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KR20220050480A - 차음 성능이 향상된 차음재, 및 이를 포함하는 흡차음재 - Google Patents

차음 성능이 향상된 차음재, 및 이를 포함하는 흡차음재 Download PDF

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KR20220050480A
KR20220050480A KR1020200134213A KR20200134213A KR20220050480A KR 20220050480 A KR20220050480 A KR 20220050480A KR 1020200134213 A KR1020200134213 A KR 1020200134213A KR 20200134213 A KR20200134213 A KR 20200134213A KR 20220050480 A KR20220050480 A KR 20220050480A
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KR
South Korea
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sound
insulating material
layer
sound insulating
absorbing
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020200134213A
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Inventor
김성제
김지완
이정욱
김근영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US17/217,844 priority patent/US20220118749A1/en
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Abstract

본 발명에 따른 차음재는 특유한 배합비율로 제조되어 두께를 줄이면서도 비중을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시키면서도 비중을 줄일 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따른 흡차음재를 대쉬 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트에 적용하여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 개선을 통해 소비자의 감성 품질 또한 만족시킬 수 있다.

Description

차음 성능이 향상된 차음재, 및 이를 포함하는 흡차음재{Sound insulating material with improved sound insulation performance, and sound absorbing and insulating material comprising the same}
본 발명은 차음 성능이 향상된 차음재, 및 이를 포함하는 다층구조의 흡차음재에 관한 것이다.
차량의 엔진룸에서 발생하는 소음 저감을 위해, 차체 실내 방향에 대시 이너 (대시 아이소 패드) 부품이 적용되고 있다. 대시 이너 부품은 차체에 결합이 되고, 소음을 효율적으로 감소하기 위해 다층 구조로 적용 중이다. 일반적으로, 소재 구성은 하드층과 소프트층으로 구분되어 있으며 소프트층에는 우레탄 폼이 적용되고 있다. 하드층의 구성은 차음재 단일층으로 구성되기도 하지만, 소음 저감을 향상시키기 위해서는 보통 복합층으로 구성되어 왔다.
기존 종래에는, 단일 소재만의 특성에 초점이 맞춰 진행되었다. 하드층 내 포함될 수 있는 복합층 중 고강성 PET 층 개발은 원사 형상을 변경시켜 흡음 성능을 향상시켰지만, 원가가 상승하는 문제점이 있었고, 복합층에서 차음재 두께가 증대되면 흡음 성능이 저하되는 문제가 있었다. 한편, 소프트층 개발의 경우, 부품의 중량은 절감됐으나, 부품에서의 흡차음 성능 개선은 미미한 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 다층 구조로 되어 있는 흡차음재 내 각 층의 두께 인자는 고려되지 않고 개발되고 있는 추세였다. 특히 흡음층의 경우, 원사 자체의 특성이나 중량이 중요하지만 두께가 매우 중요한 인자이다. 구체적으로, 흡음층의 두께는 차음층의 두께에 의해 영향을 받게 되고, 차음재 두께가 높을수록 흡음층의 두께는 감소하여 흡음 성능이 저하되게 된다. 따라서, 흡음층의 두께를 증대시키는 방법은 부품의 전체 두께를 향상 시키는 방법이 있으나, 차량 레이아웃에 의한 부품 두께 증대는 쉽지 않다. 다른 방법은 차음재의 두께를 줄이는 방법인데, 차음재의 두께가 줄면 차음재 중량이 감소해 차음 성능이 감소하게 된다.
따라서, 흡음/차음 성능을 동시에 향상 시키는 신규 흡차음재 개발을 위해, 신규 차음재 배합, 및 이를 포함하는 흡차음재의 다층구조를 개발이 시급한 실정이었다.
대한민국 등록특허공보 10-1411398
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 구체적인 목적은 다음과 같다.
흡차음재 내 흡음층의 두께 증대를 통해 흡음 성능을 향상시키기 위해, 두께는 감소하면서도 차음재의 성능 유지를 위해 비중이 증대된 차음재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 차음재를 포함하여 흡음층의 두께가 증대되어 차음성능 뿐만 아니라 흡음 성능까지 향상된 흡차음재, 및 이로부터 제조된 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차음재는 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 포함하는 베이스 수지 16~24중량%; 및 무기필러 76~84중량%를 포함한다.
상기 베이스 수지는 차음재 전체 중량을 기준으로 상기 TPO 11~16중량%; 및상기 POE 5~8중량%를 포함할 수 있다.
