KR100509071B1 - 시트재료에 방음층을 고정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

시트재료에 방음층을 고정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량에 설치하기 위한 대시매트 조립체(10)는 흡수재 층(14)에 부착된 차음층(12)을 포함한다. 차음층(12)은 상대적으로 강성인 재료로 형성되며, 흡수재 층(14)은 상대적으로 가요성인 재료로 형성된다. 차음층(12)의 내면은 흡수재 층의 외면과 직접 접촉한다. 고정장치(16)가 이 층들을 함께 부착하기 위해 제공된다. 각 고정장치는 마주한 단부를 갖는 기다란 핀(22)과, 이 핀(22)의 각 단부에서 일체식으로 성형된 가요성의 고정 플랜지(24, 26)를 가진다. 플랜지(24, 26)는 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있으며, 각 플랜지의 길이는 핀의 단면 치수보다 크다. 고정장치(16)는 차음층(12)을 완전히 관통하여 뻗어 있고, 흡수재 층(14)을 부분적으로 또는 완전히 관통하여 뻗어 있을 수 있다. 핀(22)의 길이는 층들의 합해진 두께보다 짧으며, 이로써 층들이 압축되어 함께 고정된다. 층들을 함께 부착하는 방법이 또한 개시된다.

Description

시트재료에 방음층을 고정하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FASTENING INSULATING LAYER TO SHEET MATERIAL}
본 발명은 방음에 관한 것이며, 그리고 시트재료, 예를 들어 자동차용 대시매트(dash mat)에 방음층을 부착하는 것에 관한 것이다.
대부분의 현재의 차량에 있어서, 강철 방화벽이 엔진 컴파트먼트와 승객 컴파트먼트를 분리하고 있다. 방화벽을 통해서 엔진 컴파트먼트로부터 승객 컴파트먼트로 소리가 전달되는 것을 감소시키기 위해서 통상 탄성중합체 재료로 구성되는 차음매트(대시매트)가 방화벽에 장착되어 실질적으로 덮어 씌워진다.
통상 개방형 셀 폼(open cell foam) 재료로 구성되는 흡수재 층이 차음매트에 부착되어 차음매트와 방화벽 사이를 연결한다. 차음매트의 외면은 통상 차량 카페트의 바닥 표면과 접촉하며, 카페트를 지나서 계기패널 뒤의 방화벽 상부 부분까지 뻗는다. 흡수재 재료는 뜨거운 용융 아교나 스프레이 접착제의 도포를 통해 차음매트에 부착하는 것이 일반적이다. 폼 재료를 탄성중합체 매트에 접착시킬 수 있는 접착제는 전형적으로 오존을 고갈시키며 세심한 주의를 가지고 취급해야 하는 솔벤트에 용해된다. 많은 이러한 종류의 접착제들은 환경문제와 새로운 산업표준으로 인하여 더 이상 제조되지 않는다. 히트 스테이킹(heat staking)으로서 공지된 기술이 오존을 고갈시키는 접착제에 대한 대안으로서 사용되어 왔다. 그러나, 이 층들은 적합하게 정렬되어서 히트 스테이킹 전에 임시로 함께 고정되어야 한다. 접착제 또는 임시 고정장치(fastener)에서 직면하게 되는 어려움 없이 흡수재 층을 방음층에 부착하는 것이 유리할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라서 기계적으로 함께 고정된 차음매트와 흡수재 매트의 상부 투시도,
도 2는 기계적으로 함께 고정된 차음매트와 흡수재 매트의 하부 투시도,
도 3은 도 1의 선 3-3을 따라서 취한 매트의 기계적 상호연결을 예시하는 매트 단면도,
도 4는 고정장치가 매트를 관통하여 삽입된 상태에서의 고정장치 삽입 도구 및 매트의 단면 사시도.
발명의 개요선행 기술의 이들 문제점 및 다른 문제점들이 흡수재 층과 차음층을 기계적으로 고정하는 시스템 및 방법의 제공에 의해 극복된다.
