KR101639356B1 - 자동차용 흡차음재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 흡차음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소프트층 및 상기 소프트층의 일면에 형성되며, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌을 포함하는 하드층으로 이루어진다.
상기의 구조로 이루어지는 자동차용 흡차음재는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌이 함유된 하드층이 형성되어 우수한 인장강도, 신율 및 인열강도를 나타낸다.

Description

자동차용 흡차음재 {A SOUND ABSORBING AND INSULATION MATERIAL FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 흡차음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌이 함유된 하드층이 형성되어 우수한 인장강도, 신율 및 인열강도를 나타내는 자동차용 흡차음재에 관한 것이다.

자동차 차체의 각 부위에는 각종 흡차음재가 부착되는데 이러한 흡차음재는 자동차의 엔진룸이나 동력전달계통에서 발생하는 소음을 차단하는 차음기능과 자체의 물리적 특성에 의해 소음을 흡수하여 차량내에 소음이 침투되는 것을 막기 위해 설치되는 것으로 이와 같은 흡차음 설계는 차량의 설계에 있어 매우 중요한 요소가운데 하나다.

또한, 차량의 흡차음설계에 있어 가장 중요한 점은 적재적소에 가장 적합한 소재로서 흡음성과 차음성이 좋은 흡차음재를 사용하여 설치하는 것이 매우 중요하며, 차량의 수효가 급증함에 따라 자동차용 흡차음재의 성분뿐만 아니라, 폐기처리 과정에서 환경오염을 줄이기 위한 재활용 가능성에 대한 관심이 확장되고 있는 추세다.

종래에 주로 사용되는 자동차용 흡차음재는 하드층과 소프트층으로 흡음층들 사이에 차음층을 형성하여 이루어지며, 흡음층은 주로 폴리우레탄이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠트가 사용되며, 차음재의 재료로는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠트류 및 필름류 등이 사용되었다.

그러나, 상기의 구조 및 재료로 이루어지는 종래의 자동차용 차음재는 구조가 복잡하기 때문에 제조과정의 효율성이 저하될 뿐만 아니라, 흡음성과 차음성을 모두 나타내기 위해 여러 합성수지재료가 사용되는데, 특히 열경화성을 나타내는 합성수지재가 사용되어 재활용성이 저하되는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-0916279호(2009.09.01). 한국특허등록 제10-0634975호(2006.10.10).

본 발명의 목적은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌이 함유된 하드층이 형성되어 별도의 차음층을 형성하지 않고도 우수한 차음성능을 나타내며, 제조과정이 단순할 뿐만 아니라 인장강도, 신율 및 인열강도와 같은 물성이 우수한 자동차용 흡차음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소프트층과 하드층을 유사한 성분의 합성수지로 제조하되, 열경화성을 나타내는 재료를 사용하지 않아 우수한 재활용성을 나타내는 자동차용 흡차음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 소프트층 및 상기 소프트층의 일면에 형성되며, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌을 포함하는 하드층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 소프트층은 20 내지 30 밀리미터의 두께로 형성되며, 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 하드층은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 하드층은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 85 내지 115 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 하드층에는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 대비 충전제 300 내지 1200 중량부, 가공활제 10 내지 100 중량부 및 상용화제 10 내지 50 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 충전제는 카본블랙, 탄소섬유, 그래핀, 실리카, 점토, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨 및 산화철로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가공활제는 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르계 및 금속염계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 상용화제는 PP-g-MA, 천연고무, 부틸고무, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌공중합체, 스티렌부타디엔스티렌 공중합체, 염소화폴리에틸렌, ACS수지(Acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene, 내충격성폴리스티렌(High impact polystyrene) 및 폴리우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌은 결정성이 낮은 프로필렌의 함량이 40% 이상인 것으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 흡차음재는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌이 함유된 하드층이 형성되어 별도의 차음층을 형성하지 않고도 우수한 차음성능을 나타내며, 제조과정이 단순할 뿐만 아니라 인장강도, 신율 및 인열강도와 같은 물성이 우수한 자동차용 흡차음재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 소프트층과 하드층을 유사한 성분의 합성수지로 제조하되, 열경화성을 나타내는 재료를 사용하지 않아 우수한 재활용성을 나타내는 자동차용 흡차음재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 흡차음재를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재의 차음성능을 측정하여 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 자동차용 흡차음재는 소프트층(10) 및 상기 소프트층(10)의 일면에 형성되며, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌을 포함하는 하드층(20)으로 이루어진다.

