KR101488320B1 - 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄 폼, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 폴리프로필렌(PP) 및 마(jute) 등을 포함함으로써, 중량저감과 원가절감 효과뿐만 아니라 폐차의 재활용률 향상과 환경보호 효과가 있는 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법{Sound absorbing material, sound absorbing and sound blocking material and method for manufacturing the same}
본 발명은 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 등을 포함함으로써, 중량저감 및 원가절감 효과가 있는 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 운전자의 쾌적한 운전환경을 위해 소리를 흡수하고 차단하는 것이 중요하기 때문에 소리를 흡수하고 차단하는 소재의 개발이 필요하게 되었다. 따라서 차량 주행 중 발생하는 소음이 자동차 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 흡음성과 차음성이 뛰어난 흡차음성 소재가 개발되고 자동차에 적용되고 있다.
상기, 흡음성이란 어떠한 물체에 들어온 소리를 흡수하는 성질로서, 유리섬유나 암면 등 내부에 작은 구멍이 많이 있는 다공성 물질은 흡음성이 풍부하다. 또한, 차음성(遮音性)이란 어떠한 물체에 들어온 소리를 차단하여 투과시키지 않는 성질을 말하며, 내부에 구멍이 없는 물체가 차음성이 풍부하다.
최근 사회적으로 환경에 대한 관심이 높아지고 환경에 대한 법규도 강화되고 있는 상황에서 산업계 전 부분에서는 자원을 재활용하여 환경오염물질의 배출을 낮출 수 있는 기술의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
특히, 자동차의 자동차의 크래쉬 패드는 운전석과 조수석의 전면에 설치되는 부재이며, 이곳에는 각종 조작기구 및 편의장치, 그릴 및 글로브 박스 등이 장착되는 것으로 자동차 폐차 시 상기 크래쉬 패드도 폐기된다. 도 1은 크래쉬 패드를 나타탠 도면이며, 도 2는 크래쉬 패드의 3중 구조를 나타내는 도면이다.
현재 전량 폐기하고 있는 크래쉬 패드는 상기 도 2에 나타나 있듯이 상층(TPU 스킨)과 하층(PC/ABS Alloy 또는 PP-GF) 사이에 열경화성 폴리우레탄 폼이 발포되어 있는 중층으로 구성된 3층 구조로 구성되어 있는데, 상기 크래쉬 패드의 상층인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 재활용하기 위한 상업적인 방법 및 적용한 사례가 국내뿐만 아니라 해외에도 전무한 상태이다.
한편, 종래 자동차에 사용되는 흡차음재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와 바인더 역할을 하는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 강성 또는 성형성을 위한 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 마(jute)섬유 등을 혼합하여 제조하였으나, 구성성분들이 섬유 형태로 되어 있어서, 혼합 시 분산이 용이하지 않은 문제가 있었으며, 바인더 역할을 하는 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 섬유가 고르게 분산되지 않아 흡음재의 부위별로 결합력에 편차가 발생하는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는 폐기되는 자동차 크래쉬 패드에서 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 수득하여 흡차음재에 적용하는 재활용 기술을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄 폼, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 폴리프로필렌(PP) 및 마(jute) 등을 포함함으로써, 중량저감과 원가절감 효과뿐만 아니라 폐차의 재활용률 향상과 환경보호 효과가 있는 재활용 소재를 이용한 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 흡음재 및 흡차음재는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡음재는 폴리우레탄 폼, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 폴리프로필렌(PP) 및 마(jute)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 상기 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU)은 2~50중량부이고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 10~80중량부인 것이 바람직하다.
또한, 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 상기 폴리우레탄 폼은 20~80중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET)는 2~50중량부, 폴리프로필렌(PP)은 2~30중량부 및 마(jute)는 2~30중량부인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 열가소성 폴리우레탄은 자동차 크래쉬 패드의 표피재로부터 수득된 파우더 형태인 것이 바람직하다.
