KR20140072478A - 자동차용 차음재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차음재에 미세 중공체를 함유하여 제조함으로써, 기존의 제조 설비에 별도의 설비를 추가하지 않으면서도 비중이 낮아 차량의 중량 감소 효과와 함께 기존의 차음재와 거의 동일한 차음 효과를 얻을 수 있는 자동차용 차음재를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 미세 중공체로서, 수분에 대한 저항성이 강하면서도 화학적으로 매우 안정된 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)를 이용함으로써, 차음재의 경량화와 함께 구 형태로 이루어진 미세 중공체의 충진률을 향상시켜 차음재(차음 시트)의 수축률의 감소 및 비틀림 방지 효과를 얻을 수 있도록 하고, 또한 제조공정 중의 점성저하로 인한 가공효율 증가와 제품 성형성 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 차음재를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 차음재는, 차량의 대쉬 패널 및 대쉬 인너 등에 사용되는 차음재에 있어서, 상기 차음재에는 0.1~10.0%의 중량비율로 미세 중공체가 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 차음재{SOUND INSULATION MATERIAL FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 차음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차음재에 미세 중공체를 함유시킴으로써, 기존 설비에 별도의 설비를 추가하지 않으면서도 미세 중공체에 의한 공극 확보로 차음 성능을 저하시키지 않으면서도 차음재의 비중을 낮춰 결과적으로 차량의 중량을 줄일 수 있도록 한 자동차용 차음재에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행중 엔진으로부터 지속적으로 소음이 발생하게 되고, 이러한 소음은 차량의 실내외로 전달되게 된다. 이때, 차량의 실내로 전달된 소음은 운전자 및 탑승자로 하여금 불쾌한 기분을 갖게 하거나 고막 등을 자극하는 요인이 되기도 한다.

이 때문에, 자동차의 제조시 엔진룸에서 발생된 소음이 차량의 실내측으로 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 방음 재료를 이용하게 된다. 방음 재료는 통상적으로 차체의 전반에 걸쳐 이용되고 있다.

특히, 이러한 방음재료는 대부분 다층 구조로 이루어지는데, 이는 조성과 밀도가 서로 다른 재료가 조합하여 다층 구조로 제작함으로써, 동일한 재료를 이용하여 동일한 두께로 제조하였을 때에 비해 중량 대비 유리한 흡차음 효과를 얻을 수 있게 하기 위한 것이다. 또한, 다층 구조의 방음재료는 크게 흡음재와 차음재를 조합하여 적층한 후 사용하는 방법이 일반적이다.

한편, 방음 재료는 그 중량이 많이 나갈수록 차량의 연비를 떨어뜨리기 때문에 연비 향상을 위하여 보다 경량화된 재료를 개발하여 사용되고 있다. 경량화를 위한 재료로서는, 흡음재의 경우, 주로 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)과 경량화가 가능한 섬유류(Polyethylene Terephatalate Fiber: PET fiber)가 사용되고 있다.

또한, 경량화를 위한 차음재로는, 특허문헌1과 같이, EPDM, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 탄산칼슘(CaCo₃), 스테아르산(Stearic Acid), LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene), 탄성중합체(elastomer) 및 배합유(Process Oil)로 구성된다. 이처럼 EVA 계열을 사용하는 차음재는 그 비중이 1.5 ~2.0 사이의 시트(Sheet) 모양으로 제조한 후 다시 사용되고 있다.

한편, 상기 흡음재는 저비중류의 폼류나 섬유류를 사용하는 반면, 차음재는 비중이 1.5 ~ 2.0 인 EVA를 기재로 한 시트가 사용되고 있는 이유는 차음 효과 때문이었다. 다시 말하면, 질량 법칙이 차음 성능에 적용되기 때문에 비중이 큰 충전재를 가공성이 좋은 결합재용 수지에 높은 비율로 혼합하여 차음재의 면밀도를 크게 할 필요가 있기 때문이었다.

이와 같은 차음재는, 자동차의 경우, 비중이 무거운 고무 종류인 헤비레이어(Heavy layer)를 재료로 한 제품이 주로 사용되고 있다. 상기 차음재는 흡음재와 함께 자동차의 본넷의 내측면이나 대쉬 패널, 또는 자동차 내부의 패널에 접착되어 소음원으로부터 전달된 소음이 일부를 반사시켜 외부로 보내고, 일부는 통과시키며 감쇄시키는 작용을 한다.

