KR102617912B1 - 건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법 - Google Patents
건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 여러 형태의 파장에 대한 흡음율이 우수하면서도, 서로 다른 종류의 폴리에틸렌섬유로 웹을 형성함에 따라 진동의 전달을 방지하고, 우수한 기계적 물성을 확보하여 장기간 사용에 따른 패드의 파손을 억제할 수 있다. 또한 충분한 벌키성을 확보함으로써 진동과 이에 따른 소음을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 상기와 같은 특징을 가짐에 따라 기존의 세탁기나 건조기 드럼용 패드뿐만 아니라 흡음성능 및 진동억제성능이 요구되는 자동차, 비행기, 배 등의 이동수단의 내장재, 핸드폰, 노트북, 컴퓨터, TV 등의 전자제품 등의 흡음재 및 건축용 흡음재 등으로 널리 사용될 수 있다.
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Description
본 발명은 건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 세탁물 건조용 건조기의 드럼 외주면에 설치되어 세탁물을 건조하기 위하여 드럼에 열풍을 공급할 때에 그 공급되는 열풍의 누기를 방지함과 동시에 온도, 습도를 유지하며 내충격성, 내진동성을 달성할 수 있는 건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
진공청소기, 식기세척기, 세탁기, 에어컨, 공기청정기, 컴퓨터, 프로젝터 등과 같이 소음원의 종류가 더욱 다양해지고, 이에 따라 생활 공간 내에서의 소음공해 문제가 점점 심각해지고 있다. 따라서 이러한 현대생활 속에 다양한 소음원으로부터 발생되는 소음을 차단하거나 감소시키기 위한 노력이 계속되고 있으며, 해외선진국에서는 아파트 등의 공동주택의 층간 및 세대간의 소음수준을 규제하기 위한 법적 규제가 점점 엄격해지는 추세이다.
특히 일반적으로 세탁물을 건조하는 건조기는 그 내부에 드럼이 설치되게 되고, 그 드럼의 내부에는 세탁물을 건조하기 위한 열풍이 공급되어 상기 세탁물을 건조하게 되는데, 이때 상기 드럼의 동작으로 인해 발생하는 진동 및 소음이 기기 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 드럼의 외주면, 내부벽이나 바닥에 실링용 댐퍼 패드가 설치되나, 드럼의 진동과 소음 전달을 방지하기 위해서는 흡음재의 두께가 두꺼워져야 하는데 반해, 흡음재가 위치할 수 있는 공간이 한정적이기 때문에 향상된 성능과 더불어 경량화된 흡음재의 개발이 필요한 실정이다.
소음을 개선하는 방법에는 흡음성능을 개선하는 것과 차음 성능을 개선하는 두 가지 방법이 있는데 흡음이란 발생한 소리에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 소리에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것이다.
종래 전통적으로 사용되는 흡, 차음재로서는 펠트(felt), 스펀지, 폴리우레탄 폼 등이 주로 사용되고 있으며, 이외에도 압축섬유, 유리섬유, 암면, 또는 재생섬유 등에 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 함침시킨 흡음재를 열거할 수 있다. 그러나, 상기에서 기술된 흡음재의 대부분이 방음 성능이 충분하지 않으며, 흡음재의 의 대부분은 인체에 유해한 성분을 함유하고 있는 문제점이 있었다.
또한 기존의 흡음재의 경우 일반적인 멜트블로운 섬유에 크림프 되는 직경 10 ㎛ 이상인 일반적인 단섬유가 10 중량% 이상 함유되어 이루어지는 웹형태인 흡음재가 개시되어 있고, 일반적인 멜트블로운 섬유에 크림프 되는 벌키섬유가 함유되어 이루어지는 웹 형태인 흡음재겸 차음재가 개시되어 있으나, 일반적인 멜트블로운 섬유로 이루어지는 웹의 공극률이 매우 커서 조직구조가 치밀하지 못하고, 흡음재의 내구성이 부족하고 충분한 흡음 효과를 제공하지 못할 뿐만 아니라, 충분한 흡음 효과를 제공하기 위해서는 흡음재의 두께를 크게 증가시켜야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 드럼의 외주면을 감싸며 실링하는 장방형의 패드에서 드럼의 동작에 따라 발생하는 진동과 소음이 기기 밖으로 방출되는 것을 방지함과 동시에 내열성, 항균성 및 난연성 등을 달성할 수 있는 건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 건조기 드럼용 진동방지 패드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는,
