KR20110104493A - 향상된 음향 감쇠 특성을 갖는 배플 - Google Patents

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Abstract

내부 표면을 갖는 길이방향 공동의 밀봉 및 음향 감쇠를 위한 인서트로서, a) 180 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 때 변형되지 않는 중합체 재료 (A) 로 이루어진 1 이상의 캐리어판, 및 b) 열 팽창성 재료 (B) 를 포함하고, 상기 중합체 재료 (A) 는, 캐리어판에 기계적 강도를 부여하는 주 중합체 (A1), 및 적어도 하나의 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하는 인서트. 진동감쇠 중합체 (A2) 는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체, 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명은, 사출 성형에 의해 그러한 인서트를 제조하는 방법, 및 그러한 인서트를 이용하여 길이방향 공동에서의 공기전파 또는 구조전파 진동을 감쇠시키는 방법을 또한 포함한다.

Description

향상된 음향 감쇠 특성을 갖는 배플{BAFFLE WITH ENHANCED ACOUSTIC DAMPING PROPERTIES}
본 발명은 차량의 구조 부품의 공동 (cavity) 에서의 음향적으로 유효한 밀봉 배플에 관한 것이다. 그러한 배플은 "필러 (pillar) 충전제" 로서도 알려져 있다.
현대식 차량 컨셉트 및 차량의 구조 디자인은, 해당 보디부의 내부로부터의 부식을 야기할 수 있으므로 습기 및 오염물질의 침입을 방지하기 위해, 밀봉되어야 하는 다수의 공동을 갖는다. 이는 무거운 프레임 구조가 이른바 "스페이스 프레임 (space frame)" 으로 대체되는 현대식 자기지지형 보디 구조에 특히 적용된다. 후자의 경우, 조립식 중공부로 이루어진 구조적으로 견고한 경량의 섀시가 이용된다. 그러한 구조는, 특정 시스템에 따라, 습기와 오염물질의 침입에 대해 밀봉되어야 하는 다수의 공동을 갖는다. 이 공동은 지붕 구조, 지붕 레일, 펜더의 일부, 또는 씰 (sill) 을 지지하는 상향 연장된 A-, B- 및 C-필러를 포함한다. 그리고, 이 공동은 불쾌한 차량 주행 소음 및 바람 소음의 형태의 공기전파음을 투과시킨다. 그러므로, 그러한 밀봉 조치는 소음의 감소에 기여하고 또한 차량 탑승시 편안함의 향상에 기여한다.
차를 조립하는 동안, 공동을 포함하는 이들 프레임부 및 보디부는, 폐쇄된 중공부를 형성하도록 용접 및/또는 접착 본딩에 의해 나중에 접합되는 절반셸 부품으로부터 조립된다. 본 명세서에서, 접합 후 그러한 절반셸 부품은 "상호연결 벽" 으로 불리며, 이 상호연결 벽은 에워싸인 중공부 ("공동") 를 둘러싼다. 그에 따라, 그러한 타입의 구조의 경우, 차체의 백색 ("보디 숍 (body shop)") 상태의 초기 보디의 공동이 용이하게 접근가능하고, 따라서 밀봉 및 음향 감쇠 배플부 (종종 "필러 충전제" 또는 "공동 충전제 인서트" 라고 함) 가 기계식 현수 (mechanical hanging) 에 의해, 적절한 유지 장치, 보어에의 삽입에 의해, 또는 공동 벽에의 접착 또는 용접에 의해, 보디 구조의 이러한 초기 상에서 고정될 수 있다.
대부분의 현대식 배플 또는 필러 충전제는 지지 부재 또는 캐리어에 배치되는 밀봉재를 포함하도록 디자인된다. 캐리어는 일반적으로 경질 플라스틱과 같은 단단한 재료로부터 밀봉될 공동의 형상에 대략 근접하는 형상으로 제조된다. 캐리어/밀봉재 조합은 캐리어가 공동에 삽입되도록 구성된다.
전형적으로, 밀봉재는 (열적으로 또는 화학적으로) 활성화되어 공동에의 삽입 후에 팽창 (또는 "발포 (foam)") 하고, 따라서 밀봉재가 공동의 벽과 시일 (seal) 을 형성한다. 따라서, 팽창된 밀봉재는 캐리어와 공동의 벽 사이에 기밀 시일을 생성한다.
WO 00/03894 A1 에는, 공동의 미리 결정된 단면에서 차체의 공동을 밀봉하기 위한 경량의 팽창성 배플이 개시되어 있다. 이 배플은, 공동의 단면 형상에 대체로 대응하지만 그 형상보다 더 작은 형상의 외주를 갖는 단단한 지지판을 포함한다. 상기 배플은, 밀봉재가 확장하는 활성화 온도 범위를 갖는, 단단한 지지판의 외주에 탑재되는 열 팽창성 밀봉재를 포함한다. 지지판은 밀봉재의 활성화 온도 범위보다 더 높은 융점을 갖는 재료로 형성된다. 밀봉재가 활성화되는 때, 밀봉재는 단단한 지지판과 공동 벽 사이의 단면 공동을 충전할 때까지 단단한 지지판으로부터 반경방향으로 팽창한다.
WO 01/83206 A1 에는, 공동을 통한 음향 투과를 감쇠시키기 위해 그리고 구조 부재의 길이방향 축을 가로지르는 방향으로 강화를 제공하기 위해, 구조 부재의 공동 내에 사용되는 조합 배플 및 강화 조립체가 개시되어 있다. 조합 조립체는, 내부 영역, 가장자리 림, 및 바람직하게는 구조 부재의 벽의 해당 구멍에의 삽입에 적합한 클립 형태의 부착 부재를 포함하는 합성 캐리어를 포함한다. 캐리어는 캐리어의 외주 주위에 연장된 강화재의 연속적인 밴드에 의해 경계지워진다. 캐리어의 가장자리 림은 열 팽창성 재료를 받기 위해 베이스 벽 및 지지 플랜지를 포함할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 캐리어는 통상적으로 판의 형태이다. 이 판은 금속 또는 열가소성 물질 (thermoplastics) 로부터 형성될 수 있고, 이 경우 열가소성 물질은 선택적으로 섬유-강화될 수 있다. 바람직한 열가소성 물질은 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리옥시프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 열가소성 물질은 열 팽창성 재료의 팽창 온도보다 더 높은 융점을 갖는다. 캐리어판 (선택적으로 지지판을 포함함) 은 사출 성형으로 제조되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에서, 열가소성 물질 캐리어판 및 열 팽창성 재료가 하나의 공압출 프로세스로 형성되거나 또는 동일한 사출 성형 유닛에서의 이후의 압출 프로세스로 형성된다.
