KR101919856B1 - 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법 - Google Patents

내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경적이면서 종래의 흡차음재 보다 흡차음성, 강성 및 내열성이 현저히 향상된 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유하는 상부펠트층 및 하부펠트층; 상기 상부펠트층과 하부펠트층 사이에 개재되며, 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 차음층; 을 포함한다.

Description

내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법{Noise absorbent fabric and manufacturing method of the same}
본 발명은 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 엔진의 커버에 주로 사용되어 소음을 흡수 및 차단하는 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 주행 중인 자동차에는 다양한 경로를 통해, 차량 실내로 외부 소음이 유입된다. 타이어와 지면 간의 마찰음, 배기 계통의 고온, 고압의 연소가스 유동으로 발생하는 소음, 엔진에서 발생하여 차체 또는 공기를 통해 전달되는 엔진 투과 소음은 승객의 귀로 전달되어 차량의 정숙감을 저해하는 요소가 된다.
엔진 투과 소음을 억제하기 위하여, 일반적으로 엔진 커버 또는 후드 인슐레이터를 사용하고 있으나, 그것만으로는 엔진 투과 소음을 원하는 수준까지 제거하는 데에는 다소 한계가 있다.
따라서 자동차에는 전방과 좌측 측면, 그리고 바닥에 흡음재를 장착하는데, 예컨대 엔진룸에서 발생하는 소음을 차단하기 위하여 엔진룸과 차실을 구분하는 대쉬 패널에 흡음재가 설치되며, 차체의 측면을 통해 유입되는 소음을 차단하기 위하여 사이드 패널에도 흡음재를 부착하고 있다.
이러한 흡음재를 사용하는 재질로 통상 유리섬유, 우레탄 폼, 잡사 펠트를 사용한다. 주로 사용되는 우레탄 폼의 경우 냄새가 유독하며, 가연성으로 인하여 사고 시 유독성 가스가 발생될 우려가 있고, 흡음재로 제조하는 경우에 발포두께가 얇은 경우 성형이 어려운 문제점이 있다.
또한 최근 친환경적 요인과 재활용 가능 여부에 대한 각국의 규제가 점차적으로 강화되고 있는 추세여서 우레탄폼 보다는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)과 같은 열가소성 수지를 기반으로 하는 섬유 펠트와, 흡음 및 단열 성능의 향상을 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 펠트가 널리 사용되고 있다.
이러한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 함유한 흡음재에 관해 한국등록특허 제10-893690호에는 폐 폴리우레탄 스크랩을 압축성형하여 제조된 폴리우레탄 시트와 폴리우레탄 시트의 외측으로 PET 시트를 적층하여 열융착으로 상호 결합한 흡/차음용 자동차 내장재를 제안하였다. 그러나 여전히 활용이 어려운 폴리우레탄 시트를 기본으로 하여 펠트나 재활용 잡사 등을 다시 재활용할 수 있는 친환경적인 흡음재라고 하기에는 다소 부족하며, 1액형 접착제를 사용하여 폐 폴리우레탄폼을 압축, 공극을 메움으로써 흡음률과 휘발성유기화합물(Volatileorganic compounds, VOC) 규제에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있다.
한편 음향 특성에 따른 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harness) 성능을 향상시키기 위하여, 중대형 고급차종에서는 주로 고중량, 고후도의 흡음재를 사용한다. 이 경우 폴리우레탄 폼이 소음을 가장 많이 감소시키며, 차량정숙성 또한 향상되나, 상기한 바와 같이 재활용이 불가하여 친환경적인 소재가 아니며, 고후도로 제작되는 경우 차체의 중량을 증가시켜 연비를 저해하는 요소로 작용하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 친환경적이면서 종래의 흡차음재 보다 흡차음성, 강성 및 내열성이 현저히 향상된 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유하는 상부펠트층 및 하부펠트층; 상기 상부펠트층과 하부펠트층 사이에 개재되며, 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 차음층; 을 포함하되, 상기 상부펠트층과 상기 하부펠트층은 각각 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 40중량%와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%를 포함하며, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 170~190℃이며 상기 융점에서 녹기 시작하는 재질이다.
