KR100590970B1

KR100590970B1 - 제진용 조성물

Info

Publication number: KR100590970B1
Application number: KR1020030073317A
Authority: KR
Inventors: 변용필; 주후령
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2006-06-19
Also published as: KR20050038108A

Abstract

본 발명은 제진용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열경화성 엘라스토머로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지를 기재로 한 가열경화형 고강도 시트로서, 도장 건조로의 가열에 의하여 융착 및 경화되며, 낙입성이 우수하고 형상추종성이 용이하며, 차량의 플로어에 적용시 우수한 제진(damping) 및 차음효과를 나타낼 뿐만 아니라 특히 주행시 고온의 영역에서 우수한 제진효과를 발휘하는 제진용 조성물에 관한 것이다.

제진, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 페놀수지, 퀴논디옥사이드

Description

제진용 조성물{Damping composition}

일반적으로 진동방지 시트는 아스팔트와 합성수지, 충전제, 발포제 및 발포조제로 이루어져 있으며, 이때 사용되는 아스팔트로는 순수 아스팔트(strait asphalt)와 중공 아스팔트를 사용하되 진동장지 시트의 생산에 요구되는 침입도 및 연화점을 고려하여 적절하게 혼합하여 사용하였다.

그러나, 이같은 조성의 시트는 경도가 낮고 외관이 불량하여 외부의 간섭이 없는 자동차의 대쉬(dash)부와 휠 하우징(wheel housing)부에만 한정적으로 적용할 수 밖에 없는 문제가 있다.

기존의 제진용 조성물은 크게 아스팔트계 제진재와 부타디엔 수지계의 복층 형 제진재로 구분할 수 있다.

먼저, 아스팔트계 제진재를 설명하면, 기존의 경우 차량의 제진성능 향상을 위하여 바디 내부에 충전제 또는 페지류가 함유된 고상 또는 액상의 아스팔트 패드를 도장라인 작업장에서 붙이고 오븐에서 경화시키는 방법을 적용하였다. 상기와 같이 제조된 제품은 2 내지 5 mm 두께의 시트상으로 적용가능하며, 적용되는 부위 및 적용목적에 따라 결합재를 추가하여 적용되었다. 그러나, 상기의 경우 가격이 저렴하고 보관성 및 작업성이 우수한 장점은 있으나 20 ℃ 부근의 저온 및 30 내지 60 ℃ 범위의 고온에서는 제진기능을 상실하는 문제점이 있었다.

다음으로 부타디엔 수지계 복층형 제진재를 설명하면, 이는 상기한 아스팔트계 제진재가 고온에서의 제진기능을 상실하는 단점을 보완하기 위해 일반 아스팔트계 제품 위에 부타디엔 수지 시트를 추가로 적용하는 것으로서, 예를 들면 아스팔트 수지 2 mm의 두께 위에 부타디엔 수지 2 mm를 스테이플러로 체결하여 적용하며, 이때 아스팔트 수지는 접착력을 부여하고, 부타디엔 수지는 구속층의 역할을 수행한다. 그러나, 상기의 경우 40 내지 60 ℃ 부근의 고온에서 제진성은 가지지만 가격이 상대적으로 비싸고, 보관성 및 작업성이 떨어지며 품질적으로 기포 및 낙입 등의 불안정한 물성을 나타내는 문제점이 있다.

