KR102013202B1 - 차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재 - Google Patents

차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재에 관한 것이다. 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더는 폴리올레핀계 수지 100 중량부; 무수말레산 그라프트 폴리올레핀 1~15 중량부; 난연제 1~30 중량부; 및 충전제 5~50 중량부;를 포함하며, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 중 하나 이상 포함한다.

Description

차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재 {POWDER RESIN FOR SOUND ABSORBING MATERIAL FOR VEHICLE INTERIOR SAND SOUND ABSORBING MATERIAL USING THE SAME}
본 발명은 차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 열가소성 수지를 포함하는 차량 내장용 흡음재용 수지파우더 및 이를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재에 관한 것이다.
차량 내부의 플로어(floor) 및 트렁크(trunk) 등의 바닥면에는, 주행중 발생하는 소음을 차단하기 위한 스킨층 및 흡차음층이 구비된다. 종래 흡차음층은 스킨층 하부면에 폴리에틸렌 수지를 코팅 또는 융착하여, 흡차음성을 확보하는 방법으로 제조된 것을 사용하였다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-11401674호(2014.06.03 공고, 발명의 명칭: 자동차용 바닥재의 제조방법 및 그에 의한 바닥재)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 층간 부착성 및 경량성이 우수한 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자동차 내장재에 요구되는 흡음 특성과, 고주파 영역에서의 흡음 특성이 우수한 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업성, 생산성 및 경제성이 우수한 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용한 차량 내장용 흡음재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 차량 내장용 흡음재용 수지파우더에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더는 폴리올레핀계 수지 100 중량부; 무수말레산 그라프트 폴리올레핀 1~15 중량부; 난연제 1~30 중량부; 및 충전제 5~50 중량부;를 포함하며, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 중 하나 이상 포함한다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는 ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거하여 측정한 용융지수가 2g/10min 미만이며, 평균입경이 100~1,000㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는 산화방지제 및 활제 중 하나 이상을 더 포함하며, 상기 산화방지제는 인계, 페놀계, 아민계, 황계 및 금속계 산화방지제 중 하나 이상 포함하며, 상기 활제는 스테아르산계 및 지방산계 활제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는, 상기 난연제 및 충전제를 1:0.5~1:4 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 차량 내장용 흡음재는 표피층; 상기 표피층의 하면에 형성되는 부직포층; 및 상기 표피층 및 부직포층 사이에 형성되는 다공성 접착층;을 포함하며, 상기 표피층은 기포지에 벌크형 연속 필라멘트(BCF)를 식모하여 형성되며, 상기 부직포층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 포함하고, 상기 다공성 접착층은 전술한 수지파우더를 이용하여 형성된다.
본 발명에 따른 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용하여 다공성 접착층을 형성시, 피부착물인 표피층과 부직포층과의 부착성이 우수하며, 흡음특성과, 고주파 영역에서의 흡음성이 우수하여 소음 저감효과가 우수하고, 작업성 및 성형성이 우수하여, 성형 공정에서 제품 불량률을 최소화할 수 있으며, 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 5(a)는 종래 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이며, 도 5(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이다.
도 6(a)는 종래 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이며, 도 6(b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예에 따라 제조된 차량 내장용 흡음재의 흡음성능 평가결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
차량 내장용 흡음재용 수지파우더
본 발명의 하나의 관점은 차량 내장용 흡음재용 수지파우더에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더는 폴리올레핀계 수지 100 중량부; 무수말레산 그라프트 폴리올레핀 1~15 중량부; 난연제 1~30 중량부; 및 충전제 5~50 중량부;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 차량 내장용 흡음재용 수지파우더 구성 성분을 보다 상세히 설명하도록 한다.
폴리올레핀계 수지
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리올레핀계 수지는 GPC(gel permeation chromatography) 법으로 측정한 중량평균분자량이 30,000~350,000 g/mol 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 내충격성 및 내열성 등이 우수할 수 있다. 예를 들면 50,000~350,000 g/mol 일 수 있다.
예를 들면, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 예를 들면, 선형저밀도 폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE)을 포함할 수 있다. 상기 선형저밀도 폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE)은 본 발명의 수지파우더의 용융지수 및 코모노머 종류에 따라 선정하여, 표피층과 부직포층 사이에 다공성 접착층을 형성하여 우수한 부착성, 기계적 강도 및 성형성을 확보하는 목적으로 포함된다. 또한, 본 발명이 목표로 하는 크기를 갖는 수지파우더 제조시, 분쇄가 용이할 수 있다.
