KR100938190B1 - 열성형 가능한 방음 시트 - Google Patents

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마이클 윌리엄 코아테스
마렉 키에르쯔코우스키
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아이.엔.씨. 코포레이션 피티와이 리미티드
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Abstract

본 발명은 고용융성 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 압축된 섬유 웨브에 의해 형성된 열성형 가능한 방음 시트에 관한 것으로서, 상기 접착성 섬유는 적어도 부분적으로 용융되어, 상기 압축된 섬유 웨브 내에서 상기 접착성 섬유가 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하고, 섬유 매트릭스 내의 틈새 공간을 감소시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 열성형 가능한 방음 시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 고용융성 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 섬유 웨브를 가열하여, 적어도 부분적으로 접착성 섬유를 용융시키는 단계; 및 상기 웨브를 압축시켜, 접착성 섬유가 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하도록 시트를 성형하고, 섬유 매트릭스 내의 틈새 공간을 감소시키는 단계를 포함한다.
Figure R1020087030574
열성형 가능한 방음 시트, 틈새 공간, 고용융성 섬유, 코팅.

Description

열성형 가능한 방음 시트{A THERMOFORMABLE ACOUSTIC SHEET}
본 발명은 음향 흡수용 재료에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열성형 가능한 방음 시트(thermoformable acoustic sheet)에 관한 것이다.
흡음(吸音)은 광범위한 산업용 및 가정용 용도에 필요하다. 이러한 수많은 용도에 있어서, 방음 재료는 예컨대 표면의 형태에 적합하거나 또는 특정 형태를 보유하는 것이 바람직하다. 상기 용도에 있어서, 방음 시트는 필요로 하는 형태로 열 성형하여, 상대적으로 용이하고 신속하게 제조할 수 있다. 흡음은 방음 시트 뒤의 임의의 다공성 매질의 음향 임피던스, 공기 간격(air space)의 깊이, 공기 유동 저항, 질량 및 강연도(剛軟度; stiffness)의 함수일 수 있다. 따라서, 예컨대 필요로 하는 형태로 성형하여 3차원을 부여하면, 강연도가 증가되고, 실용적 및 심미적 가치가 부가될 수 있다. 3차원 형태의 재료는 그 자체의 공기 간격을 제공하는 것이 중요하다. 따라서, 형태는 흡음 및 강연도에 주된 영향을 미친다. 열 성형 가능한(heat mouldable) 또는 열성형 가능한(thermoformable) 방음 시트의 특정 용도로는 자동차 산업용 용도, 특히 자동차의 언더 본네트(under bonnet) 절연체용 용도를 들 수 있다. 현존하는 언더 본네트 절연체는 성형된 흡음용 유리섬유 절연체를 사용한다. 이들 제품에 있어서, 수지로 처리된(resinated) 섬유유리 또는 펠트는 2층의 부직포 티슈 사이에 샌드위치 형태로 존재하고, 연속적으로 열 성형되어 시일링(sealing)된 가장자리부(edge)를 보유하는 소위(所謂) "비스킷(biscuit)"을 형성시킨다. 이러한 제품과 관련된 문제점은 성형 공정 속도(성형 부분 당 최대 2.5분)가 상대적으로 느리다는 점이다. 또한, 수지로 처리된 섬유유리(fiberglass)의 사용은 바람직하지 못한데, 이는 수지가 성형 공정 중에 독성 가스를 방출할 수 있으므로 수지로 처리된 섬유유리 고유의 바람직하지 못한 조작상의 문제점이 있기 때문이다.
자동차 산업에 있어서의 열성형 가능한 시트의 다른 용도의 예로는 휠 아치 라이닝(wheel arch lining), 헤드 라이닝(head lining) 및 부트 라이닝(boot lining)을 들 수 있다.
언더 본네트용 열가소성 텍스타일로부터 적당한 열성형 가능한 재료를 제조하려는 시도는 성공하지 못하였는데, 이는 일반적으로 작동 온도에서 직면하는 상기 재료의 낮은 휨 모듈러스(sag modulus) 조건 충족의 불능, 부적당한 성형 성능, 및 음향 흡수 성능에 필요한 공기 유동 저항의 균일성의 부족 중 1 이상에 기인한다.
