KR20120107400A

KR20120107400A - 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재

Info

Publication number: KR20120107400A
Application number: KR1020110025076A
Authority: KR
Inventors: 이수남; 이기동; 이원구; 조병철
Original assignee: 엔브이에이치코리아(주)
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2012-10-02

Abstract

본 발명은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1펠트층 및 전술한 제1펠트층의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유된 제2펠트층으로 이루어진다.
전술한 구조로 이루어진 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 토양에 존재하는 미생물에 의해 쉽게 분해되기 때문에, 합성수지로 이루어진 종래에 흡음재에 비해 생분해속도가 빠르며, 분진발생이 최소화되고, 우수한 흡음성 및 기계적 강도를 나타낸다.
또한, 생분해 과정에서 휘발성 유기화합물이 배출되지 않고, 이산화탄소의 발생량이 매우 낮아 환경친화적인 특성을 나타낸다.

Description

천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재 {SOUND ABSORBING MATERIALS FOR VEHICLE USING RENEWABLE BIOMASS}

본 발명은 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1펠트층 및 전술한 제1펠트층의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유된 제2펠트층으로 이루어진다.

자동차를 운전하게 되면 여러 가지 소음이 발생하는데, 엔진룸으로부터 발생하는 소음과, 타이어와 노면의 마찰로 인해 발생하는 소음 등이 공기를 통해 자동차의 실내로 전달된다.

이처럼 실내로 전달되는 소음을 감소시키기 위해 자동차 내장용 흡음재가 사용되며, 차량의 대쉬 아이솔레이션 패드(Dash isolation pad)나 플로워 카펫(floor carpet) 등으로 적용되어 차량 실내의 소음을 줄여주는 역할을 하게 된다.

종래에는 자동차 내장용 흡음재를 제조할 때, 석유화학 원료를 기반으로 하는 재료가 주로 사용되었는데, 이러한 석유화학 원료를 기반으로 하는 재료는 석유자원이 고갈되어 감에 따라, 원가상승 및 수급조절에 문제점이 발생할 가능성을 항상 내포하고 있으며, 생산과정에서 발생하는 이산화탄소로 인해 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

또한, 소각을 통해 폐기처분할 때는 휘발성 유기화합물이 배출되어 환경을 오염시키고, 토양에 매립하여 폐기처분할 경우에는 생분해 속도가 매우 더뎌 토양이 오염되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 토양에 존재하는 미생물에 의해 쉽게 분해되어 생분해 속도가 빠르며, 우수한 흡음성과 기계적 강도가 향상된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생분해 과정에서 휘발성 유기화합물이 배출되지 않고, 이산화탄소의 발생량이 매우 낮아 친환경적인 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 제1펠트층 및 상기 제1펠트층의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유된 제2펠트층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 상기 제2펠트층의 상부면에 형성되는 차음층 및 상기 차음층의 상부면에 형성되는 폴리우레탄폼층을 더 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1펠트층은 바이오보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제2펠트층은 면섬유 20 내지 60 중량부, 바이오보강섬유 20 내지 60 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 차음층은 40 내지 60㎛의 두께를 가지며, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 다르면, 상기 폴리우레탄폼층은 바이오폴리올 50 내지 80 중량부를 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오폴리올은 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오보강섬유는 폴리유산섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 바이오바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스코어형 복합섬유이며, 상기 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃인 저융점 폴리유산수지로 이루어지고, 상기 코어성분은 폴리유산수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 토양에 존재하는 미생물에 의해 쉽게 분해되어 생분해 속도가 빠르며, 흡음성과 기계적 강도가 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 생분해 과정에서 휘발성 유기화합물이 배출되지 않고, 이산화탄소의 발생량이 매우 낮아 환경친화적인 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 나타낸 분해사시도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 제1펠트층(10) 및 전술한 제1펠트층(10)의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유된 제2펠트층(20)으로 이루어진다.

또한, 전술한 제2펠트층(20)의 상부면에 형성되는 차음층(30) 및 전술한 차음층(30)의 상부면에 형성되는 폴리우레탄폼층(40)을 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

전술한 제1펠트층(10)은 바이오보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어지는데, 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재의 기재가 되는 층으로, 흡음재의 분진발생을 최소화하고, 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다.

이때, 전술한 바이오보강섬유는 용융온도가 170℃ 이상인 폴리유산섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 전술한 바이오바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스코어형 복합섬유이며, 전술한 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃인 저융점 폴리유산수지로 이루어지고, 전술한 코어성분은 용융온도가 170℃ 이상인 폴리유산수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어진다.