따라서 본넷에 설치된 차음재는 엔진으로부터 발생된 소음을 감쇄시키는 한편 외부로 반사시키게 되고, 자동차 내부의 패널에 설치된 차음재는 엔진이나 외부의 소음을 외부로 반사시키거나 감쇄시킴으로써 자동차의 실내를 소음의 피해로부터 보호할 수 있도록 한다.

하지만, 종래의 차음재는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 차음재의 비중이 1.5 ~2.0 범위로서 차음재의 중량이 늘어나게 하는 요인으로 작용하였다.

(2) 이러한 중량은 차량의 전체 중량을 늘이는 요인이 되어 결과적으로 차량의 연비를 저하시키는 요인이 되고 있다.

한국등록특허 제10-0889848호(등록일자 : 2009년 03월 13일)

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 차음재에 미세 중공체를 함유하여 제조함으로써, 기존의 제조 설비에 별도의 설비를 추가하지 않으면서도 비중이 낮아 차량의 중량 감소 효과와 함께 기존의 차음재와 거의 동일한 차음 효과를 얻을 수 있는 자동차용 차음재를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이러한 미세 중공체로서, 수분에 대한 저항성이 강하면서도 화학적으로 매우 안정된 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)를 이용함으로써, 차음재의 경량화와 함께 구 형태로 이루어진 미세 중공체의 충진률을 향상시켜 차음재(차음 시트)의 수축률의 감소 및 비틀림 방지 효과를 얻을 수 있도록 하고, 또한 제조공정 중의 점성저하로 인한 가공효율 증가와 제품 성형성 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 차음재를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 차음재는, 차량의 대쉬 패널 및 대쉬 인너 등에 사용되는 차음재에 있어서, 상기 차음재에는 0.1~10.0%의 중량비율로 미세 중공체가 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 미세 중공체는 비중량이 0.2~0.8㎏/㎥인 것을 특징으로 한다. 그리고, 이러한 상기 미세 중공체는 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 차음재는 비중이 1.1~1.4인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자동차용 차음재에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 기존의 차음재를 제조하는 공정에 미세 중공체를 더 추가하여 제조하면 되기 때문에 별도의 제조 장비를 구성하지 않으면서도 기존의 차음재와 비교하여 경량의 가벼운 차음재를 제조할 수 있다.

(2) 미세 중공체로서, 수분에 대한 저항성이 강하고, 화학적으로 매우 안정된 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)로 제조된 고강도, 저비중의 중공체를 이용함으로써, 기존의 충진재(유산바륨, 탄산칼슘 등)에 비해 중량 저감 효과를 높일 수 있다.

(3) 그리고, 이러한 미세 중공체가 구 형태(가장 낮은 표면적)이기 때문에 충진률을 향상시켜 주면서도 차음재(차음 시트)의 수축률의 감소 및 비틀림 방지 효과를 얻을 수 있다. 또한 제조공정 중의 점성저하로 인한 가공효율 증가와 제품 성형성 향상 효과가 있다.

(4) 본 발명의 경우 그 비중이 1.1~1.4로서, 기존의 1.5 ~2.0의 차음재와 비교하여, 약 30% 정도의 중량을 감소키는 효과를 볼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예와 비교예들의 차음 성능을 비교하기 위한 시험 장치의 구성을 보여주기 위한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예와 비교예1 내지 비교예3의 차음 성능(투과 손실)을 비교한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 자동차용 차음재는, 차음재를 제조함에 있어서 여기에 미리 정해진 비율의 미세 중공체를 함유하여 제조함으로써, 차음재의 중량 감소 효과와 함께 차음 효과를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명은, 차음재의 기재로서 올레핀계 수지를 이용하고, 여기에 함유되는 미세 중공체로서 수분에 대한 저항성이 강하고, 화학적으로 매우 안정된 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)로 제조한 것을 이용한다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차음재는, 통상적으로 자동차용으로 제조되는 차음재에 미세 중공체를 함유하여 이루어진 것이다. 여기서, 차음재는 통상적으로 차량에서 이용되는 것이라면 어떠한 것이라도 이용할 수 있으나, 예시적으로 차음재의 기재로 올레핀계 수지를 이용하는 것을 예로 들 수 있다.

