KR100916213B1

KR100916213B1 - 다층구조의 자동차용 천정재

Info

Publication number: KR100916213B1
Application number: KR1020077021841A
Authority: KR
Inventors: 김승규
Original assignee: (주)리앤에스
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2009-09-08
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: EP1851092A4; JP2012086838A; JP2008531361A; EP1851092B1; JP4954092B2; EP1851092A1; CN100591550C; WO2006091031A1; KR20070120505A; JP5198647B2; CN101132953A

Abstract

본 발명은 자동차용 천정재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1종 이상의 열가소성 섬유 및 그들의 다양한 조성비에 따른 상이한 용융온도와 특성을 갖는 심초형 복합섬유와 1종 이상의 기능성 열가소성 유기섬유 및 천연섬유를 다양한 조성비로 혼합하여 다층형으로 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재에 관한 것이다.

본 발명은 심초형 복합섬유와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유가 적정비율로 강화되어 2,3 또는 5개의 멀티층으로 성형된 열가소성 유기섬유강화 복합소재를 천정재로 제공함으로서, 흡음성, 단열성, 내충격성, 성형성 및 내구성 효과가 우수하며, 또한 종래의 자동차용 천정재에 사용되는 열경화성 접착제, 폴리우레탄 폼 및 유리섬유, 탄소섬유, 보론섬유 등의 무기계 보강섬유를 사용하지 않고, 순수한 열가소성 유기섬유 및 천연섬유를 사용함으로서 친환경적이고 재활용이 가능한 다층구조의 경량 자동차용 천정재를 제공한다.

Description

다층구조의 자동차용 천정재{THE MEMBER FOR HEADLINER ON MOTOR VEHICLES OF MULTILAYER STRUCTURE}

본 발명은 자동차용 천정재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1종 이상의 열가소성섬유 및 그들의 다양한 조성비에 따른 상이한 용융온도와 특성을 갖는 심초형 복합섬유와 1종 이상의 기능성 열가소성 유기섬유 및 천연섬유를 다양한 조성비로 혼합하여 다층형으로 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재에 관한 것이다. 종래의 자동차용 천정재에 비해 흡음성, 단열성, 보온성 등의 성능이 향상된 자동차용 천정재를 제공하며, 중량 900-1500 g/m²,4-8 mm 발포형 기재를 사용함으로서 우수한 충격흡수성 및 탄성특성을 가지며 인체에 유해한 접착제 없이 융점에 의해 접착된 자동차용 천정재를 제공하고, 동시에 종래의 열경화성소재 및 유리섬유 등의 인체 유해한 성분의 사용 없이 환경친화적이고 재활용이 가능한 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 소재를 사용함으로서 작업환경 개선 및 인체의 건강 유지 및 예방 측면에서 유용한 효과가 있는 자동차용 천정재에 관한 것이다.

자동차용 천정재는 자동차의 실내 천정부에 부착되어 외부로부터의 소음을 차단하고 자동차의 단열성을 향상시키기 위해 사용된다. 일반적으로 자동차 내장재 분야 특히, 천정재로서 열가소성 유기섬유들인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, PA, PET 등은 낮은 유리전이온도 및 내열성으로 인해 독자적으로 사용하는 데에는 한계성을 가지고 있어 주로 유리섬유, 열경화성 수지 또는 무기물을 첨가하는 방법에 의해 그와 같은 단점을 극복하며 사용되어 지고 있다. 따라서 종래의 자동차용 천정재의 구조는 폴리에스테르 부직포, 폴리비닐클로라이드 시트 등으로 이루어진 표피재와 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 등의 폼으로 이루어지는 쿠션재 및 레진펠트(Resin Felt), 글라스울(Glass Wool), 보드지(Paper Board) 등으로 이루어지는 기재로 3중 구조를 이루고 있다.

종래의 자동차용 천정재의 하나의 형태로는, 폴리우렌탄 폼(Polyurethane Foam)과 글라스 매트의 조합 및 폴리프로필렌 시트/폴리프로필렌 폼 시트(PP Sheet/PP Foam Sheet)의 샌드위치 구조로 이루어진 제품도 있다. 그러나 전술한 종래의 자동차 천정재 중 폴리우레탄 폼의 경우는 흡음성은 좋으나 내후성이 나빠서 장시간 사용할 때 변색이나 폼 셀의 바스러짐이 발생되는 등 내구력이 떨어지는 문제, 유리섬유의 사용에 의한 환경문제 및 재활용성 문제점을 가지고 있다.