본 발명의 한 양태에 따라서, 상대적으로 강성인 차음층(acoustical barrier layer)을 상대적으로 압축가능한 흡수재 층에 직접 부착하기 위한 방법은, 서로에 대해 미리 정해진 위치에 층들을 정렬하고, 이 층들을 서로 접촉하는 상태로 위치시키는 단계; 마주한 단부를 갖는 기다란 핀과, 이 핀의 각 단부에서 일체식으로 성형되고 통상 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있으며 각각의 길이가 핀의 단면 치수보다 큰 가요성 고정 플랜지를 갖는, 적어도 하나의 고정장치를 제공하는 단계; 층들 중 하나를 완전히 관통하여 뻗어 있고, 나머지 한 층을 적어도 부분적으로 관통하여 뻗어 있으며, 단면 치수가 각 고정 플랜지의 길이보다 작은 구멍을 형성하는 단계; 핀의 중심 축선에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 고정 플랜지 중 하나를 배향시키고, 이 고정 플랜지를 나머지 다른 하나의 고정 플랜지가 상기 한 층의 외면에 적어도 근접할 때까지 구멍을 통해 삽입하는 단계; 그리고, 이 고정 플랜지를 구멍에 일반적으로 횡단하는 방향으로 다시 배향함으로써 층들을 함께 고정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 차량에 설치하는 대시매트 조립체는 흡수재 층에 부착된 차음층을 포함한다. 차음층과 흡수재 층은 각각 내면 및 외면을 가진다. 차음층은 상대적으로 강성인 재료로 형성되는 반면, 흡수재 층은 상대적으로 가요성인 재료로 형성된다. 차음층의 내면은 흡수재 층의 외면과 직접 접촉한다. 적어도 하나의 고정장치가 층들을 함께 부착시키기 위해 제공된다. 고정장치는 마주한 단부를 갖는 기다란 핀과, 이 핀의 각 단부에 일체식으로 성형된 가요성 고정 플랜지를 가진다. 플랜지는 통상 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있고, 각 플랜지의 길이는 핀의 단면 치수보다 크다. 고정장치는 차음층을 완전히 관통하여, 그리고 흡수재 층을 적어도 부분적으로 관통하여 뻗어 있으며, 이로써 플랜지들 중 하나는 차음층의 외면과 접하게 되고, 나머지 한 플랜지는 차음층의 내면으로부터 이격되어 핀에 대해 일반적으로 횡단하는 방향으로 흡수재 층과 접촉하게 됨으로써 층들이 함께 고정되게 된다.
한 구체예에서, 핀의 길이는 층들의 합해진 두께보다 짧으며, 이로써 층들은 흡수재 층의 내면과 접하고 있는 나머지 한 고정 플랜지와 압축되어 함께 고정되게 된다.
다른 구체예에서, 나머지 한 고정 플랜지는 흡수재 층의 내면과 외면 사이에 위치되어 층들을 함께 고정한다.
고정장치는, 층들을 통해서 고정 도구의 바늘을 삽입한 다음 고정 도구로부터 고정장치를 방출함에 의해서 삽입될 수 있으며, 이로써 두 층들이 함께 기계적으로 연결된다. 복수의 고정장치들이 동일한 방식으로 층들을 통해서 삽입되어 두 층들을 함께 더 단단히 고정할 수 있다.
본 발명은 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 대시매트 조립체(10)는 외부의 차음매트 또는 차음층(12)과 내부의 흡수재 매트 또는 흡수재 층(14)을 포함한다. 외부 차음매트(12)는 바람직하게는 상대적으로 강성인 탄성중합체 재료로 형성되며, 내부 흡수재 매트(14)는 가요성 폼 재료나 유리섬유의 탄 솜(batting)으로 형성된다. 매트(14)의 내면(18)은 전형적으로 차량 방화벽(도시하지 않음)에 접하여 위치되고, 매트(14)의 외면은 차음매트(12)의 내면과 면한다. 매트(12)의 외면(20)은 차량 카페트(도시하지 않음)의 밑면과 면하며, 전형적으로는 카페트를 지나서 계기패널 뒤로 뻗어 있다.