a) 폴리에틸렌섬유에 저융점섬유를 혼합하여 베이스웹을 제조한 후 니들펀칭하여 1차흡음재를 제조하는 단계;
b) 상기 1차흡음재에 폴리에틸렌섬유 및 저융점섬유를 포함하는 섬유웹을 적층하고 니들펀칭하여 2차흡음재를 제조하는 단계; 및
c) 상기 2차흡음재에 열을 가하여 열융착하는 단계;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기 드럼용 진동방지 패드 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 베이스웹은 폴리에틸렌섬유 50 내지 80 중량% 및 저융점섬유 20 내지 50 중량%를 포함하며, 상기 2차흡음재는 1차흡음재 40 내지 60 중량%, 폴리에틸렌섬유 20 내지 40 중량% 및 저융점섬유 20 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 폴리에틸렌섬유는 고밀도 폴리에틸렌섬유 100 중량부에 대하여 저밀도 폴리에틸렌섬유 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 저융점섬유는 상기 폴리에틸렌섬유보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 섬유인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 c) 단계는 100 내지 150℃의 온도에서 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태는 상기에 따른 제조방법으로부터 제조된 건조기 드럼용 진동방지 패드에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 여러 형태의 파장에 대한 흡음율이 우수하면서도, 서로 다른 종류의 폴리에틸렌섬유로 웹을 형성함에 따라 진동의 전달을 방지하고, 우수한 기계적 물성을 확보하여 장기간 사용에 따른 패드의 파손을 억제할 수 있다. 또한 충분한 벌키성을 확보함으로써 진동과 이에 따른 소음을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 상기와 같은 특징을 가짐에 따라 기존의 세탁기나 건조기 드럼용 패드뿐만 아니라 흡음성능 및 진동억제성능이 요구되는 자동차, 비행기, 배 등의 이동수단의 내장재, 핸드폰, 노트북, 컴퓨터, TV 등의 전자제품 등의 흡음재 및 건축용 흡음재 등으로 널리 사용될 수 있다.
본 발명에서 펠트원단은 니들펀칭에 의해 제조되는 부직포(non woven fabric)를 뜻하는 것으로, 단섬유 또는 재활용한 장섬유를 바늘로 교락하여 엉키게 함으로써 제조되는 원단을 뜻한다. 이렇게 제조된 펠트원단은 다양한 기공에 의해 벌키성, 흡음성, 차음성을 확보할 수 있으며, 제조방법이 간단하고 우수한 흡음, 방진성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드의 제조방법은,
a) 폴리에틸렌섬유에 저융점섬유 및 재활용된 장섬유를 혼합하여 베이스웹을 제조한 후 니들펀칭하여 1차흡음재를 제조하는 단계;
b) 상기 1차흡음재에 폴리에틸렌섬유 및 저융점섬유 및 재활용된 장섬유를 포함하는 섬유웹을 적층하고 니들펀칭하여 2차흡음재를 제조하는 단계; 및
c) 상기 2차흡음재에 열을 가하여 열융착하는 단계;
를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 a) 단계는 1차흡음재를 제조하는 단계로, 폴리에틸렌섬유에 저융점섬유와 장섬유를 혼합하여 베이스웹을 제조한 후, 이를 니들펀칭으로 교락하여 펠트원단의 시트 형태로 제조하는 단계이다.
본 발명에서 상기 폴리에틸렌섬유는 제조되는 진동방지 패드의 기계적 물성을 확보하기 위해 포함하는 것으로, 상세하게는 진동 및 소음의 전달을 방지함과 동시에 인장강도, 인열강도 등의 기계적 물성을 강화할 수 있다.
또한 폴리에틸렌 섬유는 수지 성분을 재활용한 장섬유를 포함할 수 있다. 이러한 재활용 장섬유는 폐 플라스틱, 특히 폐기되는 폴리에틸렌 섬유를 재활용하여 제조되는 것으로, 환경오염의 방지 및 재료 재활용 측면에서 바람직하다.
일반적으로 섬유 폐기물은 오랫동안 문제가 되어왔다. 미국 환경보호국에 따르면 2017년에 미국에서 발생한 1,690만 톤의 섬유 폐기물 중 약 15%만이 재활용되고, 나머지는 소각되거나 매립된 것으로 추정했다. 폐기되는 섬유가 발생시키는 온실가스 배출량은 최대 10%를 차지한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 부직포로 첨가되는 폴리에틸렌 섬유 중 일부를 폐 폴리에틸렌 섬유를 재활용한 폴리에틸렌 섬유로 치환함으로써 환경오염을 방지하고 원자재의 재사용 및 재활용을 달성할 수 있다.