본 발명의 목적은 열성형 가능한 방음 시트; 및 적어도 유용한 대안이 될 수 있는 상기 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
발명의 개요
본 발명의 일 실시양태에 있어서, 본 발명은 고용융성(high melt) 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 압축된 섬유 웨브에 의해 형성되는 열성형 가능한 방음 시트를 제공한다. 성형 도중, 상기 접착성 섬유는 적어도 부분적으로 용융되어, 압축된 웨브 내에서 상기 접착성 섬유가 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하고, 섬유 매트릭스 내의 틈새 공간(interstitial space)을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 접착성 코팅으로 열가소성 섬유를 처리하여, 공기 유동 저항을 증가시킨다.
본 발명의 다른 형태에 있어서, 1 이상의 추가 열가소성 섬유 웨브에 의해 성형된 코팅으로 열가소성 섬유를 처리하여, 공기 유동 저항을 증가시킨다.
바람직하게는, 추가의 웨브는 상당량의 접착성 섬유를 함유한다.
본 발명의 다른 실시양태에 있어서, 본 발명은 고용융성 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 섬유 웨브를 가열하여, 적어도 부분적으로 접착성 섬유를 용융시키는 단계; 및 상기 웨브를 압축시켜, 시트를 형성하는 단계를 포함하는, 열성형 가능한 방음 시트의 제조 방법을 제공한다. 압축된 시트에 있어서, 접착성 섬유는 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하여, 섬유 매트릭스 내의 틈새 공간을 감소시킨다.
본 발명의 방법의 일 형태에 있어서, 접착성 코팅으로 시트를 처리하여, 공 기 유동 저항을 증가시킨다.
*본 발명의 방법의 다른 형태에 있어서, 1 이상의 추가 열가소성 섬유 웨브에 의해 성형된 코팅으로 열가소성 섬유를 처리하여, 공기 유동 저항을 증가시킨다.
열 및 압력 하에서의 섬유성 재료의 압축은, 고용융성 섬유를 코팅하고 고용융성 섬유에 연결되는 접착성 섬유의 적어도 부분적인 용융을 야기시켜, 섬유 매트릭스 내의 틈새 공간을 감소시키며, 섬유 매트릭스를 통한 공기 유동을 위한 미로(迷路; tortuous path)를 형성시키는 미로형(labyrinthin) 구조물을 생성시킨다. 고용융성 섬유는 거의 그대로 유지되지만, 약간의 연화가 허용될 수 있으며, 방음 시트에 있어서의 보강제(reinforcement)로서 작용할 수 있다.
방음 시트의 총 공기 유동 저항은 바람직하게는 275 mks 레일 내지 1100 mks 레일(Rayl), 보다 바람직하게는 600 mks 레일 내지 1100 mks 레일, 보다 훨씬 더 바람직하게는 900 mks 레일 내지 1000 mks 레일이다. 레일은 방음 임피던스를 측정하는 단위로, mks 단위는 1 파스칼-초/미터(Pa·s/m)에 해당한다. 방음 시트의 상기 공기 유동 저항 값은 후드(hood) 또는 언더 본네트 절연과 같은 용도를 위한 효과적인 흡음을 가능하게 한다. 이러한 관점에서, 본 발명에 따라 제조된 방음 시트는 다공성 림프(limp) 시트의 방음 거동을 나타낸다. 다공성 림프 시트는 낮은 주파수에서 우수한 흡음 성능을 나타낸다.
열성형 가능한 방음 시트는 최대 약 150℃의 온도에서 낮은 휨 모듈러스를 갖는 것이 바람직하다.
섬유성 재료는 다양한 데니어(denier)의 섬유의 배합물일 수 있다. 고용융성 섬유는 12 데니어 이하, 6 데니어 이하, 및/또는 4 데니어 이하이다. 접착성 섬유는 8 데니어 이하, 6 데니어 이하, 및/또는 약 2 데니어이다.
섬유성 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 부틸프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 1,4-시클로헥산디메탄올(PCT), 폴리락트산(PLA) 및/또는 폴리프로필렌(PP)로 이루어지는 군으로부터 선택되나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특수한 특성(예컨대, 높은 강도 또는 매우 높은 융점)을 보유하는 섬유를 사용할 수 있다. 상기 특수한 특성을 보유하는 섬유의 예로는 Kevlar
Figure 112008086216106-pat00001
, Nomex
Figure 112008086216106-pat00002
및 Basofil
Figure 112008086216106-pat00003
을 들 수 있다. 대안으로, 높은 융점을 갖는 섬유를 천연 섬유[예컨대, 울(wool), 헴프(hemp), 카네트(kanet) 등]으로 대체할 수 있다.
