KR20150116487A - 극세사를 이용한 자동차용 흡음재 - Google Patents

극세사를 이용한 자동차용 흡음재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극세사를 이용한 자동차용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극세사흡음층이 형성된 하드층 및 상기 하드층의 상부면에 형성되는 발포소프트층으로 이루어진다.
상기의 적층구조로 이루어지는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 극세사흡음층이 형성되어 흡음재의 중량 증가 없이도 자동차의 운행 시에 발생되어 실내로 유입되는 소음과 자동차의 실내에서 발생하는 소음을 흡수하여 저감시키는 효과를 나타낸다.

Description

극세사를 이용한 자동차용 흡음재 {SOUND-ABSORBING MATERIAL FOR VEHICLE USING MICRO-FIBER}
본 발명은 극세사를 이용한 자동차용 흡음재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극세사흡음층이 형성되어 흡음재의 중량 증가 없이도 자동차의 운행 시에 발생되어 실내로 유입되는 소음과 자동차의 실내에서 발생하는 소음을 흡수하여 저감시키는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 흡음재는 탑승자가 쾌적감을 느낄 수 있도록 자동차의 운행 시에 발생되는 소음이 자동차의 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 널리 이용된다.
자동차의 실내로 유입되는 대표적인 소음으로는 엔진룸에서 발생하여 차체의 공기를 통해 전달되는 소음과, 바퀴와 지면과의 마찰음 및 작은 모래와 같은 물질이 주행중에 자동차의 밑면에 부딪치면서 발생하는 소음 등이 있다.
이러한 소음을 억제하기 위해 엔진커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하고 있으나, 실제로 소음을 제거하는 효과는 미미하여, 차량의 실외에 부착된 대시 아우터(Dash outer) 및 실내에 부착된 대시 이너(Dash inner) 및 플로워 카페트(Floor carpet) 등이 대부분의 소음을 제거하는 역할을 하고 있다.
종래의 자동차용 흡음재의 경우는 소음을 차단하는 방법에 따라 흡음층으로 연질성의 재료와 차음층으로 경질성 재료를 사용하는 방법, 흡음층으로 구성된 연질성 재료 사이에 차음층으로 경질성 재료를 사용하는 방법, 연질성 재료의 밀도를 달리하여 복합흡음층을 사용하는 방법 등이 이용되고 있으나, 종래의 구조물들은 자동차 운행 시 발생되는 소음이 자동차의 실내로 유입되는 것을 차단하기 위하여 흡음층 및 차음층의 중량을 증가시켜야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 극세사흡음층을 이용하여 흡음재의 중량 증가 없이도 자동차의 운행 시에 실내로 유입하는 소음과 자동차의 실내에서 발생되는 소음을 흡수하여 저감시키는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 극세사흡음층이 형성되어 우수한 외관품질을 나타내는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 극세사흡음층이 형성된 하드층 및 상기 하드층의 상부면에 형성되는 발포소프트층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 하드층은 극세사흡음층, 상기 극세사흡음층의 상부면에 형성되는 접착층, 상기 접착층의 상부면에 형성되는 펠트흡음층 및 상기 펠트흡음층의 상부면에 형성되는 차음층으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 극세사흡음층은 폴리올레핀계, 폴리아미드계 및 폴리에스터계로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 극성기를 보유한 고분자수지를 복합방사하여 제조된 부직포를 수류결합법 또는 니틀펀칭으로 결합하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 극세사흡음층은 40 내지 120 g/m2의 면밀도로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 접착층은 10 내지 100g/m2의 면밀도로 형성되며, 융점이 140℃ 이하인 저융점 고분자 수지로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 접착층은 분말상, 그물망상 및 필름상으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 형성되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 펠트흡음층은 폴리에스터계 섬유 100 중량부, 재활용 섬유 50 내지 150 중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 15 내지 120 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 차음층은 폴리아미드계, 폴리올레핀계 및 열가소성엘라스토머계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포소프트층은 폴리우레탄 또는 멜라민으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 극세사흡음층이 형성되어 흡음재의 중량 증가 없이도 자동차의 운행 시에 실내로 유입하는 소음과 자동차의 실내에서 발생되는 소음을 흡수하여 저감시키는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 극세사흡음층이 형성되어 우수한 외관품질을 나타내는 흠음재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재에 적용되는 극세사흡음층을 현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재에 적용된 극세사흡음층의 복합방사 후에 단면과 수류결합법을 통해 분할된 후에 단면을 현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재와 자동차용 흡음재의 흡음성능을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2을 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재와 자동차용 흡음재의 흡음성능을 측정하여 나타낸 그래프이다.
