KR100701274B1

KR100701274B1 - 카펫 층을 가진 실내 건축용 소재

Info

Publication number: KR100701274B1
Application number: KR1020060017675A
Authority: KR
Inventors: 정일원; 김균호; 이종복
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-03-29

Abstract

본 발명은 카펫 층을 가진 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재에 관한 것이고, 구체적으로 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층이 전면에 형성된 실내 벽면 소재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 소재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층; 카펫 층에 결합되는 흡수 층; 및 카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

난연, 카펫 층, 흡수 층, PET, 부직포, 유효 표면적, 인화합물

Description

카펫 층을 가진 실내 건축용 소재{A Wallboard Material with Carpet Layer for Interior construction}

도 1은 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 벌키 연속 필라멘트를 제조하기 위한 장치를 나타낸 개략도이다.

도 2은 본 발명에 따른 건축용 소재의 단면을 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

①방사구금 ②필라멘트 ③냉각구역 ④피니쉬

⑤공급롤러 ⑥제1연신롤러 ⑦제2연신롤러 ⑧텍스처링 유니트

⑨냉각구간 ⑩교락기 ⑪릴렉스롤러 ⑫최종권취기

본 발명은 카펫 층을 가진 벽면 소재에 관한 것이고, 구체적으로 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층이 전면에 형성된 실내 벽면 소재에 관한 것이다.

벽면, 천정 및 바닥 소재는 견고성 및 기능성을 필요로 한다. 견고성은 소 재를 다른 소재와 함께 일정한 구조를 형성하면서 일정한 기간 동안 필요한 형태를 유지할 수 있도록 하는 것을 말한다. 그리고 기능성은 소재가 사용되는 공간에 따라 내부 환경을 유용성을 향상시키는 위하여 요구된다. 일반적으로 견고성을 위한 소재는 제한이 되고 그리고 외부로 노출이 되지 않는다는 점에서 다양성이 요구되지 않으므로 선택의 필요성이 높지 않다. 그러나 기능성을 위한 소재는 요구되는 기능에 따라 소재 변화가 가능하고 그리고 소재에 따른 효과의 차이로 인하여 높은 선택성을 필요로 한다.

벽면, 천정 및 바닥 소재에 대하여 일반적으로 요구되는 기능은 흡음, 단열, 난연 또는 방염성이다. 그 외에도 사용공간의 용도에 따라 항균 또는 소취 및 장식성이 요구되는 경우도 있다.

흡음이란 소재로 입사된 소리의 일부가 투과 또는 반사되지 아니하고 재료 내에 흡수되는 것을 말한다. 소재의 한쪽에서 소리를 발생시키는 경우 반사되지 않는 소리는 재료에 흡수되거나 또는 투과된 것에 해당한다. 이와 같은 반사되지 아니한 소리는 모두 흡수된 것처럼 나타나므로 겉보기 흡수율이 되고 입사한 소리 에너지에 대한 겉보기에 흡수된 것으로 나타나는 소리 에너지의 비율을 흡음 비율이라 한다. 흡음 비율은 소리의 주파수, 입사각, 재료 두께, 설치방식 및 소재 뒷면의 상황에 따라 다르게 나타난다. 흡음과 유사한 성질로 차음이 있다. 차음은 음의 진동이 외부로 전달되지 아니하는 것을 말하고 일반적으로 데시벨 단위(dB)로 dB = 20log m + 20logf -23(m은 단위 면적 그램 질량 그리고 f는 음의 주파수)으로 표시되는 투과 계수를 사용하여 측정이 된다.

실내 건축용으로 사용되는 벽면, 천정 및 바닥 소재는 우선적으로 흡음 및 차음 기능을 가져야 한다. 방음 및 소음과 관련된 선행 기술로 특허출원번호 10-2005-0007353 "소음방지제"가 있다. 제안된 선행 기술은 적어도 하나의 방음공이 함몰 형성된 방음 판체; 상기 방음 판체의 상부에 결합되어 방음공을 차단하는 덮개판; 방음판체의 방음공에 수용되어 소음 방지 효과를 가지는 방음 패널을 포함하는 소음 방지제를 제공한다. 제안된 발명에서는 방음 재료로 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), 발포 폴리스티렌, 고무판 또는 우레탄이 사용되고 그리고 흡음 재료로는 부직포, 암면, 코르크 또는 황토와 같은 것이 사용된다.

