KR20150024966A

KR20150024966A - 자동차용 고내열성 흡차음재

Info

Publication number: KR20150024966A
Application number: KR20130101632A
Authority: KR
Inventors: 이수남
Original assignee: 엔브이에이치코리아(주)
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-10

Abstract

본 발명은 자동차용 고내열성 흡차음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 소음원과 가장 근접한 부위에 실린더 블록 커버 등으로 적용되어 엔진으로부터 발생하는 소음을 저감시켜 차량의 실내에 정숙성을 개선하는 자동차용 고내열성 흡차음재에 관한 것이다.
상기의 자동차용 고내열성 흡차음재는 무기섬유와 열경화성 바인더로 이루어진 기재층 및 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 표피층으로 이루어지는데, 상기의 구조로 이루어지는 자동차용 고내열성 흡차음재는 기재층과 표피층을 내구성과 난연성이 우수한 섬유로 형성하고, 내열온도가 200℃ 이상인 열경화성 바인더로 결속시켜, 200℃의 고온에서도 우수한 형태안정성과 우수한 흡차음성을 나타낸다.

Description

자동차용 고내열성 흡차음재 {SOUND ABSORBING AND INSULATING MATERIAL FOR VEHICLE HAVING HIGH HEAT-RESISTANCE}

본 발명은 자동차용 고내열성 흡차음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 소음원과 가장 근접한 부위에 실린더 블록 커버 등으로 적용되어 엔진으로부터 발생하는 소음을 저감시켜 차량의 실내에 정숙성을 개선하는 자동차용 고내열성 흡차음재에 관한 것이다.

내연기관으로 작동되는 자동차의 주된 소음은 연료가 연소할 때 발생하는 엔진부위의 소음으로, 이러한 소음은 대쉬 패널과 공기를 통해 자동차의 실내로 전달되는데, 이러한 엔진소음은 최근 고출력 엔진의 개발로 인해 더욱 심해지고 있으며, 자동차의 실내소음 역시 증가되고 있다.

일반적으로 흡차음재의 사용량은 소음원과 거리의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에, 자동차 엔진의 출력이 높아질수록 엔진 소음을 감소시키기 위해 적용되는 인슐레이션 대쉬(insulation dash), 인슐레이션 후드(insulation hood) 및 대쉬 아이솔레이션 패드(dash isolation pad) 등의 자동차용 흡차음재의 중량을 증가시키는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 흡차음재의 중량을 증가시키는 종래에 방법은 흡차음재의 중량증가가 한계점에 도달한 상태로, 자동차의 실내 소음을 감소시키는데 한계가 있으며, 흡차음재의 중량 증가로 인해 자동차의 연비가 감소하는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 엔진의 소음원과 가장 근접한 부위에 흡차음재를 적용하는 방법이 사용되었는데, 엔진의 소음원에 근접할수록 열원에 근접하기 때문에 200℃ 이상의 고온 환경에서도 형상 유지가 가능하여 흡음재로써의 기능 발휘로 인하여 요구되는 내열성이 증가되게 되고, 화재의 위험성으로 인하여 난연성의 요구도 증가되기 때문에 종래에 자동차용 흡차음재로 적용되는 소재로는 적용의 한계점이 있었다.

