KR20050050848A - 건축용 흡차음 단열재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 있어서, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유를 만드는 단계와; 복수의 혼합섬유를 공기유동압으로 이송하여 소정의 두께로 랜덤하게 적층하는 단계와; 적층된 복수의 혼합섬유를 가열 및 냉각하여 펠트를 만드는 단계와; 펠트 내에 난연처리제를 함침하는 단계와; 난연처리제가 함침된 펠트를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 자원을 재활용하며, 재활용되어진 자원에 기능을 부가하여 방염성, 난연성, 내곰팡이성, 단열성, 흡차음성을 향상시키며, 펠트의 형태안정성, 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음 단열재의 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은, 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유로 이루어지며 에어레이 방식에 의하여 적층된 펠트 내에 난연처리제를 함침 건조하여 난연처리한 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 관한 것이다.
자원의 해외 의존도가 높은 우리나라에서는 자원재활용에 대한 관심이 점점 더해지고 있으나, 재활용 자원에 대한 거부감이 있는 것이 지금의 현실이다.
이에, 재활용되어진 자원이라 할지라도 그 기능을 부가함으로써 재활용 자원 또한 새로운 자원이 될 수 있는 기술 개발이 필요하다. 이러한 폐섬유를 이용한 재활용 자원의 기술 개발은 저급의 농업용 단열재에서 건축물의 실내외 내장용 흡음재, 자동차용 흡음재 등에 이용되고 있다.
종래에 있어서 건축용 내외장재의 흡음 및 단열 목적으로 사용되어지는 것으로 유리섬유, 암면, 스티로폼, 폴리우레탄, PET 펠트, 재활용섬유 펠트 내에 양모를 혼합하여 제조한 펠트 등이 있다.
유리섬유 및 암면 등의 경우, 제조시 작업환경이 열악하며 시공시 작업자의 거부감이 크고, 스티로폼의 경우 화염에 취약한 단점을 가지고 있으며, 폴리우레탄의 경우 다른 소재에 비해 중량이 무거울 뿐만 아니라 고가이며 연소시 다이옥신 발생 및 재활용이 되지 않는 단점을 가지고 있으며, 재활용 섬유 펠트 내에 양모를 혼합하여 제조한 펠트는 양모의 함량에 의해 연소 성능을 발휘하며, 난연 성능에는 미흡한 성능을 가지며, 양모의 함량에 따른 원면의 가격이 높아지는 단점이 있다.
한편, 섬유상 소재를 이용하여 제조되어 난연기능이 부여된 펠트는 일반적으로 겹면(carding) 방식, 즉 얇은 필름과 같은 섬유층을 적층하는 방식으로 펠트 내에 난연처리시 적층되어진 섬유층에 의해 난연처리제의 분산성이 고르지 않을 뿐만 아니라 생산성 및 압축강도 등이 낮으며, 압축강도를 높이기 위하여 겹면 방식으로 제조되는 섬유펠트를 수평으로 누워져 있는 섬유 방향을 수직인 구조로 바꾸기 위하여 후가공 공정을 통하여 수평인 펠트를 수직으로 절단하는 공정이 추가적으로 이루어지는 단점을 가지고 있다.