또한 폴리에틸렌 섬유는 합성, 제조가 쉽고 밀도 등을 조절함에 따라 원하는 기계적 물성을 확보할 수 있어 내마찰성 및 내열성이 요구되는 진동방지 패드에 적합하며, 필요에 따라 중합 조건을 조절함으로써 원하는 물성을 더욱 강화할 수도 있다. 예를 들어 상기 폴리에틸렌 섬유는 중합되는 고분자의 점도를 조절하여 고강도, 저수축의 물성을 발현할 수도 있으며, 분자량 분포의 조절을 통해 내열성을 조절할 수도 있다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초 저밀도 폴리에틸렌(ULDPE) 등을 포함할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 제조방법을 한정하지 않는다. 기본적으로 상기 폴리에틸렌 섬유는 촉매 존재 하에서 에틸렌 단량체를 중합하여 제조할 수 있으며, 여기에 필요에 따라 알파올레핀(α-olefin) 단량체를 더 포함하여 공중합체 형태로 제조할 수도 있다.
더욱 바람직하게는 상기 알파올레핀 단량체는 탄소원자수 4 내지 12의 알파올레핀 단량체를 포함하는 것이 좋다. 이러한 알파올레핀으로 예를 들면 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 노넨-1, 데센-1, 도데센-1, 4-메틸-펜텐-1, 4-메틸-헥센-1, 비닐시클로헥산, 비닐시클로헥센, 스티렌, 노르보넨, 부타디엔, 이소프렌 등을 들 수 있고, 바람직하게는 헥센-1, 4-메틸-펜텐-1, 옥텐-1이다. 또한, 상기의 탄소 원자수 4 ~ 12의 α-올레핀은 단독으로 사용해도 좋고, 적어도 2종을 병용해도 좋다.
상기 에틸렌-알파올레핀 단량체로 예를 들면 에틸렌/부텐-1 공중합체, 에틸렌/4-메틸-펜텐-1 공중합체, 에틸렌/헥센-1 공중합체, 에틸렌/옥텐-1 공중합체 등을 들 수 있고, 바람직하게는 에틸렌/헥센-1 공중합체, 에틸렌/4-메틸-펜텐-1, 에틸렌/옥텐-1 공중합체이며, 더 바람직하게는 에틸렌/헥센-1 공중합체 등을 들 수 있다.
다만 상기 폴리에틸렌은 알파올레핀의 함량이 높아질수록 수지의 밀도가 낮아지므로 밀도가 상이한 두 종류 이상의 폴리에틸렌섬유를 포함하는 경우, 이러한 알파올레핀의 함량을 조절하여 폴리에틸렌 섬유를 제조하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기 폴리에틸렌 섬유는 인장강도, 인열강도 등의 기계적 물성과, 내충격성, 차음성, 진동전달의 방지효과 증가 등의 패드 물성을 동시에 확보하기 위해 고밀도 폴리에틸렌섬유 및 저밀도 폴리에틸렌섬유를 특정 범위로 혼합하여 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌은 중합 시 메탈로센 또는 지글러-나타 촉매를 사용할 수 있으며, 이러한 촉매는 분자량 분포나 균일한 조성물 분포 범위에 따라 취사 선택할 수 있다. 예를 들어 메탈로센 촉매는 지글러-나타 촉매에 비해 제조되는 폴리에틸렌 수지의 분자량 분포가 좁고 균일한 조성물 분포를 가질 수 있다. 또한 이에 따라 조성물의 점도, 융점 등이 변화할 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.940 내지 0.965 g/㎤이며, 저밀도 폴리에틸렌에 비해 기계적 물성이 우수하여 제조되는 패드의 인장강도, 인열강도, 내마모성을 강화하는 효과를 가진다.
상기 저밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.910 내지 0.925 g/㎤이며, 고밀도 폴리에틸렌에 비해 유연성, 충격흡수성, 흡음성이 우수하여 제조되는 패드의 차음효과, 진동 전달의 억제 효과를 강화하는 효과를 가진다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 고밀도 폴리에틸렌섬유 100 중량부에 대하여 저밀도 폴리에틸렌섬유 30 내지 50 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 섬유의 조성비가 상기 범위를 벗어나는 경우 인장강도나 내마모성이 하락하거나, 흡음성 및 진동의 전달 억제 효과가 떨어지는 문제가 생길 수 있다.
상기 저융점 섬유는 열처리를 통해 용융되어 상기 폴리에틸렌 섬유 간의 결합력을 높이고 형태안정성, 내마모성 등을 높이기 위해 첨가하는 것으로, 열처리를 통해 용융되면서 상기 폴리에틸렌 섬유 사이로 유동되면서 이들을 결합하도록 상기 폴리에틸렌 섬유보다 융점이 낮은 성분을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 저융점 섬유는 상기 폴리에틸렌 섬유보다 융점이 20℃ 이상 낮은 올레핀계 수지를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 상세하게는 메탈로센 촉매화된 선형 저밀도 폴리에틸렌, 말레산 또는 말레산 무수물이 중합된 폴리올레핀이나 에틸렌-아크릴 공중합체를 포함하는 것이 바람직하며, 이들 중 메탈로센 촉매화된 선형 저밀도 폴리에틸렌이 가장 바람직하다.
