KR100216424B1 - 차음재 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에틸렌 초산 비닐 공중합체, 연성부여제 및 우레탄 미세분말을 포함하는 충진제를 포함하여 구성된 차음재로서 자동차 대시 패널(Dash Panel)부의 안쪽과 바깥쪽에 적용하여 차음성능이 향상되고, 경량화 및 비용절감을 이룰 수 있으며, 가공성 및 유연성이 우수한 차음재에 관한 것이다.
본 발명의 차음재 조성물은 기재고분자로서 에틸렌 초산비닐 공중합체 15 내지 35중량%, 연성부여제로서 선상저밀도 폴리에틸렌 및 액상고무로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 연성부여제 5 내지 11중량% 및 우레탄폼 미세분말을 포함하는 충전제 60 내지 75중량%를 포함하여 구성한다.

Description

차음재 조성물
본 발명은 소음을 차단하는 차음제에 관한 것으로서, 상세하게는 에틸렌 초산 비닐 공중합체, 연성부여제 및 우레탄 미세분말을 포함하는 충진제를 포함하여 구성된 차음재로서 자동차 대시 패널(Dash Panel)부의 안쪽과 바깥쪽에 적용하여 차음성능이 향상되고, 경량화 및 비용절감을 이룰 수 있으며, 가공성 및 유연성이 우수한 차음재에 관한 것이다.
차음재는 시이트 모양으로 가공되어서 자동차, 철도차량, 빌딩 등의 바닥면이나 벽면 등에 부설되거나, 강판, 부직포, 콘크리이트 패널, 목판 등에 맞붙이는 복합재로서 널리 사용되고 있다.
차음재의 차음효과에는 다음 식으로 표시되는 차음의 질량법칙이 적용되므로 비중이 큰 충전제를 가공성이 좋은 결합재용 수지에 높은 비율로 혼합하여 차음재의 면밀도를 크게 할 필요가 있다.
TL = a log mf + b
위 식에서, TL은 투과손실(dB), m은 면밀도(kg/m2), f는 주파수(Hz), a 및 b는 상수이다.
여기에서, 면밀도는 단위 두께, 단위 면적당의 중량이며, 통상은 두께 1 mm, 면적 1 m2에 대한 시이트의 무게(kg)를 의미한다.
그러나, 충전제는 차음재에 사용할 경우, 바인더와의 적절한 조합이 이루어지지 않으면 대량 충전이 안되고, 또한, 차음재의 유연성을 얻을 수가 없으며, 더우기 그 성형가공시에 소위 말하는 플레이 아웃 현상이 현저하게 발생하는 등의 제품 표면의 마무리 처리성이 저하되는 등의 문제점이 있다.
현재 자동차의 대시 패널을 기준으로 대시 절연체(Dash Insulator)나 대시 분리 패드(Dash Isolation Pad)부에 사용되고 있는 차음재로는 PVC(Poly vinyl Chloride), NR(Natural Rubber), EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등의 바인더에 황산바륨(BaSO4), 탄산칼슘(CaCO3), 운모(Mica) 등을 충전제로 첨가하여 사용하고 있으나 정확한 두께와 중량 그리고 바인더와 충전제의 분포도를 파악하여 소음평가를 하기 보다는 문제시 두께와 중량을 높이기에 힘써 왔다.
PVC의 경우는 작업시 프레스 성형이 용이하지 않고 정확한 형상 자유도가 없으며, 스크랩(scrap)이 많이 나오며, 향후 리사이클 규제 항목이므로 현재는 사용이 줄어 들고 있다.
NR의 경우는 비용면에서 매우 높으며, 소음차단 능력도 비용면과 중량면에서 비추어 볼 때 좋은 편은 아니다.
EVA의 경우는 그 중에서도 양호한 편이나, 더욱 향상된 차음성능 및 비용의 절감, 경량화, 우수한 가공성 등이 요구되고 있다.
그리하여 현재 비용을 절감시키고, 중량을 낮추면서도 차음성능을 향상시킬 수 있는 방법들이 계속 연구되고 있다.
