KR20110123255A - 길이방향 공동을 밀봉 및 음향 감쇠하는 방법 및 따라서 사용되는 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함봉 및 음향 감쇠를 위한 인서트를 포함하는 공동을 구비하며, 공동 축선에 평행한 선을 따라 교차하는 적어도 2 개의 캐리어 판을 갖는 부재, 그리고 이와 같은 인서트에 관한 것이다. 각각의 캐리어 판은 2 개의 판면, 길이방향 공동 축선에 반드시 평행하게 형성된 길이방향 모서리, 및 캐리어 판의 직각판 축선이 길이방향 공동 축선에 직각이 되도록 하는 방식으로 길이방향 공동 내에 위치하는, 길이방향 공동 축선에 반드시 직각으로 형성되는 전방 및 후방 모서리를 갖는다. 삽입된 인서트는 길이방향 공동을 길이방향 공동 축선에 평행한 적어도 3 개의 세부구역으로 분할한다. 캐리어 판은 재료의 팽창 후 공동의 모든 세부구역이 팽창된 재료에 의해 완전히 충진되는 방식으로 열적으로 팽창 가능한 재료 층에 의해 하나 이상의 판면(들) 상에 덮이며, 이에 의해 열적으로 팽창 가능한 재료는 130 내지 220℃ 범위의 온도에서 가열될 때 적어도 1000%까지 팽창한다. 이들 인서트를 만드는 방법 및 이들 인서트를 사용하여 공동을 밀봉하는 방법이 또한 주장된다.

Description

길이방향 공동을 밀봉 및 음향 감쇠하는 방법 및 따라서 사용되는 인서트{METHOD FOR SEALING AND ACOUSTIC DAMPING OF LONGITUDINAL CAVITIES, AND INSERT USED THEREFORE}

본 발명은 길이방향 공동을 밀봉 및 음향 감쇠하는 방법 및 따라서 사용되는 인서트에 관한 것이다. 예컨대, 차량의 구조적인 구성요소 내의 길이방향 공동은 이 방법에 의해 밀봉 및/또는 감쇠될 수 있다.

현대적인 차량 컨셉 및 차량의 구조 설계는 습기와 오염재료의 침입을 막기 위해 밀봉되어야 하는 복수의 공동을 갖는데, 이는 습기와 오염재료가 대응하는 차체 부분 내부에 부식을 일으킬 수 있기 때문이다. 이는 특히 중량의 프레임 구조가 소위 "스페이스 프레임"에 의해 대체되는 현대적인 자기 지지체 구조에 적용된다. 스페이스 프레임에 의하면, 사전 제작된 중공 부분으로 만들어지는 경량의 구조적으로 강고한 차체가 사용된다. 이와 같은 구조는 특정 시스템에 따라 다수의 공동을 갖는데, 이 공동은 습기와 오염재료의 침투를 막도록 밀봉되어야만 한다. 이들 공동은 루프 구조, 루프 레일, 펜더 부분, 또는 문턱(sill)을 지지하는 위로 뻗은 A-, B-, 및 C-필러 (pillar) 를 포함한다.

게다가, 이들 공동은 불쾌한 주행 소음 및 바람 소리 형태의 공기로 전파되는 소리를 전달하므로, 이와 같은 밀봉수단은 또한 소음을 줄이는 역할을 하고, 따라서 승차의 편안함을 향상시킨다.

차량 조립 중에, 공동을 포함하는 이들 프레임부 및 차체부는 밀폐된 중공 부분을 형성하도록 용접 및/또는 접착제 접착에 의해 나중에 접합되는 하프쉘 구성요소에 의해 사전 제작된다. 이와 같은 유형의 구조에 의하면, 초기 백색(차체공장) 상태의 차체 내 공동은 따라서 쉽게 접근 가능하게 되므로, 밀봉 및 음향 감쇠 차폐부(종종 "필러 충진재" 또는 "공동 충진 인서트"라고도 함.)는 기계적으로 매달거나, 적절한 고정장치 또는 구멍에 삽입하거나, 또는 공동벽에 용접함으로써 초기 상태의 차체 구조 내에 고정될 수 있다.

대부분의 현대적인 배플 (baffle) 은 지지부재 또는 캐리어 상에 배치되는 밀봉재를 포함하도록 설계된다. 캐리어는 통상 경질 플라스틱과 같은 단단한 재료로 제작되므로, 그 형상이 밀봉되는 공동의 형태와 유사하게 된다. 캐리어/밀봉재 조합은 캐리어가 공동 안으로 삽입되어 캐리어와 공동벽 사이에 기밀이 이루어지도록 하는 형상을 갖는다. 통상적으로, 밀봉재는 공동 안으로 삽입된 후(열적으로 또는 화학적으로) 활성화되어 공동벽에 대한 밀봉을 형성하도록 되어 있다.

국제공개공보 WO 00/03894 A1은 소정의 공동 횡단면에서 차체의 공동을 밀봉하는 경량의 팽창식 배플을 개시한다. 이 배플은 공동의 횡단면 형상과 대체로 상응하지만, 공동의 횡단면 형상보다는 작다. 상기 배플은 재료가 팽창하는 활성화 온도범위를 갖는 강고한 지지판의 외주에 장착되는 열팽창 가능한 밀봉재를 포함한다. 지지판은 밀봉재의 활성화 온도범위보다 더 높은 녹는점을 갖는 재료로 형성된다. 활성화된 때, 밀봉재는 강고한 지지판으로부터 방사상으로 팽창하여 강고한 지지판과 공동벽 사이의 횡단면 공동을 충진하도록 되어 있다.

최신 기술에 따른 배플의 경우에, 열적으로 팽창 가능한 밀봉재를 위한 캐리어는 통상 판과 유사한 평평한 형태를 갖는다. 배플은 캐리어의 면이 공동의 길이방향 축선과 직각을 이루도록 놓여 배플에 의해 공동이 이분되는 방식으로 길이방향 공동 안으로 삽입된다.

국제공개공보 WO 2007/039308은 내부면과 외부면을 갖는 캐리어를 포함하는 소멸성 진동파 배리어를 개시하는데, 이 캐리어는 특히 다각형의, 선택에 따라서는 U자 형상의 다각형 단면을 가지며, 그 외부면 또는 그 내부면의 적어도 하나 위에, 팽창 후 및 10℃와 +40℃ 사이의 온도에서, 저장 탄성계수(Young's storage modulus) E', 바람직하게는 0.5와 1 사이의 손실 탄성계수(loss modulus) E", 0.3보다 큰(바람직하게는, 1보다 큰) 손실계수(loss factor), 및 바람직하게는 또한 0 내지 500㎐의 주파수 대역에서 0.1㎫과 500㎫ 사이의 전단 저장계수(shear storage modulus) G'를 갖는 재료 중에서 선택된 열팽창 가능한 재료를 구비하는 코팅을 포함한다.

이와 같은 소멸성 진동파 배리어는 보통 3차원 형상을 갖는다. 국제공개공보 WO 2007/039308은 이를 다음과 같은 내용으로 설명한다:

"본 발명에 사용하기 위해 사용된 캐리어는 내부면과 외부면을 가진다. 횡단면 상으로, 캐리어는 형태 상 다각형이어야 한다. 바람직하게, 캐리어의 횡단면 형상은 직선 및/또는 원호인 적어도 3 개의 변을 갖는다. 하나의 실시예에서, 캐리어는 일측 변 상에서 개방 또는 부분 개방되나, 또 다른 실시예에서 캐리어의 횡단면 형상은 폐쇄된 형태이다. 예컨대, 캐리어는 횡단면이 직사각형, 정사각형, 오각형, 육각형, U자형, 및 D자형으로 이루어진 군 중에서 선택된 형상을 가질 수 있다. 캐리어의 변은 소멸성 진동파 배리어가 삽입되는 구조 요소의 내부 치수 또는 소멸성 진동파 배리어가 놓이는 구조 요소의 외부 치수에 따라 일반적으로 선택되는 길이와 길이가 같을 수도 또는 다를 수도 있다. 캐리어는 완전하게 중공일 수 있으나, 특정 실시예에서는 브레이스, 리브, 횡벽 등과 같은 하나 이상의 내부 요소를 가질 수 있다."

국제공개공보 WO2005/051748은 자동차의 구조체를 강화 또는 차폐하는 방법 (baffling) 을 개시하au, 이 방법은 금속 발포 캐리어 부재를 형성하는 단계; 강화 또는 차폐 부재를 형성하기 위해 캐리어 부재의 외부에 팽창 가능한 강화 또는 차폐 부재를 배치하는 단계; 자동차 구조체의 공동 내부에 강화 또는 차폐 부재를 위치시키는 단계; 및 적어도 일부분이 공동을 형성하는 구조체의 벽으로 팽창 가능한 재료를 팽창 및 접착시키는 단계;로 이루어진다.