상기 선형저밀도 폴리에틸렌은 직쇄상 폴리머 골격(polymer backbone)에, 단쇄 분지가 도입된 구조를 가진다. 구체예에서 상기 선형저밀도 폴리에틸렌은, 지글러-나타 촉매 등의 존재 하에서, 에틸렌 단일 중합체와, 프로펜, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐 등의 단량체를 도입하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 선형저밀도 폴리에틸렌을 중합할 때 프로펜 및 1-부텐 중 하나 이상을 도입한 것을 적용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리올레핀계 수지는 ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거하여 측정한 용융지수가 2g/10min 미만일 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 성형성, 부착성 및 생산성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 용융지수가 0.5~1.99 g/10min일 수 있다.
한 구체예에서 상기 선형저밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.910~0.930g/cm3 일 수 있다. 상기 밀도 범위에서 부착강도 및 성형성이 우수할 수 있다. 예를 들면 0.915~0.925 g/cm3 일 수 있다.
무수말레산 그라프트 폴리올레핀
상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀(maleic anhydride grafted polyolefin)은 본 발명의 수지파우더의 부착력을 향상시키는 목적으로 포함된다.
예를 들면 상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀과, 부직포층의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 사이에서 발생하는 에스테르화 반응에 의해 결합력이 향상되며, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌과 상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀 사이의 반데르발스 인력이 작용하여 다공성 접착층의 결합력이 향상될 수 있다.
상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀은 무수말레산 그라프트 폴리에틸렌 및 무수말레산 그라프트 폴리프로필렌 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 무수말레산 그라프트 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀은 그라프트율이 0.01~10 중량%일 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 다공성 접착층과, 표피층 및 부직포층 사이에 부착력이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀은 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 1~15 중량부 포함된다. 상기 무수말레산 그라프트 폴리올레핀을 1 중량부 미만 포함시 본 발명의 다공성 접착층의 부착강도가 저하되며, 15 중량부 초과하여 포함시 본 발명의 다공성 접착층 제조시, 가공설비에 수지 흡착문제가 발생할 수 있다. 예를 들면 2~10 중량부 포함될 수 있다.
난연제
상기 난연제는 본 발명의 내열성 및 난연성을 확보하는 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 난연제는 수산화마그네슘(Mg(OH)-2) 및 수산화알루미늄(Al(OH)-3) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 수산화마그네슘을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 난연제는 실란계 화합물 및 유기산 중 하나 이상의 성분으로 표면이 피복 처리된 것을 사용할 수 있다. 상기 실란계 화합물은 비닐실란, 아미노실란 및 메타아크릴레이트실란 중 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기산으로는 지방산, 스테아르산 및 올레인산, 아미노 폴리실록산 중 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 표면 처리시 상기 난연제의 상용성과 기계적 강도가 동시에 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 난연제는 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 1~30 중량부 포함된다. 상기 난연제를 1 중량부 미만으로 포함시 내열성 및 난연성이 저하되며, 30 중량부를 초과하여 포함시 상기 다공성 접착층의 부착성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 5~20 중량부 포함될 수 있다.
