KR100824703B1 - 난연성 경량의 적층흡음시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡음성이 우수한 난연성 및 경량의 흡음시트에 관한 것으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체에서 선택되는 어느 하나 이상의 저융점 열가소성수지 섬유(a)와 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 나일론계, 열융해성 불소수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치를 이용하여 한 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트에 난연액을 함침시킨 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트에 관한 것이다.

난연, 흡음재, 경량, 적층

Description

난연성 경량의 적층흡음시트{Laminated acoustic absorption sheet with frame retardant}

본 발명은 경량의 적층 흡음시트에 관한 것으로, 우수한 강도 및 기계적 물성과 난연성을 갖는 적층흡음시트에 관한 것이다.

산업발달이 가속화됨에 따라 소음으로 인한 피해가 증가되고 있으며 이에 따라 각종 흡음재의 개발이 시도되어 왔다. 종래의 흡음재로서는 주로 폐타이어칩, 코르크, 발포고무 등이 사용되어 왔으나, 이러한 흡음재료는 가격이 저렴하고 환경친화적인 장점이 있으나 충진두께가 불일정하며 작업속도를 저하시키며 크랙이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 코르크나 발포고무의 경우 충진두께가 일정하고 시공성이 우수한 장점이 있으나, 공정이 복잡하고 틈새가 분리되며 크랙이 생기는 문제점이 역시 발생하였다.

따라서 폴리에스터 섬유를 이용하여 제조한 흡음보드, 우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지를 발포시킨 재료 등을 이용한 흡음재들이 개발되고 있다.

그러나 폴리에스터 섬유 등을 이용한 흡음재의 경우, 난연성 흡음재를 제조 하기 위하여 액상의 난연제를 함침시키는 경우 흡음재의 중량이 크게 증가하게 되어 운송 및 시공 시 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 액상의 난연제를 함침시키는 경우에도 중량이 크게 증가하지 않도록 하기 위하여 경량의 판재를 제조하게 되었고, 이러한 경량의 판재를 액상의 난연제에 함침시킴으로써 난연 효과도 달성할 수 있었다.

본 발명은 경량의 흡음시트 및 이를 이용하여 액상의 난연제를 함침시킨 난연성 경량의 적층흡음시트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 우수한 강도 및 기계적 물성을 갖는 적층흡음시트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 경량의 난연성 적층흡음시트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체에서 선택되는 어느 하나 이상의 저융점 열가소성수지 섬유(a)와 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 나일론계, 열융해성 불소수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼 블 시트 제조장치를 이용하여 한 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트에 난연액을 함침시킨 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 섬유들의 굵기를 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합하여 사용하는 경우 우수한 경량화 및 강도를 발현할 수 있음을 발견하게 되었다.

본 발명은 상기와 같이, 중공섬유 및 복합공기교락사와 같은 공기를 내부에 포함할 수 있는 특수한 구조의 섬유들을 사용하여 벌키한 다층구조의 3차원 네트워크가 형성되어 미세한 기공층을 가지는 경량의 적층시트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 섬유의 굵기를 서로 다른 두 종류의 특정한 범위로 사용함으로써 섬유들 사이에 공극이 형성되도록 함으로써, 경량화되고 우수한 강도와 함께 흡음 및 단열성이 향상되는 것을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서 상기 매트는 저융점 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 매트의 적층 시 한 층 이상으로 적층되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2 ~ 4층으로 적층을 하는 것이 강도 및 흡음성을 증가시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 필요에 따라 제조된 적층흡음시트의 일면 또는 양면에 목재, 금속, 종이 재질의 시트를 접착시키는 것도 가능하며, UV코팅 또는 무늬를 인쇄하는 것도 가능하다.

본 발명에서 상기 저융점 열가소성수지 섬유(a)는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 용융점이 80 ~ 120℃인 섬유를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서는 상기 저융점 열가소성수지 섬유의 함량은 30 ~ 95 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 30중량% 미만으로 사용하는 경우 목적으로 하는 경량 및 단열, 흡음성을 만족할 수 없으며, 95 중량%를 초과하는 경우 만족할만한 경량화를 달성할 수 없다.

