KR200440716Y1 - 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재 및 이의 제조 장치 - Google Patents

고밀도 폴리에스테르 복합흡음재 및 이의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 고융점 및 저융점 폴리에스테르가 복합 적층되어 제조된 폴리에스테르 흡음재를 기본으로 하면서 밀도가 150 Kg/m3 내지 350 Kg/m3 인 다공성 흡음재와 상기 흡음재의 한 면에 접착된 합성수지시트를 포함하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재에 관한 것이다. 또한, 본 고안은 고밀도 폴리에스테르 흡음재에 합성수지시트를 접착시키는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치로서, (1) 평탄한 작업대에 상기 시트가 감긴 지지롤의 회전 속도를 조절하면서 상기 흡음재를 상기 시트의 하방으로 밀어 넣는 흡음재의 삽입 수단, (2) 상기 시트의 양쪽 끝을 잡아 당겨 상기 흡음재의 끝 부분에 나란하게 오도록 고정 시키는 고정 수단, (3) 상기 롤러의 회전으로 상기 흡음재에 상기 시트가 밀착하여 부착되도록 접착시키는 접착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치에 관한 것이다. 이로써, 본 고안은 복합흡음재의 방음(흡음)을 위한 기공성을 살리면서 벽면과의 공기 흐름을 차단시키는 효과를 얻어 먼지 흡착 현상 등을 방지하게 될 것이다.
흡음재, 방음재, 폴리에스테르, 합성수지시트, 핫멜트 접착시트, 비닐테이프, 불소화합물

Description

고밀도 폴리에스테르 복합흡음재 및 이의 제조 장치{Composite sound-absorbing materials made from polyester of high density and method for preparation thereof}
도 1은 본 고안에 따른 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 나타내는 한 예시도이다.
도 2는 본 고안에 따른 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재에 접착된 이형지의 외부 면에 회사로고를 새긴 양태를 예시하는 예시도이다.
도 3은 본 고안에 따른 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 불소화합물로 피복한 방오 피복층이 접착된 또 다른 양태를 예시하는 예시도이다.
도 4는 본 고안에 따른 흡음재에 비닐시트를 접착하는 장치를 나타내는 개략도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 복합흡음재, 20: 흡음소재, 30 및 35: 제1 및 제2 접착층, 40: 합성수지시트, 45: 비닐테이프, 50: 이형지, 55 : 광고문안 60: 코팅층, 71: 상부롤러, 73: 하부롤러, 77: 시트롤, 80: 선반, 81: 시트롤러
본 고안은 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 고밀도 폴리에스테르 흡음재의 한 면에 합성수지시트를 부착하고 다른면에 불소화합물을 코팅한 오염 방지 기능과 시공성이 우수한 복합흡음재에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 각종 산업기계의 사용은 인간에게 불필요한 소음을 발생시키고, 현대인의 생활공간인 아파트의 층간의 생활 소음도 그 피해의 정도도 점차 증가되고 있는 실정이다. 이러한 소음문제의 해결을 위하여 다양한 소음방지 대책이 대두 되었다.
이러한 소음 방지 대책으로서 지금까지 다양한 흡음소재가 사용되어 왔는데, 이들의 종류로는 예를 들면 (i) 열경화성 결합제(예를 들면, 페놀 수지)를 사용하여 재생 섬유로부터 제조한 펠트, (ii) 열가소성 결합제(예를 들면, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 수지)를 사용하여 제조한 성형 펠트, (iii) 결합제로서 열가소성 섬유를 첨가하여 제조한 또 다른 성형 펠트, (iv) 열경화성 또는 열가소성 수지를 함유하는 무기 섬유재(예를 들면, 유리 섬유)를 열압착 또는 냉압착 처리하여 제조한 흡음소재, (v) 폴리우레탄등을 폼 양태로 만든 스펀지 타입 흡음소재 및 (vi) 주섬유(예를 들면, 폴리에스테르 섬유)와 주섬유보다 낮은 융점을 갖는 결합 섬유를 혼합한 후 생성된 혼합물을 결합 섬유를 용융시키는 방법으로 가열하여 제조한 섬유재의 흡음소재가 있다.
상기의 흡음소재의 원료인 폴리에스테르 섬유는 주쇄에 에스테르 결합을 지닌 폴리머를 합성, 방사, 연신 및 기타 후처리 공정을 거쳐 제조되며, 일반적으로 사용되는 고융점 폴리에스테르 섬유(대략융점이 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 제조된다. 또한 융점이 대략 110℃이하인 저융점 폴리에스테르 섬유는 이소프탈산 또는 프탈산을 산성분으로 사용하여 얻어진 폴리머를 사용해 제조하는데, 고융점 폴리에스테르 섬유는 결정성이 우수한 반면 저융점 폴리에스테르는 결정성이 없거나 불량한 특성을 나타낸다고 알려져 있다. 이에 따라, 특허 제10-0428286호의 등록공보에는 고융점 폴리에스테르 섬유를 주재료로 하고 저융점 폴리에스테르 섬유를 섬유간 고정제로하여 제조된 3∼5종의 섬유웹을 복합 적층시켜 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하며, 재활용이 가능한 등의 이점을 지닌 새로운 구조의 고밀도 폴리에스테르 흡음재에 관하여 개시되어 있다.
이러한 '고밀도 폴리에스테르 흡음재'의 제조 방법은 상기의 한국 특허공보에 기술된 것을 참조하면 될 것이지만, 여기서 간단히 살려보면, 내부층에 고융점 폴리에스테르 섬유가 랜덤카딩에 의하여 형성된 3차원 구조의 섬유웹 1종 내지 3종을 적층시키고, 그 상부층 및 하부층에는 저융점 폴리에스테르 섬유가 방향성 카딩에 의하여 일방향성 섬유웹을 각각 적층시켜 제조된다.
