KR101766087B1

KR101766087B1 - 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재

Info

Publication number: KR101766087B1
Application number: KR1020150176879A
Authority: KR
Inventors: 이진형; 이종헌; 이호달; 권충호; 박장석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; (주)대한솔루션
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-08-07
Also published as: KR20170069542A

Abstract

본 발명은 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에테르 폴리올 및 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지에 충전제를 혼합하여 스프레이 폴리우레탄을 제조하여 차음재를 형성함으로써 기존 차음재 대비 경량화하면서 차음성능을 크게 향상시키고, 공정의 용이성, 두께의 가변화, 가공성, 유연성이 향상되고, 인장강도, 신율, 인열강도, 경도 등 기계적 물성에서도 우수한 효과가 있으며, 이를 이용하여 자동차 내장재, 철도차량, 빌딩 등의 바닥면, 강판, 부직포, 콘크리트 패널, 목판 등의 복합재 등에 적용 가능한 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재에 관한 것이다.

Description

스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재{SOUND-INSULATION FOR AUTOMOBILE USING SPRAY POLYURETHANE}

자동차는 주행하는 도중 엔진으로부터 소음이 지속적으로 발생하게 되고, 이때 발생한 소음은 대쉬 패널을 통하여 차량의 내부로 침투되거나, 차체의 틈을 통하여 외부로 누출된다. 그리하여 차량의 내부에 탑승한 사람은 차량의 실내로 침투한 소음으로부터 피해를 받게 되고, 차량의 외부에 있는 사람 또한 엔진으로부터 노출된 소음의 피해를 받게 된다. 따라서 자동차 소음을 감소시키기 위해 차량의 전면에 걸쳐서 다양한 재료가 방음 재료에 적용되고 있다.

일반적으로 방음재료는 대부분 다중 구조를 가지고 있는데, 이는 조성과 밀도가 서로 다른 재료가 조합된 다중층 타입을 사용함으로써 동일재료 중량에 대하여 보다 유리한 흡차음 효과를 얻기 위해서이다. 이러한 다중구조의 방음재료는 크게 흡음재와 차음재를 조합하여 적층한 후 사용하는 방법이 널리 알려져 있다.

상기와 같이 방음 및 차음효과를 가지는 재료를 사용함에 있어서, 상기 재료를 경량화한 경우에는 연비의 향상도 기대할 수 있다. 최근에는 상기한 차음재와 흡음재의 경량화를 위하여 다양한 종류의 재료가 적용되고 있다.

특히 차음재의 경우 가공성 및 유연성이 우수한 에틸렌 초산 비닐 공중합체(Ethylene Vynyl Acetate: EVA)를 사용하여 차음 성능을 향상시키기 위해 비중이 1.9~2.1의 범위를 가지는 시트 형태로 제조하여 사용되고 있다. 이러한 차음재는 자동차, 철도차량, 빌딩 등의 바닥면이나 벽면 등에 부설되거나, 강판, 부직포, 콘크리트 패널, 목판 등에 맞붙이는 복합재로서 널리 사용되고 있다.

자동차의 경우, 차음재는 비중이 무거운 고무 종류인 헤비레이어(Heavy layer)를 재료로 한 제품이 주로 사용되고 있다. 상기 차음재는 흡음재와 함께 자동차의 본네트의 내측면이나 대쉬 패널, 또는 자동차 내부의 패널에 접착되어 소음원으로부터 전달된 소음이 일부를 반사시켜 외부로 보내고, 일부는 통과시키며 감쇄시키는 작용을 한다. 이렇게 본네트에 설치된 차음재는 엔진으로부터 발생된 소음을 감쇄시키는 한편 외부로 반사시키게 되고, 자동차 내부의 패널에 설치된 차음재는 엔진이나 외부의 소음을 외부로 반사시키거나 감쇄시킴으로써 자동차의 실내를 소음의 피해로부터 보호할 수 있도록 한다.