기계적 고정장치(16)는 외부 고정 탭(24)과 내부 고정 탭(26)에 일체식으로 부착된 기다란 중앙 핀(22)을 가진다. 핀(22)은 바람직하게는 각 고정 탭(24, 26)의 단부 사이의 중심에 위치된다. 도 3에 예시된 바와 같이, 핀(22)은 설치되었을 때 내부 고정 탭(26)이 가요성 흡수재 층(14)으로 밀려 들어가지는 크기이다. 흡수재 층(14)은 내부 탭(26)에 의해 압박되며, 차음층(12)에 대해 외부 탭(24)을 강제로 밀어낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 사용하기 위한 고장장치 삽입 도구(30)는 손잡이 부분(32)과 고정장치 방출 부분(34)을 가진다. 손잡이 부분(32)은 사용자의 손가락에 의해 쥐어져 눌려지는 방아쇠(36)를 포함한다. 고정장치 방출 부분(34)은 한 세트의 연결된 고정장치(16)를 수용하기 위한 슬롯(38)과, 방아쇠(36)가 눌려졌을 때 고정장치를 절단하고 바늘(40)의 세로방향 축선을 따라 뻗어 있는 슬롯(42)을 갖는 중공 바늘(40)을 통해 외부 고정 탭(24)을 공급하기 위한 내부 메커니즘(도시하지 않음)을 가진다. 고정장치(16)와 삽입 도구(30)의 더 상세한 설명은, 본원에 그 명세서가 참고자료로 수록된, 미국 메사추세츠 프레밍엄에 위치한 데니슨 메뉴팩츄어링 컴퍼니(Dennison Manufacturing Co.)의 미국 특허 제4,121,487호 및 제4,111,347호에 개시되어 있다.
사용시, 조작자는 흡수재 층(14)을 차음층(12) 위에 정확한 방향으로 위치시킨다. 다음에, 중공 바늘(40)이 바늘의 일부분이 차음층(12)의 외면(20)을 지나서 뻗을 때까지 두 층들(14, 12)을 관통하여 밀려 들어가진다. 바람직하게, 바늘(40)은 두 층(12, 14) 모두에 구멍을 형성한다. 그러나, 구멍은 바늘의 배치와 삽입을 용이하게 하기 위해서 한쪽 층이나 양쪽 층 모두에 미리 형성될 수 있다. 다음에, 외부 고정 탭(24)이 층(12)을 통과할 때까지 조작자에 의해서 방아쇠(36)가 눌려진다. 이어서 방아쇠를 놓으면 바늘이 층들로부터 빠지게 된다. 이 과정이 여러 번 이어져서, 도 1 및 2에 고정장치(16)에 의해 나타낸 대로, 층들(12, 14)이 함께 더 단단히 고정된다. 도 4는 먼저 층(14)을 관통하고 다음에 층(12)을 관통하여 삽입된 중공 바늘(40)을 도시하고 있지만, 바늘(40)은 먼저 층(12)을 관통하고 다음에 층(14)을 관통하여 삽입될 수도 있다. 이런 사례에서는, 탭(26)이 층(14)을 완전히 관통하여 지나갈 필요는 없다. 탭(26)은 층(14)의 내부에서 변위될 수 있으며, 이로써 층(12)의 내면(18)이 탭으로부터 자유롭게 된다.
종래의 고정 기술을 능가하는 본 정렬 형태만의 독특한 이점은, 구부려졌을 때 폼 재료가 더 강성인 탄성중합체 재료 위를 미끄러져 이동하도록 허락하며, 이로써 폼 재료의 전단변형과, 이에 따른 전단 경계면에서의 탄성중합체 재료로부터 폼 재료의 분리를 없앤다는 것이다. 따라서, 간단하고 효과적이며 비용이 절감되는 수단이 일시적으로 또는 영구적으로 흡수재 층과 차음층을 부착하기 위해 제공된다. 예를 들어, 매트에 있는 도어는 접어 넣어져서 고정장치(16)와 함께 고정될 수 있으며, 동시에 케블이나 다른 구성요소가 도어를 통해 통과된다. 다음에, 고정창지가 절단되고 도어가 그것의 정상 위치로 접어 넣어질 수 있다.
