KR20200039056A - 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법 - Google Patents

자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소시아네이트와 폴리올 그리고 물을 주입하여 온도 차이가 나는 제1 금형과 제2 금형에서 성형하여 인테그랄 스킨 엔진 커버를 제작하므로, 인테그랄 스킨을 통해 차음과 구조적 강성, 중량 감소와 더불어 소음 성능을 개선할 수 있게 한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 특히, 본 발명은 이종재질을 사용하지 않고 폴리우레탄 폼 재질을 성형할 때 한쪽 면에 인테그랄 스킨을 성형하므로, 성형이 쉬울 뿐만 아니라 복잡한 형상도 쉽게 제작할 수 있고, 생산 공정 수와 제조비용을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 자동차 사고가 발생하더라도 폴리우레탄 폼의 특성을 이용하여 충격에서 보행자나 운전자 그리고 엔진 등을 보호할 수 있다.

Description

자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법{INTEGRAL SKIN POLYURETHANE FORM FOR ENGINE COVER OF VEHICLE AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가벼우면서도 쉽게 제작하면서도 복합 소재의 기능과 더불어 NVH 성능을 복합적으로 개선할 수 있게 한 것이다.
자동차용 엔진룸은 하부가 개방되어 자동차 외부에서 먼지가 들어오거나 소음이 전해진다. 또한, 엔진룸은 그 내부에 장착한 엔진에서 발생한 열을 효율적으로 외부로 방출하지 못하면 그 열로 엔진 액세서리나 전장 등이 파손이나 과열 그리고 오작동을 일으키게 할 우려가 있다. 이에, 엔진룸에는 이처럼 열이나 이물 등에서 엔진을 보호하려고, 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)과 같이, 엔진 커버를 장착한다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제1819055호
우레탄 발포로 성형하는 자동차용 일체형 엔진커버와 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리프로필렌(PP)과 그라스 화이바의 혼방소재 및 카본 화이바와 PET, HDPE 및 내열성(RM) LM 화이바 혼방소재 중 어느 하나로 이루어지는 복합소재에 러버가 결합되도록 에어 실린더의 실린더 축과 유압실린더의 캡을 금형에 공급한 후 pu 발포에 의해 강성을 크게 향상시키도록 하는 보강부를 성형한 우레탄 발포로 성형하는 자동차용 일체형 엔진커버와 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 폴리프로필렌과, 그라스 화이바와 카본 화이바 중 어느 하나로 이루어진 고강성 소재를 예열하여 냉각 성형하며 러버가 결합되는 복합소재로 이루어지 자동차용 일체형 엔진 커버에서, 엔진 커버의 복합소재 한쪽으로 형성하며, 유리섬유 보강재가 위치하고, 상기 유리섬유 보강재를 감싸며 한쪽으로 러버를 결합하기 위한 개방부의 안쪽에 결합돌기와 결합홈부가 형성되며 폴리우레탄이 공급되어 흡음재와 일체형으로 인서트 사출 성형되는 pu 발포 보강부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
(특허문헌 2) 한국공개실용 제20-2018-0001400호
자동차용 엔진커버에 관한 것으로, 다수 개의 배출공이 형성되고, 양측으로 보강부가 형성된 커버와, 상기 커버 저면으로 다수 개 설치되어, 커버를 실린더 헤드에 결합설치하기 위해 구비된 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상술한 바와 같이 본 고안은 양측으로 보강부를 형성하고, 전방과 후방에 각각 통풍로와 공기 안내부가 형성된 커버를 제공함으로써, 엔진에서 발생하는 열기 및 습기를 보다 신속하게 배출하여, 엔진을 구성하는 각종 요소들이 부식됨으로 각종 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 엔진의 내구성을 향상시키고, 오일수명을 연장할 수 있는 동시에, 보강부에 의해 자동차 구성요소가 노출되는 것을 방지하여, 외관상 미려함을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 커버 저면으로 다수개의 결합부와, 상기 결합부 측면으로 삽입 끼움 방식으로 결합하는 결합 부재를 포함하는 결합수단을 구비함으로써, 커버를 실린더 헤드 상부에 위치하여, 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.
(특허문헌 3) 한국등록특허 제1901257호
