KR101196857B1 - 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층, 전술한 펠트흡음층의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층 및 전술한 차음층의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층을 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층, 전술한 펠트흡음층의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층 및 전술한 차음층의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층을 포함하여 이루어진다.
본 발명은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층, 전술한 펠트흡음층의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층 및 전술한 차음층의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층을 포함하여 이루어진다.
자동차는 주행중에 여러 가지 소음을 발생하는데, 대표적인 소음으로는 엔진룸으로부터 발생하는 소음과, 타이어와 노면이 마찰되어 발생하는 소음 등이 있으며, 이러한 소음이 자동차의 실내로 전달되는 것을 차단하기 위해 자동차 내장용 흡음재가 사용된다.
종래에 자동차 내장용 흡음재는 석유원료로부터 제조되는 고분자 수지가 주로 사용되었는데, 석유원료로부터 제조되는 고분자 수지를 이용하여 제조되는 자동차 내장용 흡음재는 최근에 이슈가 되고 있는 이산화탄소 가스 저감을 위해 도입될 예정인 탄소세 제도에 대해 효과적으로 대응할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 석유원료로 제조된 고분자 수지를 이용하여 제조되는 자동차 내장용 흡음재는 석유원료가격 변동에 따라, 제조단가가 달라지기 때문에, 가격 경쟁력을 유지하기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 석유원료로 제조된 고분자 수지를 이용하여 제조되는 자동차 내장용 흡음재는 소각하여 폐기처분하는 과정에서 유독가스를 발생시키고, 토양에 매립하여 폐기처분 할 때는 분해되는데 오랜 시간이 걸려 토양을 오염시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 종래에 석유에서 추출된 고분자 수지 대신에 천연원료로 제조된 생분해성 고분자 수지를 이용하여 흡음효과 및 생분해성이 우수한 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조과정에서 이산화탄소의 발생량이 매우 낮고, 폐기처분시에 유독가스 등의 오염물질의 방출량이 매우 낮은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흠음재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층, 상기 펠트흡음층의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층 및 상기 차음층의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 펠트흡음층은 바이오 보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오 바인더섬유 20 내지 40 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오 보강섬유는 용융온도가 170℃ 이상이며, 폴리유산 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리유산과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오 바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유로 이루어지며, 상기 시스성분은 저융점폴리유산 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 코어성분은 폴리유산 수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃이며, 상기 코어성분은 용융온도가 170℃ 이상인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 차음층은 폴리유산 수지 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오 폴리올은 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 종래에 석유에서 추출된 고분자 수지 대신에 천연원료로 제조된 생분해성 고분자 수지를 이용하여 흡음효과 및 생분해성이 우수한 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 제조과정에서 이산화탄소의 발생량이 매우 낮고, 폐기처분시에 유독가스 등의 오염물질의 방출량이 매우 낮은 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 차음성능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 차음성능을 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층(10), 전술한 펠트흡음층(10)의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층(20) 및 전술한 차음층(20)의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층(30)을 포함하여 이루어진다.
전술한 펠트흡음층(10)은 바이오 보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오 바인더섬유 20 내지 40 중량부를 혼섬하여 이루어지는데, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 흡수하는 역할을 한다.
전술한 바이오 보강섬유는 용융온도가 170℃ 이상이며, 폴리유산 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리유산과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어진다.
또한, 전술한 바이오 바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유로 이루어지며, 제품 성형 과정에서 용융되어 바이오보강섬유를 결속하는 역할을 하며, 전술한 펠트흡음층의 성형성을 향상시키는 역할을 한다.
전술한 시스성분은 저융점폴리유산 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 코어성분은 폴리유산 수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어진다.
전술한 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃인 것이 바람직하며, 전술한 코어성분은 용융온도가 170℃이상인 것이 바람직하다.
이때, 전술한 바이오 보감섬유와 전술한 바이오 바인더 섬유에 사용되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유는 전분에 함유된 글루코스를 분해하여 액체 상태의 1,3-프로판디올을 추출한 후에 원유의 증류과정에서 추출된 테레프탈릭산과 축합중합하여 제조된 수지를 용융방사하여 얻어진다.
전술한 차음층(20)은 전술한 펠트흡음층(10)의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어지는데, 필름형상, 시트형상 및 코팅 등의 다양한 방법으로 형성가능하며, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 차단하는 역할을 한다.
전술한 바이오 수지는 폴리유산 수지 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는데, 전술한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지는 전분에 함유된 글루코스를 분해하여 액체 상태의 1,3-프로판디올을 추출한 후에 원유의 증류과정에서 추출된 테레프탈릭산과 축합중합하여 제조된다.
전술한 폴리우레탄폼층(30)은 전술한 차음층(20)의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어지는데, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 흡수하는 역할을 한다.
전술한 바이오 폴리올은 전술한 폴리우레탄 총량에 50 내지 80 중량부가 함유되며, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어진다.
이때, 전술한 바이오 폴리올은 대두, 야자유, 피마자유 및 해바라기씨유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어진 식물성 오일로부터 제조하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명한다.
<실시예 1>
바이오 보강섬유인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 70 중량부와 시스성분은 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어성분은 폴리유산수지로 이루어진 시스-코어형 복합섬유인 바이오 바인더섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 1000g/m2이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5mm인 펠트흡음층을 제조하였다.
