KR20220093639A - 우수한 전자파 차폐성능과 흡음성을 가지는 복합기능성 자동차용 내장재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차로부터 발생되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있고, 자동차의 내부 소음도 저감시킬 수 있는 복합기능을 가지는 자동차 내장재에 관한 것이다. 본 발명은 표피층의 하부에 제1 흡음층, 통기성 파우더 접착층, 흠읍성능이 있는 전자파 차폐층 및 제2 흡음 보호층이 일체로 적층 형성되어, 자동차 내부나 트렁크의 매트로 사용 시 차량의 소음을 효과적으로 흡음할 수 있다. 또한, 본 발명은 자동차 내부에서 발생하는 전자파가 내부공간으로 전파되지 않도록 효과적으로 차단할 수 있어, 특히 고출력, 고전압 전기구동 장치가 사용되어 높은 수준으로 전자파와 지속적인 소음이 발생되는 전기차의 안락한 승차환경을 조성하도록 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 자동차 내장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차, 특히 전기자동차로부터 발생되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있고, 자동차의 내부 소음도 저감시킬 수 있는 복합기능을 가지는 자동차 내장재에 관한 것이다.
자동차 내장재는 섬유재질로 이루어져 탑승공간의 내부나 트렁크의 바닥에 매트로 주로 사용되고 있는데, 차량 내부의 고급스러운 이미지와 감성을 연출하는데 중요한 역할을 하고 있다. 자동차 내장재는 문양이나 색채로 표현되어 디자인적인 심미감에 더하여, 차량에서 발생하는 소음을 저감하도록 흡음기능을 가진 내장재가 개발되었다.
그 예로 대한민국 특허공개 제2017-0034003호에는 소음을 차단하도록 표면층의 이면에 부직포층을 부착하여 흡음성을 가지는 자동차 내장재가 개시되어 있고, 또한 대한민국 특허공개 제2014-0036747호에는 중공 단섬유로 이루어져 서로 다른 섬유로 표면층과 이면층이 니들펀칭에 의해 형성되는 부직포가 개시되어 있는데, 상기 부직포는 흡음 기능과 함께 단열 및 방수기능도 함께 발현된다.
이와 같이 자동차 내장재는 디자인 이외에 다양한 기능이 발현되도록 개발되고 있는데, 특히, 최근에 환경보호 추세에 따라 보급이 급속하게 증가하고 있는 전기자동차를 고려한 내장재의 개발이 필요하다.
즉, 내연기관 자동차와 달리 전기 자동차는 전기모터와 같이 고출력, 고전압 전기구동 장치에 의해 구동됨에 따라, 모터 작동시 전류와 전압에 큰 변화가 필연적으로 발생하고, 이에 따라 강력한 전자파가 빈번하게 발생할 수밖에 없어 전자파로부터 승객을 안전하게 차폐하는 것도 필요하다.
또한, 전기 자동차는 종래 내연기관 자동차에 비하여 소음이 작아 운행 시 차량 구동에 의한 하부 노면 소음이 더욱 부각되고, 또한 전기모터나 변속기 또는 각종 회전체로부터 지속적인 소음이 발생함에 따라 안락한 승차감을 위하여 소음의 저감도 필요하다.
본 발명은 널리 보급되고 있는 전기차에 적합한 내장재를 제공하고자 창안된 것으로, 본 발명은 전기자동차에 발생하는 전자파를 차단함은 물론, 자동차 내부소음도 저감할 수 있는 복합기능을 가지는 자동차 내장재를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기포지에 식립된 BCF 나일론사 또는 벨로아 폴리에스테르사로 형성되는 부직포로 형성되는 표피층, 다수의 기공이 형성되는 부직포로 이루어져 표피층에 적층되는 제1 흡음층, 금속박막으로 형성되어 제1 흡음층에 소정두께로 적층되는 전자파 차폐층 및, 다수의 기공이 형성되는 부직포로 이루어져 전자파 차폐층에 적층되어 전자파 차폐층을 보호하는 제2 흡음 보호층을 구비하는 복합기능성 자동차용 내장재가 제공된다.
여기서, 본 발명의 제1 흡음층 또는 제2 흡음 보호층은 단위 면적당 중량은 250g/㎡~750g/㎡인 폴리에스테르 부직포이다.
그리고, 본 발명의 전자파 차폐층은 그 표면에 흡음공이 형성된 다수의 차음돌기가 돌출된다.
