KR102284298B1 - 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드 - Google Patents
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Abstract
개시된 내용은 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대쉬 아이솔레이션 패드의 흡음층 및 차음층의 구조를 개선하여 부품간 간극으로 발생하는 소음을 효과적으로 차단하여 흡음 성능을 향상시킨 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공하는 것이다.
이상에서와 같은 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드는 차음층의 하부면 및 측면을 흡음층이 감싸는 구조로 형성되어 부품간 간극을 최소화하여 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공 할 수 있다.
이상에서와 같은 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드는 차음층의 하부면 및 측면을 흡음층이 감싸는 구조로 형성되어 부품간 간극을 최소화하여 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공 할 수 있다.
Description
개시된 내용은 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡음재와 차음재의 구조적 개선을 통하여 대쉬 아이솔레이션 패드와 상관파트 간의 간극을 최소화하여 흡음 성능을 향상한 대쉬 아이솔레이션 패드에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 실내로 유입되는 소음은 엔진으로부터 발생하는 소음과 배기계로부터 발생하는 소음이 차체나 공기를 통해 자동차의 실내로 전달되는 것이다. 통상의 자동차에서 엔진 커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하여 소음을 억제하고 있으나, 이것만으로는 소음을 원하는 수준으로 제거하는 것에 한계가 있으므로, 엔진 및 배기계로부터 발생하여 실내로 전달되는 소음을 감소시키기 위해 자동차용 흡음재가 사용되고 있다. 흡음재는 자동차의 여러 위치에 적용되는데 차량의 인슐레이션 대쉬(insulation dash), 대쉬 아이솔레이션 패드(dash isolation pad) 등은 엔진 방사 소음이 실내에 유입되는 것을 차단하기 위해 엔진룸 근처에 사용되고, 튜널 패드(tunnel pad), 플로어 카펫(floor carpet) 등은 배기계 및 바닥으로 발생하는 소음이 실내에 유입되는 것을 차단하기 위해 사용된다.
특히 대쉬 아이솔레이션 패드는 차량의 엔진룸과 차량 내부 사이의 판넬에서 차량 내부 측에 장착되어 실내에 유입되는 소음을 저감시켜주는 부품이며, 자동차의 실내 소음 수준에 가장 큰 영향을 미치는 부품이다.
통상 대쉬 아이솔레이션 패드는 흡음재로 이루어지는 흡음층과 차음재로 이루어지는 차음층을 적층한 구조로 생산되는데, 흡음이란 발생한 음에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 음에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것으로, 흡음 성능은 주로 소재의 내부형태와 관련이 있으며, 차음성능은 소재의 밀도 및 구조와 관련이 있다.
대쉬 아이솔레이션 패드에 사용되는 흡음재로는 소재의 통기성 및 표면적을 증대시키기 위하여 폴리우레탄폼(Polyurethane foam)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠트(Polyethylene terephthalate felt)와 같은 섬유제품이 사용되고 있다.
대쉬 아이솔레이션 패트에 사용되는 차음재로는 소음을 효과적으로 차단할 수 있도록 소재의 비중을 높게 조절할 수 있고, 흡음재인 폴리우레탄폼과의 접착성을 부여하기 위하여 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 시트를 사용하거나, 가공성이 우수한 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE) 시트를 사용하고 있다.
현재까지 보고된 대쉬 아이솔레이션 패드는 상관파트와의 부품 조립성을 고려하여 흡음층과 차음층이 동일한 크기로 적층되어 상관파트와의 간극이 존재할 수 밖에 없어 부품간 간극으로 소음이 유입될 수 밖에 없는 구조로 제작되고 있다.
개시된 내용은 대쉬 아이솔레이션 패드의 흡음층 및 차음층의 구조를 개선하여 부품간 간극으로 발생하는 소음을 효과적으로 차단하여 흡음 성능을 향상한 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공하는 것이다.
하나의 일 실시예로서 개시된 내용은 흡음층과 차음층을 포함하는 대쉬 아이솔레이션 패드에 있어서, 상기 차음층의 하부면과 측면을 상기 흡음층이 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 대쉬 아이솔레이션 패드에 대해 기술하고 있다.
