(57)【要約】      （修正有）【課題】大量生産及び連続生産ができる共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法を提供する。【解決手段】表皮材２が、多数の開口が形成された微細共鳴層２３を含み、共鳴効果による音波減殺現象を発生させて、エンジンルームの騒音を効果的に低減し、吸音性能向上のために重量及び厚さを増加する必要がなく、軽量化及び空間活用性の極大化に有利な共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターを提供し、前記微細共鳴層を印刷法で形成することで、均一な印刷坪量及び厚さを有するようにし、大量生産及び連続生産ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性基材と、前記多孔性基材の表面に附着された表皮材と、を含み、
前記表皮材は、不織布と、前記不織布上に形成された多数の開口を含む微細共鳴層と、を含み、
前記微細共鳴層は、印刷法によって形成される共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーター。
【請求項２】
前記表皮材の厚さは０.１乃至１.０mmである、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項３】
前記表皮材の通気度は１００paの圧力で２０乃至５００ l/m２/sである、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項４】
前記不織布は有機繊維、天然繊維及び無機繊維の中から選択される１種以上を含む、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項５】
前記印刷法はロータリースクリーン印刷法である、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項６】
前記微細共鳴層は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂の中から選択される１種以上を含む、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項７】
前記微細共鳴層は、印刷坪量が５０乃至２００g/m２である、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項８】
前記微細共鳴層は、開口率が１乃至５０%である、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項９】
前記開口は直径が０.５乃至３.５mmである、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項１０】
前記開口は、ロータリースクリーンロールのパターンによって直径、間隔及びパターンが決まる、請求項１に記載のフードインシュレーター。
【請求項１１】
不織布上に印刷法で微細共鳴層を形成して表皮材を製造する段階;及び
多孔性基材に前記表皮材を附着する段階;を含む、共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法。
【請求項１２】
前記印刷法はロータリースクリーン印刷法である、請求項１１に記載のフードインシュレーターの製造方法。
【請求項１３】
前記微細共鳴層が外部へ露出されるように、前記多孔性基材に前記表皮材が附着される、請求項１１に記載のフードインシュレーターの製造方法。
【請求項１４】
前記微細共鳴層が外部へ露出されないように、前記多孔性基材に前記表皮材が附着される、請求項１１に記載のフードインシュレーターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーター及びこれの製造方法であって、より詳細には、表皮材が多数の開口が形成された微細共鳴層を含んで共鳴効果による音波減殺現象を発生させてエンジンルームの騒音を効果的に低減し、吸音性能の向上のために重量及び厚さを増加させる必要がなく、軽量化及び空間活用性の極大化に有利な共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターを提供し、前記微細共鳴層を印刷法で形成することで、均一な印刷坪量及び厚さを有するようにし、大量生産及び連続生産ができる共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法を提供する。
【発明の背景になる技術】
【０００２】
最近、車両騒音の低減は、単に性能改善を超えて顧客の感性品質の次元で重要に扱われており、車両の静粛性はブランドマーケティングに活用される程、車両の開発において核心項目となった。
【０００３】
フードインシュレーター(Hood insulator)は、自動車エンジンルーム用 NVH(Noise/Vibration/Harshness)部品として、基本的に不織布表皮材及び多孔性基材から構成され、エンジンルームのボンネットに装着され、エンジンから発生する騒音を吸収する機能を有する。
【０００４】
一般的に、フードインシュレーターの吸遮音性能を向上させるために、多孔性基材の重量や厚さを増加させる。しかし、多孔性基材の重量を増加させると１kHz以上の中高周波帯域の吸音性能が向上されるが、１kHz以下の中低周波帯域の吸音性能は重量上昇に対比して大きい効果を得ることができないし、むしろ重量増加による燃費の悪化をもたらすようになる。また、多孔性基材の厚さを増加させると、１kHz以下の中低周波帯域の吸音性能は向上されるが、狭い自動車空間の特性上、厚さの増加の幅には大きい制約を伴う限界があった。
【０００５】