충전제
상기 충전제는 다공성 접착층의 가격 경쟁력 및 분쇄성 향상 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 충전제는 유리 섬유, 황산바륨(BaSO4), 탈크, 규회석 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 탄산칼슘을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 충전제는 구형, 판상형 또는 침상형일 수 있다. 또한, 상기 충전제의 크기는 0.01㎛ 내지 50㎛ 일 수 있다. 상기 "크기"는, 상기 충전제의 최대 길이를 의미한다. 상기 범위에서 혼합성 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 충전제의 비표면적(BET 법)은 5mm2/g~300mm2/g일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 분산성, 성형성 및 기계적 강도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 충전제는 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 상기 표면처리는 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 지방산, 금속수화물(금속 수산화물), 아민 및 아민의 금속염 중에서 하나 이상으로 상기 충전제 표면을 코팅하는 것일 수 있다. 상기 표면 처리시 상기 충전제의 상용성과 기계적 강도가 동시에 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 충전제는 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4) 및 탈크를 포함할 수 있다. 상기 종류의 충전제를 포함시, 조성물의 내열성과 기계적 강도 향상의 상승 효과가 우수할 수 있다. 상기와 같이 포함시 조성물의 혼합성 및 성형성이 우수하면서, 분쇄성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 충전제는 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부 포함된다. 상기 충전제를 5 중량부 미만으로 포함시 가격경쟁력 확보가 어렵거나, 분쇄성이 저하되고, 50 중량부를 초과하여 포함시 상기 다공성 접착층의 물성이 저하되며, 부착력이 저하될 수 있다. 예를 들면 5~20 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 5~15 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는, 상기 난연제 및 충전제를 1:0.5~1:4 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시, 상기 수지파우더 제조시 분쇄가 용이하며, 성형성이 우수하면서, 다공성 접착층의 부착력 및 기계적 강도가 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 난연제 및 충전제는 1:0.8~1:3 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 수지파우더는 산화방지제 및 활제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
산화방지제
상기 산화방지제는 상기 수지파우더의 내열성을 향상시켜 고온 환경에서 상기 수지파우더 성분의 노화 또는 열화를 방지할 수 있다. 한 구체예에서 상기 산화방지제는 인계, 페놀계, 아민계, 황계 및 금속계 산화방지제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 페놀계 산화방지제로는 입체적으로 방해받는 페놀계 안정화제(sterically hindered phenolic stabi1izer)로서, 예를 들면 알킬화 모노페놀 화합물, 알킬티오메틸페놀 화합물, 히드로퀴논 화합물, 알킬화 히드로퀴논 화합물, 토코페롤 화합물, 히드록시화 티오디페닐 에티르 화합물 및 알킬리덴 비스페놀 화합물 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 인계 산화방지제로는 인계 에스테르 화합물 및 방향족 포스핀 화합물 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 아민계 산화방지제로는 N'-디이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디-이차부틸-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1,4-디메틸펜틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1-에틸-3-메틸펜틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(1-메틸헵틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-디시클로헥실-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-비스(2-나프틸)-p-페닐렌디아민, N-이소프로필-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1-메틸헵틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-시클로헥실-N'-페닐-p-페닐렌디아민, 4-(p-톨루엔술폰아미도)디페닐아민 및 N,N'-디메틸-N,N'-디-이차부틸-p-페닐렌디아민 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 황계 산화방지제로는 다이라우릴 3,3-싸이오다이프로피오네이트, 다이미리스틸3,3'-싸이오다이프로피오네이트, 다이스테아릴3,3-싸이오다이프로피오네이트, 라우릴스테아릴3,3-싸이오다이프로피오네이트, 펜타에리트리톨-테트라키스-(β-라우릴-싸이오-프로피오네이트) 및 3,9-비스(2-도데실싸이오에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스파이로[5,5]운데케인 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 금속계 산화방지제로는 구리계 산화방지제, 몰리브덴계 산화방지제, 염화납, 염화마그네슘 및 염화아연 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속계 산화방지제 포함시 도체의 자유전자가 절연층을 공격하는 현상을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 산화방지제는 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 0.05~5 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 수지파우더의 부착성을 저해하지 않으면서, 열화 또는 노화를 방지할 수 있다.
활제
상기 활제는 가공성, 분산성, 유동성 및 성형성 향상을 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 활제는 스테아르산계 및 지방산계 활제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 스테아르산계 활제로는 스테아르산 아연, 스테아린산 칼슘 및 스테아린산 마그네슘 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 스테아린산 칼슘을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 지방산계 활제로는 몬탄산, 올레인산, 동물성 고급지방산 및 식물성 고급지방산 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 활제는 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 0.05~5 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 수지파우더의 부착성을 저해하지 않으면서, 가공성, 유동성 및 성형성이 우수할 수 있다.
