KR20200048197A - 차음재용 카페트 - Google Patents

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KR20200048197A
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Abstract

본 발명은 차음재용 카페트에 관한 것으로서,
원단부 하층과 접하는 폴리에틸렌(PE)수지의 비통기성 1차코팅부 200 내지 300g/m2평량, 1차코팅부의 하층에 배치되는 통기성 펠트(FELT)부 200 내지 500g/m2 평량 및 상기 펠트부와 접하는 폴리에틸렌(PE)수지 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)로 구성되는 비통기성의 2차코팅부 200 내지 1,000g/m2 평량으로 구성되므로써, 펠트부 추가로 소음진동 성능을 향상시키고, 1차코팅부와 2차코팅부 중량비를 통해 차음성능 저감영역을 최소화하는 중량비를 설정하여 전체 중량을 절감시키면서도 강성이 향성된 차음재용 카페트를 제공하는 차음재용 카페트에 관한 것이다.

Description

차음재용 카페트{Carpet for Sound reduction material}
본 발명은 차음재용 카페트에 관한 것으로서, 소음진동 성능을 향상시키고 중량을 절감시키면서도 강성이 향성된 차음재용 카페트에 관한 것이다.
차음재는 소리를 차단시키는 역할을 하는 것으로서 자동차에서 차음재로 사용되는 자동차용 카페트는 자동차의 실내의 플로어 패널 및 트렁크 룸의 바닥 등의 설치되는 내장재로서, 자동차의 운행 중 발생되는 각종 소음과 엔진 소음 등을 차단하여 정숙한 실내 분위기를 유지하도록 한다.
이러한 자동차용 카페트는 원단층과 폴리에틸렌(PE) 코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 코팅층의 3층으로 구성된 것이 일반적이었다.
자동차 내부의 소음은 엔진 소음, 윈드 노이즈 및 로드 노이즈가 복합적인 것으로 이에 대한 성능 개선이 지속적으로 요구되고 있으며 그에 따른 기술개발이 이루어지고 있지만, 본 발명은 그중에서도 로드 노이즈 즉, 노면 소음을 감소시키기 위한 자동차용 차음재 기능을 향상시키는 카페트에 대한 것이다.
차음재용 카페트와 관련한 선행기술로서 대한민국 특허문헌으로서는 1) 등록특허 제101905958호 (2018.10.01.)에서는 'PE를 포함한 베이스수지 100중량부에 대하여 산화알루미늄 50 중량부, 나노클레이 15 중량부, 산화방지제 0.2 ~ 0.8중량부, 윤활제 0.1 ~ 0.5중량부 및 황산바륨 30 중량부를 포함하는 복합수지 조성물을 제조하는 수지조성물 제조단계; 및 상기 수지조성물 제조단계로 제조된 복합수지 조성물을 압출성형하는 압출성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차음재의 제조방법.'을 소개하고 있으며, 2) 등록특허 제101033395호 (2011.04.28.)에서는 '저융점 섬유(LMF)와 고융점 섬유(SF)로 이루어진 겉보기 밀도가 상이한 3층의 흡음재로 구성된 자동차용 흡음재에 있어서, 상기 자동차용 흡음재는 저밀도 흡음재, 상기 저밀도 흡음재의 면적대비 30~100%로 배치된 고밀도 흡음재 및 상기 저밀도 흡음재의 면적대비 10~90%로 배치된 고무 또는 수지재로 이루어진 비통기성층이 포함된 3층구조이며, 상기 저밀도 흡음재의 일면을 소음발생부위에 접하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡음재.'를 소개하고 있다.
다만, 자동차 내부의 소음을 감소시키기 위하여 카페트 원단층과 코팅되는 폴리에틸렌(PE) 코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 코팅층을 고중량의 차음재를 사용하는 경우가 많아 차음재로서의 기능은 증가되는 반면 차체의 중량이 증가하게 되어 연비가 떨어지는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 등록특허 제101905958호 (2018.10.01) 2. 대한민국 등록특허 제101033395호 (2011.04.28)
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 기존의 단순히 폴리에틸렌(PE) 코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)코팅층의 중량을 높여 차음효과를 높이는 것이 아니라 본 발명의 목적은 펠트부 추가로 소음진동 성능을 향상시키고, 1차코팅부와 2차코팅부 중량비를 통해 차음성능 저감영역을 최소화하여 소음진동 성능(NVH)향상의 최적화 중량비를 설정하여 전체 중량을 절감시키면서도 강성이 향성된 차음재용 카페트를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 섬유 소재를 포함하는 원단부, 상기 원단부 하부와 접하는 비통기성의 1차코팅부, 상기 1차코팅부의 하부와 접하는 통기성 펠트(FELT)부 및 상기 펠트부의 하부와 접하는 비통기성의 2차코팅부를 포함한다.