차량용 엔진커버, 엔진 언더 커버 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 차량용 엔진커버와 엔진언더 커버를 폴리페닐렌설파이드(PPS) 섬유와 RM(Rapid Melting) 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유로 이루어진 표면부직포층; 폴리페닐렌설파이드(PPS) 섬유와 RM(Rapid Melting) 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유로 이루어진 기재부직포층; 폴리페닐렌설파이드(PPS) 섬유와 RM(Rapid Melting) 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유로 이루어진 이면부직포층;으로 이루어짐으로써, 고강도와 내화학성을 갖고, 굴곡탄성율과 제진성을 동시에 향상시키고, 단일의 열가소성 수지 복합제를 사용하여 재활용률이 높은 차량용 엔진커버와 엔진언더커버 및 그의 제조방법을 제공한다.
이러한 기존 엔진 커버 소재는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 엔진에서 발생한 열에도 충분히 견딜 수 있는 내열 조건을 만족할 수 있게 폴리아미드(PA)나 폴리프로필렌(PP) 수지에 광물성 필러(Mineral Filler)와 유리섬유를 혼합 사용하여 엔진 커버를 사출 성형하고, 제작한 엔진 커버의 배면에 Felt류나 폴리우레탄 폼과 같은 흡음재를 별도로 제작한 다음, 이들을 일체로 구성하여 엔진룸에서 발생하거나 외부에서 전해진 소음을 줄여준다. [도 2]는 합성수지로 이루어진 엔진 커버의 한쪽 면에 폴리우레탄을 발포 성형한 폴리우레탄 폼을 부착한 종래 엔진 커버를 보여주는 도면으로, (a)는 정면도이고, (b)는 배면도이다.
하지만, 이러한 기존 엔진 커버는 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 합성수지로 차음성능을, 그리고 흡음재로 흡음 성능을 얻을 수 있게 구성하므로, 합성수지로 사출한 엔진커버와 흡음재(폴리우레탄 폼)를 별도로 제작해야 한다.
(2) 이처럼 엔진커버와 폴리우레탄 폼을 별도로 제작해야 하는 만큼 완성한 엔진 커버 전체의 중량은 더욱 무거워진다. 이는 엔진 커버를 장착할 때 힘이 들 뿐만 아니라 자동차 전체의 중량을 늘려 자동차 연비를 떨어뜨리는 한 가지 요인으로 작용한다.
(3) 특히, 자동차가 대형일수록 엔진 커버의 크기도 커지므로, 이러한 중량 문제가 더욱 커진다.
(4) 또한, 서로 다른 재질로 이루어진 적어도 두 개의 재질(사출한 엔진 커버와 폴리우레탄 폼)을 하나로 접합하거나 부착할 때 이종 재질을 접합하거나 부착해야 하므로, 하나로 구성할 때 어려움이 있다.
(5) 그리고 서로 다른 이종 재질로 이루어진 엔진 커버와 폴리우레탄 폼을 별도의 금형이나 발포장치 등을 이용하여 제작해야 하므로, 각 구성품을 별도로 제작하는 데 걸리는 시간이 길어질 뿐만 아니라 이들을 합쳐서 하나로 구성하는 데도 시간이 걸려 생산성이 떨어진다.
(6) 게다가, 이처럼 엔진 커버와 폴리우레탄 폼을 별도의 금형이나 발포장치 등을 이용하여 제작해야 하므로, 초기 투자설비 비용이 커진다.
한국등록특허 제1819055호 (등록일 : 2018.01.10) 한국공개실용 제20-2018-0001400호 (공개일 : 2018.05.10) 한국등록특허 제1901257호 (등록일 : 2018.09.17)
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 이소시아네이트와 폴리올 그리고 물을 주입하여 온도 차이가 나는 제1 금형과 제2 금형에서 성형하여 인테그랄 스킨 엔진 커버를 제작하므로, 인테그랄 스킨을 통해 차음과 구조적 강성, 중량 감소와 더불어 소음 성능을 개선할 수 있게 한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이종재질을 사용하지 않고 폴리우레탄 폼 재질을 성형할 때 한쪽 면에 인테그랄 스킨을 성형하므로, 성형이 쉬울 뿐만 아니라 복잡한 형상도 쉽게 제작할 수 있고, 생산 공정 수와 제조비용을 줄일 수 있게 한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자동차 사고가 발생하더라도 폴리우레탄 폼의 특성을 이용하여 충격에서 보행자나 운전자 그리고 엔진 등을 보호할 수 있게 한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법은, 이소시아네이트 25~30중량부, 폴리올 50~60중량부, 그리고 발포제를 혼합하여 제2 금형과 제1 금형으로 이루어진 금형에 주입하여 성형하되;, 제1 금형과 제2 금형 중에서, 엔진과 마주하는 제1 금형 또는 제2 금형의 성형 온도를 다른 금형 성형 온도보다 3~10° 낮게 설정하고;, 주입량은 300~600g/초인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 금형은, 성형 면에 인몰드 스킨(In-mold Skin) 페인트를 바른 것을 특징으로 한다. 이때 상기 제1 금형과 제2 금형은, 각각 40~70°로 예열하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이소시아네이트는, MDI(methylene diphenyl diisocyanate)를 함유한 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 이소시아네이트는, 전체 중량에서 NCO 함량이 27~30중량%인 것을 특징으로 한다. 그뿐만 아니라, 이소시아네이트는, 25℃ 기준으로 점도가 70~130cps이고, 비중이 1.15 ~ 1.25인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 폴리올은, 트리올(OH-V : 32~38mg KOH/g)과 그라프트 폴리올(OH-V : 19~25mg/KOH/g)을 혼합한 것인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발포제는, 물인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 상술한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법에 따라 제조한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼을 포함한다.
