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KR20140131630A - 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20140131630A
KR20140131630A KR1020130050397A KR20130050397A KR20140131630A KR 20140131630 A KR20140131630 A KR 20140131630A KR 1020130050397 A KR1020130050397 A KR 1020130050397A KR 20130050397 A KR20130050397 A KR 20130050397A KR 20140131630 A KR20140131630 A KR 20140131630A
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Abstract

본 발명은 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재가 포함되어 소리를 흡수하는 흡음층 및 소리를 차단하는 차음층을 포함함으로써, 흡음성과 차음성을 동시에 만족시키는 동시에 종래와 대등한 물성을 가지며, 환경오염물질을 감축시킬 수 있고 경제성이 향상되는 장점이 있는 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법{Sound absorbing and sound blocking reinforced board for a vehicle and the method of manufacturing the same}
본 발명은 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재가 포함되어 소리를 흡수하는 흡음층 및 소리를 차단하는 차음층을 포함함으로써, 차음성만 있는 폴리프로필렌 보드에 폐 시트폼을 재활용한 폴리우레탄 폼을 적용하여 종래 흡차음 소재와 동등한 성능을 확보하고 환경오염물질을 감축시킬 수 있는 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 소리를 흡수하고 차단하는 소재가 중요하다. 따라서 차량 주행 중 발생하는 소음이 자동차 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 다양한 형태의 흡음성과 차음성이 뛰어난 흡차음성 부재가 적용되고 있다.
상기, 흡음성(吸音性)이란 어떠한 물체에 들어온 소리를 흡수하는 성질을 말하며, 유리섬유나 암면(岩綿) 등 내부에 작은 구멍이 많이 있는 다공성(多孔性) 물질은 흡음성이 풍부하다. 또한, 얇은 금속판이나 합판 등은 단단한 물체에 밀착시켰을 때는 흡음성이 약하지만, 단단한 물체에서 어느 정도 사이를 유지하여 다공성 물질과 단단한 물체사이에 공기층을 만들면 공기층이 소리 용수철 같은 작용을 하여 소리 에너지를 흡수할 수 있으므로 흡음성이 증가한다.
또한, 차음성(遮音性)이란 어떠한 물체에 들어온 소리를 차단하여 투과시키지 않는 성질을 말하며, 내부에 구멍이 없는 물체가 차음성이 풍부하며 특히, 단위면적당의 무게를 늘림으로써 차음성이 증가한다.
종래 흡차음성이 있는 소재를 제조하기 위해, 차음층을 만들고 내장재에 사용하기 위한 부직포 등으로 구성된 스킨층을 추가하였다. 그리고 흡음층을 따로 구성하여 상기 차음층에 별도로 부착하여 제조하였지만 그 과정이 번거로웠다.
또한, 사회적으로 환경에 대한 관심이 높아지고 환경에 대한 법규도 강화되고 있는 상황에서 산업계 전 부분에서는 자원을 재활용하여 환경오염물질의 배출을 낮출 수 있는 기술을 개발할 필요성이 지속적으로 제기되고 있다.
따라서, 상기 언급된 번거로움과 재활용 기술개발의 필요성을 위하여 대한민국 특허공보 제10-0246144호에는 폐 고무를 재활용한 흡차음재를 소개하고 있다. 그러나 폐 고무를 재활용한다는 장점은 있지만 흡차음성이 부족하여 CaCO3 및 중공사를 폐 고무에 일정량 투입하여 차음성은 물론 흡음성을 개선하고자하였다. 그러나, 그 공정이 번거롭고 복잡하다는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹형성재 및 강성보강재가 포함되어 소리를 흡수하는 흡음층과 소리를 차단하는 차음층을 포함함으로써, 차음성만 있는 종래 폴리프로필렌 보드에 폐 시트폼을 재활용한 폴리우레탄 폼을 적용하여 흡음성을 추가한 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 자동차용 흡차음 강화보드는 흡음층 및 차음층을 포함하는 자동차용 흡차음 강화보드로서, 상기 흡음층은 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 접합재는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 웹형성재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌이며, 상기 강성보강재는 양마인 것이 바람직하다.
