KR101643186B1 - 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 트림 부품의 원단 또는 원자재를 제조하기 위한 트림용 복합재 포일의 제조방법에 있어서, 상기 트림 부품에 사용하기 위하여 얇은 시트 형태로 가공된 목재 또는 천연 섬유 시트인 포일 소재와 제 1 부직포를 핫프레스하여 합체시킨 포일 모재를 제조하고, 상기 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 압출된 액상 합성수지를 주입한 후 합지시켜서 포일 적층재를 만들고, 상기 포일 적층재에 복수의 코팅 또는 샌딩을 수행하여 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일을 만드는 원단제조공정을 포함한다.
Description
본 발명은 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자동차 내장재 및 통신 가전 부품을 비롯한 모든 분야의 제품의 꾸밈 및 장식에 사용되는 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내장재나 통신 가전 부품 업계에서는 깊이 있고 클래식한 고급감을 부여하기 위해서 천연목, 집성목, 집성 무늬목 등의 목재(wood) 질감을 그대로 트림(trim) 표면으로 옮기려는 기술 시도가 있었다.
예컨대, 일부 고급 차량의 내장 트림(interior trim)으로 사용하기 위해서, 천연목 또는 집성목 목재를 이용한 트림 부품은 천연 목재 또는 집성 무늬 목재에 대하여 밀링 가공 후 적층 및 접착 방식으로 제작된 바 있다.
그러나, 이러한 방식으로 제작된 트림 부품은 고급감을 가져오는 것에 비하여, 높은 생산 원가로 인해 시장 확대 적용에 어려움이 있고, 조립 공정에서 밀링 가공된 내장 트림의 굴곡 부위가 쉽게 파손되고, 다루기 매우 어려운 단점을 갖는다.
한편, 가구 표면에 천연목 또는 집성목 목재 베니어를 접착하는 기술은 평면을 갖는 제품에 한하여 사용 가능할 뿐, 자동차 또는 통신 가전 제품의 내부와 같이 복잡한 입체 형상을 갖는 제품에 적용할 수 없다.
발명의 배경이 되는 기술에는 특허문헌 1과 같이, 차량의 내장용 트림부품 및 그 제조방법이 있되, 여기서 트림부품은 천(fabric)과 같은 지지소재와 그 위에 덧붙이는 장식소재로 이루어져 있고, 이후 트림부품으로 사용되기 위하여 안전패드와 지지소재를 분리제조하거나, 팽창 폴리프로필렌 성형품을 일체형으로 제조하고 있을 뿐, 천연 목재, 집성 무늬 목재의 질감을 한 그대로 트림(trim) 표면으로 옮기지 못하고 있다.
또한, 특허문헌 1에서 차량의 내장용 트림부품은 롤 형태로 감겨진 원단 제품이 아니고, 단지 성형틀에 대응한 입체 형상을 갖는 장식소재를 적층으로 합체시키고 있으므로, 트림부품이 요구되는 제품 제작별로 장식소재를 별도 제작하여야 하는 단점이 있다.
또한, 발명의 배경이 되는 다른 기술에는 특허문헌 2와 같이, 압축 및 사출 성형을 통한 차량 트림 구성요소 제조방법이 있다. 특허문헌 2는 섬유 패널을 주형 공동(cavity)의 제 1 표면 상에 배치하고, 섬유 패널을 압박하고, 수지를 주형 공동 내부로 주입하여 차량 트림 구성요소를 제작하고 있다. 여기서, 종래의 섬유 패널은 구조용 섬유 및 열가소성 수지의 조합을 포함한다. 구조용 섬유는 대마, 목재, 아마, 양마 및 사이달과 같은 천연 섬유, 및/또는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 고분자 섬유와 같은 합성 섬유일 뿐, 천연 목재, 집성 무늬 목재를 그대로 사용한 것이 아니므로, 실제 목재의 질감, 무늬, 굴곡 형태 등과 같은 뛰어난 고급감을 구현하기 어렵다.
또한, 천연목 또는 집성목 목재는 얇은 시트 형태로 가공 및 제작된 것이 있지만, 천연목 또는 집성목 목재의 특성상 3D 입체 형상을 부여하기 위해서, 천연목 또는 집성목 목재 시트를 압착 성형하게 되면, 대부분 날카로운 모서리나 깊이 파인 형상 부위에서 나무 시트 조직이 부서지거나 깨지는 단점을 갖는다.
또한, 천연목 또는 집성목 목재 시트는 열 가공 처리 공정을 거칠 경우, 원래 형상으로 복원되려는 현상이 발생되고, 이에 따라서 트림 부품 형상의 모서리 반경 값을 구현하지 못한다.
따라서, 자동차 내장재나 통신 가전 부품 업계에서는 트림 부품에서 고급감을 극대화하기 위하여, 실제 목재와 동일한 질감을 가지면서도, 트림 부품으로서 입체 형상을 갖고, 트림 부품으로 가공시 모서리 부분에서 목재 조직이 부서지거나 깨지지 않게 목재의 고유 물성을 개질할 수 있고, 원단 형태로서 감아서 보관 및 사용할 수 있는 트림용 부재에 대한 새로운 기술이 요구되고 있다.
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본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 천연목 또는 집성목과 같은 자연 친화적인 포일 소재 및 제 1 부직포를 포함한 포일 모재를 제조한 후, 액상 합성수지를 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 주입한 후 합지시킴으로써, 목재의 표면 질감을 그대로 유지하면서도 부서지거나 깨지는 고유 물성을 개질할 수 있고, 원단 형태로 감아서 보관할 수 있고, 슬릿팅 및 인서트사출을 통해서 트림용 부품으로 제작될 수 있는 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 트림 부품의 원단 또는 원자재를 제조하기 위한 트림용 복합재 포일의 제조방법에 있어서, 상기 트림 부품에 사용하기 위하여 얇은 시트 형태로 가공된 목재 또는 천연 섬유 시트인 포일 소재와 제 1 부직포를 핫프레스하여 합체시킨 포일 모재를 제조하고, 상기 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 압출된 액상 합성수지를 주입한 후 합지시켜서 포일 적층재를 만들고, 상기 포일 적층재에 대하여 샌딩, 표면개질층 형성, 폴리싱, 복수의 코팅 중 하나의 이상의 단계를 수행하여 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일을 만드는 원단제조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 원단제조공정은, 펠트(felt)층에 부직포접착제층이 합체되어 있는 배면 접합용 상기 제 1 부직포를 준비하는 단계; 및 상기 제 1 부직포에 핫프레스로 결합될 상기 포일 소재를 준비하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 부직포를 준비하는 단계와 상기 포일 소재를 준비하는 단계에서는 상기 제 1 부직포와 상기 포일 소재가 서로 동일한 면적으로 겹쳐져서 핫프레스 장치에서 사용될 수 있도록 준비된다.
또한, 상기 원단제조공정은, 상기 제 1 부직포를 준비하는 단계 또는 상기 포일 소재를 준비하는 단계 이후에 이루어지는 핫프레스 단계를 더 포함하고, 상기 핫프레스 단계는, 상기 핫프레스 장치로 상기 제 1 부직포 및 상기 포일 소재에 열 및 압력을 가하여서, 상기 제 1 부직포 및 상기 포일 소재로 적층된 포일 모재를 만든다.
또한, 상기 핫프레스 단계 이후에는, 상기 포일 모재를 세로 방향으로 재단하여 모재 분할 부품을 만드는 길로틴 단계; 및 상기 길로틴 단계 이후에 상기 모재 분할 부품을 서로 연결하고, 연결된 모재 분할 부품을 감아서 롤 형태의 포일 모재로 만드는 핑거조인팅 단계가 포함된다.
또한, 상기 핑거조인팅 단계 이후에는, 상기 롤 형태의 포일 모재가 언와인딩(unwinding) 되고, 상기 포일 모재의 상기 포일 소재의 표면이 샌딩 방식으로 가공되어서, 상기 포일 소재의 두께가 미리 정한 수치로 조절되는 샌딩 단계가 포함된다.
