KR20170137755A - 경량 엔진 장착 트림 부품 - Google Patents

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KR20170137755A
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fibers
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carrier layer
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KR1020177029468A
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다비드 카프리올리
크리스티안 뮐러
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오토니움 매니지먼트 아게
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Abstract

차량 엔진을 위하 엔진 장착 트림 부품으로서, 섬유 캐리어 레이어 및 차량 엔진에 트림 부품을 장착하기 위한 적어도 하나의 장착 시스템을 포함하는 엔진 장착 트림 부품에 있어서, 상기 장착 시스템은 엔진에 장착될 때 진동 연성 연결을 형성하도록 형성되고, 상기 섬유 캐리어 레이어는 진동 에너지를 감쇠시킬 수 있도록 적어도 자체 감쇠성인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.

Description

경량 엔진 장착 트림 부품
본 발명은 경량 엔진 장착 트림 부품(light weight engine mounted trim part) 및 이러한 트림 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
엔진 소음을 줄이거나 엔진 주위의 열을 유지하기 위해 트림 부품으로 차량 엔진을 덮는 것이 알려져 있다. 이러한 유형의 트림 부품은 진동 차단 장착 시스템을 사용하여 엔진 블록에 장착된다.
최신식의 엔진 커버는 대부분 단지 사출 성형 플라스틱으로 제조된다. 따라서 이러한 구조는 무겁고 매우 강성이다.
그러한 소음 감쇠 커버의 전형적인 실시예가 DE-10'2005'014'535에 기술되어 있다. 이 문헌은 특히 모터 커버링 부품(motor covering part)의 장착용 부착구(mounting attachment)로서 커버링 부품 자체의 어떠한 진동 가진(vibration excitation)도 피해야 하는, 차단 요소(decoupling element)가 제공되는 장착용 부착구를 개시한다. 장착 시스템에서의 부가적인 차단 요소가 필요하다는 것은 이 분야의 교리(dogma)처럼 보인다. 그렇지 않으면, 트림 부품은 강한 진동 소음(덜거덕거리는 소리)를 생성할 것이며 그리고/또는 트림과의 장착 연결부에서 커버의 내구성에 문제점을 가질 수 있을 것이며 그리고/또는 진동하에 있게 될 것이다. 따라서, 차량의 진동 유닛에 연결된 트림 부품의 공지된 장착 시스템은 고무 또는 열가소성 요소의 형태로 통합되는 디커플러(decoupler)를 가진다.
따라서, 특히 상술한 문제점들을 극복하도록, 특히 장착 시스템을 간단화하도록, 엔진 장착 커버 또는 트림 부품을 최적화하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 차량용 엔진 장착 트림 부품 또는 클래딩(cladding) 및 이러한 청구항에 따른 트림 부품을 제조하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에 있어서, 차량 엔진을 위한 엔진 장착 트림 부품 또는 클래딩으로서, 섬유 캐리어 레이어(fibrous carrier layer) 및 차량 엔진에 트림 부품을 장착하기 위한 적어도 하나의 장착 시스템을 포함하는 엔진 장착 트림 부품 또는 클래딩에 있어서, 상기 장착 시스템은 엔진에 장착될 때 진동 연성 연결부(vibration-coupled connection)를 형성하도록 형성되고, 상기 섬유 캐리어 레이어는 적어도 자체 감쇠성(self-damping)인 엔진 장착 트림 부품 또는 클래딩이 제공된다.
놀랍게도, 진동 연성 연결부를 통해 사용 시 진동하는 엔진에 직접적으로 연결되는 섬유 캐리어 레이어의 조합은 시스템을 자체 감쇠시키기에 충분한 엔진 유래 진동 에너지의 흡수를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이는 엔진 장착 트림 부품에 일반적으로 사용되는 디커플러 유닛(decoupler unit)을 생략할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 경량 부품의 사용을 가능하게 해준다.
본 발명에 따른 엔진 트림 부품의 섬유 캐리어 레이어는 충전제 섬유 및 열가소성 결합제 또는 열경화성 결합제 형태의 결합제로 이루어진 고결 섬유 재료(consolidated fibrous material)로 이루어지며, 결합제는 섬유 재료를 고결시키기 위해 섬유들 사이에 작은 결합점들을 형성한다.
가장 바람직한 해법으로, 섬유 캐리어 레이어는 유리 섬유 및 폴리아미드 결합제 섬유로 이루어지고, 폴리아미드 결합제 섬유는 용융되어 작은 액적(droplet)을 형성하여 충전제 섬유를 함께 결합시키고, 그에 의해 웹(web)을 고결시킨다. 이 재료 조성은 작동 엔진 베이 온도에 대한 굽힘 강성의 낮은 의존성을 나타낸다. 온도에 따른 부품 강성의 안정성 덕분에, 주변 온도 조건에서의 부품의 고유 모드(natural mode)의 수는 일반적인 엔진 베이 온도 조건에서의 고유 모드의 수와 매우 유사하다. 이는 부품이 그렇지 않으면 부품의 음향 방사 성능(acoustic radiation performance)에 부정적인 영향을 주게 되는 부품 연화(softening)로 인한 더 높은 모드 밀도(modal density)를 갖지 않게 해준다. 유리 충전제 섬유는 적어도 부분적으로 폴리에스테르 섬유, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및/또는 면 섬유로 대체될 수 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 중공 콘주게이트 권축성 섬유(hollow conjugate crimped fiber)이다. 폴리에스테르 섬유에 의한 유리 섬유의 적어도 부분적 대체는 또한 섬유 캐리어 레이어의 자체 감쇠 효과를 더 향상시킨다.