상기 소프트층(10)은 10 내지 50 밀리미터의 두께로 형성되며, 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는데, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 흡수하는 역할을 한다.

이때, 상기 열가소성 폴리올레핀으로는 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 소프트층(10)은 150 내지 700g/m²의 면밀도로 형성되는데, 상기 소프트층(10)의 면밀도가 150g/m² 미만이면 흡음성능이 저하되며, 상기 소프트층(10)의 면밀도가 700g/m²을 초과하게 되면 자동차용 흡차음재의 중량이 지나치게 증가하게 된다.

상기 하드층(20)은 상기 소프트층(10)의 일면에 0.5 내지 3 밀리미터의 두께로 형성되고, 600 내지 9000g/m²의 면밀도를 나타내는데, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌을 포함하여 이루어지며, 차동차의 실내로 유입되는 소음을 차단하는 역할을 한다.

더욱 상세하게는, 상기 하드층(20)은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 85 내지 115 중량부로 이루어지는데, 상기 열가소성 폴리올레핀으로는 에틸렌프로필렌디엔모노머 15 내지 25 중량부 및 선형저밀도폴리에틸렌 70 내지 90 중량부로 이루어지거나, 에틸렌프로필렌디엔모노머 15 내지 25 중량부 및 폴리프로필렌 70 내지 90 중량부로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌은 메탈로센 촉매로 합성된 결정형이 낮은 프로필렌과 에틸렌의 공중합체로, 결정성이 낮은 프로필렌의 함량이 40% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하드층(20)은 상기와 같이 열가소성 폴리올레핀 성분 외에도 상기 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 대비 충전제 300 내지 1200 중량부, 가공활제 10 내지 100 중량부 및 상용화제 10 내지 50 중량부가 더 함유될 수도 있다.

상기 충전제는 300 내지 1200 중량부가 함유되며, 하드층(20)의 비중과 내열안정성을 향상시키는 역할을 하는데, 상기 충전제의 함량이 300 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 충전제의 함량이 1200 중량부를 초과하게 되면 하드층(20)의 무게가 지나치게 증가하게 된다.

이때, 상기 충전제는 카본블랙, 탄소섬유, 그래핀, 실리카, 점토, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨 및 산화철로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 가공활제는 10 내지 100 중량부가 함유되며, 상기 하드층(20)의 성형성을 향상시키는 역할을 하는데, 상기 가공활제의 함량이 10 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 가공활제의 함량이 100 중량부를 초과하게 되면 성형성의 향상효과는 미미하면서 하드층(20)의 물성을 저하시키고, 제조비용을 증가시키게 된다.

이때, 상기 가공활제는 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르계 및 금속염계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상용화제는 10 내지 50 중량부가 함유되며, 상기 하드층(20)을 형성하는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌, 에틸렌프로필렌디엔모노머 및 선형저밀도폴리에틸렌과 같은 성분들의 혼련성을 향상시키는 역할을 하는데, 상기 상용화제의 함량이 10 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 상용화제의 함량이 50 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상기 하드층(20)의 물성이 저하되며, 제조비용을 증가시키게 된다.

이때, 상기 상용화제는 PP-g-MA, 천연고무, 부틸고무, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌공중합체, 스티렌부타디엔스티렌 공중합체, 염소화폴리에틸렌, ACS수지(Acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene, 내충격성폴리스티렌(High impact polystyrene) 및 폴리우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 자동차용 흡차음재의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌으로 이루어진 섬유 를 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 1500g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 2 밀리미터인 하드층을 제조하고, 상기 하드층의 일면에 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유를 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 430g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 25 밀리미터의 두께로 성형된 소프트층을 적층하여 자동차용 흡차음재를 제조하였다.

<실시예 2>

메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌으로 이루어진 섬유 100 중량부, 에틸렌프로필렌디엔모노머 20 중량부 및 선형저밀도폴리에틸렌 80 중량부를 혼섬한 후에 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 1500g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 2 밀리미터인 하드층을 제조하고, 상기 하드층의 일면에 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유를 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 430g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 25 밀리미터의 두께로 성형된 소프트층을 적층하여 자동차용 흡차음재를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 2와 동일하게 진행해되, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌으로 이루어진 섬유 대신 메탈로센 알파 올레핀계 폴리에틸렌 섬유를 사용하여 자동차용 흡차음재를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재의 인장강도, 신율, 인열강도 및 내열성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 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 나타내었으며, 내열성은 90℃의 온도에서 240시간 방치 후 상기와 동일한 방법을 이용하여 측정하였다.}

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 자동차용 흡차음재는 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재에 비해 인장강도, 신율, 인열강도 및 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.

