KR102658315B1 - 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 - Google Patents
멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102658315B1 KR102658315B1 KR1020230161769A KR20230161769A KR102658315B1 KR 102658315 B1 KR102658315 B1 KR 102658315B1 KR 1020230161769 A KR1020230161769 A KR 1020230161769A KR 20230161769 A KR20230161769 A KR 20230161769A KR 102658315 B1 KR102658315 B1 KR 102658315B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sound
- pad
- absorbing
- absorbing pad
- hybrid
- Prior art date
Links
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002356 single layer Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 164
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 30
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 35
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 25
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 25
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 22
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 18
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims description 17
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 7
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 18
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 15
- -1 Poly Propylene Polymers 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 11
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 11
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 4
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 4
- 229920003027 Thinsulate Polymers 0.000 description 3
- 239000004789 Thinsulate Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 3
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 2
- 238000010097 foam moulding Methods 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004750 melt-blown nonwoven Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- XBBVURRQGJPTHH-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyacetic acid;2-hydroxypropanoic acid Chemical compound OCC(O)=O.CC(O)C(O)=O XBBVURRQGJPTHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/40—Applying molten plastics, e.g. hot melt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/10—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using hot gases (e.g. combustion gases) or flames coming in contact with at least one of the parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
- B29C65/3404—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the type of heated elements which remain in the joint
- B29C65/344—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the type of heated elements which remain in the joint being a woven or non-woven fabric or being a mesh
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/40—Applying molten plastics, e.g. hot melt
- B29C65/42—Applying molten plastics, e.g. hot melt between pre-assembled parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
- B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
- B29C65/5057—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like positioned between the surfaces to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
- B29C65/7858—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus characterised by the feeding movement of the parts to be joined
- B29C65/7861—In-line machines, i.e. feeding, joining and discharging are in one production line
- B29C65/787—In-line machines, i.e. feeding, joining and discharging are in one production line using conveyor belts or conveyor chains
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/03—After-treatments in the joint area
- B29C66/034—Thermal after-treatments
- B29C66/0342—Cooling, e.g. transporting through welding and cooling zone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
- B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
- D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
- D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
- G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/30—Means
- G10K2210/321—Physical
- G10K2210/3223—Materials, e.g. special compositions or gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
본 발명은 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재에 관한 것으로, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드를 받침대에 배치하는 베이스 흡음패드 배치단계; 베이스 흡음패드에, 통기가능한 구조로 이루어지며 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너를 적층하는 박막형 패스너 적층단계; 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드를 패스너에 적층시켜서 적층패드를 형성하는 적층패드 형성단계; 및 패스너의 접착물질을 용융시켜서 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드에 부착시키는 패드 부착단계;를 포함하여, 노이즈의 흡음을 위한 흡음재를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 흡음재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노이즈의 흡음을 위한 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재에 관한 것이다.
일반적으로 소음을 저감시키기 위해 소리를 흡수할 목적으로 사용되는 흡음재로서 부직포 형태의 흡음재가 사용되고 있다. 이러한 부직포 형태의 흡음재는 자동차 분야나 건축 분야 등에 주로 사용되고 있으며, 부직포의 표면과 내부에 다수의 섬유들이 교차되면서 작은 기포나 관 모양의 구멍들이 형성되어 구멍 속의 공기가 음파에 의해 진동하면서 생긴 마찰때문에 소리 에너지가 흡수되면서 소음을 저감시키게 된다.
이러한 부직포 형태의 흡음재를 제조하기 위하여 종래에는 멜트블로운 방식 으로 섬유웹을 형성하여 부직포 형태의 흡음재를 제조하는 장치를 사용하였다.
멜트블로운 방식에 의해 멜트블로운 웹(Melt-blown web)이 단일 층으로 구성된 부직포가 사용되어 왔다. 이러한 단일층의 멜트블로운 웹 형태의 부직포를 제조하기 위한 멜트블로운 방사장치는 서브 미크론에서 수 미크론의 직경의 초극세사를 제조할 수 있지만, 적용가능한 고분자에 제한이 따르고, 필터소재의 고성능화를 위한 섬유경의 미세화에 한계가 있었다.
이에, 전기방사법을 이용한 나노섬유로 섬유웹을 형성하여 나노섬유로 이루어진 부직포 형태의 흡음재를 제조하도록 하였다. 그러나, 전기방사법을 이용한 나노섬유의 제조는 전술한 섬유경의 미세화와 필터소재의 고성능화를 얻을 수 있는 방법 중의 한가지이지만, 전기방사법은 용액 방사 방식으로서 나노섬유 제조에 사용되는 방사 용액의 경우 공정 수율이 30% 미만에 불과하고, 사용한 용매를 회수하거나 이를 처리해야 하는 등 공정비용이 크기 때문에 제품의 제조 원가가 높다. 또한, 기계적인 강도가 낮기 때문에 나노섬유 웹 제품을 단독으로 활용할 수 없는 단점을 지니고 있다.
또한, 종래의 멜트블로운 방식으로 제조된 흡음재의 경우, 단일 성분 또는 섬유경 차이가 크지 않은 섬유들이 섬유웹을 구성하게 되는데, 멜트블로운 방식에 의한 흡음재는 낮은 주파수 대역과 같이 특정 대역의 주파수에 대한 흡음 성능이 다소 미흡하여, 특정 대역의 주파수가 사용되는 장치나 장비에 사용되는 것이 어려운 단점이 있었다. 예컨대, 내연기관이 탑재된 차량에서는 멜트블로운 방식으로 제조된 부직포 형태의 흡음재에 의해 충분한 흡음 특성을 보이지만, 낮은 주파수 대역의 소음이 발생되는 전기모터가 탑재된 전기차량에서는 해당 대역에 대한 흡음 성능이 기준치 이하로 측정되므로 사용되기에 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압착 가공 없이 비접촉식 가공으로 적층패드들을 합지할 수 있는 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재를 제공하는 것이다.
특히, 저주파 대역의 소음을 효과적으로 제거할 수 있는 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재를 제공하는 것이다.
또한, 가공시 흡음재의 흡음특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명은 차량용 흡음재로 사용될 수 있도록 차량에서 발생되는 소음을 제거할 수 있으며, 특히 저주파 대역의 소음을 발생시키는 모터에 의한 소음을 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 전기자동차용 흡음재로 사용될 수 있는 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드; 베이스 흡음패드의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루며, 베이스 흡음패드에 적층상태로 결합되는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드; 및 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드에 통기가능하게 부착시켜 고정하는 패스너;를 포함한다.
여기서, 베이스 흡음패드와 패스너 및 하이브리드 흡음패드가 순차적으로 적층되고, 패스너는 통기가능한 구조로 이루어지며 열가소성 용융식 접착물질로 형성된다.
그리고, 패스너는, 하이브리드 흡음패드 및 베이스 흡음패드 사이에 개재되어 양면에 제각기 하이브리드 흡음패드 및 베이스 흡음패드가 밀착되고, 양면에 핫멜트가 용융가능하게 도포되어, 핫멜트를 통해 양면으로 하이브리드 흡음패드 및 베이스 흡음패드가 부착됨에 따라 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드에 부착시키며, 박막의 부직포로 구성되어 하이브리드 흡음패드 및 베이스 흡음패드를 통기시키는 박막의 핫멜트 부직포;로 구성된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법은, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드를 받침대에 배치하는 베이스 흡음패드 배치단계; 베이스 흡음패드에, 통기가능한 구조로 이루어지며 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너를 적층하는 박막형 패스너 적층단계; 박막형 패스너에, 베이스 흡음패드의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드를 적층시켜서 적층패드를 형성하는 적층패드 형성단계; 및 패스너의 접착물질을 용융시켜서 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드에 부착시키는 패드 부착단계;를 포함한다.
그리고, 박막형 패스너 적층단계는, 양면에 핫멜트가 용융가능하게 도포된 박막의 핫멜트 부직포로 이루어진 패스너를 베이스 흡음패드에 적층하는 것을 특징으로 한다.
또한, 패드 부착단계는, 패스너에 마련된 접착물질의 용융을 위한 열을 적층패드에 제공하여 접착물질을 용융시키는 용융단계; 및 용융된 접착물질을 냉각시켜서 경화시키는 냉각단계;를 포함한다.
더욱이, 패드 부착단계는, 적층패드에 제공되는 열을 적층패드의 하부에서 흡입하는 흡입단계;를 더 포함한다.
