KR100886596B1 - 차량용 트림 패널 절연체 - Google Patents

Abstract

차량용 트림 패널 절연체(10)가 제공된다. 상기 절연체는 폴리머 섬유로 된 비적층형 음 및 열 절연층(12)을 포함한다. 상기 절연체는 폴리머 섬유로 된 비교적 고밀도의 비적층형 스킨(14) 그리고/또는 다양한 재질로 만들어진 하나 이상의 외피층(16, 20)을 포함할 수 있다.

Description

차량용 트림 패널 절연체 {TRIM PANEL INSULATOR FOR A VEHICLE}

본 발명은 일반적으로 음 및 열 절연의 분야, 특히 차량용 트림 패널 절연체에 관한 것이다.

차량에 사용되는 음 및 열 절연체와 라이너( liner )가 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 이 절연체들은 음의 감쇄를 위해 일반적으로 흡음성( 입사 음파를 흡수하는 능력 )과 투과 손실( 입사 음파를 반사하는 능력 )에 의존한다. 이 절연체들은 다양한 열원( 예를 들면, 엔진, 변속기 그리고 배기계 )으로부터 차량의 실내로의 열전달을 막거나 감소시키기 위해 열 차폐성( thermal shielding properties )에도 또한 의존한다. 그러한 절연은 일반적으로 언더카펫 열차폐재( under carpet heat shield )와 플로어 팬 절연체( flood pan insulator )로서 이용된다.

라이너 형태의 음 및 열 절연의 예가 미국 특허 Holtrop등에게 허여된 4,851,283 와 Copperwheat에게 허여된 6,008,149 를 포함한 다수의 종래 특허에 개시되어 있다. 이 두 특허에서 명백한 것처럼, 엔지니어는 일반적으로 (a) 바람직한 음 및 열 절연 특성을 제공하기 위한 하나 이상의 층, 및 (b) 긴 사용 수명 동안 신뢰할 수 있고 적절한 기능적 성능은 물론 간단하고 편리한 설치를 가능케하는 바람직한 기계적 강도와 강성을 제공하기 위한 하나 이상의 별도의 층을 포함하는 적층체로 그러한 라이너를 제조할 필요가 있음을 알았다.

적층체의 다양한 층을 서로 결합시키기 위해 많은 접착제, 접착 웨브( web ) 그리고 결합용 섬유가 수년간 개발되었지만, 적층된 실드와 절연체는 탈층과 파괴라는 본래의 위험을 갖고 있다. 사실, 이러한 위험의 가능성은 주로 실드와 절연체의 가혹한 사용 환경에 주로 기인한다. 많은 실드와 절연체는 엔진, 변속기 그리고 배기계와 같은 고온의 열원에 가까이 위치되고, 그리고/또는 이러한 열원을 차폐하도록 되어 있다. 결과적으로, 실드와 절연체는 시간이 지남에 따라 종종 접착제와 결합제의 성능을 저하시킬 수 있는 200℉(93℃)보다 높은 온도에 처해진다.

또한, 많은 실드와 절연체에 차도 표면으로부터 물이 튀게 되는데, 이 물은 모세관 현상에 의해 실드층과 절연체 사이의 계면으로 흡인되는 경향이 있다. 그러한 물은 시간이 지남에 따라 접착제 층의 보전성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 물이 노상으로부터 부식성이고 파괴적인 염 또는 다른 화학물질을 또한 포함할 수 있는 점을 고려하면, 이것은 특히 명백하다.

그러므로, 바람직한 음 및 열 절연 특성의 제공에 적합한 폴리머 섬유로 된 비적층형 음 및 열 절연층을 갖는 트림 패널 절연체에 대한 요구가 존재한다. 유리하게, 그러한 절연체는 신뢰할 수 있는 성능으로 긴 사용 수명을 제공할 뿐만 아니라, 간단하고 편리한 설치를 가능케 하는 바람직한 기계적 강도와 강성을 또한 제공한다.

따라서, 본 발명의 주목적은 차량용 트림 패널 절연체를 제공하는 것이다. 이 절연체는 폴리에스테르, 폴리에스테르와 유리섬유의 조합, 폴리프로필렌, 그리고 이들의 혼합물 중에서 선택된 폴리머 섬유로 된 단 하나의 비적층형 음 및 열 절연층을 포함한다.