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 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 극세사흡음층이 형성된 하드층(10) 및 상기 하드층(10)의 상부면에 형성되는 발포소프트층(20)으로 이루어지며, 상기 하드층(10)은 극세사흡음층(11), 상기 극세사흡음층(11)의 상부면에 형성되는 접착층(12), 상기 접착층(12)의 상부면에 형성되는 펠트흡음층(13) 및 상기 펠트흡음층(13)의 상부면에 형성되는 차음층(14)으로 이루어진다.
상기 극세사흡음층(11)은 40 내지 120 g/m2의 면밀도로 이루어지며, 폴리올레핀계, 폴리아미드계 및 폴리에스터계로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 극성기를 보유한 고분자수지를 복합방사하여 제조된 부직포를 수류결합법 또는 니틀펀칭으로 결합하여 제조되는데, 극세사의 넓은 비표면적 및 밀집된 구조로 인해 형성된 미세 기공에 의한 모세관 진동 원리 및 상기 접착층의 형성으로 인한 상기 펠트흡음층과의 에어 갭(air-gap) 형성으로 인해 2kHz 이하의 저주파 대역의 소음에 대한 흡음 성능을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기의 과정을 통해 제조된 극세사흡음층(11)은 외관품질이 우수하여, 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재의 외관 품질을 개선하는 역할을 한다.
상기 접착층(12)은 상기 극세사흡음층(11)의 상부면에 10 내지 100g/m2의 면밀도로 형성되며, 융점이 140℃ 이하인 저융점 고분자 수지로 이루어지는데, 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제조하기 위한 성형과정에서 용융되어 상기 극세사흡음층(11)과 상기 펠트흡음층(13)을 접착시키는 역할을 한다.
이때, 상기 접착층(12)은 통기성을 확보하기 위해 분말상, 그물망상 및 필름상으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 형성되는 것이 바람직하며, 폴리에틸렌 분말을 스캐터링(scattering)하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 펠트흡음층(13)은 상기 접착층(12)의 상부면에 100 내지 2400g/m2의 면밀도로 형성되며, 폴리에스터계 섬유 100 중량부, 재활용 섬유 50 내지 150 중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 15 내지 120 중량부로 이루어지는데, 카딩레이드(carding laid) 공법과 에어레이드(air laid) 공법을 통해 제조되며, 상기 발포소프트층(20)을 통과하여 전달되는 저주파 대역의 소음과 자동차의 실내로 유입되는 소음을 최종적으로 흡수하는 역할을 한다.
상기 차음층(14)은 상기 펠트흡음층(13)의 상부면에 10 내지 6,000 g/m2의 면밀도로 형성되며, 폴리아미드계, 폴리올레핀계 및 열가소성엘라스토머계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어진다.
또한, 상기 차음층(14)은 40 내지 60㎛의 두께로 형성되며, 코팅액, 필름 및 시트 중 하나의 형태로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 발포소프트층(20)을 통과하여 전달되는 소음중 고주파 대역의 소음을 차단하여 자동차의 실내로 유입되는 소음을 줄여주는 역할을 한다.
상기 발포소프트층(20)은 상기 하드층(10)의 상부면에 30 내지 300 kg/m3의 면밀도로 형성되며, 발포를 통해 형성된 기공으로 인해 자동차 실내로 유입되는 소음을 1차적으로 흡수 및 차단하는 역할을 한다.
