KR100416100B1

KR100416100B1 - 자동차용 흡차음재

Info

Publication number: KR100416100B1
Application number: KR10-2001-0036848A
Authority: KR
Inventors: 권회현
Original assignee: (주)대한솔루션
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2004-01-24
Also published as: KR20030000746A

Abstract

본 발명은 자동차용, 건축내장용, 산업설비내장용 및 각종 쿠션내장재로 사용되면서, 특히 자동차의 실내 소음을 줄이기 위한 N.V.H.(Noise,Vibration, Hashness)기술로서 PET섬유(Polyester staple fiber)에 의한 다층구조로 제조되어 자동차의 실내 또는 엔진룸에 설치하므로서 기존의 흡차음재보다 월등한 성능을 발휘하여 보다 쾌적한 차량의 분위기를 조성하도록 하는 자동차용 흡차음재를 제공한다.

Description

자동차용 흡차음재{a sound absorbing and insulation material for automobile}

본 발명은 자동차용 흡차음재에 관한 것이다.

특히 본 발명에 의한 자동차용 흡차음재는 PET(Polyester staple fiber)섬유로 구성된 것으로 그 종류별 다양한 특성을 N.V.H.(Noise,Vibration,Hashness)기술에 의해 주파수 영역별로 흡,차음 성능을 분석하여 이를 새로운 구성의 다적층구조로 제조한 흡차음재를 제공하는 것이다.

자동차 차체의 각 부위에는 각종 흡차음재가 부착되는데 이러한 흡차음재는 자동차의 엔진룸이나 동력전달계통에서 발생하는 소음을 차단하는 차음기능과 자체의 물리적 특성에 의해 소음을 흡수하여 차량내에 소음이 침투되는 것을 막기 위해 설치되는 것으로 이와 같은 흡차음설계는 차량의 설계에 있어 매우 중요한 요소가운데 하나이다.

차량의 흡차음설계에 있어 가장 중요한 점은 적재적소에 가장 적합한 소재로서 흡음성과 차음성이 좋은 흡차음재를 사용하여 설치하는 것이 매우 중요하며, 차량의 수효가 급증함에 따라 환경오염에 대한 부분을 도외시 할 수 없다.

종래에 사용되어 오고 있는 흡차음재는 잡섬유펠트, 레진펠트, 우드파이버나 우드스톡에 의한 매트, 발포우레탄, PET FELT 등이 있으며 발포우레탄을 제외한 이들 펠트류는 일반적으로 PET 섬유, 잡솜, 재생섬유, 우드파이버 등을 소재로 저융점바인더섬유를 일정량 혼합하여 단일 시트상으로 만들거나 두겹, 세겹으로 적층시에는 별도의 시트에 접착제를 도포하여 상호 부착시킨 형태이거나 페놀수지에 의한 열성형 또는 니들펀칭하는 방법으로 형성된 것이다.

또한 레진펠트, 우드펠트는 열경화성수지인 페놀수지를 열접착제로 사용하기 때문에 제조과정에서 발생되는 분진, 가스, 냄새 등으로 인체에 유해한 산업환경 공해문제를 유발할 뿐 아니라 차실내의 쾌적한 환경과 소음감소를 위한 N.V.H성능에는 크게 미달하며, 또한 발포우레탄의 경우는 고가일 뿐만 아니라 재활용을 할 수 없으므로 심각한 환경공해를 일으키는 문제점이 있었다.

또한 종래의 기술인 PET펠트는 폴리에스텔 섬유의 다양한 종류별 특성을 구분하여 사용하지 않고 획일적으로 혼용비율만 조정하여 단순혼합형태로 시트를 만들므로서 자동차의 주파수 영역별로 소음을 감소시킬 수 있는 소기의 목적을 달성하는데 한계가 있었다.