그러나 자동차의 대쉬 패널을 기준으로 절연체(Dash Insulator)나 대쉬 분리 패드(Dash Isolation Pad)부에 사용되는 기존의 차음재 조성물은 PVC(Poly Vinyl Chloride), NR(Nature Rubber), EVA(Ethylene Vynyl Acetate) 등의 바인더에 충전제를 첨가하여 사용되어 왔으나, 두께 및 중량을 높이는 것에 초점이 맞춰져 있어 바인더 및 충전제의 분산도를 파악하여 차음 성능을 향상시키는 것에는 한계가 있었다.

종래 한국등록특허 제10-0889848호에서는 자동차용 차음재로 EPDM, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 탄산칼슘(CaCo₃), 스테아르산, LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene), 탄성중합체(elastomer) 및 배합유(Process Oil)를 포함하는 자동차용 차음재에 관해 개시되어 있다. 그러나 종래 문헌에서는 차음효과를 위해 비중(1.9~2.1)이 높은 차음재가 사용되고 있다. 즉, 질량 법칙이 차음 성능에 적용되기 때문에 비중이 높은 차음재를 적용하면 차음 성능은 좋아지나, 흡차음재 부품 중량이 비례적으로 높아져 차량 총중량이 증대되는 문제가 있다.

따라서 이러한 기존의 차음재 대비 경량화하면서도 바인더 및 충전제의 분산도를 향상시켜 차음성능이 우수한 새로운 소재에 대한 개발이 요구된다.

한국등록특허 제10-0889848호

상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 폴리에테르 폴리올 및 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지에 충전제를 혼합하여 스프레이 폴리우레탄을 제조하여 차음재를 형성함으로써 기존 차음재 대비 경량화 및 차음성능을 크게 향상시키고, 스프레이 방식으로 폴리우레탄 차음재를 형성함으로써 공정이 용이하며, 차음재의 두께 가변화, 가공성, 유연성이 향상되고, 인장강도, 신율, 인열강도, 경도 등 기계적 물성에서도 우수한 효과가 있다는 사실을 알게 되어 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 차체의 중량을 저감시키는 동시에 차음성능이 향상된 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 차음재를 이용하여 제조된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공하는데 있다.

본 발명은 수산기(OH)가 110~130 mgKOH/g의 범위를 갖는 폴리에테르 폴리올 수지 30~40 중량%; 이소시아네이트(NCO)기의 함량이 20~30 중량%의 범위를 갖는 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 10~20 중량%; 및 충전제 40~60 중량%;를 포함하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 차음재를 이용하여 제조된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공한다.

본 발명에 따른 자동차용 차음재는 폴리에테르 폴리올 및 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지에 충전제를 혼합하여 스프레이 폴리우레탄을 제조하여 차음재를 형성함으로써 기존 차음재에 비해 차체의 중량을 저감시켜 연비 개선효과가 있으면서도 차음성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 스프레이 방식으로 폴리우레탄 차음재를 형성함으로써 공정이 용이하며, 차음재의 두께 가변화, 가공성, 유연성이 향상되고, 인장강도, 신율, 인열강도, 경도 등 기계적 물성에서도 기존 차음재 대비 우수한 효과가 있다.

또한 이를 이용하여 자동차 내장재, 철도차량, 빌딩 등의 바닥면, 강판, 부직포, 콘크리트 패널, 목판 등의 복합재 등에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 차음재에 대해 차음성능을 비교한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 차음재가 적용된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드의 단면도를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재는 수산기(OH)가 110~130 mgKOH/g의 범위를 갖는 폴리에테르 폴리올 수지 30~40 중량%; 이소시아네이트(NCO)기의 함량이 20~30 중량%의 범위를 갖는 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 10~20 중량%; 및 충전제 40~60 중량%;를 포함한다.