이 공보의 도 11에 따르면, 금속 발포 캐리어는 길이방향으로 되어 있고 평평하므로, 길이방향 축선이 길이방향 공동 축선과 평행한 상태에서 길이방향 공동 안으로 삽입될 수 있도록 되어 있다. 이 캐리어 부재의 2 개의 평평면 중 적어도 하나 상에, 가열 시 발포되는 발포재가 배치될 수 있다. 따라서, 캐리어 부재에 의하면, 앞서 인용한 도면에 따라 공동의 직경보다 더 길어 보이는 구역을 따라 공동을 완전하게 밀봉하게 된다. 평평한 캐리어 부재는 평평한 캐리어 부재의 어느 쪽 위치에서도 공동을 두 구역으로 분할한다. 이 공보는 길이방향 공동 축선에 평행한 선을 따라 서로 교차하여, 공동이 길이방향 공동 축선과 평행한 적어도 3 개의 세부구역으로 분할되도록 하는 적어도 2 개의 캐리어 판으로 구성된 캐리어 부재를 개시하지 않는다.

국제공개공보 WO 01/42076은 교체식 모듈형 구성요소를 가진 튜브 강화재를 개시한다. 이 조립체는 긴 필러 축선에 평행한 중공의 내부 채널을 가진 복수의 교체식 중공 필러를 포함한다. 필러의 외부는 구조용 발포 코팅에 의해 피복된다. 모듈형 필러는 튜브 구조체 안으로 삽입될 때 탄성 변형되도록 적어도 하나의 탄성유지 기구와 함께 집단을 이룬다. 이러한 배열은 구조적인 강화를 목적으로 하는 것이지, 음향 차폐를 위한 것은 아니다. 필러의 중공 내부 채널로 인해, 이 채널을 통해 전파되는 공기를 통한 소리의 감쇠가 거의 이루어지지 않는다.

US 5,766,719는 서로 이격되어 있으며, 그 사이에 공간 또는 홈을 형성하는 몇 개의 개구부를 구비한 수단에 의해 링크되어 있는 2 개의 판으로 구성된 제1 편; 서로 이격되어 있으며, 그 사이에 공간 또는 홈을 형성하는 몇 개의 개구부를 구비한 수단에 의해 링크되어 있는 2 개의 판으로 구성된 제2 편; 및 일부는 제1 편의 공간 또는 홈에 위치하며, 일부는 제2 편의 공간에 위치하는 복합재로 구성된 밀봉 요소를 개시하며, 이때 복합재는 서로에 대해 평행하게 이격되도록 배치된 제1 및 제2 판을 포함하는 지지체와, 지지체의 두 판 사이에 공간 또는 홈을 형성하도록 이들 판을 연결하는 수단과, 지지체의 상기 공간 또는 홈 안에 배열된 가열 발포재로 이루어지며, 상기 지지체는 발포재를 발포시키는데 필요한 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 내열재로 제작되므로, 상기 발포재는 열이 가해진 때, 지지체의 적어도 하나의 개구부를 통해서 지지체의 공간 또는 홈으로부터 연장되거나 또는 발포압으로 인해 지지체 안에 그리고 제1 및 제2 편을 서로 이격되도록 가압하기 위해 상기 편들의 판을 링크시키는 수단에 도달한 제1 및 제2 편의 공간 또는 홈 안으로 형성되는 발포 형태로 팽창하도록 되어 있다.

이 문서의 도 19는 이와 같은 부품들이 돌출 축선에 평행한 선을 따라 서로 교차하는 2 개의 판을 필수 구성으로 하는, 연속되는 프로파일로서의 캐리어 프로파일을 돌출시키는 단계를 포함하는 혼합 기술로 제작될 수 있다는 것을 보여 준다. 압출된 캐리어 프로파일은 따라서, 사출성형 공정 중에 열팽창 가능한 재료와 함께 사출 몰드 안으로 들어간다. 도 20에 따르면, 교차하는 캐리어판 사이의 공간은 발포재로 완전히 충진된다. 그러므로, 이 구조가 이 문서의 도 23에 도시된 것처럼 공동 안으로 삽입된 때 공동은 캐리어와 발포재에 의해 거의 완전하게 충진되므로, 발포재의 팽창율은 공동을 완전히 충진하기 위해서는 반드시 낮아야 한다. 더욱이, 이 문서의 도 24 및 도 27은 발포재를 덮는 돌출 캐리어 구조가 공동의 횡단면보다 긴 길이로 길이방향 공동 안으로 삽입되지 않도록 되어 있는 것을 도시한다. 그 대신, 공동의 횡단면보다 더욱 더 작은 두께를 갖는 판 안으로 압출된 가닥을 잘라 넣는 방법이 제안되었다. 이 구조는 음향 차폐용으로 사용되지 않지만, 공동의 벽을 함께 고정하는데 사용된다. 그러므로, 이 문서는 고정요소를 설명하는 것이지, 효과적으로 음향 감쇠를 하는 요소를 설명하는 것은 아니다.

차량 공동 밀봉제 공급자 사이의 실제적인 추세는 고팽창 발포체를 사용하는 것이다. 이들은 적어도 1000%의, 바람직하게는 적어도 2000%의 가열 시 팽창율을 갖는 발포체이다. 이들 고팽창 발포체는 단순화된 부품설계 예컨대, 캐리어가 필요없는 설계를 가능하게 할 수도 있다. 이는 결과적으로 공구의 가격을 줄인다. 고팽창으로 인해, 공동을 충진하는 데 필요한 재료의 양이 줄어든다. 따라서, 밀봉 및 음향 감쇠를 위한 비용이 표준화된 필러 충진재 설계에 비해 줄어들게 된다.

그럼에도 불구하고, 이와 같은 고팽창 재료는 (예컨대, 승용차의 "A-필러"와 같이) 작은 횡단면을 갖는 공동에 적합하다면, (예컨대, "C-필러" 또는 승용차의 로커와 같이) 횡단면이 큰 경우에는 문제를 일으킬 수도 있다. 이것은 : a) 경화 중 제품의 유동 ("새깅 (sagging)"), b) 블로잉 공정의 낮은 반복성, c) 큰 기포 크기와 기공 크기로 인한 작거나 좁은 틈새의 미충진 때문이다.

게다가, 예상되는 하나의 위험은 이와 같은 재료의 음향 성능이다. 고팽창 발포체의 단점은 낮은 음향 성능의 원인을 제공하는 낮은 탄성계수 E와 관련한 그 낮은 비중량이다.

영의 저장 탄성계수 (Toung/s storage modulus)(E')는 재료의 비례 한계 미만의 인장 변형률에 대한 인장 응력의 비로서 정의된다. 전단 저장계수(G')는 비례 한계 내에서의 전단 변형률에 대한 전단 응력의 비로서 정의되며, 재료 내에 탄성적으로 저장되는 상당 에너지의 척도로서 고려된다. 손실 계수 (또한, 구조에서 오는 본질적인 감쇠 또는 감쇠율(tan delta)로서 때로 간주되는) 는 인장 압축에서의 감쇠의 경우에 저장 탄성계수(E')에 대한 손실 탄성계수(E")의 비이다. 전단 시의 감쇠의 경우에, 손실 계수는 전단 저장계수(G')에 대한 전단 손실 탄성계수(G")의 비이다. 이 값들은 재료의 동적 기계 분석(DMA)에 의해 쉽게 결정될 수도 있는데, 이 발명의 내용 중에서 이 재료는 팽창 후 열적으로 팽창 가능한 재료이다. 당해 기술분야에서 주지되어 있는 바와 같이, 동적 기계 분석은 재료가 캐리어 상에서 특성화되는 간접적인 방법(오베르스트 빔 테스트 (Oberst's beam test)) 또는 테스트된 샘플이 특성화된 재료로만 만들어지는 직접적인 방법(점도분석기) 중 어느 한 쪽에 의해 수행될 수 있다.

빌딩 건설 산업에서의 바닥재, 벽재, 문짝, 창문 또는 자동차 산업에서의 문짝, 지붕, 후드와 같은 대형 판재는 주로 그 밀도에 의해 제어되는 공기 차음 성능을 갖는다. 이는 음향계에서는 "질량 법칙"으로 잘 알려져 있다: 차음(음투과손실 즉 STL)은 면적중량에 비례한다(면적중량 = 밀도 x 패널 두께). "질량 법칙"은 모드 밀도 (modal density)(패널의 진동 모드 수)가 높다는 가정 하에서 타당하다. 다시 말해, "질량 법칙"은 진동 모드 수가 그들을 분리시킬 수 없을 정도로 충분히 큰 때 참이다. 이것은 패널의 크기가 큰 때(> 1m) 일어난다.