상기 TPO의 용융지수(Melt index; MI)는 15~25g/10분일 수 있다.
상기 TPO는 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene; LDPE), 선형 저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene; LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene; HDPE), 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 및 에틸렌 프로필렌 고무(EPM, EPDM)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 POE의 용융지수(Melt index; MI)는 25~35g/10분일 수 있다.
상기 POE는 에틸렌-부텐(ethylene-butene) 공중합체, 및 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 무기필러는 황화바륨(BaSO4)을 포함할 수 있다.
상기 무기필러는 입경이 5μm 이하일 수 있다.
상기 차음재는 비중이 2.5 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음재는 상기 차음재를 포함하는 차음층과 상기 차음층 상의 일면에 위치한 섬유층을 포함하는 하드층, 및 상기 차음층 상의 타면에 위치한 소프트층을 포함한다.
상기 섬유층의 두께는 2.5~5mm일 수 있고, 비중은 800~1400g/cm2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대쉬 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트는 상기 흡차음재를 포함한다.
차음 성능이 향상된 차음재, 및 이를 포함하는 다층구조의 흡차음재에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 차음재는 특유한 배합비율로 제조되어 두께를 줄이면서도 비중을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시키면서도 비중을 줄일 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 흡차음재를 대쉬 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트에 적용하여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 개선을 통해 소비자의 감성 품질 또한 만족시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예 2, 비교예 2-1, 및 비교예 2-2에 따라 제조한 흡차음재의 흡음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1b는 본 발명의 실시예 2, 비교예 2-1, 및 비교예 2-2에 따라 제조한 흡차음재의 차음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 3, 및 비교예 3에 따라 제조한 대쉬 아이솔레이션 패드의 흡음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 실시예 3, 및 비교예 3에 따라 제조한 대쉬 아이솔레이션 패드의 차음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 4, 및 비교예 3에 따라 제조한 대쉬 아이솔레이션 패드의 흡음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 실시예 4, 및 비교예 3에 따라 제조한 대쉬 아이솔레이션 패드의 차음 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
종래에는 다층 구조로 되어 있는 흡차음재 내 각 층의 두께 인자는 고려되지 않고 흡차음성 향상을 위해 다층 구조 내 성분 등이 개발되고 있는 실정이었다. 이에 따라, 본 발명자는 흡음성을 향상시키기 위해 흡음층의 두께를 증대시키는 방법에 관하여 연구한 결과, 차음재의 두께를 줄이면 차음재의 두께가 줄 수 있으나 차음재 중량이 감소해 차음 성능이 감소할 수 있으므로, 종래기술 대비 두께를 1mm 이상 감소시키면서도 비중을 높여 차음성능을 유지시킬 수 있는 차음재를 개발하였다. 구체적으로, 종래기술의 차음재는 비중이 1.5가 적용되고 있었고, 비중을 높이려면 무기물 함량을 증가시켜야 하나, 기존 CaCO3의 함량을 단순히 증가시켜 비중을 높이는 데는 한계가 있었다. 또한, 기존의 배합에서 단순히 무기물 함량 증대 시 크랙이 발생할 수 있고 비중도 2.0 이상을 확보하기가 어려운 문제점이 있었다. 이에 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 두께를 1mm 이상 감소시키면서도 비중을 높이기 위해, 특정 성분 및 함량을 만족하는 베이스 수지와 기존 무기물 CaCO3 대신 특정 함량 및 스펙을 만족하는 신규 무기물을 배합한 차음재를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
차음재
