KR101836371B1 - 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법 - Google Patents

자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재는 비발수 부직포를 포함하는 엔진룸 부착층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제1 내열차음층; 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 포함하는 중심층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제2 내열차음층; 발수 부직포를 포함하는 표피층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 제조방법은 슈퍼섬유를 에폭시 수지 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포의 일면에 접착용 바인더를 도포하여 표면처리하는 단계; 니들 부직포를 에폭시 수지 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 중심층으로 하고 상하면에 상기 표면처리된 에폭시 함침 슈퍼섬유 부직포를 적층하는 단계; 상기 적층된 3층의 부직포 상면에 발수 부직포를 적층하고 하면에 비발수 부직포를 적층한 후 압착 성형하여 절연재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법 {Insulating Material with Epoxy Resin Impregnated Nonwoven Fabric for Automotive Engine Room and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 내열 및 차음층과 발수 기능을 갖는 표피층, 비발수 기능층을 갖는 엔진룸 부착층으로 구성되는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재에 관한 것이다.
최근 소음 방지를 위하여 방음, 흡음 또는 차음 기능을 가지는 다양한 흡차음재가 개발되고 있다. 이러한 흡차음재는 에어컨, 냉장고, 세탁기 등 전기 제품 분야와 자동차, 선박, 항공기 등 수송 장비 분야, 벽재, 바닥재 등의 건축 자재 분야 등 다양한 산업분야에서 그 필요성이 증대되고 있다.
통상적으로 산업분야에서 적용되는 흡차음재의 경우, 흡음성 이외에도 적용 온도에 따라 경량화, 난연성, 내열성, 단열성 등의 특성이 추가적으로 요구된다. 특히, 200℃ 이상의 고온이 유지되어야 하는 자동차의 엔진 또는 배기계 등에 적용되는 흡차음재에 있어서는 더 엄격한 특성이 요구된다.
자동차 엔진룸을 개폐하는 후드의 저면에는 엔진으로부터 발생하는 소음 및 열을 흡수하며 차단하기 위하여 인슐레이션 패드가 장착되어 있는데, 현재 후드의 저면에 장착되는 인슐레이션 패드는 폴리우레탄폼, 부직포, 글래스울(유리섬유+수지), 레진 펠트 등을 주로 사용하고 있다.
기존 후드 인슐레이션 패드는 폴리우레탄폼을 이용하여 원하는 설계 형상으로 성형하고, 그 상하면에 미관을 위하여 부직포를 덧댄 구조로 제작되는데, 이렇게 제작된 후드 인슐레이션 패드를 후드의 저면에 장착할 때, 견고한 고정 및 처짐방지를 위하여 다수개의 클립을 이용하여 장착하게 된다.
이러한 후드 인슐레이션 패드는 폴리우레탄 폼의 상하에 부직포가 덧대어져 있지만, 폴리우레탄폼 단일재료를 이용하여 원피스 구조로 제작된 것이므로, 후드의 저면에 장착 고정을 위한 클립을 제외하면 후드 인슐레이션 패드를 별도로 잡아주는 수단이 없어 시간이 지남에 따라 처짐이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 현재 내열성이 우수한 흡차음재 소재로 고내열 섬유가 주목받고 있으며, 흡차음재에 난연성, 발수성 등의 기능성을 부여할 목적으로 고내열 섬유가 포함된 부직포와 기능성 표피재가 적층된 구조의 흡음재가 개발되고 있다.
예를 들어, 고내열 섬유로 구성된 부직포층과 고내열 섬유를 포함하는 섬유시트로 된 표피재층이 적층된 내열성 흡음재가 있는데, 기존 흡음재는 부직포의 한쪽 면에 난연성, 발수성 등의 기능성을 부여하기 위하여 표피재층을 별도로 적층시킨 구조를 이루고 있으며, 부직포층과 표피재층의 두 층을 일체화하기 위한 열압공정을 추가로 수행하여야 하므로 공정상 번거로움이 있다.
특히, 기존의 내열성 흡음 부직포의 경우 일체화 공정을 별도로 수행하기 때문에 공정이 복잡하고 번거로울 뿐만 아니라 열압공정 중에 첨가제로 사용되는 난연제, 발수제 등이 연소되어 유독가스를 발생시킬 수 있고, 열압에 의해 부직포의 내부 구조 변형을 초래하여 흡음성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 흡음성, 난연성, 내열성, 차열성이 우수함은 물론, 내열섬유로 이루어진 부직포에 함침된 바인더가 경화되는 과정 중에 원하는 형상으로 성형할 수 있는 흡차음재 소재에 대한 요구가 증대되고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1520276호(2013.8.22.) 대한민국 등록특허공보 10-1499812호(2015.3.12.) 대한민국 공개특허공보 10-2000-0047070호(2000.7.25.)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 흡음성, 난연성, 내열성, 차열성이 우수함은 물론, 내열섬유로 이루어진 부직포에 함침된 바인더가 경화되는 과정 중에 원하는 형상으로 성형할 수 있는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 종래의 자동차 내장용 고내열성 흡음재보다 내열성과 형태 안정성을 개선 또는 동등하게 유지하면서도, 동시에 흡음성을 갖고 차음성을 증대시키되 상대적으로 중량을 감소시킨 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 흡음성, 난연성, 내열성, 차열성이 우수하여 상온에서 200℃ 이상의 고온이 유지되는 엔진 후드 등의 부위에 적용할 수 있고, 수지를 이용함으로써 성형이 용이한 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재는 비발수 부직포를 포함하는 엔진룸 부착층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제1 내열차음층; 제1 내열차음층의 하측 에폭시 접착층; 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 포함하는 중심층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제2 내열차음층; 제2 내열차음층의 하측 접착층; 발수 부직포를 포함하는 표피층;이 순차적으로 적층되되,
상기 제1 내열차음층, 중심층, 제2 내열차음층의 함침에 사용되는 함침용 에폭시 바인더는 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르가 혼합된 함침용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 인계 난연제, 침강방지제로 퓸드 실리카로 이루어지고,
상기 제1 내열차음층의 하측 에폭시 접착층, 제2 내열차음층의 하측 에폭시 접착층에 사용되는 접착용 에폭시 바인더는 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지가 혼합된 접착용 에폭시 바인더와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며, 상기 니들부직포는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 니들부직포 또는 중공사 니들부직포일 수 있다.
