KR102370995B1 - 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버, 및 상기 언더커버를 제조하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 적층 구조의 통기성이 확보되어 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 기계적 물성이 우수한 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동차 언더커버는, 적층 구조의 통기성이 확보되어 엔진 및 배기계 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 일반적인 천공 형태의 통기성 필름 대비 기공 사이즈가 작아 수분 흡수율이 낮기 때문에 기재로의 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 천공 형태의 통기성 필름과 대비해서 가공비가 축소되어 가격이 저렴하다는 장점이 있고, 통기성과 함께 기계적 물성을 동시에 확보하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버 {Under Cover For Automobile, and the Process Of Producing Thereof}
본 발명은 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버, 및 상기 언더커버를 제조하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 적층 구조의 통기성이 확보되어 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 기계적 물성이 우수한 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버에 관한 것이다.
자동차의 주행 중에는 다양한 경로를 통하여 차량 실내로 외부 소음이 유입되게 된다. 특히 타이어와 지면 간의 마찰에 의한 소음, 배기 계통의 고온, 고압의 연소가스 유동으로 발생하는 소음, 엔진 계통의 구동으로 인한 기계적 소음 등이 차량 실내로 유입되어 승객의 귀로 전달되고, 이는 차량의 정숙성을 저해하는 요소가 된다.
이렇게 차량의 정숙성을 위해 자동차 하부에는 주행 중 로드 노이즈(road noise) 차단과 흙, 돌 등의 비산 충격으로부터 차체 하부를 보호하기 위해 언더 커버, 휠 가드 등의 부품을 장착해 왔다.
종래의 언더커버는 폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재를 중심으로 양면에 굴곡강도 보강 목적의 폴리카보네이트(PC) 필름과 폴리프로필렌 필름이 적층되어 있고, 표면에 케미컬 부직포가 부착된 적층 구조를 사용하여 왔다(도 1).
그러나, 종래의 언더커버 적층 구조는 굴곡 강도 보강 목적으로 사용하는 PC 필름과 PP 필름 등이 비통기성이기 때문에 기재로의 음파 침투가 원활하지 않아 흡음 성능이 미흡하고, 충격성에 취약하다는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 개선하기 위해 대한민국등록특허 10-1626320 에서는 한쪽 면에 통기 필름을 적층하는 기술을 제시하고 있다.
그러나, 일반적인 범용 통기 필름은 일반 필름을 기계적으로 천공하여 제조하게 되고, 이러한 추가적인 천공 가공으로 인해 제품비가 상승하는 단점이 있었으며, 또한 천공 기계의 천공 크기, 천공간 간격 제한으로 인해 필름의 통기도에 한계가 있었다.
대한민국등록특허 10-1626320호
본 발명은 적층 구조의 통기성이 확보되어 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 기계적 물성이 우수한 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버는, (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성된 필름층; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성된 부직포층; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성된 필름층; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성된 부직포층 을 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층이다.
그리고, 상기 (b)의 필름층 및 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층 일 수 있다.
또한, 상기 미세 다공성 필름층의 소재는 PC, PET, PA6, ABS, 및 PP 로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 필름층은 필름 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 및 연신하여 표면에 마이크론 단위의 기공이 형성되어 있는 필름층일 수 있다.
또한, 상기 미세 다공성 필름층의 기공의 직경은 0.05 내지 25 ㎛ 일 수 있다.
아울러, 상기 미세 다공성 필름층의 공극률은 50 내지 80% 일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차 언더커버의 제조방법은, (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층을 준비하는 단계; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계 를 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층이다.
그리고, 상기 (b)의 필름층 및 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층일 수 있다.
또한, 상기 미세 다공성 필름층은 필름 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 및 연신하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차 언더커버는, 적층 구조의 통기성이 확보되어 엔진 및 배기계 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 일반적인 천공 형태의 통기성 필름 대비 기공 사이즈가 작아 수분 흡수율이 낮기 때문에 기재로의 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 천공 형태의 통기성 필름과 대비해서 가공비가 축소되어 가격이 저렴하다는 장점이 있고, 통기성과 함께 기계적 물성을 동시에 확보하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 종래의 언더커버의 적층 구조를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 측면에 따른 언더커버의 적층 구조를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 측면에 따른 미세 다공성 필름의 기공을 나타낸 사진이다.
도 4는, 본 발명의 일 측면에 따른 미세 다공성 필름의 통기 경로를 나타낸 사진이다.