본 발명의 목적은 우수한 흡차음성을 나타내며, 200℃의 고온 환경에서도 형상 유지가 가능하여 흡차음재로의 기능을 발휘할 수 있도록, 우수한 내열성을 나타내고, 화재의 위험성으로부터 안전성을 확보할 수 있는 자동차용 고내열성 흡차음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기재층에 상대적으로 가격이 저렴한 무기섬유를 적용하고 표피층에는 크림프가 부여된 슈퍼섬유를 적용하여 원가경쟁력과 표면에 보플 발생이 억제되어 우수한 품질을 나타내는 자동차용 고내열성 흡차음재를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 무기섬유와 열경화성 바인더로 이루어진 기재층 및 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 표피층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 기재층은 무기섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 10 내지 100 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기섬유는 금속섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 암석섬유, 실리카섬유 및 세라믹섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 표피층은 슈퍼섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 200 내지 400 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 슈퍼섬유는 1 내지 10개/cm의 크림프가 형성되며, 직경이 5 내지 33㎛이고, 길이가 20 내지 100mm인 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열경화성 바인더는 페놀수지 또는 에폭시혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 페놀수지는 레졸형 및 노볼락형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 에폭시 혼합물은 에폭시 100 중량부, 경화제 1 내지 20 중량부, 촉매 1 내지 10 중량부 및 유기용매 5 내지 70 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열경화성 바인더에는 열경화성 바인더 100 중량부 대비 난연제 10 내지 40 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재는 우수한 흡차음성을 나타내며, 200℃의 고온 환경에서도 형상 유지가 가능하여 흡참음재로의 기능을 발휘할 수 있도록, 우수한 내열성을 나타내고, 화재의 위험성으로부터 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 기재층에 상대적으로 가격이 저렴한 무기섬유를 적용하고 표피층에는 크림프가 부여된 슈퍼섬유를 적용하여 원가경쟁력과 표면에 보플 발생이 억제되어 우수한 품질을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 고내열 흡차음재를 실린더 블록 커버로 장착한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 고내열 흡차음재를 실린더 블록 커버로 장착한 상태를 촬영한 사진이다.

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 자동차용 고내열성 흡차음재는 무기섬유와 열경화성 바인더로 이루어진 기재층(10) 및 상기 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되는 표피층(20)으로 이루어진다.

상기 기재층(10)은 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재의 기재가 되는 층으로, 무기섬유와 열경화성 바인더로 이루어지며, 더욱 상세하게는 무기섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 10 내지 100 중량부로 이루어진다.

상기 무기섬유는 직경이 10 내지 25㎛이며 길이가 20 내지 100mm인 금속섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 암석섬유, 실리카섬유 및 세라믹섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 슈퍼섬유 대비 상대적으로 가격이 저렴하기 때문에 자동차용 고내열성 흡차음재의 제조비용을 절감하는 역할 및 엔진에서 발생하는 열과 소음이 자동차의 실내로 유입되는 것을 감소시키는 역할을 한다.

상기 열경화성 바인더는 페놀수지 또는 에폭시혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 무기섬유를 결속시키며, 200℃의 온도에서도 본 발명에 따른 자동차용 고내열 흡차음재의 형상을 유지시켜주는 역할을 한다.

상기 페놀수지는 레졸형 및 노볼락형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 에폭시혼합물은 에폭시 수지 100 중량부, 경화제 1 내지 20 중량부, 촉매 1 내지 10 중량부 및 유기용매 5 내지 70 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 에폭시수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(bisphenol A diglycidyl ether), 비스페놀 F 디글리시딜 에테르(bisphenol F diglycidyl ether), 폴리옥시프로필렌 디글리시딜 에테르(polyoxypropylene diglycidyl ether), 포스파젠 디글리시딜 에테르(phosphazene diglycidyl ether), 페놀 노볼락 에폭시(phenol novolac epoxy), 오르토-크레졸 노볼락 에폭시(o-cresol novolac epoxy) 및 비스페놀 A 노볼락 에폭시(bisphenol A-novolac epoxy)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유기용매는 메틸에틸케톤(MEK) 및 디메틸카보네이트(DMC)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 무기섬유에 상기 에폭시혼합물이 일정한 농도로 침투할 수 있도록 상기 에폭시혼합물을 고르게 분산시키는 역할을 한다.

또한, 상기 열경화성 바인더에는 열경화성 바인더 100 중량부 대비 난연제 10 내지 40 중량부가 더 함유될 수도 있는데, 난연제의 성분은 특별히 한정되지 않고, 상기 열경화성 바인더에 난연성을 부여할 수 있는 성분이면 어떠한 것이든 사용가능하나, 멜라민시아누레이트(melamincyanurate)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 표피층(20)은 상기 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되며, 슈퍼섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 200 내지 400 중량부로 이루어진다.