본 발명의 한 태양에 따라, 음 및 열 절연층이 절연층의 한 면 이상을 따라 폴리머 섬유로 된 비교적 고밀도의 비적층형 스킨을 포함할 수 있다. 또한, 상기 절연체는 음 및 열 절연층의 제 1 면 위에 제 1 외피층( facing layer )을 포함할 수 있다. 유사하게, 제 2 외피층이 음 및 열 절연층의 제 2 면 위에 제공될 수 있다. 외피층 중 하나가 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 레이온, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 섬유 스크림(scrim), 금속성 포일 그리고 이들의 혼합물 중에서 선택된 재질로 구성될 수 있다. 음 및 열 절연층은 약 20 ∼ 130 g/ft² ( 215 ∼ 1399 g/㎡ ) 의 밀도를 갖는다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 음 및 열 절연층과 제 1 외피 그리고/또는 제 2 외피가 거의 동일한 색이다. 이것은 이하에서 더 자세히 기재할 많은 미적 효과를 제공한다. 또한, 원한다면, 외피와 절연층은 흑색과 백색처럼 대조되는 색을 가질 수 있다.

본 발명의 장점과 이점이 본 발명의 몇몇 바람직한 실시예( 단지 본 발명을 실시하는데 가장 적합한 몇몇 양태를 설명하기 위함 )를 보여주는 이하의 기재로 당업자에게 명백해질 것이다. 이해되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 실시예가 가능하고, 세부적 사항은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양하고 명백한 태양으로 변형될 수 있다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 설명적인 것이고, 제한적인 것이 아니다.

명세서의 일부인 첨부된 도면은 본 발명의 몇몇 태양을 이해하고 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 유용하다.

도 1 은 본 발명의 가능한 일 실시예의 개략적인 측면도이다.

도 2 내지 도 5 는 본 발명의 가능한 다른 실시예의 개략적인 측면도이다.

도 6 은 운전자의 우측 귀 마이크로폰으로의 1500 ∼ 4500 RPM의 제 1 기어의 회전 급상승음을 나타내는 그래프로서, 표준 상태의 종래의 트림 패널과 도 1 에서 보여진 본 발명의 실시예에 따라 구성된 트림 패널의 음향적 성능을 비교한 그래프.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예, 즉 첨부된 도면에서 설명되는 예를 자세히 참조할 것이다.

이하에서 본 발명의 트림 패널 절연체(10)의 제 1 실시예를 보여주는 도 1 을 참조한다. 상기 절연체(10)는 폴리머 섬유로 이루어진 음 및 열 절연층(12)을 포함한다. 좀더 명확히는, 필요한 기계적 강도, 용이한 설치가 가능한 강성, 바람직한 음 및 열 절연 특성을 갖는 단 하나의 절연층(12)이 제공된다. 유리하게, 제조업체들이 연료경제성 면에서 가능한 한 중량을 감소시킨 소형 차량에도 사용될 수 있는 경량 절연체(10)에서 이 장점들 모두가 얻어진다. 예를 들면, 트림 패널 절연체(10)는 필러( pillar ), 도어, 쿼터 패널, 트렁크, 루프, 휠 하우스 그리고 플로어 팬 라이너용으로 사용될 수 있다.

폴리머 섬유는 발포상이 아니고, 일반적으로 부직물이다. 폴리머 섬유는 폴리에스테르, 폴리에스테르와 유리섬유의 조합, 폴리프로필렌, 그리고 이들의 혼합물로 구성된 섬유 중에서 선택될 수 있다. 유리하게, 그러한 절연체(10)는 약 20 ∼ 130 g/ft²( 215 ∼ 1399 g/㎡ )의 밀도를 갖는다. 예를 들면, 음 및 열 절연층(12)은 실질적으로 100 % 의 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성될 수 있다.

100 % 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만들어진 절연체(10)가 많은 장점을 갖는다. 본 발명의 절연체(10)에 에지를 주기 위해 그 절연체를 히트 나이프( heat knife )로 자를 수 있다. 절연체(10)는 상이한 형상과 크기로 미리 성형될 수 있고, 그 결과 설치 공간이 불균일할 때에도 그 공간의 크기에 맞게 될 것이다.

더욱이, 본 발명의 절연체(10)는 450℉(232℃)까지의 온도에 노출되는 많은 경우에도 치수 안정성을 갖는다. 본 발명의 절연체(10)는 유리섬유가 없을 수 있으며, 이렇게 되면 절연체(10)의 설치자가 느끼는 자극이 감소될 수 있다.

도 2 의 다른 제 1 실시예에서, 절연체(10)는 폴리에스테르, 폴리에스테르와 유리섬유의 조합, 폴리프로필렌, 그리고 이들의 혼합물 중에서 선택된 폴리머 섬유( 예를 들면, 부직물 )로 된 비적층형 음 및 열 절연층(12)을 또한 포함한다. 상기 절연층(12)은 그의 표면을 따라 폴리머 섬유로 된 비교적 고밀도의 비적층형 또는 단일 스킨(14)을 또한 포함한다.