한국특허공개 제1998-0055633호는 상기와 같은 종래 제진용 시트 조성물의 문제점을 해결하기 위하여 아스팔트로 산화된 중공 아스팔트를 사용하고 합성수지를 제진율(damping ratio)를 극대화할 수 있는 수지를 블렌딩하여 사용하므로써 제진계수를 향상시킨 제진용 시트 조성물을 제공하고 있는데, 상기의 경우는 40 ~ 60 ℃영역에서는 제진성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 간단한 방법으로도 융착 및 경화되고, 낙입성 등의 물성이 우수한 제진용 조성물의 개발이 절실한 실정이다.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구노력한 결과, 열경화성 및 열가소성 특징을 동시에 가지면서 고밀도의 합성 수지인 EVA 수지와 페놀수지를 사용하고, 경화제 및 충전제의 배합량을 조절함으로써 보다 간단하게 융착 및 경화될 수 있는 제진용 조성물을 제조할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 높은 제진성과 경화후의 강도가 높고, 가공성, 보관성 및 저장안정성이 우수하여 특히 자동차 풀로어에 적용하기에 적합한 제진용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 기재수지로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지 6 내지 20 중량%; 접착수지로서 녹는점이 60 내지 130 ℃ 범위인 분말상의 페놀수지 8 내지 15 중량%와 아스팔트 3 내지 10 중량%; 충전제로서 마이카 파우더 10 내지 23 중량%, 셀룰로스 섬유 2 내지 5 중량% 및 중질탄산칼슘(CaCO₃) 7 내지 27 중량%; 난연제로서 수산화 알루미늄 3 내지 5 중량%; 경화제로서 페라이트 15 내지 35 중량%와 디벤조일-p-퀴논디옥사이드 0.2 내지 0.5 중량%; 착색 및 보강제로서 카본블랙 1 내지 5 중량%; 및 첨가제로서 가공유 및 가황촉진제 1 내지 3 중량%를 포함하는 제진용 조성물에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제진 시트용 조성물을 조성성분별로 상세하게 설명한다.

먼저, 기재수지로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지를 6 내지 20 중량% 사용하는데, 이때 상기 기재수지의 사용량이 6 중량% 미만이면 차체판넬의 밀착성이 저하될 수 있으며, 조성물의 경도를 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있으며, 사용량이 20 중량%를 초과하면 내열 유동성의 측면에서 흐름성이 증가하여 제조상의 문제점이 있다.

접착수지로서 페놀수지와 아스팔트를 사용하는데, 그 사용량은 페놀수지 8 내지 15 중량%와 아스팔트 3 내지 10 중량%이다. 이때, 상기 페놀 수지는 녹는점이 60 내지 130 ℃의 분말상으로, 열경화성 고강도 접착력을 갖는 것을 사용하며, 그 사용량이 8 중량% 미만이면 자동차 페널과의 접착력이 저하될 수 있으며 경도가 낮아져서 하중물을 사용시 형상변형의 문제점이 있으며, 사용량이 15 중량%를 초과하면 고경도화로 내구성의 저하와 가격이 상승되는 문제점이 있다. 또한, 상기 아스팔트는 상온에서 통상적으로 고형상태인 브로운 아스팔트(blown asphalt) 를 사용하는 경우 특히 바람직한데 그 사용량이 3 중량%미만이면 자동차 및 페널과의 접착성과 진동방지능이 저하하고, 사용량이 10 중량%를 초과할 경우에는 열유동으로 인한 진동방지능이 저하하는 문제점이 있다. 따라서, 아스팔트는 상기 범위로 사용할 경우 특히 20 내지 40 ℃ 영역에서의 제진 효과를 높일 수 있다.

즉, 기존의 아스팔트 제진재가 아스팔트 만을 과량(약 30 내지 40 중량%)으로 사용함으로써 아스팔트 자체가 가지는 성능만으로 제진성을 가지는 조성물을 제조한데 반하여, 본 발명은 열가소성 및 열경화성 특징을 가지는 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지와 페놀수지를 혼합사용함으로써 보다 고밀도의 가교가 이루어진 조성물을 얻은데 특징이 있다.

