KR102145732B1 - 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재 - Google Patents

자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 성형성을 가지며, 우수한 차음 성능을 구현할 수 있는 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재에 관한 것이다.

Description

자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재{SOUND INSULATION MATERIAL COMPOSITION FOR AUTOMOBILE AND SOUND INSULATION MATERIAL FOR AUTOMOBILE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 우수한 성형성을 가지며, 차음 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재에 관한 것이다.
자동차는 주행 시 엔진 및 각종 기기 등에서 작동소음 및 진동소음이 지속적으로 발생된다. 특히, 자동차 주행 중에 발생되는 소음의 가장 큰 원인은 엔진에서 비롯되며, 엔진에서 발생하는 진동은 단순히 소음만 발생시키는 것이 아니라, 그 정도에 따라서는 차량의 운동 성능에도 영향을 미치게 된다.
구체적으로, 이와 같이 발생된 소음이 후드를 지나 차 앞유리와 인스트루먼트 패널을 통하거나, 엔진룸 측면인 펜더의 빈 공간 등을 통해서 차량의 실내로 침투된다. 이러한 자동차의 지속적인 진동과 소음은 운전자에게 스트레스를 유발하고, 안전운전을 저해하는 요소가 된다.
이에 따라 엔진에서 발생되는 소음을 용이하게 제거하고 흡수하기 위하여 일차적으로 소음이 저감된 엔진의 개발이 이루어져야 하고, 이차적으로는 엔진에서 발생되는 소음을 흡수하는 수단이 필요하게 된다.
이러한 소음에 대한 피해를 방지하기 위하여 엔진커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하고 있으나, 실제로 소음을 제거하는 효과는 미미하여, 차량의 실외에 부착된 대시 아우터(Dash outer), 실내에 부착된 대시 이너(Dash inner) 및 플로워 카페트(Floor carpet) 등이 대부분의 소음을 제거하는 역할을 하고 있다.
더욱이 기존에는 상기와 같은 차음재로 부직포 펠트 등을 사용하는 섬유 집합체의 차음재가 사용되고 있다. 섬유의 두께가 얇아지면 일정 부피 내에 섬유를 더 많이 투입할 수 있고, 이는 공극률을 증가시켜 차음 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 섬유 집합체의 면밀도 및 두께를 증가시키면 공극률 및 음파 소산 경로가 길어지므로 차음 성능이 향상시킬 수 있다. 그러나 상기와 같이 면밀도 및 두께를 증가시킨 차음재를 사용하는 경우 소음은 감소되나, 차량의 중량을 증가시키므로 연비가 저하되며 작업 효율성 및 제작비용이 상승하는 문제점이 발생하였다.
따라서, 우수한 차음성을 가지면서 상기와 같은 문제점 개선 및 성능이 우수한 자동차 차음재의 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 우수한 차음성을 갖는 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 자동차 소재로서 요구되는 낮은 중량을 가져 경량화를 도모하는 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 타 기재와의 접착성이 우수하여 기재와의 접착을 위한 추가 코팅공정이 필요하지 않는 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 60중량부, 고무 1 내지 5중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 10 내지 50중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 20중량부 및 무기필러 50 내지 200중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 무기필러는 규회석, 탄산칼슘, 카올린, 운모, 실리카, 쵸크, 미세 백운암, 탈크, 산화철, 이산화티타늄, 유리 분말, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 벤토나이트, 화산재, 규조토, 황산바륨, 산화알루미늄, 나노클레이 및 흑연 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 올레핀계 극성 수지는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타아크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 자동차용 차음재 조성물은 이오노머를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재는 상술한 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 자동차용 차음재는 125 ~ 6,300 Hz범위에서 ASTM E 1050에 의거하여 측정된 투과손실의 평균값이 15 dB 이상일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 자동차용 차음재는 ASTM D 412에 의거하여 측정된 인장강도가 75kgf/㎠ 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 카페트는 베이스층, 상기 베이스층 상에 형성되는 차음재 및 상기 차음재 상에 적층되는 카페트 원단층을 포함하고,
상기 차음재는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 포함하는 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 것이다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 차음재의 두께 축소 및 비중 하향 등의 경량화를 도모할 수 있으면서 동시에 우수한 차음성을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 타 기재와의 접착성이 우수하여 접착층 형성 등의 추가공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 차음재는 접착층 등을 적층시키는 단계를 거치지 않고, 단일공정으로 차음재의 제조가 가능함으로써 공정편리성 및 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 차음재를 포함하는 자동차용 카페트의 적층 구성을 도시화한 것이다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 차음재 조성물 및 이로부터 제조된 자동차용 차음재에 관한 것이다.
