KR101650343B1 - 성형 다층 라이닝의 제조 방법 - Google Patents

성형 다층 라이닝의 제조 방법 Download PDF

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토마스 부르긴
피에르 다니에르
필리페 고다노
스테판 퀘닉바우어
벤젤 크라우스
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오토니움 매니지먼트 아게
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Abstract

강화 섬유와 섬유, 플레이크 또는 분말 형태의 폴리아미드 매트릭스 재료를 블렌딩하고, 상기 블렌드의 웹을 형성하는 단계; 몰드 내에서 상기 블렌드된 웹과 적어도 오픈 셀 발포체 층, 열 반사층 또는 상기 블렌드 웹의 다른 것으로부터 선택된 추가의 층을 층상화하는 단계; 적층된 다층 재료를 가압된 포화된 스팀으로 처리하는 단계를 포함하며, 이로써 블렌드된 웹의 폴리아미드 매트릭스 재료가 스팀 압력 하에 DSC에 따른 폴리아미드 매트릭스의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되고, 이로써 강화 섬유들이 함께 결합하여 블렌드된 웹을 합체시켜 다공성 강화 층을 형성하며, 이로써 적층된 층의 모든 층들이 함께 라미네이트되는, 방열 및 방음을 위한 다층 라이닝의 제조 방법.

Description

성형 다층 라이닝의 제조 방법{PRODUCTION PROCESS FOR A MOULDED MULTILAYER LINING}
본 발명은 방열 및 방음을 위한, 특히 자동차의 엔진실을 위한 성형 다층 라이닝의 제조 방법에 관한 것이다.
차량에 적용하기 위한 소리 및 열 라이너는 본 분야에 주지되어 있다. 이들 라이너는 전형적으로 감음을 제공하기 위하여 음향 흡수, 즉 입사 음파를 흡수하는 능력과 전파 손실, 즉 입사 음파를 반사하는 능력에 의존한다. 이들은 또한 다양한 열원(엔진, 트랜스미션 및 배기 시스템)으로부터의 열이 차량의 객실로 전달되는 것을 방지하거나 감소하는 차열 특성에도 의존한다. 이러한 라이너는 특히 차량의 엔진 격납실 영역에서 사용되는데, 예를 들어 음원에 가까이에서 엔진의 감음을 위한 엔진 커버로서 이용된다.
승용차 및 상용차를 포함하는 자동차의 엔진실에서 흡수제 형태의 방음 부품이 엔진 소음을 감소시키기 위하여 사용이 증가하고 있다. 일반적으로, 이들 흡수제는 차량의 내외부 소음을 감소시킬 수 있는 성형품으로 설계된다. 이 성형품은 웹(web: 예를 들어, 면) 또는 폴리우레탄 발포체(foam)로 제조될 수 있으며, 전형적으로 최대 약 160℃까지 열 안정성을 가진다.
배기 매니폴드, 열수 순환 영역 또는 엔진 자체 주변과 같은 특정 영역에서는 성형품이 높은 열 부하를 받을 수 있다. 따라서, 이들 성형품은 주로 하부 부직포를 보호하기 위하여 열 반사판으로 작용하는 알루미늄 호일과 부분적으로 또는 완전히 라미네이트된다. 일반적으로, 알루미늄 호일은 캐리어 층으로 기능할 만큼 충분히 두꺼워서 해당 부품이 자체 지지될 수 있는 기계적 특성을 가능하게 한다. 흡음재는 해당 부품의 음향 특성을 최적화할 수 있는 가능한 두꺼운 느슨한 재료로서 유지된다. 예를 들어, 특허 DE8700919는 절연 목적을 위해 내부에 발포체가 아교로 접착된 알루미늄 라미네이트를 개시한다. 다른 예들은 두 금속 호일 층 사이에 샌드위치된 느슨한 섬유 재료 매트로 이루어지며, 이로써 금속 층들이 구조적인 캐리어 특성을 갖게 된다.
최근 복합 열 라이너가 전형적인 차열 트림 부품을 일부 대체하고 있다. 이들 복합 라이너는 일반적으로 다층 조립체로 형성된다. 이들 조립체는 반사 및 불침투 기능을 가진 열 노출층, 및 우수한 방열, 기계적 및 구조적 특성을 가진 복합층, 및 때로 외형 및 불침투 특성을 위한 추가 상부층으로 구축된다. 이런 타입의 라이너는 사출 성형 또는 압축 성형을 이용해서 생산된다. 이들 복합 열 라이너의 단점은 이들이 불침투성이며 무거운 구조적 부품이라는 것이다. 이들은 우수한 열적 및 구조적 특성을 갖지만 대부분의 경우에는 음향적 및 열적 감쇄, 즉 감음 및 감열 특성을 결여한다.
많은 접착제, 접착 웹 및 결합 섬유가 라미네이트의 여러 층을 함께 고정하기 위하여 수년에 걸쳐 구체적으로 개발되었지만, 라미네이트된 라이너와 절연체는 분리 및 기능장애의 고유한 위험을 지닌다. 이 잠재적 위험은 대부분 주로 이러한 라이너 및 절연체가 노출되는 가혹한 작동 환경 때문이다. 많은 라이너와 절연체는 엔진, 트랜스미션 및 배기 시스템의 구성요소들과 같은 고온 열원 근처에 위치되고 및/또는 고온 열원을 차폐하도록 설계된다. 결과적으로, 라이너 및 절연체는 주로 180℃를 초과하는 온도에 노출되며, 이 온도에서는 접착제 또는 바인더가 시간에 따라 심하고 빠른 분해를 나타낸다.
이에 더하여, 엔진 근처에 직접 장착된 부품들은 엔진으로부터 전달된 진동으로 인하여 진동하며 소음을 일으키기 쉽다. 이들 진동하는 부품들은 원치 않는 추가의 소음을 형성할 수 있다. 다른 양태는 포함된 라이닝의 피로 특성이며, 진동 주파수가 라이닝의 전체 수명에 부정적인 효과를 가질 수 있다.
최신 기술의 추가의 단점은 최종 복합체를 얻기 위해 필요한 높은 온도이다. 달성되어야 하는 가열 온도는 매트릭스 중합체에 의존한다. 일반적으로, 복합체를 형성하기 위하여 매트릭스와 강화 섬유가 뜨거운 공기, 접촉 가열 또는 적외선 가열과 같은 건식 가열 방법을 이용해서 가열된다. 예를 들어 가열 장치로부터 성형 장치까지 온도 손실을 보상하기 위해서 해당 제품은 통상 매트릭스 중합체의 실제 용융점 이상으로 또는 결합 수지의 활성화 온도 이상으로 가열된다. 용융점 이상에서 중합체의 가열은 분해를 가속화한다.
접촉 히터를 사용하는 것은 해당 제품의 두께 전체적으로 열의 우수한 전달을 얻기 위해서 제품이 압축되어야 한다는 추가의 단점을 가진다. 뜨거운 공기는 일반적으로 바인더 중합체의 용융 온도 이상의 온도에서 사용되며, 따라서 중합체가 열 손상을 받고, 적외선 가열의 사용은 단지 얇은 재료에만 실행 가능하다. 두꺼운 재료의 경우 내부 재료를 가열하는데 필요한 에너지의 양은 외부면 중합체를 손상시킨다. 이 방법은 통상 4-5mm까지의 두께에만 사용된다.