이와 같은 문제점을 개선한 본 발명은 고밀도층과 저밀도층에 의한 연질층과 경질층의 다층구조로 인하여 종래의 흡차음재보다 흡음 성능이 뛰어나며 작업환경이 깨끗하고 소재의 리사이클링도 우수한 폴리에스텔섬유로 된 자동차용 흡차음재 를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 PET적층구조를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 PET적층구조에 차음판이 부착된 상태의 단면도.

도 3은 본 발명에 사용된 PET Fiber 종류를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 PET FELT 제조공정을 그린 공정도.

도 5는 본 발명에 의한 실시예로서,

(a)는 3대의 성형기에 의해 순차적으로 연속적층시키는 과정을 보인 것이고,

(b)는 본 발명에 의한 3층 적층체의 구조를 보인 확대 단면도임.

도 6은 본 발명에 의한 PET FELT와 Heavy Layer을 접합시키는 금형장치

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: PET 적층체 11: 상부층

12: 중간층 13: 바닥층

20: 커버 25: Heavy Layer

30: 상부금형 31: 하부금형

상기의 목적을 달성하기 위하여 사용된 PET(Polyester staple fiber)섬유는이형단면사, 콘쥬게이트사(중공도 8~50% 범위), 시스코어형의 저융점 바인더섬유를 각기 소정의 섬도와 길이에 따라 일정비율로 혼용하여 사용하며, 종류별 특성에 따라 분포도를 달리하여 고밀도층과 저밀도층으로 세분화하여 다층구조로 된 WEB적층체로 이루어져 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 섬유의 단면은 일반적인 원형이나 타원단면형을 포함한 편평직사각형, 별모양, 땅콩껍질모양 등의 이형단면으로 하고, 표면적을 최대한으로 넓히기 위하여 섬도는 0.7 ~ 6데니어 이하의 세데니어로서 구성하였으며, 섬유의 성분은 모노형의 레귤라타입을 포함한 바이콤포넌트 홀로우 타입인 콘쥬게이트섬유를 사용하되 중공도가 10 ~ 50%인 것을 30% 범위내에서 일정량 혼용하였다. 이러한 섬유는 주지의 사실로서 일반화되어 있으나 본 발명에서는 섬유자체의 중공구조로 인한 부드러움과 발키성 및 공명현상에 의한 소음흡수가 최대로 발휘되도록 섬유분포를 저밀도층과 고밀도층에 의한 연질층과 경질층으로 구분 배치하여 WEB적층체를 형성하므로서 입사음에 대한 음향장애현상으로 파생되는 마찰저항을 음에네르기에서 열에네르기로 최대로 변환되도록 구성한 것으로서 차량의 음향특성을 분석하여 주파수 특성에 따라 저밀도층과 고밀도층의 2층구조 또는 저밀도,고밀도,고밀도 순, 또는 고밀도,저밀도,고밀도 순으로 구성을 달리한 3층구조를 갖는 WEB적층체로 구성할 수 있는 것을 특징으로 한 것이다.

또한 WEB적층체를 결합하는데 사용하는 저융점 바인더섬유는 융점이 80 ~ 180℃ 범위내의 것 중에서 모노형 PP 혹은 시스코아형 PET/PE, PET/PP, PET/PA, PET/변성PET로 구성된 바이콤포넌트 타입(bicomponent type)으로서 섬도 2-10 데니어인 것을 전체 혼용율 중 15 - 50% 범위내에서 선택적으로 사용하였으며, 이들 섬유의 길이는 통상 30 - 76mm의 것을 사용함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제조공정은 섬유 특성별로 WEB적층을 달리하므로서 고밀도층과 저밀도층에 의한 연질층과 경질층으로 구성된 WEB적층체를 결합시키기 위한 단계와;

Heavy Layer(25)라 불리우는 차음판시트가 부착되어 열성형가공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1 및 도 5(b)는 본 발명에 의한 PET 적층체(10) 구조의 실시예를 도시한 것으로서 상부층(11)과 중간층(12) 및 바닥층(13)으로 이루어지며, 서로 다른 섬유의 특성별로 적층한 상태를 보여주는 것이다.