놀랍게도, 가장 바람직한 섬유 캐리어 재료의 사용은 자체 감쇠 효과를 더 향상시키고 부품의 전체 내구성을 증가시킨다. 특히, 폴리에스테르 섬유, 바람직하게는 중공 콘주게이트 권축성 섬유에 의한 충전제 섬유의 적어도 부분적인 대체는 본 발명에 따른 장착 시스템을 갖는 엔진 커버 트림 부품의 자체 감쇠 특성을 더욱 향상시킨다. 이와 동시에, 재료는 여전히 작동 엔진 베이 온도에 대한 굽힘 강성의 낮은 의존성을 유지한다. 이는 부품이 그렇지 않으면 부품의 음향 방사 성능에 부정적인 영향을 주게 되는 부품 연화로 인한 더 높은 모드 밀도를 갖지 않게 해준다.
상기 연결의 영역은 바람직하게는 섬유 레이어에 재료적으로 연결되며 그리고/또는 섬유 재료를 적어도 부분적으로 침투한다. 이것은 전체 트림 부품의 자체 감쇠성뿐만 아니라 엔진 장착 트림 부품의 장착 시스템과 섬유 캐리어 레이어 사이의 장착 연결부의 내구성을 향상시킨다.
재료적으로 연결된다는 것은 캐리어 레이어의 재료와 장착부의 연결 영역의 재료가 그들 재료 중의 적어도 하나를 손상시키지 않고서는 분리될 수 없도록 결합된다는 것을 의미한다. 접착제가 사용될 수 있겠지만, 적어도 두 주요 재료 사이에 직접적으로 밀접한 접촉이 존재해야 한다.
바람직하게는, 상기 연결은 장착 시스템과 섬유 캐리어 레이어 사이의 용접 연결, 바람직하게는 초음파 용접 연결이다.
더욱 바람직하게는, 상기 장착 시스템은 바람직하게는 적어도 하나의 열가소성 베이스 플레이트를 포함하며, 열가소성 베이스 플레이트는 초음파 용접을 사용하여 섬유 캐리어 레이어와 상기 베이스 플레이트 사이의 재료 연결을 가능하게 해준다.
바람직하게는, 장착 시스템은 스냅-인 연결부를 포함한다. 예를 들어, 암형부과 숫형부를 갖는 스냅-인 장착 시스템의 경우, 숫형부는 스냅-인 연결에 의해 암형부 내로 삽입되어 그 내부에 유지될 수 있는 볼 형상 단부를 가진다. 숫형부와 암형부의 모두는 강성 재료, 예를 들어 금속 또는 서모플라스트 중의 하나로 제조된다. 장착 기능을 위해서는 섬유 레이어에 숫형부가 연결되는지 또는 암형부가 연결되는지는 상관없지만, 손쉬운 제거를 위해 암형부가 선호된다.
섬유 레이어에 재료적으로 연결되는 장착 연결부 즉 숫형부 또는 암형부는 적어도 원피스로 제조될 수 있다. 원피스 부품은 섬유 레이어에 재료적으로 연결되기 위한 적어도 하나의 베이스 영역 및 스냅-인 연결로 상대편 부분과 결합하기 위한 적어도 하나의 제2 영역을 가질 것이다.
바람직하게는 이들 2개의 영역은 장착 해법의 일부를 형성하도록 상호 연결되는 2 피스로 제조될 수 있다.
바람직하게는 베이스부의 서모플라스트는 폴리아미드, 특히 폴리아미드 6, 폴리아미드 6.6, 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함하는 재료의 그룹으로부터 선택되며, 서모플라스트는 충전제, 예를 들어 광물 섬유 바람직하게는 유리 섬유를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
용접은 바람직하게는 다수의 돌출부를 갖는 용접 헤드를 사용하여 다수의 용접 연결부를 병렬로 생성함으로써 실행되며, 바람직하게는 돌출부들은 섬유 캐리어 레이어를 적어도 부분적으로 침투하여 베이스 플레이트와 섬유 캐리어 레이어 사이에 훨씬 더 강한 재료 연결을 생성할 수 있도록 형성된다.
바람직하게는, 용접 헤드의 돌출부는 장착 연결부의 바람직한 위치에 있는 임의의 부가적인 레이어를 천공하여 침투할 수 있어서, 섬유 캐리어 레이어의 섬유들과의 실제 결합이 있게 될 것이다. 장착의 직접적인 영역 내의 임의의 재료는 추가로 압축되어 밀려 이동됨으로써, 용융된 베이스 플레이트 재료와 섬유 캐리어 레이어 사이의 연결을 더욱 향상시킬 수 있다.
놀랍게도, 종래의 장착부의 일부로서 자동차의 탑 커버와 엔진 사이에 배치되던 종래의 엘라스토머 디커플러의 생략으로 인해 발생하는 음향 감쇠의 손실은 탑 커버의 음향 자체 감쇠 구조(acoustically self-dampening construction)를 제공함으로써 보상될 수 있다. 적어도 섬유 구조 레이어를 포함하는 탑 커버는 본 발명에 따라 섬유 캐리어 레이어에 직접 연결되는 스냅-인(snap-in) 장착부와 함께 사용될 때 만족스러운 음향 감쇠를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 음향 감쇠도 본 발명에 따른 스냅-인 장착의 간단화되고 비용 절감적인 구조를 사용하는 것에 의해 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 엔진 트림 부품의 섬유 캐리어 레이어는 충전제 섬유 및 열가소성 결합제 또는 열경화성 결합제 형태의 결합제로 이루어진 고결 섬유 재료이고, 그에 의해 상기 결합제는 섬유 재료를 고결시키기 위해 섬유들 사이에 작은 결합점들을 형성한다.