오픈 셀 슬랩 발포체 층을 포함하는 다층 라이닝에서 접촉 히터를 사용하는 것은 특히 슬랩 발포체의 스킨(skin)에서 발포체의 붕괴를 일으켜서 그것을 공기 전파 음파에 불투과성으로 만들며, 이로써 해당 부품의 전체적인 흡음을 열화시킨다.
추가의 단점은 매트릭스 섬유 및 강화 섬유로서 사용되는 대부분의 열가소성 중합체들이 서로 비슷한 용융점을 가진다는 것인데, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 ISO11357-3에 따라 차등 주사 열량법(DSC)을 이용해서 측정된 용융점은 230-260℃의 범위이고, 폴리프로필렌은 140-170℃, 폴리아미드-6(PA6.6)은 170-225℃, 폴리아미드-6.6은 220-260℃의 범위이다. 매트릭스 섬유와 강화 섬유로서 모두 열가소성 중합체를 사용하는 것, 예를 들어 매트릭스로서 PA6.6을 사용하고 강화재로서 PET를 사용하는 것은 매트릭스 섬유의 용융 온도 이상으로 이들을 가열해야 하기 때문에 강화 섬유도 용융하거나 연화하기 시작할 것이다. 이것은 구조의 붕괴를 가져와서 매우 컴팩트한 복합체를 형성할 것이다.
자동차 산업에서는 방열 및 방음 특성을 위해서 펠트(felt)가 특히 널리 사용된다. 재활용 가능한 재료가 경향이며, 따라서 열가소성 바인더가 지난 수년간 중요한 부분이었다. 폴리에스테르, 폴리아미드와 같은 고성능 중합체로 제조된 섬유가 기계적 및 내열 특성으로 인하여 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 필수적인 결합제는 성형된 3D 부품에서는 이용에 제한이 있다.
지금까지 사용된 결합제들은 거의 강화 섬유보다 낮은 용융점을 가지므로 성형된 섬유 웹에 대해 상대적으로 약한 성능 거동을 나타내고, 차량의 템퍼 영역에는 이용이 제한된다. 이들 타입의 성형된 섬유 웹 중 어느 것도 엔진 격납실이나 엔진실, 특히 엔진 접촉 영역의 고온 노출에 적합하지 않다. 이들 바인더 중 일부는 가수분해 현상에 특히 민감해진 변형된 구조로 인하여 불량한 거동을 나타내는 변형된 중합체이다(예를 들어, 코 폴리에스테르(CO-PET)).
최신 기술로서 주지된 이러한 펠트를 성형하는 과정은 펠트가 다양한 수단에 의해 예열된 다음 콜드 몰드로 옮겨져서 압축되어 부품 형상이 얻어지는 "냉간" 성형 공정, 또는 펠트가 클로즈드 몰드에 도입되고, 여기에 공기와 같은 열 전달 매체가 도입되어 결합제를 그것의 용융점으로 되게 한 다음 이형되는 "열간" 성형 공정이다. 다음에, 해당 부품이 도구 내부나 외부에서 냉각 보조제와 함께 또는 없이 냉각된다(예를 들어, EP1656243A, EP1414440A, 및 EP590112A를 참조한다). 재료가 경화되는 온도까지 완전히 냉각된 후에야 부품이 몰드에서 꺼내져 이송될 수 있다.
개시된 섬유 복합체는 일반적으로 논의된 반사층과 같은 추가의 층들이나 발포체와 함께 사용된다. 발포체는 해당 발포체를 직접 역 발포(사출 발포 또는 발포체 성형)함으로써 이러한 섬유 복합체에 적용될 수 있다. 그러나, 대체로 발포체는 먼저 슬랩 발포체(slab foam)로 생산되고 원하는 두께로 절단된다. 인접한 섬유층에 발포체를 라미네이션하기 위하여 일반적으로 열간 압축 성형이 사용된다. 재료를 용융시키고 층들의 라미네이션을 획득하기 위하여 층들의 적층체가 두 개의 핫 플레이트 사이에 놓인다. 압축은 열을 층상 재료의 다공성 강화재로 전달하는 것을 돕기 위해서 필요하다. 이러한 방법의 단점은, 특히 발포체 층들이 사용되는 경우에 발포체가 붕괴하여 오픈 셀 구조 위에 스킨 층(skin layer)이 형성된다는 것이다. 이 스킨 층은 오픈 셀 발포체의 전체적인 흡음 성능을 열화시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 비슷한 방열 및 방음 특성을 갖지만 더 가볍고 사용 영역에서의 열 부하에 장시간 노출에도 그 구조를 유지하는, 특히 자동차의 엔진실을 위한 성형 다층 라이닝의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항에 따른 스팀 성형 다층 라이닝의 제조 방법에 의해서 달성된다.
특히 본 발명에 따른 제조 방법으로서, 적어도
강화 섬유와 섬유, 플레이크 또는 분말 형태의 폴리아미드 매트릭스 재료를 블렌딩하고, 상기 블렌드의 웹을 형성하는 단계;
몰드 내에서 상기 블렌드된 웹과 적어도 오픈 셀 발포체 층, 열 반사층 또는 상기 블렌드 웹의 다른 것으로부터 선택된 추가의 층을 층상화하는 단계;
적층된 다층 재료를 가압된 포화된 스팀으로 처리하는 단계
를 포함하는 제조 방법을 사용함으로써, 블렌드된 웹의 폴리아미드 매트릭스 재료가 스팀 압력 하에 DSC에 따른 폴리아미드 매트릭스의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되고, 이로써 강화 섬유들이 함께 결합하여 블렌드된 웹을 합체시켜 다공성 강화 층을 형성하며, 이로써 적층된 층의 모든 층들이 함께 라미네이트된다.
결합 재료로서 폴리아미드에 대한 직접 스팀 성형 공정을 사용하여 폴리아미드의 연화점 및 용융점이 DSC에 따라 측정된 폴리아미드의 통상의 용융 온도보다 스팀 압력 하에서 더 낮은 온도로 이동된다. 이 지식을 이용하여 이제 사용중에 더 높은 용융 온도를 가지며, 최신 기술의 재료보다 훨씬 높은 온도에서 열 안정하게 될 수 있는 부품을 제조하는 것이 가능하다. 이에 더하여, 강화층에 사용된 폴리아미드 재료는 또한 인접 층들을 라미네이트하는데 충분하다는 것이 판명되었다. 예상외로, 발포체 또는 열 반사층과 같은 층들은 추가의 일치하는 아교층의 필요 없이 라미네이트되었다. 특히, 추가의 발포체 층에 대해 직접 스팀 성형을 사용하는 것은 발포체 층의 음향 특성에 대해 어떠한 부정적인 효과도, 예를 들어 발포체의 용융 효과를 갖지 않는다는 것이 판명되었다. 따라서, 제조된 대로 스킨리스(skinless) 오픈 셀 발포체의 유익한 음향 특성이 유지된다.