이에, 본 발명자는 비용의 절감, 경량화, 우수한 가공성 등을 갖추면서도 차음성능이 향상된 차음재를 꾸준히 연구하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 자동차 대시 패널(Dash Panel)부의 안쪽과 바깥쪽에 적용되며, 차음성능이 향상되고, 경량화, 비용절감, 우수한 가공성 및 유연성을 갖추면서도 차음성능이 향상된 차음재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 차음재 및 비교실시예의 차음재의 투과손실 결과를 나타낸 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차음재는 에틸렌 초산비닐 공중합체, 우레탄폼 미세분말을 포함하는 충전제 및 선상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 액상고무 중에서 하나 이상을 포함하는 연성부여제로 구성한다.
본 발명의 차음재의 기재고분자(바인더)로는 에틸렌 초산비닐 공중합체(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)를 사용하며, 15 내지 35중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 15중량%보다 적으면 작업성면에서 불량이 생길 수 있고, 35중량%보다 많으면 차음성이 떨어지는 결과를 초래할 수 있다. 에틸렌 초산비닐 공중합체 중에서 비닐아세테이트가 차지하는 함량은 15 내지 20중량%가 바람직하다. 15중량%보다 적으면 차음용 충전제의 고충전이 어렵고 밀도가 작아서 차음성이 떨어지는 현상이 발생할 수 있으며, 20중량% 이상이면 연화점이 저하하고 점조(粘稠)한 액상 발생이 나타날 수 있다.
본 발명의 차음재의 연성부여제는 기재고분자인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체에 과량의 충전제 배합으로 인하여 발생하는 연성 부족을 보상하기 위하여 사용되는 것으로서, 선상저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 액상고무 중에서 최소한 하나를 함유하며, 5 내지 11중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 액상고무로는 액상 클로로프렌 고무(LCR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔아크릴로니트릴 고무(NBR), 천연고무인 ADS(Air Dried Sheet) 등에서 하나 이상을 선택하여 사용한다. 연성부여제를 5중량%보다 적게 사용하면 차음재의 연성이 불량하며 제품 크랙 발생의 소지가 있고, 11중량%보다 많게 사용하면 점착성이 증가하여 작업시 시트(sheet)의 롤(roll) 이탈이 곤란하게 되므로 가공시 불편하므로 제품의 상품성에 문제를 발생시킬 수 있다. 상기 연성부여제로서 선상저밀도 폴리에틸렌과 액상고무를 혼합하여 사용하는 것이 단독 사용하는 것보다 연성부여 및 제품의 시트 상태가 더 양호하다. 또한, 상기 연성부여제는 충전제와의 혼용성이 양호하여 가공성 및 유연성을 부여한다.
본 발명의 차음재의 충전제로는 탄산칼슘, 황산바륨, 운모(Mica), 활석(Talc), 우레탄폼 미세분말 등을 사용할 수 있다. 여기에서 탄산칼슘(CaCO3)의 평균입경은 4㎛ 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 황산바륨(BaSO4)의 평균입경은 2.5 내지 3㎛의 것을 사용하는 것이 좋으며, 활석(Talc)의 평균입경은 10㎛ 정도의 것을 사용하는 것이 좋으며, 운모(Mica)의 평균입경은 8㎛ 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 우레탄폼 미세분말의 입경은 60 내지 100㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 본 발명의 충전제는 반드시 우레탄폼 미세분말을 포함한다. 우레탄폼 미세분말은 부산물이므로 값이 싸고 대량 수거가 가능하므로 재활용면에서 유리하여 차음재의 제조비용이 절감된다. 그리고 우레탄폼 미세분말의 입경이 크므로 다른 충전제가 우레탄폼 입자 사이에 끼어 들거나 서로 혼합되어 차음재의 단점인 흡음을 일부할 수 있으므로 유용한 효과를 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 차음재의 충전제로는 우레탄폼 미세분말과 상기의 탄산칼슘, 황산바륨, 운모, 활석 등에서 선택된 하나 이상의 것을 혼합한 것을 사용한다. 차음성능을 높이기 위해서는 충전제의 입경이 작은 것이 바람직하며, 우레탄폼 미세분말과 충전제 미세분말을 균일하게 혼합하는 것이 좋다. 또한, 우레탄폼 미세분말에 여러가지 비중이 다른 충전제를 혼합하여 다양한 비중의 충전제를 형성할 수 있으며, 충전제의 질량법칙에 따르면 비중이 큰 것 또는 면밀도가 큰 것이 충전제로서 좋으나, 비중이 큰 것을 사용하면 제품의 무게가 증가하므로 경량화 요구를 만족하기 어렵게 된다. 