전술한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유는 전분에 함유된 글루코스를 분해하여 액체 상태의 1,3-프로판디올을 추출한 후 원유의 증류과정에서 추출한 테레프탈릭산과의 축합중합을 통해 제조된 수지를 용융방사하여 얻은 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 제2펠트층(20)은 전술한 제1펠트층(10)의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유되는데, 면섬유 20 내지 60 중량부, 바이오보강섬유 20 내지 60 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어져 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재의 흡음성능을 개선하는 역할을 한다.

전술한 면섬유는 자연적으로 형성된 넓은 비표면적을 갖기 때문에, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 차단하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재의 흡음성능을 향상시키는 역할을 한다.

이때, 전술한 바이오보강섬유 및 전술한 바이오바인더섬유는 전술한 제1펠트층에 사용되는 성분과 동일하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.

전술한 차음층(30)은 전술한 제2펠트층(20)의 상부면에 40 내지 60㎛의 두께로 형성되며, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어지는데, 전술한 차음층(30)은 필름형태, 시트형태 및 코팅 등의 방법을 통해 형성될 수 있으며, 자동차의 실내로 유입되는 소음을 차단하는 역할을 한다.

전술한 폴리우레탄폼층(40)은 전술한 차음층(30)의 상부면에 형성되며, 바이오폴리올 50 내지 80 중량부를 포함하는데, 전술한 바이오폴리올은 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어진다.

전술한 성분으로 형성된 폴리우레탄폼층(40)은 자동차의 실내로 유입되는 소음을 흡음 및 차음하는 역할을 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재의 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 70 중량부에 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어지는 시스코어형섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 카딩공법으로 웹을 형성하여 200g/m²의 면밀도를 갖도록 적층하고, 니들펀칭하여 제1펠트층을 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1을 통해 제조된 제1펠트층의 상부면에 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 20 중량부, 면섬유 50 중량부 및 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어지는 시스코어형 섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 에어레이드공법으로 웹을 형성하여 800g/m²의 면밀도를 갖도록 적층하고, 열압착공법으로 제조된 제2펠트층을 적층한 후에 예열공정 및 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5밀리미터인 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<실시예 3>

실시예 2와 동일하게 진행하되, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 30 중량부, 면섬유 40 중량부 및 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어진 시스코어형 섬유 30 중량부를 사용하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<실시예 4>

실시예 2와 동일하게 진행하되, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 40 중량부, 면섬유 30 중량부 및 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어진 시스코어형 섬유 30 중량부를 사용하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<실시예 5>

실시예 2와 동일하게 진행하되, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 50 중량부, 면섬유 20 중량부 및 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어진 시스코어형 섬유 30 중량부를 사용하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<비교예 1>

폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 20 중량부, 면섬유 50 중량부 및 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어진 시스코어형 섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 에어레이드공법으로 웹을 형성하여 면밀도가 1000g/m²이 되도록 적층하고, 열압착공법으로 펠트층을 제조한 후에 예열공정 및 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5밀리미터인 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<비교예 2>

폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 70 중량부에 시스가 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어가 폴리유산수지로 이루어지는 시스코어형섬유 30 중량부를 혼섬한 후에 카딩공법으로 웹을 형성하여 1000g/m²의 면밀도를 갖도록 적층하고, 니들펀칭하여 펠트층을 제조한 후에 예열공정 및 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5밀리미터인 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

전술한 실시예 2 내지 5 및 비교예 1을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 KS M6518의 1호 형으로 MD(Machine Direction)와 AMD(Across Machine Direction) 시편을 각각 5매씩 제작하여 200mm/min의 인장속도로 인장강도를 측정하여 그 평균값을 아래 표 1에 나타내었다.

(단, 내열인장강도는 80±2℃의 온도에서 50시간 방치 후 측정하였으며, 내습인장강도는 40±2℃, 상대습도 95% 이상에서 336시간 방치 후 측정하였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 비교예 1을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재에 비해 인장강도가 월등하게 증가되는 것을 알 수 있다.

전술한 실시예 2 내지 5 및 비교예 2를 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 흡음률 평가방법인 ISO R 354, Alpha Cabin법으로 측정된 시편 3매의 흡음계수 평균값을 표 2에 나타내었다.

<표 2>

위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 비교예 2를 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흠음재에 비해 제2펠트층이 더 형성되어 흡음성능이 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.

