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KR101655615B1 - 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드 - Google Patents

자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드 Download PDF

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KR101655615B1
KR101655615B1 KR1020140180237A KR20140180237A KR101655615B1 KR 101655615 B1 KR101655615 B1 KR 101655615B1 KR 1020140180237 A KR1020140180237 A KR 1020140180237A KR 20140180237 A KR20140180237 A KR 20140180237A KR 101655615 B1 KR101655615 B1 KR 101655615B1
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layer
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김민수
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최소 3개 층 이상의 흡차음재와 극세사로 이루어진 흡음재가 상호 접합된 새로운 구조의 저중량 흡음형 대쉬 패드에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 극세사로 이루어진 흡음재와 통기성의 다층(Multi Layer) 구조로 된 흡차음재를 상호 접합하여 흡차음 성능을 최적화하는 동시에 경량화를 비롯하여 원가 절감 및 공정수 절감을 도모할 수 있도록 한 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드{Dash pad for vehicle}
본 발명은 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최소 3개 층 이상의 흡차음재와 극세사로 이루어진 흡음재가 상호 접합된 새로운 구조의 저중량 흡음형 대쉬 패드에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진룸과 실내의 경계부에는 대시패널이 장착되고, 이 대시패널에는 엔진 소음 등이 실내로 전달되는 것을 흡수 및 차단하는 일종의 흡차음재인 대시 패드가 장착된다.
상기 대시 패드는 엔진 소음을 차단, 제진, 흡음하는 기능과 주행 중 발생하는 저주파, 고주파의 복합에너지가 차량의 실내 공간으로 전달되지 않도록 막아주는 기능을 한다.
종래의 차량용 대시 패드의 경우, 아래의 표 1에 기재된 바와 같이 차종별로 서로 다른 재질이 두께 및 무게를 달리하며 적층된 구조로 되어 있다.
Figure 112014121565425-pat00001
위의 표 1에 기재된 각 대시 패드는 도 1에 표현된 바와 같이, 흡음층(엔진룸쪽)에서 차음층(실내쪽)을 향하여 2층 내지 4층 구조로 적층된 구조를 이루게 된다.
이와 같이, 기존의 대시 패드는 흡차음 성능 향상을 위하여, 차종별로 서로 다른 재질이 2층 내지 4층 구조로 적층된 구조로 제작되지만, 흡읍층을 PU 기재로 적용하고, 차음층에 하드 PET가 적층되는 등 전반적으로 중량 상승 및 원가 상승을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 양산시 성능 검증 확인을 위한 시작 금형 및 양산 금형을 비롯하여, 실제 제품 생산을 위해서 성형, 트리밍 금형 및 PU 발포 금형 등이 필요하여 투자비 및 제조 원가 상승의 원인이 되고, 흡음층과 차음층을 합지하기 위한 필름(PA6) 등이 필요하여 원가 상승 및 공정수 증가를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 극세사로 이루어진 흡음재와 통기성의 다층(Multi Layer) 구조로 된 흡차음재를 상호 접합하여 흡차음 성능을 최적화하는 동시에 경량화를 비롯하여 원가 절감 및 공정수 절감을 도모할 수 있도록 한 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 극세사로 이루어진 흡음재의 일면에 다층 구조로 이루어진 흡차음층을 상호 접합하되, 상기 다층 구조의 흡차음층은 열가소성 수지로 이루어진 제1흡음층과 제2차음층과 제3흡음층이 차례로 상호 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드를 제공한다.
특히, 상기 극세사는 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유에 폴리프로필렌 스테플 섬유를 100 ~ 1,000g /㎥ 되도록 합사시킨 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다층 구조의 흡차음층 중, 제1흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 구성되고, 제2차음층은 올레핀계 수지나 올레핀계 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer)중 하나 이상으로 구성되며, 제3흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1흡음층 및 제3흡음층은 니들 펀칭소재, 저융점사(LOW MELTING FIBER)와 폴리에스터 사(PET FIBER)를 열적 결합시킨 견면 PET, 펠트(Felt) 또는 부직포 중 선택된 하나가 제2차음층에 대하여 상호 접합된 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2차음층의 두께 방향 기체투과도는 0.1 ~ 30(㎤/㎠·초) 인 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 단위 면적(㎥)당 100 ~ 330g 에 불과한 극세사를 흡음재로 적용하여 다층 구조의 통기성 차음재에 접합함으로써, 극세사의 흡음성을 이용하여 흡차음 성능을 극대화시킬 수 있고, 경량화를 실현할 수 있다.
