KR100561801B1 - 흡음 보호 매트 - Google Patents

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제임스 에이치. 피셔
하메드 에스. 칸
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리이터 테크놀로지스 아게
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Abstract

본 발명은 스로우-인 매트 또는 보호 매트로서 공지된 자동차 보호 매트(1)에 관한 것이다. 이러한 매트는 미세다공성 강성층(2, 음향 멤브레인)을 포함한다. 이러한 층은 다양한 시이트로 구성될 수도 있다. 전체 공기 유동 저항은 500Ns/㎡ 내지 4000Ns/㎡ 범위이다. 이러한 매트(1)는 소수성일 필요가 있다. 향상된 음향 성능을 달성하기 위해 디커플링 층(6)이 미세다공성 강성층(2)과 차량 바닥(8) 사이에 예상된다. 이러한 디커플링 층은 매트(1)에 일체화되거나 차량 바닥의 흡음제 또는 하부 카페트로 구성될 수도 있다. 접착층, 비 스키드 층, 겉감 또는 카페트 및/또는 로프트 층과 같은 다른 층 또는 시이트가 청구된 매트에 추가될 수 있다.

Description

흡음 보호 매트 {SOUND ABSORPTIVE PROTECTIVE MAT}
본 발명은 청구항 제 1 항에 따른 차량 내의 소음 감소를 위한 흡음 보호 매트와 종래의 바닥 매트, 특히 미세다공성 강성층을 포함하는 미국 특허 제 6,145,617호에 따른 다층 조립체 패키지와 상기 흡음 보호 매트의 조합물에 관한 것이다.
자동차의 보호 매트는 일반적으로 자동차 내에 고정된 카페트 상에 놓이며 현재로서는 단지 운전자 및 승객의 발 아래에 있는 카페트를 보호하는 역할을 한다. 이들 매트는 일반적으로 흡음성이 거의 없다. 이들 매트들이 내부 소음을 반사시키는 방음층을 포함하거나 하부 바닥과 공명한다면, 이들 공지된 매트는 심지어 차량 내의 소음을 증가시킬 수도 있다. 후술되는 음향적으로 향상된 보호 매트는 차량 내의 소음 정도를 상당히 감소시킨다. 후술되는 매트는 현재 제조되는 보호 매트 보다 경량으로 제조될 수 있어서, 차량 무게를 감소시킨다. 본 발명에 따른 보호 매트는 또한 단단한 바닥을 갖는 공간 내에서 소음울림(echoing)을 감소시키기 위해 주택 및 상업 구조물 내에 사용될 수 있다.
기존의 자동차 보호 매트는 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지되어 있다. 이들 중 대부분은 상당히 무거운 배킹층을 갖는 카페트를 포함하고 바람직하지 않게 증가된 두께의 배킹층에 의해 일반적으로 보완되는 불량한 흡음 특성을 나타낸다.
그러므로 본 발명의 목적은 우수한 음향적 특성을 갖는 얇고 경량의 보호 매트를 제공하고자 하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 종래의 스프링-질량 바닥 시스템(spring-mass flooring systems, 공명 주파수 범위에서 방음 손실을 나타냄) 또는 미국 특허 제 6,145,617호로부터 공지된 종래의 흡음 카페트(공명 주파수 범위에서 방음 손실이 없음)와 함께 사용되는 보호 매트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 특히 미국 특허 제 6,145,616호의 개시 내용을 참조하여 청구항 제 1 항 또는 제 6 항에 따른 보호 매트에 의해 달성된다. 상기 특허에는 자동차 내의 소음을 감소시키기 위한 초경량의, 다기능 방음 키트가 개시되어 있다. 상기 키트는 Rt=500Ns/㎥ 내지 Rt=2500Ns/㎥ 범위의 공기 유동 저항(air flow resistance), mF=0.3㎏/㎡ 내지 mF=2.0㎏/㎡ 범위의 넓이 질량(areal-mass) 및 B=0.05Nm 내지 B=10.5Nm 범위의 굽힘 강성(bending stiffness)을 갖는 미세다공성 강성층을 포함한다. 이러한 조립체 패키지는 차량 내의 소음 감소를 위한 전형적인 스프링 질량 시스템을 대체하고 이러한 전형적인 스프링 질량 시스템의 중량을 적어도 50% 이상 감소시킨다. 이러한 키트는 종래의 스프링 질량 시스템과 다르게 거동하고 공명 주파수 범위에서 방음 손실을 나타내지 않는다. 미국 특허 제 6,145,617호의 개시 내용은 본원에 참조되었다.