특히, 상기 미세 중공체는 차음재에 함유되는 중량 비율이 0.1~10.0% 범위 내에서 이루어지게 되는데, 이때 미세 중공체의 함량은 차음재의 비중이 1.1~1.4가 되도록 그 중량 비율을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 미세 중공체로는 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)인 것을 이용하는 것이 바람직하며, 이때의 비중량은 이 0.2~0.8㎏/㎥인 것을 이용한다.

이는 소다 라임 보로실케이트 유리가 수분에 대한 저항성이 강할 뿐만 아니라 화학적으로 안정되어 있는 고강도 저비중의 중공체이기 때문이다. 이에 차음재에 충진되는 기존의 다른 충진재, 예를 들어서, 유산 바륨이나 탄산칼슘에 비하여 중량 저감 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다. 즉, 미세 중공체의 특성상 구 형태로 이루어지기 때문에 표면에 불균일한 많은 공극을 가진 기존의 다른 충진재에 비해서 그 표면적을 줄일 수 있게 되고, 또한, 미세 중공체의 표면은 유리성분으로 마찰이 적어 미세 중공체 사이로 기재가 잘 스며들어 충진률을 높여 차음재의 비중을 낮출 수 있게 되고, 차음재를 시트 형태로 제작시 수축률의 감소 효과와 함께 비틀림 방지 효과도 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 미세 중공체를 차음재에 첨가하는 공정은, 통상의 차음재를 제조하는 공정에서 원료의 혼합시 미세 중공체를 함께 추가하여 혼합한 다음 통상의 제조방법에 따라서 제조하게 된다. 따라서, 기존의 설비에 별도의 설비를 추가하지 않으면서도 비중이 낮은 차음재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정 중의 점성저하로 인한 가공효율 증가와 제품 성형성을 향상시킬 수 있게 된다.

< 차음 성능 비교>

본 발명의 실시예와 비교예1 내지 비교예3의 차음 성능을 비교해 보면 다음과 같다. 여기서, 실시예와 비교예들에 사용된 기재 및 그 비중 그리고 두께는 다음의 [표 1]과 같다.

구분	실시예	비교예1	비교예2	비교예3
시편	저비중 차음재	TPE	EVA	EVA
비중	1.24	1.50	1.75	2.00
두께	2.3t
1) 비교예2 및 비교예3은 동일 재질(EVA)을 기재로 이루어지며 그 비중에서 차이가 있다. 2) 실시예의 시편은 올레핀계 수지를 기재로 하여 미세 중공체를 함유하여 비중이 1.24가 되게 제조된 것임.

이와 같은 시편(Test Material)은, 도 1과 같이, 임피던스 튜브의 일단에 설치하고, 그 타단에 스피커(35.4~25.6㎑)로 소음을 임의로 발생한 다음, 이 임피던스 튜브에 구비된 마이크로 폰(Microphone)을 이용하여 차음 성능(Sound Transmission Loss)을 측정하였다.

도 1의 측정장치를 통해 측정한 차음 성능(투과 손실)은 도 2와 같다. 도 2에서, 실시예의 경우 다른 비교예들과 비교하여 전체 주파수 대역에서 그 차이가 크게 발생하지 않음을 알 수 있다.

이는 본 발명에 따른 실시예가 기존의 비교예들과 유사한 차음 성능을 얻을 수 있으면서도 그 비중에서는 비교예들보다 가벼워 차음재의 중량 저감 효과를 얻고 있음을 알 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 차음재는 기존의 차음재와 비교하여 차음 성능이 저하되지 않으면서도 그 전체 중량을 감소시켜 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (5)

1. 대쉬 패널 및 대쉬 인너를 포함하는 차량에 사용되는 차음재에 있어서,
   상기 차음재에는 0.1~10.0%의 중량비율로 미세 중공체가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 차음재.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 미세 중공체는 소다 라임 보로실리케이트 유리(Soda-lime-borosilicate glass)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 차음재.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 미세 중공체는 비중량이 0.2~0.8㎏/㎥인 것을 특징으로 하는 자동차용 차음재.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차음재는 비중이 1.1~1.4인 것을 특징으로 하는 자동차용 차음재.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 차음재는 올레핀계 수지를 기재로 한 것을 특징으로 하는 자동차용 차음재.

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