KR102249862B1 - 재활용이 가능한 자동차용 플로어 카페트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용이 가능한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 층을 이루는 소재들을 모두 동일 계열로 함으로써 성형 후 버려지는 스크랩 및 제품들을 다시 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 경량화는 물론 흡음성능 및 차음성능까지 우수한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 재활용이 가능한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 층을 이루는 소재들을 모두 동일 계열로 함으로써 성형 후 버려지는 스크랩 및 제품들을 다시 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 경량화는 물론 흡음성능 및 차음성능까지 우수한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것이다.
자동차용 플로어 카페트는 바닥으로부터 전달되는 소음을 차단하기 위하여 플로어패널 등에 설치되고 있다.
기존 자동차용 플로어 카페트는 통상 스킨층, 폴리에틸렌(PE) 소재의 제1코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 소재 제2코팅층, 이렇게 3층으로 구성된 것이 일반적이었다. 제1코팅층은 성형성을 위함이고 제2코팅층은 차음성을 위한 것으로, 통상 중량을 높여 이러한 성형성과 차음성을 제어하며 따라서 성능을 높이기 위해 중량 증가가 불가피하였으며, 그로 인해 차량연비 및 CO2발생에 좋지 않은 영향을 끼치게 되었다. 또한 각 층마다 다른 소재를 사용하므로, 제조공정이 복잡하고 재활용도 불가능하다는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 층을 이루는 소재들을 모두 동일 계열로 함으로써 성형 후 버려지는 스크랩 및 제품들을 다시 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 경량화는 물론 흡음성능 및 차음성능까지 우수한 자동차용 플로어 카페트를 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트는 스킨층, 성형 펠트층 및 흡음 펠트층을 포함하며, 상기 플로어 카페트를 이루는 각 층은 동일한 올레핀계 섬유로 이루어지며, 상기 성형 펠트층의 면밀도는 200 내지 600 g/㎡ 이며, 상기 흡음 펠트층의 면밀도는 200 내지 1000 g/㎡ 인 것을 특징으로 한다.
상기 올레핀계 섬유는 PET 섬유 또는 PE 섬유일 수 있다.
상기 올레핀계 섬유는 저융점 섬유(Low Melting Fiber) 또는 재생 섬유일 수 있다.
상기 성형 펠트층 또는 상기 흡음 펠트층은 재생 섬유 60 내지 70 중량%, 저융점 섬유 30 내지 40 중량%일 수 있다.
또한, 흡음성능을 높이기 위하여, 상기 성형 펠트층 또는 상기 흡음 펠트층은 직경 1 내지 20 ㎛ 이하의 극세사를 더 포함할 수 있다.
상기 성형 펠트층의 두께는 0.1 내지 5 ㎜, 상기 흡음 펠트층의 두께는 5 내지 20 ㎜ 일 수 있다.
또한, 상기 성형 펠트층과 상기 흡음 펠트층은 PE 파우더 또는 PE 필름을 이용하여 라미네이션할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트는 복수의 층을 이루는 소재들을 모두 동일한 올레핀계 섬유로 구성됨으로써 성형 후 버려지는 스크랩 및 제품들을 다시 성형 펠트나 흡음 펠트 등으로 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트는 종래의 차음성능을 위해 사용하는 코팅층을 삭제함으로써 경량화가 가능하며, 그럼에도 흡음성능이 우수할 뿐더러, 차량의 STEEL에 접한 상태에서는 차음성능까지 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따라 제조한 실제 자동차용 플로어 카페트 사진.
도 3은 본 발명에 따른 펠트층의 중량 및 조성 별 물성 그래프.
도 4는 극세사 유무에 따른 흡음 성능 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예의 흡음 성능 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예의 차음 성능 그래프.
도 2는 본 발명에 따라 제조한 실제 자동차용 플로어 카페트 사진.
도 3은 본 발명에 따른 펠트층의 중량 및 조성 별 물성 그래프.
도 4는 극세사 유무에 따른 흡음 성능 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예의 흡음 성능 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예의 차음 성능 그래프.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트(10)의 개략적인 단면도로서, 원단인 스킨층(100), 성형 펠트층(200) 및 흡음 펠트층(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.
종래에는 스킨층과 다른 소재의 코팅층을 사용하였기에 재활용이 불가능하였으나, 본 발명은 상기 플로어 카페트(10)를 이루는 각 층이 모두 동일한 올레핀계 섬유로 이루어지므로, 성형 후 버려지는 스크랩 및 제품들을 다시 성형 펠트나 흡음 펠트 등으로 재활용할 수 있다.