종래 기술의 필러 충전제 디자인에서, 캐리어판은 주로 공동의 밀봉을 보장하고 또한 완전한 배플의 음향 감쇠 특성에 알맞게 기여하는 배리어 (barrier) 로서 작용한다. 본 발명은 열가소성 재료로 이루어진 열적 불활성 (필러 충전제가 노출되는 온도에서) 캐리어 및 발포 후에 캐리어와 공동의 내벽 사이의 공간을 채우는 열 팽창성 ("발포성") 재료를 포함하는 필러 충전제의 음향 감쇠 효율을 증가시키는 문제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 이 문제는 캐리어의 열가소성 재료에 진동감쇠 중합체를 첨가함으로써 해결된다. 따라서, 본 발명은, 내부 표면을 갖는 길이방향 공동의 밀봉 및 음향 감쇠를 위한 인서트로서,
a) 180 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 때 변형되지 않는 중합체 재료 (A) 로 이루어진 1 이상의 캐리어판, 및
b) 열 팽창성 재료 (B) 를 포함하고,
상기 중합체 재료 (A) 는,
- 캐리어판에 기계적 강도를 부여하는 주 중합체 (A1), 및
- 적어도 하나의 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하는 인서트를 제공한다.
바람직하게는, 1 이상의 캐리어판이 220 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 때 변형되지 않는 중합체 재료 (A) 로 이루어진다.
도 1: 표준 배플 디자인. 배플은 두께 1.5 ㎜ 의 캐리어판 및 외주를 따라 열 팽창성 재료를 위한 그루브를 형성하는 지지 구조로 구성되며, 여기서는 단면을 도시하였다. 팽창되지 않은 형태에서, 열 팽창성 재료 ("매스틱 (mastic)") 가 캐리어 구조의 그루브를 채우고 있으며, 배플과 차량의 내부 공동 벽 사이에 개방된 공간을 남겨두고 있다 (좌측 도면). 팽창 및 경화 후 (우측 도면), 팽창된 재료가 캐리어판과 내부 공동 벽 사이의 공간을 채우고 있다.
도 2: 도 1 의 배플에 대해 주파수에 따라 산출된 음향 투과 손실 (단위: dB) 로서, 5 % 감쇠의 캐리어판 (표준 나일론, 비교) 및 본 발명에 따른 20 % 감쇠 (SIS 트리-블록 공중합체를 함유함) 에 대한 곡선을 보여준다.
주 중합체 (A1) 는 필러 충전제의 캐리어판의 제조를 위해 종래 기술에 공지되어 있는 중합체 재료로부터 선택될 수 있다. 예컨대, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 나일론과 같은 폴리아미드 (PA), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리페닐렌 에테르 (PPE), 폴리페닐렌 술폰 (PPSU), 폴리에테르 이미드 (PEI) 및 폴리페닐렌 이미드 (PPI) 를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 주 중합체 (A1) 가 폴리아미드인 것이 바람직하다.
진동감쇠 중합체 (A2) 는 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 및 A-B, A-B-A, A-(B-A)n-2-B, A-(B-A)n-1 및 (A-B)n-Y 타입의 블록 공중합체 (선형 및 방사상 블록 공중합체 포함) 로 이루어진 그룹 내에서 선택되는 것이 바람직하고, 여기서 A 는 방향족 폴리비닐 ("경질") 블록이고, B 블록은 부분적으로 또는 완전히 수소화될 수 있는 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 등의 고무같은 ("연질") 블록을 나타내며, Y 는 다기능 화합물이고, n 은 적어도 3 의 정수이다. 블록들은 특성이 단계적으로감소하거나 구배질 수 있고 또는 완전히 한 타입의 중합된 단량체로 구성될 수 있다.
B 블록의 수소화는 원래 존재하는 이중 결합을 제거하고, 블록 공중합체의 열 안정성을 증가시킨다. 그러한 공중합체가 본 발명의 특정 실시형태에서 바람직할 수 있다.
적절한 블록 공중합체는 SBS (스티렌/부타디엔/스티렌) 공중합체, SIS (스티렌/이소프렌/스티렌) 공중합체, SEPS (스티렌/에틸렌/프로필렌/스티렌) 공중합체, SEEPS (스티렌/에틸렌/프로필렌/스티렌) 또는 SEBS (스티렌/에틸렌/부타디엔/스티렌) 공중합체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
특히 적합한 블록 공중합체는 스티렌/이소프렌/스티렌 트리블록 중합체 및 이 중합체의 완전히 또는 일부 수소화 유도체를 포함하고, 여기서 폴리이소프렌 블록은 1,2 및/또는 3,4 배열을 갖는 이소프렌으로부터 유도된 단량체 부분 (moieties) 을 비교적 높은 비율로 포함한다. 중합된 이소프렌 단량체 부분의 적어도 약 50% 가 1,2 및/또는 3,4 배열을 갖고, 이소프렌 부분의 나머지가 1,4 배열을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 블록 공중합체는 Kuraray Co., Ltd. 로부터 상표 HYBRAR 로서 입수가능하고, 또한 여기서 그 전체가 참조로 인용되는 미국특허 제4,987,194호에 기재된 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 특정 바람직한 실시형태에서, "경질" 블록은 블록 공중합체의 약 15 ~ 약 30 중량%를 나타내고, "연질" 블록은 블록 공중합체의 약 70 ~ 약 85 중량%를 나타낸다. "연질" 블록의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 -35 ℃ ~ 약 10 ℃ 인 한편, "경질" 블록의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 90 ℃ ~ 약 110 ℃ 이다. 블록 공중합체의 용융 흐름 지수는 바람직하게는 약 0.5 ~ 약 6 (ASTM D1238 에 의해 측정함, 190 ℃, 2.16 ㎏) 이다. 전형적으로, 블록 공중합체는 약 30,000 ~ 약 300,000 의 수 평균 분자량을 갖는다.
적절한 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 의 예로, 디이소시아네이트를 분자당 적어도 2 개의 이소시아네이트 반응기를 갖는 조성물, 바람직하게는 이작용기 알코올과 반응시킴으로써 종레 프로세스에 따라 제조되는 것이 있다. 사용하기에 적절한 유기 디이소시아네이트는 예컨대 지방족, 고리지방족, 방향지방족, 헤테로고리 및 방향족 디이소시아네이트이다.