일정한 무게의 제품을 만들고자 하는 경우에, 비중이 큰 충전제를 사용하게 되면 제품의 두께가 작아지게 되고, 비중이 작은 충전제를 사용하게 되면 제품의 두께를 크게 할 수 있다. 따라서 비중이 작은 충전제를 사용하더라도 우레탄폼 미세분말과 충전제의 혼합으로 인한 흡음효과 등의 상승효과가 발휘되어 두께의 증가에 따른 차음효과가 비중이 큰 충전제를 사용하는 경우보다 커질 수 있으므로 경량화의 요구를 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 차음재는 공통 첨가제로서 가공안정제, 분산제, 내열안정제, 산화방지제로 시판되고 있는 것(아로마틱아민계, 입체장애를 가지는 페놀계, 인계, 유황계 등), 안료, 가소제, 계면활성제(PE Wax) 등과 같은 첨가제를 사용할 수 있으며, 연성부여제로서 고무를 사용할 경우에는 산화칼슘(CaO)와 같은 탈취제를 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 본 발명의 목적에 위배되지 않는 범위내에서 0.1 내지 5중량%를 사용할 수 있으며, 이 경우 여러가지 효과를 나타내는 제품을 얻을 수 있다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안된다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 차음재 조성물을 형성하고, 이것으로 차음재를 제조하여 가공성, 유연성, 및 차음성 시험을 하였고, 비중을 측정하였다.
가공성은 원 부재를 80 내지 150℃에서 혼련 교반하여 압출 및 카렌다(또는 T-다이) 작업을 거쳐 시트로 만들 때의 가공상태를 평가한 것이며,
유연성은 시트상태에서 제품으로 사용하기에 적합한 유연성을 가지느지를 평가한 것이며,
비중은 ASTM D 1505에 의하여 측정하였으며,
차음성은 투과손실 측정 장비인 유니켈라사의 APAMAT-Ⅱ 장비에 의해 측정하였으며, 시편의 크기는 840x840mm이고, 기본 원재가 되는 것은 SPCC 강판으로 840x840x0.8mm를 사용하여 측정하였다. 그리고 그 결과를 표 2 및 도 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
에틸렌비닐아세테이트 20 20 18 22 24 38 25 25
저밀도선상폴리에틸렌 - - 6 8 4 - - 10
액상고무 LCR - 2 - - - - - -
SBR - - 2 - - - - -
NBR 3 - - - - - - 20
ADS 5 6 4 - 4 - - -
충전제 CaCO3 68 - 50 50 - 60 - -
BaSO4 - 66 - - 50 - 75 -
운모 - - 16 - 15 - - 45
활석 - - - 16 - - - -
폴리우레탄폼 4 6 4 4 3 2 - -
가공성 ○ ○ ○ ○ ○ △ △ x
유연성 ○ ○ ○ ○ ○ △ x ○
비중 1.64 1.89 1.65 1.64 1.84 1.60 2.12 1.48
차음성 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ x
○ : 우수 , △ : 보통 , x : 불량
차음재 투과손실 결과
Hz 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
50 1 0.4 0.8 -0.2 1.6 0.4 -0.3 0.2
63 1.2 1 1.3 0.9 0.7 -1.3 0.4 -1.5
80 8.9 8.8 9 9.7 8.7 6.8 8.7 6
100 4.5 3.8 4.2 4.1 3.9 6 5.5 4
125 5.5 5.6 5.3 5 6 3.5 6.4 2.1
160 7.1 7.3 7.5 7.7 7 6 7 4.8
200 5.7 5.8 5.6 6 6.3 3.2 6.4 3
250 7.5 7.3 7.1 7 7.3 5.9 7 5.7
315 7 6.8 6.5 6.4 6.6 6.4 6.7 5.4
400 7.1 6.9 6.8 6.8 6.5 6.1 6.5 4.8
500 5.2 4.8 5.1 5.8 4.3 3.7 4.8 3
630 6 5.8 6.3 6 6.6 5 6 6.2
800 8.7 8.5 9 8.3 8.9 7.5 9.7 6.5
1000 11.1 11 10.8 11.7 11.5 9.5 12 7.8
1250 6.9 7.7 6.7 7.3 7 6 6.7 5.2
1600 7.8 7.9 7.6 8 7.3 5.7 6.1 5.9
2000 3.8 3.9 4 4.2 3.6 2.6 2.4 2.7
2500 2.7 3 3 2.8 2.8 0.4 0.8 1
3150 1.9 2.6 2.3 2.1 2 0.2 -1.3 0.5
4000 3 4 3.6 2.7 2.9 -1.9 -4.1 1.8
5000 5 6.4 5.2 4.8 4.9 2.5 1 3
6300 8.1 8.5 6.5 6.7 6.5 4 2.2 5
상기 표 1을 보면, 실시예 1 내지 5는 차음재 조성물에 기재고분자와 연성부여를 위한 선상저밀도 폴리에틸렌 또는 액상고무가 적절하게 조합되었고, 차음특성을 향상시키기 위한 충전제가 양호하게 분산되어 있으므로 가공성과 유연성 및 차음성이 양호하였다.