또한, 당해 분야에서는 이러한 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 '폴리에스테르 흡음재'라 약칭하기도 하고, 판상으로 제조하여 이를 ‘고밀도 폴리에스테르 흡음판’ 또는 줄여서 ‘흡음판'이라 통칭하고 시판되고 있습니다. 따라서 본 고안에서 사용하는 '흡음재'는 이러한 '흡음판'과 혼용하여 사용될 수 있다.
또한, 이중 복합 섬유재로 제조된 흡음재는 비교적 높은 방음 성능으로 인하여 다양하게 개량되어 왔으며, 특허 제10-0428286호의 등록공보에는 가볍고 흡음력, 내열성 및 내압축성이 우수한 복합흡음재가 제시된 바 있다.
이러한 흡음재의 다른 장점은 밀도가 150 ~ 350 Kg/m3 의 범위까지 생산 가능하여 기존 흡음재와 비교하여 5 ~ 8배 밀도가 높다는 것이다. 그 결과 이 흡음재는 마치 합판으로 생각할 수 있을 정도의 기계적 강도를 가지면서도 흡음성, 저중량성, 유연성, 가공용이성 등을 가져 체육관, 강당, 극장, 교회 등 흡음재로서의 기존 시장 뿐 아니라 교실, 사무실, 학원에서 천정판, 석고보드, 합판 그리고 MDF등을 대처하거나 같이 사용하는 등 흡음성 인테리어 마감재로서 새로운 시장을 창출하게 되었다.
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이러한 복합 폴리에스테르 섬유재를 이용한 복합흡음재의 방음효과 중 흡음효과는, 제품에 형성되어 있는 미세한 구멍(hole: 세공)에 의해 이루어진다. 따라서 적정한 세공이 필수적으로 복합흡음재에 있어야만 방음소재로서의 기능을 다할 수 있다.
그러나 이러한 세공의 존재는 공기의 통로가 되면서 공기 중에 포함된 오염물의 축적에 의하여 제품의 외관상에 치명적인 문제를 일으키고, 그 문제를 지금까지는 임시 조처 방법 혹은 하자보수 등의 방법으로 해결하여 왔지만, 이 부분을 근원적으로 개선하지 못할 경우 제품의 수명에 큰 장애요소로 계속 남을 수밖에 없었다.
이러한 복합흡음재를 흡음판이나 방음판으로 건물에 시공할 경우, 일반적으로 벽면에 밀착되게 부착하는데, 벽면 상태에 따라 조금씩 상황이 달라진다. 부착면이 평활하고 표면에 공기의 흐름이 없는 경우에는 아무런 문제가 없지만, 부착면이 고르지 않을 경우에는 표면 요철로 인해 흡음판과 벽면에 틈이 발생하여, 발생한 틈새로 공기의 흐름이 지속적으로 일어나고, 그 틈새를 통하여 외부 공기의 흐름과 연결될 것이다. 더 나아가, 흡음판을 벽면에 부착하여 장시간 경과시 흡음판 양태 및 벽면의 양태의 변동으로 틈새가 발생할 수도 있게 된다.
이로 인하여, 자연적으로 먼지가 부착되는 것과는 다르게, 방음소재(흡음재) 표면에 부분적으로 심하게 오염이 되는 폐단이 계속되어 왔다. 이를 막기 위하여 방음소재(흡음재)를 붙일 때 합판이나 석고보드 등 공기를 차단할 수 있는 판을 먼저 붙인 후, 상기 방음소재(흡음재)를 붙여 왔다.
그러나 이 때에도 합판이나 석고보드의 이음매를 통과하는 공기가 있어 그 부위의 먼지 오염현상이 나타나는 바 이를 막기 위해서는 석고보드나 합판을 엇갈리게 두 겹 붙이거나 별도로 비닐테이프 등으로 공기를 차단해 주어왔으나, 이 경우, 작업 능률이 떨어질뿐더러, 눈으로 확인이 어려운 부분이나 시공후 세멘트벽이 갈라져 틈이 생기는 경우 나중에 소비자의 불만을 유발하곤 하여왔다.
이에 따라, 실용신안 등록 제20-0337828호의 등록공보에는 시간 경과로 발생되는 흡음재 표면의 먼지 침착에 따른 오염을 방지하기 위하여 접착제를 도포한 후 종이를 접합한 흡음재에 대하여 기재되어 있으나, 후술하는 바와 같이 오염방지 기능 의 유지 및 시공성에 문제가 있어 왔다. 또한, 상기의 실용신안권자와 동일인이 등록받은 실용신안 등록 제20-0293784호의 등록공보에도 부직포의 표면에 방오,발수 피막층을 코팅하고 배면에 방염제를 코팅한 후 이 부직포를 엠보싱 가공하여 다공성 스펀지 기재층에 붙이므로서 방오, 발수, 방염기능을 가지는 흡음재에 대하여 기재되어 있다. 이러한 흡음재에서는 기존의 패브릭 대신에 부직포를 사용하여 표면에 방오, 발수성 코팅을 함으로서, 수분이나 기름 성분 등 생활오염으로 인한 오염방지에는 효과적이나, 통기성으로 인하여 공기중의 먼지가 방음소재의 표면에 축적되는 현상을 피할 수 없었다.