도 3은 본 발명에 사용된 PET 섬유의 종류별 단면형태를 도시한 것이다.

각 층마다 서로 다른 섬유특성별로 구성된 흡차음용 성형기재에 있어 상부층(11)은 표층으로서 PET섬유는 regular형 1.5-6D 30-76mm 30-50%와 이형단면형 1.5-6D 30-76mm 20 ~ 50%, 저융점바인더섬유 20 ~ 30% 범위내에서 선택적으로 혼용하여 단위중량 100 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 저밀도연질층을 이루도록 하였다.

중간층(12)에는 고주파음력에서도 흡음력을 극대화할 수 있도록 세데니어에 의한 단위면적을 넓히고, 다공질형 특성을 부여하도록 이형단면구조를 가진 PET섬유 1.5-6D, 30 ~ 76 mm 형이 50 ~ 60% 와 콘쥬게이트 홀로우 타입(conjugatehollow type) 섬도 1.5-6D, 섬유장 30-76mm 10 ~ 30%와 저융점 바인더섬유 섬도 2-10D, 섬유장 30-76mm 20 ~ 30% 범위내에서 선택적으로 혼용하여 단위중량 300 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 고밀도연질층을 이루도록 한다.

바닥층(13)에 사용된 PET섬유는 regular형 섬도 1.5-6D, 섬유장 30 ~ 76 mm 30-50%와 이형단면형 섬도 1.5-6D, 섬유장 30-76mm 40 ~ 50% 및 저융점바인더섬유 20 ~ 30% 범위내에서 선택적으로 혼용하여 단위중량 100 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 고밀도연질층으로 구성한다.

상기에 사용된 저융점 바인더섬유는 섬도 2 -10 데니어, 섬유장 30 ~ 76mm로서 두 성분으로 된 PET/PE, PET/PP, PET/PA, PET/변성PET 섬유 중에서 융점이 80 - 180℃ 범위의 것으로 구성되도록 하였다.

본 발명에 의한 3층구조의 PET 적층체(10)를 제조하는 공정은 도 4에 도시된 바와 같이 일반적으로 행하는 개면기(Super Cleaner 혹은 Bale Braker M/C)외에 세데니어에 의한 개면능력을 보강할 목적으로 Fine Opener가 추가되며 다시 Multi Mixing Room을 거치면서 6-10회 이상 충분히 해섬(Opening) 및 혼섬(Mixing)이 이루어지도록 구성되었으며, 혼개면을 거친 섬유는 도 5 a와 같이 3대 이상의 카드기와 2 ~ 3대의 성형기를 통하여 카드기별로 섬유 구성을 다르게 한 것으로, 보다 상세하게는 섬유특성별로 분리되어 혼개면공정을 거친 3종의 혼합섬유는 자동저울장치(Weighting Hopper) 혹은 슈터피더(Shute Feeder)장치를 통하여 별도의 지정된 카드기로 공급되어 빗질작용(Combing Action)과 이행작용(Transferring Action)을 되풀이하여 진행하며 얇은 섬유막 상태인 웹(WEB)을 생성시키고 이들 웹은 2대 혹은 3대의 성형기(Cross Lapper)를 통하여 순차적으로 연속 적층시킨 구조로 구성된다.

상기의 발명의 3층적층체(실시예 PET 1) 구조로 된 단면구성은 도 5b에 도시된 바와 같으며 단위중량은 500-2,000g/M², 두께10-40mm로 구성된다.

본 발명에서와 같이 다적층구조로 행함으로써 종래에 시행되어온 단일층분포 내지 접착성 물질로서 별도의 시트를 여러장 접합시킨 구조보다 본 발명에 의한 WEB적층시트는 시트내부에 형성된 고밀도층과 저밀도층의 섬유분포층을 형성하면서 밀도에 따른 강,연질 성형구조로 인하여 입사음의 에너지가 섬유층내의 불규칙한 미세공간을 통과할 때 운동에너지가 열에너지로 충분히 변환되도록 하여 소음감소효과를 극대화하도록 하는 것이다.