이에, 본 출원인은 폐기되어지는 폐섬유를 재활용하여, 종래의 겹면 방식이 아닌 에어레이(air lay) 방식, 즉 공기 유동을 이용하여 섬유를 이송하고 이를 랜덤(random)하게 적층함으로써 공기 유동압에 의해 섬유의 두께 방향 배열을 수직에 유사한 버티컬 웹(vertical web) 형태의 구조를 형성하여, 펠트의 난연처리시 난연처리제의 분산성을 향상시키며, 펠트 내에 난연처리제의 분산 후 건조 과정에서 난연처리제의 고형분이 고형화 과정에서 섬유와 섬유 사이의 결합력을 향상시켜 펠트의 형태안정성 및 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음 단열재의 제조방법을 개발하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은, 자원을 재활용하며, 재활용되어진 자원에 기능을 부가하여 방염성, 난연성, 내곰팡이성, 단열성, 흡차음성을 향상시키며, 펠트의 형태안정성, 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음 단열재의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 있어서, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유를 만드는 단계와; 상기 복수의 혼합섬유를 공기유동압으로 이송하여 소정의 두께로 랜덤하게 적층하는 단계와; 적층된 상기 복수의 혼합섬유를 가열 및 냉각하여 펠트를 만드는 단계와; 상기 펠트 내에 난연처리제를 함침하는 단계와; 상기 난연처리제가 함침된 펠트를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 난연처리제는 섬유용 무기질 알칼리계 실리케이트를 주성분으로 하며, 상기 펠트 대 상기 난연처리제의 고형분의 중량비율은 1:0.1 내지 1:0.5 인 것이 바람직하다.
상기 혼합섬유는 상기 재활용섬유 약 60중량％ 내지 약 95중량％와, 상기 저융점 열가소성 접합체 약 5중량％ 내지 약 40중량％로 이루어지는 것이 보다 효과적이다.
상기 재활용섬유는 천연섬유, 폴리올레핀계 섬유를 포함하며, 상기 재활용섬유는 천연섬유 약 45중량％ 내지 약 60중량％와, 폴리올레핀계 섬유 약 15중량％ 내지 약 30중량％와, 아크릴계 섬유 및 울계 섬유를 포함하는 기타 섬유 약 1중량％ 내지 약 5중량％로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 저융점 열가소성 접합체는 섬도가 약 2데니어(denier) 내지 약 6데니어(denier)인 것이 바람직하다.
상기 저융점 열가소성 접합체는 용융점이 약 50℃ 내지 약 120℃에 분포하는 상기 폴리올레핀계 고분자와 용융점이 약 180℃ 내지 약 280℃에 있는 상기 폴리올레핀계 고분자 섬유를 복합해서 제조한 두 개의 용융점을 갖는 복합섬유와, 약 80℃ 내지 약 150℃에서 용융점을 갖는 상기 폴리올레핀계 섬유 고분자 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 재활용섬유의 길이는 약 0.5mm 내지 약 70mm인 것이 바람직하다.
적층된 상기 복수의 혼합섬유의 배열단면은 두께방향으로 V자, W자 형상 중 어느 하나로 이루어짐으로써, 공기 유동에 의해 랜덤하게 적층되어지는 섬유상 구조를 갖게 되어 난연처리제의 침투 및 분산을 원활하게 하며, 난연처리 후 건조공정에서 난연처리제의 고형화에 따른 섬유와 섬유간의 결합력을 증가시켜, 종래의 겹면 방식에 비해 펠트의 강도 및 흡차음성을 향상시키며, 또한 펠트의 형태안정성, 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음재를 얻을 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유(20, 도 1참조)를 마련한다.
혼합섬유(20)는 재활용섬유 약 60중량％ 내지 약 95중량％와, 저융점 열가소성 접합체 약 5중량％ 내지 약 40중량％로 이루어지는 것이 바람직하다.
재활용섬유는 산업폐기물, 생활폐기물에서 발생하는 단섬유를 주성분으로 하며, 천연섬유 및 폴리올레핀계 섬유를 포함한다. 본 발명에서의 재활용섬유의 구성은 천연섬유 약 45중량％ 내지 약 60중량％와, 폴리올레핀계 섬유 약 15중량％ 내지 약 30중량％와, 아크릴계 섬유 및 울계 섬유를 포함하는 기타 섬유 약 1중량％ 내지 약 5중량％로 이루어진다. 여기서, 재활용섬유의 길이는 약0.5mm 내지 약70mm인 것이 바람직하다.