본 발명은 특히 사출 성형된 탄성중합체 차단층이 합성 탄성중합체 폼 층에 부착되는 자동차 대시매트에서 사용된다. 전형적으로, 차단층은 충진된 탄성중합체형의 성형가능한 중합체, 예를 들어 탄성중합체형 폴리프로필렌이다. 폼은 어떤 가요성 폼, 예를 들어 폴리우레탄일 수 있다.
또한, 본 발명은 자동차 또는 비-자동차 용도에 있어서 다른 복합재 층들에서 사용될 수 있으며, 여기서는 유리섬유 또는 다른 유사한 뒷받침(backing)이 지지체 표면에 일시적으로 또는 영구적으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 고정장치는 벽 패널에서 차단 지지체에 패브릭 또는 유리섬유를 부착하는데 사용될 수 있다. 본 발명은, 예를 들어, 차량에 층들을 설치하기 전에, 도어 패널이나 대시 패널에서 패브릭과 헤드라이너를, 또는 패브릭과 연질 유리섬유나 유사한 뒷받침을 고정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 상기 명세서와 도면의 사상 내에서 적합한 변형 및 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 소리를 봉쇄하는 성질을 갖는 탄성중합체 차음층과, 차음층에 비해서 압축가능하고 동일한 공간에 걸쳐 있는 흡수재 층을 포함하는 방음용 대시매트 라미네이트를, 차음층을 흡수재 층에 직접 부착함에 의해서 조립하는 방법으로서,
    서로에 대해 미리 정해진 위치에 차음층과 흡수재 층을 정렬하고, 이 층들을 서로 접촉하는 상태로 위치시키는 단계;
    마주한 단부를 갖는 기다란 핀과, 이 핀의 각 단부에서 일체식으로 성형되고 통상 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있으며 각각의 길이가 핀의 단면 치수보다 큰 가요성 고정 플랜지를 갖는, 적어도 하나의 고정장치를 제공하는 단계;
    층들 중 하나를 완전히 관통하여 뻗어 있고, 나머지 한 층을 적어도 부분적으로 관통하여 뻗어 있으며, 단면 치수가 각 고정 플랜지의 길이보다 작은 구멍을 형성하는 단계;
    핀의 중심 축선에 대해 평행한 방향으로 고정 플랜지 중 하나를 배향시키고, 이 고정 플랜지를 나머지 다른 하나의 고정 플랜지가 상기 한 층의 외면에 적어도 근접할 때까지 구멍을 통해 삽입하는 단계; 및
    이 고정 플랜지를 구멍에 일반적으로 횡단하는 방향으로 다시 배향함으로써 층들을 함께 고정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 구멍을 형성하는 단계는 흡수재 층을 완전히 관통하는 구멍을 형성하는 단계를 포함하고, 하나의 고정 플랜지를 삽입하는 단계는 상기 하나의 고정 플랜지가 흡수재 층의 외면에 위치되도록 상기 하나의 고정 플랜지를 흡수재 층을 완전히 관통하여 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 핀의 길이는 층들의 합해진 두께보다 짧으며, 이로써 층들이 압축되어 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 구멍을 형성하는 단계는 삽입단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 삽입단계는 하나의 고정 플랜지가 나머지 한 층의 마주한 표면들 사이에 위치되도록 상기 하나의 고정 플랜지를 나머지 한 층을 단지 부분적으로만 관통하여 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 다수개의 고정장치가, 제공단계, 형성단계, 배향단계 및 재배향단계 단계와 동시에 이격된 위치들에서 정렬된 층들을 관통하여 삽입되는 것을 특징으로 하는 조립방법.