디이소시아네이트의 특정 예로, 예컨대 헥사메틸렌-디이소시아네이트와 같은 지방족 디이소시아네이트; 예컨대 이소포론-디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산-디이소시아네이트, 1-메틸-2,4- 및 -2,6-시클로헥산-디이소시아네이트 및 해당 이성질체 혼합물, 4, 4'-, 2, 4'- 및 2,2'-디시클로헥실메탄-디이소시아네이트 및 해당 이성질체 혼합물과 같은 고리지방족 디이소시아네이트; 및 예컨대 2,4-톨루일렌-디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루일렌-디이소시아네이트의 혼합물, 4,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트 및 2,2'-디페닐메탄-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트 및 4,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트의 혼합물, 우레탄-개질액 4,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트 및/또는 2,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아나토-1,2-디페닐-에탄 및 1,5-나프틸렌-디이소시아네이트와 같은 방향족 디이소시아네이트가 포함된다.
96 중량% 초과의 4,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트 함량을 갖는 디페닐메탄-디이소시아네이트 이성질체 혼합물이 사용되는 것이 바람직하고, 4,4'-디페닐메탄-디이소시아네이트 및 1,5-나프틸렌-디이소시아네이트가 특히 사용된다. 위에서 언급한 디이소시아네이트는 개별적으로 또는 서로 혼합된 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
이소시아네이트기에 반응성 (reactive) 인 화합물은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 폴리카보네이트-폴리올 또는 질수, 인, 황 및/또는 규소 원자를 함유할 수 있는 폴리올 또는 이들의 혼합물과 같은 폴리히드록시 화합물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 분자당 평균 약 1.8 ~ 약 3.0 개의 체레비티노프-활성 (Zerewitinoff-active) 수소 원자, 바람직하게는 분자당 평균 약 1.8 ~ 약 2.2 개의 체레비티노프-활성 수소 원자를 갖고 또한 400 ~ 20,000 g/mol 의 수 평균 분자량을 갖는 선형 히드록실-종결 폴리올이 폴리올로서 채용되는 것이 바람직하다. 이 선형 폴리올은 제조의 결과로서 소량의 비선형 화합물을 종종 함유한다. 따라서, 이 선형 폴리올을 종종 "실질적으로 선형 폴리올" 이라고도 칭한다.
실온에서 액체, 유리질 고체/아모퍼스 또는 결정질인 400 ~ 20,000, 바람직하게는 1000 ~ 6000 의 수 평균 분자량의 분자당 2 또는 3 개의 히드록실기를 갖는 폴리히드록시 화합물이 바람직하게는 폴리올로서 적합하다. 예로 이- 및/또는 삼작용기 폴리프로필렌 글리콜이 있고; 에틸렌 산화물 및 프로필렌 산화물의 랜덤 및/또는 블록 공중합체도 또한 이용될 수 있다. 바람직하게 사용될 수 있는 폴리에테르의 다른 기에는, 폴리테트라메틸렌 글리콜 (폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리-THF)가 포함되며, 이는 예컨대 테트라히드로퓨란의 산 중합에 의해 생성되고, 이 폴리테트라메틸렌 글리콜의 수 평균 분자량은 전형적으로 600 ~ 6000, 바람직하게는 800 ~ 5000 이다.
예컨대 아디프산, 세박산, 글루타르산, 아젤라산, 수베르산, 운데칸디옥산 (undecanedioic acid), 도데칸디옥산 (dodecanedioic acid), 3,3-디메틸글루타르산, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사히드로프탈산 (hexahydrophthalic acid) 과 같은 디- 또는 트리카르복실산, 이들의 이합체화 (dimerized) 지방산 또는 혼합물과 저분자량 디올 또는 트리올 (예컨대, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 메틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 1,12-도데칸디올, 이합체화 지방 알코올, 글리세린, 트리메틸올프로판 또는 이들의 혼합물 등) 의 축합에 의해 생성될 수 있는 액체, 유리질 아모퍼스 또는 결정질 폴리에스테르가 또한 폴리올로서 적합하다.
TPU 의 제조에 이용되는 폴리올의 다른 기가, "폴리카프로락톤" 으로 알려져 있는 e-카프로락톤에 기초한 폴리에스테르이다.
그렇지만, 유화학물질 기원 (oleochemical origin) 의 폴리에스테르 폴리올이 또한 이용될 수 있다. 이 폴리에스테르 폴리올은 예컨대, 1 ~ 12 개의 C 원자를 갖는 1 이상의 알코올을 갖는 적어도 일부 올레핀계 불포화, 지방산함유 지방 혼합물의 에폭시화 트리글리세리드의 완전 링 개방 (complete ring opening) 및 알킬 라디칼에서 1 ~ 12 개의 C 원자를 갖는 알킬 에스테르 폴리올로의 트리글리세리드 유도체의 이후의 부분 전이에스테르화법 (partial transesterification) 에 의해 생성될 수 있다. 다른 적절한 폴리올은, 피마자유 및 그의 유도체뿐만 아니라, 폴리카보네이트 폴리올 및 이합체화 디올 (Henkel) 이다. 예컨대 상표명 "Poly-bd" 로 획득할 수 있는 히드록시작용기 폴리부타디엔이 본 발명에 따라 이용되는 TPU 를 제조하기 위한 폴리올로서 사용될 수 있다.
바람직하게는, 폴리에테르 폴리올 및 유리질 아모퍼스 또는 결정질 폴리에스테르 폴리올의 조합이 TPU 의 제조를 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 폴리올은 약 1.8 ~ 2.3, 바람직하게는 1.9 ~ 2.2, 특히 약 2.0 의 이소시아네이트를 향한 평균 기능성 (average functionality) 을 갖는다.