최근에는 무기질 흡음성 천정판 (제품명: 마이톤) 제품이 천정의 금속제 틀 위에 걸쳐놓는 방법으로 시공하여 시공용이성 및 천정의 보수용이성을 개선하는데, 이 경우에도 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 경우 흡음력은 우수하나 오염성 때문에 천정에 걸쳐놓는 방법으로 시공하기는 어려운 실정이다.
이러한 등록실용신안에 적용되는 방법은 흡음재의 표면에 접착제를 도포한 후, 다시 열을 가하여 부착시키기 때문에, 열을 가하여 압착했을 경우 흡음재와 시트의 열 수축 정도가 달라 식었을 때 흡음재가 한 방향으로 휘어져서 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재에 실제로 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 오염방지를 위하여 사용된 종이 자체의 비신축성으로 인하여 흡음재 취급시 찔림이나 찢김 등이 발생하고, 종이의 훼손을 막기 위해서는 그라프트지의 강도가 유지될 수 있도록 일정한 두께가 될 수밖에 없다. 그렇게 되면 접착이 취약한 부분에서 종이의 박리현상이 일어날 때 전체 흡음재 면으로 쉽게 확산된다. 이와 동시에, 흡음재와 벽면사이에 종이나 그라프트지가 있게 되는데 이런 종류의 재료는 벽면 시공시 사용하는 접착제에 포함된 수분이나 용제를 흡수하는 성질이 있어 팽윤에 의한 강도저하 현상이 일어나 접착력 저하로 연결될 수 밖에 없다.
흡음재의 세공은 통기성으로 인하여 표면에서는 흡음재를 시공하는 벽면이나 석고보드의 틈새를 따라 먼지오염이 발생하게 하고, 흡음재 뒷면에서는 세공으로 인하여 벽면에 부착하는 실 면적이 줄어들고 요철이 많아 접착제가 스며드는 등 접 착제를 많이 소모하면서도 접착력 유지가 쉽지 않은 결과를 만들어 낸다.
이에 따라, 방음 성능이 뛰어난 흡음재의 개발과 함께 이러한 흡음재의 오염 방지 기능과 시공의 편리함에 대한 요구도 점차로 증가되고 있고, 본 고안에서는 이러한 오염 방지 기능과 시공성이 우수한 흡음재를 제공하려는 것이다.
일반적으로 복합 폴리에스테르 섬유재로 만든 복합흡음재를 사용하는 고객들은 흡음기능 및 미려한 외관 때문에 복합흡음재를 선택하게 되는데, 이상과 같은 문제점 발생시 복합흡음재는 소리의 흡수뿐만 아니라, 먼지가 포함된 공기의 유동 통로가 되면서, 복합흡음재의 작은 세공에 먼지가 집적되어(필터링 현상), 틈새 부분에 먼지 때가 끼어 아주 보기 흉하게 된다.
이러한 복합흡음재의 표면오염 현상은 흡음재를 벽에 밀착시키지 않은 채 사용할 때 더욱 심각해진다. 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재는 밀도가 높고 일반적인 규격 두께가 얇아서 저주파수에서 흡음성이 떨어지는 주파수 편향성이 존재한다. 기존의 저밀도 흡음재는 밀도가 낮을 뿐 아니라 두께도 25 ~ 50mm 를 사용하므로 주파수별 흡음성의 차이가 크지 않았지만, 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 경우 파장이 큰 125Hz 이하의 저주파수에서 흡음성능이 거의 나타나지 않는다. 그 결과 아파트 피아노 방에 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 시공한 경우 일반적으로 저음 부밍 현상이 나타난다.
저음부 흡음성능을 올리는 방법은 시공시 벽과 복합흡음재 사이를 50mm 정도 띠어 뒷면 공기층을 형성해 주는 것이다. 이렇게 하면 저음부에 대하여 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재가 판진동 하면서 소리에너지를 운동에너지 및 열에너지로 흡수하게 되어 저음부 흡음성이 향상된다.
흡음성능 측정의 일반적인 방법인 잔향실내의 흡음율 측정방법 (KS F 2805)에 따라서 측정한 시험결과를 표-1에 제시하였다. 이러한 현상에 대한 대표적인 결과는 두께가 9mm이고 밀도가 230Kg/m3인 고밀도 폴리에스테르 흡음재의 결과와 이 흡음재를 벽에서 50mm 떼어 시공한 후 측정한 흡음성능 및 두께가 25mm이고 밀도가 60Kg/m3 인 저밀도 흡음재의 흡음성능을 비교하면 공기층 50mm 를 띄어주고 측정한 고밀도 복합흡음재의 흡음성능이 두께가 25mm이고 밀도가 60Kg/m3 저밀도 흡음재의 성능과 비슷함을 알 수 있었다.
표-1
주파수 (Hz) 9mm, 230 Kg/m3 9mm, 230 Kg/m3 / 공기층 50mm 25mm, 60 Kg/m3
250 0.02 0.27 0.27
500 0.12 0.46 0.52
1000 0.36 0.70 0.68
2500 0.67 0.73 0.71
공기층을 띄어주고 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 설치하는 작업은 인테리어 작업현장에서 공정을 개선하고 재료사용을 줄이는 효과가 있다. 기존 작업을 보면 벽을 만들 때 각목으로 먼저 뼈대를 만들고 그 위에 합판 및 석고보드 작업을 한 후 흡음재를 붙인다. 공기층을 띄어주는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재 시공의 경우에는 각목위에 바로 복합흡음재를 붙여서 완성할 수 있다. 아파트 피아노방의 시공시 기존 벽 위에 각목을 붙이고 그 위에 고밀도 복합흡음재를 붙이면 저음부 흡음력이 개선된다.