아울러, 베이스 흡음패드 배치단계는, 베이스 흡음패드의 이동을 위해 메쉬 컨베이어 벨트로 이루어진 받침대에 베이스 흡음패드를 배치하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법에 의해 제조되는 흡음재는, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드 및 베이스 흡음패드의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루며, 베이스 흡음패드에 적층상태로 결합되는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드가, 통기가능한 구조로 이루어지고 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너의 접착물질에 의해 단일체로 합지되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명은 핫멜트 열 융착을 통해 압착 가공 없이 비접촉식 가공으로 적층패드를 합지할 수 있으므로, 가공시 흡음특성의 저감을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 마이크로 직경의 멜트블로운 섬유와 나노 직경의 나노 섬유가 혼재하므로, 나노 섬유에 의한 저주파 대역의 소음을 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 고주파 소음의 흡음특성이 우수한 베이스 흡음패드와, 저주파 소음의 흡음특성이 우수한 하이브리드 흡음패드가 조합된 구조로 인해 상호 보완적으로 저주파 영역 및 고주파 영역에서의 흡음 특성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 패스너를 통해 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드를 합지하여 단일체의 흡음재로 구성함에 따라, 나노 섬유가 복합된 하이브리드 흡음패드의 취급 및 후가공이 어려운 점을 극복할 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 하이브리드 흡음패드의 내부에 나노 섬유가 분산되어 존재하면서 표면상에 노출되지 않으므로, 합지 가공이나 절곡 또는 절단 가공 등의 후가공 시 가공 작업이 용이하며 후가공시 나노 섬유의 손상을 최소화할 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 부직포 재질의 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드와, 통기 가능한 구조의 패스너가 적층된 구조로, 제조시 열기가 가해질 경우 적층물에 대해 열이 통과될 수 있게 되므로, 베이스 흡음패드와 하이브리드 흡음패드 사이에 개재된 패스너의 열 용융이 원활하게 이뤄지면서 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드를 합지시키게 되며, 저 중량의 핫멜트 부직포 사용으로, 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드의 가공 형상에 영향을 미치지 않도록 하여 흡음성능을 향상시킨다.
아울러, 본 발명에 의하면, 흡음특성을 저감시키는 기존의 열압착 합지가공 대신, 핫멜트로 구성된 패스너에 의해 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드를 열풍 융착하여 합지하게 되므로 흡음특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 가공이 용이한 베이스 흡음패드의 두께 조절을 통해 흡음재의 전체 두께를 원하는 수준으로 제공할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 의하면, 열풍 가열을 통해 수계고분자인 PVA를 핫멜트 용융 공정 중에 가교 결합하게 되므로, 가교 반응을 통해 고분자의 분자구조가 변화되고 수분 노출에 대해 나노섬유의 형상을 유지하는 형태 안정성을 높일 수 있다.
그리고, 열풍 가열시 베이스 흡음패드와 하이브리드 흡음패드의 하측에서 열풍을 흡기시키도록 함에 따라, 열의 이동을 빠르게 순환시키는 바, 열풍이 적층패드를 온전하게 통과하게 되고 열풍이 통과하는 과정에서 가교 반응이 원활하게 진행될 수 있다.
또한, 적층패드에 가해지는 열기가 온전히 통과되면서 배출될 수 있게 되므로, 고온에 의해서 적층패드에 탄화물이 발생되는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 흡음재를 도시한 단면도;
도 3은 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유로 제조된 80g/㎡의 중량을 가진 베이스 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 4는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유 및 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유가 혼합된 80g/㎡의 중량을 가진 하이브리드 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 5는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유로 제조된 나노섬유패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 도시한 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치의 전체 구성을 도시한 개략도;
도 8은 도 7의 제조장치의 일부를 개략적으로 도시한 부분사시도;
도 9는 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법을 나타내는 흐름도;
도 10은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법을 나타내는 흐름도;
도 11은 나노 섬유 PVA의 비수용성 항목에 대한 측정인 가교 평가 측정 결과를 나타낸 그래프 이미지; 및
도 12 내지 도 16은 각각의 실시예 및 비교예에 의한 흡음재에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성 측정 결과를 나타낸 그래프 이미지;를 도시한다.
도 2는 도 1의 흡음재를 도시한 단면도;
도 3은 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유로 제조된 80g/㎡의 중량을 가진 베이스 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 4는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유 및 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유가 혼합된 80g/㎡의 중량을 가진 하이브리드 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 5는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유로 제조된 나노섬유패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 도시한 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치의 전체 구성을 도시한 개략도;
도 8은 도 7의 제조장치의 일부를 개략적으로 도시한 부분사시도;
도 9는 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법을 나타내는 흐름도;
도 10은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법을 나타내는 흐름도;
도 11은 나노 섬유 PVA의 비수용성 항목에 대한 측정인 가교 평가 측정 결과를 나타낸 그래프 이미지; 및
도 12 내지 도 16은 각각의 실시예 및 비교예에 의한 흡음재에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성 측정 결과를 나타낸 그래프 이미지;를 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 도시한다.
본 발명의 실시예에 의한 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베이스 흡음패드(1), 하이브리드 흡음패드(2) 및 패스너(3)를 포함한다.
베이스 흡음패드(1)는 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 베이스 흡음패드(1)는 발포 성형에 의해 제조되는 다공형 발포재 또는 멜트블로운 방사에 의해 제조되는 부직포로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 멜트블로운 방사 방식으로 제조된 부직포가 사용된 것으로 설명하도록 한다. 본 실시예에 의하면, 베이스 흡음패드(1)는 고분자 섬유로 이루어진 부직포 재질로 형성될 수 있으며, PP(Poly Propylene), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene Terephthalate), 나일론(Nylon) 또는 PLA(Poly Lactic Acid)와 같은 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 분사 방사하는 멜트블로운 방사법으로 방사되어 제조되거나, 이들 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하여 만든 스테이플 섬유(Staple Fiber)를 에어레이드(Air-Laid)법이나 니들펀칭(Needle Punching)법 등의 다양한 부직포 제조 방식을 이용하여 제조될 수 있다. 베이스 흡음패드(1)는 전술한 바와 달리, 포러스 또는 마이크로 포러스가 형성된 다공성 발포폼으로 구성될 수도 있다. 이러한 다공성 발포폼은 예컨대, 우레탄이나 EVA 등의 합성수지나 고분자(중합체)로 제조할 수 있다.
여기서, 베이스 흡음패드(1)를 멜트블로운 방사, 에어레이드 또는 니들펀칭법 등을 이용하여 제조하는 데 사용되는 방사 용액은 고분자 수지라면 제한없이 사용될 수 있다. 이러한 고분자 수지는 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 공중합체, 나일론, 폴리유산, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리올레핀, 피치 및 셀룰로오즈로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
베이스 흡음패드(1)는 마이크로 사이즈의 섬유로 생성되며, 바람직하게는 1~15㎛의 직경을 가진다. 본 발명의 실시예에 따르면, 베이스 흡음패드(1)를 이루는 섬유의 크기는 평균 3㎛, 작게는 1㎛의 크기로 형성될 수 있다. 베이스 흡음패드(1)는 80~1,000g/㎡의 중량을 가질 수 있다.
하이브리드 흡음패드(2)는 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이룬다. 즉, 하이브리드 흡음패드(2)는 멜트블로운 방식으로 제조된 마이크로 직경의 마이크로 섬유와, 전기 방사 방식으로 제조된 나노 직경의 나노 섬유가 랜덤하게 혼합되는 구조로, 멜트블로잉 방식으로 토출되는 마이크로 섬유 및 전기 방사 방식으로 토출되는 나노 섬유가 혼합되면서 콜렉터에 수집됨에 따라, 복합 섬유 구조층을 가진 부직포 시트 형태로 형성된다. 즉, 하이브리드 흡음패드(2)는 두 종류의 방사액이 혼재되어 제조되는 혼합 섬유의 부직포로 이루어질 수 있으며, 고주파 흡음 특성에 유리한 마이크로 섬유 및 저주파 흡음 특성에 유리한 나노 섬유가 혼재되므로 흡음 특성이 향상될 수 있다.
여기서, 하이브리드 흡음패드(2)를 제조하는데 사용되는 방사 용액은 나노 섬유 형성을 위한 전기 방사용 방사 용액과, 마이크로 섬유 형성을 위한 멜트 블로운 방사 용액으로, 두 개의 방사 용액이 사용될 수 있으며, 나노 섬유 형성을 위한 전기 방사용 방사 용액은 예컨대 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 수지, 폴리비닐리덴플루라이드(PVdF) 수지, 폴리비닐아세테이트(PVAc) 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리우레탄(PUR) 수지, 폴리부틸렌텔레프 탈레이트(PBT) 수지, 폴리비닐부틸랄 수지, 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리유산(PLA) 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리비닐알콜(PVA) 수지, 폴리에틸렌이미드(PEI) 수지, 피치 수지, 폴리카 프로락톤(PCL) 수지, 폴리유산글리콜산(PLGA) 수지, 실크 용액, 셀룰로오스 용액, 키토산 용액으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 다른 하나의 멜트 블로운 방사 용액은 전술한 베이스 흡음패드(1)를 제조하는데 사용되는 고분자 수지 용액이 이용될 수 있다.