이 때, 전체 흡음층 중량에 대하여, 상기 폴리우레탄 폼 40 ~ 60 중량%, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5 ~ 20 중량%, 폴리프로필렌 5 ~ 40 중량% 및 양마 10 ~ 40 중량% 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 차음층은 폴리프로필렌 및 양마를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 전체 차음층 중량에 대하여, 상기 폴리프로필렌 30 ~ 70 중량% 및 양마 30 ~ 70 중량% 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 재활용 폴리우레탄 폼은 1 ~ 5 mm 크기의 셀 구조이고, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 4 ~ 7 데니어(Denier) 크기의 섬유 구조이며, 상기 폴리프로필렌은 4 ~ 9 데니어 크기의 섬유구조이고, 상기 양마는 섬유구조인 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡음층 및 차음층의 중량비는 1 : 0.3 ~ 2.0 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡음층 및 차음층 사이에 위치하는 나일론 또는 폴리프로필렌이 함유된 필름을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 흡음층의 일측면에 위치하는 비드(Bead)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법에 있어서, 흡음층과 차음층을 접합한 다음 오븐에서 예열 및 압축함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계 및 상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법에 있어서, 흡음층과 차음층을 오븐에서 각각 예열 및 압축한 다음 접합함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계 및 상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 흡음층은 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 폐차되는 자동차의 폐 시트 폼에서 본 발명에 따른 흡음재의 주요 성분인 폴리우레탄 폼을 획득하기 때문에, 폐차 부품의 자원 재활용 순환 인프라를 활성화할 수 있고, 폐 시트 폼의 소각 및 매립할 경우 발생하는 환경오염물질을 감축할 수 있으며, 자동차의 폐 시트 폼을 소각을 하지 않기 때문에 자동차 1대당 평균 165kg의 CO2 저감이 가능하다.
종래 차음성만 존재했던 폴리프로필렌으로 이루어진 강화보드에 재활용 폴리우레탄 폼를 활용한 흡음층을 추가함으로써, 비용을 절감하면서 동시에 종래 흡음재로 사용하였던 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 대등한 흡음성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 국내외 폐차 처리법규 능동적 대응이 가능하며, 폐차 발생 폐 시트폼의 폴리우레탄 폼 재활용으로 폐차 재활용률이 0.7% 향상되는 효과가 있다.
또한, 재활용 폴리우레탄 폼을 적용한 본 발명은 자동차의 패키지 트레이, 러기지 파티션 및 러기지 보드 등에 적용됨으로써, 생산되는 자동차 1대당 원가 875원 절감될 수 있으며, 연간 25.3억원(생산량(290만대/년) × 본 발명 적용량(3.5kg/대) × 절감액 (250원/kg))이 절감될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 분쇄된 재활용 폴리우레탄 폼의 사진이다.
도 2는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 그림이다.
도 3은 폴리프로필렌 섬유의 사진이다.
도 4는 양마(kenaf)의 사진이다.
도 5은 간이 차음시험장치(Apamat-II)를 이용하여 폴리프로필렌 보드(Board), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드의 투과손실을 나타낸 그래프이다.
도 6는 음향흡수시험(α-Cabin)을 이용하여 폴리프로필렌 보드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드의 흡수계수를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 흡음층(210)과 차음층(200)의 독립적인 레이어층과 본 발명의 내구성을 더하기 위하여 추가된 스킨층(220)을 보여주는 사진이다.
도 8은 흡음층(210), 차음층(200) 및 스킨층(220)이 포함되어있는 본 발명의 모식도이다.
도 9는 흡음층(210)과 차음층(200) 사이에 필름(300)(Film)이 포함되어있는 본 발명의 모식도이다.
도 10은 흡음층(210)의 이면에 위치하는 비드(400) 형상을 포함하는 모식도이다.
도 11은 일체성형 공법의 모식도를 나타내는 그림이다.
도 12는 다중성형 공법의 모식도를 나타내는 그림이다.