또한, 열가소성 폴리우레탄은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 또는 부타디엔 글리콜과 같은 저분자량 폴리올 또는 1,2-디아미노에틸렌, 1,3-디아미노프로필렌 또는 1,4-디아미노부탄 또는 1,6-디아미노헥산과 같은 저분자량 디아민 등의 사슬 연장 화합물 (chain extending compound) 을 부가적으로 이용함으로써 제조될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 열가소성 폴리우레탄의 연질 도메인은 폴리(에틸렌 아디페이트), 폴리(1,4-부텐 아디페이트), 폴리(에틸렌 1,4- 부텐 아디페이트), 폴리(헥사메틸렌 2,2-디메틸프로필렌 아디페이트), 폴리카프로락톤, 폴리(디에틸렌 글리콜 아디페이트), 폴리(1,6-헥산디올 카보네이트) 및 폴리(옥시테트라메틸렌)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명에서 사용하기에 적절한 다른 진동감쇠 중합체 (A2) 는 예컨대, 폴리스티렌/폴리디메틸실록산 블록 공중합체, 폴리술폰/폴리디메틸실록산 블록 공중합체, 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체 (예컨대, 디메틸 테레프탈레이트, 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜, 및 테트라메틸렌 글리콜로부터 합성된 것과 같은 코폴리에스테르), 폴리카보네이트/폴리디메틸실록산 블록 공중합체, 폴리카보네이트/폴리에테르 블록 공중합체, 코폴리에테르아미드, 코폴리에테르에스테르아미드 등과 같은, 경질 세그먼트와 연질 세그먼트 쌍방을 포함하는 다른 타입의 블록 공중합체를 포함한다. 블록 공중합체가 아니지만 일반적으로 미세하게 중간분사된 (interdispersed) 다상 시스템 또는 합금인 진동감쇠 중합체 (A2) 가 또한 이용될 수 있고, 이는 에틸렌-프로필렌 고무 (EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 (EPDM) 고무 (그러한 고무는 종종 그라프트 (graft) 또는 교차결합 (cross-link) 됨) 와 폴리프로필렌의 블렌드를 포함한다.
진동감쇠 중합체 (A2) 는, 순수 형태에서 -25 ℃ ~ +30 ℃ 의 유리 전이 온도 (DSC (시차 주사 열량측정법, differential scanning calorimetry) 에 의해 측정됨) 를 갖는 중합체 또는 공중합체로부터 선택되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에서, 인서트의 캐리어판은 적어도 제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하고, 상기 제 1 진동감쇠 중합체 (A2) 는 순수 형태에서 -25 ℃ ~ 0 ℃, 바람직하게는 -20 ~ -5 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖고, 상기 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 는 순수 형태에서 0.1 ~ 30 ℃, 바람직하게는 4 ~ 20 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는다.
따라서, 진동감쇠 중합체 (A2) 는, 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체, 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 인서트가 진동감쇠 중합체 (A2) 로서 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를, 단독으로 또는 다른 진동감쇠 중합체 (A2) 와 함께 포함하는 것이 특히 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 인서트는 적어도 제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하고, 상기 제 1 진동감쇠 중합체 (A2) 는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 상기 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 는 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체, 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 제 1 진동감쇠 중합체는 -25 ~ 0.0 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖고, 제 2 진동감쇠 중합체는 0.1 ~ 30 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는다.
제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체 쌍방은 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체 (SIS), 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체로부터 선택되는 것이 바람직하다. 수소화되지 않은 트리-블록 공중합체가 특히 바람직하다. 스티렌 함량은 바람직하게는 15 ~ 25 %, 더욱 바람직하게는 19 ~ 21 % 이다. 제 1 진동감쇠 중합체에 적절한 재료는 예컨대 Hybrar® 5125 (DSC 에 의한 유리 전이 온도: -13 ℃) 이고, 제 2 진동감쇠 중합체 b) 에 적절한 재료는 Hybrar® 5127 (DSC 에 의한 유리 전이 온도: + 8℃) 이며, 양자 모두 Kuraray 로부터 입수가능하다.
위에서 언급한 진동감쇠 중합체 (A2) 는 매우 양호한 진동감쇠 특성을 갖는 거품이 얻어지는 발포성 (foamable) 재료의 성분으로서 알려져 있다. 이는 진동 감쇠 장치에 이전부터 캐리어에 배치되는 열 팽창성 재료 (본 발명에서의 "B") 로서 이용되었지만, 캐리어 재료 자체의 성분으로서 이용되지 않았다. 종래 기술의 그러한 장치의 예가 WO2007/039308, WO2007/039309, 및 국제특허출원 PCT/EP2007/008141 (본 특허출원의 출원일에 공개되지 않음) 에 주어져 있다.
바람직하게는, 인서트의 캐리어판은, 캐리어판의 총 중합체 함량에 대해, 10 ~ 40 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량% 의 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함한다. 제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체가 전술한 것처럼 이용된다면, 그들의 질량비는 5 : 1 ~ 1 : 5, 바람직하게는 3 : 1 ~ 1 : 3, 더 바람직하게는 2 : 1 ~ 1 : 2 일 수 있다.
앞 문단에 기재된 중량비의 중합체 (A1, A2) 외에, 캐리어판은 예컨대 탄산칼슘 또는 황산바륨과 같은 충전제를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어는, 예컨대 유리섬유로, 섬유 강화될 수 있다.
본 발명의 공동 충전제 인서트는 실질적으로 편평할 수 있다. 본 발명의 내용에서 "실질적으로 편평하다 (planar)" 는 것은 공동 충전제 인서트가 비교적 평평하고 (flat) 얇으며 인서트의 최대 폭보다 훨씬 더 작은 최대 두께를 갖는다는 것을 의미한다. 예컨대, 인서트의 최대 두께는 전형적으로 인서트의 최대 폭의 20 % 미만이다. 전형적으로, 공동 충전제 인서트의 외주에 존재하는 열 팽창성 재료의 두께는 약 4 ~ 약 10 ㎜ 이다. 이러한 관계에서, "두께" 는, 인서트의 면에 수직하고 또한 인서트가 내부에 위치되는 중공 구조 부재의 길이방향 축에 평행하는 공동 충전제 인서트의 치수를 의미한다.
다른 실시형태에서, 인서트의 캐리어판은 국제특허출원 PCT/EP2007/007234 (본 특허출원의 출원일에 공개되지 않음) 에 기재된 바와 같이 굽혀진다. 이 문헌에서처럼, 본 발명의 배플은 외주 및 외주의 주된 부분을 따른 열 팽창성 재료의 스트랜드를 갖는 캐리어판을 포함할 수 있다. 이 스트랜드는 열 팽창성 재료로 덮이지 않은 캐리어판의 중앙 구획을 둘러싼다. 외주는 외주에 의해 한정되는 평균면 (mean plane) 을 정의하고, 캐리어판의 중앙 구획은, 평균면으로부터 가장 먼 거리에 있는 중앙 구획의 지점이 캐리어판의 최대 선형 길이의 적어도 5 % 인 평균면으로부터의 거리에 놓이도록 평균면으로부터 멀어지게 굽혀진다.