또한, 상기 원단제조공정은, 상기 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 압출된 액상 합성수지를 주입하는 압출 티다이 합지장치에 의해서 상기 포일 적층재를 만드는 라미네이팅 단계를 포함하고, 상기 압출 티다이 합지장치가 일측에서 타측방향을 따라 차례로 배열된 장력기(tension device), 제 1 장력조절기(auto tension device), 예열기(pre heating device), 티다이(T-die)를 갖는 압출기, 라미네이팅 유닛, 샌드위치 언와인더(sandwich un-winder), 냉각롤(cooling roll), 제 2 장력조절기 및 테두리 커터기를 포함한다.
또한, 상기 라미네이팅 단계에 이후에는, 상기 포일 적층재의 포일 소재의 상면에 조색(mixing color)용 도료 또는 투명 접착제와 같은 표면개질층용 원료를 공급하고, 에어나이프에서 분사되는 고압공기로 상기 표면개질층용 원료의 평활도를 평활하게 조절하고, 상기 표면개질층용 원료를 건조시킴에 따라서, 표면개질층을 포일 소재의 상면에 형성하는 표면개질층 형성 단계가 포함된다.
또한, 상기 표면개질층 형성 단계 이후에는, 상기 표면개질층 위에 중도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 1 코팅액을 스프레이 방식으로 공급하고, 평활도를 조절하면서 상기 제 1 코팅액을 건조시킴에 따라서, 제 1 코팅층을 상기 표면개질층의 상면에 형성하는 제 1 코팅 단계가 포함된다.
또한, 상기 제 1 코팅 단계 이후에는, 상기 제 1 코팅층에 대하여 폴리싱 단계를 실시하고, 폴리싱 가공된 제 1 코팅층 위에 상도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 2 코팅액을 스프레이 방식으로 공급하고, 평활도를 조절하면서 상기 제 2 코팅액을 건조시킴에 따라서, 제 2 코팅층을 상기 제 1 코팅층의 상면에 형성하는 제 2 코팅 단계가 포함된다.
또한, 상기 제 1 코팅층 또는 상기 제 2 코팅층은 코팅 장치를 통해 형성되고, 상기 코팅 장치는, 상기 포일 적층재에 대하여 코팅액을 공급하는 스프레이 노즐 및 코팅액 공급기를 갖는 코팅유닛; 및 상기 코팅유닛의 후단에 배치된 건조유닛을 포함한다.
또한, 상기 건조유닛은, 상기 코팅유닛의 후단에서 상기 포일 적층재의 이송 방향을 따라 배열된 복수개의 이송롤; 상기 이송롤을 지지하기 위한 복수개의 계단식 구조물; 상기 이송롤의 상부에서 상기 계단식 구조물에 대응하게 계단식으로 배열된 복수개의 덕트; 및 상기 덕트에 건조용 가열 공기를 공급하기 위하여, 상기 덕트에 연결된 복수개의 가열 공기 공급장치를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 위의 트림용 복합재 포일의 제조방법에 의해 제조된 트림용 복합재 포일이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 트림 부품의 원단 또는 원자재로 사용되는 트림용 복합재 포일에 있어서, 상기 트림용 복합재 포일의 최하위에 배치되고 합성수지와 합침되어서 0.1㎜의 두께를 갖는 제 2 부직포; 상기 제 2 부직포에 라미네이팅되어 합체되고 0.2~0.32㎜의 두께를 갖고 상기 합성수지와 동일한 소재의 합성수지층; 상기 합성수지층의 상부에 합체되고 0.05~0.08㎜의 두께를 갖는 제 1 부직포; 상기 제 1 부직포에 핫프레스를 통해 합체되고 천연 섬유 시트 또는 목재로서 샌딩 단계에 의해 조절된 0.25~0.3㎜의 두께를 갖는 포일 소재; 상기 포일 소재의 상면에 형성되고 30~35㎛의 두께를 갖고 조색(mixing color)을 갖거나 또는 투명한 표면개질층; 상기 표면개질층의 상면에 중도 무광 또는 유광제로 코팅되고 25~30㎛의 두께를 갖는 제 1 코팅층; 및 상기 제 1 코팅층의 상면에 탑 클리어 코팅되고 20~25㎛의 두께를 갖는 제 2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일이 제공된다.
또한, 상기 제 2 코팅층의 상부에는 분리 가능한 보호필름이 더 적층되어 있다.
또한, 상기 합성수지층은, PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE), PVC(PolyVinyl Chloride), 폴리카보네이트(PC), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 중 어느 하나의 소재로 형성되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 트림용 복합재 포일 및 그의 제조방법에 의하면, 목재, 양마, 황마, 대마, 아마, 모시풀, 어저귀, 마닐라삼, 뉴질랜드삼, 사이잘삼, 부용 등의 자연 친화적인 포일 소재의 표면 질감을 그대로 유지할 수 있는 트림용 복합재 포일 제조하는 공정을 제공함에 따라, 자동차 내장재 또는 통신 가전 부품으로서 꾸밈 및 장식에 관한 기술 규격을 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명은 제 1 부직포 준비, 포일 소재 준비, 핫프레스, 길로틴, 핑거조인팅, 샌딩을 통해 포일 모재 준비, 압출된 액상 합성수지를 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 주입하여 라미네이팅, 표면개질층 형성, 제 1 코팅, 폴리싱, 제 2 코팅 및 보호필름 합지와 같은 일련의 계통적 제조 단계를 통해서, 목재 등의 자연 친화적인 포일 소재의 고유 특성을 트림 부품에 맞게 개질함으로써, 실제 목재 등과 같은 자연 친화적인 포일 소재의 표면 질감을 발휘하여 고급감을 극대화할 수 있고, 트림 부품으로서 입체 형상을 갖도록 가공되더라도, 해당 자연 친화적인 포일 소재의 조직이 부서지거나 깨지지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 실제 목재 등과 같은 자연 친화적인 포일 소재의 표면 질감을 가지면서도 롤 형태로 감겨진 원단 제품과 같은 트림용 복합재 포일을 제공함에 따라서, 운반, 보관 및 유통을 원활하게 수행할 수 있고, 자동차 내장재 또는 통신 가전 부품에 대응하여 원단 제품인 트림용 복합재 포일을 슬리팅(slitting), 인서트사출에 사용함으로써, 그 결과 트림 부품을 용이하게 제작할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 롤 형태로 감겨진 원단 제품 자체가 복수의 코팅층을 구비하고 보호필름이 덧씌워진 형태로 제공 가능한 트림용 복합재 포일이고, 이러한 트림용 복합재 포일을 사용하여 트림 부품을 제작한 이후, 별도의 코팅 또는 표면 처리 없이 곧바로 트림 부품으로 완성될 수 있다. 이에 따라서, 트림 부품을 제조하여 세트 메이커에게 제공하는 원단 사용자의 입장에서 트림 부품의 제조 공정을 용이하고 간결하게 수행할 수 있게 된다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트림용 복합재 포일의 제조 공정도.
도 2는 도 1에 도시된 압출 티다이 합지장치의 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 코팅 장치의 측면도.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 코팅 장치의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 제조 공정도에 따라 만들어진 트림용 복합재 포일의 적용 부위를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 트림 부품의 전체 제조 공정을 설명하기 위한 개략적인 공정도.
도 7은 도 6에 도시된 원 A의 확대 단면도.
도 8은 도 6에 도시된 트림용 복합재 포일을 롤 형태로 제조하는 공정을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 도 8에 도시된 단계들을 통해 제조된 트림용 복합재 포일로 만든 트림 부품의 비교예 및 실시예의 평면도 대용 사진.
도 10은 도 9에 도시된 트림 부품의 비교예 및 실시예의 저면도 대용 사진.
도 11은 도 10에 도시된 원 B의 확대도 대용 사진.
도 2는 도 1에 도시된 압출 티다이 합지장치의 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 코팅 장치의 측면도.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 코팅 장치의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 제조 공정도에 따라 만들어진 트림용 복합재 포일의 적용 부위를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 트림 부품의 전체 제조 공정을 설명하기 위한 개략적인 공정도.