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.
일 관점에서, 본 발명은 자동차용 흡차음 강화보드에 관한 것이다.
본 발명은 흡음성을 위한 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam), 조성물의 접착을 위한 접합재, 조성물의 성형성을 위한 웹(web)형성재 및 조성물의 강성 향상을 위한 강성보강재 등이 포함되는 흡음층과 차음성을 위한 폴리프로필렌 및 강성 향상을 위한 양마 등이 포함되는 차음층 등으로 구성되는 것이 바람직하며, 자원 재활용 및 경제성 측면에서 상기 폴리우레탄 폼은 재활용 폴리우레탄 폼인 것이 바람직하다. 하기 표에서 본 발명의 구성 성분 및 함량 범위에 대해 이해가 쉽도록 정리하였다.
구분 구성 성분 함량 범위
흡음층 재활용 폴리우레탄 폼 40 ~ 60 wt%
접합재 5 ~ 20 wt%
웹(web)형성 섬유재 5 ~ 40 wt%
강성보강재 10 ~ 40 wt%
차음층 폴리프로필렌 30 ~ 70 wt%
양마 30 ~ 60 wt%
상기 표 1은 흡음층 및 차음층의 구성 성분과 함량 범위를 나타낸 표이며, 상기 흡음층의 접합재는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Low melting polyethylene terephthalate, LM PET)이고, 상기 웹(Web)형성재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene)이며 및 강성보강재는 양마(Kenaf) 등인 것이 바람직하다.
더욱 상세하게, 상기 흡음층의 재활용 폴리우레탄 폼은 흡음층의 중심 소재로서 흡음성이 우수하여 소리를 흡수하는 역할을 하며, 폐 자동차 시트폼(Seat foam)을 미세분쇄하여 얻는 것이 바람직하다. 도 1은 분쇄된 재활용 폴리우레탄 폼의 사진이며, 상기 폴리우레탄 폼은 1 ~ 5 mm 크기의 셀(Cell) 구조인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 재활용 폴리우레탄 폼은 전체 흡음층 중량에 대하여, 40 ~ 60 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50 중량% 이다. 이 때, 상기 폴리우레탄 폼이 40 중량% 미만일 경우, 자원의 재활용율 및 흡음률이 미약하며, 60 중량% 초과일 경우, 다른 흡음층 소재와의 함량문제로 흡음층의 강성이 부족해질 수 있는 문제가 생긴다.
상기 흡음층의 접합재는 바인더(Binder) 역할을 하는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등인 것이 바람직하며, 흡음층 및 차음층 등의 소재가 접착되도록 하는 역할을 한다. 도 2는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 그림이며, 4 ~ 7 데니어(Denier) 크기의 섬유구조인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 전체 흡음층 중량에 대하여, 5 ~ 20 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 중량% 이다. 이 때, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 5 중량% 미만일 경우, 소재간 접착 효과가 충분하지 못할 수 있으며, 20 중량% 초과일 경우, 소재간의 접착 효과는 포화되지만 고가의 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 많이 포함되기 때문에 흡음재의 생산 단가가 올라갈 수 있는 문제가 있다.
상기 흡음층의 웹형성재는 흡음층의 성형성을 향상시키며, 성형 후 흡음층의 형상을 유지시키는 역할을 하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 등인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌이다. 도 3은 폴리프로필렌 섬유의 사진이며, 4 ~ 7 데니어(denier) 크기의 섬유구조인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리프로필렌은 전체 흡음층 중량에 대하여 5 ~ 40 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 중량% 이다. 이 때, 상기 폴리프로필렌은 5 중량% 미만일 경우, 만족할만한 성형성 및 성형 후 형상 유지성이 부족할 수 있으며 40 중량% 초과일 경우, 흡음재의 강성이 약해질 수 있으며 상기 재활용 폴리우레탄 폼과의 비율 문제가 생겨 흡음성이 저감될 수 있다.