판은 최소 연장부 ("수직 판 축선" 이라고 함) 의 방향으로, 최대 길이의 방향에서 구조물의 길이의 최대 10 % 및 "수직 판 축선" 에 수직한 방향에서 구조물의 최소 폭의 최대 25 % 인 두께를 갖는 구조물로서 정의된다. 이상적으로는, 판은 판 밖으로 부착될 수 있는 열 팽창성 재료 (B) 를 위한 지지 구조를 제외하고는 평평하다. 그렇지만, 본 발명의 일 실시형태의 내용에서, 캐리어판의 중앙 구획이 굽혀져서 둥근 또는 "사발형" 구조를 형성하고, 따라서 판은 볼록한 "상측" 및 오목한 "하측" 표면을 갖는다. 이러한 굽혀진 또는 둥근 구조 대신에 또는 그 외에, 판은 집중 질량 분포 (lumped mass distribution) 를 나타낼 수 있다. 이는 판의 질량이 동일하게 분포되지 않고 질량의 일부가 1 이상의 선택된 지점 주위에 집중되는 것을 의미한다. 특히, 질량은 판의 무게중심 주위에 집중될 수 있거나, 또는 판이 굽혀져 있다면, 굽혀진 구조의 무게중심에 가장 가까운 판의 지점 주위에 집중될 수 있다.
열 팽창성 재료 (B) 는 필러 충전제의 분야에서 공지된 임의의 재료일 수 있다. 예컨대, 에틸렌/비닐-아세테이트 공중합체 (EVA), (메트)아크릴레이트 에스테르와 에틸렌의 공중합체 (중합에 의해 비례적으로 혼입된 (메트)아크릴산을 선택적으로 포함할 수 있음), 부타디엔 또는 이소프렌과 스티렌의 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 또는 그의 수소화 생성물로 이루어질 수 있다. 또한, 후자는 SBS, SIS 타입의 트리-블록 공중합체 또는 그의 수소화 생성물, SEBS 또는 SEPS 일 수 있다. 그리고, 중합체 조성물이 교차결합제, 커플링제, 가소제 및 다른 보조 물질과 첨가제를 또한 포함할 수 있다.
충분한 발포 성능 및 팽창성을 달성한다는 관점에서, 이러한 중합체 조성물은 발포제 (blowing agent) 를 또한 포함할 수 있다. 원리적으로, 예컨대 분해의 결과 가스를 방출하는 "화학 발포제" 또는 "물리 발포제", 즉 팽창형 중공 비즈와 같은 모든 공지의 발포제가 발포제로서 적합하다. 먼저 언급된 발포제의 예로, 아조비스이소부티로니트릴, 아조디카본아미드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 4,4'-옥시비스(벤젠술폰산 히드라자이드), 디페닐술폰-3,3'-디술포히드라자이드, 벤젠-1,3-디술포히드라자이드, p-톨루엔 술포닐세미카바자이드가 있다. 물리 발포제의 예로, 폴리비닐리덴-클로라이드 공중합체 또는 아크릴로니트릴/(메트)아크릴레이트 공중합체에 기초한 팽창성 플라스틱 중공 마이크로비즈 (예컨대 Pierce & Stevens 및 Casco Nobel 로부터 각각 "Dualite®" 및 "Expancel®" 라는 이름으로 상업적으로 입수가능한 것 등) 가 있다. 바람직하게는, 열 팽창성 재료는 120 ℃ 초과 200℃ 미만의 활성화 온도를 갖는다.
더욱이, WO2007/039309 및 국제특허출원 PCT/EP2007/008141 (본 특허출원의 출원일에 공개되지 않음) 에 기재된 열 팽창성 재료는 본 발명에서 열 팽창성 재료 (B) 로서 사용될 수 있다.
따라서, 열 팽창성 재료는 하기 WO2007/039309 의 청구항에 해당하도록 선택될 수 있다:
[청구항 1]
팽창되었을 때 -10 ~ +40 ℃ 의 온도 및 0 ~ 500 ㎐ 의 진동수에서 0.1 ㎫ ~ 1000 ㎫ 의 영 (Young) 의 저장 탄성률 E' 및 0.3 을 초과하는 손실률을 갖는 열 팽창성 재료.
[청구항 2]
제 1 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머, 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료 (non-elastomeric thermoplastics), 적어도 하나의 안정제 또는 산화방지제, 적어도 하나의 발포제 및 적어도 하나의 경화제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 3]
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 과산화물 경화제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 4]
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 5]
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 6]
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료, 및 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 7]
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 10중량% 미만의 충전제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 8]
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 올레핀계 불포화 단량체 또는 올리고머를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 9]
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 C1 ~ C6 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 10]
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 가소제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 11]
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 왁스를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 12]
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 잠재성 화학 발포제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 13]
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 점착성부여 (tackifying) 수지를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 14]
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 적어도 하나의 발포제 활성화제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 15]
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는 분자당 단 하나의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 적어도 하나의 올레핀계 불포화 단량체 또는 올리고머를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 16]
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는, 적어도 하나의 스티렌/이소프렌/스티렌 트리블록 중합체, 또는 1,2 및/또는 3,4 배열을 갖는 중합된 이소프렌 단량체 부분의 적어도 약 50% 를 갖는 완전히 또는 일부 수소화된 이의 유도체를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 17]
제 1 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는,
a) 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 25 ~ 70 중량%;
b) 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료 15 ~ 40 중량%;
c) 적어도 하나의 안정제 또는 산화방지제 0.01 ~ 2중량%;
d) 적어도 하나의 발포제 2 ~ 15중량%; 및
e) 적어도 하나의 경화제 0.5 ~ 4중량%
를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 18]
제 1 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는,
a) 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 35 ~ 55 중량%;
b) 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료 20 ~ 35 중량%;
c) 적어도 하나의 안정제 또는 산화방지제 0.05 ~ 1 중량%;
d) 팽창성 재료를 150 ℃ 의 온도에서 적어도 20 분의 시간 동안 가열하는 때, 체적이 적어도 100 % 팽창하게 하기에 유효한 양의 적어도 하나의 잠재성 화학 발포제;
e) 적어도 하나의 과산화물 0.5 ~ 4 중량%; 및
f) 적어도 하나의 올레핀계 불포화 단량체 또는 올리고머 0.5 ~ 2 중량%
를 포함하고, 10 중량% 미만의 충전제를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 19]
제 1 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는,
a) 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 25 ~ 70 중량%;
b) 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료 15 ~ 40 중량%;
c) 적어도 하나의 안정제 또는 산화방지제 0.01 ~ 2 중량%;
d) 적어도 하나의 발포제 2 ~ 15 중량%;
e) 적어도 하나의 경화제 0.5 ~ 4 중량%;
f) 적어도 하나의 점착성부여 수지 10 중량% 이하;
g) 적어도 하나의 왁스 10 중량% 이하; 및
h) 적어도 하나의 가소제 5 중량% 이하
를 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 20]
제 1 항에 있어서, 상기 열 팽창성 재료는,
a) 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 열가소성 엘라스토머 35 ~ 55 중량%;
b) 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 비탄성 열가소성 재료 20 ~ 35 중량%;
c) 적어도 하나의 안정제 또는 산화방지제 0.05 ~ 1 중량%;
d) 팽창성 재료를 150 ℃ 의 온도에서 적어도 20 분의 시간 동안 가열하는 때, 체적이 적어도 100 % 팽창하게 하기에 유효한 양의 적어도 하나의 잠재성 화학 발포제;
e) 적어도 하나의 유기 과산화물 0.5 ~ 4 중량%;
f) 적어도 하나의 C1 ~ C6 알킬(메트)아크릴레이트 0.5 내지 2중량%;
g) 적어도 하나의 점착성부여 수지 10중량% 이하;
h) 적어도 하나의 가소제 5중량% 이하; 및
i) 적어도 하나의 왁스 10중량% 이하
를 포함하고, 10중량% 미만의 충전제를 포함하는 열 팽창성 재료.