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 상술한 바와 같이 알파-올레핀의 함량이 낮은 에틸렌 및 알파-올레핀의 공중합체로, 조성비에 따라 현저한 경향성을 보이며 특히 융점을 조절할 수 있다. 예를 들면 알파-올레핀 1.5 몰%를 함유하는 공중합체의 경우에는 120℃ 정도의 융점을 가지나, 알파-올레핀 3.5 몰%를 함유하는 공중합체의 경우에는 110℃ 정도의 융점을 가진다. 따라서 후술할 열처리의 조건 또는 저융점 섬유의 첨가량에 따라 알파-올레핀의 첨가량을 조절하는 것이 바람직하다.
상기 베이스웹은 폴리에틸렌섬유 50 내지 80 중량% 및 저융점섬유 20 내지 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 섬유의 함량이 상기 범위보다 적은 경우 저융점 섬유가 녹으면서 폴리에틸렌 섬유가 형성한 빈 공간을 완전히 채워버리기 때문에 흡음성 및 진동 흡수 성능이 크게 떨어질 수 있으며, 상기 범위보다 많은 경우 폴리에틸렌 섬유 간의 접착성이 떨어져 내마모성, 인장강도 등의 기계적 물성이 하락할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 베이스웹은 내마모성, 내진동성을 더욱 강화하기 위해 상기 폴리에틸렌 섬유의 일부를 탄성섬유로 치환할 수 있다.
상기 탄성섬유는 수분흡습성이 용이하여 이에 따른 기계적 물성 강화 효과를 얻을 수 있으며, 특히 신장율이 증가하기 때문에 내마모성 및 진동 억제 효과를 크게 상승시킬 수 있다.
구체적으로 상기 탄성섬유는 폴리에테르 에스테르 엘라스토머로서, 하드 세그먼트의 원료인 에틸렌 글리콜과 부틸렌 글리콜을 디메틸 테레프탈레이트와 촉매하에서 에스테르화 반응을 진행한 후, 이 반응물에 금속염과 소프트 세그먼트의 원료인 폴리에틸렌 글리콜을 축중합하여 제조할 수 있다.
이때 상기 반응물은 금속염으로 유기 술폰산 금속염을 공중합하는 것이 폴리에테르에스테르 엘라스토머의 고유점도를 용이하게 향상 시킬수 있으며, 또한 얻어지는 탄성 섬유의 흡습률 및 흡수신장률을 훨씬 높게 할 수 있다. 이러한 금속염으로 예를 들면 게르마늄 화합물, 안티몬 화합물, 티탄 화합물, 코발트 화합물, 주석 화합물을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 합성섬유는 전체 폴리에틸렌 섬유 100 중량% 중 30 내지 50 중량%를 폴리에테르에스테르 엘라스토머 섬유로 치환하는 것이 바람직하다. 치환되는 양이 상기 범위 미만인 경우 원단의 진동억제 효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하여 첨가하는 경우, 원단의 신장율이 지나치게 증가하여 형태안정성, 차폐성이 하락할 수 있으며, 이에 따른 소음 차폐 효과가 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리에틸렌섬유 및 저융점섬유는 섬도나 섬유장을 한정하지 않는다. 일예로 상기 베이스웹을 구성하는 폴리에틸렌섬유 및 저융점섬유 모두는 섬유장이 10 내지 100㎜인 것이 상기 범위에서 웹 형성 및 교락이 제대로 이루어져 바람직하다. 또한 섬도는 1 내지 100 데니어, 바람직하게는 10 내지 50 데니어인 것이 결속력을 유지하면서 카딩(carding) 시 원사 이송이 원활할 수 있어 좋다.
더욱 바람직하게 상기 폴리에틸렌 섬유의 섬도를 두 종류 이상으로 구성하는 것이 바람직하다. 일예로 5 내지 10 데니어의 폴리에틸렌 섬유와 40 내지 50 데니어의 폴리에틸렌 섬유 두 종류를 혼합할 경우, 상대적으로 굵은 섬유에 의해 패드 내부에 기공이 많이 형성되며, 굵은 섬유를 가는 섬유가 교락하는 형태로 구비됨에 따라 기계적 물성 및 흡음성 등을 동시에 만족할 수 있다.
본 발명에서 상기 a) 단계는 일반적인 니들펀칭을 위한 웹 제조방법과 동일한 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 먼저 폴리에틸렌 섬유와 저융점 섬유 모두 표준상태(25℃±3, 상대습도 50 내지 60%)에서 24시간 내외로 보관하여 함수율을 일정한 상태로 만든 후, 상기 섬유들을 혼섬하여 웹을 제조한다.
