KR20080017302A - 방음용 부직포 재료 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

건물, 전기기구 및 자동차의 내측승객실 및 외장부품 등의 구조물에서 사용하기 적합한 개량된 방음 및 단열 복합재로서, 밀도 및 조성이 조정된 적어도 하나의 공기담지 섬유층을 포함하고 소음감소, 화재 및 곰팡이 저항성에 대한 기대를 만족시키는데 필요한 적절한 결합제 및 첨가제를 채용한다. 별개로, 방음에 유용하도록 통과 기류를 감소시키고 조정하며 직조 또는 부직포 스크림을 포함하는 공기담지 구조물이 제공된다.
방음, 단열, 절연, 복합재, 공기담지, 구조물

Description

방음용 부직포 재료 및 제조방법{NONWOVEN MATERIAL FOR ACOUSTIC INSULATION, AND PROCESS FOR MANUFACTURE}
본 출원은 2005년 4월 1일 미합중국에 출원한 가특허출원 제 60/667,873호의 우선권을 주장한다. 이 출원은 "방음 및 단열재"라는 명칭이 부여되어 있다. 이 출원의 전체내용을 참조하여 본 명세서에서 채용한다.
본 출원은 또한 2005년 10월 21일 미합중국에 출원한 가특허출원 제 60/729,264호의 우선권을 주장한다. 이 출원은 "부직포 구조물 및 제조방법"이라는 명칭이 부여되었다. 이 출원의 전체내용을 참조하여 본 명세서에서 채용한다.
본 발명은 뛰어난 방음 및 단열 특성을 갖는 부직포 재료에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이런 부직포 재료의 제조공정에 관한 것이다. 또한 본 발명은 방음용으로 유용하도록 통과기류를 감소시켜 제어하는 공기담지(airlaid) 구조물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 자동차의 방음재에 관한 것이다.
본 발명은 어떤 면들은 대시패널 라이너 또는 매트, 엔진측면방화벽 단열재, 엔진측면후드 단열재, 내부차륜격납부 절연재, 트렁크실 트림 절연재, 바닥깔개 재료, 패키지 트레이 및 도어패널 등의 자동차용 음향패널 및 패딩의 제조에 관한 것이다. 또한 본 발명은 식기세척기 및 세탁기 등의 대형 가전제품용 방음재와, 건물의 외벽 및 내벽, 천정 및 바닥의 방음 및 단열재에 관한 것이다.
자동차의 내부는 바람직하게는 자동차의 프레임 및 차체를 통해 전달될 수 있는 짜증나는 소리로부터 차단되어있다. 이들 소리는 통상 타이어가 노면과 상호작용하므로 타이어로부터 생기며, 외부바람으로부터 생기거나 자동차의 엔진이나 그 외의 기계부품의 동작으로 생긴다. 이들 소리는 수 헤르츠(Hz) 내지 수천 헤르츠의 주파수를 갖는다.
음향블랭킷의 제조에는 다양한 재료가 사용되었다. 이들 블랭킷들은 자동차의 표면이나 구조패널에 설치되도록 설계 및 구성된다. 이 절연블랭킷 또는 패드는 원치 않는 교통소음 및 외부음을 약화시키거나, 차단, 흡수 또는 감쇄시킨다. 통상, 이들 블랭킷은 쇼디(shoddy; 재생모직물)이라고 불리는 재료의 형태로 형성된 재생직물섬유로 구성된다. 경우에 따라서는 발포재료가 사용될 수 있다.
당업자라면 흡음재는 흡수할 소리의 주파수의 파장의 1/4에 해당하는 두께가 가장 효과적이라는 것을 인지하고 있지만, 공간 및 비용을 현실적으로 고려하면 이용 가능한 절연복합재의 실제 두께가 제한될 수 있다. 자동차에서 사용되는 쇼디의 경우, 쇼디가 치밀하고 무거운 경향이 있기 때문에 현실적인 절연복합제 두께의 상한은 흔히 대략 25mm(1인치)라고 생각된다. 따라서, 소리감소의 전체적인 효율을 개량시키기 위해 중층(heavy layer) 또는 점탄성층(viscoelastic layer)이라고 종종 불리는 방음장벽을 쇼디재료에 적용하는 것이 기술적으로 알려져 있다. 이런 장벽재료는 카펫트부착물을 겸하거나 카펫트 제조에 포함될 수 있다. 예를 들어, 미합중국 특허 제 4,056,161호, 제 4,966,799호, 제 5,266,143호, 제 5,068,001호 및 제 6,109,389호를 참조하라. 미합중국 특허 제 3,429,728호에 개시한 바와 같이 보통 광물성을 갖는 고밀도의 불활성 분말로 고충전도로 채워진 아스팔트 조성물을 용융상태로 적용한다. 멜라민, 페놀-알데히드 및 우레아 수지 등의 열경화성 수지는 미합중국 특허 제 3,536,557호에서 교시하고 있고, 고밀도의 비닐 플라스티졸은 미합중국 특허 제 4,035,215호에 개시되어 있다. 미합중국 특허 제 4,131,664호에서는 중장벽층 또는 고밀도 장벽층을 생성하기 위해 다양한 열경화성 및 열가소성 장벽재료를 사용한다. 또한, 폴리머 차음재가 미합중국 특허 제 3,424,270호에 개시되어 있는데, 그 전체내용을 참조하여 본 명세서에서 채용한다.
이들 특허중의 많은 특허에 개시된 소음재료의 결점은 이들이 차량의 중량을 상당히 증가시킨다는 것이다. 당업자라면 최선의 방음벽은 대개 납판(lead sheeting) 처럼 무거운 고밀도의 재료이다. 그러나, 약간의 핀홀이나 크랙들이 두껍거나 무거운 방음벽의 신뢰도를 저하시킬 수 있다.
방음벽 대신에, 흡음재를 사용하였다. 흡음재는 통상 장벽재료보다 상당히 밀도가 작으며, 실제로 큰 다공성을 가질 수 있다. 그 결과, 흡음재의 음향성능이 핀홀에 의해 영향을 덜 받는다. 음향에너지를 흡수하는 것 외에도, 소리를 감소시키는 그 외의 메카니즘은 음파를 약화시키고 차단하는 것이다. 구조물 절연재의 필요조건은 자동차와 다르지만, 한쪽의 기술을 습득하면 다른 쪽에 바로 적용된다.
최종분석에서, 소리감소(차단 또는 흡수)의 실제의 물리적 기구는 문제가 되지 않는다. 전달된 소리가 일부 차단되거나 일부 흡수되더라도 인간의 귀 또는 마이크는 알 수 없다. 자동차의 방화벽에서처럼 음향패널 및 구조용 패널이 수많이 침투한 용도에서, 입사음을 차단하는데 장벽재료가 매우 효과적이기 위해서는 침투부 주위의 가스켓이 거의 완벽하여야 하기 때문에 흡음재료는 실제로 그 장벽재료보다 성능이 뛰어날 수 있다.
통상 차량의 제조에 있어서는, 차량의 각 형식 및 모델의 시트금속과 일치하도록 형상유지외형을 부여하기 위해 가열 및 가압하에서 섬유성 패널을 다이컷팅 및/또는 몰딩성형한다. 이 몰딩성형 작업에는 가열된 다이를 동반하거나 또는 차가운 재료나 흡음재 자체를 가열한 후 냉각다이에서 가압할 수 있다.
흡음 및 차음 복합재, 패드, 충전솜 또는 블랭킷의 제조 및 사용에서의 기준은 섬유원재료 자체의 비용, 고중량의 부직포 블랭킷의 처리비용 및 이런 블랭킷을 차량의 구조용 패널에 대하여 정확히 일치하도록 맞춤 몰딩성형할 수 있는 용이성이었다.
그 외의 다른 중요한 기술적 변수들은 이런 섬유성 부직포의 음향특성, 그 중량 및 이들 섬유성 부직포들이 넓은 열 및 습도변화를 받고 용매성 또는 수성 접착제에 노출될 수 있는 시간 동안의 장기간의 사용에 걸친 내구성이다.
차량의 크기 및 중량을 감소시키는 것이 연비를 향상시키는데 효과적이라고 오래전부터 알려져 왔다. 그러나, 지금까지는 예상수준의 방음성능을 유지하면서 경량의 방음재를 채용하기 위한 경제적으로 실행 가능한 선택은 없었다. 여기서는 방음재용의 경량 대체물로서 부직포 구조물을 제공하는 것을 제안한다. 게다가, 통과 기류를 감소, 제어시키는 부직포 구조물을 제공하는 것을 제안한다. 일 면에 따르면, 이 구조물은 공기담지 구조물이다.
본 발명의 이익 및 이점은 방음 및 단열 특성을 갖는 부직포 재료에 의해 달성된다. 부직포 재료는 또한 이성분 섬유재, 패드 또는 충전솜이라고 특징 지울 수 있다. 여기서 기재는 "섬유성재료", "코어" 또는 "베이스 패드"라고 동일한 의미로 부른다. 섬유를 제자리에 고정하기 위해 코어의 섬유 사이에는 결합제가 놓여진다.
일 면에 따르면, 코어는 하나 이상의 섬유층을 형성하는데, 각 층은 반드시 동일하지는 않지만 정해진 밀도 또는 조성을 갖는다. 각 섬유층은 그 대부분의 부위에서 대체로 균일한 밀도 및 두께의 섬유성 덩어리를 갖는다. 이 섬유는 열가소성 결합제, 열경화성 바인더 또는 그 조합물에 의해 고정된다. 이 결합제는 코어를 형성하는 섬유층의 총중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 50중량%의 낮은 양으로 존재한다. 바람직하게는, 결합제는 약 5중량% 내지 60중량%의 범위로 존재한다.
코어 외에도 부직포 재료는 곰팡이방지성, 난연성 또는 열경화성 수지 등의 일체형 입자들을 더 포함할 수 있다. 코어는 또한 외면에 부착된 폴리머 필름 또는 캐리어 시트를 포함하는 보조층을 가질 수 있다. 폴리머 필름은 "중층(heavy layer)"를 형성하기 위해 내부에 고밀도 입자상 충전 라텍스나 그 외의 결합제를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 충전제는 점탄성 폴리머막을 생성하여 방음재 또는 반사체로서 작용하여 베이스 패드의 음향적 특성을 더욱 향상시킬 것이다.
본 개시내용은 또한 종래의 공기담지(airlaid)기계를 사용하여 상업적인 규모로 방음재를 경제적으로 제공하는 방법을 제공한다. 부직포 재료를 제조하기 위한 바람직한 연속공정에서는 세 개 이상의 성형헤드를 갖는 공기담지기계 상에 섬유층들이 연속적으로 형성되므로 이 섬유층들이 섬유층들의 계면에서 서로 일체로 결합하여 코어 또는 베이스 패드를 형성하게 된다. 공기담지패드는 하나 이상의 헤드를 갖는 기계를 다수 회 통과함에 의해서도 제조할 수 있다. 그리고 일측 또는 양측의 대부분의 표면상의 베이스 패드에는 보조층이 부가되거나 또는 코어 내에 개별층으로서 부가될 수 있다. 이렇게 쇼디라고 알려진 종래의 재생섬유재료와 비교하여 중량이 상당히 감소된 부직포 재료의 중요한 방음특성이 얻어진다.
본 발명의 다양한 부직포 재료는 중량면에서 특히 양호한 흡음재이다. 이는 실험실 음향투과 시험(LSTT)에서 샘플 성능에 의해 입증된다. 이 스크리닝 임상실험은 샘플의 일측면에서 "화이트노즈"의 증폭원을 사용하고 샘플의 타측면에서 데시벨미터의 마이크로폰을 사용한다. 입사음의 90dB 음향레벨에서 5-15dB의 소음감소가 얻어졌다. 그 외의 표준음향시험들도 이들 공기담지재료의 중량 당 뛰어난 성능을 나타낸다. 예를 들어, 두 개의 마이크로폰을 갖는 ASTM E1050-98로서 또는 단일 가동 마이크로폰을 갖는 ASTM C384로서의 임피던스관 음향흡수시험(Impedance Tube Sound Absorption)을 실시하였다. 이런 시험은 100 - 6300Hz의 넓은 주파수범위를 포괄한다.
표준음향시험과 LSTT 스크리닝 시험 사이의 주요한 차이는, 임피던스 튜브 사운드 흡수시험의 경우는 마이크로폰이 음원과 동일한 샘플의 측면에 있는 반면 LSTT의 경우는 샘플이 마이크로폰과 음원 사이에 있다. 임피던스 튜브 사운드 흡수시험은 또한 주파수관련 음향특성의 세부항목을 기록하는 반면 LSTT는 화이트노즈의 크기를 측정하기만 한다.
일 구체예에서, 건조오븐을 통과하기 전에 공기담지기계 내에서 섬유성재료의 공기담지 웨브를 라텍스 바인더 또는 도막으로 분무한다. 이렇게 보조층이 제조된다. 상황에 따라서 이 라텍스는 예를 들어 탄산칼슘 또는 황산바륨 등의 고밀도 미세분말 충전재용 캐리어이다. 이 충전재는 물에서의 불용성, 비용, 밀도, 가용입자크기, 및 예상되는 처리 및 사용조건에서의 화학적 및 물리적 안정성에 따라서 선택된다.
일 구체예에 따르면, 코어 또는 베이스 패드를 포함하는 부직포 재료가 제공된다. 이 코어는 섬유성 재료로서:
(A) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유; 및
(B) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더를 포함하는데, 여기서 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며,
(C) 상기 코어는 평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm이며,
(D) 상기 베이스 패드는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.10g/cm2 이며,
(E) 상기 부직포 재료는 LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 5데시벨 이상이다.
상황에 따라서, 상기 부직포 재료는:
(F) 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며 상기 부직포 재료의 표면과 일체로 된 직조 또는 부직포 캐리어를 더 포함한다.