본 발명의 일 실시예에 따른 차음재는 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 포함하는 베이스 수지; 및 무기필러 포함한다. 바람직하게는 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 포함하는 베이스 수지 16~24중량%; 및 무기필러 76~84중량%를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 수지는 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 포함하고, 상기 베이스 수지를 포함하는 차음재의 비중을 높이기 위해 사용하는 무기필러를 적절히 분산시킬 수 있으면서도 차음재의 물성을 유지할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 베이스 수지에 포함된 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO)은 본 발명에서 사용할 수 있는 TPO, 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene; LDPE), 선형 저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene; LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene; HDPE), 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 등의 폴리올레핀(Polyolefin) 및 에틸렌 프로필렌 고무(EPM, EPDM)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 생산성 및 성형성이 우수한 LLDPE와 EPDM을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 베이스 수지에 포함된 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)은 본 발명에서 사용할 수 있는 POE, 예를 들어, 에틸렌-부텐(ethylene-butene) 공중합체, 및 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 흐름성이 좋아 성형성이 우수한 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 수지는 차음재 전체 중량을 기준으로 상기 TPO 11~16중량%; 및 상기 POE 5~8중량%를 포함할 수 있다. 상기 TPO의 함량이 11중량% 미만이거나 상기 POE의 함량이 5중량% 미만이면 최종 흡차음재의 물성 확보가 어렵고, 상기 TPO의 함량이 16중량%을 초과하거나 상기 POE의 함량이 8중량%를 초과하면 무기필러의 함량이 상대적으로 감소하여 비중이 감소할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 베이스 수지는 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 차음재 전체 중량을 기준으로 16~24중량%을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 수지에 포함되는 용융지수(Melt index; MI)는, 이를 포함하는 차음재의 비중을 높이기 위한 무기필러의 함량 증가 및 분산성 향상을 위한 무기필러의 입경 크기를 감소시킴에도 차음재의 생산성 향상 및 물성 유지 및 보강을 위해, 구체적으로, 상기 TPO의 용융지수(Melt index; MI)는 15~25g/10분일 수 있고, 상기 POE의 용융지수(Melt index; MI)는 25~35g/10분일 수 있다. 상기 TPO의 MI가 15g/10분 미만이거나 POE의 MI가 25g/10분 미만이면 무기필러의 분산성이 저하되어 이를 포함하는 차음재의 표면에 크랙이 발생할 수 있고, 상기 TPO의 MI가 25g/10분을 초과하거나 POE의 MI가 35g/10분을 초과하면 이를 포함하는 차음재의 물성이 전체적으로 저하되어 부품 형상 유지에 불리한 단점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차음재 내 베이스 수지는 상기 특유한 배합비율, 및 상기 용융지수(Melt index; MI) 등의 특유한 특성을 갖는 TPO 및 POE로 제조되어 비중을 2.5 이상으로 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시킬 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무기필러는 이를 포함하는 차음재의 높은 비중을 확보하기 위한 물성을 확보하면서도 베이스 수지 내에 분산성이 확보하여 크랙을 발생시키지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무기필러는 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 무기필러, 예를 들어, 황화바륨(BaSO4), 탄산칼슘,탈크,클레이,실리카,마이카, 운모,산화철,카올린클레이, 미분규산, 규회석, 산화마그네슘, 규조토, 세피오라이트, 산화알루미늄, 및 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 않으나, 바람직하게는, 기존 배합에서 단순한 함량 증대 시 이를 포함한 차음재에 크랙이 발생할 수 있고 비중도 2.0 이상을 확보하기 어려우므로, 크랙 감소 및 이를 포함하는 차음재의 비중을 향상시킬 수 있는 황화바륨(BaSO4)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무기필러의 함량은 차음재 전체 중량을 기준으로 76~84중량%를 포함할 수 있다. 상기 무기필러의 함량이 76중량% 미만이면 이를 포함하는 차음재의 비중 확보가 어렵고, 상기 무기필러의 함량이 84중량%를 초과하면 무기필러의 분산성이 저하되어 이를 포함하는 차음재의 표면에 크랙이 발생할 수 있는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무기필러의 입경은 5μm 이하일 수 있고, 바람직하게는, 1~5μm일 수 있다. 상기 무기필러의 입경이 1μm 미만이거나, 5μm를 초과하면 무기필러의 분산성이 저하되어 이를 포함하는 차음재의 표면에 크랙이 발생할 수 있는 단점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차음재 내 무기필러는 상기 특유한 배합비율, 및 상기 입경 범위 등의 특유한 특성을 갖는 것으로 제조되어 비중을 2.5 이상으로 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시킬 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다.
