KR20080009678A - 차음 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차음 요소를 개시한다. 이 차음 요소는 적어도 하나의 사운드 이미터가 위치하고 진동에 자극되는 하우징과 같은 구조의 외부 마감을 형성한다. 이 차음 요소는 성형된 열가소성 물질로 형성되고 35 중량 퍼센트 이상의 유리 섬유 성분에 의해 강화된다.

Description

차음 요소{ELEMENT FOR SOUND INSULATION}

본 발명은 내부에 적어도 하나의 사운드 이미터(sound emitter)가 위치되어 진동에 자극되는 하우징과 같은 구조(housing-like structure)의 외부 마감(external completion)을 형성하는 차음 요소(element for sound insulation)에 관한 것이다. 이런 차음 요소는 예컨대 특히 자동차와 같은 동력 이송수단의 언더바디 커버링(underbody covering)으로 적합하다.

동력 이송수단의 언더바디 커버링은 한편으로 언더바디의 공기역학적 성능을 향상시키는데 사용되고, 다른 한편으로 차음(sound insulation) 또는 감음(sound damping)에 사용된다. 이런 차음 또는 감음은 특히 디젤 자동차에서 중요하다. 디젤 자동차는 매운 큰 소음을 발생시키고, 이것에 의해 많은 경우 허용 가능한 최대 소음 배출을 초과하기 때문이다.

DE 199 20 969 A1에서 특히 엔진실(engine compartment)의 플로어 커버링(floor covering) 또는 동력 이송수단의 언더바디 커버링으로 사용되는 차음 부 품이 개시되었다. 이 차음 부품은 천공되거나(punched) 구멍이 난(perforated) 플레이트(plate)로 구성되고 다공성 커버 레이어(porous cover layer)를 위한 캐리어(carrier)로 사용된다. 이 커버 레이어는 예컨대 발포 플라스틱(foamed plastic)일 수 있다. 그러나 특히 동력 이송수단의 언더바디 커버링으로서의 이 부품의 음향 효과는 충분하지 않다. 왜냐하면 추가적인 다공성 커버 레이어의 사용이 알려져 있으며 이는 차음 부품의 내측에 부착되어야만 하기 때문이다.

WO 04/089592 A2은 자동차를 위한 두 부품으로 이루어진 루프 커버링(two-part root covering)의 제조방법을 개시한다. 이는 루프 커버링에서 머리에 가해지는 충격 흡수에 관한 좋은 특성과 감음(sound damping) 측면에서 두드러진다. 감쇄물질(damping material)은 유리섬유 강화 폴리프로필렌(glass fiber reinforced polypropylene)일 수 있다. 루프 커버링은 제1부품과 제2부품으로 이루어진다. 제1부품은 차량 객실에서 볼 수 있는 면을 형성한다. 제2부품은 지붕(roof) 쪽으로 향하고 기계적 보강(mechanical reinforcement)에 사용된다. 두 부품은 다른 공구로 만들어지고, 예컨대 핫멜트 접착제(hot melt adhesive)를 사용하는 것과 같은 통상적인 방법에 의해 서로 연결된다. 루프 커버링은 차체의 지붕(bodywork roof)에 부착된다. 그곳에는 커버링과 지붕 사이에 속이 빈 챔버(hollow chamber)가 있으며 이를 통하여 감음이 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 장착 중량(deployment weight)이 매우 낮아지고, 생산하기 쉬우며, 공기 전달음(airborne sound)을 흡수하는 보충 요소(supplementary element)가 추가적으로 필요하지 않으며, 높은 수준으로 공기 전달음을 흡수하는 것이 가능하도록 차음 요소를 개선하는 것이다.

이런 목적은 청구항 1에 따르는 차음 요소에 의해 달성된다.

본 발명은 적어도 하나의 사운드 이미터가 위치하고 진동에 자극되는 하우징과 같은 구조의 외부 마감을 형성하는 차음 요소에 있어서, 상기 차음 요소가 35 중량 퍼센트 이상의 유리 섬유 성분에 의해 강화되는 성형된 열가소성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차음 요소에 관련된다.

종속항들은 본 발명에 따르는 차음 요소의 바람직한 실시예에 관련된다.

아래의 도면들은 본 발명의 설명에 사용된다.

