KR102170833B1 - 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법 - Google Patents

자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포성 조성물에 아크릴계 단량체가 그라프트 중합된 클로로프렌고무(CR)가 혼합된 발포층을 포함하는, 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드에 관한 것이다.

Description

자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법{Heat-foamed rubber pad for automobile sound absorption, and Method for manufacturing the foamed composition}
본 발명은 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차에 설치되어 엔진소음 및 주행소음이 실내로 전달되는 것을 차단함으로써 실내소음을 저감시킬 수 있는 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 실내로 유입되는 대표적인 소음으로는 엔진에서 발생하여 차체 또는 공기를 통해 전달되는 엔진투과소음, 바퀴와 지면과의 마찰음 등이 있다. 이러한 소음을 억제하기 위해 엔진커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하고 있으나 실제로 소음을 제거하는 효과는 미미하며, 차량의 실외에 부착된 대쉬아우터(dash outer) 및 실내에 부착된 대쉬이너(dash inner), 플로어카페트(floor carpet) 등이 대부분의 소음을 제거하는 역할을 하고 있으며, 이들 내부에는 소음을 감쇄시키거나 흡수하는 흡차음재가 구비되어 있다.
종래 기술에 따른 흡차음재(또는 흡음재)는 자동차 철판에 적용이 용이하도록 발포층 단면에 점착층을 적층하거나 화스너를 체결하여 초기 및 경화 후에도 변화가 없도록 하고 있다.
하지만, 전자의 경우에는 점착력은 우수하나 발포층간의 층분리가 많고, 후자의 경우 발포층 경도가 부드러워 수직부 유동이 많고, 제품간 접착 말림현상이 많아 공간충진성이 없을 뿐 아니라 다른 부품의 조립에 영향을 주어 불량의 소지를 안고 있다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허 제10-1990324호
본 발명의 일측면은 종래의 흡차음재를 구성하는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)를 대신하여 내열성과 발포성이 우수하며, 경도가 단단하여 쉽게 형상이 변형되지 않은 고기능성 수지를 함유한 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드 및 그 제조 방법을 제공한다.
한편 본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드는, 발포성 조성물에 아크릴계 단량체가 그라프트 중합된 클로로프렌고무(CR)가 혼합된 발포층을 포함한다.
상기 발포성 조성물은,
합성고무 10 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지 10 중량부, 폴리에틸렌 수지 10 중량부, 카본블랙 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 탈크 15 중량부, 합성오일 15 중량부, 안정제 2 중량부, 과산화물 0.5 중량부, 황 0.5 중량부, 산화아연 3 중량부 및 아조디카본아미드 5 중량부를 포함하고,
상기 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드는, 상기 발포층의 상부 또는 하부에 적층 형성되어 상기 발포층을 자동차 프레임에 점착되도록 하는 점착층을 더 포함하고,
상기 점착층은,
천연고무 15 중량부, 탄산칼슘 32 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 파라핀 오일 15 중량부, 산화아연 4 중량부 및 아크릴 수지 26 중량부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)에 사용되는 기존의 발포형 패드 조성에 큰 변화를 주지 않고 단순하게 브타디엔 고무와 그라프트 중합으로 변성된 클로로프렌 고무를 포함함으로써, 기존의 EPDM TYPE, EVA TYPE 형태의 발포패드와 동등하거나 우수한 발포성을 가지면서도, 경도가 단단하여 자동차 판넬의 클립체결이나 주변 환경의 온도상승에 따른 접착력 저하 및 경도변화가 없어 텔레스코프 현상 또는 제품의 끝가장자리 부위에서의 늘어짐과 말림, 이탈 현상이 없는 고발포성 패드로 자동차의 실내 방음효과를 구현할 수 있다.
또한, 발포층에 형성된 점착층으로 인해 자동차의 흡차음제를 적용하기위해 차체 판넬에 타공을 최소화하여 소음차단효과가 향상되고, 작업성이 용이하여 품질불량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드가 적용된 일 예가 도시된 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드의 구조가 도시된 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드는 차량에 적용되어 엔진 소음 및 주행소음을 차단하는 발포층과, 상기 발포층의 상부 또는 하부에 적층 형성되어 발포층을 자동차의 적용 부위에 부착시키는 점착층으로 구성된다.