본 발명의 목적은 공지된 보호 매트와 비교하여 향상된 음향적 성능을 갖고 고정된 카페트 상에 위치되는 경량의 바닥 매트를 제조하고자 하는 것이다. 전술된 본 발명의 목적은 차량의 바닥, 특히 고정된 카페트, 바람직하게 미국 특허 제 6,145,617호에 따라 높은 로프트(loft) 층을 갖는 카페트에 놓이는 낮은 공기 유동 저항과 물 비투과층을 갖는 보호 매트에 의해 달성된다. 이러한 로프트 층의 상부에 겉감(face fabric) 또는 카페트(필요한 경우)가 적어도 하나의 접착층(필요한 경우)에 의해 고정된다. 게다가, 본 발명의 매트는 동시에 양호하게 한정된 공기 유동 저항을 형성하는 개방 셀 층일 수 있는 적어도 하나의 소수성 층을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항 제 2 항 내지 제 5 항 및 제 6 항 내지 제 10 항의 특징을 포함한다.
본 발명에 따른 보호 매트는 미국 특허 제 6,145,617호에 개시된 다층 조립체의 개선책이다. 본 발명에 있어서 디커플링 층(decoupling layer)이 보호 매트와 차량의 카페트 또는 바닥 사이에 제공될 것이 필요하다. 디커플링 층은 매트에 일체화될 수 있거나 차량의 카페트의 상부층을 구성한다.
본 발명 및 본 발명의 보다 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 보다 자세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 매트의 바람직한 실시예의 측면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 매트의 제 2 실시예의 측면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 매트의 향상된 제 3 실시예의 측면도이다.
도 1은 디커플러(6)와 일체화되고 소수성 및 공기 유동 저항층(2)을 포함하는 흡음 보호 매트(1)의 바람직한 실시예의 측면도이다. 상기 소수성 및 공기 유동 저항층(2)은 선택적으로 겉감 또는 카페트(3)를 지탱(carry)하고; 이들은 공기에 투과성이며, 바람직하게 접착층(4)에 의해 결합되며, 겉감 또는 카페트(3)는 또한 소수성 및 공기 유동 저항층(2)에 기계적으로 고정될 수 있다. 소수성 및 공기 유동 저항층(2)은 섬유질이거나 TPE(탄성중합체), 고무 또는 비닐로 제조될 수 있다. 상기 소수성 및 공기 유동 저항층(2) 아래에는 바닥에 디커플러(6)로서 작용하는 추가의 비-스키드(non-skid) 배리어 층을 포함하는 높은 로프트의 낮은 공기 유동 저항층(5)이 있음이 예상된다. 이러한 높은 로프트의 낮은 공기 유동 저항층(5)은 바람직하게 제 2 접착층(7)에 의해 소수성 및 공기 유동 저항층(2)에 부착된다.
겉감(3), 접착층(4 및 7), 및 소수성 및 공기 유동 저항층(2)의 조합물은 500Ns/㎥ 내지 4000Ns/㎥의 총 공기 유동 저항을 갖는다. 소수성 층(2)은 매트의 내부 구조와 하부 카페트를 보호하기 위해 충분한 수분을 받아들이지 않을 수 있다. 방수는 접착층, 특히 DOW 936, 0.0015" 접착 필름에 의해 달성될 수 있다. 방수값은 평균 150mm이며, 특히 상기 층은 6시간 당 150ml에 대해 또는 심지어 16시간 당 750ml에 대해 물 누설을 나타내지 않는다. 공기 유동 저항층(2)은 높은 굽힘 강성을 달성하기 위해 치밀하게 충진된 다공성 재료로 바람직하게 제조된다. 상기 강성은 바람직하게 0.05-10.5Nm 범위이고 공기 유동 저항층(2)은 개방 공극의 주조된 고무 또는 공기 투과성 열가소성 탄성중합체로 제조된다.