그러나 이때 흡음재 표면에 나타나는 오염현상을 피할 수 없다. 오염은 각재를 제외한 나머지 통기성 표면 모두가 오염되면서 각재의 뼈대가 드러나는 것처럼 나타난다.
동일한 현상이 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 천정에 적용할 때도 나타나는데, 최근의 천정작업은 천정에 금속제 틀을 매달아 놓고 일정한 크기의 천정재 (텍스)를 걸쳐놓거나 아니면 나사못으로 고정하는 방법이 일반적인데, 고밀도 복합흡음재를 기 설치된 천정재 위에 덧붙여놓으면 3개월에서 6개월이 지난 뒤 텍스의 연결부를 따라 흡음재의 표면에 오염이 생기는 현상을 확인 할 수 있다.
위의 문제점들을 개선하기 위하여 본 고안자들은 여러 가지 시험을 하였다. 우선 부착면의 상태에 무관하게 복합흡음재에 방풍막을 형성하여 필터링현상이 발생하는 것을 방지하는 것을 목표로, 흡음재 뒷면에 점착 처리된 종이를 다리미를 사용하여 부착하였다. 결과는 필터링 현상은 개선되었으나, 식은 후 수축이 발생하여, 제품이 휘어지는 현상이 발생, 사용할 수 없었다. 또 흡음재 표면에 먼지의 부착이 어렵도록, 매끈하게 열프레스를 사용 카렌다 처리를 하였으나, 시간이 경과되면서 필터링 현상은 계속 발생하였다. 그 외에도 여러 가지 시험결과 작업성, 경제성, 상품성을 모두 만족시키는 방법을 개발하는데 어려움을 겪다가, 새로운 방법에 의한 오염 방지 기능과 시공성이 우수한 복합흡음재를 개발하게 되었다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 고융점 및 저융점 폴리에스테르가 복합 적층되어 제조된 폴리에스테르 흡음재를 기본으로 하면서 밀도가 150 Kg/m3 내지 350 Kg/m3 인 다공성 흡음재와 상기 흡음재의 한 면에 합성수지시트가 접착된 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 제공한다. 본 고안에서, 상기 흡음재는 두께가 3 내지 20mm 이고, 상기 합성수지시트는 시판되고 있는 비닐시트가 바람직하다. 이러한 합성수지시트는 흡음소재의 세공의 통기성을 차단하는 방풍막 기능을 하여 오염을 방지하는 역할을 것이다.
본 고안의 다른 양태로서, 상기 합성수지시트 대신에 공기투과성이 낮은 핫멜트 접착재료를 열용융 및 압출하여 형성되는 시트를 사용하여 접착시트 자체가 방풍막 역할을 하게 할 수 있다. 비슷한 원리로 융점이 낮은 합성수지시트를 가열하여 합성수지시트와 흡음소재의 성분중 저융점 폴리에스테르 섬유와 용융접착시키면 방풍효과와 접착효과를 동시에 얻을 수도 있다. 또한, 본 고안의 복합흡음재는 상기 흡음재와 상기 합성수지시트 사이에 공기투과를 막을 수 있을 정도의 소정의 두께를 갖는 고형분 함량이 많은 점착제층을 추가로 포함하여 점착제 층이 시공시 접착제 역할을 하면서 동시에 방풍막 기능을 할 수 있다. 이 때 합성수지시트는 이형지 역할을 하여 시공시 제거된다. 또한, 상기 합성수지시트가 접착된 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 비닐시트 위에 도포된 점착층과 이형지를 추가로 포함하여 시공시 접착제의 도포공정을 대체할 수도 있다.
본 고안의 또 다른 양태로서, 상기 시트 또는 상기 이형지의 외부 면에 광고 효과를 부여할 수 있는 다양한 무늬가 인쇄된 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 제공할 수 있다.
본 고안의 또 다른 양태로서, 상기 흡음소재의 외부면이 상기 합성수지시트가 접착되기 전에 불소화합물로 코팅 처리되거나, 접착된 후 흡음소재의 접착되지 않은 외부면을 불소화합물로 코팅 처리될 수 있다. 또한, 본 고안은 고융점 및 저융점 폴리에스테르가 복합 적층되어 제조된 폴리에스테르 흡음재를 기본으로 하면서 밀도가 150 Kg/m3 내지 350 Kg/m3 인 다공성 흡음재의 어느 한 면 또는 양면에 불소화합물을 코팅 처리한 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 제공한다.
본 고안의 또 다른 양태로서, 고밀도 폴리에스테르 흡음재에 합성수지시트를 접착시키는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치로서,
(1) 평탄한 작업대에 상기 시트가 감긴 지지롤의 회전 속도를 조절하면서 상기 흡음재를 상기 시트의 하방으로 밀어 넣는 흡음재의 삽입 수단,
(2) 상기 시트의 양쪽 끝을 잡아 당겨 상기 흡음재의 끝 부분에 나란하게 오도록 고정 시키는 고정 수단,
(3) 상기 롤러의 회전으로 상기 흡음재에 상기 시트가 밀착하여 부착되도록 접착시키는 접착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 고안의 제조 장치는 추가로 (4) 상기 흡음재에 부착된 상기 시트 외부 표면상에 이형지를 추가로 접착할 수 있도록 별도의 이형지의 접착 수단을 포 함할 수도 있다. 또한, 상기 롤러의 회전으로 상기 흡음재에 상기 시트가 밀착하여 접착시키기 위하여 상기 롤러와 상기 흡음재가 약 90도를 유지시키는 것이 바람직하다.