또한 본 발명의 전자파 차폐층의 두께가 5~100㎛인 알루미늄 합금박막이며, 알루미늄 베이스에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu)이 혼합되어 조성되며, 이와 같은 알루미늄 합금박막의 전기전도도는 50~75% IACS이고, 신율은 10~40%로, 우수한 전자파 차폐성능과 성형이 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 내장재는, ASTM D 4935에 의해 주파수 30MHz~1.5GHz 대역에서 측정되는 전자파 차폐율이 46~76 dB으로, 넓은 주파수 범위대역의 전파파를 효과적으로 차단한다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 내장재는, MS341-17 4.9항의 방법에 따라 측정한 흡음계수(α)가 1.6k~10k 주파수 범위에서 0.7 이상으로, 비교적 넓은 가청 주파수 범위의 소리를 흡음할 수 있다.
본 발명은 표피층의 하부에 제1 흡음층, 통기성 파우더 접착층, 흠읍성능이 있는 전자파 차폐층 및 제2 흡음 보호층이 일체로 적층 형성되어, 자동차 내부나 트렁크의 매트로 사용 시 차량의 소음을 효과적으로 흡음할 수 있을 뿐만 아니라, 자동차 내부에서 발생하는 전자파가 내부공간으로 전파되지 않도록 효과적으로 차단할 수 있어, 특히 고출력, 고전압 전기구동 장치가 사용되어 높은 수준으로 전자파와 지속적인 소음이 발생되는 전기차의 안락한 승차환경을 조성하도록 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합기능성 자동차용 내장재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐층의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 전자파 차폐성능을 측정한 시험성적서이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 흡음성능을 측정한 시험성적서이다.
도 5는 도 4에서 측정한 흡음성능 결과그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐층의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 전자파 차폐성능을 측정한 시험성적서이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 흡음성능을 측정한 시험성적서이다.
도 5는 도 4에서 측정한 흡음성능 결과그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "구비하는", “결합되어”, “고정되어”등이 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 결합 및 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합기능성 자동차용 내장재의 단면도로, 도 1을 참조하면 본 발명의 내장재(100)는 표피층(110), 제1 파우더 접착층(120), 제1 흡음층(130), 제2 접착층(140), 전자파 차폐층(150), 제3 접착층(160), 제2 흡음 보호층(170)이 순차적으로 적층되어 형성된다.
표피층(110)은 섬유로 이루어져 차량 내부공간에 노출되는 내장재(100)의 표면을 형성하는 층으로, 기포지에 나일론사로 벌크형 연속 필라멘트(Bulked Continuous Fiber, BCF)를 식모하여 형성될 수 있는데, 이와 같은 벌크형 연속 필라멘트는 기포지에 식모된 다음, 터프팅 또는 니들링하여 부직포로 제조된다. 표피층(110)은 이에 한정되지 않고, 니들펀칭 후 Fancy 가공하여 벨로아(Velour)가 형성된 폴리에스테르사로 제조된 부직포도 사용될 수 있다. 이와 같은 표피층(110)은 차량 내부에서 미려한 외관으로 표현된다.
제1 접착층(120)은 표피층(110)과 제1 흡음층(130)을 접착하는 층으로, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지와 같은 열접착 수지가 사용될 수 있다. 열접착 수지는 파우더 형태로 이루어져 열접착 시 용융되어 다수의 기공을 형성하는데, 기공이 형성됨에 따라 차량소음을 효과적으로 흡음할 수 있다.
제1 흡음층(130)은 제1 접착층(120)에 의하여 표피층(110)에 합지되는 층으로, 폴리에스테르 섬유가 니들펀치, 스펀레이스 및 스펀본드 등을 사용하여 제조할 수 있다. 이때, 흡음층(130)의 단위 면적당 중량은 250g/㎡~750g/㎡으로 형성되는데, 흡음층(130)의 중량이 250g/㎡미만이면 강도가 저하되어 섬유조직 형태를 유지하기 어렵고, 제1 흡음층(130)의 중량이 750g/㎡를 초과하면 중량이 높아지고 성형성이 저하된다.
따라서, 제1 흡음층(130)은 안정된 조직으로 표면에 다수의 기공으로 인하여 전술한 제1 접착층(120)과 함께 차량소음을 흡음할 수 있어 흡음성이 향상된다. 제1 흡음층(130)의 표면에 제2 접착층(140)을 개재하여 전자파 차폐층(150)이 합지된다.