도 7은 도 6에 도시된 원 A의 확대 단면도.
도 8은 도 6에 도시된 트림용 복합재 포일을 롤 형태로 제조하는 공정을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 도 8에 도시된 단계들을 통해 제조된 트림용 복합재 포일로 만든 트림 부품의 비교예 및 실시예의 평면도 대용 사진.
도 10은 도 9에 도시된 트림 부품의 비교예 및 실시예의 저면도 대용 사진.
도 11은 도 10에 도시된 원 B의 확대도 대용 사진.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트림용 복합재 포일의 제조 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 공정에 사용되는 장치에는 부직포롤로부터 풀어 공급된 것을 미리 정한 사이즈로 절단하여 제 1 부직포(20)를 준비하는 부직포 절단 장치(301)가 있다.
여기서, 제 1 부직포(20)는 펠트(felt)층에 부직포접착제층이 합체되어 있는 원자재일 수 있다.
또한, 핫프레스 장치(303) 쪽으로 공급할 자연 친화적인 포일 소재(10)는 미리 정한 규격을 갖고, 포일 소재 제조업자로부터 제공받은 원자재일 수 있다.
예컨대, 포일 소재(10)는 제 1 부직포(20)와 동일 평면적을 가질 수 있다.
이러한 포일 소재(10)는 천연 섬유 시트(예: 양마, 황마, 대마, 아마, 모시풀, 어저귀, 마닐라삼, 뉴질랜드삼, 사이잘삼, 부용을 얇게 압착하여 시트 형태로 만든 소재), 또는 얇은 베니어 형태의 목재로서 천연목, 집성목, 집성 무늬목 등이 될 수 있다.
또한, 본 실시예의 공정에는 포일 모재(S1)를 만들기 위해 핫프레스 단계를 수행하는 핫프레스 장치(303)가 이용된다. 핫프레스 장치(303)는 포일 소재(10)와 제 1 부직포(20)를 가열 및 압착하는 핫프레싱을 수행하고, 그 결과, 제 1 부직포(20)의 부직포접착제층이 녹게 되고, 녹은 부직포접착제층이 포일 소재(10) 및 제 1 부직포(20)를 서로 고정 또는 합지시킴으로써, 포일 모재(S1)를 만들게 된다.
또한, 핫프레스 장치(303)의 후단에는 길로틴 단계를 위한 재단 장치(304)와, 핑거조인팅 단계를 위한 핑거조인팅 장치(305)가 배치되어 사용될 수 있다.
또한, 핑거조인팅 장치(305)의 후단에는 공급회수 장치(306)가 배치될 수 있다. 공급회수 장치(306)는 포일 모재(S4)를 감거나 풀어 공급하기 위한 역할을 수행할 수 있다.
또한, 공급회수 장치(306)의 후단에는 샌딩 장치(307)가 배치될 수 있다.
공급회수 장치(306)와 샌딩 장치(307)의 사이에는 포일 모재(S4)를 이송하기 위한 이송 수단이 구비될 수 있다. 본 실시예의 설명 전반에 걸쳐서, 이송 수단은 해당 모재 또는 적층재를 이송하기 위해 이송 라인을 따라 배열된 복수개의 롤러 등이 될 수 있다.
또한, 샌딩 장치(307)는 공급회수 장치(306)로부터 공급받은 포일 모재(S4)의 두께를 조절하여 미리 정한 수치의 두께를 갖는 포일 모재(S5)를 만드는 역할, 즉 후술되는 샌딩 단계를 위해 사용될 수 있다.
이런 샌딩 장치(307)의 후단에는 해당 이송 수단 및 압출 티다이 합지장치(310)가 배치될 수 있다.
압출 티다이 합지장치(310)는 액상 합성수지(예: PET)를 압출한 후, 압출된 액상 합성수지를 포일 모재(S5)와 제 2 부직포(25)의 사이에 주입하여 합지시켜서 포일 적층재(S6)를 만드는 라미네이팅 단계에서 사용될 수 있다.
압출 티다이 합지장치(310)를 빠져나온 포일 적층재(S6)는 해당 이송 수단을 경유하여 표면개질 장치(320) 쪽으로 유입될 수 있다.
또한, 표면개질 장치(320)는 포일 적층재(S6)에 표면개질층을 형성시키는 역할을 담당한다.
표면개질 장치(320)는 조색(mixing color)용 도료 또는 투명 접착제와 같은 표면개질층용 원료를 공급하는 원료공급부와, 고압의 공기를 발생시키는 압축기와, 상기 원료공급부로부터 공급받은 표면개질층용 원료를 포일 적층재(S6)에 도포하는 브러시 롤러(321)와, 브러시 롤러(321)의 후단에 배치되고 상기 압축기의 고압공기를 상기 도포된 상태의 표면개질층용 원료에 고압 분사하는 에어나이프(322)와, 에어나이프(322)의 후단에 배치된 건조기(333)를 포함한다.
표면개질 장치(320)의 후단에는 제 1 코팅 장치(330)가 배치된다. 표면개질 장치(320)를 빠져나와 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)는 해당 이송 수단을 경유하여 제 1 코팅 장치(330) 쪽으로 유입될 수 있다.
제 1 코팅 장치(330)는 도 3을 통해 후술될 바와 같이, 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)에 제 1 코팅층을 형성시키는 역할을 담당한다.
제 1 코팅 장치(330)의 후단에는 폴리싱 장치(340)가 배치된다. 제 1 코팅 장치(330)를 빠져나온 제 1 코팅층을 갖는 포일 적층재(S8)는 해당 이송 수단을 경유하여 폴리싱 장치(340) 쪽으로 유입될 수 있다.
폴리싱 장치(340)는 제 1 코팅층을 갖는 포일 적층재(S8)의 표면을 매끈하게 연마하는 역할을 담당한다.
폴리싱 장치(340)의 후단에는 제 2 코팅 장치(350)가 배치된다. 폴리싱 장치(340)를 빠져나온 폴리싱 가공된 포일 적층재(S9)는 해당 이송 수단을 경유하여 제 2 코팅 장치(350) 쪽으로 유입될 수 있다.
제 2 코팅 장치(350)는 도 4를 통해 후술될 바와 같이, 폴리싱 가공된 포일 적층재(S9)에 제 2 코팅층을 형성시키는 역할을 담당한다.
마지막으로 본 발명의 공정에는 보호필름 합지 단계를 위해서, 제 2 코팅 장치(350)의 후단에 배치되어서, 최종 코팅된, 즉 제 2 코팅층을 갖는 포일 적층재(S10)에 보호필름(150)을 적층시키는 합지 장치(355)가 사용될 수 있다.
이러한 본 실시예의 공정의 결과물로서 트림용 복합재 포일(100)이 만들어질 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 압출 티다이 합지장치(310), 제 1 코팅 장치(330), 제 2 코팅 장치(350)의 세부 구성 및 결합관계가 대하여 상세히 설명된다.
도 2는 도 1에 도시된 압출 티다이 합지장치의 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 제 1 코팅 장치의 측면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 제 2 코팅 장치의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 압출 티다이 합지장치(310)는 일측에서 타측방향을 따라 차례로 배열된 장력기(311)(tension device), 제 1 장력조절기(312)(auto tension device), 예열기(313)(pre heating device), 티다이(T-die)를 갖는 압출기(314), 라미네이팅 유닛(315), 샌드위치 언와인더(316)(sandwich un-winder), 냉각롤(317)(cooling roll), 제 2 장력조절기(318) 및 테두리 커터기(319)를 포함한다.
장력기(311)는 샌딩을 통해서 준비된 포일 모재(S5), 즉 미리 정한 수치의 두께를 갖는 포일 모재(S5)를 제 1 장력조절기(312) 쪽으로 공급할 때, 롤 및 롤에 연결된 탄성 부재를 통해서, 포일 모재(S5)를 아래 방향으로 눌러 장력을 부여하는 장치이다.