더 상세한 내용은 WO2007/039309 의 상세한 설명에서 찾을 수 있다.
대안적으로는, 본 발명에서 사용되는 열 팽창성 재료 (B) 는 국제특허출원 PCT/EP2007/008141 (본 특허출원의 출원일에 공개되지 않음) 의 청구항에 해당할 수 있다:
[청구항 1]
a) 제 1 유리 전이 온도를 갖는 제 1 열가소성 엘라스토머 3 ~ 40 중량%,
b) 제 2 유리 전이 온도를 갖는 제 2 열가소성 엘라스토머 3 ~ 40 중량%,
c) 적어도 하나의 중합성 C=C 이중 결합을 갖는 중합체 및 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 열가소성 중합체 5 ~ 50 중량%,
d) 적어도 하나의 점착성부여 수지 0 ~ 30 중량%,
e) 팽창성 재료를 150 ℃ 의 온도에서 적어도 20분 동안 가열하는 때 체적이 적어도 50 % 팽창하게 하기에 유효한 양의 적어도 하나의 잠재성 화학 발포제
를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 유리 전이 온도는 적어도 10 ℃ 만큼 상이하고,
성분 a) ~ e) 의 합계가 100 중량% 미만이며, 100 중량%까지의 잔부는 다른 성분 또는 보조제로 구성되는 열 팽창성 재료.
[청구항 2]
제 1 항에 있어서, 제 1 열가소성 엘라스토머 a) 및/또는 제 2 열가소성 엘라스토머 b)는, 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
[청구항 3]
제 2 항에 있어서, 성분 a) 및 b)는, 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
[청구항 4]
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 열가소성 엘라스토머 a) 는 -25 ~ 0.0 ℃, 바람직하게는 -20 ~ -5 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 열 팽창성 재료.
[청구항 5]
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 열가소성 엘라스토머 b) 는 0.1 ~ 30 ℃, 바람직하게는 4 ~ 20 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 열 팽창성 재료.
[청구항 6]
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 열가소성 중합체 c) 는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
[청구항 7]
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 점착성부여 수지 d) 는 1 ~ 20 중량%의 양으로 존재하는 열 팽창성 재료.
[청구항 8]
제 7 항에 있어서, 점착성부여 수지 d) 는 지방족 탄화수소 수지로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
[청구항 9]
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 화학선 방사 (actinic radiation) 의 조사 (irradiation) 에 의해 경화 또는 예비 경화되고 및/또는 다른 성분으로서 적어도 하나의 화학 경화제를 성분 f) 로서 함유하는 열 팽창성 재료.
[청구항 10]
제 9 항에 있어서, 황 및/또는 황 화합물, 바람직하게는 원소 황 및 적어도 하나의 유기 디- 또는 폴리황화물의 혼합물에 기초하는 적어도 하나의 화학 경화제 f) 를 함유하는 열 팽창성 재료.
[청구항 11]
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 성분의 상대량에 있어서 하기 조건, 즉
성분 a) 는, 5 ~ 20 중량%, 바람직하게는 8 ~ 16 중량%의 양으로 존재하는 것;
성분 b) 는, 15 ~ 40 중량%, 바람직하게는 20 ~ 35 중량%의 양으로 존재하는 것;
성분 c) 는, 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 12 ~ 20 중량%의 양으로 존재하는 것,
성분 d) 는, 2 ~ 10 중량%, 바람직하게는 3 ~ 8 중량%의 양으로 존재하는 것;
성분 e) 는, 1 ~ 20 중량%, 바람직하게는 2 ~ 10 중량%의 양으로 존재하는 것;
화학 경화제 f) 는, 0.2 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.7 ~ 2 중량%의 양으로 존재하는 것;
중 적어도 하나를 만족시키고, 성분 a) ~ f) 의 합계는 100 중량% 미만이며, 100 중량%까지의 잔부는 다른 성분 또는 보조제로 구성되는 열 팽창성 재료.
[청구항 12]
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, -25℃ ~ 0.0 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 제 1 열가소성 엘라스토머 5 ~ 20 중량%,
b) 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체 및 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 0.1 ℃ ~ 30 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 제 2 열가소성 엘라스토머 15 ~ 40 중량%,
c) 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 열가소성 중합체 10 ~ 25 중량%,
d) 적어도 하나의 점착성부여 수지 2 ~ 10 중량%,
e) 팽창성 재료를 150 ℃ 의 온도에서 적어도 20 분 동안 가열하는 때, 체적이 적어도 50 % 팽창하게 하기에 유효한 양의 적어도 하나의 잠재성 화학 발포제,
f) 황 및/또는 황 화합물에 기초하는 적어도 하나의 경화제 0.5 ~ 4 중량%,
를 포함하고, 성분 a) ~ f) 의 합계는 100 중량% 미만이며, 100 중량%까지의 잔부는 다른 성분 또는 보조제로 구성되는 열 팽창성 재료.
[청구항 13]
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 성분 또는 보조제는,
g) 충전제 5 ~ 40 중량%,
h) 가소제 2 ~ 20 중량%,
i) 경화 촉매 1 ~ 5 중량%,
k) 항산화제 및/또는 안정제 0.05 ~ 5 중량%
l) 촉진제 0.05 ~ 5 중량%,
m) 요소 1 ~ 10 중량
중 1 이상을 포함하는 열 팽창성 재료.
[청구항 14]
제 13 항에 있어서, 경화 촉매 i) 는 아연 화합물로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
[청구항 15]
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 촉진제 l) 은 티아졸 및 술폰아미드, 및 그의 혼합물로부터 선택되는 열 팽창성 재료.