둘째, 기존에 흡음층으로 사용되는 폴리우레탄 대신 극세사를 적용함에 따라, 폴리우레탄 발포 금형을 배제할 수 있고, 그에 따라 생산성 향상 및 원가 절감을 도모할 수 있다.
셋째, 기존에 흡음층과 차음층을 합지하기 위한 PA6 필름 및 부착 공정 등이 필요없어, 원가 절감 및 공정수 절감을 실현할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 기존의 대시 패드 구조를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드의 흡음 시험 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드의 차음 시험 결과를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드의 차음재를 제조하는 방법을 나타낸 개략도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드의 차음재의 통기도에 따른 흡음 시험 결과를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드의 차음재의 통기도에 따른 차음 시험 결과를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 차량용 대시 패널에 부착되어 엔진 소음 등이 실내로 전달되는 것을 흡수 및 차단하는 일종의 흡차음재인 대시 패드를 제공하고자 한 것으로서, 극세사로 이루어진 흡음재의 일면에 다층 구조로 이루어진 흡차음층을 상호 접합하되, 상기 다층 구조의 흡차음층은 열가소성 수지로 이루어진 제1흡음층과 제2차음층과 제3흡음층이 차례로 상호 접합된 구조로 구비된다.
상기 흡음재(엔진룸쪽)로 채택된 극세사는 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유에 폴리프로필렌 스테플 섬유를 100 ~ 1,000g /㎡ 되도록 합사시킨 것이다.
보다 상세하게는, 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유를 권취하고 있는 다이에서 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유를 위쪽에서 아래쪽으로 흩뿌리듯이 방사시킬 때, 일측에서 에어 펄싱이 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유를 향해 제공되는 동시에 타측에서 폴리프로필렌 스테플 섬유가 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유에 뿌려줌으로써, 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유에 폴리프로필렌 스테플 섬유가 합사된 100 ~ 1,000 g /㎡ 범위의 극세사가 구비된다.
상기 흡차음층은 열가소성 수지가 3층 구조로 제작된 것 즉, 제1흡음층과 제2차음층과 제3흡음층이 차례로 적층 부착된 구조로 구비된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 상기 흡차음층은 제1흡음층을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 채택하고, 제2차음층을 올레핀계 수지나 올레핀계 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer)중 하나 이상으로 채택하며, 제3흡음층을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 채택하여 상호 접합시킨 구조로 구비된다.
참고로, 열가소성 수지란 열을 가하여 성형한 뒤에도 다시 열을 가하면 형태를 변형시킬 수 있는 수지로 압출성형 또는 사출성형에 의해 능률적으로 가공할 수 있다는 장점이 있고, 가열에 의하여 소성변형을 일으키며 유동체가 되고, 다시 냉각하면 가역적으로 단단해지는 성질을 갖는 고분자 물질로 이루어진다.
이러한 열가소성 수지의 성질을 이용한 본 발명의 흡차음층 제조 과정을 첨부한 도 5를 참조로 살펴보면 다음과 같다.
상기 흡차음층을 구성하는 제1흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 채택된 제1차음재 시트(11)로 제작되고, 제2차음층일종의 접착수지(13)로서 올레핀계 수지나 올레핀계 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer)중 하나 이상으로 채택되며, 제3흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 채택된 제2차음재 시트(12)가 된다.
이를 위해, 표피원단 롤러(21)로부터 제1차음재 시트(11)가 제1압착롤러(R1)로 공급되고, 흡음원단 롤러(22)로부터 제2차음재 시트(12)가 제2압착롤러(R2)로 공급되며, 압출기(23)의 티 다이(24, T-Dies)로부터 접착수지(13)가 제1 및 제2압착롤러(R1,R2) 사이로 공급된다.
따라서, 상기 제1차음재 시트(11)와 제2차음재 시트(12)가 제1 및 제2압착롤러(R1,R2)의 압착력에 의하여 접착수지(13)를 사이에 두고 접합됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡차음층이 완성된다.
이때, 상기 제1 및 제2압착롤러의 압착력에 따라 흡차음층의 통기도, 즉 기체투과도가 결정될 수 있으며, 바람직하게는 본 발명에 따른 흡차음층의 통기도를 결정하는 제2차음층의 기체투과도는 두께 방향을 따라 0.1 ~ 30(㎤/㎠·초)가 되도록 한다.
