천연석재 소재의 스톤시트, 이를 이용한 자동차 내장재 및 이들의 제조방법

천연석재 소재의 스톤시트, 이를 이용한 자동차 내장재 및 이들의 제조방법{A stone sheet made of a real stone, an automobile interior material using it and processes for producing them}

본 발명은 천연석재 소재의 스톤시트, 이를 이용한 자동차 내장재 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점판암 또는 규암 등의 천연석재로부터 박피된 박막스톤과, 상기 박막스톤의 일면에 접착제로 부착되는 보강재를 포함하는 스톤시트와, 상기 스톤시트를 일정한 형상으로 성형하여 자동차 내장재를 제조함으로써, 자동차 내장재에 관한 소비자의 다양한 요구를 만족시키고, 천연소재의 사용으로 인한 자동차의 고급화 및 친환경 이미지를 구축할 수 있으며, 전례가 없는 천연석재의 도입으로 자동차 내장재에 있어 새로운 표면처리 패턴의 트렌드를 선도할 수 있는 천연석재 소재의 스톤시트, 이를 이용한 자동차 내장재 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

근래에는 수많은 자동차 생산업체들이 너나 할 것 없이 자동차의 성능에 대한 많은 연구 및 개발을 하고 있어 자동차의 성능이 평준화되어 가고 있다. 따라서 소비자들이 자동차를 구매하는 기준으로써 디자인적 요소가 점점 더 많은 비중을 차지해가고 있는 실정이다.

다만, 자동차의 디자인적 요소로써 자동차의 외관은 그 특성상 색상을 제외하고는 소비자에게 많은 선택권이 주어지지 않으므로, 자동차 내장재 패턴의 다양화에 대한 개발의 필요성이 증가하고 있다.

이에 따라 최근에는 천연소재를 적용한 신규소재의 발굴에 주력하여 천연나무를 사용하여 자동차 내장재를 만드는 기술이 개발되었으나, 소비자들의 다양한 요구를 만족시키기에는 부족한 면이 있었다.

이러한 이유로 다양한 표면패턴을 가질 수 있는 천연석재를 이용하여 자동차 내장재를 제조하는 방안이 대두되었다.

대한민국 등록특허 제10-1124149호는 천연석 복합 패널을 개시하고 있으나, 대리석을 일정한 두께로 톱날로 켜서 박막화하기 때문에 제조방법이 비효율·비경제적이고, 패널의 강도를 높이기 위해 금속판재를 삽입하기 때문에 자유롭게 성형하기 힘들어 자동차 내장재에 적용하기에는 무리가 있었다.

따라서 천연석재를 이용하여 자동차 내장재를 제조하는 기술을 개발한다면, 자동차 내장재의 표면패턴을 다양하게 표현할 수 있고, 이에 따라 수요자의 요구를 만족시켜 구매를 유도할 수 있을 것이다.

본 발명은 종래의 목재 또는 알루미늄의 자동차 내장재가 단조로운 표면 패턴만을 표현하여 소비자의 요구를 만족시키지 못했던 문제점을 해결하기 위해 다양한 표면 패턴을 가질 수 있는 천연석재 소재의 스톤시트를 포함하는 자동차 내장재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 천연석재가 깨지지 않고 자동차 내장재의 형상으로 성형될 수 있도록 상기 천연석재를 박막으로 형성하여 연질화하면서, 프레스 성형 등의 과정에서 상기 천연석재에 가해지는 압력을 견딜 수 있도록 보강재를 부착한 스톤시트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트는 박막스톤과, 상기 박막스톤의 일면에 도포되는 접착제와, 상기 접착제로 상기 박막스톤에 부착되는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트는 0.2~2.5mm의 두께인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 박막스톤은 점판암 또는 규암인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 접착제는 비황변의 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 보강재는 부직포인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 보강재는 장섬유 부직포인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 보강재는 스펀본드 방식 또는 스펀레이스 방식으로 제조된 부직포인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 보강재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 나일론을 포함하는 이성분 부직포인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트의 제조방법은 천연석재에 접착제를 도포하는 단계; 보강재를 접착제 도포면에 올리고 밀착 및 건조시키는 단계; 박막스톤을 상기 천연석재로부터 상기 보강재가 부착된 상태로 박피하는 단계; 상기 박막스톤의 표면을 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트를 이용한 자동차 내장재는 스톤시트와, 상기 스톤시트의 일면에 사출성형되는 사출소재와, 상기 스톤시트의 다른 일면에 형성되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트를 이용한 자동차 내장재에 있어서, 상기 스톤시트는 상기 사출소재 또는 상기 코팅층을 형성하기 전에 자동차 내장재의 형상으로 미리 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 코팅층은 후막의 폴리우레탄 코팅층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0.6 ~ 0.8mm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 코팅층은 도료를 도장하여 형성되는 박막 코팅층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 코팅층은 칼라 도장 또는 클리어 도장을 하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트를 이용한 자동차 내장재의 제조방법은 스톤시트를 자동차 내장재의 형상으로 프레스 성형하는 단계; 상기 스톤시트를 금형에 삽입하고 상기 스톤시트의 일면에 사출소재를 사출성형하는 단계; 폴리올과 이소시아네이트를 금형에 주입하여 상기 스톤시트의 다른 일면에 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 천연석재 소재의 스톤시트를 이용한 자동차 내장재의 제조방법은 스톤시트를 자동차 내장재의 형상으로 프레스 성형하는 단계; 상기 스톤시트를 금형에 삽입하고 상기 스톤시트의 일면에 사출소재를 사출성형하는 단계; 상기 스톤시트의 다른 일면에 도료를 도장하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트, 이를 이용한 자동차 내장재 및 이들의 제조방법에 의하면, 다양한 패턴을 가지는 천연석재를 이용하여 자동차 내장재를 제조하므로 소비자의 요구를 만족시킬 수 있다.

