KR20230045703A - 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법 - Google Patents

자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 발포에 이용하는 발포 금형에 TPE로 이루어진 차음층과 하드 코팅 PET으로 이루어진 펠트층을 투입한 다음 폴리우레탄을 발포 성형한 뒤에 탈형하고, 발포 성형된 폴리우레탄 면에 저감제를 도포함으로써, 발포 성형한 대시 인슐레이션에서 발생하는 알데하이드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)의 발생량을 줄여 안전하게 사용할 수 있게 한 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 특히, 본 발명은 이러한 저감제로 아민계 화합물을 이용함으로써, 이 아민계 화합물이 발생하는 알데하이드류와 반응하여 다른 구조의 화합물이 형성되면서 알데하이드류를 제거할 수 있게 한 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

Description

자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법{DASH INSULATION FOR VEHICLES AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포 금형에 차음층과 펠트층을 투입한 다음 폴리우레탄을 발포 성형한 뒤에 이형하고, 이형된 폴리우레탄 면에 저감제를 도포함으로써, 알데히드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)의 방출량을 줄일 수 있게 한 것이다. 이때, 상기 저감제로는 아민계 화화물을 이용함으로써, 폴리우레탄에서 발생하는 알데하이드류가 저감제의 아민 성분과 반응하여 다른 구조의 화합물이 형성되게 하여 제거되게 한 것이다.
대시 인슐레이션(I)은, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 자동차에서 엔진룸과 자동차 실내를 구획하는 대시 패널(P)에 장착되는 인슐레이션이다. 이러한 대시 인슐레이션(I)은 엔진룸에서 발생한 소음이 자동차 실내로 전달되지 않게 하려고 차음과 흡음 성능을 위해 다층 구조로 제작하게 되는데, 이때 흡음재로는, 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)과 같이, 경량이면서도 흡음 성능이 우수한 폴리우레탄을 발포하여 제작한다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2021-0028290호
차음 시트를 제작할 때 발포 캡슐을 첨가하여 대시 인슐레이션 패드를 제작하므로, 중량이 많이 나가는 차음 시트를 경량화하면서도 기존 차음 시트와 같거나 높은 요구 성능을 갖도록 한 자동차용 대시 인슐레이션 패드를 제공한다. 특히, 개별적으로 팽창하여 기공을 형성하는 발포 캡슐을 차음 시트에 첨가하여 발포 성형하므로, 화학가스 등을 사용하지 않으면서도 차음 시트 내에 균일하게 독립적으로 셀을 형성하여 균일하면서도 경량화할 수 있게 한 자동차용 대시 인슐레이션 패드를 제공한다. 이에, 기존 차음 시트와 비교하여 비중을 줄이면서도 유사한 신율 성능을 얻어 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 500~3㎑ 영역의 주파수 대역에서 경량화 대비 동등한 차음성능을 얻을 수 있는 자동차용 대시 인슐레이션 패드를 제공한다.
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2015-0072555호
대시 인너 인슐레이션의 기재로서 주로 흡음기능을 하는 폴리우레탄을 제조할 때 탄소나노튜브(CNT)를 첨가함으로써, 폴리우레탄의 셀 구조를 변경하여 폴리우레탄의 중량 증가를 최소화하면서도 흡·차음성능을 향상할 수 있게 한 자동차용 대시 인너 인슐레이션을 제공하는 데 그 목적이 있다. 특히, 이러한 폴리우레탄을 기존의 폴리우레탄을 제작하는 것과 같은 공정으로 제작하되, 폴리우레탄 원액에 탄소나노튜브를 첨가하는 공정을 통해 중량 증가 대비 흡음 성능이 우수한 자동차용 대시 인너 인슐레이션을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2018-0003659호
엔진룸에 장착한 전자 부품에서 방출한 전자기파나 자동차 외부에서 엔진룸을 통해 실내로 투과할 우려가 있는 전자기파를 대시 인슐레이션 패드를 통해 차폐하므로 가벼우면서 안전하게 전자기파를 차폐하여 전자기파가 주변의 다른 전자기기에 장애나 오작동 등을 일으키는 것을 방지하여 안전운행을 도모할 뿐만 아니라 운전자나 탑승자의 인체에 해를 가하는 것을 최소화하여 안전하고 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다. 특히, 전자파 차폐가 우수하나 경량화에 어려움이 있는 금속을 증착하여 경량화와 전자파 차폐 효과를 높이면서도 금속보다 경량성과 유연성 그리고 가공성이 우수한 도전성 재질의 접착층을 이용하여 접착하므로, 대시 인슐레이션 패드의 중량 경량화와 더불어 전자기 차폐 효과를 높일 수 있다.