높은 로프트 층(5)은 3-디나이어 섬유(3-denier fibres)를 포함하는 로프트 섬유층으로 제조되지만, 또한 개방형 셀 포옴으로 제조될 수 있다. 상기 층(5)의 두께는 낮은 주파수의 소음을 흡수하는 매트의 성능을 결정한다. 상기 높은 로프트 층이 폴리우레탄 포옴 또는 유사한 재료로 제조될 때, 상기 층은 또한 비-스키드 층으로 작용한다. 높은 로프트 층(5)이 수용할 수 있는 비-스키드 및/또는 배리어 특성을 제공하지 않는다면, 추가적인 비-스키드 배리어 층 또는 다른 기계적 억제물이 제공될 수도 있다.
도 2는 디커플러(6)로서 작용하는 데코 층을 포함하는 흡음제 및 하부 카페트와 단지 상호작용하는 음향 멤브레인을 포함하는 본 발명에 따른 매트를 도시한다. 이러한 매트(1)는 강인한 소수성 및 공기 유동 저항층(2)과 선택적으로 겉감 또는 카페트(3)를 포함한다. 이러한 겉감 또는 카페트(3)는 공기 투과성의 접착층(4)에 의해 소수성 및 공기 유동 저항층(2)에 결합된다. 상기 실시예는 본 발명을 최소 구조물로 감소시킨다. 보호층(2)은 치밀하게 충진된 섬유층, 미세다공성 고무, TPE, 비닐 또는 유사물로 구성된다. 겉감 및 접착층은 선택적이다. 이러한 조립체의 공기 유동 저항은 500Ns/㎥ - 4000Ns/㎥ 범위, 바람직하게 500Ns/㎥ 내지 2000Ns/㎥ 범위이어야 한다. 장착되었을 때, 하부 카페트 및/또는 흡음제(예를 들어 미국 특허 제 6,145,617호에 따른)는 이러한 조립체를 위한 디커플러 층으로 작용한다. 사용되는 재료 및 고객의 요구사항에 따라 상기 매트의 기계적 억제물이 필요할 수도 있다.
다음의 표는 밀폐된 표면을 갖는 전형적인 매트와 비교한 본 발명에 따른 매트의 음향적 개선점을 도시한다. 이들 수치는 다음의 구성에 기초한다.
표 1
다음의 구조 즉,
- 0.8㎜ 강
- 3.5kg/㎡의 역청 댐핑(bitumen damping)
- 0.2㎜의 공기 갭
- 25㎜의 포옴
- AFR=1500Ns/㎥을 갖는 0.7kg/㎡의 공기 유동 저항층
- 4mm의 카페트를 갖는 미국 특허 제 6,145,617호에 따른 단순 경량 카페트(이후 "RUL 카페트"로 지칭됨)의 값이 본 발명에 따른 보호 매트가 추가된 RUL 카페트의 조립체와 비교되는데, 상기 RUL 카페트는;
- 0.8㎜ 강
- 3.5kg/㎡의 역청 댐핑(bitumen damping)
- 0.2㎜의 공기 갭
- 10㎜의 포옴
- AFR=1500Ns/㎥을 갖는 0.7kg/㎡의 공기 유동 저항층
- 0.2mm의 공기 갭을 발생시키는 4mm의 카페트를 포함하며,
상기 보호 매트는 다음의 구조, 즉
- 15mm 포옴, 0.7kg/㎡, 1500Ns/㎥
- 4mm의 카페트를 포함한다.
Figure 112003043625771-pct00001
표 2
본 발명에 따른 보호 매트를 지탱하고 다음의 구조, 즉
- 0.8㎜ 강
- 3.5kg/㎡의 역청 댐핑(bitumen damping)
- 0.2㎜의 공기 갭
- 20㎜의 포옴
- 0.7kg/㎡, 1500Ns/㎥의 AFR 층
- 0.2mm의 공기 갭을 발생시키는 4mm의 카페트
및
- 5mm 포옴
- 0.7kg/㎡, 1500Ns/㎥의 AFR 층
- 4mm의 카페트를 갖는 종래의 RUL 카페트의 수치는
다음의 구조, 즉
- 0.8㎜ 강
- 3.5kg/㎡의 역청 댐핑(bitumen damping)
- 0.2㎜의 공기 갭
- 20㎜의 포옴
- 0.7kg/㎡, 1500Ns/㎥의 AFR 층
- 0.2mm의 공기 갭을 발생시키는 4mm의 카페트
및
- 5mm 포옴
- 0.5kg/㎡ 각각 4.0kg/㎡ 중량층
- 4mm의 카페트를 갖는 전형적인 매트를 지탱하는 종래의 RUL 카페트의 조합물과 비교된다.