본 발명에 의한 다른 실시예로서 흡차음 성형기재에 사용되는 PET(Polyester staple fiber)섬유는 상기 3층구조의 섬유 사양을 일부 변형한 구성으로 2층 적층체(실시예 PET 2)로서 구성한 예이다.

상기 흡차음 성형기재는 외측에 강도보강을 위한 커버부재를 부착 보강한다.

상기 커버부재는 필름류, 부직포, 편직물, 유리섬유시트, PP포대, PVC판, 마포, 압축지, 극박 알루미늄 중 어느 하나로 한다.

상기 다층구조로 된 WEB적층체의 사이에는 폴리에틸렌(POLYETYLENE), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE), 이브이에이(EVA), 폴리아마이드(POLYAMIDE), 폴리에스터(POLYESTER), 폴리아크릴로니트릴(POLYACRYLONITRILE),폴리우레탄(POLYURETHANE)계 등의 HOT MELT ADHESIVE 접착성물질을 POWDER 상태로 도포하거나 필름상으로 삽입시켜 흡차음기능을 보강할 목적으로 사용한다.

또한 상기 PET 적층체(10)의 전면 또는 후면에는 도 2에 도시된 바와 같이 ASM, EVR, PVC 중 어느 하나의 소재에 의해 가공된 커버(20)를 부착하여 구성한다.

위와같이 2층, 3층 구조에 의한 실시예에 의해 형성된 시트는 니들펀칭하거나 Hot air circulation 방식에 의한 열건조기를 통하여 소정의 규격으로 완성된다.

아래 표는 상기 발명의 실시예에 의한 3층 구조의 적층체(PET 1) 구성과 2층 구조의 적층체(PET 2) 구성을 범용의 단일층 구조체의 PET(기존 PET)와 흡음성능을 비교하여 나타낸 것이다.

시험 측정기는 Impedance Tube를 사용하였으며 시험 데이터는 주파수별로 분석한 수치에 의한 것이다. 실시 결과에서 보는 바와 같이 특히 고주파 영역인 3,150Hz에서 범용의 단일층 구조체인 기존PET와 비교시 본 발명의 PET 1은 12.5 % 이상 월등한 흡음효과를 나타내고 있음을 알 수 있다.

<표> 본 발명의 실시예에 의한 흡음성 측정 결과치

TEST SAMPLE 사양

구분	Fiber 혼용율(%)	중량(g/M²)
범용의PET	단일층: PET(reg.) 6x51 70%, LMF 30%	1,200
실시예 1	상부층: PET(reg.) 1.5x38 40%, PET(편평) 30%, LMF 30%	400
	중간층: PET(편평) 50%, Conj.3x51 30%, LMF 20%	500
	바닥층: PET(reg.) 1.5x38 30%, PET(편평) 40%, LMF 30%	300
실시예 2	상부층: PET(reg.) 2x51 40%, PET(편평) 30%, LMF 30%	800
실시예 2	하부층: PET(편평) 50%, Conj.3x51 20%, LMF 30%	400
참조	1. 상기 제품에 적용된 중량: 1,2kg/M², 두께: 20mm는 모두 동일함.2. " " LMF는 저융점바인더섬유로서 PET(S/C형)4 x 51mm임.3. " " PET(편평)은 이형 편평직사각형 단면사로서1.5 x 38mm임.

본 발명에 사용된 니들펀칭 작업은 카드기로부터의 WEB상태를 균일하게 유지시키고 건조기내에서 과도한 열풍에 의해 섬유가 손상되는 것을 막기위한 것으로 통상 침밀도 20-100Points/㎠ 이내로 되도록 Pre-needling하며 제품의 용도에 따라 외관상 표리의 촉감이나 필링정도를 동일하게 마감처리 요할 때는 100-200Points/㎠ 정도로 상,하에서 동시에 Main-needling 작업을 거친다. 또한 Hot air circulation방식에 의한 상기 열건조기는 통상 150 ~ 250℃의 온도에서 약 1 ~ 3분간 열처리과정을 거치면서 상,하 타공 노즐식 콘베아의 높이조정으로 요구하는 물성과 규격으로 열처리된다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상기 PET FELT와 Heavy Layer라 불리우는 차음판시트를 부착시키는 단계로서 PET예열장치, Heavy Layer 예열장치, 열성형금형장치 및 트리밍처리하는 단계로 구분된다.