한편, 하이브리드 흡음패드(2)는 전술한 것처럼 전기 방사 및 멜트블로운 방사에 의해 제작될 수 있는데, 이 중 나노 섬유 형성을 위한 전기 방사용 방사 용액의 경우 수계 용매가 함께 사용될 수 있다. 다이메틸폼아마이드(DMF)와 같은 유기 용매가 사용될 수도 있지만, 여러 단계의 용매 제거 공정을 수행하더라도 잔존하는 단점이 있으므로, 수계 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 일 예시로서, 폴리비닐 알코올(PVA)을 이용할 수 있다. 20%의 PVA 수용액을 사용하여 나노섬유를 제조하기 위한 용액 혼합 과정으로, 농도범위 15~30% 정도로 선택된 농도에 맞게 물과 PVA를 계량한 후 이를 교반조에 투입하여 80℃의 온도로 중탕하면서 4시간 이상 교반함에 따라 용액을 준비하게 된다. 이때, PVA는 비누화도(degree of saponification)가 70%~99%의 범위에서 선택된 원료로 사용될 수 있다. 그리고, 준비된 용액의 점도를 평가하여 사용하게 되는데, 1,000~5,000cP의 점도값을 갖는 용액을 이용할 수 있다. 이때, 점도가 이 범위보다 낮으면 나노 섬유의 형성이 원활히 이뤄지지 않고, 높으면 용액 공급이 원활하지 않게 되므로, 적정 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 달리, PVA 용매 대신에 다른 용매가 사용될 수도 있다.
본 실시예에서, 하이브리드 흡음패드(2)는 PP 또는 PET를 원료로 사용하고, 방사 온도 280℃, 토출량 100g/min, 사이드 에어 6CMM, 노즐과 컬렉터 사이 거리 890㎜, 라인 스피드 1.6m/min의 조건의 멜트블로운 방식과, PVA를 원료로 사용하고, 1g/min의 토출량(레귤레이터:6kgf/㎠), 사이드 에어 200LPM, 노즐과 멜트 블로운 방사 사이의 거리 500㎜, 45KV의 고전압 조건의 전기 방사 방식에 의해 마이크로 사이즈의 섬유 및 나노 사이즈의 섬유가 혼합 형성될 수 있으며, 바람직하게는 100 내지 900㎚의 직경을 가진 나노 섬유 및 1~15㎛의 직경을 가진 마이크로 섬유가 혼재한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 흡음패드(2)를 이루는 섬유의 크기는 평균 2.5㎛, 작게는 900㎚의 크기로 형성될 수 있다.
이러한 하이브리드 흡음패드(2)는 베이스 흡음패드(1)의 전체 두께보다 얇은 두께로 형성된다. 하이브리드 흡음패드(2)의 두께는 예컨대 베이스 흡음패드(1)의 전체 두께에 대해 5~25%의 두께로 형성될 수 있다.
하이브리드 흡음패드(2)는 80g/㎡의 중량을 가질 수 있으며, 베이스 흡음패드(1)에 적층상태로 결합될 수 있다.
패스너(3)는 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2) 사이에 마련된다. 즉, 베이스 흡음패드(1)와 패스너(3) 및 하이브리드 흡음패드(2)가 순차적으로 적층된다. 이러한 패스너(3)는 하이브리드 흡음패드(2)를 베이스 흡음패드(1)에 통기 가능하게 부착시켜 고정시킨다. 여기서, 패스너(3)는 하이브리드 흡음패드(2) 및 베이스 흡음패드(1) 사이에 개재되고, 양면에 제각기 하이브리드 흡음패드(2) 및 베이스 흡음패드(1)가 밀착되며, 양면에 핫멜트 접착제가 용융 가능하게 도포되어, 핫멜트 접착제를 통해 양면으로 하이브리드 흡음패드(2) 및 베이스 흡음패드(1)가 부착됨에 따라 하이브리드 흡음패드(2)를 베이스 흡음패드(1)에 부착시킨다. 패스너(3)는 박막의 부직포로 구성되어 하이브리드 흡음패드(2) 및 베이스 흡음패드(1)를 통기시키는 박막 형태의 핫멜트 부직포로 구성될 수 있다. 핫멜트 부직포는 통상적으로 사용되는 박막의 핫멜트 부직포이다. 따라서, 당업자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.
이러한 패스너(3)는, 핫멜트 부직포의 중량이 1.5~5.0g/㎡으로 구성될 수 있다. 이때, 패스너(3)는 1.5g/㎡ 이하의 중량으로 구성될 경우 접착 특성이 낮아지는 문제가 있고, 5.0g/㎡ 이상의 중량으로 구성될 경우 흡음재의 흡음특성에 직접적인 영향을 미치는 것은 아니나 사용량 증가로 생산비용이 증대되는 문제가 있기 때문에, 적정 중량 내에서 사용되는 것이 바람직하며, 일 예시로서 3g/㎡의 저중량으로 제공될 수 있다.
패스너(3)는 후술되는 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재 제조장치 또는 제조방법에 의해 열 융착되어 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 합지시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 흡음재는 패스너(3)가 용융되면서 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 합지시켜 단일체의 흡음재로 제공될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 고주파 소음의 흡음특성이 우수한 베이스 흡음패드(1)와, 저주파 소음의 흡음특성이 우수한 하이브리드 흡음패드(2)가 조합된 구조로 인해 상호 보완적으로 저주파 영역 및 고주파 영역에서의 흡음 특성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 패스너(3)를 통해 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 합지하여 단일의 부재로 구성함에 따라, 나노 섬유가 복합된 하이브리드 흡음패드(2)의 취급 및 후가공이 어려운 점을 극복할 수 있다. 그리고, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 하이브리드 흡음패드(20)의 내부에 나노 섬유가 분산되어 존재하면서 표면상에 노출되지 않으므로, 합지 가공이나 절곡 또는 절단 가공 등의 후가공 시 가공 작업이 용이하며 후가공시 나노 섬유의 손상을 최소화할 수 있다.
특히, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는 부직포 재질의 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)와, 통기 가능한 구조의 패스너(3)가 적층된 구조로, 제조시 열기가 가해질 경우 적층물에 대해 열이 통과될 수 있게 되므로, 베이스 흡음패드(1)와 하이브리드 흡음패드(2) 사이에 개재된 패스너(3)의 열 용융이 원활하게 이뤄지면서 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 합지시키게 되며, 저 중량의 핫멜트 부직포 사용으로, 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)의 가공 형상에 영향을 미치지 않도록 하여 흡음성능을 향상시킨다.
아울러, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 흡음특성을 저감시키는 기존의 열압착 합지가공 대신, 핫멜트로 구성된 패스너(3)에 의해 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 열풍 융착하여 합지하게 되므로 흡음특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 발포 성형 또는 멜트블로운 방사 방식에 의해 제조되거나, 고분자 용융에 의해 방사된 스테이플 섬유를 에어레이드법이나 니들펀칭법 등의 다양한 부직포 제조 방법을 통해 제조됨에 따라, 비교적 가공이 용이한 베이스 흡음패드(1)의 두께 조절을 통해 흡음재의 전체 두께를 원하는 수준으로 제공할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 열풍 가열을 통해 수계고분자인 PVA를 핫멜트 용융 공정 중에 가교 결합하게 되므로, 가교 반응을 통해 고분자의 분자구조가 변화되고 수분 노출에 대해 나노섬유의 형상을 유지하는 형태 안정성을 높일 수 있다.
아래의 표 1은 단일의 멜트블로운 섬유로만 구성된 흡음재의 방사조건 및 필터 성능을 나타내고, 표 2는 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 방사조건 및 필터 성능을 나타낸 표이다.
| Sample Name. |
스핀빔 온도 (℃) |
Feeder 토출량 (g/min) |
Line Speed (m/min) |
g/㎡ | Side Air | DCD(mm) | 효율(%) | 차압(Pa) | 비고 |
| 멜트블로운 섬유 흡음재 | 280 | 100 | 1.6 | 80 | 6CMM, 300℃ |
890 | 37.22 | 42.5 |
| Sample Name. |
방사 방법 |
Feeder 토출량 (g/min) |
Line Speed (m/min) |
g/㎡ | Side Air | DCD(mm) | 효율(%) | 차압(Pa) | 스핀빔 온도 (℃) |
| 혼합 섬유 흡음재 |
Mlet Blown |
100 | 1.6 | 80 | 6CMM, 300℃ |
890 | 64.88 | 36 | 280 |
| 전기 | 1 | - | 200LPM | 500 |
표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명의 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 전기방사에 의한 나노 섬유의 혼입 중량이 명확하게 측정되진 않았지만, 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유 혼합에 의해 필터 성능을 나타내는 효율(%) 항목에서, 기존 37.22%에서 64.88%로 2배 가까이 향상된 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 흡음 특성에 있어 효과적인 것을 알 수 있었다.이와 관련하여, 도 3은 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유로 제조된 80g/㎡의 중량을 가진 베이스 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지이고, 도 4는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유 및 멜트블로운 방식의 마이크로 섬유가 혼합된 80g/㎡의 중량을 가진 하이브리드 흡음패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지이며, 도 5는 전기 방사 방식의 PVA 나노 섬유로 제조된 나노섬유패드의 섬유웹을 촬영한 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 멜트블로운 방식으로 제조된 베이스 흡음패드(1)의 섬유 웹에서는 평균 3㎛, 최소 1㎛의 직경을 가진 마이크로 섬유만 관찰되었다.