흡차음재
본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음재는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 차음재를 포함하는 차음층과 상기 차음층 상의 일면에 위치한 섬유층을 포함하는 하드층; 및 상기 차음층 상의 타면에 위치한 소프트층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소프트층은 상기 차음층 상의 타면에 위치하여 흡음층으로써의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트층은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 층, 예를 들어, PU 폼, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 잡사 펠트, 또는 레진 펠트 등을 포함할 수 있고, 특정 재료를 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 흡차음 성능이 뛰어나고 부품 매칭성이 뛰어난 PU 폼을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음재 내 차음층에 포함된 차음재는 상기 기재된 내용과 동일하거나 다를 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차음층은 상기 기재된 내용을 포함한 특징이 있으므로, 비중이 1.5~2.5로 증대되고, 두께가 1.5~2.5mm로 얇아질 수 있으므로, 두께를 줄이면서도 비중을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시킬 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유층은 흡차음재의 하드층 내에 포함되어 흡음층으로써의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유층은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 섬유층, 예를 들어, PET 섬유, PP 섬유, 나일론 섬유, 및 잡사 펠트를 포함할 수 있고, 특정 섬유를 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 내열성 및 부품 성형성이 우수한 PET 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 따른 섬유층은 상기 차음층의 두께 감소 및 비중 증가로 인해 종래기술에 비해 두께 증가 및 비중을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 섬유층의 두께는 2.5~5mm일 수 있고, 상기 섬유층의 비중은 800~1400g/cm2일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음재는 이에 포함된 차음층의 두께 감소 및 비중 증가로 인해 흡차음재 내 흡음층의 두께를 종래기술이 비해 상대적으로 두껍게 증대시키면서도 비중을 상대적으로 감소시킬 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
상기 특징을 만족하는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음재는 차량 차체에 장착되어 적용되는 부품에 모두 적용될 수 있고, 예를 들어, 대쉬 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트 등 대면적부터 소면적으로 적용될 수 있는 부품에 모두 적용이 가능하며, 이에 따라, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 개선을 통해 소비자의 감성 품질 또한 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 본 발명의 함량 및 특성을 만족하는 차음재
본 발명의 일 실시예에 따른 차음재를 제조하였다. 구체적으로, 베이스 수지는 하기와 같이 준비하였다. 즉, 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO)로 LLDPE 및 EPDM(용융지수(Melt index; MI) 15g/10분) 15중량%과 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)로 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체(용융지수(Melt index; MI) 30g/10분) 5중량% 준비하였다. 또한, 무기필러로 BaSO4(입자 크기가 5μm) 80중량%을 준비하였다. 결과적으로, 상기 함량 및 특성을 갖는 베이스 수지 및 무기필러를 배합한 뒤 T-die 압출 공법(온도 180℃)으로 차음재를 제조하였다.
비교예 1-1 내지 비교예 1-4 : 본 발명의 특성을 벗어난 차음재
실시예 1과 비교했을 때,
비교예 1-1은 베이스 수지 내, TPO로 LLDPE 및 EPDM(용융지수(Melt index; MI) 5g/10분) 18~24중량%과 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)로 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체(용융지수(Melt index; MI) 17g/10분) 12~18중량% 준비하였다. 또한, 무기필러로 CaCO3 58~63중량%을 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 차음재를 제조하였고,
비교예 1-2는 베이스 수지 내, TPO로 LLDPE 및 EPDM(용융지수(Melt index; MI) 5g/10분) 18~24중량%과 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)로 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체(용융지수(Melt index; MI) 17g/10분) 12~18중량% 준비하였다. 또한, 무기필러로 CaCO3 25~30중량%과 BaSO4(입자 크기가 23μm) 60중량%을 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 차음재를 제조하였고,
비교예 1-3는 베이스 수지 내, TPO로 LLDPE 및 EPDM(용융지수(Melt index; MI) 5g/10분) 11~13중량%과 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)로 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체(용융지수(Melt index; MI) 17g/10분) 8~13중량% 준비하였다. 또한, 무기필러로 CaCO3 10~15중량%과 BaSO4(입자 크기가 23μm) 70~75중량%을 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 차음재를 제조하였고,
비교예 1-4는 베이스 수지 내, TPO로 LLDPE 및 EPDM(용융지수(Melt index; MI) 5g/10분) 9~11중량%과 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)로 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체(용융지수(Melt index; MI) 17g/10분) 10~15중량% 준비하였다. 또한, 무기필러로 BaSO4(입자 크기가 5μm) 80중량%을 준비한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 차음재를 제조하였다.
실시예 2과 비교예 2-1 내지 비교예 2-2 : 차음재를 포함하는 흡차음재
상기 실시예 1의 차음재를 포함하는 차음층을 하기 표 1과 같은 조건, 및 하드층을 일정 두께로 열 프레스 성형 후 PU폼 몰드 발포를 통해 흡차음재를 제조하였다.