이때 소면공정은 통상의 카딩 방법으로 제조할 수 있으며, 다만 상대습도는 표준상태에서 진행하는 것이 부유섬유 발생에 따른 웹의 불균질 증가를 방지할 수 있다. 상기 소면 공정을 통해 필라멘트 형태의 섬유를 균일하게 혼합하여 웹을 형성할 수 있다.
상기와 같이 베이스웹을 형성한 후에는 상기 베이스웹을 니들펀칭하여 1차흡음재를 형성한다.
상기 니들펀칭은 부직포를 제조하는 한 방법으로, 기본적으로 예비펀칭 및 메인펀칭의 2회에 걸쳐 실시하는 것이 좋다. 또한 상기 원단섬유는 한 번에 원하는 수준의 기분 중량을 달성하기 어려우므로, 웹의 적층 방향을 바꾸어 여러 번 적층하는 크로스랩핑법으로 제조하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 웹은 섬유 배열이 수직 교차 또는 대칭 교차할 수 있도록 한다. 이는 여러 방향으로 균일한 특성을 부여하기 위한 것으로, 섬유층의 두께와의 조합으로 등방성을 향상시키기 위해 더욱 바람직하다.
니들펀치는 상하왕복 운동을 하는 펀칭헤드에 고정되어 있는 다수의 니들이 가이드 평판을 통과하여 적층체 내부를 통과하여 실시된다. 이때, 적층체를 통과하는 니들의 상하운동에 의해 적층체 내부 섬유는 두께 방향으로 배열되어 이와 다른 배열의 섬유들과 엉키게 되면서 섬유층 내부에서 섬유들 사이에서와 동시에 섬유층간 결속이 강화된다.
상기 니들은 측면에 돌출된 바브(barb)가 있거나 니들의 끝부분이 갈라진 포크(fork)가 있는 형상이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 섬유의 직경이 작을수록 바브가 유리하고, 섬유의 직경이 클수록 포크가 유리하다. 니들의 측면에 돌출된 바브는 크기가 작아 직경이 큰 섬유는 바브에 걸려서 이송되기 어렵고, 니들의 끝부분이 갈라진 포크는 직경이 큰 섬유도 효과적으로 이송할 수 있으나, 직경이 작은 섬유에 포크를 적용 시 섬유 절단이 이루어지기 쉬우므로 섬유의 직경을 고려하여 니들 형상을 선택하는 것이 중요하다.
본 발명에서 니들펀치 시 니들삽입깊이는, 니들이 섬유층과 만나는 지점으로부터 섬유층 내부로 삽입되는 총 깊이를 의미하는 것으로, 바람직하게는 10mm 내지 60mm일 수 있다. 니들삽입깊이가 10mm 미만인 경우, 니들삽입이 불충분하여 니들펀치 효과가 미미하여 층간 결속이 제대로 이루어지기 어려우며, 니들삽입깊이가 60mm 초과인 경우 니들이 섬유를 과도하게 깊이 끌고 들어감에 따라 섬유가 손상되거나 끊어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 니들펀치 시 펀치밀도를 조절할 수 있다. 상기 펀치밀도는 단위면적 당 펀치회수를 의미하는 것으로, 펀치밀도를 높여 적층체 내부에 두께방향의 섬유량을 늘릴 수 있으나, 과도한 섬유 손상이 있을 수 있어 펀치회수를 조절하는 것이 바람직하다. 상기 펀치밀도는 크게 제한되는 것은 아니지만, 10 내지 25 침투수/㎠이며, 보다 바람직하게는 15 내지 20 침투수/㎠인 것이 더욱 좋다.
또한, 펀칭헤드에 고정되어 있는 다수의 니들은 각 니들 사이의 간격이 일정한 것이 좋다. 바람직하게는 상기 니들 간격이 0.5mm 내지 20mm 사이인 것일 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 섬유층이 쉽게 손상되거나 층간 결속 효과가 충분히 구현되지 않을 수 있다.
상기와 같이 니들펀칭으로 제조된 베이스웹의 두께 등을 한정하지 않는다. 다만 상기 베이스웹은 면밀도가 10 내지 500 g/㎡, 더욱 바람직하게는 50 내지 200 g/㎡인 것이 좋다. 특히 패드가 적용되는 기기의 크기나 형태, 소음의 정도 등에 맞게 면밀도를 조절하여 최적화하는 것이 좋으며, 면밀도가 상기 범위 미만인 경우 인장강도나 압축회복력 등의 기계적 물성을 갖지 못하는 문제가 있을 수 있으며, 면밀도가 상기 범위를 초과하면 부피를 조절하기 어렵고 흡음성과 진동억제성능, 특히 진동억제성능이 크게 떨어지는 문제점을 가진다.
다음으로 상기 b) 단계와 같이 상기 1차흡음재에 폴리에틸렌 섬유 및 저융점섬유를 포함하는 섬유웹을 적층하고 다시 니들펀칭을 진행하여 2차흡음재를 제조한다.