도 4를 참고하면, 멜트블로운 및 전기방사 방식으로 제조된 하이브리드 흡음패드(2)의 섬유 웹에서는 평균 2.5㎛, 최소 800㎚의 직경을 가진 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 관찰되었다.
도 5를 참고하면, 전기방사 방식으로 제조된 나노섬유패드의 섬유 웹에서는 평균 300㎚, 최소 170㎚의 직경을 가진 나노 섬유가 관찰되는 것을 확인하였다.
이처럼, 멜트블로운 및 전기방사 방식으로 제조된 하이브리드 흡음패드(2)에서, 육안으로 확인 가능한 나노미터급 섬유경이 검출되었다. 전술한 표 1 및 표 2를 다시 참조하면, 베이스 흡음패드(1)와 하이브리드 흡음패드(2)를 비교시, 하이브리드 흡음패드(2)에서 필터 효율이 상승되는 것을 알 수 있으며, 이는 나노 섬유의 혼입에 의한 효과로 판단할 수 있다. 이러한 나노 섬유에 대한 판단 근거는, SEM 이미지 분석 결과로 도면에 도시된 것처럼, 미세 나노 섬유의 관찰 및 나노 섬유의 육안 확인을 통한 것이다.
비록, 하이브리드 흡음패드(2)의 섬유 웹(도 4)에서는 나노섬유패드(도 5)에서 관찰되는 섬유 직경 크기인 300㎚의 섬유를 찾을 수 없었지만, PVA 나노 섬유가 혼합되는 과정에서 멜트블로운 섬유 안으로 나노섬유가 침투되면서 층을 이루고 있으므로, 평면상에서 SEM 관찰시 해당 크기의 섬유 관찰이 어려운 것으로 판단된다.
따라서, 패스너(3)에 의한 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)의 합지시, 흡음 성능이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하이브리드 흡음패드(2) 및 패스너(3)의 반대편에서 베이스 흡음패드(1)와 적층되는 제2 하이브리드 흡음패드(4) 및 제2 패스너(5)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 흡음재는 복합섬유의 패드가 양면에 부착된 구조를 이룬다. 본 실시예에 따른 흡음재는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 전술한 실시예의 구성과 동일한 구성으로 이루어진다. 이에, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 흡음재는, 도 6에 도시된 바와 같이 복합섬유의 하이브리드 흡음패드(2, 4)가 패스너(3, 5)를 통해 베이스 흡음패드(1)의 양면에 합지된 구조를 이루므로, 복합섬유에 의한 흡음 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치의 전체 구성을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치의 일부를 개략적으로 도시한 부분사시도이다.
본 발명의 실시예에 의한 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치는, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드(1)와, 베이스 흡음패드(1)의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루며, 베이스 흡음패드(1)에 적층상태로 결합되는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드(2) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 베이스 흡음패드(1)에 통기가능하게 부착시켜 고정하는 패스너(3)를 포함하고, 베이스 흡음패드(1)와 패스너(3) 및 하이브리드 흡음패드(2)가 순차적으로 적층되며, 패스너(3)가 통기가능한 구조를 갖는 박막의 열가소성 용융식 접착물질로 구성된 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 제조하기 위한 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 적층패드인 흡음재(10)가 안착되는 받침대(20), 히터(30) 및 썩션(40)을 포함한다.
받침대(20)는 흡음재(10)를 일 방향으로 이송하기 위한 것으로, 흡음재(10)가 안착된 상태로 흡음재(10)를 이동시키는 컨베이어로 구성될 수 있다. 받침대(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 모터(21), 롤러(22) 및 컨베이어 벨트(23)를 포함한다. 즉, 받침대(20)는 구동 모터(21)에 의해 회전되는 롤러(22)가 양측에 각기 배치되고, 롤러(22)에 감져져 구동 모터(21)의 작동으로 순환 회전되는 컨베이어 벨트(23)로 구성된다. 받침대(20)의 컨베이어 벨트(23)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 공기연결구(23a)가 형성된 다공성의 철망으로 구성되는 메쉬 컨베이어 벨트로 제공될 수 있다. 받침대(20)는 0.5m/min의 속도로 흡음재(10)를 이송하도록 구성될 수 있다.
히터(30)는 흡음재(10)에 대해 열을 제공하기 위한 것으로, 흡음재(10)가 이송되는 받침대(20)의 상측에 설치되며, 흡음재(10)의 일측으로 열을 제공함에 따라 흡음재(10)에 포함된 접착물질이 용융될 수 있도록 한다. 히터(30)는 도 7에 도시된 바와 같이, 열원(31), 블로워(32) 및 가이드 챔버(33)를 포함한다.
열원(31)은 받침대(20)와 이격되게 배치되고, 흡음재(10)에 포함된 접착물질의 용융을 위한 열을 발산한다. 열원(31)은 코일이나 열선 등으로 구성될 수 있으며, 열을 발산하게 된다.
블로워(32)는 열원(31)의 전방 또는 후방측에 배치되어 열원(31)의 열을 흡음재(10)로 송풍하도록 구성될 수 있다. 즉, 블로워(32)는 열원(31)의 전방측에 배치되어 후방측 열을 전방으로 전달하거나, 열원(31)의 후방측에 배치되어 전방을 향해 바람을 제공하여 열을 열풍으로 전달할 수 있다.
가이드 챔버(33)는 내부에 열원(31) 및 블로워(32)를 수용한다. 가이드 챔버(33)는 열원(31) 및 블로워(32)에 의한 열풍이 받침대(20) 상에서 이동되는 흡음재(10)의 표면에 원활히 공급되도록 열풍을 안내한다. 이러한 가이드 챔버(33)는 열원(31) 및 블로워(32)가 설치되는 고정부(33a) 및 고정부(33a)에서 방사상으로 확장되도록 연장 형성되어 열풍을 확산시키는 확산부(33b)로 구성될 수 있다. 가이드 챔버(33)는 내부에서 발생되는 열풍이 흡음재(10)의 표면 전체에 원활히 공급되도록 유도한다.
이처럼, 히터(30)는 열원(31)의 열기를 블로워(32)를 통해 열풍으로 생성하여 가이드 챔버(33)를 거쳐 흡음재(10)에 전달한다. 히터(30)는 대략 110℃의 온도로 설정된 열풍을 제공할 수 있다.
또한, 히터(30)는 받침대(20)에서 이송되는 흡음재(10)와 직접적으로 마주하게 되는 열융착 구간(H)이 50㎝~120㎝의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 히터(30)는 열융착 구간의 길이가 열원(31)이 설치되는 가이드 챔버(33)의 크기에 의해 정해질 수 있다. 이때, 히터(30)에 의한 열융착 구간의 길이가 50㎝보다 짧게 형성될 경우, 흡음재(10)에 포함된 접착물질의 열 융착에 의한 합지가 미흡하게 달성되는 문제가 있고, 열융착 구간의 길이가 120㎝보다 길게 형성될 경우 흡음재(10)에 가해지는 열풍이 장시간 노출됨에 따라 흡음재(10)에 탄화물이 발생되는 문제가 있으므로, 적정 길이 내에서 설정되는 것이 바람직하다. 일 예시로서, 본 발명의 히터(30)에 의한 열융착 구간의 길이는 90㎝로 구성될 수 있다.
썩션(40)은 흡음재(10)에 가해지는 열을 흡기하기 위한 것으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 흡음재(10)가 이송되는 받침대(20)의 하측에 설치된다. 썩션(40)은 흡음재(10)의 타측에서 공기와 함께 히터(30)의 열을 흡기하여, 흡음재(10)의 두께 방향으로 열이 투과되며 이동되도록 한다. 즉. 썩션(40)은 히터(30)에서 흡음재(10)로 제공되는 열풍이 흡음재(10)를 통과하며 흡음재(10)에 열을 가하도록 유도한다. 썩션(40)은 도 7에 도시된 바와 같이, 흡음재(10)의 타측에 설치되는 포집기(41) 및 흡기팬(42)을 포함한다.
포집기(41)는 흡음재(10)를 투과하는 히터(30)의 열풍을 포집한다. 포집기(41)는 받침대(20)의 하측에 인접 또는 밀착되게 설치될 수 있으며, 히터(30)가 설치되는 열 융착 구간에 걸쳐 배치될 수 있다. 포집기(41)는 히터(30)에 의해 제공되는 열을 포집한다.
흡기팬(42)은 포집기(41)와 연결되며, 히터(30)에서 제공된 열이 포집기(41)를 통해 포집되도록 포집기(41)에 음압을 제공한다.