상기 흡음층의 강성보강재는 배합 및 성형 후 웹(web)의 역할을 하여 흡음층의 강성을 증대시키는 역할을 하는 양마 등인 것이 바람지하다. 도 4는 양마(kenaf)의 사진이며, 섬유구조인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 양마는 전체 흡음층 중량에 대하여 10 ~ 40 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 중량% 이다. 이 때, 상기 양마는 10 중량% 미만일 경우, 흡음재의 강성증대 효과가 미미하며 40 중량% 초과일 경우, 강성은 증가하지만 폴리우레탄 폼 및 폴리프로필렌과의 비율 문제가 생길 수 있다.
또한, 상기 차음층은 차음성을 가지며, 성형 후 형상을 유지시키는 역할을 하는 폴리프로필렌 등이 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리프로필렌은 전체 차음층 중량에 대하여 30 ~ 70 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 40 중량% 이다. 이 때, 상기 폴리프로필렌은 30 중량% 미만일 경우, 차음성이 부족할 수 있을 뿐만 아니라, 차음층의 성형성 및 성형 후 형상 유지성이 부족할 수 있으며 70 중량% 초과일 경우, 양마의 함량이 줄어들어 차음층의 강성이 부족해질 수 있는 문제가 생긴다.
또한, 상기 차음층은 배합 및 성형 후 웹(web)의 역할을 하여 차음층의 강성을 증대시키는 양마 등이 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 양마는 전체 차음층 중량에 대하여 30 ~ 70 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 60 중량% 이다. 이 때, 상기 양마는 30 중량% 미만일 경우, 차음층의 강성이 부족해질 수 있으며, 70 중량% 초과일 경우, 상대적으로 폴리프로필렌의 함량이 부족해지기 때문에 차음성이 부족해지는 문제가 생길 수 있다.
또한, 상기의 구성 성분 및 함량을 포함하는 흡음층 및 차음층의 결합 중량비율을 하기 표를 통하여 알아본다.
실
시
예		 흡음층 차음층 총중량
(g)		 중량비율 최대
하중
(kgf)
PU
(wt%)		 LM PET
(wt%)		 PP
(wt%)		 kenaf
(wt%)		 중량
(g)		 PP
(wt%)		 kenaf
(wt%)		 중량
(g)
1 50 10 10 30 600 40 60 700 1,300 1:1.17 4.4
2 800 500 1,300 1:0.63 5.0
3 800 600 1,400 1:0.75 6.2
4 800 700 1,500 1:0.88 5.9
5 1,000 400 1,400 1:0.40 5.7
6 1,000 500 1,500 1:0.50 5.9
7 1,000 600 1,600 1:0.60 6.2
8 1,000 700 1,700 1:0.70 6.3
9 800 400 1,200 1:0.50 4.3
PU : 재활용 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam)
LM PET : 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트
(Low melting polyethylene terephthalate)
PP : 폴리프로필렌(Polyproplyene)
kenaf : 양마(洋麻)
중량 : 1m×1m의 중량
중량비율 : 흡음층 및 차음층의 중량비
상기 표 2는 실시예로서, 본 발명에 따른 흡음층 및 차음층의 바람직한 구성 성분, 함량 및 결합 중량비율를 나타낸 표이다.
상기 흡음층은 전체 흡음층 중량에 대하여, 흡음층의 기본 소재이며 흡음성이 있는 재활용 폴리우레탄 폼 50 중량%, 접합재인 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 10 중량%, 웹형성 섬유재인 폴리프로필렌 10 중량% 및 강성보강재인 양마 30 중량% 등을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 차음층은 전체 차음층 중량에 대하여, 형상유지와 차음성이 있는 폴리프로필렌 40 중량% 및 강성보강을 위한 양마 60 중량% 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표의 구성 성분 및 함량을 갖는 흡음층과 차음층은 냉간성형 등에 의해 흡차음 강화보드로 제조될 수 있으며, 그 결합되는 흡음층 및 차음층의 중량비는 1 : 0.3 ~ 2.0 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 : 0.4 ~ 1.17 이다. 상기 차음층의 중량비율이 0.3 미만일 경우, 차음성이 충분하지 못할 수 있으며, 2.0 초과일 경우, 흡음성이 충분하지 않을 수 있는 문제가 있다.
