KR100706352B1 - 자동차용 흡음재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 흡음재에 관한 것이다. 종래의 자동차용 흡음재의 경우 주로 헤비레이어라고 하는 고중량 차음재 시트를 이용한 차음구조로서, 차음성은 우수하나, 전체적으로 중량이 무겁고, 제조원가가 상승하는 문제 및 재활용의 곤란으로 인한 환경오염 등의 문제가 있었다. 또한, 고밀도층, 저밀도층으로 구성된 종래의 섬유재질 다중(多重) 흡음재(전체 영역이 고밀도층과 저밀도층의 적층 구조임)의 경우에도 고밀도 흡음재층이 성형 후 지나치게 딱딱해짐으로 해서 운반 및 장착 등 작업성이 불량하였다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하고자, 본 발명은 고밀도층과 저밀도층으로 이루어진 이중층 이상의 구조로 구성하되, 종래와 같이 전체가 고밀도층 및 저밀도층으로 이루어진 구조가 아닌, 상대적으로 고밀도층을 차체 패널의 소음 개선 기여도가 큰 부위에만 집중적으로 배치한 부분 적층구조로 구성함으로써, 종래 헤비레이어 적용 구조에 비해 재활용 가능, 흡음성능 개선 및 중량 저감의 효과를 얻을 수 있고, 전체가 고밀도층과 저밀도층의 적층구조로 된 차음재에 비하여 중량 저감 및 작업성 개선의 효과를 얻을 수 있는 자동차용 흡음재에 관한 것이다.

자동차, 흡음재, 고밀도층, 저밀도층, 부분 적층구조, 중량 저감

Description

자동차용 흡음재{Sound-absorbing material for vehicle}

도 1은 헤비레이어 차음재 시트가 사용된 종래 흡음재의 단면도,

도 2는 저밀도 소재에 고밀도 소재를 부착한 종래 이중층 구조의 흡음재를 나타낸 단면도,

도 3은 헤비레이어 차음재 시트의 흡차음재에 의한 소음 전달 메커니즘을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 부분 이중층 흡음구조의 흡음재를 도시한 단면도,

도 5a는 본 발명의 설명을 위해 대시 패널에서 제진성능 및 저주파 흡차음성능이 요구되는 센터부를 구분하여 표시한 도면,

도 5b는 본 발명에 따른 부분 이중층 흡음구조의 흡음재에서 이중층 구조 영역 및 단일층 구조 영역을 구분하여 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 흡음재에 의한 소음 전달 메커니즘을 설명하기 위한 도면,

도 7a와 도 7b는 본 발명의 흡음재와 종래 헤비레이어 차음재 시트의 흡음재에 대하여 각각 흡차음성능 및 흡음성능을 평가한 결과를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 대쉬 패널 1a : 센터부

4 : 크래쉬 패드 12 : 저밀도 흡음재

13 : 고밀도 흡음재

본 발명은 자동차용 흡음재에 관한 것으로서, 고밀도층과 저밀도층으로 이루어진 이중층 이상의 구조로 구성하되, 종래와 같이 전체가 고밀도층 및 저밀도층으로 이루어진 구조가 아닌, 상대적으로 고밀도층을 차체 패널의 소음 개선 기여도가 큰 부위에 집중적으로 배치한 부분 적층구조로 구성함으로써, 종래 헤비레이어 적용 구조에 비해 재활용 가능, 흡음성능 개선 및 중량 저감의 효과를 얻을 수 있고, 전체가 고밀도층과 저밀도층의 적층구조로 된 차음재에 비하여 중량 저감 및 작업성 개선의 효과를 얻을 수 있는 자동차용 흡음재에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 실내로 유입되는 대표적인 소음으로는 엔진에서 발생하여 차체 또는 공기를 통해 전달되는 엔진투과소음이 있다. 이러한 엔진투과소음을 억제하기 위하여 엔진 커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하고 있으나, 실제로 소음을 제거하는 효과는 미미하며, 차량의 실외에 부착된 대쉬 아우터(dash outer) 및 실내에 부착된 대쉬 이너(dash inner)가 대부분의 소음을 제거하는 역할을 하고 있다.