본 발명의 방음 시트를 제조하는데 사용되는 섬유성 재료의 웨브는 PCT 국제공개공보 WO 99/61693에 기재되어 있는 STRUTO
Figure 112008086216106-pat00004
방법에 의해 형성되고, 수직으로 정렬된 하이 로프트 열 접착(high loft thermally bonded) 부직포 섬유로부터 제조할 수 있다. 적당한 저융점 및 고융점의 재료를 사용하여, 각각의 섬유를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 방음 시트를 제조하는데 사용되는 섬유성 재료의 웨브는 크로스-래핑(cross-lapping) 및 열 접착(thermally bonding)에 의해 제조할 수 있다. 또한, 상기 웨브는 섬유의 카딩(carding), 및 니들 펀칭(needle punching)에 의한 콘솔리데이션(consolidation)에 의해 제조할 수 있다. 다른 선택에 따라, 상기 웨브는 다른 부직포 텍스타일 제조 방법[예컨대, 멜트 블로운법(melt-blown), 스펀 본드법(spun bond) 등]에 의해 제조할 수 있다.
또한, 접착성 섬유는 저용융성의 접착 또는 결합 섬유라고 알려져 있다. 접착성 섬유가 고용융성 섬유를 실질적으로 용융시키지 않으면서 부분적으로 용융될 수 있는 한, 고용융성 및 접착성 섬유용으로 각종 재료를 사용할 수 있다. 고용융성 섬유의 약간의 연화가 허용될 수 있다. 고용융성 섬유의 융점은 약 220℃를 초과하는 것이 바람직하다. 접착성 섬유의 융점은 바람직하게는 100℃ 내지 160℃, 보다 바람직하게는 120℃ 내지 150℃, 보다 훨씬 더 바람직하게는 135℃ 내지 145℃이다. 열가소성 섬유는 단일 성분 및 이성분(bicomponent) 형태로 유용하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이성분 섬유는 이산(離散)의 저융점 부분과 고융점 부분으로 형성될 수 있다. 상기 이성분 섬유("접착성 이성분 섬유")의 가열은 보다 높은 융점 부분을 그대로 유지시키면서 저융점 부분의 적어도 부분적인 용융을 야기시킨다. 따라서, 본 발명의 방법에 있어서, 섬유 웨브의 가열은 웨브 내에 존재하는 임의의 접착성 이성분 섬유 및/또는 접착성 섬유의 적어도 부분적인 용융을 야기시켜, 고용융성 섬유를 적어도 부분적으로 코팅하고, 상기 고용융성 섬유에 접합된다. 보다 높은 융점의 섬유, 및 임의의 접착성 이성분 섬유의 고융점 부분은 압착(compaction) 공정 후에도 그대로 유지된다.
방음 시트를 제조하는데 사용되는 섬유성 재료의 웨브의 웨브 중량은 바람직하게는 1000 g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 800 g/㎡ 이하, 보다 더 바람직하게는 600 g/㎡ 이하, 보다 훨씬 더 바람직하게는 400 g/㎡ 이하이다. 일반적으로, 상기 웨브는 최대 15배 내지 25배로 압착된다.
본 발명의 방법의 압착 공정은 임의의 적당한 공지의 방법[예컨대, 임의의 플래트 베드(flat bed) 라미네이터(laminator) 또는 칼렌더(calender) 방법]으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 섬유성 재료는 높은 비율(바람직하게는 50% 이상)의 접착성 섬유 및/또는 접착성 이성분 섬유(bicomponent fiber)를 보유하는 단일층으로 제조한다. 상기 단일층의 섬유성 재료는 180℃ 내지 220℃(바람직하게는 190℃ 내지 200℃)에서 1분 내지 3분(바람직하게는 1.5분 내지 2분) 동안 Meyer
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플래트 베드 라미네이터로 압착할 수 있다. 처리 조건을 변화시켜, 방음 시트의 연속 공기 유동 저항뿐만 아니라 두께 및/또는 다른 특성을 변경시킬 수 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 접착성 코팅으로 열가소성 섬유를 처리한다. 상기 코팅 처리는 임의의 적당한 공지의 방법[예컨대, 접착성 필름 또는 접착성 분말의 도포, 및 연속 가열]으로 수행할 수 있다. 접착 처리에 사용되는 접착제의 양을 조절하여, 열성형 가능한 방음 시트의 총 공기 유동 저항을 조절할 수 있다. 상기 접착제는 가교성의 접착성 분말일 수 있다. 분말의 도포 속도는 입자 크기, 융점, 용융 흐름 특성 및 중합체 유형에 의존한다. 이들 유형의 접착제는 접착제의 재용융없이 경화 및 냉각 후에 초과될 수 있는 초기 경화 온도를 갖는다. 적당한 접착제로는 DuPont에 의해 제조된 제품인 SURLYN
Figure 112008086216106-pat00006
을 들 수 있다. 접착성 필름 및/또는 분말용 중합체의 전형적인 예로는 폴리에스테르 공중합체(co-polyester), 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌을 들 수 있다.
접착성 코팅이 접착성 분말인 것인 본 발명의 일 형태에 있어서, 접착성 분말을 사용하여, 압착된 열가소성 시트에 1개 층의 부직포 직물 또는 다른 재료를 적층시킬 수 있다.
압착 및 코팅 처리 공정은 단일 공정으로 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 압착 공정 이전에 필요하고, 접착제 용융을 위해서(코팅을 형성시키기 위해서) 필요한 가열 공정은 압착 공정 이전의 단일 공정일 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 있어서, 열가소성 섬유의 압착 공정 및 부직포 직물에의 적층 공정은 단일 공정으로 수행한다. 사용되는 압착 및 접착제 용융 온도는 약 200℃임이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 형태에 있어서, 열가소성 섬유 웨브의 사용에 의한 코팅 공정은 압착 공정에 병렬로(in parallel) 도입되고 동시에 압착되는 섬유성 재료의 다중 웨브(multiple web)의 도포에 의해 수행한다. 대안으로, 접착성 섬유 및 고용융성의 열가소성 섬유를 포함하는 섬유성 재료의 제1 웨브가 압착된 후의 1 이상의 추가 압착 공정에 웨브(들)을 도입할 수 있다. 섬유성 재료의 추가의 웨브(들)은 접착성 섬유, 접착성 이성분 섬유 및/또는 고용융성 섬유를 포함할 수 있다. 추가의 섬유성 재료의 양 및 유형을 조절하여, 열성형 가능한 방음 시트의 총 공기 유동 저항을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 열성형 가능한 방음 시트는 바람직하게는 10% 내지 40%(더 바람직하게는 20%)의 고융점 섬유를 포함하는 제1 웨브; 및 바람직하게는 60% 내지 100%(더 바람직하게는 70% 이상, 휠씬 더 바람직하게는 100%)의 접착성 섬유 또는 접착성의 용융성 이성분 섬유를 포함하는 섬유성 재료의 제2 웨브로부터 제조할 수 있다. 제2 웨브는 동시에 압착되고, 접착제층의 필요없이 상호 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 있어서, 열성형 가능한 방음 시트는 2개의 웨브로부터 제조될 수 있는데, 상기 2개의 웨브 중 1개는 상대적으로 낮은 비율(예컨대, 10% 내지 50%, 바람직하게는 20% 내지 25%)의 접착성 섬유 또는 접착성의 용융성 이성분 섬유를 보유할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 웨브들을 압착시킬 수 있다. 그러나, 이 구체예에 있어서, 열가소성 접착제층은 2개의 웨브 사이에 분말 형태로 도입하는데 필요할 수 있다. 분말의 부가 속도는 바람직하게는 10 g/㎡ 내지 80 g/㎡의 범위 내이고, 보다 바람직하게는 40 g/㎡ 내지 60 g/㎡이다. 분말보다는 오히려 필름을 사용한다면, 필름은 압착 공정 기간 중에 투과될 수 있을 정도로 충분히 얇아야 하는데, 필름의 두께는 15 미크론(micron) 내지 25 미크론임이 바람직하다. 압착 공정 후에 압착된 웨브들이 회수되거나 또는 압착된 웨브들이 적당한 흡음을 위해 충분히 압착되지 않은 경우, 접착제를 필요로 할 수 있다.