바람직하기로는, 상기 차음층의 측면을 상기 흡음층이 5 내지 25mm로 감싸고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
더 바람직하기로는, 상기 차음층은 비중이 1 내지 3이고, 두께 1 내지 3 mm 인 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE)로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직하기로는, 상기 열가소성 엘라스토머는 무기첨가제를 포함하며,
상기 무기첨가제는 탄산칼슘, 산화칼슘, 질화규소, 산화규소, 산화알루미늄, 황산바륨, 운모 및 활석으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 흡음층은 밀도 50 내지 110Kg/㎥이고, 압축강도 4 내지 10kPa인 폴리우레탄폼으로 형성될 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 폴리우레탄폼은 폴리올 혼합물 100 중량부에 이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 반응시켜 생성되고, 상기 폴리올 혼합물은 폴리올 100 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 촉매 0.1 내지 3 중량부, 정포제 0.5 내지 3중량부, 기포개방제 0.1 내지 5 중량부, 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 발포제 0.1 내지 10 중량부를 포함하며, 상기 이소시아네이트는 NCO기 함량이 25 내지 50 중량부이며, 25℃에서 비중이 1 내지 1.4이며, 25℃에서 점도가 10 내지 30 cps인 것으로 이루어질 수 있다.
이상에서와 같은 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드는 차음층의 하부면 및 측면을 흡음층이 감싸는 구조로 형성되어 부품간 간극을 최소화하여 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공 할 수 있다.
도 1은 종래의 대쉬 아이솔레이션 패드를 나타낸 것이다.
도 2는 개시된 대쉬 아이솔레이션 패드를 나타낸 것이다.
도 3는 개시된 실시예와 비교예의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 개시된 대쉬 아이솔레이션 패드를 나타낸 것이다.
도 3는 개시된 실시예와 비교예의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
개시된 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드는 도 1에 나타난 바와 같이 흡음층과 차음층을 포함하고, 상기 차음층의 하부면과 측면을 흡음층이 감싸고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 차음층은 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE) 또는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)를 사용할 수 있는데, 가공성의 면에서 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 차음층은 비중이 1 내지 3인 것이 바람직한데, 비중이 1 미만이면 차음 성능이 떨어지고, 비중이 3을 초과하면 제품의 무게 증가로 차량의 연비가 저하된다.
또한 상기 차음층은 1 내지 3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 두께로 형성되는 경우 차음 성능을 유지하면서도 대쉬 아이솔레이션 패드의 형태를 유지할 수 있다.
이때 상기 열가소성 엘라스토머는 무기첨가제를 더 포함하는 것을 사용하여도 좋다. 상기 무기첨가제는 탄산칼슘, 산화칼슘, 질화규소, 산화규소, 산화알루미늄, 황산바륨, 운모 및 활석으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 무기첨가제는 차음제의 흡음 성능을 보완하는 역할을 하며, 입경이 작은 것이 흡음 성능의 향상 면에서 유리한데, 10um 이하인 것이 바람직하다.
상기 흡음층은 상기 차음층에 폴리우레탄 혼합물과 이소시아네이트를 고압발포기에서 믹싱하여 토출하면서 제조한다. 액상인 폴리우레탄 혼합물과 이소시아네이트를 혼합, 발포함으로써 형성된 폴리우레탄 폼은 다양한 형상의 디자인으로 부품 제작이 가능하다. 폴리우레탄폼은 다공성 소재로서 음파가 소재를 통과하는 경우 음향 에너지를 열로 소산시키는 특성이 있으므로 흡음 소재로 최적의 요건을 갖추고 있다.
이때, 폴리우레탄폼은 차음층의 차음재 형상 대비 외곽부(측면 방향)를 5 내지 25mm 더 크게 발포함으로써 흡음성능을 향상 시킬 수 있다. 기존에는 대쉬 아이소 패드와 상관파트의 부품 조립성을 고려하여 차음층과 흡음층의 외곽부를 동일한 크기로 재단할 수 밖에 없었는데, 이 경우 대쉬 아이솔레이션 패드와 상관파트 간의 간극이 발생하므로 이 공간을 통하여 소음이 유입되었다.
상기 간극 발생을 최소화하기 위하여 본 개시된 내용은 폴리우레탄폼의 조성물의 조성비율을 최적화하여 상기 차음층의 외곽부를 감싸는 형태로 제조하여 상관부품과의 조립성을 양호하게 개선하여 흡음 성능을 향상시킨 것에 기술적 특징이 있다.