구분 실시예2 비교예 2-1 비교예2-2
하드층 섬유층 PET 1200 g/㎡, 3.5mm PET 1200 g/㎡, 2.5mm PET 1200 g/㎡, 2.5mm
차음층 TPE 비중 2.5, 1.5mm TPE 비중 2.5, 1.5mm TPE 비중 1.5, 2.5mm
소프트층(PU 폼) PU85K, 20mm PU85K, 21mm PU85K, 20mm
실시예 3 내지 실시예 4와 비교예 3 : 흡차음재를 포함하는 대쉬 아이솔레이션 패드 상기 실시예 1의 차음재를 포함하는 차음층을 하기 표 2와 같은 조건, 및 하드층을 일정 두께로 열 프레스 성형 후 PU폼 몰드 발포를 통해 흡차음재를 포함하는 대쉬 아이솔레이션 패드를 제조하였다.
구분 실시예3 실시예 4 비교예3
하드층 섬유층 PET 1400 g/㎡, 3.5mm PET 1000 g/㎡, 3.5mm PET 1400 g/㎡, 2.5mm
차음층 TPE 비중 2.5, 1.5mm TPE 비중 2.5, 1.5mm TPE 비중 1.5, 2.5mm
소프트층(PU 폼) PU85K, 20mm PU85K, 20mm PU85K, 20mm
물성 평가 방법 - 흡음 성능 평가 방법 : 챔버에 평판 시편 size 0.84m x 0.84m 시험 시편 또는 부품을 넣고, 400Hz~10,000Hz까지 15가지 음향 소스(source)를 입력하고 그 잔향에 대하여 소재의 흡음률을 측정하여 비교한다(ISO 354).
- 차음 성능 평가 방법 : 챔버에 평판 시편 size 0.84m x 0.84m 시험 넣고, 200개의 스틸볼을 롤러에 의해 가진시켜, 100Hz~10kHz의 투과 손실을 측정하여 비교하였다.
실험예 1 : 차음재 내 성분의 특성에 따른 물성 비교
실시예 1와 비교예 1-1 내지 비교예 1-4에 따라 제조한 차음재의 비중과 표면의 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 물성
비중 표면
실시예 1 2.53 양호
비교예 1-1 1.5 양호
비교예 1-2 2.2 양호
비교예 1-3 2.4 양호
비교예 1-4 2.45 표면 크랙
상기 표 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 수지의 함량 및 무기필러를 BaSO4로 함량을 충족하는 실시예 1에 따른 차음재는 비중이 높으면서도 차음재 표면이 양호한 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 수지의 함량을 충족시키지 않고 BaSO4 대신 CaCO3를 포함하거나(비교예 1-1), BaSO4 와 CaCO3를 함께 포함(비교예 1-2, 및 비교예 1-3)하여 제조한 차음재는 차음재의 표면은 양호하나 비중이 상대적으로 저하된다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기필러의 조건을 모두 충족하였지만 베이스 수지의 함량을 충족시키지 않고 제조한 차음재에서는 비중이 상대적을 저하될 뿐 아니라 차음재 표면에 크랙이 발생한다는 것을 확인할 수 있다.즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차음재는 특유한 배합비율로 제조되어 두께를 줄이면서도 비중을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시키면서도 비중을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
실험예 2 : 흡차음재 내 흡음층인 섬유층 또는 소프트층의 두께 조절을 통한 평판평가
실시예 2와 비교예 2-1 및 비교예 2-2에 따라 제조한 흡차음재의 중량, 흡음성능, 및 차음성능을 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 4와 도 1a 및 도 1b에 나타내었다.