충전제 섬유는 바람직하게는 열가소성 섬유, 바람직하게는 폴리에스테르 섬유, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 천연 섬유, 바람직하게는 면 또는 아마 섬유, 또는 광물 섬유, 바람직하게는 유리 섬유, 탄소, 세라믹 또는 현무암 섬유 또는 이러한 섬유들의 혼합물 중의 적어도 하나이다.
바람직하게는, 사용되는 열가소성 섬유의 적어도 일부는 자체 권축성 섬유(self-crimped fiber), 바람직하게는 콘주게이트 섬유, 더 바람직하게는 중공 콘주게이트 섬유이다.
열가소성 결합제로서는 폴리에스테르의 코폴리머, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 코폴리머 또는 폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66이 사용된다.
열경화성 결합제로서는 수지형, 바람직하게는 페놀 수지가 사용된다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 엔진 베이 트림 부품은 음향 흡수 레이어, 바람직하게는 섬유 레이어 또는 개방 셀 폼 레이어를 더 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 엔진 베이 트림 부품은 침투성이거나 부품의 몰딩 중에 침투성으로 되는 캐리어 레이어와 상기 흡수 레이어 사이의 필름 레이어, 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄 필름 레이어를 더 포함한다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 섬유 캐리어 레이어의 사용은 특히 장착 수단의 캐리어 레이어에 대한 연결의 영역에서의 레이어의 진동에 대한 저항성과 관련하여 전체 엔진 커버 트림 부품의 내구성을 더욱 향상시킨다. 저주파수 범위의 소음 감쇠가 장착 수단에서의 부가적인 엘라스토머 디커플러에 의해 감쇠되는 재료와 적어도 동일하거나 더 나은 것으로 밝혀졌다. 이것은 엔진이나 파워 트레인과 더불어 특정 경우의 보닛과 같이 높은 레벨의 진동 에너지를 갖는 차량 구조물에 직접 장착되는 부품에 특히 유용하다. 또는, 진동 소음의 우수한 전도체인 차의 주요한 대개 강철제인 바디를 통해 연결되는 구조물에 유용하다.
놀랍게도, 섬유 캐리어 레이어와 조합한, 예컨대 차량 엔진과 같은 구조 전달 소음(structure born noise)의 제공원에 대한 강성 연결은 처음에 예상했던 것보다 훨씬 적은 발생 소음을 나타낸다.
바람직하게는, 장착 수단은 강성 장착 시스템에 의해 캐리어 레이어로 전달되는 구조 전달 소음의 감쇠를 더욱 향상시키기 위해 섬유 캐리어 레이어에 직접 연결된다. 본 발명에 따른 트림 부품의 고결 섬유 재료의 낮은 전체 중량으로 인해, 고전적인 플라스틱 커버와 비교하여 거의 동일한 진동 모드의 수를 달성할 수 있다. 플라스틱에 대한 재료의 더 높은 구조적 감쇠를 추가로 고려할 때, 엘라스토머 재료로 제조된 디커플러를 제거함으로써 사용되는 장착 시스템을 간단화할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 엔진 커버는 설령 실제로 접촉할 수 없는 경우에도 인접한 표면으로 엔진 표면의 윤곽을 추종할 수 있다. 이와 동시에, 커버의 외측 편은 엔진을 직접적으로 덮는 표면과 비교할 필요도 없이 선호되는 미적 및/또는 공기 역학적 프로파일을 따른다. 따라서, 단면은 가변 두께를 나타내므로, 양 요건에 따르기 위해 캐리어 레이어 및/또는 흡수 레이어에 사용되는 재료에 가변 밀도가 적용된다.
엔진 베이 트림 부품은 바람직하게는 또한 섬유 레이어 또는 개방 셀 폼 레이어(open cell foam layer)로 제조된 캐리어 레이어를 포함한다. 캐리어 레이어는 실질적으로 부품에 구조적 강성을 부여하는 레이어로 정의된다. 다른 레이어는 부품의 구조적 강성을 향상시킬 수는 있지만, 부품의 구조적 강성에 대한 주 기여자는 아니다.
캐리어 레이어가 섬유 레이어인 경우에는, 바람직하게는 적어도 충전제 섬유 및 열가소성 또는 열경화성 결합제를 포함하며, 결합제는 섬유들 사이에 작은 결합점들을 형성한다.
열가소성 결합제로서, 폴리에스테르의 코폴리머 또는 폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 결합제는 섬유, 플레이크(flake) 또는 분말의 형태이며, 그에 의해 섬유는 다른 섬유와의 보다 균질한 혼합물을 얻기에 최상이다.
대안적인 열경화성 결합제는 예를 들어 페놀 수지와 같은 수지형 재료로 사용될 수 있다.
충전제 섬유는 열가소성 섬유, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 섬유, 아마 또는 면 또는 광물 섬유와 같은, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 탄소 또는 현무암 섬유와 같은 천연 섬유 또는 이러한 섬유들의 조합 중의 적어도 하나이다. 그것은 또한 이러한 섬유들의 혼합물, 예를 들어 폴리에스테르와 유리 섬유의 혼합물일 수 있다. 섬유는 스테이플 섬유(staple fiber) 또는 무한 필라멘트(endless filament)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 섬유는 상술한 다른 섬유, 예를 들어 비자체 권축성 열가소성 섬유(non self-crimped thermoplastic fiber), 유리 섬유 및/또는 면 섬유와 최종적으로 결합되는 자체 권축성 섬유이다.