반대로, 차체의 공동 구역은 작은 크기(< 0.2m)를 갖는다. 이들 공동을 밀봉하기 위해 사용되는 배플(또는 발포 블럭)도 또한 작은 크기를 갖는다. 따라서, 이들은 낮은 모드 밀도를 가진다. 이는 "질량 법칙"을 타당하지 못하게 만든다. 배플의 특별한 경우에, STL은 시스템의 공진 모드와 밀접하게 관련된다. 대부분의 외란 주파수는 제1 공진 모드에서 발생하는 배플의 제1 공진 주파수이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전형적인 배플의 STL 곡선은 3 개의 구역을 표시한다. 제1 구역은 STL 성능이 양호한 저 주파수 영역에서의 강성 제어된 구역이다. 구역 2는 제1 공진 주파수에 가까운 주파수 영역이다. 여기에서 STL의 극적인 강하가 관찰된다. 제1 공진 주파수 위의 구역 3에서, STL은 고차 모드(제2 모드, 제3 모드...)에 의해 제어된다. 통상, 이들 모드에서의 STL 강하는 쟁점이 아니다.

본 발명의 목적은 (특히 고팽창율 재료를 기초로 한) 배플의 STL을 향상시키는 데 있다. 이는 재료가 팽창하는 구역의 크기를 변화시킴으로써 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 기본적으로, 동일한 충진 길이에 대하여, 팽창 발포체는 작은 횡단면 내에서 더 나은 STL을 나타낸다. 작은 단면에서, 배플은 더 큰 강성을 가지며, 그 제1 공진 모드는 더 높은 주파수에서 나타난다. 따라서, 진동의 진폭은 낮아지며, STL의 최소값은 높아진다. 도 2는 공동의 크기를 줄이기 위한 동일한 배플 디자인의 STL 성능을 도시한다.

이러한 관찰을 근거로 할 때, 본 발명의 요지는 큰 공동을, 열적으로 팽창 가능한 재료를 위해 특별하게 설계된 캐리어를 사용하여 적어도 3 개의 더 작은 공동으로 분할하는 것이다. 판 형상 캐리어는 필러 충진재에 대해서와 같이 단면 축선(즉, 횡단면 평면의)에 직각으로 위치하지 않으며, 이 단면 축선에 평행하다. 예컨대, 횡단 형상의 디자인은 단면을 4 개의 세부구역 등으로 분할한다. 본 발명의 실시예(캐리어 판 디자인)는 무한한 개수가 존재한다.

따라서, 본 발명은 상호 연결된 공동벽에 의해 형성되고 길이방향 공동 축선을 갖는 길이방향 공동을 포함하는 부재를 제공하며, 상기 부재는 음향 감쇠용 인서트를 포함하며, 이 음향 감쇠용 인서트는 :

a) 2 개 이상의 캐리어 판을 포함하며, 이는

a1) 길이방향 공동 축선 방향의 채널을 갖지 않으며,

a2) 220℃ 이하의 온도로 가열된 때 비활성화 상태(따라서 캐리어가 그 형상을 비가역적으로 변화시키지 않도록 되어 있는)인 재료로 제작되고,

a3) 각각의 캐리어 판은 2 개의 판면, 길이방향 공동 축선에 반드시 평행하게 형성된 길이방향 모서리, 및 길이방향 공동 축선에 반드시 직각으로 형성된 전방 및 후방 모서리를 가지며,

a4) 2 개 이상의 캐리어 판은 길이방향 공동 축선에 평행한 하나 이상의 선을 따라 연결 또는 교차하며, 길이방향 공동 축선에 평행한 적어도 3 개의 세부구역으로 공동을 분할하고, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 길이방향 공동 축선에 직각인 세부구역의 최장 대각선보다 더 길며(따라서 세부구역의 길이가 그 대각선보다 더 길게 되도록 하며),

a4) 2 개 이상의 캐리어 판의 길이방향 모서리가 길이방향 공동 축선에 반드시 평행하게 되는 방식으로 길이방향 공동 내에 고정되고,

a5) 각각의 세부구역 내부에서, 세부구역을 제한하는 캐리어 판면의 적어도 하나는 열적으로 팽창 가능한 재료의 층에 의해 피복되며,

a6) 길이방향 축선에 직각인 팽창재의 그리고 캐리어 판의 결합된 횡단면의 면적은 공동의 대응하는 횡단면 면적의 최대 20%, 바람직하게는 최대 10%이고(따라서 공동의 대부분은 열적으로 팽창 가능한 재료를 발포시키기 전에 비워지도록 되어 있고),

b) 이에 따라, 열적으로 팽창 가능한 재료는 130 내지 220℃의 온도범위에서 가열된 때 적어도 1000%까지 팽창하도록 선택되고,

c) 또한 이에 따라, 캐리어 판 상에서의 열적으로 팽창 가능한 재료의 두께 및 각각의 캐리어 판 상에서 피복되는 면적은 팽창 후에 길이방향 공동의 횡단면이 적어도 (발포재의 기공은 허용하지만 공동 축선 방향으로의 채널은 불허하는) 길이방향 공동 축선에 직각인 세부구역의 최장 대각선 만큼은 긴 길이방향 공동 축선에 평행한 길이를 따라 팽창재 및 캐리어 판에 의해 완전히 충진되는 방식으로 선택되는 것을 포함한다.

길이방향 공동은 상호 연결된 벽(예컨대, 함께 접합되는 2 개의 조립식 이등분 셀)에 의해 형성되며, 통상 직선 또는 곡선 채널의 형태를 갖는 3차원 돌출부를 갖는다. 이와 같은 공동의 예로는 차량의 필러 또는 다른 지지 프레임 내의 중공 공간이 있다. 인서트는 열적으로 팽창 가능한 재료를 팽창시키기에 앞서 인서트를 고정시키기 위해 공동의 벽을 관통할 수도 있는 패스너를 있을 수 있는 예외로 하고, 공동 내부에 반드시 완전하게 위치된다.

"길이방향 공동 축선"이란 이 길이방향 공동 축선에 직각인 최장 돌출부보다 적어도 2 배만큼 더 긴 (직선 또는 곡선의) 축선을 의미한다. 다시 말해, 공동은 길이방향에 직각인 최장 공동 직경보다 적어도 2 배만큼 더 긴 길이방향 돌출부를 가진다. 공동은 곡선이 될 수 있으므로, "길이방향 공동 축선"도 또한 곡선이 된다. "길이방향 공동 축선에 평행하다는 것"은 이 경우에 "길이방향 공동 축선의 곡률을 따른다"는 것을 의미한다. 차량에서, 내부에 (직선 또는 곡선의) 길이방향 공동을 갖는 구성요소의 전형적인 예는 루프 구조, 루프 레일, 펜더 부분, 또는 문턱(sill)을 지지하는 위로 뻗은 A-, B-, 및 C-필러를 포함한다.

본 발명의 사상에서 캐리어 "판"은 평평하거나 절곡될 수 있다. 판은 그 최대 길이 방향에서 구조체 길이의 최대 20%이고, "판 축선"에 직각인 방향에서 구조체 최소 폭의 최대 25%인 (소위 "판 축선"이라고 하는) 최소 돌출부 방향의 두께를 가지는 구조체로서 정의된다. 이상적으로, 판은 판에서 돌출되어 나올 수 있는 고정요소를 있을 수 있는 예외로 하고, 평평하다. 그러나, 판은 또한 곡선이거나 파형일 수 있다. "판 축선"은 판면에 직각으로 서 있는 축선이다. 곡선 판의 경우에, 최장 크기의 판에 모두 직각인 일련의 "판 축선들"이 존재한다.

캐리어 판은 종래의 배플에서 최첨단으로 사용되는 재료로 제작될 수 있다. 이 판은 220℃의 높은 온도일 수 있는 열적으로 팽창 가능한 재료의 팽창 및 경화 온도까지 가열된 때에도 변형되어서는 안 된다.

캐리어는 금속으로 제작될 수도 있다. 바람직한 금속은 강이며, 특히 아연도금된 강, 및 알루미늄이다. 이 캐리어는 또한 합성 재료로 제작될 수도 있는데, 이 합성 재료는 선택적으로 (예컨대, 유리 섬유에 의해) 섬유 강화되고 및/또는 기타 유형의 충진재로 강화될 수 있다. 바람직한 합성 재료는 낮은 흡수도를 가지며, 적어도 180℃까지 치수 상으로 안정적인 열가소성 합성 재료이다. 적합한 열가소성 합성 재료는 예컨대, 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌 황화물(PPS), 폴리페닐렌 에테르(PPE), 폴리페닐렌 설폰(PPSU), 폴리에테르 이미드(PEI), 및 폴리페닐렌 이미드(PPI)로 이루어져 있는 군 내에서 선택될 수 있다. 몰딩 화합물, 강고한 폴리우레탄 등과 같은 열경화성 합성 재료도 또한 캐리어를 구성하는 데 사용될 수 있다. 캐리어는 예컨대, 몰딩(사출성형 포함), 스탬핑, 절곡, 압출 등등과 같은 적절한 방법에 의해 원하는 형상으로 형성될 수도 있다.