충전제로서는 마이카 파우더, 셀룰로스 섬유 및 중질탄산칼슘(CaCO₃)을 사용한다. 일반적인 중질탄산칼슘(CaCO₃)과 마이카 분말을 사용하여 고온인 60 ℃ 영역에서의 열유동을 억제하고 제진 기능을 유지하는데 효과적이며, 선형으로 가공된 셀룰로스 섬유를 사용하여 충격에 의한 크랙 형성을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이와 같은 충전제의 사용량은 마이카 파우더 10 내지 23 중량%, 셀룰로스 섬유 15 내지 35 중량% 및 중질탄산칼슘(CaCO₃) 7 내지 27 중량%이다. 이때, 마이카 파우더는 40 내지 60 메쉬의 크기를 가지는 것을 사용할 경우 보다 바람직하며, 그 사용량이 10 중량% 미만이면 고온(60 ℃)에서의 열유동이 상승하고 제진기능이 저하하는 문제점이 있으며, 23 중량%를 초과하여 사용되었을 경우 조성성분이 균일하게 분산되지 못하여 제품표면을 거칠게 하는 문제점이 있다. 마찬가지로 중질탄산칼슘(CaCO₃)도 상기한 마이카의 경우에서 본 바와 같이 그 사용량이 7 중량% 미만이면 고온(60 ℃)에서의 열유동이 상승하고 제진기능이 저하하는 문제점이 있으며, 27 중량%를 초과하여 사용되었을 경우 조성성분이 균일하게 분산되지 못하여 제품표면을 거칠게 하는 문제점이 있다. 셀룰로스 섬유의 경우 사용량이 15 중량% 미만이면 경도의 향상으로 작업성이 저하하고 유동이 발생하는 문제점이 있으며, 35 중량%를 초과할 경우에는 충격에 의한 크랙 방지 성능이 저하하는 문제점이 있다.

차량 내부에 적용시 난연성을 부여하는 목적으로 사용하는 난연제로서는 수산화 알루미늄을 3 내지 5 중량% 사용하는데, 사용량이 3 중량% 미만이면 난연성이 저하하고, 5 중량%를 초과하여 사용하면 성능대비 가격이 상승하여 비효율적이다.

경화제로서 페라이트(자철광 분말, Ferrite, Fe₂O₃) 15 내지 35 중량%와 퀴논디옥사이드계 경화제 0.2 내지 0.5 중량%를 사용한다. 상기 페라이트는 자성의 발휘와 비중에 의하여 20 내지 60 ℃ 영역에서 강한 제진 성능을 발휘하도록 할 수 있게 되는데, 사용량이 상기 범위를 벗어나면 20 내지 60 ℃ 영역에서의 제진 성능이 감소하는 문제점이 있다. 경화제로서 디벤조일-p-퀴논디옥사이드 와 황을 사용할 수 있는데, 강인한 물성 및 우수한 접착력을 발휘하는 성분이며, 디벤조-p-퀴논디옥사이드의 경우 0.2 중량% 미만이면 가열후 경화물성의 저하가 있으며 0.5 중량% 초과하여 사용할 경우에는 저장안정성이 저하되고 가황촉진제 등의 기타 첨가제는 1 중량% 미만이면 접착력이 저하되고 3 중량% 이상이면 노화성이 떨어지는 문제점이 있다.

착색 및 보강제로서 경량화 및 보강성을 향상시키고 고온에서 내열성이 우수한 카본블랙을 사용하는데, 사용된 카본블랙은 조성물의 강인도를 높여서 조성물에 강성을 부여하는 역할을 수행한다. 이러한 카본블랙 사용량은 1 내지 5 중량% 인데, 그 사용량이 5 중량%를 초과할 경우에는 흡유량의 증가에 따라 제품의 제조에 문제가 있고, 제진성에 나쁜 영향을 미치며 강성의 과다한 상승으로 작업성이 저하되는 문제점이 있다. 스티렌부타디엔 등의 열가소성 수지는 8 %중량% 미만이면 점탄성 특성이 저하되는 문제가 있으며 17 중량%를 초과하면 고점성으로 작업성의 저하와 제진성의 감소가 발생되는 문제점이 있다.