본 발명에 따른 제조 방법은 차량 내부의 자동차 트림 부품으로 사용할 수 있는 엔진 격납실 커버 패널, 엔진 상부, 측면 또는 하부 커버, 오일 팬 커버, 하부 엔진 쉴드, 방화벽, 및 적어도 부분적으로 커버하는 외부 대시 패널, 엔진 격납실의 쿨러 뒤편의 공기 안내 패널, 뒷좌석 뒷 선반 또는 트렁크 적재 바닥과 같은, 3차원 형상의 다층 라이닝을 스팀 성형하기 위하여 직접 사용될 수 있다.
이후 본 발명의 방법에 따른 스팀 성형 다층 라이닝 및 스팀 성형 과정이 이러한 재료의 사용예와 함께 더 상세히 설명될 것이다.
제조 공정
본 발명에 따른 방법에서, 에어 레이(air lay), 웨트 레이(wet lay), 카딩(carding) 등과 같은 어떤 적합한 방법에 의해서 웹을 형성하기 위하여 높은 모듈러스의 강화 섬유가 폴리아미드 섬유, 플레이크 또는 분말 형태의 매트릭스 형성 재료와 블렌드된다. 다음에, 이 웹은 폴리아미드 매트릭스 재료를 용융시키기 위해서 ISO11357-3에 따라 차등 주사 열량법(DSC)을 이용하여 측정된 중합체의 용융 온도보다 낮은 온도에서 포화 스팀을 사용하여 가열된다. 예를 들어, 폴리아미드-6(PA6)의 용융 온도 Tm은 DSC를 이용해서 측정했을 때 220℃이다. 그러나, 본 발명에 따라서 스팀 압력 하에 동일한 PA-6의 용융 온도는, 예를 들어 190℃이다.
웹이 적어도 하나의 스팀 투과성 표면을 가진 내압 몰드 안에 놓인다. 내부 압력을 견디도록 몰드가 닫히고 고정된다. 적어도 9 바(bar)의 절대 압력의 포화 스팀이 적용되어 바인더를 용융시킨다. 절대 압력이 20 바 이상인 포화 스팀은 경제적이지 않다. 바람직하게, 11-15 바의 절대 압력 범위가 우수한 작동 범위이다. 폴리아미드의 용융 온도의 실제 이동은 제품이 스팀 성형되는 공동에서 생성된 스팀 압력에 의존한다. 따라서, 사용된 압력의 선택은 또한 강화 섬유의 용융 온도에도 의존한다. 예를 들어, 바인더 섬유로서 PA-6을 사용할 때 바람직한 압력은 11-15 바의 절대 압력이다.
보통의 뜨거운 공기, 핫 플레이트 또는 IR 파 대신 스팀을 사용함으로써 스팀의 물 분자들의 효과를 이용하여 폴리아미드의 용융점을 더 낮은 온도로 이동시키는 것이 가능하다. 폴리아미드에 대한 물의 효과는 주지이며, 통상 단점으로 생각된다. 많은 선행기술은 이 효과를 피하는 방식이나 그것을 방지하기 위한 시도를 설명한다. 예상외로 바로 이 효과가 분말, 플레이크 또는 섬유의 형태로 적용된 폴리아미드 재료와 폴리에스테르(PET)와 같은 DSC로 측정된 유사한 용융점을 가진 다른 열가소성 섬유들을 조합하는 것을 가능하게 하여, 단독 결합 재료로서 폴리아미드가 사용되고, PET와 같은 강화 섬유가 그것의 섬유 형태로 유지된다. 이제 다공성 구조를 가짐으로써 흡수 및 기류 저항력과 같은 음향 특성은 물론 열 전도성이 증진된 열 안정한 성형품을 얻는 것이 가능하다.
스팀의 효과는 가역적 확산 메커니즘에 기초한다. 작은 섬유 직경 또는 미세 입자의 형태로 폴리아미드를 사용하면 용융 및 고화가 빠르고, 짧은 제조 사이클을 제공한다. 일단 스팀이 몰드로부터 방출되면, 폴리아미드가 고체 상태로 변환하고, 해당 부품이 강성 부품으로서 이형될 수 있다. 이것은 취급될 수 있는 구조적인 부품을 얻기 전에 몰드 내부나 외부에서 명백히 냉각될 필요가 있는 다른 열가소성 바인더와 비교했을 때 장점이다.
이제 사용된 전체 온도가 스팀 없는 가열 방법과 비교하여 훨씬 낮게 유지될 수 있기 때문에 PET 섬유의 탄성은 그대로 유지되고, 이로써 더욱 로프트한(rofty) 재료가 얻어진다. 또한, PA의 결합은 최종 제품의 필요한 강성을 얻는데 충분하다는 것이 판명되었는데, PET 섬유가 이들의 탄성을 유지하고, PA 용융된 매트릭스 재료는 교차점에서만 결합하기 때문이다. 재료는 웹의 보이드(void) 볼륨으로 인하여 그것의 로프트한 외형을 유지한다. 따라서, 최종 제품은 여전히 공기 투과성일 것이다. 또한, 매트릭스인 폴리아미드와 함께 강화 섬유로서 유리섬유를 사용하면 또한 스팀의 사용이 유익하다는 것이 판명되었다. 결합 특성의 정밀한 조절로 인하여 가열 및 냉각 동안 모두 더 적은 에너지가 공정에 필요하다.
최신 기술에 따른 가열 공정에서는 재료가 열가소성 매트릭스 재료의 용융점까지 가열된다. 재료의 냉각은 제품으로부터 열의 더 느린 대류로 인하여 느리며, 강화 섬유의 탄성의 부족으로 인하여 재료가 붕괴되었기 때문에 더 컴팩트하게 된다. 그래서 용융된 상태가 더 긴 기간 지속될 것이다. 결과적으로, 결합의 양을 조절하는 것이 더 어렵다. 또한, 이 냉각 기간 동안에 재료는 결합 매트릭스의 더 오랜 용융된 상태로 인해 연성을 유지하며, 따라서 취급이 더 어렵다. 이것은 특히 헤드라이너와 같은 대형 자동차 트림 부품, 또는 트럭이나 대형 차량의 적재 바닥에도 마찬가지이다.
예상외로 본 발명에 따른 재료 및 공정을 사용하면 곧바로 스팀이 재료를 떠나게 되어 용융 과정이 즉시 중단되며, 얻어진 재료가 다시 고체 상태가 된다는 것이 판명되었다. 이것은 즉시 취급 가능한 재료로 인하여 제조 사이클 시간을 줄일 수 있는 능력에 있어서 장점이다. 또한, 용융 과정이 즉시 중단될 수 있다는 사실은 결합 특성과 그에 따른 재료의 다공성을 조절하는 매우 소중한 방식이며, 이것은 재료의 공기 투과성에 중요하다.