제 1 장력조절기(312)는 포일 모재(S5)의 공급 또는 이송에 필요한 장력을 포일 모재(S5)에 자동으로 부여하도록, 장력 감지 센서, 복수개의 가이드 롤 및 탄성지지 롤, 장력 감지 센서로부터 피드백된 신호에 따라 상기 롤의 위치 또는 각도를 조절하는 기구장치 등을 구비한다. 포일 모재(S5)는 가이드 롤 및 탄성지지 롤을 따라 지그재그 방향으로 연장 및 이송되면서, 이송에 필요한 적절한 장력을 인가 받을 수 있다.
예열기(313)는 제 1 장력조절기(312)로부터 이송되어 온 포일 모재(S5)를 예열시키는 히터 장치일 수 있다. 예열기(313)는 포일 모재(S5)의 이송 경로의 저부에 설치된 히터용 브래킷에 장착되어 있다. 포일 모재(S5)는 예열기(313)로부터 공급받은 열을 전달받아서, 라미네이팅 또는 합지에 적합한 온도로 미리 가열될 수 있다.
티다이(T-die)를 갖는 압출기(314)는 직경 70 사이즈의 압출장치로서, 가소성 플라스틱 또는 합성수지, 예컨대 PET(polyethylene terephthalate)를 티다이를 통해 압출시킬 수 있다. 여기서, PET의 원료인 TPA(테레프탈산)과 EG(에틸렌글리콜) 및 첨가제는 반응기에 주입되고, 에스테르화(esterfication) 및 중합 반응을 거치고, 이후 반응기로부터 나와서 절단 작업을 통해 칩형태의 PET 폴리머가 된다. 칩형태의 PET 폴리머는 압출기(314)를 통해 용융되고, 티다이를 통해서 압출되는 액상 PET(예: 액상 합성수지)가 된다.
본 실시예에서는 PET 이외에도 티다이(T-die)를 갖는 압출기(314)에서 압출될 수 있는 소재라면, 본 실시예의 액상 합성수지에 해당하는 합성수지층은 폴리에틸렌(PE), PVC(PolyVinyl Chloride) 등과 같이 가소성 플라스틱 또는 폴리카보네이트(PC), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 중 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다.
티다이(T-die)를 갖는 압출기(314)는 압출된 액상 합성수지를 포일 모재(S5)와 제 2 부직포(25)의 사이에 주입한다.
압출된 액상 합성수지의 온도는 PET의 경우 280℃~310℃, PC의 경우 250℃~280℃, ABS의 경우 210℃~240℃이므로, 제 2 부직포(25) 없이 액상 합성수지가 포일 모재(S5)에 직접 함침될 경우, 포일 모재(S5)가 과도한 열에 의해 소손되거나, 이후 트림용 복합재 포일로서 성능을 발휘하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
그러나, 본 실시예는 이러한 문제를 제 2 부직포(25)를 이용하여 해결할 수 있다. 여기서, 제 2 부직포(25)는 두께 3~5㎜로서 포일 모재(S5)와 동일한 폭을 가질 수 있고, 솜 형상 또는 벌지(bulge) 형상으로 다공성 구조로서 쿠션감이 있는 폴리에스테르 부직포일 수 있다.
라미네이팅 유닛(315)은 액상 합성수지를 개재한 포일 모재(S5) 및 제 2 부직포(25)를 서로 가까워지도록 압착 및 가열시키는 히팅 롤러(315a,315b,316b)를 구비한다.
액상 합성수지를 개재한 포일 모재(S5) 및 제 2 부직포(25)는 S자 방향 또는 지그재그 방향을 따라 차례로 히팅 롤러(315a,315b,316b)를 경유하는 동안 함침 및 합지되고, 그 결과 포일 적층재(S6)로 만들어진다.
샌드위치 언와인더(316)는 상기 라미네이팅 유닛(315) 쪽으로 상기 제 2 부직포(25)를 풀어 공급하는 역할을 수행한다.
샌드위치 언와인더(316)에서 두께 3~5㎜를 갖고 있던 다공성 구조의 제 2 부직포(25)인 폴리에스테르 부직포는 상기 라미네이팅 유닛(315)을 경유하면서 압착됨과 동시에 고온의 액상 합성수지가 스며든 상태로 합체되어서 0.1㎜의 두께를 갖게 된다.
냉각롤(317)은 상기 라미네이팅 유닛(315)으로부터 나온 포일 적층재(S6)를 냉각시키는 역할을 담당한다.
제 2 장력조절기(318)는 냉각롤(317)로부터 나온 포일 적층재(S6)에 장력을 인가하면서 방향성을 잡아주는 역할을 담당한다. 즉, 제 2 장력조절기(318)는 포일 적층재(S6)의 공급 또는 이송에 필요한 장력을 부여하면서 이송 방향을 바로 잡을 수 있도록, 장력 감지 센서, 복수개의 가이드 롤, 탄성지지 롤, 탄성지지 롤의 위치 및 각도를 조절하는 기구장치 등을 구비한다. 포일 적층재(S6)는 가이드 롤 및 탄성지지 롤을 따라 지그재그 방향으로 연장 및 이송되거나, 위치 및 각도를 조절하는 기구장치에 의해 안내를 받으면서 테두리 커터기(319) 쪽으로 들어간다.
테두리 커터기(319a)는 이동 중인 포일 적층재(S6)의 양측 테두리에서 불규칙하게 돌출되거나 삐져나온 부위를 절단하여 매끈하게 정리하는 역할을 담당할 수 있다.
이러한 포일 적층재(S6)는 다음 공정인 표면개질 장치(320)로 공급되어 앞서 설명한 바와 같은 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)가 된다.
이후, 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)는 해당 이송 수단을 경유하여 제 1 코팅 장치(330) 쪽으로 유입될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제 1 코팅 장치(330)는 일측에서 타측방향을 따라 차례로 배열된 장력기(331), 제 3 장력조절기(332), 제 1 코팅유닛(333), 제 1 건조유닛(334)을 포함한다.
장력기(331)는 앞서 언급한 것과 동일한 방식으로 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)를 단순히 팽팽하게 하는 역할을 담당한다.
제 3 장력조절기(332)는 앞서 언급한 제 1 또는 제 2 장력조절기와 동일 또는 유사 구성을 가지고 있고, 코팅에 필요한 적절한 장력을 포일 적층재(S7)에 부여한다.
제 1 코팅유닛(333)은 스프레이 노즐 및 제 1 코팅액 공급기를 구비한다. 여기서, 스프레이 노즐은 포일 적층재(S7)의 상부에 이격 배치되어 있고, 제 1 코팅액 공급기로부터 공급받은 제 1 코팅액을 포일 적층재(S7)의 상면에 분사하는 역할을 담당한다.
제 1 코팅액 공급기는 제 1 코팅 단계를 위해서 중도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 1 코팅액을 포일 적층재(S7)의 상부(예: 표면개질층의 상면)에 스프레이 방식으로 분사하여 중도 코팅(예: 제 1 코팅)을 수행하는 역할을 담당한다.
제 1 건조유닛(334)은 상기 제 1 코팅유닛(333)의 후단에서 포일 적층재(S7)의 이송 방향을 따라 배열된 복수개의 이송롤(334a)과, 이송롤(334a)을 회전 가능하게 지지하기 위한 복수개의 계단식 구조물(334b)과, 이송롤(334a)의 상부에서 상기 계단식 구조물(334b)에 대응하게 계단식으로 배열된 복수개의 덕트(334c)와, 덕트(334c)에 건조용 가열 공기를 공급하도록 상기 덕트(334c)에 연결된 복수개의 가열 공기 공급장치(미 도시)를 구비한다.
여기서, 가열 공기는 온도 70~80℃ 열풍을 발생시킬 수 있는 가열 공기 공급장치에서 발생될 수 있다.
특히, 계단식 구조물(334b)은 일측 구조물이 타측 구조물에 비하여 구조물 높이가 높게 또는 낮게 단차를 형성하고 있다.
이를 위해서, 각 계단 구조물(334b)의 상부에는 경사 구배를 서로 일치시키는 이송롤(334a)을 회전 가능하게 지지하는 경사형 프레임(334d)이 구비되어 있다.