첨가제
본 발명의 다른 구체예에서 상기 수지파우더는, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 용도에 따라 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 안료, 항균제, 열안정제, 계면활성제, 난연보조제, 적하방지제, 내후제, 자외선 흡수제 및 자외선 차단제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 0.01~10 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는 ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거하여 측정한 용융지수가 2g/10min 미만이다. 상기 수지파우더의 용융지수가 2g/10min 이상인 경우, 분쇄 공정시 작업성이 저하되며, 차량 내장용 흡음재 제조시, 수지파우더가 표피층의 양면에 돌출 형성된 BCF 섬유 사이로 용이하게 침투하지 못하여, 성형성과 부착강도가 저하되며, 열압착하여 다공성 접착층을 형성하는 과정에서, 가열 및 가압 시간이 증가하여 생산성과 경제성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 용융지수가 0.5~1.99 g/10min일 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더는 평균입경이 100~1,000㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 우수한 부착강도를 확보하면서, 가공성 및 작업성이 우수할 수 있다. 예를 들면 평균입경이 200~800㎛ 일 수 있다. 다른 예를 들면 평균입경이 200~700㎛ 일 수 있다.
차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재
본 발명의 다른 관점은 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용하여 제조된 차량 내장용 흡음재에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 차량 내장용 흡음재(1000)는 표피층(100); 표피층(100)의 하면에 형성되는 부직포층(300); 및 표피층(100) 및 부직포층(300) 사이에 형성되는 다공성 접착층(200);을 포함한다.
상기 표피층은 기포지에 벌크형 연속 필라멘트(Bulked Continuous Fiber, BCF)를 식모하여 형성된다. 상기 벌크형 연속 필라멘트로는, 나일론사를 사용할 수 있다. 또한, 상기 벌크형 연속 필라멘트를 상기 기포지에 식모한 다음, 터프팅(tufting) 또는 니들링(niddling) 하여 표피층을 제조할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 벌크형 연속 필라멘트를 식모하여 터프팅 또는 니들링시, 표피층(100)의 상부 및 하부에 상기 벌크형 연속 필라멘트가 각각 돌출 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 기포지는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르를 포함하는 부직포 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
부직포층(300)은 니들펀치, 스펀레이스 및 스펀본드 등을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면 부직포층(300)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 포함하여 제조된 것을 사용한다. 한 구체예에서 부직포층(300)은 두께 0.5~30mm, 면밀도(weight per unit area)가 50~1000g/m2 이며, 섬유의 섬도가 0.1~50 데시텍스일 수 있다. 상기 조건에서, 저주파영역과 고주파 영역에서 흡음 성능이 모두 우수할 수 있다.
다공성 접착층(200)은 상기 수지파우더를 이용하여 형성된다. 한 구체예에서 상기 수지파우더는 전술한 바와 동일한 성분 및 함량을 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 다공성 접착층(200)은 복수 개의 기공(P)을 포함한다. 상기와 같이 기공을 포함시, 본 발명의 고주파 영역에서의 소음 저감 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 다공성 접착층에 형성되는 기공 크기는 0.1~1,000㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 부착력 및 흡음 특성이 우수할 수 있다. 한 구체예에서 상기 다공성 접착층에 형성되는 기공 밀도는 10~106개/cm3일 수 있다. 상기 조건에서 흡음 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 다공성 접착층(200)의 두께는 0.01~5mm일 수 있다. 상기 범위에서 부착력 및 흡음 특성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 두께는 0.01~3mm일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재(2000)의 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 표피층(100)의 하부에는 라텍스(latex)층(110)이 더 형성될 수 있다. 상기 라텍스층을 더 포함시 표피층 조직의 기계적 강도가 우수할 수 있다.
차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용한 차량 내장용 흡음재 제조방법
본 발명의 또 다른 관점은 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더를 이용한 차량 내장용 흡음재 제조방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 제조방법을 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 차량 내장용 흡음재의 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 차량 내장용 흡음재 제조방법은 (S10) 수지파우더 도포단계; (S20) 수지파우더 용융단계; 및 (S30) 가압단계;를 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 차량 내장용 흡음재 제조방법은 (S10) 부직포 및 표피재의 일면에 수지파우더를 각각 도포하는 단계; (S20) 상기 수지파우더가 도포된 부직포 및 표피재의 일면을 가열하여, 상기 수지파우더를 용융시키는 단계; 및 (S30) 상기 수지파우더가 용융된 부직포 및 표피재의 일면을 합지 및 가압하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 차량 내장용 흡읍재 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 수지파우더 도포단계
상기 단계는 부직포 및 표피재의 일면에 수지파우더를 각각 도포하는 단계이다. 상기 도 4를 참조하면 상기 도포는, 스캐터링 장치를 통해 상기 수지파우더를 표피재(100) 및 부직포(300)의 일면에 도포하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 수지파우더의 도포량은 50~1200g/m2 일 수 있다. 상기 범위에서 다공성 접착층의 기계적 강도 및 부착력이 우수하며, 복수 개의 기공을 포함하는 다공성 접착층이 용이하게 형성될 수 있다. 예를 들면 100~600g/m2 일 수 있다. 다른 예를 들면 700~800g/m2 일 수 있다. 한 구체예에서 상기 수지파우더는 표피층(300)의 하부에 돌출하여 형성된 벌크형 연속 필라멘트 사이의 공간에 침투하며, 상기 수지파우더를 용융 및 가압하여, 복수 개의 기공을 포함하는 다공성 접착층이 형성될 수 있다.
