KR101064147B1 - 열압착형 판상 차음재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열압착형 판상 차음재의 제조방법에 있어서, 20~60㎛두께이고 120~160℃융점의 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지시트를 엠보싱 요철을 갖는 엠보싱 롤러로 엠보싱하여 상기 연질 열가소성수지시트에 미세요홈들을 형성하되 각 미세요홈의 바닥부 두께를 1~10㎛로 얇게 늘리는 과정과, 상부 수지접착층이 형성된 내피재와 판형 차음소재와 상기 다수 미세요홈들이 형성된 연질수지시트와 외피 부직포를 차례로 적층한 성형대상체를 상하로 200~230℃로 열압착 프레스성형하여 연질 열가소성수지시트의 심부가 연화되고 표층부와 미세요홈 바닥부가 용융되어서 미세요홈에는 임시통공이 형성케하여 열이 가해진 차음소재에서 발생된 가스를 상기 임시통공과 외피 부직포를 통해서 외부 배출되게 하는 과정과, 열압착에 의한 프레스 성형후 성형체를 냉각시켜서 연질 열가소성수지시트의 미세요홈내 임시통공이 연화로 닫히고 표층부가 연화된 연질 열가소성수지시트는 경화된 차음소재 및 외피 부직포와 각각 접착상태로 굳어져 접착 방수막이 형성되게 하여서 판상 차음재를 얻는 과정으로 이루어진다.

차음재, 차음소재, 연질 열가소성수지시트, 미세요홈, 임시통공

Description

열압착형 판상 차음재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOUNDPROOF BOARD BY THERMOCOMPRESSION BONDING}

본 발명은 소음방지 및 단열 효과와 내구성 등이 우수한 차음재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 열압착방식으로 판상의 차음재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 차량 앞쪽의 엔진룸을 덮고 있는 보닛(bonnet)이나 그 엔진룸과 승객 실내를 가르는 격벽인 대쉬판넬(dash pannel), 차량의 실내 바닥부나 천장부에는 엔진룸이나 외부로로부터의 소음이나 진동, 먼지 등의 유입을 방지하기 위해서 다양한 형태의 차량용 차음재가 설치된다. 또 차량 실내바닥의 경우에는 내부에서 발생한 소음도 흡수하기 위한 흡음성 차음재가 주로 사용되어서 보닛이나 대쉬판넬용 차량용 차음재와 함께 차량내 정숙성을 유지시키는데 크게 도움을 주고 있다.

이러한 차량용 차음재를 비롯한 다양한 판상 차음재는 단위부피당 차음성능의 극대화를 위해서 프레스에 의해 열압착 성형된다. 이때 사용되는 차음 소재로는 펠트나 유리섬유 등이 있다. 펠트나 유리섬유 등의 차음소재들은 외표면 미관상 또는 유해성분 유출방지나 강도보강 등을 위해서 부직포 등과 같은 외피재와 함께 바인더 처리후 일체로 접착 성형되어서 판상 차음재로 제조완성된다.

차량용 차음재 등으로 사용되는 판상 차음재는 저중량 및 고성능 그리고 높은 밀착성, 우수한 성형성, 내수성 및 내습성 향상, 생산비용 절감을 위해 많은 노력을 강구하고 있다.

하지만 종래기술에 따른 차량용 차음재와 같은 판상 차음재는 외피재와 차음소재를 접착하기 위해서 대부분이 고상분말이나 액상수지 등의 바인더로 도포처리를 하게 되는 바, 바인더 도포처리를 하는 공정은 시간지연뿐 아니라 생산비용을 상승시키고, 또 열접착시 펠트나 유리섬유와 같은 차음소재내에서 발생된 증기나 수지가스가 외부로 완전히 빠져나가지 못하고 바인더층에 남아 있으므로 인해 접착의 기밀성을 떨어뜨리는 경우도 발생했다. 또 성형완료된 판상 차음재에 습기나 물이 스며들면 물성 및 화성변화로 뒤틀림현상이나 내구성저하, 박리현상 등이 야기된다.