한국공개특허 제10-2021-0028290호 (공개일: 2021.03.12) 한국공개특허 제10-2015-0072555호 (공개일: 2015.06.30) 한국공개특허 제10-2018-0003659호 (공개일: 2018.01.10)
하지만, 대시 인슐레이션을 구성하는 다층 구조에서 흡음재로 폴리우레탄을 이용함에 따라 저렴하게 제작하면서도 경량화할 수 있는 장점이 있으나, 다음과 같은 문제가 발생한다.
(1) 폴리우레탄을 발포 성형함에 따라 발암 물질로 알려지고 인체에 해로운 알데하이드류를 방출한다.
(2) 이에, 알데하이드류를 줄이기 위한 과정으로 폴리올 원액 상에 저감제를 혼합하여 폴리우레탄 발포에 사용한다(저감제는 대시 인슐레이션 1매당 약 20g 정도로 사용).
(3) 이처럼 저감제를 통해 알데하이드류를 줄이더라도 완성된 대시 인슐레이션에서는 그 안에 남아 있으면서도 인체에 해로운 알데하이드류가 계속해서 방출할 우려가 있다.
(4) 이에, 완성된 대시 인슐레이션에 대해서도 추가 공정으로 알데하이드류를 제거하는 부수적인 공정이 더 필요하다.
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 폴리우레탄 발포에 이용하는 발포 금형에 TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진 차음층과 하드 코팅 PET(Hard coating polyethylene terephthalate)으로 이루어진 펠트층을 투입한 다음 폴리우레탄을 발포 성형한 뒤에 탈형하고, 발포 성형된 폴리우레탄 면에 저감제를 도포함으로써, 발포 성형한 대시 인슐레이션에서 발생하는 알데하이드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)의 발생량을 줄여 안전하게 사용할 수 있게 한 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이러한 저감제로 아민계 화합물을 이용함으로써, 이 아민계 화합물이 발생하는 알데하이드류와 반응하여 다른 구조의 화합물이 형성되면서 알데하이드류를 제거할 수 있게 한 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법은, TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진 차음층과 하드 코팅 PET(Hard coating polyethylene terephthalate)으로 이루어진 펠트층을 발포 금형에 투입하는 제1단계(S100); 상기 발포 금형에 폴리우레탄을 발포 성형하는 제2단계(S200); 상기 발포 금형에서 성형품을 탈형하는 제3단계(S300); 및 상기 성형품에서 폴리우레탄 면에 이형제를 도포하는 제4단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 저감제는, 아민계 화합물로, 황산암모늄(Ammonium sulfate); 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine); 및 헥센다이오익애씨드 다이하이드라자이드(Hexanedioic Acid Dihydrazide)가 포함된 합성물인 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 본 발명은 상술한 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법에 의해 제조된 자동차용 대시 인슐레이션을 포함한다.
본 발명에 따른 자동차용 대시 인슐레이션 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) TPE(Thermo Plastic Elastomer) 차음층과 하드 코팅 PET(Hard coating polyethylene terephthalate) 펠트층을 발포 금형에 투입한 다음 폴리우레탄을 발포 성형하여 일체로 성형함에 따라 발생하는 알데하이드류가 발포 금형에서 탈형시킨 성형품의 폴리우레탄 표면에 도포한 저감제와 반응하게 함으로써, 폴리우레탄에서 발생하는 여러 VOCs 중 알데히드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)의 방출량을 줄일 수 있다
(2) 특히, 상기 저감제는 아민계 화합물을 이용함으로써, 아민 성분이 알데하이드류와 반응하여 다른 구조의 화합물이 만들어지게 하여 안전하게 알데하이드류를 제거할 수 있다.
(3) 이처럼 이형제를 통해 알데하이드 함량을 줄일 수 있음으로, 폴리우레탄 발포에 이용되는 폴리올 원액에 알데하이드류 제거를 위해 투입하는 저감제량을 기존 10~30g에서 5~10g 정도로 줄일 수 있다.
(4) 이에, 저감제 사용량의 감소로 제조비용을 줄일 수 있다.
[도 1]은 종래 대시 인슐레이션의 장착 위치를 보여주기 위한 자동차의 측면도이다.
[도 2]는 종래 대시 인슐레이션의 전체 형상을 보여주는 평면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 저감제를 보여주는 사진이다.
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 일 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.
[제조방법]
