KR101421951B1 - 사이드인슐레이터 및 그 제조방법 - Google Patents

사이드인슐레이터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 난연성(難練性)을 갖는 난연부직포;와 일측면이 상기 난연부직포에 부착되는 흡음재; 및 일측면이 상기 흡음재의 타측면에 부착되되, 상기 흡음재 보다 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 강성보강재;를 포함하여 구성된 사이드인슐레이터를 제공한다.
아울러, 케나프를 함유한 폴리프로필렌 재질로 제조된 강성보강재와, 폴리우레탄이 혼합된 재질로 제조된 흡음재, 및 난연성을 갖는 난연부직포를 적층시킨 후, 190℃ 내지 230℃ 범위로 열을 가하는 제1차열성형단계;와 190℃ 내지 230℃ 범위로 열을 가함과 동시에 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 제2차열성형단계; 및 0℃ 내지 20℃ 범위의 온도에서 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 냉간성형단계;를 포함하는 사이드인슐레이터의 제조방법을 추가적으로 제공한다.

Description

사이드인슐레이터 및 그 제조방법{Side insulator and manufacturing method thereof}
본 발명은 사이드인슐레이터 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 운전석이 마련되는 상용차의 캡(cab)의 하부에 장착되거나 엔진룸 내부에 장착되어 엔진 및/또는 동력계통 부품에서 발생되는 소음과 열이 운전석 및 외부로 전달되지 않도록 차단하는 판 형상의 사이드인슐레이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
운전석이 마련된 캡 하부에 엔진 및 동력계통 장치들 중 전부 또는 일부가 배치되는 캡 오버(cab over) 타입의 차량들은 전면에 보닛이 돌출되지 않는 구조로서 상대적으로 운전석과 엔진이 가깝게 배치된다.
이에 따라서, 캡 오버 타입의 차량들은 엔진에서 발생하는 열과 소음이 운전석으로 침투하지 못하도록 다양한 판 모양으로 제조되는 사이드인슐레이터들이 캡의 하부 및/또는 엔진룸을 형성하는 프레임에 추가적으로 장착된다.
종래의 사이드인슐레이터는 도 1a 에 도시된 바와 같이 강성을 유지하도록 플라스틱 사출물로 제조되는 커버(2)에 흡음재(1)가 부착되어 제조된다. 상기 흡음재(1)는 도 1b 에 도시된 바와 같이 두 장의 글라스울(glass wool)(4)의 일측면과 타측면에 난연부직포(3)와 부직포(5)가 각각 부착되되, 열이 발산되는 측에 난연부직포(3)가 놓이고 부직포(5)는 커버(2)에 밀착되도록 구성된다.
한편, 종래의 구조에서는 도 1c 에 도시된 바와 같이 흡음재(1)의 끝단부에서 글라스울(4)이 외부로 노출됨에 따라 상기 글라스울(4)이 가루형태로 날려져 내구성 및 미관상 문제점이 있었다. 그리고, 커버(2)와 흡읍재(1)를 부착시키기 위한 조립공정이 추가되어야 했으며, 조립 시 갭단차의 품질확보가 용이하지 못하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 흡음재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리우레탄이 혼합된 재질을 사용하되, 커버를 대신하여 상기 흡음재에 일체로 압착되어 강성을 보강하는 강성보강재를 포함하여 구성된 사이드인슐레이터 및 그 제조방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 사이드인슐레이터는, 캡(cab) 하부 또는 엔진룸 내에서 방음용으로 장착되는 판 형상의 사이드인슐레이터에 있어서, 난연성(難練性)을 갖는 난연부직포;와 일측면이 상기 난연부직포에 부착되는 흡음재; 및 일측면이 상기 흡음재의 타측면에 부착되되, 상기 흡음재 보다 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 강성보강재;를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 강성보강재의 타측면에는 부직포가 부착되어, 상기 난연부직포, 흡음재, 강성보강재 및 부직포는 층을 이루도록 결합된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡음재는 폴리우레탄(polyurethane) 재질, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)와 폴리우레탄이 혼합된 재질로 제조되고, 상기 강성보강재는 케나프(kenaf)를 함유한 폴리프로필렌(polypropylene) 재질로 제조된다.
그리고, 본 발명의 사이드인슐레이터를 제조하기 위한 방법은, 케나프를 함유한 폴리프로필렌 재질로 제조된 강성보강재와 폴리우레탄 재질(바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리우레탄이 혼합된 재질)로 제조된 흡음재 및 난연성을 갖는 난연부직포를 적층시킨 후, 190℃ 내지 230℃ 범위로(바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리우레탄의 연성(ductility, 延性)이 증대되는 200℃ 근방으로) 열을 가하는 제1차열성형단계;와 190℃ 내지 230℃ 범위로(바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리우레탄의 연성이 증대되는 200℃ 근방으로) 열을 가함과 동시에 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 제2차열성형단계; 및 0℃ 내지 20℃ 범위의 온도에서 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 냉간성형단계;를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명의 제2차열성형단계에서는 70kgf/㎠ 내지 110kgf/㎠ 범위의 압력이 가해지고, 상기 냉간성형단계에서는 40kgf/㎠ 내지 60kgf/㎠ 범위의 압력이 가해진다. 그리고, 상기 냉간성형단계에서는 압력에 의해 성형된 제품이 분리되는 트리밍(trimming)이 동시에 실시된다.
아울러, 상기 강성보강재를 170℃ 내지 230℃ 온도에서 60kgf/㎠ 내지 100kgf/㎠ 범위의 압력로 압착시키는 예비압착단계가 제1차성형단계 이전에 이루지되, 상기 예비압착단계는 강성보강재의 일측면에 부직포가 접착된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 커버와 흡음재가 분리되어 제조된 종래의 구조를 대신하여 흡음재와 강성보강재가 일체로 압착되어 제조됨으로 생산원가를 절감할 수 있으며, 갭단차 발생과 같이 종래에 조립과정에서 발생되던 품질문제를 해소할 수 있다.
그리고, 글라스울이 가루형태로 비산되는 문제점을 방지할 수 있으며, 더 얇은 판 형태로 제조될 수 있으므로 미관을 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제조방법은 열가소성을 갖는 폴리우레탄을 (제1차성형단계에서) 예열한 후, (제2차성형단계에서) 열성형을 진행하고 (냉간성형단계에서) 냉각과 동시에 성형을 함으로써 보다 정확한 치수의 제품을 성형할 수 있으며 층 사이의 벌어짐을 개선할 수 있다.
아울러, 냉간성형단계에서 (제품 취출을 위한) 트리밍이 동시에 수행되므로 제조공정을 단축시킬 수 있다. 또한, 강성보강재는 (원래의 두께 대비 1/3 이하로) 압착이 이뤄진 상태에서 상태에서 성형이 이뤄지므로 제품의 두께를 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1a 는 커버와 흡음재가 결합되어 종래의 사이드인슐레이터를 구성한 모습을 나타내는 이미지,
도 1b 는 종래의 구조에서 흡음재의 적층구조를 구성하는 부재들을 도시한 도면,
도 1c 는 종래의 흡음재 측면 모습을 촬영한 사진,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 사이드인슐레이터를 촬영한 사진 및 상기 사이드인슐레이터의 적층구조를 구성하는 부재들을 도시한 도면,
도 3 은 종래의 사이드인슐레이터와 본 발명의 사이드인슐레이터의 단면모습을 비교한 도면,
도 4 는 본 발명에 따라 사이드인슐레이터를 제조하는 공정단계를 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사이드인슐레이터 및 그 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 사이드인슐레이터는 운전석이 마련되는 캡(cab)의 하부 또는 엔진룸 내에 장착되도록 다양한 판 형상을 갖되, 다수 개의 부재들이 적층되는 구조를 갖는다. 즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 난연부직포(10), 흡음재(20), 강성보강재(30) 및 부직포(40)로 구성된 각 부재가 층을 이루도록 결합된다.
상기 난연부직포(10)는 엔진에서 발산된 열에 의하여 변형되지 않으며 흡음재(20)를 보호할 수 있도록 난연성(難練性)을 갖는 물질에 부직포가 함침되거나 표면에 도포됨으로서 제조된다. 상기 흡음재(20)는 일측면이 난연부직포(20)에 접착되되, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 열가소성재인 폴리우레탄(polyurethane) 재질, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)와 폴리우레탄이 혼합된 재질로 제조된다.
그리고, 상기 흡음재(20)의 타측면에 접착되는 강성보강재(30)는 흡음재(20) 보다 더 큰 강성을 갖는 폴리프로필렌(polypropylene) 재질로 제조되되 강성을 추가적으로 보강하기 위하여 케나프(kenaf) 성분을 함유한다. 그리고, 강성보강재(30)에는 상기 강성보강재(30)가 외부에 노출되는 것을 방지하고 내구성을 확보할 수 있도록 소정의 두께를 갖는 부직포(40)가 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예 따른 사이드인슐레이터는 난연부직포(10), 흡음재(20), 강성보강재(30) 및 부직포(40)의 밀도들이 1: 14 ~ 18: 22 ~ 26:1 비율을 갖도록 제조된다. 가령, 난연부직포(10)와 부직포(40) 각각이 100g/㎡ 의 밀도를 가지면 흡음재(20)는 1400 ~ 1800g/㎡, 강성보강재(30)는 2200 ~ 2600g/㎡ 의 밀도를 갖도록 제조된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 사이드인슐레이터는 각 부재들(10, 20, 30, 40)이 일체로 결합됨에 따라서 도 3 에 도시된 바와 같이 종래의 구조와 대비하여 커버(2)의 추가적인 장착이 생략되어도 강성을 확보할 수 있으며 요구되는 성능에 따라서 두께를 더 용이하게 조절할 수도 있다.
한편, 본 발명의 사이드인슐레이터 제조방법은 도 4 에 도시된 바와 같이, 예비압착단계, 제1차열성형단계, 제2차열성형단계 및 냉간성형단계들을 포함하여 구성된다.