도 1은 본 고안에 따른 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재를 나타내는 한 예시도이다. 도 2는 본 고안에 따른 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재에 접착된 이형지의 외부 면에 회사로고를 새긴 양태를 예시하는 예시도이다. 이러한 도면을 참조하여 본 고안을 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1에서, 본 고안의 복합흡음재(10)는 시판되고 있는 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 갖는 다공성 판상의 흡음소재(20) 및 이의 한 면에 접착제에 의한 제1 접착층(30)에 의하여 접착된 합성수지시트(40)로 구성된다. 본 고안에서 사용되는 흡음소재(20)는 시중에 판매되고 있는 고융점 폴리에스테르 섬유를 주재료로 하고 저융점 폴리에스테르 섬유를 섬유간 고정제로 하여 복합 적층하여 제조된 고밀도 폴리에스테르섬유이다. 시판되고 있는 일반적인 규격인 1220 x 2420 x 5~20mm(W x L x H)의 제품을 사용하지만, 필요에 따라 재단되어 분할된 규격의 제품을 사용할 수도 있다. 또한, 흡음소재(20)의 밀도는 다공성임을 고려하여 150 ~ 350 Kg/m3 이 적당하다. 이러한 흡음소재(20)는 사용자에 따라 방음소재라고도 칭하며, 본 고안에서 사용하는 흡음소재는 이러한 방음소재를 포함하는 의미로서 사용될 것이다.
상기 흡음소재의 두께는 일반적인 흡음판 또는 방음판의 두께를 고려하여 동일한 밀도의 제품 생산시 3 내지 20mm 범위가 적당한데, 이 범위보다 더 작을 때에 는 흡음 효과를 거둘 수 없고, 더 클 때는 충분한 강도를 얻을 수 없어서 시공성이나 외관에서 문제가 있기 때문이다.
또한, 본 고안에서 사용되는 제1 접착층(30)을 이루는 접착제는 상기 폴리에스테르섬유와 합성수지를 일정한 강도로 접착시킬 수 있는 일반적인 공업용 접착제이거나 핫멜트 접착시트이면 충분한다.
또한, 본 고안에서 사용되는 합성수지시트(40)는 결정성인 폴리에틸렌, 나일론, 폴리아세탈수지 등과 비결정성인 염화비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지, 아크릴수지 등의 열가소성 수지 또는 멜라민수지, 페놀수지, 요소수지 등의 열경화성 수지로 만든 시트가 사용될 수 있지만, 흡음판의 시공성 및 가격 등에 의하여 비닐시트가 바람직하다. 특히 상기 제1 접착제층(30)을 이루는 접착제를 별도로 사용할 필요가 없는 한 면 또는 양 면에 접착제가 부착된 비닐테이프도 사용 가능하다. 이의 규격도 복합흡음재의 규격에 따라 좌우될 것이지만, 일반적인 복합흡음재를 사용할 경우에는 폭을 1220 mm 로 길이는 50m 이상 감긴 롤 상태의 제품을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 그 규격은 별도로 준비할 수 있다.
상기 흡음소재(20)의 두께에 따라 합성수지시트(40) 및 제1 접착층(30)의 두께가 상대적으로 결정될 것이지만, 상기 흡음소재(20)의 두께가 20mm 일 경우, 상대적인 합성수지시트(40) 및 제1 접착층(30)의 두께는 약 0.002 mm 내지 0.4 mm범위가 적당하다.
한편, 본 고안에서 상기 합성수지시트 대신에 공기투과성이 낮은 핫멜트(hot-melt) 접착재료를 열용융 및 압출하여 형성되는 시트를 사용할 수 있다. 이 러한 핫멜트 접착시트란 열가소성수지를 사용하여 열에 의해 용융, 시트상태로 압출된 후, 재가열을 통해 접착력을 발휘하는 접착시트로서, 인체에 전혀 무해하며, 더욱이 접착력을 또한 뛰어난 열가소성 우레탄 소재로 제조된 것이다. 이는 기존 액상접착제에서 볼 수 없는 균일한 접착 품질을 유지할 수 있어 접착 품질이 향상되는 것이다. 다양한 핫멜트 접착시트가 시판되고 있으나, 그 중에서도 폴리올레핀 그룹으로 제조된 것 중에서 적당한 것을 선택하여 사용할 수 있고, 이러한 시트을 사용할 경우에는 별도의 비닐시트나 이형지가 필요하지 않기 때문에 작업공정이 용이하다.
이러한 핫멜트 접착시트의 합성수지시트로 사용하는 경우 핫멜트 접착시트를 140 ℃에서 5m/min의 속도로 가열압착 진행하도록 하는 것이 바람직하다. 이 조건의 가열에서는 흡음재의 휨 현상이 발생하지 않았고, 접착 상태도 아주 양호하여 벽면 접착 후 흡음재와 시트 간에 이탈 현상을 방지할 수 있다.
상기 조건에서 접착시트 대신에 합성수지시트의 융점이 저융점 폴리에스테르 섬유와 유사한 경우 합성수지를 사용하는 경우 합성수지시트를 통과한 열이 저융점 폴리에스테르 섬유를 녹이면서 합성수지시트에 용융접착된다. 이렇게 사용할 수 있는 합성수지시트는 EVA, EVA 그리고 융점이 120도 이하인 PE등이 있다.