  7. 내면 및 외면을 갖는 탄성중합체 차음층;
    내면 및 외면을 가지고 가요성 재료로 형성되며 차음층에 비해서 압축가능하고 차음층의 내면이 흡수재 층의 외면과 동일한 공간에 걸쳐서 직접 접촉되어 있는 동일한 공간에 걸쳐 있는 흡수재 층; 및
    마주한 단부를 갖는 기다란 핀과, 이 핀의 각 단부에서 일체식으로 성형되고 통상 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있으며 각각의 길이가 핀의 단면 치수보다 큰 가요성 고정 플랜지를 갖는 적어도 하나의 고정장치
    를 포함하며,
    이 고정장치는 차음층을 완전히 관통하여, 그리고 흡수재 층을 적어도 부분적으로 관통하여 뻗어 있음으로써, 플랜지들 중 하나는 차음층의 외면과 접하게 되고, 나머지 한 플랜지는 차음층의 내면으로부터 이격되어 핀에 대해 일반적으로 횡단하는 방향으로 흡수재 층과 접촉하게 됨으로써 층들을 함께 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 대시매트 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 나머지 하나의 고정 플랜지는 흡수재 층의 내면과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 대시매트 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서, 핀의 길이는 층들의 합해진 두께보다 짧으며, 이로써 층들이 압축되어 함께 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 대시매트 조립체.
  10. 제 7 항에 있어서, 나머지 하나의 고정 플랜지는 흡수재 층의 내면과 외면 사이에 위치되며, 차음층에 비해서 압축가능한 것을 특징으로 하는 차량 설치용 대시매트 조립체.
  11. 제 7 항에 있어서, 다수개의 고정장치가 이격된 위치들에서 차음층과 흡수재 층을 관통하여 뻗어 있으며, 이로써 두 층을 함께 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 대시매트 조립체.
  12. 차음층을 차음층에 비해서 압축가능한 흡수재 층에 직접 부착하기 위한 방법으로서,
    서로에 대해 미리 정해진 위치에 차음층과 흡수재 층을 정렬하고, 이 층들을 서로 접촉하는 상태로 위치시키는 단계;
    마주한 단부를 갖는 기다란 핀과, 이 핀의 각 단부에서 일체식으로 성형되고 통상 핀의 중심 축선에 대해 일반적으로 횡단하여 뻗어 있으며 각각의 길이가 핀의 단면 치수보다 큰 가요성 고정 플랜지를 갖는, 적어도 하나의 고정장치를 제공하는 단계;
    층들 중 하나를 완전히 관통하여 뻗어 있고, 나머지 한 층을 적어도 부분적으로 관통하여 뻗어 있으며, 단면 치수가 각 고정 플랜지의 길이보다 작은 구멍을 형성하는 단계;
    핀의 중심 축선에 대해 평행한 방향으로 고정 플랜지 중 하나를 배향시키고, 이 하나의 고정 플랜지를, 나머지 다른 하나의 고정 플랜지는 상기 한 층의 외면에 적어도 근접하고, 상기 하나의 고정 플랜지는 외부 층을 단지 부분적으로만 관통할 때까지 구멍을 통해 삽입하여, 상기 하나의 고정 플랜지를 외부 층의 마주한 표면들 사이에 위치시키는 단계; 및
    고정 플랜지를 구멍에 일반적으로 횡단하는 방향으로 다시 배향함으로써 층들을 함께 고정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부착방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 구멍을 형성하는 단계는 흡수재 층을 완전히 관통하는 구멍을 형성하는 단계를 포함하고, 하나의 고정 플랜지를 삽입하는 단계는 상기 하나의 고정 플랜지가 흡수재 층의 외면에 위치되도록 상기 하나의 고정 플랜지를 흡수재 층을 완전히 관통하여 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부착방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 핀의 길이는 층들의 합해진 두께보다 짧아서, 층들이 압축되어 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 부착방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 구멍을 형성하는 단계는 삽입단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 부착방법.
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