따라서, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 차단하기 위하여, 대쉬 이너의 경 우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래에는 대부분 헤비레이어(heavy layer)라는 차음재층(고중량 차음재 시트임; 3)에 폴리우레탄(polyurethane, PU) 발포체 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephtalate, PET; 2)를 본드 접착 또는 열융착하여 부착한 흡차음재를 대쉬 패널(1)에 부착하여 사용해 왔다. 그러나, 이 경우에는 차음성능은 우수하나, 어셈블리(assembly) 중량이 대당 6 ~ 9Kg으로 무거우며, 제조원가가 상승하는 문제 및 재활용의 곤란으로 인한 환경오염 등의 문제가 있고, 차음재가 차량 실내로 부착되므로 실내에서의 소음에 대한 흡음성능이 거의 없다는 문제가 있어 왔다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 저밀도 소재(2a)에 고밀도 소재(2b)를 부착한 이중구조의 흡음재에 차량 실내쪽으로 별도의 헤비레이어의 차음재(3)를 부착한 흡차음재를 대쉬 패널(1)에 부착하는 방식이 소개되어 있으나, 이 경우에도 중량 저감 및 흡음의 효과가 부족하였다. 또한, 상기와 같이 헤비레이어를 사용하는 경우에는 중량 개선에 한계가 있으며, 헤비레이어의 냄새 또한 문제점으로 지적되어 왔다.

또 다른 방법으로, 폐사를 파쇄한 후 소정의 바인더 섬유를 투입하여 제품을 제조하는 방법을 사용하고 있다. 이 경우 폐사에 대한 관리가 어려운 관계로 흡음성의 편차가 심하며, 가공시 분진 발생에 의한 작업성 악화와 집진기 등의 설치에 따른 투자비 부담 및 장시간 차량 내부에 부착하여 사용시 악취 등의 문제가 발생한다. 또한 최근에 많이 사용되는 방법으로는 무거운 차음재층을 대신하여 상대적으로 저융점을 갖는 폴리올레핀계, 폴리에스터계 등의 바인더 섬유와 고융점의 합성섬유를 열접착한 부직포층을 밀도차(저밀도 섬유소재와 고밀도 섬유소재의 이중구조)를 달리하거나, 통기량차를 달리하여 2이상의 복수층을 구성하여 제작함으로써 부품의 중량을 저감하는 방법이 다수 제시되어 있다.[일본 특개평8-152890, 일본 특개평11-180224, 일본 특개평6-247202, 일본 특개평6-259080, 일본 특개평8-108500, 일본 특개평10-247085, 대한민국 공개특허 2003-0000746 등] 그러나, 이러한 방법들은 단순히 부직포를 복수개의 층으로 배치함에 따른 부품 중량의 저감 효과는 일부 이룰 수 있으나, 본 발명과 같은 수준으로 저감하는데는 한계가 있었다.

이를 보다 상세히 설명하면, 일반적으로 헤비레이어 차음재 시트를 부착한 흡차음재와 섬유소재로 구성된 흡음재의 경우 엔진에서 차량의 실내로의 음의 전달 메커니즘이 상이하다. 즉 다시 말해, 헤비레이어 차음재 시트를 부착한 종래의 흡차음재 사양의 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 엔진에서 발생한 소음이 1차로 차체의 대쉬 패널(1)을 통과하게 되며, 통과된 소음은 차량 내부의 크래쉬 패드(4)에서 반사되어 다시 헤비레이어 차음재 시트(3)로 전달된다. 이후 차음재 시트(3)에서 반사된 음은 마지막으로 차량 내부로 유입되는데, 이와 같이 차음재 시트(3)와 크래쉬 패드(4) 사이에 어떠한 흡음구조도 존재하지 않아 차량 내부로 고주파음이 그대로 반사되며, 유입된 소음에 대한 주파수 분석을 실시해보면 주로 1000Hz 이상의 거칠고 시끄러운 고주파음이 대부분이다(도 7b 참조).

그리고, 실제 대쉬 이너 제품에서 두께가 15mm 이상인 부분은 50% 내외이며, 에어컨 파이프 또는 브레이크 부스터 홀(brake booster hole)을 통한 누설 소음(leakage noise)이 흡수되지 않고 실내로 전달되는 점 또한 문제점으로 지적되고 있다.