상기 원단부는 폴리에스테르(PET)섬유 또는 폴리아마이드(PA)섬유에 라텍스가 코팅되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 1차코팅부는 올레핀계수지 또는 비닐계수지를 포함할 수 있다.
상기 2차코팅부는 올레핀계수지, 비닐계수지 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 포함할 수 있다.
상기 펠트부는 니들펀칭 된 폴리에스테르 펠트 (PET FELT) 또는 잡사펠트를 포함할 수 있다.
상기 펠트부는 섬유가 수직 방향으로 구성된 버티칼 랩 펠트(VERTICAL LAP FELT) 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 펠트부 두께는 1mm 내지 5mm일 수 있다.
상기 1차코팅부 평량은 200 내지 300g/m2, 상기 펠트부 평량은 200 내지 500g/m2 및 상기 2차코팅부 평량은 200 내지 1,000g/m2 일 수 있다.
상기 원단부와 1차코팅부를 합친 중량과 2차코팅부의 중량과의 중량비는 1.31:1 내지 4.0:1일 수 있다.
본 발명은 1차코팅부, 통기성 펠트(FELT)부 및 2차코팅부로 구성되어 종래 기술의 동일한 중량 대비 차음성능이 향상된 소음진동 성능(NVH)을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 원단부 및 1차코팅부의 중량에 대비하여 2차코팅부 중량의 중량비를 통해 고주파영역 차음성능 저감영역을 최소화하여 소음진동 성능(NVH)향상의 최적화 중량비를 설정하여 전체 중량과 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 펠트부와 2차코팅층의 추가로 샌드위치 구조가 형성되어 강성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 기존 차음재용 카페트 구성과 본 발명에 따른 차음재용 카페트 구성에 대한 도면이다.
도 2는 기존 차음재용 카페트와 본 발명의 차음재용 카페트 구성에 따른 소음투과 손실율에 대한 비교 결과이다.
도 3은 코팅층별 중량비에 따른 차음성능 저감영역 발생에 대한 그래프이다.
이하에서는 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1a는 자동차의 내부에 차음재로써 사용되는 카페트에 대한 일반적인 구상도이며, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 차음재용 카페트에 대한 구성도이다.
종래의 일반적인 차음재용 카페트는 원단, 폴리에틸렌(PE) 코팅층 및 에틸렌바이닐아세테이트(EVA)코팅층으로 구성되되, 중량의 증가로서 차음 효과를 증가시켰다.
본 발명은 원단부에 접하는 1차코팅부, 펠트(FELT)부 및 2차코팅부가 순차적으로 적층되어 구성된다. 이렇듯 2차코팅층의 추가로 샌드위치 구조가 형성되어 강성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 포함되는 원단부는 폴리에스테르(PET)섬유 또는 폴리아마이드(PA)섬유에 라텍스가 코팅되어 있는 원단을 사용될 수 있다.
폴리에스테르 섬유의 일종인 PET섬유는 널리 사용되는 인조섬유 중 하나로서 저분자량의 화합물로부터 합성하여 화학적 방법에 의하여 중합된 합성고분자를 원료로 하는 섬유이다.
상기 폴리아마이드계는 아미노산, 락탐 또는 디아민과 디카르복실산을 주된 구성성분으로 하는 폴리아마이드이다. 　
상기 1차코팅부는 올레핀계수지 또는 비닐계수지에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 1차코팅부는 고무 같은 탄력을 갖는 열가소성 혼성중합체인 엘라스토머수지 일 수 있다.
상기 1차코팅부는 높은 인장력을 갖는 폴리에틸렌(PE)수지일 수 있다.
폴리에틸렌은 에틸렌 단량체로부터 유래된 단위를 50중량％ 초과로 포함하는 중합체를 의미한다. 이것에는 폴리에틸렌 단독중합체 또는 공중합체가 포함된다.