전자파 차폐층(150)은 자동차에 사용되는 각종 전장부품에 의해 발생하는 전자파를 차단하기 위하여 마련되는데, 전자파 차폐는 물론, 양면에 합지되는 제1, 2 흡음층(130,170)과 함께 자동차 하부에서 발생되는 소음을 보다 효과적으로 차단한다. 이를 위하여 전자파 차폐층(150)은 소음을 차단하기 위하여 표면에 다수 돌출된 차음돌기(151)가 형성되는데, 이와 같은 차음돌기(151)는 또한 열 성형 과정에서 급격한 형태 변화를 방지하면서 늘어나는 성질(신율)을 보완한다.
차음돌기(151)에 의해 전자파 차폐층(150)은 평탄하지 않고 불균일한 표면을 가지게 되어 하부에서 전달되는 자동차의 소음을 차단하고 열 성형과정에서 급격한 늘어남을 방지 할 수 있다. 그리고, 차음돌기(151)에는 자동차 소음의 차음과 함께 흡음할 수 있도록 흡음공(151a)이 더 형성되어, 보다 효과적으로 자동차 소음이 실내공간으로 전파되지 않게 한다.
그리고, 전자파 차폐층(150)의 재질로는 전자파를 효과적으로 차단하고 성형이 용이한 금속박막이 사용될 수 있는데, 금속박막으로는 알루미늄 베이스에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu)이 혼합되어, 우수한 전기전도성은 물론 성형성을 향상시킨 알루미늄(Al) 합금박막이 바람직하다. 알루미늄(Al) 합금박막은 5~100㎛ 두께로 형성된다.
이와 같은 알루미늄(Al) 합금박막의 전기전도도는 50~75% IACS을 가져 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는데, 후술하는 바와 같이 넓은 주파수 대역의 전자파를 효율적으로 차폐할 수 있다. 특히, 알루미늄(Al) 합금박막의 신율이 10~40%로 성형성이 우수하여, 차음돌기(151)와 흡음공(151a)을 형성하기 위하여, 알루미늄(Al) 합금박막을 엠보싱 및 타공 하더라도 찢어짐이나 훼손됨이 없이 성형할 수 있다.
그리고, 전자파 차폐층(150)을 제1 흡음층(130)에 합지시키는 제2 접착층(140)은 폴리에틸렌, 폴리아미드, 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 필름이 사용될 수 있는데, 필름형태의 제2 접착층(140)이 제1 흡음층(130)과 전자파 차폐층(150) 사이에 개재하여 열 용융되어 접착시킨다.
제2 흡음 보호층(170)은 제1 흡음층(130)과 동일한 구조와 재질로 형성되어 제3 접착층(160)에 의해 전자파 차폐층(150)에 합지되는데, 제1 흡읍층(130), 전자파차폐층(150)과 함께 하부에서 전파되는 자동차 소음을 효과적으로 흡음함과 동시에, 금속박막으로 형성되는 전자파 차폐층(150)을 표면을 커버함으로써, 전자파 차폐층(150)이 외부 충격에 의해 찢겨지거나 벗겨지는 것을 방지할 수 있다. 제3 접착층(160)은 제2 접착층(140)과 동일한 재질로 형성되어, 열 융용되어 전자파 차폐층(150)과 제2 흡음 보호층(170)을 합지시킨다.
이와 같이 형성되는 본 발명의 실시예를 이하 설명한다.
<실시예>
BCF 나일론사로 형성된 표피층(110)의 표면에 폴리에틸렌 수지 파우더의 용융액을 도포한 후, 면적당 중량이 500g/㎡인 폴리에스테르 제1 흡음층(130)을 합포하였다. 그리고, 전체중량 기준으로 2.5 중량% 마그네슘(Mg), 7.0 중량% 실리콘(Si), 1.0 중량% 망간(Mn), 0.5 중량% 철(Fe), 1.5 중량% 구리(Cu), 및 나머지 잔부인 알루미늄(Al)로 조성된 두께가 6㎛인 알루미늄 합금을 표면을 엠보싱과 타공하여 표면에 흡음공이 형성된 다수의 차음돌기를 형성하였다.
그런 다음, 제1 흡음층(130)의 표면에 두께가 5㎛의 에틸렌비닐아세테이트 필름을 개재시킨 후, 상기와 같이 마련된 알루미늄 합금 호일(foil)을 적층하여 열압착하여 합포하였다. 그런 다음, 알루미늄 합금 호일의 표면에 5㎛ 두께의 폴리아미드 필름을 개재시킨 후, 면적당 중량이 250g/㎡인 폴리에스테르 제2 흡음 보호층(170)을 합포하였다.
이와 같이 제조된 실시예를 아래와 같이 전자파 차폐성능과 흡음성능을 측정하였다.