또한, 엔진에서 방사된 소음이 대쉬 패널과 접촉시 발생하는 음압의 분포를 분석해보면 소음의 중심부가 가장 크고, 외부로 갈수록 음압이 떨어진다. 즉 다시 말해, 대쉬 이너에서의 흡음재의 소음 개선 기여도가 대쉬 패널 중 엔진과 인접한 부위가 가장 크며, 멀어질수록 기여도가 저하된다는 의미로, 이 경우 흡음재의 구조를 동일하게 하여 해당 부위에 적용할 필요가 없는 것이다. 그러나, 종래에는 해당 부위 전체에 동일한 구조의 흡음재를 부착하고 있는 실정으로, 이 경우 만족할 만한 중량 저감의 달성이 어려우며, 또한 작업성 측면에서도 많은 문제가 발생하고 있다. 즉, 고밀도층과 저밀도층이 같은 면적으로 구성된 섬유재질의 다중 흡음재의 경우, 고밀도 흡음재층이 성형 후 지나치게 표면강도가 딱딱하므로, 대쉬 이너 흡음재의 운반성 및 대쉬 패널부의 고정핀에 장착시 제품이 탈거되는 등 장착성 불량 등의 문제가 빈번히 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 고밀도층과 저밀도층으로 이루어진 이중층 이상의 구조로 구성하되, 종래와 같이 전체가 고밀도층 및 저밀도층으로 이루어진 구조가 아닌, 상대적으로 고밀도층을 차체 패널의 소음 개선 기여도가 큰 부위에 집중적으로 배치한 부분 적층구조로 구성함으로써, 종래 헤비레이어 적용 구조에 비해 재활용 가능, 흡음성능 개선 및 중량 저감의 효과를 얻을 수 있고, 전체가 고밀도층과 저밀도층의 적층구조로 된 차 음재에 비하여 중량 저감 및 작업성 개선의 효과를 얻을 수 있는 자동차용 흡음재를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 면밀도가 상대적으로 낮은 저밀도 흡음재와 상대적으로 높은 고밀도 흡음재가 이중층 이상의 구조로 적층된 자동차용 흡음재에 있어서,

제진성능 및 저주파수 흡차음성능이 요구되는 상대적으로 실내소음 기여도가 큰 일부 영역에만 상기 고밀도 흡음재가 적층되고 이를 제외한 나머지 부분은 상기 저밀도 흡음재만으로 이루어진 단일층 구조로 된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 고밀도 흡음재가 대쉬 패널 센터부에 대응되는 흡음재 중앙부분에 적층된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고밀도 흡음재와 저밀도 흡음재 사이에 부직포를 추가 개재하여서 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고밀도 흡음재가 면밀도 500 ~ 2000g/㎡인 흡음재로 되어 있고, 상기 저밀도 흡음재가 면밀도 500 ~ 2000g/㎡인 흡음재로 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 20 ~ 90%인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 30 ~ 80%인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 40 ~ 60%인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래 문제점인 중량을 획기적으로 저감하면서도 흡음성 저하를 방지하여 실내소음을 개선할 수 있고, 운반성 및 장착성 등 작업성의 개선 효과가 있는 자동차용 흡음재에 관한 것이다.

기존 흡음재의 경우, 소음부의 일부 또는 전체에 동일한 구조의 재료를 사용하여 엔진 등의 투과소음을 차폐함으로써 실내소음을 개선하고자 하였으나(일본 특개평11-115645 등), 이 경우 성형 후 제품의 표면이 딱딱해짐으로 해서 운반성이 떨어지고, 차체 패널의 끝단부위의 고정핀에 장착시 쉽게 탈거되는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명의 자동차용 흡음재는 상기한 문제점을 해결하고자 개시하는 것으로, 이러한 본 발명의 자동차용 흡음재를 대쉬 이너용 흡음재를 일예로 하여 도면과 함께 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 흡음재는 중량의 80%를 차지하는 고중량 차음재 시트를 사용하지 않고 '하드층 흡음재 + 소프트층 흡음재'의 이중흡음 기본구조에서 주파수 영역에 따른 실내소음 기여도 시험을 실시하여 대쉬 패널부의 제진성능 및 저주파수 흡차음성능이 주요한 부분에는 이중흡음구조를 적용하여 저주파수 영역의 고체전달음 및 고주파수의 흡음성능을 동시에 달성하며, 고주파수 흡차음성능이 중요한 부분에 는 소프트층 흡음재만을 적용하여 고주파수의 흡음성능을 최대화시킨 부분 이중층 흡음구조로 되어 있다.