차음에 관한 선행 기술로는 출원번호 20-2005-0020230 "차음용 부재"가 있다. 제안된 선행 기술은 PVC 또는 PE 재질의 고밀도 시트인 소음 반사층; 폴리 프로필렌, 폴리에스터 또는 나일론 재질의 소음 굴절층; 및 폴리우레탄 재질의 흡음층을 포함하는 차음재를 제공한다.

위에서 제안된 선행 기술 또는 다른 공지의 선행 기술이 가진 문제점은 흡음재가 방음재의 내부에 존재하거나 또는 방음과 흡음이 별도의 소재를 이용하여 이루어진다는 점이다. 흡음재가 방음재의 내부 층으로 존재하는 경우에는 방음으로 인하여 반사되는 음에 대해서는 흡음 기능을 가지지 못한다. 또한 흡음 소재와 방음 소재가 별도로 형성되는 경우에는 서로 상이한 기능으로 인하여 어떤 하나의 소재가 필요한 기능을 가지지 못하게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서 소리의 반사율을 감소시키면서 동시에 흡음이 이루어질 수 있는 벽면 소재를 제안한다. 아울러 제안된 벽면 소재는 높은 난연성을 가질 수 있도록, 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층이 전면에 형성되도록 한다.

본 발명의 목적은 음의 반사율을 감소시키면서 동시에 흡음 기능을 가진 실내 건축용 천정, 벽면 및 바닥용 방음 소재를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 방음 소재는 높은 난연성 갖도록 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층이 전면에 형성되어 있다.

본 발명에 따른 방음 소재는 필요에 따라 흡음 기능 및 난연, 항균 또는 발수와 같은 기능을 가진 기능 층이 포함할 수 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재는 하기구조식[1]의 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층; 카펫 층에 결합되는 흡수 층; 및 카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함한다.

구조식[1]

상기식에서 R¹ 및 R²는 수소원자 또는 탄소수 2 내지 4의 w-하이드록시기를 갖는 같거나 다른 라디칼기이고, n은 1 내지 5의 정수이다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 흡수 층은 멜라닌 폼, 우레탄 폼, 부직포 및 암면으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 선택될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 접착제는 아크릴수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀계 수지 및 저융점 폴리에스테르(PET) 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 1m²당 카펫층의 유효 표면적은 20~1５0m²가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 카펫 층, 접착제 층 및 흡수 층의 두께는 각각 2 내지 20 mm, 1 내지 6 mm 및 10 내지 50 mm가 될 수 있다.

본 발병의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제안된 소재를 포함하는 벽면 소재가 제공될 수 있다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 된다.

도 1은 본 발명에 따라 폴리에틸렌테레프탈레이트 BCF를 제조하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

우선 고유점도가 0.4∼1.0, 인계 난연제를 인 원자 기준으로 0.05 내지 5 중량% 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체를 245∼285℃로 용융방사하여 방사구금(1)을 통과시킨다.

본 발명에서 기본이 되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 에틸렌테레프탈레이트의 반복단위를 90몰 % 이상 함유한다.

상기 인계 난연제가 하기 구조식[1]로 표시되는 것을 특징이다.

구조식[1]

상기식에서 R¹ 및 R²는 수소원자 또는 탄소수 2 내지 4의 w-하이드록시기를 갖는 같거나 다른 라디칼기이고, n은 1 내지 5의 정수이다.
구조식 1을 가진 인계 난연제는 본 출원인의 의하여 출원되어 등록된 특허등록번호 제387432호 “고분자량의 난연성 폴리에스터 중합물 및 이의 제조 방법"에 개시되어 있다. 그러므로 본 명세서에서 구조식 1을 가진 인계 난연제는 특허등록번호 제387432호에 기재된 인계 난연제를 의미한다.