상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 1 내지 10개/cm의 크림프가 형성되며, 직경이 5 내지 33㎛이고, 길이가 20 내지 100mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 슈퍼섬유는 상기와 같이 크림프가 형성되어 부직포 제조 시 슈퍼섬유들 간의 결속력을 높여 주어 물성이 우수한 자동차용 고내열성 흡차음재를 제공하며, 표피층(20)의 표면에 보플이 발생하는 것을 억제하여 외관을 개선하고, 엔진에서 발생하는 열과 소음이 자동차의 실내로 유입되는 것을 차단한다.

상기 열경화성 바인더는 상기 기재층(10)에 사용된 것과 성분 및 역할이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 표피층(20)을 형성하여 적층체를 제조한 후에는, 제조된 적층체를 엔진의 실린더 블록 커버용 금형에 투입하고 200℃의 온도조건에서 200초 동안 100 kgf/cm²의 압력으로 성형하여 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재로 제조한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<제조예 1>

직경이 12㎛이며, 길이가 80mm의 E-유리(E-galss)섬유를 타면한 후 카딩공법으로 웹을 형성하여 500g/m²의 면밀도를 갖도록 적층하고, 니들펀칭공법으로 웹을 결속하여 부직포를 제조하고, 포름알데히드류와 페놀류가 1.5의 몰비로 구성된 레졸형 페놀수지에 상기 부직포를 함침시킨 후에 레졸형 페놀수지가 100g/m²이 남도록 탈수공정을 거쳐 600g/m²의 기재층을 제조하였다.

<제조예 2>

크림프가 6개/cm인 1.5de, 50mm의 메타-아라미드(m-Aramid)섬유 90%와 크림프가 6개/cm인 1.5de, 50mm의 파라-아라미드(p-Aramid)섬유 10%를 혼면한 후 카딩공법으로 웹을 형성하여 150g/m²의 면밀도를 갖도록 적층하고, 니들펀칭공법으로 웹을 결속하여 표피층용 부직포를 제조하고, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(bisphenol A diglycidyl ether)와 비스페놀 A 노볼락 에폭시(bisphenol A-novolac epoxy)가 7:3 중량비로 혼합된 에폭시수지 100 중량부에, 시아노구아니딘(cyanoguanidine) 경화제 10 중량부, 비스디메틸우레아 화합물(bis-dimethylurea compounds) 촉매 8 중량부, 멜라민시아누레이트(melamincyanurate) 난연제 30%를 혼합하여 제조된 에폭시혼합물를 제조한 후에 농도가 15%가 되도록 디메틸카보네이트(DMC) 유기용매에 분산시켜, 상기 부직포에 500g/m²을 함침시킨 후 에폭시바인더 75g/m²이 남도록 유기용매 425g/m²를 제거하여 225g/m²의 표피층을 제조하였다.

<실시예 1>

상기 제조예 1을 통해 제조된 기재층의 상부면 및 하부면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 표피층을 적층한 후, 엔진의 실린더 블록 커버 제조용 금형에 투입하고 200℃의 온도조건에서 200초 동안 100 kgf/cm²의 압력으로 성형하여 자동차용 고내열성 흡차음재를 제조하였다.

<비교예 1>

엔진 실린더 블록 형상으로 제조된 제진강판 일면에 엔진 실린더 블록 발포 금형을 사용하여 기존 엔진룸용 흡차음재로 사용하던 소재인 폴리우레탄 200kg/m³을 발포하여 자동차 엔진룸용 흡차음재를 제조하였다.