본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 포함한다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 차음재의 두께 축소 및 비중 하향 등의 경량화를 도모할 수 있으면서 동시에 우수한 차음성을 구현할 수 있다. 더욱이, 기존의 자동차용 차음재는 차음층을 타 기재에 적층시키기 위하여 접착층 형성단계를 거친 것과 달리 접착층 형성을 하지 않고 단일층으로 차음재의 제조가 가능함으로써 공정편리성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 저밀도폴리에틸렌(LDPE)은 0.911 내지 0.925 g/㎤ 밀도를 가진 것이다. 상기 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)은 0.911 내지 0.935 g/㎤ 밀도를 가진 것이다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 저밀도폴리에틸렌(LDPE, Low density polyethylene) 및 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear low density polyethylene)을 포함한다. 상기와 같은 폴리에틸렌을 포함할 경우, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러와 혼합하였을 때, 더욱 우수한 차음성을 구현함과 동시에 차음재 조성물로서 우수한 성형성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 양태 따라, 상기 선형저밀도폴리에틸렌은 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 5 내지 30 g/10 min인 것일 수 있다. 바람직하게는 용융흐름지수가 10 내지 25 g/10 min일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 용융흐름지수를 갖는 선형저밀도폴리에틸렌을 포함할 경우, 우수한 성형성을 나타내며 경량화에 효과적이고, 제조되는 자동차용 차음재의 차음성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 저밀도폴리에틸렌은 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 10 내지 60중량부 포함할 수 있다. 바람직하게는 10 내지 50중량부 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함될 경우, 우수한 성형 가공성으로 조성물 내의 구성성분 간의 혼화성을 더욱 향상시켜 목적으로 하는 우수한 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태 따라, 상기 저밀도폴리에틸렌은 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 5 내지 30 g/10 min인 것일 수 있다. 바람직하게는 용융흐름지수가 10 내지 25 g/10 min일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 용융흐름지수를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 포함할 경우, 우수한 성형성을 나타내며 경량화에 효과적이고, 제조되는 자동차용 차음재의 차음성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고무는 구체적인 예를 들어, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌 고무, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무, 아크릴로니트릴 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔, 에틸렌-프로필렌 고무 및 스티렌-프로필렌 고무, 실리콘 고무, 폴리우레탄 고무, 하이브리드실리콘고무 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 스티렌계 고무일 수 있다. 상기 고무는 차음재 조성물의 우수한 성형 가공성 및 탄성을 부여하는 효과가 있다. 또한, 자동차용 차음재로서, 우수한 차음효과를 가질 뿐만 아니라 비중을 낮출 수 있고, 인장강도 등의 기계적 물성 및 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고무는 ASTM D2240에 의거하여 측정된 쇼어 경도 A(shore A)가 10 내지 50일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 40일 수 있고, 더 바람직하게는 20 내지 40일 수 있다. 상기와 같은 쇼어경도를 갖는 고무를 포함함으로써, 인장강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 소음 투과 손실을 향상시켜 더욱 우수한 차음성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고무는 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 1 내지 5중량부 포함할 수 있다. 바람직하게는 1 내지 4중량부 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 인장강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 소음 투과 손실을 향상시켜 더욱 우수한 차음성을 구현할 수 있다. 더욱이 우수한 성형 가공성으로 조성물 내의 구성성분 간의 혼화성을 더욱 향상시켜 목적으로 하는 우수한 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 C6-C10 알파올레핀계 공중합체는 에틸렌 또는 프로필렌과 C6-C10의 알파올레핀과의 공중합체일 수 있다. 