바람직하게, 캐리어는 상대적으로 높은 강성을 갖는다. 하나의 실시예에서, 캐리어는 실온에서 적어도 인서트가 삽입될 구조 요소만큼의 강성을 갖는다.

캐리어 판은 바람직하게는 정상적인 사용 중에 발생하는 균열 및 파단에 충분히 저항하며, 팽창 가능한 구성성분의 활성화 온도와 공동 충진재 인서트를 포함하는 구조 부재가 노출되는 파단 온도 둘 모두보다 더 높은 용융 또는 연화점을 가지는 성형 가능한 재료로 구성된다. 바람직하게, 성형 가능한 재료는 상승한 온도(예컨대, 팽창재를 발포시키는 온도)에서 또한 충분한 내열성을 가지면서 균열이나 파단을 견디도록 대기 온도에서 충분히 탄력 있고(취성은 아님) 강하므로, 심각한 와핑, 새깅, 또는 왜곡 없이 구조 부재의 공동 내 원하는 위치에 팽창재를 유지하도록 되어 있다. 예컨대, 캐리어 판은 어느 정도 유연하고 파단에 저항성이 있는 성형 가능한 재료로 형성될 수 있으므로, 조립된 공동 충진재 인서트는 균열이 가거나 영구 변형되지 않고 실온에서 굽힘력을 버틸 수 있도록 되어 있다. 바람직하게, 캐리어 재료는 적어도 220℃, 보다 바람직하게는 적어도 225℃, 또는 가장 바람직하게는 적어도 250℃의 용융 또는 연화점(ASTM D789)을 가지며 및/또는 적어도 180℃, 보다 바람직하게는 적어도 200℃, 또는 가장 바람직하게는 적어도 220℃의 18.6㎏에서의 열 변형 온도(ASTM D648) 및/또는 적어도 1000㎏/㎠, 보다 바람직하게는 적어도 1200㎏/㎠, 가장 바람직하게는 적어도 1400㎏/㎠의 인장 강도(ASTM D638;50% R.H.) 및/또는 적어도 50,000㎏/㎠, 보다 바람직하게는 적어도 60,000㎏/㎠, 가장 바람직하게는 적어도 70,000㎏/㎠의 굴곡탄성율(ASTM D790;50% R.H.)을 가진다. 바람직하게, 인서트는 상기 중공 구조 내부의 소정의 위치에 상기 공동 충진재 인서트를 유지할 수 있는 적어도 하나의 부착 부재를 가진다. 어떤 패스너 디자인도 공동 벽의 구멍 안으로 삽입되는 다양한 유형의 클립들과 같이 최첨단의 배플으로 알려져 사용될 수 있다. 또는 인서트는 공동 벽의 내측면에 리벳 결합, 용접 또는 접착될 수 있다.

따라서, 바람직한 실시예에서, 인서트는 공동 내의 인서트를 체결하기 위한 적어도 하나의 부착 부재 또는 패스너를 포함한다. 구조 부재 공동의 내벽에 팽창재를 지지하는 캐리어를 체결할 수 있는 당해 기술분야에서 알려져 있는 어떤 장치도 본 발명의 공동 충진재 인서트 내의 부착 부재로서 사용될 수 있으며, 특정 디자인의 선택은 특별하게 중요한 것으로 믿어지지는 않는다. 예컨대, 부착 부재는 구조 부재 내의 개구부 안에 안전하게 수납하기 위한 형상의 2 개 이상의 탄성 편향 바늘을 포함할 수도 있다. 각각의 바늘은 고리를 형성하도록 생크에 대해 일정 각도로 돌출된 유지편을 지지하는 생크를 포함할 수 있다. 이와 같은 부착 부재는 작은 힘의 작용에 의해 공동 벽 개구부 안으로 삽입되어 바늘이 서로를 향해 함께 가역적으로 절곡되도록 한다. 바늘은 개구부를 통과한 뒤, 서로 이격된 정상 위치로 복귀한다. 이는 유지편이 개구부 둘레의 구조 부재 벽의 외면과 맞물림될 수 있도록 하고, 따라서 부착 부재가 개구부를 통해 쉽게 후퇴하는 것을 방지하여 공동 내부에 공동 충진재 인서트를 체결한다. 인서트가 쉽게 변위되는 것을 방지하도록 이 방식으로 인서트를 부착하는 것은 매우 바람직한데, 이는 그렇지 않을 경우 구조 부재가 팽창재를 가열 및 활성화하기에 앞서 차량의 조립 중에 정상적으로 만나게 되도록 취급하는 것이 인서트로 하여금 공동 내 원하는 위치에 더 이상 적절히 위치할 수 없도록 하기 때문이다.

또한 예컨대, 다중으로 각 진 플랜지를 구비한 연장부를 갖는 (탄성 플라스틱으로 통상적으로 제조된) "크리스마스 트리"형의 패스너를 포함하는 다른 유형의 부착 부재도 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 공동 충진재 인서트는 동일한 유형의 또는 다른 유형의 복수의 부착 부재 또는 하나의 부착 부재를 갖는다.

통상적으로, 부착 부재는 인서트의 한 쪽 판으로부터 반경방향으로 돌출되며, 인서트의 한 쪽 판에 일반적으로 평행할 수도 있다. 인서트가 몰딩에 의해 제조되면, 부착 부재(패스너)는 캐리어 판으로서 동일한 재료로 제작되는 것이 바람직하며 동일한 사출 성형 단계에서 캐리어 판과 함께 일체로 성형된다.

공동으로 삽입된 때, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 최근접한 공동 벽과 약 10㎜보다 크지 않은 거리를 둔다. 바람직하게, 이 거리는 약 8㎜보다 크지 않으며, 특히 약 6㎜보다 크지 않다. 약 1 내지 약 4㎜의 거리는 허용 가능할 뿐 아니라, 세정제, 표면 처리제, 및 코팅제와 같은 처리액이 공동을 통해 자유롭게 유동하여 열적으로 팽창 가능한 재료가 발포되어 공동이 막히기 전에 공동의 내벽과 접촉할 수 있게 되는 장점을 또한 갖는다. 이는 캐리어 판(들)로부터 돌출한 스페이서의 추가적인 가능한 도움으로 패스너의 적절한 크기에 의해 달성될 수 있다. 선택적으로, 캐리어 판(들)의 길이방향 모서리는 공동의 내벽에 접촉할 수 있으며, 캐리어 판(들)의 탄성 변형에 의해 내벽에 가압될 수 있을 수도 있다. 이 경우에, 어떤 패스너도 공동 내 소정의 위치에 인서트를 유지하는데 필요하지 않다.

도 1은 주파수의 함수로서 배플(또는 필러 충진재)의 음투과손실(STL) 곡선을 개략적으로 도시한 그래프.
도 2는 동일한 디자인이나, 밀봉될 튜브의 서로 다른 직경에 맞추어진 서로 다른 횡단면의 배플(또는 필러 충진재)의 음투과손실 곡선을 도시한 그래프.
도 3은 좌측에서 캐리어 판을 위한 3 개의 다른 디자인의 사시도를 도시한다. 열적으로 팽창 가능한 재료의 층은 명쾌함을 위해 도시하지 않는다. 우측은 좌측 인서트의 캐리어 구조가 공동 안으로 삽입된 상태에서 공동을 갖는 중공 구조 상에서의 단면도를 도시한다. 도 3은 캐리어의 "평면형" 판을 갖는 실시예를 도시한다.
도 4는 도 3에 대응하며, 절곡판으로 구성된 캐리어 구조의 예를 도시하는 도면이다.
도 5의 좌측 위쪽은 빈 필러의 사시도이며, 좌측 아래쪽은 팽창된 발포체로 충진된 필러의 사시도이다. 도 5의 우측 위쪽은 2 개의 직사각형 교차판으로 구성된 캐리어 구조가 필러 내부로 삽입된 상태의 좌측 위쪽에서와 동일한 필러를 도시한다. 판 상의 열적으로 팽창 가능한 재료 층은 명쾌함을 위해 생략한다. 우측 아래쪽은 열적으로 팽창 가능한 재료를 팽창시킨 후의 우측 위쪽의 인서트로 충진된 필러를 도시한다.
도 6은 도 5의 좌측 아래쪽의 구조(비교예, 아래 곡선)에 대한 그리고 우측 아래쪽의 구조(본 발명, 위 곡선)에 대한 음투과손실(STL)의 측정 결과를 도시한다.