구체적으로 상기 자동차용 차음재는 친환경적이고 취출(Migration)이 적은 폴리우레탄 조성물을 이용하여 차음재의 중량을 기존 시트(Sheet) 타입보다 획기적으로 감소시키고, 스프레이 방식으로 차음재를 형성하여 박막의 차음층을 원하는 부위에 선택적으로 형성하여 자동차 차체의 중량을 저감시켜 연비 개선효과가 있으면서도 차음성능을 개선시키는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 폴리에테르 폴리올(Polyether polyol) 수지는 수산기(OH)가 110~130 mgKOH/g의 범위를 가지며, 관능기수(f)가 3~5이고, 점도가 25 ℃에서 1300~1500 Mpa·s인 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리에테르 폴리올 수지는 수산기가 110 mgKOH/g 보다 미만이면 폴리올 투입량이 높아져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 낮아지는 문제가 있고, 130 mgKOH/g 보다 초과이면 폴리올 투입량이 낮아져 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 높아지는 문제가 있다. 또한 관능기수가 3 보다 미만이면 가교화 반응점(CROSS-LINKING SITE)이 적어져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 낮아지는 문제가 있고, 5 보다 초과이면 가교화 반응점(CROSS-LINKING SITE)이 너무 많아져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 높아지는 문제가 있다. 또한 점도가 1300 Mpa·s 보다 미만이면 폴리올 투입량이 낮아져 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 높아지는 문제가 있고, 1500 Mpa·s 보다 초과이면 폴리올 투입량이 높아져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 낮아지는 문제가 있다.

또한 상기 폴리에테르 폴리올 수지는 전체 차음재 조성물에 대하여 30~40 중량%를 함유할 수 있는데, 그 함량이 30 중량% 보다 미만이면 상대적으로 이소시아네이트기(NCO)가 과량 투입되어 미반응 잔류물로 남아 경화되지 않을 수 있다. 반대로 40 중량% 보다 초과이면 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다. 바람직하게는 30~35 중량%를 함유하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 31~33 중량%를 함유하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(Modified methylenediphenyl diisocyanate)는 폴리프로필렌 글리콜을 고온에서 반응시켜 제조된 프리폴리머인 것으로 기계적 강도가 우수하며 빠른 반응성으로 인해 스프레이용에 적합한 이점이 있다. 또한 이소시아네이트(NCO)기의 함량이 20~30 중량%의 범위를 가지며, 관능기수(f)가 2.0~2.2이고, 점도가 25 ℃에서 450~700 Mpa·s인 것을 사용할 수 있다.

구체적으로 상기 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트는 이소시아네이트기가 20 중량% 보다 미만이면 상대적으로 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트가 과량 투입되어 차음 시트 기계적 물성(강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 높아 차음성능이 낮아질수 있고, 30 중량% 보다 초과이면 소량 투입되어 차음 시트 기계적 물성(강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 저하될 수 있다. 또한 관능기수가 2.0 보다 미만이면 가교화 반응점(CROSS-LINKING SITE)이 적어져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 낮아지는 문제가 있고, 2.2 보다 초과이면 가교화 반응점(CROSS-LINKING SITE)이 많아져 차음시트 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 높아지는 문제가 있다. 또한 점도가 450 Mpa·s 보다 미만이면 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 투입량이 낮아져 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 낮아지는 문제가 있고, 700 Mpa·s 보다 초과이면 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 투입량이 많아져 물성(인장강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 너무 높아지는 문제가 있다.

또한 상기 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트는 전체 차음재 조성물에 대하여 10~20 중량%를 함유할 수 있는데, 그 함량이 10 중량% 보다 미만이면 기계적 강도가 저하되는 문제가 있고, 20 중량% 보다 초과이면 기계적 물성(강도, 신율, 경도, 등)이 요구사항 대비 높아 차음성능이 낮아질 수 있다. 바람직하게는 10~14 중량%를 함유하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 충전제는 바인더 수지와 적절한 조합이 이루어지지 않으면 대량 충전이 안되고, 유연성이 저하되며, 성형가공 시 플레이아웃 현상이 발생하여 제품 표면의 마무리 처리성이 저하될 수 있다. 본 발명에서는 상기 폴리에테르 폴리올 수지 및 상기 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지와 균일하게 분산시키기 위해 고성능 프리믹싱(Premixing) 장치를 이용하여 균일하고 안정적으로 분산시켰다. 상기 충전제로는 황산바륨(BaSO₄), 탄산칼슘(CaCO₃), 운모(Mica) 및 이산화티탄(TiO₂)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 충전제는 평균입경이 30~50 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 충전제의 평균입경이 30 ㎛ 보다 미만이면 바인더 수지와 고르게 분포되지 않아 유연성 및 성형성이 저하될 수 있고, 50 ㎛ 보다 초과이면 미만이면 기계적 물성이 저하될 수 있다. 바람직하게는 35~45 ㎛인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 40 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다.