플레이크, 분말 또는 섬유와 같은 분리된 형태로 폴리아미드의 사용은 다공성이면서 합체된 구조를 얻기 위하여 강화 섬유들의 분리된 결합을 보장하는데 필요하다. 강화 섬유들의 분리된 상태에서의 완전한 합체로 인하여 높은 휨 강성은 물론 역학적 강성이 얻어질 수 있다. 선택된 재료가 바람직하게 적어도 180℃ 이상에서 열 안정하기 때문에 그것의 구조를 유지하는 재료가 얻어지며, 특히 높은 열 부하에 장시간 노출될 때도 연화되거나 늘어지지 않을 것이다. 압력 하에 포화 스팀에 의한 직접 처리의 영향 하에 폴리아미드와 강화 섬유의 합체는 폴리아미드의 연화 및 용융에만 기초하므로, 최종 제품의 원하는 3D 형상을 얻기 위해 필요한 것 이상으로 강화층을 압축하는 것이 필요하지 않다.
놀랍게도 다공성 강화층에 추가의 층들의 라미네이팅이 동일한 스팀 성형 공정 단계에서 가능하다는 것이 판명되었다. 심지어 PA 매트릭스 재료는 추가의 층들을 결합시키기 위한 라미네이팅 바인더로서, 예를 들어 오픈 셀 발포체 층 및/또는 알루미늄 호일 및/또는 스크림 층과 같은 반사층과 함께 사용될 수 있다.
심지어 더 놀랍게도 본 발명에 따른 온도 범위에서 스팀 성형을 사용하면 발포체 재료가 음향 성능에서 변화되지 않는다는 것이 판명되었다. 최신 기술에 따른 통상의 열간 성형 방법에서는 발포체가 통상 발포체가 연화되어 외부층에 스킨을 형성하거나 심지어 더 나쁘게는 볼륨을 수축시키거나 붕괴하는 온도까지 가열된다. 이것은 성형 후의 발포체의 품질과 음향 성능에 해로운 효과를 가진다. 원래 상태와 비교해서 성형 후 흡음성에 원치 않는 이동이 보일 수 있다. 더 나쁘게는 이런 이동이 전체적인 흡음성의 손실로 변환될 수 있다.
스팀은 발포체를 그것의 원래 성분들로 다시 재생시키는 것으로 알려져 있으며, 따라서 통상 재료의 변성을 원치 않는 경우에는 부품들의 성형에 사용되지 않는다. 놀랍게도 본 발명에 따른 공정은 처리된 발포체의 구조적 및 음향적 특성에 어떤 측정 가능한 영향을 나타내지 않는다. 특히 발포체가 스팀 공정 동안 용융하지 않기 때문에 발포체 제조 동안에 원래 획득된 오픈 셀 구조가 유지된다. 다공성 강화층과 발포체 층의 결합은 폴리아미드 바인더 재료의 용융된 소적(小滴)들로부터만 생긴다. 이것은 안정한 라미네이트 결합을 얻는데 충분하다. 이것은 엔진 격납실과 같은 열 부하 환경에서 분리 온도가 통상 사용된 재료에 비해서보다 훨씬 더 높다는 추가의 장점을 가진다. 이에 더하여, 열적으로 약한 연결은 더 이상 바인더 자체가 아니게 된다.
심지어 동일한 원리에 따라서 반사 재료가 다공성 강화층에 직접 라미네이트될 수 있다는 것이 판명되었다. 그러나, 금속 호일, 특히 알루미늄 호일의 경우, 라미네이션을 증진시키기 위하여 다공성 강화층과 접촉하는 라미네이션 표면이 전처리될 수 있다.
필요하다면 결합 특성을 증진시키기 위하여 필름, 분말, 플레이크 또는 스크림 층의 형태로 추가의 폴리아미드 바인더 층이 층들 사이에 놓일 수 있다.
다공성 강화층
다공성 강화층은 열가소성 결합 재료의 본질적으로 분리된 소적들에 의해서 섬유 교차 위치에서 함께 고정된 무작위 배치된 결합 재료와 강화 섬유의 증가된 강성을 지닌 공기 투과성 복합체이다.
열가소성 결합 재료로 사용된 재료는 분말, 플레이크 또는 섬유 형태의 폴리아미드 매트릭스이다. 다공성 강화층에 폴리아미드 섬유의 사용이 가장 바람직한데, 섬유들이 일반적으로 함께 더 잘 블렌드되고, 합체 전 웹의 취급 동안에 그 상태를 유지하기 때문이다. 특히, 플레이크 또는 분말은 합체 없이 취급함으로써 웹으로부터 나와 강화 섬유들 사이에 들어갈 수 있다.
폴리아미드로서 모든 타입의 폴리아미드 혼합물이 이용 가능하며, 바람직하게는 CoPA(코-폴리아미드), 폴리아미드-6(PA-6) 또는 폴리아미드-6.6(PA6.6) 중 적어도 하나이다. 기본적 폴리아미드 배합(처방)에 통상 사용되는 첨가제는 청구된 기본적 폴리아미드 재료의 일부인 것으로 예상되며, 예를 들어 자외선 내성을 얻기 위한 화학적 화합물 또는 열 안정성을 증가시키기 위한 추가 화학물질이 있다.
폴리아미드 결합 섬유의 사용이 가장 바람직하며, 실시예와 바람직한 실시형태에서 사용되지만, 분말이나 플레이크의 사용도 동일한 실시예에서 비슷한 결과로서 사용될 수 있다.
강화 섬유는 유리섬유, 현무암 섬유 또는 탄소섬유와 같은 광물계 섬유, 및/또는 증기 압력 하에 폴리아미드의 용융 온도보다 높은 DSC에 따라 측정된 용융 온도를 갖는 폴리에스테르 섬유 등의 인조섬유(man-made fiber), 및/또는 아마, 코코넛 또는 양마 섬유(kenaff fiber) 등의 천연 섬유일 수 있다.
특히, 강화 섬유는 DSC 측정에 따른 용융 온도가 스팀 환경에서 폴리아미드 결합 재료의 용융 온도보타 높은 어떤 열가소성 중합체 기재 재료일 수 있다. 예를 들어, 용융 온도가 230-260℃인 PET(폴리에스테르 테레프탈레이트)와 같은 인조 섬유가 강화 섬유로 사용될 수 있다. 재료의 선택은 최종 제품의 전체적인 열 안정성 및 개별 재료의 가격에 기초한다.
또한, 인조 섬유와 광물 섬유의 혼합물, 예를 들어 PET와 유리섬유(GF)의 혼합물이 강화 섬유로 사용될 수 있다. 이러한 조합의 사용은 최종 층의 로프트성(roftiness)을 증가시킬 것이며, 강음층(acoustic reinforcement layer)이라고 정의될 수 있는바, 상세한 내용은 이 층에 대한 별도의 설명을 참조한다. 강화 섬유는 필요한 재료 특성에 따라서 절단된 섬유, 엔드리스 필라멘트 또는 로빙(roving)일 수 있다.