상기 부직포 재료는:
(G) 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm이며 상기 부직포 재료의 외측면상에 존재하거나 또는 상기 부직포 재료의 코어 내의 별개의 내층으로서 존재하는 가소성 재료를 포함하는 보조층을 더 포함한다.
상기 부직포 재료의 다른 실시예는:
(H) 난연제; 및
(I) 방수제를 더 포함한다.
본 발명의 다른 면은 1050m2, 2550m2, 또는 심지어 50m2 이하의 면적을 갖는 부직포 재료의 패널이다. 상기 패널은 열 및 압력의 인가하에서 보유 형상으로 몰딩성형된다.
본 발명의 범위내에는 전술한 바와 같이 건물의 구조부재 또는 표면, 차량, 또는 전기기구 및 여기에 부착된 부직포 재료를 포함한 단열구조물이 있다. 본 발명의 다른 실시예는 전술한 바와 같은 부직포 재료가 부착되거나 적용되거나 또는 그렇지 않으면 실내장식재료, 카페트류 또는 구조부재 또는 표면과 접촉하고 있는 음감쇠 적층물에 관한 것이다. 부직포 재료는 열 및 압력의 인가하에서 보유형상으로 몰딩성형될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 용기 및 전술한 바와 같은 부직포 재료를 포함하는 물체포장이다.
본 발명의 범위내에는 부직포 재료의 제조방법이 있는데, 이는:
(1a) 하나 이상의 성형헤드로부터 이동하는 소공을 갖는 와이어 상에 이하의 (A),(B)를 포함하는 혼합물을 피착시켜서 부직포 재료의 코어를 형성하는 단계,
(A) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유,
(B) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더, 여기서 상기 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며,
(2a) 상기 부직포 재료를 가열하여 매트릭스 섬유 및 바인더의 혼합물을 단단하게 하는 단계, 또는
(1b) 이하의 (A)를 소공을 가지며 이동하는 와이어 상에 피착하는 단계,
(A) 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm인 직조 또는 부직포 캐리어,
(2b) 이하의 (B), (C)를 포함하는 혼합물을 하나 이상의 성형캐리어로부터 상기 캐리어에 피착하여 부직포 재료의 베이스 패드를 형성하는 단계, 및
(B) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유, 및
(C) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더, 여기서 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며, 따라서 상기 캐리어는 상기 부직포 재료의 표면과 일체로 되어 있으며,
(3) 상기 부직포 재료를 가열하여 상기 매트릭스 섬유 및 바인더의 혼합물을 단단하게 하는 단계를 포함하는데,
(D) 상기 코어는 평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm이며,
(E) 상기 코어는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.10g/cm2 이며,
(F) 상기 부직포 재료는 음향전송감소가 LSTT 음향전송시험에서 5데시벨 이상이다.
이 방법은:
(4) 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm이며, (A) 상기 코어의 표면상에 존재하거나, (B) 상기 부직포 재료내의 별개의 내층으로서 존재하는 가소성 재료를 포함하는 보조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 연속 공기담지 공정이다.
여기서 개시하는 부직포 재료에 대한 다른 면은 부직포 섬유재료의 표면을 따라서 얇고 가벼운 "스크림"을 배치하는 것이다. 일 실시예에서, 이하를 포함하는 부직포 구조물이 제공된다:
(A) 내측면 및 외측면을 가지며, 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림; 및
(B) 상기 스크림의 내측면과 접촉하고 있으며, 내측면 및 외측면을 갖는 부직포 재료의 내측면; 상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이고 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는데, 상기 중량%는 상기 부직포 재료의 총중량에 대한 것이며,
(C) 상기 스크림의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막; 및 상황에 따라서는
(D) 상기 부직포 재료의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막.
다른 실시예에서는, 이하를 포함하는 부직포 구조물이 제공된다:
(A) 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지며, 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림;
(B) 상기 스크림의 제 1 표면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막; 및 상황에 따라서는,
(C) 상기 스크림의 제 2 표면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막.
또한 본 발명의 범위내에는 부직포 구조물의 제조방법이 있는데, 이는:
(1) 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림에 내측면 및 외측면을 제공하는 단계;
(2) 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는 부직포 재료를 상기 스크림의 내측면에 공기담지시키는 단계;
(3) 상기 스크림의 외측면에 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막을 피착하는 단계; 및 상황에 따라서는,
(4) 상기 부직포 재료의 외측면에 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막을 피착하는 단계를 포함한다.
상기 부직포 재료 및 구조물은 자동차의 방음재로서의 효용을 갖는다. 자동차의 부직포의 효용이외에도, 이 재료 및 구조물은 대형가전제품에서 발생하는 음을 억제하고 건물 및 사무실 작은방 영역의 방음재를 제공하는데도 유효하다. 벽, 바닥 및 천정에 공기담지 절연재를 사용하는 것도 본 발명의 이런 면의 범위 내에 있다.
어떤 용도에서는 섬유성 부직포 재료를 몰딩성형 작업하여 여러 가지 용도, 예를 들어 자동차 또는 대형가전제품의 형식 및 모델의 각각에 고유한 형태의 부분을 만들 수 있다. 가열 및 가압 조건하에서 섬유성 코어의 결합제가 경화되어 주문형상을 보유할 수 있게 된다. 그 후, 압력을 해제하고 패널을 몰드로부터 추출한다.
통상적으로, 이 섬유성 재료는 곰팡이에 저항하고 난연성을 갖게 하거나 심지어 자체소화성(self-extingusing)을 갖도록 처리될 것이다. 절연재료가 내수성 또는 방수성인 것이 바람직한 일부 용도에서는 예를 들어 파라핀 또는 실리콘오일 등의 내수제를 적용한다.
본 발명의 상기 열거한 특징들을 보다 잘 이해할 수 있도록 몇 장의 도면을 여기에 첨부한다. 그러나, 첨부한 도면들은 본 발명의 선택된 실시예들만을 예시하는 것으로서 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각해서는 안되며 본 발명은 동등하게 효과적인 실시예 및 용도를 인정한다는 것을 알아야 한다.
도 1 내지 도 5는 다양한 실시예에서의 부직포 공기담지 재료의 단면도이다.
도 1은 동질상태의 공기담지 베이스 패드의 단면도.
도 2은 공기담지 패드의 일측면에 단일층의 몰딩성형 가능한 열가소성 또는 열경화성 폴리머 바인더가 적용된 도 1의 패드의 단면도. 이런 방식으로 공기담지 구조물이 형성된다.
도 3은 공기 담지 부직포 구조물의 다른 배치도. 도 3은 패드의 양측면에 폴리머 바인더층이 적용된 도 1의 패드의 단면도를 나타낸다.
도 4는 공기담지 부직포 구조물의 다른 배치도. 도 4는 베이스 패드의 일측면이 폴리머 바인더층을 수용하는 한편 타측면이 "중"층을 수용하는 도 1의 패드의 단면도를 나타낸다. 상기 중층을 형성하기 위해 폴리머 바인더 속에 고밀도 필러가 분산되어 있다.
도 5는 공기담지 부직포 구조물의 또 다른 배치도. 도 5는 공기담지 패드의 일측면에 중층이 적용된 도 1의 패드의 단면도를 제공한다.
도 6은 수직입사흡음율을 나타내는 카르테시안 좌표이다. 주파수가 흡수계수에 대하여 표기되어 있다.
도 7은 공기담지 부직포 구조물의 또 다른 배치상태의 사시도이다. 여기서는 스크림 및 섬유성 베이스 패드가 도시되어 있다. 이 스크림은 예시의 목적으로 베이스 패드의 내측면으로부터 분해되어 있다.
도 8은 본 발명의 부직포 재료의 다양한 위치예를 예시하는 차량의 일반적인 개략측면도이다.
도 9는 천정타일로서 형성된 부직포 구조물의 사시도이다. 이 타일은 장식용 외층을 포함한다.
정의
여기서 사용하는 바와 같은 용어 "섬유성 재료" 및 "매트릭스 섬유"는 합성섬유 또는 셀룰로스 섬유를 말한다.
"스크림"은 섬유성의 직조 또는 부직층 재료를 모두 의미한다. 스크림은 공기담지공정에서 캐리어 시트로서 사용할 수 있거나 전환공정에서 예비성형 공기담지 또는 그 외의 다른 부직포 재료와 결합될 수 있다. 경우에 따라서 캐리어와 스크림이라는 용어는 동일한 의미로 사용될 수 있다.
실험실 음향투과 시험, 또는 LSTT는 패드 샘플의 일측면에 "화이트노즈"의 증폭원을 사용하고 샘플의 타측면에 데시벨미터의 마이크로폰을 사용하는 실험실 스크리닝 시험을 말한다. 입사음의 90dB의 음향레벨을 이용한다.
"코어"는 베이스 섬유성재료를 의미하는 것으로서 여기서는 "섬유성재료", "코어" 또는 "베이스패드"와 동일한 의미로 부른다.
특정 구체예의 설명
도 1 - 도 5는 다양한 구체예에서 공기담지 부직포 재료의 단면도이다. 먼저, 도 1은 균질한 베이스패드 또는 "코어"(10)의 단면도를 나타낸다. 공기담지 패드(10)는 매트릭스섬유 및 코어바인더로 제조된 공기담지 부직포 구조물을 정의한다. "매트릭스섬유"는 합성섬유 및 셀룰로스 섬유를 모두 말한다. 바람직하게는 이 섬유는 패드 및 모든 보조층이나 재료의 형성 또는 접합중에 절대로 용융 또는 용해하지 않는다.
패드(10)용 매트릭스섬유로서 사용하는 데는 다양한 천연섬유 및 합성섬유가 적합하다. 바람직한 매트릭스 섬유는 셀룰로스 섬유이지만, 매트릭스 섬유는 또한 합성섬유나 또는 셀룰로스 섬유 및 합성섬유의 혼합물도 될 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 셀룰로스 섬유재료로는 침엽수목재 섬유 및 활엽수목재 섬유 둘다 포함된다. M. J. Kocurek & C. F. B. Stevens, Pulp and Paper Manufacture -- Vol . 1: Properties of Fibrous Raw Materials and Their Preparation for Pulping, The Joint Textbook Committee of the Paper Industry, pp. 182 (1983)(그 전체내용을 여기서 참조하여 채용한다)를 참조하라. 침엽수목재의 전형적인 종류들은 슬래시파인(slash pine), 잭파인(jack pine), 라디아타파인(radiata pine), 로블롤리파인(loblolly pine), 백송(white spruce), 롯지폴파인(lodgepole pine), 미국삼나무(redwood), 및 더글러스퍼( Douglas fir)에서 유래되는 것이다. 북미의 남방 침엽수목재 및 북방 침엽수목재와 세계 다른 지역의 침엽수목재를 사용할 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 활엽수목재 섬유는 오크(oak), 지너스 쿼커스(genus Quercus), 단풍나무(maple), 지너스 에이서(genus Acer), 포플러(poplar), 지너스 포풀러(genus Populus) 또는 그 외의 통상의 펄프종으로부터 얻어진다. 일반적으로 침엽수목재 섬유가 바람직한데 이는 T233 cm-95로 측정한 섬유길이가 길기 때문이며, 남방의 침엽수목재 섬유가 바람직한데 이는 T234 cm-84로 측정한 거칠기가 크기 때문이며, 이에 따라서 북방 침엽수목재 또는 남방 활엽수목재 섬유에 대한 파괴하중으로 측정한 고유섬유강도가 커지게 된다.
그 외에 적합한 셀룰로스 섬유로는 에스파토 그라스(Esparto grass), 바가 스(bagasse), 쥬트(jute), 라미(ramie), 케나프(kenaff), 사이잘(sisal), 마닐라삼(abaca), 인도대마(hemp), 아마(flax) 및 그 외의 리그나스계 및 셀룰로스 섬유원으로부터 유래된다. 또한 코튼린터펄프(cotton linter pulp), 교차결합된 셀룰로스계섬유 등의 화학변성 셀룰로스, 및 버카이 HPF(Buckeye HPF) 등의 고순도 셀룰로스 섬유도 이용할 수 있다. 이런 섬유들은 미합중국, 테네시주, 멤피의 Buckeye Technologies Inc.에서 구입할 수 있다.
섬유성재료는 어떤 펄프화공정에 의해서도 자연상태로부터 제조할 수 있다. 이런 공정으로는 화학적 펄프화, 기계적 펄프화, 열기계적 펄프화(TMP) 및 화학열기계적 펄프화(CTMP) 공정이 포함된다. 이들 산업적 공정들은 R.G. Macdonald & J.N. Franklin, Pulp and Paper Manufacture in 3 volumes; 2" Edition, Volume 1: The Pulping of Wood, 1969; Volume 2: Control, Secondary Fiber, Structural Board, Coating, 1969, Volume 3: Papermaking and Paperboard Making, (1970), The joint Textbook Committee of the Paper Industry, and in M.J. Kocurek & C.F.B. Stevens, Pulp and Paper Manufacture, Vol. 1: Properties of Fibrous Raw Materials and Their Preparation for Pulping, The Joint Textbook Committee of the Paper Industry, p. 182 (1983)에 상세히 설명되어 있다. 이들 양자의 참고문헌의 전체내용을 참조하여 여기서 채용한다.