또한, 상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포는 100 중량%의 슈퍼섬유에 대하여 15 내지 30 중량%의 에폭시 수지를 함침하며, 상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포는 100 중량%의 니들 부직포에 대하여 3 내지 20 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 제조방법은 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르가 혼합된 함침용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제, 인계 난연제, 침강방지제로 퓸드 실리카로 이루어진 함침용 에폭시 바인더를 준비하는 단계; 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지가 혼합된 접착용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량% 와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제로 이루어지진 접착용 에폭시 바인더를 준비하는 단계; 슈퍼섬유를 함침용 에폭시 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포의 일면에 접착용 에폭시 바인더를 도포하여 표면처리하는 단계; 니들 부직포를 함침용 에폭시 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 중심층으로 하고 상하면에 상기 함침용 에폭시 바인더에 함침되고, 일면에 상기 접착용 에폭시 바인더가 도포된 에폭시 함침 슈퍼섬유 부직포를 적층하는 단계; 상기 적층된 3층의 부직포 상면에 발수 부직포를 적층하고 하면에 비발수 부직포를 적층한 후 압착 성형하여 절연재를 제조하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포는 100 중량%의 슈퍼섬유에 대하여 15 내지 30 중량%의 에폭시 수지를 함침하며, 상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포는 100 중량%의 니들 부직포에 대하여 3 내지 20 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재 및 그 제조방법은 흡음성, 난연성, 내열성, 차열성, 성형성이 우수한 자동차 엔진룸용 흡차음재를 제공할 수 있다.
또한, 종래의 자동차 내장용 고내열성 흡음재보다 내열성과 형태 안정성을 개선 또는 동등하게 유지하면서도, 동시에 흡음성을 갖고 차음성을 증대시키되 상대적으로 중량을 감소시킨 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 절연재의 함침공정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 아라미드 50% 혼섬 부직포의 수축율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 절연재의 접착층이 없는 경우(a)와 접착층이 형성된 경우(b)에 따른 박리 정도를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 에폭시 함침 조건이 다른 절연재와 레진펠트 소재의 절연재의 인장시험 후 압착시편을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 에폭시 함침 조건이 다른 절연재와 레진펠트 소재의 절연재의 인장시험의 그래프이다.
도 7은 본 발명에서 에폭시 함침 조건에 따른 성형 방법을 도시한 개념도이다. 에폭시 함침조건은 함침 30 중량%(a), 함침 50 중량%(b), 함침 75 중량%(c), 함침 100 중량%(d)이다.
도 8은 본 발명에 따른 레진펠트 소재의 절연재 및 에폭시 함침 100 중량% 조건의 절연재의 음장가시화 평가결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 레진펠트 소재의 절연재(a) 및 에폭시 함침 100 중량% 조건의 절연재(b)의 음장가시화 평가결과 사진이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재는 비발수 부직포를 포함하는 엔진룸 부착층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제1 내열차음층; 제1 내열차음층의 하측 에폭시 접착층; 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 포함하는 중심층; 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제2 내열차음층; 제2 내열차음층의 하측 접착층; 발수 부직포를 포함하는 표피층;이 순차적으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 부직포는 에폭시 수지에 함침된 것을 사용하는 것이 특징이다. 상기 에폭시 수지를 바인더로 하여 부직포를 함침하면 에폭시 수지에 의해 코팅됨으로써 여러 가지 효과를 나타내게 된다.
예를 들어, 상기 에폭시 수지 바인더에 난연성 에폭시 수지를 혼합하면 성형 후 난연성과 고온 내굴곡성 및 휨성을 만족할 수 있게 되며, 흡음 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 슈퍼섬유는 부직포 제조에 의해 강한 결속력을 가지며 표면에 보플이 발생하지 않는 등 물성이 우수하여 자동차용 흡차음재로서 적합한 것이다.
또한, 상기 니들부직포는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 니들부직포 또는 중공사 니들부직포인 것이 바람직하다.
본 발명의 적층 구조에서 상기 비발수 부직포를 포함하는 엔진룸 부착층은 엔진룸에 직접 부착되는 층으로서 비발수 기능을 가지며 내열성이 있으면서도 엔진룸에 부착되기만 하면 되므로 지나치게 큰 두께를 가질 필요가 없다. 따라서 엔진룸 부착층은 통상적으로 0.05㎜ 이하의 두께를 가지는 것으로 충분하다.
상기 엔진룸 부착층은 섬도 범위가 1.5~2 데니어, 길이범위가 51~64㎜, 두께 범위가 0.03~0.05㎜, 면밀도 30~60g/㎤인 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 비발수성을 부여하기 위하여 수용성 아크릴 수지와 비발수재를 혼합한 수지 용액으로 비발수 함침 또는 비발수 코팅을 함으로써 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 발수 부직포를 포함하는 표피층은 절연재의 최외각에 위치하는 것으로 물, 염화칼슘 등의 침투를 차단하는 발수 기능만 보유하면 되므로 지나치게 두꺼울 필요는 없다. 따라서 0.08㎜ 이하의 두께를 가지는 것으로 충분하다. 다만, 0.05㎜ 미만이 되면 두께가 너무 얇아 발수 기능을 갖기 어렵기 때문에 지나치게 얇아서도 안 된다.