韓国公開特許第１０-２０１４-００６７３４４号は、前記のような問題を解決するために、プラスチックシーツやフィルム、不織布などに機械的穿孔工程を通じて共鳴構造を形成した後、これを表皮材と結合して吸音性能を向上させる方法を提案したが、開口を形成するために別途の機械的穿孔工程が必要であるため、時間及び費用が増大し、表皮材以外の別途のシーツ上に開口構造を形成した後合布するので重量が増加するという限界が相変らず存在した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０-２０１４-００６７３４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたもので、表皮材の表面を微細共鳴構造で形成し、共鳴構造の音波減殺原理を用いたフードインシュレーターを提供することにその目的がある。
【０００８】
本発明は、ロータリースクリーン印刷法で微細共鳴層を形成するフードインシュレーターの製造方法を提供することにその目的がある。
【０００９】
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されないし、言及されていない本発明の他の目的は下記の説明によって理解されることができ、本発明の実施例によって一層明らかに理解される。また、本発明の目的は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述した目的を達成するために、次のような構成を含む。
【００１１】
本発明の一実施例による共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、多孔性基材と前記多孔性基材の表面に附着された表皮材とを含み、前記表皮材は、不織布と印刷工程によって形成された微細共鳴層とを含み、前記微細共鳴層は、多数の開口を含む。
【００１２】
本発明の一実施例による共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法は、不織布にロータリースクリーン印刷法で微細共鳴層を形成して表皮材を製造する段階、前記微細共鳴層を乾燥してゲル化する段階、及び多孔性基材に前記表皮材を加熱して合布する段階を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、表皮材に微細共鳴層が含まれ、フードインシュレーターの重量及び厚さを増加しなくても効果的にエンジンルームの騒音を低減することができる効果がある。
【００１４】
本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、ロータリースクリーンロールのパターンによって微細共鳴層の開口の直径、間隔などの印刷パターンを調節でき、特定の周波数帯域の騒音低減性能を選択的に向上することができる効果がある。
【００１５】
本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、重量及び厚さを増加させなくても、向上した騒音低減性能を有するので、自動車部品の軽量化及び空間活用性の極大化を達成できるという効果がある。
【００１６】
本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法は、印刷工程によって微細共鳴層を形成するので、別途の機械的穿孔工程が不要であり、製造時間及び費用を節減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの断面を構造化して図示したものである。
【図２】本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法を概略的に図示したものである。
【図３】不織布と微細共鳴層を拡大した写真である。
【図４】ロータリースクリーンロールの表面のパターンを図示したものである。
【図５】ロータリースクリーン印刷法によって形成された開口を拡大した写真である。
【図６】本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの一実施例と他の実施例の断面を構造化して図示したものである。
【図７】実施例で製造されたフードインシュレーターを図示したものである。
【図８】実施例、比較例１及び比較例２の吸音性能を測定したグラフである。
【図９】図７のフードインシュレーターを実際に車両に装着した写真である。
【図１０】表皮材をImpedance tubeの実験方法で空気層の背後空間を１０、３０、５０mm置く時、それぞれの平均吸音率を測定した結果である。
【発明を実施するための具体的内容】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように、詳しく説明する。
【００１９】
図１を参照すると、本発明による共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、多孔性基材１と、前記多孔性基材の表面に附着された表皮材２を含む。
【００２０】
前記多孔性基材１は、基材自体の多孔性構造によって、高周波数帯域の騒音を吸音し、グラスウール(Glass wool)、ウレタンフォームまたはレジンフェルトなどが使われることができる。
【００２１】
前記表皮材２は、前記多孔性基材１の一面または両面に附着される構成で、前記多孔性基材を外部環境から保護する。本発明では、前記表皮材２の表面に微細共鳴構造を形成して、音波が前記フードインシュレーターに入射する時、共鳴効果による音波減殺が起きるようにして、エンジンルームの騒音を減少させることができる。
【００２２】
前記表皮材２は、厚さが０.１乃至１.０mmであることが好ましい。０.１mm未満であると、前記フードインシュレーターを成形する時、屈曲が著しい箇所で前記表皮材が破れる恐れがあり、１.０mmを超過すると、伸率が不足してプレス成型の後、前記表皮材の表面が平らでない恐れがあるからである。
