시켜 시트(Sheet) 형태로 제작한 것을 말한다. 이때 결합재로 사용되는 수지로는 에폭시수지, 폴리에스테르수지, 열가소성수지를 이용할 수 있고, 강화 섬유로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유를 이용할 수 있다. 이처럼 프리프레그 형태로 제작된 복합 직물 복강재는 다른 재료와 비교하여 강도, 강성도, 내식성, 피로수명, 내마모성, 내충격성, 경량화 등의 다양한 특성을 개선할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 섬유와 합성수지를 이용하여 경량이면서도 강성이 강한 헤드 라이닝 제작이 가능하므로, 자동차의 루프패널에 장착된 헤드 라이닝이 자체 중량이나 그 위에 룸램프와 같은 편의설비가 장착되더라도 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보할 수 있고, 게다가 가벼워서 연비개선에도 큰 도움을 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예 3에 따른 헤드 라이닝은, [도 7]과 같이, 실시예 1과 비교할 때, 기재의 양쪽 바깥 면에 설치되는 보강층의 구성에서 차이가 있다. 이에, 실시예 1과 같은 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 보강층에 관해서만 설명한다.

실시예 3은, [도 7]과 같이, 실시예 1과 같은 구성이나, 기재의 바깥 면에 설치되던 부직포를 대신하여 유리 섬유 매트(30')로 대체한 것이다. 즉, 실시예 1은 기재의 양쪽 면에 각각 부직포를 보강층으로 하여 제작한 것이나, 실시예 3은 한쪽 면에는 부직포를, 다른 한쪽 면에는 유리 섬유 매트(30')를 보강층으로 보강한 것이다.

이에, 유리 섬유는 부식이 잘 되지 않고 매트 형태로 제작하는 경우 단열과 방음성이 우수하며, 내마모성이 우수한 것으로 알려졌다. 본 발명에서는 이러한 특성을 가진 유리 섬유를 이용하고, 특히 유리 섬유 매트(30')의 면밀도가 50~350g/m²인 것을 이용하여 중량 증가를 최소화하여 경량이면서도 이러한 특성을 얻을 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

따라서, 실시예 3에 따른 자동차용 헤드 라이닝은, 부직포를 이용한 흡습 성능과 성형성뿐만 아니라 유리 섬유를 통해 단열과 방음성 등의 성능 향상도 함께 기대할 수 있다.

본 발명의 실시예 4에 따른 헤드 라이닝은, [도 8]과 같이, 실시예 2와 비교할 때, 양쪽 바깥 면에 설치되는 보강층의 구성에서 차이가 있다. 이에, 실시예 1과 같은 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 보강층에 관해서만 설명한다.

실시예 4는, [도 8]과 같이, 실시예 2와 같은 구성이나, 기재의 바깥 면에 설치되던 부직포를 대신하여 유리 섬유 매트(30')로 대체한 것이다. 즉, 실시예 2는 기재의 양쪽 면에 각각 부직포를 보강층으로 하여 제작한 것이나, 실시예 4는 한쪽 면에는 부직포를, 다른 한쪽 면에는 유리 섬유 매트(30')를 보강층으로 보강한 것이다.

따라서, 실시예 4는 실시예 3과 마찬가지로, 부직포를 이용한 흡습 성능과 성형성뿐만 아니라 유리 섬유를 통해 단열과 방음성 등의 성능 향상도 함께 기대할 수 있다.

<중량과 강성 개선 비교>

본 발명은 이처럼 복합 직물 보강재를 적용하였을 때, 기존 유리 섬유 매트를 적용한 비교예와 비교하면, 양쪽에 복합 직물 보강재를 적용한 실시예의 경우 기존 비교예보다 약 34% 정도의 중량 감소 효과가 있고, 한쪽에는 복합 직물 보강재를, 다른 한쪽에는 유리 섬유 매트를 적용한 실시예의 경우 기존 비교예보다 약 17% 정도 중량을 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 강성에서도, 기존 비교예와 비교하여 양쪽에 복합 직물 보강재를 적용한 실시예의 경우 기존 비교예와 동일 유사한 강도를 보였다.

10 : 폴리우레탄 폼
20 : 복합 직물 보강재
30 : 부직포
30' : 유리 섬유 매트
31 : 핫멜트 필름

Claims

폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)를 차례로 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되,
상기 복합 직물 보강재(20)는, 섬유와 섬유 사이의 틈새가 미리 정해진 간격을 갖도록 후레이직(Leno Plain) 직조한 섬유의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에, 합성수지를 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재의 양쪽 면에, 각각 핫멜트 필름(31)과 부직포(30)를 차례로 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되,
상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 함침된 프리프레그(Prepreg)인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재, 상기 기재의 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 부직포(30), 및 상기 기재의 다른 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 유리 섬유 매트(30')를 차례를 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되,
상기 복합 직물 보강재(20)는, 섬유와 섬유 사이의 틈새가 미리 정해진 간격을 갖도록 후레이직(Leno Plain) 직조한 섬유의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에, 합성수지를 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
폴리우레탄 폼(10) 및 상기 폴리우레탄 폼(10)의 양쪽 면 중에서 적어도 한 면에 바인더(B)로 부착된 복합 직물 보강재(20)로 이루어진 기재, 상기 기재의 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 부직포(30), 및 상기 기재의 다른 한쪽 면에 차례로 쌓은 핫멜트 필름(31)과 유리 섬유 매트(30')를 차례를 적층한 다음, 열 성형 금형에서 140~160℃ 온도로 40~80초 동안 압착 성형하여 제조하되,
상기 복합 직물 보강재(20)는 섬유에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 함침된 프리프레그(Prepreg)인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소화 규소, 알루미나 섬유 및 아라미드 섬유 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합 직물 보강재(20)는 면밀도가 50~300g/㎡인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리우레탄 폼(10)은,
밀도가 22~32g/㎥의 반경질의 블록 형태로 발포 성형하고,
7~10일간 숙성시켜 폼 내부의 열을 제거한 뒤에,
미리 정한 두께로 잘라서 제작된 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바인더(B)는,
이소시아네이트(ISOCYANATE)계 글루 30~150g/m² 또는 폴리올레핀계 필름형 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부직포(30)는 30~100g/m²이고,
상기 핫멜트 필름(31)은 폴리올레핀계 또는 폴리아마이드계 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 부직포(30)는 30~100g/m²이고,
상기 유리 섬유 매트(30')는 50~350g/m²이고,
상기 핫멜트 필름(31)은 폴리올레핀계 또는 폴리아마이드계 폴리머 30~150g/m²인 것을 특징으로 하는 고강성 경량의 자동차용 헤드 라이닝의 제조방법.