이때, 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 밀도가 150~250㎏/㎥인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 스킨을 형성한 면의 경도(Shore A)가 20~30인 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 인테그랄 스킨 두께가 0.5㎜~3㎜인 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 스킨을 형성하지 않은 면(Back)의 경도(Shore A)가 15~25인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 폴리우레탄을 금형에 주입하여 성형할 때 어느 한쪽 면에 인테그랄 스킨을 일체로 성형하므로, 별도의 공정이나 작업 과정 없이 한 번에 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼으로 이루어진 엔진 커버를 제작할 수 있다.
(2) 이에, 공정 수를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 복잡한 구조도 쉽게 제작할 수 있다.
(3) 특히, 폴리우레탄 부분은 흡음 성능을, 인테그랄 스킨 부분은 차음성능을 담당하므로, 기존 엔진 커버 대비 15~20% 정도의 중량 감소 효과를 볼 수 있다. 이러한 중량 감소는 자동차의 전체 중량을 줄여 자동차 연비 효율을 높일 수 있다.
(4) 또한, 이종 재질을 엔진 커버를 제작하는 것이 아니므로, 각 구성을 제조하기 위한 금형 등을 갖추지 않아도 되어 비용 절감 효과와 더불어 생산성을 높일 수 있다.
[도 1]은 종래 합성수지와 폴리우레탄 폼으로 이루어진 엔진 커버의 제조 과정을 보여주는 블록도이다.
[도 2]는 합성수지로 이루어진 엔진 커버의 한쪽 면에 폴리우레탄을 발포 성형한 폴리우레탄 폼을 부착한 종래 엔진 커버를 보여주는 도면으로, (a)는 정면도이고, (b)는 배면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조 과정을 보여주는 블록도이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼을 보여주는 사진으로, (a)는 평면도이고, (b)는 저면도이다.
[도 5]는 본 발명에 따른 실시예와 폴리우레탄으로 제작한 비교예를 주파수(1/3 Octave Center Frequency[㎐]) 변화에 따른 흡음성(Absorption Coefficient)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
[도 6]은 본 발명에 따른 실시예와 폴리우레탄으로 제작한 비교예 1 및 비교예 2를 주파수(1/3 Octave Center Frequency[㎐]) 변화에 따른 투과 손실(Transmission Loss)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
[도 7]은 차량 평가에서 차외소음을 측정하는 위치를 보여주는 자동차의 평면도이다.
[도 8]은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 차외 소음을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
[도 9]는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 실내 소음을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
[도 10]은 본 발명에 따른 실시예에서 스커트를 연장한 변형예와 비교예의 차외 소음을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
[도 11]은 본 발명에 따른 실시예에서 스커트를 연장한 변형예와 비교예의 실내 소음을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
( 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법)
본 발명에 따른 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법은, [도 3]과 같이, 이소시아네이트, 폴리올 그리고 발포제를 혼합하여 금형에 주입·엔진 커버를 제조한 것이다.
이때, 상기 금형은 제1 금형과 제2 금형의 성형 온도에서 소정의 온도 차이를 갖게 제어함으로써, 성형한 폴리우레탄 폼의 한쪽 면에 인테그랄 스킨을 성형하여 한 가지 재질로 쉽고 편리하면서도 가벼워 연비를 높이고, 동시에 흡음과 차음성능을 함께 얻을 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
<폴리우레탄의 성분 구성>
본 발명에 따라 금형에 주입할 폴리우레탄의 구성과 함량은, 아래의 [표 1]과 같다.