【００２３】
前記表皮材２は、通気度が１００pa圧力で、２０乃至５００l/m２/sであることが好ましい。２０ l/m２/s未満であると、音波が前記表皮材に円滑に透過されないし、５００ l/m２/sを超過すると、音波の前記多孔性基材内での滞留時間が低下され、吸音性能が低下される問題があるためである。本発明において、通気度は１秒当たり単位面積(m２)を透過する空気の体積を意味する。
【００２４】
図１０は表皮材をImpedance tubeの実験方法で空気層の背後空間を１０、３０、５０mm置く時、それぞれの平均吸音率を測定した結果である。これを参照すると、全ての実施例において、表皮材が２０乃至５００ l/m２/sの通気度を有する時、平均吸音率が高い数値を示すことを確認することができる。
【００２５】
図１を参照すると、前記表皮材２は不織布２１と印刷工程によって形成された微細共鳴層２３を含む。
【００２６】
前記不織布２１は、好ましくは化学結合不織布(Chemical bonded now-woven fabric)が使われることができ、前記化学結合不織布の繊維構成は、特に限定はされないが、好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などの有機繊維、パルプ(Pulp)、ケナフ(Kenaf)、コウマ(Jute)などの天然繊維、ガラス、シリカなどの無機繊維単独、またはこれらの混合から構成されることができ、前記繊維をアクリルバインダーと混合した後、乾燥して化学結合不織布を製造することができる。
【００２７】
前記微細共鳴層２３は、前記不織布２１の表面に印刷工程によって形成され、後述する多数の開口２３１を含む構成である。
【００２８】
図２を参照すると、前記微細共鳴層２３はロータリースクリーン印刷法で形成される。詳しい内容は後述する。
【００２９】
前記微細共鳴層２３は、後述する多孔性基材１と表皮材２の合布段階で、劣化されないように、少なくとも１５０℃乃至２５０℃で２００hr以上加熱しても変形されないほどの耐熱性を有する素材で作られることができる。前記のような特性を有していれば、如何なる素材も使われることができるが、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂などを使うことが好ましい。
【００３０】
前記微細共鳴層２３は、印刷坪量が５０乃至２００g/m２であることが好ましい。５０g/m２未満であると、印刷方式によって形成されにくいし、２００g/m２を超過すると、開口の形状が崩れる恐れがあって、軽量化にも不利なためである。本発明における坪量は、単位面積(m２)当たり該当素材の質量(g)を意味する。
【００３１】
前記微細共鳴層２３は、好ましくは開口率が５０%以内であることができる。開口率が５０%以上になると、開口の面積が過多になって吸音率が向上する効果を得られないためである。本発明において、開口率とは、微細共鳴層の全体面積に対する開口面積の割合を意味する。
【００３２】
図２及び図３を参照すると、前記開口２３１は前記微細共鳴層２３を貫く形状で、エンジンルームの騒音が前記開口に入射されると共鳴現象が発生するので、効果的に騒音を低減させることができる。
【００３３】
前記開口２３１は、直径が０.５乃至３.５mmであることが好ましい。０.５mm未満であると、印刷方式で開口２３１の模様を均一に具現することができず、ひどい場合は、アクリル樹脂の含浸によって開口２３１が形成されないこともある。３.５mmを超過すると、中高周波の波長帯と対比して開口２３１の面積が過多となり、開口２３１による吸音率向上の効果が低下されることができる。
【００３４】
前記開口２３１は、後述のようにロータリースクリーンロールのパターンによって直径a、間隔b、パターンcなどが決められる。これによって吸音率及び周波数帯域ごとの吸音特性が変化するので、本発明では低減しようとする特定周波数帯域の騒音が前記開口に入射された時共鳴現象が起きるように前記開口を設計することで、効果的に騒音を低減させることができる。
【００３５】
本発明による共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法は、不織布にロータリースクリーン印刷法で微細共鳴層を形成して表皮材を製造する第１段階、前記微細共鳴層を乾燥してゲル化する第２段階、及び多孔性基材に前記表皮材を加熱して合布する第３段階を含む。
【００３６】
前記第１段階では、図２に図示されたロータリースクリーン印刷法で微細共鳴層２３が形成されることができる。より詳細には、ロータリースクリーンロールにアクリル樹脂を注入し、前記ロータリースクリーンロールとバックロールの間を不織布２１が通過する時、前記不織布の上側にアクリル樹脂を印刷する方式である。
【００３７】
前記微細共鳴層２３はロータリースクリーン印刷法によって形成されることで、前記不織布上で均一な印刷坪量及び厚さを有することができ、大量生産及び連続生産されることができる。
【００３８】
図４を参照すると、前記ロータリースクリーンロールは表面に微細パターンa、b、cを含み、図５を参照すると、そのパターンによってアクリル樹脂が前記不織布の上側に印刷され微細共鳴層を形成する。よって、前記開口の直径a、間隔b、パターンcは、前記ロータリースクリーンロールの微細パターンと同一に形成される。よって、本発明では開口を自由に設計できるようにして、特定周波数帯域の騒音を効果的に低減させることができる。
【００３９】
図６を参照すると、前記第３段階で多孔性基材１に表皮材を合布する時、前記微細共鳴層２３が外部へ露出するようにすることもでき(図６の a)、露出されないようにすることもできる(図６の b)。どのような構造に形成するかは、製造環境、使用目的などによって決められる。
【００４０】