하나의 실시예에서, 인서트는 길이방향 공동 축선에 평행한 3 개의 세부구역으로 공동을 나누는 공통 모서리(도 3 바닥 참조)에서 함께 접합되는 3 개의 캐리어 판으로 이루어지며, 캐리어 판의 표면은 3 개의 세부구역 각각이 가열 후 발포된 열적으로 팽창 가능한 재료로 충진되는 방식으로 상기 열적으로 팽창 가능한 재료에 의해 피복되며, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 길이방향 공동 축선에 직각인 3 개의 세부구역의 최장 대각선보다 더 길다. 대안적인 실시예에서, 인서트는 길이방향 공동 축선에 평행한(도 5 참조) 적어도 4 개의 세부구역으로 공동을 분할하는 길이방향 공동 축선에 평행한 하나 이상의 선(들)을 따라 (접합된 4 개의 캐리어 판과 등가인) 교차하는 적어도 2 개의 캐리어 판으로 구성되는데, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 길이방향 공동 축선에 직각인 모든 세부구역의 최장 대각선보다 더 길다. 이 두 실시예에서, 캐리어 판의 길이방향 모서리가 길이방향 공동 축선에 직각인 모든 세부구역의 최장 대각선보다 더 길다는 요건은 충진 길이가 공동의 최대 세부구역의 횡단면보다 더 크다는 것을 의미한다. 이는 통상적으로는 반드시 "평평한" 즉, 밀봉될 공동의 길이방향 축선 방향으로의 돌출부가 길이방향 공동 축선에 직각인 그 돌출부보다 작은 최첨단의 전통적인 배플과는 대조적이다.

본 발명에 따른 공동 충진재 인서트의 몇 가지 가능한 디자인 및 이들 공동 충진재 인서트를 포함하는 길이방향 공동의 횡단면은 도 3 및 4에 도시된다. 이 도면들은 캐리어 판을 위한 다른 디자인의 좌측 사시도에 도시된다. 열적으로 팽창 가능한 재료의 층은 명쾌함을 위해 도시되지 않는다. 우측은 좌측의 인서트의 캐리어 구조가 공동 안으로 삽입된 상태에서 공동을 갖는 중공 구조 위의 단면도를 도시한다. 도 3은 캐리어의 "평면형" 판을 갖는 실시예를 도시하며, 도 4는 절곡판으로 구성되는 캐리어 구조의 예를 도시한다.

도 5는 본 발명의 실제적인 테스트에 사용된 디자인을 도시한다. 좌측 위는 빈 필러의 사시도이고, 좌측 아래는 팽창된 발포체로 충진된 필러의 사시도이다. 우측 위는 2 개의 직사각형 교차판으로 구성된 캐리어 구조가 필러의 내부로 삽입된 상태인 좌측 위와 동일한 필러이다. 판 상의 열적으로 팽창 가능한 재료의 층은 명쾌함을 위해 생략된다. 우측 아래는 열적으로 팽창 가능한 재료를 팽창시킨 후 우측 위의 인서트를 갖는 필러를 도시한다. 발포체로 충진된 하나의 대형 빈 공간(좌측 아래) 대신에, 발포체로 충진된 4 개의 소형 빈 공간이 형성된다.

도 6은 도 5의 좌측 아래(비교예)의 구조에 대한 그리고 우측 아래(본 발명)의 구조에 대한 음투과손실(STL)의 측정 결과를 도시한다. 동일한 양의 동일한 발포 조건의 동일한 발포재가 양 경우에 모두 사용되었다. 본 발명에 따른 구조를 위한 STL의 향상은 명쾌하게 나타나 있다.

물론, 본 발명의 영역은 이들 도면으로 국한되지 않으며, 전문가라면 특별한 요건을 맞추기 위해 본 발명에 따라 공동 충진재 인서트의 디자인을 쉽게 채용할 수 있다.

본 발명에 따른 공동 필러 인서트의 크기와 형상은 공동의 크기와 형상에 맞추어 질 수 있다. 예컨대, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 20 내지 200㎜ 범위의 길이를 가질 수 있다. 극단적으로 큰 공동의 경우에, 캐리어 판은 200㎜보다 길 수 있다.

팽창재의 층 두께는 선택된 팽창율에 좌우되고, 발포재에 의해 충진되어야 하는 중공 구역의 크기에 좌우된다. 그러므로, 층 두께는 실제적인 요건에 적합하게 따라야 한다. 바람직하게, 캐리어 판의 (판면에 직각인) 두께 및 인서트의 열적으로 팽창 가능한 재료의 두께는 열적으로 팽창 가능한 재료의 팽창 후에 팽창된 재료의 결합된 면적과 길이방향 축선에 직각인 캐리어 판의 결합된 횡단면의 면적이 적어도 10:1의, 바람직하게는 적어도 50:1의 비를 가지는 방식으로 선택된다. 이는 발포 후 공동의 횡단면이 주로 발포된 열적으로 팽창 가능한 재료로 충진되는 반면, 발포 전에는 최대 20%에 의해 충진되는 것을 의미하며, 이는 발포 전에 공동이 그 횡단면 공간의 적어도 80%에 이른다는 뜻이 된다.

일반적으로, 열적으로 팽창 가능한 재료의 층은 판면 전체를 완전히 덮어야 할 것이다. 바람직하게, 판면을 덮는 팽창재의 층은 전방 모서리로부터 5㎜를 넘지 않는 거리에서 시작하고, 캐리어 판의 후방 모서리로부터 5㎜를 넘지 않는 거리에서 끝난다. 물론, 이들 거리는 더 클 수 있으나, 이는 효율 감소라는 결과를 가져 온다.

열적으로 팽창 가능한 재료는 적어도 1000%, 바람직하게는 적어도 1500%, 및 특히 130 내지 220℃ 범위의 온도에서 가열된 때 적어도 2000%까지 팽창하도록 선택된다. 일반적으로, 재료는

적어도 하나의 기초 폴리머;

필요한 팽창율이 달성되는 양과 성질의 적어도 하나의 잠재 발포제;를 포함할 것이다. 통상, 이는 혼합물의 전체 무게를 기초로 하여 6 내지 20 중량%, 특히 8 내지 17 중량%의 범위 내에 있는 발포제 양을 필요로 한다.

기초 폴리머의 반응성에 따라, 열적으로 팽창 가능한 재료는 적어도 하나의 잠재 경화제를 추가로 포함할 수도 있다.

일반적으로 말하면, 발포제가 활성화되기 시작하는 온도, 바람직하게는 팽창재가 팽창되게 된 때 노출되는 온도보다 낮은 적어도 약 30℃의 온도보다 높지 않은 연화점을 갖는 열가소성 탄성체를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 열가소성 탄성체는 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄(TPU)과 A-B, A-B-A, A-(B-A)_n-2-B, A-(B-A)_n-1 및 (A-B)_n-Y 형의 블럭 코폴리머(방사형일 뿐 아니라 선형인 블럭 코폴리머를 포함)로 이루어진 군 내에서 선택되며, 여기에서 A는 방향 폴리비닐 ("강") 블럭이고, B 블럭은 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 등과 같은 고무와 유사한 ("연") 블럭을 나타내며, 이들은 부분적으로 또는 전적으로 수소 화합되고, Y는 다관능 화합물이며, n은 적어도 3의 정수이다. 블럭은 특성 상 테이퍼지거나 구배를 가질 수 있으며, 단일 유형의 중합화된 모노머에 의해 전적으로 구성된다.

B 블럭의 수소 화합은 최초에 존재하던 이중 결합을 제거하고, 블럭 코폴리머의 열적 안정성을 증대시킨다. 이와 같은 코폴리머는 본 발명의 특정 실시예에서 선호될 수 있다.

적절한 블럭 코폴리머는 SBS(스티렌/부타디엔/스티렌) 코폴리머, SIS(스티렌/이소프렌/스티렌) 코폴리머, SEPS(스티렌/에틸렌/프로필렌/스티렌) 코폴리머, SEEPS(스티렌/에틸렌/에틸렌/프로필렌/스티렌) 또는 SEBS(스티렌/에틸렌/부타디엔/스티렌) 코폴리머를 포함하나, 이들로 제한되지 않는다.