한편, 자동차용 천정재 제조업체는 패널층용으로 촉감, 성형성 및 충격흡수성을 갖도록 폴리프로필렌 폼 시트(PP Foam sheet)를 적용하여 발포배율 20배, 두께 5mm, 내열성 110℃ 이상의 성능, 강성, 치수 안정성 등을 모두 만족하는 제품을 개발 채택하고 있다. 특히, 각 재질의 접착 적층 시 가격이 저렴하고 다양한 공법의 적용이 용이한 변성 EVA계 핫 멜트 필름(Hot Melt Film)을 적용하였으나, 계면 접착력, 내열성, 공정 적용성이 좋고 주 재질과 성분이 유사하여 재활용을 극대화할 수 있는 PP계 재질로 변경한 예도 있다. 그리고, 쿠션층은 전자선 가교 폴리프로필렌 폼시트를 이용하여 패널층과 동일 재질화하여 재활용 용이성을 부여하고자 노력 중이다. 표피층은 표피재의 소재 선정 시 난연성과 내열성 등의 물리적 성질 및 광택이나 색상 등의 시각적 특성을 고려하고 있다. 재활용성이 우수한 PP 부직포는 내광성(내광 견뢰도) 등이 다소 미흡하고, TPO 시트계열의 표피제는 표면 내 긁힘성이 부족하여 개선이 요구되고 있다.

그러나 이러한 구조의 종래 자동차용 천정재는 이종 재질간의 접합 시 접착제의 사용으로 재활용이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 이종소재의 적층에 의한 중량 증가와 유독성분이 함유된 소재 및 열경화성 수지류의 사용에 의해 작업 시 악취, 분진, 소음이 발생하는 문제가 있었다.

기술적 과제

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저밀도, 경량 소재의 다층 구조로 구성된 자동차용 천정재를 제공함으로써 종래의 자동차용 천정재와 동일한 내열성, 내충격성, 흡음성, 단열성을 나타내는 동시에, 내열성 및 발포성이 뛰어난 기능성 열가소성 유기섬유를 사용하여 종래의 자동차용 천정재에 비해 그 소음특성 및 단열성 등의 성능이 향상된 자동차용 천정재를 제공하며, 종래의 열경화성소재 및 무기섬유 대신 환경친화적이고 재활용이 가능한 열가소성 유기 소재 및 천연섬유를 사용하여 작업환경 개선 및 인체의 건강 유지·예방 측면에서 유용한 효과가 있는 자동차용 천정재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

기술적 해결방법

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 다층구조의 자동차용 천정재에 있어서 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60 중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2)과 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유 만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(1,1-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공한다.

또한 다층구조의 자동차용 천정재에 있어서 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60 중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60 중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2)과 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르(PET) 스판본드 스크림(scrim) 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(6,6-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 자동차용 천정재에 있어서, 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20)과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량％가 일체형으로 구성된 표피층(10,10-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는데 있다.

또한 자동차용 천정재에 있어서 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20)과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(60,60-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 자동차용 천정재에 있어서, 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재중층(5), 상기 기재중층(5)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 30 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재상층(4) 및 기재하층(4-1)과 상기 기재중층(5)의 각 표면상에 부착된 기재상층(4) 및 기재하층(4-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유 만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(3,3-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는데 있다.

또한 자동차용 천정재에 있어서 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2), 상기 기재층(2)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(1, 1-1) 및 상기 기재층(2)의 각 표면상에 부착된 표피층(1, 1-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(7,7-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 자동차용 천정재에 있어서, 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재중층(50), 상기 기재중층(50)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 중 어느 하나가 30 내지 40중량％로서 일체형으로 구성된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1) 및 상기 기재중층(50)의 각 표면상에 부착된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량％가 일체형으로 구성된 표피층(30,30-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는데 있다.

또한 자동차용 천정재에 있어서 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20), 상기 기재층(20)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량％가 일체형으로 구성된 표피층(10, 10-1) 및 상기 기재층(20)의 각 표면상에 부착된 표피층(10, 10-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(70,70-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 더욱 바람직하게는 상기 초성분의 용융온도는 110-180℃이고 상기 심성분의 용융온도는 240-270℃여서 고온에서 가압하는 방법에 의한 복합소재 시트제조시 초성분이 용융되어 보강재 섬유로 사용되는 상기 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유와 융착하여 미세 다공성의 3차원적인 네트워크 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 더욱 바람직하게는 상기 초성분의 용융온도는 110-180℃이고 상기 심성분의 용융온도는 240-270℃여서 고온/가압에 의한 복합소재 시트 제조 시 초성분이 용융되어 보강재 섬유로 사용되는 상기 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유와 융착하여 미세 다공성의 3차원적인 네트워크 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는 보강재 섬유로 사용되는 상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 보강재 섬유로 사용되는 상기 천연섬유는 대마(hemp), 황마(jute), 아마(flax), 케냐프(kenaf), 아바카(abaca) 및 바나나섬유(banana) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 1종 이상의 열가소성섬유 및 그들의 다양한 조성비에 따른 상이한 용융온도와 특성을 갖는 심초형 복합섬유와 1종 이상의 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유를 다양한 조성비로 혼합하여 2, 3 또는 5개의 다층형으로 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재에 관한 것이다. 본 발명은 컨쥬게이트 섬유, 컨쥬게이트 할로우 섬유, 할로우 섬유, 이중 크림프 섬유, 이형단면사 등의 기능성 폴리에스테르 섬유를 사용함으로써 열가소성 유기섬유들의 낮은 내열성으로 인한 자동차 내장재 용도의 한계성을 기능성 열가소성 유기섬유를 이용한 벌키 다층구조 설계로 극복하고 순수한 폴리에스테르 섬유만을 사용하거나 또는 부분적으로 천연섬유를 보강 사용함으로서 자동차의 경량성, 내구성 개선 및 재활용성의 특성을 지닌 친환경적 소재를 제공함을 특징으로 한다. 또한, 기존의 유리섬유, 탄소섬유 등의 대체 소재로 대마(hemp), 황마(jute), 아마(flax), 아바카(abaca), 케냐프(kenaf), 바나나(banana) 등 천연섬유를 보강재 섬유로 사용함으로써 상기와 동등한 특성을 가지는 자동차 경량화 및 친환경 소재를 제공함을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 기능성 폴리에스테르 섬유들을 기지재 섬유와 보강재 섬유로 사용하는 제품 그리고 천연섬유를 보강재 섬유로 첨가한 제품이 자동차용 천정재로서 사용되기 위한 중요한 평가항목인 쳐짐(sag) 시험 및 물리적 특성을 만족하는 소재의 개발을 특징으로 한다.