구체적으로는 프로필렌-(C6-C10)알파올레핀 공중합체 또는 에틸렌-(C6-C10)알파올레핀 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 C6-C10알파올레핀의 구체적인 예를 들면, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐 및 1-데센 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 C6-C10 알파올레핀계 공중합체는 에틸렌 또는 프로필렌 단위 40 내지 70중량%와 C6-C10의 알파올레핀 단위 30 내지 60중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 에틸렌 또는 프로필렌 단위 40 내지 60중량%와 C6-C10의 알파올레핀 단위 40 내지 60중량% 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 제조된 C6-C10 알파올레핀계 공중합체는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무 및 무기필러와 혼합되어 더욱 향상된 투과손실, 인장강도 및 성형성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태 따라, 상기 C6-C10 알파올레핀계 공중합체는 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 0.5 내지 10 g/10 min인 것일 수 있다. 바람직하게는 용융흐름지수가 5 내지 10 g/10 min일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 용융흐름지수를 갖는 C6-C10 알파올레핀계 공중합체를 포함할 경우, 우수한 성형성을 나타내며 경량화에 효과적이고, 제조되는 자동차용 차음재의 차음성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 올레핀계 극성 수지는 에틸렌 반복단위를 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타아크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 올레핀계 극성 수지를 자동차용 차음재 조성물 내에 포함함으로써, 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체 및 무기필러와 혼합되어 더욱 우수한 차음성을 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물 정확한 메카니즘은 알 수 없으나, 상기 구성을 모두 포함함으로써 놀랍게도 우수한 차음 효과를 가지며, 타 기재와의 밀착성이 우수하여, 접착층 형성 등의 추가공정이 필요하지 않다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 올레핀계 극성 수지는 에틸렌계 반복단위를 수지 총 중량에 대하여, 50 내지 99중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 80 내지 95중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태 따라, 상기 올레핀계 극성 수지는 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 0.1 내지 20 g/10 min인 것일 수 있다. 바람직하게는 용융흐름지수가 1 내지 10 g/10 min일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 용융흐름지수를 갖는 올레핀계 극성 수지를 포함할 경우, 우수한 성형성을 나타내며 경량화에 효과적이고, 인장강도 등의 기계적 물성 및 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기필러는 구체적인 예를 들어, 규회석, 탄산칼슘, 카올린, 운모, 실리카, 쵸크, 미세 백운암, 탈크, 산화철, 이산화티타늄, 유리 분말, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 벤토나이트, 화산재, 규조토, 황산바륨, 산화알루미늄, 나노클레이 및 흑연 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기의 무기필러를 포함함으로써, 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무 및 C6-C10 알파올레핀계 공중합체와 혼합하여 차음성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 인장강도 등의 기계적 물성 및 내열성을 향상시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 무기필러는 본 발명의 일 양태에 따라, 차음성을 더욱 향상시키기 위하여 규회석, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 산화알루미늄 및 나노클레이를 자동차용 차음재 조성물에 포함할 수 있다. 상술한 무기필러를 모두 포함함으로써, 차음성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 인장강도 등의 기계적 물성 및 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 60중량부, 고무 1 내지 5중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 10 내지 50중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 20중량부 및 무기필러 50 내지 200중량부를 포함할 수 있다. 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 50중량부, 고무 1 내지 4중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 15 내지 40중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 10중량부 및 무기필러 50 내지 200중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 더욱 우수한 소음 투과 손실을 구현할 수 있으면서, 자동차용 차음재로 적용 시 기존의 차음재와 대비하여 낮은 중량을 가짐으로써 자동차의 연비를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재 조성물은 이오노머를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 이오노머는 금속이온을 포함하는 에틸렌-불포화 카르복실산 공중합체를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 이오노머는 공중합체의 카르복실산기가 금속 이온에 의하여 중화된 구조이다.