구성
함량

이소시아네이트
25~30중량부

폴리올
50~60중량부

발포제
나머지
이소시아네이트
이소시아네이트는 MDI(methylene diphenyl diisocyanate)를 함유한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, MDI는 경질 폴리우레탄 제조에 사용하는 것으로, 경질 폴리우레탄은 단열성과 보온재 등에 광범위하게 사용하며, 신발 밑창이나 의류 등에 사용하는 탄성재, 이 외에도 합성피혁, 방수코팅제, 도료, 그리고 접착제에도 널리 사용하는 통상의 기술로 이루어진 것을 사용한다. 특히, 상기 MDI는 물에도 쉽게 반응한다.
이러한 이소시아네이트는, 전체 중량에서 NCO 함량이 27~30중량%인 것을 사용하고, 특히 25℃ 기준으로 점도가 70~130cps이고 비중이 1.15 ~ 1.25인 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
폴리올
폴리올은, 수산기(-OH)를 갖는 고분자 화합물로, 2성분형의 폴리우레탄의 기재로 사용하는 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 폴리올은 트리올(OH-V : 32~38mg KOH/g)과 그라프트 폴리올(OH-V : 19~25mg/KOH/g)을 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 트리올은 경화제로 많이 사용하는 것을, 그리고 그래프트 폴리올(Graft Polyols)은 폴리에테르 폴리올에서 스티렌 아크릴로니트릴 폴리머 입자의 안정 콜로이드 분산으로, 폴리올은 연질폴리우레탄폼 제조에 폭넓게 사용하는 것을 이용한다.
발포제
발포제는 이소시아네이트와 폴리올을 혼합하여 발포할 때 발포체 거품에서 기포 구조를 성형하게 하는 역할을 담당한다.
이러한 발포제는 본 발명에 따른 비율로 혼합하는 이소시아네이트와 폴리올의 혼합물에서 기포 구조를 성형하게 하는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들어서, 상기 발포제는 암모니아, 폴리올, 알코올, 아민류, 수산화 소듐, 수산화 칼슘, 그리고 물을 예로 들 수 있다. 이 중에서, 본 발명에 따른 발포제로는 물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이처럼 혼합한 용액은 제1 금형과 제2 금형에 주입하여 원하는 형상의 엔진 커버를 제작한다.
엔진 커버 성형용 금형
엔진 커버 성형을 위한 금형은, [도 3]과 같이, 상술한 바와 같은 비율로 혼합한 용액을 주입하기 전에 미리 정한 반응온도로 예열하여 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 엔진 커버를 성형할 수 있는 것을 사용한다.
이러한 금형은 서로 마주하여 합형하여 폴리우레탄 용액을 주입하여 엔진 커버를 성형하고, 또한 이형하여 성형한 성형품을 분리할 수 있도록 제1 금형과 제2 금형을 포함하여 구성한다.
이때, 상기 제1 금형과 제2 금형은 서로 다른 온도로 예열하여 성형함으로써, 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼을 성형할 수 있게 한다. 즉, 폴리우레탄 용액을 주입하여 엔진 커버를 성형할 때, 한쪽 면의 온도를 높게 하고 다른 한쪽의 온도를 상대적으로 낮게 설정함으로써, 온도가 높은 금형과 접하는 면에는 인테드랄 커버가 생기게 하여 차음효과와 구조적 강성 강화를, 온도가 낮은 금형과 접하는 면은 부드럽게 하여 경도를 낮춰서 흡음 효과를 얻을 수 있게 한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 금형과 제2 금형은, 각각 40~70°로 예열하여 사용하되, 인테그랄 스킨을 성형하는 면과 성형하지 않는 금형 사이의 온도차가 3~10° 차이를 보이도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 금형은 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼으로 이루어진 엔진 커버를 성형하는 면에 미리 인몰드 스킨(In-mold Skin) 페인트를 바른 다음 엔진 커버를 제작하는 것이 바람직하다. 인몰드 스킨 페이트는 금형 면에 미리 스프레이 형태 등으로 미리 바른 상태에서 폴리우레탄 용액을 주입하여 엔진 커버를 성형하면, 성형한 커버 면에 마치 코팅한 것과 같이 유연한 피층을 얻을 수 있는 통상의 기술로 이루어진 것을 사용한다.
이처럼 이루어진 본 발명에 따른 금형은 상술한 이소시아네이트와 폴리올 그리고 발포제를 혼합한 폴리우레탄 용액을 300~600g/초의 비율로 주입하여 엔진 커버를 발포 성형한다.
(엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼)
본 발명은 상술한 제조방법으로 제조한 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 밀도가 150~250㎏/㎥이고, 스킨을 형성한 면의 경도(Shore A)가 20~30이며, 인테그랄 스킨 두께가 0.5㎜~3㎜가 되게 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은, 스킨을 형성하지 않은 면(Back)의 경도(Shore A)가 15~25로 제작한다.
이하, 이처럼 제조한 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 흡음성 평가, 삽입손실시험(Buck Test), 그리고 차량 평가 시험한 결과는 다음과 같다.
실시예의 구성 함량
본 발명에 따른 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 실시예는, 아래의 [표 2]와 같은 구성으로 제작했다.