자체 권축성 섬유는 한쪽 성분이 다른쪽 성분과 다른 수축 거동을 가지고 그에 의해 직선에서 벗어난 예를 들어 스파이럴, 오메가 또는 헬리컬 형태와 같은 필라멘트의 형상을 유발하도록 배열된 2가지 성분을 갖는 섬유이다. 하지만, 대부분의 경우 형상이 반드시 규칙적인 구조일 필요는 없다. 불규칙한 3차원 형상의 유형도 동일한 장점을 가진다. 자체 권축성의 전제 조건은 섬유 내의 2가지 성분의 수축성 즉 수축력 및 탄성 계수의 차이에 의해 발생하는 특정의 권축 잠재성이다.
기계적 권축이 예를 들어 스터퍼 박스 처리(stuffer box treatment) 처리 또는 톱니 기어 처리(saw tooth gear treatment)를 포함하는 등에 의해 섬유 권축 및 형상을 더 개선하는 데 사용될 수 있을 것이다.
자체 권축성 섬유는 권축성을 섬유의 방사 중에 섬유의 고유한 특성으로서 얻어 자체 권축성이 영구적이라는 방식에서 기계적 권축 섬유와 다르다. 이러한 고유의 자체 권축은 추가적인 제조 공정 단계 또는 재료의 추후 사용 중에 손실될 가능성이 적으며, 바람직하게는 필요할 때 공정 단계 중에 복원될 수 있다.
바람직하게는 자체 권축성 섬유는 전체적으로 둥근 단면, 더 바람직하게는 중공 콘주게이트 섬유(hollow conjugate fiber)로도 알려진 중공 코어(hollow core)를 갖는 전체적으로 둥근 단면을 가진다. 하지만, 콘주게이트 자체 권축성 섬유를 이루는 당업계에 알려진 다른 단면도 사용될 수 있다.
놀랍게도, 자체 권축성 섬유의 사용은 특히 장착 수단의 캐리어 레이어에 대한 연결의 영역에서의 레이어의 진동에 대한 저항성과 관련하여 캐리어 레이어의 내구성을 더욱 향상시킨다. 저주파수 범위의 소음 감쇠가 장착 수단에서의 부가적인 엘라스토머 디커플러에 의해 감쇠되는 재료와 적어도 동일하거나 더 나은 것으로 밝혀졌다. 이것은 엔진이나 파워 트레인과 더불어 특정 경우의 보닛과 같이 높은 레벨의 진동 에너지를 갖는 차량 구조물에 직접 장착되는 부품에 특히 유용하다. 또는 진동 소음의 우수한 전도체인 차의 주요한 대개 강철제인 바디를 통해 연결되는 구조물에 유용하다.
본 발명에 따른 트림 부품의 캐리어 레이어에 사용되는 자체 권축성 섬유는 바람직하게는 사이드 바이 사이드 콘주게이트 섬유(side by side conjugate fiber)이다. 바람직하게는 콘주게이트 재료는 섬유에 있어 고유한 영구적인 자체 권축(inherent permanent self-crimping)을 유발하는 점도의 차이가 존재하도록 선택된다. 하지만, 정의된 바의 자체 권축을 나타내는 다른 종류의 콘주게이트 섬유도 선택될 수 있을 것이다.
바람직하게는, 자체 권축성 섬유는 폴리에스테르 및/또는 그것의 코폴리머, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 하나 또는 조합으로 제조된다.
결합제 섬유, 열가소성 섬유 또는 권축성 섬유에 사용되는 모든 폴리머는 재료 요건이 주어지기만 한다면 신제품이거나 재활용 및/또는 재생 자원으로 제조될 수 있다. 또한, 예를 들어 면 섬유와 같은 천연 섬유는 신제품이거나 예를 들어 쇼디 코튼(shoddy cotton)고 같은 재생 자원으로 사용될 수 있다.
캐리어 레이어 및/또는 부가적인 섬유 흡수 레이어(더 자세히 후술됨)의 혼방의 권축성 섬유의 사용이 음향 성능을 더 향상시킨다.
필라멘트의 길이에 있어서의 수축의 차이가 주어지도록 2가지 성분들이 필라멘트 스트링(filament string)에 분포되어야 한다. 최대 권축은 섬유들이 동일분의 각각의 성분으로 이루어지고, 양 성분들이 분리되어 섬유의 양쪽에 배치될 때 발현될 수 있다.
사용되는 자체 권축성 섬유의 스테이플 섬유(staple fiber) 길이는 바람직하게는 32 ㎜와 76 ㎜ 사이이다. 이 섬유는 바람직하게는 2 dtex와 20 dtex 사이, 더 바람직하게는 2 dtex와 10 dtex 사이이다.
전반적으로, 자체 권축성 섬유의 사용은 예컨대 에어레이법(air lay mehtod) 또는 더 바람직한 카딩법(carding method)에 의해 얻어지는 재료 레이어의 균일성을 개선한다. 무작위적 컬 형태로 되돌아가려는 자체 권축성 섬유의 자연적인 경향성은 섬유에 추가적인 탄력성을 제공한다. 권축성의 영구성이 가공 중의 권축성의 손실을 방지한다.
캐리어가 섬유 레이어인 경우, 레이어의 면적 중량(area weight)은 200 g/㎡와 1700 g/㎡ 사이, 바람직하게는 400 g/㎡와 1500 g/㎡ 사이일 수 있다.