도 5는, 본 발명의 실험예 1에 따라 측정된 흡음률을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은, (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성된 필름층; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성된 부직포층; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성된 필름층; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성된 부직포층 을 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층인 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면 (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층을 준비하는 단계; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계 를 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층인 제1항의 자동차 언더커버의 제조방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
종래 언더커버 적층 구조는 굴곡 강도 보강 목적으로 사용하는 PC 필름과 PP 필름 등이 비통기성이기 때문에 기재로의 음파 침투가 원활하지 않아 흡음 성능이 미흡하고, 충격성에 취약하다는 문제가 있었다.
이에 본 발명자들은 미세 다공성 필름층을 적용하는 경우, 적층 구조의 통기성이 확보되어 엔진 및 배기계 소음을 효과적으로 흡수할 수 있고, 통기성과 함께 기계적 물성을 동시에 확보하여 부품의 내구성을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
본 기술에서는 통기성이 확보되어 흡음성이 우수하며 및 굴곡 강성이 우수한 언더커버용 소재 구조를 제시하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버는, (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성된 필름층; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성된 부직포층; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성된 필름층; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성된 부직포층 을 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층이다.
상기 언더커버용 소재 적층 구조에서 미세 다공성 필름은 복합 기재 상하 양면 또는 한쪽 면에 일체로 형성되도록 형성될 수 있다.
흡음성을 최대로 증대시키려면 복합 기재 상하 양면에 미세 다공성 필름을 사용할 수 있고(도 2), 소음원의 위치에 따라 복합 기재 상면 또는 하면에만 적층하여 사용할 수 있다.
상기 미세 다공성 필름은 플라스틱 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 후 연신하여 표면에 마이크론 단위의 기공이 형성되어 있는 필름이다(도 3).
이러한 미세 다공성 필름은 기계적 천공 필름에 대비하여 기공이 랜덤하게 분포되어 있으며, 단위 면적당 기공 밀도도 높다.
일반적으로 음파는 특정 재료와 마찰하게 되면 점성 손실이 발생하게 되고, 이는 음파의 기계적 에너지가 열에너지로 변환되면서 결국 소음이 감소하는 결과를 초래하게 된다. 이와 같은 물리적 현상을 바탕으로 할 때, 본 발명에서 사용되는 미세 다공성 필름은 통기 경로가 매우 굴곡되어 있어 음파의 감쇄 경로가 길어져 흡음성이 높아지는 효과를 가지고 있다(도 4).
한편, 상기 미세 다공성 필름층의 소재는 무정형 또는 반결정형 필름이 사용될 수 있고, 바람직하게는 PC, PET, PA6, ABS, 및 PP 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 소재를 사용할 수 있다.
또한, 상기 미세 다공성 필름층의 기공의 직경은 소음의 주파수 대역에 따라 가변적이고 특별히 한정되지 않으나, 0.05 내지 25 ㎛ 이내가 바람직할 수 있다.
상기 미세 다공성 필름층의 기공의 직경이 0.05 ㎛ 미만 시 부품 성형 후 기공이 폐쇄되어 흡음률이 저하될 수 있으며, 25 ㎛ 초과시 필름 표면 및 내부의 공극이 증가되어 적층 구조의 기계적 강도가 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 미세 다공성 필름층의 공극률은 소음의 주파수 대역에 따라 가변적이고 특별히 한정되지 않으나, 50 내지 80% 가 바람직할 수 있다.
상기 미세 다공성 필름층의 공극률이 50 % 미만 시 공극률이 적어 충분한 흡음성이 확보되지 않으며, 공극률이 80% 를 초과하면 적층 구조의 기계적 강도가 저하될 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차 언더커버의 제조방법은, (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층을 준비하는 단계; (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계; (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; 및 (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계 를 포함하고, 상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층이다.
상기 언더커버 제조방법에서 미세 다공성 필름은 복합 기재 상하 양면 또는 한쪽 면에 일체로 형성되도록 형성될 수 있다. 흡음성을 최대로 증대시키려면 복합 기재 상하 양면에 미세 다공성 필름을 사용할 수 있고, 소음원의 위치에 따라 복합 기재 상면 또는 하면에만 적층하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 미세 다공성 필름은 플라스틱 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 후 연신하여 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
실험예 1
폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층의 양면에 하기와 같은 필름층이 형성된 구조를 가지는 언더커버를 제조하여 ISO 354 에 따라 주파수에 따른 평균 흡음률을 측정하여 도 5에 나타내었다.