본 발명에서 상기 열가소성수지 중공섬유(b)는 섬유의 내부가 빈 공간으로 형성된 것을 의미하는 것으로, 중공섬유의 내열성이 200℃이상, 구체적으로는 200 ~ 280℃인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 내열성은 유리전이온도 또는 용융온도(용융점)를 의미하는 것으로, 이러한 중공섬유를 사용하는 경우 중공섬유의 내부에 형성된 공동(空洞)이 스탬퍼블 시트 제조장치를 통과하는 과정에서도 상기 저융점 열가소성수지 섬유보다 높은 내열성을 가짐으로써 그 형태를 일정부분 더 잘 유지하여 최종시트의 흡음성 또는 단열성을 증가시켜 준다. 이러한 중공섬유로는 예를 들면, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 나일론계, 열융해성 불소수지 등의 열가소성수지 중공섬유를 사용할 수 있으며, 공동(空洞)이 원형, 삼각형 등 어떠한 형상을 갖는 것도 가능하며, 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 열융해성 불소수지로는 테트라 플루오르 에틸렌-헥사 플루오르 프로필렌 공중합체(FEP)，테트라 플루오르 에틸렌-펠플루오르 알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)，테트라 플루오르 에틸렌 -헥사 플루오르 프로필렌-펠플루오르 알킬 비닐 에테르 공중합체(EPA)，테트라 플루오르 에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE) 등을 사용할 수 있다. 이러한 중공섬유를 사용하는 경우, 섬유 내부의 빈 공간에 의해 흡음 및 단열 효과가 더욱 우수하게 된다.

또한, 상기 폴리에스테르 복합공기교락사(b)는 폴리에스테르 중공섬유와 고수축 폴리에스테르섬유를 동시에 공급하여 인터레이스 노즐에서 분산되는 공기에 의해 매듭을 형성하여 두 사가 집속이 된 상태의 혼섬사를 의미하는 것으로 원료 섬유인 폴리에스테르 중공섬유는 완전 연신한 것이나 반연신한 것을 사용하여도 무방하나 고수축 폴리에스테르섬유와의 수축력 차이를 크게 발현시켜 벌키 구조를 부각시키기 위해서는 반연신한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이러한 폴리에스테르 복합공기교락사의 예로서, 우리나라 공개특허공보 10-2004-0049035호에 기재된 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명은 상기의 폴리에스테르 복합공기교락사를 사용함으로써 공기를 함유하고 있는 벌키한 구조에 의해 더욱 경량의 시트를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성한 것이다. 또한 본 발명에서 상기 복합공기교락사 역시 내열성이 200℃이상, 구체적으로는 200 ~ 280℃인 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사는 선택적으로 사용하거나 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 5중량% 미만으로 사용하는 경우 목적으로 하는 경량, 단열 및 흡음성능을 달성할 수 없으며, 70 중량%를 초과하는 경우 제조비용이 상승하게 된 다.

또한, 본 발명은 상기 적층시트의 제조 시 사용되는 섬유들의 굵기를 선택적으로 사용함으로써 제조되는 적층시트의 물성을 조절할 수 있다. 특히, 상기 시트 시 섬유는 10 ~ 20 데니아인 섬유를 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유를 5 ~ 80 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 10 ~ 20 데니아로 사용하고, 저융점 열가소성수지 섬유(a)를 2 ~ 7 데니아로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

상기 10 ~ 20 데니아인 섬유는 콘크리트 타설시 철근이 하는 역할과 같이, 강도를 보강하는 역할을 하게 되며, 2 ~ 7 데니아인 섬유는 공간부를 형성하게 되어 우수한 흡음/단열효과 및 강도를 달성할 수 있다.

본원발명에서 상기 10 ~ 20 데니아인 섬유와 2 ~ 7 데니아인 섬유로 한정한 이유는 상기 섬유들을 혼합하여 사용하는 경우 본원발명에서 목적으로 하는 충분한 강도와 함께 우수한 흡음/단열 효과를 달성할 수 있었기 때문이다. 또한 이들의 함량의 범위를 한정한 이유도 마찬가지로 본 발명에서 목적으로 하는 범위의 강도와 흡음/단열성을 만족하는 범위 내에서 사용하기 위함인 것이다.