또한, 본 고안의 복합흡음재(10)는 상기 흡음소재와 상기 합성수지시트를 접착시키기 위하여 상술한 접착제층(30)를 사용하는 대신에, 이러한 접착제층 스스로 상기 흡음재 사이에 공기투과를 막을 수 있을 정도의 두께를 갖게하여 합성수지시트가 없이도 필터링효과를 개선할 수 있는 접착층을 포함할 수 있다. 이러한 접착 층은 고무 라텍스등 점착성이면서 고형성분이 많은 통상의 접착제 성분을 흡음재의 뒷면에 코팅한 후 이형지 역할을 하는 비닐시트를 붙여 시판하며, 시공시에는 비닐시트를 떼고 부착하면 되므로 시공이 간단하고, 접착층이 방풍막 역할을 하여 오염을 방지하게 되는 것이다. 이 경우 접착층의 두께는 소재에 따라 다를 수 있으나 대략 0.2mm ~ 5mm 정도면 가능하다.
본 고안의 다른 양태로서, 첨부한 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에서, 본 고안의 다른 복합흡음재(10)는 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 갖는 다공성 판상의 흡음재(20), 이의 한 면에 제1 접착층(30)의 접착제에 의하여 접착된 합성수지시트(40) 및 이러한 시트(40)의 외부면에 다시 점착성능을 가진 제2 접착층(35)을 만든 후 이형지(50)를 부착하는 것으로 구성된다. 이러한 제2 접착층은 흡음재와 부착된 합성수지시트 위에 잔존하게 되는데, 합성수지시트(40)가 접착제가 흡음재(20) 쪽으로 스며드는 것을 막고 접착면의 접착면적 비율을 올려주므로 복합흡음재(10)의 부착 및 시공성을 개선할 수 있게 된다. 이 제2 접착층(35)은 제1 접착증의 경우와 달리 시간이 지나도 경화되지 않는 라텍스 계열의 공업용 접착제로 구성될 수 있으며, 추가로 부착되는 이형지(50)에 의하여 소비자가 제거할 때 까지 복합흡음재의 접착층(35)을 보호한다. 여기서, 제1 접착층(35) 및 제2 접착증의 두께는 상기와 같이, 이 경우 흡음재의 소재에 따라 다를 수 있으나 대략 0.2mm ~ 5mm 정도면 충분할 것이다.
본 고안에서 사용되는 이형지(50)는 일반적으로 사용되는 종이 이형지를 사용할 수 있는데, 이러한 이형지로서는 크라프트(Kraft)지와 글라신(Glassine)지가 있는데, 강도가 높고 표면의 평활도가 좋아 실리콘 가공을 직접 할 수 있는 글라신지가 바람직하다.
본 고안의 또 다른 양태로서, 본 고안의 흡음재(20)의 접착된 상기 합성수지시트(40)의 접착되지 않은 시트의 외부 면에, 또는 상기 이형지(50)의 외부 면에 광고문안(55)을 인쇄할 수 있다. 이러한 광고문안(55)은 향후 복합흡음재의 홍보를 겸하여 뒷면에 회사 및 상품로고 및 격자무늬를 인쇄하여 상품성을 높일 수 있을 것이면 어떤 문안이라도 상관이 없다. 이러한 광고문안(55)은 합성수지시트(40)를 흡음재(20)에 부착하기 전에 인쇄할 수도 있고, 부착한 후 인쇄할 수도 있으나, 부착하기 전에 인쇄하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 본 고안자들은 불소계 고분자(fluorochemicals polymers) 또는 불소계 화합물(fluorochemicals)(이하 불소계 화합물이라 통칭한다)이 발수성, 발유성, 방오성의 특징이 있고 또 내구성 때문에 섬유 가공에서 부가 가치가 높다는 사실에 착안하여 이러한 불소계 화합물을 본 고안에 적용할 수 있는 방안을 검토 및 실험하였다.
여러 번의 시행착오를 걸쳐, 본 고안자들은 본 고안의 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 갖는 흡음소재의 표면에 직접 불소화합물의 코팅을 한 경우, 생활공간에서 복합흡음재 표면에 부착 가능한 기름이나 수분 등 액체성 오염성분의 부착을 막을 수 있다는 것을 확인하고 추가적인 본 고안의 다른 형태를 창작할 수 있었다.
이러한 코팅된 복합흡음재의 내구성을 향상시키기 위해서는 이러한 불소계 화합물의 발수제(또는 방오제) 코팅층과 폴리에스테르 섬유의 접착력의 접착력을 향상시키는 것이 중요하다. 섬유와 코팅층간의 작용하는 힘은 분자간력(반데르바알스력)과 화학결합으로 나눌 수 있다. 분자간력은 불소계 코팅층의 경우 섬유에 가공되어 발수성 및 방오성을 발휘하게 되는 원인으로서, 불소를 함유하는 퍼플루오로알킬기(에스테르기)가 섬유와 수직방향으로 배향하여 발수성 및 방오성에만 기여하고, 불소수지의 골격인 아크릴 산잔기는 섬유와의 접착력에 기여하는 것으로 생각된다. 또한, 분자간력에 의하여 접착기부분의 무기성/유기성 값은 섬유소재에서 폴리에스테르와 가장 근사하기 때문에, 불소계 코팅층이 폴리에스테르에 접착하여 양호한 내구성을 나타내는 것이라 생각된다.
