KR101533293B1 - Multi-function을 가지는 흡음 및 차음 특성이 우수한 부직포 복합재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 엔진음, 풍절음, 도로 노면과의 마찰음등 자동차 운행 시 발생되는 소음을 효과적으로 흡수 및 차단할 수 있는 고흡음성능 및 형태안정성(강연도)이 필요한 내장재 등에 적용되는 부직포 복합재에 관한 것으로, 표면층 부직포와, PET, 재생PET, 중공 PET, PP, 저융점 PET, 고융점 PET, 개질 PET 중 둘 이상의 소재를 포함하는 하부층(흡차음층) 부직포로 이루어지며, 상기 표면층과 하부층은 니들 펀칭으로 결합된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 섬유 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 엔진음, 풍절음, 도로 노면과의 마찰음등 자동차 운행 시 발생되는 소음을 효과적으로 흡수 및 차단할 수 있는 고흡음성능 및 형태안정성(강연도), 내마모성, 연소성 등의 물성이 필요한 내장재 등에 적용되는 부직포 복합재 및 그 제조방법에 관한것이다.
현재, 일반적으로 사용되는 자동차용 흡차음재는 대표적으로 두가지 형태가 있다. 그 첫 번째 형태는 도 1에 도시된 바와 같이, 최상부에 표면층(100), 그 아래에 PP 보드 또는 우드 스톡(200), 그리고 그 하부에 스펀본드 부직포(300)를 적층한 구조로 열융착이나 접착제 등을 사용하여 합지한 것이다. 표면층의 소재는 폴리에스테르, 예를 들어 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)나, 저융점 PET, 하부의 소재는 PET 장섬유 부직포이다.
또 다른 형태로는 이러한 구조의 흡차음재의 최상부 표면층을 두 층의 부직포 층으로 대신한 것으로, 제 1부직포 층은 일반 PET나, 저융점 PET, 제 2부직포 층은 중공 PET나, 저융점 PET, 일반 PET로 이루어진다. 각 층 사이의 합지는 PE, 접착 필름, 열융착, 니들 펀칭 등에 의해 이루어진다.
상기 두 가지 형태 모두 성형성(강성)을 가지기 위해 모두 중량이 큰(중량: 1000~2000gsm) PP 보드나 우드 스톡을 사용하고 있고, 부직포 자체의 형태 안정성과 난연성을 부여하기 위해 라텍스 등 추가의 화학 약품을 사용하고 있다.
이러한 흡차음재는 PP 보드나 우드 스톡을 사용하고 있어 공정이 늘어나고 중량이 크고 재생이 불가능하다는 단점이 있다. 또한, 많은 공정으로 인해 인건비, 재료비, 운임비용 등 비용이 높아진다는 단점도 있다.
이러한 단점을 개선하기 위해 한국 등록 특허 제 10-0916279 호에서는 두 표면층과 가운데의 흡차음 층을 동일한 PET 소재를 사용하고, 접착 필름층을 사용하여 합지하는 방법을 사용하였다.
그러나, 이 방법 또한 우수한 흡차음 성능을 만족시키기 어려웠고 접착 필름 층을 사용하는 등의 비용 상승 요인이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 단점을 해결하고 기존 제품이 비해 특히 우수한 고흡음성능 및 형태안정성(강연도), 내마모성, 연소성 등의 물성을 나타내는 부직포 복합재로서 기존 복층구조의 부직포 대체 및 현재 단일층 구조를 가지는 제품을 multi-layer구조로 변경하여 상기와 같은 특성을 가지는 부직포의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부직포 복합재는 표면층과, PET, 재생PET, 중공 PET, PP, 저융점 PET, 고융점 PET, 개질 PET 중 둘 이상의 소재를 포함하는 하부층으로 이루어지며, 상기 표면층과 하부층은 니들 펀칭으로 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부직포 복합재는 니들 펀칭에 의한 합지 형태로 공극의 형성이 용액이고 난연 성능이 높아지며 공정의 간소화, 제품의 경량화 및 동일 계열 소재를 사용하여 사용된 제품의 재생이 가능하다. 또한, 중공사 사용 시, 고흡음 형태의 부직포 제조가 가능하다. 아울러, 저융점 폴리에스테르나 고융점 폴리에스테르를 사용하는 경우 PP 보드와 유사한 강연도 부여가 가능하다. 또한, 기존 제품과 달리 라텍스나 접착제 등을 전혀 사용하지 않으므로 친환경 부직포 제조가 가능함으로 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔, 아세트알데히드 등의 휘발성유기화합물(VOCs)의 방출량 개선이 가능하며, 표면층과 하부층의 면밀도 차이에 의한 난연성능을 가진다.