상기 표피층은 섬도 범위가 1.5~2 데니어, 길이범위가 51~64㎜, 두께 범위가 0.05~0.08㎜, 면밀도 120~200g/㎤인 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 발수성을 부여하기 위하여 수용성 아크릴 수지와 발수재를 혼합한 수지 용액으로 발수 함침 또는 발수 코팅을 함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에서 내열차음층 및 중심층을 구성하는 부직포는 에폭시 수지로 함침된 것을 사용한다.
상기 에폭시 수지의 함침은 에폭시 수지 바인더에 부직포 또는 부직포 원료를 함침함으로써 실시하게 된다.
상기 에폭시 수지 바인더는 상기 내열차음층 및 중심층의 기능에 맞추어 난연성 수지, 변성 수지 등을 혼합하여 제조하게 된다. 상기 에폭시 수지로는 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지 등을 사용하게 되며, 에폭시 수지 용액에 경화제, 경화촉진제, 난연제, 침강방지제 등의 첨가제를 혼합하여 바인더를 제조하게 된다.
본 발명자들은 상기 에폭시 수지 바인더를 제조하기 위하여 에폭시 수지에 대한 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 및 디메틸카보네이트(DMC) 용제의 용해도를 평가하였다. 기존에는 벤젠, 톨로엔, 자일렌 등의 용제를 사용하여 이를 대체할 수 있는 친환경 용제로 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 및 DMC의 사용을 검토하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
상품명 당량(EEW) 성상 PM(중량%) DMC(중량%)
KER-828 190 액상 70 70
KER-828HC 220 액상 70 70
KER-3001 450~500 고상 40 40
KER-3007K 1500~2300 고상 20 불용
YDPN-638 190 반고상 20 40
KER-HT 미상 액상 20 20
평가 결과, 폴리에틸렌글리콜 메틸에트르 용제에 대하여 모든 에폭시 수지가 완전히 용해되었으나, 디메틸카보네이트 용제에 대하여는 KER-3007K가 정치 후 층분리가 일어나 용제의 종류 및 함량에 따른 바인더의 최적 조건을 맞출 필요가 있는 것으로 나타났다.
또한, 경화제에 대한 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 및 디메틸카보네이트(DMC) 용제의 용해도를 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
상품명 당량(EEW) 성상 PM(중량%) DMC(중량%)
DICY(1400F) - 분말 5 불용
UR-D - 분말 5 불용
KCA-HT 미상 액상 20 20
그 결과, 폴리에틸렌글리콜에 대한 경화제의 용해도는 양호했으나, 디메틸카보네이트 용제에 대해서는 디시안디아미드(DICY), UR-D에 대하여 불용인 것으로 나타나 용제의 선별이 바인더의 제조에 중요한 요인임이 밝혀졌다.
본 발명에서 경화제 및 경화촉진제는 함침 공정에 따라 주제와 경화제를 미리 혼합된 상태에서 사용하므로 장기 보전이 가능하며 열간성형과정에서 경화되는 가열 경화형 잠재성 경화제를 사용해야 하므로, 경화제로서 디시안디아미드(DICY)와 산무수물 경화제를 비교 평가하였다. 디시안디아미드(DICY)는 녹는점 이상으로 가열하면 난연제의 일종인 멜라민을 생성하며, 사용량에 따라 경화물의 Tg를 높여 내열성을 향상시킬 수 있는 경화제이다.
상기 디시안디아미드(DICY)와 산무수물 경화제의 비교실험 결과를 표 3에 나타내었다.
디시안디아미드(DICY) 산무수물 경화제
시험1 시험2 시험3 시험4 시험5
BPA형 에폭시 수지
(EEW 190)		 100 - KER-HT 100 100 100
BPA형 에폭시 수지
(EEW 45)		 - 100 KCA-HT 11 18 24
디시안디아미드(DICY) 6 6 - - -
Urea 6 6 - - -
비고 희석용제
PM 25% 희석		 희석용제
DMC 25% 희석
상온 1개월 이상
 2일차 침전 발생
35℃ 1개월 이상 1일차 침전 발생
70℃ 1개월 이상 2시간 이후 경화
시험 결과 디시안디아미드가 경화제로서 적합한 것으로 파악되었다.
본 발명에서 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재는, 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르가 혼합된 함침용 에폭시 수지와, 경화제로 디시안디아미드(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해), 경화촉진제로 비스디메틸우레아(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해), 인계 난연제, 침강방지제로 퓸드 실리카로 이루어진 함침용 에폭시 바인더를 준비하는 단계; 상기 접착용 에폭시 바인더는 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지가 혼합된 접착용 에폭시 바인더이고, 경화제로 디시안디아미드(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해), 경화촉진제로 비스디메틸우레아(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해)로 이루어지진 접착용 에폭시 바인더를 준비하는 단계; 슈퍼섬유를 에폭시 수지 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포의 일면에 접착용 바인더를 도포하여 표면처리하는 단계; 니들 부직포를 에폭시 수지 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 제조하는 단계; 상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 중심층으로 하고 상하면에 상기 함침용 에폭시 바인더에 함침되고, 일면에 상기 에폭시 접착용 바인더가 도포된 에폭시 함침 슈퍼섬유 부직포를 적층하는 단계; 상기 적층된 3층의 부직포 상면에 발수 부직포를 적층하고 하면에 비발수 부직포를 적층한 후 압착 성형하여 절연재를 제조하는 단계를 거쳐 제조된다.