구체적인 예를 들어, 상기 에틸렌-불포화 카르복실산 공중합체는 에틸렌-말레산 공중합체, 에틸렌-무수말레산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체 및 에틸렌-메타크릴산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이금속 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로부터 유도된 것일 수 있다. 상기와 같은 이오노머를 더 포함할 경우, 타 기재와의 밀착성이 우수하고, 우수한 차음 효과 및 기계적 물성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이오노머는 상기 자동차용 차음재 조성물에서 선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10중량부 더 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 5중량부 더 포함하는 것일 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 인장강도 등의 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있고, 소음 투과 손실을 향상시켜 현저히 향상된 차음성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이오노머는 불포화 카르복실산 반복단위를 총 중량에 대하여, 1 내지 50중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 내지 30중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 우수한 성형 가공성으로 조성물 내의 구성성분 간의 혼화성을 더욱 향상시켜 목적으로 하는 우수한 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이오노머는 중화도가 10 내지 90%일 수 있다. 바람직하게는 20 내지 80%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 중화도를 가질 경우 조성물 간의 혼화성이 더욱 향상될 수 있고, 인장강도가 우수하고, 현저히 향상된 차음성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이오노머는 상기와 같이 불포화 카르복실산 반복단위가 잔존할 경우, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 올레핀계 극성 수지와 함께 포함하면 더욱 물성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 압출 등의 열변화에 의하여 내화학성을 더욱 향상시킬 수 있고, 장기적으로 안정적인 차음효과를 발현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이오노머는 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 0.1 내지 30g/10 min이상일 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 20g/10 min, 더 바람직하게는 0.5 내지 15g/10 min일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기의 범위의 용융흐름지수를 가질 경우, 우수한 성형가공성을 가질 수 있고, 차음성이 우수하면서 외관이 우수한 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재 조성물은 본 발명이 목적으로 하는 물성이 저하되지 않는 범위에서 고유동개질제, 산화방지제, 윤활제, 안료, 열안정제, 난연제, 충격 보강제 및 착색제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고유동개질제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적인 예를 들면, 석유수지(Hydrocarbon Resin)를 수소첨가하여 수소화된 석유수지일 수 있다. 상기와 같은 고유동개질제를 포함할 경우, 조성물의 용융흐름성을 향상시켜 차음재 형성 시 성형가공성이 더욱 우수하다.
상기 산화방지제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적인 예를 들면, 힌더드 페놀계, 방향족 아민계, 힌더드 아민계, 설파이드계 및 유기 인산계 산화방지제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 힌더드 페놀계 산화방지제일 수 있으며, 구체적인 예를 들어, 테트라키스-[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 옥타데실-3-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 산화방지제를 포함할 경우 고온 성형 시 변성을 방지할 수 있다.
상기 윤활제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나,가공 시 기계적 마찰로 인한 재료의 손상을 방지하고, 재료 간의 공극을 줄여주며, 재료의 탄성력을 유지시키는 것으로, 구체적인 예를 들면, 저분자량의 폴리에틸렌왁스(polyethylene wax) 등을 포함할 수 있다
상기 열안정제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적인 예를 들면, 아인산 트라이메틸, 아인산 트라이에틸, 트리스노닐페닐포스파이트, 트라이메틸포스페이트, 트리스(2,4-다이-터트-부틸페닐)포스파이트 및 비스(2,4-다이-터트-부틸페닐)펜타에리트리톨다이포스파이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 난연제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적인 예를 들면, 금속수산화물, 금속산화물, 질소계 화합물, 불소 수지, 인계 화합물 및 실리콘 오일 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 충격보강제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적으로 예를 들면, 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체(MBS, Methyl methacrylate-Butadiene Styrene copolymer), 염소화 폴리에틸렌(CPE, Chlorinated Polyethylene) 및 이산화실리콘 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 안료는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적으로 예를 들면, 자동차용 차음재 안료로서 카본블랙을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 첨가제는 물성 및 외관특성을 저하시키지 않는 범위에서 사용하는 것이 좋으며, 구체적으로는 상기 선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여 0.01 내지 15 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10중량부 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재 조성물은 ASTM D 1238에 의거하여 190℃, 2.16 kg에서 측정된 용융흐름지수가 10g/10 min이상일 수 있다. 바람직하게는 10 내지 30g/10 min, 더 바람직하게는 10 내지 20g/10 min일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기의 범위의 용융흐름지수를 가질 경우, 우수한 성형가공성을 가질 수 있고, 외관이 우수한 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재 조성물은 비중이 1.4 내지 1.6일 수 있고, 바람직하게는 비중이 1.4 내지 1.5일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 비중을 가질 경우, 우수한 차음효과를 가짐에도 불구하고, 경량화를 구현하여 자동차의 연비를 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 모두 포함함으로써 더욱 우수한 차음성을 구현할 수 있는 것이다. 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물 정확한 메카니즘은 알 수 없으나, 상기 구성을 모두 포함함으로써 놀랍게도 우수한 차음 효과를 가지며, 타 기재와의 밀착성이 우수하여, 접착층 형성 등의 추가공정이 필요하지 않다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 상술한 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 자동차용 차음재이다.
구체적으로는 상기 자동차용 차음재 조성물로 포함되는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 혼합하여 압출기로 용융압출하여 자동차용 차음재를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재는 자동차용 차음재 조성물을 배합하여 텀블러 믹서 및 블랜딩 머신 등에서 선택되는 공지의 혼합방법으로 균일하게 혼합할 수 있다. 이 후, 혼합된 조성물을 이축 압출기에 투입하여 80 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 250℃의 온도에서 용융압출할 수 있으나, 상기 방법으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재는 관내법 설비를 이용하여 125 ~ 6,300 Hz범위에서 ASTM E 1050에 의거하여 측정된 투과손실의 평균값이 15 dB 이상일 수 있다. 바람직하게는 투과손실의 평균값이 18 dB 이상일 수 있다. 더 바람직하게는 투과손실의 평균값이 20 dB 이상일 수 있다. 이며, 상기 범위의 투과손실의 평균값을 가질 경우, 우수한 차음성을 나타내므로, 자동차 주행 시 발생하는 소음을 차단하는 효과를 가진다.
이 때, 상기 투과손실은 초기 음원이 물체를 통과할 때 물체에 의해 손실되는 음압으로 차음성을 표현한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재는 ASTM D 412에 의거하여 측정된 인장강도가 75kgf/㎠ 이상일 수 있다. 바람직하게는 인장강도가 80 내지 100kgf/㎠일 수 있다. 더 바람직하게는 인장강도가 85 내지 100kgf/㎠일 수 있다. 상기와 같은 인장강도를 가질 경우 자동차 내장재로 제공될 경우, 마찰에 의한 손상을 방지할 수 있고, 두께변화에 따른 유연성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 자동차용 차음재는 자동차 외장재 또는 내장재에 포함하여 외부 소음이 내부로 유입되는 곳에 다양한 형태로 적용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는 본 발명의 또 다른 양태는 베이스층(100), 상기 베이스층(100) 상에 형성되는 차음재(200) 및 상기 차음재(200) 상에 적층되는 카페트 원단층(300)을 포함하고, 상기 차음재(200)는 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체, 올레핀계 극성 수지 및 무기필러를 포함하는 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 자동차용 카페트이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 베이스층(100)은 차음재의 하부면에 부착되는 것으로, 구체적인 예를 들어, 폴리우레탄 폼 등과 같은 쿠션감을 부여하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기존의 차음재는 상기 베이스층(100)과 차음재(200) 계면에 추가적인 접착력을 부여하는 층을 추가하여 제공하나, 본 발명에 따른 차음재(200)는 베이스층(100)과의 접착력 및 밀착성이 우수하여 추가적인 접착층을 구비할 필요가 없다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 카페트 원단층(300)은 방수, 절연 및 미끄럼 방지 기능을 부여하기 위한 층으로, 섬유표면층(310) 및 라텍스층(320)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
더욱 구체적으로는 상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 카페트는 폴리우레탄 폼을 포함하는 베이스층(100), 차음재(200) 및 섬유표면층(310)과 라텍스층(320)을 포함하는 카페트 원단층(300)을 순차적으로 적층하여 카페트로 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 자동차용 카페트는 본 발명에 따른 상술한 자동차용 차음재 조성물로 제조된 차음재를 포함함으로써, 두께 축소 및 비중 하향 등의 경량화를 도모할 수 있으면서 동시에 우수한 차음성을 구현할 수 있다. 더욱이, 기존의 자동차용 차음재는 차음층을 타 기재에 적층시키기 위하여 접착층 형성단계를 거친 것과 달리 단일공정으로 차음재의 제조가 가능함으로써 공정편리성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[물성측정방법]
1. 투과손실(Transmission Loss : TL)
관내법을 이용하여 125 ~ 6,300 Hz 범위에서 ASTM E 1050에 의거하여 투과손실의 평균값을 측정하였다. 이 때, 투과손실의 평균값은 높을수록 차음능이 우수한 것을 나타낸다.
2. 성형성
Brabender사 단축 압출기와 T-die를 활용하여 자동차용 시트의 성형도를 육안으로 우수, 양호 또는 불량으로 평가하였다.
3. 인장강도
만능재료시험기 (UTM 5967, INSTRON)를 사용하여 ASTM D 412에 의거하여 인장강도를 측정하였다.