포집기(41)를 통해 포집된 열풍은 외부와 연결된 배기관(43)을 통해 외부로 배출된다.
이때, 썩션(40)은 히터(30)에 의해 형성되는 열 융착 구간과 대응하는 길이를 갖도록 구성될 수 있지만, 이와 다르게 히터(30)에 의한 열 융착 구간을 통과하게 된 흡음재(10)에 냉각을 위해 지속적인 열 배출을 가하도록 히터(30)의 길이보다 긴 길이로 구성될 수도 있다.
이러한 썩션(40)의 구성은 통상적으로 사용되는 흡기 장치나 열 배출 장치로 구성될 수 있다. 따라서, 당업자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조장치의 작동을 설명하도록 한다.
먼저, 받침대(20)는 컨베이어 벨트(23) 상에 거치된 흡음재(10)를 일 방향으로 이송시킨다. 일 예시로서, 받침대(20)는 0.5m/min의 이송 속도로 흡음재(10)를 이송시킬 수 있다.
받침대(20)에 의해 이송되는 흡음재(10)는 히터(30) 및 썩션(40)이 위치한 열융착 구간을 통과하게 된다.
그리고, 히터(30)는 흡음재(10)에 열풍을 가하게 된다. 일 예시로서, 히터(30)는 110℃의 고온으로 흡음재(10)의 표면에 열풍을 가하게 되고, 흡음재(10)에 포함된 접착물질이 열 융착될 수 있게 유도한다. 히터(30)는 전술한 받침대(20)에 의해 0.5m/min의 이송 속도로 이송되는 흡음재(10)에 대해 약 100여초 동안 열풍을 가하게 된다.
이때, 썩션(40)은 히터(30)가 흡음재(10)에 열풍을 가하는 동안에, 받침대(20)의 하부에서 공기와 함께 히터(30)에 의한 열을 흡기하여 흡음재(10)의 두께 방향으로 열이 투과되도록 한다.
이에, 흡음재(10)의 표면 상에 가해지는 가열 공기가 흡음재(10)를 용이하게 통과하게 되며, 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2) 사이에 개재된 패스너(3)의 접착물질이 용융된다.
그리고, 썩션(40)은 흡입 배기에 의해 형성된 차압으로 흡음재(10) 상층의 하이브리드 흡음패드(2) 및 하층의 베이스 흡음패드(1)가 서로 밀착되게 하고, 중간층의 용융된 패스너(3)가 상층 및 하층 각각에 부착되면서 합지가 이루어지도록 한다.
즉, 열풍 가열을 통해 열 융착되는 패스너(3)의 접착물질에 의해 흡음재(10)의 베이스 흡음패드(1) 및 하이브리드 흡음패드(2)가 합지된다.
여기서, 받침대(20)는 흡음재(10)를 이동시키는 컨베이어 벨트(23)가 다공을 갖는 메쉬형으로 구성됨에 따라, 히터(30)에 의한 열풍의 배출과 썩션(40)에 의한 흡입이 원활히 수행될 수 있다.
또한, 히터(30)는 가이드 챔버(33)를 통해 내부에서 발생되는 열풍이 흡음재(10)의 표면 전체에 원활히 공급되도록 유도하여, 패스너(3)의 접착물질이 고르게 융착될 수 있게 하며, 일부 영역에 열이 집중되지 않도록 하여 흡음재(10)에 탄화물이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 썩션(40)은 히터(30)에서 제공되는 열풍이 받침대(20) 상에서 이송되는 흡음재(10)를 거쳐 완전히 배출될 수 있도록 받침대(20)와 근접하게 배치되어 흡기 동작을 수행할 수 있다.
게다가, 썩션(40)은 히터(30)로부터 발생되는 열이 흡음재(10)에 원활하게 투과되도록 유도하는 바, 열에 의해 온도가 올라간 흡음재(10)의 열을 흡기함에 따라, 접착물질의 용융 후 접착 작용시 흡음재(10)가 빠르게 냉각되도록 한다. 그리고, 썩션(40)은 열의 이동을 빠르게 순환시켜, 고온에 의해 흡음재(10)에 탄화물이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 썩션(40)은 히터(30)의 설치구간보다 연장되면서, 히터(30)에 의한 열 공급이 중단된 이후 잔여열에 의한 탄화물 발생 및 냉각 속도 저하를 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 의한 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법은, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드(1)와, 베이스 흡음패드(1)의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루며, 베이스 흡음패드(1)에 적층상태로 결합되는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드(2) 및 하이브리드 흡음패드(2)를 베이스 흡음패드(1)에 통기가능하게 부착시켜 고정하는 패스너(3)를 포함하고, 베이스 흡음패드(1)와 패스너(3) 및 하이브리드 흡음패드(2)가 순차적으로 적층되며, 패스너(3)가 통기가능한 구조를 갖는 박막의 열가소성 용융식 접착물질로 구성된 것을 특징으로 하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 제조하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드를 받침대에 배치하는 베이스 흡음패드 배치단계(S110), 베이스 흡음패드에 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너를 적층하는 박막형 패스너 적층단계(S120), 박막형 패스너가 적층된 베이스 흡음패드에 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드를 적층시켜서 적층패드를 형성하는 적층패드 형성단계(S130) 및 패스너의 접착물질을 용융시켜 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드에 부착시키는 패드 부착단계(S140)를 포함할 수 있다.
상세하게는, 베이스 흡음패드 배치단계(S110)에서는, 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드(1)를 받침대(20)에 배치한다.
베이스 흡음패드 배치단계(S110)에서 받침대(20)에 배치되는 베이스 흡음패드(1)는, PP, PE, PET, Nylon 또는 PLA 등과 같은 고분자를 사용하여 제조될 수 있으며, 예컨대 PET 방사 용액을 사용하여 멜트블로운 제조 방식에 의해 마이크로 사이즈의 섬유로 생성될 수 있고, 바람직하게는 1~15㎛의 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 베이스 흡음패드(1)를 이루는 섬유의 크기는 평균 3㎛, 작게는 1㎛의 크기로 형성될 수 있다. 여기서, 베이스 흡음패드(1)는 400g/㎡의 중량을 가질 수 있다. 이때, 베이스 흡음패드 배치단계(S110)에서 베이스 흡음패드(1)가 배치되는 받침대(20)는 베이스 흡음패드(1)의 이동을 위해 컨베이어 벨트(23)로 구성될 수 있으며, 컨베이어 벨트(23)는 다공성의 철망으로 구성되는 메쉬 컨베이어 벨트로 로 제공될 수 있다. 또한, 받침대(20)는 0.5m/min의 속도로 흡음재(10)를 이송하도록 구성될 수 있다.
박막형 패스너 적층단계(S120)에서는, 통기가능한 구조를 갖는 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너(3)를 베이스 흡음패드(1)의 표면에 적층한다.
박막형 패스너 적층단계(S120)에서 베이스 흡음패드(1)에 적층되는 패스너(3)의 접착물질은, 핫멜트가 용융가능하게 도포된 박막의 핫멜트 부직포로 이루어진 접착물질로 형성될 수 있으며, 핫멜트 부직포의 중량이 1.5~5.0g/㎡으로 구성된 단일 레이어인 패스너(3)로 제공될 수 있다. 일 예시로서, 패스너(3)는 3g/㎡의 중량으로 형성될 수 있다.
적층패드 형성단계(S130)에서는, 베이스 흡음패드(1)의 두께 보다 얇은 두께로 이루어지고, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드(2)를 패스너(3) 상에 적층시킨다. 즉, 베이스 흡음패드(1), 패스너(3) 및 하이브리드 흡음패드(2)가 연속으로 적층된 적층패드를 형성하게 된다.
적층패드 형성단계(S130)에서 패스너(3)에 적층되는 하이브리드 흡음패드(2)는 멜트 블로운 방식 및 전기 방사 방식에 의해 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 혼합된 복합 섬유로 생성될 수 있고, 바람직하게는 100 내지 900㎚의 직경을 가진 나노 섬유 및 1~15㎛의 직경을 가진 마이크로 섬유가 혼재할 수 있다. 예컨대, 하이브리드 흡음패드(2)를 이루는 섬유의 크기는 평균 2.5㎛, 작게는 900㎚의 크기로 형성될 수 있다. 여기서, 하이브리드 흡음패드(2)는 베이스 흡음패드(1)의 전체 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 예컨대 베이스 흡음패드(1)의 전체 두께에 대해 5~25%의 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 하이브리드 흡음패드(2)는 80g/㎡의 중량을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 적층된 하이브리드 흡음패드(2)는 PP 또는 PET를 원료로 사용하고, 방사 온도 280℃, 토출량 100g/min, 사이드 에어 6CMM, 노즐과 컬렉터 사이 거리 890㎜, 라인 스피드 1.6m/min의 조건의 멜트블로운 방식과, PVA를 원료로 사용하고, 1g/min의 토출량(레귤레이터:6kgf/㎠), 사이드 에어 200LPM, 노즐과 멜트 블로운 방사 사이의 거리 500㎜, 45KV의 고전압 조건의 전기 방사 방식에 의해 마이크로 사이즈의 섬유 및 나노 사이즈의 섬유가 혼합 형성된 부직포가 사용될 수 있다.