또한 상기 충전제는 전체 차음재 조성물에 대하여 40~60 중량%를 함유할 수 있는데, 그 함량이 40 중량% 보다 미만이면 비중이 낮아져 중량 효과(MASS LAW)에 의해 차음성능이 저하되는 문제가 있고, 60 중량% 보다 초과이면 비중이 높아져 차음시트 제품 중량이 너무 높아지는 문제가 있다. 바람직하게는 55~58 중량%를 함유하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 차음재는 인덱스(NCO/OH 당량비)가 92~118%이고, 비중이 1.4~1.6인 스프레이 폴리우레탄 수지 조성물로 이루어진 것일 수 있다. 구체적으로 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 인덱스가 92% 보다 미만이면 폴리올(OH)이 과량 투입되어 미반응 폴리올이 액상으로 잔류되어 경화되지 않으며, 차음시트의 경도가 너무 낮아져서 대쉬 아이솔레이션 패드 부품 강성이 약해져서 대시판넬 조립 장착시 안되는 문제가 있다. 반대로 118% 보다 초과이면 아이소시아네이트(NCO)가 과량 투입되어 미반응 아이소시아네이트(NCO)가 액상으로 잔류되어 경화되지 않으며 차음시트의 경도가 너무 높아져서 대쉬 아이솔레이션 패드 부품 강성이 강해져 대시판넬 조립시 밀착이 안되는 문제가 있다. 이때 비중은 1.4~1.6 인 것이 좋은데, 이는 전체 차음재 조성물에 대하여 상기 충전제 함량을 40~60 중량% 범위 내에서 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 차음재를 이용하여 제조된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드는 제1 흡음재; 상기 제1 흡음재 상에 형성된 차음재; 및 상기 차음재 상에 형성된 제2 흡음재;로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 제1 및 제2 흡음재는 폴리우레탄폼, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Hard Polyethylene Terephthalate, PET) 펠트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것일 수 있다. 상기 차음재는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 차음재로 스프레이로 코팅되어 형성되므로 취약부위만을 선별적으로 도포할 수도 있으며, 두께 조절이 용이한 이점이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 차음재 및 상기 제2 흡음재 사이에 시트 타입의 차음재를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제2 차음재는 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE), 에틸렌바이닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 헤비레이어 시트인 것일 수 있다.

즉, 본 발명의 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드는 흡음재/박막형 차음재(1 Layer)/흡음재로 이루어진 3층 구조의 흡차음재를 구성할 수도 있으며, 흡음재/박막형 차음재/시트형 차음재(2 Layer)/흡음재로 이루어진 4층 구조의 흡차음재를 구성할 수도 있다. 도 2는 본 발명에 따른 차음재가 적용된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드의 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 차음재는 폴리에테르 폴리올 및 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지에 충전제를 혼합하여 스프레이 폴리우레탄을 제조하여 차음재를 형성함으로써 기존의 EVA, TPE 시트를 기재로 한 차음재에 비해 비중 조절이 자유롭고, 차체의 중량을 저감시켜 연비 개선효과가 있으면서도 차음성능(NVH 성능 향상)의 향상으로 인해 실내 정숙성을 개선시킬 수 있다.

