KR20210007331A - 흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재 - Google Patents

흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재 Download PDF

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Abstract

흡음 성능이 요구되는 자동차의 엔진 룸, 에어 클리너 하우징 등의 제품을 성형하는데 사용되기 위한 흡음제품 성형용 판재를 제조하는 방법을 개시한다.
흡음제품 성형용 판재의 제조방법은 표면층의 형성을 위한 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계; 니들 펀치 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 부착시키는 단계; 흡음층의 형성을 위한 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계; 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 매개로 상기 니들 펀치 부직포와 상기 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계; 방수층의 형성을 위한 PET 폼을 부착하는 단계; 및 니들 펀치 부직포, 다공성 필름, 건식 웨브 부직포 및 PET 폼이 적층 및 결합된 상태에서 설정된 온도조건에서 건조와 냉각시킨 후 흡음제품 성형용 판재로 재단하는 단계; 를 포함한다.

Description

흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재{Manufacturing method of panels for molding sound absorbing products and the panels for molding sound absorbing products}
이 발명은 흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡음 성능이 필요한 흡음 제품의 성형시에 발생하는 가스를 줄여 성형 시간이 짧아질 뿐만 아니라 흡음 성능이 우수한 흡음제품 성형용 판재의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 엔진 룸과 같은 곳은 엔진의 구동에 따라 발생하는 소음이 외부로 전달되는 것을 차단하기 위한 흡음 부품이 엔진 룸의 형상에 맞게 성형되어 설치된다.
자동차의 엔진 룸에 설치되는 흡음 부품은 플라스틱 사출을 통해 형성되는 제품, 부직포를 주원료로 하여 성형되는 제품 등 다양한 형태들이 있다. 또한, 새로운 소재들이 다양하게 개발이 되면서 신소재를 활용한 자동차 엔진 룸 흡음 제품들에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 플라스틱 소재로 성형이 되던 흡음 부품의 경우에는 그 제조과정에서 발생하는 가스로 인해 성형 시간이 길 뿐만 아니라 흡음 품질이 저하되기 때문에 개선의 필요성이 요구되고 있다.
한편, 고급 자동차의 경우에는 엔진 룸을 덮는 후드 뿐만 아니라 엔진의 상부와 하부를 덮는 형태의 흡음 부품 뿐만이 아니라 에어 클리너와 같이 소음이 발생하는 부품 주변을 감싸는 형태로 흡음 부품들이 적용되고 있다. 이러한 흡음 부품들은 하우징 자체(예를 들어, 에어클리너 하우징)에 적용되기도 하고, 하우징과는 별도로 부품으로 성형되어 하우징 외부에 설치되어 흡음 기능을 하도록 적용되고 있다.
대한민국특허청 등록특허공보 10-1147718 대한민국특허청 등록특허공보 10-1375442 대한민국특허청 등록특허공보 10-1470478 대한민국특허청 등록특허공보 10-1272551 대한민국특허청 등록특허공보 10-1520276 대한민국특허청 등록특허공보 10-1315274 대한민국특허청 공개특허공보 10-2017-0105258
이 발명은 플라스틱 제품 성형시에 발생하는 가스를 줄여 성형 시간이 짧아질 뿐만 아니라 흡음 성능이 우수한 흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 이 출원발명은 다음과 같이 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법은 표면층의 형성을 위해 50 ~ 150g/㎡의 평량과 0.4 ~ 0.8㎜의 두께를 갖도록 니들 펀치 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 결속시킨 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계; 니들 펀치 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 부착시키는 단계; 흡음층의 형성을 위해 1,000 ~ 1,400g/㎡의 평량과 10 ~ 80㎜의 두께를 갖도록 건식 웨브 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 결속시켜 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계; 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 매개로 상기 니들 펀치 부직포와 상기 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계; 방수층의 형성을 위해 흡음층의 두께(t)에 대비하여 0.1 ~ 0.2t의 두께를 갖도록 미리 성형된 PET 폼의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정온도로 가열된 조건 하에서 건식 웨브 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제가 도포된 상기 PET 폼을 부착하는 단계; 및 니들 펀치 부직포, 다공성 필름, 건식 웨브 부직포 및 PET 폼이 적층 및 결합된 상태에서 설정된 온도조건에서 건조와 냉각시킨 후 흡음제품 성형용 판재로 재단하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 발명에 따른 흡음제품 성형용 판재는 자동차의 엔진 룸, 에어클리너 하우징 등의 제품을 성형과정에서 플라스틱 소재로 제품을 성형하는 공정에 비교하여 발생하는 가스의 발생을 줄일 수 있고, 제품의 성형시간을 단축할 수 있고, 경량의 제품을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 흡음성능을 제공할 수 있는 장점이 있다.