강화층의 출발 재료는 무작위 배치된 결합 재료와 강화 섬유의 매트이며, 이것은 본 분야에 주지된 방법에 따라, 예를 들어 에어 레이드, 또는 카딩 기술을 사용하거나 섬유 재료의 압출 후 직접 발포에 의해서 제조될 수 있다. 제조된 매트는 손쉬운 취급을 위하여, 예를 들어 니들링(needling) 즉 바느질에 의해서 미리 합체될 수 있다.
강화 섬유에 대한 폴리아미드 결합 재료의 비율은 스팀 처리 후 재료가 다공성을 유지하는 정도이며, 바람직하게 20-60중량%의 폴리아미드 결합 재료가 사용된다.
강음층
강음층은 증가된 흡음 특성을 갖는 강화층의 로프트한 버전이다.
바인더 재료는 다공성 강화층에 대해 개시된 것과 동일하지만, 강화 섬유는 유리섬유, 현무암 섬유 또는 탄소섬유와 같은 광물계 섬유와, 스팀 압력 하에 폴리아미드의 용융 온도보다 높은 DSC에 따라 측정된 용융 온도를 갖는 폴리에스테르 섬유 등의 인조섬유 및/또는 아마, 코코넛 또는 양마 섬유의 천연 섬유의 어떤 조합 또는 블렌드일 수 있다. 예를 들어, 용융 온도가 230-260℃인 PET(폴리에스테르 테레프탈레이트)와 유리섬유의 조합이 강화 섬유로서 잘 작동할 것이다.
섬유들의 이러한 조합을 사용함으로써 재료는 스팀 성형 공정 동안에 그것의 로프트성을 유지한다는 것이 판명되었다. 재료는 증가된 강성은 물론 증가된 흡음성을 가진다.
유리섬유와 같은 광물 섬유는 미세 섬유이며, 이러한 것은 흡음에 바람직하지만, 열처리시 볼륨을 잃고 따라서 원래 흡음 특성을 잃는 경향을 나타낸다. 폴리에스테르 섬유 또는 양마 섬유와 같은, 적절히 선택된 인조 섬유 또는 천연 섬유는 라이닝 재료의 스팀 성형 동안에 이들의 견고성(rigidness)을 유지한다는 것이 예상외로 판명되었다. 따라서, 재료의 볼륨이 유지되고, 일체화된 즉 합체된 재료가 다공성을 유지하며, 이로써 원래 흡음 특성이 그대로 제공된다.
바람직하게, 약 20-40중량%의 폴리아미드, 약 20-50중량%의 유리섬유 및 20-50중량%의 폴리에스테르 섬유 또는 천연 섬유의 혼합물이 잘 작동할 것이다.
강화 섬유는 필요한 재료 특성에 따라서 절단된 섬유, 엔드리스 필라멘트 또는 로빙일 수 있다.
열 반사층
다공성 섬유 강화층과 함께 적어도 열 반사층이 사용될 수 있다. 열원, 일반적으로 엔진이나 파워 트레인 또는 배기 라인의 부품들과 마주하는 표면 또는 일광에 노출된 표면은 적어도 열 부하가 증가된 영역에서 열 반사 커버 층으로 부분적으로 또는 완전히 덮일 수 있다. 트림 부품의 우수한 방열성을 얻기 위하여 반사 커버 층은 열 안정해야 하며, 열원이나 태양으로부터의 적외선을 반사할 수 있어야 하며, 바람직하게 반사 커버 층은 금속 호일 층, 바람직하게는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 호일 층, 또는 알루미늄 증착된 텍스타일 또는 부직포, 또는 알루미늄 섬유로 제조된 텍스타일 중 하나이다. 열 반사층은 적어도 열화 없이 스팀 처리를 견딜 수 있어야 한다.
반사 커버 층은 바람직하게 20 내지 150μm, 더 바람직하게 50 내지 80μm이다. 강화층이 주요 정적 기능을 수행하고, 반사층의 유일한 기능은 주로 열을 반사하는 것이므로 얇은 두께가 사용될 수 있다.
모든 경우에 필요한 것은 아니지만 반사 커버 층은 적어도 부분적으로 미세 천공될 수 있다. 미세 천공은 니들링, 슬릿팅, 마이크로 피져링 또는 펀치 기술과 같은 주지된 기술에 의해서 행해질 수 있다. 반사층의 선택적인 천공에 의해서 해당 층의 열 반사 효과가 유지되지만, 이 영역에서 음파의 투과율이 달성되어 음원과 마주하는 다층 라이닝의 알루미늄 호일이 덮인 측면이 그것의 음향 활성을 유지하게 된다.
바람직하게, 선택된 반사 커버 층 재료가 다공성이 아니거나 천공되지 않는 경우, 다공성 강화층으로 스팀 침투를 최적화하기 위해서 바람직하게 반사 커버 층으로 덮이지 않은 섬유 트림 부품의 측면에서 열이 들어와야 한다.
재료의 양측에 모두 반사 커버 층이 사용된 경우, 사용된 층들 중 적어도 하나는 천공되어야 하며 및/또는 섬유층으로 스팀 흐름이 가능할 만큼 충분히 다공성이어야 한다.
반사 재료 층은 또한 본 발명에 따른 두 강화층 사이에 사용될 수 있다. 이 층은 바람직하게 천공되거나 다공성이지만, 스팀 흐름이 하나의 반쪽 몰드만 통해서 들어가는 대신 두 반쪽 몰드 모두로 들어간다면 천공되거나 다공성인 호일이 필요하지 않다.
발포체 층
추가의 층으로서 오픈 셀 발포체 층이 사용될 수 있다. 발포체는 바람직하게 스킨리스 발포체이다. 발포체가 발포 및 경화 후에 시트로 절단되고, 따라서 스킨리스라서 오픈 셀 구조에 직접 접근 가능한, 연속 또는 불연속 제조된 슬랩 발포체가 가장 바람직하다.
바람직하게, 발포체 층은 160-220℃에서 적어도 단기 열 안정하며, 예를 들어 그것은 오픈 셀 폴리우레탄(PUR) 발포체, 또는 폴리에스테르(PET) 발포체로 제조된다.
폴리우레탄 발포체는 폴리이소시아네이트와 폴리올의 첨가 반응에 의해서 제조된다. 첨가제가 필요에 따라 사용된다. 본 발명에 따른 라이닝에 사용될 수 있는 PUR 발포체의 예들은, 예를 들어 EP0937114 또는 EP937109A에 개시된다.
특히 엔진 격납실 영역 또는 열 부하가 증가되는 영역에서 사용하기 위하여, 난연제의 사용, 예를 들어 액체 및/또는 고체 난연제에 의한 처리 및/또는 발포체에 이러한 난연제의 합체가 선호된다. 예를 들어, EP1153067 또는 US6552098에 개시된 흑연이 추가된 발포체의 사용이 바람직할 것이다.
특히 슬랩 발포체의 제조 공정 및 재료 조성과 관련하여 이들 문헌들의 전체 내용이 본원에 참고로 포함된다.