Figure 112003043625771-pct00002
이러한 구성에 대해 전송 손실(TL)과 흡수 계수(α)는 확산 소음 범위(diffuse sound incidence)용 SISAB로 지칭되는 프로그램으로 계산되었다. 소음 감소(NR)는 확산 소음 영역을 갖는 공간 내에서 유효한 공식, 즉
NR = 10*log(α) + TL을 이용하여 얻어진다.
상기 표로부터 본 발명에 따른 조합물이 전형적인(질량-배킹된, 즉 스프링-질량) 시스템과 비교하여 전체 시스템의 실질적인 중량의 감소와 동시에 매우 양호한 음향적 성능을 야기함이 명백하다.
내부 차량 분석(In-vehicle analysis)에 의하면 본 발명에 따른 보호 매트는 내부 소음 압력 정도를 개선시키고, 보다 구체적으로 동력전달장치 소음 및 타이어/로드 소음 입력에 대해 명료 지표(articulation index) 수치를 1%-2% 만큼 증가시킨다. 더욱이, 본 발명에 따른 조합물은 27%의 중량 감소를 야기한다.
후술되는 보다 더 바람직한 실시예는 13㎜의 전체 두께를 갖는다.
이러한 바람직한 제 1 실시예는 750g/㎡의 중량을 갖는 4㎜ 두께의 폴리에스 테르 니들 펠트(needled felt)에 부착된 3lb/ft3 및 6mm 두께의 PUR-포옴을 포함한다. 폴리에스테르 펠트는 요구된 공기 유동 저항을 달성하기 위해 이성분 멜트 섬유를 포함한다. 상기 펠트는 수분이 침투하는 것을 방지하기 위해 발수제(water repellent)로 처리된다. 카페트는 이러한 소수성 및 공기 유동 저항 펠트의 상부에 부착된다.
제 2 실시예는 소정의 공기 유동 저항을 달성하기 위해 40g/㎡의 멜트 브로운(melt-blown) 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 포옴의 두께는 13mm의 전체 두께를 형성하기 위해 9.5mm로 증가된다.
상기 두 실시예는 유사하게 우수한 음향적 특성을 나타낸다.
도 3은 바닥으로부터 상부로 다음의 구조, 즉
- 다이 커트된 니들 펠트, 다이 커트된 열가소성 펠트, 다이 커트된 비-헥사 수지 가공된 펠트, 주조된 열가소성 펠트, 캐스트 포옴 또는 다이 커트된 슬라브 포옴일 수 있는 로프트 층(10);
- 분사 고온 멜트(12, spray hot melt)에 의해 로프트 층(10)에 결합되고 플루오르화탄소 처리된 PET 펠트(11);
- PET 2차 스크림(16)을 지탱하는 접착 필름(13);
- PET 1차 배킹으로 카페트(15)를 지탱하는 PE 예비 코팅물(14);을 포함하는 본 발명의 보다 개선된 실시예를 도시한다.
이러한 구조물은 전체 매트를 단일 단계 프로세스로 형성하고 표준 카페트 주조 설비로 제조될 수도 있다. 더욱이, 이러한 조립체로 페놀 수지를 이용하지 않을 수 있다. 이러한 구조물의 방수를 개선하기 위해, 소수성 및 공기 유동 저항 펠트는 플루오르화탄소계 발수제로 처리된다.