또한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 흡음재 및 상기 흡음재의 일면에 생성 및 접합하며 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 차음재로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 흡음재 및 흡차음재를 제조하는 방법은 열가소성 폴리우레탄을 분쇄하여 20~800㎛ 크기의 열가소성 폴리우레탄 파우더를 생성하는 단계; 상기 생성된 열가소성 폴리우레탄 파우더 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 상기 혼합물로부터 흡음 펠트를 생성하는 단계; 상기 흡음 펠트를 냉각 후 절단하여 흡음재를 제조하는 단계; 및 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 이용하여 차음재를 생성 및 접합하여 흡차음재를 제조하는 단계 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 차음재를 생성 및 접합하는 단계는 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 티다이(T-DIE) 압출기로 압출함으로써 차음재를 생성 및 접합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차음재를 생성 및 접합하는 단계는 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 도포 후 열처리함으로써 차음재를 생성 및 접합하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 종래 매립 또는 소각하던 자동차 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층인 표피재를 재활용하여, 환경보호 효과를 기대할 수 있고, 국내외 폐차 처리법규에 적극적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.
또한, 열가소성 탄성체(TPE)를 포함하는 차음재를 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 대체하면, 약 15~20% 정도의 중량 저감 및 약 10% 정도의 원가 절감 대체 효과를 기대할 수 있다.
또한, 크래쉬 패드의 재활용으로 0.1% 폐차 재활용률 향상을 기대할 수 있으며, 자원 고갈을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 크래쉬 패드를 나타탠 도면이다.
도 2는 크래쉬 패드의 3중 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 흡차음재를 제조하는 공정도를 나타낸 도면이다.
도 4는 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 이용하여 흡음재를 제조하는 제조공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨을 회수, 파쇄, 압출 및 냉동분쇄 등의 공정을 통해 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더를 제조하는 공정별 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 크래쉬 패드를 회수 및 파쇄 후 티다이(T-DIE) 압출기의 압출을 통해 흡음재의 일면에 차음재를 생성 및 접합하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 7은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더를 흡음재 표면에 도포 후 열처리를 통해 흡음재의 일면에 차음재를 생성 및 접합하는 공정을 나타내는 도
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 표 및 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 흡음재, 흡차음재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일 관점에서, 본 발명은 흡음재 및 흡차음재에 관한 것이다. 상기 흡차음재는 흡음층을 구성하는 흡음재와 차음층을 구성하는 차음재 등으로 구분할 수 있다.
상기 흡음재는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 흡음재는 폴리우레탄 폼, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 폴리프로필렌(PP) 및 마(jute) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열가소성 폴리우레탄은 흡음재의 구성성분을 결속시켜 바인더(binder)역할을 하며, 자동차의 크래쉬 패드에서 수득된 것이 바람직하며, 미세한 파우더 형태인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 차음재는 차음성능 향상 및 우수한 성형성과 기계적 물성 등을 위하여 열가소성 폴리우레탄을 티다이(T-DIE) 압출기를 통해 상기 흡음재의 일면에 약 1.0~3.0mm 두께로 적층하여 차음층을 형성하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 차음재는 열가소성 폴리우레탄 파우더를 흡음재의 일면에 약 0.5~2.0mm 두께로 고르게 도포 후 가열하여 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 흡음재 및 흡차음재의 구성성분 및 함량에 대하여 설명한다.
1. 본 발명에 따른 흡음층을 구성하는 흡음재의 구성성분 및 함량
1.1. 열가소성 폴리우레탄(TPU)
상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 기본적으로 접착력이 우수하며, 흡음재 내에서 고른 분산성을 유지하고, 구성성분 간 결합력을 증대시키는 바인더(binder) 역할을 하는데, 상기 열가소성 폴리우레탄은 자동차의 크래쉬 패드에서 분리한 것이 바람직하다.
상세하게 상기 크래쉬 패드는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층, 폴리우레탄 폼층 및 PP-GF(또는 PC/ABS)층 등으로 구성되어 있는데, 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 상기 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층인 표피재를 파쇄, 압출 및 냉동분쇄 등의 공정을 거쳐 생성된 파우더(powder)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄은 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 2~50중량부인 것이 바람직하며, 상기 열가소성 폴리우레탄이 2중량부 미만일 경우, 흡음재의 구성성분을 충분히 결속하기 어렵고, 50중량부 초과일 경우, 다른 구성성분과의 비율문제로 흡음재의 물성이 저하될 수 있다.