또한 본 발명은 종래부터 차음성능을 위해 사용해 오던 상당한 중량의 코팅층(차음층)을 제외함으로써 경량화 및 제조공정의 단순화가 가능할 뿐더러 그럼에도 여전히 우수한 흡음성능을 유지할 수 있는 특징을 가진다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트(10)는 상기 스킨층의 면밀도가 300 내지 800 g/㎡ 인 것이 바람직하고, 상기 성형 펠트층의 면밀도가 200 내지 600 g/㎡인 것이 바람직하며, 상기 흡음 펠트층의 면밀도가 200 내지 1000 g/㎡ 인 것이 바람직하다.
상기 스킨층(100)은 부직포일 수 있으며, 상기 스킨층(100), 성형 펠트층(200) 및 흡음 펠트층(300)을 구성하는 올레핀계 섬유는 PET 섬유 또는 PE 섬유일 수 있으며, 보다 바람직하게는 PET 섬유일 수 있다.
또한, 상기 올레핀계 섬유는 저융점 섬유(Low Melting Fiber), 재생 섬유 또는 이들의 혼합일 수 있다.
하기 표 1 및 도 3은 PET 섬유로 이루어진 펠트층의 면밀도 및 조성(rPET, LM)에 따른 물성(인장강도, 신율)의 차이를 보여주고 있다.
NO. | 면밀도 (g/㎡) |
비율(중량%) | 인장강도(MPa) | 신율(%) | |
rPET | LM | ||||
1 | 200 | 70 | 30 | 1.2 | 29.66 |
2 | 200 | 60 | 40 | 2.2 | 19.78 |
3 | 200 | 40 | 60 | 1.8 | 20.07 |
4 | 200 | 30 | 70 | 2.3 | 23.41 |
5 | 400 | 70 | 30 | 1.8 | 17.14 |
6 | 400 | 60 | 40 | 3.1 | 19.38 |
7 | 400 | 40 | 60 | 3.2 | 24.1 |
8 | 400 | 30 | 70 | 3.3 | 24.29 |
9 | 600 | 70 | 30 | 1.8 | 38.52 |
10 | 600 | 60 | 40 | 3.7 | 20.85 |
11 | 600 | 40 | 60 | 3.8 | 18.81 |
12 | 600 | 30 | 70 | 4.4 | 21.83 |
13 | 800 | 70 | 30 | 3.5 | 32.3 |
14 | 800 | 60 | 40 | 5.8 | 19.03 |
15 | 800 | 40 | 60 | 5.8 | 21.5 |
16 | 800 | 30 | 70 | 6.5 | 22.73 |
상기 표 1 및 도 3에서 확인할 수 있듯이, 신율은 LM 30 중량%일 때가 매우 우수함을 알 수 있다.
또한 인장강도는 LM 함량이 높을수록 높아지며, 일 예로 LM 40 중량%일 때 30 중량% 대비 1 내지 2 MPa 정도 높아지며, LM 60 ~ 70 중량%일 경우 40 중량% 대비 1 MPa 이하 수준으로만 증가함을 할 수 있다. 특별히, 면밀도 600g, LM 30 중량%일 때 신율이 현저하게 증가함을 알 수 있다.
결국, 경제성을 고려하면 가격이 높은 LM 량을 최소하여야 하겠으나, 물성을 고려할 때 LM 30 내지 40 중량%일 때가 가장 바람직하다.
상기 성형 펠트층(200) 또는 흡음 펠트층(300)는 흠음성능을 보다 높이기 위해 올레핀계 소재(바람직하게는 PET 소재)의 직경 1 내지 20 ㎛ 이하의 극세사를 더 포함할 수 있다. 도 4는 극세사 유무에 따른 흡음성능의 차이를 보여주고 있다. 이러한 성능 차이는 극세사가 공기 유동저항을 더욱 높여 주므로, 흡음 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한다. 상기 극세사는 고온 성형 시 유리한 PET 소재인 것이 바람직하다.
상기 스킨층(100)의 두께는 0.1 내지 10 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 성형 펠트층(200)의 두께는 0.1 내지 5 ㎜ 인 것이 바람직한데, 이는 상기 두께 범위일 때 성형성에 있어 유리할 수 있다.