일반적으로, 열 팽창성 (가열 팽창성) 재료는 캐리어판을 완전히 둘러싸고, 바람직하게는 지지 구조를 형성하는 U자형 경계 또는 반경방향 그루브 내에 위치되고, 이로써 일반적으로 열 팽창성 재료가 U자형 부분의 개방측으로부터 돌출한다. 그렇지만, L자형 지지 구조도 또한 가능하다. 통상적으로 (반드시 그렇지는 않음), 캐리어판 및 지지 구조는 동일한 재료로 이루어진다. 만약 캐리어판과 지지 구조가 동일한 열가소성 재료로 이루어진다면, 이들은 단 하나의 사출 성형 단계로 함께 형성된다.
다른 실시형태에서, 배플은, 적어도 판의 외주 구획을 따라 열 팽창성 재료 (B) 가 사이에 개재되어 있는 2 개의 평행한 캐리어판을 포함한다.
인서트 또는 배플의 단면 형상은 필러 또는 중공 프레임 요소의 단면에 맞게 되어 있고, 이로써 팽창 및 경화된 형태에서, 배플 캐리어 플러스 열 팽창성 재료의 단면이 중공 프레임 요소 또는 필러의 단면 개구보다 더 작다. 이로 인해, 탈지 (degreasing) 유체, 인산화 (phosphatizing) 유체, 및 전기 코트 페인트 (electro coat paint) 와 같은 프로세스 유체가 중공 프레임 요소 및 필러를 통해 자유로이 유동할 수 있고, 이들의 내벽을 완전히 적실 수 있다. 열 팽창성 중합체 조성물은 전기 코트의 경화 동안 이-코트 (e-coat) 오븐 (종종 "보디숍 오븐" 이라고도 불림) 에서 활성화된다. 이때, 열 팽창성 재료 (B) 는, 가능하게는 지지 구조의 벽에 의해 안내되면서 배플의 외주 주위에서 반경방향으로 팽창하고, 경화되어, 중공 프레임 요소 또는 필러의 내벽에 단단히 부착되고, 이로써 이 중공 요소를 효과적으로 밀봉한다.
본 발명의 분야에서 통상적으로, 인서트 또는 배플은 공동에서 배플을 고정하기 위한 적어도 하나의 부착 부재 또는 파스너 (fastener) 를 포함하는 것이 바람직하다. 팽창성 재료를 갖는 캐리어를 구조 부재 공동의 내벽에 고정시킬 수 있는 종래 기술에 공지된 임의의 장치가 본 발명의 공동 충전제 인서트 또는 배플에서 부착 부재로서 이용될 수 있고, 특정 디자인의 선택은 특히 중요하다고 생각되지 않는다. 예컨대, 부착 부재는 구조 부재의 개구에 단단히 수용되도록 구성된 2 이상의 탄성적으로 변형가능한 바브 (barb) 를 포함할 수 있다. 각각의 바브는, 후크를 형성하도록 섕크에 대해 각도를 갖도록 돌출한 유지 피이스를 갖는 생크를 포함할 수 있다. 그러한 부착 부재가 작은 힘의 적용으로 공동 벽 개구에 삽입되어, 바브가 함께 그리고 서로를 향해 가역적으로 구부러지게 한다. 바브가 개구를 통과한 후, 바브는 서로로부터 떨어져서 바브의 보통 위치로 되돌아간다. 이로 인해, 유지 피이스가 개구의 외주 주위에서 구조 부재 벽의 외측 표면에 맞닿을 수 있고, 이로써 부착 부재가 개구를 통해 용이하게 빠지는 것이 방지되고, 공동 충전제 인서트가 공동 내에 고정된다. 배플이 용이하게 변위되는 것을 방지하도록 이런 식으로 배플을 부착시키는 것은 매우 바람직한데, 그렇지 않으면 팽창성 재료의 가열 및 활성화 전에 차량의 조립 동안 구조 부재가 통상적으로 겪게 되는 핸들링으로 인해, 배플이 더 이상 공동 내 바람직한 위치에 적절히 위치되지 않게 될 수 있기 때문이다.
이러한 목적을 위해, 예컨대 다중 각진 플랜지를 갖는 기다란 부분을 구비하는 "크리스마스 트리" 타입 파스너 (전형적으로 탄성 플라스틱으로 제조됨) 를 포함하는 다른 타입의 부착 부재도 또한 이용될 수 있다. 공동 충전제 인서트 또는 배플은 하나의 부착 부재, 또는 동일한 타입 또는 상이한 타입의 복수의 부착 부재를 가질 수 있다.
전형적으로, 부착 부재는 배플로부터 반경방향으로 돌출하고, 일반적으로 배플의 평균면에 평행하거나 배플의 평균면에 있을 수 있다. 바람직하게는, 부착 부재 (파스너) 는 캐리어판과 동일한 재료로 이루어지고, 동일한 사출 성형 단계에서 캐리어판과 함께 일체로 성형된다. 열 팽창성 재료 (B) 는 통상적으로 파스너의 기초부 (캐리어판과의 연결을 형성하는 파스너의 부분) 를 둘러싸는 방식으로 배치되고, 따라서 파스너가 삽입되는 캐리어 벽의 개구는 팽창 및 경화된 열 팽창성 재료에 의해 폐쇄 및 밀봉된다.
통상적으로, 필러 충전제 또는 배플의 분야에서, 캐리어판은, 가능하게는 열 팽창성 재료 및 파스너를 위한 지지 구조와 함께, 캐리어판용 용융 재료를 몰드로 사출 성형함으로써 제조된다. 본 발명에 따른 캐리어판의 제조를 위해, 2 개의 절차가 가능하다. 제 1 절차에서, 캐리어판 제조용 주 중합체 (A1) 가 1 이상의 진동 감쇠 중합체(들) (A2) 와 혼합된 후, 혼합물을 몰드에 주입한다. 이 혼합물은 용융 중합체 (A1 및 A2) 를 혼합함으로써 또는 고형물 중합체의 입자, 예컨대 과립을 가열하여 용해시키기 전에 혼합함으로써 제조될 수 있다. 제 2 절차에서, 용융 중합체 (A1 및 A2) 가 동시에, 그러나 몰드에 개별적으로 공동주입 (co-inject) 된다.