유리하게, 차량과 절연체의 주위 조건하에서, 고밀도 스킨(14)은 상기 절연층(12)에서 탈층되지 않는다. 고밀도 스킨(14)으로 인해 절연체(10)에 구조적 보전성과 강도가 또한 더해져, 설치시 그 절연체의 취급과 끼워맞춤이 매우 용이해진다. 고밀도 스킨(14)은 또한 더욱 미적인 효과를 부여한다. 더욱이, 많은 적용에 있어 고밀도 스킨(14)으로 인해, 스크림과 같은 다른 종류의 재질로 된 별도의 외피층을 제공할 필요가 없다. 상기 스킨은 탈층으로 인한 절연체(10)의 잠재적인 기능 상실을 방지하는 역할을 한다. 그러므로, 절연체(10)는 재활용이 용이한 단 하나의 재질만으로 만들어질 수 있다. 더욱이, 절연체(10)를 원하는 형상으로 성형하는 동안 스킨(14)이 고온의 압판으로 형성될 수 있으므로, 어떠한 별도의 처리 단계가 필요하지 않다. 이로 인해, 별도 처리 단계에서 음 및 열 절연층(12)에 접착되어야 하는 외피를 갖는 절연체에 비해 생산 비용이 감소된다.

도 3 의 또다른 실시예에서, 절연체(10)는 폴리에스테르, 폴리에스테르와 유리섬유의 조합, 폴리프로필렌, 그리고 이들의 혼합물 중에서 선택된 폴리머 섬유( 예를 들면, 부직물 )로 된 비적층형 음 및 열 절연층(12)과, 이 절연층의 제 1 면(18) 위에 형성된 외피층(16)을 포함한다. 외피층은 하나 이상의 층으로 존재할 수 있다. 일반적으로 사용되는 외피층 재료는 폴리에스테르, 레이온, 폴 리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 섬유 스크림, 금속성 포일 그리고 이들의 혼합물을 포함한다. 예를 들면, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리비닐 클로라이드로 된 외피층은 약 0.2 ∼ 2.0 lbs/ft²( 0.976 ∼ 9.76 kg/㎡ )의 밀도를 가질 수 있다.

도 4 의 또다른 실시예에서, 실드 또는 절연체(10)는 상기한 것처럼 폴리머 섬유 또는 폴리머 섬유와 유리섬유의 조합으로 된 비적층형 음 및 열 절연층(12)과, 이 절연층의 제 1 면(18) 위에 형성된 제 1 외피층(16) 및 반대쪽의 제 2 면(22)에 형성된 제 2 외피층(20)을 포함한다. 제 2 외피층(20)은 제 1 외피층(16)과 동일한 또는 상이한 재질로 만들어질 수 있다. 제 1 외피층(16) 및 제 2 외피층(20)은 당업자에게 공지된 기술에 따라 적절한 접착제, 접착 웨브 또는 열 활성 바인더 섬유( heat activated binder fiber )에 의해 상기 절연층(12)에 접합될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 제 1 외피층(16) 그리고/또는 제 2 외피층(20)의 색과 실질적으로 거의 같은 바람직한 색을 음 및 열 절연층(12)에 주기 위해 이 절연층은 적절한 종류의 착색제 또는 안료를 포함할 수 있다. 사실, 원한다면 상기 절연층(12)과 외피층(16, 20)을 차량의 페인트 색과 실질적으로 맞도록 도색할 수 있다. 이로 인해, 상당한 미적 효과가 얻어진다. 특히, 차량내의 공간에 맞도록 절연체(10)를 열과 압력하에서 성형할 때, 절연체는 종종 하나 이상의 지점에서 딥 드로잉( deep drawing )을 받게 된다. 이 딥 드로잉은 패브릭 외피층(16, 20)의 직물( weave )을 펼쳐서 아래의 면(18, 22)의 일부를 빛에 노출시키는 경향이 있다. 음 및 열 절연층(12)이 외피층(16, 20)의 색과 실질적으로 맞지 않는다면, 이 딥 드로잉 영역에 바람직하지 않은 색 변화가 발생한다. 반대로, 상기 절연층(12)의 색을 외피층(16, 20)과 맞게 하면, 이 색 변화가 실질적으로 제거된다.

외피층(16,20)은 사용 중에 울퉁불퉁하게 되거나 또는 부분적으로 찢어져 아래에 놓인 음 및 열 절연층(12)의 면 중 일부가 노출될 수 있다. 다시 말하면, 상기 절연층(12)의 색을 외피층(16, 20)과 맞게 하면, 색 변화가 실질적으로 제거되고, 사람의 관심이 손상된 영역으로 쉽게 끌리지 않는다. 따라서, 절연체(10)의 사용 수명 동안 전체적인 향상된 미적 외관이 유지된다.