첫 번째 방법은 마감재와의 접착성을 고려하여 표피층의 기지재 섬유 중량비율을 100-70%로 하고, 기재층들은 높은 비율의 기공층 형성을 위하여 기지재 섬유 중량비율을 40-60％로 하는 벌키한 구조로 설계하는 방법이다. 이는 표피층은 기지재 섬유의 비율을 높여 매끄럽고 균일한 표면을 유지하고, 기재층은 보강재 섬유의 비율을 높여 판재의 강도유지 및 벌키 다공구조의 네트워크 형태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 비율설계는 표피층의 표면을 미세하고 매끄럽게 하여 수분흡수에 대한 저항성, 단열 및 차음 효과를 주는 동시에 마감처리용 부직포와의 접착성을 증진시키고, 기재층의 보강재 섬유의 비율을 높여 강도를 유지하고 벌키한(bulky) 다기공 구조를 형성함으로써 보온, 단열, 열에 대한 안정성 및 흡음효과를 줌과 동시에 우수한 충격 흡수성을 유지하는 것을 목적으로 한다.

첫 번째 방법은 마감재와의 접착성을 고려하여 표피층의 기지재 섬유 중량비율을 100-70％로 하고, 기재층들은 높은 비율의 기공층 형성을 위하여 기지재 섬유 중량비율을 40-60％로 하는 벌키한 구조로 설계하는 방법이다. 이는 표피층은 기지재 섬유의 비율을 높여 매끄럽고 균일한 표면을 유지하고, 기재층은 보강재 섬유의 비율을 높여 판재의 강도유지 및 벌키 다공구조의 네트워크 형태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 비율설계는 표피층의 표면을 미세하고 매끄럽게 하여 수분흡수에 대한 저항성, 단열 및 차음효과를 주는 동시에 마감처리용 부직포와의 접착성을 증진시키고, 기재층의 보강재 섬유의 비율을 높여 강도유지 및 벌키/많은 기공을 형성함으로서 보온, 단열, 열에 대한 안정성 및 흡음효과를 줌과 동시에 우수한 충격 흡수성을 유지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2)과 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(1,1-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도1과 도5 참조) 및 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재중층(5), 상기 기재중층(5)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 30 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재상층(4) 및 기재하층(4-1)과 상기 기재중층(5)의 각 표면상에 부착된 기재상층(4) 및 기재하층(4-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유 만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(3,3-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도9 참조)를 제공한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2)과 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(6,6-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도3과 도7 참조) 및 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량％가 일체형으로 구성된 기재층(2), 상기 기재층(2)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량％가 일체형으로 구성된 표피층(1, 1-1) 및 상기 기재층(2)의 각 표면상에 부착된 표피층(1, 1-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 표피 스크림층(7,7-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도11 참조)를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이는 각각 도1, 도3, 도5, 도7, 도9 및 도11의 본 발명에 따른 2층구조, 3층구조 및 5층구조의 자동차용 천정재의 단면도에서 도시된다.

두 번째로는 자동차용 천정재의 기계적 물성을 보다 증진시키는 방법으로 표피층 기지재 섬유 중량비율을 50-60％로 하고 기재층의 기지재 섬유 중량비율을 60-80％로 설계하는 방법이다. 상기 첫 번째 방법과 같이 표피층에 기지재 섬유의 비율을 너무 높게 설계할 때 부직포를 이용한 자동차용 천정재 제조 시 외부 열에 의해 표피층에 서서히 피막층을 형성함으로서 내부로의 열 이동을 느리게 함으로써 기재층의 급격한 융착 현상을 방지하여 낮은 밀도의 벌키한 다공층의 네트워크 구조를 가지는 자동차용 천정재를 제조함으로서 우수한 내충격 흡수성, 보온성, 단열성이 요구되는 용도를 가지는 것을 특징으로 하는 반면에, 표피층의 기지재 섬유 비율을 낮추고 그리고 기재층의 기지재 섬유비율을 높여 외부의 열 이동이 기재층으로 보다 활발하게 이루어져 기재층이 보다 미세한 기공을 형성하면서 자동차용 천정재의 기계적 물성을 증진 시킨 방법을 또 다른 특징으로 제시한다.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20)과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량％가 일체형으로 구성된 표피층(10,10-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도2와 도6 참조) 및 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40 중량％가 일체형으로 구성된 기재중층(50)과 상기 기재중층(50)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 30 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1) 및 상기 기재중층(50)의 각 표면상에 부착된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50 중량％가 일체형으로 구성된 표피층(30,30-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도10 참조)를 제공한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20)과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 스크림층(60,60-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도4와 도8 참조) 및 고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량％가 일체형으로 구성된 기재층(20), 상기 기재층(20)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량％와 기능성 열가소성 유기섬유 40 내지 50중량％가 일체형으로 구성된 표피층(10, 10-1) 및 상기 기재층(20)의 각 표면상에 부착된 표피층(10, 10-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르 스판본드 스크림 20 내지 80 g/㎡가 일체형으로 구성된 표피 스크림층(70,70-1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재(도12 참조)를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이는 각각 도2, 도4, 도6, 도8, 도10 및 도12의 본 발명에 따른 2층구조, 3층구조 및 5층구조의 자동차용 천정재의 단면도에서 도시된다.