상기 구조식(1)로 대표되는 인계 난연제의 함량은 인원자 기준으로 중합체 대비 0.05 내지 5중량%이며, 바람직하게는 0.1 내지 2중량%이다. 인 원자 함량이 0.05중량%보다 작으면, 난연 효과가 떨어지며, 또한 5중량%을 초과하면, 폴리에스테르 중합도가 떨어져, BCF 사의 물성이 저하된다.

이후 냉각구역(3)에서 속도 0.2∼1.0m/sec의 공기로 냉각시킨다. 이 때 냉각온도는 10∼35℃로 조절한다. 이 때 냉각 공기의 속도가 0.2m/sec 미만이면 냉각효과가 불충분하며, 1.0m/sec를 초과하면 사의 흔들림이 과도하여 방사 작업성에 문제가 된다. 또한 냉각 온도가 10℃ 미만이면 경제적인 측면에서 불리하고 35℃를 초과하면 냉각 효과가 떨어진다.

냉각 후 오일링을 하는 스핀 피니쉬(spin finish)단계를 거치는데 피니쉬 어플리케이터(4)에서 니트(neat)타입 유제 혹은 수용성 유제를 사용하여 오일링함으로써 사의 집속력과 윤활성, 평활성을 높여준다.

이후 공급롤러(5),(6)에서 가열 상태로 100∼1,000m/min의 속도로 필라멘트를 연신롤러에 공급한다. (7)연신롤러는 공급롤러로러부터 공급된 필라멘트를 가열상태로 원사의 강도가 1.0g/denier 이상, 신율이 10 내지 90% 수준이 되도록 속도를 조절하여야 하며, 연신롤러를 통과한 필라멘트는 벌킹성을 부여하기 위해 텍스처링 노즐이 있는 텍스처링 유니트(8)을 통과하며 이 때 텍스처링 유니트 내부에서 가열 유체를 분사하여 필라멘트가 불규칙한 3차원으로 권축되게 한다.

이때 가열 유체의 온도 및 압력은 각각 150∼280℃ 및 3∼10kg/cm²인 것이 바람직하며, 이는 150℃ 및 3kg/cm²미만에서는 텍스처링 효과가 떨어지고 280℃ 및 10kg/cm²를 초과하면 필라멘트에 손상을 초래한다.

텍스처링 유니트를 통과한 필라멘트는 냉각구간(9)을 거치면서 냉각되어 교락기(10)을 통과한다. 이 부분에서는 사의 집속력을 좋게 하기 위해 교락(Interlace)을 주게 되는데 0∼40회/m의 범위로 부여한다. 40회를 초과하여 교락을 줄 때는 염색, 후가공을 거쳐도 교락이 풀리지 않은 상태가 그대로 유지되어 카펫의 외관을 손상시킨다.

이후 릴렉스롤러(11)에서 연신롤러 속도보다 느리게 하여 실을 통과시키고, 최종 권취기(12)에서 권취한다. 권취기의 속도는 보통 권취장력을 감안하여 릴렉스 롤러(11)의 속도 빠르게 또는 느리게 한다. 이 때 릴렉스 롤러의 속도가 연신롤러 속도보다 빠르면 벌키성이 감소되고 원사의 수축이 크게 일어나며, 너무 느리면 실의 장력이 낮아 작업에 지장을 초래한다.

상기 방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지만으로 제조한 BCF에 관한 것이며, 카펫 용도에 따라 원착사 제조시에는 단계별 공정은 상기와 동일하며 다만 원료 공급하는데 있어 베이스 칩 투입량에 착색제를 투입하여 방사함으로써 원착사를 제조하는 것도 가능하다.

본 발명에 의해 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 벌키 연속 필라멘트 는 하기와 같은 물성을 나타낸다.