특히, 4 레이어로 형성된 흡음제품 성형용 판재를 사용하여 자동차의 엔진 룸, 에어클리너 하우징 등의 제품을 성형하게 되면 습기, 온도 등의 외부 환경에 대하여 우수한 내구성을 가질 수 있는 장점이 있다.
도1은 이 발명의 일 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법의 공정순서도.
도2는 이 발명의 일 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 구성을 설명하기 위한 도면.
도3은 이 발명의 다른 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법의 공정순서도.
도4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 구성을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도1은 이 발명의 일 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법의 공정순서도이고, 도2는 이 발명의 일 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도3은 이 발명의 다른 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법의 공정순서도이고, 도4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100과 200은 각각 이 발명의 실시 예에 따른 제품 성형용부직포 흡음판재를 지시하는 것이다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법은 도1에서 보이는 바와 같이 미리 준비된 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계, 니들 펀치 부직포에 다공성 필름을 부착하는 단계, 합성섬유사를 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 결속시켜 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계, 다공성 필름을 매개로 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계, 건식 웨브 부직포에 PET 폼을 부착시키는 단계, 건조단계, 냉각단계 및 재단단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이 니들 펀치 부직포, 다공성 필름, PET 폼 및 건식 웨브 부직포가 상호 접하는 소재끼리 접착이 되도록 적층이 된 상태에서 일정 온도와 일정 압력의 조건에서 흡음제품 성형용 판재가 제작된다.
한편, 이 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법은 도3에서 보이는 바와 같이 미리 준비된 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계, 니들 펀치 부직포에 다공성 필름을 부착하는 단계, 합성섬유사를 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 결속시켜 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계, 다공성 필름을 매개로 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계, 건조단계, 냉각단계 및 재단단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이 니들 펀치 부직포, 다공성 필름 및 건식 웨브 부직포가 상호 접하는 소재끼리 접착되도록 적층이 된 상태에서 일정 온도와 일정 압력의 조건에서 흡음제품 성형용 판재가 제작된다.
이하에서는 이 발명의 일 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법과 다른 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법에서 공통적으로 적용이 되는 니들 펀치 부직포, 다공성 필름 및 건식 웨브 부직포에 대해서 설명한다. 또한, 다공성 필름을 매개로 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포가 상호 합지되도록 하는 공정에 대하여 설명한다.
< 니들 펀치 부직포의 준비 >
우선, 니들 펀치 부직포는 부직포를 제조하는 방법 중의 하나인 니들 펀치 공정을 통해서 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사가 무질서하게 결속되도록 하되 50 ~ 150g/㎡의 평량과 0.4 ~ 0.8㎜의 두께를 갖도록 미리 제조된 것이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 니들 펀치 공정을 통해서 15 ~ 25㎛의 굵기와 40 ~ 60㎜의 길이를 갖는 합성섬유사가 무질서하게 결속되도록 하되 80 ~ 120g/㎡의 평량과 0.5 ~ 0.6㎜의 두께를 갖도록 미리 형성된 것이 사용될 수 있다. 참고로, 니들 펀치 부직포의 평량과 두께에 따른 사양은 니들 펀치 공정을 통해 부직포를 제조하기 위해 원료를 방사하는 과정에서 원료에 혼합되는 물질, 방사 온도, 방사 속도 등의 방사 조건의 조절을 통해서 조절이 가능하다. 한편, 니들 펀치 부직포의 제조과정에서는 PET 2 De(데니어)의 원사가 사용될 수 있다.