<전자파 차폐성능 측정>
상기 실시예를 ASTM D 4935에 따라 주파수 30MHz~1.5GHz 대역에서의 전자파 차폐율을 측정하였다. 측정한 결과에 대한 시험성적서가 도 3에 도시되어 있는데, 주파수 30MHz~1.5GHz 대역에서 전자파 차폐율이 46~76 dB로 넓은 대역 주파수에서 전자파 차폐율이 우수함을 확인할 수 있었다.
<흡음성능 측정>
흡음률을 MS341-17 4.9항의 방법에 따라, ALPHA CABIN장비를 이용하여 테두리 프레임이 없는 1 × 1.2m의 시험편으로 흡음계수(α)를 측정한 결과가 도 4의 시험성적서와 도 5의 결과그래프에 도시되어 있다.
도 4,5를 참조하면, 본 발명의 실시예는 1.6k~10k 범위의 주파수 대역에서 흡음계수(α)가 0.7~0.82로 비교적 넓은 가청 주파수 범위에서 흡음성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 우수한 흡음성능은 흡음공이 형성되어 차음돌기가 형성된 전자파 차폐층(150)과 함께 제1 파우더 접착층(120)이 개재되어 일면에 적층돈 제1 흡음층(130)과 타면에 적층된 제2 흡음 보호층(170)에 기인한 것으로 판단된다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 표피층의 하부에 흡음층, 전자파 차폐층 및 방염층이 일체로 형성되어, 자동차 내부나 트렁크의 매트로 사용 시 차량의 소음을 흡음함은 물론, 자동차 내부에서 발생하는 전자파가 내부공간으로 전파되지 않도록 효과적으로 차단할 수 있다. 특히, 본 발명은 고출력, 고전압 전기구동 장치가 사용되어 높은 수준으로 전자파가 발생되는 전기차에서 탑승자를 보호하도록 유용하게 사용될 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
100 : 자동차용 내장재
110 : 표피층
120 : 제1 파우더 접착층 130 : 제1 흡음층
140 : 제2 접착층 150 : 전자파 차폐층
151a : 흡음공 151 : 차음돌기
160 : 제3 접착층 170 : 제2 흡음 보호층
120 : 제1 파우더 접착층 130 : 제1 흡음층
140 : 제2 접착층 150 : 전자파 차폐층
151a : 흡음공 151 : 차음돌기
160 : 제3 접착층 170 : 제2 흡음 보호층
Claims (8)
- 기포지에 식립된 BCF 나일론사 또는 벨로아 폴리에스테르사로 형성되는 부직포로 형성되는 표피층;
다수의 기공이 형성되는 부직포로 이루어져 상기 표피층에 적층되는 제1 흡음층;
금속박막으로 형성되어 상기 제1 흡음층에 소정두께로 적층되는 전자파 차폐층; 및,
다수의 기공이 형성되는 부직포로 이루어져 상기 전자파 차폐층에 적층되어 상기 전자파 차폐층을 보호하는 제2 흡음 보호층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 제1 흡음층 또는 제2 흡음 보호층은 단위 면적당 중량은 250g/㎡~750g/㎡인 폴리에스테르 부직포인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 전자파 차폐층의 표면에 흡음공이 형성된 다수의 차음돌기가 돌출되는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제3항에 있어서,
상기 전자파 차폐층은 두께가 5~100㎛인 알루미늄 합금박막인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제4항에 있어서,
상기 알루미늄 합금박막은 알루미늄 베이스에 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu)이 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제5항에 있어서,
상기 알루미늄 합금박막의 전기전도도는 50~75% IACS이고, 신율은 10~40%인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제5항에 있어서,
상기 자동차용 내장재는, ASTM D 4935에 의해 주파수 30MHz~1.5GHz 대역에서 측정되는 전자파 차폐율이 46~76 dB인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재. - 제5항에 있어서,
상기 자동차용 내장재는, MS341-17 4.9항의 방법에 따라 측정한 흡음계수(α)가 1.6k~10k 주파수 범위에서 0.7 이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 내장재.
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| KR20140036747A (ko) | 2012-09-18 | 2014-03-26 | 원풍물산주식회사 | 단열, 흡음, 차음, 방수 기능을 갖는 자동차 내장재용 부직포 및 그 제조방법 |
| KR20160033403A (ko) | 2014-09-18 | 2016-03-28 | 엔브이에이치코리아(주) | 자동차용 흡차음재 |
| KR20170034003A (ko) | 2015-09-18 | 2017-03-28 | 원풍물산주식회사 | 폐섬유를 이용한 자동차용 경량 흡음 내장재 및 이의 제조방법 |
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