상기 흡음층의 제조에 사용되는 폴리우레탄폼 조성물은 폴리올 혼합물 100 중량부에 이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 반응시켜 제조하고, 상기 폴리올 혼합물은 폴리올 100 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 촉매 0.1 내지 3 중량부, 정포제 0.5 내지 3중량부, 기포개방제 0.1 내지 5 중량부, 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 발포제 0.1 내지 10 중량부를 포함하며, 상기 이소시아네이트는 NCO기 함량이 25 내지 50 중량부이며, 25℃에서 비중이 1 내지 1.4이며, 25℃에서 점도가 10 내지 30 cps인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리올은 일반적으로 사용하는 폴리에테르 폴리올(Polyether polyol) 또는 폴리머 폴리올(Polymer polyol)이거나 이들의 혼합물일 수 있는데, 폴리올에 포함된 모놀(monol)의 함량이 폴리올 분자량 대비 5% 이하인 것이 바람직하다. 모놀은 일관능성 수산기를 포함하는 물질로 중합반응시 사슬 종결제의 역할을 하는데 모놀의 함량을 5% 이하로 유지하여 전이영역에서의 손실 탄성률이 높여 흡음성능의 향상을 도모할 수 있다.
상기 가교제는 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1,4-부탄디올, 및 에틸렌디아민으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 디에탄올아민 일 수 있다. 폴리올 100 중량부 대비 가교제가 0.5 중량부 미만이면 강도가 낮아 신축성이 없으며, 가교제가 10 중량부를 초과하면 열적 안정성이 저하되어 성형성이 좋지 못하다.
상기 촉매는, 폴리우레탄 제조에 사용되는 촉매로써 일반적으로 사용되는 촉매를 의미한다.
상기 정포제는 발포체에 셀이 형성될 때 생성된 셀이 파괴되는 것을 방지하고 균일한 셀이 형성되도록 하는 역할을 하며, 그 종류는 당해 분야에서 사용하는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 반응물 분산성 측면에서 우수한 실리콘 계면활성제를 사용할 수 있다. 폴리올 100 중량부 대비 정포제가 0.5 중량부 미만이면, 균일한 셀 형성이 어렵고, 3 중량부를 초과하면 셀 간격이 벌어져 충분한 흡음 성능을 가지기 어렵다.
상기 기포개방제는 발포중 기포막을 파괴시켜 발포체의 생산성과 기계적인 성질에 많은 영향을 미치는데 폴리에테르형 기포개방제를 사용할 수 있고, 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)와 프로필렌 옥사이드(Propylene oxide)의 공중합체를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 기포개방제의 함량이 폴리올 100중량부 대비 5 중량부를 초과하면 발포체의 반응속도를 저하시키고, 함량이 0.1 중량부 미만이면 기포개방이 되지 않아 흡음 성능이 저하된다.
상기 첨가제는 착색제, 충진재 등을 사용할 수 있으며, 상기 발포제는 물 또는 시클로펜탄(Cyclopentane)을 사용할 수 있다. 폴리올 100 중량부 대비 발포제가 0.1 중량부 미만이면 폴리우레탄폼이 충분히 발포되지 않으며, 10 중량부를 초과하면 급격한 발포로 인하여 셀이 찌그러지거나 깨지는 현상이 발생하여 흡음 성능이 좋지 않을 수 있다.
상기 이소시아네이트는 특별히 한정하지는 않으나, 모노이소시아네이트, 디이소시아네이트 등을 사용하는 데 디이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 디이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 디페닐메탄디이소시아네이트(Diphenylmethane diisocyanate), 토릴렌 디이소시아네이트(Torilene diisocyanate) 및 이들의 유도체 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있으며, NCO기 함량이 25 내지 50 중량부이며, 25℃에서 비중이 1 내지 1.4이며, 25℃에서 점도가 10 내지 30 cps인 것이 바람직하다.
상기의 조성물에 의하여 제조된 폴리우레탄폼은 밀도가 50 내지 110Kg/㎥ 이며, 압축강도가 4 내지 10kPa인 것이 바람직하다. 상기 물성을 만족하는 폴리우레탄폼은 상관부품과의 조립시 찢어지거나 파손되지 않고, 상관부품과의 접촉 후에도 탄성이 적절하여 간극이 발생하지 않는다.