1.2. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 흡음재의 기계적 강도, 성형성 및 형상유지성 등을 향상시키는 역할을 하며, 녹는점은 250~260℃이고, 굵기는 2∼10 데니어(denier)의 섬유형태인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 10~80중량부인 것이 바람직하다. 여기서 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트가 10중량부 미만일 경우, 흡음재의 기계적 강도가 저하될 수 있으며, 80중량부 초과일 경우, 다른 물성과의 비율문제로 흡음재의 구성성분 사이의 결속이 저하될 수 있다.
1.3. 폴리우레탄 폼
상기 폴리우레탄 폼은 폐 자동차에서 분리한 폐시트를 재활용 공정을 통해 재활용한 소재로 약 3mm 크기로 분쇄한 후 흡음재에 적용하는 것이 바람직하며, 흡음재의 중심 소재로서 흡음성이 우수하여 소리를 흡수하는 역할을 한다.
또한, 상기 폴리우레탄 폼은 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 20~80 중량부인 것이 바람직하다. 여기서 상기 폴리우레탄 폼이 20중량부 미만일 경우, 흡음재의 흡음률이 미약할 수 있으며, 80중량부 초과일 경우, 구성성분 비율의 불균형으로 인하여 흡음재 물성이 저하될 수 있다.
1.4. 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET)
상기 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트는 흡음재에 포함된 구성성분을 결속시키는 바인더(binder) 역할을 하며, 녹는점은 130~180℃이고, 굵기는 약 3∼8 데니어의 섬유형태인 것이 바람직하다.
또한 상기 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트는 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 5~50중량부인 것이 바람직하다. 여기서 상기 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트가 5중량부 미만일 경우, 흡음재의 구성성분간 결속이 충분하지 못할 수 있으며, 50중량부 초과일 경우, 상기 구성성분간 결속이 포화되어 생산비용이 증가할 수 있다.
1.5. 폴리프로필렌(PP)
상기 폴리프로필렌은 녹는점이 낮은 특성으로 흡음재의 성형성을 향상시키고 흡음재에 포함된 구성성분을 결속시키는 바인더 역할을 하며, 녹는점은 130~150℃이고, 굵기는 2∼10데니어의 섬유형태인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리프로필렌은 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 2~30 중량부인 것이 바람직하다. 여기서 상기 폴리프로필렌이 2중량부 미만일 경우, 흡음재의 성형성이 부족할 수 있으며, 30중량부 초과일 경우, 흡음재의 물성이 저하될 수 있다.
1.6. 마(jute)
상기 마는 흡음재의 기계적 강성을 향상시키는 역할을 하며 섬유형태이다. 상기의 마는 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 2~30중량부인 것이 바람직하다. 여기서 상기 마가 2중량부 미만일 경우, 흡음재의 강성이 저하될 수 있으며, 30중량부 초과일 경우, 흡음재의 성형성이 저하될 수 있다.
2. 용도
본 발명에 따른 흡음재 및 흡차음재는 흡음 및 차음 특성이 요구되는 부품에 사용되는 것이 바람직하며 특히, 자동차 대쉬 인슐레이션 패드, 플로워 카펫 또는 내장 부품인 러기지 트림류 등에 적용되는 것이 바람직하다.
3. 제조방법
다른 관점에서, 본 발명은 흡음재 및 흡차음재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 흡차음재는 흡음재와 차음재 등으로 구분할 수 있다. 상기 흡음재는 흡음층을 구성하고, 상기 차음재는 차음층을 구성하는 것이 바람직하고, 상기 흡음재 및 차음재는 자동차의 크래쉬 패드 등에서 수득한 열가소성 폴리우레탄(TPU) 등을 포함하는 것이 바람직하다. 도 3은 본 발명에 따른 흡차음재를 제조하는 공정도를 나타낸 도면이다. 이하, 구체적으로 흡차음재의 제조방법을 설명한다.