한편, 상기 제1흡음층과 제3흡음층은 니들 펀칭소재, 저융점사(LOW MELTING FIBER)와 폴리에스터 사(PET FIBER)를 열적 결합시킨 견면 PET, 펠트(Felt) 또는 부직포 중 선택된 하나가 상호 접합되어 3층 구조로 구비될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
흡음재로서 극세사(D3)와 흡차음재로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 열가소성 엘라스토머(TPE)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 차례로 적층된 840mm ×840mm 크기를 갖는 대시 패드를 제작하였다.
참고로, 상기 D3는 극세사의 그래이드(grade)를 나타내며, D1은 단위 면적(㎡) 당 130g, D2는 단위 면적(㎡) 당 230g, D3는 단위 면적(㎡) 당 330g을 각각 나타낸다.
또한, 아래의 표 2에서 본 발명의 실시예에 따른 대시 패드의 구성 중, D3(상)은 극세사가 소음이 들어오는 쪽에 배열된 것을 의미한다.
Figure 112014121565425-pat00002
비교예 1~2
비교예 1~2로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 열가소성 엘라스토머(TPE)와 폴리우레탄(PU)가 차례로 적층된 840mm ×840mm 크기를 갖는 대시 패드를 제작하였다.
위의 표 2에 기재된 PU(상)은 폴리우레탄(PU)가 소음이 들어오는 쪽에 배열되고, PU(하)는 폴리우레탄(PU)이 소음이 들어오는 반대쪽에 배열됨을 의미한다.
비교예 3~4
비교예1로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 열가소성 엘라스토머(TPE)와 극세사(D3)가 차례로 적층된 840mm ×840mm 크기를 갖는 대시 패드를 제작하였다.
위의 표 2에 기재된 D3(상)은 극세사가 소음이 들어오는 쪽에 배열되고, D3(하)는 극세사가 소음이 들어오는 반대쪽에 배열됨을 의미한다.
비교예 5
상기한 실시예와 같이 흡음재로서 극세사(D3)와 차음재로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 열가소성 엘라스토머(TPE)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 차례로 적층된 840mm ×840mm 크기를 갖는 대시 패드를 제작하였지만, 극세사(D3)가 소음이 들어오는 반대쪽에 배열되게 뒤집어진 구조로 제작하였다.
참고로, 위의 표 2에 기재된 D3(하)는 극세사(D3)가 소음이 들어오는 반대쪽에 배열된 것을 의미한다.
시험예 1
상기한 실시예 및 각 비교예에 따른 대시 패드에 대한 흡음 효과를 알아보고자, 통상의 간이 잔향실법(Alpha Cabin Measurement : Absorption)을 이용하여 흡음율을 시험하였는 바, 그 결과는 아래의 표 3 및 도 3에 나타낸 바와 같다.
Figure 112014121565425-pat00003
위의 표 3 및 첨부한 도 3에서 보듯이, 본 발명의 실시예에 따른 대시 패드 즉, PET + TPE + PET + D3(상)가 차례로 적층된 대시 패드의 흡음율이 비교예들에 비하여 높음을 알 수 있었다.
시험예 2
상기한 실시예 및 각 비교예에 따른 대시 패드에 대한 차음 효과를 알아보고자, 통상의 스몰 캐빈법[APA MAT TEST : STL(Sound trans loss)]을 이용하여 사운드 전달 손실율을 시험하였는 바, 그 결과는 아래의 표 4 및 도 4에 나타낸 바와 같다.
Figure 112014121565425-pat00004
위의 표 4 및 첨부한 도 4에서 보듯이, 본 발명의 실시예에 따른 대시 패드 즉, PET + TPE + PET + D3(상)가 차례로 적층된 대시 패드의 사운드 전달 손실율이 비교예들과 비교하여 주파수 구간별로 편차가 있지만 비교예들과 동등한 수준을 유지하는 것을 알 수 있었다.
시험예 3
본 발명의 실시예에 따른 대시 패드 즉, PET + TPE + PET + D3(상)가 차례로 적층된 대시 패드의 통기성 차이, 즉 흡차음층(PET + TPE + PET)의 기체투과도 차이에 따른 흡음 성능을 테스트하였으며, 그 결과는 아래의 표 5 및 첨부한 도 6에 나타낸 바와 같다.