이때 함침 공정은 부직포 또는 부직포 원료를 에폭시 수지 바인더에 함침함으로써 수행된다. 상기 함침 공정은 도 2에 도시된 바와 같이, 주제, 경화제, 경화촉진제 및 기타 첨가제를 1차 프리믹싱한 후, 고속교반 또는 호모믹서를 사용하여 2차 배합함으로써 난연제를 분산시킨다. 이때 침강 방지제, 난연 보조제 등을 추가적으로 배합할 수 있다. 상기 2차 배합을 마친 용액에 부직포 밀도 대비 함침량을 선정하여 부직포를 함침하고 롤러로 가압하여 함침량을 조절한다. 다음으로 용매를 휘발시켜 제거하고 B 스테이지에서 가경화한 후 마지막으로 열압착을 통해 성형함으로써 수행된다.
함침 공정에서 사용되는 에폭시 수지 바인더는 부직포 자체에 함침되는 에폭시 수지 바인더와 각 층을 접착하기 위한 에폭시 수지 바인더로 나뉘어 제조하는 것이 바람직하다.
즉, 부직포 자체에 함침되는 에폭시 수지 바인더는 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르 용제를 혼합하여 에폭시 바인더를 제조하고, 여기에 경화제, 경화촉진제, 난연제, 침강방지제 등을 첨가하여 제조하게 된다.
또한, 각 층을 접착하기 위한 에폭시 수지 바인더는 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지를 혼합하여 에폭시 경화제를 제조하고, 여기에 경화제, 경화촉진제 등을 첨가하여 제조하게 된다.
상기 에폭시 수지 바인더에 부직포를 함침할 때 부직포 밀도 대비 함침량을 정하게 된다. 상기 함침량은 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포의 경우, 100 중량%의 슈퍼섬유에 대하여 15 내지 30 중량%의 에폭시 수지를 함침하며, 에폭시 수지 함침 니들 부직포의 경우, 100 중량%의 니들 부직포에 대하여 3 내지 20 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포에 있어서, 함침량이 30 중량%를 초과하더라도 차음 성능에 변화가 없고, 15 중량% 미만인 경우 차음 성능을 나타내지 못하므로, 함침량의 범위를 상기 범위로 하는 것은 매우 중요하다.
또한, 에폭시 수지 니들 부직포에 있어서, 함침량이 20 중량%를 초과하면 흡음 성능이 낮아지고 차음 성능이 높아져 부적합하고, 함침량이 3 중량% 미만인 경우 흡음 성능을 발휘하지 못하게 되므로 흡음층으로서의 효과를 발휘할 수 없게 된다.
구체적으로 일 실시예에 따른 본 발명의 절연재 제조는 다음과 같다.
함침용 에폭시 바인더의 제조를 위하여서는 비스페놀 A 에폭시 수지 10 중량%, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지 30 중량%, 비할로겐 난연성 에폭시 수지 40 중량%, 고무 변성 에폭시 수지 10 중량%, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르 10 중량%를 혼합하여 에폭시 바인더를 제조하고, 상기 에폭시 경화제 100 중량%에 대하여 경화제로 디시안디아미드(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해) 5 중량%, 경화촉진제로 비스디메틸우레아(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해) 2.5 중량%, 인계 난연제 20 중량%, 침강방지제로 퓸드 실리카 10 중량%를 혼합하여 제조한다.
다음으로 접착용 에폭시 바인더의 제조를 위하여서는 비할로겐 난연성 에폭시 수지 70 중량%, 고무 변성 에폭시 수지 30 중량%를 혼합하여 에폭시 경화제를 제조하고, 상기 에폭시 경화제 100 중량%에 대하여, 경화제로 디시안디아미드(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해) 5 중량%, 경화촉진제로 비스디메틸우레아(폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5% 용해) 2.5 중량%를 혼합하여 제조한다.
다음으로 내열차음층을 제조하기 위해서, 두께 2~3㎜, 밀도 300g/㎤의 아라미드 섬유를 바인더 A가 배합된 수조에 15 내지 25초간 침지시켜 함침하고, 이를 롤러에 통과시킨 후, 100~120℃의 오븐에서 10~15분간 건조시켜 수지의 함량이 아라미드 부직포 밀도 대비 15 내지 30 중량부가 되도록 용매를 제거하여 내열차음층용 부직포를 제조한다. 다음으로 상기 내열차음용 부직포의 일면에 층간 접착용 바인더 B를 부직포 밀도의 15~25 중량부가 되도록 스프레이 방식으로 표면에 분사하여 표면 처리함으로써 표면처리 부직포를 제조한 후, 100~120℃의 오븐에서 5~8분간 건조시켜 내열차음층을 제조하게 된다.
다음으로, 중심층을 제조하기 위하여, 니들 부직포를 바인더 A가 배합된 수조에 10 내지 20초간 침지시켜 함침하고, 이를 롤러에 통과시킨 후, 100~120℃의 오븐에서 8~12분간 건조시켜 수지의 함량이 니들 부직포 밀도 대비 3 내지 15 중량부가 되도록 용매를 제거하여 제조한다.
상기 내열차음층과 중심층을 적층하여 절연재를 제조하는 과정은 먼저 중심층의 상하면에 내열차음층을 적층하고, 합포된 3층의 부직포 상하면에 대하여 상면에 발수부직포를 적층하고 하면에 비발수 부직포를 적층하였다. 상기 적층된 부직포를 180~230℃, 80~120kgf/㎡의 조건에서 40~180초간 압착 성형한 후 상온에서 서냉함으로써 두께 2~10㎜의 절연재를 제조할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 부직포에 사용하는 상기 에폭시 수지의 내열성을 평가하기 위하여, 23.3%의 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 용제에 희석하여 부직포 함침율 100%(밀도 대비 순수지량을 동일하게 함침함)가 되도록 시료를 제조하였다. 시료는 B-스테이지 온도 130~150℃에서 5분간 열처리하고, 200℃, 100kg/㎠의 조건으로 3~3.5분간 열압착하여 제조하였다. 각 시료는 표 4와 같은 배합비(중량부)로 제조되었다.
상품명 시험1 시험2 시험3 시험4
KER-828 35 - - -
KER-3001 35 70 - -
KER-3001 X75 - - 55 40
KER-3007K - - 15 30
PPG DGE 30 30 30 30
DICY-PM 10 10 10 10
UREA-PM 8 8 8 8
멜라민계 난연제 30 30 30 30
퓸드 실리카 10 10 10 10
각 시료에 대한 시험 결과는 아래 표 5와 같다. 표 5에서 내열성 테스트는 200℃ 오븐에서 시료를 1시간 방치한 후 측정하였으며, 난연성은 수직 연소법으로 시험하였다.
혼합당량 상온 경도 상온
내굴곡성		 내열성
(200℃)		 난연성
시험1 285 양호 미흡 미흡 미흡
시험2 416 양호 양호 미흡 미흡
시험3 459 양호 양호 미흡 미흡
시험4 512 양호 양호 미흡 미흡
표 5의 결과를 살펴보면, 상온에서의 경도는 당량이 가장 낮은 시험 1이 우수했으나 내굴곡성이 미흡하여 깨어지기 쉬우며, 당량이 가장 높은 시험 4에서는 상온 경도와 내굴곡성을 모두 만족하는 결과를 얻었다.
그러나 내열성 테스트는 드라이오븐에 시간 방치하였으며 모두 성형 후 형태 유지가 곤란할만큼 하여 내열성이 모두 미흡하였고, 수직 연소법으로 난연 테스트 결과 초 이상 연소되어 기준에 미흡한 문제점이 있었다.
이에 따라 비할로겐 난연제를 통한 시험을 실시하였다. 비할로겐 난연제로서는 인계 난연제를 사용하였으며, 표 4에 기재된 성분을 호모믹서에 1500rpm으로 20분간 혼합하고, B-스테이지 온도 150℃에서 5분간 열처리하고, 200℃, 100kg/㎠의 조건으로 4분간 열압착하여 시료를 제조한 후, 수직 연소법으로 난연성을 시험하였다.
시험에 사용된 시료의 비율과 평과 결과를 표 6에 나타내었다.
시험5 시험6


조
성
비
(부)
 BPA 에폭시 수지
(EEG 190)		 80 80
PPG DGE 20 20
DICY-PM 10 10
UREA-PM 8 8
멜라민계 난연제 80 -
인계 난연제 - 80
실리카 10 10

평
가
항
목		 상온 경도 높음 높음
상온 내굴곡성 미흡, 깨짐 미흡, 깨짐
내열성(200℃) 미흡 미흡
난연성 미흡 자소성(V-o)
평가 연소시 화염 확산,
가스 발생		 침강 없고, 연소되지 않음
표 6의 결과를 살펴보면, 인계 난연제를 사용할 경우 난연성이 뛰어나나 난연제의 함량이 지나치게 많으면 열압 성형과정에서 연소되어 유독가스를 발생시키며, 통기홀을 막아 흡음성을 저하시키는 요인이 될 수 있으므로, 전체 함량을 최적화해야 함을 알 수 있었다.
또한, 난연제가 침강되지 않도록 퓸드 실리카의 함량을 조절한 결과 표 7과 같은 결과를 얻었다. 표 7의 조성비 함량은 모두 중량부이다.
시험1 시험2 시험3 시험4 시험5 시험6
조
성
비		 KER 828 100 100 100 100 100 100
인계 난연제 30 30 30 30 30 30
퓸드 실리카 0.3 0.5 10 15 20 30
평
가
항
목		 1시간 침강량 20% 20% 없음 없음 없음 없음
1일차 침강량 70% 50% 30% 10% 없음 없음
2일차 침강량 70% 70% 70% 20% 없음 없음
4일차 침강량 70% 70% 70% 30% 10% 없음
시험 결과 퓸드 실리카의 함량이 난연제 대비 50 중량% 이상인 경우 분산 안정성이 우수하였으나, 열압착 경화제품의 표면에서 백화현상, 갈라짐 등의 2차 물성 저하가 나타났다. 따라서 볼밀에 의한 기계적 분산과 무기 안료 분산력이 우수한 분산제를 부가함으로써 이러한 물성 저하를 감소시킬 수 있는 것으로 파악되었다.
도 4는 접착층을 형성하지 않은 절연재(a)와 접착층을 형성한 절연재(b)의 박리 정도를 나타낸 사진이다. 상기 도 4(b)에서는 층간 접착용 바인더로서 KDP-MC65를 70 중량부, KR-450을 30 중량부 혼합하여 수지를 만들고, 여기에 디시안디아미드(DICY)-폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 용액 5 중량부, UREA-폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 용액 2.5 중량부를 혼합하여 30% DMC 희석용매로 희석하여 사용하였다.
본 발명의 절연재의 흡음성능을 평가하기 위하여 아라미드 부직포(300g/㎡)와 에폭시 수지를 에폭시 함침율 50, 75, 100, 150, 200 중량%로 달리하여 함침함으로써 성형 압착시편을 제조하였다. 이와 더불어 동일한 조건으로 레진펠트 소재의 절연재를 제조하였다. 시편의 제조를 위한 성형조건은 엔진 인슐레이터 투입 원단의 넓이 11,136㎠, 열간 프레스 성형 압력 150tonf, 압착시편의 프레스 조건으로 10.1tonf의 성형압력 및 230℃, 180초의 프레스 조건으로 성형하였다.
성형에 따른 압착시편의 중량변화를 측정한 결과는 표 8과 같다.

 시편1 시편2 평균(%)
압착전(g) 압착후(g) 변화량(%) 압착전(g) 압착후(g) 변화량(%)
레진펠트 91.42 - - 75.76 68.73 -9.28 -9.28
50중량% 55.63 54.00 -2.93 53.77 52.06 -3.18 -3.06
75중량% 65.55 64.03 -2.32 66.66 64.88 -2.67 -2.49
100중량% 85.90 83.53 -2.76 76.05 73.97 -2.74 -2.75
150중량% 90.70 86.98 -4.10 90.88 87.61 -3.60 -3.85
200중량% 103.61 98.37 -5.06 110.32 104.12 -5.62 -5.34
중량변화의 측정결과를 살펴보면, 레진펠트에 비하여 본 발명의 절연재에 있어서 압착에 의한 중량변화가 크게 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 절연재와 레진펠트로 제조된 절연재의 압착시편에 대한 인장시험을 실시한 결과 에폭시 함침율이 100 중량%인 경우 인장특성이 가장 우수한 것으로 나타났고, 150 중량% 이상의 과함침의 경우 소재간 결속력이 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 기존의 레진펠트 절연재와 비교하면 월등히 높은 인장강도를 나타내는 것을 알 수 있었다(도 5 참조).
또한, 도 6의 각 시편별 인장시험의 하중데이터를 살펴보아도, 기존의 레진펠트 절연재와 비교하면 본 발명의 절연재에 있어서 인장특성이 매우 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
표 9 내지 12에는 본 발명의 절연재 및 레진펠트 절연재의 압착시험 결과를 기재하였다. 표 13은 최대 하중에서의 응력(Stress at Max Load, MPa), 표 14는 항복점(Stress at Off Yield, MPa), 표 15는 모듈러스(Mpa), 표 16은 최대 하중이 작용한 힘(Load at Max Load, MPa)을 나타낸 시험결과이다.
시편1 시편2 시편3 시편4 시편5 평균
레진펠트 5.820 4.957 3.462 8.258 4.548 5.409
50중량% 19.950 15.540 19.640 18.540 17.730 18.280
75중량% 38.930 39.140 37.380 32.910 33.760 36.424
100중량% 48.930 49.440 50.340 42.450 47.020 47.636
150중량% 36.320 37.970 38.200 37.430 41.830 38.350
200중량% 27.600 24.110 24.650 24.130 21.430 24.384
시편1 시편2 시편3 시편4 시편5 평균
레진펠트 5.020 4.957 3.173 8.198 1.455 4.561
50중량% 9.981 8.363 9.674 9.387 9.056 9.292
75중량% 18.170 18.020 18.130 18.150 18.270 18.148
100중량% 21.550 22.980 22.220 20.180 23.080 22.002
150중량% 22.300 20.440 20.680 21.550 23.300 21.654
200중량% 16.460 14.290 14.580 13.750 13.360 14.488
시편1 시편2 시편3 시편4 시편5 평균
레진펠트 1,459.0 1,080.0 1,061.0 1,623.0 1,092.0 1,263.0
50중량% 1,054.0 891.6 996.3 1,018.0 899.2 971.8
75중량% 1,838.0 1,783.0 1,565.0 1,654.0 1,662.0 1,700.4
100중량% 2,152.0 2,427.0 2,507.0 2,277.0 2,267.0 2,326.0
150중량% 2,258.0 2,231.0 2,339.0 2,197.0 2,165.0 2,238.0
200중량% 1,888.0 1,880.0 1,854.0 1,856.0 1,688.0 1,833.2
시편1 시편2 시편3 시편4 시편5 평균
레진펠트 0.206 0.179 0.129 0.317 0.182 0.202
50중량% 0.597 0.463 0.596 0.564 0.522 0.548
75중량% 1.021 1.060 1.061 0.976 0.967 1.017
100중량% 1.470 1.474 1.525 1.335 1.473 1.455
150중량% 1.184 1.278 1.359 1.301 1.263 1.277
200중량% 1.105 1.037 1.068 1.039 0.931 1.036
다음으로, 본 발명의 절연재와 레진펠트 절연재에 대한 굽힘시험을 실시하였다. 레진펠트의 경우 시편이 유연하여 시험중 끊어지나, 본 발명의 절연재는 상대적으로 질긴 특성을 가져 굽힘시험을 계속 하여도 끊어지거나 부러지지 않고 접히는 현상이 일어나 굽힘 특성에 대한 정확한 평가는 어려웠으나, 성형성이나 내구성이 기존의 레진펠트 절연재에 비하여 우수한 것으로 파악되었다.
다음으로, 본 발명의 절연재에 대한 흡음 특성을 관내법에 의하여 시험하여 레진펠트 절연재와 비교하였다. 150 중량% 이상의 과함침의 경우 시편 제작이 용이하지 않으므로 레진펠트 절연재, 함침율 50, 75, 100 중량%의 절연재에 대하여 시험을 실시하였다. 시험규격은 KS F 2814-2:2002에 따른 임피던스 관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법에 따랐으며, 시험시편의 지름은 저주파 φ100㎜, 고주파 φ29㎜로 하였다. 절연재는 3㎜ 정도의 동일한 두께로 성형되었다.
저주파관의 흡음시험 결과는 표 13에, 고주파관의 흡음시험 결과는 표 14에 각각 기재하였다.