따라서 본 발명의 목적은 차량용 차음재와 같은 판상 차음재를 제조시 저중량 및 고성능 그리고 높은 밀착성, 우수한 성형성, 내수성 및 내습성 향상, 생산비용 절감에 유리하며, 동시에 접착성과 내구성이 우수하며 제조완료후 차음소재로의 수분 침투가 방지되도록 하는 열압착형 판상 차음재의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열압착형 판상 차음재의 제조방법에 있어서, 20~60㎛두께이고 120~160℃융점의 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지시트를 엠보싱 요철을 갖는 엠보싱 롤러로 엠보싱하여 상기 연질 열가소성수지시트에 미세요홈들을 형성하되 각 미세요홈의 바닥부 두께를 1~10㎛로 얇게 늘리는 과정과, 상부 수지접착층이 형성된 내피재와 판형 차음소재와 상기 다수 미세요홈들이 형성된 연질수지시트와 외피 부직포를 차례로 적층한 성형대상체를 상하로 200~230℃로 열압착 프레스성형하여 연질 열가소성수지시트의 심부가 연화되고 표층부와 미세요홈 바닥부가 용융되어서 미세요홈에는 임시통공이 형성케하여 열이 가해진 차음소재에서 발생된 가스를 상기 임시통공과 외피 부직포를 통해서 외부 배출되게 하는 과정과, 열압착에 의한 프레스 성형후 성형체를 냉각시켜서 연질 열가소성수지시트의 미세요홈내 임시통공이 연화로 닫히고 표층부가 연화된 연질 열가소성수지시트는 경화된 차음소재 및 외피 부직포와 각각 접착상태로 굳어져 접착 방수막이 형성되게 하여서 판상 차음재를 얻는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기의 판형 차음소재는 펠트, 우레탄수지 및 EPS수지를 포함한 발포수지, 유리섬유중 하나임을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 차음재와 같은 판상 차음재를 제조시 저중량 및 고성능 그리고 높은 밀착성, 우수한 성형성, 내수성 및 내습성 향상, 생산비용 절감에 유리함과 동시에 접착성과 내구성이 우수하며 제조완료후 차음소재로의 수분 침투가 방지되게 해준다. 그래서 판상 차음재의 뒤틀림과 같은 형태변형이나 박리현상을 제거하며 내구성 저하도 막아준다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 차음, 흡음 및 단열 등을 위해 펠트, 우레탄수지 및 EPS수지를 포함한 발포수지, 유리섬유와 같은 판형 차음소재를 사용하며, 이러한 종류의 판상 차음재를 외피 부직포와 부착이 이루어지게 하되 액상접착제를 전혀 사용하지 않고 접착용 박막시트를 사용하여서 전체 열압착성형시의 자체 용융을 통해 접착될 수 있도록 한다.

접착용 박막시트는 우수한 접착성을 갖는 접착막 역할과 아울러 내부 차음소재의 내구성이 우수하게 유지되도록 하기 위해서 외부에서 침투하는 수분을 막는 방수막 역할도 함께 해야 하는데, 본 발명에서는 접착막과 방수막 역할을 모두 훌륭하게 수행하는 접착용 박막시트를 구현한다.

판상 차음재를 구성함에 있어 단위면적당 성능을 극대화하기 위해서는 차음소재를 열압착성형하여 고밀도화하여야 하는데, 판상 차음재의 주재료가 되는 차음소재내에 함유된 수지나 함유수분들이 가열되어 증발시 접착용 박막시트가 막고 있으면 접착용 박막시트를 빠져나가지 못하게 된다. 그렇게 되면 접착용 박막시트에는 들뜸현상과 함께 접착불량이 발생된다.

그러므로 차음소재를 열압착성형하여 판상 차음재로 제조하는데 있어 접착용 박막시트를 적용하는 것은 문제가 있는 것이며, 이러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로는 접착용 박막시트를 천공하여 구멍들을 형성하는 것이다. 하지만 접착용 박막시트에 형성된 구멍들이 사이즈가 너무 크거나 불균일하게 되면 접착용 박막시트에 형성된 구멍들은 접착용 박막시트가 용융후 경화될 경우에 완전히 닫히지 못하게 되는 경우가 발생될 수 있으며, 이렇게 되면 제조완료후 접착용 박막시트는 방수막의 역할을 충분히 할 수 없게 되어 뒤틀림현상이나 내구성저하, 박리현상 등의 문제를 해결할 수가 없다.