성분
함량

폴리올/이소시아네이트 비율
100/50~55

폴리올
트리올(OH-V : 32~38mg KOH/g)과 그라프트 폴리올(OH-V : 19~25mg/KOH/g) 혼합

이소시아네이트(중량%)
27.3

발포제
나머지 함량의 물

1) 실시예는 상술한 바와 같은 비율로 혼합하고, 이 혼합액의 중량 전체에 대해 안료(Block Toner) 3중량%을 더 혼합했다.
이처럼 혼합한 혼합 용액은, 아래의 [표 3]과 같은 조건으로 금형에서 성형하여 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼인 실시예를 성형했다.

조건
실시값

상부 금형
60℃

하부 금형
55℃

성형시간
3~5min

혼합 용액 주입량
400~500g/초
이처럼 금형에 주입한 혼합 용액은 금형을 닫은 다음 3~5분간 성형한 다음 탈형하여 실시예를 얻었다.
흡음성 평가
흡음성 평가는 잔향실에서 상술한 실시예([도 4] 참조)와 폴리우레탄 폼(150K)으로만 이루어진 비교예를 간이 잔향실에 장착하여 Alpha-Cabin을 이용하여 표준 측정방법에 따라 측정하였다. 이때의 측정은 시편이 있을 때와 없을 때 음 에너지가 60㏈로 떨어질 때까지의 잔향 시간(T1과 T2)을 측정하고 정해진 수식을 통해 주파수 변화에 따라 흡음성을 측정한 것으로, 그 결과는, 아래의 [도 5]와 같다. [도 5]에서, 가로축은 주파수(1/3 Octave Center Frequency[㎐]) 변화를, 세로축은 흡음성(Absorption Coefficient)을, 빨간 선은 실시예의 그래프를, 파란 선은 비교예의 그래프를 각각 나타낸다.
그 결과, [도 5]와 같이, 단순 흡음성만 비교에는 비교예가 실시예보다 흡음성능이 다소 낮은 것으로 나타났으나, 아래와 같이 자동차 엔진 특성상 흡음성능과 더불어 흡차음 성능을 모두 비교해 보면 실시예가 우수한 것을 알 수 있다.
삽입손실시험(Buck Test) 결과
본원발명에 따른 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 관한 주파수 변화에 대한 투과손실(Transmission Loss)을 잔향·무향실에서 측정하였다. 이때, 실시예, 비교예 1 및 비교예 2는 아래의 [표 4]와 같이 재질과 중량을 갖는다.

구분
비교예 1
비교예 2
실시예

재질
PA+PU(150K)
PA+PU(150K)
인테그랄 스킨 PU 폼(250K)

중량(g)
1,857
1,863
1,502
이처럼 이루어진 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 관한 주파수 변화에 따른 투과 손실은 아래의 [도 6]과 같다. [도 6]에서, 가로축은 주파수(1/3 Octave Center Frequency[㎐])을, 세로축은 투과 손실(Transmission Loss)을, 빨간선은 실시예의 그래프를, 노란선은 비교예 1의 그래프를, 파란선은 비교예 2의 그래프를 각각 보여준다.
그 결과, [도 5]와 같이, 실시예, 비교예 1 및 비교예 2는 각각 흡차음 성능이 비슷하게 나왔으나, 실시예의 중량이 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여 약 20% 정도 작은 것을 알 수 있다.
차량 평가는 아래와 같이 상술한 실시예와 같은 구성을 이용한 차량 평가 1과, 본 발명에 따른 실시예에서 스커트 부분을 연장하여 실시예 차량 평가 2로 나눠서 실시했다.
차량 평가 1
차량 평가 1은 아래의 [표 5]와 같이, 실시예와 비교예의 사양과 중량으로 제작한 것을 사용한다.