구분 실시예 2 비교예 2-1 비교예 2-2
중량(g/㎡) 4,692 4,952 4,692
흡음 성능 (평균 흡음률) 0.37 0.31 0.33
차음 성능 (IL, dB) 51.0 50.4 48.1
상기 표 4와 도 1a 및 도 1b을 참고하면, 기존 흡차음재인 비교예 2-2에 비해 섬유층의 두께를 1mm 증가시킨 실시예 2는 중량은 동일한 성능으로 유지하면서도, 흡음 성능 및 차음성능이 뛰어난 것을 확인할 수 있다. 반면, 기존 흡차음재인 비교예 2-2에 비해 소프트층의 두께를 1mm 증가시킨 비교예 2-2는 중량이 증가하면서도 흡음 성능은 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있다.따라서, 비교예 2-2에 따라 제조된 흡차음재는 소프트층 두께 증가에 따라 하드층의 두께가 변화하므로 금형 수정이 필요하고 소프트층에 포함된 PU 폼 사용 증가로 중량 및 제조원가가 상승되는 단점이 있다. 반면, 실시예 2에 따라 제조된 흡차음재는 섬유층 및 차음층을 포함하는 하드층 두께가 일정하여 금형 수정이 필요없다. 따라서, 섬유층 두께 조절을 통해 제조한 본 발명에 따른 흡차음재는 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가를 절감시키면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
실험예 3 : 흡차음재로 제조한 대쉬 아이솔레이션 패드의 부품평가
실시예 3 및 실시예 4와 비교예 3에 따라 제조한 아이솔레이션 패드의 중량, 흡음성능, 및 차음성능을 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 5와 도 2a 내지 도 3b에 나타내었다.
구분 실시예 3 실시예 4 비교예 3
중량(g/㎡) 5,150 4,750 5,150
흡음 성능 (평균 흡음률) 0.93 0.86 0.87
차음 성능 (IL, dB) 27.6 27.1 26.4
상기 표 5와 도 2a 및 도 2b를 참고하면, 본 발명에 따른 흡차음재로 제조한 실시예 3의 대쉬 아이솔레이션 패드는, 종래기술 차음재로 제조한 비교예 3의 대쉬 아이솔레이션 패드에 비하여, 두께 및 중량은 동일하면서도 흡음 성능 및 차음성능이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 표 5와 도 3a 및 도 3b를 참고하면, 본 발명에 따른 흡차음재로 제조한 실시예 4의 대쉬 아이솔레이션 패드(실시예 3에 비하여 섬유층의 비중 400g/m2 감소)는, 종래기술 차음재로 제조한 비교예 3의 대쉬 아이솔레이션 패드에 비하여, 실시예 3에 비하여 섬유층의 비중 400g/m2 정도 감소했음에도 불구하고, 흡음 성능과 차음성능이 종래기술의 대쉬 아이솔레이션패드와 동등하거나 더 우수한 것을 확인할 수 있다.즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차음재는 특유한 배합비율로 제조되어 두께를 줄이면서도 비중을 증대시킬 수 있고, 그에 따라 이를 포함하는 흡차음재 내 흡음층의 두께를 상대적으로 두껍게 증대시키면서도 비중을 줄일 수 있으므로 기존 부품에 비해 중량 및 제조원가가 절감되면서도 차음성능 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 흡차음재를 대쉬 아이솔레이션 패드, 터널패드, 또는 플로어 카페트에 적용하여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 개선을 통해 소비자의 감성 품질 또한 만족시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 열가소성 올레핀(Thermoplastic olefin; TPO), 및 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin elastomer; POE)를 포함하는 베이스 수지 16~24중량%; 및
    무기필러 76~84중량%를 포함하는 차음재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 차음재 전체 중량을 기준으로
    상기 TPO 11~16중량%; 및
    상기 POE 5~8중량%를 포함하는 차음재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TPO의 용융지수(Melt index; MI)는 15~25g/10분인 것인 차음재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 TPO는 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene; LDPE), 선형 저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene; LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene; HDPE), 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 및 에틸렌 프로필렌 고무(EPM, EPDM)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 차음재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 POE의 용융지수(Melt index; MI)는 25~35g/10분인 것인 차음재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 POE는 에틸렌-부텐(ethylene-butene) 공중합체, 및 에틸렌-옥텐(ethylene-octene) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 차음재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기필러는 황화바륨(BaSO4)을 포함하는 차음재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기필러는 입경이 5μm 이하인 것인 차음재.
  9. 제1항에 있어서,
    비중이 2.5 이상인 차음재.
  10. 제1항의 차음재를 포함하는 차음층과 상기 차음층 상의 일면에 위치한 섬유층을 포함하는 하드층; 및
    상기 차음층 상의 타면에 위치한 소프트층을 포함하는 흡차음재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 섬유층의 두께는 2.5~5mm인 것인 흡차음재.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 섬유층의 비중은 800~1400g/cm2인 것인 흡차음재.
  13. 제10항에 따른 흡차음재를 포함하는 대쉬 아이솔레이션 패드.
  14. 제10항에 따른 흡차음재를 포함하는 터널패드.
  15. 제10항에 따른 흡차음재를 포함하는 플로어 카페트.
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