도 4는 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 이용하여 흡음재를 제조하는 제조공정을 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로 본 발명에 따른 흡음재 및 흡차음재를 제조하는 방법은, 열가소성 폴리우레탄을 분쇄하여 약 20~800㎛ 크기의 열가소성 폴리우레탄 파우더를 생성하는 단계; 상기 생성된 열가소성 폴리우레탄 파우더 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 혼합기에 넣어 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 상기 혼합물로부터 흡음 펠트(felt)를 생성하는 단계; 상기 흡음 펠트를 냉각 후 절단하여 흡음재를 제조하는 단계; 및 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 이용하여 차음재를 생성 및 접합하여 흡차음재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 흡음 펠트를 제조하는 단계는 상기 혼합물을 이송, 카딩, 적층, 니들펀칭, 열오븐 및 열롤러 등의 공정을 거치는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 티다이(T-DIE) 압출기로 압출함으로써 차음재를 생성 및 접합하는 것이 바람직하며, 상기 흡음재의 일면에 상기 열가소성 폴리우레탄을 도포 후 열처리함으로써 차음재를 생성 및 접합하는 것이 바람직하다.
도 5는 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨을 회수, 파쇄, 압출 및 냉동분쇄 등의 공정을 통해 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더를 제조하는 공정별 상태를 나타내는 도면이다.
상기 도면을 참고하여 제조공정을 보다 상세히 설명한다. 상기 폴리우레탄 파우더를 생성하는 단계에서, 열가소성 크래쉬 패드의 여러 층 중 열가소성 폴리우레탄(TPU)층을 수거 후 세척, 파쇄, 압출 후 냉동분쇄 등을 통해 열가소성 폴리우레탄(TPU)의 미세 분말인 파우더(powder)를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 파쇄는 나이프 타입(knife type)의 파쇄기를 이용하여 약 0.5~10mm 크기로 파쇄하는 것이 바람직하며, 상기 압출은 약 140~180℃에서 1축 압출기로 압출하여 펠렛을 생성하는 것이 바람직하며, 압출속도는 50~500rpm, 압출온도는 140~170℃이고 냉각조 온도는 30~50℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉동분쇄는 극저온인 -190℃에서 상기 압출로 생성된 펠렛을 분쇄하는 것이 바람직하다.
상기 혼합물을 생성하는 단계에서, 흡음재는 폴리우레탄 폼, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET), 폴리프로필렌(PP) 및 마(jute)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전체 흡음층 100중량부에 대하여 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 2~50중량부, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 10~80중량부, 폴리우레탄 폼은 20~80중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET)는 2~50중량부, 폴리프로필렌(PP)은 2~30중량부 및 마(jute)는 2~30중량부인 것이 바람직하다.
도 6은 크래쉬 패드를 회수 및 파쇄 후 티다이(T-DIE) 압출기의 압출을 통해 흡음재의 일면에 차음재를 생성 및 접합하는 공정을 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 상기 차음재를 생성 및 접합하는 방법은, 열가소성 폴리우레탄을 0.5~10mm 크기로 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 열가소성 폴리우레탄을 티다이(T-DIE) 압출기를 통해 압출하는 단계; 및 상기 압출된 열가소성 폴리우레탄을 흡음재의 일면에 약 1.0~3.0mm 두께로 적층하여 차음재를 생성 및 접합하는 단계 등을 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 티다이(T-DIE) 압출기의 압출속도는 30~300rpm이고 압출온도는 140~180℃인 것이 바람직하다.