상기 기지재 섬유로 사용되는 심초형 복합섬유(sheath/core 형 bicomponent fiber)는 초성분이 약 30-50 부피％로 용융점은 110-180℃ 그리고 심성분은 약 50-70 부피％로 용융점이 230-270℃로 구성되어 있어 결합 및 보강재 역할을 동시에 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 복합판재 제조 시 가해지는 180-230℃의 온도는 우선적으로 기지재 섬유의 초성분만을 서서히 용융시켜 보강재 섬유와의 융착에 의한 삼차원적인 네트워크 구조를 형성하고 기지재 섬유의 심성분은 초성분의 부분적인 열차단 효과로 급격한 물성 저하를 방지할 수 있는 특징을 가짐으로서 보강재 섬유의 역할을 할 수 있다.

이러한 심초형 복합섬유로 초성분이 저융점의 폴리에스테르 공중합체(CoPET)이고 심성분이 고융점의 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 저융점의 폴리에스테르 글리콜이고 심성분이 고융점의 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 고밀도 폴리에틸렌이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 고밀도 폴리에틸렌이고 심성분이 폴리프로필렌인 복합섬유, 초성분이 폴리프로필렌이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유 중 선택된 하나를 사용할 수 있다.

상기 보강재 섬유로 사용되는 기능성 열가소성 유기섬유로는 콘쥬게이트 폴리에스테르(conjugate PET), 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르 섬유(conjugate hollow PET), 할로우 폴리에스테르 섬유(hollow PET), 이중권축섬유(double-crimped PET fiber), 이형단면 폴리에스테르 섬유 중 선택된 하나를 사용할 수 있다. 또한 보강재 섬유로 사용되는 천연섬유로는 대마(hemp), 황마(jute), 아마(flax), 케냐프(kenaf), 아바카(abaca), 바나나(banana) 중 선택된 하나를 사용할 수 있다.

상기 기능성 열가소성 유기 섬유 또는 천연섬유들은 열융착에 의한 판재 가공 시 고온에 의한 섬유 물성 변화의 최소화, 판재내의 기공성 증진 및 발포성을 증진하기 위하여 선택되어진다.

상기 콘쥬게이트 폴리에스테르 섬유는 벌키성 및 발포성을 목적으로 자체적인 권축성을 갖는 섬유로, 점도가 상이한 동일한 성분의 두 가지 열가소성 수지를 사이드 바이 사이드(side by side) 형태로 조합하여 복합방사한 후 연신에 의해 두성분의 점도 차이에 의해 스스로 권축성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르 섬유는 열 연신에 의한 자체적인 크림핑(crimping)성을 부여받기 때문에 복합판재의 제조 시 가해지는 외부 열에 대한 내구성, 내열성이 우수하고 중공에 의한 열 분산 효과로 가공온도에 의한 물성의 변화를 예방할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이중권축섬유는 인위적으로 한번 권축된 50-80mm의 범용 열가소성 섬유인 폴리아미드, 폴리프로필렌, 바람직하게는 폴리에스테르 단섬유 또는 제품의 벌키성을 유도할 목적으로 이중으로 권축된 이중권축(double-crimp) 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하고, 이형단면 폴리에스테르 단섬유 또한 동일한 특징을 가진다.

본 발명에 따른 자동차용 천정재의 제조방법은 압축 상태의 원료들을 풀어서 요구되는 층들의 특성에 따라 기지재 섬유와 보강재 섬유를 균일하게 혼합/개섬하여 원통형 실린더형의 카드기를 통과시켜 섬유상의 얇은 웹을 형성하는 소면공정 그리고 보다 균일한 부직포의 제조와 요구되는 제품의 중량에 따라 섬유상 얇은 웹을 여러 층으로 겹치는 더블링(doubling) 공정 그리고 여러 웹으로 형성된 멀티층을 고정시키는 니들펀칭(needle punching) 공정을 거쳐 용도에 따라 다양한 조성 및 중량을 가지는 부직포들을 제조한다.