패드(10)용 매트릭스 섬유로서 사용되는 셀룰로스 섬유는 남방 침엽수목재 크라프트, 북방 침엽수목재 크라프트, 활엽수목재, 유칼립투스, 대지(mechanical), 재생지 및 레이욘 중에서 하나 이상으로 된 재료원에서 유래할 수 있다. 바람직하 게는, 남방 침엽수목재 크라프트, 북방 침엽수목재 크라프트 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 보다 바람직하게는 남방 침엽수목재 크라프트를 사용한다. 바람직하게는 패드(10)을 형성하는 섬유성 재료는 크라프트법 또는 아황산법 등의 화학적 펄프화 공정에 의해 제조한다. 크라프트 공정이 특히 바람직하다. 크라프트 법으로 남방 침엽수목재로부터 제조한 펄프는 대체로 SSK라고 부른다. 마찬가지로, 남방 침엽수목재, 북방 침엽수목재 및 북방 활엽수목재는 각각 SHK, NSK 및NHK로 지정한다. 매우 낮은 리그닌 레벨로 탈리그닌화된 섬유인 표백펄프(bleached pulp)가 바람직하지만, 특히 알칼리 안정성이 문제가 되지 않는다면 경우에 따라서는 저렴한 비용 때문에 비표백 크라프트 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 산업적으로 컬리섬유(curly fiber)라고도 알려진 교차결합된 셀룰로스계섬유도 유리한데, 특히 극히 큰 캘리퍼(두께)의 부직포 재료를 얻을 필요가 있고 구조물(10)의 탄력성을 유지할 필요가 있을 때 그렇다. 교차결합 섬유는 미합중국 특허 제 4,898,462호, 제 4,889,595호, 제 4,888,093호 및 제 4,822,453호에 설명되어 있는데, 이들 모든 특허의 전체내용을 여기서 참조하여 채용한다. 판지 및 신문인쇄용지로 만든 재생 셀룰로스 섬유는 그 재생섬유가 공기담지기계의 기류에 들어가기에 충분히 개성화될 수 있다면 또 다른 재료원이 된다.
이 셀룰로스 섬유는 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 합성섬유와 혼합할 수 있다. 매트릭스 섬유로서 사용하기에 적합한 합성섬유로는 셀룰로스 아세테이트, 폴리올레핀(폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등), 나일론, 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등), 염화비닐, 및 비스코스 레이 욘, 유리섬유, 세라믹섬유 및 기술적으로 알려진 다양한 이성분 섬유 등의 재생 셀룰로스가 포함된다. 이성분 섬유는 본 발명의 부직포 재료에서 매트릭스 섬유로서 작용할 수 있는데, 이 섬유는 바인더 섬유로서의 역할과 관련하여 이하에서 보다 상세히 설명하고 논의할 것이다.
매트릭스 섬유로서 또는 복합바인더 섬유로서 다양한 구체예에서 사용하기에 적합한 그 외의 합성섬유로는 비제한적인 예로서 아크릴, 폴리아미드(예를 들어, 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 12, 폴리아스파라긴산, 폴리글루타민산 등), 폴리아민, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴(예를 들어, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 메타크릴산 및 아크릴산의 에스테르 등), 폴리카보네이트(예를 들어, 폴리비스페놀 A 카보네이트, 폴리프로필렌 카보네이트 등), 폴리디엔(예를 들어, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리노르보멘 등), 폴리에폭시드, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리카프로락톤, 폴리글리콜라이드, 폴리락타이드, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발러레이트, 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리프로필렌 숙시네이트 등), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜(폴리에틸렌 옥사이드), 폴리부틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리옥시메틸렌(파라포름알데히드), 폴리테트라메틸렌 에테르(폴리테트라히드로푸란), 폴리에피클로로히드린 등), 폴리플루오로카본, 포름알데히드 폴리머(예를 들어, 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 페놀 포름알데히드 등), 천연폴리머(예를 들어, 셀룰로스, 키토산, 리그닌, 왁시 등), 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프 로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부텐, 폴리옥텐 등), 폴리페닐렌(예를 들어, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에테르 설폰 등), 실리콘 함유 폴리머(예를 들어, 폴리디메틸 실록산, 폴리카보메틸 실란 등), 폴리우레탄, 폴리비닐(예를 들어, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 알콜의 에스테르 및 에테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리스티렌, 폴리메틸스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리메틸 비닐 에테르, 폴리에틸 비닐 에테르, 폴리비닐 메틸 케톤 등), 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 및 코폴리머(예를 들어, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리에틸렌-코-아크릴산, 폴리부틸렌 테레프탈레이트-코-폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리라우릴락탐-블록-폴리테트라히드로푸란 등)이 포함된다.
베이스 패드 내의 매트릭스 섬유는 바람직하게는 코어 또는 패드 재료(10)의 총중량에 대하여 약 30중량% 내지 약 95중량%의 양으로 존재한다. 보다 바람직하게, 코어 내에 매트릭스 섬유는 패드(10)의 총중량에 대하여 약 40중량% 내지 약 95중량%의 양으로 존재하거나, 또는 바람직하게는 약 55중량% 내지 약 90중량%의 양으로, 보다 바람직하게는 약 60중량% 내지 약 80중량%의 양으로 존재한다.
매트릭스 섬유는 바인더로 고정된다. 바인더가 존재할 때 바인더의 목적은 재료들을 서로 통합시켜 고정하는 것이다. 매트릭스 섬유와 바인더는 함께 코어 또는 베이스 패드(10)를 형성한다.
부직포 재료에 사용하기에 적합한 바인더는 다양한 복합바인더섬유 또는 그 혼합물, 다양한 라텍스 또는 그 혼합물, 또는 다양한 라텍스나 그 혼합물과 혼합된 이성분 섬유 또는 그 혼합물이 될 수 있는데, 이 것은 열가소성 물질, 열경화성 물 질 또는 그 혼합물리 될 수 있다. 열가소성 분말은 다양한 구체예에서 사용할 수 있으며, 미세분말, 칩 또는 입자형태로 부직포 섬유성 재료에 포함될 수 있다.
코어 및 외피를 갖는 이성분 섬유는 기술적으로 알려져 있다. 부직포 재료, 특히 공기담지법으로 제조된 부직포 재료의 제조에는 많은 다양한 이성분 섬유가 사용된다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 다양한 이성분 섬유는 미합중국 특허 제 5,327,885호 및 제 5,456,982호에 개시되어 있는데, 본 명세서에서는 그 전체 내용을 참조하여 채용한다. 이성분 섬유 제조회사의 예로는 KoSA(노스켈리포니아주의 살리스버리), Trevira(독일의 Bobingen) 및 ES Fiber Visions(조지아주의 아테네)가 포함된다.
본 발명의 다양한 구체예에서 유용한 것은 가역 열적특성이 향상된 다성분 섬유이다. 이런 섬유는 미합중국 특허 제 6,855,422호에 설명되어 있는데, 이 특허의 전체내용을 본 명세서에서 참조하여 채용한다. 이런 재료들은 상 변화재(phase changer) 또는 온도조절재료로서 기능한다. 일반적으로 상변화재는 열에너지를 흡수하거나 방출하여 열유량을 감소시키거나 제거하는 능력을 갖는다. 일반적으로, 상변화재료는 온도안정화범위에서 또는 온도안정화범위내에서 열유량을 감소시키거나 제거하기 위해 열에너지를 흡수하거나 방출할 수 있는 능력을 갖는 어떤 물질이나 물질혼합물도 포함할 수 있다. 이 온도안정화범위는 특정의 전이온도 또는 전이온도범위를 포함할 수 있다.
구조용 단열재 시장에서 대상이 되는 구체예는 공기담지기계의 범용성을 이용하여, 공기담지 패드(10) 속에 6시간 또는 8시간 후에 방출하도록 열 또는 냉기 를 저장할 수 있는 섬유, 입자 또는 마이크로캡슐을 투입하는 것이다. 이 입자들은 이런 입자들로 절연된 건물용 광열비를 절감시킨다.
부직포 구조물의 다양한 구체예와 함께 사용되는 상변화재는, 통상 상변화재가 두 상태, 예를 들어 액체상태와 고체상태, 액체상태와 기체상태, 고체상태와 기체상태, 또는 고체상태와 고체상태 사이에서 전이하는 것처럼 열을 흡수하거나 방출하는 동안에 열에너지의 유동을 저지할 수 있을 것이다. 이런 작용은 보통 일시적인 것으로서, 상변화재의 잠열이 가열 또는 냉각 공정 중에 흡수되거나 방출될 때까지 일어날 것이다. 열에너지는 상변화재에 저장되거나 상변화재로부터 제거될 수 있으며, 상변화재는 통상 열원 또는 냉기원에 의해 효과적으로 충전될 수 있다. 적절한 상변화재를 선택함으로써, 수많은 제품중의 어느 제품에서도 사용할 수 있도록 다성분 섬유를 설계할 수 있다.
이성분 섬유는 그 코어 및 외피 성분으로서 다양한 폴리머를 채용할 수 있다. PE(폴리에틸렌) 또는 변성PE를 갖는 이성분 섬유는 보통 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 PP(폴리프로필렌) 코어를 갖는다. 일 구체예에 있어서, 이성분 섬유는 폴리에스테르로 만들어진 코어와 폴리에틸렌으로 만들어진 외피를 갖는다. 다른 방안으로서, PP(폴리프로필렌) 또는 변성PP 또는 PE 외피를 갖거나 또는 외피로서 PP 및 변성PE의 화합물을 갖거나 코폴리에스테르 외피(여기서 코폴리에스테르는 통상 PET 또는 PP 코어를 갖는 이소프탈산 변성 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)이다)를 갖는 다성분 섬유, 또는 PP 외피-PET 코어 및 PE 외피-PP 코어 및 Co-PET 외피 섬유를 이용할 수 있다.
섬유의 데니어는 바람직하게는 약 1.0dpf 내지 약 4.0dpf, 보다 바람직하게는 약 1.5dpf 내지 약 2.5dpf의 범위이다. 섬유의 길이는 바람직하게는 약 3mm 내지 약 12mm, 보다 바람직하게는 약 4.5mm 내지 약 7.5mm이다.
코어 또는 베이스 패드(10)에 사용되는 이성분 섬유로서는 동심형상, 편심형상, 도중해(islands-in-the-sea)형상, 및 나란한 형상을 포함한 다양한 기하학적 구조를 사용할 수 있다. 총 섬유의 코어 및 외피 성분의 상대 중량%는 변화될 수 있다.
본 발명의 다양한 구체예에 유용한 다른 종류의 바인더는 예를 들어 분말상 폴리에틸렌 등의 분말형태의 열가소성재료이다.
본 발명의 부직포 재료 및 코어(10)에는 다양한 라텍스 바인더가 사용하기 적합하다. 일 예는 AirFlex 124 등의 에틸 비닐 아세테이트 코폴리머이다. AirFlex 124는 펜실바니아주, 알렌타운의 Air Products 사에서 구입할 수 있다. AirFlex 124는 약 10%의 고형분과 음이온성 계면활성제인 약 0.75중량%의 AEROSOLR OT를 갖는다. AEROSOLR OT는 뉴저지주, 웨스트 패터슨의 Cytec Industries 사로부터 구입할 수 있다. 스티렌 부타디엔 및 아크릴 바인더 등의 다른 종류의 에멀션 폴리머 바인더도 사용할 수 있다. BINDERS AIRFLEXR 124 및192는 펜실바니아주, 알렌타운, Air Products 사에서 구입할 수 있는데, 이는 에멀선에 예를 들어 산화티탄 등이 분산된 것 같은 유백제 및 표백제를 선택적으로 갖는다. 스티렌-부타디엔, 아크릴, 및 카복실화 스티렌 부타디엔 아크릴로니트릴(SBAN) 등의 그 외의 종 류의 에멀션 폴리머 바인더도 사용할 수 있다. 카복실화 SBAN은 노스캐롤리나주, 리서치 트라이앵글 파크의 Dow Reichhold Specialty Latex LLC로부터 제품 68957-80으로서 구입할 수 있다. 미시건주, 미드랜드의 Dow Chemical Company 사는 예를 들어 변성스티렌부타디엔(S/B) 라텍스 CP 615NA 및CP 692NA,및 예를 들어 CP6810NA 등의 변성스티렌아크릴레이트(S/A) 등의 다양한 적절한 라텍스 바인더의 공급원이다. 1999년 3월에 개최된 캘리포니아주, 아나하임에서의 제 217차 미국화학회(merican Chemical Society (ACS)) 회의에서의 Mohamed S. El-Aasser (편집자), Carrington D. Smith (편집자), I. Meisel (편집자), S. Spiegel (공동편집자), CS. Kniep (편집보좌)의 국제표준도서번호(ISBN) 3-527-30134-8의 Emulsion Polymers, 및 Jossey-Bass, Wiley가 발행한 Peter A. Lovell (편집자), Mohamed S. El-Aasser (편집자)의 국제표준도서번호(ISBN) 0-471-96746-7의 Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers에 다양한 적합한 라텍스가 논의되었다. 또한, 사우스캐롤리나주 26706, 올드 리치버그 로드의 Specialy Polymers, Inc.에서 생산하는 다양한 아크릴, 스티렌-아크릴 및 비닐 아크릴 라텍스도 유용하다. 또한 Rohm and Hass 에서 생산하는 RhoplexTM 및 PrimaTM 아크릴레이트 에멀션 폴리머도 유용하다.
부직포 재료의 코어(10)의 바인더로서 유용한 것 외에도, 라텍스(도시하지 않음)는 가루발생을 제어하기 위해 부직포 재료(10)의 외측면중의 일측면 또는 양측면에 사용될 수 있다. 이 경우, 사용량은 각 표면(2)에서 약 2 내지 약 10gsm의 범위가 될 것이다.
매트릭스 섬유 및 코어 바인더를 포함하는 코어 또는 패드(10)는 약 200gsm 내지 약 3000gsm의 평량을 갖는다. 어떤 구체예에서, 패드(10)는 평량이 약 200gsm 내지약 1500gsm이며, 다른 구체예에서는 약 1600gsm 내지 약 3000gsm이다.
어떤 구체예에서, 평량은 약 300gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 400gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 500gsm 내지 약 3000gsm, ㄷ다른 구체예에서는 약 600gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 700gsm 내지 약 3000gsm, 다른 구체예에서는 약 800gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 900gsm 내지 약 3000gsm, 다른 구체예에서는 약 1000gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 1100gsm 내지 약 3000gsm, 다른 구체예에서는 약 1200gsm 내지 약 3000gsm; 다른 구체예에서는 약 1300gsm 내지 약 3000gsm, 다른 구체예에서는 약 1400gsm 내지 약 3000gsm; 또 다른 구체예에서는 약 1500gsm 내지 약 3000gsm의 범위가 될 수 있다.
코어 또는 패드(10)는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.10g/cm2이다. 보다 바람직하게는 패드(10)는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.06g/cm2, 그리고 어떤 구체예에서는 약 0.017g/cm2 내지 약 0.045g/cm2 이다.
다른 구체예에서, 부직포 재료 또는 코어(10)는 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm 인 직포 또는 부직포 캐리어를 포함한다. 이 캐리어는 부직포 재료의 표 면(2)과 일체로 되어있으며 도 1에는 따로 도시되어 있지 않다. 예시의 목적으로 도 11에서 캐리어는 층(11)으로 생각되지만 코어(10)의 아래에 있을 것이다.
셀룰로스 섬유 또는 합성 섬유로 만들어진 기술적으로 공지된 다양한 부직포 캐리어를 사용할 수 있다. 부직 합성섬유는 스펀본드(spunboded), 멜트블로운(meltblown) 또는 스펀레이스(spunlaced)될 수 있다. 일 예는 HYBONDTM 으로 알려진 스펀본드식 폴리프로필렌 부직포이다. 이것은 스펀레이드(spunlaid)(연속필라멘트) 열접합 폴리프로필렌 부직포로서, 평량이 20, 40, 50, 60, 70, 100, 120 및 150g/m2 이며, 이태리, 로베르토 38068, Via Fornaci 15/17의 Texbond s.p.a. 에서 시판한다. 균일한 표면, 높은 인열강도 및 높은 다공성을 갖는 폴리에스테르 스펀본드식 부직포를 사용할 수 있다. 칼렌더링, 니들링, 화학법 또는 이들 방법의 조합에 의해 접합되어 불규칙하게 배향된 폴리에스테르 필라멘트로 제조되어 평량이 15-500g/m2 인 폴리에스테르 스펀본드식 부직포는 독일연방공화국 Bobingen 86399, Max-Fischer-Strasse 11의 Johns Manville Sales GmbH에서 구입할 수 있다.
직조섬유로는 천, 직물, 안감이 없는 카페트재료와, 다양한 천연섬유, 합성섬유 및 그 혼합물로 만들어진 그 외의 직조재료가 포함되며, 캐리어로서 사용될 수 있다. 캐리어로서는 니들펀치식 부직포 직물을 사용할 수 있다. 다른 방법으로서, 위스콘신주 54956, 니나, 노스 레이크 스트리트 249의 Cellu Tissue Co. (현재는 Cellu Tissue Neenah)에서 생산하는 3023 셀룰로스계 캐리어 티슈(18g/m2)를 이용할 수도 있다.
부직포 방음구조물의 다른 구체예들을 여기서 제공한다. 도 2는 방음구조물(20)의 다른 구체예의 단면도를 나타낸다. 이 구조물(20)은 매트릭스 섬유를 갖는 도 1의 코어(10)와 바인더를 포함하는 부직포 재료이다. 코어 또는 공기담지재료(10)의 일측면에는 보조층(11)이 적용된다. 보조층(11)은 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm 인 가소성 재료를 포함한다. 바인더층(11)은 바람직하게는 도 1의 표면(2)처럼 부직포 구조물(20)의 패드(10)의 외측면상에 있다. 그러나, 바인더층(11)은 코어 또는 베이스패드(10) 내에 별개의 내층으로서 존재할 수도 있다.
바인더층(11)을 형성하는 가소성 재료는 전술한 합성섬유 중의 1종 이상이 될 수 있다. 다른 방법으로서, 가소성 재료는 전술한 라텍스 고형물 중의 1종 이상이 될 수 있다. 또 다른 방법으로서, 가소성 재료는 핫멜트 접착제 등의 그 외의 다양한 열가소성 재료 또는 열경화성 재료 중의 하나가 될 수 있다. 일 관점에서, 보조층은 몰딩성형 가능한 열가소성 또는 열경화성 폴리머 바인더 재료이다. 이 가소성 재료가 라텍스 고형물로부터 유래한 것일 경우, 이 재료는 부직포 코어 또는 패드(10)에 적용되기 전에 젖은 라텍스 속에 합체되는 필러를 포함할 수 있다. 적절한 필러로는 예를 들어, 황화물, 산화물, 탄화물, 요오드화물, 붕화물, 탄산염 또는 황산염 등의 음이온성 부분을 바나듐, 탄탈륨, 텔루륨, 토륨, 주석, 텅스텐, 아연, 지르코늄, 알루미늄, 안티몬, 비소, 바륨, 칼슘, 세륨, 크롬, 구리, 유로퓸, 갈륨, 인듐, 철, 납, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 네오븀, 니켈, 니오븀, 오스뮴, 팔라듐, 플라티늄, 로듐, 은, 소듐, 또는 스트론튬 중의 1종 이상과 함께 갖는 재료가 포함된다. 바람직한 필러로는, 탄산칼슘, 황화바륨, 황화납, 요오드화납, 붕화토륨, 탄산납, 탄산스트론튬 및 마이카가 포함된다.
언급한 바와 같이, 보조층(11)은 펜실바니아주 19106, 필라델피아, 인디펜던스 몰 웨스트 100의 Rohm and Hass에서 생산하는 직물적층용 반응성 핫멜트 접착제 MOR-MELTTM R-7001E, 직물적층용으로 설계된 수분경화형 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제를 사용할 수 있다.
도 3은 방음구조물(30)의 다른 구체예의 단면도를 나타낸다. 이 구조물(30)은 역시 도 1의 코어 또는 베이스 패드(10)를 포함한다. 여기서, 패드의 양측면에는 가소성 재료 또는 폴리머 바인더의 층(11)이 적용된다.
보조층(11)은 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm 인 가소성 재료를 포함한다. 다른 구체예에서, 가소성 재료는 평량이 약 75gsm 내지 약 400gsm; 다른 구체예에서는 평량이 약 100gsm 내지 약 400gsm; 다른 구체예에서는 평량이 약 125gsm 내지 약 400gsm; 또 다른 구체예에서는 평량이 약 150gsm 내지 약 400gsm이다. 보조층(11)의 평량은 가소성 재료의 성질과 사용 필러의 성질 및 양에 따라서 좌우될 수 있다.
도 4는 도 1의 베이스 패드의 단면도이다. 이 구조에서, 패드(10)의 일측면은 도 2의 폴리머 바인더의 층(11)을 수용하는 한편, 타측면은 "중(heavy)"층을 수용한다. 중층을 형성하기 위해서는 폴리머 바인더에 고밀도 필러가 분산되어 있다. 이렇게 하면 중층이 부가의 방음장벽으로서 작용할 수 있게 된다. "중"이라 는 용어는 밀도를 말한다. 일반적으로 중층은 0.1g/cc 이상의 밀도를 가질 것이다.
예를 들어 탄산칼슘 등의 고밀도 미세분말 필러, 예를 들어 벤토나이트 및 카올린 등의 다양한 점토, 실리카, 알루미나, 황산바륨, 탈크, 이산화티탄, 제올라이트, 셀룰로스형 분말, 규조토, 탄산바륨, 마이카, 탄소, 산화칼슘, 산화망간, 수산화알루미늄, 펄프분말, 목재분말, 폴리머 입자, 키틴 및 키틴 유도체들을 갖는 바인더가 중층(12)에서 사용하기 적합하다. 통상적으로 이런 중층(12)은 도 5에서처럼 재료의 일측면에 적용될 뿐일 것이다. 도 2의 충전되지 않은 바인더(11)는 타측면에 사용할 수 있다. 본 구체예에서는 라텍스내의 바인더 고형물의 중량에 대하여 약 50 내지 약 700gsm의 미립자가 실시 가능하다. 고밀도 미세분말층은 섬유층의 방음장벽 특성에 기여한다. 제 2 바인더(12)가 존재하는 경우, 이 제 2 바인더는 재료의 총중량에 대하여 약 40중량% 이하의 양, 바람직하게는 약 15-20%의 양을 구성한다.
고밀도 필러를 포함하는 보조층(11)인 중층(12)은 평량이 약 50gsm 내지 약 700gsm의 범위일 수 있다. 다른 구체예에서, 중층(12)은 평량이 약 75gsm 내지 약 700gsm, 다른 구체예에서는 평량이 약 100gsm 내지 약 700gsm; 다른 ㄱ구체예에서는 평량이 약 200gsm 내지 약 700gsm; 또 다른 구체예에서는 평량이 약 300gsm 내지 약 700 gsm이다.
도 5는 도 4의 패드의 단면도이다. 여기서, 중층(12)은 공기담지패드(10)의 일측면에 적용된다.
접합된 고밀도 분말 및 미립자로 된 중층(12)을 형성하는 것을 수반하는 다른 구체예에서는 공기담지기계(도시하지 않음)상에 분말투입시스템이 사용된다. 이 기계는 최종 성형헤드 다음과 제 1 컴팩션 롤의 앞에 분말고체층을 형성한다. 건조/경화 단계에 들어가기 전에, 공기담지 부직포 재료에 분말층을 접합 또는 고정하는데 충분한 량의 라텍스 바인더를 분말피복 재료 상에 분무 또는 발포한다. 분말을 공기담지 구조물에 접합하기 위한 이런 시도는 미합중국 특허 제 6,403,857호에서 이미 고흡수성 폴리머를 결합시키는데 성공적으로 사용되었는데, 본 명세서에서는 그 일반적인 교시를 참조하여 채용한다.
다른 방법으로서, 부직포 재료가 코어(10)의 약 75중량% 이상의 합성량을 갖는 경우, 보조층은 열 또는 복사의 적용을 통해서 재료의 표면을 부분적으로 또는 전체적으로 융해시켜서 부직포 재료의 표면상에 형성될 수 있다.
베이스 패드 재료(10)는 개량된 음향특성을 갖는다. 도 6은 수직입사흡음율(Normal Incidence Sound Absorption Coefficient)을 나타내는 데카르트 좌표이다. 주파수가 흡수율에 대하여 작성되어 있다. 두개의 다른 재료를 비교한다. 제 1 재료는 공지의 쇼디 샘플이다. 보다 구체적으로, 쇼디는 25mm의 두께 및 2065gsm의 시판용 쇼디이다. 데이터 포인트들은 사각형으로 표시되어 있다. 제 2 재료는 부직포 재료(10)의 실시예(33)인데, 이는 두께가 26mm인 1,000gsm의 공기담지 절연재 샘플이다. 부직포 구조물에 대한 데이터 포인트들은 원으로 표시되어 있다. 실험에 적용된 주파수 범위는 100-6300Hz였다.
실시예 33은 표백 크라프트로 형성된 섬유성 재료를 갖는 부직포 재료의 원 형을 나타낸다. 패드의 어떤 외부면에도 라텍스는 분무되지 않았다. 부직포 재료의 흡수율은 대략 750Hz를 넘는 주파수에서 쇼디의 흡수율보다 뛰어나지만, 부직포 재료(10)는 쇼디보다 훨씬 가볍다(실시예 33은 아래의 표 8과 관련하여 더 설명한다).
부직포 재료는 LSTT 음향투과시험에서 5데시벨 이상 음향투과이 감소되었다. 보다 바람직하게, 부직포 재료는 LSTT 음향투과시험에서 7데시벨 이상 음향투과이 감소되고, 보다 더 바람직하게 부직포 재료(10)는 LSTT 흠향전송시험에서 9데시벨 이상 음향투과이 감소되며, 바람직하게는 부직포 재료(10)는 LSTT 음향투과시험에서 11데시벨 이상 음향투과이 감소된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 부직포 재료(10)는 1000Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.5 이상의 흡음계수(α)를 갖는다. 바람직하게는, 부직포 재료(10)는, 특히 다른 층과 결합하여 구조물(20, 30, 40, 또는 50)을 형성하는 경우, 1000Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.55 이상의 흡음계수(α)를 갖는다. 보다 바람직하게는, 부직포 재료(10)는, 특히 다른 층과 결합하여 구조물(20, 30, 40 또는 50)을 형성하는 경우, 1000Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.6 이상의 흡음계수(α)를 갖는다. 보다 더 바람직하게는, 부직포 재료(10)는, 특히 다른 층과 결합하여 구조물(20, 30, 40 또는 50)을 형성하는 경우, 1000Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.65 이상의 흡음계수(α)를 갖는다. 바람직하게는, 부직포 재료는, 특히 다른 층과 결합하여 구조물(20, 30, 40 또는 50)을 형성하는 경우, 1000Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.7 이상 또는 약 0.85 이 상 또는 약 0.9 이상의 흡음계수(α)를 갖는다. 보다 더 바람직하게는, 부직포 재료(10)는, 특히 다른 층과 결합하여 구조물(20, 30, 40 또는 50)을 형성하는 경우, 2500Hz에서 ASTM E1050-98으로 결정하여 약 0.95 이상 또는 약 0.97 이상의 흡음계수(α)를 갖는다.
공기담지법에 의해 부직포 재료를 제조하는 바람직한 공정에 있어서, 매트릭스 섬유는 다양한 섬유성, 에멀션 또는 라텍스 및/또는 분말형태의 열가소성 또는 열경화성 바인더와 결합할 때 뛰어나거나 유익한 단열 및 방음성능을 갖는 길이 및 직경의 것을 선택한다. 당연히, 본 발명의 실행에 있어서는, 섬유의 물리적 특성은 섬유가 공기담지기계를 통해 효율적으로 처리되어야 하고 연속적으로 이동하는 소공성(foraminous) 벨트 또는 와이어 상에서 주로 불규칙한 형태로 배치될 수 있어야 한다. 종래의 공기담지기계를 통해 처리될 수 있는 능력외에도, 섬유 또는 섬유성 혼합물은 이들이 형성공정, 몰딩성형작업 및 사용 중에 받게 되는 고온에서의 열에 의한 열화에 대한 저항을 고려하여 선택한다.
이 섬유성 복합체는 통상적으로는 두께가 약 1 내지 약 150mm 이상이고 평량이 약 200gsm 내지 5700gsm 이상이 될 것이며, 코어 또는 베이스 패드(10)는 통상적으로 평량이 약 200gsm 내지약 3000gsm이며, 캐리어는 존재하는 경우에 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며, 보조층(11)은 존재하는 경우 필러가 없으면 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm이거나 또는 중층(12)를 형성하기 위해 필러가 있으면 평량이 약 50gsm 내지 약 700gsmd이다.
각 섬유층의 초기 두께 및 밀도는 제조할 패널의 원하는 음향응답성에 따라 서 공기담지공정에서 조절할 수 있다. 이 두께 및 무게는 원하는 구조 및 원하는 특성을 갖는 주문된 방음시이트재료를 제공하도록 변화될 수 있다. 방음 및 단열을 위한 이런 공기담지의 상당한 이점은 특정의 음향 또는 열적 기대치를 만족시키도록 결과물을 조절할 수 있는 공기담지 공정의 큰 범용성이다.
각 섬유층에 채용되는 결합제의 구체적인 종류 및 양은 음향 복합재의 최종용도의 요구조건을 만족시킬 수 있도록 변할 수 있다. 바인더는 섬유 매트릭스의 상당히 균일한 함침을 이루도록 도입되며, 패드(10)의 총 중량에 대하여 약 5% 내지 약 50%, 보다 바람직하게는 코어 또는 패드(10)의 총 중량에 대하여 약 10% 내지 약 45%의 양으로 이용된다. 높은 농도의 바인더를 사용하면 결과로서 성형된 패널의 강성이 커진다. 대부분의 경우, 결합제를 코어(10)의 약 10중량% 내지 약 60중량%의 양으로 이용할 때 만족스러운 결과가 얻어진다. 보통 이 범위의 열가소성 또는 열경화성 바인더면 부직포 패드가 몰딩성형되는데 충분하다. 가열 및 가압하에서 절연되는 차량의 차체 패널의 독특한 형상과 합치할 수 있는 것은 필수적인 요구조건이다. 게다가, 우레탄 등의 합성수지 라텍스 뿐만 아니라 천연고무 또는 합성고무 등의 다양한 라텍스도 이런 목적으로 만족스럽게 이용할 수 있다. 라텍스를 이용하는 경우, 라텍스는 통상적으로 공기담지기계 상에서 섬유층 또는 블랭킷이 형성되는 동안 섬유웨브에 액체형태로 분무 도포된다.
부직포 구조물의 또 다른 구체예를 도 7에 70으로 나타낸다. 도 7에서는 부직포 재료 또는 베이스 패드(710)를 갖는 부직포 구조물(70)이 제공된다. 이 부직포 재료(710)는 내측면(712) 및 반대측의 외측면(도시하지 않음)을 포함한다. 또 한, 이 재료(710)는 캐리어 또는 "스크림(scrim)"(720)을 포함한다.
스크림(720)은 내측면(722)을 갖는다. 또한, 스크림(720)은 반대측의 외측면(724)을 갖는다. 도 7에서 스크림(720)은 부직포 재료(710)에 대하여 분해된 상태로 도시되어 있다. 그러나, 이는 단지 예시를 위한 것이다. 현실적으로는 스크림(720)의 내측면은 재료(710)의 내측면(712)과 일체로 되어있다.
도 1의 코어(10)와 마찬가지로, 도 7의 부직포 재료(710)는 바인더로 서로 고정된 섬유성 재료로 제조된다. 부직포 재료 또는 패드(710)로서는 코어 또는 패드(10)에 사용된 동일한 셀룰로스 섬유 또는 합성섬유를 이용할 수 있다. 상기 대체 구조물(70)에서, 부직포 재료(710)는 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며, 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는데, 여기서 중량%는 패드(710)의 총중량에 대한 것이다. 패드(710)는 다른 방안으로서 평량이 약 10gsm 내지 약 1000gsm, 보다 바람직하게는 약 10gsm 내지 약 500gsm, 또는 바람직하게는 약 10gsm 내지 약 250gsm, 또는 다른 방안으로서 약 10gsm 내지약 150gsm인 것이 바람직할 수 있다.
스크림(720)은 직조 또는 부직 상태일 수 있다. 일 구체예에서, 스크림(720)은 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm이다. 다른 구체예에서, 스크림(720)은 평량이 약 8gsm 내지 약 100gsm, 보다 바람직하게는 약 8gsm 내지 약 75gsm이며, 또는 스크림(720)은 평량이 약 8gsm 내지약 50gsm 또는 심지어 약 8gsm 내지약 25gsm인 것이 바람직할 수 있다.
일반적으로 스크림은 스펀본드 공정, 멜트블로운 공정, 스펀레이스 공정, 카 딩(carding) 공정, 또는 예를 들어 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 또는 스펀본드-멜트블로운-멜트블로운-스펀본드 등의 상기 공정들의 어느 조합을 통해서 형성될 수 있다. 스크림이 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리유산, 나이론 또는 이들 재료의 조합물로 만들어지는 것같은 그 외의 유용한 재료도 중요하다.
스크림(720)은 셀룰로스 섬유 등의 자연섬유로 제조될 수 있다. 다른 방안으로서, 스펀본드, 멜트블로운 또는 스펀레이스 방식의 다양한 종류의 합성섬유를 사용할 수 있다. 또한, 천, 직물, 안감이 없는 카페트재 그리고 다양한 천연섬유, 합성섬유 및 이들의 혼합물로 만들어진 그 외의 직조재료를 포함한 다양한 그 외의 재료들을 스크림(720)으로서 더 사용할 수 있다. 이 스크림(720)에 사용되는 구체적인 재료로는 캐리어로서 상기 기재한 재료들을 포함할 수 있다.
이 제조공정의 결과로서, 직조 또는 부직 스크림(720)은 패드(710)의 내측면과 일체로 된다. 일 면에서, 스크림(720)은 공기담지공정에서 캐리어 시이트로서 사용되는데, 스크림(720)의 내측면(722)은 부직포 재료(710)의 내측면(712)과 직접 접촉한다. 공기담지법을 이용한 바람직한 제조방법에서, 부직포 재료 또는 패드(710)는 스크림(720)의 내측면(722)에 직접 형성된다. 그러나, 이 공정은 전환공정에서 스크림(720)을 예비성형 공기담지 재료 또는 그 외의 다른 부직포 재료와 결합시킬 수 있다.
스크림(720)은 약 8gsm 내지 약 200gsm의 평량을 가질 수 있지만, 스크 림(720)은 약 8gsm 내지 약 100gsm, 보다 바람직하게는 약 8gsm 내지 약 75gsm의 평량을 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 또는 스크림(720)은 약 8gsm 내지 약 50gsm의 평량, 또는 심지어 약 8gsm 내지 약 25gsm의 평량을 가질 수 있다.
베이스 패드(710)(매트릭스 섬유 및 바인더를 가짐) 외에도, 부직포 구조물(70)은 폴리머재료를 함유하는 폴리머 도막층을 더 포함할 수 있다. 이 폴리머 재료는 스크림(720)의 외측면(724)에서 평량이 약 1gsm 내지 약 40gsm이다. 다른 방안으로서, 폴리머 재료는 패드(710)의 외측면(도시하지 않았지만, 내측면(712)의 반대측임) 또는 양측면에 도포될 수 있다. 이 폴리머 도막은 분무, 발포에 의해, 롤러에 의해, 또는 기술적으로 알려진 그 외의 어떤 편리한 방법으로도 피착될 수 있다. 당연히 폴리머 도막은 외측면에 피착되지만, 어느 정도는 스크림(720) 또는 부직포 패드 재료(710) 속에 침투할 것이다.
폴리머 재료는 전술한 합성섬유, 라텍스 고형물, 또는 그 외에 핫멜트 접착제 등의 열가소성 재료 또는 라텍스 고형물 이외의 열경화성 재료 중에 1종 이상이 될 수 있다. 이 폴리머 재료가 라텍스 고형물에서 유래하는 경우, 이 재료는 스크림(720) 또는 패드(710)에 도포되기 전에 젖은 라텍스 속에 채용된 필러를 포함할 수 있다. 적절한 필러로서는 도 2의 구조물(20)의 보조층(11)에 대하여 위에서 기재한 재료들이 포함된다.
도 5에 도시한 층(12) 등의 중층도 섬유성 패드(710)의 표면에 도포될 수 있다. 이 중층은 후술하는 바와 같은 분말투입 시스템을 통해 도포될 수 있다. 이 분말투입 시스템은 고밀도 분말 및 미립자가 접합된 중층을 공급하며, 공기담지기 계에서 사용된다. 이 공기담지기계는 최후의 형성헤드 다음에 그리고 최초의 컴팩션 로울 전에 고체 분말층을 심는다. 분말층을 공기담지층에 접합 또는 고정하는데 충분한 양의 라텍스 바인더가, 건조/경화 단계에 들어가기 전에, 분말도막된 공기담지층 상에 분무 또는 발포된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 분말을 공기담지 구조물에 결합하려는 이런 시도는 미합중국 특허 제 6,403,857호에서 고흡수성 폴리머를 결합시키는데 이미 성공적으로 사용되었다.
고밀도 미세분말 필러를 갖는 바인더로는 예를 들어 탄산칼슘, 그리고 벤토나이트 및 카올린 등의 다양한 점토, 실리카, 알루미나, 황산바륨, 탈크, 이산화티탄, 제올라이트, 셀룰로스형 분말, 규조토, 탄산바륨, 마이카, 탄소, 산화칼슘, 산화망간, 수산화알루미늄, 펄프분말, 목재분말, 폴리머 입자, 키틴 및 키틴 유도체들이 포함되는데, 이들은 본 발명의 실시에서 사용하기 적합하다. 본 구체예에서는 라텍스 내의 바인더의 중량에 대하여 약 0.5gsm 내지 약 30gsm의 미립자가 작용할 수 있다. 이 고밀도 미세분말층은 섬유층(710)의 음향장벽 특성에 기여한다.
다른 구체예에서, 폴리머 도막은 1종 이상의 핫멜트 접착제로 만들어진다. 펜실바니아주, 필라델피아의 Rohm and Hass Company 사에서 생산하는 직물 적층용 반응성 핫멜트 접착제 MOR-MELTTM R-7001E, 직물적층용으로 설계된 수분경화경 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제를 사용할 수 있다.
고밀도 분말 및 미립자가 접합된 중층을 형성하는 것을 수반하는 다른 구체예에서는, 공기담지기계에서 분말투입시스템이 사용되는데, 이는 최종 형성헤드의 다음과 최초 컴팩션 로울 앞에서 고체분말층을 심는다. 이 분말도막된 공기담지층에는 분말층을 공기담지층에 접합 또는 고정하는데 충분한 양의 라텍스 바인더가 건조/경화 단계에 들어가기 전에 분무 또는 발포된다. 분말을 공기담지 구조물에 접합하기 위한 이런 시도는 미합중국 특허 제 6,403,857호에서 고흡수성 폴리머를 결합하는데 이미 성공적으로 사용되었는데, 본 명세서에서는 그 일반적인 교시를 채용한다.
스크림(720)의 외측면상의 폴리머 도막과 패드(710)의 외측면상의 선택적 제 2 폴리머 도막은 둘 다 평량이 약 1gsm 내지 약 40gsm이다. 이들은 서로 같거나 다를 수 있으며, 물론 스크림(720)의 외측면상의 폴리머 도막만이 제공될 수도 있다. 어떤 구체예에서는 폴리머 도막은 평량이 약 1gsm 내지 약 25gsm, 또는 약 1gsm 내지 약 10gsm, 또는 심지어 약 1gsm 내지 약 5gsm이 바람직할 수 있다. 다른 구체예에서는, 폴리머 도막은 평량이 약 5gsm 내지 약 40gsm, 또는 약 10gsm 내지 약 40gsm, 또는 심지어 약 25gsm 내지 약 40gsm이 바람직할 수 있다.
그 외의 재료가 부직포 구조물(70)의 외측면에 피착되거나 또는 예를 들어 캘리포니아주, 발렌시아의 U.S. Borax Inc.에서 생산하는 난연제인 소듐 테트라보레이트 데카하이드레이트(sodium tetraborate decahydrate)의 용액 등의 폴리머 도막에 포함될 수 있다.
대부분의 경우, 사람이 차지하는 쪽으로 향하는 부직포 재료(10, 20, 30, 40, 50, 70)의 측면을 기술적으로 알려진 다수의 일상적인 난연제 중에 어느 것으로도 처리할 것이다. 가장 일반적으로는, 이들 난연제는 다양한 종류의 붕산나트 륨 또는 인산나트륨을 포함한다. 예를 들어, 일리노이주, 크리스탈 레이크의 Spartan Flame Retardants Inc. 사에서 생산하는 SpartanTM AR 295 등의 독자적으로 개발한 난연제 혼합물은 유기성분 및 무기성분을 모두 포함한다.
또한 대부분의 절연용으로 바람직한 것은 곰팡이 생육에 대한 저항성이다. 이 성질을 얻기 위해서는 매트릭스 섬유 및/또는 바인더 또는 공기담지 절연재를 예를 들어 몇 가지를 들자면 클로로프로필트리메톡시실란과 함께 사용되는 2-요도-프로피놀-부틸 카바메이트, 디요도메틸-p-톨릴설폰, 아연 피리티온, N-옥틸 클로로이소티아잘론 및 옥타데실아미노디메틸트리메톡시실릴리프로필 암모늄 클로라이드 등의 많은 공지의 곰팡이방지제 중의 어느 것으로도 처리할 수 있다. 사용 가능한 그 외의 살충제는 이소티아졸론 화학약품에 기초한 KATHONR 과 수용성 살균제인 KORDEKR 인데, 둘다 Rohm and Hass에서 시판한다.
일부 자동차 및 전기제품의 용도에서, 방음재는 바람직하게 어느 정도의 발수성을 갖는다. 도어 패널, 차륜격납부 및 엔진실은 절연이 필요한 주용도인데, 이들은 상당량의 물을 보유하지 않을 것이다. 예를 들어 웨스트버지니아주, 프리엔들리의 GE Silicones 사의 MAGNASOFTR Extra Emulsion 등의 공지의 방수제 중에 어떤 것이라도 효험이 있을 수 있다.
방음 구조물을 제조하는 방법의 다른 구체예에 따르면, 공기담지 구조물의 코어(10)에 대한 결합제는 섬유성 구조물(10)과 상용성(compatible)이 있는 것을 특징으로 하는 다양한 열가소성 가열연화수지 중의 어느 것이라도 포함할 수 있으며, 약 100℃에서 섬유의 열적열화가 일어나는 온도 아래의 온도까지의 가열연화범위를 갖는다. 바람직하게는, 이런 열가소성 수지는 약 120℃ 내지 약 170℃의 가열연화범위를 갖는다. 본 발명의 실시에 따라서 사용하기 적합한 다양한 열가소성 수지 중에서, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드 수지 등이 만족스럽게 사용되는데, 이 중에서 폴리에틸렌이 바람직한 열가소성 바인더를 구성한다. 칩 형태의 폴리에틸렌 결합제는 미시건주, 미드랜드의 Dow Chemical Company 사에서 구입할 수 있다. 이 칩은 공기담지 제품에 직접 첨가하기 위한 미세분말로 분쇄될 수 있다.
상업적 생산에 적합한 바람직한 공정에서는, 절연재로서 사용되는 부직포 재료(구조물(10, 20, 30, 40, 50 또는 70) 등)를 연속적인 공기담지 웨브로서 준비한다. 이 공기담지 웨브는 일반적으로는 통상 햄머밀을 사용하여 셀룰로스계 펄프시이트 또는 시이트를 분해하거나 섬유해리시켜서 개개의 섬유를 제공함으로써 마련된다. 햄머밀 또는 그외의 분쇄기에는 사용하지 않은 섬유의 펄프시이트보다는 품위 변경중에 생긴 재생용 공기담지모서리 부스러기 및 규격외 전환재료와 그 외의 공기담지 제품 폐기물을 공급할 수 있다. 따라서 제품 폐기물을 재생할 수 있으면 전체 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다. 재료원, 미사용 재료 또는 재생품의 어느 것으로부터 생긴 개별 섬유는 공기담지 웨브 성형기의 성형헤드에 공기로 운반된다. 덴마크, 아루스(Aarhus)의 Dan-Web Forming사, 덴마크, 호르센(Horsens)의 M&J Fibretech A/S사, 뉴욕, 마세돈의 Rando Machine Corporation사(미합중국 특허 제 3,972,092호에 설명), 스페인, Cerdanyola del Valles의 Margasa Textile Machinery사, 및 오스트리아, 웰즈(Wels)의 DOA International사를 포함한 많은 제조사들이 본 발명에 사용하기 적합한 공기담지 웨브 성형기를 제조한다. 이들 다양한 성형기계는 어떻게 섬유가 산개하여 성형와이어에 공기로 운반되는가 하는 점에서 다르지만, 이들은 모두 공기담지형 섬유성 구조물을 성형하는데 유용한 웨브를 제조할 수 있다.
Dan-Web 사의 성형헤드는 회전형 또는 교반형 천공드럼을 포함하는데, 이는 섬유들이 진공에 의해 소공성 성형컨베이어 또는 성형와이어 상으로 당겨질 때까지 섬유의 분리를 유지시키는 역할을 한다. M&J 사의 기계에서는 성형헤드는 기본적으로 스크린 위의 회전교반기이다. 이 회전교반기는 일련의 또는 일군의 회전프로펠러 또는 팬블레이드를 포함할 수 있다. 합성 열가소성 섬유 등의 그 외의 섬유를 산개시키고, 칭량한 후 프랑스, Cours-La Ville의 Laroche S.A. 사에서 공급하는 직물공급장치 같은 섬유투입시스템 내에서 혼합한다. 이 섬유 공급장치로부터 섬유는 공기담지기계의 성형헤드까지 공기로 운반되고, 여기서 섬유는 햄머밀로부터 분쇄된 셀룰로스계 펄프 섬유와 더 혼합된 후 연속적으로 이동하는 성형와이어 상에 침적된다. 정해진 층들이 필요한 경우는 각 종류의 섬유에 대하여 별개의 성형헤드가 사용된다.
공기담지 웨브는 성형와이어로부터 칼렌더 또는 그 외의 치밀화 단계로 이송되어 웨브가 치밀하게 되며, 필요에 따라서는 그 강도를 증대시키고 웨브 두께를 제어할 수 있게 된다. 그 후 웨브섬유들은 그에 포함된 열가소성 또는 그 외의 바 인더 재료를 융해시키기에 충분한 고온으로 설정된 오븐을 통과함에 의해 접합된다. 동일 오븐에서 라텍스 분무의 건조 또는 경화로 인한 제 2 결합 또는 발포 적용이 이루어질 수 있다. 이 오븐은 바람직하게는 종래의 통기 오븐이 되거나 또는 컨벡션 오븐으로서 작용할 수 있지만, 적외선 조사 또는 심지어 마이크로웨이브 조사에 의한 소요 가열을 얻을 수도 있다. 절연재는 가열 경화 전이나 후에 난연제로 처리될 수 있다. 차량의 절연 용도에서, 적용 가능한 자동차 규정을 만족시키기 위해 부직포 구조물(710)에는 통상 난연제가 첨가된다. 완성된 부직포 절연재 또는 구조물은 난연제 및 그 외의 첨가제로 처리한 후, 선적을 위해 감아져서 슬릿이나 슬랩 형상으로 절단되어 포장될 수 있다. 그러나, 차량용에서 이 구조물(710)은 나중에 더 설명하는 바와 같이 다양한 차량패널 표면과 일치하도록 몰딩성형될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 부직포구조물은 공기담지 구조물이고 부직포 재료는 에어펠트나 그 외의 접합되지 않은 섬유웨브이거나, 접합된 경우는 공기담지 웨브이다.
도 7과 스크림(720)을 갖는 부직포 구조물(70)를 참조하면, 부직포 구조물(70)은 두 개의 캘리퍼, 또는 두께를 갖도록 설계된다. 캘리퍼는 일반적으로 약 1mm 내지 약 60mm의 범위이다. 바람직하게는 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 30mm이다. 일부 바람직한 구체예에서는 구조물(70)의 캘리퍼가 약 1mm 내지 약 15mm 또는 약 1mm 내지 약 7mm, 또는 약 1mm 내지 약 3mm이다.
부직포 구조물(70)은 약 500 내지 약 10,00Rayl(NS/m3), 일부 구체예에서 바람직하게는 약 500 내지 약 5,000Rayl, 일부 구체예에서는 바람직하게 약 500 내지 약 3,00Rayl(NS/m2)의 기류저항을 갖는다. 부직포 구조물(70)을 만드는데 사용되는 재료를 선택함으로써 다양한 기류저항을 갖는 재료를 제조할 수 있다. 예를 들어, 큰 기류저항을 원하는 경우는 적게 산개된 구조를 갖는 고밀도 스크림(720)을 사용할 수 있으며, 폴리머 도막은 큰 평량을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 유용한 다양한 재료, 구조 및 제조방법들은 미합중국 특허 제 6,241,713호; 제 6,353,148호; 제 6,353,148호; 제 6,171,441호; 제 6,159,335호; 제 5,695,486호; 제 6,344,109호; 제 5,068,079호; 제 5,269,049호; 제 5,693,162호; 제 5,922,163호; 제 6,007,653호; 제 6,355,079호; 제 6,403,857호; 제 6,479,415호; 제 6,562,742호; 제 6,562,743호; 제 6,559,081호; 제 6,495,734호; 제 6,420,626호와; 출원번호 및 출원일이 제 09/719,338호 및 2001. 1. 17, 제 09/774,248호 및 2001. 1. 30, 제 09/854,179호 및 2001. 5. 11인 미합중국 특허출원과; 미합중국 특허출원공보 또는 PCT출원공보 제 2002/0074097 Al호, 제 2002/0066517 Al호, 제 2002/0090511 Al호, 제 2003/0208175 Al호, 제 2004/0116882 Al호, 제 2004/0020114 Al호, 제 2004/0121135 Al호, 제 2005/0004541 Al호, 및 WO 2005/013873 Al호와, 2004년 5월 10일에 출원한 미합중국 가특허출원 제 60/569,980호, 2003년 12월 19일에 출원한 미합중국 가특허출원 제 60/531,706호 및 2005년 4월에 출원한 미합중국 특허 출원 제 60/667,873호의 이익을 주장하는 PCT/US/04/43030에 개시되어 있는데, 본 명세서에서는 이 특허들의 전체 내용을 참조하여 채용한다.
도 8은 일반적으로 차량(100)의 최전방부인 엔진실(815) 내에 배치된 엔진(810으로 개략도시)을 갖는 종래의 차량(800)을 예시한다. 이 차량(800)은 차량(800)의 최후방부에 승객실(820) 및 트렁크(825)를 갖는다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 승객실(820)은 830으로 나타낸 대시보드를 포함하는데, 이는 전자제어장치 및 표시장치와 전자오락장치를 포함하는 다수의 전자부품을 구비하고 있다. 대시보드(830)는 승객실(820)로부터 엔진실(815)를 분리하는 주구성부이다. 앞에서 논의한 바와 같이, 차량(800)의 차체 및 프레임을 통해 전달될 수 있는 바람직하지 못한 소음으로부터 승객실(820)을 격리하는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포구조물(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)은 승객실(820)을 엔진소음이나 교통소음 등의 외부음 또는 성가신 소리로부터 격리시키는 것이 바람직한 차량(800) 전체에 걸쳐서 어떤 개소에도 배치될 수 있다. 방음 및 단열재가 일반적으로 배치되는 위치로는 부직포 재료가 대시보드 라이너의 형상으로 몰딩성형될 수 있는 대시보드(830); 부직포 재료가 방화벽(835)의 형상과 일치하도록 패널 등의 형상으로 몰딩성형될 수 있는 엔진측 방화벽(835); 부직포 재료가 후드패드 또는 패널의 형상으로 몰딩성형될 수 있는 엔진측 후드부위(840); 부직포 재료가 패널 등의 형상으로 몰딩성형될 수 있는 내측 차륜격납부위(850); 부직포 재료가 트렁크실 트림절연부의 형상으로 몰딩성형될 수 있는 트렁크 부위(825); 부직포 구조(10, 20, 30, 40, 50, 70)가 바닥깔개로 몰딩성형될 수 있는 승객실(830)의 바 닥(855); 부직포 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70) 중의 어느 것이 도어패널로 몰딩성형될 수 있는 차량도어(860) 위치가 포함되지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 위의 목록은 단지 예시적인 것이며 부직포 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)의 어느 것도 방음 및 단열이 필요한 차량(800)의 화물트레이 위치 또는 천정위치 등의 그 외의 차량위치에 얼마든지 배치될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
부직포 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)의 이점 중의 하나는 원하는 형상으로 몰딩성형할 수 있는 재료로 구성할 수 있으며, 따라서 이미 차량(800) 내의 특정 위치에 맞도록 절단 및 형성된 특별하게 구성된 차량 절연부를 제조할 수 있다는 것이다. 다시 말해서, 부직포 음향구조물 또는 재료가 대시보드 라이너로서 작용하도록 하려는 경우, 이 재료는 특정의 대시보드(830)의 형상으로 몰딩성형될 것이며, 따라서 스티어링 휘일 등의 그 외의 차량부분을 수용할 수 있는 다양한 개구 등을 가질 수 있다. 부직포 물품을 미리 몰딩성형할 수 있으므로 종래기술의 쇼디 재료보다 향상되는데, 왜냐하면 물품의 소요 개구 및 형상부를 그 속에 미리 몰딩성형할 수 있고, 따라서 시간이 많이 걸리는 절단의 필요성을 없애준다. 또한 절단하게 되면 개구 주위에 단정치 못하게 닳아진 모서리가 생길 수 있다. 부직포 재료 또는 음향 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)은 절연이 필요한 그 외의 어느 차량 위치에도 배치할 수 있도록 미리 몰딩성형 가능하다. 따라서, 부직포 재료를 미리 몰딩성형할 수 있게 되면 절연물품을 특정 차량의 사양에 따라서 양산할 수 있게 됨을 알 수 있을 것이다. 차량절연의 용도에서, 적용되는 자동차 규정을 만족시키기 위해서는 일반적으로 부직포 재료에 난연제가 첨가된다.
또한, 특정 형상으로 몰딩 성형되거나 특정 형상으로 절단된 부직포 재료 또는 음향구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)은 그 부직포 재료 물품을 금속 차량부분 등의 다른 대상물에 부착할 수 있도록 적어도 일면이 박층의 접착제 또는 결합재로 도막될 수 있다. 예를 들어, 무직포 재료 또는 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)을 트렁크(825)용 라이너의 형상으로 몰딩성형하거나 절단하는 경우, 그 재료는 금속트렁크 바닥에 배치되는데, 부직포 재료 또는 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)은 불필요하게 움직이지 않도록 위치시키는 것이 바람직하다. 처음에 박리층을 접착/접합층 위에 붙인 후에 나중에 사용시에 박리층을 접착/접합층에서 제거할 수 있다. 예를 들어, 박리층은 파라핀종이 등의 종이 박리층이 될 수 있다.
또한, 몰딩성형된 물품 형태의 부직포 재료 또는 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)은, 소요 개구가 형성된 자동차용 절연삽입체 등의 형상으로 형성될 수 있고 또한 제조공정(예를 들어, 몰딩성형) 중에 기판에 접합되어 있다. 예를 들어, 몰딩성형 물품은 플라스틱 지지체, 무거운 종이지지체 또는 융단 또는 카펫트류 등의 구조지지체에 접합될 수 있다. 부직포 재료 또는 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)을 트렁크 라이너로서 사용하는 경우, 통상적으로는 트렁크 부위(825)를 시각적으로 좀더 끌리게 하기 위해 음향구조물에 접합된 어떤 종류의 융단 또는 카페트류를 갖는 것이 바람직하다. 이 융단 또는 카페트류는 종래의 기술을 사용하는 제조(몰딩성형) 공정 중에 그 사이에 접착층을 사용하는 등의 방법으로 방음구조물 또는 부직포 재료(10, 20, 30, 40, 50, 70)에 접합될 수 있다.
본 발명의 일 면에 따르면, 부직포 재료는 열과 압력을 인가하여 보유 형상 으로 몰딩성형된다. 패널은 50m2 이하의 면적을 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 패널은 10m2 이하의 면적을 가질 수 있다.
다른 구조에서는, 10m2 이하의 면적으로 갖는 부직포 재료의 패널이 연속공정으로 형성되어 트럭이나 철도로 수송하기 적합한 기다란 로울형태로 절단된다. 개별 패널 대신에, 부직포 재료는 원하는 폭으로 절단되어 코어 상에 감겨서 수송될 수 있다. 이 감겨진 로울은 폭 및 두께에 따라서 1000m2 이상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 부직포 재료는 건물 등을 방음 및 단열시키기 위한 물품으로 미리 몰딩성형될 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 그리고 일 모범 구체예에 따르면, 부직포 재료는 원하는 방음 및 단열 특성을 갖는 천정 타일(900)로 미리 몰딩성형된다. 도시한 천정타일(900)은 도 1의 패드(10)에 따라서 본 발명의 부직포 재료의 코어(910)로 형성된다. 이 천정타일(900)은 외층(920)을 더 갖는다. 외층(920)은 천정타일(900)이 본 발명의 부직포 재료로 형성될 수 있기 때문에 원하는 구성요소가 아님을 이해할 수 있을 것이다.
외층(920)은 코어 또는 베이스 패드(910)를 구성하는 부직포 재료와 다른 재료로 형성된 장식용 외층이 될 수 있다. 예를 들어, 외층(920)은 외층(920)의 경직성 및 강성을 증대시키는 합성섬유로 형성될 수 있다. 외층(920)의 한 가지 적합한 재료는 외층(920)을 형성하도록 코어(910)에 일면에 적용될 수 있는 라텍스 등의 폴리머 재료이다. 예를 들어, 라텍스는 코어(910)의 일면 상에 분무 도막될 수 있다.
외층(920)은 장식용 패턴 등의 표시(930)를 포함할 수 있다. 이 장식용 패턴은 단지 거친 표면이 될 수 있으며, 또는 이 장식용 패턴은 와플 또는 그 외의 격자 형태가 될 수 있다. 이 장식용 패턴은 외층(920)을 엠보싱이나 또는 몰딩성형 공정에 의해 코어(910)의 일면에 접합되는 몰딩성형용 재료로 형성하는 몰딩성형 공정 등의 여러가지 기술 중에서 어느 기술로도 형성될 수 있다. 이 장식용 패턴은 롤러를 사용하여 또는 외층(920)이 코어(910)상에 적층될 수 있는 적층 구조물에 의해 형성될 수 있다.
타일(900)에는, 전술한 바와 같이 난연제 및 BIOBLOCKR 페인트 등의 곰팡이 표면성장을 억제하는 작용제, 또는 그 외의 전술한 작용제 등의 여러 가지 작용제를 몇 종류라도 첨가할 수 있지만, 이들 작용제에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 부직포 재료의 다른 용도와 마찬가지로, 또는 전술한 바와 같이, 부직포 천정타일(900)은 건물 및 건축구조물에서 통상 사용되는 종래의 절연재와 비교하여 뛰어난 방음 및 단열특성을 부여한다. 본 발명의 부직포 재료는 천정타일로서 사용되는 것에 한정되지 않고 대신에 측벽 및 격벽 등의 그 외의 다수의 건물절연위치에 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 명세서에서 언급한 모든 특허, 특허출원 및 공보들은 여기서 그 전체내용을 참조하여 채용한다. 전문용어에서 분쟁이 있는 경우, 본 발명의 개시내용은 제한한다.
여기서 설명하는 본 발명은 전술한 이익 및 이점들을 얻기 위해 잘 계산된 것임은 분명하지만, 본 발명은 본 발명의 정신으로부터 일탈함 없이 수정, 변형 및 변화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 부직포 구조물은 공기담지 공정과 관련하여 설명하였다. 그러나 비 공기담지 공정도 생각할 수 있다.
실험
샘플패드 형성의 입문
35.5×35.3cm(14×14인치) 패드를 심는 실험실용 공기담지 장치를 사용하였다. 이 크기의 샘플은 종종 "핸드시이트"라고 부르며, 거리측정 실험에 적합하다. 핸드시이트는 연속 웨브를 제조하기 위해 실제의 공기담지기계에 가기 전에 형성될 수 있다.
핸드시이트 제작기를 운전함에 있어서, 미리 칭량된 양의 선택 섬유를 혼합실에 첨가하고 여기서는 젯트공기가 유동하여 섬유들을 혼합시킨다. 따라서, 혼합실은 유동화 상태의 섬유 "구름"을 형성한다. 이 섬유구름은 진공원에 의해 성형와이어측으로 당겨 내려진다. 진공시스템의 섬유손실을 최소화하기 위해 와이어 위에 티슈 또는 그 외의 다공성 캐리어시이트를 사용한다. 일부 자동차 용도에서는 방음용 핸드시이트 또는 시험패드의 일면에 부착된 스펀본드식 슬립시이트 또는 캐리어를 요구하지만, 다른 경우에는 캐리어를 또 다른 처리 및 시험 전에 제거할 수 있다.
핸드시이트의 섬유매트릭스에는 일반적으로 셀룰로스계 플러프(fluff)펄프가 사용된다. 이 셀룰로스계 재료는 다음중에서 선택하였다.
1. 테네시주, 멤피스의 표백된 남방 침엽수목재 크라프트, FOLEY FLUFFSR ;
2. 사우스캐롤리나주, 스파르탄버그의 Southern States Packaging 사에서 생산하는 미표백 크라프트 포장지, 42파운드 스톡;
3. 중고 카드보드지를 분쇄하여 재생한 미표백 크라프트;
4. 오래된 신문용지를 분쇄하여 재생한 펄프;
5. Buckeye Technologies, Inc. 사에서 생산하는 다양한 라텍스 접합 및 가용융성 섬유접합 공기담지 웨브를 분해하여 재생한 공기담지 섬유; 및
6. 캐다나, 퀘벡, 테미스캐밍의 Tembec사에서 생산하는 아황산펄프 TEMFITE-PR (75%의 북방 활엽수목재 및 25%의 북방 침엽수목재)
선택된 섬유를 핸드시이트 장치에 공급하기 전에 바람직하게는 기계적으로 섬유 해리(분쇄)하여 "플러프(fluff)"로 알려진 저밀도의 개별 섬유형태로 만든다. 기계적 섬유해리는 현재 기술적으로 공지된 다양한 방법으로 실시할 수 있다. 일반적으로는 카마스 밀(Kamas Mill) 등의 햄머밀을 이용한다. 실험실규모의 플러프 제조에는 51mm(2인치)의 슬롯을 갖는 스웨덴의 Kamas Industri AB 사에서 생산하는 카마스 밀(Kmas Mill)이 특히 유용하다. 실험실에서 셀룰로스 섬유를 섬유해리하는데 특히 유용하다고 발견된 다른 종류의 장치는 미합중국 특허 제 3,987,968호에 설명된 3단 플러핑장치(fluffing device)인데, 본 명세서에서는 상기 특허의 전체 내용을 참조하여 채용한다. 상기 3단 플러핑장치는 셀룰로스계 펄프섬유에 기계적 충격, 기계적 교반 및 공기 교반을 복합적으로 가하여 실질적으로 매듭이 없는 플 러프 펄프를 만든다. 특별히 명기하지 않는 한, 이후의 실시예에서는 FOLEY FLUFFSR 건조 랩펄프(dry lap pulp) 시이트를 카마스 밀을 사용하여 섬유해리 또는 분쇄하는 한편 미표백 크라프트, 판지, 신문용지, 사용하지 않은 활엽수목재, 및 재생 공기담지 섬유를 3단 플러퍼를 사용하여 분쇄시켰다.
음향 테스트 패드는 셀룰로스계 재료보다는 모든 합성수지재료로 제조할 수 있다. 다양한 폴리에틸렌 바인더 섬유를 사용할 수 있다. PET가 셀룰로스계 플러프 대신에 매트릭스 섬유인 모든 종류의 합성섬유로 만들어진 음향재료 또는 패드를 제조하기 위해서는 다음과 같은 섬유원료를 사용하였다:
1. 사우스캐롤리나주, 존스빌의 Wellman, Inc. 사에서 제조하는 PET, 재생 스테이플섬유, 15dpf × 6mm 타입 376X5;
2. 노스캐롤리나주, 살리스버리의 Invista 사, 구 Kosa 사에서 제조하는 PET, 사용하지 않은 스테이플섬유 6dpf × 6mm 머지(merge) 35379A 및15pdf × 6mm 머지번호 35391; 및
3. 폴리에스테르 코어 주위에 저융점 코폴리에스테르 외피를 갖는 co-PET bico, 2dpf × 6mm. 이런 종류의 코폴리에스테르의 예로는 아일랜드 공화국, Meath의 Wellman International, Mullagh, Kells, Co. 사에서 제조하는 M1140, M1426 또는 M1427, 및 노스캐롤리나주, 살리스버리의 Invista 사에세 제조하는 T254가 있다.
핸드시이트의 제조에서도 바인더 섬유가 사용될 것이다. 핸드시이트가 셀룰 로스계 플러프 매트릭스를 이용하는 경우, 바인더 섬유는 바람직하게는 타입 255, Lot 1661의 폴리에틸렌 외피 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 이 섬유는 또한 PET 또는 폴리에스테르라고도 부르며, 독일, Bobingen의 Trevira 사에서 생산하는 6mm 절단길이 이성분 섬유로 된 코어 2dpf(섬유당 데니어)이다. 이성분 섬유는 보통 "비코(bico)"라고 부른다.
바인더 섬유와 그 외의 합성섬유는 헐겁게 꾸려져서 실험실용 패드 형성기(former)에서 사용될 때 별도의 개방단계가 필요하지 않다. 실제의 공기담지물 생산시설은 합성 스테이플섬유를 측정하기 위한 꾸러미 개방장비 및 수단을 갖는다.
단계적으로 동작하여 상업적 다중성형헤드 공기담지 공정을 시뮬레이트할 수 있는 실험실 규모의 공기담지 핸드시이트 장치를 사용하여 섬유혼합물을 35.56cm2 (14인치2) 에어펠트 패드 속으로 공기담지시켰다. 이 핸드시이트 형성기는 73.4±2.7°F 및 50±5% 상대습도에서 유지되는 온도 및 상대습도 제어된 룸 속에 위치한다. 섬유원료는 패드를 형성하기 전에 습도가 제어된 룸 속에서 적어도 30분간 평형을 이루게 된다. 이렇게 제어된 습도 및 온도는 미분화된 재료의 공기중 취급에서 정전기 문제점을 피하는데 필요하다. 이런 높은 평량의 재료에서는 패드를 24단 또는 24층까지 형성하는데 핸드시이트 장치가 사용된다. 이렇게 많은 단계로 패드를 형성하면, 실험실용 공기담지 핸드시이트 장치의 배치형 성형헤드가 다중 성형헤드 연속공기담지 제조기에서 얻어지는 정도의 균질성을 보다 양호하게 시뮬 레이트하게 된다.
총중량의 섬유의 각 부분을 심은 후에, 샘플을 장치 속에서 90도 회전시킨다. 이 과정은 난기류 영향을 최소화시키는데 도움을 주며 보다 균일한 패드를 산출한다. 이렇게 단계적인 방식으로 전체 공기담지 시험패드를 형성한다. 이 패드는 150℃까지 가열된 실험실 프레스에서 목표두께로 가압된 후 5-30분간 유지하여 이성분 바인더섬유의 열가소성 외피를 완전히 활성화시킨다.
절연패드 설계의 많은 변화를 초기에 막기 위해, 작은 음향투과실을 구축하였다. 이 음향투과실 내에서 실험실음향투과시험(또는 LSTT)을 실시하였다. 이 LSTT실을 두개로 분할하여 음원 또는 음발생부 및 음수신부를 형성한다. 시험실의 각 절반부는 단면이 25.4cm2(10인치2), 길이가 61cm(24인치)였다. 이 시험실 절반부들은 19mm(3/4인치)의 중밀도 파티클보드로 구성하고, 시험실 절반부 내에서의 반향을 최소화하기 위해 펜실바니아주, 랭커스터의 Armstrong World Industries 사에서 제조한 광물섬유 흡음천정타일인 스타일 755B Fissured Square Lay-in으로 라이닝하였다. 이 타일 라이닝은 음향실의 내부크기를 22.2㎝2(8.75인치2)까지 감소시켰다. 음향실을 탁상으로부터 격리하기 위해 각 절반부의 바닥에 연질고무 받침대(feet)를 배치하였다.
