KR100587916B1

KR100587916B1 - 자동차 내장용 흡음재

Info

Publication number: KR100587916B1
Application number: KR1020040052096A
Authority: KR
Inventors: 김종국; 박봉현; 이희복; 김성진; 정선경
Original assignee: 한일이화주식회사; 엔브이에이치코리아(주); 자동차부품연구원
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-06-08
Also published as: CN1718896A; KR20060003276A

Abstract

본 발명은 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로서, 천연섬유, 재활용섬유, 폴리올레핀계 버진 섬유, 무기계 섬유 중 적어도 어느 하나가 일정 비율로 혼합되어진 펠트와; 헥사프리페놀, 멜라민, 에폭시, 불포화폴리에스터, 에폭시-폴리에스터, 페놀과 에폭시-폴리에스터 중 적어도 어느 하나로 이루어지며, 펠트에 혼합되어 펠트를 결합하며 경화시키는 분말상의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 흡음재의 성형성 및 작업성을 향상시키고 작업환경을 개선하며, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분으로 인한 관능적인 불쾌감을 저감할 수 있는 자동차 내장용 흡음재가 제공된다.

Description

자동차 내장용 흡음재{SOUND-ABSORBING MATERIAL FOR INTERIOR OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 내장용 흡음재에 관한 것이다.

종래에는 페놀 수지를 경화제로 한 레진펠트, 우레탄 폼, PET 펠트 등이 자동차 내장용 흡음재로 사용되고 있다.

한편, 페놀수지를 경화제로 하는 레진펠트는 경화시 헥사아민이 분해하여 아민과 암모니아류의 부산물이 발생되어 인체 유해하고, 작업시 비산 먼지에 의한 작업환경이 열악해지고, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분에 의해 소비자의 관능적인 불쾌감을 초래하는 문제점을 가지고 있다.

우레탄 폼의 경우는 다른 소재에 비해 중량이 무겁고 고가이며, 연소시 다이옥신 발생 및 재활용이 어려운 단점을 가지고 있다.

PET 펠트의 경우는 단일 소재로서는 연소성 및 흡음 성능이 떨어지며, 재활용 섬유를 이용한 펠트의 경우도 연소성을 향상시키기 위해 재활용 섬유 펠트 내에 양모를 혼섬하여 펠트를 제조하고 있으며, 이 또한 양모의 혼섬에 따른 가격 상승으로 인하여 경쟁력이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

또한, 종래의 경화제로 사용되고 있는 열경화성수지인 에폭시와 불포화폴리에스터는 액상으로 이루어져, 성형성 및 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 출원인은 흡음의 성형성 및 작업성을 향상시키고, 제조공정 중 비산먼지 및 유해물질의 발생을 억제하여 작업 환경을 개선하며, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분으로 인한 관능적인 불쾌감을 저감할 수 있는 자동차 내장용 흡음재를 개발하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 흡음재의 성형성 및 작업성을 향상시키고 작업환경을 개선하며, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분으로 인한 관능적인 불쾌감을 저감할 수 있는 자동차 내장용 흡음재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차 내장용 흡음재에 있어서, 천연섬유, 재활용섬유, 폴리올레핀계 버진 섬유, 무기계 섬유 중 적어도 어느 하나가 80∼90중량％로 혼합된 펠트와; 헥사프리페놀, 멜라민, 에폭시, 불포화폴리에스터, 에폭시-폴리에스터, 페놀과 에폭시-폴리에스터 중 적어도 어느 하나로 이루어지며, 상기 펠트에 혼합되어 상기 펠트를 결합하며 경화시키는 10∼20중량％의 분말상의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재를 제공한다.

여기서, 상기 펠트 80∼90중량％, 상기 경화제 10∼20중량％로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 펠트의 혼합비율은 면과 화학섬유인 재활용섬유 및 버진 섬유의 80∼90 중량％, 마 및 무기계 섬유의 10∼20중량％로 이루어지는 것이 보다 효과적이다.