패드 부착단계(S140)는 받침대(20), 히터(30) 및 썩션(40)에 의하여 이루어진다.
패드 부착단계(S140)에서는, 접착물질을 용융시켜서 하이브리드 흡음패드(2)를 베이스 흡음패드(1)에 부착시킨다. 패드 부착단계(S140)는 받침대(20)에 의해 이송되는 적층패드에 히터(30)를 통해 열풍을 공급하여 접착물질이 용융되도록 하고, 열기 전달이 원활하도록 썩션(40)에 의해 열을 흡기하며, 히터(30)를 지나 냉각 과정을 거치며 접착물질의 경화가 완료되도록 한다.
구체적으로, 패드 부착단계(S140)는 도 10에 도시된 바와 같이, 패스너에 마련된 접착물질의 용융을 위해 열을 적층패드에 제공하여 접착물질을 용융시키는 접착물질 용융단계(S141) 및 용융된 접착물질을 냉각시켜서 경화시키는 냉각단계(S142)를 포함할 수 있다.
접착물질 용융단계(S141)에서는 받침대(20)에 의해 이송되는 흡음재(10)가 히터(30)가 설치된 열 융착 구간을 통과하게 되고, 열 융착 구간을 통과하는 동안 히터(30)에 의한 열풍 제공으로 접착물질을 용융시켜 합지가 이뤄지도록 한다. 즉, 접착물질 용융단계(S141)는 적층패드에 열을 제공하여 접착물질의 용융 작용을 유도한다.
접착물질 용융단계(S141)는 히터(30)에 의한 열풍이 상부에서 하부 방향으로 제공되며, 상측에 위치한 적층패드인 하이브리드 흡음패드(2)의 표면을 가열하게 된다. 접착물질 용융단계(S141)는 대략 110℃의 온도로 설정된 열풍을 제공할 수 있으며, 흡음재(10) 상부의 가열 공기가 이동 방향대로 흡음재(10)를 통과하게 되어 패드 사이에 위치한 패스너(3)의 접착물질을 용융시키게 된다. 용융된 접착물질에 의해 하측 베이스 흡음패드(1) 및 상측 하이브리드 흡음패드(2)가 상호 부착되며 합지가 이루어지게 된다.
이때, 접착물질 용융단계(S141)는, 110℃의 온도를 기준으로 열풍에 의한 노출 시간이 80~130초 사이에 설정되는 것이 바람직하다. 이는, 80초 보다 짧을 경우 적층패드의 가교 반응이 충분하지 않게 되어 수분에 녹는 현상이 발생되는 문제가 있으며, 130초를 넘어가게 되면 PVA 나노섬유가 변색되는 경우가 발생하기도 하므로 제조비용의 상승 및 생산량 감소의 문제가 있게 된다. 그리고, 열풍 노출 시간은 히터(30)의 크기에 의해 결정되는 열 융착 구간 길이 및 이송 속도 등에 따라 달라질 수 있는 바, 900mm인 열 융착 구간을 가진 히터(30)의 크기에 대하여, 80~130초의 열 처리 시간을 유지하려면 받침대(20)의 이송 속도는 0.42~0.68m/min의 속도로 설정되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 접착물질 용융단계(S141)에서, 히터(30)에 의한 열풍은 110℃의 온도로 제공되며, 열풍이 제공되는 히터(30)의 길이는 900mm로 설정됨에 따라, 받침대(20)에 의한 적층패드의 이송 속도는 0.5m/min으로 유지되고, 적층패드에 108초 내외로 열풍이 공급될 수 있다.
접착물질 용융단계(S141)에서, 열풍이 적층패드를 통과하는 과정 중에 PVA 나노 섬유의 가교 결합이 진행된다.
이후, 냉각단계(S142)에서는 용융된 접착물질을 냉각시켜 경화가 이루어지도록 한다. 즉, 냉각단계(S142)는 받침대(20)에서 일 방향으로 이송됨에 따라 히터(30)에 의한 열 융착 구간을 완전히 통과하게 된 흡음재(10)에 대해 자연 냉각 구간을 제공하고, 냉각에 의한 경화가 이뤄지며 합지된 흡음재(10)로 형성되는 것이다.
한편, 패드 부착단계(S140)는 도 10에 도시된 바와 같이, 적층패드에 제공되는 열을 적층패드의 하부에서 흡입하는 흡입단계(S143)를 더 포함할 수 있다.
흡입단계(S143)는 접착물질 용융단계(S141)와 냉각단계(S142)의 사이 또는 접착물질 용융단계(S141) 및 냉각단계(S142)에 걸쳐 수행될 수 있으며, 받침대(20)의 하부에 설치된 썩션(40)에 의해 히터(30)로부터 적층패드에 제공되는 열을 적층패드의 하부에서 흡입하여 열기가 흡음재(10)를 온전히 투과하도록 유도한다.
흡입단계(S143)에서는, 썩션(40)에 의한 흡입유량은 적층패드의 상부인 하이브리드 흡음패드(2)에서 하부인 베이스 흡음패드(1) 까지 열풍이 통과하여 균일한 가열과 열의 전달이 이루어지도록 해야하며, 통과 유속이 0.8~2.0m/min로 되어야 하므로, 흡입유량은 6.48~16.2㎥/min으로 설정될 수 있다. 이때, 공급유량은 챔버 내에 양압을 형성시켜주기 위한 용도로 흡입유량보다 20% 많은 유량을 공급하게 되며, 흡입유량이 10㎥/min로 제공될 경우, 공급유량은 12㎥/min로 제공될 수 있다.
흡입단계(S143)는 썩션(30)을 통한 흡입 배기에 의해 형성된 차압으로 상층의 하이브리드 흡음패드(2) 및 하층의 베이스 흡음패드(1)가 서로 밀착되게 하고, 중간층의 용융된 패스너(3)가 상층 및 하층 각각에 부착되면서 적층패드의 합지가 이루어지도록 한다. 즉, 단순히 열풍을 통한 패스너(3)의 용융으로 인접한 양 패드의 접착에 더해, 압착 공정 없이 차압에 의한 하이브리드 흡음패드(2) 및 베이스 흡음패드(1)의 밀착작용을 높이게 된다.
또한, 흡입단계(S143)에 의해, 적층패드에 가해지는 열기가 온전히 통과되면서 배출될 수 있게 되므로, 고온에 의해서 적층패드에 탄화물이 발생되는 것이 방지된다.
여기서, 패드 부착단계(S140)에 의해 수행되는 합지 가공시, 전술한 바와 같이 가공 온도, 열처리 시간 및 열풍 순환 구조를 만족할 때, 가교 결합을 위한 원하는 성능의 결과물을 얻을 수 있게 된다.
도 11은 나노 섬유 PVA의 비수용성 항목에 대한 측정인 가교 평가 측정 결과를 나타낸 도면이다. 가교도 측정은 90℃의 물 속에 제품을 1분간 침지한 후 꺼내어, 나노 섬유의 무게 변화를 측정하여 평가하고 있다.
도 11을 참고하면, 나노섬유 흡음 제품의 열 처리시, 93% 이상의 가교도를 달성하기 위해서는 140℃ 이상의 온도와, 5m/min의 제품 이송 속도가 요구된다.
이를 위해, 본 발명은 융점이 94℃인 3g/㎡ 중량의 망상구조인 저중량 핫멜트 부직포를 제공하고, 가공 온도를 110℃로 설정하였다. 또한, 받침대(20)의 이송속도를 0.5m/min으로 설정하여, 열 융착 구간(H)을 통과하는 열처리 시간을 108초로 늘려 충분하게 열처리하도록 구성하였다. 그리고, 본 발명은 열풍 순환 구조를 위하여 공급유량 12㎥/min 및 흡입유량 10㎥/min으로 히터(30)의 가이드 챔버(33) 내부를 양압 설계하여, 외부의 제어되지 않은 유체가 내부로 공급되는 것을 방지하면서 히터(30)에 의한 열풍이 고르게 순환되도록 하고 있다.
이에 따라, 본 발명은 통상의 PVA 가교 열처리 온도 조건보다 낮은 온도로 열풍을 제공하지만, 시간을 충분하게 부여하면서 가교 처리를 안정적으로 수행하게 되고, 93% 이상의 가교도를 달성할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 제조방법에 의하면, 열풍 가열 방식으로 접착물질을 융착시켜 합지하는 비접촉식 합지 가공을 수행하게 된다. 본 발명은, 압착가공 없이 비접촉식으로 합지 가공을 수행하게 되므로, 흡음재의 흡음특성을 유지하는데 유리하다.