종래 천연섬유 강화보드의 최대하중은 5.7 ~ 6.5 kgf 인 것과 본 발명에 따른 실시예의 최대하중인 4.3 ~ 6.3 kgf 을 비교하면, 본 발명은 재활용 폴리우레탄이 들어갔음에도 종래 천연섬유 강화보드와 대등한 강도를 갖는다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5은 간이 차음시험장치(Apamat-II)를 이용하여 폴리프로필렌 보드(Board), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드의 투과손실을 나타낸 그래프이다. 상기 도 5의 가로는 옥타브 밴드(Octave Band)로서 소리의 주파수의 변화를 나타내며, 세로는 투과손실 양을 나타내므로, 그래프가 위로 향할수록 차음성이 우수하다는 것을 뜻한다.
따라서, 폴리프로필렌 보드는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드보다 모든 주파수 영역에서 위에 있기 때문에 폴리프로필렌 보드의 차음성이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드보다 높다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6는 음향흡수시험(α-Cabin)을 이용하여 폴리프로필렌 보드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드의 흡수계수를 나타낸 그래프이다. 상기 도 6의 가로는 옥타브 밴드로서 소리의 주파수의 변화를 나타내며, 세로는 흡수계수를 나타내므로, 그래프가 위로 향할수록 흡음성이 우수하다는 것을 뜻한다.
따라서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드는 폴리프로필렌 보드보다 모든 주파수 영역에서 위에 있기 때문에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보드 및 폴리우레탄 보드의 흡음성이 폴리프로필렌 보드보다 높다는 것을 알 수 있다.
상기의 그래프를 근거로, 본 발명에서는 흡음층은 흡음성이 우수한 폴리우레탄을 주성분으로 포함하였으며, 차음층은 차음성이 우수한 폴리프로필렌을 주성분으로 포함하였다.
특히, 상기 흡음층의 폴리우레탄 폼은 어떠한 폴리우레탄 폼을 적용하여도 무방하나, 폐 시트(Seat) 등에서 재활용 폴리우레탄 폼을 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 차음성과 흡음성의 최대화를 위하여 흡음층과 차음층은 독립적인 레이어층으로 분리된 구조인 것이 바람직하다. 여기에 본 발명의 내구성을 높이고 사용 편의성을 향상시키기 위한 외관층인 스킨층이 더 포함될 수 있으며, 도 7은 본 발명에 따라 흡음층(210)과 차음층(200)의 독립적인 레이어층과 본 발명의 내구성을 더하기 위하여 추가된 스킨층(220)을 보여주는 사진이고, 도 8은 흡음층(210), 차음층(200) 및 스킨층(220)이 포함되어있는 본 발명의 모식도이다.
또한, 상기 흡음층(210)은 그 두께를 상대적으로 크게 하고, 상기 차음층(200)은 그 두께를 상대적으로 작게 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 흡음성의 경우 소재에 공간이 많아 공기층이 많을수록 증가하기 때문이고, 차음성의 경우 소재에 구멍이 없고 단단할수록 증가하기 때문이며, 흡음성과 차음성을 극대화하기 위함이다.
뿐만 아니라, 도 9는 흡음층(210)과 차음층(200) 사이에 필름(300)(Film)이 포함되어있는 본 발명의 모식도이며 본 발명의 차음성을 더욱 향상시키기 위하여, 흡음층(210)과 차음층(200) 사이에 위치하는 차음성이 있는 나일론(Nylon) 또는 폴리프로필렌 등이 함유된 필름(300)이 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 흡음성을 향상시키고 강성을 증가시키기 위하여, 균일한 두께의 흡음층(210)의 일측면에 위치하는 비드(Bead) 형상 또는 비드를 포함하는 것이 바람직하다. 도 10은 흡음층(210)의 이면에 위치하는 비드(400) 형상을 포함하는 모식도이며, 상기 비드 형상은 흠음층의 단면계수(Section modulus)를 증가시켜 흠음층(210)의 강성을 증가시키고 소리가 흡수되는 표면적을 넓게 하여 흡음성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
여기서, 상기 비드(400)의 폭(w)은 10 ~ 40 mm 그리고 높이(h2)는 흡음층(210)과 차음층(200) 기본두께(h1)의 0.5 ~ 2 배인 것이 바람직하다. 일례로 흡음층(210)과 차음층(200) 기본두께(h1)가 1.6 mm 일 경우 비드(400)의 높이(h2)는 0.8 ~ 3.2 mm 인 것이 바람직하다.