이때, 상기 발포소프트층(20)은 폴리우레탄 또는 멜라민으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기의 폴리우레탄 또는 멜라민을 80 내지 120kg/m3의 밀도로 발포시켜 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재의 제조방법 및 흡음효과를 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1>
폴리아미드 6 수지와 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 1:1의 중량부로 복합방사하여 부직포를 제조한 후에 수류결합법을 통해 0.15dtex 이하의 극세사로 이루어지며, 면밀도가 80g/m2인 극세사흡음층을 제조하였다.
<제조예 2>
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 70 중량부 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 30 중량부를 혼섬하여 카딩레이드(carding laid) 공법 및 니들펀칭 결합을 통하여 두께가 5mm이며, 면밀도가 600g/m2인 펠트흡음층을 제조하였다.
<제조예 3>
제조예 2와 동일하게 진행하되, 면밀도가 1,000g/m2인 펠트흡음층을 제조하였다.
<실시예 1>
제조예 1을 통해 제조한 극세사흡음층의 상부면에 40g/m2의 폴리에틸렌 분말을 스캐터링(scattering)한 후 분위기 온도가 150℃로 설정된 오븐을 통과시켜 폴리에틸렌 분말을 용융시켜 접착층을 형성한 후에, 상기 접착층의 상부면에 제조예 2를 통해 제조된 펠트흡음층 적층하고, 펠트흡음층의 상부면에 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 차음층을 적층하여 하드층을 제조하고, 제조된 하드층을 표면온도가 180℃로 설정된 열간프레스를 이용하여 50초 동안 예열하고, 예열된 하드층을 냉각프레스로 이송시켜 80kgf/cm2의 압력으로 50초 동안 압축성형하여 두께를 5mm로 조절한 후에, 두께가 조절된 상기 하드층에 형성된 차음층의 상부면에 폴리우레탄을 100 kg/m3의 밀도로 발포하여 두께가 20mm인 발포소프트층을 형성하여 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제조하였다.
<실시예 2>
제조예 1을 제조한 극세사흡음층의 상부면에 40g/m2의 폴리에틸렌 분말을 스캐터링(scattering)한 후 분위기 온도 150℃로 설정된 오븐을 통과시켜 폴리에틸렌 분말을 용융시켜 접착층을 형성한 후에, 제조예 2를 통해 제조된 펠트흡음층의 일면에 두께가 2mm이며, 비중이 2.0인 EVA 시트로 제조된 차음층을 적층하고, 차음층이 적층된 펠트흡음층의 타면이 상기 접착층에 적층되도록 하여 하드층을 제조하고, 제조된 하드층을 분위기 온도가 180℃로 설정된 예열오븐기를 이용하여 140초 동안 예열하고, 예열된 하드층을 냉각프레스로 이송시켜 80kgf/cm2의 압력으로 50초 동안 압축성형하여 두께를 7mm로 조절한 후에, 두께가 조절된 상기 하드층에 형성된 차음층의 상부면에 폴리우레탄을 100 kg/m3의 밀도로 발포하여 20mm의 발포소프트층 형성하여 극세사를 이용한 자동차용 흡음재를 제조하였다.
<비교예 1>
제조예 3를 통해 제조된 펠트흡음층의 상부면에 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 차음층을 적층하여 하드층을 제조하고, 제조된 하드층을 표면온도가 180℃로 설정된 열간프레스를 이용하여 50초 동안 예열하고, 예열된 하드층을 냉각프레스로 이송시켜 80kgf/cm2의 압력으로 50초 동안 압축성형하여 두께를 5mm로 조절한 후에, 두께가 조절된 상기 하드층에 형성된 차음층의 상부면에 폴리우레탄을 100 kg/m3의 밀도로 발포하여 두께가 20mm인 발포소프트층을 형성하여 자동차용 흡음재를 제조하였다.