<비교예 2>

기존 엔진룸용 흡차음재로 사용하던 소재인 글라스울 1500g/m² 제품 상하부면에 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 케미컬 부직포 100g/m²을 적층한 후에 엔진의 실린더 블록 커버용 금형에 투입하여 200℃의 온도조건에서 100초 동안 100 kgf/cm²의 압력으로 성형하고, 성형된 성형체를 블록 형상으로 제조된 제진강판 일면에 체결하여 자동차 엔진룸용 흡차음재를 제조하였다.

<비교예 3>

기존 엔진룸용 흡차음재로 사용하던 소재인 글라스울 750g/m² 제품 상부면 및 하부면에 상기 제조예 2에서 제조한 표피층을 적층한 후에 엔진 실린더 블록 금형에 투입하고, 200℃의 온도조건에서 200초 동안 100 kgf/cm²의 압력으로 성형하여 자동차 엔진룸용 흡차음재를 제조하였다.

<비교예 4>

기존 엔진룸용 흡차음재로 사용하던 소재인 레진펠트 800g/m²의 상부면 및 하부면에 상기 제조예 2에서 제조한 표피층을 적층한 후에, 엔진의 실린더 블록 금형용 커버에 투입하고, 200℃의 온도조건에서 200초 동안 100 kgf/cm²의 압력으로 성형하여 자동차 엔진룸용 흡차음재를 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 고내열성 흡차음재와 상기 비교예 1 내지 4를 통해 제조된 자동차 엔진룸용 흡차음재를 내열 챔버를 사용하여 260℃ 온도 조건으로 200 시간 노화시킨 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재는 엔진 소음원과 근접한 부위인 실린더 블록의 커버로 장착하였을 경우 고온에서도 부품으로서 기능을 유지할 수 있지만, 기존 자동차 엔진룸 흡차음재로 적용되고 있는 소재의 경우 실린더 블록 커버로 장착하였을 때, 내열성이 약해 쉽게 변형되기 때문에, 흡차음재로의 기능을 유지할 수 없는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 고내열성 흡차음재는 200℃ 이상의 고온 환경에서도 우수한 내열성을 나타낼 뿐만 아니라, 화재의 위험성에도 안전한 UL 94V-0의 난연성을 만족한다.

따라서, 본 발명에 따른 자동차용 고내열성 흡차음재는 우수한 흡차음성을 나타내며, 200℃의 고온 환경에서도 형상 유지가 가능하여 흡참음재로의 기능을 발휘할 수 있도록, 우수한 내열성을 나타내고, 화재의 위험성으로부터 안전성을 확보할 수 있으며, 기재층에 상대적으로 가격이 저렴한 무기섬유를 적용하고 표피층에는 크림프가 부여된 슈퍼섬유를 적용하여 원가경쟁력과 표면에 보플 발생이 억제되어 우수한 품질을 나타낸다.

10 ; 기재층
20 ; 표피층

Claims

무기섬유와 열경화성 바인더로 이루어진 기재층; 및
상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 표피층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 1에 있어서,
상기 기재층은 무기섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 10 내지 100 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 무기섬유는 금속섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 암석섬유, 실리카섬유 및 세라믹섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 1에 있어서,
상기 표피층은 슈퍼섬유 100 중량부 및 열경화성 바인더 200 내지 400 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 4에 있어서,
상기 슈퍼섬유는 메타아라미드, 파라아라미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 슈퍼섬유는 1 내지 10개/cm의 크림프가 형성되며, 직경이 5 내지 33㎛이고, 길이가 20 내지 100mm인 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 1 또는 2 또는 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열경화성 바인더는 페놀수지 또는 에폭시혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 7에 있어서,
상기 페놀수지는 레졸형 및 노볼락형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 7에 있어서,
상기 에폭시혼합물은 에폭시 수지 100 중량부, 경화제 1 내지 20 중량부, 촉매 1 내지 10 중량부 및 유기용매 5 내지 70 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.
청구항 7에 있어서,
상기 열경화성 바인더에는 열경화성 바인더 100 중량부 대비 난연제 10 내지 40 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 자동차용 고내열성 흡차음재.