이러한 불소계 화합물은 1956년 미국의 3M사가 스카치가드(Scotchguard)를 개발한 이후 Dupont, Penwelt Allied, Ciba-Geigy, Asahi Glass, Daikin사 등에서 생산에 착수하여 현재 유사한 제품들이 판매되고 있으므로 이들 중 어느 한 제품을 사용하여도 무방하다. 또한, 이러한 불소계 화합물을 고밀도 폴리에스테르 섬유에 처리하는 방법으로는 일반적으로 3가지 방법인, 패딩법(padding), 그라비어(gravure)법, 분무(spray)방법이 있다. 여기서, 패딩법은, 섬유 전체에 코팅층이 처리되므로 발수 및 방오 효과는 가장 좋은 방법이지만, 적층되는 흡음소재인 섬유의 뒷면에도 발수처리가 되므로 인해 적층 후 접착력이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 그라비어법은 2개의 롤을 거쳐 전이된 코팅층이 흡음소재의 한 쪽면에만 처리되는 방법으로, 뒷면에는 발수 및 방오처리가 되지 않기 때문에 단면 발수가 요구되는 흡음소재에 적합한 방식이고, 분무법도 한 쪽 면에만 처리한다는 점에서 그라비어 방법과 유사하다고 할 수 있다. 본 고안에서는 그라비어법이나 분무법 으로 발수 및 방오 처리를 하며, 듀퐁사의 테프론(Teflon)코팅이라 알려진 방법을 이용할 수도 있다. 이러한 코팅 다음 경화 및 건조 과정을 거치면서, 고밀도폴리에스테르 흡음소재의 표면에 불소화합물이 경화된 후 완전한 불소피막을 형성하게 될 것이다.
이러한 불소화합물 코팅층을 갖는 본 고안의 또 다른 양태로서, 첨부한 도 3을 참조하여 간단히 설명한다. 도 3에서, 본 고안의 다른 복합흡음재(10)는 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 갖는 다공성 판상의 흡음소재(20), 이의 한 면에 제1 접착층(30)의 접착제에 의하여 접착된 합성수지시트(40) 및 이러한 흡음소재(20)의 외부면에 코팅된 불소화합물 코팅층(60)으로 구성된다. 불소화합물 코팅층(60)의 형성 과정은 상기 흡음소재의 외부면에 상기 합성수지시트(40)가 접착되기 전에 불소화합물로 코팅 처리되거나, 접착된 후 흡음소재의 접착되지 않은 외부면에 불소화합물로 코팅 처리한 후 경화 및 건조 과정을 진행하면 될 것이다. 더 나아가, 수요자의 요구에 따라, 고밀도 폴리에스테르 흡음재를 갖는 다공성 판상의 흡음재(20)를 불소화합물로 코팅 처리하여 합성수지시트가 접착되지 않은 상태에서 시판할 수도 있을 것이다.
마지막으로, 본 고안의 제조 과정을 요약하면 흡음재의 뒷면에 별도의 접착제를 분사한 후 합성수지시트를 압착하여 부착하거나 또는 시중의 비닐테이프(스카치테이프)를 압착하여 부착시키는 것으로, 열을 가하지 않고 상온에서 처리함으로 인해 일반적인 상황에서는 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 한편, 본 고안의 구체적인 제조 과정은 도 4에 명시된 복합흡음재의 제조 장치의 개략도를 참조하여 하기에서 설명할 것이다.
우선, 테이핑 부착 설비의 선반(80)에 고밀도 흡음소재(규격:1220 x 2420 x 5~20mm(W x L x H))(20)를 올려 전 후면을 확인한 후, 후면에 비닐테이프가 부착 되도록 작업대 위에 놓는다. 이어서, 비닐테이프(규격: 폭을 1210 mm 로 길이는 50m 이상 감긴 roll 상태로 준비)(45)가 감긴 시트롤(81)를 시트롤러(78)에 삽입하고 회전시 양측으로 밀려 나지 않도록 고정시킨다.
그런 다음, 테이핑기의 전원을 넣고 회전 속도를 적절하게 조정하면서, 흡음소재(20)를 테이프 부착점까지 양손으로 잡아 밀어 넣는다. 비닐테이프(45)의 끝을 손으로 잡고 잡아 당겨 가이드롤러(미도시함)에 걸친 후, 흡음소재(20)의 끝 부분에 나란하게 중앙에 테이프가 오도록 부착 시키는데, 이때 비닐테이프(45)가 부착되면서 구겨지지 않도록 제품의 길이 방향과 테이프의 길이 방향이 평행하게 일치되도록 주의한다. 한편 가이드롤러에는 롤러가 회전하면서 시트가 평평해지도록 회전방향으로 나사산이 중앙에 집중되도록 롤러의 양 끝으로부터 출발하는 돌출 나선을 만들어 테이프가 진행하면서 평평해 지도록 한다.
이어서, 상부롤러(71)와 하부롤러(73), 및 흡음소재(20)는 정각 90도를 유지하도록 손으로 흡음소재(20)를 롤러 방향으로 밀면, 롤러의 회전으로 흡음소재(20)에 비닐테이프(45)가 부착되며, 흡음소재(20)가 이동되는 동안 틀어지지 않도록 주시하며 다음 차례의 흡음소재를 대기시킨다. 하부롤러(73)는 모터에 연결하여 강제로 회전시키며, 표면에는 미끄럼 방지를 위해 요철 모양을 만들어 준다. 한편, 상부롤러(71)는 하부롤러(73)의 회전에 따라 진행되는 흡음소재(20)와의 마찰력으로 회전되도록 자유회전 장치로 제작된다. 또한, 상부 롤러(71)에는 접착 합성수지시트(40)를 사용하는 것을 감안하여 이의 온도를 필요에 따라 70 ~ 200 ℃ 사이에서 조정할 수 있도록 온도조절이 가능한 제어박스(미도시됨)와 연결하여 봉 형태의 히터(미도시됨)를 내부에 삽입될 수 있다.