즉, 고밀도층과 저밀도층으로 구성된 이중층 구조의 흡음재로 구성하되, 엔진에서 발생하는 소음을 직접적으로 받는 대쉬 패널의 엔진이 위치한 부분, 그리고 팬 및 벨트 등이 위치한 부분 등에 대하여 선택적으로 고밀도층을 배치하고, 동시에 소음부위 전반적으로는 저밀도층을 배치함으로써, 흡음재 본래의 목적인 실내소음을 개선하는 효과는 유지하면서도 기존 흡음재에 비해 상대적으로 중량이 저감됨은 물론, 운반 및 장착성 등의 작업성이 획기적으로 개선되도록 하였다.

또한, 엔진의 투과소음에 있어서도 실내에 유입된 소음 중 1000Hz 이상, 특히 1000 ~ 4000Hz 구간의 고주파 소음을 효과적으로 제거함으로써, 실내소음을 개선하는 방향으로 본 발명을 완성하였다. 여기서, 1000 ~ 4000Hz 구간이라고 함은 일반적으로 사람이 가장 민감하게 감지할 수 있는 주파수 구간으로, 이 구간 이하 또는 이상에서는 사람의 청각이 둔감하게 반응하게 된다. 따라서, 흡음성 위주로 본 발명을 평가하였으며, 시험편에 의한 평가는 흡차음재의 흡차음성능 시험장비인 아파맷(Apamat) 및 흡음성능 시험장비인 알파캐빈(α-Cabin)을 이용하여 평가하였고, 시험편에 의한 평가결과를 토대로 국내외 가장 신뢰성 있는 차량 소음 및 진동 해석용 시뮬레이션 프로그램인 오토시(AutoSEA; Statistical Energy Analysis)에 의한 평가 및 실제 차량에 대한 실내소음을 평가하였으며, 그 결과 실내소음이 종래의 흡차음 소재에 비해 보다 우수하면서 중량은 최대 60% 이상 저감된 자동차용 흡음재를 제공할 수 있었다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 대쉬 이너용 흡음재에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 부분 이중층 흡음구조의 흡음재를 도시한 단면도이고, 도 5a는 본 발명의 설명을 위해 대시 패널에서 제진성능 및 저주파 흡차음성능이 중요한 부분과 이를 제외한 흡음성능 개선이 요구되는 부분을 구분하여 표시한 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 부분 이중층 흡음구조의 흡음재에서 이중층 구조 영역 및 단일층 구조 영역을 구분하여 나타낸 도면이다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 대쉬 패널(1)용 흡음재는 저밀도 소재(소프트 펠트층; 12)에 고밀도 소재(하드 펠트층; 13)를 적층하여 구성하되, 제진성능 및 저주파 흡차음성능이 요구되는 중앙의 소정 영역에만 고밀도 소재를 적층시켜 이루어진 부분 이중층 흡음구조로 되어 있다. 즉, 도 5b에서 중앙부분은 고밀도 소재(13)를 적층시켜 이중층 구조로 구성하되, 이를 제외한 그 주변의 나머지 부분은 저밀도 소재(12)로만 이루어진 단일층 구조로 구성하는 것이다. 다시 말해, 도 5a의 대쉬 패널(1)에서 그 센터부(1a)는 엔진에서 발생하는 소음을 직접적으로 받는 부분으로서, 이는 엔진이 위치한 부분이면서 팬 및 벨트 등이 위치한 부분에 해당하는 바, 제진성능 및 저주파 흡차음 성능이 중요한 부분이며, 따라서 이 센터부(1a) 대응되는 흡음재의 중앙부분을 이중층 구조로 구성하고, 이를 제외한 나머지 부분(흡음성능 개선이 요구되는 부분임)에 해당하는 흡음재의 부분은 단일층 구조로 구성하는 것이다. 대쉬 패널(1)의 센터부(1a)는 엔진측에서 크래쉬 패드 안쪽으로 연결되는 에어컨 호스 및 가속페달 케이블 등이 통 과하는 부분으로서, 호스나 케이블 등이 대쉬 패널에 고체전달 가진원으로 작용하므로, 상기 센터부(1a)에서는 흡음재의 '소프트 펠트(soft felt)층 + 하드 펠트(hard felt)층'의 이중구조에 의해서 500Hz 이하의 저주파 제진성능 개선 및 흡음성능을 동시에 개선하도록 한다. 이와 함께, 상기 센터부(1a) 이외의 부분에서는 소프트 펠트층의 단일층만으로 구성하여 500Hz 이상의 고주파수 영역의 흡음성능을 최대화하여 엔진 음색을 동시에 개선하도록 한다. 결국, 본 발명의 흡음재는 중앙부분에서 이중구조가 각종 홀을 통해 누설되는 소음을 흡수해버리므로 작업오차에 의한 소음불량에 강건한 구조이며, 대쉬 패널의 음향 특성에 따라서 제진성능과 흡음성능이 최적으로 발휘될 수 있도록 개선한 것이다.