니들 펀치 부직포는 흡음제품을 성형하였을 때 외부에 위치되는 표면층의 형성을 위한 것이다.
< 니들 펀치 부직포의 공급 >
전술한 바와 같이 형성된 니들 펀치 부직포는 롤에 감긴 상태에서 일정한 속도로 공급이 된다.
< 다공성 필름의 부착 >
전술한 바와 같이 공급되는 니들 펀치 부직포의 한쪽 면에는 핫 멜트 접착제가 도포되는 가운데 핫 멜트 접착제가 도포된 니들 펀치 부직포의 한쪽 면에는 다공성 필름이 부착되도록 한다. 이때 다공성 필름은 롤에 감긴 상태에서 니들 펀치 부직포가 공급되는 속도와 맞춰 공급이 이루어진다. 특히, 다공성 필름은 니들 펀치 부직포에 접하지 않는 다른 한쪽의 면에 미리 점착제가 도포되어 있는 것이 사용될 수 있다.
특히, 다공성 필름은 저주파대의 흡음 성능을 향상시키기 위한 목적으로 적용되는 것으로, 125Pa의 조건에서 10 ~ 20cc/㎠/sec의 통기도를 갖는 것이 적용될 수 있다. 바람직하게는 125Pa의 조건에서 13 ~ 17 cc/㎠/sec의 통기도를 갖는 다공성 필름이 적용될 수 있다. 다공성 필름은 올레핀(olefin)을 원료로 제조된 것이 적용될 수 있다.
< 흡음층을 위한 건식 웨브 부직포의 형성 >
건식 웨브 부직포는 부직포를 제조하는 방법 중의 하나인 건식 웨브 공정을 통해서 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사가 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 무질서하게 결속되도록 하되 1,000 ~ 1,400g/㎡의 평량과 10 ~ 80㎜의 두께를 갖도록 형성된다. 더욱 바람직하게는 건식 웨브 공정을 통해서 15 ~ 25㎛의 굵기와 40 ~ 60㎜의 길이를 갖는 합성섬유사가 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 무질서하게 결속되도록 하되 1,100 ~ 1,300g/㎡의 평량과 10 ~ 50㎜의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 참고로, 건식 웨브 부직포의 평량과 두께에 따른 사양은 건식 웨브 공정을 통해 부직포를 제조하기 위해 원료를 방사하는 과정에서 원료에 혼합되는 물질, 방사 온도, 방사 속도 등의 방사 조건의 조절을 통해서 조절이 가능하다. 한편, 건식 웨브 부직포의 제조에 사용되는 원료는 PET(Polyethylene terephthalate) 50 ~ 70 중량%와, 바인더 섬유 50 ~ 30 중량%가 혼합된 PET 혼합원료가 사용될 수 있다. 바인더 섬유는 RM PET 일 수 있다.
특히, 건식 웨브 부직포는 흡음제품을 성형하였을 때 소음을 흡수하기 위한 흡음층의 형성을 위한 것이다.
< 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포의 합지 >
전술한 바와 같이 한쪽 면에 다공성 필름이 부착된 니들 펀치 부직포가 연속적으로 공급되는 과정에서, 건식 웨브 부직포의 형성과정에서 형성된 건식 웨브 부직포는 다공성 필름의 상에 공급이 되도록 하는 공정을 통해서 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포는 다공성 필름을 매개로 상호 합지가 된다. 이 과정에서 다공성 필름에 점착된 접착제와 열 융착 공정에 의해서 형성된 건식 웨브 부직포가 원활하게 상호 부착될 수 있도록 미리 설정 온도조건이 되도록 가열이 이루어진다. 이와 같이 가열된 온도조건에서 다공성 필름의 한쪽 면에 점착되어 있던 접착제와 건식 웨브 부직포는 상호 접합이 이루어진다.