즉, 경사형 프레임(334d)은 계단식 구조물(334b)에 각각 단계별로 설치되어 있지만, 전체적으로 제 1 코팅유닛(333)의 후단으로부터 시작하여 상향 경사지게 연장되다가, 제 1 건조유닛(334)의 중간 위치에서 최고점에 이른 후, 경사형 프레임(334d)의 끝단쪽으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 있다.
역시, 이송롤(334a) 및 덕트(334c)의 배치 구조도 상기 계단식 구조물(334b) 또는 경사형 프레임(334d)에 대응되게 상향 경사 및 하향 경사를 이루게 되어 있다.
따라서, 포일 적층재(S7)는 위에 언급한 상향 경사 및 하향 경사를 가지도록 배치된 이송롤(334a)을 따라 경사지게 이동할 수 있다. 또한, 덕트(334c)로부터 공급되는 가열 공기에 의해 제 1 코팅액이 포일 적층재(S7)의 상면에서 균일하게 확산 또는 평활해지면서 건조될 수 있다. 그 결과, 포일 적층재(S7)의 표면개질층의 상면에는 균일 또는 평활한 코팅층, 즉 평활도가 조절된 제 1 코팅층이 형성되고, 그 결과 제 1 코팅층을 갖는 포일 적층재(S8)가 될 수 있다.
이후, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 코팅층을 갖는 포일 적층재(S8)는 폴리싱 장치(340)를 경유하여 폴리싱 가공된 포일 적층재(S9)가 될 수 있다.
폴리싱 가공된 포일 적층재(S9)는 도 4에 도시된 제 2 코팅 장치(350) 쪽으로 유입될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 2 코팅 장치(350)는 일측에서 타측방향을 따라 차례로 배열된 장력기(351), 제 4 장력조절기(352), 제 2 코팅유닛(353), 제 2 건조유닛(354), 합지 장치(355), 제 5 장력조절기(356), 테두리 커터기(357), 리와인더(358)를 포함할 수 있다.
장력기(351), 제 4 장력조절기(352), 제 2 건조유닛(354), 이송롤(354a), 계단식 구조물(354b), 덕트(354c), 경사형 프레임(334d), 제 5 장력조절기(356) 및 테두리 커터기(357)는 앞서 제 1 코팅 장치의 설명과 동일 구성 및 기능을 가지고 있기 때문에, 해당 구성의 설명은 여기에서 생략될 수 있다.
제 4 장력조절기(352)와 제 2 건조유닛(354)의 사이에는 제 2 코팅유닛(353)이 배치된다.
제 2 코팅유닛(353)은 스프레이 노즐 및 제 2 코팅액 공급기를 구비한다. 여기서, 스프레이 노즐은 포일 적층재(S9)의 상부에 이격 배치되어 있고, 제 2 코팅액 공급기로부터 공급받은 제 2 코팅액을 포일 적층재(S9)의 상면에 분사하는 역할을 담당한다.
제 2 코팅액 공급기는 제 2 코팅 단계를 위해서 상도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 2 코팅액(예: 탑 클리어 코팅제)을 폴리싱 가공된 포일 적층재(S9)의 상부에 스프레이 방식으로 공급하는 상도 코팅(예: 제 2 코팅)을 수행하여 제 2 코팅층을 갖는 포일 적층재(S10)를 만드는 역할을 담당한다.
합지 장치(355)는 제 2 코팅층을 갖는 포일 적층재(S10)에 보호필름(150)을 적층시키는 역할을 담당한다.
제 5 장력조절기(356)는 보호필름(150)을 갖는 포일 적층재(S10)의 공급 또는 이송에 필요한 장력을 부여하면서 이송 방향을 바로 잡는다.
또한, 제 5 장력조절기(356)로부터 빠져나온 보호필름(150)을 갖는 포일 적층재(S10)는 테두리 커터기(357)를 경유한 후, 리와인더(357) 쪽으로 들어간다.
리와인더(357)는 보호필름(150)을 갖는 포일 적층재(S10)를 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일(100)을 만든다.
도 5는 도 1에 도시된 제조 공정도에 따라 만들어진 트림용 복합재 포일의 적용 부위를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 트림 부품의 전체 제조 공정을 설명하기 위한 개략적인 공정도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따라 제조된 트림용 복합재 포일(100)은 자동차 내장재 및 통신 가전 부품을 비롯한 모든 분야의 제품의 트림 부품으로 사용될 수 있다.
즉, 트림용 복합재 포일(100)은 슬리팅(slitting) 단계(S200) 및 인서트사출 단계(S300)를 통해서 자동차(1)용 트림 부품(2)으로 만들어질 수 있다.
이하에서는, 설명의 용이성을 위해서, 예시적인 자동차(1)의 내장재인 트림 부품(2)을 기준으로 본 발명의 기술적 사상이 설명될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 자동차(1)의 내장재에 해당하는 트림 부품(2)을 기준으로 설명될 수 있다. 여기서, 트림 부품(2)은 차종, 디자인 등에 따라 다양한 형상과 결합 구조를 가질 수 있고, 이러한 형상 및 결합 구조는 당업계에서 널리 사용된 방식을 적용하여 구현될 수 있다.
이러한 트림 부품(2)은 하기에서 설명한 구체적인 공정 또는 단계로 이루어진 제조방법에 의해 실현된다.
즉, 도 6을 참조하면, 트림용 복합재 포일(100)의 제조방법은 원단제조공정(S100)을 포함한다. 원단제조공정(S100) 이후에는 부품제조공정(S200,S300)이 수행될 수 있다.
원단제조공정(S100)은 트림 부품(2)의 원단 또는 원자재로서 얇은 시트 형태로 가공된 천연목 또는 집성목 포일 소재(10)와 제 1 부직포(20)를 포함한 포일 모재에 대하여, 압출된 액상 합성수지를 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 주입하여 라미네이팅 한 후, 표면개질층 형성, 제 1 코팅, 폴리싱, 제 2 코팅 및 보호필름 합지와 같은 일련의 단계를 통해서, 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일(100)을 만드는 과정이다.
여기서, 제 1 부직포(20)는 포일 소재(10)의 배면 접합용으로 사용되는 것으로서, 펠트층과 부직포접착제층을 합하여 총 두께 0.1㎜ 정도를 갖는다. 제 1 부직포(20)는 포일 소재(10)와의 핫프레스를 통해서 두께 0.05~0.08㎜로 압착될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 압출 티다이 합지장치(310)에서 사용되는 제 2 부직포(25)는 앞서 언급한 바와 같이, 두께 3~5㎜로서 포일 모재(S5)와 동일한 폭을 가질 수 있고, 솜 형상 또는 벌지(bulge) 형상으로 쿠션감이 있는 폴리에스테르 부직포일 수 있다. 특히, 제 2 부직포(25)는 PET 등의 합성수지와 함침 또는 합체되어서, 제 2 공정의 트림 부품(2)의 가공, 즉 인서트사출(S300)시의 사출 압력과 전단(shear)으로부터 목재 등의 포일 소재(10)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
특히, 제 2 부직포(25) 및 합성수지는 인서트사출(S300)을 통해 만들어진 트림 부품(2)의 국부적인 굴곡 또는 절곡된 형상이 원래 상태인 평활하거나 평활에 가까운 상태로 복원되지 않게 하여, 트림 부품 형상을 그대로 유지할 수 있도록 돕고, 후방 사출 공정에서 트림 부품의 디자인 재현성을 확보하는 수단으로 사용될 수 있다.
또한, 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일(100)은 인서트사출 단계(S300)를 거치더라도, 사용처에서 요구하는 코팅 품질 및 표면 질감 품질을 유지하고 있기 때문에, 인서트사출 단계(S300) 이후 만들어진 트림 부품(2)이 별도의 후처리 가공(예: 별도의 코팅 또는 표면 가공) 없이 곧바로 해당 트림 결합 부위에 장착될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 원 A의 확대 단면도이다.