상기 경화제의 입도 분포는 10∼200㎛이고, 평균 입도 크기는 20∼80㎛로 하여, 상기 경화제를 상기 펠트와 혼합시 분산성을 향상시키며, 이에 펠트의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.

상기 경화제의 헥사프리페놀은 암모니아 성분이 0.2％ 이하인 것이 바람직하다.

한편, 상기 펠트의 성형두께는 5∼30mm인 것이 바람직하다.

상기 펠트의 면밀도는 350∼2000g/m²인 것이 보다 효과적이다.

이하에서는 바람직한 실시형태를 예를 들어 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자동차 내장용 흡음재는, 펠트와, 펠트에 혼합되어 펠트를 결합하며 경화시키는 분말상의 경화제를 포함한다. 여기서, 자동차 내장용 흡음재는 펠트 80∼90중량％, 경화제 10∼20중량％의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

펠트는 천연섬유, 재활용섬유, 폴리올레핀계 버진 섬유, 무기계 섬유 중 적어도 어느 하나가 일정 비율로 혼합되어 이루어진다.

천연섬유로서는 면, 양모, 황마, 아마, 저마, 대마, 시살(sisal)마, 코코넛 등이 이용되는 것이 바람직하다.

재활용섬유로서는 산업폐기물 또는 공정에서 발생하는 스크랩 등의 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론, 비닐론 섬유 등이 이용되는 것이 바람직하다. 이에, 폐자원을 이용하여 소각이나 매립에 따른 환경오염을 방지하며 자원의 절약 및 경제적인 효과를 이룰 수 있다.

무기계 섬유로서는 유리섬유, 카본섬유 등이 이용될 수 있다.

여기서, 펠트는 천연섬유인 면과 화학섬유인 재활용섬유 및 버진 섬유의 80∼90중량％, 마 및 무기계 섬유의 10∼20중량％의 비율로 혼합되어 있는 것이 보다 효과적이다. 그리고, 펠트는 단일의 섬유로 이루어질 수도 있다.

한편, 펠트의 성형두께는 5∼30mm가 바람직하다. 펠트의 성형두께가 5mm 미만인 경우에는 강도 및 흡음 성능 등이 떨어지며, 펠트의 성형두께가 30mm 초과하는 경우에는 두께에 대한 강도 및 흡음 성능은 좋으나 부착시 치수 및 형태 안정성이 좋지 않기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 자동차 내장용 흡음재로 사용되는 펠트의 성형두께는 5∼30mm 범위 내인 것이 바람직하며, 특히 10∼25mm 범위 내인 것이 보다 효과적이다.

그리고, 펠트의 면밀도는 350∼2000g/m²인 것이 바람직하다. 펠트의 면밀도가 350g/m² 미만인 경우에는 흡음 성능, 강도, 형태의 안정성이 떨어지며, 2000g/m²이상인 경우 흡음 성능은 향상되나 단위면적당 중량이 높아 제품으로서의 가치가 떨어지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 펠트의 면밀도는 350∼2000g/m² 범위 내인 것이 바람직하며, 특히 400∼1500g/m² 범위 내인 것이 보다 효과적이다.

경화제는 분말상으로 이루어져, 흡음재의 성형성 및 작업성을 향상시킨다. 경화제는 헥사프리페놀(hexa free phenol), 멜라민, 에폭시, 불포화폴리에스터, 에폭시-폴리에스터, 페놀과 에폭시-폴리에스터 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 헥사프리페놀은 암모니아 성분이 0.2％ 이하인 것이 보다 효과적이다. 여기서, 경화제는 단일의 수지로 이루어질 수도 있다.

또한, 경화제는 50∼200℃에서 용융되어 경화되는 것이 바람직하며, 95％일 때 열분해 개시온도가 170℃인 것이 보다 효과적이다.