1) 크림프율: 5∼50%, 2)강도 : 1.0g/d 이상, 3)신율 : 10∼90%

또한, 상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 벌키 연속 필라멘트는 후공정을 거쳐 카펫으로 제조된다. 본 발명의 BCF 사로 제조된 카펫은 당업자에게 공지된 임의의 방식으로 제조할 수 있다. 바람직하게는 다수의 BCF 사를 함께 케이블 가연및 열고정 시킨 다음, 이어서 1차 배면으로 직조한다. 이어서 라텍스 접착제 및 2 차배면을 도포한다. 대략 2 내지 20mm의 파일 높이을 갖는 컷 파일 스타일 카펫 또는 루프 파일 스타일의 카펫을 제조할 수 있다. 이때 카펫의 중량은 400 내지 4000g/m²이다.

본 발명의 카펫 난연성을 더욱 증가시키는 방법으로 프리코팅 또는 백킹공정에서 난연제를 첨가할 수 있다.

프리 코팅 공정에는 SBR 라텍스와 탄산칼슘이 주로 사용된다. 또한 타일 카펫 제조시에는 PVC나 SBS(스티렌 부타디엔 스티렌)수지와 함께 탄산칼슘이 주로 백킹 보강재로 사용되는데 이때 사용되는 탄산칼슘 사용량의 일부를 무기계 난연제로 대체 투입해서 난연성을 부여할수 있다.

상기 무기계 난연제로는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화칼슘과 같은 금속산화물이 바람직하다.또한 상기 무기계 난연제는 2종이상 혼합하여 첨가할 수 있다.

수산화알루미늄은 다른 무기계 난연제에 비하여 상대적으로 가격이 저렴한 장점이 있지만 충분한 난연성을 확보하려면 상당히 많은 양을 투입해야 하는데, 프리 코팅 공정에서는 백킹공정에 비하여 얇은 코팅층을 형성하기 때문에 많은 양의 난연제가 쓰일 수 없어 난연성 개선에는 한계가 있다.

프리 코팅이나 백킹공정에서 난연효과를 위하여 투입하는 수산화금속 화합물 난연제는 SBR라텍스나 PVC수지 100중량부에 대하여 50 내지 300중량부를 사용함이 바람직하다. 50중량부 미만이면 난연 효과가 미흡하고, 300중량부 이상은 코팅면이나 백킹면의 물성저하로 적용이 불가능하다.

수산화금속 화합물 난연제의 입자크기는 난연제의 종류에 따라 다르지만 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘은 평균 입자크기는 0.5∼2.0 ㎛가 적당하며 최근에는 개발되고 있는 나노 입자 크기의 약제를 사용하면 분산성이 더욱 양호하여 고르게 섞이게 되고 수지층의 기계적 물성저하가 적어서 더욱 바람직한 결과를 얻을수 있다.

도 2은 본 발명에 따른 방음 소재(20)의 단면도를 도시한 것이다.

도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 방음 소재(20)는 카펫 층(21), 접착 층(22) 및 흡수 층(23)을 포함한다. 카펫 층(21)은 인계 난연제를 0.05 내지 5 중량% 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 바람직하다. 본 발명에 따른 방음 소재(20)의 카펫 층(21)은 일반적으로 알려진 공지의 카펫 소재, 예로 나일론, PP 또는 일반 PET 섬유로 형성이 될 수 있다.

본 발명에 따른 방음 소재(20)의 카펫 층(21)의 파일 형태도 특별히 한정되지 않고 컷 파일, 루프 파일 등 어느 형태여도 좋다. 또한 카펫층에 사용되는 카펫은 기포지 하면에 파일 빠짐 방지용 라텍스을 코팅한 상태로 사용해도 좋고, 필요에 따라서 백킹까지 완료된 형태로 사용해도 좋다. 본 발명에 따른 카펫 층(21)은 공지의 벽면 소재의 표면층에 비하여 유효 표면적이 훨씬 크기 때문에 음의 흡수 효과가 뛰어난 장점을 가진다. 유효 표면적은 빛 또는 소리가 소재면에 수직으로 입사하는 경우 반사 또는 산란되지 않고 직접 도달하는 부분의 면적이 될 수 있다.

