KR102399099B1

KR102399099B1 - 흡음 및 차음 성능이 우수한 자동차용 플로어 카페트

Info

Publication number: KR102399099B1
Application number: KR1020200135161A
Authority: KR
Inventors: 박현준
Original assignee: 주식회사 서연이화
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-05-17
Also published as: KR20220051582A

Abstract

본 발명은 흡음 및 차음 성능이 우수한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 층을 모두 PET 섬유 계열의 소재로 구성되게 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

흡음 및 차음 성능이 우수한 자동차용 플로어 카페트{FLOOR CARPET FOR VEHICLE WITH EXCELLENT SOUND ABSORPTION AND SOUND INSULATION}

본 발명은 흡음 및 차음 성능이 우수한 자동차용 플로어 카페트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 층을 모두 PET 섬유 계열의 소재로 구성되도록 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.

대한민국 공개특허 제10-2007-0118731호 (공개일자 2017.12.18) 대한민국 공개특허 제10-2001-0066081호 (공개일자 2001.07.11.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 층을 모두 PET 섬유 계열의 소재로 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 PET 섬유로 이루어지며, 상기 스킨층의 면밀도는 300 내지 800 g/㎡이고, 상기 성형 펠트층의 면밀도는 200 내지 600 g/㎡ 이며, 상기 흡음 펠트층의 면밀도는 200 내지 1000 g/㎡ 이고, 상기 스킨층과 상기 성형 펠트층은 동시 니들펀칭하여 라미네이션 또는 불꽃 라미네이션하는 것을 특징으로 한다.

상기 PET 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.

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 PET 계열 섬유로 함으로써 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.

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 PET 소재의 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 성형 펠트층(200) 및 흡음 펠트층(300)의 면밀도가 서로 상이하여야 하며, 보다 구체적으로는 상기 스킨층(100)의 면밀도는 200 내지 800 g/㎡ 인 것이 바람직하고, 상기 성형 펠트층(200)의 면밀도는 200 내지 600 g/㎡인 것이 바람직하며, 상기 흡음 펠트층(300)의 면밀도는 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 PET 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(%)
NO.	면밀도 (g/㎡)	rPET	LM	인장강도(MPa)	신율(%)
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 600 g/㎡, 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 ㎜ 이하인 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 PET 섬유로 이루어지는 바, 특별히 스킨층(100)과 성형 펠트층(200)을 동시 니들펀칭하여 라미네이션하거나 불꽃 라미네이션할 수 있으며, 이를 통해 제조공정의 효율성을 보다 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

Claims

스킨층, 성형 펠트층 및 흡음 펠트층을 포함하되, 차음층은 포함하지 않는 자동차용 플로어 카페트에 있어서,
상기 플로어 카페트를 이루는 각 층이 PET 섬유의 소재로 이루어지며,
상기 스킨층의 면밀도는 300 내지 800 g/㎡이고,
상기 성형 펠트층의 면밀도는 200 내지 600 g/㎡ 이며,
상기 흡음 펠트층의 면밀도는 200 내지 1000 g/㎡ 이고,
상기 성형 펠트층 및 상기 흡음 펠트층은 PET 소재의 직경 1 내지 20 ㎛ 이하의 극세사를 더 포함하며,
상기 스킨층과 상기 성형 펠트층은 동시 니들펀칭하여 라미네이션 또는 불꽃 라미네이션한 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
제1항에 있어서,
상기 PET 섬유는 저융점 섬유(Low Melting Fiber) 또는 재생 섬유인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
제2항에 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
제1항에 있어서,
상기 성형 펠트층의 두께는 0.1 내지 5 ㎜ 인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
제1항에 있어서,
상기 흡음 펠트층의 두께는 5 내지 20 ㎜ 인 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.
제1항에 있어서,
상기 성형 펠트층과 상기 흡음 펠트층은 PE 파우더 또는 PE 필름을 이용하여 라미네이션한 것을 특징으로 하는, 자동차용 플로어 카페트.