以下では、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記の実施例は本発明を具体的に例示したり、説明するためのものであり、これによって本発明が制限されることではない。
【００４１】
実施例
(１)厚さ０.３２mm、坪量１００g/m２の不織布表面にロータリースクリーン印刷法で微細で規則的な開口を含む微細共鳴層を形成した。微細共鳴層を形成するアクリル樹脂は、１８０℃でも耐熱性を有するものを利用した。図４に図示されたように、開口の直径は１.５mm、開口の間隔は２.８mmであり、開口の中心が正三角形状に繰り返して形成されるパターンを有するようにした。微細共鳴層の厚さは０.２８mmで、表皮材全体の厚さは０.６mmであった。
【００４２】
(２)前記表皮材を厚さ３５mm、坪量７００g/m２のグラスウール(Glass wool)の表面に熱を加えて合布し、前記グラスウールの反対側の表面には厚さ０.３２mm、坪量１００g/m２の不織布を合布した後、成型用金型で１８０℃、２０秒成形し、図７のようなフードインシュレーターを製造した。
【００４３】
比較例１
厚さ３５mm、坪量７００g/m２のグラスウールの両表面に厚さ０.３２mm、坪量１００g/m２の不織布を合布した後、成型用金型で１８０℃、２０秒成形し、フードインシュレーターを製造した。
【００４４】
比較例２
厚さ３５mm、坪量１２００g/m２のグラスウールの両表面に厚さ０.３２mm、坪量１００g/m２の不織布を合布した後、成型用金型で１８０℃、２０秒成形し、フードインシュレーターを製造した。
【００４５】
測定例１
前記実施例と比較例１及び比較例２の吸音性能を測定するために、小型残響室の吸音率測定装備を使ってISO３５４条件下で吸音率を測定した。
【００４６】
図８を参照すると、実施例１の場合、比較例１及び比較例２に比べて中低周波帯域である２、５００kHz未満で吸音性能が優秀であることが分かる。特に、比較例２は実施例に比べて多孔性基材の坪量(重量)を５００g/m２も増加したにもかかわらず、実施例より吸音率が低いことを確認することができた。これは、本発明による共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターを利用すると、重量または厚さを増加しなくても騒音低減性能を向上することができることを意味する。
【００４７】
測定例２
図９に図示されたように、前記実施例と比較例１及び比較例２を実際自動車に装着した時の騒音低減効果を測定してみた。半無響室に装着された車両のエンジンルームに、前記実施例、比較例１及び比較例２のフードインシュレーターを装着し、 Idle条件及びWOT(Wide Open Throttle)の条件下でエンジン内部の騒音を測定した。前記Idle条件は、始動をかけて約５分後に測定することを意味し、前記WOT条件は、ギアを２段にして３０００乃至５０００RPMまで、５０RPM間隔で測定することを意味する。以下の表１は、騒音測定時１００kHz乃至３１５０kHz周波数の範囲内の Partial Overall SPL(Sound Pressure Level)を導出した結果である。
【表１】
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【００４８】
前記表１を参照すると、フードインシュレーターを実際車両に装着した時、実施例が比較例１及び比較例２より騒音が０.３乃至０.５dB減ることを確認することができた。すなわち、実施例が比較例１及び比較例２に比べて３０%ないし４０%の騒音低減効果があることを意味する。
【００４９】
本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、表皮材が多数の開口を含む微細共鳴層を含み、共鳴構造の音波減殺原理を利用してエンジンルームから発生する騒音を効果的に低減することができる長所がある。
【００５０】
また、本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターは、表皮材に別途の多孔性シーツ(Sheet)を附着せずに、表皮材自体に微細共鳴層を形成してフードインシュレーターの重量及び厚さを増加しなくても効果的に騒音を低減することができる長所がある。
【００５１】
また、本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法は、不織布の上側で微細共鳴層をロータリースクリーン印刷法で形成し、前記微細共鳴層が均一な印刷坪量及び厚さを有することができ、大量生産及び連続生産されることができる長所がある。
【００５２】
また、本発明の共鳴構造不織布を用いたフードインシュレーターの製造方法は、ロータリースクリーンロールのパターンを利用して微細共鳴層の開口を設計することで、特定周波数帯域の騒音低減性能を選択的に向上することができる長所がある。
【００５３】
以上、本発明の実施例について詳しく説明したが、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されず、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者による多くの変形及び改良形態も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１:多孔性基材
２:表皮材
２１:不織布
２３:微細共鳴層
２３１: 開口
a: 開口の直径
b: 開口の間隔
c: 開口のパターン
【図４】
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【図８】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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