또한, 천연소재의 자동차 내장재를 제공함으로써 이를 적용한 자동차의 고급화에 도움이 되고 친환경 이미지를 부여할 수 있는 장점이 있다.

게다가 천연석재를 자동차 내장재에 적용한 전례가 없어 차세대 내장재의 표면처리 패턴의 트렌드를 선도할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트의 단면구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트를 이용한 자동차 내장재의 구성요소를 도시한 개략도이다.
도 3은 스톤시트의 프리포밍 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차 내장재의 표면 패턴을 표현한 참고도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트(1)는 박막스톤(11), 상기 박막스톤(11)의 일면에 도포되는 접착제(13) 및 상기 접착제(13)로 상기 박막스톤(11)에 부착되는 보강재(15)를 포함할 수 있다.

상기 박막스톤(11)은 천연석재로부터 판상으로 얇게 떼어낸 것으로서, 천연석재의 표면 패턴을 그대로 가지고 있으므로 본 발명의 자동차 내장재의 표면 패턴을 표현하는 구성이다.

상기 박막스톤(11)은 엽리 구조가 발달하여 쪼개짐이 우수한 변성암계 천연석재 특히, 점판암 또는 일부 규암으로부터 후술할 제조방법에 의해 판상으로 떼어내 질 수 있다. 상기 제조방법에 따라 판상으로 떼어내진 상기 박막스톤(11)은 표면연마 후, 바람직하게는 0.1 ~ 2.4 mm의 두께를 가질 수 있다.

상기 접착제(13)는 후술할 상기 스톤시트(1)를 이용한 자동차 내장재의 제조과정에서 상기 스톤시트(1)의 구성요소들의 층간 접착력 및 성형성을 확보하기 위한 구성이다.

상기 접착제(13)는 자동차 내장재의 내열 및 내광조건을 고려하여 내열온도 120℃이상에서 비황변의 특성을 지녀야 하므로, 폴리비닐아세테이트(Poly vicyl acetate)계 접착제(13)를 사용할 수 있다. 상기 비황변의 특성은 상기 접착제(13)에 지속적으로 높은 온도의 열이 가해질 때 상기 접착제(13)의 색상이 변색되지 않는 특성을 의미한다. 따라서 본 발명에 따르면 상기 접착제(13)가 비황변의 특성을 가지므로 자동차 내장재에 도입되어도 상기 접착제(13)가 변색되지 않아 상기 박막스톤(11)의 고유 표면 패턴이 자동차 내장재에 그대로 표현될 수 있다.

상기 보강재(15)는 상기 접착제(13)에 의해 상기 박막스톤(11)에 부착되는 구성으로, 후술할 상기 스톤시트(1)를 이용한 자동차 내장재의 제조과정에서 상기 스톤시트(1)의 프레스 성형시 가해지는 압력 및 사출소재(3)의 사출압을 견딜수 있는 강성을 상기 스톤시트(1)에 제공하고, 상기 사출소재(3)와의 부착성을 향상시킨다.

상기 보강재(15)는 니트소재 또는 부직포가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상기 니트소재와 비교해 상기 박막스톤(11)에의 접착력, 상기 사출소재(3)와의 부착력 및 성형성이 우수한 부직포를 사용할 수 있다.

상기 부직포는 상기 부직포의 기초가 되는 섬유가 긴 타입인 장섬유 부직포를 사용하는 것이 단섬유 부직포를 사용하는 것보다 층간 부착력이 우수하다.