4. 비중
ASTM D792에 의거하여 비중을 측정하였다.
[실시예 1]
먼저, 180℃로 가열된 이축 압출기(L/D=44, Φ=32mm)의 1차 원료 투입구에 선형저밀도폴리에틸렌(한화케미칼, 밀도 0.924g/㎤) 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌(한화케미칼, 밀도 0.919g/㎤)50중량부, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무(Shore 40A)3중량부, 에틸렌-1-헥센 공중합체(에틸렌 55중량% 함유) 20중량부, 에틸렌-에틸아크릴레이트(에틸아크릴레이트 17중량%함유) 10 중량부, 고유동개질제(수소화 석유수지, Eastotac H-142W) 5 중량부, 황산바륨(평균입경 2.0㎛) 100중량부, 탈크(평균입경 1.0㎛) 10중량부, 탄산칼슘(평균입경 1.0㎛) 8중량부, 산화알루미늄(평균입경 3.0㎛) 17중량부, 나노클레이(Neutrino사, Cloisite 10A) 15 중량부 및 규회석(Wollastonite) 5 중량부를 사이드 피더를 통해 이축 압출기 중간에 위치하는 2차 투입구로 투입하였다. 이 후, 카본블랙(평균입경 20 nm) 2 중량부, 산화방지제(IRGANOX1010) 0.5 중량부 및 윤활제(PE Wax) 0.3 중량부를 이축 압출기 첫단에 위치하는 1차 투입구로 투입하면서 180℃ 열용융 혼련 공정을 통하여 차음재 조성물을 제조하였다. 이를 70℃에서 12시간 열풍건조기에서 건조하였다.
상기 펠렛을 온도 200℃에서 물성 측정 및 차음성능(TL) 등 응용 평가를 위한 시편을 70ton Press를 이용하여 제조하였다. 이들 시편은 23℃, 상대습도 50%에서 48시간 방치한 후 상기의 방법으로 물성을 평가하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 에틸렌-에틸아크릴레이트를 대신하여 에틸렌-비닐아세테이트(비닐아세테이트 15중량%함유)을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 상기 차음재 조성물에서 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 나트륨으로 중화된 에틸렌-말레산 공중합체(에틸렌 함량 88중량%, 말레산 22중량%, 중화도 35%, 190℃, 2.16kg에서 측정된 용융흐름지수 1.5g/10분) 1중량부 더 포함한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무 18중량부, 에틸렌-1-헥센 공중합체 5중량부로 함량을 변경하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무를 대신하여 폴리우레탄 고무(Shore 65A) 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 1에서 무기필러를 황산바륨(평균입경 2.0㎛) 100중량부, 탈크(평균입경 1.0㎛) 10중량부, 탄산칼슘(평균입경 1.0㎛) 8중량부, 산화알루미늄(평균입경 3.0㎛) 17중량부, 운모(침상형, 최장평균길이 150.0㎛) 15 중량부 및 규회석(Wollastonite) 5 중량부를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 무기필러를 황산바륨(평균입경 2.0㎛) 125중량부, 탈크(평균입경 1.0㎛) 10중량부, 나노클레이(Neutrino사, Cloisite 10A) 15 중량부 및 규회석(Wollastonite) 5 중량부를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 에틸렌-에틸아크릴레이트를 혼합하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 에틸렌-1-헥센 공중합체를 혼합하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무를 혼합하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서 상기 차음재 조성물을 저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무 3중량부, 에틸렌-1-헥센 공중합체 20중량부, 에틸렌-에틸아크릴레이트 10 중량부, 고유동개질제 5 중량부, 황산바륨 100중량부, 탈크 10중량부, 탄산칼슘 8중량부, 산화알루미늄 17중량부, 나노클레이15 중량부 및 규회석 5 중량부를 사용하고, 추가적으로 저밀도폴리에틸렌 50중량부를 더 포함한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
비중 인장강도
(kgf/㎠)		 투과손실
(dB)		 성형성
실시예 1 1.42 86 24 우수
실시예 2 1.42 84 22 우수
실시예 3 1.41 88 25 우수
실시예 4 1.41 80 17 양호
실시예 5 1.41 80 20 양호
실시예 6 1.42 79 20 양호
실시예 7 1.46 80 19 양호
비교예 1 1.44 75 13 불량
비교예 2 1.48 70 11 불량
비교예 3 1.42 75 15 불량
비교예 4 1.52 65 16 불량
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 15dB이상, 더욱 바람직하게는 18dB이상의 우수한 투과손실을 가지며, 우수한 성형성과 인장강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
더욱이, 실시예 2와 같이 다양한 올레핀계 극성 수지를 포함하여도 우수한 투과손실, 인장강도 및 성형성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 3과 같이 자동차용 차음재 조성물에 이오노머를 더 포함할 경우 더욱 향상된 인장강도 및 투과손실을 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 4를 실시예 1과 대비하였을 때, 상기 자동차용 차음재 조성물은 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 60중량부, 고무 1 내지 5중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 10 내지 50중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 20중량부 및 무기필러 50 내지 200중량부를 포함하였을 때, 우수한 투과손실을 제공할 뿐만 아니라 인장강도 및 성형성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 더욱이, 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 50중량부, 고무 1 내지 4중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 15 내지 40중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 10중량부 및 무기필러 50 내지 200중량부를 포함하였을 때, 더욱 우수한 투과손실, 인장강도 및 성형성을 제공하는 것을 확인하였다.