상기 b) 단계에서 적층하는 섬유웹의 폴리에틸렌 섬유와 저융점 섬유는 상술한 1차흡음재에 사용되는 폴리에틸렌 섬유 및 저융점 섬유와 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 섬유의 섬도, 길이뿐만 아니라 폴리에틸렌 섬유의 분자량, 중합정도, 밀도, 용융흐름지수, 저융점 섬유의 융점 등이 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 b) 단계에서 2차흡음재는 1차흡음재 40 내지 60 중량%, 폴리에틸렌섬유 20 내지 40 중량% 및 저융점섬유 20 내지 40 중량%를 포함하는 것이 좋다. 조성물의 범위가 상기 범위를 벗어나는 경우 패드의 기계적 물성이 하락하거나 흡음성, 진동억제성능이 크게 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 b) 단계의 니들펀칭 조건 또한 한정하지 않는다. 다만 상기 2차흡음재는 1차흡음재에 비해 폴리에틸렌 섬유 및 저융점 섬유의 섬유웹이 더 적층됨에 따라 두께가 더 두꺼워지기 때문에 니들펀칭 시 니들의 길이나 바브의 형태, 바브의 개수, 니들 밀도, 니들의 이동 속도 등을 조절하는 것이 바람직하며, 특히 니들의 이동길이를 15 내지 50mm로 조절하여 섬유웹이 충분히 교락될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 b) 단계에서 섬유웹에 포함되는 폴리에틸렌 섬유 및 저융점 섬유와는 별개로 사이드 바이 사이드(side-by-side)형 이성분사를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이성분사는 패드의 기공도를 높이고 흡음성 및 진동흡수성능을 높이기 위해 첨가하는 것으로, 융점이나 Tg가 상이한 두 종류의 고분자를 함께 복합방사하여 얻은 이성분사는 고분자의 서로 다른 수축특성으로 인해 후술할 열처리 과정에서 나선상의 고권축 특성을 발현함으로써 패드의 기공성을 더욱 높일 수 있다.
상기 이성분사는 크림프성을 더욱 높이기 위해 고분자의 고유점도가 다른 두 종류를 이성분 방사하는 것이 좋으며, 특히 고유점도가 다른 2종의 폴리에스테르 고분자를 방사하는 것이 좋다.
구체적으로 상기 폴리에스테르 중 저점도 성분으로는 0.45 내지 0.5 수준의 고유점도를 갖는 폴리에스테르를 사용하고 고점도 성분으로는 0.6 내지 0.65 수준의 고유점도를 갖는 폴리에스테르에 중합도 600 내지 40,000인 폴리에틸렌글리콜을 1 내지 15중량% 공중합시켜 개질하여 사용하는 것을 사용하는 것이 좋다.
고점도 성분의 폴리머에 폴리에틸렌글리콜을 공중합시키는 것은 고점도 성분의 용융점도를 낮추기 위한 것으로 이때 사용되는 폴리에틸렌글리콜은 용융점도를 낮추기 위하여 중합도 600 내지 40,000인 것이고 고점도 성분의 폴리머에 1 내지 15중량% 공중합시키는 것이 바람직하다.
상기 이성분사는 2차흡음재 제조 시 다른 섬유와 함께 웹을 형성하여 포함하는 것이 좋으며, 이때 첨가량을 한정하는 것은 아니나 1차흡음재 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부를 첨가하는 것이 패드의 기계적 물성을 해치지 않으면서도 흡음성 등을 높일 수 있어 바람직하다.
다음으로 상기 c) 단계와 같이 2차흡음재에 열을 가하여 저융점사를 녹이고 이를 열융착할 수 있다. 이때 저융점사의 융점에 따라 온도가 달라질 수 있기 때문에 열융착 시 가열온도를 한정하지 않으나 100 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 115 내지 125℃의 범위 내에서 10 내지 120초간 열을 가하여 진행하는 것이 좋다. 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우 저융점사가 제대로 용융되지 못해 패드의 기계적 물성이 하락하거나 폴리에틸렌 섬유의 용융이나 열분해가 발생하여 역시 기계적 물성이 하락할 수 있다.
상기 열융착은 진행방법을 한정하지 않는다. 일예로 니들펀칭이 진행된 흡음재를 가열된 롤러에 통과시켜 압축하거나, 오븐에 투입하고 가열하는 방식으로 진행할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가열된 롤러를 통과시키는 것이 좋다.