이때, 흡차음층의 기체투과도를 대[7~12(㎤/㎠·초)] 및 소[6~10(㎤/㎠·초)]로 구분하여 테스트하였다.
Figure 112014121565425-pat00005
위의 표 5 및 첨부한 도 6에 나타낸 바와 같이, 차음재의 기체투과도가 높을수록 로드 노이즈 관심구간인 4kHz 이하에서 흡음 성능이 우수함을 알 수 있었다.
시험예 4
본 발명의 실시예에 따른 대시 패드에서 차음재 즉, 극세사를 배제한 상태의 차음재(PET + TPE + PET)에 대해서만 기체투과도 차이에 따른 흡음 성능을 테스트하였으며, 그 결과는 아래의 표 6 및 첨부한 도 7에 나타낸 바와 같다.
이때, 흡차음층의 기체투과도를 대[7~12(㎤/㎠·초)] 및 소[6~10(㎤/㎠·초)]로 구분하여 테스트하였다.
Figure 112014121565425-pat00006
위의 표 6 및 첨부한 도 7에 나타낸 바와 같이, 차음재 즉, 흡차음층의 기체투과도가 높을수록 로드 노이즈 관심구간인 4kHz 이하에서 흡음 성능이 우수함을 알 수 있었다.
시험예 5
본 발명의 실시예에 따른 대시 패드에서 차음재 즉, 극세사를 배제한 상태의 흡차음층(PET + TPE + PET)에 대해서만 기체투과도 차이에 따른 차음 성능을 테스트하였으며, 그 결과는 아래의 표 7 및 첨부한 도 8에 나타낸 바와 같다.
이때, 흡차음층의 기체투과도를 대[7~12(㎤/㎠·초)] 및 소[6~10(㎤/㎠·초)]로 구분하여 테스트하였다.
Figure 112014121565425-pat00007
위의 표 7 및 첨부한 도 8에 나타낸 바와 같이, 차음재의 차음 성능은 기체투과도와 관계없이 즉, 기체투과도가 높고 낮음에 관계없이 동등수준을 나타냄을 알 수 있었다.
이상에서 설명된 바와 같이, 단위 면적(㎥)당 100 ~ 1000g 에 불과한 극세사를 흡음재로 적용하여 다층 구조의 통기성 차음재에 접합한 대시 패드를 제공함으로써, 극세사의 흡음성을 이용하여 흡차음 성능을 극대화시킬 수 있고, 차음재의 기체투과도를 조절하여 흡음 성능을 더 향상시킬 수 있다.
11 : 제1차음재 시트
12 : 제2차음재 시트
13 : 접착수자
21 : 표피원단 롤러
22 : 흡음원단 롤러
23 : 압출기
24 : 티 다이
R1 : 제1압착롤러
R2 : 제2압착롤러

Claims (5)

  1. 극세사로 이루어진 흡음재의 일면에 다층 구조로 이루어진 흡차음층을 상호 접합하되, 상기 다층 구조의 흡차음층은 열가소성 수지로 이루어진 제1흡음층과 제2차음층과 제3흡음층이 차례로 상호 접합되어 형성되며,
    상기 제1흡음층과 상기 제2차음층은, 압출기의 티 다이(T-Dies)로부터 공급된 접착수지를 사이에 두고 압착에 의해 접합되고, 압착력에 따라 상기 제2차음층의 기체투과도가 결정되도록 하며,
    상기 제2차음층의 두께 방향 기체투과도는 7 ~ 12(㎤/㎠·초) 인 것을 특징으로 하는 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드.

  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 극세사는 멜트 브라운 폴리프로필렌 섬유에 폴리프로필렌 스테플 섬유를 100 ~ 1000g /㎥ 범위가 되도록 합사시킨 것임을 특징으로 하는 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 흡차음층 중, 제1흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 구성되고, 제2차음층은 올레핀계 수지나 올레핀계 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer)중 하나 이상으로 구성되며, 제3흡음층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1흡음층과 제3흡음층은 니들 펀칭소재, 저융점사(LOW MELTING FIBER)와 폴리에스터 사(PET FIBER)를 열적 결합시킨 견면 PET, 펠트(Felt) 또는 부직포 중 선택된 하나가 제2차음층에 대하여 상호 접합된 것임을 특징으로 하는 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드.
  5. 삭제
KR1020140180237A 2014-04-23 2014-12-15 자동차용 저중량 흡음형 대쉬 패드 KR101655615B1 (ko)

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