특히, 적절한 블럭 코폴리머는 완전히 또는 부분적으로 탄성체된 자체의 유도체 뿐만 아니라 스티렌/이소프렌/스티렌 3 블럭 폴리머를 포함하며, 여기에서 폴리이소프렌 블럭은 1, 2 및/또는 3,4 형상을 갖는 이소프렌으로부터 유도된 고비율의 모노머 성분을 포함한다. 바람직하게, 폴리머화된 이소프렌 모노머 성분의 적어도 약 50%는 이소프렌 성분이 1, 4 형상을 가지는 상태에서 1, 2 및/또는 3, 4 형상을 가진다. 이와 같은 블럭 코폴리머는 HYBRAR 상표의 Kuraray Co., Ltd.가 시판 중이다.

충분한 발포 성능과 팽창성의 달성이라는 관점에서, 이들 폴리머 구성물은 또한 발포제를 포함한다. 이론적으로 발포제로서 적절한 것은 예컨대, 분해의 결과로서 가스를 방출하는 "화학적 발포제" 또는 "물리적 발포제" 즉, 팽창 중공 비드와 같은 주지의 발포제이다. 1차 언급한 발포제의 예는 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile), 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide), 디니트로소(dinitroso) 펜타메틸렌테르라민(pentamethylenetetramine), 4,4'-옥시비스(oxybis)(벤젠술폰산 하이드라지드(benzenesulfonic acid hydrazide)), 디페닐술폰-3,3'-디술포하이드라지드(diphenylsulfone-3,3'-disulfohydrazide), 벤젠 1,3-디술포하이드라지드(benzene-1,3-disulfohydrazide), p-툴루엔 술포닐세미카바지드(p-toluene sufonylsemicarbazide)이다. 물리적인 발포제의 예는 예컨대, Pierce & Stevens과 Casco Nobel 각각의 "Dualite®"와 "Expancel®"의 이름으로 시판되는 것과 같은 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene-chloride) 코폴리머 또는 아크릴로니트릴/(메타)크릴산염(acrylonitrile/(meth)acrylate) 코폴리머를 기초로 한 팽창 가능한 플라스틱 중공 마이크로비드(microbeads)이다. 바람직하게, 열적으로 팽창 가능한 재료는 120℃보다 높고 200℃보다 낮은 활성화 온도를 갖는다.

팽창 및 경화 후 음향 흡수 발포체를 형성하는 추가적인 열적으로 팽창 가능한 재료는 최신 기술로 알려져 있다. 도입부에서 인용된 서류에서 그 예를 찾을 수 있을 것이다. 이와 같은 재료는 예컨대, "Terophon^TM" 상표로 본 출원인에 의해 이용 가능하다.

예컨대, 또 다른 적절한 재료는:

8 내지 15 중량%의 부틸 고무,

바람직하게는 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리뷰텐(polybutene), 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 20 내지 40 중량%의 폴리올레핀(polyolefins),

10 내지 15 중량%의 지방족 탄화수소 수지,

2 내지 10 중량%의 포름알데히드 수지,

구성물의 총 중량에 기초한 6 내지 20 중량%, 특히 8 내지 17 중량% 범위의 발포제,

100% 중에서 나머지인 예컨대, 황산바륨, 산화칼슐, 탄산칼슘, 백운모, 석영, 및 카본 블랙 중에서 선택된 충진재를 포함한다.

대안적으로는, 음향 감쇠 재료는 :

바람직하게는 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리뷰텐(polybutene), 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 40 내지 70 중량%의 폴리올레핀(polyolefins),

구성물의 총 중량에 기초한 6 내지 20 중량%, 특히 8 내지 17 중량% 범위의 발포제,

100% 중에서 나머지인 예컨대, 황산바륨, 산화칼슐, 탄산칼슘, 백운모, 석영, 및 카본 블랙 중에서 선택된 충진재를 포함한다.

더욱이, 유럽특허공보 EP 697277 또는 EP 617098의 실행예에 설명된 소리 감쇠 재료는 본 발명에 사용될 수 있다. 발포제의 양은 구성물의 총 중량에 기초하여 6 내지 20 중량%, 특히 8 내지 17 중량% 범위 내가 되어야 할 수도 있다.

본 발명의 발포 가능한 재료로서 사용 가능한 재료의 또 다른 예는 스티렌 부타디엔 고무(20 내지 25% 스티렌), 지방족 탄화수소 수지, 충진재, 발포제, 및 바람직하게는 발포제를 위한 예컨대, 요소와 같은 활성화제를 포함한다. 충진재는 마그네슘 규산염 수화물, 산화아연, 점토, 석회석, 카본 블랙 중의 하나 이상에서 선택할 수도 있다. 왁스, 예컨대 스테아르산과 같은 지방산, 용제, 대체 티우람 디설파이드(substituted thiuram disulfide)와 같은 보조제도 또한 제공될 수 있다. 용제는 예컨대, 지방족 오일, 하이드로트리티드 나프테닉 디스틸레이트(hydrotreated naphthenic distillates)를 포함할 수 있다.

이들의 주요 성분은 다음과 같은 범위에서 완전한 미발포 구성물에 대한 중량%로 :

15 내지 30 중량%의 스티렌 부타디엔 고무(20 내지 25% 스티렌),

25 내지 40 중량%의 지방족 탄화수소 수지(점착 부여제),

6 내지 20 중량%의 발포제(들),

2 내지 6 중량%의 왁스 처리된 점토,

충진재, 발포제를 위한 활성화제, 용제, 및 기타 보조제 중에서 선택된 100% 중의 나머지로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 구성물은 20 내지 40%의 충진재를 포함한다. 지방족 오일, 나프텐계 오일, 하이드로트리티드 나프테닉 디스틸레이트와 같은 용제는 5 내지 15%의 범위로 제공될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 열적으로 팽창 가능한 재료는

- 적어도 하나의 열가소성 탄성체(바람직하게는, 스티렌/부타디엔 또는 스티렌/이소프렌 블럭 코폴리머 또는 그 적어도 부분적으로 탄성체된 유도체)의 25 내지 70 중량%, 바람직하게는 35 내지 55 중량%;

- 적어도 하나의 비탄성 열가소성 수지(바람직하게는, 에틸렌/비닐 아세테이트 또는 에틸렌/메틸 아크릴 코폴리머)의 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 35 중량%;

- 적어도 하나의 안정제 또는 산화 방지제의 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게 0.05 내지 1 중량%;

- 적어도 하나의 발포제의 6 내지 20 중량%, 바람직하게는 150℃의 온도에서 가열될 경우 팽창재가 부피로 적어도 100% 팽창하도록 하기에 유효한 양;

- 적어도 하나의 올레핀 불포화 모노머 또는 올리고머 0.5 내지 2 중량%를 선택적으로 포함하는 하나 이상의 경화제의 0.5 내지 4 중량%; 그리고 선택적으로

- 적어도 하나의 점착성 수지의 무게의 최대 10 중량%(예컨대, 0.1 내지 10 중량%);

- 적어도 하나의 가소제의 최대 5 중량%(예컨대, 0.1 내지 5 중량%);

- 적어도 하나의 왁스의 최대 10 중량%(예컨대, 0.1 내지 10 중량%);

- 발포제를 위한 적어도 하나의 활성화제의 최대 3 중량%(예컨대, 0.05 내지 3 중량%);

뿐만 아니라, 선택적으로 적어도 하나의 충진재(충진재의 양이 바람직하게 10 중량%보다, 더욱 바람직하게는 5 중량% 보다 적더라도), 이때 백분율은 열적으로 팽창 가능한 재료의 총 중량의 중량비로 표시된다.

또 다른 실시예에서, 본 발명에서 사용 가능한 열적으로 팽창 가능한 재료는:

a) -25 내지 0.0℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블럭 코폴리머, 탄성체된 스티렌/부타디엔 블럭 코폴리머, 스티렌/이소프렌 블럭 코폴리머, 및 탄성체된 스티렌/이소프렌 블럭 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 제1 열가소성 탄성체의 5 내지 20 중량%,

b) 0.1 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 폴리우레탄, 스티렌/부타디엔 블럭 코폴리머, 탄성체된 스티렌/부타디엔 블럭 코폴리머, 스티렌/이소프렌 블럭 코폴리머 및 탄성체된 스티렌/이소프렌 블럭 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 제2 열가소성 탄성체의 15 내지 40 중량%,

c) 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머 및 에틸렌/메틸 아크릴산염 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 열가소성 폴리머의 10 내지 25 중량%,

d) 적어도 하나의 점착성 수지의 2 내지 10 중량%,

e) 적어도 20분 동안 150℃의 온도에서 가열된 때 팽창재가 부피로 적어도 1000% 팽창하게 하기에 유효한 양의 적어도 하나의 잠재적인 화학적 발포제,

f) 적어도 하나의 경화제의 (예컨대, 과산화물 또는 황 및/또는 황 화합물에 기초한) 0.5 내지 4 중량%을 포함하고,

여기에서 a) 내지 f)의 구성요소의 총합은 100 중량%보다 작고, 100 중량%까지의 나머지는 추가의 구성요소 또는 보조제로 구성된다.