실시예 1 : 양면에 미세 다공성 필름 형성
실시예 2 : 한 면은 미세 다공성 필름, 한 면은 비통기성 일반 필름 형성
비교예 1 : 양면 천공형 통기성 필름 형성
비교예 2 : 한 면은 천공형 통기성 필름, 한 면은 비통기성 일반 필름 형성
도 5에서 볼 수 있듯이, 양면에 미세 다공성 필름 형성된 실시예 1 및 한 면은 미세 다공성 필름이 형성된 실시예 2가 비교예들에 비해 흡음 성능이 우수함을 알 수 있었다.
실험예 2
폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층의 양면에 하기와 같은 필름층이 형성된 구조를 가지는 언더커버를 제조하여 ISO 354 에 따라 평균 흡음률을 측정하고, ISO 178 A법에 따라 굴곡탄성률을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3 : 양면 미세 다공성 필름 형성, 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 10 ㎛, 공극률은 75%, 스킨 부직포의 밀도는 80 g/㎡
비교예 3 : 양면 천공형 통기성 필름 형성, 천공형 통기성 필름 재질은 PC, 스킨 부직포의 밀도는 80 g/㎡
비교예 4 : 양면 비통기성 PC 필름 형성, 스킨 부직포의 밀도는 80 g/㎡
[표 1]
Figure 112017041987517-pat00001
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 실시예 3의 경우 비교예 3 대비 흡음성이 우수하며, 굴곡탄성률 또한 우수함을 알 수 있었다. 또한, 비교예 4 대비 흡음성이 우수하며, 굴곡탄성률은 소폭 저하되나 언더커버로 사용하기에 문제가 없는 정도에 불과함을 알 수 있었다.
실험예 3
폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층의 양면에 하기와 같은 필름층이 형성된 구조를 가지는 언더커버를 제조하여 ISO 354 에 따라 평균 흡음률을 측정하고, ISO 178 A법에 따라 굴곡탄성률을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 4 : 양면 미세 다공성 필름 형성, 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 10㎛, 공극률은 75%
비교예 5 : 양면 천공형 통기성 필름 형성, 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 0.02㎛, 공극률은 75%
비교예 6 : 양면 천공형 통기성 필름 형성, 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 30㎛, 공극률은 75%
비교예 7: 양면 미세 다공성 필름 형성. 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 10㎛, 공극률은 30%
비교예 8: 양면 미세 다공성 필름 형성, 미세 다공성 필름 재질은 PC, 기공 크기는 10㎛, 공극률은 90%
[표 2]
Figure 112017041987517-pat00002
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 4의 경우 비교예 5 내지 8에 비해 흡음성이 우수하다. 비교예 5 및 7에 비해 굴곡탄성률은 소폭 저하되나 언더커버로 사용하기에 문제가 없는 정도에 불과함을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층;
    (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성된 필름층;
    (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성된 부직포층;
    (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성된 필름층; 및
    (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성된 부직포층 을 포함하고,
    상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층이고 공극률은 50 내지 80%인 흡음성과 강성이 우수한 자동차 언더커버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b)의 필름층 및 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층 인 자동차 언더커버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름층의 소재는 PC, PET, PA6, ABS, 및 PP 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 자동차 언더커버.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름층은 필름 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 및 연신하여 표면에 마이크론 단위의 기공이 형성되어 있는 필름층인 자동차 언더커버.
  5. 제4항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름층의 기공의 직경은 0.05 내지 25 ㎛ 인 자동차 언더커버.
  6. 삭제
  7. (a)폴리프로필렌(PP) 분말과 유리 단섬유(GF) 복합 기재층을 준비하는 단계;
    (b)상기 복합 기재층의 상면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계;
    (c)상기 (b)의 필름층의 상면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계;
    (d)상기 복합 기재층의 하면에 일체로 형성되도록 필름층을 형성하는 단계; 및
    (e)상기 (d)의 필름층의 하면에 일체로 형성되도록 부직포층을 형성하는 단계 를 포함하고,
    상기 (b)의 필름층 또는 상기 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층인 제1항의 자동차 언더커버의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (b)의 필름층 및 (d)의 필름층은 미세 다공성 필름층 인 자동차 언더커버의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름층은 필름 소재를 무기물 필러와 혼합한 뒤 압출 및 연신하여 제조되는 자동차 언더커버의 제조방법.
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