이때 상기 롤러는 하나 또는 두 개 모두 가열된 것일 수 있다. 특히 모든 롤러를 가열하여 원단의 양면 모두를 열처리하는 경우, 원단 표면에 발생할 수 있는 단섬유의 탈리를 방지할 수 있으며, 특히 합성섬유가 열에 의한 수축으로 인해 천연섬유를 잡아주기 때문에 니들펀칭에 의한 섬유간 교락이 더욱 공고해질 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 제조방법으로부터 제조된 건조기 드럼용 진동방지 패드를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 건조기 드럼용 진동방지 패드는 여러 형태의 파장에 대한 흡음율이 우수하면서도, 서로 다른 종류의 폴리에틸렌섬유로 웹을 형성함에 따라 진동의 전달을 방지하고, 우수한 기계적 물성을 확보하여 장기간 사용에 따른 패드의 파손을 억제할 수 있다. 또한 충분한 벌키성을 확보함으로써 진동과 이에 따른 소음을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 상기와 같은 특징을 가짐에 따라 기존의 세탁기나 건조기 드럼용 패드뿐만 아니라 흡음성능 및 진동억제성능이 요구되는 자동차, 비행기, 배 등의 이동수단의 내장재, 핸드폰, 노트북, 컴퓨터, TV 등의 전자제품 등의 흡음재 및 건축용 흡음재 등으로 널리 사용될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 제조방법으로부터 제조된 건조기 드럼용 진동방지 패드를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 건조기 드럼용 진동방지 패드는 여러 형태의 파장에 대한 흡음율이 우수하면서도, 서로 다른 종류의 폴리에틸렌섬유로 웹을 형성함에 따라 진동의 전달을 방지하고, 우수한 기계적 물성을 확보하여 장기간 사용에 따른 패드의 파손을 억제할 수 있다. 또한 충분한 벌키성을 확보함으로써 진동과 이에 따른 소음을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 건조기 드럼용 진동방지 패드는 상기와 같은 특징을 가짐에 따라 기존의 세탁기나 건조기 드럼용 패드뿐만 아니라 흡음성능 및 진동억제성능이 요구되는 자동차, 비행기, 배 등의 이동수단의 내장재, 핸드폰, 노트북, 컴퓨터, TV 등의 전자제품 등의 흡음재 및 건축용 흡음재 등으로 널리 사용될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예들은 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(인장강도)
한국의류시험연구원 MS 341-09의 4.4항(2003)항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 200 × 200 ㎜의 시험편을 채취하여 수평의 시편 지지대 위에 놓고, 120 × 120 ㎜의 150 g 가압판을 시험편 위에 얹어놓고 가로 및 세로방향을 각각 측정하였다. 단위는 ㎏/5㎝이었다.
(흡음성)
흡음율을 측정하기 위해 ISO R 354, Alpha Cabin법에 적용 가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 외부온도 0℃ 및 25℃에서 30분 방치 후 흡음계수를 측정하고 측정된 흡음계수의 평균값을 계산하였다.
(내진동성)
MS 200-39에 준해 제진계수를 측정하였으며, 제진계수 시험의 공진주파수는 2차로 측정하였다.
(실시예 1)
먼저 1차흡음재를 제조하기 위해 폴리에틸렌 섬유 70 중량%에 저융점 섬유(ASPUN XU-61800.34(Dow 34)) 30 중량%를 소면하여 베이스 웹을 제조하였다. 그리고 베이스 웹을 니들펀칭기로 펀칭하여 1차흡음재를 제조하였다.
다음으로 상기 1차흡음재에 폴리에틸렌 섬유 및 저융점 섬유의 혼합 웹을 적층하되, 이들의 비율을 1차흡음재 : 폴리에틸렌 섬유 : 저융점 섬유를 각각 50 : 20 : 30 중량비로 혼합하고 이를 다시 니들펀칭기로 펀칭하여 2차흡음재를 제조하였다. 그리고 이를 120℃로 설정된 롤러로 양면 열처리한 후 재단하여 가로, 세로 20㎝의 패드를 제조하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 2차흡음재 제조 시 저점도 성분으로 고유점도 0.5인 폴리에스테르 호모 폴리머를 사용하고 고점도 성분으로 고유점도가 0.65이며 중합도 4,000인 폴리에틸렌글리콜이 6중량%로 공중합하여 개질한 공중합폴리머를 사용하여 복합비 1:1로 복합방사한 사이드-바이-사이드형 이성분사를 상기 1차흡음재 100 중량부 대비 20 중량부 더 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 1에서 1차흡음재 제조 시 폴리에틸렌 섬유의 첨가량을 90 중량%, 저융점사의 첨가량을 10 중량%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 1에서 1차흡음재 제조 시 폴리에틸렌 섬유의 첨가량을 50 중량%, 저융점사의 첨가량을 50 중량%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 1에서 2차흡음재 제조 시 1차흡음재 : 리사이클링 장섬유 포함 폴리에틸렌 섬유 : 저융점 섬유를 각각 70 : 15 : 15 중량비로 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(실시예 6)
상기 실시예 1에서 2차흡음재 제조 시 1차흡음재 : 폴리에틸렌 섬유 : 저융점 섬유를 각각 25 : 50 : 25 중량비로 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(실시예 7)
상기 실시예 1에서 2차흡음재 제조 시 1차흡음재 : 폴리에틸렌 섬유 : 저융점 섬유를 각각 25 : 25 : 50 중량비로 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
(비교예 1)
먼저 1차흡음재를 제조하기 위해 폴리에틸렌 섬유 70 중량%에 저융점 섬유(ASPUN XU-61800.34(Dow 34)) 30 중량%를 소면하여 베이스 웹을 제조하였다. 그리고 베이스 웹을 니들펀칭기로 펀칭하여 흡음패드를 제조하였다.