본 발명에 따른 라이닝과 함께 사용될 수 있는 슬랩 발포체로서 제조된 산업상 이용가능한 발포체는, 예를 들어 Huntsmann의 ACOUSTIFLEX S15(반 견고성) 또는 ACOUSTIFLEX F 25(가요성), 또는 Foampartner의 Flexidur 15 FR+(반 견고성) 또는 Rigidur 10(반 견고성) 또는 Eurofoam에 의해 제조된 상이한 등급 및 밀도의 일군의 Thermoflex 반 견고성 발포체들, 예를 들어 Thermoflex 15, Thermoflex 15 MDA, Thermoflex 15 MDA VW, Thermoflex 16, Thermoflex 22 및 T-flex 16 또는 T-flex 22와 같은 가요성 Thermoflex 발포체들이다.
바람직하게, 발포체의 밀도는 8 내지 40kg/㎥, 더 바람직하게 12 내지 30kg/㎥이다. 오픈 셀 발포체가 본 발명에 따른 라이닝의 전체적 소음 감쇠부에 추가될 때, 성형 전 슬랩 발포체에 대해 대략 6 내지 45(mm)의 두께에서 기류 저항은 100 내지 5000(Ns.㎥)의 범위인 것이 바람직하다.
예상외로 발포체 층은 스팀 처리 동안 음향 특성을 변화시키지 않으며, 특히 시간 및 조건은 발포체가 오픈 셀 발포체 구조를 유지하는 정도이다. 특히, 표준 열간 성형 도구에서 라미네이트된 발포체에서 볼 수 있는 스킨 층의 밀폐는 본 발명에 따른 방법에서는 관찰되지 않는 것으로 판명되었다. 따라서, 오픈 셀 발포체의 음향 특성은 본 발명에 따른 라이닝에서 완전히 유지된다.
라이닝이 높은 기계적 부하를 지닌 구조적인 부품에 사용된다면, 사용된 발포체 층은, 예를 들어 폴리우레탄이나 폴리에스테르로 제조된 더 견고한 발포체 층을 선택하거나, 또는 발포체 층에 강화 섬유를 추가함으로써 전체적인 구조 특성을 증진시키도록 선택될 수 있다.
추가 층들
바람직하게, 추가의 층들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 심미적 커버, 또는 라미네이트된 라이닝이 몰드의 벽에 들러붙는 것을 방지하기 위한 점착방지층이 필요할 수 있다. 바람직하게, 스팀 성형 동안에 주어지는 온도 범위에 내열성인 열가소성 섬유 재료로 제조된 스크림 층이 사용된다.
스크림은 0.1 내지 약 1(mm), 바람직하게 0.25 내지 0.5(mm)의 두께를 갖는 얇은 부직포이다. 이들은 바람직하게 500 내지 3000(Nsm-3), 더 바람직하게 1000 내지 1500(Nsm-3)의 증가된 기류 저항(AFR)을 가진다.
스크림 층의 면적 중량은 15 내지 250(g/㎡), 바람직하게 50 내지 150(g/㎡)일 수 있다.
스크림은 연속 또는 스테이플 섬유 또는 섬유 혼합물로 제조될 수 있다. 섬유는 멜트블로운 또는 스펀본드 기술에 의해서 제조될 수 있다. 이들은 또한 천연 섬유와 혼합될 수 있다. 바람직하게, 선택된 재료는 장시간 열 부하 노출에도 열 안정하다. 스크림은 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리아미드, 또는 산화된 열 안정화된 폴리아크릴로니트릴(PAN, PANox라고도 한다) 또는 예를 들어 폴리에스테르와 셀룰로오스, 또는 폴리아미드와 폴리에스테르의 조합으로 제조된 섬유로 제조될 수 있다. 이 층은 적용 분야에 필요한 일반적인 처리에 의해서, 예를 들어 방유, 방수, 인화성 처리 등에 의해서 처리될 수 있다. 스크림 층의 바람직한 예는 폴리에스테르 및 비스코스 섬유로 제조된 부직포 스크림 층일 수 있다.
본 발명에 따른 라이닝이 객실에 사용될 때는 또한 부직포 카펫 또는 터프티드 카펫과 같은 대체 커버 층이 사용될 수 있다. 이들 층은 또한 본 분야에 주지된 종래의 방법을 사용함으로써 스팀 성형 공정 단계 후에 추가될 수 있다.
스팀 성형 공정에서, 폴리아미드 스크림 층은 또한 강화층에 직접 인접하지 않은 추가의 층들을 라미네이트하기 위해 및/또는 라미네이팅 구역에 결합 재료의 양을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 폴리아미드는 추가의 층들을 추가하기 전에 표면에 분말 또는 플레이크 형태로 산재될 수 있거나, 또는 얇은 접착 호일 또는 그물형 구조로 적용될 수 있다. 그래서 또한 강화층에 직접 인접하지 않은 다른 층들, 예를 들어 상이한 심미적 커버 층들, 예를 들어 터프티드 또는 부직포 카펫 층, 플로크 재료 또는 부직포 커버 재료가 본 발명에 따른 다층 라이닝에 라미네이트될 수 있다.
다층 라이닝
본 발명에 따라서 제조된 스팀 성형 다층 라이닝은 다공성 강화층, 및 발포체 층, 반사층, 또는 제2 다공성 강화층으로부터 선택된 적어도 제2 층을 포함한다.
본 발명에 따른 다층 라이닝의 특성을 더 증진시키기 위하여 추가의 발포체 층 또는 강화층 또는 심미적 커버 층 또는 기술적 스크림 층과 같은 추가의 층들도 사용될 수 있다. 또한, 상이한 밀도를 지닌 유사한 층들의 사용도 예상될 수 있다. 예를 들어, 두 발포체 층이 직접 접촉되어 사용된다면, 폴리아미드 결합층의 사용이 폴리아미드 섬유 스크림, 웹, 천공 호일, 분말 또는 플레이크 형태로 사용될 수 있다. 추가의 결합층으로서 폴리아미드의 사용은 그것이 강화층의 매트릭스 재료와 동일한 방식으로 스팀과 반응할 것이므로 유익하다.
다공성 강화층은 주로 필요한 구조적인 강성을 형성한다. 대부분의 용도에서 라이닝은 자체-지지 구조로서 사용된다.
바람직한 용도에서, 다층 라이닝은 다공성 강화층 및 다공성 강음층으로부터 선택된 적어도 두 층을 포함한다. 바람직하게, 두 층은 모두 라이닝의 가장자리에서만 또는 스페이서를 사용하여 서로 연결되며, 이 층들의 주 표면 사이에 중공 공간이 남는다. 중공 공간은 추가의 흡음 영역, 및 소리 및 열 차단 구역으로 기능한다. 적어도 하나의 다공성 강음층을 사용함으로써 전체적인 음향 성능이 증가될 수 있다.