도 5(a)는 종래 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이며, 도 5(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이다.
도 5(a)는 종래 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이다. 상기 도 5(a)를 참조하면, 종래 스캐터링 장치의 스캐터링 롤러(20)는, 수지 파우더(A)가 충전되는 충전유닛(10); 충전유닛(10) 하부에 구비되어, 충전유닛(10) 하부에서 배출된 수지 파우더(A)를 표피재(100) 및 부직포(300)의 일면에 각각 도포하는 스캐터링 롤러(20)를 포함하며, 스캐터링 롤러(20)는 외주면에 반구형상의 단면을 갖는, 돌출패턴(22)이 복수 개 형성된 것을 적용하였다. 그러나, 상기 스캐터링 롤러를 적용하는 경우, 스캐터링 롤러(20)로 이송된 수지 파우더 중 일부가 도포되지 않고, 롤러에 잔존하게 되어 원료 손실 및 정량 도포의 어려움으로 생산비용 및 산포 균일도 차이가 발생하는 문제가 있었다.
반면 상기 도 5(b)를 참조하면 본 발명의 스캐터링 장치는, 수지 파우더가 충전되는 충전유닛(10); 충전유닛(10) 하부에 구비되어, 충전유닛(10) 하부에서 배출된 수지 파우더를 표피재(100) 및 부직포(300)의 일면에 각각 도포하는 스캐터링 롤러(30); 및 스캐터링 롤러(30)의 일측에 구비되어 스캐터링 롤러(30) 표면에 잔존하는 수지 파우더를 제거하여, 표피재(100) 및 부직포(300)의 일면으로 도포하는 브러시 롤러(40);를 포함한다. 또한, 스캐터링 롤러(30)는 외주면을 따라 복수 개의 돌출부(32)가 길이 방향으로 연장되어 형성된다.
상기 브러시 롤러(40) 및 스캐터링 롤러(30)를 포함하는 스캐터링 장치를 적용시, 스캐터링 롤러(30)로 이송된 수지 파우더의 일부가 도포되지 않고, 롤러에 잔존하는 현상을 방지하여, 원료 손실을 방지하고 정량 도포가 용이하여 산포 균일도가 우수할 수 있다.
도 6(a)는 종래 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이며, 도 6(b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 스캐터링 장치를 이용한 수지 파우더 도포를 나타낸 모식도이다.
상기 도 6(a)를 참조하면, 종래 스캐터링 장치를 이용하여 수지 파우더 도포시, 상술한 바와 같이 정량 도포가 어렵고, 수지 파우더의 뭉침 현상으로 인해 부직포 및 표피재 표면에 균일한 도포가 어려운 문제가 있었다.
반면 상기 도 6(b)를 참조하면, 상기 스캐터링 장치는, 스캐터링 롤러(30) 하부에 구비되어, 상기 수지 파우더에 초음파를 인가하여 분급하는 초음파진동체;를 더 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 초음파진동체는, 상기 수지 파우더를 분급하기 위한 거름망(50); 및 거름망(52)의 양 측면에 구비되어 상기 수지 파우더에 초음파를 인가하는 초음파 인가수단(50)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 초음파진동체를 더 포함시, 수지 파우더 입자의 뭉침 현상을 해소하여 정량 도포가 용이하고, 산포 균일도가 우수할 수 있다. 한 구체예에서 초음파는 20~50kHz의 주파수로 인가될 수 있다
한 구체예에서 상기 차량 내장용 흡음재용 수지파우더는 폴리올레핀계 수지 100 중량부; 무수말레산 그라프트 폴리올레핀 1~15 중량부; 난연제 1~20 중량부; 및 충전제 5~20 중량부;를 포함한다.