도 1은 본 발명에 따르는 차음 요소와 통상적인 차음 요소의 공기 전달음 감쇄를 평가한 도표,

도 2는 공기 전달음 감쇄를 측정하는 장치, 그리고,

도 3은 본 발명에 따르는 차음 요소의 상당 흡수 면적(equivalent absortion area)을 기존의 차음 요소와 비교하여 평가한 도표이다.

본 발명에 따르는 차음 요소는 상대적으로 높은 비율의 유리 섬유를 갖는다. 유리 섬유의 비율은 35 중량 퍼센트(weight percent)보다 크다. 유리 섬유의 비율은 65 중량 퍼센트까지 올라갈 수 있다. 일반적으로 상대적으로 길게 잘려진 유리 섬유가 사용된다. 유리 섬유는 최소한 1cm의 길이를 갖는다. 열가소성 플라스틱 물질이 유리 섬유를 둘러싼다.

복합재료 내에서 유리 섬유와 열가소성 물질과의 상호작용과 같은 것에 의하여, 단위 면적당 중량이 매우 낮게 유지되면서 매우 높은 휨 강도(flexural strength)가 얻어질 수 있다.

본 발명에 따르는 차음 요소의 열가소성 물질은 일반적으로 폴리올레핀(polyolefin)이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 폴리올레핀은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 그들의 유도체(derivate), 및/또는 그들의 혼합물(mixture)과 같은 그룹에서 선택된다. 특히 폴리프로필렌으로 이루어진 열가소성 물질이 바람직하다.

본 발명에 따르는 차음 요소는 하나의 부품으로 되어있다. 또한 최신 기 술(state of the art)에서 일반적이듯이, 구멍(aperture)이 제공될 필요가 없이 공기 전달음을 흡수한다. 놀랍게도 본 발명에 따르는 차음 요소는 또한 감음 결과의 정도가 떨어지는 것을 이론적으로 통상의 차음 요소에서 참조되는 단위 면적당 중량의 차이에서 보상할 수 있을 정도로 공기 전달음을 감소시킨다.

본 발명에 따르는 차음 요소는 바람직하게는 플레이트(plate) 또는 쉘(shell)의 형태로 존재한다. 예를 들면, 공기 전달음을 흡수하는 언더바디 커버링은 본 발명에 따르는 차음 요소에 의한 일체형의 균일한 플레이트에 의해 형성될 수 있으며 플레이트의 두께는 5 mm와 10 mm사이에 있다. 한편으로는 구조적으로 요구되는 형상이 생산되고, 다른 한편으로는 국부적으로 다른 두께를 갖도록 프레싱하는 것에 의해 엔진실 소음(engine compartment noise)에 적응되는 최적의 공기 전달음 흡수 형태가 얻어질 수 있도록 통상적인 공정에 따라 압력 및/또는 진공 및 열의 영향을 받으며 주조가 이루어진다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에 따르면, 통상적으로 이용 가능한 포일(foil)의 적층(lamination)에 의해 공기 전달음을 흡수하는 값이 증가될 수 있다. 여기에 사용되는 포일은 특히 단위 면적당 중량이 100 g/㎡에서 150 g/㎡ 사이의 범위에 있을 수 있다.

본 발명에 따르면 차음 요소는 매우 큰 휨 강도를 갖는다. 따라서 가장자리 에서 약 2 mm 정도까지 압축될 수 있다. 그 결과 하우징과 같은 구조에 장착되기 위한 필수적 조건이 제공된다. 이런 얇은 두께에도 불구하고 부착공(attachment hole)은 파괴되지 않는다.