또한 스프레이 방식으로 무용제타입의 폴리우레탄 차음재를 형성함으로써 공정이 용이하며, 차음재의 두께 가변화, 가공성, 유연성이 향상되고, 인장강도, 신율, 인열강도, 경도 등 기계적 물성에서도 기존 차음재 대비 우수한 효과가 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예 1, 2

통상의 스프레이용 수지 조성물을 제조하는 방법에 의해 제조하되, 하기 표 2에 나타낸 구성성분의 함량비로 혼합하여 스프레이 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하였다. 그 다음 TPE(Thermoplastic Elastomer) 시트(차음재)를 합지 및 성형한 반제품을 몰드에 거치시키고, 일정온도(55~70℃)로 승온시켰다. 그 다음 상기 시트의 일면 상에 상기 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 폴리우레탄 수지 조성물을 하기 표 1에 나타낸 고압 스프레이분사 장치를 이용하여 각각 약 0.5~3.0 mm의 두께로 도포하여 시트타입 차음재와 달리 박막(0.5mm 내외) 형태의 차음재(SPRAY-PU 헤비레이어)를 형성시켰다. 이렇게 형성된 박막형 차음재는 6~9초의 겔화 시간(Gel Time)을 가져 빠른 시간 안에 완전 경화되었다.

[구성성분]

(1) 폴리에테르 폴리올: 점도가 25 ℃에서 1400 Mpa·s이고, 비중(25 ℃)이 1.024~1.075이며, 수산기가 119 mgKOH/g이고, 관능기수가 3~5임

(2) 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트: 점도가 25 ℃에서 600 Mpa·s이고, 비중(25 ℃)이 1.130~1.150이며, 이소시아네이트기의 함량이 23.3 중량%이고, 관능기수가 2.0~2.2임

(3) 충전제: 평균입경이 40 ㎛인 황산바륨(BaSO₄)

구 분		단 위	저압 스프레이 머신 (MAKER : Cosmec s.r.l)
토출량		g/sec	24 (1.0 t, 2 times)
Spray 노즐 이동 속도		mm/sec	300-500
원액 토출 압력	polyol	Bar	12
원액 토출 압력	isocyanate	Bar	3
원액 사용 온도(Tank)	polyol	℃	40
원액 사용 온도(Tank)	isocyanate	℃	40
원액 탱크 용량	Polyol	Liter	40
원액 탱크 용량	Isocyanate	Liter	40
Mixing head	-	-	Static Mixer
Spray 분사압력	-	Bar	8 (공기압)
Robot (6 Axis)		Model	ABB IRC5-M2004
Spray후 노즐 세척		-	Solvent (Dowanol)
후경화 (Post Curing) 조건			80℃ * 3 Min

실험예 1

상기 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 박막 형태의 차음재에 대해 성형성 특성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 결과에 의하면, 폴리에스터 폴리올 성분이 과량 함유된 상기 비교예 1의 경우 미반응된 잔류 폴리올 성분이 흘러내려 경화되지 않아 성형성이 좋지 않고 두께 편차가 큰 것을 확인하였다. 또한 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 성분이 과량 함유된 상기 비교예 2의 경우 미반응된 잔류 이소시아네이트 액상 성분이 흘러내려 비교예 1과 마찬가지로 성형성이 크게 저하된 것을 확인하였다.

이에 반하여 폴리에스터 폴리올, 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 및 충전제가 적정 함량으로 혼합된 실시예의 경우 1분 30초의 짧은 시간 동안 경화되어 성형성이 우수하였으며, 두께 편차에서도 큰 차이가 없음을 확인하였다.

실험예 2

통상의 방법에 의해 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하되, 하층은 제1 흡음재(1~5 mm)로 폴리우레탄 폼으로 이루어지고, 상층은 제2 흡음재(1~5mm)로 PET를 이루어지며, 중간층은 시트형 차음재(1.2~3 mm)로 TPE(Thermoplastic Elastomer) 시트 및 박막형 차음재(0.5~3 mm)로 이루어진 다층구조의 흡차음재를 제조하였다. 여기에서 중간층은 상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조된 차음재를 적용하였다.