즉, 본원발명은 섬유들의 굵기에 따라 또는 섬유들의 종류에 따라 자유롭게 조절을 하여 적층흡음시트를 제조할 수 있으며, 이들을 조절함으로써 다양한 물성을 갖는 적층흡음시트를 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 난연액은 제한이 없지만, 예를 들면, 인계 난연제, 할로겐난연제 등을 사용할 수 있고, 그 물질에 제한을 받는 것은 아니다. 또한, 다음과 같은 난연제 조성물을 사용할 수도 있다. 메틸셀룰로오즈 20 ~ 40중량%, 붕산 10 ~ 15중량%, 붕사 5 ~ 10%, 수산화나트륨0.01 ~ 1중량%, 트리페닐포스페이트 1 ~ 10 중량% 및 물 40 ~ 60 중량%를 혼합한 혼합액 100 중량부에 대하여 규산소다 10 ~ 50 중량부를 혼합하여 사용한다.

이하는 본 발명의 자동차 내장재용 적층시트를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

a) 저융점 열가소성수지 섬유(a)와 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 혼합한 후, 개섬하는 단계;

b) 상기 혼합/개섬한 섬유들을 소면기를 통과시켜 매트를 형성하는 단계;

c) 상기 매트를 한 층 이상으로 적층하는 단계;

d) 상기 한 층 이상으로 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하는 단계;

e) 상기 적층된 매트를 다수개의 타공이 형성된 플레이트형의 컨베이어벨트를 구비한 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 상기 타공을 통해 열풍이 적층된 매트의 내부까지 전달되도록 예열한 후, 상기 내부까지 열이 전달되어 용융된 상태의 적층 매트를 열융착, 가압, 냉각 및 컷팅하는 가공단계;

f) 난연액이 담겨진 반응조에 상기 적층매트를 함침시킨 후 꺼내어 건조시키는 단계;

에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트를 제조할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 적층부직포는 스탬퍼블 시트 제조장치의 예열존을 거 쳐 분섬 및 용융됨으로써 열가소성 섬유가 엉켜진 보강섬유의 사이로 침투되며, 용융된 적층부직포는 가압존의 가압롤러들을 통과하여 가압되어 일정한 두께의 적층시트로 제조된다. 이때 상기 스탬퍼블 시트 제조장치는 변경하여 사용 가능하므로 상기의 예열, 열융착, 가압, 냉각 및 커팅하는 단계는 장치의 조합에 따라 변경될 수 있으며, 이들의 구체적인 온도, 압력 등의 요소들도 변경이 가능한 것이므로 본 발명에서는 한정하지 않는다.

본 발명에서 상기 스탬퍼블 시트 제조장치는 본 출원인이 이전에 출원한 우리나라 특허출원 제10-2006-0099597호 및 제10-2006-0103752호에 도시된 바와 같다.

본 발명은 상기의 스탬퍼블 시트 제조장치의 타공이 형성된 플레이트형의 컨베이어벨트에 의해 여러 층으로 적층이 되는 경우에도 내부까지 열이 전달되어 용융되므로 접착력이 우수하고, 강도가 향상된 적층시트를 제조할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

이하 실시예는 다음의 물성에 의해 제조된 것을 사용하였다.

*폴리에스테르 복합공기교락사 : 폴리에스테르 반연신 중공필라멘트와 비수 수축율이 30%인 고수축 폴리에스테르 필라멘트를 인터레이스에 속도 400m/분, 공기압력을 3바로 조정하여 인터레이스하여 제조한 복합공기교락사를 사용하였다.

*난연액 : 메틸셀룰로오즈 30중량%, 붕산 12중량%, 붕사 8%, 수산화나트륨 0.5중량%, 트리페닐포스페이트 8.5 중량% 및 물 41 중량%를 혼합한 혼합액 100 중량부에 대하여 규산소다 50 중량부를 혼합하였다.

[실시예]

1종류의 매트로 적층된 3-layer 적층시트의 제조

5 데니아의 폴리에스테르 섬유(용융온도 110℃) 45 중량%와, 15 데니아의 폴리에스테르 복합공기교락사(용융온도 245℃) 55 중량%를 혼합, 개섬한 후 원통형 실린더형의 카딩기를 통과시켜 매트를 제조하였다.