이하, 다른 관점에서 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법에 관한 것이다.
도 11은 일체성형 공법의 모식도를 나타내는 그림으로, 상기 그림에서 알 수 흡음층과 차음층을 접합한 다음 오븐에서 예열 및 압축함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계 및 상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡음층에는 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹형성재 및 강성보강재 등이 포함되는 것이 바람직하며, 상기 차음층은 폴리프로필렌 및 강성보강재 등이 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제1단계에서 오븐의 예열 온도는 170 ~ 230℃ 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 180 ~ 200℃ 이다. 또한, 예열 시간은 30 ~ 120초 인 것이 바람직하다. 이 때, 예열 온도 170℃ 미만일 경우, 조성물들이 예열되기 어렵고, 230℃ 초과일 경우, 조성물이 용융될 수 있다. 또한, 예열 시간이 30초 미만일 경우, 조성물 내부까지 열이 도달하지 못할 수 있으며, 120초 초과일 경우, 예열 능력이 포화되어 예열 시간이 길어질수록 생산비 증가로 이어질 수 있다.
상기 제2단계의 냉간성형 시 금형 온도는 10 ~ 30℃, 압축 시간은 30 ~ 120초 인 것이 바람직하다. 이 때, 냉간성형 시 금형 온도 10℃ 미만일 경우, 지나치게 낮은 온도로 인하여 성형이 어려울 수도 있으며 금형 온도 30℃ 초과일 경우, 취출된 성형품이 형상을 유지하기 어렵다. 또한, 압축 시간 30초 미만일 경우 성형이 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 120초 초과일 경우 지나친 압축으로 인하여 원가상승의 단점이 있다.
본 발명의 흡음성 및 차음성을 향상시키기 위하여 상기 일체성형 공정 대신 다중성형 공정이 보다 바람직하며 도 12는 다중성형 공법의 모식도를 나타내는 그림이다.
구체적으로, 흡음층과 차음층을 오븐에서 각각 예열 및 압축한 다음 접합함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계 및 상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡음층에는 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹형성재 및 강성보강재 등이 포함되는 것이 바람직하며, 상기 차음층은 폴리프로필렌 및 강성보강재 등이 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계에서 흡음층 및 차음층을 각각 독립적으로 오븐에서 예열 할 시, 흡음층 및 차음층의 두께를 조절하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 흡음층은 차음층보다 두께가 큰 것이 바람직하다.
여기서, 상기 흡음층의 압축 전 두께는 10 ~ 30mm 이며, 압축 후 두께는 3 ~ 10mm 인 것이 바람직하다. 또한, 예열 온도는 170 ~ 230℃, 예열 시간은 30 ~ 120초인 것이 바람직하다.
또한, 상기 차음층의 압축 전 두께는 10 ~ 30mm 이며, 압축 후 두께는 2 ~ 5mm 인 것이 바람직하다. 또한, 예열 온도는 170 ~ 230℃, 예열 시간은 30 ~ 120초인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 흡음층 및 차음층의 예열 온도 170℃ 미만일 경우, 조성물들이 예열되기 어렵고, 230℃ 초과일 경우, 조성물이 용융될 수 있다. 또한, 예열 시간이 30초 미만일 경우 조성물 내부까지 열이 도달하지 못할 수 있으며 120초 초과일 경우 예열 능력이 포화되어 예열 시간이 길어질수록 생산비 증가로 이어질 수 있다.