한편, 경화제와 펠트의 혼련성을 좋게 하기 위해서는 경화제의 입도 분포는 1∼250㎛ 범위 내에서 분포하는 것이 바람직하며, 입도 분포는 10∼200㎛이고, 평균 입도 크기는 20∼80㎛인 것이 보다 효과적이다. 경화제의 입도 분포가 200㎛ 이상이고 평균 입도의 크기가 80㎛ 이상인 경우에는, 펠트와 혼련시 비중차에 의해 분산성이 좋지 않기 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 경화제는 펠트와 혼련시 펠트를 구성하는 섬유 표면에 점착할 수 있는 성능을 가져 분산성을 좋게 하며, 성형시 섬유간의 결합성을 좋게 하여, 흡음재의 제조공정 중 비산먼지 및 유해물질의 발생이 저감되어, 작업 환경을 개선할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 자동차 내장용 흡음재의 제조방법에 대해 설명한다.

먼저, 천연섬유, 재활용 섬유, 버진 섬유, 무기계 섬유 등을 제품의 용도에 따라 일정 비율 혼합하여 펠트를 마련한다.

다음, 펠트에 분말상의 경화제를 혼합하여 개섬한다.

이어서, 개섬된 펠트를 일정한 온도의 오븐에서 경화시킨 후, 펠트의 형상을 유지하기 위하여 냉각한다.

냉각된 펠트를 제품 형상에 맞게 재단한 후, 재단되어진 펠트를 형상에 맞게 가열 및 가압 성형하여 본 발명에 따른 자동차 내장용 흡음재의 제조를 완료한다.

한편, 이하에서는 본 발명에 따른 자동차 내장용 흡음재에 대해 여러 시험한 결과를 제시한다.

먼저, 경화제에 대한 정량분석을 통하여 기존에 사용되고 있는 페놀과 유해성이 저감된 페놀, 즉 헥사프리페놀(암모니아 성분이 0.2％ 이하)을 아래 표 1의 정량 분석을 통하여 시험한 결과를 나타내었다.

[표 1] 정량 분석 결과

표 2는 경화제의 입도 분석을 통하여 펠트와 혼합시 최적의 분말수지 크기를 알아보기 위한 시험 결과를 나타낸 것이다.

[표 2] 경화제의 입도 분석 결과

한편, 표 3에는 자동차 내장용 흡음재에 대한 시험방법이 도시되어 있다.

[표 3] 자동차 내장용 흡음재에 대한 시험방법

실시예 1

표 4는 표 3의 시험방법에 의거 펠트 내에 혼합되는 경화제의 종류별 시험한 결과를 도시하고 있다. 표 4에서의 시험편은 면밀도 750g/m²인 것을 성형 두께 10mm로 하여, 예열온도 280∼350℃, 예열 시간 10∼45sec로 하여 성형한 것이다.

[표 4] 면밀도 750g/m², 두께 10mm일 때 경화제 종류별 시험 결과

실시예 2

그래프 1과 그래프 2는 개선 페놀레진(헥사프리페놀)를 이용하여 흡음율을 시험한 결과이다. 레진 함량이 경화제 10∼20중량％일 때 두께 변화, 면밀도 변화에 따른 흡음율을 시험한 결과이다.

[그래프 1]

두께 18mm일 때 면밀도 변화에 따른 흡음율 시험 결과(면밀도:1500, 1800,2000g/m²)

[그래프 2]

면밀도가 1500g/m²일 때 두께 변화에 따른 흡음율 시험 결과(두께:8, 10, 12, 14, 16, 18, 20mm)

상기 그래프 1과 그래프 2는 수직입사 흡음율 시험기(Two-microphone impedace measurement tube)를 이용하여 ASTM E 1050의 시험방법에 따라 시험한 결과를 나타낸 것이며, 상기 시료는 펠트 상하에 부직포(100g/m²)를 적층하여 시험한 결과이다.