이에 본 발명에서는 방수막 겸용 접착막의 역할을 제대로 할 수 있도록 하는 접착용 박막시트를 먼저 마련을 하되, 접착용 박막시트에는 통공들을 형성하지 않 지만 열압착성형시 수지가스나 수증기가스 배출은 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에서 방수막 겸용 접착막 기능이 가능하게 적용한 접착용 박막시트로는 20~60㎛두께이고 120~160℃융점의 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지시트를 사용한다.

열가소성수지시트는 가열하면 가소성을 드러내어 여러 가지 모양으로 변형시킬 수 있고, 냉각하면 모양을 그대로 유지하면서 굳는 특성이 있는 것이며, 열을 가하여 연화점을 넘게 되면 물렁물렁해지고 계속해서 높은 온도로 가열하여 융점을 넘게 되면 유동체가 된다.

본 발명의 실시 예에서는 이러한 열가소성수지시트 중에서도 결정성 열가소성수지인 폴리에틸렌 수지를 이용하고 그 중에서도 연질이고 신축성이 뛰어난 저밀도 폴리에틸렌수지를 채용한다. 연질 열가소성수지시트의 대표적인 일 예로 본 발명에서 사용하는 저밀도 폴리에틸렌수지는 내후성, 내수성, 유연성, 내저온 충격성, 절연성, 성형성이 좋고 최경량이면서도 염가이고 신축성이 좋다. 또한 본 발명에서 언급하는 저밀도 폴리에틸렌은 LDP(Low Density Polyethylene)뿐만 아니라 LLDP(Linear Low Density Polyethylene)도 포함함을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시 예에 따라 접착용 박막시트로 채용된 연질 열가소성수지시트는 그 두께를 20~60㎛로 하는데, 이는 본 발명에 따라 엠보싱이 되어질 연질 열가소성수지시트를 사용한 수 많은 실험을 통해서 확인한 결과 접착용도 및 방수용도 모두를 만족하는 두께범위가 됨을 확인하였다.

본 발명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 연질 열가소성수지시트 즉 20~60㎛두께이고 120~160℃융점의 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지를 도 1에서와 같이 엠보싱롤러(4)를 이용한 엠보싱작업을 수행함으로써 일면에 다수의 미세요홈(6)들이 배열형성된 연질 열가소성수지시트(2)를 마련한다.

도 1을 참조하면, 엠보싱롤러(4)는 미세요홈 형성을 위한 엠보싱 요철이 있는 상하 프레스 롤러로 구성하며, 연질 열가소성수지시트(2)가 엠보싱롤러(4)를 통과하게 되면 연질 열가소성수지시트(2)에는 도 2 및 도 3에서와 같이 다수의 미세요홈(6)들이 격자형으로 배열 형성된다.

도 2는 도 1의 엠보싱작업에 의해서 미세요홈(6)들이 배열형성된 연질 열가소성수지시트(2)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도 및 요부 확대단면도이다.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지시트(2)의 두께(t1)는 20~60㎛이다. 이러한 두께의 연질 열가소성수지(2)를 엠보싱 롤러(4)로 엠보싱하여서 연질 열가소성수지시트(2)에 미세요홈(6)들을 형성하되, 각 미세요홈(6)은 엠보싱롤러(4)의 엠보싱 요철에 의해 늘어나 얇게 되면서 미세요홈(6)의 바닥부 두께(t2)가 1~10㎛, 바람직하게는 1~5㎛두께로 얇아지도록 형성한다.

본 발명에 따라 격자형으로 배열형성된 미세요홈(6)들간의 배치간격은 0.7~1.8cm가 바람직하며, 각 미세요홈(6)의 홈외부직경은 0.7~1.2mm가 바람직하다.

이렇게 미세요홈(6)들이 배열형성된 연질 열가소성수지시트(2)는 도 4에 도시된 바와 같이, 판상 차음소재(12)와 외피 부직포(14) 사이에 개재시키고, 차음소 재(12)의 타면에는 수지접착층(10a)을 개재한 알루미늄박판이나 부직포와 같은 내피재(10)를 포갠다. 즉 상부 수지접착층(10a)이 형성된 내피재(10)와 판형 차음소재(12)와 다수 미세요홈(6)들이 형성된 연질수지시트(2)와 외피 부직포(14)를 차례로 적층하여서 도 4와 같은 성형대상체(30)를 얻는다.