이 실시예에서, 열가소성 탄성체 (a)와 b)) 는 바람직하게는 양쪽 모두 스티렌/이소프렌/스티렌 트리(tri)-블럭 코폴리머(SIS) 및 탄성체된 스티렌/이소프렌/스티렌 트리-블럭 코폴리머로부터 선택된다. 비-탄성체된 트리-블럭 코플리머는 특히 바람직하다. 스티렌 함량은 바람직하게 15 내지 25%의 범위 내에서, 보다 바람직하게 19 내지 21%의 범위 내에 있다. 적합한 재료는: 열가소성 탄성체 (a))를 위한 Hybrar 5127, 그리고 열가소성 탄성체 (b))를 위한 Hybrar 5125, 둘 다에 가용한 Kuraray이다.

열가소성 탄성체 (c))는 바람직하게 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머이다. 이의 비닐 아세테이트 함량은 바람직하게 24 내지 32%, 보다 바람직하게 27 내지 29%의 범위 내에 있다.

점착성 수지 (d))는 분해 페트롤리움 디스틸레이트(cracked petroleum distillates), 방향족 점착성 수지, 톨유(toll oil) 수지, 케톤 수지 및 알데하이드 수지로부터 유도된 로진 수지, 테르펜 수지, 테르펜 페놀 수지, 탄화수소 수지로 이루어진 군 내에서 선택될 수 있다. 적합한 로진 수지는 아비에트 산(abietic acid), 레보피마릭 산(levopimaric acid), 네오아비에틴 산(neoabietic acid), 덱스트로피마르 산(dextropimaric acid), 팔루스트르 산(palustric acid), 전술한 로진 산의 알킬 에스테르, 및 로진 산 유도체의 탄성체 제품이다. 바람직하게, 이들은 지방족 탄화수소 수지로부터 선택된다. 분자량(수 평균)은 1000 내지 2000의 범위 내에 있을 수 있다. (ASTM D-6090-97에 따라 측정되는) 연화점은 95 내지 105℃의 범위 내에 있을 수 있다. 적절한 재료는 ExxonMobile의 Escorez 1102이다.

분해에 의해 가스를 방출하는 "화학적 발포제" 또는 "물리적 발포제" 즉, 팽창하는 중공 비드(또한 때로 팽창할 수 있는 마이크로스피어로 불림)와 같은 모든 주지의 발포제는 본 발명의 발포제 (e))로서 적합하다. 서로 다른 발포제의 혼합물은 예컨대, 상대적으로 낮은 활성화 온도를 가진 발포제가 상대적으로 높은 활성화 온도를 가진 발포제와 결합하여 사용될 수 있도록 하는 데 사용될 수 있다.

"화학적 발포제"의 예는 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronithle), 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide), 디니트로소-펜타메틸렌테르라민(di-nitroso-pentamethylenetetramine), 4,4'-옥시비스(벤젠술폰산 하이드라지드), 디페닐 술폰(diphenyl sulfone)-3,3'-디술포하이드라지드(disulfohydrazide), 벤젠-1,3-디술포하이드라지드 및 p-톨루엔술포닐 세미카바지드(p-toluenesulfonyl semicarbazide)와 같은 아조(azo), 하이드라지드(hydrazide), 니트로소(nitroso) 및 카바지드(carbazide) 화합물을 포함한다. 특별히 바람직한 발포제는 아조디카르본아미드(azodicarbonamide)이다.

"화학적 발포제"는 아연 화합물(예컨대, 산화아연), (수정된) 요소 등과 같은 부가적인 촉매 또는 활성화제의 존재로부터 이익을 얻을 수 있다.

그러나, "물리적 발포제" 및 특별히 팽창 가능한 중공의 마이크로비드(때때로 마이크로스피어라고 하는)는 또한 유용하다. 유리하게, 중공의 마이크로비드는 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride) 코폴리머 또는 아크로릴로니트릴/아크릴레이트(메타크릴레이트) 코폴리머에 기초하며, 가벼운 탄화수소 또는 할로겐화된 탄화수소와 같은 캡슐에 넣어진 휘발성 물질을 포함한다.

적합한 팽창 중공 마이크로비드는 상업적으로 시판되는데, 예컨대, 각각 "Dualite"와 "Expancel" 상표로 Pierce & Stevens (현재는 Henkel Corporation의 일원) 또는 Akzo Nobel 에 의해 각각 시판되고 있다.

발포제는 구성물 총중량에 기초하여 6 내지 20 중량%, 특히 8 내지 17 중량%의 범위 내에 존재할 것이다.

경화제 (f))는 바람직하게, 원소 황 및 적어도 하나의 유기 이황화물 또는 다황하물의 과산화물 또는 혼합물이다. 바람직한 유기 황화물은 테트라메틸티우람(tetramethylthiuram) 아황산이다.

바람직하게, 1개 이상의 구성요소 (a)에서 f))는 다음의 양으로 존재한다:

a): 8 내지 16 중량%

b): 20 내지 35 중량%

c): 12 내지 20 중량%

d): 3 내지 8 중량%

e): 6 내지 20 중량%

f): 0.7 내지 2 중량%

본 발명의 이 실시예에 사용된 화합물은 또한 바람직하게는, 다음 중 하나 이상으로부터 선별되는 하나의 이상의 추가 구성요소 또는 보조제를 포함한다:

g) 10 내지 30 중량%의 충진재,

h) 2 내지 10 중량%의 가소재,

i) 1 내지 5 중량%의 경화 촉매,

k) 0.05 내지 3 중량%의 산화방지제 및/또는 안정제,

l) 0.05 내지 3 중량%의 촉진제(accelerator agent),

m) 1 내지 5 중량% 요소.

적합한 충진재 (g))의 예는 지면의 그리고 침전된 석회암, 활석, 탄산 칼슘, 카본 블랙, 칼슘-마그네슘 탄산염, 중정석, 점토, 운모, 그리고 규회석 및 녹니석과 같은 알루미늄-마그네슘-칼슘 타입의 규산염 충진재를 포함한다. 충진재 입자는 입자 크기가 25 내지 250㎛의 범위 안에 있을 수 있다. 충진재의 총 량은 15 내지 25 중량% 범위 내에 있을 수 있다. 그러나, 이는 또한 10 중량%, 더는 5 중량% 미만으로 한정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 팽창재는 충진재(위에서 언급된 재료의 입자와 같은, 여기에서 실질적으로 무기물 입자로서 정의된)를 포함하지 않는다.

적합한 가소제 (h))의 예는 이염기 산의 C_1-10 알킬 에스테르(예컨대, 프탈레이트 에스테르), 다이아릴(diaryl) 에테르, 폴리알킬렌(polyalkylene) 글리콜의 벤조산염, 유기 인산염, 및 페놀 또는 크레졸의 알킬설포네이트 산(alkylsulfonic acid) 에스테르를 포함한다. 예컨대, 디이소닐프탈레이트(diisononylphthalate)는 가소제로 사용될 수 있다.

산화아연은 선택적으로, 활성화된 형태로, 바람직하게 경화 촉매 (i))로 사용된다.

적합한 산화 방지제 및 안정제 (k))는 입체구조적으로 간섭받는 페놀 및/또는 티오에테르, 입체구조적으로 간섭받는 방향족 아민 등을 포함한다. 페놀 산화 방지제가 바람직하다.

적합한 가속제 (l))는 티아졸(thiazoles)과 술펜아미드(sulfenamides)에서 선택될 수 있다. 이는 특별히 2-메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole)과 결합하여 N-N'-디사이클로헥실-2-벤조티아졸술폰아미드(N-N'-dicyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamid)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 위에서 설명한 바와 같은 인서트를 포함하며, 이 인서트는 본 발명에 따른 인서트로 충진된 길이방향 공동을 가진 부재가 되도록 부재의 길이방향 공동에 삽입되는 방식으로 형성되어 구조된다.

더욱이, 본 발명은 상호 연결된 공동벽에 의해 형성되고 길이방향 공동 축선을 갖는 길이방향 공동을 포함하는 부재를 포함하며, 상기 부재는:

인서트의 열적으로 팽창 가능한 재료가 팽창된 상태로 변형되도록 130 내지 220℃ 범위의 온도에서 제1 항 내지 제6 항 중 적어도 한 항의 부재를 가열함으로써 얻어지는 음향 감쇠용 인서트, 그리고 이러한 부재를 포함하는 차량을 포함한다.