가능한 섬유 조성물의 예는 다음과 같다(주어지는 %는 중량%이다).
ㆍ 폴리아미드 결합제 섬유와 혼합된 유리 섬유로서, 결합제 섬유가 용융되어 유리 섬유들 사이에 결합점들을 형성할 것이다. 바람직하게는, 55 %와 80 %의 유리 섬유와 45 %와 20 %의 폴리아미드 결합제 섬유의 혼합물이 사용된다. 유리 섬유는 적어도 부분적으로 폴리에스테르 섬유, 예컨대 PET 또는 PBT와 같은 다른 충전제 섬유로 대체될 수 있다. 바람직하게는, 자체 권축성 폴리에스테르 중공 콘주게이트 섬유가 유리 섬유를 적어도 부분적으로 대체하기 위해 사용된다. 예를 들어, 적어도 10 %의 폴리에스테르 섬유와 90 %의 유리 섬유의 충전제 섬유들의 혼합물 및 최대 100 %의 폴리에스테르 섬유가 충전제 섬유로서 사용됨으로써, 충전제 섬유와 결합제 섬유의 동일한 비율을 유지한다.
놀랍게도, 표준적인 폴리에스테르 섬유 및/또는 면 섬유와 조합한 자체 권축성 섬유에 의한 적어도 부분적인 유리 섬유의 대체는 장착 수단이 캐리어 레이어에 연결되는 적어도 압축 영역에서 더 나은 진동 감쇠를 나타내었다.
이는 트림 부품이 진동 소음을 증가시키지 않으면서 진동 표면에서도 차단 요소 없이 장착 수단을 사용할 수 있다는 또 다른 장점을 가진다.
가능한 섬유 조성물의 다른 예는 다음과 같다(주어지는 %는 중량%이다).
ㆍ 예컨대, 10-20 %, 바람직하게는 15 % 페놀 수지를 갖는 유리 섬유 매트(유리 솜이라고도 함)와 같은 열경화성 결합제와 혼합된 유리 섬유. 유리 섬유는 예를 들어 15-20 % 페놀 수지, 0-30 % 면 또는 0-30 % 폴리에스테르 또는 0-30 % 자체 권축성 폴리에스테르 섬유 및 50-60 % 유리 섬유와 같이 부분적으로 면 및/또는 폴리에스테르, 바람직하게는 자체 권축성 섬유로 대체될 수 있다.
ㆍ 대안적으로, 유리 섬유가 없은 섬유 용액, 예를 들어 PET와 폴리아미드 섬유의 혼합물과 같은 유리 섬유가 없는 섬유 해법으로서, 폴리아미드 섬유가 용융되어 PET 섬유들 사이에 결합점들을 형성할 것이다.
적어도 폴리아미드가 결합제로서 사용되는 경우에는, 바람직하게는 부품은 압력 하에서 포화 수증기와 직접 접촉하여 몰딩되며, 폴리아미드의 겉보기 융점(apparent melting point)는 시차 주사 열량계(DSC)로 측정되는 용융 온도 아래로 감소된다. 따라서 PET의 용융 온도는 적어도 240 ℃일 수 있다. 이 방법을 사용함으로써 폴리에스테르 섬유는 용융되지 않고 캐리어 재료 내에서 섬유 네트워크로 남아, 섬유 레이어의 소음 흡수 특성을 유지한다. 바람직하게는, PET 섬유는 적어도 부분적으로 권축성 폴리에스테르 섬유 및/또는 면 섬유로 대체된다.
바람직하게는 폴리머 내에 난연제를 포함하는 열가소성 섬유가 사용된다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 섬유 캐리어 레이어 및 멀티레이어 표면 재료를 갖는 엔진 트림 부품은 또한 예를 들어 트림 부품의 제조 중에 프레스 몰딩된 식설된 로고(embedded logo)를 포함하며, 캐리어 레이어는 국부적으로 추가 압축되어 원하는 로고를 로고 주위의 영역이 더욱 압축되어 로고가 도드라지는 양각(positive imprint)으로 또는 로고 자체가 더 압축되는 음각으로 형성한다. 캐리어 재료와 조합되는 본 발명에 따른 멀티레이어 표면 재료는 부가적인 재료 또는 공정 단계를 필요로 하지 않으면서 이러한 유형의 로고를 전체 부품의 몰딩과 동일한 공정 단계에서 제조하는 것을 가능하게 한다.
멀티레이어 표면 재료의 상부에 로고를 추후에 부가하는 것이 대안적으로 가능하다. 이러한 로고는 고온을 견딜 수 있고 표면에 접착될 수 있는 임의의 종류의 적합한 플라스틱으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 로고는 작은 틈새를 통해 캐리어 레이어 내에 끼워지는 돌출부를 배면에 가질 수 있으며, 예를 들어 초음파 용접 장치를 사용하여 배면이 용접될 수 있다.
또 다른 대안은 예컨대 데칼(decal)로서 표면에 전사될 수 있는 사전인쇄 로그 또는 장식을 사용하는 것과 같이 외측 레이어 상에 전사 프린트를 사용하는 것이다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 캐리어 레이어 및 멀티레이어 표면 재료를 갖는 엔진 베이 부품은 섬유 레이어 또는 개방 셀 폼 레이어 형태의 부가적인 흡수 레이어를 더 포함한다. 이 레이어에 대해서는, 캐리어 레이어에 대해 개시된 바와 동일한 유형의 재료가 사용될 수 있다. 하지만, 이 레이어가 캐리어 레이어로서 기능하지 않기 때문에, 이 레이어의 밀도 및/또는 강성은 캐리어 레이어보다 작다.