구분
사양
중량

비교예
사출품+PU
2,080g

실시예
PU D250
1,540g
이때, 차량 평가 1은, [도 7]과 같이, 차량의 엔진(E)과 양쪽 앞타이어를 기준으로 미리 정해진 위치(1, 2, 3, 4)에서 각각 소음을 측정하였으며, 그 결과는 아래의 [도 8]과 같다. [도 8]에서, "오른쪽 상부의 숫자는 측정 위치를, 가로축은 주파수(㎐)를, 세로축은 소음[㏈(A)]을, 검은선 그래프는 비교예를, 빨간선 그래프는 실시예를 각각 나타낸다.
한편, 자동차 실내에서 측정하는 소음은, [도 9]와 같이, 운전석의 헤드 레스트 오른쪽에서 측정하였다. [도 9]에서, 가로축은 주파수(㎐)를, 세로축은 소음[㏈(A)]을, 검은선 그래프는 비교예를, 빨간선 그래프는 실시예를 각각 나타낸다.
이처럼 평가한 결과는, [도 8] 및 [도 9]와 같이, 소음 성능은 비교예와 실시예가 같거나 유사한 수준을 보이나, 중량 측면에서는 우수한 것을 알 수 있다.
차량 평가 2
차량 평가 2는 상술한 차량 평가 1과 같은 방법으로 이루어지나, 실시예를 하나 더 추가하여 측정한 결과이다. 즉, 차량 평가 2는 아래의 [표 6]과 같이, 실시예 1 및 실시예 2와 비교예의 사양과 중량으로 제작한 것을 사용한다.

구분
사양
중량

비교예
사출품+PU
2,080g

실시예 1
PU D250
1,540g

실시예 2
PU D250
2,000g
여기서, 차량 평가 2는 차량평가 1과 같은 위치에서 같은 방법으로 이루어지므로, 여기서는 같은 구성에 관한 설명은 생략하고 그래프를 중심으로 설명한다.
이처럼 차량 평가한 결과는, [도 10] 및 [도 11]과 같이, 실시예 2가 비교예보다 차외 소음 성능이 0.6~1.3dB 우수하게 나타났으며, 실내 소음 측면에서도 0.7dB 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 이소시아네이트 25~30중량부, 폴리올 50~60중량부, 그리고 발포제를 혼합하여 제2 금형과 제1 금형으로 이루어진 금형에 주입하여 성형하되,
    제1 금형과 제2 금형 중에서, 엔진과 마주하는 제1 금형 또는 제2 금형의 성형 온도를 다른 금형의 성형 온도보다 3~10° 낮게 설정하고,
    주입량은 300~600g/초인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 금형은,
    성형 면에 인몰드 스킨(In-mold Skin) 페인트를 바른 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 금형과 제2 금형은,
    각각 40~70°로 예열하여 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  4. 제1항에서,
    상기 이소시아네이트는,
    MDI(methylene diphenyl diisocyanate)를 함유한 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  5. 제1항에서,
    상기 이소시아네이트는,
    전체 중량에서 NCO 함량이 27~30중량%인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  6. 제1항에서,
    이소시아네이트는,
    25℃ 기준으로 점도가 70~130cps이고,
    비중이 1.15 ~ 1.25인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  7. 제1항에서,
    상기 폴리올은,
    트리올(OH-V : 32~38mg KOH/g)과 그라프트 폴리올(OH-V : 19~25mg/KOH/g)을 혼합한 것인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  8. 제1항에서,
    상기 발포제는,
    물인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항에 의한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼의 제조방법으로 제조한 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼.
  10. 제9항에서,
    상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은,
    밀도가 150~250㎏/㎥인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼.
  11. 제9항에서,
    상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은,
    스킨을 형성한 면의 경도(Shore A)가 20~30인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼.
  12. 제9항에서,
    상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은,
    인테그랄 스킨 두께가 0.5㎜~3㎜인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼.
  13. 제9항에서,
    상기 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼은,
    스킨을 형성하지 않은 면(Back)의 경도(Shore A)가 15~25인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 커버용 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼.
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