상기 예비압착단계에서는 부직포(40)와 함께 강성보강재(30)를 170℃ 내지 230℃ 온도에서 60kgf/㎠ 내지 100kgf/㎠ 범위의 압력로 압착시킨다. 이때, 200톤급의 평판프레스가 사용되며, 상기 강성보강재(30)는 열가소성 수지인 폴리프로필렌으로 제조되되 (냉각 후 적정온도 구간에서) 강성이 향상되도록 케나프가 일정 성분비로 함유된 폴리프로필렌으로 제조된다. 예비압착단계에서 상기 강성보강재(30)는 원래 두께의 4분의1 내지 6분의1 두께로 얇게 압착이 이뤄진다(가령 20mm 두께에서 4mm 두께로).
부직포(40)와 함께 압착된 강성보강재(30)는, 난연성 물질로 제조되거나 난연성 물질이 도포된 난연부직포(10), 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리우레탄이 혼합된 재질로 제조된 흡음재(20), 강성보강재(30), 부직포(40) 순서대로(도 3 에 도시된 순서대로) 층을 이루도록 겹쳐진 상태로 핫프레스(hot press)로 (더 상세하게는 핫프레스에 장착된 금형 내부로) 이동된다. 그리고, 상기 핫프레스 또한 200톤급의 용량을 가지며 제1차열성형단계와 제2차열성형단계가 실시된다.
상기 제1차열성형단계에서는 열가소성 재질들에 연성(ductility)을 부여하여 성형이 용이하게 이뤄질 수 있도록 190℃ 내지 230℃ 범위로(더 상세하게는 200℃ 내지 205℃ 근방으로) 열을 가하되 (하중을 제외한) 별도의 압력을 가하지 않는다.
그리고, 제2차열성형단계에서는 상기 부재들(즉, 난연부직포, 흡음재, 강성보강재, 부직포) 각각이 동시에 성형이 이뤄지도록 190℃ 내지 230℃ 범위로(더 상세하게는 200℃ 내지 205℃ 근방으로) 열을 가함과 동시에 적층구조의 벌어짐 현상을 방지하기 위해 70f/㎠ 내지 110kgf/㎠ 압력범위 내에서(더 상세하게는 90kgf/㎠ 근방의 압력에서) 금형들이 상기 부재들을 가압한다. 이에 따라, 각 부재들은 요구되는 형상으로(금형에 내부에 형성된 패턴 형상으로) 성형된다.
제2차열성형단계 이후, 적층된 각 부재들은 (200톤급의) 콜드프레스(cold press)로 이송된다. 상기 콜드프레스는, 연성이 부여된 부재들 즉, 흡음재(20) 및 강성보강재(30)가 냉각될 때 변형이 발생하는 것을 방지하기 위하여 0℃ 내지 20℃ 범위의 온도에서(더 상세하게는 8℃ 근방의 온도에서) 부재들(난연부직포, 흡음재, 강성보강재, 부직포)을 동시에 냉각하며 압착시킨다. 상기 냉간성형단계에서의 압착압력은 40kgf/㎠ 내지 60kgf/㎠ 범위 내에서(더 상세하게는 50kgf/㎠ 근방으로) 이뤄지되, 상기 냉간성형단계에서는 압력에 의해 성형된 제품이 분리되는 트리밍(trimming)이 동시에 실시된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 사이드인슐레이터 및 그 제조방법은 종래의 구조 및 그 제조방법과 대비하여 일체성형이 이뤄질 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있으며 글라스울이 노출되어 비산되던 종래의 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 난연부직포
20 : 흡음재
30 : 강성보강재
40 : 부직포

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 케나프를 함유한 폴리프로필렌 재질로 제조된 강성보강재와, 폴리우레탄이 혼합된 재질로 제조된 흡음재, 및 난연성을 갖는 난연부직포를 적층시킨 후, 190℃ 내지 230℃ 범위로 열을 가하는 제1차열성형단계;와
    190℃ 내지 230℃ 범위로 열을 가함과 동시에 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 제2차열성형단계; 및
    0℃ 내지 20℃ 범위의 온도에서 상기 강성보강재와 흡음재 및 난연부직포를 가압하는 냉간성형단계;를 포함하는 사이드인슐레이터의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2차열성형단계에서는 70kgf/㎠ 내지 110kgf/㎠ 범위의 압력이 가해지고, 상기 냉간성형단계에서는 40kgf/㎠ 내지 60kgf/㎠ 범위의 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 사이드인슐레이터의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉간성형단계에서는 압력에 의해 성형된 제품이 분리되는 트리밍(trimming)이 동시에 실시되는 것을 특징으로 하는 사이드인슐레이터의 제조방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강성보강재를 170℃ 내지 230℃ 온도에서 60kgf/㎠ 내지 100kgf/㎠ 범위의 압력로 압착시키는 예비압착단계가 제1차성형단계 이전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이드인슐레이터의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 예비압착단계는 강성보강재의 일측면에 부직포가 접착된 것을 특징으로 하는 사이드인슐레이터의 제조방법.
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