상기 제조된 매트를 세 겹으로 적층한 후, 니들펀칭에 의해 고정하여 20mm 두께로 적층하였다. 이를 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 170℃, 200℃, 230℃의 온도로 각각 예열된 롤러를 8M/min의 속도로 통과시켜 10mm 두께의 시트를 제조하였으며, 다시 90℃의 에어 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시켜 7mm두께의 시트를 제조하였으며, 50℃의 워터 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시키고, 30℃의 워터 쿨 존을 8M/min의 속도로 통과시켜 최종적으로 5mm 두께의 적층시트를 제조하였다.

제조된 적층시트를 난연액에 충분히 함침시킨 후 꺼내어 130℃에서 30분간 건조하였다. 제조된 흡음시트 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 흡음성은 관내법을 이용하여 측정한 것으로, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz에서 측정한 평균값을 나타낸 것이다.

표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 적층흠음시트는 경량의 시트를 제조할 수 있었으며, 기계적 물성뿐만 아니라 난연성이 우수하여 건축용 내장판재로 사용하기에 적합한 것을 알 수 있었다.

이상에서 살핀 바와 같이, 본 발명은 저융점의 열가소성수지 섬유와 고융점의 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사를 일정 비율로 혼합 하여 사용함으로써 경량화 및 기계적 물성뿐만 아니라 친환경의 난연액을 함침함으로써 우수한 난연성을 갖는 건축용 판재로 적용이 가능하다.

Claims (6)

1. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 폴리에틸렌-폴리에스테르 공중합체에서 선택되는 어느 하나 이상의 저융점 열가소성수지 섬유(a)와, 상기 저융점 열가소성수지 섬유(a)에 비하여 용융온도가 높은 수지로 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 나일론계, 열융해성 불소수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 혼합, 개섬하여 매트를 제조한 후, 상기 매트를 스탬퍼블 시트 제조장치를 이용하여 두 층 이상으로 적층하여 제조한 적층시트에 난연액을 함침시켜 제조하는 난연성 경량의 적층흡음시트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 매트는 융점이 80 ~ 120℃인 저융점 열가소성수지 섬유 30 ~ 95 중량%와 융점이 200 ~ 280℃인 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사 5 ~ 70 중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,

   상기 매트는 10 ~ 20 데니아인 섬유가 20 ~ 95 중량%, 2 ~ 7 데니아인 섬유가 5 ~ 80 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트.
5. 제 1항, 제 2항, 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 난연액은 메틸셀룰로오즈 20 ~ 40중량%, 붕산 10 ~ 15중량%, 붕사 5 ~ 10%, 수산화나트륨0.01 ~ 1중량%, 트리페닐포스페이트 1 ~ 10 중량% 및 물 40 ~ 60 중량%를 혼합한 혼합액 100 중량부에 대하여 규산소다 10 ~ 50 중량부를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트.
6. a) 융점이 80 ~ 120℃인 저융점 열가소성수지 섬유(a)와, 융점이 200 ~ 280℃인 고융점 열가소성수지 중공섬유 또는 폴리에스테르 복합공기교락사(b)를 혼합한 후, 개섬하는 단계;

   b) 상기 혼합/개섬한 섬유들을 소면기를 통과시켜 매트를 형성하는 단계;

   c) 상기 매트를 두 층 이상으로 적층하는 단계;

   d) 상기 두 층 이상으로 적층된 매트를 니들펀칭으로 고정하는 단계;

   e) 상기 적층된 매트를 다수개의 타공이 형성된 플레이트형의 컨베이어벨트를 구비한 스탬퍼블 시트 제조장치로 공급하여 상기 타공을 통해 열풍이 적층된 매트의 내부까지 전달되도록 예열한 후, 상기 내부까지 열이 전달되어 용융된 상태의 적층 매트를 열융착, 가압, 냉각 및 컷팅하는 가공단계;

   f) 난연액이 담겨진 반응조에 상기 적층매트를 함침시킨 후 꺼내어 건조시키는 단계;

   를 갖는 것을 특징으로 하는 난연성 경량의 적층흡음시트 제조방법.