KR20020039071A - 3차원 섬유구조의 폴리에스터 흡음재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회의실이나 호텔과 같은 일반 건물, 자동차 또는 도로 방음벽등으로 사용되는 3차원 섬유구조의 폴리에스터 흡음재에 관한 것으로서, 특히 기존의 흡음재에 비해 흡음 성능이 우수하고 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하며 재활용이 가능한 등의 여러 장점을 지닌 3차원 구조의 폴리에스터 흡음재를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하는 일 방법으로, 융점이 260∼270℃ 범위에 있는 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 카딩에 의해 제조된 1종 또는 2종 이상의 혼섬웹을 니들펀칭공정과 후처리 공정을 거쳐 제조한 것을 특징으로 한 폴리에스터 흡음재 제조법을 개시하며, 이때 후처리 공정에서 흡음재 표면의 평활도 향상을 위해 역회전 방식의 표면 연마용 롤을 사용해 연마하는 공정을 포함하는 것이 흡음재 성능 향상에 더욱 유효하다.
Description
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 증가되고 있는 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 대부분이소음공해의 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 사용되는 역회전롤이 장착된 표면 연마공정의 개략도이다.
본 발명은 폴리에스터 섬유를 사용하여 150∼300㎏/㎥ 범위의 고밀도 흡음재를 제조시, 융점이 260∼270℃ 범위인 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 카딩에 의해 제조된 1종 또는 2종 이상의 혼섬웹을 니들펀칭 공정 및 후처리공정을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 3차원 섬유구조의 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 카딩에 의해 얻어지는 혼섬웹을 단독으로 또는 2종 이상을 적층시켜 흡음재를 제조하며, 이때 흡음재를 3차원 구조로 하고 혼섬웹의 결합력을 부여하기 위해 니들펀칭 공정을 실시하는데, 펀칭회수는 평방인치당 500회 이하로 실시하는 것이 바람직하며, 펀칭회수가 500회를 넘는 경우에는 섬유 절단의 우려가 있다. 그리고, 펀칭공정후 흡음재의 결합성을 부여하기 위하여 적외선 가열 및 열풍건조를 실시하는 등의 후처리 공정을 거쳐 제품이 완성된다.
또한 본 발명에서는 후처리 공정에서 흡음재 표면의 평활도 향상을 위해 도 1과 같은 형태의 역회전 방식 표면연마용 롤을 사용해 평방인치당 모우수가 20개 미만으로 가공을 실시하며, 이때 역회전 롤의 온도는 대략 80∼110℃범위로 하는 것이 바람직한데, 역회전 롤의 온도가 110℃를 넘는 경우에는 표면의 지나친 연마로 인한 기공의 막힘이 발생하여 흡음률이 감소되고, 80℃ 미만인 경우에는 모우의갯수가 증가하여 표면 상태가 불량해지는 문제점이 있다.
그리고, 본 발명에 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유는 인장강도가 3㎏/de이상 수준의 것의 사용하는 것이 좋으며, 저융점 폴리에스터 섬유는 섬도가 3∼15de 범위것을 흡음재 총 중량의 40∼80중량% 범위에서 사용하는 것이 좋다.
이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
상층과 하층을 동일하게 융점이 265℃이고 섬도가 10de인 고융점 폴리에스터 섬유 40중량부, 융점이 105℃이고 섬도가 8de인 저융점 폴리에스터 섬유 60중량부를 방향성 카딩에 의해 균일 혼섬웹 2종을 제조후, 상, 하층을 적층시키고 평방인치당 펀칭횟수를 300회로 하여 니들펀칭을 실시한 후 후처리 공정으로 적외선 및 직접 가열 방식의 복합건조기를 통과시키고 급냉하여 3차원 구조의 폴리에스터 흡음재를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1에서 제조된 흡음재를 표면의 평활성을 향상 시키기 위해 도 1과 같은 역회전 방식의 직경 300㎜의 표면 연마기를 설치하여 롤 표면온도 100℃, 회전수 1000rpm의 조건으로 평방인치당 모우의 수가 5개 미만이 되도록 가공하였다.
[비교실시예 1]
표면 연마기의 롤 표면온도를 28℃로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 실시하여 흡음재를 제조하였다.
[비교실시예 2]
표면 연마기의 롤 표면온도를 150℃로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 실시하여 흡음재를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교실시예들에 의해 제조된 폴리에스터 흡음재의 특성치 및 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었으며, 이때 흡음률은 KSF 2805법(잔향실내의 흡음률 측정방법)에 따라 하기식에 의해 산출하였다.
α= (55.3V/cS) × (1/T1-1/T2)
α : 흡음률 , V : 잔향실 용적(㎥)
T1: 시료를 넣은 상태에서의 잔향시간(S)
T2: 시료를 넣지 않은 상태에서의 잔향시간(S)
S :시료면적(㎡) , C : 공기중의 음속(m/s) : 331.5+0.6t
t : 공기의 온도(℃)
상기 실시예 및 비교실시예에서도 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)
- 폴리에스터 섬유를 사용하여 150∼300㎏/㎥ 범위의 고밀도 흡음재 제조시, 융점이 260∼270℃범위인 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃ 이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 카딩에 의해 제조된 1종 또는 2종이상의 혼섬웹을 적층시키고 평방인치당 펀칭회수가 500회 미만으로 니들펀칭을 실시한 후 건조 및 연마공정을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 3차원 섬유구조의 폴리에스터 흡음재 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 연마 공정은 표면의 평활도 향상을 위해 역회전 방식의 표면연마용 롤을 사용해 롤표면 온도 80∼110℃, 롤 회전수 500∼1500rpm조건하에 연마하는 것을 특징으로 하는 3차원 섬유구조의 폴리에스터 흡음재 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 저융점 폴리에스터 섬유는 굵기가 3∼15de범위인 것을 흡음재 총 중량의 40∼80중량% 범위에서 사용되는 것을 특징으로 하는 3차원 섬유구조의 폴리에스터 흡음재 제조방법.
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