본 발명에 따른 대시 인슐레이션 제조방법은, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 발포 금형에 차음층과 벨트층을 투입한 다음 폴리우레탄을 발포 성형하고, 발포 금형에서 탈형된 성형품에서 폴리우레탄 면에 저감제를 도포함으로써, 폴리우레탄을 발포 성형한 뒤 발생하는 알데하이드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)가 저감제와 반응하여 다른 구조의 화합물이 변해 알데하이드류를 줄일 수 있게 한 것이다.
이때, 상기 저감제로는 아민계 화합물을 이용함으로써, 아민 성분이 알데하이드류와 반응하게 하여 알데하이드류 제거 효과를 한층 더 높일 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 제조방법은 4단계에 걸쳐 이루어지므로, 여기서는 각 단계로 나눠서 설명하기로 한다.
가. 제1단계
제1단계(S100)는, [도 3]과 같이, 폴리우레탄을 발포 성형하는 금형에 차음층과 펠트층을 투입하고 폴리우레탄을 발포 성형할 수 있게 준비하는 단계이다.
이때, 상기 차음층은 차음성능을 얻기 위해 본 발명이 속한 기술분야에서 사용되는 재질이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 가장 바람직하게는 TPE(Thermo Plastic Elastomer)를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 펠트층은 흡음 성능을 얻기 위해 본 발명이 속한 기술분야에서 사용되는 재질이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 가장 바람직하게는 하드 코팅 PET(Hard coating polyethylene terephthalate)를 이용하는 것이 가장 바람직하다
나. 제2단계
제2단계(S200)는, [도 3]과 같이, 차음층과 펠트층이 투입된 상기 발포 금형에 폴리우레탄을 발포 성형하는 단계이다.
이때, 상기 폴리우레탄은 상술한 차음층과 펠트층을 중첩해서 발포 금형에 삽입함에 따라 외부에 노출되는 차음층과 펠트층 중 적어도 한쪽 면에 형성할 수 있으나, 가장 바람직하게는 노출된 차음층 면에 폴리우레탄을 발포 성형하는 것이 바람직하다.
한편, 이처럼 발포 금형에서 폴리우레탄을 발포 성형함에 따라 발포 금형 내에서는 알데하이드류가 발생하게 되고, 이렇게 발생한 알데하이드류는 발포 금형에 성형한 성형품을 탈형한 다음, 폴리우레탄 표면에 도포한 저감제를 통해 제거되게 되는데, 이에 관해서는 후술한다.
다. 제3단계
제3단계(S300)는, [도 3]과 같이, 폴리우레탄 발포 성형 후 발포 금형에서 제품(성형품)을 분리하는 단계이다. 이때의 분리는 발포 성형 후 제품을 분리하는 통상의 방법으로 이루어진다.
라. 제4단계
제4단계(S400)는, [도 3]과 같이, 발포 금형에서 탈형한 성형품 표면, 바람직하게는 외부에 노출된 폴리우레탄 면에 저감제를 도포하여 폴리우레탄에서 발생하는 알데히드류를 제거한다.
이때, 상기 저감제는 알데하이드류와 반응하여 알데하이드류의 발생을 줄일 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 아민계 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 이는, 아민계 화합물은 폴리우레탄을 구성하는 폴리올 내 하이드로젠 본드(Hydrogen Bond) 형성을 유도하여 폴리올과 친화력이 높고, 알데하이드류와 선택적으로 화학결합이 이루어져서 알데하이드류를 제거할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 아민계 화합물인 저감제로는, [도 4]와 같이, 태성환경연구소(사)의 제품명(TS-NVS)를 액상형 제거제를 이용할 수 있다. 이 액상형 제거제는 투명한 연두색 액상형으로, 구조는 황산암모늄(Ammonium sulfate); 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine); 및 헥센다이오익애씨드 다이하이드라자이드(Hexanedioic Acid Dihydrazide)가 포함된 합성물이다. 또한, 상기 액상형 제거제의 특징은 폴리올 내 수소결합 구조를 유지하면서 알데하이드 생성시 선택적으로 화학결합을 통해 알데하이드류를 제거할 수 있다. 즉, 폴리우레탄 반응으로 발생하는 알데하이드와 아민 성분이 반응하면, 아민의 비공유 전자쌍이 알데하이드의 카르보닐기의 탄소에 친핵성 첨가 반응을 하고, 아민의 수소 2개와 알데하이드의 산소가 H2O로 남으면서 이민(Imine)이 형성되어 다른 구조의 화합물이 형성되어 알데하이드류를 제거하게 된다.
Figure pat00001
이상과 같이 본 발명은 폴리우레탄을 발포 성형한 뒤 발포 금형에서 성형품을 탈형한 다음 노출된 폴리우레탄 면에 이형제를 도포하여 알데하이드류를 줄여줌으로써, 폴리우레탄 발포에 사용하는 폴리올 원액에 혼합해서 사용하는 저감제량을 기존에 10~30g 정도 사용하던 것을 5~10g 정도로 줄이면서도 대시 인슐레이션에 함유된 알데하이드량을 줄여 안전하게 사용할 수 있게 된다.
[대시 인슐레이션 ]
본 발명은 상술한 대시 인슐레이션 제조방법으로 제조된 대시 인슐레이션을 포함한다.
특히, 이러한 본 발명에 따른 대시 인슐레이션은, 아래의 [표 1]과 같이, 알데하이드류의 발생량에서 일반 이형제를 이용한 비교예와 비교하여 줄어든 것을 알 수 있다.