상기 상부펠트층과 상기 하부펠트층은, 상기 차음층에 적층 구비되며, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 열융착하여 제조된 견면펠트층; 상기 견면펠트층에 적층 구비되며, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 니들펀칭하여 제조된 고강성펠트층; 을 포함한다.
상기 견면펠트층은 평량이 200 내지 400g/㎡이고, 상기 고강성펠트층은 평량이 400 내지 600g/㎡이다.
상기 차음층은, 열가소성 폴리오레핀 25~35 중량%, LDPE 20~35 중량%, 무기물 30~40 중량% 및 나머지는 프레스 오일과 불순물로 이루어진다.
상기 차음층은 평량이 400 내지 600g/㎡이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법은, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 열융착하여 견면펠트층을 형성하는 제1단계; 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 니들펀칭하여 고강성펠트층을 형성하는 제2단계; 차음층를 형성하는 제3단계; 상기 고강성펠트층, 상기 견멸펠트층, 상기 차음층, 상기 견멸펠트층, 상기 고강성펠트층을 순서대로 적층하고 열과 압력을 가하여 합지하는 제4단계; 를 포함한다.
상기 제3단계에서는, 상기 고강성펠트층, 상기 견멸펠트층, 상기 차음층, 상기 견멸펠트층, 상기 고강성펠트층을 순서대로 적층하여 오븐기에 넣고, 270~430℃온도로 예열하는 예열단계; 예열된 제품을 냉각금형에 안착하고, 7~13℃의 온도로 100~130kg/㎠의 압력을 가하여 40~60초 동안 제품을 냉각하는 냉각단계; 를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 내열성이 우수한 차량용 흡차음재 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
상기 상부펠트층과 하부펠트층에 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유가 40중량% 포함되고, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 180℃부터 녹기 시작하는 RM180℃ 소재를 사용함으로써, 내열성이 향상되는 효과가 있으며, 내열 사이클 조건이 높은 제품에 적용하여 사용할 수 있게 된다.
상기 상부펠트층과 하부펠트층 사이에 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 차음층이 구비됨으로써, 친환경적이면서 종래의 흡차음재 보다 흡차음성, 강성 및 내열성이 현저히 향상되는 효과가 있다.
상기 상부펠트층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질을 기반으로 제작됨에 따라 종래에 사용하던 우레탄폼 보다 친환경적이고, 재활용이 가능하여 각종 규제를 피할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 단면 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 제조방법을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 성능시험결과를 나타낸 시험성적서,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 성능시험결과를 그래프로 나타낸 시험성적서,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 내열 싸이클성 시험결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 단면 구조도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 제조방법을 나타낸 순서도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 성능시험결과를 나타낸 시험성적서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 성능시험결과를 그래프로 나타낸 시험성적서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 내열 싸이클성 시험결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는 상부펠트층(100), 하부펠트층(200) 및 차음층(300)으로 이루어진다.
상기 상부펠트층(100)은 후술할 상기 차음층(300)의 상부에 배치되는 것으로, 펠트 재질로 이루어진다.
좀더 구체적으로 상기 상부펠트층(100)은 견면펠트층(110)과 고강성펠트층(120)으로 이루어진다.
상기 견면펠트층(110)은 후술할 상기 차음층(300)의 일면에 적층 구비되며, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 열융착하여 제조된 된다.
여기에서 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 원사 굵기는 3Denia 이다.
또한, 상기 견면펠트층(110)은 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 섬유가 40중량%, 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%로 혼합되어 형성된다.
여기에서 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 180~250℃이고, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 170~190℃이다.
좀더 정확하게 상기 저융점 폴리에틸렌 테르프탈레이트 섬유는 상기 융점이 180℃이며 180℃에서 녹기 시작하는 성질을 갖는 RM180℃인 소재이다.
이와 같이 상기 견면펠트층(110)에 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유가 40중량% 포함됨으로써, 낮은 온도에서도 변형이 가능하여 가공성을 향상시키고, 다양한 형상으로 제조를 용이하게 하는 효과가 발생 된다.
또한, 상기 견면펠트층(110)은 평량이 500g/㎡으로 구성된다.