이 때, 흡음소재(20)에 테이프(45)가 부착되어 2/3정도 진행되기 전에, 부착품과 다음에 부착될 흡음소재 사이에 간격이 생기지 않도록 힘을 가하며 롤러 쪽으로 밀어 준다. 마지막으로, 이음매 부분이 롤러에서 이탈 되지 않도록 조심하면서, 절단용 칼을 이용하여 밀려 나온 제품과 새로 테이핑 되는 제품 사이의 이어진 부분에 칼끝을 대고 칼로 잘라 분리한다.
만약 비닐테이프를 사용하지 않고 합성수지시트(40)를 사용하면서 접착제를 분사하는 경우에는 흡음소재(20)와 비닐시트 사이에 좌우로 이동하는 두 개의 노즐(75)을 설치하여 노즐(75)에서 일정한 속도로 접착제를 분사하면서 상부 및 하부롤러(71 및 73)로 압착 접착시킨다. 여기서 노즐(75)은 흡음소재(20)의 폭 방향과 시트(40)의 폭 방향으로 분사되도록 왕복 운동을 시키며, 분사방법은 압축 공기를 통과시켜 분사시킨다.
한편, 상기 흡음재에 부착된 상기 비닐시트 외부 표면상에 이형지를 추가하고자 할 경우에는, 별도의 접착장치를 상기 테이핑 부착 설비에 설치하거나 1차로 비닐시트가 접착된 복합흡음재를 다시 부착 설비에 인입하면서 반복적인 점착이 가능한 접착제를 노즐로 뿌리고, 비닐시트용 지지롤에 이형지 롤을 넣은 후 동일한 작업을 방식으로 이형지를 접착하여 원하는 양태의 고밀도 폴리에스테르 복합흡음 재를 제조할 수 있다.
본 고안은 흡음재의 뒷면에 얇은 합성수지시트를 밀착하여 접착시켜, 방음(흡음)을 위한 기공성을 살리면서 벽면과의 공기 흐름을 차단시키는 효과를 얻고자 한 것이다. 벽면의 상태가 틈이 있거나 이물질이 돌출되어 흡음재와의 틈이 벌어지더라도, 뒷면에 부착 시킨 시트가, 공기의 흐름을 차단함으로, 특정 방향으로의 먼지 흡착 현상을 방지하게 될 것이다. 또한, 표면에 방오 방수성을 확보하므로 먼지뿐만 아니라 기름종류의 생활오염도 개선하는 효과를 얻을 것이다. 따라서 흡음재의 대부분이 최종 마감자재로 사용되는 현실을 볼 때, 오염 상태가 신속히 진행 될 경우 그 사용 연수가 짧아지게 되며, 다시 재시공 시에는 이중 삼중의 비용을 들이게 됨으로 이를 방지 할 경우, 산업적으로 크게 유용할 것이다.

Claims (11)

  1. 융점이 260 ~ 270 ℃ 범위에 있는 고융점인 폴리에스테르 및 융점이 110 ℃ 이하에 있는 저융점 폴리에스테르가 복합 적층되어 제조된 폴리에스테르 흡음재를 기본으로 하면서 밀도가 150 Kg/m3 내지 350 Kg/m3 인 다공성 흡음재와 상기 흡음재의 한 면에 접착된 합성수지시트를 포함하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡음재는 두께가 3 내지 20mm 이고, 상기 합성수지시트는 시판되고 있는 비닐시트인 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 합성수지시트가 공기투과성이 낮은 핫멜트 접착재료를 열용융 및 압출하여 형성되는 시트인 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 합성수지시트가 저융점 특성을 가져 가열압착에 의해 흡음소재층과 접착이 가능한 시트인 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  5. 제2항에 있어서, 상기 흡음재와 상기 합성수지시트 사이에 공기투과를 막을 수 있을 정도의 0.2mm ~ 5mm의 두께를 갖는 접착층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시트 상에 접착된 접착층과 이형지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시트 또는 상기 이형지의 외부 면에 광고 효과를 부여할 수 있는 다양한 무늬가 인쇄된 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡음재의 외부면이 상기 합성수지시트가 접착되기 전에 불소화합물로 코팅 처리되거나, 접착된 후 흡음재의 접착되지 않은 외부면이 불소화합물로 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  9. 융점이 260 ~ 270 ℃ 범위에 있는 고융점인 폴리에스테르 및 융점이 110 ℃ 이하에 있는 저융점 폴리에스테르가 복합 적층되어 제조된 폴리에스테르 흡음재를 기본으로 하면서 밀도가 150 Kg/m3 내지 350 Kg/m3 인 다공성 흡음재의 어느 한 면 또는 양면에 불소화합물을 코팅 처리한 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재.
  10. 고밀도 폴리에스테르 흡음재에 합성수지시트를 접착시키는 고밀도 폴리에스 테르 복합흡음재의 제조 장치로서,
    (1) 평탄한 작업대에 상기 시트가 감긴 지지롤의 회전 속도를 조절하면서 상기 흡음재를 상기 시트의 하방으로 밀어 넣는 흡음재의 삽입 수단,
    (2) 상기 시트의 양쪽 끝을 잡아 당겨 상기 흡음재의 끝 부분에 나란하게 오도록 고정 시키는 고정 수단,
    (3) 상기 롤러의 회전으로 상기 흡음재에 상기 시트가 밀착하여 부착되도록 접착시키는 접착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서, (4) 상기 흡음재에 부착된 상기 시트 외부 표면상에 이형지를 추가로 접착할 수 있도록 이형지의 접착 수단을 추가로 포함하는 고밀도 폴리에스테르 복합흡음재의 제조 장치.
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