본 발명의 실시 예에 따른 판형 차음소재(12)는 펠트, 우레탄수지 및 EPS수지를 포함한 발포수지, 유리섬유 등이 포함되며, 열압착 성형시 대부분이 내부에 함유된 수지가스나 수증기 가스를 발생시킨다. 그리고, 외피 부직포(14)는 필라멘트사가 난연처리된 난연부직포로 형성하는 것이 바람직하다. 또 내피재(10)와 판상 차음소재(12) 사이에 개재되는 수지접착층(10a)은 내피재(10)가 알루미늄박판인 경우에는 접착용 폴리에틸렌수지필름을 알루미늄박판에 라미네이팅하여서 형성할 수도 있고, 차음소재(12)가 유리섬유일 경우에는 롤링된 유리섬유간에 끼워진 간지 용도의 폴리에틸렌재질수지시트를 이용할 수도 있다.

도 4와 같은 성형대상체(30)를 얻은 후, 각기 히터를 내장한 상하부 프레스금형을 갖는 성형프레스를 이용하여 성형대상체(30)를 상하에서 눌러 200~230℃의 온도로 수십초 내지 수분동안 열압착 프레스성형을 한다. 성형프레스는 제품형태에 따라서 평판에 보강살용 요철이 형성될 수도 있다.

성형 프레스를 이용한 열압착 성형으로 판형 차음소재(12)는 두께가 상대적으로 얇아짐과 동시에 단위밀도를 높혀주며, 가해지는 높은 온도에 의해서 경화되면서 내부에 함유된 수지가스나 수증기를 발생시킨다.

이때 외피 부직포(14) 바로 아래에 위치한 연질 열가소성수지시트(2)는 융점 이 120~160℃인 관계로 상방의 외피 부직포(14)나 하방의 판형 차음소재(12)를 통해서 전달되는 열로 인해서 그 양 표층부가 용융되고 그 심부는 용융 또는 용융 이전의 연화 상태가 되고, 이때 미세요홈(6)은 바닥부 두께가 1~10㎛정도로 연질 열가소성수지시트(2)의 본체부보다 더 얇음으로 인해 바닥부가 더 빨리 용융되면서 도 5에 도시된 바와 같이 임시통공(20)이 형성된다.

도 5는 열압착 성형작업중 연질 열가소성수지시트(2)의 미세요홈(6)에 임시통공(20)이 생긴 상태 단면도이다.

이렇게 미세요홈(6)에 임시통공(20)이 형성되면 차음소재(12)에서 발생된 가스(G)는 대기보다 훨씬 높은 증기압을 가지므로 도 5에 도시된 바와 같이, 연질 열가소성수지시트(2)에 형성된 다수 미세요홈(6)들의 임시통공(20)들을 수월하게 통과한 후 외피 부직포(14)의 성긴 조직을 지나 외부로 배출되어진다. 특히 차음소재(12)의 바닥부에 놓인 내피재(10)가 알루미늄박판과 같은 수밀형 시트로 형성된 경우에는 차음소재(12)내에 발생한 모든 가스(G)는 연질 열가소성수지시트(2)에 형성된 미세요홈(6)내 임시통공(20)들을 통과해서 외부로 배출되어진다.

성형프레스로 열압착성형이 마무리된 성형체(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 내부 차음소재(12)의 압축으로 성형전 두께의 1/3 ~ 1/10정도까지 얇아지므로 고밀도로 형성된다.

성형프레스에서 성형완료 후 배출된 성형체(40)는 강제 냉각이나 외부 실온에서 자연 냉각되면서 성형체(40)내 압축된 판형 차음소재(12)와 외피 부직포(14)간에서 용용 및 연화된 연질 열가소성수지시트(2)는 굳어진다. 즉 가열에 의해 미 세요홈(6)내 얇은 바닥부가 용용됨에 따라 기형성된 임시통공(20)은 가스(G) 배출이 끊긴 후 말랑말랑하게 연화되다가 닫히게 되고 그 후 완전히 식어지면서 닫힌 상태로 굳어지게 되며, 용융되었던 연질 열가소성수지시트(2)의 양측면 표층부는 연화후 굳어지면서 경화된 차음소재(12) 및 외피 부직포(14)와 밀접착된다.

그에 따라 연질 열가소성수지시트(2) 및 차음소재(12)가 완전히 식으면서 성형체(40)내 연질 열가소성수지시트(2)는 도 6에서와 같이 임시통공(20)이 없어지고 미세요홈(6)은 흔적이 약간 남아있거나 흔적조차 사라진 접착 방수막으로서 형성되므로, 냉각완료된 성형체(40)는 본 발명에서의 판상 차음재가 된다.