<비교예 1>
바이오보강섬유인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 70 중량부와 저융점폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 1000g/m2이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5mm인 펠트흡음층을 제조하였다.
전술한 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층을 KS M6518의 1호 형으로 MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction) 시편을 각각 5매씩 제작하여 200mm/min의 인장속도로 인장강도를 측정하여 그 평균값을 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 내열인장강도는 80±2℃에서 50시간 방치 후 측정하였으며, 내습인장강도는 40±2℃, 상대습도 95% 이상에서 336시간 방치 후 측정하였다.)
<표 1>
위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 펠트흡음층은 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층과 동등한 수준의 인장강도를 갖는 것을 알 수 있다.
전술한 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층을 흡음률 평가방법인 ISO R 354, Alpha Cabin법에 적용가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 흡음계수를 측정하고, 측정된 흡음계수 평균값을 표 2에 나타내었다.
<표 2>
위에 표 2에 나타낸 것처럼 실시예 1을 통해 제조된 펠트흡음층은 비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층과 비교했을 때, 동등한 수준의 흡음성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
<실시예 2>
피마자유에서 추출하여 합성한 바이오 다관능 알코올 10 중량부와 석유에서 추출하여 합성한 다관능 알코올 90 중량부를 혼합하여 제조된 바이오 폴리올 70 중량부에 이소시아네이트와 촉매를 첨가하여 반응시킨 후에 85kg/m3의 밀도로 발포되며, 두께가 20mm인 폴리우레탄폼층을 제조하였다.
<비교예 2>
석유에서 추출하여 합성한 다관능 알코올로 제조된 리올 80 중량부에 이소시아네이트와 촉매를 첨가하여 반응시킨 후에 85kg/m3의 밀도로 발포되며, 두께가 20mm인 폴리우레탄폼층을 제조하였다.
전술한 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층의 인장강도와 신율은 KS M6518의 1호 형으로 시편을 각각 5매씩 제작하고, 인열강도는 KS M6518의 인열강도 TYPE B형으로 시편을 각각 5매씩 제작하여 200mm/min의 인장속도로 인장강도, 신율 및 인열강도를 측정하여 그 평균값을 아래 표 3에 나타내었다.
<표 3>
위에 표 3에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층은 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층과 동등한 수준의 물성을 나타내는 것을 알 수 있다.
전술한 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층의 흡음율을 흡음율 평가방법인 ISO R 354, Alpha Cabin법에 적용가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 흡음계수를 측정하고, 측정된 흡음계수 평균값을 표 4에 나타내었다.
<표 4>
위에 표 4에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층은 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층과 동등한 수준의 흡음성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
<실시예 3>
실시예 1을 통해 제조된 펠트흡음층의 상부면에 두께가 50㎛인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름으로 이루어진 차음층을 접착한 후에 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께 5mm인 적층체를 제조하고, 전술한 차음층의 상부면에 실시예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층 형성하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.
<비교예 3>
비교예 1을 통해 제조된 펠트흡음층의 상부면에 두께가 50㎛인 나일론필름으로 이루어진 차음층을 접착한 후에 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께 5mm인 적층체를 제조하고, 전술한 차음층의 상부면에 비교예 2를 통해 제조된 폴리우레탄폼층 형성하여 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.
전술한 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 흡음효과를 흡음율 평가방법인 ISO R 354, Alpha Cabin법에 적용가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 흡음계수를 측정하고, 측정된 흡음계수 평균값을 표 5에 나타내었다.
<표 5>
위에 표 5에 나타낸 것처럼 본 발명에 의해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 종래의 자동차 내장용 흡음재와 동등한 수준의 흡음효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
전술한 실시예 3 및 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 및 자동차 내장용 흡음재의 차음효과를 투과손실계수 평가장비인 APAMAT-Ⅱ에 적용가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 삽입손실을 측정하고, 측정된 삽입손실의 평균값을 표 6에 나타내었다.
<표 6>
위에 표 6에 나타낸 것처럼 본 발명에 의해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 종래의 자동차 내장용 흡음재와 동등한 수준의 차음효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
10 ; 펠트흡음층
20 ; 차음층
30 ; 폴리우레탄폼층
20 ; 차음층
30 ; 폴리우레탄폼층
Claims (7)
- 바이오 섬유로 이루어진 펠트흡음층;
상기 펠트흡음층의 상부면에 형성되며, 바이오 수지로 이루어진 차음층; 및
상기 차음층의 상부면에 형성되며, 바이오 폴리올이 함유된 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄폼층;으로 이루어지며,
상기 바이오 폴리올은 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재
- 청구항 1에 있어서,
상기 펠트흡음층은 바이오 보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오 바인더섬유 20 내지 40 중량부를 혼섬하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
- 청구항 2에 있어서,
상기 바이오 보강섬유는 용융온도가 170℃ 이상이며, 폴리유산 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리유산과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 복합섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
- 청구항 2에 있어서,
상기 바이오 바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스-코어형 복합섬유로 이루어지며,
상기 시스성분은 저융점폴리유산 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 코어성분은 폴리유산 수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
- 청구항 4에 있어서,
상기 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃이며, 상기 코어성분은 용융온도가 170℃ 이상인 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차음층은 폴리유산 수지 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
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