1/3옥타브
중심주파수(Hz)		 레진펠트 50중량% 75중량% 100중량%
125 0.02 0.01 0.02 0.02
160 0.03 0.03 0.04 0.03
200 0.03 0.03 0.03 0.03
250 0.02 0.02 0.02 0.02
315 0.05 0.05 0.05 0.05
400 0.07 0.07 0.07 0.07
500 0.09 0.09 0.10 0.09
630 0.13 0.11 0.13 0.12
800 0.19 0.15 0.18 0.18
1,000 0.25 0.21 0.24 0.24
1,250 0.34 0.27 0.32 0.31
1,600 0.46 0.35 0.42 0.40
1/3옥타브
중심주파수(Hz)		 레진펠트 50중량% 75중량% 100중량%
500 0.12 0.12 0.12 0.12
630 0.14 0.15 0.15 0.15
800 0.18 0.18 0.18 0.18
1,000 0.22 0.21 0.24 0.24
1,250 0.30 0.27 0.29 0.31
1,600 0.42 0.38 0.38 0.39
2,000 0.56 0.49 0.51 0.52
2,500 0.69 0.61 0.64 0.66
3,150 0.81 0.73 0.77 0.79
4,000 0.92 0.85 0.88 0.91
5,000 0.98 0.93 0.96 0.98
6,300 1.00 0.96 0.98 1.00
상기 결과로부터 본 발명의 절연재는 에폭시가 함침되어도 흡음특성의 저하가 없는 것으로 파악되어 흡음 특성도 동시에 발현할 수 있는 것으로 파악되었다.
다음으로, 본 발명의 절연재에 대한 성형성을 평가하는 시험을 실시하였다. 레진펠트 절연재와 동일한 조건으로 에폭시 함침율 30, 50, 75, 100 중량%의 절연재 시편을 제조하였다.
엔진 인슐레이터용 절연재를 제조하기 위해 함침율에 따라 도 7에서와 같이 성형하였다. 30 중량% 시편(a)의 경우, 에폭시 함량이 적으므로 함침공정을 수행할 수 없어 층간에 15 중량% 씩 스프레이 분사하여 총 30 중량%가 되도록 함침시켰다. 50 중량% 시편(b)의 경우, 생지 표면 양측에 15 중량%씩 스프레이 분사한 후 함침된 부직포를 합포하여 총 50 중량%가 되도록 함침시켰다. 또한, 함침율 75, 100 중량%의 시폄(c, d)의 경우, 생기 표면 양측에 10 중량%씩 스프레이 분사하고 함침된 부직포를 합포하여 함침율을 맞추었다.
각 시편에 대하여 유체저항성, 발수도, 내열성(온도사이클성), 난연성, 흡음성을 측정하였으며, 에폭시 함침율 100 중량%에 있어서 가장 좋은 결과를 얻어 그 결과를 표 15에 기재하였다. 상기 성능평가는 한국의류시험연구원에 의뢰하여 수행하였다.
평가항목 단위 결과 평가방법

에폭시

 난연성 ㎜/min 자기소화성 있음 MS 300-08
중금속함량 ㎎/㎏ 검출안됨 MS 201-02
VOCs 방출량 ㎍/㎥ 검출안됨(actaldehyde: 33) MS 300-55
내열외장외관시험 - 변형없음 MS 210-06 4.3
유체저항성 엔진오일 - 유체가 침투되지 않고 기타 사용상 불리한 변화없음 EDS-M-6654-3.3
1.0wt% 염화나트륨 -
발수도 - 100 EDS-M-6654 3.4
내열성(+115℃±2.5K, 24hrs±5%) - 엣지부위의 풀어짐 등 사용상 불리한 변화없음 EDS-M-6654 3.5
난연성 ㎜/min 자기소화성 있음 EDS-M-6654 3.6

흡음성

 1,000Hz - 0.25
ISO 10534-1
2,000Hz - 0.61
3,150Hz - 0.85
5,000Hz - 0.97
평가결과 자기소화성이 있는 것으로 측정되어 난연성이 양호하며, VOCs 방출량에서 알데하이드가 33㎍/㎥ 검출되었으나, 이는 MS 300-55의 요구기준인 50㎍/㎥ 이하인 것으로 양호한 것으로 파악되었다.
또한, 발수도 역시 80 이상이면 EDS-M-6654 3.4에 따른 기준을 만족하나 100으로 측정되어 양호한 것으로 파악되었으며, 흡음성 역시 1,000, 2,000, 3,150, 5,000Hz에서 각각 0.06, 0.13, 0.35, 0.63 이상의 ISO 10534-1의 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
다음으로, 본 발명의 절연재에 대한 랜덤입사 방법의 흡음성을 시험하여 감성품질에 대한 평가를 실시하였다. 본 시험에서는 상대평가를 위하여 레진펠트 소재의 절연재와 에폭시 함침율 100 중량%의 절연재에 대한 비교평가를 실시하였다.
그 경과 레진펠트 소재의 절연재가 저주파수 대역에서는 다소 우세한 것으로 나타났으며, 전반적으로는 관내법을 이용한 흡음측정결과와 유사한 결과를 얻어 사용상 흡음성으로 인한 문제는 없는 것으로 나타났다.
이러한 시험 결과를 표 20에 기재하였다. 표 20에서 측정단위는 dBA이다.
주파수(Hz) 레진펠트 절연재 100 중량% 에폭시 함침
400 0.067 0.095
500 0.229 0.204
630 0.335 0.272
800 0.481 0.396
1,000 0.641 0.54
1,250 0.794 0.668
1,600 0.931 0.792
2,000 0.972 0.903
2,500 0.945 1
3,150 0.873 0.991
4,000 0.875 0.966
5,000 0.978 1.02
6,300 1.02 1.02
8,000 0.965 0.976
10,000 0.866 0.882
다음으로, 음장가시화 테스트를 통해 본 발명의 절연재 부착시 방출되는 소음의 분포 및 크기를 분석하였다. 본 시험에서는 절연재 시편에 대하여 소음원을 주파수별로 방출했을 때 통과되는 소음의 음압 및 분포를 분석하여 성형에 따른 차음성능 또는 분포 분석을 실시하였다.