이러한 부분 이중층 흡음구조는 기존 차음구조의 흡차음성능 장점과 전체 이중흡음구조의 흡음성능 장점을 동시에 만족시키는 보다 개선된 구조가 된다. 본 발명에서와 같이 섬유소재로만 구성된 부분 이중층 흡음구조의 흡음재가 적용되는 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 엔진에서 발생한 소음이 1차로 차체의 대쉬 패널(Dash Panel; 11)을 통과하여 크래쉬 패드(4)에 반사된 후 흡음재 부위로 전달되어 이 흡음재에 의해 흡음이 일어나게 되는데, 이때 대부분 1000Hz 이상의 고주파음이 흡수되므로, 차량에 유입되는 소음이 사람이 듣기 좋은 부드러운 음으로 바뀌어 음색(sound quality)이 개선되게 된다(도 7b 참조).

이러한 본 발명의 흡음재에 대해 흡차음성능 및 흡음성능의 개선 정도를 알아보기 위하여, '헤비레이어 차음재 시트 + 폴레우레탄(PU)' 구조로 된 종래 흡차음 소재와 비교 시험을 실시해보았으며, 그 결과는 첨부한 도 7a와 도 7b에 나타내 었다. 이때, 흡차음 흡차음재의 흡차음성능 시험장비인 아파맷(Apamat) 및 흡음성능 시험장비인 알파캐빈(α-Cabin)을 이용하여 평가하였고, 시험편에 의한 평가결과를 토대로 차량 소음 및 진동 해석용 시뮬레이션 프로그램인 오토시(AutoSEA; Statistical Energy Analysis)에 의한 실내소음을 평가하였으며, 그 결과 실내소음이 종래의 흡차음 소재에 비해 보다 우수함을 확인하였다.

본 발명에 따른 흡음재의 구성예를 좀 더 구체화하여 설명하면, 하드층(고밀도 소재)의 경우, 면밀도가 500 ~ 2000g/㎡인 구성으로 두께에 비해 중량이 높아서 표면이 비교적 딱딱하며, 고체전달음의 제진성능 및 저주파수(500Hz 이하)의 흡차음 성능을 개선하기 위하여 기존의 레이어 타입(layer type)이 아닌 니들 타입(needle type)의 PET로 실시 가능하다. 조성은 LM(Low Melt)-PET 4De' 30 중량% + R(Regular)-PET 6De' 70중량%로 한다.

또한, 소프트층은 면밀도가 500 ~ 2000g/㎡인 구성으로 기존의 DASH ISO-PAD보다 흡음성능이 뛰어난 저데니아의 함량을 높여서 고주파수(500Hz 이상)의 흡음성능의 최대화를 도모하였다. 조성은 LM-PET 4De' 30 중량% + R-PET 3De' 50중량% + R-PET 6De' 20중량%로 한다.