도 7을 참조하면, 트림용 복합재 포일(100)은 앞서 설명한 제 1 공정, 즉 하기에 설명할 단계들을 통해서, 포일 두께 방향을 따라 적층되어 성분별로 층을 이룰 수 있다.
예컨대, 트림용 복합재 포일(100)은 그의 최하위에 배치되고 합성수지와 합침되어서 0.1㎜의 두께를 갖는 제 2 부직포(25)와, 상기 제 2 부직포(25)에 라미네이팅되어 합체되고 0.2~0.32㎜의 두께를 갖고 상기 합성수지와 동일한 소재의 합성수지층(110)(예: PET 층)과, 상기 합성수지층(110)의 상부에 합체되고 0.05~0.08㎜의 두께를 갖는 제 1 부직포(20)와, 상기 제 1 부직포(20)에 핫프레스를 통해 합체되고 천연 섬유 시트 또는 목재로서 샌딩 단계에 의해 조절된 0.25~0.3㎜의 두께를 갖는 포일 소재(10)를 포함한다.
여기서, 포일 소재(10)는 제 1 부직포(20), 합성수지층(110) 및 제 2 부직포(25)에 합체되어서, 천연 섬유 시트 또는 목재 재질의 고유 물성으로부터 과도한 휨 변형 또는 인서트사출에 의한 성형 이후 형상이 고착될 수 있는 물성으로 개질된 상태가 될 수 있다.
또한, 트림용 복합재 포일(100)은 포일 소재(10)의 상면에 형성되고 30~35㎛의 두께를 갖고 조색(mixing color)을 갖거나 또는 투명한 표면개질층(120)을 포함할 수 있다.
또한, 트림용 복합재 포일(100)은 상기 표면개질층(120)의 상면에 중도 무광 또는 유광제로 코팅된 제 1 코팅층(130)을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 코팅층(130)은 25~30㎛의 두께를 가질 수 있다.
여기서, 표면개질층(120)은 제 1 코팅층(130)과의 결합을 위한 프라이머층으로서의 역할을 수행하거나, 포일 소재(10)의 색감을 증진 또는 표면을 증대시키기 위한 수단으로서 사용되는 일종의 하도 무광 또는 유광 코팅제로 이루어질 수 있다.
또한, 트림용 복합재 포일(100)은 폴리싱 가공된 제 1 코팅층(130)의 상면에 탑 클리어 코팅된 제 2 코팅층(140)을 포함한다. 여기서, 제 2 코팅층(140)은 20~25㎛의 두께를 가질 수 있다.
트림용 복합재 포일(100)은 제 2 코팅층(140)의 위에 분리 가능한 보호필름(150)이 더 적층되어 있을 수 있다.
특히, 상기 언급된 두께에 대한 수치는 실제 목재 또는 천연 섬유 시트의 표면 질감 또는 깊이 있고 클래식한 고급감을 표출시키기 위해 실험을 통해 얻은 최적화된 수치일 수 있다. 만일, 트림용 복합재 포일(100)의 해당 두께가 상기 각 수치 범위보다 작은 경우, 포일 소재(10)가 외력에 의해 파손되는 등 품질 문제를 일으킬 수 있고, 반대로 각 수치 범위보다 큰 경우, 매끄러운 표면으로서 목재의 자연스러운 표면 질감을 늦길 수 없기 때문에, 결국 상기 수치 또는 수치 범위는 임계적인 수치임을 알 수 있다.
이러한 층 구조의 트림용 복합재 포일(100)은 휘어지거나, 꺾이거나, 혹은 예리하게 접더라도, 포일 소재(10) 자체가 개질 또는 보강되어서 파손되지 않을 수 있다.
표면개질층, 제 1, 제 2 코팅층(120,130,140) 및 보호필름(150)의 두께를 제외한 트림용 복합재 포일(100)의 두께는 0.6~0.8㎜ 일 수 있다.
이처럼 트림용 복합재 포일(100)은 표면개질층, 제 1, 제 2 코팅층(120,130,140)을 포함하더라도, 1㎜ 이하의 두께를 가지고 있기 때문에, 트림용 복합재 포일(100)을 사용하여 트림 부품을 제작할 때, 트림 부품의 꺾인 부위의 곡률 반경(radius curvature) 1에 가까운 완전 직각을 비롯하여 둔각 또는 예각을 형성하도록 성형되고, 그 성형 상태가 복원되지 않고 그대로 유지될 수 있다.
여기서, 곡률 반경은 곡선이 굽는 정도를 나타내는 값을 곡률이라 할 때, 그 곡률의 역수를 곡률 반경이라 한다. 즉, 곡률 반경을 'r'로 하면 곡률은 'r/1'이다. 비교예로서, 트림용 소재의 곡률 반경은 6 이상이다.
또한, 트림용 복합재 포일(100)의 보호필름(150)은 제 2 코팅층(140)의 상부에서 분리 가능하게 점착제를 갖는 필름이다. 여기서, 보호필름(150)은 38~80㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 보호필름(150)에는 점착제가 마련되어 있어서, 제 2 코팅층(150)에 대하여 점착 가능하게 결합되어 쉽게 떨어지지 않을 수 있고, 경우에 따라, 인력 정도의 힘에 의해 분리될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 구체적인 제조방법에 대하여 상세히 설명하고자 한다.
도 8은 도 6에 도시된 트림용 복합재 포일을 롤 형태로 제조하는 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 트림용 복합재 포일의 제조방법은 도 1 과 도 8을 병행 참조하여 설명될 수 있다.
본 실시예의 제조방법은 배면 접합용 제 1 부직포(20)를 준비하는 단계(S101)와, 상기 제 1 부직포(20)에 핫프레스로 결합될 천연 섬유 시트 또는 목재인 포일 소재(10)를 준비하는 단계(S102)를 포함한다.
제 1 부직포(20)를 준비하는 단계(S101)와 포일 소재(10)를 준비하는 단계(S102)에서는 서로 동일한 면적으로 겹쳐져서 핫프레스 장치(303)에서 사용될 수 있도록 준비될 수 있다.
그리고, 제 1 부직포(20)를 준비하는 단계(S101) 또는 포일 소재(10)를 준비하는 단계(S102) 이후에는 핫프레스 단계(S103)가 이루어진다.
핫프레스 단계(S103)는 핫프레스 장치(303)로 상기 제 1 부직포(20) 및 상기 포일 소재(10)에 열 및 압력을 가하여서, 제 1 부직포(20) 및 포일 소재(10)로 적층된 포일 모재(S1)를 만드는 과정일 수 있다.
핫프레스 장치(303)는 작업대 위에 적층된 제 1 부직포(20) 및 포일 소재(10)를 두께 방향으로 가압하면서 열을 전달하여 합지 또는 합체시킴으로써, 포일 모재(S1)를 만들 수 있다.
핫프레스 장치(303)는 포일 소재(10)에 함유된 포름알데이트, 수분 등을 탄화에 의해 제거함으로써, 친환경적인 포일 모재(S1)를 제조할 수 있다.
이러한 핫프레스 장치(303)는 제 1 부직포(20) 및 포일 소재(10)를 온도 130~140℃ 조건에서 3~4분 동안 가압한다.
핫프레스 단계(S103) 이후에는 포일 모재(S1)를 세로 방향으로 재단하여 모재 분할 부품(S2,S3)을 만드는 길로틴 단계(S104)가 수행된다.
길로틴(guillotine)은 상기 포일 모재(S1)를 그의 길이에 비하여 폭이 좁은 형태의 모재 분할 부품(S2,S3)으로 가공하는 재단 장치(304)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 길로틴 단계(S104) 이후에는 상기 모재 분할 부품(S2,S3)을 서로 연결하고, 연결된 모재 분할 부품(S2,S3)을 감아서 롤 형태의 포일 모재(S4)로 만드는 핑거조인팅 단계(S105)가 진행된다. 핑거조인팅 단계(S105)는 통상적인 핑거조인팅 장치(305)에 의해 이루어진다.