즉, 열 압착에 의한 합지 가공의 경우 흡음재의 구조를 조밀하게 만들기 때문에 흡음특성이 저감되는 반면, 압착 가공 없이 열풍 융착에 의한 합지 가공으로 흡음특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 제조방법에 의하면, 수계고분자인 PVA를 열 융착 공정 중에 가교 결합이 진행되게 하므로, 가교 반응을 통해 고분자의 분자구조가 변화되고 수분 노출에 대해 나노섬유의 형상을 유지하는 형태 안정성을 높일 수 있게 된다. 이때, 일측에서 열풍을 투입하는 동시에 타측에서 열풍을 흡기하여 열풍을 배출시키게 되므로 열의 이동을 빠르게 순환시키는 바, 열풍이 적층패드를 온전하게 통과하게 되고 열풍이 통과하는 과정에서 가교 반응이 원활하게 진행될 수 있다.
실험예
전술한 도 9 및 도 10의 각 단계들을 통하여 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재를 제조하였다. 흡음재의 베이스 흡음패드는 10~40㎛ 섬유경의 PET 멜트블로운 마이크로 섬유가 포함된 부직포로 형성되며 중량은 400g/㎡이다. 흡음재의 하이브리드 흡음패드는 2~5㎛ 섬유경의 폴리프로필렌 멜트블로운 마이크로 섬유와, 150~400㎚ 섬유경의 PVA 전기방사 나노 섬유가 단일층으로 복합화된 부직포로 형성되며 중량은 80g/㎡이다. 이와 같은 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드를 전술한 제조방법 및 제조장치를 이용하여 패스너에 의해 합지한 흡음재를 준비하였으며, 통상 Alpha Cabin으로 알려진 흡음 성능 측정 장비를 이용하여 비교 대상 제품들과의 흡음 특성 비교를 진행하였다.
아래의 표 3은, 실험예를 통해 측정된 흡음재의 흡음 특성을 나타낸 것이다. 전체의 측정범위 중 400~4,000Hz의 데이터를 선별적으로 이용하였다. 해당 대역은 사람의 청력 검사시 구분하는 영역 군에 포함되는 대역으로서, 저주파수 영역인 400~1,000Hz의 대역과, 중주파수 영역인 1,000~3,150Hz의 대역, 그리고 고주파수 영역인 2,000~5,000Hz의 대역에 포함될 수 있으며, 이는 가청주파수 대역에 포함된다.
| Frequency | Sound Absorption Coefficient | ||||||
| Hz | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 |
| 400 | 0.513 | 0.480 | 0.000 | 0.190 | 0.460 | 0.410 | 0.240 |
| 450 | 0.698 | 0.625 | 0.000 | 0.256 | 0.565 | 0.480 | 0.320 |
| 500 | 0.896 | 0.773 | 0.030 | 0.325 | 0.683 | 0.550 | 0.400 |
| 565 | 0.987 | 0.838 | 0.070 | 0.430 | 0.780 | 0.625 | 0.430 |
| 630 | 1.082 | 0.905 | 0.120 | 0.545 | 0.878 | 0.700 | 0.460 |
| 715 | 1.117 | 0.950 | 0.152 | 0.634 | 0.970 | 0.770 | 0.520 |
| 800 | 1.157 | 1.010 | 0.184 | 0.716 | 1.065 | 0.840 | 0.580 |
| 900 | 1.190 | 1.083 | 0.186 | 0.782 | 1.135 | 0.950 | 0.665 |
| 1000 | 1.223 | 1.170 | 0.190 | 0.852 | 1.200 | 1.060 | 0.750 |
| 1125 | 1.211 | 1.230 | 0.200 | 0.942 | 1.230 | 1.130 | 0.790 |
| 1250 | 1.206 | 1.283 | 0.202 | 1.016 | 1.250 | 1.200 | 0.830 |
| 1425 | 1.187 | 1.240 | 0.172 | 1.016 | 1.250 | 1.275 | 0.915 |
| 1600 | 1.173 | 1.188 | 0.146 | 1.016 | 1.245 | 1.350 | 1.000 |
| 1800 | 1.160 | 1.153 | 0.130 | 1.078 | 1.230 | 1.270 | 1.015 |
| 2000 | 1.143 | 1.123 | 0.110 | 1.150 | 1.220 | 1.190 | 1.030 |
| 2250 | 1.163 | 1.035 | 0.116 | 1.190 | 1.180 | 1.170 | 1.015 |
| 2500 | 1.185 | 0.953 | 0.120 | 1.215 | 1.145 | 1.150 | 1.000 |
| 2825 | 1.085 | 0.908 | 0.084 | 1.146 | 1.105 | 1.200 | 1.050 |
| 3150 | 0.989 | 0.865 | 0.050 | 1.100 | 1.065 | 1.250 | 1.100 |
| 3575 | 0.978 | 0.888 | 0.030 | 1.068 | 1.060 | 1.220 | 1.075 |
| 4000 | 0.967 | 0.917 | 0.000 | 1.050 | 1.040 | 1.190 | 1.050 |
실험예 1 도 12는, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)와, 합지가 되지 않은 일반패드(비교예 1)에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 이미지이다.
도 12를 참고하면, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)가 합지가 되지 않은 일반패드(비교예 1)에 비해 전 영역에 걸쳐 우수하게 향상된 흡음특성을 보여주는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의해 베이스 흡음패드 및 하이브리드 흡음패드를 합지하여 단일의 흡음재로 사용함에 따라 저주파 및 고주파 대역을 포함하는 가청주파수 대역에서 흡음 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.
실험예 2
도 13은, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)와, 상용제품인 3M사 Thinsulate 흡음재(비교예 2)에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 이미지이다.
3M사 Thinsulate 흡음재(비교예 2)는 70% 폴리프로필렌 MB 섬유와, 30% PET 섬유의 부직포를 350g/㎡의 중량으로 제조한 부직포 제품이다.
도 13을 참고하면, 종래의 흡음재(비교예 2)는 일부 고주파수 대역에서 본 발명의 흡음재(실시예 1)보다 미미하게 높은 흡음 특성을 보여주긴 하나, 저주파수 대역에서는 현저히 낮게 측정되어, 낮은 주파수 대역에서의 흡음 성능이 다소 부족한 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)가 3M사 Thinsulate 흡음재(비교예 2)에 비해 저주파 대역에서의 우수한 흡음특성을 보여주는 것을 알 수 있다.
실험예 3
도 14는, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)와, 종래의 흡음재인 비교예 3 및 비교예 4에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 이미지이다.
비교예 3 및 비교예 4에 의한 흡음재는 330g/㎡의 중량을 가진 멜트 블로운 부직포로 제조된 흡음재이다. 비교예 3 및 비교예 4의 흡음재는 동일한 중량의 부직포로 구성되지만, 섬유의 중량비 또는 제조 과정이 일부 상이한 방식으로 제조된 것이다.
도 14를 참고하면, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)가 비교예 3 및 비교예 4의 종래의 흡음재보다 저주파수 대역(400Hz~1,000Hz)과, 일부 고주파수 대역(2,500Hz)에서의 우수한 흡음 특성을 보여주는 것을 알 수 있다.
실험예 4
도 15는, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)와, 종래의 흡음재(비교예 5)에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 이미지이다.
비교예 5에 의한 흡음재는 180g/㎡의 중량을 가진 멜트 블로운 부직포로 제조된 흡음재이다. 비교예 5에 의한 흡음재는 비교예 4의 흡음재와 중량만 다르게 구성된 것이다.
도 15를 참고하면, 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1)가 비교예 5의 종래의 흡음재보다 400Hz~2,825Hz 까지의 구간, 즉 저주파수 대역(400Hz~1,000Hz)으로부터 일부 고주파수 대역(2,825Hz)까지의 구간에서 우수한 흡음 특성을 보여주는 것을 알 수 있다.
실험예 5
도 16은 본 발명에 의한 흡음재(실시예 1, 실시예 2)와, 합지가 되지 않은 일반패드(비교예 1) 및 종래의 흡음재(비교예 2, 3 및 5)에 대한 알파 캐빈 장비의 흡음 특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 이미지이다.
실시예 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 하이브리드 흡음패드를 베이스 흡음패드의 일측면 또는 타측면 각각에 단면으로 접착하여 제조된 다수의 흡음재 군에 대해 측정된 특성 값의 평균값(단면평균)을 도시한다.
도 16을 참고하면, 본 발명에 의한 실시예 2의 흡음재는 전체 평균값이 실시예 1의 흡음재보다 다소 저하된 측정 결과를 나타낸 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 2의 흡음재의 경우 베이스 흡음패드에 대한 하이브리드 흡음패드의 부착면 위치가 변경됨에 따라 상이한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
실험 결과, 본 발명에 의한 하이브리드 흡음패드의 합지를 통해 흡음 특성의 성능 향상이 확인되었다. 즉, 본 발명에 의한 흡음재는 하이브리드 흡음패드가 부착되지 않은 일반패드에 비해 흡음 특성이 월등히 향상된 것을 알 수 있었고(비교예 1), 종래의 상용 제품인 나머지 비교예들과 비교하면 특히 낮은 주파수 대역과 일부 고주파수 대역에서 높은 흡음 특성을 보여주는 것을 알 수 있었다.