발포층은, 자동차의 실내소음 유입이 큰 필러(pillar), 휠 하우스(wheel house), 루프 등에 적용되며, 차량의 엔진소음 및 주행소음으로 인해 실내로 전달되는 고체진동 에너지를 열에너지로 변환하여 공명현상을 차단함으로써, 소음진동이 다른 대상에 전달되지 않고 점탄성으로 감쇄되어 보다 효율적인 실내소음 저감효과를 가지게 되는 조성물이다.
이러한 발포층은 발포성 조성물에 아크릴계 단량체가 그라프트 중합된 클로로프렌고무(CR)가 혼합된 형태로, 합성고무 10 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지 10 중량부, 폴리에틸렌 수지 10 중량부, 카본블랙 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 탈크 15 중량부, 합성오일 15 중량부, 안정제 2 중량부, 과산화물 0.5 중량부, 황 0.5 중량부, 산화아연 3 중량부 및 아조디카본아미드 5 중량부를 포함하며, 이를 도표화하면 다음과 같다.
Figure 112020043647314-pat00001
이때, 합성고무는, 가황되지 않은 합성고무(BR)로 이루어진 제1 고무와, 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 고무로 구성될 수 있다.
제2 고무에 적용되는 합성고무는 SSBR(Solution Styrene Butadiene Rubber), SBR(Styrene Butadiene Rubber), BR(Butadiene Rubber), NBR(Nitrile-butadiene rubber) EPDM, EPT 등과 같이 종래에 공지되거나 널리 알려진 합성고무이며, 적용되는 차량의 위치에 따라 서로 다른 재질의 합성고무를 적용할 수 있다.
점착층은 발포층을 자동차에 적용하는 과정에서 차체 판넬에 형성되어야 할 타공을 최소화하기 위해 발포층의 상부면 또는 하부면에 형성되는 부재이다.
즉, 점착층은 상기 발포층의 상부 또는 하부에 적층 형성되어 상기 발포층을 자동차 프레임에 점착되도록 하며, 천연고무 15 중량부, 탄산칼슘 32 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 파라핀 오일 15 중량부, 산화아연 4 중량부 및 아크릴 수지 26 중량부를 포함한다. 이를 도표화하면 다음과 같다.
Figure 112020043647314-pat00002
즉, 본 발명에 따른 발포층은, 가황되지 않은 합성고무(BR)로 이루어진 제1 고무; 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 고무; EVA,PE수지; 및 노화방지제 기타 고무가공제를 포함하는 발포성 조성물에, 아크릴계 단량체가 그라프트 중합된 클로로프렌고무(CR)가 혼합된 것을 특징으로 하는 고발포형 발포성패드 조성물에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 고발포형 패드 조성물은, EPDM 고무에 사용되는 기존의 발포형 패드 조성에 큰 변화를 주지 않고 단순하게 BR 고무와 그라프트 중합으로 변성된 클로로프렌고무를 포함함으로써, 기존의 EPDM TYPE, EVA TYPE 형태의 발포패드와 동등하거나 우수한 발포성을 가지면서도 경도가 단단하여 자동차 판넬의 클??체결이나 주변 환경의 온도상승에 따른 접착력 저하 및 경도변화가 없어 텔레스코프 현상 또는 제품의 끝가장자리 부위에서의 늘어짐과 말림,이탈 현상이 없는 고발포성 패드로 자동차의 실내 방음효과를 구현하는데 완벽한 제품을 구현할 수 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 점착층은 발포층의 모든 면적에 고르게 형성되는 대신, 부분적으로만 형성될 수 있다.
예를들어, 도 3에 도시된 바와 같이 점착층은 발포층의 수직 방향을 따라 일정 간격마다 형성되는 제1 점착층 및 발포층의 수평 방향을 따라 일정 간격마다 형성되는 제2 점착층으로 구성될 수 있다.
이에 따라, 제1 점착층과 제2 점착층은 발포층의 앞면에서 서로 직교하게 되며, 본 발명의 다른 실시예의 경우, 발포층의 뒷면에도 부분적으로 점착층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드가 자동차의 필러 내부에 적용되는 경우, 점착층이 발포층의 앞면과 뒷면 모두 형성되어 점착층이 더욱 견고하게 필러 내벽에 부착될 수 있다.