본 발명에 따른 자동차용 천정재의 제조방법은 압축상태의 원료들을 풀어서 (개섬, fiber opening) 요구되는 층들의 특성에 따라 기지재 섬유와 보강재 섬유를 균일하게 혼합하여 원통형 실린더형의 카드기를 통과시켜 섬유상의 얇은 웹을 형성하는 소면공정 그리고 보다 균일한 부직포의 제조와 요구되는 제품의 중량에 따라 섬유상 얇은 웹을 여러 층으로 겹치는 더블링(doubling)공정 그리고 여러 웹으로 형성된 멀티층을 고정시키는 니들펀청(needle punching)공정을 거쳐 용도에 따라 다양한 조성 및 중량을 가지는 부직포들을 제조한다.

본 발명에 따르면, 상기 부직포 제조 단계에서 제조된 다층구조의 복합부직포는 연속식 복합판재 제조 장치로 공급되어 진다. 그 장치는 "성능이 강화된 복합재료 제조방법 및 그 제조장치(국제출원 제PCT/KR02/00658호)"에 개시되어 있으며, 예열부, 열융착부, 가압부, 냉각부, 발포부, 그리고 커팅부로 구성된 연속 공정으로 용도에 따라 밀도, 강도 및 두께를 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다. 그 장치는 예열부, 열융착부, 가압부, 발포부, 냉각부, 그리고 커팅부로 구성된 연속 공정으로 용도에 따라 밀도, 강도 및 두께를 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다. 제조된 복합 판재는 자동차 천정재용 성형기를 이용하여 제품화된다. 또한 다층구조의 복합 부직포는 복합판재 공정없이 예열부, 성형부, 냉각부로만 이루어진 공정에 의해서도 제품화된다.

유리한 효과

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 다층 구조로 구성된 자동차용 천정재를 제공함으로써 종래의 자동차용 천정재와 동일한 내열성, 내충격성, 흡음성, 단열성을 나타내는 동시에, 내열성 및 발포성이 뛰어난 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유를 사용하여 종래보다 그 내구성, 소음특성, 단열성 등의 성능이 향상된 자동차용 천정재를 제공하며, 열가소성 유기섬유 자체가 4-8 mm의 벌키한 멀티 복합 구조 및 높은 기공성으로 인해 우수한 성형성, 단열성, 흡음성, 충격 흡수성 등의 효과가 있다.

또한 종래의 열경화성소재 및 무기섬유 대신 순수한 폴리에스테르 섬유를 이용하고 복합판재를 이용한 천정재 성형 시 표피제인 폴리에스테르 부직포 부착 시 재활용이 불가능한 접착제의 사용 없이 용융점이 상이한 심초형 복합섬유를 사용함으로써 자동차의 경량성, 내구성 개선과 동시에 환경친화적이고 재활용이 가능한 소재를 사용하여 작업환경 개선 및 인체의 건강 유지·예방 측면에서 유용한 효과가 있다.

도 1,2,3 및 4는 본 발명에 따른 2층구조의 자동차용 천정재의 단면도.

도 5,6,7 및 8는 본 발명에 따른 3층구조의 자동차용 천정재의 단면도.

도 9,10,11 및 12는 본 발명에 다른 5층구조의 자동차용 천정재의 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1, 1-1, 10, 10-1, 3, 3-1, 30, 30-1 : 표피층

2, 20 : 기재층

4, 40 : 기재상층

4-1, 40-1 : 기재하층

6, 6-1, 60, 60-1, 7, 7-1, 70, 70-1 : 스크림층

발명의 실시를 위한 최선의 형태

상기의 구성을 갖는 자동차용 천정재는 이하의 성능시험을 통해 그 성능을 검증한다.

＜실시예 1＞

표피층과 기재층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지되어졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1200 g/m²±5%로 균일하게 제조함으로써 표피층(outer layer) 및 기재층(core layer)의 조성비에 따른 물리적 특성을 상호 비교분석하였다. 제조된 부직포는 연속식 복합보드 제조 장치로 분당 6m/min 속도로 두께 6.5±0.3㎜ 의 자동차용 천정재 보드를 생산하였다. 연속식 복합보드장치의 내부 구조는 예열부, 용융가압 및 발포부, 냉각부, 커팅부로 구성되어 있으며, 예열부의 온도는 170℃, 용융가압 및 발포부는 또 다시 4개존으로 구성되어 그들의 온도는 200-240℃로 분포되고, 냉각부도 또한 2개의 존으로 각각 60℃와 30℃로 온도가 자동 조절되어졌다. 제조된 상기 천정재 보드는 스탬핑(stamping) 공법에 의해 두께 6㎜로 열 성형하여 천정재를 제조하였다.