도 7은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더를 흡음재 표면에 도포 후 열처리를 통해 흡음재의 일면에 차음재를 생성 및 접합하는 공정을 나타내는 도면이며, 보다 구체적으로 상기 차음재를 생성 및 접합하는 방법은, 열가소성 폴리우레탄을 약 20~800㎛ 크기로 분쇄하여 열가소성 폴리우레탄 파우더를 제조하는 단계; 상기 제조된 열가소성 폴리우레탄 파우더를 흡음재의 일면에 약 0.5~2.0mm 두께로 고르게 도포하는 단계; 및 상기 도포된 열가소성 폴리우레탄 파우더를 150~190℃의 오븐에 통과시켜 흡음재의 일면에 차음재를 생성 및 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 흡차음재의 물성을 확인하기 위하여, 하기 표 1과 같은 구성성분 및 함량을 포함하는 시험편을 제조 후, 제품외관, 인장강도 및 흡음성을 측정하여 정리하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
TPU
파우더		 중량부 30 30 20 20 20 40 - -
중량(g) 300 300 200 200 200 400 - -
크기(㎛) 1000 400 400 400 400 400 - -
PET
섬유		 중량부 70 70 20 20 15 60 60 60
중량(g) 700 700 200 200 150 600 600 -
폴리우레탄 폼 중량부 - - 50 50 50 - - -
중량(g) - - 500 500 500 - - -
크기(㎜) - - 3 3 3 - - -
LM PET
섬유		 중량부 - - - 10 10 - - -
중량(g) - - - 100 100 - - -
PP
섬유		 중량부 - - - - - 10 - -
중량(g) - - - - - 100 - -
마 중량부 - - - - - 5 - -
중량(g) - - - - - 50 - -
흡음재
TOTAL		 중량부 100 100 100 100 100 100 100 100
중량(g) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
TPU 차음재
(두께, ㎜)		 - - - 3 - - - -
종래
TPE 차음재
(두께, ㎜)		 - - - - - - - 3
제품외관 2 5 5 5 5 4 5 5
인장
강도		 MD 0.6 1.3 1.0 1.5 1.2 1.4 1.0 1.2
AMD 0.5 1.0 0.9 13 1.0 1.2 0.8 0.9
흡음성(1kHz) 0.32 0.45 0.58 0.55 0.56 0.40 0.50 0.47
상기 표 1은 흡음재인 실시예 및 비교예의 물성을 측정하기 위한 시험편의 구성성분 및 함량을 비교한 표이며, 상기 표를 근거로 실시예 및 비교예의 시험편을 본 발명에 따른 제조방법으로 제조 후 가로 약 50mm 및 세로 약 150mm 크기로 제단하였다.
또한, 상기 표의 제품외관은 육안으로 시험편의 표면을 확인하였으며, 우수는 5, 양호는 4, 보통은 3, 미흡은 2 및 불량은 1로 나타내었다. 상기 인장강도는 시험편을 각각 5장씩 취하여 굴곡강도 측정 장비(UTM : universal testing machine)를 이용하여 10mm/min의 속도로 측정하여 평균값을 계산하였으며, MD는 기계방향의 인장강도를 AMD는 기계방향에 대한 수직방향의 인장강도이며, 상기 흡음성은 잔향실법으로 측정하였다.
상기 실시예 1은 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 1mm 크기로 냉동분쇄 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 30중량부와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 70중량부를 첨가하였다.
열가소성 폴리우레탄 분쇄 시 입자의 크기가 1mm이상이 될 경우, 바인더가 한 곳으로 쏠리는 현상이 발생 되었으며, 흡음재 제조 후 제품외관 및 흡음성 측면에서 비교예 1 보다 다소 열세한 특성을 보였다.
상기 실시예 2는 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 400㎛ 크기로 냉동분쇄한 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 30중량부와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 70중량부를 첨가하였다.
열가소성 폴리우레탄(TPU)을 미세 분쇄할 경우, 실시예 1과 달리 혼합 과정에서 바인더 역할을 하는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더가 고르게 분산되어 흡음재 구성성분을 적절하게 결속하였다. 또한, 제조된 흡음재는 제품외관이 양호하여, 물성 또한 비교예 1과 유사한 특성을 보였다.
상기 실시예 3은 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 400㎛ 크기로 냉동분쇄한 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 20중량부, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 20중량부, 폴리우레탄 폼 50중량부 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 10중량부를 첨가하였다.
상기 실시예 3은 실시예 2보다 물성이 부족하나, 비교예 1과 대등한 수준이며, 흡음성은 비교예 1보다 양호한 결과를 보였다.
상기 실시예 4는 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 400㎛ 크기로 냉동분쇄한 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 20중량부, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 20중량부, 폴리우레탄 폼 50중량부 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 10중량부를 첨가하였다. 그리고, 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄(TPU)를 티다이(T-DIE)를 통해 압출하여 차음층을 생성하였다.