몇몇 또 다른 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드는 발포층의 비틀림을 방지하기 위한 비틀림 방지 조성물(400)이 더 형성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 비틀림 방지 조성물(400)은 발포층의 앞면에 형성되며, 구체적으로는 발포층의 뒷면에서 제1 점착층과 제2 점착층이 교차되지 않은 지점 상의 앞면에 형성될 수 있다.
비틀림 방지 조성물(400)은 불연성과 단열성 막을 형성시킨 열가소성 수지 입자 및 발포 입자에 관한 것으로서 불연성과 단열성 분말을 융착 코팅하는 것이다. 사용되는 수지 입자는 열에 연화되는 열가소성 수지로 입자를 형성하여 발포될 수 있는 수지로 사용이 가능하며, 수지의 종류와 발포제와 발포방법에 있어서 제한을 받지 않는다.
본 발명에서 사용할 수 있는 열가소성 수지는 예를 들어서 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 방향족 비닐계 수지, 아크릴계 수지, 염화비닐계 수지가 있으며 단독 중합체 또는 2종 이상이 혼합된 혼성중합체를 사용할 수 있다. a-올레핀 중합체는 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene), 1-헥센(1-hexene) 및 1-옥텐(1-octene) 등이 있으며, 에틸렌-프로필렌 혼성 중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로-펜타디엔 혼성 중합체, 에틸렌-프로필렌-1,4-헥사디엔 등이 있다. 아크릴산과 -방향족비닐계의 혼성 중합체로는 스티렌-(메타)아크릴산 혼성 중합체, 스티렌-메틸(메타)아크릴레이트 혼성 중합체, 스티렌-무수말레인산 혼성 중합체 스티렌-부타디엔 혼성 중합체가 있으며 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산-2-에틸헥실, 메타크릴산벤질과 방향족 비닐계 모노마인 p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-메톡시스티렌, pn-부틸스티렌, p-t-부틸스티렌, p-클로로스티렌, 2,4,6-트리브로모스티렌, o-클로로스티렌, m-클로로스티렌, 스티렌술폰산,스티렌술폰산나트륨, 스티렌, a-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌과의 혼성 중합체와, 염화 비닐계 중합체는 예를 들어서 초산비닐, 카프론산 비닐 등의 탄소수 2~8의 비닐계에 , 아크릴산 메틸, 메타아크리르산 메틸 아크릴산등,에틸렌, 1－펜텐 등의 올레핀류, 아릴글리시딜에테르, 글리시딜메타아크릴레이트,이소부틸 비닐, 옥틸 비닐, 등의 단독 중합체와 혼성 중합체가 있으며 본 발명은 상기 와 같은 열가소성 수지의 중합체에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 중합법 또는 압출법으로 제조된 발포하지 않은 상태의 입경 0.2mm~3.0mm의 발포성 열가소성 수지 입자 표면층에 불연성과 단열성의 막을 형성시키는 것으로서, 구체적으로는 입경 0.2mm~3.0mm의 열가소성 발포성 수지 입자 100중량부에 150~300μm 입경을 갖는 팽창흑연 분말 51~100 중량부를 분사하는 단계와, 팽창흑연 분말이 분사된 열가소성 발포성 수지 입자를 30~3000rpm으로 교반하여 상기 발포성 수지 입자의 표면층에 난연성 코팅층을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
수지입자에 더욱 향상된 난연 성능을 부여하기 위해서 공지의 난연제를 입자 표면층에 함유시킬 수 있다. 예를 들어서 할로겐계 화합물, 안티몬계 산화물, 인계 화합물, 염소계 화합물, 중에서 선택하여 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기의 난연제는 불연성과 단열성의 분말을 코팅하기 전의 수지 입자에 분사하여 코팅하거나, 분말에 혼합해서 코팅하거나, 또는 분말의 침투 융착 코팅이 완료되는 단계에서 수지입자에 분사해서 코팅 할 수 있다. 경우에 따라서는 분말의 침투 융착 코팅이 완료 된 후 바인더에 혼합해서 코팅 할 수 있다. 난연제 조성비율은 수지입자 100중량부에 할로겐계 화합물인 헥사브로모 시클로도데칸(HBCD)0.1~2 중량부이며, 안티몬계 산화물인 삼산화안티몬은 0.1~10중량부이며, 인계 난연제는 적인으로서 0,1-10중량부이며, 염소계 난연제인 염화파라핀(염소70중량%)은 0,1~10중량부가 바람직하다.