핑거조인팅 단계(S105)에서는 동일 폭으로 재단되고, 핑거조인팅 될 수 있게 가공된 재단된 모재 분할 부품(S2,S3)이 핑거조인팅 장치(305)를 통해 서로 연결 및 연장된 후, 공급회수 장치(306)에 의해 롤 형태로 감겨진 포일 모재(S4)가 만들어진다.
이렇게 롤 형태의 포일 모재(S4)는 샌딩 장치(307)를 통과하면서 샌딩 단계(S106)를 거치게 된다.
샌딩 단계(S106)에서는 롤 형태의 포일 모재(S4)가 언와인딩(unwinding)되어 샌딩 장치(307)로 유입된다. 이후, 포일 모재(S4)의 포일 소재(10)의 표면이 샌딩 방식으로 가공되고, 그 결과 포일 소재(10)의 두께가 미리 정한 수치로 조절된 포일 모재(S5)가 만들어진다. 예컨대, 샌딩을 통해서 포일 모재(S5)의 포일 소재(10)의 두께는 미리 정한 수치 즉, 0.25~0.3㎜의 두께로 조절될 수 있다.
이후에는 압출된 액상 합성수지를 샌딩된 포일 모재(S5)와 제 2 부직포(25)의 사이에 주입하여 포일 적층재(S6)를 만드는 라미네이팅 단계(S107)가 이루어진다.
라미네이팅 단계(S107)는 앞서 도 2를 통해서 상세히 설명한 압출 티다이 합지장치(310)에 의해 실현될 수 있다.
라미네이팅 단계(S107)를 거친 포일 적층재(S6)는 표면개질층 형성 단계(S108)를 통해서 포일 적층재(S6)의 상면에 표면개질층을 갖게 된다.
표면개질층 형성 단계(S108)는 앞서 도 1을 통해서 표면개질 장치(320)에 의해 실현될 수 있다.
표면개질층 형성 단계(S108)에 따르면, 표면개질 장치(320)에 구비된 브러시 롤러(321)는 원료공급부로부터 조색(mixing color)용 도료 또는 투명 접착제와 같은 표면개질층용 원료를 공급받고, 회전하면서 상기 표면개질층용 원료를 포일 적층재(S6)의 상면에 도포한다.
브러시 롤러(321)의 후단으로 표면개질 장치(320)에 구비된 에어나이프(322)는 압축기로부터 공급받은 고압공기를 상기 도포된 상태의 표면개질층용 원료에 고압 분사하여, 도포된 상태의 표면개질층용 원료를 평활하게 조절한다.
에어나이프(322)의 후단에 배치된 건조기(333)는 평활해진 표면개질층용 원료를 건조시키고, 그 결과 하도 코팅층, 즉 프라이머층과 같은 표면개질층이 포일 적층재(S7)에 형성된다.
이때, 포일 적층재(S7)는 이동속도 5~7m/min로 이동하면서, 온도 70~80℃의 가열 공기에 의해 건조될 수 있다.
표면개질층 형성 단계(S108)를 거친 포일 적층재(S7)는 제 1 코팅 단계(S109)를 통해서 제 1 코팅층을 갖게 된다.
제 1 코팅 단계(S109)는 앞서 설명한 제 1 코팅 장치(330)에 의해 실현될 수 있다.
제 1 코팅 단계(S109)에 따르면, 표면개질층을 갖는 포일 적층재(S7)는 제 1 코팅 장치(330)의 제 1 코팅유닛(323)(도 3 참조) 쪽으로 들어간다.
제 1 코팅유닛(323)에 구비된 스프레이 노즐 형태의 제 1 코팅액 공급기는 중도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 1 코팅액을 스프레이 노즐을 통해서 상기 포일 적층재(S7)의 표면개질층 상부에 공급하는 중도 코팅(예: 제 1 코팅)을 수행한다.
이후, 제 1 코팅액이 도포된 포일 적층재(S7)는 상향 경사 및 하향 경사를 가지도록 배치된 이송롤(324a)(도 3 참조)을 따라 이동속도 5~7m/min로 경사지게 이동하면서, 온도 70~80℃의 가열 공기에 의해 건조될 수 있다.
또한, 건조된 포일 적층재(S7)는 폴리싱 장치(340)를 경유하면서 폴리싱 단계(S110)를 거치게 된다.
폴리싱 단계(S110)에서는 제 1 코팅층이 폴리싱 장치(340)에 의해 연마되어서 더욱 매끈하고 미려한 표면을 유지할 수 있고, 제 1 코팅층의 두께가 25~30㎛ 정도로 유지될 수 있다.
또한, 폴리싱 장치(340)를 빠져나온 포일 적층재(S9)는 제 2 코팅 장치(330) 쪽으로 이송된다.
폴리싱 단계(S110)를 거친 포일 적층재(S9)는 제 2 코팅 단계(S111)를 통해서 제 2 코팅층을 갖게 된다.
제 2 코팅 단계(S111)는 앞서 설명한 제 2 코팅 장치(350)에 의해 실현될 수 있다.
제 2 코팅 단계(S111)에 따르면, 제 2 코팅 장치(350)의 제 2 코팅유닛(353)(도 4 참조)에 구비된 스프레이 노즐 형태의 제 2 코팅액 공급기는 상도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 2 코팅액을 스프레이 노즐을 통해서 상기 포일 적층재(S9)의 제 1 코팅층 상부에 공급하는 상도 코팅(예: 제 2 코팅)을 수행한다.
이후, 제 2 코팅액이 도포된 포일 적층재(S9)도 상향 경사 및 하향 경사를 가지도록 배치된 이송롤(354a)(도 4 참조)을 따라 이동속도 5~7m/min로 경사지게 이동하면서, 온도 70~80℃의 가열 공기에 의해 건조될 수 있다.
또한, 건조된 포일 적층재(S10)는 제 2 코팅 장치(350)의 후단에 구비된 합지 장치(355)를 경유하게 된다.
이때, 합지 장치(355)는 보호필름(150)을 포일 적층재(S9)의 제 2 코팅층의 위에 합지시킨다. 즉, 분리 가능한 상기 보호필름(150)이 제 2 코팅층의 상부에 구비되는 보호필름 합지 단계(S112)가 이루어진다.
보호필름 합지 단계(S112)는 도 4에 도시된 해당 합지 장치(355)에 의해 이루어질 수 있고, 최종적으로 트림용 복합재 포일(100)을 완성시킬 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 단계들을 통해 제조된 트림용 복합재 포일로 만든 트림 부품의 비교예 및 실시예의 평면도 대용 사진이고, 도 10은 도 9에 도시된 트림 부품의 비교예 및 실시예의 저면도 대용 사진이고, 도 11은 도 10에 도시된 원 B의 확대도 대용 사진이다.
도 9의 (a)비교예는 접착제 리버스 함침 방식으로 만들어진 트림 부품으로서, 인서트사출 이후 트림 부품의 꺾인 부위가 원래 평활한 형상으로 되돌아가는 단점을 갖는다.
이에 비하여, 도 9의 (b)실시예는 앞서 설명한 트림용 복합재 포일의 제조방법에 의해 제조된 트림 부품(2)이다. 특히, 트림 부품(2)의 외곽의 꺾인 부위의 곡률 반경은 인서트사출을 거치더라도, (a)비교예의 외곽의 꺾인 부위에 비하여 상대적으로 작게 형성될 수 있다. 또한, 인서트사출 이후 트림 부품(2)의 성형 상태는 평편한 원래 상태로 복원되지 않고 그대로를 유지된다.
즉, 도 10의 (a)비교예의 배면을 참조하면, 그 배면에는 이형 재질의 배면 보강재가 단순히 구비되어 있기 때문에, 앞서 언급한 바와 같이, 인서트사출 이후 트림 부품의 꺾인 부위가 원래 평활한 형상으로 되돌아가게 된다.
이에 반하여, 도 10의 (b)실시예는 참조하면, 본 실시예의 트림 부품(2)의 배면은 앞서 언급한 바와 같이 압출된 액상 합성수지를 제 2 부직포 및 포일 소재의 사이에 주입되어 라미네이팅 시키는 과정을 통해서 개질화된 표면 구조(도 10의 확대된 도면 대용 사진 참조)를 가지고 있고, 이에 따라서, 인서트사출 이후 그 성형 상태가 복원되지 않고 그대로 유지될 수 있는 것이다.