비표면적이 단위 무게에 대한 면적을 나타내지만 유효 표면적은 겉보기 표면적과 관련되며, 흡음 제품의 흡음성능은 비표면적 보다는 유효 표면적과의 상관성이 더 크다. 이와 같은 유효 표면적은 표면이 편평하지 않고 굴곡을 가진 경우 더 큰 값을 가질수 있다. 소재 표면이 거칠기를 가질 경우 실질적으로 유효 표면적을 측정하기 어렵게 된다. 그러므로 유효 표면적은 소재의 단면적과 관련하여 일정한 방법에 따라 결정될 필요가 있다. 본 특허에서는 흡음층의 단위 면적 1m² 내에 존재하는 섬유의 표면적 값을 유효 표면적(m²)이라 정의하였다. 본 발명에 사용된 카펫층 소재의 유효 표면적은 20~1５0m²인 것이 적합하였다. 유효 표면적 20m² 미만이면 흡음효과가 작아서 부적합하고 1５0m²를 초과하면 단위 면적당 지나치게 많은 섬유 가 존재하거나 파일 길이를 길게 제직해야 하므로 소재의 중량이 커지고 경량성 확보가 어려워 바람직하지 않다.

음의 흡수 및 빛의 흡수는 표면의 굴곡과 관련을 가진다. 본 발명의 따른 방음 소재(20)의 카펫 층(21)은 표면이 일정한 굴곡 면을 형성하게 된다. 굴곡 면을 산 및 골로 나누어질 수 있고 이와 같은 산과 골이 연속되어 배열되어 있다. 굴곡 면에서 산 및 골 사이의 높이 차이가 커질수록 음의 흡수효과는 좋아질수 있다. 그러나 산과 골의 높이 차이가 커질수록 미세한 먼지 또는 이물질의 발생, 항균의 문제 및 후처리의 어려움의 발생하게 된다. 그리고 카펫층을 가진 방음 소재가 벽이나 천정에 시공했을 때 공간 자치나 시공의 용이성과 관계된 제품의 중량과 흡음성능을 종합적으로 고려하여 카펫 층(21)의 두께가 제한되거나 또는 밀도가 제한될 필요가 있다. 카펫층의 두께는 2~20 mm가 될 수 있고 바람직하게는 5~10mm가 적합하며 카펫층 소재의 밀도는 50~300 kg/m³가 적합하다. 카펫의 두께나 밀도가 설정된 범위 미만이면 흡음 기능이 충분치 않고 설정범위를 초과하면 공간을 많이 차지하고 경량성을 확보하기 어려워 시공이 난해하므로 바람직하지 않다.

카펫 층(21)은 접착 층(22)을 이용하여 흡수 층(23)과 결합이 된다. 흡수 층(23)은 공지된 임의의 흡음 및 충격 흡수 물질로 만들어질 수 있지만 바람직하게는 암면(mineral wool), 우레탄 폼(Urethane Foam), 멜라민 폼 또는 펠트, 부직포로 형성될 수 있다. 그리고 접착 층(22)은 열가소성 수지가 사용 될 수 있다. 흡수 층(23)은 소리의 흡수 또는 충격 및 진동 흡수 기능을 가진다. 실질적으로 소 리는 카펫 층(21)에 의하여 일부 흡수되고 그리고 나머지는 흡수 층(23)에 의하여 제거될 수 있다. 충격 및 진동 흡수도 동일하게 일부는 카펫 층(21)에 의하여 나머지 부분은 흡수 층(23)에 의하여 소진이 된다. 흡수 층(23)은 방음 소재(20)의 내부 층을 형성하므로 외관 또는 미세한 물질의 발생과 같은 문제가 발생할 수 없다. 그러나 소리 및 충격의 완전한 흡수 또는 외부로의 전달의 완전히 차단을 고려하여 형성되어야 한다. 그러므로 흡수 층(23)은 적합한 두께 및 강도를 가질 필요가 있다. 흡수 층(23)은 카펫 층(21)에 비하여 충분히 두꺼워질 수 있고 그리고 강도가 충분히 작아야 한다. 소리 또는 충격 및 진동의 충분한 흡수를 위한 두께는 10 내지 50mm가 되고 바람직하게는 20 내지 30mm이며 흡수층의 밀도는 50 ~ 300 kg/m³ 가 적합하다. 흡수층의 두께나 밀도가 설정된 범위 미만이면 흡음 기능이 충분치 않고 설정범위를 초과하면 공간을 많이 차지하고 경량성을 확보하기 어려워 시공이 난해하므로 바람직하지 않다.