표피층과 기재층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지 되어 졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1200 g/m²± 5％로 균일하게 제조함으로서 표피층(outer layer) 및 기재층(core layer)의 조성비에 따른 물리적 특성을 상호 비교분석하였다. 제조된 부직포는 연속식 복합보드 제조 장치로 분당 6 m/min 속도로 두께 6.5 ± 0.3mm의 자동차용 천정재 보드를 생산하였다. 연속식 복합보드장치의 내부 구조는 예열부, 용융가압부/발포부, 냉각부, 커팅부로 구성되어 있으며, 예열부의 온도는 170℃, 용융가압부/발포부는 또 다시 4개 존으로 구성되어 그들의 온도는 200-240℃로 분포되고, 냉각부도 또한 2개의 존으로 각각 60℃와 30℃로 온도가 자동 조절되어 졌다. 제조된 상기 천정재 보드는 스탬핑(stamping) 공법에 의해 두께 6 mm로 열 성형하여 천정재를 제조하였다.

시험조건(Beam Sag 시험 및 환경시험)

자동차 내부 천정에 수평하게 고정되어지는 천정재의 특성상 물리적 특성과 환경시험에 의한 처짐(Sag) 특성이 그 제품을 평가하는 중요한 항목이라 할 수 있다.

(1)본 발명에 따른 자동차 천정재의 시험편의 처짐(Sag) 결과를 알아보기 위하여 OHS 005 시험법에 의거하여 7.6cm × 30.5cm 크기의 본 발명에 따른 자동차 천정재의 시험편을 바인더 클립으로 위에서 2.54cm 아래 부분을 고정하여 28m 높이에 매달아 이하의 조건으로 총 24시간 동안 그 변화를 기록하여 평균값으로 하였다.

1) 2.5시간 가열 후 5.5시간 동안 85℃에서 고정한다.

2) 2.5시간 냉각 후 5.5시간 동안 -30℃에서 고정한다.

3) 2.5시간 가열 후 38℃, 95％ 습도에서 5.5시간 동안 고정한다.

본 실험은 북미 자동차 회사 규격의 시험조건을 기준으로 환경시험을 한 것으로 그 허용 규격은 일반적으로 10 mm이내의 값이면 최적의 제품으로 평가한다.

(2)또한, 본 발명에 따른 자동차 천정재의 시험편의 물리적 특성을 알아보기 위하여 자동차 천정재의 중요한 평가방법으로 알려진 OHS 028 시험법에 의해 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness) 등을 측정하여 상호 비교 평가하였다.

위의 두가지 시험 조건에 의한 본 발명에 따른 시험편의 처짐(sag)결과 및 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성의 실험 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 표피층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 80/20 및 기재층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 60/40 인 경우(실험예2), 표피층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 80/20 및 기재층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 50/50 인 경우(실험예3), 표피층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 50/50 및 기재층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 70/30 인 경우(실험예6), 표피층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 50/50 및 기재층의 CoPET/PET : CH-PET의 중량비율이 60/40 인 경우(실험예7)의 본 발명에 의한 자동차용 천정재들의 물리적 특성은 35N 이상의 강성(Strength)과 4.0 N/mm 이상의 견고함(Stiffness), 95％이상의 탄성(Toughness) 특성 및 10 mm 이내의 쳐짐(Sag)을 나타내 물리적 특성 및 쳐짐현상에 있어 우수함을 알 수 있었다.

＜실시예 2＞

본 실시예는 기재층과 표피층으로 이루어진 3개층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 표피층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 상기 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 70/30 로 동일하게 하였다. 그리고 기재층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 상기 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 60/40 로 하였다.

상기 표피층과 기재층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지 되어 졌고, 합지된 부직포들의 중량은 907, 1054, 1213, 1305, 및 1416 g/m²± 5％로 제조함으로서 부직포의 중량에 따른 물리적 특성을 상호 비교분석하고자 하였다.

복합보드 및 천정재로의 성형은 상기 실시예1의 복합보드 및 천정재의 성형방법과 동일한 조건으로 실행되어졌다. 본 발명에 따른 자동차용 천정재들은 두께는 6 mm로 동일하게 성형된 제품들로서 중량은 상기와 같이 달리하여 제조된 자동차용 천정재들이다.

또한 실시예1의 시험 조건과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 시험편의 처짐(Sag)결과 및 강도(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성을 측정하였으며, 그 실험 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 천정재들의 중량이 증가할수록 강도(Strength) 및 강성(Stiffness)이 증가하는 반면, 탄성(Toughness)특성은 미약하게 감소함을 알 수 있었다. 또한, 처짐(Sag) 현상은 중량이 1213 g/m²(실험예3)일때 가장 낮고, 중량이 증가(실험예4,5)하거나 감소(실험예1,2)하는 경우에는 처짐 현상은 중량이 1213 g/m²(실험예3)일때 보다 더 발생함을 알 수 있었다.

＜실시예 3＞

본 실시예는 기재층과 표피층으로 이루어진 3개 층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 표피층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 상기 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 80/20로 동일하게 하였고, 기재층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복 합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 상기 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 60/40로 하였다.

표피층과 기재층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지 되어 졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1217 g/m²로 제조하여 실시예 1과 동일한 조건으로 두께 8.5 mm의 천정재용 복합보드를 제조하였고, 제조된 복합보드는 헤드라이너(headliner)금형의 갭(gap)을 3, 4, 5, 6, 7 및 8 mm로 각각 달리하여 자동차용 천정재를 성형하였다.