즉, 도 11을 참조하면, 개질화된 표면 구조에 따르면, 트림용 복합재 포일의 배면 또는 트림 부품(2)의 배면에는 폴리에스테르 부직포 성분이 PET 성분에 함침되어서, 성형 가능하지만 현재 상태를 유지할 수 있는 합성수지 부직포 결합체가 형성된다. 여기서, 합성수지 부직포 결합체는 큐티클(cuticle)화 또는 크리스탈(crystal)화된 것과 같은 표면 질감을 갖는다.
트림 부품(2)의 배면은 이러한 큐티클과 같은 표면 질감을 갖는 개질화된 표면 구조로 보강되어 있다. 트림 부품(2)의 정면은 표면개질층 및 복수개의 코팅층으로 보호되어 있다. 즉, 트림 부품(2)은 트림 부품(2)을 제조 또는 사용하는 세트 메이커에서 요구하는 기술 품질을 완전히 만족시킬 수 있다. 예컨대, 인서트사출 이후 냉각된 트림 부품(2)은 그의 성형 형상을 그대로 유지할 수 있고, 실제 목재 또는 천연 섬유와 동일한 질감 및 고급감을 연출할 수 있다.
또한, 만일 외력이 트림 부품(2)에 작용하더라도, 폴리에스테르 부직포 성분 및 PET 성분으로 합체된 합성수지 부직포 결합체의 구조적 특성상 탄성력을 발휘할 수 있다.
즉, 도 9, 도 10의 (b)실시예 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제조방법으로 완성된 트림용 복합재 포일은 트림 부품(2)으로 제조 이후에도 별도의 코팅이나 표면 가공이 필요하지 않으면서도, 그 성형 상태가 복원되지 않고 그대로 유지될 수 있으며, 포일 소재인 실제 천연목 또는 집성목 혹은 천연 섬유 시트(예: 양마, 황마, 대마, 아마, 모시풀, 어저귀, 마닐라삼, 뉴질랜드삼, 사이잘삼, 부용을 얇게 압착하여 시트 형태로 만든 소재)의 표면 질감이 실제 해당 소재와 동일한 표면 질감을 가지면서도 인서트사출 전후에 깨짐 등의 손상 없이 입체 형상을 구현할 수 있다.
2 : 트림 부품 10 : 포일 소재
20 : 제 1 부직포 25 : 제 2 부직포
100 : 트림용 복합재 포일 110 : 합성수지층
120 : 표면개질층 130 : 제 1 코팅층
140 : 제 2 코팅층 150 : 보호필름
20 : 제 1 부직포 25 : 제 2 부직포
100 : 트림용 복합재 포일 110 : 합성수지층
120 : 표면개질층 130 : 제 1 코팅층
140 : 제 2 코팅층 150 : 보호필름
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- 트림 부품의 원단 또는 원자재를 제조하기 위한 트림용 복합재 포일의 제조방법에 있어서,
상기 트림 부품에 사용하기 위하여 얇은 시트 형태로 가공된 목재 또는 천연 섬유 시트인 포일 소재와 제 1 부직포를 핫프레스하여 합체시킨 포일 모재를 제조하고,
상기 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 압출된 액상 합성수지를 주입한 후 합지시켜서 포일 적층재를 만들고,
상기 포일 적층재에 대하여 샌딩, 표면개질층 형성, 폴리싱, 복수의 코팅 중 하나의 이상의 단계를 수행하여 롤 형태로 감겨진 트림용 복합재 포일을 만드는 원단제조공정을 포함하며,
상기 원단제조공정은,
상기 포일 모재와 제 2 부직포의 사이에 압출된 액상 합성수지를 주입하는 압출 티다이 합지장치에 의해서 상기 포일 적층재를 만드는 라미네이팅 단계를 포함하고,
상기 압출 티다이 합지장치가 일측에서 타측방향을 따라 차례로 배열된 장력기(tension device), 제 1 장력조절기(auto tension device), 예열기(pre heating device), 티다이(T-die)를 갖는 압출기, 라미네이팅 유닛, 샌드위치 언와인더(sandwich un-winder), 냉각롤(cooling roll), 제 2 장력조절기 및 테두리 커터기를 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 라미네이팅 단계 이후에는,
상기 포일 적층재의 포일 소재의 상면에 조색(mixing color)용 도료 또는 투명 접착제와 같은 표면개질층용 원료를 공급하고, 에어나이프에서 분사되는 고압공기로 상기 표면개질층용 원료의 평활도를 평활하게 조절하고, 상기 표면개질층용 원료를 건조시킴에 따라서, 표면개질층을 포일 소재의 상면에 형성하는 표면개질층 형성 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 표면개질층 형성 단계 이후에는,
상기 표면개질층 위에 중도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 1 코팅액을 스프레이 방식으로 공급하고, 평활도를 조절하면서 상기 제 1 코팅액을 건조시킴에 따라서, 제 1 코팅층을 상기 표면개질층의 상면에 형성하는 제 1 코팅 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 코팅 단계 이후에는,
상기 제 1 코팅층에 대하여 폴리싱 단계를 실시하고, 폴리싱 가공된 제 1 코팅층 위에 상도 무광 또는 유광 코팅제와 같은 제 2 코팅액을 스프레이 방식으로 공급하고, 평활도를 조절하면서 상기 제 2 코팅액을 건조시킴에 따라서, 제 2 코팅층을 상기 제 1 코팅층의 상면에 형성하는 제 2 코팅 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 코팅층 또는 상기 제 2 코팅층은 코팅 장치를 통해 형성되고,
상기 코팅 장치는,
상기 포일 적층재에 대하여 코팅액을 공급하는 스프레이 노즐 및 코팅액 공급기를 갖는 코팅유닛; 및
상기 코팅유닛의 후단에 배치된 건조유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 건조유닛은,
상기 코팅유닛의 후단에서 상기 포일 적층재의 이송 방향을 따라 배열된 복수개의 이송롤;
상기 이송롤을 지지하기 위한 복수개의 계단식 구조물;
상기 이송롤의 상부에서 상기 계단식 구조물에 대응하게 계단식으로 배열된 복수개의 덕트; 및
상기 덕트에 건조용 가열 공기를 공급하기 위하여, 상기 덕트에 연결된 복수개의 가열 공기 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일의 제조방법.
- 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 트림용 복합재 포일.
- 트림 부품의 원단 또는 원자재로 사용되는 트림용 복합재 포일에 있어서,
상기 트림용 복합재 포일의 최하위에 배치되고 합성수지와 합침되어서 0.1㎜의 두께를 갖는 제 2 부직포;
상기 제 2 부직포에 라미네이팅되어 합체되고 0.2~0.32㎜의 두께를 갖고 상기 합성수지와 동일한 소재의 합성수지층;
상기 합성수지층의 상부에 합체되고 0.05~0.08㎜의 두께를 갖는 제 1 부직포;
상기 제 1 부직포에 핫프레스를 통해 합체되고 천연 섬유 시트 또는 목재로서 샌딩 단계에 의해 조절된 0.25~0.3㎜의 두께를 갖는 포일 소재;
상기 포일 소재의 상면에 형성되고 30~35㎛의 두께를 갖고 조색(mixing color)을 갖거나 또는 투명한 표면개질층;
상기 표면개질층의 상면에 중도 무광 또는 유광제로 코팅되고 25~30㎛의 두께를 갖는 제 1 코팅층; 및
상기 제 1 코팅층의 상면에 탑 클리어 코팅되고 20~25㎛의 두께를 갖는 제 2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일.
- 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 코팅층의 상부에는 분리 가능한 보호필름이 더 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일.
- 제 13 항에 있어서,
상기 합성수지층은,
PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE), PVC(PolyVinyl Chloride), 폴리카보네이트(PC), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 중 어느 하나의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 트림용 복합재 포일.
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