접착 층(22)은 카펫 층(21) 및 흡수 층(23)을 결합시키며 다양한 형태의 공지의 열가소성 수지가 사용될 수 있고 예를 들어 아크릴수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀계 수지, 저융점 폴리에스테르(PET) 수지 중에서 선택되어진 것을 파우더, 펠렛 또는 핫멜트 필름 형태로 적용시킬수 있다. 카펫층과 흡음층이 부착하게 되는 어느 한면에 열가소성 수지 파우더를 살포하거나 펠렛을 일정 간격으로 배치하거나 핫멜트 필름 형태로 배치시키고 가열 용융하여 카펫층과 흡음측을 밀착시켜 가압, 부착하게 된다. 이때 사용되는 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에 틸렌-초산비닐수지(EVA 수지) 등이 사용될 수 있고, 핫멜트 필름은 최종 제품의 원활한 흡음 성능을 위하여 구멍이 일정 간격으로 뚫린 핫멜트 필름을 사용함이 바람직하다. 접착 층(22)은 카펫 층(21) 및 흡수 층(23)의 결합을 위한 것이므로 특별히 형태 및 소재의 제한이 없다. 다만 두께가 얇을수록 유리하고 바람직하게는 1 내지 6 mm의 두께로 형성될 수 있다. 실질적으로 카펫 층(21)과 흡수 층(23)이 직접 접촉하는 것이 소리 및 진동 또는 충격의 흡수에 유리하다.

카펫 층(21), 접착 층(22) 및 흡수 층(23)을 가진 방음 소재(20)는 이 분야에서 사용되는 공지된 실내 건축용 소재에 부착되어 벽면, 천정 또는 바닥 소재로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방음 소재(20)는 항균, 소취 또는 유해 물질 제거를 위한 다양한 기능 층이 카펫 층(21)의 하부 또는 상부에 형성될 수 있다. 이와 같은 기능 층들은 카펫 층에 코팅이 될 수 있다. 대안으로 해당 기능을 가진 물질을 카펫 층(21)을 위한 카펫에 제조 공정에서 첨가시키거나 또는 접착 층(22)의 형성 소재에 혼합시키는 방법으로 형성될 수 있다.

< 벌키 연속 필라멘트 물성 평가방법>

1) 고유점도(I.V.)

페놀과 1,1,2,3-테트라클로로에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약(90℃)에 시료 0.1g을 농도가 0.4g/100ml 되도록 90분간 용해시킨 후 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식에 의해 R.V.값 및 I.V.값을 계산하였다.

상기 식에서, C는 용액 중의 시료의 농도(g/100ml)를 나타낸다.

2) 강도, 신도

KS, K 0412(Filament사의 강도 및 신도 시험방법)규격에 의거 실험하였으며 측정전 실험조건은 시료장 20cm, 인장속도 200mm/min, 초하중은 20g, 꼬임은 8회/10cm로 실험한다.

3) 크림프율

TYT-EW(Textured Yarn Tester) 측정기기에 의해 측정, 측정길이는 20m, 2m 간격으로 5회 측정하며 Heating zone의 온도는 130℃, 측정속도는 20m/min이다.