상기 실시예 4는 비교예 2보다 무게가 약 25% 감소되었으며, 실시예 3보다 흡음성이 우수하였다.
상기 실시예 5는 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 400㎛ 크기로 냉동분쇄한 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 20중량부, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 15중량부, 폴리우레탄 폼 50중량부, 폴리프로필렌(PP) 10중량부 및 마(jute) 5중량부를 첨가하였다.
상기 폴리프로필렌(PP) 10중량부 및 마(jute)의 첨가로 흡음재의 성형성 및 강성이 향상되었으며, 흡음성도 우수하였다.
상기 실시예 6은 크래쉬 패드의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 스킨층을 약 400㎛ 크기로 냉동분쇄한 후 전체 흡음재 100중량부에 대하여 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더 40중량부와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 60중량부를 첨가하였다.
다른 실시예보다 바인더 역할을 하는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 파우더가 과량 포함될 경우 상기 열가소성 폴리우레탄이 부분적으로 뭉치는 현상이 발생되어 제품외관이 저하되는 결과를 보였다.
상기 비교예 1은 종래 자동차 흡음재로 사용 중인 소재로서, 전체 흡음재 100중량부에 대하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 60중량부 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 40중량부를 포함한다.
상기 비교예 2는 종래 자동차 흡음재로 사용중인 소재로서, 전체 흡음재 100중량부에 대하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 60중량부 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 40중량부를 포함한다. 또한, 종래 자동차 차음재로 사용중인 TPE를 적층하였다.
상기 실시예 및 비교예의 특성을 비교한 결과, 대체적으로 실시예는 비교예와 대등한 물성을 갖지만, 흡음성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
한편, 본 발명에 따른 차음재의 물성을 비교예와 비교하여 하기 표 2에 정리하였다.
구분 실시예7 (TPU 차음재) 비교예3 (TPE 차음재)
비중 1.1 1.5
인장강도(MPa) 5.0 1.1
상기 표 2는 종래 열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer, TPE)를 포함한 차음재인 비교예 3과 본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함한 차음재인 실시예 7의 비중 및 인장강도를 비교한 표이다.
시험 결과, 본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 티다이(T-DIE) 압출기를 통해 압출하여 차음층을 제조한 실시예 7은 종래 열가소성 탄성체를 포함한 차음재인 비교예 3보다 가볍고 인장강도가 강하기 때문에 흡차음재의 전체 중량을 저감하고 기계적 강도를 향상시킨다는 것을 알 수 있었다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (9)

  1. 전체 흡음재 100중량부에 대하여, 크래쉬 패드의 표피재로부터 수득된 파우더 형태인 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 2~50중량부 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 10~80중량부를 포함하고,
    폴리우레탄 폼 20~80중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 2~50중량부, 폴리프로필렌(PP) 2~30중량부 및 마(jute)는 2~30중량부로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 흡음재; 그리고
    상기 흡음재의 일면에 생성 및 접합하며 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 차음재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡차음재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 열가소성 크래쉬 패드의 여러 층 중 열가소성 폴리우레탄(TPU)층을 수거 후 세척, 파쇄, 압출 후 냉동분쇄를 통해 20~800㎛ 크기의 열가소성 폴리우레탄 파우더를 전체 흡음층 100중량부에 대하여, 2~50중량부 생성하는 단계;
    상기 생성된 열가소성 폴리우레탄 파우더에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 10~80중량부와
    폴리우레탄 폼 20~80중량부, 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(LM PET) 2~50중량부, 폴리프로필렌(PP) 2~30중량부 및 마(jute) 2~30중량부로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계;
    상기 혼합물로부터 흡음 펠트를 생성하는 단계;
    상기 흡음 펠트를 냉각 후 절단하여 흡음재를 제조하는 단계; 및
    상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 티다이(T-DIE) 압출기로 압출 또는 상기 흡음재의 일면에 열가소성 폴리우레탄을 도포 후 열처리함으로써, 차음재를 생성 및 접합하여 흡차음재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡차음재의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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