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KR20040081520A - 자동차용 플로우카페트 흡음재 - Google Patents

자동차용 플로우카페트 흡음재 Download PDF

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KR20040081520A KR1020030015852A KR20030015852A KR20040081520A KR 20040081520 A KR20040081520 A KR 20040081520A KR 1020030015852 A KR1020030015852 A KR 1020030015852A KR 20030015852 A KR20030015852 A KR 20030015852A KR 20040081520 A KR20040081520 A KR 20040081520A
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Abstract

본 발명은 자동차용 플로우카페트 흡음재에 관한 것으로, 폴리에스터 흡음재를 다층구조화함으로써 가벼우면서도 흡음성 및 차음성이 우수한 플로우카페트 흡음재에 관한 것이다. 즉, 기존의 자동차용 플로우카페트의 경우에는 카페트원단에 차음성을 개선하기 위하여 헤비레이어라는 고밀도층을 삽입하기 때문에 중량이 무겁고, 제조원가가 상승하는 문제 및 재활용의 곤란으로 인한 환경오염등의 문제가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하고자 폴리에스터 흡음재를 밀도를 달리하여 적층함으로써 차음성능을 개선함과 동시에 헤비레이어층을 삭제함으로써 중량을 낮출 수 있게 하였다.

Description

자동차용 플로우카페트 흡음재 {Acoustic absorber of automobile floor carpet}
본 발명은 자동차 플로우카페트용 흡음재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저융점 폴리에스터 바인더와 고융점 폴리에스터 파이버를 소정의 중량비로 혼합한 후 겉보기 밀도가 상이하도록 니들펀칭 및 일반 견면공정을 통해 제조한 후 이를 적층하여 소음의 전달경로를 복잡하게 함으로써 흡음 및 차음성능을 극대화한 플로우카페트 기재에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 플로우카페트에 의해 유입되는 소음은 엔진에서 발생한 음이 차체를 통해서 유입되는 소음과 타이어와 노면과의 접촉시 발생되는 소음이 차체를 통해서 유입되는 소음으로 크게 대별된다. 이러한 소음을 개선하는 방법에는 흡음성능을 개선하는 것과 차음성능을 개선하는 두가지 방법이 있는데 흡음이란 발생한 음에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 음에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것이다.
흡음성능은 주로 소재의 내부형태와 관련이 있으며, 차음성능은 소재의 밀도 및 구조와 깊은 관련이 있다. 즉, 흡음성능을 만족하기 위해서는 우레탄폼과 같이 미세한 오픈셀입자가 많이 존재해야하며, 펠트의 경우 섬도가 낮은 파이버를 사용해야 한다는 것은 이미 주지의 사실이다. 차음성능을 개선하기 위해서는 별도의 차음재인 헤비레이어소재를 사용하는 것이 일반화된 기술이다.
소음을 억제하기 위해 종래에 사용되어온 흡음소재로는 폴리우레탄 폼을 많이 사용하여 왔으나, 우레탄 폼의 경우 흡음성은 우수하나, 차음성이 저하되는 관계로 카페트원단에 별도의 헤비레이어라는 차음재를 삽입하여 사용하고 있다. 그러나, 이 경우 차음성은 어느정도 개선되나 고밀도의 헤비레이어층의 삽입으로 인하여 전체 어셈블리 중량이 증가하게 됨으로써 자동차연비가 저하되는 문제 및 우레탄 폼용 별도의 금형을 준비해야하는 관계로 제조원가가 상승하는 문제가 있다. 또한 이러한 헤비레이어층은 사용후 재활용이 불가능하기 때문에 환경문제발생 및 별도의 폐기비용이 발생하는 등의 문제가 발생하였다.
따라서, 최근에 헤비레이어층을 삭제한 폴리에스터를 사용하여 중량을 낮추고, 흡음성 및 차음성능을 개선한 제품들이 많이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 제품들은 종래의 레진펠트나 니들펠트에 대비해서는 우수하나 우레탄 폼을 사용한 제품들에 비해서는 다소 흡·차음성능이 떨어지며 또한 소비자의 지속적인 소음개선요구에는 다소 부족한 것이 사실이다.
따라서, 본 발명자는 기존의 우레탄폼에 대비해서 흡차음성능이 우수하면서도 가벼운 폴리에스터 플로우카페트를 발명하기에 이르렀다.