4) 데니어

원사 9,000m의 무게(g)

5) 난연성

제조된 섬유를 한국의 KS M 3032 규격으로 시험하여 LOI(한계산소지수, Limited Oxygen Index)를 평가 하였다.

6) 연소성

제조된 카펫을 ASTM E 648-99 규격으로 시험하여 평가하였다.

7) 카펫 표면적 평가

카펫층의 유효표면적은 카펫층을 가로, 세로 각각 10cm 크기인 0.01m² 면적으로 자른 후 기포지 상단에 존재하는 섬유를 최대한 기포지에 가깝게 깎아내어 무게(g)를 측정한다.

깎아낸 섬유의 일부를 취하여 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 방법을 기초로 한 표준 ASTM D3663-92에 따른 질소 흡착법으로 비표면적(m²/g) 측정하고 이 값에 0.01m²에서 깎아낸 섬유 무게(g)와 100을 곱하여 1m² 내에 존재하는 섬유의 표면적 값인 유효 표면적(m²)을 구하였다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 펠트의 유효표면적은 표면이 굴곡이 없는 2차원 평면이므로 1 m²당 1의 값을 갖는다.

8) 흡음률의 평가

흡음재료의 표면에 입사하는 음의 에너지를 Ei, 그 표면에서 반사하는 음의 에너지를 Er 이라 할때 흡음률(α)은 다음과 같이 정의한다.

α= 1- (Er/Ei)

흡음률의 측정은 KS F 2805 규격에 따라서 랜덤입사에 가까운 조건이 실현되는 잔향실에서 측정한 잔향실법 흡음률로 평가하였고 흡음률의 값은 중심 주파수 250, 500, 1000, 2000Hz에서의 흡음률 값의 산술평균값으로 표시하였다.

<실시예 1>

테레프탈산(TPA) 8650g, 에틸렌글리콜(EG) 2700g으로 조제된 슬러리를 세미배치 공법으로 에스테화 반응을 진행하였다. 이때 에스트화 반응조의 온도는 250 내지 260℃로 유지하였다. 제조된 올리고머를 중축합 반응조로 이송하였다. 난연제로는 상기 구조식[1]에서 n=1 R¹=R²=CH₂CH₂OH인 물질이 EG에 65중량% 녹아있는 것을 사용하였다. 난연제 용액을 1380g 투입한 후 UV 안정제로 망간아세테이트 및 인산을 망간 및 인 원자 기준으로 각각 55ppm 내지 50ppm 되게 투입하고 촉매로 EG에 2 중량% 녹아있는 안티몬 트리옥사이드용액을 200g 투입하여 중축합 반응을 실시하여 고유점도(IV) 0.65dl/g의 중합체를 얻었다.

68홀(Hole)이며 Y형 단면을 갖는 방사구금을 통하여 고유점도가 0.65, 수분율 120ppm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 275℃로 용융방사한다. 방사구금을 빠져나온 폴리머는 노즐 하부에서 0.5m/s, 18℃의 냉각 공기에 의해 냉각된 후 유제 공급장치를 통과한다. 유제를 부여받은 원사는 90℃, 620m/min 속도로 공급롤러를 거쳐 연신롤러에서 170℃, 2,834m/min의 속도로 연신된다. 연신롤러를 통과한 원사는 텍스처링 노즐을 통과하며 크림프를 부여받는다. 이 때 가열 유체인 스팀의 온도는 188℃, 압력은 4.8kg/cm²이며 배압은 2.5kg/cm²이다. 이 후 냉각수에 의해 냉각된 후 집속장치에서 4.0kg/m²의 압력으로 교락을 20회/m부여한다. 릴렉스롤러를 2250m/min으로 통과하며 26%정도 릴렉스된 후 와인딩 머신(Winding Machine)에서 권취된다. 이러한 공정으로 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 BCF 원사의 데니어, 강도, 크림프 난연성 값을 표1에 나타내었다.