비교예 1

표 5는 기존의 페놀과 유해성이 저감된 페놀, 즉 헥사프리페놀의 정량 분석 결과를 나타낸 것이다. 표 5에서 보듯이 페놀에서 검출될 수 있는 성분, 페놀(phenol), 포르말린(Formaldehyde), 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylene Tetramine)의 함유량을 비교하여 나타낸 것이다.

[표 5] 정량 분석 결과

비교예 2

표 6은 경화제의 용융온도 및 열적 특성을 알아보기 위하여 열분석 장비인 DSC(Differential Scanning Calorimeter), TGA(Thermogravicmetric Analyzer)를 통하여 분석한 결과를 나타낸 것이다. DSC를 이용하여 경화제 종류별 용융온도, 결정화온도 및 열용량을 비교하여 나타내었으며, TGA를 이용하여 열분해 개시온도와 잔류물을 비교하여 표 6에 나타내었다.

[표 6] 경화제 종류별 열분석 시험 결과

상기 표 6과 같이 기존 페놀의 경우 150℃ 영역에서 결정화되는 것이 관찰되었으며, 유해성이 저감된 페놀의 경우 결정화 온도가 관찰되지 않았으며, TGA 결과 잔류물 함량이 낮은 것은 무기물의 함량이 적은 것으로 이에 따른 열분해 개시온도가 95％에서 기존의 페놀보다 열안정이 떨어지는 것이 단점으로 나타났으며, 에폭시 폴리에스터의 경우 70℃ 영역에서 용융되는 것으로 관찰되었으며, TGA 결과 잔류물이 적고, 열분해 개시온도가 95％에서 기존 페놀보다 상당히 높아 열안정성이 뛰어난 것으로 나타났다.

이와 같이, 천연섬유, 재활용섬유, 폴리올레핀계 버진 섬유, 무기계 섬유 중 적어도 어느 하나가 일정 비율로 혼합되어진 펠트에, 헥사프리페놀, 멜라민, 에폭시, 불포화폴리에스터, 에폭시-폴리에스터, 페놀과 에폭시-폴리에스터 중 적어도 어느 하나로 이루어진 분말상의 경화제를 포함함으로써, 흡음재의 성형성 및 작업성을 향상시키고 작업환경을 개선하며, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분으로 인한 관능적인 불쾌감을 저감할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 흡음재의 성형성 및 작업성을 향상시키고 작업환경을 개선하며, 흡음재에서 발생하는 냄새 및 유해성분으로 인한 관능적인 불쾌감을 저감할 수 있는 자동차 내장용 흡음재가 제공된다.

Claims

자동차 내장용 흡음재에 있어서,

천연섬유, 재활용섬유, 폴리올레핀계 버진 섬유, 무기계 섬유 중 적어도 어느 하나가 80∼90중량％로 혼합된 펠트와;

헥사프리페놀, 멜라민, 에폭시, 불포화폴리에스터, 에폭시-폴리에스터, 페놀과 에폭시-폴리에스터 중 적어도 어느 하나로 이루어지며, 상기 펠트에 혼합되어 상기 펠트를 결합하며 경화시키는 10∼20중량％의 분말상의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.
삭제
제1항에 있어서,

상기 펠트의 혼합비율은 면과 화학섬유인 재활용섬유 및 버진 섬유의 80∼90중량％, 마 및 무기계 섬유의 10∼20중량％로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.
제1항에 있어서,

상기 경화제의 입도 분포는 10∼200㎛이고, 평균 입도 크기는 20∼80㎛인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.
제1항에 있어서,

상기 경화제의 헥사프리페놀은 암모니아 성분이 0.2％ 이하인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.
제1항에 있어서,

상기 펠트의 성형두께는 5∼30mm인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.
제1항에 있어서,

상기 펠트의 면밀도는 350∼2000g/m²인 것을 특징으로 하는 자동차 내장용 흡음재.