반면에, 비교실시예 1의 경우는 차음재 조성물에 기재고분자인 폴리에틸렌 비닐아세테이트 공중합체가 적정이상으로 함유되었고 연성부여제의 첨가가 없으며, 충전제의 양도 다소 미흡하므로 유연성, 가공성 및 차음성이 보통 수준밖에 되지 않았다.
비교실시예 2의 경우는 차음재 조성물에 기재고분자의 양는 양호하게 배합되었으나 충전제만 첨가되고 연성부여제가 첨가되지 않았으므로 유연성이 미흡하여 시트상에서 2차 가공시 형상을 주었을 때 크랙이 발생하였다.
비교실시예 3의 경우는차음재 조성물에 연성부여제가 과다하게 첨가되었고 충전제의 양이 미흡하게 첨가되었으므로 가공성이 불량하고 차음성이 불량하였다.
표 2 및 도 1은 차음재 투과손실결과를 나타낸 것으로서, 비교실시예 3의 차음재가 차음성능이 떨어지는 것을 알 수 있으며, 실시예 1 내지 5의 차음재가 차음성능이 우수함을 알 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 기재고분자로서 에틸렌 초산비닐 공중합체, 기재고분자와 과량의 충전제의 배합으로 인하여 발생하는 연성부족을 보상하기 위한 연성부여제 및 우레탄폼 미세분말을 포함하는 충전제를 포함하여 차음재 조성물을 구성하는 것이다.
본 발명의 차음재 조성물은 연성부여제를 포함함으로써 연성부여제가 충전제와의 혼용이 양호하여 기재고분자와 과량의 충전제를 배합할 경우 발생하는 가공성의 문제점을 제거하여 가공성 및 유연성을 가지는 잇점이 있으며, 또한, 충전제가 부산물인 우레탄폼 미세분말을 포함하므로써 차음재의 비용절감은 물론 입경이 큰 우레탄폼 미세분말 입자 사이에 다른 충전제가 끼어들거나 서로 혼합되어 차음재의 단점인 흡음을 할 수 있게 되며, 또한, 다른 충전제와 상호작용을 하여 차음효과가 우수하다는 잇점이 있다. 그리고, 우레탄폼 미세분말과 비중이 적은 충전제를 사용함으로써 경량화를 달성할 수 있다는 잇점이 있다.

Claims (3)

  1. 기재고분자로서 에틸렌 초산비닐 공중합체 15 내지 35중량%, 연성부여제로서 선상저밀도 폴리에틸렌 및 액상고무로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 연성부여제 5 내지 11중량% 및 우레탄폼 미세분말을 포함하는 충전제 60 내지 75중량%를 포함하여 구성되는 차음재 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 액상고무는 액상클로로프렌 고무(LCR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔아크릴로니트릴 고무(NBR), 천연고무인 ADS(Air Dried Sheet)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것임을 특징으로 하는 차음재 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 우레탄폼 미세분말을 제외한 다른 충전제는 탄산칼슘, 황산바륨, 활석, 운모로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것임을 특징으로 하는 차음재 조성물.
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