<비교예 2>
제조예 3를 통해 제조된 펠트흡음층의 일면에 두께가 2mm이며, 비중이 2.0인 EVA 시트로 제조된 차음층을 적층하여 하드층을 제조하고, 제조된 하드층을 분위기 온도가 180℃로 설정된 예열오븐기를 이용하여 140초 동안 예열하고, 예열된 하드층을 냉각프레스로 이송시켜 80kgf/cm2의 압력으로 50초 동안 압축성형하여 두께를 7mm로 조절한 후에, 두께가 조절된 상기 하드층에 형성된 차음층의 상부면에 폴리우레탄을 100 kg/m3의 밀도로 발포하여 20mm의 발포소프트층 형성하여 자동차용 흡음재를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재 및 자동차용 흡음재의 흡음률을 측정하여 아래 표 1 및 도 4에 나타내었다.
(단, 흡음률의 측정은 가로 840mm×세로 840mm 크기의 시편을 취하여 흡음률 측정방법인 표준 잔향실 1/3 축소 크기인 간이잔향실(SRC, Semi Reverberation Chamber)법을 이용하여 3회 측정한 값의 평균으로 나타내었다.)
<표 1>
Figure pat00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 비교예 1을 통해 제조된 자동차용 흡음재에 비해 중량이 가벼움에도 불구하고 전주파수 대역에서 우수한 흡음성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재 및 자동차용 흡음재의 흡음률을 측정하여 아래 표 2 및 도 5에 나타내었다.
(단, 흡음률의 측정은 가로 840mm×세로 840mm 크기의 시편을 취하여 흡음률 측정방법인 표준 잔향실 1/3 축소 크기인 간이잔향실(SRC, Semi Reverberation Chamber)법을 이용하여 3회 측정한 값의 평균으로 나타내었다.)
<표 2>
Figure pat00002
위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 비교예 2를 통해 제조된 자동차용 흡음재에 비해 중량이 가벼움에도 불구하고 전주파수 대역에서 우수한 흡음성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 극세사를 이용한 자동차용 흡음재는 극세사흡음층이 형성되어 흡음재의 중량 증가 없이도 자동차의 운행 시에 실내로 유입하는 소음과 자동차의 실내에서 발생되는 소음을 흡수하여 저감시키는 탁월한 효과를 나타내며, 극세사흡음층이 형성되어 우수한 외관품질을 나타내는 흠음재를 제공한다.
10 ; 하드층
11 ; 극세사흡음층
12 ; 접착층
13 ; 펠트흡음층
14 ; 차음층
20 ; 발포소프트층

Claims (9)

  1. 극세사흡음층이 형성된 하드층; 및
    상기 하드층의 상부면에 형성되는 발포소프트층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드층은 극세사흡음층;
    상기 극세사흡음층의 상부면에 형성되는 접착층;
    상기 접착층의 상부면에 형성되는 펠트흡음층; 및
    상기 펠트흡음층의 상부면에 형성되는 차음층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 극세사흡음층은 폴리올레핀계, 폴리아미드계 및 폴리에스터계로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 극성기를 보유한 고분자수지를 복합방사하여 제조된 부직포를 수류결합법 또는 니틀펀칭으로 결합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 극세사흡음층은 40 내지 120 g/m2의 면밀도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 접착층은 10 내지 100g/m2의 면밀도로 형성되며, 융점이 140℃ 이하인 저융점 고분자 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  6. 청구항 2 또는 5에 있어서,
    상기 접착층은 분말상, 그물망상 및 필름상으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 펠트흡음층은 폴리에스터계 섬유 100 중량부, 재활용 섬유 50 내지 150 중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 15 내지 120 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 차음층은 폴리아미드계, 폴리올레핀계 및 열가소성엘라스토머계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발포소프트층은 폴리우레탄 또는 멜라민으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 자동차용 흡음재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110861379A (zh) * 2019-11-01 2020-03-06 青岛富晟复合材料科技有限公司 一种汽车用隔音地毯及其制备方法
CN111961418A (zh) * 2020-08-27 2020-11-20 饭田（佛山）橡塑有限公司 一种橡胶发泡吸音材及其制备方法

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