따라서, 본 발명은 본 발명에 따른 캐리어판을 제조하기 위한 2 개의 프로세스를 또한 포함한다. 제 1 실시형태에서, 본 발명은, 본 발명에 따른 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법으로서, 단계 1 로서 캐리어판을 사출 성형하는 단계를 포함하고, 주 중합체 (A1) 및 1 이상의 진동감쇠 중합체(들) (A2) 가 단계 1 전에 또는 단계 1 동안 혼합되는 방법에 관한 것이다. 제 2 실시형태에서, 본 발명은, 본 발명에 따른 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법으로서, 단계 1 로서 캐리어판을 사출 성형하는 단계를 포함하고, 단계 1 에서 주 중합체 (A1) 및 1 이상의 진동감쇠 중합체(들) (A2) 가 몰드에 동시에 주입되는 방법에 관한 것이다.
단계 1 에서 획득되는 사출 성형된 캐리어판이 단계 2 로서 열 팽창성 재료 (B) 로 오버몰드 (over-mould) 되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 열 팽창성 재료 (B) 를 캐리어판과 독립적으로, 예컨대 스트랜드 형태로 압출함으로써 제조하는 것도 또한 가능하다. 그리고 나서, 이 스트랜드는 절단되어, 몇몇의 고정 수단에 의해 캐리어판에 고정될 수 있다.
마지막으로, 본 발명은, 길이방향 공동에서의 공기전파 또는 구조전파 진동의 감쇠 방법으로서,
a) 상기 공동 내에, 본 발명에 따른 공동 충전제 인서트를 상기 길이방향 공동 내의 미리 결정된 위치에 위치시키는 단계, 및
b) 상기 열 팽창성 재료 (B) 를 팽창시켜, 상기 공동의 내부 표면과 접촉하게 하고, 이로써 상기 공동을 밀봉하게 하는데 유효한 온도까지 상기 열 팽창성 재료를 가열하는 단계
를 포함하는 방법을 또한 포함한다. 본 발명의 분야에서 통상적으로, 가열은 오븐에서 이루어지고, 이때 차체의 제 1 코팅층 (보통 이-코트로 구성됨) 이 경화 ("베이킹") 된다. 이 오븐에서, 차체는 110 ~ 150 ℃ 의 온도까지 가열된다. 그러므로, 열 팽창성 재료 (B) 는, 비가역적으로 팽창하고 이 온도 범위 내에서 경화되도록 선택되는 것이 바람직하다.
실시예
본 발명의 개념의 이점을 보여주기 위해, 도 1 에 따른 2 개의 배플의 음향 투과 손실 (발포 후) 을 산출하였다. 비교 산출에서, 캐리어판의 감쇠 특성을 5 % 인 것으로 가정하였다. SIS 트리-블록 공중합체를 함유하는 본 발명의 캐리어판의 경우, 음향 투과 손실은 20 % 감쇠로 산출되었다. 두 경우에 있어 캐리어판의 두께는 1.5 ㎜ 였다.
도 2 는, 주파수에 따라, 산출된 음향 투과 손실 (단위: dB (=데시벨)) 을 보여준다. 산출 결과, 5 % 감쇠 곡선을 20 % 감쇠 곡선과 비교하였을 때, 제 1 및 제 2 공진 주파수 (각각, 약 500 ㎐ 및 약 1500 ㎐) 의 중요한 구역에서의 음향 투과 손실이 6 dB 까지 향상되었음을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 내부 표면을 갖는 길이방향 공동의 밀봉 및 음향 감쇠를 위한 인서트로서,
    a) 180 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 때 변형되지 않는 중합체 재료 (A) 로 이루어진 1 이상의 캐리어판, 및
    b) 열 팽창성 재료 (B) 를 포함하고,
    상기 중합체 재료 (A) 는,
    - 캐리어판에 기계적 강도를 부여하는 주 중합체 (A1), 및
    - 적어도 하나의 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하는 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 주 중합체 (A1) 는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 술폰, 폴리에테르 이미드 및 폴리페닐렌 이미드를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 진동감쇠 중합체 (A2) 는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체, 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 인서트.
  4. 제 3 항에 있어서, 인서트는 적어도 제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하고, 상기 제 1 진동감쇠 중합체 (A2) 는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 블록 공중합체, 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 수소화 스티렌/이소프렌 블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 상기 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 는 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체, 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 인서트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 항에 있어서, 진동감쇠 중합체 (A2) 는 순수 형태에서 -25 ℃ ~ +30 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 중합체 또는 공중합체로부터 선택되는 인서트.
  6. 제 5 항에 있어서, 인서트는 적어도 제 1 및 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하고, 상기 제 1 진동감쇠 중합체 (A2) 는 순수 형태에서 -25 ℃ ~ 0 ℃, 바람직하게는 -20 ~ -5 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖고, 상기 제 2 진동감쇠 중합체 (A2) 는 순수 형태에서 0.1 ~ 30 ℃, 바람직하게는 4 ~ 20 ℃ 의 유리 전이 온도를 갖는 인서트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트는 진동감쇠 중합체 (A2) 로서 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블록 공중합체를, 단독으로 또는 다른 진동감쇠 중합체 (A2) 와 함께 포함하는 인서트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트의 캐리어판은, 캐리어판의 총 중합체 함량에 대해, 10 ~ 40 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량% 의 진동감쇠 중합체 (A2) 를 포함하는 인서트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법으로서,
    단계 1 로서 캐리어판을 사출 성형하는 단계를 포함하고,
    주 중합체 (A1) 및 진동감쇠 중합체 (A2) 가 단계 1 전에 또는 단계 1 동안 혼합되는 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법으로서,
    단계 1 로서 캐리어판을 사출 성형하는 단계를 포함하고,
    단계 1 에서 주 중합체 (A1) 및 진동감쇠 중합체 (A2) 가 몰드에 동시에 주입되는 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 단계 1 에서 획득되는 사출 성형된 캐리어판이 단계 2 로서 열 팽창성 재료 (B) 로 오버몰드 (over-mould) 되는 밀봉 및 음향 감쇠용 인서트의 제조 방법
  12. 길이방향 공동에서의 공기전파 또는 구조전파 진동의 감쇠 방법으로서,
    a) 상기 공동 내에, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 공동 충전제 인서트를 상기 길이방향 공동 내의 미리 결정된 위치에 위치시키는 단계, 및
    b) 상기 열 팽창성 재료 (B) 를 팽창시켜, 상기 공동의 내부 표면과 접촉하게 하고, 이로써 상기 공동을 밀봉하게 하는데 유효한 온도까지 상기 열 팽창성 재료를 가열하는 단계
    를 포함하는 길이방향 공동에서의 공기전파 또는 구조전파 진동의 감쇠 방법.
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