이렇게 제조된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드에 대해서 경도, 인장강도, 신율, 인열강도 및 차음성능의 물성특성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

구 분		개발 목표	차음재(SPRAY-PU 헤비레이어)
구 분		개발 목표	기존 차음재 (TPE)	실시예	비교예 1	비교예 2
무 게		3,000 g/m²	3,200	3,100	3,180	3,040
비 중		1.5±1.0	1.60	1.55	1.59	1.52
두 께		Mm	2.0	2.0	2.0	2.0
경도 (Shore A)		75 이상	68	77	67	71
인장강도 (Mpa)	종방향	4.0 Mpa 이상	3.48	4.0	3.0	4.5
인장강도 (Mpa)	횡방향	3.7 Mpa 이상	3.03	3.77	2.77	3.17
신 율 (%)	종방향	370 % 이상	361	371	271	350
신 율 (%)	횡방향	365 % 이상	357	367	267	327
인열강도 (N/cm)	종방향	200 N/cm 이상	189	209	179	194
인열강도 (N/cm)	횡방향	200 N/cm 이상	196	206	176	192
차음성능 (TL) (500~3.15 kHz 구간)		20 dB	19	21.4	19.0	19.6

상기 표 3의 결과에 의하면, 상기 기존 차음재, 비교예 1, 2에서는 경도, 인장강도, 신율, 인열강도 등의 물성 특성이 개발 목표의 기준치를 모두 만족하지 않았을 뿐만 아니라 차음성능이 상기 실시예에 비해 저조한 것을 확인하였다.

이에 반하여 상기 실시예의 경우 경도, 인장강도, 신율, 인열강도 등의 물성 특성이 요구되는 개발목표의 기준치를 모두 만족하였으며, 특히 500~3.15 kHz 구간에서 차음 성능이 향상된 것을 알 수 있었다.

도 1은 상기 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 차음재에 대해 차음성능을 비교한 그래프이다. 상기 도 1에서 확인할 수 있듯이, 차음성능이 특히 500~3.15 kHz 구간에서 실시예의 차음성능이 향상된 것을 확인할 수 있다.

따라서 상기 실시예의 스프레이 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 제조된 차음재는 폴리에테르 폴리올 및 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트의 바인더 수지에 충전제를 혼합하여 스프레이 폴리우레탄을 제조하여 차음재를 형성함으로써 기존 차음재에 비해 차체의 중량을 저감시키고, 차음성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 스프레이 방식으로 폴리우레탄 차음재를 형성함으로써 공정이 용이하며, 차음재의 두께 가변화, 가공성, 유연성이 향상되고, 인장강도, 신율, 인열강도, 경도 등 기계적 물성에서도 기존 차음재 대비 우수한 효과가 있음을 확인하였다.

Claims

수산기(OH)가 110~130 mgKOH/g의 범위를 갖는 폴리에테르 폴리올 수지 30~40 중량%;
이소시아네이트(NCO)기의 함량이 20~30 중량%의 범위를 갖는 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 10~20 중량%; 및
충전제 40~60 중량%;
를 포함하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 폴리올 수지는 관능기수가 3~5이고, 점도가 25 ℃에서 1300~1500 Mpa·s인 것을 특징으로 하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항에 있어서,
상기 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트는 관능기수가 2.0~2.2이고, 점도가 25 ℃에서 450~700 Mpa·s인 것을 특징으로 하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항에 있어서,
상기 충전제는 황산바륨(BaSO₄), 탄산칼슘(CaCO₃), 운모(Mica) 및 이산화티탄(TiO₂)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항에 있어서,
상기 충전제는 평균입경이 30~50 ㎛인 것을 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항에 있어서,
상기 차음재는 인덱스(NCO/OH 당량비)가 92~118%이고, 비중이 1.4~1.6인 스프레이 폴리우레탄 수지 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스프레이 폴리우레탄을 이용한 자동차용 차음재.
제1항 내지 제6항 중에서 선택된 어느 한 항의 차음재를 이용하여 제조된 자동차용 대쉬 아이솔레이션 패드.