상기 부직포는 고압의 물을 분사하여 섬유를 압착시킴으로써 웨브(Web)를 형성하는 스펀레이스 방식 또는 섬유를 직접 녹여 분사한 후 압착하여 웨브(Web)를 형성하는 스펀본드 방식으로 제조된 장섬유 부직포가 사용될 수 있으나, 접착제(13)를 사용하지 않으면서도 부착력이 우수한 스펀레이스 방식으로 제조된 장섬유 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 부직포는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하, PET라 함)의 단성분의 섬유를 사용하는 경우 내열성 및 성형성이 부족하므로, 상기 PET와 함께 나일론(Nylon)으로 구성되는 이성분 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 부직포는 전술한 프레스 성형시 가해지는 압력 및 사출압을 견딜 수 있는 강성을 확보하기 위하여 최소한 100g의 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 스톤시트는 후술할 자동차 내장재를 제조하는데 이용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 인테리어 제품, 가전제품, 휴대폰 케이스, 건축 내외장재 등 일정한 형상을 가지도록 성형되는 다양한 물품에 적용될 수 있다.

상기 스톤시트(1)의 제조방법은 (ⅰ) 상기 천연석재에 상기 접착제(13)를 도포하는 단계; (ⅱ) 상기 보강재(15)를 접착제(13) 도포면에 올리고 밀착 및 건조하는 단계; (ⅲ) 상기 박막스톤(11)을 상기 천연석재로부터 상기 보강재(15)가 부착된 상태로 박피하는 단계; (ⅳ) 상기 박막스톤(11)의 표면을 연마하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 (ⅰ) 내지 (ⅲ) 단계에 의해 도 1에 도시된 구성들을 포함하는 스톤시트(1)가 제조된다. 상기 천연석재로부터 박막스톤(11)을 박피한 뒤 상기 보강재(15)를 부착하는 것이 아니라, 상기 천연석재에 접착제(13)로 보강재(15)를 부착한 뒤, 상기 보강재(15)가 부착된 상태로 상기 천연석재로부터 상기 박막스톤(11)을 박피한다. 따라서 상기 박막스톤(11)을 박피하는 과정에서 보강재(15)가 강성을 제공하므로 상기 박막스톤(11)이 깨지는 것이 방지되고, 이에 따라 공정의 편리성이 향상됨과 동시에 천연석재의 박막화를 가능케 할 수 있다.

상기 (ⅳ) 단계는 상기 스톤시트(1)의 일면을 연마함으로써 상기 스톤시트(1)의 두께를 0.2 ~ 2.5 mm로 조절하고, 후술할 코팅층(5)과 상기 스톤시트(1)의 접착력을 향상시키는 단계이다. 상기의 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 연마 방법으로도 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트(1)는 천연석재의 표면 재질을 그대로 표현하는 박막스톤(11)을 포함하여 자동차 내장재 등에 도입하였을 때 다양한 표면처리가 가능하고, 상기 박막스톤(11)에 강성을 부여하는 보강재(15)를 포함하여 천연석재로부터 상기 박막스톤(11)을 용이하게 박피할 수 있으며 천연석재의 깨지기 쉬운 단점이 보완되어 자유롭게 성형할 수 있다는 장점을 가진다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트(1)를 이용한 자동차 내장재는 상기 스톤시트(1)와, 상기 스톤시트(1)의 일면에 사출성형되는 사출소재(3)와, 상기 스톤시트(1)의 다른 일면에 형성되는 코팅층(5)을 포함할 수 있다.

상기 스톤시트(1)는 전술한 바와 같이 박막스톤(11), 접착제(13) 및 보강재(15)를 포함하며, 프리포밍(Pre-forming) 과정을 거치는데, 상기 프리포밍이란 후술할 바와 같이 상기 스톤시트(1)의 일면에 상기 사출소재(3)가 형성되기 전에 금형 내에서 프레스 성형되어 미리 정해진 자동차 내장재의 형상으로 성형되는 것을 의미한다.

상기 사출소재(3)는 일정한 형상을 가지는 금형에 삽입된 상기 스톤시트(1)의 일면에 인서트 사출되는 구성으로, 종래의 자동차 내장재를 구성하는 플라스틱 소재 등이 이에 해당된다. 따라서 본 발명에 따른 자동차 내장재는 상기 사출소재(3)의 상측으로 상기 스톤시트(1)가 포함되어 있으므로 종래와 달리 상기 박막스톤(11)의 표면 패턴이 외부로 표현된다.