도 1은 종래 기술의 흡차음용 복합재
도 2는 본 발명의 일 실시 예의 흡차음용 부직포 복합재
도 3은 본 발명의 다른 실시 예의 흡차음용 부직포 복합재
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예의 흡음 성능 시험 결과
도 2는 본 발명의 일 실시 예의 흡차음용 부직포 복합재
도 3은 본 발명의 다른 실시 예의 흡차음용 부직포 복합재
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예의 흡음 성능 시험 결과
이하 본 발명을 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 흡차음용 부직포 복합재의 예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 예의 경우, 표면층 부직포(100)과 그 아래에 형성된 하부층 부직포(500)로 이루어져 있다. 표면층 부직포(100)은 종래 기술의 표면 층과 동일하나, 그 아래에 형성된 하부층 부직포(500)는 흡음 성능과 성형성 및 강성을 동시에 보유하는 것으로 PET, 재생PET, 중공 PET, PP, 저융점 PET, 고융점 PET, 개질 PET 중 둘 이상의 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히 바람직하게는 중공 PET를 포함하고, 저융점 PET나 고융점 PET 중 하나를 포함하는 것이다.
제조 시에는, 예를 들어, 중량 80~700gsm, 바람직하게는 중량 100~700gsm의 표면층 부직포를 니들 펀칭으로 제작하고(예를 들어 2차 펀칭), 중량 250~1,400gsm의 하부층 부직포를 니들 펀칭으로 제작하고(예를 들어 2차 펀칭)2차 펀칭, 하부층 부직포 제작 시, 최종 펀칭(예를 들어 3차 펀칭) 단계에서 상층 부직포와 합포를 진행한다.
도 3에 도시된 예의 경우 표면층과 하부층 사이에 핫멜트 웹(400)이 부가되어 있어, 도 2의 예에 비해 박리강도가 더욱 우수하다.
이 경우, 예를 들어, 중량 80~800gsm, 바람직하게는 중량 150~700gsm의 표면층 부직포를 제작하고(2차 펀칭), 중량 200~1500gsm, 바람직하게는 250~1,400gsm의 하부층 부직포를 제작하고(2차 펀칭), 하부층 부직포 제작 시, 3차 펀칭 단계에서 상층 부직포와 헷멜트 웹과의 합포를 진행한다.
표면층을 구성하는 부직포는 섬유의 데니어, 길이 및 섬유의 혼합 비율에 의해 흡음성능을 가지며, 하부층(흡음,강연도)을 구성하는 부직포는 PET, 재생PET, 중공 PET, PP, 저융점 PET, 고융점 PET, 개질 PET 중 두가지 이상의 섬유를 활용하여 데니어, 길이 및 섬유의 혼합 비율에 의해 고흡음 성능 및 형태안정성(강연도)을 갖도록 한다.
표면층은 1차 내지 3차 니들펀칭 공정에 의한 물리적 교락에 의해 형성 되며, 하부층은 1차 내지 3차 펀칭 후 최종 펀칭 공정에서 표면층과 하부층을 결속하는 니들펀칭에 의해, 부직포 복합재가 제조된다.
표면층은 PET, 상이한 융점의 PET(예를 들어, 저융점 PET) 및 개질PET로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 일반 PET와 저융점 PET로 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 표면층을 이루는 소재의 전체의 섬도는 1.5~12데니어(denier), 섬유 길이는 20~150mm이고, PET(제 1 소재), 및 그 PET와 상이한 융점을 갖는 PET(제 2 소재)를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. PET(제 1 소재)와 상이한 융점을 갖는 PET 소재의 혼합 비율은 중량비로 40~97:60~3가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 예를 들어 상기 표면층은 섬도 2~15 데니어의 PET 50~95 중량%, 섬도 2~5 데니어의 상이한 융점의 PET 5~40 중량%로 이루어질 수 있고, 상기 표면층은 적용되는 제품군에 따라 80~800gsm의 중량을 나타내는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 표면층을 이루는 PET의 섬도는 5~9데니어, 섬유 길이는 28~140mm, 중량대비 혼입 비율은 60~90%로 구성이 되며, 상기 상이한 융점 PET 소재는 3~4데니어, 섬유길이는 35~60mm, 중량대비 혼입 비율은 10~40%이다.
가장 바람직하게는 상기 제1소재인 PET의 섬도는 7데니어, 섬유 길이는 64~76mm, 중량대비 혼입 비율은 80~85%로 구성이 되며, 상이한 융점 PET 소재는 4데니어, 섬유길이는 50~60mm, 중량대비 혼입 비율은 15~20%로 구성되며, 표면층 전체는 200~400gsm의 중량을 가지는 것이다.
표면층과 하부층(흠음층)을 니들펀칭에 의해 결속하기 이전에 최종 펀칭 시 표면층과 흡음층 사이에 핫멜트 웹(hot melt web)을 삽입하면, 니들펀칭에 의한 물리적 교락 후 가열(건조) 또는 성형 시 발생되는 열에 의해 핫멜트 웹으로 화학적 결속이 추가로 이루어지게 되어 박리강도가 더욱 우수하게 되어 바람직하다.
표면층과 하부층(흡음층) 개재되는 핫멜트 웹의 경우 PA, PE, EVA, TPU를 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 가지 이상으로 이루어지며 10~200gsm, 바람직하게는 15~40gsm의 중량을 가지며 70~265℃의 융점을 가지는 것이 바람직하다.
하부 흠차음층(흡음,강연도)을 구성하는 부직포는 PET, 재생PET, 중공 PET, PP, 저융점 PET, 고융점 PET, 개질 PET 중 두가지 이상의 섬유를 사용한다.
하부층(흡음층)을 이루는 소재는 섬도 2~15 데니어의 PET 또는 중공 PET(제1소재) 20~80 중량% 및 섬도 2~7 데니어의 재생 PET, 중공 PET, 저융점 PET 및 고융점 PET로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나(제2소재) 20~80 중량%로 이루어지는데, 흡음 성능을 높여주기 위해 제1소재로 4~15 데니어의 중공 PET를 10~50중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 흡차음층은 적용되는 제품군에 따라 200~1,500gsm의 중량 나타내는 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 PET, 중공 PET의 섬도는 7~11데니어, 섬유길이는 51~90mm, 함유량은 40~70% 중량%이고 제 2 소재의 경우 섬도는 4~5데니어, 섬유길이는 51~64mm, 30~60 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.
표면층과 하부층(흡.차음층)의 합지 후 가압 가열 롤러를 이용하여 열처리하거나, 부직포 제조 공정 또는 표피층과 하부층 합지 완료 후 건조 공정을 통해 열처리하여 강성을 부여할 수 있다. 이 건조(용융)단계는 70~200℃로 용융시켜 이루어진다.
부직포 합지 및 열처리 후 롤링하지 아니하고 필요한 제품에 따른 크기로 재단하여, 자동차 내장부품 중 강성, 형태안정성을 필요로 하는 부품에 적용한다.
실시예
섬도 7데니어, 섬유 길이는 64~76mm의 PET 85중량%, 섬도 4데니어, 섬유길이 50~60mm의 저융점 PET 15%로, 중량 350gsm의 표면층을 2차 니들 펀칭으로 제조하였다. 섬도 7데니어 섬유길이는 51~90mm의 중공 PET 섬유 50중량%와, 섬도 4~5데니어, 섬유길이는 51~64mm의 저융점 PET 섬유 50중량%로 중량 350gsm의 흡음층을 2차 니들 펀칭으로 제조하면서, 3차 펀칭 시에 표면층과 합지하였다. 마모강도는 3.5등급이었고, 연소성 평가결과 자소 또는 80mm/min 이내였다. 흡음 성능을 측정하여 하기 표 1 및 도 4에 게시하였다.
비교예
섬도 7데니어, 섬유 길이 64~76mm의 PET만을 재료로 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 각각 중량 350gsm의 표면층과 하부층(흡음층)을 제조하였다. 마모강도는 2등급이었고, 연소성 평가결과 82~98mm/m로 개선실시예 대비 현저한 편차가 있음이 확인되었다. 또한 흡음 성능을 측정하여 하기 표 1 및 도 4에 게시하였다.
분400Hz | 500Hz | 630Hz | 800Hz | 1KHz | 1.25KHz | 1.6KHz | 2KHz | 2.5KHz | 3.15KHz | 4KHz |
0.02 | 0.09 | 0.11 | 0.19 | 0.24 | 0.35 | 0.47 | 0.56 | 0.68 | 0.63 | 0.65 |
0.06 | 0.12 | 0.19 | 0.26 | 0.34 | 0.51 | 0.58 | 0.71 | 0.75 | 0.75 | 0.76 |
표 1 및 도 4의 결과로부터 본 발명의 혼합 소재로 제조된 부직포 복합재의 흡음 성능이 단일 소재로 제조된 흡차음재 및 기존의 제품에 비해 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 부직포 복합재는 자동차의 엔진음, 풍절음, 도로 노면과의 마찰음 등 자동차 운행 시 발생되는 소음을 효과적으로 흡수 및 차단할 수 있는 고흡음성능, 형태안정성(강연도), 난연성을 가지고, 재활용이 가능하며 경량성을 나타내므로 자동차의 내장재(Floor carpet, Package tray, Wheel-arch liners, Covering Shelf, Trunk Mat, Trunk Trim 등)에 적용할 수 있다.
100: 표면층 부직포
200: PP 보드 또는 우드 스톡
300: 스펀본드 부직포
400: 핫멜트 웹
500: 하부층(흡차음층) 부직포
200: PP 보드 또는 우드 스톡
300: 스펀본드 부직포
400: 핫멜트 웹
500: 하부층(흡차음층) 부직포
Claims (13)
- 섬도 5~9 데니어, 섬유 길이 28~140mm의 PET 60~90 중량%, 섬도 3~4데니어, 섬유길이 35~60mm의, 상기 PET와 상이한 융점의, PET 10~40 중량%로 이루어진 표면층 부직포와; 섬도 7~11데니어, 섬유길이 51~90mm의 중공 PET인 제 1 소재 40~70 중량% 및 섬도 4~5데니어, 섬유길이 51~64mm의 재생 PET, PP, 저융점 PET 및 고융점 PET로 이루어지는 군으로부터 선택된 제 2 소재 30~60 중량%로 이루어지는 하부층 부직포로 구성되며, 상기 표면층과 하부층은 니들 펀칭으로 결합된 것을 특징으로 하는 부직포 복합재.
- 제1항에 있어서, 상기 표면층 부직포와 하부층 부직포 사이에 핫멜트 웹 층이 형성된 것을 특징으로 하는 부직포 복합재.
- 제2항에 있어서, 상기 핫멜트 웹은 PA, PE, EVA, 및 TPU를 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 가지 이상으로 이루어지고, 10~200gsm의 중량, 70~265℃의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 부직포 복합재.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 표면층의 중량은 100~700gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 복합재.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항의 부직포 복합재를 포함하는 자동차 내장재.
- 제 12항에 있어서, 상기 내장재는 바닥 카펫(Floor carpet), 패키지 트레이(Package tray), 휠-아치 라이너(Wheel-arch liners), 커버링 셀프(Covering Shelf), 트렁크 매트(Trunk Mat) 또는 트렁크 트림(Trunk Trim)인 것을 특징으로 하는 내장재.
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KR1020140072993A KR101533293B1 (ko) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Multi-function을 가지는 흡음 및 차음 특성이 우수한 부직포 복합재 및 그 제조방법 |
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KR1020140072993A KR101533293B1 (ko) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Multi-function을 가지는 흡음 및 차음 특성이 우수한 부직포 복합재 및 그 제조방법 |
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KR1020140072993A KR101533293B1 (ko) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Multi-function을 가지는 흡음 및 차음 특성이 우수한 부직포 복합재 및 그 제조방법 |
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- 2014-06-16 KR KR1020140072993A patent/KR101533293B1/ko active IP Right Grant
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