구분
분석결과(㎍/㎥)

벤젠
톨루엔
에틸벤젠
자일렌
스티렌
포름알데히드
아세트알데히드
아크로레인

비교예
7
80
58
101
17
158
107
28

실시예
15
67
74
106
8
140
78
15
이상과 같이, 본 발명에 따른 실시예는 비교예와 비교하여 알데히드류를 제외한 성분에서는 유사한 값을 나타내고 있으나, 알데히드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 아크롤레인)에서는 그 양이 감소한 것을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진 차음층과 하드 코팅 PET(Hard coating polyethylene terephthalate)으로 이루어진 펠트층을 발포 금형에 투입하는 제1단계(S100);
    상기 발포 금형에 폴리우레탄을 발포 성형하는 제2단계(S200);
    상기 발포 금형에서 성형품을 탈형하는 제3단계(S300); 및
    상기 성형품에서 폴리우레탄 면에 이형제를 도포하는 제4단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 저감제는,
    아민계 화합물로, 황산암모늄(Ammonium sulfate); 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine); 및 헥센다이오익애씨드 다이하이드라자이드(Hexanedioic Acid Dihydrazide)가 포함된 합성물인 것을 특징으로 하는 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 의한 자동차용 대시 인슐레이션의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 자동차용 대시 인슐레이션.
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