관련 기술분야에 공지된 폴리에틸렌의 통상적인 형태에는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌 (MDPE), 및 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)이 포함될 수 있다.
상기 1차코팅부는 비통기성으로 구성되는 것이 샌드위치 구조상 바람직하다.
상기 1차코팅부 단위면적당 중량인 평량은 200 내지 300g/m2 일 수 있다.
상기 1차코팅부와 2차코팅부 사이에는 펠트(FELT)부로 구성된다.
상기 펠트부는 통기성으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 펠트(FELT)는 모직이나 털을 압축해서 만든 고강성의 두꺼운 천으로 이루어질 수 있다.
상기 펠트부는 니들펀칭 된 폴리에스테르 펠트(PET FELT)또는 잡사펠트 중에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 펠트부는 섬유가 수직 방향으로 구성된 버티칼 랩 펠트(VERTICAL LAP FELT)형태를 특징으로 할 수 있다. 기존의 폴리에스테르 (PET) 펠트는 섬유의 줄이 가로 방향이기 때문에 반발성이 낮고, 상하로부터의 압력에 약한 문제가 있었다. 그러나, 섬유가 수직방향으로 구성되기 때문에 반발성이 향상되고, 상하로부터의 압력에 강하며 밀도가 낮고 환기성이 높은 장점이 있다.
상기 펠트부 두께는 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 펠트부 단위면적당 중량인 평량은 200 내지 500g/m2 일 수 있다.
상기 2차코팅부는 올레핀계수지, 비닐계수지 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 2차코팅부는 고무 같은 탄력을 갖는 열가소성 혼성중합체인 엘라스토머수지 일 수 있다.
상기 2차코팅부는 높은 인장력을 갖는 폴리에틸렌(PE)수지일 수 있다.
상기 2차코팅부는 비통기성으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 2차코팅부 단위면적당 중량인 평량은 200 내지 1,000g/m2 일 수 있다.
본 발명에서는 차음효과를 높이기 위해 종래 기술인 폴리에틸렌(PE)코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)코팅층의 중량만을 높이는 방법과는 달리, 본 발명은 1차코팅부, 통기성 펠트(FELT)부 및 2차코팅부로 구성되어 종래 기술의 동일한 중량 대비 차음성능이 향상된 소음진동 성능(NVH)을 향상시키는 효과가 있다.
원단부와 1차코팅부를 합친 중량과 2차코팅부 중량과의 중량비를 달리하여 차음성능 저감영역을 최소화하는 중량비를 확인한 결과 3~6KHz 대역 차음성능 저감영역이 발생하게 되는데, 이러한 차음성능 저감영역을 최소화하기 위한 중량비는 1.31:1 내지 4.0:1 인 것이 바람직하다.
더욱 상세하게는 원단부 중량과 1차코팅부 중량의 합과 2차코팅부 중량의 중량비는 2.12:1 내지 3.69:1 인 것이 더 바람직하다.
소음진동 성능(NVH)향상의 최적화 중량비를 설정하여 전체 중량과 비용을 절감시킬 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 효과를 확인하기 위해 실시예로서 구체적으로 설명한다. 다만 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시 되는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
차량마다 로드노이즈가 발생하는 주파수 범위는 각각 다르지만, 일반적으로 600~1,400 Hz 영역에서 발생한다.
실시예 1에서는 종래의 기술에 의해 구성된 카페트 (도 1a)와 본 발명에 의해 구성된 카페트(도 1b)의 차음효과를 동일중량의 조건에서 비교하기 위해 소음투과손실율을 비교하였다.
비교예로서 도 1a와 같이 원단층, 폴리에틸렌(PE) 코팅층 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)코팅층으로 구성하였다.
또한, 원단층 700g/m2평량, 폴리에틸렌(PE)코팅층 250g/m2평량 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)코팅층 450g/m2 평량으로 하여 총 1,400g/m2 평량으로 하였다.
실험예로서 도 1b와 같이 원단부, 폴리에틸렌(PE) 1차코팅부, 폴리에스테르 (PET) 펠트 및 폴리에틸렌 (PE) 2차코팅부로 구성하였다.