레진펠트 소재의 절연재와 에폭시 함침율 100 중량%의 본 발명의 절연재에 대한 비교실험결과 본 발명의 절연재가 레진펠트 소재의 절연재에 비하여 최대 음압 레벨이 낮게 측정되었다(도 8 참조).
시험은 KOTMI 무향실에서 실시되었는데, 무향실의 흡음벽 구조는 쐐기형이며, 유효크기는 6×6×5.6m(W×D×H), 차단주파수는 100Hz, 배경소음은 20dB 이하인 조건에서 시험하였으며, B&K SONAH & Beamforming System 3560E를 사용하여 분석을 실시하였다. 소음측정위치는 음원-시험체-음장가시화장비의 순으로 0.5, 1.25m로 하였다.
표 17의 측정결과를 살펴뵤면, 본 발명의 절연재의 전체적인 흡음성에 있어서 레진펠트 재질의 절연재에 비해 더 나은 결과를 나타내는 것으로 파악되었다. 표 17에서 측정단위는 dBA이다.
주파수대역(Hz) 레진펠트 절연재 100 중량% 에폭시 함침
200~1,000 64 57
1,000~2,000 73 59
2,000~3,000 76 58
3,000~4,000 78 58
4,000~5,000 79 56
5,000~6,400 82 57
전체 85 65
상기 시험과 관련하여 주파수 대역별 최대 음압레벨을 분석한 가시화 테스트 결과를 도 9에 기재하였다.
본 발명에서는 이상과 같은 각 성분의 시험 결과에 따라 부직포 자체에 함침되는 에폭시 수지 바인더로 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르 용제를 혼합하여 에폭시 바인더를 제조하고, 여기에 경화제, 경화촉진제, 난연제, 침강방지제 등을 첨가하여 제조한 바인더를 사용하며, 각 층을 접착하기 위한 에폭시 수지 바인더는 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지를 혼합하여 에폭시 경화제를 제조하고, 여기에 경화제, 경화촉진제 등을 첨가하여 제조한 바인더를 사용함으로써 각 층의 적층 및 성형에 따른 물성의 저하 없이 본 발명에서 요구하는 절연재의 특성을 얻을 수 있었다.
또한, 종래의 레진펠트 소재의 절연재에 비하여 약 30%의 경량화가 가능하며, 흡읍특성, 성형성, 내구성 역시 종래의 레진펠트 소재의 절연재에 비하여 우수한 절연재를 얻을 수 있었다.
따라서 최적화된 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재를 제조하기 위하여, 에폭시 바인더의 제조 조건, 함침 및 적층구조의 최적화를 통해 본 발명에서 요구하는 효과를 달성하는 자동차 엔진룸용 절연재를 얻을 수 있음을 확인하였다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (8)

  1. 비발수 부직포를 포함하는 엔진룸 부착층;
    에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제1 내열차음층;
    제1 내열차음층의 하측 에폭시 접착층;
    에폭시 수지 함침 니들 부직포를 포함하는 중심층;
    에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 포함하는 제2 내열차음층;
    제2 내열차음층의 하측 접착층;
    발수 부직포를 포함하는 표피층;이 순차적으로 적층되되,
    상기 제1 내열차음층, 중심층, 제2 내열차음층의 함침에 사용되는 함침용 에폭시 바인더는 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르가 혼합된 함침용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제, 인계 난연제, 침강방지제로 퓸드 실리카로 이루어지고,
    상기 제1 내열차음층의 하측 에폭시 접착층, 제2 내열차음층의 하측 에폭시 접착층에 사용되는 접착용 에폭시 바인더는 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지가 혼합된 접착용 에폭시 바인더와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포는 100 중량%의 슈퍼섬유에 대하여 15 내지 30 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 니들 부직포는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 니들부직포 또는 중공사 니들부직포인 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포는 100 중량%의 니들 부직포에 대하여 3 내지 20 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재.
  6. 비스페놀 A 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르가 혼합된 함침용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제, 인계 난연제, 침강방지제로 퓸드 실리카로 이루어진 함침용 에폭시 바인더를 준비하는 단계;
    비할로겐 난연성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지가 혼합된 접착용 에폭시 수지와, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 디시안디아미드 95중량%를 갖는 경화제, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르(PM) 5중량%와 비스디메틸우레아 95중량%를 갖는 경화촉진제로 이루어지진 접착용 에폭시 바인더를 준비하는 단계;
    슈퍼섬유를 함침용 에폭시 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포를 제조하는 단계;
    상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포의 일면에 접착용 에폭시 바인더를 도포하여 표면처리하는 단계;
    니들 부직포를 함침용 에폭시 바인더에 함침시켜 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 제조하는 단계;
    상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포를 중심층으로 하고 상하면에 상기 함침용 에폭시 바인더에 함침되고, 일면에 상기 접착용 에폭시 바인더가 도포된 에폭시 함침 슈퍼섬유 부직포를 적층하는 단계;
    상기 적층된 3층의 부직포 상면에 발수 부직포를 적층하고 하면에 비발수 부직포를 적층한 후 압착 성형하여 절연재를 제조하는 단계;로 이루어진 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 에폭시 수지 함침 슈퍼섬유 부직포는 100 중량%의 슈퍼섬유에 대하여 15 내지 30 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 에폭시 수지 함침 니들 부직포는 100 중량%의 니들 부직포에 대하여 3 내지 20 중량%의 에폭시 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진룸용 에폭시 수지 함침 부직포 절연재의 제조방법.
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