(비교예 2)
상기 실시예 1에서 2차흡음재 제조 시 1차흡음재 : 폴리에틸렌 섬유를 각각 50 : 50 중량비로 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 패드를 제조하였다.
[표 1]
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 흡음패드는 폴리에틸렌 섬유와 저융점사를 각각 1, 2차로 나누어 적층하여 제조함에 따라 단층 또는 저융점사를 포함하지 않고 제조된 비교예들에 비해 우수한 인장강도와 함께 흡음성 및 내진동성이 크게 상승한 것을 알 수 있다. 구체적으로 실시예 1에 이성분사를 더 첨가한 실시예 2는 실시예 1에 비해 기계적 물성은 유지하면서도 내진동성 및 흡음성이 더욱 상승한 것을 알 수 있다. 이는 이성분사가 열처리에 의해 크림프가 생성되면서 기존의 다른 섬유들과의 교락이 더더욱 진행되었으며, 동시에 크림프에 의해 패드 내에서 기공이 더욱 발달하여 기계적 물성 및 내진동성 등이 더욱 상승한 것으로 보인다.
이밖에 폴리에틸렌 섬유의 첨가량이 범위를 벗어난 실시예 3, 5, 6, 저융점사가 더 첨가된 실시예 4, 7은 각각 인장강도나 흡음률이 떨어진 것을 확인할 수 있다. 이는 저융점사의 첨가가 열용해에 의해 패드 내 섬유를 서로 접착하여 기계적 물성을 더욱 증가시키는데 반해, 열용해된 저융점사가 패드의 기공을 메워 그만큼 흡음과 진동의 차폐율을 떨어뜨리는 것으로 보인다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (7)
- a) 폴리에틸렌섬유 50 내지 80 중량% 및 저융점섬유 20 내지 50 중량%를 혼합하여 베이스웹을 제조한 후 니들펀칭하여 1차흡음재를 제조하는 단계;
b) 상기 1차흡음재 40 내지 60 중량%에 폴리에틸렌섬유 20 내지 40 중량%, 저융점섬유 20 내지 40 중량% 및 사이드-바이-사이드형 이성분사를 포함하는 섬유웹을 적층하고 니들펀칭하여 2차흡음재를 제조하는 단계; 및
c) 상기 2차흡음재에 열을 가하여 열융착하는 단계;
을 포함하며,
상기 사이드-바이-사이드형 이성분사는 저점도 성분으로 0.45 내지 0.5의 고유점도를 갖는 폴리에스테르와, 고점도 성분으로 0.6 내지 0.65의 고유점도를 갖는 폴리에스테르에 중합도 600 내지 40,000인 폴리에틸렌글리콜을 1 내지 15중량% 공중합시켜 개질한 것이며, 1차흡음재 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 건조기 드럼용 진동방지 패드 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌섬유는 고밀도 폴리에틸렌섬유 100 중량부에 대하여 저밀도 폴리에틸렌섬유 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기 드럼용 진동방지 패드 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 저융점섬유는 상기 폴리에틸렌섬유보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 섬유인 것을 특징으로 하는 건조기 드럼용 진동방지 패드 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 c) 단계는 100 내지 150℃의 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 건조기 드럼용 진동방지 패드 제조방법.
- 제 1항, 제 4항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 제조방법으로부터 제조되며, 건조기 드럼의 외주면에 체결부재에 의해 부착되는 건조기 드럼용 진동방지 패드.
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| JPH10266056A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-06 | Oji Paper Co Ltd | ポリオレフィン複合長繊維不織布及びその製造方法 |
| KR102113351B1 (ko) | 2013-12-23 | 2020-05-20 | 도레이첨단소재 주식회사 | 전자파 차폐 및 흡음성능이 우수한 복합섬유집합체 및 이의 제조방법 |
| KR101866287B1 (ko) * | 2016-07-20 | 2018-06-11 | 박성탁 | 차량용 언더플로워 및 그의 제조방법 |
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