일반적으로 하우징과 같은 구조는 플라스틱 또는 금속 박판(sheet metal)으로 이루어진다. 하우징과 같은 구조 내부에 있는 적어도 하나의 사운드 이미터에 대한 외부 마감을 형성하는 차음 요소의 최소 공간과 최대 공간은 보통 그 구조에 의해 미리 결정된다. 본 발명을 사용하는 바람직한 형태에서 사운드 이미터는 엔진이 될 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에서, 차음을 위한 플레이트와 같은 요소는 주조된 부품으로 형성된다. 그리고 최소한 한 면에 - 바람직하게는 바깥 면에- 포일 적층(foil lamination)이 제공된다. 편의적으로는 재활용의 이유로 폴리올레핀 부직 물질(polyolefin non-woven material)이 제공되며, 특히 폴리프로필렌 부직 물질(polypropylene non-woven material)이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특정한 실시예에서, 본 발명에 따르는 차음 요소는 자동체의 언더바디 커버링으로 사용될 수 있다. 플레이트로부터 형성되는 쉘과 같은 언더바디 커버링(shell-like underbody covering)은 그 복합적인 구조 때문에 공기 전달음을 흡수하는 특성을 갖는다. 그것에 의해 커버링의 안쪽 면에 있는 통상적인 보통의 보충 흡수재(supplementary absorber)를 생략할 수 있다. 별도로 강한 압축이 있으면 주파수 측면에서 광대역의 흡수 특성(broadband absorption characteristic)이 생성될 수 있다. 이는 자동차 제조회사가 허용하는 구조적 두께에 의존한다.

이런 공기 전달음 흡수 특성 때문에 언더바디 커버링은 객실 안에서의 소음뿐만이 아니라 외부소음도 감소시킨다. 높은 휨 강도 또는 0.8×10⁹ N/㎡과 2×10⁹ N/㎡사이의 영역에 있는 높은 탄성률(modulus of elasticity)은 압축을 가능하게 한다. 열을 받으며 프레싱함으로써 가장자리 영역에서 약 2mm 까지 압축된다. 이를 통해 단지 소수의 지점에서 차체에 부착되기 위한 최적의 필수 조건이 제공된다. 또한 그 결과 부착에 필요한 구멍은 파괴되지 않는다.

본 발명에 따르는 차음 요소는 - 특히 예컨대 자동차의 언더바디 커버링은 - 단위 면적당 중량이 매우 적으면서 매우 높은 휨 강도를 갖고 유리한 공기 전달음 흡수 특성을 갖는 점에서 두드러진다. 이런 유리한 공기 전달음 흡수 특성에 의해 내부에서 성형된 부품에 적용되는 보충 공기 전달음 흡수재(supplementary airborne sound absorber)를 생략할 수 있다.

본 발명에 따르는 차음 요소는 양면에서 음을 흡수하는 효과가 있기 때문에, 거리(street) 쪽으로 향하는 외부 소음과 엔진실 쪽에 있는 외부 소음이 상당히 감소되며, 동시에 객실 내에서의 소음도 감소된다. 중량이 감소되기 때문에 통상적인 차음 요소와 비교하여 공기 전달음 감쇄량이 줄어들 것으로 예상되나, 다른 조치가 없이도 차음 요소의 공기 전달음 흡수 특성에 의해 보상된다.

다음에는 설명하는 것은 본 발명에 따르는 언더바디 커버링을 소음 감쇄 특성에 관하여 조사한 것이다.

6 mm 와 10 mm 사이에서 국부적으로 다른 두께를 갖는 언더바디 커버링이 생산된다. 언더바디 커버링은 부직 물질이 양면을 덮는 유리 섬유 강화 폴리프로필렌이다. 공기 전달음 감쇄를 측정하기 위하여 이런 언더바디 커버링을 일련의 테스트를 통하여 대량 생산되는 통상의 언더바디 커버링과 비교하였다. 이런 측정은 원래의 부품(original part)에 대한 측정을 가능한 수정된 소음 감쇄 테스트 스테이션에서 행해졌다. 이는 통상적으로 면적 측면에서 DIN(Deutsche Industrie Normen: 독일 공업규격)에 따른 측정에서 요구되는 것보다 상당히 작다. 이런 장치가 도 2에 도시되었다.

가능한 한 현실적으로 장착 상황을 시뮬레이션하기 위하여, 도 2에 도시된 것처럼 테스트 부품이 40 mm의 공간을 가지고 강판(steel sheet) 앞에 장착된다. 강판은 마스크(mask)에 끼워진다. 마스크는 매우 높은 음향 감쇄를 갖는 프레임이 다. 이에 의하여 전달 챔버(transmission chamber) 내에서 생성된 공기 전달음은 오로지 테스트 표면만을 통하여 수용 챔버(receiving chamber)에 도달할 수 있다.