경우에 따라 상기 견면펠트층(110)은 평량이 400 내지 600g/㎡ 일 수도 있는데, 평량이 600g/㎡ 이상이 될 경우 흡차음 성능은 향상되나 중량이 증가되어 차량의 효율을 감소시킬 수 있고, 400g/㎡이하가 될 경우 흡차음 성능이 감소되므로 바람직 하지 않다.
또한, 상기 상부펠트층(100)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질을 기반으로 제작됨에 따라 종래에 사용하던 우레탄폼 보다 친환경적이고, 재활용이 가능하여 각종 규제를 피할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 고강성펠트층(120)은 상기 견면펠트층(110)에 적층 구비되는 것으로, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 니들펀칭하여 제조된다.
여기에서 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 원사 굵기는 3Denia 이다.
또한, 상기 고강성펠트층(120)은 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 섬유가 40중량%, 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%로 혼합되어 형성된다.
여기에서 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 170~190℃에서 모두 녹는 재질로, 좀더 정확하게는 융점이 180℃이며 180℃에서 녹기 시작하는 성질을 갖는 RM180℃인 소재이다.
또한, 상기 고강성펠트층(120)은 평량이 300g/㎡으로 구성된다.
경우에 따라 상기 견면펠트층(110)은 평량이 200 내지 400g/㎡ 일 수도 있는데, 평량이 400g/㎡ 이상이 될 경우 흡차음 성능은 향상되나 중량이 증가되어 차량의 효율을 감소시킬 수 있고, 200g/㎡이하가 될 경우 흡차음 성능이 감소되므로 바람직 하지 않다.
한편, 상기 하부펠트층(200)은 후술할 상기 차음층(300)의 하부에 적층되는 것으로, 상기 상부펠트층(100)과 동일하게 상기 견면펠트층(210)과 상기 고강성펠트층(220)으로 이루어진다.
상기 하부펠트층(200)은 상기 견면펠트층(210)이 후술할 상기 차음층(300)의 타면에 적층되고, 상기 고강성펠트층(220)이 상기 견면펠트층(110)에 적층된다.
이러한 상기 하부펠트층(200)의 상기 견면펠트층(210)과 상기 고강성펠트층(220)은 상기 상부펠트층(100)의 견면펠트층(110) 및 고강성펠트층(120)과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 차음층(300)은 상기 상부펠트층(100)과 하부펠트층(200) 사이에 개재되며, 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 재질이다.
이러한 상기 차음층(300)은 일반적으로 차량용 내장 표피재로 사용되는 TPO(Thermaplastic olefin)시트라 불리는 것으로, 환경친화성, 경량성, 담가 및 냄새 등에서 종래의 내장재보다 성능이 좋아 최근 많이 사용되고 있는 재질이다.
좀더 구체적으로 상기 차음층은, 열가소성 폴리오레핀 25~35 중량%, LDPE 20~35 중량%, 무기물 30~40 중량% 및 나머지는 프레스 오일과 불순물로 이루어지며, 열가소성 폴리오레핀, LPDE 및 무기질을 배합한 재료를 진공성형 또는 압연 등의 방법으로 시트 형상으로 성형한다.
이러한 상기 차음층(300)은 평량 500g/㎡이며 경우에 따라 400 내지 600g/㎡에서 조절 가능하다.
위 구성으로 이루어진 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 제조방법은, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 열융착하여 견면펠트층(110)을 형성하는 제1단계, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 상기 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 니들펀칭하여 고강성펠트층(120)을 형성하는 제2단계, 상기 차음층(300)를 형성하는 제3단계, 상기 고강성펠트층(120), 상기 견멸펠트층, 상기 차음층(300), 상기 견멸펠트층, 상기 고강성펠트층(120)을 순서대로 적층하고 열과 압력을 가하여 합지하는 제4단계를 포함한다.
여기에서 상기 제4단계에서는, 상기 고강성펠트층(120), 상기 견멸펠트층, 상기 차음층(300), 상기 견멸펠트층, 상기 고강성펠트층(120)을 순서대로 적층하여 오븐기에 넣고, 270~430℃온도로 예열하는 예열단계와, 예열된 제품을 냉각금형에 안착하고, 7~13℃의 온도로 100~130kg/㎠의 압력을 가하여 40~60초 동안 제품을 냉각하는 냉각단계를 거치게 된다.