<실시예 6>

실시예 1에 의해 제조된 제1펠트층의 상부면에 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 20 중량부와 면섬유 50 중량부 및 시스성분은 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어성분은 폴리유산수지로 이루어진 시스-코어형 복합섬유 30 중량부를 혼섬한 후 에어레이드공법으로 웹을 형성하여 면밀도가 800g/m²이 되도록 적층하고, 열압착공법을 이용하여 제2펠트층을 형성한 후에 제1펠트층과 결합시키고, 제2펠트층 상부면에 두께가 50㎛인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름을 형성한 후에 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께 5mm 제품으로 제조하고, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름의 상부면에 바이오다관능알코올 14 중량부와 석유화학 합성 다관능알코올 86 중량부가 혼합된 바이오폴리올 70 중량부에 일정량의 촉매와 물을 첨가시켜 바이오폴리올합성액을 제조하여 이소시아네이트와 반응시킨 후 밀도가 85kg/m³가 되도록 발포시켜 두께가 20mm인 바이오폴리우레탄폼층을 형성하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<비교예 3>

폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유 20 중량부와 면섬유 50 중량부 및 시스성분은 저융점폴리유산수지로 이루어지고 코어성분은 폴리유산수지로 이루어진 시스-코어형 복합섬유 30 중량부를 혼섬한 후 에어레이드공법으로 웹을 형성하여 면밀도가 1000g/m²이 되도록 적층한 후에 열압착공법으로 펠트층을 제조하고, 펠트층의 상부면에 두께가 50㎛인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름을 형성한 후 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께가 5mm인 흡음재를 제조하고, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름의 상부면에 바이오다관능알코올 14 중량부와 석유화학 합성 다관능알코올 86 중량부를 혼합하여 제조된 바이오폴리올 70 중량부에 일정량의 촉매와 물을 첨가시켜 바이오폴리올합성액을 제조하여 이소시아네이트와 반응시킨 후 밀도사 85 kg/m³로 발포시켜 두께가 20mm인 바이오폴리우레탄폼층을 형성하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

<비교예 4>

실시예 1과 동일하게 진행하되 면밀도가 1000g/m²인 펠트층을 제조하고, 펠트층 상부에 두께가 50㎛인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름을 형성하고, 예열공정과 냉각성형공정을 거쳐 두께사 5mm인 흠음재를 제조하고, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트필름의 상부면에 바이오다관능알코올 14 중량부와 석유화학 합성 다관능알코올 86 중량부를 혼합하여 제조된 바이오폴리올 70 중량부에 일정량의 촉매와 물을 첨가시켜 바이오폴리올합성액을 제조하여 이소시아네이트와 반응시킨 후 밀도가 85kg/m³으로 발포시켜 두께가 20mm인 바이오폴리우레탄폼층을 형성하여 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 제조하였다.

전술한 실시예 6과 비교예 3을 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 분진 평가방법인 GM9635P의 평가방법에 의해 진행하여 그 결과값을 표 3에 나타내었다.

{단, 분진평가는 50×50mm의 시편 4매를 제조한 후에, 4L의 뚜껑이 있는 금속용기를 사용하여 분당 150회의 진동(Shake)속도로 진행하였다.}

<표 3>

위에 표 3에 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 제1펠트층을 적용함으로 인해 분진발생이 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.

또한, 전술한 실시예 6과 비교예 4를 통해 제조된 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재를 흡음률 평가방법인 ISO R 354, Alpha Cabin법으로 측정된 시편 3매의 흠음계수 평균값을 표 4에 나타내었다.

<표 4>

위에 표 4에 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 제2펠트층이 적용되어 흡음성능이 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.

10 ; 제1펠트층
20 ; 제2펠트층
30 ; 차음층
40 ; 폴리우레탄폼층

Claims

제1펠트층; 및
상기 제1펠트층의 상부면에 형성되며, 면섬유가 함유된 제2펠트층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 1에 있어서,
상기 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재는 상기 제2펠트층의 상부면에 형성되는 차음층; 및
상기 차음층의 상부면에 형성되는 폴리우레탄폼층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1펠트층은 바이오보강섬유 60 내지 80 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 1에 있어서,
상기 제2펠트층은 면섬유 20 내지 60 중량부, 바이오보강섬유 20 내지 60 중량부 및 바이오바인더섬유 20 내지 40 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 2에 있어서,
상기 차음층은 40 내지 60㎛의 두께를 가지며, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 2에 있어서,
상기 폴리우레탄폼층은 바이오폴리올 50 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 6에 있어서,
상기 바이오폴리올은 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올을 포함하여 이루어지거나, 동식물 기름에서 추출하여 합성된 바이오 다관능 알코올 1 내지 99 중량부 및 석유에서 추출한 다관능 알코올 1 내지 99 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 바이오보강섬유는 폴리유산섬유 및 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 바이오바인더섬유는 시스성분과 코어성분으로 이루어진 시스코어형 복합섬유이며,
상기 시스성분은 용융온도가 120 내지 140℃인 저융점 폴리유산수지로 이루어지고,
상기 코어성분은 폴리유산수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연자원을 이용한 자동차 내장용 흡음재.