특히, 내열성 측정조건에서도 초기 물성에 90% 이상이 유지되는 것을 알 수 있다.

<실시예 3>

메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌으로 이루어진 섬유 100 중량부, 에틸렌프로필렌디엔모노머 20 중량부 및 폴리프로필렌 80 중량부를 혼섬한 후에 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 1500g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 2 밀리미터인 하드층을 제조하고, 상기 하드층의 일면에 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유를 카딩공정으로 웹을 형성하여 면밀도가 430g/m²이 되도록 적층하여 니들펀칭공정을 실시하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 25 밀리미터의 두께로 성형된 소프트층을 적층하여 자동차용 흡차음재를 제조하였다.

상기 실시예 3 및 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재의 인장강도 및 내열성 인장강도를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

{단, 인장강도는 KS M6518의 1호 형으로 시편을 각각 5매씩 제작하고, 인열강도는 KS M6518의 인열강도 TYPE B형으로 시편을 각각 5매씩 제작하여 200mm/min의 인장속도로 인장강도를 측정하여 그 평균값을 나타내었으며, 내열성은 90℃의 온도에서 240시간 방치 후 상기와 동일한 방법을 이용하여 측정하였다.}

<표 2>

위에 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 3을 통해 제조된 자동차용 흡차음재는 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재에 비해 인장강도가 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.

<실시예 4>

상기 실시예 3과 동일하게 진행하되, 하드층을 제조하는 과정에서 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 대비 카본블랙으로 이루어진 충전제 850 중량부를 함유하여 자동차용 흡차음재를 제조하였다.

상기 실시예 4 및 상기 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재의 차음성능을 측정하여 아래 도 2에 나타내었다.

{단, 차음성능은 상기 실시예 3 및 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡차음재를 투과손실계수 평가장비인 APAMAT-II에 적용가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 삽입손실을 측정하고, 측정된 삽입손실을 평균값으로 나타내었다.}

아래 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 4를 통해 제조된 자동차용 흡차음재는 충전제가 함유되어 비중이 증가되므로 인해 비교예 2를 통해 제조된 자동차용 흡차음재에 비해 우수한 차음성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 자동차용 흡차음재는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌이 함유된 하드층이 형성되어 별도의 차음층을 형성하지 않고도 우수한 차음성능을 나타내며, 제조과정이 단순할 뿐만 아니라 인장강도, 신율 및 인열강도와 같은 물성이 우수한 자동차용 흡차음재를 제공하며, 소프트층과 하드층을 유사한 성분의 합성수지로 제조하되, 열경화성을 나타내는 재료를 사용하지 않아 우수한 재활용성을 나타낸다.

10 ; 소프트층
20 ; 하드층

Claims (9)

150 내지 700g/m²의 면밀도로 형성되는 소프트층; 및
상기 소프트층의 일면에 600 내지 9000g/m²의 면밀도로 형성되며, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌을 포함하는 하드층;으로 이루어지고,
상기 하드층에는 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 대비 충전제 300 내지 1200 중량부, 가공활제 10 내지 100 중량부 및 상용화제 10 내지 50 중량부가 더 함유되며,
상기 충전제는 카본블랙, 탄소섬유, 그래핀, 실리카 및 탈크로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

청구항 1에 있어서,
상기 소프트층은 20 내지 30 밀리미터의 두께로 형성되며, 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

청구항 1에 있어서,
상기 하드층은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

청구항 1에 있어서,
상기 하드층은 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌 100 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 85 내지 115 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

삭제

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청구항 1에 있어서,
상기 가공활제는 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르계 및 금속염계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

청구항 1에 있어서,
상기 상용화제는 PP-g-MA, 천연고무, 부틸고무, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌공중합체, 스티렌부타디엔스티렌 공중합체, 염소화폴리에틸렌, ACS수지(Acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene, 내충격성폴리스티렌(High impact polystyrene) 및 폴리우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조된 저결정성 프로필렌은 결정성이 낮은 프로필렌의 함량이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.

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