바람직하게는, 개방 셀 폼은 폴리우레탄으로 제조되고, 또한 흑연을 포함한다. 예를 들어, EP1153066에 개시된 폼 및 EP1153067에서의 그것의 제조법이 개시되는 바의 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이 폼은 폼의 2 중량%와 40 중량% 사이의 범위 내의 바람직하게는 박리성의 흑연을 함유한다. 이 폼의 밀도는 10 ㎏/㎥와 35 ㎏/㎥ 사이일 수 있으며, 예를 들어 12 ㎏/㎥와 20 ㎏/㎥ 사이의 밀도를 갖는 슬랩 스톡 재료(slab stock material)일 수 있다. 최종 제품의 레이어의 면적 중량은 또한 슬래브 스톡 재료의 상이한 두께, 바람직하게는 5 ㎜와 50 ㎜ 사이를 사용하여 설정될 수 있다. 부품 내의 흡수 레이어의 최종 두께는 가변적이고 부품의 설계에 따르며, 일반적으로 1 ㎜와 20 ㎜ 사이이며, 더 얇은 두께가 림(rim) 및 장착 영역에 있고, 두꺼운 영역이 소음 흡수와 관련된 영역에 있다.
소음 흡수와 관련된 영역에서는 흡수 레이어의 두께 > 캐리어 레이어의 두께이며, 바람직하게는 캐리어 레이어의 두께가 2 ㎜와 10 ㎜ 사이이고, 흡수 레이어의 두께가 8 내지 30 ㎜이다.
림 및/또는 장착 영역에서, 두 레이어의 두께는 1-2 ㎜ 정도 얇아, 장착 수단에 대한 양호한 연결을 가능하게 해준다.
부가적인 흡수 레이어는 멀티레이어 표면 재료와 캐리어 레이어 사이에 또는 커버될 차량 구성요소의 표면을 향하는 방향으로 캐리어 레이어 아래에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 트림 부품의 하나의 예는 다음과 같이 형성된다.
편성물 및 열가소성 폴리우레탄 다공성 필름을 갖는 멀티레이어 표면 재료가 반경질 개방 셀 폴리우레탄 레이어(semi rigid open cell polyurethane layer) 형태의 부가적인 흡수 레이어에 적층되고, 흡수 레이어의 반대편에서 결합제 재료로서 폴리아미드 섬유를 갖는 유리 섬유로 제조된 섬유 캐리어 레이어가 흡수 레이어에 적층된다. 바람직하게는, 이 레이어는 레이어가 몰드에 들러붙는 것을 방지하는 것만을 위한 얇은 부직포 레이어로 덮여진다.
본 발명에 따른 트림 부품의 또 다른 예는 다음과 같이 구성된다.
편성물 및 열가소성 폴리우레탄 다공성 필름을 갖는 멀티레이어 표면 재료가 결합제 재료로서의 폴리아미드 섬유와 결합된 유리 섬유로 제조된 섬유 캐리어 레이어에 적층되고, 캐리어 레이어의 반대편에서, 반경질 개방 셀 폴리우레탄 레이어 형태의 부가적인 흡수 레이어가 사용된다. 바람직하게는, 이 레이어는 레이어가 몰드에 들러붙는 것을 방지하고 부품을 취급하는 동안 폼 레이어를 보호하기 위해 얇은 부직포 레이어로 덮여진다.
커버 재료의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 레이어는 또한 직물 레이어를 캐리어 재료 또는 부가적인 흡수 레이어에, 이들 2개의 레이어 사이에 부가적인 접착 레이어를 필요로 하지 않으면서, 적층하기 위한 접착 레이어로서 작용할 수 있다. 캐리어 레이어가 바람직한 유리 섬유와 폴리아미드 결합제의 레이어인 경우에도, 부가적인 접착 레이어가 필요하지 않다. 하지만, 특정 소재 조합에서는 부가적인 접착 레이어가 필요할 수도 있다.
이러한 통상적인 접착 레이어와 TPU 또는 다공성 TPU의 사용 사이의 차이는 고온에서 몰딩하는 동안에 TPU는 실질적으로 분해되지 않으며, 필름의 형태로 유지된다는 점이다.
예컨대 폴리올레핀 필름과 같은 최신식의 필름 재료가 사용될 수 있겠지만, 그러한 필름 재료는 용융하여 주변 레이어에 해악적인 액적을 형성할 것이다. 따라서, 필름과 같은 최신식의 재료의 무결성이 손상되고, 추후에 필름 상에서 더 이상 그대로 인식될 수 없다.
또 다른 바람직한 해법에 있어서, 본 발명에 따른 캐리어 레이어와 멀티레이어 표면 재료 및 멀티레이어 표면 재료와 캐리어 레이어 사이에 또는 캐리어 아래에 배치되는 부가적인 흡수 레이어를 갖는 엔진 베이 부품은 또한 캐리어와 부가적인 흡수 레이어 사이에 배치되는 제2 필름을 포함하여, 멀티레이어 트림 부품의 음향 특성을 더욱 향상시킨다. 모든 레이어가 최종 트림 부품을 형성하는 동안 인접 레이어에 적층된다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 제2 필름은 개구된 영역이 공기 흐름 저항(air flow resistance)(AFR)을 갖도록 적어도 부분적으로 개구된다. 바람직하게는, 성형 후의 최종 부품의 두께에 대해 측정된 AFR은 500 Nsm- 3와 4000 Nsm-3 사이의 범위 내에 있다.