엔진 격납실 영역에는 상이한 타입의 트림 부품이 사용되며, 예를 들어 엔진 캡슐, 엔진 상부 커버링 및 차량의 차체에 장착되는 엔진 캡슐이 사용된다. 또한, 본넷 라이닝, 외부 격벽 라이닝은 물론 프론트 빔을 따른 하부 엔진 쉴드 및 수직 요소들과 같은 다른 구성요소들이 엔진실의 열 관리를 최적화하기 위해서 엔진실에 위치될 수 있다. 특히, 후드 라이닝, 방화벽, 또는 자동차 엔진에 인접한 커버 부재, 예를 들어 엔진 헤드 커버, 엔진 측면 패널, 및 기어박스 및 배기 라인을 포함하는 파워 트레인과 같은 열 노출 영역에서 차량에 사용되는 다른 라이닝, 특히 본체 및 파워 트레인 및/또는 배기 라인에 장착된 히트 쉴드 등이다. 또한, 특히 엔진 및 객실 아래에 있는 사용된 모든 타입의 하부 본체 패널도 본 발명의 라이닝의 사용 범위에 들어간다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 제공된바, 이후의 바람직한 형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명을 더 설명하기 위해서 도면을 참조하여 특정 용도를 위한 층들의 유익한 조합의 예들이 제공될 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 예에 제한되면 안 되며, 이들은 본 발명에 따른 라이닝의 잠재력을 나타내기 위한 의미가 더 많다.
도 1은 본 발명에 따른 스팀 처리의 도식적 개요이다.
도 2는 본 발명에 따른 라이닝 재료의 층상화를 도식적으로 나타낸다.
하부 반쪽 몰드(2)와 상부 반쪽 몰드(1)를 포함하는 스팀 몰드를 도시한 도 1을 참조하여 제조 과정이 더 상세히 설명된다. 이들 두 반쪽 몰드는 함께 몰드 공동을 형성하며, 여기서 반 마무리된(반완성) 제품이 적어도 합체될 것이다. 몰드 공동은 최종 트림 부품의 원하는 3차원 형상으로 형성될 수 있다. 반 마무리된 제품으로서, 예를 들어 발포체 층(11)과 함께 결합 재료와 강화 섬유의 블렌드(10)를 사용한 부직 섬유 매트가 있다. 바람직하게, 몰드의 두 반쪽은 유입구 및 유출구(7,8)를 가지며, 이들을 통해서 포화된 스팀이 몰드 공동으로 흘러서 합체되고 라미네이트되는 다층 재료와 직접 접촉하게 된다. 포화된 스팀이 사용되기 때문에 반쪽 몰드들은 압력 증강을 돕고 스팀 응축을 방지하기 위해 따뜻한 상태로 유지된다. 스팀의 응축은 열 에너지의 손실을 일으킬 수 있고, 제품이 물로 젖을 수 있다. 도면에서 이것은 채널(3, 4, 5 및 6)로 도시되며, 반쪽 몰드들을 위한 닫힌 열 시스템을 나타낸다. 반쪽 몰드들의 가열은 라이닝의 성형에 중요하지 않다.
몰드는 그것의 가장자리에 추가의 절단 및 실링 요소(9)를 가질 수 있으며, 이들은 독립적으로 이동되거나 밀릴 수 있고, 이들은 미로형 시일을 통해서 몰드의 주변에 압밀 실링을 만든다. 몰드의 압밀 실링(pressure-tight sealing) 후, 반 마무리된 제품은 포화된 스팀에 노출된다. 스팀은 가압 스팀으로 사용되며, 몰드 공동 내의 압력은 대략 2-20(바 절대값), 바람직하게 적어도 9(바 절대값)의 압력이며, 전체 합체 기간 동안 몰드 공동이 이 압력으로 유지된다.
공정 시간은 합체 동안 스팀 압력 발생 및 방출에 의해서 통제된다. 바람직하게, 프레스 몰드를 개방하기 전에 가압된 스팀이 방출된다. 일부 물은 스팀 처리 동안 응축하여 본 발명에 따른 라이닝 재료에 남지만, 이것은 몰드의 개방 후, 주로 해당 부품의 중심에 남은 잔류 열 에너지로 인하여 건조될 것이다. 예상외로 스팀 압력이 제거되자마자 폴리아미드의 연화 및 용융이 반전되어 해당 부품이 고화된다. 따라서, 스팀 공정은 필요한 짧은 체류 시간으로 인하여 유익할 뿐만 아니라, 성형된 부품이 몰드 공동에서 제거될 수 있기 전에, 건조 시스템에 의한 종래의 압축 성형에서 필요한, 냉각 시간을 없앤다.
본 발명에 따른 다층 라이닝의 제조 방법의 예는 적어도
40 내지 80%의 강화 섬유와 20 내지 60%의 섬유, 플레이크 또는 분말 형태의 폴리아미드 매트릭스 재료를 블렌딩하고, 상기 블렌드의 웹을 형성하는 단계;
두 반쪽 몰드로 구성된 몰드 내에서 제1 블렌드 웹과 적어도 오픈 셀 발포체 층, 열 반사층, 또는 강화 섬유와 폴리아미드 매트릭스 재료의 제2 블렌드 웹으로부터 선택된 적어도 추가의 층을 층상화하는 단계;
적층된 다층 재료를 가압된 포화된 스팀으로 처리하는 단계를 포함하며, 이로써 블렌드된 웹의 폴리아미드 매트릭스 재료가 스팀 압력 하에 DSC에 따른 폴리아미드 매트릭스의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되고, 이로써 강화 섬유들이 함께 결합하여 블렌드된 웹을 합체시켜 다공성 강화 층을 형성하며, 이로써 적층된 층이 함께 라미네이트된다.
반쪽 몰드들은 시작시 충분히 밀폐될 수 있거나, 또는 스팀 처리 동안 밀폐될 수 있으며, 스팀의 일부는 스팀 공정의 시작시 및/또는 종료시 방출된다. 포화된 스팀 압력은 바람직하게 9 내지 20(바 절대값)의 범위에서 사용된다.
층상화된 재료가 몰드에 들러붙는 것을 방지하기 위하여 적어도 하나의 추가의 스크림 층이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르-셀룰로오스 부직포 스크림 층이다. 적층된 다층 재료는 블렌드된 웹의 부가층, 발포체 층과 같은 추가의 층을 심지어 더 함유할 수 있다. 폴리아미드 매트릭스는 바람직하게 코-폴리아미드 또는 폴리아미드-6 또는 폴리아미드-6.6 또는 이들 폴리아미드들의 혼합물이다.
개시된 제조 공정에 따라서 제조된 성형된 포화된 다공성 다층 라이닝은 엔진 격납실 커버 패널, 엔진의 상부, 측면 또는 하부 커버 패널, 오일 팬 커버, 하부 엔진 쉴드, 방화벽, 적어도 부분적으로 커버하는 외부 대시 패널, 엔진 격납실의 쿨러 뒤편의 공기 안내 패널, 뒷좌석 뒷 선반 또는 트렁크 적재 바닥과 같은 자동차 트림 부품으로 사용할 수 있는 3D 형상으로 직접 성형될 수 있다.
스팀 성형된 다층 라이닝은 가장 유익하게 차량에서 열 부하가 증가하는 영역에, 예를 들어 엔진, 파워 트레인 및 배기 시스템에 가까운 부근에 사용될 수 있으며, 또한 차량의 창 뒤편에서 직접 일광에 노출되는 트렁크 영역 또는 트림 부품에, 예를 들어 뒷좌석 뒷 선반 또는 선스크린에 사용될 수 있다.