저융점 열가소성 접합체는 용융영역이 약 50℃에서 약 120℃ 영역까지 분포하고 있는 폴리올레핀계 섬유 고분자와 용융점이 약 180℃ 내지 약 280℃에 있는 고분자 섬유를 복합해서 제조한 두 개의 용융점을 갖는 복합섬유와, 약 80℃ 내지 약 150℃에서 용융점을 갖는 폴리올레핀계 섬유 고분자 중 어느 하나로 이루어지며, 섬도는 약 2데니어(denier) 내지 약 6데니어(denier)이다. 여기서, 저융점 열가소성 접합체가 혼합섬유(20)에 포함되는 비율이 약 5중량％ 미만이면 접합체의 성능을 발휘할 수 없어 난연처리제의 처리시 형상의 유지가 어렵고 강도가 낮아지며, 약 40중량％ 초과인 경우 접합체의 성능이 너무 강하여 강도는 높아지는 반면 난연처리제의 처리시 후술할 펠트(10, 도 1참조) 내 각각의 섬유에 난연처리제의 침투에 따른 결합이 저하된다.
다음, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어진 복수의 혼합섬유(20)를 에어레이 방식, 즉 공기 유동을 이용하여 섬유를 이송하고 이를 랜덤(random)하게 적층한다. 이 때, 공기 유동압에 의해 섬유의 두께 방향 배열을 수직에 유사한 버티컬 웹(vertical web) 형태의 구조를 형성하며, 적층된 상기 복수의 혼합섬유의 배열단면이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 두께방향으로 V자, W자 형상 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에, 공기 유동에 의해 랜덤하게 적층되어지는 섬유상 구조를 갖게 되어 난연처리제의 침투 및 분산을 원활하게 하며, 난연처리 후 건조공정에서 난연처리제의 고형화에 따른 섬유와 섬유간의 결합력을 증가시켜, 종래의 겹면 방식에 비해 펠트의 강도 및 흡차음성을 향상시키며, 또한 펠트의 형태안정성, 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음재를 얻을 수 있게 된다.
이어서, 적층된 복수의 혼합섬유(20)를 가열 및 냉각하여 펠트(10)로 만든다. 펠트(10)는 두께가 약 20mm 내지 약 110mm가 바람직하다. 제조된 섬유 펠트(10)는 난연처리제 처리시 펠트(10)의 두께 보정을 위하여 제조하고자 하는 완제품의 두께 보다 섬유 펠트(10)의 두께는 약 10mm 내지 약 20mm 더하여 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 펠트(10)의 면밀도가 약 800g/㎡ 미만이면 난연처리제 처리시 형태안정성 및 제품의 치수안정성이 저하되므로, 펠트(10)의 면밀도는 약 800g/㎡ 내지 약 4500g/㎡인 것이 바람직하다. 아래 <표 1>은 펠트(10)의 두께에 따른 면밀도의 정도를 나타낸 것이다.
<표 1>펠트의 두께에 따른 면밀도.
계속하여, 펠트(10) 내에 난연처리제를 함침한다. 난연처리제는 섬유용 무기질 알칼리계 실리케이트를 주성분으로 하며, 펠트 대 난연처리제의 고형분의 중량비율은 1:0.1 내지 1:0.5 인 것이 바람직하다. 여기서, 난연처리제의 고형분 중량이 펠트 중량의 약 0.1배 미만이면 KS F 2271에 준하는 난연 3급 이하의 성능으로 난연 성능이 저하되고, 펠트 중량의 약 0.5배 이상인 경우 단위 면적당 중량이 증가하여 흡음성능이 저하된다. 또한, 난연처리제인 액상 섬유용 무기질 알칼리계 실리케이트을 주성분으로 하는 혼합물의 조성은 다음과 같이 변성소디움실리케이트 수지 60중량％ 내지 80중량％ 또는 포타시움실리케이트 수지 70중량％ 내지 90중량％, 또는 변성소디움실리케이트 수지와 포타시움실리케이트 수지 혼합물 60중량％ 내지 90중량％, 에멀젼 평균입자경이 50nm∼250nm 범위인 아크릴/스티렌 공중합체 보조수지 0.01중량％ 내지 10중량％, 표면장력조정제 0.01중량％ 내지 5.0중량％, 안정제 0.01중량％ 내지 5.0중량％, 발수제 0.01중량％ 내지 5.0중량％, 살균제 0.01중량％ 내지 2.0중량％, 동결방지제 0.01중량％ 내지 5.0중량％, 소포제 0.01중량％ 내지 3.0중량％ 및 물 5중량％ 내지 40중량％를 포함하는 섬유용 무기질 난연처리제 조성물로 이루어진 난연처리제를 펠트(10) 내 섬유 각각의 표면에 처리하여 재활용섬유로 이루어진 펠트(10)에 난연 성능을 부가한 것이다.