따라서 본 발명은 종래의 제품들의 문제점인 흡음성 및 차음성능을 개선하면서도 중량을 낮추는 것을 기술적 과제로 하였다. 기존의 플로우카페트에 사용되어 온 헤비레이어를 없애고 대신에 흡음재의 구조를 흡음구역과 차음구역으로 다층배열화함으로써 흡음성능 및 차음성능을 개선하고자 하였다.
제1도는 본 발명인 자동차용 플로우카페트 흡음재의 단면도이다.
제2도는 기존의 자동차용 플로우카페트 흡음재의 단면도이다.
그러므로 본 발명에 의하면 자동차용 플로우카페트 흡음재에 있어서,
저융점 폴리에스터섬유와 고융점 폴리에스터섬유로 이루어진 겉보기 밀도가 상이한 2단이상의 폴리에스터 흡음재로 구성되며, 2500㎐미만에서의 차음성(투과손실)이 10dB이상이고 2500∼5000㎐이하에서의 차음성(투과손실)은 30dB이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 플로우카페트 흡음재가 제공된다. 이때 차음성은 투과손실(Tranmission Loss, dB)이라는 음압수치로 표기를 하는데, 즉, 초기 음원이 물체를 통과할때 물체에 의해 손실되는 음압을 투과손실이라 하며, 차음성을 표현하는 대표적인 용어이다.
이하 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 상세히 설명하자면, 기존의 단일층으로 구성되어온 폴리에스터 흡음재를 2단이상의 구조로 구성하여 수용성 접착제를 사용하는 일반적인 접착방법으로 결합한 후 PE필름층이 붙어있는 카페트원단에 부착하였다. 상기 폴리에스터 흡음재는 1단의 경우 겉보기 밀도가 60~140Kg/㎥의 저밀도로, 2단은 160~280Kg/㎥의 고밀도로 구성하는 것이 바람직한데, 60~140Kg/㎥의 저밀도흡음재를 사용하는 이유는 표면을 소프트하게 유지함으로써 일반적인 자동차의 바닥철판과의 밀착성을 증가시켜줌으로써 진동발생시 소재가 튀는 현상을 방지함과 동시에 소음이 새나가는 것을 억제하기 위함이다. 그리고 160~280Kg/㎥의 고밀도 흡음재를 적용하는 이유는 1단의 저밀도 소재를 통과한 소음이 2단의 고밀도 소재를 통과시 반사 및 굴절이 이루어지게 함으로써 음의 소실을 유도하기 위함이며, 이러한 이유로 1단 및 2단 또한 고밀도 소재를 복합적용함으로써 지속적인 반사 및 굴절이 이루어지도록 하고 있다.
본 발명에서는 2500㎐미만에서의 차음성(투과손실)이 10dB이상이고 2500∼5000㎐이하에서의 차음성(투과손실)은 30dB이상인 자동차용 플로우카페트 흡음재가 제공되는데, 상기의 차음성(투과손실)은 기존의 플로우카페트와 동등이상의 성능을 발휘하면서 전체 어셈블리 중량을 최소 10%이상 낯추는 효과를 가진다.
또한 본 발명에서는 도 1에서 도시된 바와 같이 폴리에스터 흡음재를 4단으로 구성할 수도 있는데 가장 밑부분(이하 1단)에는 겉보기 밀도가 60~140Kg/㎥인 저밀도소재를, 그 이면(이하 2단)에는 겉보기 밀도가 160~280Kg/㎥인 소재층으로 구성하였으며, 2단소재의 이면에는 60~280Kg/㎥의 겉보기 밀도를 갖는 3단 및 4단소재로 구성할 수 있다. 상기 4단구성의 장점은 2단의 경우보다 음의 전달경로를 복잡하게 함으로써 전체중량을 낮추면서도 차음성(투과손실)을 개선할 수 있게 한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 흡음재의 구성 및 기존의 소재구성간의 차음성능의 차이는 후술하는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단 본 발명이 하기 실시예로 제한되지 않는다.
[실시예 1]
저융점 폴리에스터 파이버와 고융점 폴리에스터 파이버를 혼합하여 웹을 형성한 후 열건조시킨 폴리에스터 흡음재를 압력과 온도를 달리하여 제조한 후 겉보기밀도 80 Kg/㎥, 두께 5mm를 만족하는 1단용 흡음재와 겉보기밀도 160Kg/㎥, 두께 5mm를 만족하는 2단용 흡음재를 제조하며, 또한 2단 흡음재위에 두께5mm를 만족하는 3단 및 4단흡음재를 보강한 후, 1단의 이면에 2단흡음재를 부착하여 조합한 후, 면밀도 600g/㎡의 PE필름층이 붙어있는 카페트원단에 부착하여 전체중량을 단위제곱미터당 3.8Kg의 어셈블리상태로 만든 후 이를 차음성 측정설비를 활용하여 차음성능을 측정하였다.
[실시예 2]
카페트원단에 PE 필름층의 중량을 800g/㎡으로 변경하여 어셈블리 전체중량을 단위제곱미터당 4.0Kg으로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
[실시예 3∼4]
표 1에서와 같이 실시예 1의 2단 흡음재위에 3단 및 4단흡음재를 삭제하면서 1단의 두께 5mm 및 2단의 두께를 15mm로 하고 전체중량을 200gTlr 늘리며, PE필름층의 중량은 실시예2와 같이 800g/㎡으로 함으로써 어셈블리의 전체중량을 각각 단위제곱미터당 4.2, 4.4Kg으로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[비교예 1∼2]