결국, 본 발명에 의하면, 마이크로 섬유와 함께 나노 직경의 섬유가 포함된 하이브리드 흡음패드의 합지에 의해 흡음 특성을 향상시킬 수 있으며, 저주파 대역 및 고주파 대역에 걸쳐 전반적인 가청 주파수 대역에서 흡음 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 고주파 소음의 흡음특성이 우수한 베이스 흡음패드와, 저주파 소음의 흡음특성이 우수한 하이브리드 흡음패드가 조합된 구조로 인해 상호 보완적으로 저주파 영역 및 고주파 영역에서의 흡음 특성이 향상될 수 있으며, 예컨대 일반적인 내연기관 차량의 엔진에 의한 고주파 소음을 흡음하는 동시에, 하이브리드 또는 전기 자동차에 탑재되는 모터에 의한 저주파 소음을 흡음할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 특정 대역의 소음을 차단하기 위한 용도로 제한되기 보다 범용적으로 다양한 분야에 사용할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
1 : 베이스 흡음패드 2 : 하이브리드 흡음패드
3 : 패스너 10 : 적층패드
20 : 받침대 21 : 구동 모터
22 : 롤러 23 : 컨베이어 벨트
30 : 히터 31 : 열원
32 : 블로워 33 : 가이드 챔버
40 : 썩션 41 : 포집기
42 : 흡기팬 43 : 배기관
3 : 패스너 10 : 적층패드
20 : 받침대 21 : 구동 모터
22 : 롤러 23 : 컨베이어 벨트
30 : 히터 31 : 열원
32 : 블로워 33 : 가이드 챔버
40 : 썩션 41 : 포집기
42 : 흡기팬 43 : 배기관
Claims (2)
- 소정의 두께를 갖는 발포재 재질이나 부직포 재질의 베이스 흡음패드를 압착하지 않는 상태로 일방향 이송시키는 메쉬형 컨베이어 구조의 받침대의 상부에 배치하는 베이스 흡음패드 배치단계;
상기 베이스 흡음패드에, 양면에 핫멜트가 용융가능하게 도포된 박막의 핫멜트 부직포로 구성되어 통기가능한 구조로 이루어지며 용융식 접착물질을 갖는 박막형 패스너를 적층하는 박막형 패스너 적층단계;
상기 패스너에, 마이크로 섬유 및 나노 섬유가 방사 방식에 의해 랜덤하게 혼합되어 단일층을 이루는 부직포 재질의 하이브리드 흡음패드를 적층시켜서 적층패드를 형성하는 적층패드 형성단계; 및
상기 패스너의 접착물질을 용융시켜서 상기 하이브리드 흡음패드를 상기 베이스 흡음패드에 부착시키는 패드 부착단계;를 포함하고,
상기 패드 부착단계는,
상기 적층패드와 이격 상태에서 비접촉 상태로 상기 패스너에 마련된 접착물질의 용융을 위한 열을 상기 적층패드에 제공하여 상기 접착물질을 용융시키는 용융단계;
상기 적층패드에 제공되는 열을 상기 적층패드의 하부에서 흡입하는 흡입단계; 및
상기 용융된 접착물질을 냉각시켜서 경화시키는 냉각단계;를 포함하고,
상기 패드 부착단계에서,
상기 용융단계는 상측으로부터 하향 방사상으로 연장되게 형성된 가이드 챔버를 통해 상기 적층패드의 일측면에 열풍을 확산 상태로 공급하되 상기 흡입단계에서의 흡입유량보다 20% 많은 공급유량을 제공하여 상기 가이드 챔버의 내부에 양압을 형성함에 따라 상기 적층패드를 통과하는 열풍의 통과 유속이 0.8~2.0m/min이 되게 공급하며, 상기 흡입단계는 흡입 배기에 의해 형성된 차압으로 상기 하이브리드 흡음패드 및 상기 베이스 흡음패드가 서로 밀착되게 하고 상기 패스너가 양면에 부착되면서 상기 적층패드의 합지가 이루어지도록 하며,
상기 패드 부착단계에 의해 합지된 상기 적층패드의 알파캐빈 흡음계수(Sound Absorption Coefficient)는 주파수 400Hz에 있어서 0.480~0.513 이고, 주파수 500Hz에 있어서 0.773~0.896 이며, 주파수 800Hz에 있어서 1.010~1.157 이고, 주파수 1,000Hz에 있어서 1.170~1.223 이며, 주파수 2,000Hz에 있어서 1.123~1.143 이고, 주파수 2,500Hz에 있어서 0.953~1.185 으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 하이브리드 흡음패드는 전기 방사 및 멜트블로운 방사가 복합된 방사법에 의해 제조되어 서로 다른 크기의 섬유가 혼합되되, 전기 방사용 용액으로 15 내지 30%의 폴리비닐 알코올 수용액을 포함하는 수계 용매를 사용하며,
상기 용융단계에서 110℃의 온도로 설정된 열풍이 50 내지 120㎝의 열융착 구간을 갖도록 형성되어, 상기 흡음재가 93% 이상의 가교도를 달성하는, 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230161769A KR102658315B1 (ko) | 2021-12-07 | 2023-11-21 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210174000A KR20230085637A (ko) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
| KR1020230161769A KR102658315B1 (ko) | 2021-12-07 | 2023-11-21 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210174000A Division KR20230085637A (ko) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230163330A KR20230163330A (ko) | 2023-11-30 |
| KR102658315B1 true KR102658315B1 (ko) | 2024-04-18 |
Family
ID=86745013
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210174000A KR20230085637A (ko) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
| KR1020230161769A KR102658315B1 (ko) | 2021-12-07 | 2023-11-21 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210174000A KR20230085637A (ko) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR20230085637A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004294845A (ja) | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Japan Vilene Co Ltd | 吸音材及びその製造方法 |
| WO2018182001A1 (ja) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 三井化学株式会社 | 積層体及び吸音材 |
| JP2019074751A (ja) | 2018-12-18 | 2019-05-16 | マツダ株式会社 | 吸音材 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5503816B1 (ja) | 2012-08-23 | 2014-05-28 | 三井化学株式会社 | メルトブローン不織布及びその用途 |
-
2021
- 2021-12-07 KR KR1020210174000A patent/KR20230085637A/ko active Application Filing
-
2023
- 2023-11-21 KR KR1020230161769A patent/KR102658315B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004294845A (ja) | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Japan Vilene Co Ltd | 吸音材及びその製造方法 |
| WO2018182001A1 (ja) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 三井化学株式会社 | 積層体及び吸音材 |
| JP2019074751A (ja) | 2018-12-18 | 2019-05-16 | マツダ株式会社 | 吸音材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230085637A (ko) | 2023-06-14 |
| KR20230163330A (ko) | 2023-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102658323B1 (ko) | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재 제조장치 및 이에 의해 제조된 흡음재 | |
| JP4919254B2 (ja) | 複合プリーツフィルター | |
| KR102510597B1 (ko) | 멜트 블론 부직포, 그것을 사용한 적층체, 멜트 블론 부직포의 제조 방법 및 멜트 블로 장치 | |
| EP3763521B1 (en) | Laminated acoustic absorption member | |
| JP2007030175A (ja) | 積層体及び濾過材 | |
| JP6362400B2 (ja) | 不織布ウェブ | |
| WO2019124186A1 (ja) | 積層吸音材 | |
| KR102036663B1 (ko) | 우수한 공기 투과도와 개선된 보풀 및 박리강도를 갖는 에어 필터 지지체용 부직포의 제조방법 | |
| KR20160078313A (ko) | 투습방수 원단 | |
| KR102658315B1 (ko) | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 하이브리드 흡음패드를 포함하는 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 흡음재 | |
| JP6774042B2 (ja) | 積層吸音材 | |
| JP6912753B2 (ja) | 極細繊維を含む積層吸音材 | |
| JP2013544975A (ja) | 高均一性スパンボンド不織布 | |
| JP2019001012A (ja) | 極細繊維を含む積層吸音材 | |
| JP6642811B2 (ja) | 積層吸音材 | |
| WO2023106609A1 (ko) | 멜트블로운 섬유 및 나노 섬유가 랜덤하게 혼합된 단일층의 가청주파수 대역의 노이즈 저감용 흡음재, 그 제조장치 및 제조방법과, 이에 의해 제조된 흡음재 | |
| KR102533740B1 (ko) | 공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품 | |
| WO2021100739A1 (ja) | 成型用基材 | |
| WO2020026923A1 (ja) | 積層吸音材 | |
| JP2021024252A (ja) | 積層体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |