KR20020039069A - 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 건물이나 자동차 또는 도로 방음벽 등에 사용 가능한 고밀도의 폴리에스터 흡음재의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 기존의 흡음재에 비해 흡음 성능이 우수하고 시공 및 운송이 간단하여 설치비용이 저렴하며 재활용이 가능한 등의 이점을 지닌 새로운 구조의 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조법을 제공하는데 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하는 일방법으로 흡음재 주재료로 고융점의 폴리에스터 섬유를 사용하고 또 상기 섬유의 섬유간 고정제로 저융점의 폴리에스터 섬유를 사용해 저 밀도의 단층 또는 다층의 중간체를 제조한 후 이를 가열압축하여 밀도가 150∼400㎏/㎥ 범위에 있는 흡음재를 제조하는 것을 특징으로 한 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조법을 개시한다.

Description

고밀도 폴리에스터 흡음재 제조방법{Producing method of the high density polyester sound absorptive material}

본 발명은 회의실, 호텔, 음악연주실 등과 같은 일반 건물이나, 자동차 또는 도로 방음벽 등에 이용되는 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조방법에 관한 것으로, 특히 의류 및 산업용으로 널리 사용되고 있는 폴리에스터 섬유를 이용하여 흡음성능이 우수하고, 시공시 보호장구가 필요없으며, 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하며, 재활용이 가능한 등의 이점을 지닌 새로운 구조의 고밀도 폴리에스터 흡음재에 관한 것이다.

산업이 고도로 발달해 감에 따라 각종 교통수단과 산업기계의 사용은 인간에게 불필요한 소음을 발생시킴으로서 소음으로 인한 피해의 정도도 점차 증가되고있는 실정이다. 이러한 소음문제의 해결을 위하여 다양한 방법의 소음방지 대책이 대두 되었고, 현재 주변에도 도로 방음막과 같은 여러 소음방지 시설을 볼수가 있다. 그러나, 소음방지를 위해 사용되고 있는 각종 방소음 재료의 경우 대부분이 소음공해의 방지에만 치중하여 이들에 의해 풍화문제, 대기오염 또는 수질오염과 같은 환경적인 오염을 야기시켜 또다른 사회 문제가 되고 있는 실정이다. 특히 입방미터당의 흡음재 무게가 150∼400㎏ 범위인 무기계 고밀도 흡음재의 경우 암면이나 유리섬유등 무기섬유의 소재적인 특성상 섬유사이의 결합 방법이 극히 제한적이어서 현재까지도 소재와는 별개의 성분인 유기계 바인더 수지를 사용하는 경우가 대부분이다.

그러나, 이러한 무기계 고밀도 흡음재를 제조할 경우에 유기계 바인더 부여시 스프레이 방식을 대부분 사용하므로 작업자의 호흡기 계통의 질병을 유발할 수 있으며, 작업시 유실된 수지로 인해 주변의 토양 및 수질의 오염 가능성이 있다. 또 완제품의 고밀도 흡음재의 경우에도 유리섬유 및 암면을 소재로한 무기계 고밀도 흡음재의 경우는 유리섬유가 대기 노출시 풍화작용에 의한 미립자의 발생으로 대기 오염을 일으킬 수 있으며, 폐기 처리시 재사용 및 소각처리가 어려운 단점을 가지고 있으며, 섬유간의 결합력이 바인더의 접착력에만 의존하여 섬유소 자체의 인장강도 부족으로 운반 및 취급시 파손 우려가 있고, 시공시 작업자의 땀 또는 습기에 미립자가 피부에 접촉하여 가려움이나 알레르기와 같은 현상이 유발될 우려로 인해 보호장구가 필요한 등의 문제점을 지니고 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 방법들이 제안되어 있는데,예를 들어 미국특허 5,304,415호에서는 폴리에스터 부직포에 입자직경 25㎛의 칼슘실리케이트(calciumsilicate), 실리카 및 마이카(mica)등의 다공성 입자를 내부에 부착시킨 저주파 영역의 흡음성이 우수한 흡음재를 제안하였으나, 이 흡음재는 음파가 통과하는 기공부위에 다공성입자가 위치하여야 흡음성능을 증가 시킬 수 있는 문제점이 있으며, 또한 입자가 고정성이 없어 이탈되기 쉬우므로 일정기간이 경과되면 흡음성능이 저하되는 단점이 있다. 또한 미국특허 4,056,161호에서는 기존의 유리면 재질의 흡음재 한쪽면에 시공시 취급 용이성과 우천시의 수분에 의한 흡음재의 쳐짐을 방지할 목적으로 폴리염화비닐코팅등을 형성시킨 흡음재를 제안하였으나, 이 경우에도 방음벽 설치후 날림소리로 인한 또다른 소음원이 될뿐 아니라 제조 가격 상승의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 특히 흡음성능이 우수함은 물론 시공시 보호장비가 필요없으며 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하고 재활용이 가능한 등의 장점을 지닌 흡음재를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 흡음재의 구조를 나타낸 일예시도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 흡음재 2 : 표면층

3 : 중간층 4 : 하층

본 발명은 폴리에스터 섬유를 사용하여 흡음재를 제조함에 있어서, 융점이 260∼270℃ 범위에 있는 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고, 융점이 110℃ 이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 한 단층 또는 다층의 중간체를 가열 압축 성형 또는 적층성형에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조방법에 관한 것으로서, 이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

폴리에스터 섬유는 주쇄에 에스테르 결합(-coo-)을 지닌 폴리머를 합성, 방사, 연신 및 기타 후처리 공정을 거쳐 제조하며, 사용되는 주원료에 따라 열적, 기계적 물성이 변화한다. 일반적으로 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유(대략 융점이 260∼270℃범위)는 주원료로 테레프탈산(TPA) 또는 디메틸테레프탈레이트(DMT)를 산성분으로 사용하여 에틸렌글리콜(EG)과 에스테르화 반응 및 중축합 반응을 거쳐 얻어지는 폴리머를 사용해 제조하며, 또한 융점이 대략 110℃이하인 저융점 폴리에스터 섬유는 이소프탈산 또는 프탈산을 산성분으로 사용하여 얻어진 폴리머를 사용해 제조하는데, 고융점 폴리에스터 섬유는 결정성이 우수한 반면 저융점 폴리에스터는 결정성이 없거나 불량한 특성을 나타낸다.

본 발명에서는 상기 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 흡음재를 제조하는데, 이때 사용되는 저융점 폴리에스터 섬유는 굵기가 대략 10∼15de의 것으로서 사용량은 흡음재 총중량의 40∼80중량% 범위가 바람직하다. 저융점 폴리에스터 섬유를 40중량% 미만으로 사용하는 경우는 섬유간 결합력이 떨어지고, 80중량%이상 사용하는 경우는 흡음률이 나빠지는 문제점이 발생한다.

한편, 본 발명에 따른 흡음재의 경우 단층 구조보다는 다층 구조의 흡음재가 바람직한데, 다층 구조의 경우 표면층(상층)은 저융점 폴리에스터 섬유의 함량을 중, 하층보다 고함량이 되도록 하는 것이 특히 바람직하며, 대략 흡음재 총 중량의 70∼90중량% 범위가 되도록 하는 것이 좋다. 또한 단층 또는 다층의 중간체를 압축성형 또는 적층성형시 최종 제품의 밀도가 150∼400㎏/㎥ 범위가 되도록 성형하는 것이 좋다.

그리고, 본 발명에서는 흡음재 표면의 평활도 향상을 위하여 폴리에스터 스펀본드 부직포, 폴리아마이드 필름 또는 폴리이미드계 필름 등을 이형지로 사용하여 제조하는 것도 가능하다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

도 1에 예시된 바와 같은 3층 구조의 흡음재를 제조함에 있어서, 표면층(2)은 융점이 265℃이고 섬도가 13de인 고융점 폴리에스터 섬유가 81중량%, 융점이 105℃이고 섬도가 15de인 저융점 폴리에스터 섬유가 19중량% 되도록 구성하고, 중간층(3)과 하층(4)은 상기 고융점 폴리에스터 섬유와 상기 저융점 폴리에스터 섬유가 각각 50중량%가 되도록 구성하여 얻어진 두께 75㎜, 밀도 100㎏/㎥ 인 3층 구조의 중간체를 열매온도 180℃, 압력 3㎏/㎠ 로 작동하는 다단계 압축프레스에 넣고 압축성형을 실시하여 두께 25㎜, 밀도 300㎏/㎥의 흡음재(1)를 제조하였다.

상기 실시예에서 제조된 흡음재의 흡음률을 주파수별로 측정한 결과를 하기 표1에 나타내었으며, 이때 흡음률은 KSF 2805법(잔향실내의 흡음률 측정방법)에 따라 하기식을 사용하여 구하였다.

= (55.3V/cS) X (1/T₁-1/T₂)

: 흡음률 , V : 잔향실 용적(㎥)

T_{1 :}시료를 넣은 상태의 잔향시간(S)

T₂:시료를 넣지 않은 상태의 잔향시간(S)

S : 시료면적(㎡) , C(공기중 음속) : 331.5+0.6t(m/s)

t : 공기중 온도(℃)

[표 1]

주 파 수	흡 음 률
250 Hz500 Hz1000 Hz2000 Hz평균값 (NRC값)	0.60.690.850.900.77

상기 실시예에서도 확인되듯이 본 발명에 따라 제조된 흡음재는 흡음률이 우수할뿐만 아니라, 섬유 고정제로 주재료와 동종의 폴리에스터계 섬유를 사용하여 자체결합 방식을 채용하기 때문에 제조가 용이하고, 또한 시공 및 운반이 간단하고 시공시 보호장비가 필요없으므로 설치비용이 저렴하며, 재활용이 가능한 등의 여러가지 유용성을 지닌다.

Claims (3)

1. 폴리에스터 섬유를 사용하여 흡음재를 제조함에 있어서, 융점이 260∼270℃ 범위에 있는 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃ 이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 밀도가 50∼150㎏/㎥ 범위의 단층 또는 다층 구조의 중간체를 제조한 후, 이를 압축성형 또는 적층성형에 의해 밀도가 150∼400㎏/㎥ 범위의 흡음재를 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 흡음재 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 저융점 폴리에스터 섬유의 사용량은 흡음재 총 중량의 40∼80중량% 범위인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 흡음재 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 다층 구조의 중간체는 표면층이 저융점 폴리에스터 섬유가 70∼90중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 흡음재 제조방법.