도 6에서는 열압착 성형 완료후 열가소성수지시트(2)가 방수막역할을 하는 것을 보여주는 본 발명의 판상 차음재의 상태단면도이다.

본 발명의 판상 차음재는 열압착방식으로 성형시 차음소재(12)내 수지가스나 수증기가스가 완전히 배출시켜주므로 잔류기포에 의한 들뜸현상이나 불량 접착이 없고 견고한 접착성을 유지하며, 고밀도화된 차음소재(12)에는 부착된 외피 부직포(14) 및 연질 열가소성수지시트(2)가 보강작용으로 우수한 내구성을 보장하게 되며, 차음재로서 갖추어야될 차음, 소음방지, 흡음성도 뛰어남은 물론이다. 또 제조완료 후에는 외피 부직포(14)로부터 내부 소음소재(12)로의 수분침투는 방수막 역할을 도모하는 연질 열가소성 수지시트(2)에 의해서 방지된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명은 차량용 차음 및 흡음재로서 사용될 수 있음을 물론이고, 기타 방음을 위한 판재로서 이용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 엠보싱롤러를 이용하여 연질 열가소성수지시트에 다수의 미세요홈들을 형성하는 작업 상태도,

도 2는 도 1의 엠보싱작업에 의해서 미세요홈들이 배열형성된 연질 열가소성수지시트의 사시도,

도 3은 도 2의 단면도 및 요부 확대단면도,

도 4는 열압착 성형작업전 성형대상체의 상태단면도,

도 5는 성형대상체를 열압착 성형작업중 연질 열가소성수지시트의 미세요홈을 통해 임시통공이 생긴 상태 단면도,

도 6은 열압착 성형 완료한 성형체내 열가소성수지시트가 방수막역할을 하는 본 발명의 차음재 상태 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)-- 연질 열가소성수지시트 (4)-- 엠보싱롤러

(6)-- 미세요홈 (10)-- 내피재

(12)-- 판형 차음소재 (14)-- 외피 부직포

(20)-- 임시통공 (30)-- 성형대상체

(40)-- 성형체

Claims (4)

1. 열압착형 판상 차음재의 제조방법에 있어서,

   20~60㎛두께이고 120~160℃융점의 저밀도 폴리에틸렌재질의 연질 열가소성수지시트를 엠보싱 요철을 갖는 엠보싱 롤러로 엠보싱하여 상기 연질 열가소성수지시트에 미세요홈들을 형성하되 각 미세요홈의 바닥부 두께를 1~10㎛로 얇게 늘리는 과정과,

   상부 수지접착층이 형성된 내피재와 판형 차음소재와 상기 다수 미세요홈들이 형성된 연질수지시트와 외피 부직포를 차례로 적층한 성형대상체를 상하로 200~230℃로 열압착 프레스성형하여 연질 열가소성수지시트의 심부가 연화되고 표층부와 미세요홈 바닥부가 용융되어서 미세요홈에는 임시통공이 형성케하여 열이 가해진 차음소재에서 발생된 가스를 상기 임시통공과 외피 부직포를 통해서 외부 배출되게 하는 과정과,

   열압착에 의한 프레스 성형후 성형체를 냉각시켜서 연질 열가소성수지시트의 미세요홈내 임시통공이 연화로 닫히고 표층부가 연화된 연질 열가소성수지시트는 경화된 차음소재 및 외피 부직포와 각각 접착상태로 굳어져 접착 방수막이 형성되게 하여서 판상 차음재를 얻는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 열압착형 판상 차음재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 판형 차음소재는 펠트, 우레탄수지 및 EPS수지를 포함한 발포수지, 유리섬유중 하나임을 특징으로 하는 열압착형 판상 차음재의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미세요홈의 바닥부 두께는 1~5㎛로 형성되며, 상기 연질 열가소성수지시트에 격자형으로 배열 형성된 미세요홈들간의 배치간격은 0.7~1.8cm이고, 각 미세요홈의 홈외부직경은 0.7~1.2mm임을 특징으로 하는 열압착형 판상 차음재의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외피 부직포는 난연 부직포임을 특징으로 하는 열압착형 판상 차음재의 제조방법.

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