상기 수지파우더는 전술한 바와 동일한 성분 및 함량을 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
(S20) 수지파우더 용융단계
상기 단계는 상기 수지파우더가 도포된 부직포 및 표피재의 일면을 가열하여, 상기 수지파우더를 용융시키는 단계이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 수지파우더가 도포된 표피재(100)는 제1 가열로(12)로 이송되어 가열되며, 상기 수지파우더가 도포된 부직포(300)는 제2 가열로(14)로 이송되어 가열될 수 있다.
한 구체예에서 상기 부직포 및 표피재의 일면에 도포된 수지파우더를 각각 180~240℃로 가열하여 용융시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 부직포 및 표피재에 도포된 수지파우더의 표면 온도: 150~220℃ 조건으로 가열하여 용융시킬 수 있다. 상기 범위로 가열시, 수지파우더가 용이하게 용융될 수 있다.
(S30) 가압단계
상기 단계는 상기 수지파우더가 용융된 부직포 및 표피재의 일면을 합지 및 가압하는 단계이다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 수지파우더가 용융된 및 표피재(100)와 부직포(300)의 면이 서로 접촉하도록 합지한 다음, 제3 가열로(16)로 이송하여 소정의 온도로 가열 후, 압착 롤러 등을 이용하여 가압할 수 있다. 상기 가압 이후, 표피층(100) 및 부직포(300) 사이에 다공성 접착층이 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가압은 1~50 bar의 압력으로 이루어질 수 있다. 상기 범위로 가압시, 상기 다공성 접착층의 부착력과 기계적 강도가 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
상기 실시예 및 비교예에 사용된 성분은 하기와 같다.
(A) 폴리올레핀 수지(선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)): ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거하여 측정한 용융지수가 1.9g/10min이며, 밀도 0.923g/cm3인 한화케미칼社 LLDPE 3305를 사용하였다.
(B) 무수말레산 그라프트 폴리에틸렌을 사용하였다.
(C) 난연제: 수산화마그네슘(Mg(OH)2)를 사용하였다.
(D) 충전제: (D1) 탄산칼슘(CaCO3)을 사용하였다. (D2) 탄산칼슘, 황산바륨(BaSO4) 및 탈크를 사용하였다.
(E) 산화방지제: 페놀계 및 인계 산화방지제를 사용하였다.
(F) 활제: 스테아린산 칼슘을 사용하였다.
실시예 1~2 및 비교예 1~3
(1) 수지파우더 제조: 하기 표 1의 성분 및 함량을 포함하는 파우더 조성물을 제조한 다음, 분쇄하여 통상의 방법으로 수지파우더를 제조하였다. 상기 수지파우더에 대하여, ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거한 용융지수 및 수지파우더의 평균입경을 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
(2) 차량 내장용 흡음재 제조: 폴리프로필렌 기포지에 나일론 벌크형 연속 필라멘트(BCF)를 식모하여 터프팅한 표피재와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 이용하여 제조된 면밀도: 500g/m2의 부직포를 준비하였다. 그 다음에, 도 6(b)와 같은 스캐터링 장치의 충전유닛에 상기 수지 파우더를 각각 충전하였다. 상기 수지 파우더를 충전유닛 하부에 구비되며, 외주면을 따라 복수 개의 돌출부가 길이 방향으로 연장되어 형성된 스캐터링 롤러를 이용하여, 상기 부직포 및 표피재의 일면으로 도포하고, 상기 스캐터링 롤러의 일측에 구비된 브러시 롤러를 이용하여 상기 스캐터링 롤러 표면에 잔존하는 수지 파우더를 제거하여, 상기 부직포 및 표피재의 일면으로 도포하였다. 또한, 상기 도 4(b)와 같이 상기 수지 파우더는, 스캐터링 롤러 하부에 구비된 초음파진동체를 이용하여 분급하여 상기 표피재 및 부직포에 도포하였다. 구체적으로, 상기 스캐터링 롤러에 의해 거름망으로 이송된 수지 파우더를, 초음파 인가수단으로 초음파 인가하여 분급하여 상기 표피재 및 부직포에 도포하였다. 이때, 상기 표피재의 하부면과, 부직포의 상부면에, 상기 수지파우더를 300~600g/m2의 도포량으로 각각 도포하였다.