요약하면, 본 발명은 스로우-인 매트(throw-in mat)로 공지된 자동차의 보호 매트(1)에 관한 것이며, 이는 종래의 바닥 시스템과 상호작용한다. 이러한 매트(1)는 미세다공성 강성층(2, 음향 멤브레인)을 포함한다. 이러한 층(2)은 다양한 시이트로 구성될 수도 있다. 전체 공기 유동 저항은 500Ns/㎥ - 4000Ns/㎥, 바람직하게 500Ns/㎥ - 2000Ns/㎥ 범위이다. 이러한 매트(1)는 소수성일 필요가 있다. 향상된 음향 성능을 달성하기 위해, 디커플링 층(6)이 매트의 미세다공성 강성층(2)과 차량 바닥(8) 사이에 예상된다. 이러한 디커플링 층(6)은 매트(1)와 일체화되거나 차량 바닥의 흡음제 또는 하부 카페트로 구성될 수도 있다. 또한 접착층, 비-스키드 층, 겉감 또는 카페트 및/또는 로프트 층과 같은 층 또는 시이트가 청구된 매트에 추가될 수 있다.
청구된 흡음 보호 매트의 장점은 당업자에게 명백하며 특히 향상된 음향 특성 및 전체 바닥 시스템의 중량 감소가 예상된다.

Claims (16)

  1. 종래의 자동차 바닥(8)과 함께 사용되는 흡음 보호 매트(1)로서,
    상기 보호 매트(1)는 500Ns/㎥ 내지 4000Ns/㎥ 범위의 전체 공기 유동 저항을 갖는 소수성 및 공기 유동 저항층(2)을 포함하여, 상기 보호 매트(1)와 상기 자동차 바닥(8)이 조립된 상태에서, 디커플러(6)로 작용하는 상호작용 수단이 상기 보호 매트(1)와 상기 자동차 바닥(8) 사이에 공기 갭을 발생시키는,
    흡음 보호 매트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 유동 저항층(2)이 B = 0.005Nm 내지 B = 10.5Nm 범위의 굽힘 강성을 갖는 미세다공성 층인 것을 특징으로 하는,
    흡음 보호 매트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 매트(1)가 상호작용 수단으로서 디커플러(6)를 포함하는,
    흡음 보호 매트.
  4. 제 2 항에 있어서,
    로프트 층(5)을 더 포함하는,
    흡음 보호 매트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층들이 공기 투과성 접착층(4)에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는,
    흡음 보호 매트.
  6. 종래의 자동차 바닥(8)과 함께 조합된 흡음 보호 매트(1)로서,
    상기 보호 매트(1)는 500Ns/㎥ 내지 4000Ns/㎥ 범위의 전체 공기 유동 저항을 갖는 소수성 및 공기 유동 저항층(2)을 포함하여, 공기 갭을 발생시키는 디커플러(6)로 작용하는 상호작용 수단이 상기 보호 매트(1)와 상기 바닥(8) 사이에 제공되는,
    흡음 보호 매트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기 유동 저항층(2)이 B = 0.005Nm 내지 B = 10.5Nm 범위의 굽힘 강성을 갖는 미세다공성 층인 것을 특징으로 하는,
    흡음 보호 매트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    겉감 또는 카페트(3)를 더 포함하는,
    흡음 보호 매트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    로프트 층(5)을 더 포함하는,
    흡음 보호 매트.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층들이 공기 투과성 접착층(4)에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는,
    흡음 보호 매트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 종래의 자동차 바닥(8)이 미세다공성 강성층을 포함하는 다층 조립체 패키지인,
    흡음 보호 매트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전체 공기 유동 저항이 500Ns/㎥ 내지 2000Ns/㎥ 범위인,
    흡음 보호 매트.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 로프트 층(5)이 다이 커트된 니들 펠트, 다이 커트된 열가소성 펠트, 다이 커트된 비-헥사 수지 가공된 펠트, 주조된 열가소성 펠트, 캐스트 포옴, 다이 커트된 슬라브 포옴인,
    흡음 보호 매트.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 종래의 자동차 바닥(8)이 미세다공성 강성층을 포함하는 다층 조립체 패키지인,
    흡음 보호 매트.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 전체 공기 유동 저항이 500Ns/㎥ 내지 2000Ns/㎥ 범위인,
    흡음 보호 매트.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 로프트 층(5)이 다이 커트된 니들 펠트, 다이 커트된 열가소성 펠트, 다이 커트된 비-헥사 수지 가공된 펠트, 주조된 열가소성 펠트, 캐스트 포옴, 다이 커트된 슬라브 포옴인,
    흡음 보호 매트.
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