실시예1의 시험 조건과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 시험편의 두께에 따른 처짐(Sag)결과 및 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성을 측정하였으며, 그 실험 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3

상기 표3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 천정재의 두께가 6 mm 일때(실험예4) 가장 높은 강도(Strength)와 견고성(Stiffness)을 나타내었으며, 또한 쳐짐(Sag)현상도 가장 낮게 나타났다. 특히, 강도(Strength) 및 처짐(Sag)현상은 천정재의 두께가 작아질수록 강도 저하 및 처짐 현상이 뚜렷이 나타나는 것을 알 수 있었다.

＜실시예 4＞

본 실시예는 기재층과 표피층으로 이루어진 3개의 층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 표피층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 70/30로 동일하게 하였고, 기재층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유와 천연섬유인 황마(Jute)를 혼합 사용하였고, 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 50/50으로 동일하게 하였다. 다만, 기재층의 보강재 섬유 50 중량％ 범위내에서 천연섬유인 황마(Jute)의 함량을 달리 하였을 경우 황마의 함량의 변화에 따른 처짐 현상 및 물리적 특성을 상호 비교 분석하고자 하였다.

표피층과 기재층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지 되어 졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1200 g/m²± 5％로 천정재용 복합보드를 제조하였고, 복합보드 및 천정재로의 성형은 실시예1과 동일한 조건으로 성형하였다.

실시예1의 시험 조건과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 시험편의 두께에 따른 처짐(Sag)결과 및 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성을 측정하였으며, 그 실험 결과를 표 4에 나타내었다.

표 4

상기 표4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 천정재는 기재층에 천연섬유 함량이 증가할수록 강도(Strength) 및 강성(Stiffness)은 증가하고, 탄성특성(Toughness)은 천연섬유가 증가할수록 뚜렷이 나빠지는 것을 알 수 있으며, 처짐(Sag) 현상은 천연섬유의 함량이 증가할수록 작아짐을 알 수 있었다.

＜실시예 5＞

본 실시예는 기재중층(Subcore layer 2), 기재하층 및 기재상층(Subcore layer 1,3)으로 구성된 기재층들과 표피층으로 이루어진 총 5개의 층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 표피층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 90/10로 동일하게 하였고, 기재층들은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유 또는 천연섬유를 사용하였다. 기재중층의 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 50/50, 기재상층 및 기재하층의 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 65/35로 동일하게 하였다.

본 실시예는 기재층과 표피층으로 구성된 것에 표피층의 바깥면에 폴리에스테르 스판본드스크림을 부착하여 표피층의 바깥면을 마무리 처리한 스크림층으로 하여 총 5개층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 폴리에스테르 스판본드 스크림 중량은 45g/m² 이다. 표피층은 기지재 섬우로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유(CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 기지재 섬유: 보강재 섬유의 중량비율은 80/20로 동일하게 하였고 기재층은 기지재섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유(CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유 또는 천연섬유를 사용하였고, 기지재 섬유: 보강재 섬유의 중량비율은 50/50으로 동일하게 하였다. 상기 기재층과 표피층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지되어졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1200g/m²± 5%로 제조하였고, 표피층의 바깥면에 폴리에스테르 스판본드 스크림을 부착하여 표피층의 바깥면을 마무리 처리함에 따른 물리적 특성을 상호 비교분석하고자 하였다. 복합보드 및 천정재로의 성형은 실시예1과 동일한 조건으로 실행되어졌다.

실시예1의 시험 조건과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 시험편의 두께에 따른 처짐(Sag)결과 및 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성을 측정하였으며, 그 실험 결과를 표 5에 나타내었다.

표 5

상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 천정재의 표피층의 바깥면에 PET 스판본드 스크림을 접착하여 천정재의 표피층의 바깥면을 마감 처리함으로써 제품 외관의 품질, 흡음성, 물리적 특성(강도, 견고성, 탄성)을 향상시킬 뿐 아니라 환경시험에 의함 처짐 (Sag) 현상 또한 감소하는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

상기 표5에서 확인할 수 있는 바와같이, 본 실시예의 5개층으로 구성된 천정재가 상기 실시예 1,2,3 및 4의 3개층으로 구성된 천정재 보다 강도 및 강성이 우수함을 알 수 있었다. 특히, 처짐(Sag) 현상은 상기 실시예1,2,3 및 4의 3개층으로 구성된 천정재 보다 뚜렷이 감소됨을 알 수 있었고, 천연섬유로 아바카(abaca) 섬유를 사용하였을 경우가 가장 우수한 물리적 특성(강도, 강성, 탄성) 및 처짐(Sag) 특성을 가짐을 알 수 있었다.