더욱이, 본 발명은 앞서 설명된 바와 같이, 인서트 제조를 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 :

- 2 개 이상의 교차 캐리어 판의 가닥을 그 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 압출시키는 단계,

- 캐리어 판(들)의 길이방향 모서리의 원하는 길이에서 압출된 가닥을 절단하는 단계,

- 열적으로 팽창 가능한 재료에 의해 덮여야 하는 선택된 캐리어 판면의 치수에 대응하는 폭을 갖는 캐리어 판의 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 평평한 가닥을 압출시키는 단계,

- 선택된 캐리어 판면을 덮도록 원하는 길이에서 열적으로 팽창 가능한 재료의 가닥을 절단하는 단계, 및

- 선택된 캐리어 판면(들) 상으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 절단된 가닥(들)을 고정하는 단계를 포함한다. 이는 예컨대, 재료가 접착성을 갖는 경우, 가능하다면 따뜻한 상태에서 접착 또는 자체-부착에 의해 이루어질 수 있다.

선택적으로, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이, 인서트를 제조하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 :

- 열적으로 팽창 가능한 재료의 가닥이 캐리어 판의 대응하는 면과 연결되는 방식으로 캐리어 판의 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 적절한 수의 평평한 가닥과, 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 2 개 이상의 교차하는 캐리어 판의 가닥을 하나 또는 두 단계에 걸쳐 함께 압출하는 단계, 및

- 캐리어 판의 길이방향 모서리의 원하는 길이에서 함께 압출된 가닥을 절단하는 단계를 포함한다.

또 다른 특징에 있어서, 본 발명은 상호 연결된 공동벽에 의해 형성되는 길이방향 공동 내의 공기로 인한 그리고 구조적으로 발생하는 진동을 감쇠하는 방법을 포함하며, 이 방법은 :

a) 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 부재를 획득하도록 상기 길이방향 공동 내의 소정 위치에 제7 항에 따른 인서트를 위치시키는 단계, 및

b) 상기 열적으로 팽창 가능한 재료가 팽창하여 상기 공동의 내부면과 접촉하게 함으로써 상기 공동을 밀봉시키도록 하는 온도로 상기 열적으로 팽창 가능한 재료를 가열하는 단계를 포함한다.

Claims (12)

1. 상호 연결된 공동벽에 의해 형성되고 길이방향 공동 축선을 갖는 길이방향 공동을 포함하는 부재에 있어서, 상기 부재는 음향 감쇠용 인서트를 포함하며, 이 음향 감쇠용 인서트는 :
   a) 2 개 이상의 캐리어 판을 포함하며, 이는
   a1) 길이방향 공동 축선 방향의 채널을 갖지 않으며,
   a2) 220℃ 이하의 온도로 가열된 때 비활성화 상태인 재료로 제작되고,
   a3) 각각의 캐리어 판은 2 개의 판면, 길이방향 공동 축선에 반드시 평행하게 형성된 길이방향 모서리, 및 길이방향 공동 축선에 반드시 직각으로 형성된 전방 및 후방 모서리를 가지며,
   a4) 2 개 이상의 캐리어 판은 길이방향 공동 축선에 평행한 하나 이상의 선을 따라 연결 또는 교차하며, 길이방향 공동 축선에 평행한 적어도 3 개의 세부구역으로 공동을 분할하고, 캐리어 판의 길이방향 모서리는 길이방향 공동 축선에 직각인 세부구역의 최장 대각선보다 더 길며,
   a4) 2 개 이상의 캐리어 판의 길이방향 모서리가 길이방향 공동 축선에 평행하게 되는 방식으로 길이방향 공동 내에 고정되고,
   a5) 각각의 세부구역 내부에서, 세부구역을 제한하는 캐리어 판면의 적어도 하나는 열적으로 팽창 가능한 재료의 층에 의해 피복되며,
   a6) 길이방향 축선에 직각인 팽창재의 그리고 캐리어 판의 결합된 횡단면의 면적은 공동의 대응하는 횡단면 면적의 최대 20%이고,
   b) 이에 따라, 열적으로 팽창 가능한 재료는 130 내지 220℃의 온도범위에서 가열된 때 적어도 1000%까지 팽창하도록 선택되며,
   c) 또한 이에 따라, 캐리어 판 상에서의 열적으로 팽창 가능한 재료의 두께 및 각각의 캐리어 판 상에서 피복되는 면적은 팽창 후에 길이방향 공동의 횡단면이 적어도 길이방향 공동 축선에 직각인 세부구역의 최장 대각선 만큼은 긴 길이방향 공동 축선에 평행한 길이를 따라 팽창재 및 캐리어 판에 의해 완전히 충진되는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 부재.
2. 제 1 항에 있어서,
   인서트의 캐리어 판의 길이방향 모서리는 20 내지 200㎜ 범위 내의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 부재.
3. 제 1 항 및 제 2 항 중 적어도 한 항에 있어서,
   인서트의 2 개 이상의 캐리어 판의 크기는 2 개 이상의 캐리어 판의 길이방향 모서리가 최근접한 공동벽으로부터 10㎜ 이하의 거리를 가지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 부재.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 있어서,
   캐리어 판의 두께 및 인서트의 열적으로 팽창 가능한 재료의 두께는 열적으로 팽창 가능한 재료의 팽창 후에 팽창된 재료의 결합된 면적과 길이방향 축선에 직각인 캐리어 판의 결합된 횡단면의 면적이 적어도 10:1의, 바람직하게는 적어도 50:1의 비를 가지도록 하는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 부재.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 있어서,
   인서트의 판면을 덮는 팽창재의 층은 전방 모서리로부터 5㎜를 넘지 않는 거리에서 시작하고, 캐리어 판의 후방 모서리로부터 5㎜를 넘지 않는 거리에서 끝나는 것을 특징으로 하는 부재.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항에 있어서,
   인서트의 열적으로 팽창 가능한 재료는 130 내지 220℃ 범위의 온도에서 가열된 때 적어도 1500%까지 팽창하는 것을 특징으로 하는 부재.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항의 부재의 인서트로서 사용될 수 있는 구조와 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 음향 감쇠용 인서트.
8. 상호 연결된 공동벽에 의해 형성되고 길이방향 공동 축선을 갖는 길이방향 공동을 포함하는 부재에 있어서, 상기 부재는: 인서트의 열적으로 팽창 가능한 재료가 팽창된 상태로 변형되도록 130 내지 220℃ 범위의 온도에서 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항의 부재를 가열함으로써 얻어지는 음향 감쇠용 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부재.
9. 제 8 항에 따른 부재를 포함하는 차량.
10. - 2 개 이상의 교차 캐리어 판의 가닥을 그 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 압출시키는 단계,
    - 캐리어 판(들)의 길이방향 모서리의 원하는 길이에서 압출된 가닥을 절단하는 단계,
    - 열적으로 팽창 가능한 재료에 의해 덮여야 하는 선택된 캐리어 판면의 치수에 대응하는 폭을 갖는 캐리어 판의 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 평평한 가닥을 압출시키는 단계,
    - 선택된 캐리어 판면을 덮도록 원하는 길이에서 열적으로 팽창 가능한 재료의 가닥을 절단하는 단계, 및
    - 선택된 캐리어 판면(들) 상으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 절단된 가닥(들)을 고정하는 단계를 포함하는 제 7 항에 따른 인서트를 제조하는 방법.
11. 열적으로 팽창 가능한 재료의 가닥이 캐리어 판의 대응하는 면과 연결되는 방식으로 캐리어 판의 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 열적으로 팽창 가능한 재료의 적절한 수의 평평한 가닥과, 길이방향 모서리에 평행한 방향으로 2 개 이상의 교차하는 캐리어 판의 가닥을 하나 또는 두 단계에 걸쳐 함께 압출하는 단계, 및
    - 캐리어 판의 길이방향 모서리의 원하는 길이에서 함께 압출된 가닥을 절단하는 단계를 포함하는 제 7 항에 따른 인서트를 제조하는 방법.
12. 상호 연결되는 공동벽에 의해 형성되는 길이방향 공동을 포함하는 부재 내에서 공기로 인해 그리고 구조적으로 발생하는 진동을 감쇠하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    a) 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항에 따른 부재를 획득하도록 상기 길이방향 공동 내의 소정 위치에 제 7 항에 따른 인서트를 위치시키는 단계, 및
    b) 상기 열적으로 팽창 가능한 재료가 팽창하여 상기 공동의 내부면과 접촉하게 함으로써 상기 공동을 밀봉시키도록 하는 온도로 상기 열적으로 팽창 가능한 재료를 가열하는 단계를 포함하는 감쇠 방법.

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