이어서, 난연처리제가 함침된 펠트(10)를 건조함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 펠트(10) 내의 각각의 섬유 표면에 난연처리제가 골고루 분산 함침되어, 난연처리제의 고형분이 고형화 과정에서 섬유와 섬유 사이의 결합력을 향상시키며 펠트(10)의 형태안정성 및 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음 단열재를 얻을 수 있게 된다.
한편, 이하에서는 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해, 본 발명에 따라 제조된 건축용 흡차음 단열재와 종래의 건축용 흡차음 단열재에 대해 <표 2>의 시험방법에 따라 여러 시험한 결과를 <표 3> 내지 <표 5>에 제시한다.
<표 2>재활용섬유를 이용한 건축용 흡차음 단열재의 시험방법.
설명에 앞서, 본 발명에 따라 제조된 건축용 흡차음 단열재는 전술한 바와 같이, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어진 혼합섬유(20)를 에어레이 방식에 의해 랜덤하게 적층하여 펠트(10)를 만든 후, 펠트(10) 내에 난연처리제를 함침, 건조한 것이다. 한편, 종래의 건축용 흡차음 단열재는 종래 기술에서 전술한 바와 같이 겹면 방식으로 제조된 펠트(10)에 난연처리제를 함침 건조한 것이다.
먼저, <표 3>은 <표 2>의 시험방법에 따라 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 건축용 흡차음 단열재의 난연처리제의 함량변화에 따른 시험평가 결과이다. 도시된 바와 같이, 펠트(10) 내 난연처리제의 고형분의 함량은, 펠트 대 난연처리제의 고형분의 중량비율이 1:0.1 내지 1:0.5 일 때, 흡차음 단열재의 각 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다.
<표 3>두께 50mm 일 때 난연처리제의 함량변화에 따른 시험평가 결과.
(섬유 펠트 대 난연처리제 고형분함량 비율)
다음. <표 4>는 <표 2>의 시험방법에 따라 전술한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 건축용 흡차음 단열재와 종래의 제조방법에 의해 제조된 흡차음 단열재를 각각 난연처리했을 때의 흡음률, 난연성 및 섬유 펠트(10) 내 난연처리제 분산성에 대해 시험평가한 결과로서, 본 발명에 따라 제조된 흡차음 단열재는 종래의 제조방법에 의해 제조된 흡차음 단열재에 비해 전반적으로 우수하다는 것을 알 수 있다.
<표 4>펠트의 제조방법에 따라 난연처리한 시험평가 결과.(두께 50mm)
또한, <표 5>는 <표 2>의 시험방법에 따라 전술한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 건축용 흡차음 단열재와 종래의 제조방법에 의해 제조된 흡차음 단열재를 각각 난연처리한 후, KS M 3831-1997[경질발포 플라스틱의 압축시험방법]에 따라 압축하중(kgf), 압축탄성률(kgf/cm2)를 측정하여 얻은 시험 결과치이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법이 종래의 제조방법에 비해 압축하중 및 압축탄성률에 있어서 우수하다는 것을 알 수 있다.
<표 5>겹면 방식과 에어레이 방식에 의해 제조되어 난연처리된 섬유 펠트의 압축강도 시험 비교(두께:50mm, 중량:약 50g, 시편 사이즈:100×100).