상기 냉간성형 전 흡음층 및 차음층의 두께는 각각 3 ~ 10mm 및 2 ~ 5mm 이지만, 냉간성형 후 완성된 제품형상의 두께는 1 ~ 3mm인 것이 바람직하며, 이 때 금형 온도 10 ~ 30℃ 그리고 압축 시간 30 ~ 120초인 것이 바람직하다. 이 때, 흡음층 및 차음층을 냉간성형할 때 차음층의 일측에 부직포 등이 포함되는 스킨층(220)이 추가될 수 있다.
이 때, 냉간성형 시 금형 온도 10℃ 미만일 경우, 지나치게 낮은 온도로 인하여 성형이 어려울 수도 있으며 금형 온도 30℃ 초과일 경우, 취출된 성형품이 형상을 유지하기 어렵다. 또한, 압축 시간 30초 미만일 경우 성형이 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 120초 초과일 경우 지나친 압축로 인하여 원가상승의 단점이 있다.
또한, 상기 제2단계에서 흡음층과 차음층 사이에 위치하는 나일론 또는 폴리프로필렌 등이 함유된 필름(300)이 포함되는 것이 바람직하다. 냉간성형 후 상기 필름(300)의 두께는 0.2 ~ 0.4 mm 인 것이 바람직하며, 상기 필름의 중량은 가로 1m 및 세로 1m 기준으로 0.1 ~ 0.2g 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 흡차음 강화보드의 흡음성을 향상시키고 강성을 증가시키기 위하여, 흡음층의 일측면에 위치하는 비드(400)(Bead) 형상 또는 비드를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 비드의 폭(w)은 10 ~ 40 mm 그리고 높이(h2)는 흡음층(210)과 차음층(200) 기본두께(h1)의 0.5 ~ 2 배인 것이 바람직하다. 일례로 흡음층(210)과 차음층(200) 기본두께(h1)가 1.6 mm 일 경우, 비드(400)의 높이(h2)는 0.8 ~ 3.2 mm 인 것이 바람직하다.
200 : 차음층 210 : 흡음층
220 : 스킨층 300 : 필름
400 : 비드

Claims (12)

  1. 흡음층 및 차음층을 포함하는 자동차용 흡차음 강화보드로서,
    상기 흡음층은 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합재는 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 웹형성재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌이며, 상기 강성보강재는 양마인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  3. 제2항에 있어서,
    전체 흡음층 중량에 대하여, 상기 폴리우레탄 폼 40 ~ 60 중량%, 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 5 ~ 20 중량%, 폴리프로필렌 5 ~ 40 중량% 및 양마 10 ~ 40 중량% 인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차음층은 폴리프로필렌 및 양마를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  5. 제4항에 있어서,
    전체 차음층 중량에 대하여, 상기 폴리프로필렌 30 ~ 70 중량% 및 양마 30 ~ 70 중량% 인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 재활용 폴리우레탄 폼은 1 ~ 5 mm 크기의 셀 구조이고, 상기 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 4 ~ 7 데니어(Denier) 크기의 섬유 구조이며, 상기 폴리프로필렌은 4 ~ 9 데니어 크기의 섬유구조이고, 상기 양마는 섬유구조인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡음층 및 차음층의 중량비는 1 : 0.3 ~ 2.0 인 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡음층 및 차음층 사이에 위치하는 나일론 또는 폴리프로필렌이 함유된 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 흡음층의 일측면에 위치하는 비드(Bead)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드.
  10. 흡음층과 차음층을 접합한 다음 오븐에서 예열 및 압축함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계; 및
    상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법.
  11. 흡음층과 차음층을 오븐에서 각각 예열 및 압축한 다음 접합함으로써 흡차음층을 제조하는 제1단계; 및
    상기 흡차음층을 금형을 이용하여 냉간 성형함으로써 흡차음 강화보드를 제조하는 제2단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 흡음층은 재활용 폴리우레탄 폼, 접합재, 웹(web)형성재 및 강성보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡차음 강화보드의 제조방법.
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