카페트원단에 헤비레이어층이 부착되며, 흡음재로 폴리우레탄 폼 또는 폴리에스터 1층을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 하였다. 상기 실시예 및 비교예의 흡음재의 차음성능은 스위스 리이터사의 아파맷이라는 차음성능 측정장치를 사용하여 평가하였다. 간단히 설명하자면 차음성능 측정장치는 가진실이라는 소음을 발생시키는 부위와 샘플플레이트라는 차음성을 측정하고자하는 시료를 놓는 부위 및 시료를 투과한 소음을 측정하는 수음실로 구성되어있다. 측정된 데이터는 하기 표2와 같이 삽입손실[dB]값으로 표기되며 데이터의 수치가 클수록 차음성능이 우수하다. 또한 각 실시예와 비교예의 흡음재를 승용차에 장착하여 전체적인 차음성 및 중량저감효과를 표 3에 표시하고 있다.
구 분 전체특성 플로어카페트 사양 흡음재 구성
중량(Kg/㎡) 두께(㎜) 1단(Kg/㎥) 2단(Kg/㎥) 3단(Kg/㎥) 4단(Kg/㎥)
실시예 1 3.8 20 9oZ+PE600 80 160 160 160
실시예 2 4.0 20 9oZ+PE800 80 160 160 160
실시예 3 4.2 20 9oZ+PE800 80 180 - -
실시예 4 4.4 20 9oZ+PE800 80 200 - -
비교예 1 4.3 20 9oZ+헤비레이어 PU 100 - - -
비교예 2 4.3 20 9oZ+헤비레이어 PET 120 - - -
- 상기 표1에서 사용된 카페트원단은 9oZ의 BCF임.
구 분 차음성 [dB]
500㎐ 630㎐ 800㎐ 1000㎐ 1250㎐ 1600㎐ 2000㎐ 2500㎐ 3150㎐ 4000㎐ 5000㎐
실시예 1 12.5 16.5 20.2 24.9 27.5 27.7 28.5 30.9 33.6 34.7 35.9
실시예 2 10.9 16.9 19.7 24.0 28.3 28.6 29.5 31.1 33.7 36.3 37.2
실시예 3 11.0 17.5 22.5 21.1 22.9 24.5 27.6 30.7 34.1 39.5 45.4
실시예 4 11.0 18.1 24.3 21.3 25.8 26.5 28.3 31.7 36.3 41.0 47.6
비교예 1 10.7 15.5 17.8 22.7 26.9 28.2 28.1 32.2 33.1 37.7 40.2
비교예 2 6.2 13.9 17.9 18.6 20.5 20.1 20.2 22.1 24.2 25.4 27.3
- 상기 차음성 데이타는 아파맷-2(Apamat-II , 리이터, 스위스)시험설비를 사용하여 측정한 값임.
- 데이타의 수치가 높을수록 차음성능이 우수함.
구 분 전체중량(Kg/대) 두 께 (mm) 차음성평가 중량저감효과(Kg/대)
실시예 1 8.74 20 우수 -1.15
실시예 2 9.20 20 우수 -0.69
실시예 3 9.66 20 우수 -0.23
실시예 4 10.1 20 우수 +0.20
비교예 1 9.89 20 기준 -
비교예 2 9.89 20 미흡 0
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 기존 플로우카페트 흡음재에의 문제점인 헤비레이어의 삽입에 의한 중량상승문제를 개선함으로써 자동차의 연비개선효과가 있으며, 동시에 흡음성 및 차음성도 함께 개선할 수 있게됨에 따라 제조원가를 상대적으로 낮출 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 자동차용 플로우카페트 흡음재에 있어서,
    저융점 폴리에스터섬유와 고융점 폴리에스터섬유로 이루어진 겉보기 밀도가 상이한 2단이상의 폴리에스터 흡음재로 구성되며, 2500㎐미만에서의 차음성(투과손실)이 10dB이상이고 2500∼5000㎐이하에서의 차음성(투과손실)은 30dB이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 플로우카페트 흡음재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 흡음재는 1단의 경우 겉보기 밀도가 60~140Kg/㎥, 2단은 160~280Kg/㎥인 것을 특징으로 하는 자동차용 플로우카페트 흡음재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 흡음재는 겉보기 밀도가 상이한 4단의 흡음재로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 플로우카페트 흡음재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리에스터 흡음재는 1단의 경우 겉보기 밀도가 60~140Kg/㎥, 2단은 160~280Kg/㎥, 3단과 4단은 60~280Kg/㎥인 것을 특징으로 하는자동차용 플로우카페트 흡음재.
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