아울러, 본 발명의 흡음재는 부분 이중층 흡음구조로 구성되어 있는 바, 엔진에서 발생된 투과소음이 대쉬 패널을 통과할 때 발생하는 각 부분의 음압분포도를 기준으로 주파수 영역에 따른 실내소음 기여도를 평가하고 그 결과에 따른 주요 소음부를 분석하여, 대쉬 패널부의 제진성능 및 저주파수 흡차음성능이 주요한 부분에는 이중흡음구조를 적용하고, 고주파수 흡차음성능이 중요한 부분에는 소프트 층 흡음재만을 적용한다. 바람직하게는, 성형 공정에서 제2층인 하드층의 고밀도 흡음재의 적용면적을 제1층인 소프트층의 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 20 ~ 90% 정도가 되도록 하여, 흡음재 본래의 목적인 흡차음 성능은 충분히 발휘하면서도 중량 저감의 효과를 가져올 수 있었다. 여기서, 바람직하게는 고밀도 흡음재의 적용면적을 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 30 ~ 80%가 되도록 주요 소음부에 배치하며, 더욱 바람직하게는 고밀도 흡음재의 적용면적을 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 40 ~ 60%가 되도록 배치하는 것이 좋다.

이때, 제2층 고밀도 소재가 제1층 저밀도 소재의 면적 20% 미만으로 배치되는 경우 본래의 목적인 흡차음성능, 특히 차음성능이 현저하게 저하되어 부적합하였고, 90%를 초과하여 배치하는 경우에는 흡차음성능 측면에서는 문제가 되지는 않지만 표면이 지나치게 딱딱하여 운반 및 장착성 불량의 문제가 발생하므로 바람직하지 않았고, 중량 저감의 효과도 부족하였다.

한편, 대형차량의 고급사양에 적용되는 흡음재로서, 보다 우수한 음색 튜닝(tuning)을 위하여, 소프트 펠트층과 하드 펠트층 사이에 무게가 있는 부직포를 개재시켜 구성하는 것도 실시 가능하며, 이 경우 저주파수 흡차음성능까지도 개선할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 흡음재 구성 및 구조와 기존 소재 구성간의 흡음성능의 차이는 후술하는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다.

이하, 다음의 실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

본 발명의 실시예와 비교예로서, 융점 120℃, 길이 51mm, 단섬도 4데니아의 시스코아(sheath-core)형 저융점 폴리에스테르 섬유 30 중량%와, 융점 255℃, 길이 51mm, 단섬도 6데니아의 폴리에스테르 스테이플 섬유 70중량%를 혼합한 후 니들 펀칭(needle punching) 공정을 통해 두께 5mm, 면밀도 800g/㎡가 되도록 제2층용 고밀도층 흡음재를 제조하였으며, 융점 120℃, 길이 51mm, 단섬도 4데니아의 시스코아형 저융점 폴리에스테르 섬유 30 중량%와, 융점 255℃, 길이 51mm, 단섬도 3데니아의 폴리에스테르 스테이플 섬유 50중량%와, 융점 255℃, 길이 51mm, 단섬도 6데니아의 폴리에스테르 스테이플 섬유 20중량%를 혼합하여 두께 15mm, 면밀도 1200g/㎡가 되도록 제1층용 저밀도층 흡음재를 제조하였다.

이렇게 해서 제조된 제1층의 저밀도 흡음재와 제2층의 고밀도 흡음재를 적층한 후, 각 실시예 및 비교예 별로 아파맷(Apamat) 및 알파캐빈(α-Cabin)을 이용하여 시편의 흡, 차음성능을 평가하였고, 오토시(AutoSEA)를 이용하여 실내 가상소음을 비교 분석한 후 그 결과를 표 2에 나타내었다. 그 후 성형공정에 투입하여 실차평가용 제품을 제작하여 이를 실제 차량에 적용한 후 평가하였다. 성형시 먼저 제조된 제2층의 고밀도 흡음재를 예열오븐을 통해 예열 및 포밍용 시작금형을 통해 성형한 후 제2층을 다음의 표 1에 나타낸 것과 같이 각 실시예 및 비교예 별로 적용면적을 달리하여 트리밍(trimming) 시작금형을 이용, 재단하였으며, 그 후 다시 포밍용 시작금형에 올려놓은 후 에열된 제1층 저밀도 흡음재를 상부에 적층하 여 프레싱함으로써 접착 및 성형하였다. 이와 같이 제조된 실차평가용 흡음재를 실제 차량에 적용하여 평가한 후 그 결과를 표 2에 나타내었다.