< 방수층 형성을 위한 PET 폼의 준비 >
이 발명의 일 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법에서 사용되는 PET 폼은 전술한 건식 웨브 부직포의 두께(t)에 대비하여 0.1 ~ 0.2t의 두께를 갖는 판형상으로 성형된 것이 적용된다. PET 폼(foam)은 방수 성능을 향상시키기 위한 목적으로 적용되는 것으로, 원료인 PET(Polyethylene terephthalate)를 발포하는 공정을 통해 성형된다. 이때, PET 폼은 200 ~ 300g/㎡의 평량과 1 ~ 5㎜의 두께를 갖도록 300 ~ 800㎛의 셀 크기와 100 ~ 250Kg/㎡의 밀도의 사양으로 이루어진다.
< 건식 웨브 부직포에 PET 폼의 부착 >
도1에서 보이는 바와 같이 다공성 필름을 매개로 니들 펀치 부직포와 건식 웨브 부직포가 상호 합지된 상태에서, 건식 웨브 부직포의 다른 한쪽 면에는 방수층의 형성을 위한 PET 폼이 부착된다. 건식 웨브 부직포와 상호 접착이 원활하게 이루어질 수 있도록 PEt 폼의 한쪽 면에는 핫 멜트 접착제가 도포되며, 설정온도로 가열이 된 온도조건이 유지되도록 한다.
< 건조, 냉각, 재단 단계 >
전술한 공정들을 통해서 니들 펀치 부직포, 다공성 필름, 건식 웨브 부직포 및 PET 폼이 차례로 적층 및 상호 접합된 상태에서 미리 설정된 온도조건에서 건조, 냉각 및 재단하는 단계를 통해서 흡음제품 성형용 판재가 완성된다. 특히, 니들 펀치 부직포, 다공성 필름, 건식 웨브 부직포 및 PET 폼이 차례로 적층 및 접합된 상태에서의 건조 단계 온도 조건은 150 ~ 180℃인 것이 바람직하다.
한편, PET 폼이 적용되지 않는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법에서는 PET 폼이 제외된, 니들 펀치 부직포, 다공성 필름 및 건식 웨브 부직포가 상호 접합과 적층된 상태에서 건조, 냉각 및 재단 단계를 통해 흡음제품 성형용 판재가 완성된다.
전술한 바와 같이 판의 형태로 완성된 흡음제품 성형용 판재는 흡음제품을 제작하기 위한 설비로 제공된 후 별도의 성형 또는 가공 공정을 통해 흡음제품으로 완성될 수 있는 소재로 제공된다.
도2는 전술한 공정을 통해서 제조된 흡음제품 성형용 판재의 모습을 대략적으로 보인 도면이다.
전술한 바와 같은 공정을 통해서 제조된 흡음제품 성형용 판재(100)는 건식 웨브 부직포로 이루어진 흡음층(110), 저주파대의 흡음 성능을 향상시키기 위해 형성되는 다공성 필름(120), 니들 펀치 부직포로 형성된 표면층(130) 및 방수층 기능을 하는 PET 폼(140)으로, 전체적으로 4 레이어(4 layer)를 갖는 판재로 구성된다.
도4는 도3에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법에 의해 제조된 제조된 흡음제품 성형용 판재의 모습을 대략적으로 보인 도면이다.
도4에 보이는 바와 같이 이 발명의 다른 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재(200)는 건식 웨브 부직포로 이루어진 흡음층(210), 저주파대의 흡음 성능을 향상시키기 위해 형성되는 다공성 필름(220) 및 니들 펀치 부직포로 형성된 표면층(130)으로, 전체적으로 3 레이어(3 layer)를 갖는 판재로 구성된다.