이와 같이, 본 발명에 의하면, 재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유를 공기유동압으로 이송하여 소정의 두께로 랜덤하게 적층, 가열 및 냉각하여 펠트를 만든 후, 펠트 내에 난연처리제를 함침, 건조함으로써, 폐기되어지는 폐섬유의 재활용에 따른 자원의 절약 가능하며, 재활용되어진 자원에 기능을 부가하여 방염성, 난연성, 내곰팡이성, 단열성, 흡차음성을 향상시키며, 우수한 펠트의 형태안정성, 치수안정성을 얻을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 사상은 건축용 내외장재로서의 샌드위치판넬 심재, 건축물 흡차음/단열재, 흡차음/난연 마감재, 자동차, 선박 등의 흡차음 단열재등에 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자원을 재활용하며, 재활용되어진 자원에 기능을 부가하여 방염성, 난연성, 내곰팡이성, 단열성, 흡차음성을 향상시키며, 펠트의 형태안정성, 치수안정성이 우수한 건축용 흡차음 단열재의 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 W자 배열단면을 갖는 건축용 흡차음 단열재의 부분 확대 사시도,
도 2는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 V자 배열단면을 갖는 건축용 흡차음 단열재의 부분 확대 사시도,
도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 건축용 흡차음 단열재의 펠트 내의 각각의 섬유 표면에 난연처리제의 분산상태를 현미경을 통해 촬영한 사진이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 흡차음 단열재 10 : 펠트
20 : 혼합섬유
Claims (9)
- 건축용 흡차음 단열재의 제조방법에 있어서,재활용섬유와 저융점 열가소성 접합체로 이루어지는 혼합섬유를 만드는 단계와;상기 복수의 혼합섬유를 공기유동압으로 이송하여 소정의 두께로 랜덤하게 적층하는 단계와;적층된 상기 복수의 혼합섬유를 가열 및 냉각하여 펠트를 만드는 단계와;상기 펠트 내에 난연처리제를 함침하는 단계와;상기 난연처리제가 함침된 펠트를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 난연처리제는 섬유용 무기질 알칼리계 실리케이트를 주성분으로 하며, 상기 펠트 대 상기 난연처리제의 고형분의 중량비율은 1:0.1 내지 1:0.5 인 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 혼합섬유는 상기 재활용섬유 약 60중량％ 내지 약 95중량％와, 상기 저융점 열가소성 접합체 약 5중량％ 내지 약 40중량％로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 재활용섬유는 천연섬유, 폴리올레핀계 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 재활용섬유는 천연섬유 약 45중량％ 내지 약 60중량％와, 폴리올레핀계 섬유 약 15중량％ 내지 약 30중량％와, 아크릴계 섬유 및 울계 섬유를 포함하는 기타 섬유 약 1중량％ 내지 약 5중량％로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 저융점 열가소성 접합체는 섬도가 약 2데니어(denier) 내지 약 6데니어(denier)인 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 저융점 열가소성 접합체는 용융점이 약 50℃ 내지 약 120℃에 분포하는 상기 폴리올레핀계 고분자와 용융점이 약 180℃ 내지 약 280℃에 있는 상기 폴리올레핀계 고분자 섬유를 복합해서 제조한 두 개의 용융점을 갖는 복합섬유와, 약 80℃ 내지 약 150℃에서 용융점을 갖는 상기 폴리올레핀계 섬유 고분자 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 재활용섬유의 길이는 약 0.5mm 내지 약 70mm인 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,적층된 상기 복수의 혼합섬유의 배열단면은 두께방향으로 V자, W자 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건축용 흡차음 단열재의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101449311B1 (ko) * | 2013-07-04 | 2014-10-08 | 주식회사 한국카본 | 발열체를 구비하는 발포수지 단열내외장패널 및 그 제조방법 |
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2003
- 2003-11-26 KR KR1020030084495A patent/KR20050050848A/ko not_active Application Discontinuation
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