＜실시예 6＞

본 실시예는 기재층과 표피층으로 구성된 것에 표피층의 바깥면에 폴리에스테르 스판본드 스크림을 부착/마무리 처리한 크림층으로 하여 총 5개층으로 구성된 천정재에 관한 것으로서, 폴리에스테르 스판본드 스크림 중량은 45 g/m² 이다. 표피층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유를 사용하였고, 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 80/20로 동일하게 하였고 기재층은 기지재 섬유로 휴비스(주)의 심초형 복합섬유 (CoPET/PET; LM) 및 보강재 섬유로는 휴비스(주) 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르(conjugate hollow PET, CH-PET) 섬유 또는 천연섬유를 사용하였고, 기지재 섬유 : 보강재 섬유의 중량비율은 50/50으로 동일하게 하였다. 상기 기재층과 표피층은 니들펀칭(needle punching)법에 의해 합지되어 졌고, 합지된 부직포들의 중량은 1200 g/m²± 5％로 제조하였고, 표피층의 바깥면에 폴리에스테르 스판본드 스크림을 부착/마무리 처리함에 따른 물리적 특성을 상호 비교분석하고자 하였다. 복합보드 및 천정재로의 성형은 실시 예1과 동일한 조건으로 실행되어 졌다.

실시예1의 시험 조건과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 시험편의 두께에 따른 처짐(Sag)결과 및 강성(Strength), 견고성(Stiffness), 탄성(Toughness)등의 물리적 특성을 측정하였으며, 그 실험 결과를 표 6에 나타내었다.

표 6

상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 천정재의 표피층의 바깥면에 PET 스판본드 스크림을 접착/마감 처리함으로써 제품 외관의 품질, 흡음성, 물리적 특성(강성, 강도, 탄성)을 향상시킬 뿐 아니라 환경시험에 의한 쳐짐(Sag)현상 또한 감소하는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

Claims

자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량% 가 일체형으로 구성된 기재층(2); 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량%가 일체형으로 구성된 표피층(1,1-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재층(20);과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량%가 일체형으로 구성된 표피층(10,10-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량%가 일체형으로 구성된 기재중충(5); 상기 기재중층(5)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 30 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재상층(4) 및 기재하층(4-1); 과 상기 기재중층(5)의 각 표면상에 부착된 기재상층(4)및 기재하층(4-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량%가 일체형으로 구성된 표피층(3,3-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80 중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재중층(50); 상기 기재중층(50)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 60 내지 70중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 30 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1); 및 상기 기재중층(50)의 각 표면상에 부착된 기재상층(40) 및 기재하층(40-1)의 다른일면에 각각 부착되며, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량%가 일체형으로 구성된 표피층(30,30-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량%가 일체형으로 구성된 기재층(2);과 상기 기재층(2)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르(PET) 스판본드 스크림 20 내지 80g/m²가 일체형으로 구성된 스크림층(6,6-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재층(20);과 상기 기재층(20)의 적어도 일표면에 부착되며, 폴리에스테르(PET) 스판본드 스크림 20 내지 80g/m²가 일체형으로 구성된 스크림층(60,60-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합구성된 심초형 복합섬유 40 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 60중량%가 일체형으로 구성된 기재층(2); 상기 기재층(2)의 양쪽 표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유만으로, 또는 심초형 복합섬유 70 내지 90중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 10 내지 30중량%가 일체형으로 구성된 표피층(1,1-1);과 상기 기재층(2)의 각 표면상에 부착된 표피층(1,1-1)의 다른일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르(PET) 스판본드 스크림 20 내지 80g/m²가 일체형으로 구성된 스크림층(7,7-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
자동차용 천정재에 있어서,

고융점의 심성분과 저융점의 초성분이 배합 구성된 심초형 복합섬유 60 내지 80중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 20 내지 40중량%가 일체형으로 구성된 기재층(20); 상기 기재층(20)의 양쪽표면에 각각 부착되고, 심초형 복합섬유 50 내지 60중량%와 기능성 열가소성 유기섬유 또는 천연섬유 40 내지 50중량%가 일체형으로 구성된 표피층(10,10-1); 및 상기 기재층(20)의 각 표면상에 부착된 표피층(10,10-1)의 다른 일면에 각각 부착되며, 폴리에스테르(PET) 스판본드 스크림 20 내지 80g/m²가 일체형으로 구성된 스크림층(70,70-1)으로 이루어지고,

상기 기능성 열가소성 유기섬유는 콘쥬게이트 폴리에스테르, 콘쥬게이트 할로우 폴리에스테르, 할로우 폴리에스테르 및 이중권축섬유 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 심초형 복합섬유는 고융점의 심성분 50 내지 70부피%와 저융점의 초성분 30 내지 50부피%가 배합된 것으로, 초성분이 폴리에스테르 공중합체(CoPET)이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 폴리에스테르 글리콜이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 고밀도 폴리에틸렌이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유, 초성분이 고밀도 폴리에틸렌이고 심성분이 폴리프로필렌인 복합섬유 및 초성분이 폴리프로필렌이고 심성분이 폴리에스테르인 복합섬유 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
제9항에 있어서, 상기 초성분의 용융온도는 110-180℃이고 상기 심성분의 용융온도는 240-270℃여서 고온에서 가압하는 방법에 의한 복합소재 시트 제조시 초성분이 용융되어 상기 기능성 열가소성 유기섬유와 융착하는 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.
삭제
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천정재는 천연섬유를 포함하고, 천연섬유는 대마(hemp), 황마(jute), 아마(flax), 케냐프(kenaf), 아바카(abaca) 및 바나나(banana fiber)중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 다층구조의 자동차용 천정재.