본 발명에 따른 성형 가능 방음 시트는 자동차 용도(특히, 언더 본네트 음향 라이너로서의 용도)에 사용하기에 특히 적당하는 것이 밝혀졌다. 열성형 가능한 방음 시트는 150℃ 내지 180℃의 성형 온도를 사용하여 용이하게 제조할 수 있으며, 방염성 섬유의 사용 또는 추가의 방염제 처리를 필요로 한다. 방염제로서 적당한 첨가제로는 데카-브로모디페닐옥사이드(예컨대, Great Lake Chemicals에서 공급하는 데카-브로모디페닐옥사이드)를 들 수 있다. 향상된 고유 방염 특성을 보유하는 고용융성 섬유[예컨대, 그라프트 중합된 폴리에스테르(예: Trevira
Figure 112008086216106-pat00007
CS)]를 사용할 수 있다. 성형된 시트는 성형되지 않은 시트의 공기 유동 저항을 실질적으로 보유하고, 따라서 성형되지 않은 시트의 음향 특성을 보유한다. 더욱이, 상기 시트는 최대 약 150℃의 온도에서 낮은 휨 모듈러스를 갖으며, 언더 본네트 절연체 또는 라이너로서 사용하기에 적당하다.
후드 절연체 용도의 경우, 외관은 일정한 저광택이어야 한다. 외관은 섬유의 특성에 의해 영향을 받을 수 있고, 결합제 섬유는 압착 및 연속 성형 공정 기간 중에 광택을 향상시는 경향이 있다. 광택을 최소화하기 위해, 추가의 층의 섬유성 재료(여기서, 각 층은 유의적으로 상이한 섬유 혼합 비율을 갖음)를 코팅으로서 사용하는 선택이 바람직하다. 페이스 웨브(face web)는 상대적으로 낮은 비율(바람직하게는 10% 내지 20%)의 결합제 섬유를 보유하여야 하고, 백 웨브(back web)는 매우 높은 비율의 결합제 양(60% 내지 100%, 바람직하게는 80%)을 보유하여야 한다. 백 웨브는 유동 저항에 유의적으로 기여하여 우수한 흡음을 확실하게 하는 반면에, 페이스 웨브는 공정 기간 중에 흠집(marring)을 최소화하는 것을 보조한다.
또한, 본 발명의 열성형 가능한 재료는 휠 아치 라이닝, 헤드 라이닝 및 부트 라이닝에 사용하기에 적당하다. 대부분의 용도에 있어서, 성형된 시트 뒤의 음향 공동(空洞; cavity) 또는 공간과 함께, 성형된 시트의 선택된 공기 유동 저항을 사용하여, 원하는 흡음 성능을 달성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 있어서, 균일한 공기 유동 저항은 선택된 공기 유동 저항을 갖는 텍스타일층을 압착된 시트에 적층시킴으로써, 적어도 부분적으로 달성할 수 있다. 상기 층은 예컨대 슬릿(slit), 천공된(perforated) 열가소성 필름, 또는 텍스타일 층일 수 있다.
본 발명은 열성형 가능한 방음 시트; 및 적어도 유용한 대안이 될 수 있는 상기 시트를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
도 1에 개략적으로 도시되어 있는 Meyer 적층 기계와 같은 공지의 적층 기계를 사용하여, 본 발명을 수행할 수 있다. 상기 도 1에 나타나 있듯이, 적층 기계(1)는 웨브 공급 롤(2)을 포함한다.
2개의 대향 평행 벨트(11 및 12) 중 어느 하나의 측면 상에 위치하는 가열기(10)를 포함하는 것으로 당업자에게 공지된 열 접촉 시스템(9)에 웨브(3)를 공급한다. 따라서, 상기 벨트(11 및 12)는 가열되고, 순차적으로 웨브(3)를 약 200℃로 가열한다. 한 쌍의 조절가능한 압력 롤러(13, 14)는 각각의 벨트(11, 12)를 향하여 운반하여, 웨브(3)를 압축시킨다. 연속 냉각 시스템(15)을 제공하여, 압축된 생성물을 냉각시킨다.
열가소성의 접착성 분말을 사용하여 제조된 생성물의 경우, 공급 롤러로부터 스캐터 헤드(scatter head)(4)[상기 스캐터 헤드(4)는 웨브(3)의 표면에 열가소성의 접착성 분말을 도포함]를 통해 웨브(3)를 공급한다. 또한, 상기 기계(1) 내에 열가소성의 접착성 필름(6)용 와인딩 시스템(winding system)(5)를 제공한다. 스캐터 헤드 시스템(4) 또는 열가소성의 접착성 필름(6)용 언와인딩 시스템(unwinding system)(5)의 한쪽 또는 다른쪽에 웨브(3)와 접촉되어 있는 접착제를 배치시켜야 한다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 이어서, 전술한 바와 같이, 압력 롤러(13, 14)의 작용 하에 웨브(3)가 동시에 압축될 때, 가열된 벨트(11, 12)의 작용 하에 열가소성의 접착성 분말이 용융되는 열 접촉 시스템(9)을 통해 웨브(3)를 계속 공급한다. 전술한 바와 같이, 냉각 시스템(15)은 최종 생성물을 냉각시킨다.
추가의 직물 층 또는 웨브가 제공될 수 있는 경우, 일정 분량의 직물 웨브(7)를 열 접촉 시스템(9) 내로 유입하기 전에 롤(8) 상에 저장함으로써, 열 접촉 시스템(9)에 웨브(3)와 함께 직물 또는 웨브(7)를 동시에 공급한다. 열가소성 접착제가 스캐터 헤드 시스템(4) 또는 언와인딩 시스템(5)에 의해 웨브(3) 상에 침착되는 경우, 가열된 벨트(11, 12)는 직물(7) 및 웨브(3)를 가열시켜, 접착제를 용융시킨다. 압력 롤러(13, 14)는 각각의 벨트(11, 12)를 향해 운반하여, 직물(7)이 웨브(3) 및 용융된 접착제와 접촉되도록 한다. 또한, 전술한 바와 같이, 웨브(3)는 압축되고, 냉각 시스템(15)은 압축 및 적층된 생성물을 냉각시킨다.
실시예 1
전술한 기계를 사용하여 샘플을 제조하고, ASTM E 1050-90법에 따라 50 mm의 공기 간격을 갖는 임피던스 튜브(impedence tube)를 사용하여 샘플을 시험하였다. 샘플의 특성은 다음과 같다:
·캐리어 제제(carrier formulation)는 30% 폴리프로필렌(접착성 섬유) 및 70% 폴리에스테르(고용융성 섬유)를 포함하였고;
·웨브 재료는 롤 형태의 니들 펀칭된(needle punched) 혼합물이었으며;
·캐리어 웨브 중량은 450 g/㎡이었고;
·소량(15 g 내지 20 g)의 폴리프로필렌 분말이 부착된 폴리에스테르 부직포 직물 페이싱 웨브(facing web) 중량은 50 g/㎡이었다.
샘플의 평균 공기 유동 저항은 300 mks 레일 내지 400 mks 레일이었다.
도 2는 상기 실시예에 따라 제조된 샘플 중 무작위로 선택된 6개의 샘플의 평균 수직 입사 흡음 계수 대(對) 주파수의 플롯이다.
실시예 2
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·6 데니어의 50% 고용융성 섬유;
·4 데니어의 50% 접착성 섬유; 및
·웨브 중량 700 g/㎡.
상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 300 mks 레일 내지 400 mks 레일이었다.
실시예 3
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·6 데니어의 30% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·4 데니어의 70% 접착성 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 600 g/㎡.
상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 700 mks 레일 내지 850 mks 레일이었다.
실시예 4
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·6 데니어의 50% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·4 데니어의 50% 접착성 복합 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 600 g/㎡.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 275 mks 레일 내지 375 mks 레일이었다.
실시예 5
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·6 데니어의 50% 스테이플(staple) 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·2 데니어의 50% 접착성 복합 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 600 g/㎡.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 450 mks 레일 내지 600 mks 레일이었다.
실시예 6
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·3 데니어의 50% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·2 데니어의 50% 접착성 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 600 g/㎡.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 550 mks 레일 내지 750 mks 레일이었다.
실시예 7
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·4 데니어의 30% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·2 데니어의 70% 접착성 복합 폴리에스테르 섬유;
·웨브 중량 250 g/㎡;
·웨브 중량이 100 g/㎡인 스펀 본딩된(spun bonded) 부직포 직물 폴리에스테르;
·20 g/㎡의 도포 속도에서의 폴리에틸렌 열가소성 분말; 및
·25 g/㎡의 도포 속도에서의 디브로모페닐옥사이드 방염 첨가제.
상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 700 mks 레일 내지 900 mks 레일이었다.
실시예 8
섬유성 재료의 2개의 웨브를 사용하여, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·2 데니어의 30% 복합 폴리에스테르 섬유 및 4 데니어의 70% 고용융성 검정색 폴리에스테르 섬유 (웨브 중량 180 g/㎡); 및
·2 데니어의 100% 이성분 섬유 (웨브 중량 300 g/㎡).
하기와 같이 조건을 설정한 Meyer 라미네이터에 전술한 2개의 웨브를 도입시켰다.
- 압력: 15 KPa;
- 상부 벨트와 하부 벨트 사이의 거리: 1 mm;
- 가열기의 제1 뱅크(bank)의 온도: 175℃; 및
- 가열기의 제2 뱅크의 온도: 190℃.
그 결과, 상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 900 mks 레일 내지 1100 mks 레일이었다.
실시예 9
실시예 8에서와 동일한 방식으로 샘플을 제조하고 시험하였다:
웨브 1
·4 데니어의 85% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·2 데니어의 15% 접착성 복합 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 180 g/㎡.
웨브 2
·4 데니어의 30% 스테이플 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·2 데니어의 70% 접착성 복합 폴리에스테르 섬유; 및
·웨브 중량 250 g/㎡.
상기 샘플의 공기 유동 저항의 범위는 700 mks 레일 내지 900 mks 레일이었다.
실시예 10
실시예 1에서와 동일한 방식으로 제조되고 시험된 샘플의 특성을 상술하면 다음과 같다:
·6 데니어의 50% 고용융성 폴리에스테르 섬유;
·4 데니어의 50% 접착성 폴리에스테르 섬유;
·웨브 중량 600 g/㎡; 및
·LDPE 접착성 분말의 다양하게 변화하는 도포 속도.
8개의 샘플을 제조하였는데, 각 샘플의 접착성 분말의 도포 속도는 각각 10 g/㎡, 20 g/㎡, 30 g/㎡, 40 g/㎡, 50 g/㎡, 60 g/㎡, 70 g/㎡ 및 80 g/㎡이었다. 각 샘플의 공기 유동 저항의 플롯은 도 4에 나타나 있다.
본 발명에 따라 제조된 일정 범위의 방음 시트에 대한 시험 결과는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도 5에 있어서, 샘플과 고체 표면 사이의 공기 간격을 50 mm로 하여, 1000 Hz의 주파수에서 웨브 중량이 600 g/㎡인 일정 범위의 샘플의 공기 유동 저항에 대한 흡음 계수를 시험하였다. 도 6은 공기 유동 저항이 600 mks 레일인 일정 범위의 샘플의 생성물 중량(g/㎡)에 대한 흡음 계수를 나타낸 것이다. 샘플과 고체 표면 사이의 공기 간격을 50 mm로 하여, 500 Hz의 주파수에서 흡음 계수를 측정하였다.
공기 유동 저항은 결합제 매트릭스 대 고용융성 섬유의 비율에 의존한다. 낮은 공기 유동 저항이 필요한 경우, 보다 소량의 결합제가 필요하다. 높은 공기 유동 저항이 필요한 경우, 결합체의 비율은 유의적으로 더 높다.
공기 유동 저항은 섬유의 크기 및 기하학적 형태에 따라 변화할 수 있다. 섬유의 직경이 크면 클수록 다공성이 높아져 공기 유동 저항이 낮아진다.
이상에서는 본 발명의 한정된 수의 구체예에 대해 기술하였지만, 본 발명의 기술 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한, 본 발명의 구체예의 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
본 발명은 단지 예로서 첨부된 도면 및 하기의 실시예를 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 플래트 베드(flat bed) 적층 기계의 개략적인 다이어그램(diagram)이다.
도 2는 본 발명의 시험 대상 샘플의 주파수에 대한 수직 입사 흡음 계수(normal incidence sound absoption coefficient)의 플롯(plot)이다.
도 3은 고용융성 섬유/접착성 섬유의 비가 1:1이고 웨브 중량이 600 g/㎡인 샘플의 유동 저항 대(對) 분말 첨가제 중량의 플롯이다.
도 4는 고용융성 섬유(6 데니어)/접착성 섬유(4 데니어)의 비가 1:1이고 웨브 중량이 600 g/㎡인 샘플의 유동 저항 대(對) 분말 첨다제 중량의 플롯이다.
도 5는 공기 간격을 50 mm로 하여, 1000 Hz의 주파수에서의 웨브 중량이 600 g/㎡인 일정 범위의 샘플에 대해 측정한 흡음 성능 대(對) 유동 저항의 플롯이다.
도 6은 공기 간격을 50 mm로 하여, 500 Hz의 주파수에서의 공기 유동 저항이 600 mks 레일인 일정 범위의 샘플에 대해 측정한 흡음 성능 대(對) 생성물 중량의 플롯이다.

Claims (23)

  1. 고용융성(high melt) 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 압축된 섬유 웨브에 의해 형성되는 열성형 가능한 방음 시트(thermoformable acoustic sheet)로서, 상기 접착성의 열가소성 섬유는 적어도 부분적으로 용융되어 상기 압축된 웨브 내에서 상기 접착성의 열가소성 섬유가 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하고, 섬유 웨브 내의 틈새 공간(interstitial space)을 감소시켜, 섬유 웨브를 통한 공기 유동을 위한 미로(迷路; tortuous path)를 형성하는 미로형(labyrinthin) 구조물을 생성함으로써 275 mks 레일(Rayl) 내지 1100 mks 레일 사이의 선택된 공기 유동 저항을 제공하고, 또 열가소성 섬유 웨브는 50% 이상의 접착성 섬유 또는 접착성 이성분 섬유(bicomponent fiber)를 보유하며, 180℃ 내지 220℃ 온도에서 가열되고, 이 열가소성 섬유의 가열된 웨브가 압축되는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 섬유는 1 이상의 추가 열가소성 섬유 웨브에 의해 코팅되는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 150℃의 온도에서 낮은 휨 모듈러스(sag modulus)를 가지는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고용융성 섬유는 약 220℃를 초과하는 융점을 가지는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접착성 섬유는 100℃ 내지 160℃의 융점을 가지는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 수직으로 정렬된 하이 로프트 열 접착(high loft thermally bonded) 부직포 섬유로부터 제조되는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 부틸프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 1,4-시클로헥산디메탄올(PCT), 폴리락트산(PLA) 및 폴리프로필렌(PP)으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 약 1000 g/㎡ 이하의 웨브 중량을 가지는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  9. 제8항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 약 800 g/㎡ 이하의 웨브 중량을 가지는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방염제(flame retardant)를 더 포함하는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  11. 제10항에 있어서, 고용융성 섬유는 방염제 특성을 보유하는 것인 열성형 가능한 방음 시트.
  12. 삭제
  13. 고용융성 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 섬유 웨브를 가열하여, 적어도 부분적으로 접착성 섬유를 용융시키는 단계; 및
    상기 웨브를 압축시켜 시트를 형성하여, 접착성 섬유가 적어도 부분적으로 고용융성 섬유를 코팅하고, 섬유 웨브 내의 틈새 공간을 감소시켜, 섬유 웨브를 통한 공기 유동을 위한 미로를 형성하는 미로형 구조물을 생성함으로써 275 mks 레일 내지 1100 mks 레일 사이의 선택된 공기 유동 저항을 제공하는 단계
    를 포함하고, 상기 열가소성 섬유 웨브는 50% 이상의 접착성 섬유 또는 접착성 이성분 섬유(bicomponent fiber)를 보유하며, 180℃ 내지 220℃ 온도에서 가열되고, 이 열가소성 섬유의 가열된 웨브가 압축되는 것인 열성형 가능한 방음 시트의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 열가소성 섬유는 1 이상의 추가 열가소성 섬유 웨브에 의해 코팅되는 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 고용융성 섬유 및 접착성의 열가소성 섬유를 포함하는 섬유 웨브와 1 이상의 추가 열가소성 섬유 웨브에 의해 형성된 코팅을 동시에 압축시키는 것인 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 시트는 최대 150℃의 온도에서 낮은 휨 모듈러스를 가지는 것인 방법.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 고용융성 섬유는 약 220℃를 초과하는 융점을 가지는 것인 방법.
  18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 접착성 섬유는 100℃ 내지 160℃의 융점을 가지는 것인 방법.
  19. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 수직으로 정렬된 하이 로프트 열 접착 부직포 섬유로부터 제조되는 것인 방법.
  20. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 부틸프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 1,4-시클로헥산디메탄올(PCT), 폴리락트산(PLA) 및 폴리프로필렌(PP)으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
  21. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 약 1000 g/㎡ 이하의 웨브 중량을 가지는 것인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 열가소성 섬유 웨브는 약 800 g/㎡ 이하의 웨브 중량을 가지는 것인 방법.
  23. 삭제
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