도 6 은 종래의 트림 패널과 본 발명에 따라 구성된 트림 패널의 표준 상태의 음향적 성능을 보여주는 그래프이다. 특히, 1550 ∼ 4200 ㎐의 진동수 범위에 대한 수정 명료도 지수( modified articulation index )가 운전자의 우측 귀 마이크로폰으로의 1500 ∼ 4500 RPM의 제 1 기어의 회전 급상승음에 대해 나타나있다. 종래의 트림 패널은 차량의 다른 영역에 대해 다른 밀도를 갖는( 약 2.5 ∼ 4.5 lbs/ft³( 40 ∼ 72 kg/㎥ ) ) 재생면( cotton shoddy )으로 구성되었다. 본 발명의 트림 패널은 재생면이 교체된 영역에 대해 약 30 % 작은 평균 밀도를 갖는( 약 1.75 ∼ 3.15 lbs/ft³( 28 ∼ 50 kg/㎥ ) ) 폴리에스테르 섬유로 만들어 졌다. 종래의 재생면 패널의 두께는 약 10 ∼ 15 ㎜( 0.39 ∼ 0.59 인치 )이고, 폴리에스테르 섬유로 된 본 발명의 트림 패널의 두께는 6 ∼ 15 ㎜( 0.23 ∼ 0.59 인치 )이다. 도 6 에서 알 수 있는 것처럼, 본 발명의 트림 패널은 시험된 진동수 범위에서 상당히 향상된 음향적 성능을 제공한다.

요약하면, 본 발명을 이용하면 여러 장점이 얻어진다. 본 발명에 따라 구성된 트림 패널 절연체(10)는, 촉매 변환기와 같은 고온의 열원 근처에 장치될 때에도 긴 사용 수명 동안 일관되게 그리고 신뢰성 있게 유지되는 열적 및 음향적 특성은 물론 기계적 강도와 강성을 함께 제공한다. 본 발명의 한 실시예에서, 비교적 고밀도의 비적층형 스킨(14)이 제공되어, 절연체의 취급이 용이하게 되고 미적인 효과도 얻어지며 또한 절연체의 완전한 재활용성이 유지된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 위의 기재는 설명을 위한 것이다. 이 기재는 소모적이거나 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니다. 상기한 내용의 관점에서 명백한 변형이나 변화가 가능하다. 예를 들면, 절연체(10)는 마주보는 두 면에 그리고/또는 절연체의 가장자리를 따라 비교적 고밀도의 비적층형 스킨(14)을 포함할 수 있다. 또한, 특정 용도에 있어 음향적, 열적, 구조적 그리고/또는 미적 성능 요건을 충족해야 한다면, 하나 이상의 고밀도의 비적층형 스킨(14)을 갖는 절연체(10)는 하나 이상의 외피층(16, 20)을 포함할 수 있다.

상기 실시예는 본 발명의 원리와 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되어 기재된 것으로, 이로 인해 당업자가 본 발명을 의도하는 특정 용도에 적합하도록 다양한 실시예와 다양한 변형으로 이용할 수 있다. 그러한 변형예와 변화 모두는 공정하게, 합법적으로, 그리고 정당하게 부여된 보호범위에 따라 해석될 때, 첨부된 청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (7)

1. 폴리에스테르, 폴리에스테르와 유리섬유의 조합, 폴리프로필렌, 그리고 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 폴리머 섬유로 된, 단 하나의 다밀도 비적층형 음 및 열 절연층(12)을 포함하는 차량용 트림 패널 절연체(10).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 음 및 열 절연층의 제 1 면(18) 위에 제 1 외피층(16)을 포함하며, 상기 제 1 외피층은 폴리에스테르, 레이온, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 섬유 스크림, 금속성 포일로 이루어지는 그룹으로부터 만들어지는 차량용 트림 패널 절연체(10).
3. 제 2 항에 있어서, 상기 음 및 열 절연층의 제 2 면(22) 위에 제 2 외피층(20)을 포함하는 차량용 트림 패널 절연체(10).
4. 제 3 항에 있어서, 상기 음 및 열 절연층은 20 ∼ 130 g/ft²( 215 ∼ 1399 g/㎡ )의 밀도를 갖는 차량용 트림 패널 절연체(10).
5. 제 4 항에 있어서, 상기 음 및 열 절연층 그리고 상기 제 1 외피층은 동일한 색인 차량용 트림 패널 절연체(10).
6. 제 5 항에 있어서, 상기 음 및 열 절연층, 상기 제 1 외피층 및 상기 제 2 외피층은 동일한 색인 차량용 트림 패널 절연체(10).
7. 삭제

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