실시예 1 ~ 8은 제2층 고밀도 흡음재의 적용면적을 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 상기 표 1에서와 같이 변경시킨 것을 제외하고는 모두 동일하게 한 것이다. 또한, 비교예 1은 제2층 고밀도 흡음재의 적용면적을 제1층 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 100%(전체 이중층 흡음구조임)로 한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 제조한 것이며, 비교예 2는 제2층 고밀도 흡음재의 적용면적을 본 발명에서 제시한 범위를 벗어난 제1층 저밀도 흡음재의 적용면적 대비 10%로 제조한 것이다. 아울러, 비교예 3은 별도의 이브이에이(EVA)층이 부착되며, 흡음재로 폴리우레탄 폼을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 하였다. 단, 실차실내소음평가에서는 이브이에이층에 우레탄 폼을 발포시켜 성형한 제품을 사용하였다. 상기 실시예 및 비교예의 흡음재의 시편에 대한 흡음성능은 잔향실 시험장비를 사용하여 측정하였는데, 기존의 잔향실을 축소한 시험장비로 잔향실 내에 0.7 ~ 1.44㎡의 흡음재를 놓은 후 발생한 음원이 벽에 반사되어 흡음재에 입사하는 난입사에 의해 흡음재의 흡음율을 측정하게 된다. 이때 흡음율은 그 수치가 높을수록 우수한 것이다.

표 2의 결과를 살펴보면, 실시예의 경우 비교예 1의 경우에 비해 중량 저감 및 흡차음성에서 90% ~ 100%의 성능을 보였으며, 특히 음색(sound quality)은 개선된 것으로 나타났다. 단, 실시예의 경우 비교예 1에 비해 부분적으로 이중구조가 적용됨으로 해서 운반성 및 장착성 등 작업성 측면에서도 유리할 것으로 판단된다. 또한, 비교예 2의 경우 가장 나쁜 결과를 보였으며, 실시예의 경우 비교예 3에 비해 전체 중량이 크게 낮아졌음에도 성능 결과면에서는 동등 또는 우수한 것으로 평가되었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 흡음재에 의하면, 기존 흡음재의 문제점인 헤비레이어의 삽입에 의한 중량 상승의 문제를 크게 개선함으로써, 자동차의 연비가 개선될 수 있고, 기존 전체 이중층 구조의 흡음재와 비교해서도 추가적인 중량 저감의 효과는 물론 제조원가 절감의 효과와 운반성 및 장착성 등 작업성 개선의 효과가 있다. 또한, 재활용이 가능한 소재로 제조되어 환경오염 등의 문제를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 면밀도가 상대적으로 낮은 저밀도 흡음재와 상대적으로 높은 고밀도 흡음재가 이중층 이상의 구조로 적층된 자동차용 흡음재에 있어서,

   제진성능 및 저주파수 흡차음성능이 요구되는 상대적으로 실내소음 기여도가 큰 일부 영역에만 상기 고밀도 흡음재가 적층되고, 이를 제외한 나머지 부분은 상기 저밀도 흡음재만으로 된 단일층 구조로 이루어지되, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 20~90%인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 고밀도 흡음재가 대쉬 패널 센터부에 대응되는 흡음재 중앙부분에 적층된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 고밀도 흡음재와 저밀도 흡음재 사이에 부직포를 추가 개재하여서 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 고밀도 흡음재가 면밀도 500 ~ 2000g/㎡인 흡음재로 되어 있고, 상기 저밀도 흡음재가 면밀도 500 ~ 2000g/㎡인 흡음재로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 30~80%인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 고밀도 흡음재의 적층면적이 저밀도 흡음재 면적 대비 40~60%인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.

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