또한, 상기 흡음 펠트층(300)의 두께는 5 내지 20 ㎜ 인 것이 바람직한데, 이는 상기 두께 범위일 때 흠음성에 있어 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 플로어 카페트(10)는 각 층이 모두 동일한 올레핀계 섬유로 이루어지는 바, 특별히 스킨층(100)과 성형 펠트층(200)을 동시 니들펀칭하여 라미네이션하거나 불꽃 라미네이션할 수 있으며, 이로 인해 공정의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 상기 성형 펠트층(200)과 상기 흡음 펠트층(300)은 PE 파우더 또는 PE 필름을 이용하여 라미네이션할 수 있다.
[제조예]
1. 하기 표 2와 같은 조성을 가지는 스킨층, 성형 펠트층 및 흡음 펠트층으로 이루어지는 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트(실시예)를 제조하였다.
구분 | 면밀도 | 조성 | 두께(T) |
스킨층 | 350 g/㎡ | LM PET 30 중량%, rPET 70% | 2 |
성형 펠트층 | 400 g/㎡ | LM PET 30 중량%, rPET 70%(PET 극세사 30 중량% 포함) | 3 |
흡음 펠트층 | 250 g/㎡ | LM PET 30 중량%, rPET 70%(PET 극세사 30 중량% 포함) | 10 |
2. 비교 평가를 위하여, 하기 표 3와 같은 조성을 가지는 스킨층, 성형 코팅층 및 차음 코팅층으로 이루어지는 종래의 자동차용 플로어 카페트(비교예)를 제조하였다.
구분 | 면밀도 | 조성 | 두께(T) |
스킨층 | 600 g/㎡ | LM PET 30 중량%, rPET 70% | 3 |
성형 코팅층 | 200 g/㎡ | PE | 0.5 |
차음 코팅층 | 1000 g/㎡ | EVA(Ethylene-Vinyl Acetate) | 1.5 |
[실험예]
1. 흡음성능 평가
상기 제조한 실시예 및 비교예의 흠음성능을 평가하기 위하여 균일한 음압 분포를 가진 소형 잔향실에서 ISO 354 를 만족하는 랜덤 입사 방식평가를 진행 하였다.
상기 흡음성능 평가 결과는 도 5와 같으며, 본 발명에 따른 실시예가 종래의 비교예보다 전체적인 주파수 범위에서 보다 우수한 흡음성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
2. 차음성능 평가
상기 제조한 실시예 및 비교예의 차음성능 평가는 자체의 차음성능 및 하기 표 4의 물성을 가지는 스틸에 부착한 상태에서의 차음성능을 구분하여 실시하였다. 참고로, 상기 스틸의 물성은 다음과 같다.
- Density : 7.85 g/cm, Thickness : 0.0008 mm, Area density : 6.28 gsm
본 차음성능 평가는 소형 잔향실대 무향실에서 SAE J1400 을 만족하는 Sound Intensity Method 방식으로 차음성능 측정을 하였다.
상기 차음성능 평가 결과는 도 6와 같으며, 본 발명에 따른 실시예 자체만의 단품인 경우 차음층에 해당하는 구성이 존재하지 않으므로 비교예 대비 성능이 좋지 않았으나, 스틸에 부착한 경우에는 차음성능이 현저하게 개선되어, 특정 주파수 범위에서는 비교예보다 더욱 우수함을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 특허청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.
10 : 플로어 카페트
100 : 스킨층
200 : 성형 펠트층
300 : 흡음 펠트층
100 : 스킨층
200 : 성형 펠트층
300 : 흡음 펠트층
Claims (8)
- 스킨층, 성형 펠트층 및 흡음 펠트층을 포함하되, 차음층을 포함하지 않는 자동차용 플로어 카페트에 있어서,
상기 플로어 카페트를 이루는 각 층은 동일한 올레핀계 섬유로 이루어지며,
상기 성형 펠트층의 면밀도는 200 내지 600 g/㎡이고,
상기 흡음 펠트층의 면밀도는 250 내지 1000 g/㎡이며,
상기 성형 펠트층 또는 상기 흡음 펠트층은 직경 1 내지 20 ㎛인 극세사를 포함하고,
상기 성형 펠트층의 두께는 3 ㎜ 이하이며,
상기 흡음 펠트층의 두께는 5 내지 20 ㎜인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
- 제1항에 있어서,
상기 올레핀계 섬유는 PET 섬유 또는 PE 섬유인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
- 제1항에 있어서,
상기 올레핀계 섬유는 저융점 섬유(Low Melting Fiber) 또는 재생 섬유인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
- 제3항에 있어서,
상기 성형 펠트층 또는 상기 흡음 펠트층은 재생 섬유 60 내지 70 중량%, 저융점 섬유 30 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 성형 펠트층과 상기 흡음 펠트층은 PE 파우더를 이용하여 라미네이션한 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
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