본 발명의 불연성과 단열성 분말과 난연제가 입자 표면층에 침투되고 융착 코팅된 수지입자를 증기성형, 열성형, 압출성형을 할 수 있다. 최종 목적대로 발포를 하지 않는 수지입자이면 원하는 배율로 다시 발포하여 성형을 할 수 있다. 예를 들어서 발포성 폴리스티렌 수지 입자를 30~50배로 1차 발포한 후 다시 원하는 배율로 2차 발포 과정을 거쳐서 증기 또는 열 성형할 수 있으며, 수지입자를 원하는 배율로 발포하고 불연성과 단열성의 분말 0.05~50 중량부를 100중량부의 발포한 수지 입자에 분사하며 반복해서 침투 융착 코팅할 수도 있다. 또한, 불연 단열성 분말에 접착성 수지 바인더 0.05~~50 중량부를 혼합하여 발포한 수지 입자에 분사하면서 반복적으로 접착 코팅하여 성형할 수 있다. 접착성 수지 바인더는 에폭시계, 페놀계, 비닐아세테이트계 및 이들 중 적어도 두 종류의 물질의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이렇게 제조된 불연성과 단열성 분말이 입자 표면층에 침투되고 융착 코팅된 발포성 수지입자의 성형물은 우수한 불연성과 단열성의 물성을 보유한다.
또한 분말의 침투 융착 코팅이 완료된 수지 입자에 성형성과 융착성을 향상시키기 위한 필요에 따라 접착성 수지 바인더로 코팅할 수 있다. 바인더의 사용량은 피코팅체 수지입자 중량의 0.1~ 20 중량부이며(고형분기준) 바람직한 사용량은 0.1~ 10 중량부(고형분 기준)이다. 0.1 중량부 미만이면 효과가 미약하고 10중량부 이상이면 난연성이 저하되고 제조 원가가 높이지는 단점이 있다.
불연성과 단열성 분말의 코팅양은 발포성 수지입자 100중량부에 대해서 51~100 중량부이며 바람직하게는 51~70 중량부이다. 이 범위 이상이면 최종 성형제품의 기계적 물성이 저하하고 불연성과 단열성 증가 효과는 미약하며 50중량부 이하를 사용했을 경우에는 불연성능과 단열성능이 저하된다.
본 발명에서 분말의 선택은 바람직하게는 불연성의 분말과 단열성을 향상시키는 분말 중 선택하여 불연성을 목적으로 하면 5:1 내지 10:1로 단열성을 목적으로 하면 1:2 내지 1:4의 비율로 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 분말은 가열되지 않은 상태로 수지 입자 표면층에 분사되며, 분말은 수지 입자 표면층에 침투해서 불연성과 단열성의 막을 형성하는 작용을 하는 것이므로 선택한 1종 단독 또는 2종 이상의 분말을 혼합해서 사용할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 발포성 조성물에 아크릴계 단량체가 그라프트 중합된 클로로프렌고무(CR)가 혼합된 발포층을 포함하는, 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 조성물은,
    합성고무 10 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지 10 중량부, 폴리에틸렌 수지 10 중량부, 카본블랙 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 탈크 15 중량부, 합성오일 15 중량부, 안정제 2 중량부, 과산화물 0.5 중량부, 황 0.5 중량부, 산화아연 3 중량부 및 아조디카본아미드 5 중량부를 포함하고,
    상기 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드는, 상기 발포층의 상부 또는 하부에 적층 형성되어 상기 발포층을 자동차 프레임에 점착되도록 하는 점착층을 더 포함하고,
    상기 점착층은,
    천연고무 15 중량부, 탄산칼슘 32 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 파라핀 오일 15 중량부, 산화아연 4 중량부 및 아크릴 수지 26 중량부를 포함하는, 자동차 흡차음용 가열발포 고무패드.
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