미세 구멍을 형성하는 이러한 필름의 개구는 제1 필름 레이어에 필적하는 천공에 의해 수행될 수 있지만, 바람직하게는 증기 몰딩에 의한 몰딩 처리 중에 발생할 수도 있다. 이 필름은 경미하게 다공성이 되어, 부품에 걸쳐 1500 Nsm- 3와 4000 Nsm-3 사이의 AFR을 얻는다. 이는 음향 감쇠, 특히 전체 부품의 차음 특성을 더욱 향상시킨다.
바람직하게는, 제2 필름 레이어는 폴리아미드(PA), 예를 들어 PA 6 또는 PA 66, 폴리에스테르, PET 또는 PBT 또는 폴리에스테르의 코폴리머, 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 또는 열가소성 폴리우레탄(TPU)과 같은 폴리올레핀 중의 하나일 수 있으며, 에스테르 또는 에테르계가 바람직하다. 제2 필름 레이어도 바람직하게는 예컨대 PA6/PE 또는 폴리에스테르의 코폴리머 (CoPES)/TPU와 같은 전술한 재료의 조합으로 이루어진 바이레이어 또는 멀티레이어 필름으로 형성될 수 있다.
높은 열 부하하에서 내구성이 있기 때문에 TPU가 바람직하다. 바람직하게는, TPU 필름은 ISO 11357에 따라 측정될 때 적어도 140 ℃를 초과하는, 바람직하게는 150 ℃와 170 ℃ 사이의 용융 범위를 갖는다.
바람직하게는, 제2 필름 레이어는 대략 25 ㎛와 120 ㎛ 사이, 바람직하게는 50 ㎛와 100 ㎛ 사이의 두께를 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 트림 부품의 제조법이 제공된다.
트림 부품의 원하는 3D 형상을 갖는 캐비티를 함께 형성하는 2개의 몰드 반부를 포함하는 몰드가 본 발명에 따른 트림 부품을 제조하는 데 사용된다. 3D 형상은 두 몰딩 표면 사이의 갭이 가변적이어서 제품이 가변 두께를 가져 부품의 평면 방향으로 가변 밀도를 가질 수 있음을 의미할 수 있다.
한쪽 몰드 반부 내에 정확한 레이어링으로 적층된 원하는 재료들이 예를 들어 캐리어 재료, 필름 및 외부 직물 레이어와 같이 정치된다. 다른 선택적 레이어들이 필요에 따라 포함될 수 있다.
몰드가 폐쇄되고, 재료들이 고결(consolidating)되며 그리고/또는 레이어들이 인접한 레이어에 적층되어 최종 부품을 형성한다. 바람직하게는, 몰딩은 압력과 바람직하게는 포화 증기를 사용하는 직접 증기(direct steam)로 행해진다. 바람직하게는, 원하는 강성을 얻기 위한 캐리어 레이어의 압축도 동일한 단계에서 행해진다.
성형된 부품은 부품의 평면 방향으로 가변 밀도 및/또는 두께를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 멀티레이어 표면 재료에 의해 덮여지는 쪽이 바람직하게는 몰딩된 로고를 포함하는 표면 커버의 디자인 광학을 강조하거나 향상시키기 위해 예를 들어 함몰부(indent) 및/또는 둥근 곡선 형태의 표면 구조를 가질 수 있다. 커버될 차량 표면을 향하는 쪽은 커버될 표면을 추종하도록 조정된 윤곽을 가질 수 있다.
대안적으로, 재료는 몰딩 단계 이전에 가열되고, 고온 또는 저온 몰딩 단계가 이어질 수 있다.
이하에, 본 발명이 개시되는 추가적인 바람직한 실시예와 더불어 추가로 설명될 것이다. 이들 추가로 개시되는 바람직한 해법도 전술한 실시예와 조합하여 사용될 수 있다.
도 1은 엔진에 장착된 엔진 커버의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 재료 적층을 위한 바람직한 레이아웃을 도시한다.
도 1은 섬유 캐리어 레이어(1) 및 차량 엔진에 트림 부품을 장착하기 위한 적어도 하나의 장착 시스템(4)을 포함하는 차량 엔진(5)을 위한 엔진 장착 트림 부품을 도시하며, 장착 시스템은 진동 연성 연결부(vibration-coupled connection)를 형성할 수 있도록 형성된다. 섬유 캐리어 레이어는 적어도 자체 감쇠성(self-damping)이다.
도 1은 또한 장착 시스템(4)의 베이스의 섬유 캐리어 레이어(1)와의 연결 영역(6)을 도시한다. 연결 영역은 베이스 재료와 섬유 캐리어 레이어 사이의 재료 연결부를 형성한다.
도 2A 내지 2D는 본 발명에 따른 재료 적층을 위한 바람직한 레이아웃을 도시한다. 이들 도면의 참조 부호는 다음과 같이 동일한 유형의 레이어를 지시한다.
ㆍ 2는 장식 표면 레이어이다.
ㆍ 1은 섬유 레이어 형태의 캐리어 레이어이다.
ㆍ 7은 바람직하게는 또한 TPU로 제조되는 선택적 제2 필름 레이어이다.
ㆍ 8은 선택적 흡수 레이어이다. 이 레이어는 도 2A 또는 2D에 도시된 바와 같이 섬유이거나, 도 2B 또는 2C에 도시된 바와 같은 폼 레이어일 수 있다.
ㆍ 3은 선택적 스크림 레이어(예를 들어, 폴리에스테르 재료로 이루어진 부직포)이다.