전술한 바와 같이 4 레이어 또는 3 레이어로 구성되는 흡음제품 성형용 판재는 자동차 엔진룸, 에어클리너 하우징 등의 제품을 성형하는 과정에서 사전에 준비된 몰드에 넣어진 후 일정 온도와 압력 하에서 제품으로 성형이 된다.
이와 같은 제품의 성형과정에서 플라스틱 소재로 제품을 성형하는 공정에 비교하여 발생하는 가스의 발생을 줄일 수 있고, 제품의 성형시간을 단축할 수 있고, 경량의 제품을 제공할 수 있으며, 우수한 흡음성능을 가질 수 있게 된다.
특히, 4 레이어로 형성된 흡음제품 성형용 판재를 사용하여 제품을 성형하게 되면 습기, 온도 등의 외부 환경에 대하여 우수한 내구성을 가질 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 흡음제품 성형용 판재의 제조방법 및 흡음제품 성형용 판재에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.
100, 200 : 흡음제품 성형용 판재
110, 210 : 흡음층
120, 220 : 다공성 필름
130, 230 : 표면층
140 : PET 폼

Claims (5)

  1. 표면층의 형성을 위해 50 ~ 150g/㎡의 평량과 0.4 ~ 0.8㎜의 두께를 갖도록 니들 펀치 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 결속시킨 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계;
    상기 니들 펀치 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 부착시키는 단계;
    흡음층의 형성을 위해 1,000 ~ 1,400g/㎡의 평량과 10 ~ 80㎜의 두께를 갖도록 건식 웨브 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 결속시켜 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계;
    설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 상기 다공성 필름을 매개로 상기 니들 펀치 부직포와 상기 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계;
    방수층의 형성을 위해 상기 흡음층의 두께(t)에 대비하여 0.1 ~ 0.2t의 두께를 갖도록 미리 성형된 PET 폼의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정온도로 가열된 조건 하에서 상기 건식 웨브 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제가 도포된 상기 PET 폼을 부착하는 단계; 및
    상기 단계들에서 상기 니들 펀치 부직포, 상기 다공성 필름, 상기 건식 웨브 부직포 및 상기 PET 폼이 적층 및 결합된 상태에서 설정된 온도조건에서 건조와 냉각시킨 후 흡음제품 성형용 판재로 재단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음제품 성형용 판재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PET 폼은 300 ~ 800㎛의 셀 크기와 100 ~ 250Kg/㎡의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡음제품 성형용 판재의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조된 흡음제품 성형용 판재.
  4. 표면층의 형성을 위해 50 ~ 150g/㎡의 평량과 0.4 ~ 0.8㎜의 두께를 갖도록 니들 펀치 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 결속시킨 니들 펀치 부직포를 공급하는 단계;
    상기 니들 펀치 부직포의 일측면에 핫 멜트 접착제를 도포하는 가운데 설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 다공성 필름을 부착시키는 단계;
    흡음층의 형성을 위해 1,000 ~ 1,400g/㎡의 평량과 10 ~ 80㎜의 두께를 갖도록 건식 웨브 공정으로 5 ~ 50㎛의 굵기와 25 ~ 80㎜의 길이를 갖는 합성섬유사를 열 융착(Thermal-bonding) 방식으로 결속시켜 건식 웨브 부직포를 형성하는 단계;
    설정 온도로 가열된 온도조건 하에서 상기 다공성 필름을 매개로 상기 니들 펀치 부직포와 상기 건식 웨브 부직포가 합지되도록 하는 단계; 및
    상기 단계들에서 상기 니들 펀치 부직포, 상기 다공성 필름 및 상기 건식 웨브 부직포가 적층 및 결합된 상태에서 설정된 온도조건에서 건조와 냉각시킨 후 흡음제품 성형용 판재로 재단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음제품 성형용 판재의 제조방법.
  5. 제4항의 방법에 의해서 제조된 흡음제품 성형용 판재.
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