상기와 같은 조성성분 및 사용량으로 이루어진 조성물을 공지의 온도인 90 내지 110 ℃의 범위에서 완전용융이 될 때까지 혼련 교반하면서 압축 설비를 이용하여 원하는 제품의 두께로 제조하면 상온에서 점성이 없는 본 발명의 제진 시트용 조성물을 제조할 수 있으며, 이를 차량의 패널용으로 적용할 경우 보다 효과적인 제진능을 발휘할 수 있다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

다음 표 1에 나타낸 성분 및 함량을 배합장비(니더)에 넣고, 90 내지 110 ℃ 온도 범위에서 혼련하여 완전히 용융시킨 다음, 압출기를 사용하여 가공된 시트(sheet)를 자동차의 적용부위에 맞게 프레스에서 성형하였다.

실험예

상기 실시예에 의하여 제조된 본 발명의 제진 시트용 조성물로 제조된 시트와 비교예에 의하여 제조된 기존의 아스팔트 패드를 사용하여 제진성능을 확인하기위한 실험을 실시하였으며, 각 실험 항목과 요구사항, 및 측정결과를 다음 표 2에 나타내었다. 시편의 크기는 20 X 200 X 0.8 mm 이고, 실험법은 KSM 2095 에 의하였다

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 제진 시트용 조성물은 자동차의 주행영역에서 높은 제진능을 가지므로 기존의 제진용 조성물인 비교예보다 우수함을 확인하였다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제진용 조성물은 경화가 끝난 후 25kgf 강도를 나타내는데, 이는 0.8 mm 두께의 차량용 강판이 4kgf 정도의 강도를 나타냄과 비교할 경우 약 4배 이상의 강도의 향상이 이루어짐을 알 수 있는 결과라고 하겠다.

또한 첨부도면 도 1에는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제진용 조성물이 적용될 수 있는 차량의 부위를 예를 들어 도시하였고, 첨부도면 도2에는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제진용 조성물의 고온에서 제진 성능을 나타내었는데, 이로써, 본 발명의 제진용 조성물이 고온에서의 제진성능 감쇄 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제진용 조성물은 가공 초기에는 유연한 시트 상이며, 가열에 의하여 고강도의 경화 시트로서 적용될 수 있다. 따라서 적용부위의 형상에 따라 장착이 용이하며 작업성이 뛰어난 효과가 있다. 또한 용융시에 형상에 따른 추종성이 우수하여 별도의 경화공정이 필요치 않고도 자동차의 견조로의 열에 의해서 양호한 밀착상태를 나타내는 특성이 있다.

또한, 본 발명의 제진용 조성물은 기존의 제진재로 적용된 아스팔트 패드 보다 우수한 제진성을 나타내며, 특히 고온에서 높은 제진성을 나타냄으로 인하여 차량의 주행시에 발생하는 진동을 충분히 감쇄시킬 수 있는 효과가 있으며, 기존의 부타디엔 수지계 복층형 제진재 보다 저렴한 경제적 비용으로도 보관성 및 작업성이 우수한 효과가 있다.

Claims

기재수지로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지 6 내지 20 중량%; 접착수지로서 녹는점이 60 내지 130 ℃ 범위인 분말상의 페놀수지 8 내지 15 중량%와 아스팔트 3 내지 10 중량%; 충전제로서 마이카 파우더 10 내지 23 중량%, 셀룰로스 섬유 2 내지 5 중량% 및 중질탄산칼슘(CaCO₃) 7 내지 27 중량%; 난연제로서 수산화 알루미늄 3 내지 5 중량%; 경화제로서 페라이트 15 내지 35 중량%와 디벤조일-p-퀴논디옥사이드 0.2 내지 0.5 중량%; 착색 및 보강제로서 카본블랙 1 내지 5 중량%; 및 첨가제로서 가공유 및 가황촉진제 1 내지 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제진용 조성물.