상기 코팅층(5)은 후막 코팅 또는 박막 코팅에 의해 상기 스톤시트(1)의 다른 일면에 형성되는 구성으로, 후막 코팅은 0.6 ~ 0.8mm의 두께를 가지는 두꺼운 코팅층(5)(후막)을 형성함으로써 상기 자동차 내장재에 천연석재의 깊이감을 구현하기 위한 것이고, 박막 코팅은 도료를 도포하여 상기 후막 코팅에 의한 코팅층(5)보다 얇은 코팅층(5)(박막)을 형성함으로써 상기 스톤시트(1)의 천연석재의 촉감을 구현하기 위한 것이다.

상기 후막 코팅에 의해 형성되는 코팅층(5)은 그 두께가 두꺼워 상기 자동차 내장재의 표면 즉, 상기 코팅층(5)의 표면으로부터 상기 코팅층(5)과 상기 스톤시트(1)가 맞닿는 면까지의 깊이가 깊기 때문에, 상기 스톤시트(1)의 천연석재의 표면 패턴이 외부로 매끄럽게 표현되고 입체감있게 구현되어 깊이감이 향상된다.

상기 후막 코팅에서는 상기 스톤시트(1)가 금형 내에 삽입된 뒤, 상기 금형 내로 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)가 주입되어 폴리우레탄 코팅층(5)이 주된다.

상기 박막 코팅에 의해 형성되는 코팅층(5)은 그 두께가 얇아 상기 스톤시트(1)의 표면 촉감이 그대로 구현된다. 상기 코팅층(5)은 아크릴우레탄 타입의 도료를 상기 스톤시트(1)의 일면에 분무(Spray)하는 칼라 도장 또는 클리어 도장에 의해 형성될 수 있다.

상기 칼라 도장은 색상을 입히는 도장 방법으로 상기 스톤시트(1)의 색상에 다른 색감을 더하고자 하는 경우에 수행되고, 상기 클리어 도장은 상기 스톤시트(1)의 내광성, 내마모성, 내스크래치성, 내약품성 등의 물성을 향상시키고자 하는 경우 수행된다. 일예로 상기 스톤시트(1)에 '칼라 도장 -> 건조 -> 클리어 도장 -> 건조 -> 표면연마 -> 클리어 도장 -> 건조'의 과정을 거쳐 코팅층(5)을 형성할 수 있고, 상기 칼라 도장 또는 클리어 도장 중 어느 하나만으로 코팅층(5)을 형성할 수도 있다.

상기 자동차 내장재의 제조방법은 (ⅰ) 상기 스톤시트(1)를 자동차 내장재의 형상으로 프레스 성형하는 단계; (ⅱ) 상기 스톤시트(1)를 금형에 삽입하고 상기 스톤시트(1)의 일면에 사출소재(3)를 사출성형하는 단계; (ⅲ) 폴리올과 이소시아네이트를 금형에 주입하여 상기 스톤시트(1)의 다른 일면에 코팅층(5)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 (ⅰ) 단계는 상기 스톤시트(1)를 금형 내에 안착시킨 뒤 프레스 함으로써 제조하고자 하는 자동차 내장재의 형상으로 프리포밍하는 단계이다. 따라서 상기 프리포밍된 스톤시트(1)에 사출소재(3)를 도입하고 코팅층(5)을 입히게 되면 일정한 형상을 가지는 자동차 내장재를 생산할 수 있게 된다.

상기의 제조방법은 전술한 후막 코팅에 의한 코팅층(5)을 포함하는 자동차 내장재의 제조방법인데, 역시 전술한 박막 코팅에 의한 코팅층(5)을 포함하는 자동차 내장재의 제조방법은 (ⅰ) 상기 스톤시트(1)를 자동차 내장재의 형상으로 프레스 성형하는 단계; (ⅱ) 상기 스톤시트(1)를 금형에 삽입하고 상기 스톤시트(1)의 일면에 사출소재(3)를 사출성형하는 단계; (ⅲ) 상기 스톤시트(1)의 다른 일면에 도료를 도포하여 코팅층(5)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자동차 내장재로는 주로 콘솔, 센터페시아, 가니시 등의 데코레이션 부품이 있을 수 있다.

본 발명에 따른 천연석재 소재의 스톤시트(1)를 이용한 자동차 내장재는 천연석재의 표면 패턴이 그대로 표현되므로 도 4에 도시된 바와 같은 다양한 표면 패턴을 구현할 수 있어 소비자의 다양한 요구를 만족시킬 수 있고, 이를 적용한 자동차의 고급화 및 친환경 이미지 형성에 도움이 되며, 더 나아가 차세대 내장재의 표면처리 패턴의 트렌드를 선도할 수 있는 장점이 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1:스톤시트
11:박막스톤
13:접착제
15:보강재
3:사출소재
5:코팅층