도 2는 가능한 다층 라이닝 재료의 예들을 도시한다. 본 발명에 따른 라이닝에 기초하면, 다공성 강화층 또는 다공성 강음층이 선택될 수 있다. 차이는 강화층은 주로 폴리아미드 매트릭스와 강화 섬유로 제조된다는 것이다. 강음층은 폴리아미드 매트릭스와 강화 섬유로 구성되지만, 강화 섬유가 인조 섬유와 광물 섬유의 블렌드, 예를 들어 폴리에스테르와 유리섬유의 블렌드이며, 이것은 스팀 과정을 사용한 합체 후에 더욱 로프트한 층을 제공한다.
도 2A는 다공성 강화층(10)과 오픈 셀 발포체 층(11)을 가진 예를 도시하며, 바람직하게 적외선 반사층(13)이 라이닝의 외부면 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 라이닝의 외부면을 덮기 위하여 스크림 층(13)이 사용될 수 있다. 다공성 강화층(10) 대신에 더 높은 흡음 수준이 필요한 상황에서는 강음층이 사용될 수 있다.
일반적으로, 강화층은 그것이 비슷한 강성 특성을 가지므로 자동차 트림 부품에 통상 사용되는 사출 성형된 플라스틱 층을 대신할 수 있다. 그러나, 그것의 다공도로 인하여 그것은 사출 성형된 부품의 경우에는 그렇지 않은 흡음 특성을 나타낸다. 추가의 흡수층의 사용은 심지어 흡음을 증가시킨다.
고온 환경에서, 특히 엔진 격납실 영역에서 사용되는 자동차 트림 부품의 경우, 다공성 강화층과 오픈 셀 발포체 층의 조합은 그것이 매우 가볍고 대부분의 음향 요건에 적합하기 때문에 좋은 선택이다.
직접 엔진 장착된 부분과 같은 열 부하가 증가된 영역에서 사용되는 트림 부품의 경우, 다공성 강화층과 더 로프트한 다공성 강음층의 조합의 사용은 아주 좋은 선택사항이다.
열 반사층은, 특히 열원을 향하는, 및/또는 가장 직접적인 열 에너지를 얻는 표면에서 또는 그 표면에서 부분적으로 사용될 수 있다.
또한, 다공성 강화층(10)은 강음층(14)과 조합될 수 있다(도 2B).
도 2C 및 2D는 적어도 세 층의 예들을 도시한다. 도 2C에서는 발포체 층이 두 강화층(10) 사이에 샌드위치되지만, 표준 강화층이 사용되기도 하며, 두 강음층 또는 각각의 타입 중 하나가 다층 라이닝이 사용되는 상황에 따라 또한 사용될 수 있다. 특히, 발포체가 열 보호를 필요로 하는 차량의 높은 열 부하 영역에서는 이것이 선택사항이다. 바람직하게, 또한 반사 표면(미도시) 및/또는 스크림 층으로 적어도 부분적으로 커버하기도 한다.
도 2D는 두 발포체 층(11) 사이에 샌드위치된, 중심층인 강화층(10)과의 샌드위치를 도시한다. 이 레이아웃은 승객 및 서비스 직원이 표면과 규칙적으로 접촉하게 되는 경우에 장점을 가진다. 유리섬유는 이들이 라이닝 표면으로부터 찌르는 경우 심하게 따가운 효과를 가지며, 이것은 마침내 불쾌함에 이른다. 발포체는 유리섬유 표면을 덮어서 이 부위의 효과를 방지한다. 강화층은 주요 구조적 특성을 가져오며, 따라서 발포체는 통상 사용되는 것처럼 반 견고성이거나 또는 심지어 더 연성인 오픈 셀 발포체 타입일 수 있다.

Claims (13)

  1. 강화 섬유와 섬유, 플레이크 또는 분말 형태의 폴리아미드 매트릭스 재료를 블렌딩하고, 상기 블렌드의 웹을 형성하는 단계;
    몰드 내에서 상기 블렌드된 웹과 적어도 오픈 셀 발포체 층, 열 반사층 또는 상기 블렌드된 웹의 다른 것으로부터 선택된 추가의 층을 층상화하는 단계;
    적층된 다층 재료를 가압된 포화 스팀으로 처리하는 단계를 포함하며, 이로써 블렌드된 웹의 폴리아미드 매트릭스 재료가 스팀 압력 하에 DSC에 따른 폴리아미드 매트릭스의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되고, 이에 의해 강화 섬유들이 함께 결합하여 블렌드된 웹을 합체시켜 다공성 강화 층을 형성하며, 또 적층된 다층의 모든 층들이 함께 라미네이트되는 것을 특징으로 하는 방열 및 방음을 위한 다층 라이닝의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블렌드된 웹에서 강화 섬유는 40 내지 80중량%이고, 폴리아미드 매트릭스 재료는 20 내지 60중량%인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 몰드 내의 포화된 스팀은 9 내지 20(바 절대값)의 범위에서 가압되는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 적어도 하나의 추가의 스크림 층이 사용되는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 적층된 다층은 상기 블렌드된 웹 또는 발포체 층 또는 열 반사층의 추가의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 열 반사층은 인접한 층을 단지 부분적으로만 덮는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 강화 섬유는 유리섬유, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 광물계 섬유, 또는 스팀 압력 하에 폴리아미드의 용융 온도보다 높은 DSC에 따라 측정된 용융 온도를 갖는 폴리에스테르 섬유의 인조 섬유, 또는 아마, 코코넛 또는 양마 섬유의 천연 섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 강화 섬유는 유리섬유, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유의 광물계 섬유와, 스팀 압력 하에 폴리아미드의 용융 온도보다 높은 DSC에 따라 측정된 용융 온도를 갖는 폴리에스테르 섬유의 인조 섬유, 또는 아마, 코코넛 또는 양마 섬유의 천연 섬유의 블렌드인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 강화층을 형성하는 강화 섬유는 20-40중량%의 폴리아미드, 20-50중량%의 유리섬유, 및 20-50중량%의 폴리에스테르, 천연 섬유, 또는 폴리에스테르 및 천연 섬유의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 폴리아미드 매트릭스는 폴리아미드-6, 폴리아미드-6.6 또는 코-폴리아미드, 또는 다양한 타입의 폴리아미드의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 오픈 셀 발포체층은 스킨리스 발포체인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 발포체는 폴리우레탄(PUR) 발포체, 폴리에스테르(PET) 발포체 또는 섬유 충전된 발포체인 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 스팀 성형 다공성 다층 라이닝은 엔진 격납실 커버 패널, 엔진의 상부, 측면 또는 하부 커버, 오일 팬 커버, 하부 엔진 쉴드, 방화벽, 적어도 부분적으로 커버하는 외부 대시 패널, 엔진 격납실의 쿨러 뒤편의 공기 안내 패널, 뒷좌석 뒷 선반 또는 트렁크 적재 바닥과 같은 증가된 열 부하를 가진 영역에서 자동차 트림 부품으로 설치할 수 있는 3차원 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 다층 라이닝의 제조 방법.
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