그 다음에, 상기 수지파우더가 도포된 표피재는 제1 가열로로 이송하여 가열하고, 상기 수지파우더가 도포된 부직포는 제2 가열로로 이송하여 가열하였다. 이때 상기 부직포 및 표피재의 수지파우더가 도포된 면을 세팅온도 180~240℃(또는, 부직포 및 표피재의 일면에 도포된 수지파우더의 표면온도 150~220℃) 조건으로 가열하여, 상기 수지파우더를 용융시켰다.
그 다음에, 상기 수지파우더가 용융된 부직포 및 표피재의 일면을 서로 접촉하여 합지하고, 제3 가열로로 이송하여 가열한 다음, 상기 표피재와 부직포를 1~50bar의 압력으로 가압하여 두께 0.05~3mm이며, 복수 개의 기공(P)을 포함하는 다공성 접착층을 형성한 다음, 초음파 커팅하여 시트 형태의 차량 내장용 흡음재를 제조하였다.
물성 평가
(1) 외관 평가: 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~3에 대하여, 상기 수지파우더를 이용하여 형성된 코팅층의 기공 형성 여부와, 상기 코팅층과 부직포층 및 표피층의 부착여부를 육안으로 관찰하여, 양호 및 불량으로 평가하였다.
(2) 흡음률: 상기 실시예 및 비교예 중, 실시예 1~2 및 비교예 1에 대하여, KS F 2814-3 규격에 의거하여 흡음률을 측정하여 그 결과를 하기 표 2 및 도 7에 나타내었다.
Figure 112018129576441-pat00001
Figure 112018129576441-pat00002
상기 표 1, 표 2 및 도 7의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예 1~2는, 본 발명의 무수말레산 그래프트 폴리올레핀을 미포함하는 비교예 1 보다 2000~6300Hz의 고주파 영역에서 흡음계수가 높았으며 이로 인해, 흡음 특성이 우수함을 알 수 있었다. 반면, 비교예 1~3의 경우, 상기 실시예 1~2 보다 외관성이 저하되었으며, 코팅층과 부직포층 및 표피층 사이의 부착력이 저하됨을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 충전유닛 12: 제1 가열로
14: 제2 가열로 16: 제3 가열로
20, 30: 스캐터링 롤러 22: 돌출패턴
32: 돌출부 40: 브러시롤러
50: 초음파 인가수단 52: 거름망
100: 표피층 110: 라텍스층
200: 다공성 접착층 300: 부직포층
1000, 2000: 차량 내장용 흡음재
A: 수지파우더 P: 기공

Claims (5)

  1. 폴리올레핀계 수지 100 중량부;
    무수말레산 그라프트 폴리올레핀 1~15 중량부;
    난연제 10~30 중량부; 및
    충전제 5~50 중량부;를 포함하며,
    상기 난연제 및 충전제를 1:0.5~1:4 중량비로 포함하되,
    상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 중 하나 이상 포함하는 수지 파우더이며,
    상기 수지파우더는 ASTM D 1238(190℃, 2.16kg 측정) 기준에 의거하여 측정한 용융지수가 0 초과 2g/10min 미만인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 흡음재용 수지파우더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지파우더는,
    평균입경이 100~1,000㎛인 것을 특징으로 하는 차량 내장용 흡음재용 수지파우더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수지파우더는 산화방지제 및 활제 중 하나 이상을 더 포함하며,
    상기 산화방지제는 인계, 페놀계, 아민계, 황계 및 금속계 산화방지제 중 하나 이상 포함하며,
    상기 활제는 스테아르산계 및 지방산계 활제 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 흡음재용 수지파우더.
  4. 삭제
  5. 표피층;
    상기 표피층의 하면에 형성되는 부직포층; 및
    상기 표피층 및 부직포층 사이에 형성되는 다공성 접착층;을 포함하며,
    상기 표피층은 기포지에 벌크형 연속 필라멘트(BCF)를 식모(植毛)하여 형성되며,
    상기 부직포층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 포함하고,
    상기 다공성 접착층은 제1항 내지 제3항중 어느 한 항의 수지파우더를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 흡음재.
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