또한, 실시예 1을 실시예 5와 대비하였을 때, 고무를 쇼어경도 A 10 내지 50을 만족하는 스티렌계 고무를 포함하였을 때, 더욱 우수한 차음효과 및 성형성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
또한, 실시예 1을 실시예 6 및 7과 대비하였을 때, 규회석, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 산화알루미늄 및 나노클레이를 포함하였을 때, 더욱 우수한 투과손실, 인장강도 및 성형성을 제공하는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 1 내지 3과 같이 자동차용 차음재 조성물에 고무, C6-C10알파올레핀계 공중합체 또는 올레핀계 극성 수지의 어느 하나라도 포함하지 않을 경우, 성형성이 불량할 뿐만 아니라 현저히 낮은 투과손실으로 차음성이 좋지 않고, 낮은 인장강도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4와 같이 선형저밀폴리에틸렌을 포함하지 않았을 때, 성형성이 불량할 뿐만 아니라 인장강도 및 투과손실이 급격히 저감되어 차음성이 현저히 좋지 않은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 자동차용 차음재 조성물은 차음재로 제조됨으로써, 두께 축소 및 비중 하향 등의 경량화로 자동차 연비를 상승시킬 수 있는 동시에 우수한 차음성을 구현할 수 있는 것을 확인하였다. 이로써, 다양한 자동차용 내장재에 차음재로써 적용할 수 있을 것이다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 베이스층
200: 차음재
300: 카페트 원단층 310: 섬유표면층 320: 라텍스층

Claims (9)

  1. 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 60중량부, 고무 1 내지 5중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 10 내지 50중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 20중량부, 무기필러 50 내지 200중량부 및 금속이온을 포함하는 에틸렌-말레산 공중합체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 자동차용 차음재 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기필러는 규회석, 탄산칼슘, 카올린, 운모, 실리카, 쵸크, 미세 백운암, 탈크, 산화철, 이산화티타늄, 유리 분말, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 벤토나이트, 화산재, 규조토, 황산바륨, 산화알루미늄, 나노클레이 및 흑연에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 자동차용 차음재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 극성 수지는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타아크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 자동차용 차음재 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항 및 제 3항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항의 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 자동차용 차음재.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 자동차용 차음재는 125 ~ 6,300 Hz범위에서 ASTM E 1050에 의거하여 측정된 투과손실의 평균값이 15 dB 이상인 자동차용 차음재.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 자동차용 차음재는 ASTM D 412에 의거하여 측정된 인장강도가 75kgf/㎠ 이상인 자동차용 차음재.
  9. 베이스층,
    상기 베이스층 상에 형성되는 차음재 및
    상기 차음재 상에 적층되는 카페트 원단층을 포함하고,
    상기 차음재는 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, 저밀도폴리에틸렌 10 내지 60중량부, 고무 1 내지 5중량부, C6-C10알파올레핀계 공중합체 10 내지 50중량부, 올레핀계 극성 수지 1 내지 20중량부, 무기필러 50 내지 200중량부 및 금속이온을 포함하는 에틸렌-말레산 공중합체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 자동차용 차음재 조성물을 압출시킨 것인 자동차용 카페트.
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