표 1

구분	데니어	강도(g/d)	신율(%)	크림프(%)	인 함량 (중량%)	난연성(LOI)
실시예 1	1233	3.28	32.4	17	0.60	29

<실시예2>

실시예1에서 제조한 인계 난연제가 포함된 1233den/68fila 원착 PET BCF로 cut pile 형태로 직조한 카펫을 라텍스로 백코팅후 PVC수지를 사용하여 PP소재 2차 기포지에 접착하여 백킹한 것을 카펫층으로 사용하였다. 백킹 완료된 카펫층의 두께는 9mm, 밀도는 195kg/m³이다.

흡수층은 두께 25mm, 밀도 12kg/m³인 멜라민 폼을 사용하였다.

카펫층과 흡수층의 접착은 카펫층의 뒷면에 폴리에틸렌 파우더를 400g/m²로 산포하고 150℃열풍으로 가열하여 용융시킨후 흡수층 소재를 포개면서 냉각 가압롤을 통과시켜 부착하였다.

<실시예3>

실시예 2에서 직조한 카펫을 2차 기포지에 백킹하지 않고 라텍스 백코팅까지만 한것을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 제조함.

<비교예1>

카펫층 대신 두께 10mm, 밀도 190kg/m³인 PET 압축펠트를 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 제조함.

표 2

	유효 표면적 (㎡)	흡음률(α)
실시예2	69	0.79
실시예3	69	0.81
비교예1	1	0.73

표 2에서 알 수 있듯이 본 발명의 실시예 2 내지 3에서 흡음률이 뛰어난 카펫층을 가진 실내 건축용 흡음 소재가 얻어진다. 실시예 3의 경우 백킹하지 않는 카펫층 소재를 사용하였는데 카펫층이나 흡음층에 비하여 상대적으로 하드한 백킹층에서 소리가 반사되는 현상이 없으므로 좀 더 효과적으로 소음이 흡음층까지 전달되어 흡수되므로 약간 더 양호한 흡음율 수치를 나타낸다.

이에 비하여 비교예 1은 카펫층 대신 표면이 평평한 PET 압축 펠트를 표면에 사용한 경우인데, 흡음 성능이 다소 떨어질 뿐 아니라 카펫층이 표면에 형성될 때의 색상이나 패턴효과를 부여할 수 없어서 벽체나 천정용 인테리어 소재로는 그다지 바람직하지 않다.

위에서 본 발명은 실시 예로서 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로서 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다는 것은 자명하다.

본 발명에 따른 방음 소재는 난연성, 흡음 진동 또는 충격 흡수 기능을 뛰어나므로 다양한 형태의 실내 건축의 벽면, 바닥 및 천정 소재로 사용될 수 있다.

Claims

실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재에 있어서,

하기 구조식 [1]의 인계 난연제를 인 원자 기준으로 0.05 내지 5 중량% 함유하고 그리고 그리고 산과 골이 연속적으로 배열되어 균일한 굴곡 면을 형성하는 파일을 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층;

카펫 층에 결합되는 흡수 층; 및

카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함하는 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재:

구조식[1]

상기식에서 R¹ 및 R²는 수소원자 또는 탄소수 2 내지 4의 w-하이드록시기를 갖는 같거나 다른 라디칼기이고, n은 1 내지 5의 정수이다.
청구항 1에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 카펫 층은 1m²당 유효 표면적이 20~150m²임을 특징으로 하는 실내 건축용 흡음 소재.
청구항 1에 있어서, 흡수 층은 멜라닌 폼, 우레탄 폼, 부직포, 펠트 및 암면으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 소재.
청구항 1에 있어서, 접착제는 아크릴수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀계 수지 및 저융점 폴리에스테르(PET) 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 소재.
청구항 1에 있어서, 카펫 층, 접착제 층 및 흡수 층의 두께는 각각 2 내지 20 mm, 1 내지 6 mm 및 10 내지 50 mm가 되는 것을 특징으로 하는 소재.
청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 하나의 소재를 포함하는 벽면 소재.