하나의 바람직한 실시예의 레이아웃은 예를 들어 부직포, 편성물 또는 제직물과 같은 직물 형태인 표면 재료(2), 30 % 내지 80 %의 유리 섬유와 20 % 내지 50 %의 폴리아미드 결합제 섬유로 이루어진 섬유 레이어 형태인 캐리어 레이어(1)를 포함한다. 최종적으로, 유리 섬유는 충전제로서 100 %까지의 면 섬유 및/또는 폴리에스테르 섬유에 의해 대체될 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다. 그들은 바람직하게는 자체 권축성 섬유(self-crimped fiber)일 수 있다.
모든 레이어는 몰딩 공정 중에 인접한 레이어에 적층될 것이다.
폴리아미드 결합제 섬유는 용융되어 작은 액적(droplet)을 형성하여, 섬유 재료의 공기 흐름 저항을 손상시키지 않으면서 국부적으로 유리 섬유들을 함께 결합시킬 것이다. 바람직하게는, 부품을 형성한 후의 캐리어 레이어의 공기 흐름 저항은 450 Nsm-3과 4000 Nsm-3 사이일 것이다. 이 레이어의 밀도는 100 ㎏/㎥와 800 ㎏/㎥ 사이, 바람직하게는 150 ㎏/㎥와 600 ㎏/㎥ 사이일 수 있다.
선택적으로, 개방 셀 반경질 폴리우레탄 폼 레이어(open cell semi rigid polyurethane foam layer)(8)(도 6 또는 9) 또는 제2의 낮은 로프티성 섬유 레이어(second loftier fibrous layer)(8)(도 7 또는 10) 형태의 흡수 레이어가 사용될 수 있다. 낮은 로프티성의 섬유 레이어의 경우, 캐리어 레이어와 동일한 섬유 재료가 사용될 수 있지만; 더 낮은 밀도 또는 동일한 폴리아미드 섬유 결합제를 포함하지만 주 구조 섬유로서 폴리에스테르 및/또는 면을 갖는 재료를 가진다. 폼 레이어의 경우에는, 슬랩 스톡 재료(slab stock material)의 면적 중량 및/또는 두께가 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 차량 엔진(5)을 위한 엔진 장착 트림 부품으로서, 충전제 섬유 및 결합제로 이루어진 고결 섬유 재료로 이루어지는 섬유 캐리어 레이어(1)를 포함하고, 또한 차량 엔진에 트림 부품을 장착하기 위한 적어도 하나의 장착 시스템(4)을 포함하는 엔진 장착 트림 부품에 있어서, 상기 장착 시스템은 엔진에 장착될 때 용접에 의해 상기 섬유 캐리어 레이어에 진동 연성 연결되어, 상기 엔진과 상기 섬유 캐리어 레이어 사이에 진동 연성을 형성하고, 상기 섬유 캐리어 레이어는 진동 에너지를 감쇠시킬 수 있도록 적어도 자체 감쇠성인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결의 영역은 상기 섬유 레이어에 재료적으로 연결되고, 상기 섬유 재료를 적어도 부분적으로 침투하는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결은 용접 연결인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장착 시스템은 상기 섬유 캐리어 레이어에 재료적으로 연결되기 위한 적어도 하나의 베이스 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나의 베이스 영역은 열가소성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장착 시스템은 바람직하게는 암형부 및 숫형부를 갖는 스냅-인 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장착 시스템은 강성 재료, 바람직하게는 서모플라스트 또는 금속 또는 이러한 재료들의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고결 섬유 재료의 결합제는 열가소성 결합제 또는 열경화성 결합제이며, 상기 결합제는 섬유 재료를 고결시키기 위해 섬유들 사이에 결합점들을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 섬유들은 열가소성 섬유, 바람직하게는 폴리에스테르 섬유, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 천연 섬유, 바람직하게는 면 또는 아마 섬유, 또는 광물 섬유, 바람직하게는 유리 섬유, 탄소, 세라믹 또는 현무암 섬유 또는 이러한 섬유들의 혼합물 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  9. 제 8 항에 있어서, 사용되는 열가소성 섬유의 적어도 일부는 자체 권축성 섬유, 바람직하게는 콘주게이트 섬유, 더 바람직하게는 중공 콘주게이트 섬유인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  10. 제 7 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 결합제는 폴리에스테르의 코폴리머 또는 폴리아미드이며, 상기 열경화성 결합제는 수지형, 바람직하게는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 음향 흡수 레이어(8), 바람직하게는 섬유 레이어 또는 개방 셀 폼 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  12. 제 11 항에 있어서, 침투성이거나 상기 부품의 몰딩 중에 침투성으로 되는 상기 캐리어 레이어와 상기 흡수 레이어 사이의 필름 레이어, 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄 필름 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 트림 부품은 4000 Nsm-3 미만의 오버올 공기 흐름 저항(overall air flow resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진 장착 트림 부품.
  14. 충전제 섬유 및 결합제로 이루어진 고결 섬유 재료로 이루어지는 섬유 캐리어 레이어(1)를 포함하는 엔진 장착 트림 부품을 포함하는 차량용 엔진(5)으로서, 상기 트림 부품이 또한 상기 엔진에 상기 트림 부품을 장착하기 위한 적어도 하나의 장착 시스템(4)을 포함하게 되는 차량용 엔진(5)에 있어서, 상기 장착 시스템은 상기 섬유 캐리어 레이어에 용접되고, 상기 섬유 캐리어 레이어를 상기 엔진에 대해 진동 연성시키는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진.
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