즉, 1단계는 열풍식오븐 혹은 Infrared 열처리오븐에 의해 PET흡음재를 예열시키는 단계와;

2단계는 가스식 혹은 전열식 열처리오븐에 의해 Heavy Layer를 예열시키는 단계와;

3단계는 상기 PET 흡음재와 Heavy Layer를 도 6에 도시된 바와 같이 상부금형(30)과 하부금형(31)으로 이루어진 금형장치에 의해 접합시키는 단계와;

4단계는 가장자리부분을 잘라내는 트리밍장치에 의한 공정을 통하여 PET FELT와 Heavy Layer라 불리우는 차음판시트를 부착시킨다.

이와 같은 본 발명은 흡차음특성의 물리적분포도에 따른 소음을 획기적으로 개선 발전시킨 것으로 차실내의 정숙성과 경량화를 달성하며, 100% 리사이클링이 가능함으로서 환경친화적이며 원가절감에도 기여하는 매우 유용한 기술인 것이다.

Claims

삭제
자동차에서 발생하는 소음을 차단하기 위하여 설치되는 자동차용 흡차음 성형기재에 있어서,

PET regular형 1.5-6D, 30-76mm가 30 ~ 50%와, PET 이형단면 편평직사각형 1.5-6D, 30-76mm가 20 ~ 50%와, 시스코아형 저융점 바인더섬유 섬도 2-10D, 섬유장 30-76㎜인 PET/PE, PET/PP, PET/PA, PET/변성PET TYPE중에서 선택적으로 20 ~ 30%를 혼용하여 단위중량 100 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 상부층과;

이형단면구조를 가진 PET섬유 1.5-6D, 30 ~ 76mm 50 ~ 60%와, 콘쥬게이트 홀로우 타입(중공도 8 ~ 50%) 섬도 1.5-6D, 섬유장 30-76mm 10 ~ 30%와, 저융점 바인더섬유 섬도 1.5-10D, 섬유장 30-76㎜인 PET/PE, PET/PP, PET/PA, PET/변성PET TYPE 중에서 선택적으로 20 ~ 30%를, 혼용하여 단위중량 300 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 중간층과;

PET섬유 regular형 섬도 1.5-6D, 섬유장 30~76 mm, 30 ~ 40%와, 이형단면 편평직사각형(S/C형) 1.5-6D 30-76mm 40 ~ 50%와, 저융점 바인더섬유로서 PET/PE, PET/PP, PET/PA, PET/변성PET TYPE 중에서 선택적으로 20 ~ 30%를 혼용하여 단위중량 100 ~ 1,200g/㎡으로 구성된 바닥층 및;

상부측과 중간층과 바닥층의 사이에 도포 또는 삽입되면서, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 또는 이브이에이(EVA) 또는 폴리아마이드 또는 폴리에스터 또는 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성된 보강부재가;

적층되어 구성됨을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.
제 2항에 있어서, 상기 이형단면섬유는,

그 단면이 원형 또는 타원형 또는 편평직사각형 또는 땅콩껍질모양 중 어느하나의 형상이며, 섬도 1.5-6 데니어, 섬유장 30~76 mm이고, 그 혼용비율이 전체섬유중량의 15 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.
삭제
삭제
삭제
제 2항에 있어서, 상기 흡차음 성형기재는,

그 내외측에 필름류, 부직포, 편직물, 유리섬유시트, PP포대, PVC판, 마포, 압축지, 극박알루미늄 중 어느 하나로 된 커버부재가 보강설치됨을 특징으로 하는 자동차용 흡차음재.
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