위 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는 다음과 같은 성능을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 성능시험결과를 나타낸 것으로, 흡음 성능을 분석하기 위해 스위스 RIETER사의 ALPHA CABIN기기를 사용하여 간이 잔향실법에 의해 시험하였으며, JAPAN제품(1.308g/㎡, 15.5T)와 HADO제품(1.604g/㎡, 14T)를 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재(1.750g/㎡, 16.5T)와 비교하였다.
도 3의 표에 기재된 것은 흡차음재 400 내지 10000Hz의 주파스 영역에서의 흡음률을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유하는 상부펠트층(100)과 하부펠트층(200) 사이에 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 차음층(300)을 구비함으로써, 종래의 다른 제품보다 매우 우수한 흡음 성능을 나타냈으며, 성능이 향상된 것을 확인하였다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는 내열 싸이클성이 우수한 것으로 확인 되었다.
내열 사이클성 시험은 90℃에서 3시간, 실온에서 1시간, -40℃에서 3시간, 실온에서 1시간, 50℃, 90%RH에서 7시간, 실온에서 1시간을 순차적으로 실행하는 것을 1싸이클로 하여 3회 반복하는 것이며, 박리, 부풀음, 처짐, 변형 및 외관상 변색 또는 부품의 성능을 저해하는 고정부의 헐거움이나 덜거덕거림의 유무를 확인하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 내열성이 우수한 차량용 흡차음재는 이러한 내열 싸이클성 시험에는 문제가 발경되지 않았으며. 적격 판정을 받아 안정성 및 내구성이 좋은 것으로 확인 되었다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.
100 : 상부펠트층 200 : 하부펠트층
300 : 차음층 110,210 : 견면펠트층
120,220 : 고강성페펠트층

Claims (7)

  1. 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유하는 상부펠트층 및 하부펠트층;
    상기 상부펠트층과 하부펠트층 사이에 개재되며, 열가소성 폴리오레핀을 함유하는 차음층; 을 포함하되,
    상기 상부펠트층과 상기 하부펠트층은 ,
    상기 차음층에 적층 구비되며, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 40중량%와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%를 열융착하여 제조되고, 평량이 200 내지 400g/㎡인 견면펠트층;
    상기 견면펠트층에 적층 구비되며, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 40중량%와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%를 니들펀칭하여 제조되고, 평량이 400 내지 600g/㎡인 고강성펠트층; 을 포함하고,
    상기 차음층은,
    열가소성 폴리오레핀 25~35 중량%, LDPE 20~35 중량%, 무기물 30~40 중량% 및 나머지는 프레스 오일과 불순물로 이루어지고, 평량이 400 내지 600g/㎡이며,
    상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 180℃이며 상기 융점에서 녹기 시작하는 재질인 RM180℃인 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 차량용 흡차음재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 40중량%와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%를 열융착하여 제조되고, 평량이 200 내지 400g/㎡인 견면펠트층을 형성하는 제1단계;
    저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 40중량%와 레귤러 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60중량%를 니들펀칭하여 제조되고, 평량이 400 내지 600g/㎡인 고강성펠트층을 형성하는 제2단계;
    열가소성 폴리오레핀 25~35 중량%, LDPE 20~35 중량%, 무기물 30~40 중량% 및 나머지는 프레스 오일과 불순물로 이루어지고, 평량이 400 내지 600g/㎡인 차음층를 형성하는 제3단계;
    상기 고강성펠트층, 상기 견면펠트층, 상기 차음층, 상기 견면펠트층, 상기 고강성펠트층을 순서대로 적층하고 열과 압력을 가하여 합지하는 제4단계; 를 포함하되,
    상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 융점이 180℃이며 상기 융점에서 녹기 시작하는 재질인 RM180℃인 소재로 이루어지며,
    상기 제3단계에서는,
    상기 고강성펠트층, 상기 견면펠트층, 상기 차음층, 상기 견면펠트층, 상기 고강성펠트층을 순서대로 적층하여 오븐기에 넣고, 270~430℃온도로 예열하는 예열단계;
    예열된 제품을 냉각금형에 안착하고, 7~13℃의 온도로 100~130kg/㎠의 압력을 가하여 40~60초 동안 제품을 냉각하는 냉각단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성이 우수한 차량용 흡차음재의 제조방법.
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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