개시된 폴리우레탄폼 조성물은 조성물의 조성비를 특정하게 한정하여 폴리우레탄폼의 미세구조 개폐도를 조절하여 흡음 성능을 향상시키고 상관부품과의 조립성을 양호하게 하여 상관부품과의 간극으로 인한 소음 유입을 최소화할 수 있다.
이하 개시된 내용은 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하며, 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 차음층의 제조
비중이 2이고, 두께 2mm, 가로 630mm, 세로 630mm인 열가소성 엘라스토머 시트로 차음층을 제조하였다.
(2) 대쉬 아이솔레이션 패드의 제조
폴리올 100 중량부 대비 가교제 2 중량부, 촉매 1 중량부, 정포제 1.5 중량부, 기포개방제 2 중량부, 첨가제 1 중량부 및 발포제 4 중량부를 혼합하여 폴리올 혼합물을 제조하고, NCO기 함량이 25 내지 50 중량부이며, 25℃에서 비중이 1 내지 1.4이며, 25℃에서 점도가 10 내지 30 cps인 이소시아네이트를 폴리올 혼합물 100 중량부 대비 40 중량부를 폴리올 혼합물과 교반하여 차음층에 직발포하여 가로 650mm, 세로 650mm 크기의 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하였다.
<비교예 1>
흡음층인 폴리우레탄폼의 크기가 가로 630mm, 세로 630mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하였다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1 에서 제조된 시편을 MS200-39을 이용하여 0.4 내지 10kHz 사이의 산술평균값을 측정하고 결과를 [표 1] 및 [도 3]에 나타내었다.
| 구분 | 소재구성 | 시편크기 | 평가틀 | 흡음성능 |
| 실시예 1 | TPE 2.0T + PU 85K | TPE : 630 x 630mm PU : 650 x650 mm |
630 x 630 mm | 6.28 |
| 비교예 1 | TPE 2.0T + PU 85K | TPE : 630 x 630mm PU : 630 x630 mm |
4.15 |
상기 [표1]에 나타난 것처럼 기존에 사용되던 비교예 1 에 비하여 흡음성능이 4.15에서 6.28로 51.3% 향상된 것을 알 수 있다. 또한 [도 3]에 나타낸 것처럼 0.8에서 1.2 범위를 제외한 전 범위에서 흡음성능이 향상된 것을 알 수 있다.
따라서, 개시된 흡음 성능이 향상된 대쉬 아이솔레이션 패드는 구조 개선에 의하여 흡음 성능을 대폭 향상시킨 대쉬 아이솔레이션 패드를 제공한다.
Claims (6)
- 흡음층과 차음층을 포함하는 대쉬 아이솔레이션 패드에 있어서,
상기 차음층의 하부면과 측면을 상기 흡음층이 감싸고 있으며,
상기 차음층은 열가소성 엘라스토머로 형성되되 상기 열가소성 엘라스토머는 탄산칼슘, 산화칼슘, 질화규소, 산화규소, 산화알루미늄, 황산바륨, 운모 및 활석으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 무기첨가제를 포함하고, 상기 무기첨가제의 입경은 10㎛ 이하이며,
상기 흡음층은 폴리우레탄폼으로 형성되되 상기 폴리우레탄폼은 폴리올 혼합물 100 중량부에 이소시아네이트 20 내지 60 중량부를 반응시켜 생성되고, 상기 폴리올 혼합물은 폴리올 100 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 촉매 0.1 내지 3 중량부, 정포제 0.5 내지 3 중량부, 기포개방제 0.1 내지 5 중량부, 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 발포제 0.1 내지 10 중량부를 포함하며,
상기 이소시아네이트는 NCO기 함량이 25 내지 50 중량부이고, 25℃에서 비중이 1 내지 1.4이며, 25℃에서 점도가 10 내지 30 cps인 것을 특징으로 하는 대쉬 아이솔레이션 패드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차음층의 측면을 상기 흡음층이 5 내지 25mm로 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 대쉬 아이솔레이션 패드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차음층은 비중이 1 내지 3이고, 두께 1 내지 3mm 인 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE)인 것을 특징으로 하는 대쉬 아이솔레이션 패드.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 흡음층은 밀도 50 내지 110Kg/㎥이고, 압축강도 4 내지 10 kPa인 폴리우레탄폼으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대쉬 아이솔레이션 패드.
- 삭제
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| KR20040004864A (ko) * | 2002-07-05 | 2004-01-16 | 주식회사 한진중공업 | 바닥충격음 저감을 위한 차음재 |
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