본 발명에 따르는 언더바디 커버링과 통상의 언더바디 커버링의 음향 감쇄는 1/3옥타브 밴드의 중간 주파수(the third octave band middle frequency, Hz)에 의존하여 dB로 측정되었다. 이런 측정값과 그 결과에서 나온 그래프가 도 1에 도시되었다. 커브 1로 표시되는 통상의 언더바디 커버링 "시리즈"의 중량은 1170 g이다. 이에 비하여 커브 2로 표시되는 본 발명에 따르는 "경량의 언더바디 커버링"은 부품 중량이 881 g이다. 이론적으로는 음향 감쇄도가 2.5 dB 정도 악화된다. 테스트 결과도 실질적으로 동일하다.

공기 전달음 흡수를 비교하는 조사를 행하였다. 여기서 소위 알파 캐빈(alpha cabin)에서 소위 상당 흡수 면적(equivalent absorption)이 측정되었다. 이 알파 캐빈은 공간이 축소된 에코 챔버(echo chamber)에 해당되며 400 Hz부터 측정하는데 적합하다. 측정된 상당 흡수 면적은 테스트 면적(test area)과 흡수도(degree of absorption)의 산술적 곱이다.

이런 테스트 방식으로 다음과 같은 언더바디 커버링을 테스트하였다. 본 발명에 따르는 경량의 언더바디 커버링 A는 폴리프로필렌-유리 섬유로 강화되었고 양면에서 음향을 흡수하고 645 g의 질량을 갖는다. 혼합된 섬유 부직 언더바디 커버 링(mixed fiber non-woven underbody covering) B는 양면에서 음향을 흡수하고 1151 g의 질량을 갖는다. 언더바디 커버링 "시리즈" C는 공기 전달음 흡수 요소를 구비한다. 이는 포일 안에 있는 부직포이고 그 추가적인 무게는 약 190 g이다. 언더바디 커버링 "시리즈" D는 1170 g의 질량을 갖는다.

이런 테스트에서 부품들은 알파 캐빈 안의 바닥에서 20 cm의 공간을 두고 장착된다. 이는 자동차에 장착되는 상황을 사실적으로 시뮬레이션하기 위함이다. 아래쪽은 바닥을 향하는 차도(carrageway) 측에 대응된다.

통상의 구조를 가지고 생산된 일련의 부품틀(B, C, D)을 본 발명에 따르는 언더바디 커버링(A)과 비교하였다. 통상의 구조를 갖는 부품들은 또한 공기 전달음을 흡수하는 보충 요소들이 끼워 넣어져 있다. 이 점에 있어서 도 3에 주의를 기울여야 한다. 본 발명에 따르는 언더바디 커버링(A)이 명백히 좋은 값을 갖는다. 특히 혼합된 섬유 부직 물질로 이루어진 통상의 커버링(B)와 비교하여도 역시 좋은 값을 갖는다. 이 통상의 커버링(B)은 1151 g의 중량을 갖는다. 반면에 본 발명에 따르는 언더바디 커버링은 단지 645 g의 중량을 가질 뿐이다.

Claims (13)

1. 적어도 하나의 사운드 이미터가 위치하고 진동에 자극되는 하우징과 같은 구조의 외부 마감을 형성하는 차음 요소에 있어서,

   상기 차음 요소가 35 중량 퍼센트 이상의 유리 섬유 성분에 의해 강화되는 성형된 열가소성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유리 섬유 성분이 65 중량 퍼센트까지 있는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 열가소성 물질은 폴리올레핀의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 차음 요소.
4. 제3항에 있어서,

   상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 그들의 유도체, 및/또는 그들의 혼합물의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 차음 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   차음 요소는 단일체(one piece)인 것을 특징으로 하는 차음 요소.
6. 제5항에 있어서,

   차음 요소는 플레이트 또는 쉘의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
7. 제6항에 있어서,

   포일 적층이 적어도 한 면에 제공되는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
8. 제7항에 있어서,

   상기 포일 적층은 폴리올레핀 부직 물질인 것을 특징으로 하는 차음 요소.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   국부적으로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
10. 제8항에 있어서,

    두께가 5 mm 에서 10 mm 영역에 있는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
11. 제10항에 있어서,

    가장자리의 두께는 약 2 mm로 감소되는 것을 특징으로 하는 차음 요소.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    하우징과 같은 구조는 플라스틱 또는 금속 박판인 것을 특징으로 하는 차음 요소.
13. 동력 운송수단의 언더바디 커버링으로 사용되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따르는 차음 요소.

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