또한, 원단부 400g/m2평량, 폴리에틸렌(PE) 1차코팅부 200g/m2평량, 폴리에스테르 (PET) 펠트 500g/m2평량 및 폴리에틸렌(PE) 2차코팅부 300g/m2평량으로 하여 총 1,400g/m2 평량으로 하였다.
하기의 표 1은 측정된 주파수별 소음투과손실 측정값을 나타낸다.
Hz 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000
비교예 10.4 11 13.4 15 17.6 19.1 21.1 22.8 25.5 27.6 30.1 33.5
실시예 13.6 12.9 15.3 17.2 17.8 19.3 21.6 23.5 25.8 27.9 30.5 34.1
이를 측정하기 위해서 ISO 15186-1 음향성능을 이용한 차음성능 측정법(Measurement of sound insulation in buildings and of building elements using sound intensity)을 실시하였다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 로드노이즈발생영역에서 종래기술인 비교에 비해 본 발명에 의한 차음재용 카페트에서 소음투과손실율이 향상됨을 확인하였다.
[실시예 2]
실시예 2에서는 본 발명에 의해 구성된 카페트의 원단부 중량과 1차코팅부 중량의 합의 중량대비 2차코팅부 중량을 중량비로 달리하여 차음성능 저감영역을 최소화하는 소음진동 성능(NVH)향상의 최적화 중량비를 확인하였다.
표 2는 원단부와 폴리에틸렌(PE) 1차코팅부 중량의 합 및 폴리에틸렌(PE) 2차코팅부 중량에 따른 중량비에 따른 고주파대역 차음성능 저감영역 발생여부결과를 나타낸다.
원단부 평량 +
1차코팅부
평량 (g/㎡)		 펠트부
평량
(g/㎡)		 2차코팅부
평량
(g/㎡)		 고주파 영역
차음성능
저감발생여부		 중량비
(원단부+1차코팅부 중량
: 2차코팅부 중량)　
900 300 200 O 4.50:1
800 300 200 △ 4.00:1
737 500 200 X 3.69:1
1,100 400 350 X 3.14:1
687 500 250 X 2.75:1
1,150 500 450 X 2.56:1
637 500 300 X 2.12:1
1,050 400 800 △ 1.31:1
637 500 550 O 1.16:1
850 300 800 O 1.06:1
637 500 700 O 0.91:1
원단부 중량과 1차코팅부 중량의 합과 2차코팅부 중량의 중량비에 따라 3~6KHz 대역에서 차음성능 저감영역이 발생하였다.
도 3에서는 원단부 중량과 1차코팅부 중량의 합과 2차코팅부 중량에 대한 a.중량비 4.50:1, b.중량비2.56:1, c.중량비1.31:1 및 d.중량비1.06:1에 따른 차음성능 저감영역 발생여부에 따른 그래프를 나타낸다.
a.중량비 4.50:1, c.중량비1.30:1 및 d.중량비1.06:1에서는 차음성능 저감영역이 발생하였으나, b.중량비2.56:1에서는 차음성능 저감영역이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
차음성능 저감영역을 최소화하기 위한 원단부 중량과 1차코팅부 중량의 합과 2차코팅부 중량의 중량비는 1.31:1 내지 4.0:1 이 우수함을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (9)

  1. 섬유 소재를 포함하는 원단부;
    상기 원단부 하부와 접하는 비통기성의 1차코팅부;
    상기 1차코팅부의 하부와 접하는 통기성 펠트부; 및
    상기 펠트부의 하부와 접하는 비통기성의 2차코팅부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원단부는 폴리에스테르(PET)섬유 또는 폴리아마이드(PA)섬유에 라텍스가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1차코팅부는 올레핀계수지 또는 비닐계수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차코팅부는 올레핀계수지, 비닐계수지 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펠트부는 니들펀칭 된 폴리에스테르 펠트 (PET FELT) 또는 잡사펠트를 포함하는 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펠트부는 섬유가 수직 방향으로 구성된 버티칼 랩 펠트(VERTICAL LAP FELT) 형태인 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 펠트부 두께는 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차코팅부 평량은 200 내지 300g/m2, 상기 펠트부 평량은 200 내지 500g/m2이고, 상기 2차코팅부 평량은 200 내지 1,000g/m2 인 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원단부와 1차코팅부를 합친 중량과 2차코팅부의 중량과의 중량비는 1.31:1 내지 4.0:1인 것을 특징으로 하는 차음재용 카페트.
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