음향을 검출하여 측정하기 위해 시험실의 음수신부 내에는 마이크로폰을 배치하였다. 데시벨 게이지, Extech Model 407736 음압레벨계의 마이크로폰 탐침자를 음향수신실의 단부의 끼워맞춤구멍을 통해 삽입하였다. 직경이 10cm(4인치)인 스피커, 즉 10cm 우퍼 및 2.7cm 트위터를 갖고 주파수응답이 45-22000Hz이며 임피이던스가 4.0오옴인 Pioneer, Mod TS-G1040R을 음원부의 단부에 설치하였다. 이 스피커는 단부캡을 통해 돌출하는 볼트 사이에 연장된 고무밴드에 매달아서 격리시켰다. 표준음향을 발생시키기 위해, www.PureWhiteNoise.com에서 구할 수 있는 컴팩트 디스크 "Pure White Noise-The Voice of Earth"를 RCA 휴대용 CD플레이어, 모델 RCD025를 통해 재생시켰다. 이 CD플레이어는 두께가 0.35mm(0.014인치)인 알루미늄 시이트의 타측에서의 음향레벨이 90데시벨이 될 때까지 30와트의 Lafayette Model LA-224T 증폭기를 통해 증폭시켰다. 이 알루미늄 시이트를 상기 시험실의 음발생측에 배치한다.
상기 LSTT실이 장치된 후, 시험할 패드 샘플들을 음원실측에 있는 알루미늄 시이트에 대고 음원과 음향수신실 사이에 조였다. 시험장치의 두개의 절반부 사이에 장착하여 샘플의 엣지의 약 10-15mm만을 압축하였다. 알루미늄시이트를 통해 상기 90dB의 음향이 전달된 때로부터 CD플레이어/증폭기의 볼륨셋팅의 변화 없이 대략 1분 동안 음향레벨을 측정한다. 높고 낮은 측정치를 기록하고 그 결과를 평균하여 음향성능을 나타내었다.
다른 평량의 샘플들을 직접 비교하기 위해 흡음질량지수(Sound Absorption Mass Index: SAMI)를 계산한다. SAMI는 kg/m2 로 나타낸 샘플의 평량으로 나눈 LSTT에서의 음향투과손실(정위치에 샘플이 없는 상태에서 전송된 음향의 데시벨 측정치와 샘플이 설치된 상태에서의 측정치 사이의 차이)로서 정의된다. 기본적으로 이 지수는 평량에 대한 LSTT로부터의 음향데이터를 표준화한다. 평량은 각 절연부의 제조비용과 직접 관련된다. 매우 두꺼운 고밀도 재료는 음을 매우 양호하게 흡수할 수 있지만, 상업적으로 실현하기에는 너무 비용이 높다.
표 1은 쇼디와 대비하여 다양한 공기담지 부직포 재료의 음향투과손실 및 그 외의 특징을 설명하기 위해 제공된 것이다. 5개의 비교실시예가 제공되어 있다. 대조구의 쇼디는 Ford Motor Company 사의 FREESTARR 미니밴의 바탕펠트에서 얻은 것으로서, "CS-1"라고 지명하였다.
실시예 1-5의 각각에서, 이성분 섬유에 대한 셀룰로스 펄프의 중량비는 80/20이었다. 각 실시예는 Dow-Reichhold 사에서 생산하는 카복실화 SBAN 라텍스 바인더 120gsm을 외측면에 도막한 두개의 공기담지 슬랩의 적층체이다.
약어들은 다음과 같이 다양한 섬유를 나타낸다:
- "BK"는 표백된 남방 침엽수목재 크라프트를 의미한다.
- "UBK"는 표백되지 않은 크라프트이다.
- "CB"는 분쇄판지를 나타내는 것으로서, 이는 표백되지 않은 크라프트지로 만들어져 본래의 골판지를 제조하는데 사용되는 구조용 접착제를 함유하는 재생재료인 분쇄판지를 나타낸다. 25mm X 100mm의 판지 스트립을 3단 플러퍼(fluffer)에 공급하여 헐거운 플러프를 만들었다.
- "HW"는 25%의 북방 침염수목재 및 75%의 북방 활엽수목재를 포함하는 Tmbec 사의 사용하지 않은 펄프 혼합물로서, 실험실용 패드성형장치용으로 검량되 기 전에 3단 플러퍼를 통해 전송하였다. 이 패드는 어떠한 목표두께로도 압축시키지 않고 패드 형성기로부터 나오는 두께에 관계없이 오븐에서 경화시켰다.
실시예 1-5 실험실 음향투과 시험
샘플 실시예 밀도(g/cc) 캘리퍼(mm) 평량(gsm) LSTT(dB) LSTT(δdB) SAMI(δdB/kgsm)
BK 1 0.016 68 1412 78 12 8.50
UBK 2 0.018 56 1411 80 10 7.09
CB 3 0.021 52 1355 80 10 7.38
HW 4 0.028 37 1449 83 7 4.83
CB 5 0.035 29 1175 83 7 5.95
CS-1 쇼디 0.12 26 2065 84 6 2.91
표 1에서 데시벨 측정치, 음향투과손실(δdB), 예측 SAMI값은 밀도 또는 캘리퍼가 음향흡수에서 중요한 역할을 할수 있다는 것을 시사한다. 여기서, 밀도가 낮은(또는 캘리퍼가 큰) 샘플이 더 음향을 잘 흡수하였다. 음향투과을 측정하기 때문에, 밀도가 낮은 재료가 확실히 양호하게 작용한다는 사실은 이 경우에 실제 소음메카니즘이 아마도 차음이라기보다는 흡수라는 것을 지시한다. 어떤 이론에도 제약되지 않고, 본 발명자들은 입증된 음향감소의 효율이 공기담지 복합재에 의한 흡수공정에 의한 것으로서 주로 소정 체적의 복합재에 존재하는 막대한 개수의 작고 짧은 섬유에 기인한 것이라고 생각한다. 큰 합성섬유가 역시 음향에너지를 흡수하는 기능을 하지만, 섬유 사이에 다수의 저계수 미세 셀룰로스 섬유와 작은 기공을 가지면 입사음 에너지를 가장 효과적으로 흡수하며, 기계적 진동에 의해 소산시켜서 결국에는 열이 발생하게 된다.
본 발명의 부직포 또는 구조물(10, 20, 30, 40, 50, 70)은 바람직하게는 약 3δdB/kgsm 이상의 SAMI를 갖는다. 보다 바람직하게는, 이 구조물은 약 5δdB/kgsm 이상의 SAMI, 보다 바람직하게는 약 6δdB/kgsm 이상의 SAMI, 보다 바람직하게는 약 7δdB/kgsm 이상의 SAMI, 보다 바람직하게는 약 8δdB/kgsm 이상의 SAMI를 가질 것이다. 다시 말해서, 음향투과손실이 큰 것이 바람직하다.
상기 연구결과로부터 발전시키기 위해, 샘플의 캘리퍼를 25mm로 일정하게 유지하고 평량 및 그 결과의 밀도를 변화시키는 다른 실험을 실시하였다. 추가의 시험샘플을 아래의 표 2에 기재한다. 표 2에는, 실시예 6-11가 기재되어있다. 실시예 6-8은 패드 형성기에서 1층으로 형성되지만 실시예 9-11은 두개의 별개의 공기담지층으로부터 적층되어 있다. 이들 공기담지 샘플은 열적으로만 결합되어 있고 라텍스 바인더는 분무되지 않았다.
표 1에서 셀룰로스 플러프 매트릭스 섬유의 공급원이 주된 인자가 아니라고 생각되었기 때문에, 표 2에 기재된 실험에서 사용된 원료 선택은 FOLEY FLUFFSR로 한정하고 바인더 섬유는 Trevira 사에서 생산하는 이성분 섬유인 Type 255 Lot 1661이었다. 이 샘플들을 그 내부온도가 적어도 약 140℃에 달하여 바인더 섬유의 폴리에틸렌 외피를 녹일 때까지 25mm로 끼워진 알루미늄판 사이의 가열프레스에서 경화시켰다.
실시예 6-11 일정한 25mm 두께에서의 평량의 영향
실시예 밀도(g/cc) 평량(gsm) LSTT(dB) LSTT(δdB) SAMI(δdB/kgsm)
6 0.020 506 85.0 5 9.88
7 0.029 735 84.8 5.2 7.07
8 0.038 973 84.8 5.2 5.34
9 0.050 1243 85.3 4.7 3.78
10 0.062 1539 85.2 4.8 3.12
11 0.078 1939 85.2 4.8 2.48
표 2는 일정한 두께에서의 밀도 또는 평량은 캘리퍼를 일정하게 유지할 때 데시벨에서의 절대흡음의 주된 인자가 아니라는 것을 분명히 보여준다. 밀도가 0.020g/cc에서 0.078g/cc까지 변하였지만, 음향투과는 기본적으로 동일하였다. 이 실험에서 일정한 인자는 캘리퍼 및 두께였다. SAMI계산에 따르면 평량이 단위 질량당 비용/효과 또는 음향흡수에서 강한 인자라는 것이 중요시된다. 또한 이 표의 데이터가 제시하는 것은 흡수매체의 두께가 그 매체의 다른 물리적 성질보다도 중요하다는 것이다. 따라서 그리고 적당한 한계 내에서, 현재 이런 목적으로 이용하고 있는 보다 종래의 재료보다 중량이 작으면서도 두께는 동일한 상태에서 공기담지 방음 및 단열재를 투입하여 동일하게 실시한다. 공기담지 재료는 평량을 고려할 때 뛰어난 성능을 나타낸다.
음향흡수에 대한 두께의 영향을 더욱 조사하기 위해, 패드샘플 실시예 12-14를 형성하였다. 표 3은 실시예 12-14에서의 시험을 설명한다. 이들 실시예에서, 섬유 매트릭스의 밀도는 0.04g/cc로 일정하게 유지하고 평량(및 캘리퍼)은 변화시켰다. 표 2로부터 실시예 8을 표 3에 실시예 13으로서 가져왔다. 이 실험은 공기담지 패드에 어떤 제 2(라텍스) 바인더도 적용하지 않았다. 밀도를 동일하게 유지하고 평량 및 두께를 변화시키면 절대 음향흡수에 대한 두께의 직접적인 영향이 작지만 명확하다는 것을 보여주지만, SAMI계산에 의하면 평량이 작은 것이 단위 질량당 데시벨 변화가 크기 때문에 보다 효과적이라는 것을 보여준다.
실시예 12-14 0.04g/cc의 일정한 밀도
실시예 캘리퍼(mm) 평량(gsm) LSST(dB) LSST(δdB) /kgsm)SAMI(δdB
12 19 751 85.5 4.5 5.99
13 25 973 84.8 5.2 5.34
14 34 1333 83.4 6.6 4.88
다음으로, 패드샘플 실시예 15-19를 형성하였다. 음향흡수에 대한 공기담지 샘플의 일측면 또는 양측면에 라텍스는 "L"로 나타내거나 라텍스 없는 것은 "NL"로 나타낸 폴리머 바인더층을 추가함에 의한 영향과 여러 레벨의 이성분 바인더 섬유의 영향을 조사하였다. 이들 변화를 표 4에 나타낸다. 라텍스 바인더("L"로 표시)는 Dow-Reichhold Specialty Latex 사에서 생산하는 스티렌-부타디엔-아크릴로니트릴 에멀션 제품(68957-80)이었다.
일정한 25㎜의 두께에서 추가 바인더의 영향
실시예 타입 밀도(g/ss) 평량(gsm) LSTT(dB) LSTT(δdB) SAMI(δdB/kgsm)
15 NL20% bico 0.039 973 84.8 5.2 5.34
16 NL40% bico 0.040 1014 85.4 4.6 4.54
17 L159gsm 1면 0.045 1132 84.2 5.8 5.12
18 L136gsm 2면 0.050 1244 83.8 6.2 4.98
19 L231gsm 1면 0.048 1204 83.2 6.8 5.65
20%의 이성분 섬유를 갖는 실시예 15와 40%의 이성분 섬유를 갖는 실시예 16 사이에 통계학적으로 중요한 음향투과의 차이는 없음을 알 수 있다. 그러나, 흠음재의 일측면 또는 양측면에 별개의 라텍스 바인더층을 부가하면 음향투과을 감소시키는데(음향투과손실을 증가시키는데) 약간의 영향을 가진다고 생각되지만, 그 영향은 역시 통계학적으로 중요한 것은 아니다. 보다 중요하게는, 폴리머 바인더는 확실하게 음향성능을 낮추지 않는다. 다양한 용도에서 몰딩성형성을 위해서는 라텍스 바인더로 도막된 흡음 공기담지재를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
다음으로, 실험실용 핸드시이트 형성장치를 사용하여 다양한 평량(BW)의 일련의 전체 합성 공기담지 절연패드를 준비하였다. 이들 패드 샘플을 표 5에 실시예 20-26으로서 기재한다. 폴리에스테르 섬유와 코폴리에스테르 외피 이성분 바인더섬유를 70/30으로 혼합하여 시험패드를 형성하였다. 표 5에서, R-PET는 재생폴리에스테르이고 V-PET는 사용하지 않은 폴리에스테르이다. 800gsm 이하의 평량을 갖는 패드를 섬유의 추가시마다 웨브를 90° 회전시키면서 12단계로 형성하였다. 평량이 1000gsm인 패드를 동일한 방식으로 그러나 24단계로 형성하였다. 굳지 않은 웨브를 150℃의 컨벡션오븐 속에서 15-30분 동안 가열경화시킨 후 30.5cm(12인치 정방형)로 트리밍하였다. 알루미늄 및 황동 심(shim)을 사용하여 150℃로 가열된 프레스에서 408kg(900lbs)의 힘으로 최종두께로 컴팩션을 실시하여 최종두께를 확정하였다. 1000gsm의 패드를 프레스에서 30분간 유지하는 한편 낮은 평량의 패드를 15분간 가열하였다
실시 예20-26 전체 합성 공기담지 절연패널
실시예 BW(gsm) 매트릭스섬유 밀도(g/cc) 캘리퍼(mm) LSTT(dB) STT(δdB) SAMI(δdB/kgsm)
20 400 R-PET 15dpf 0.015 28 87 3 7.5
21 600 R-PET 15dpf 0.017 36 86 4 6.67
22 600 V-PET 6dpf 0.020 31 86 4 6.67
23 600 V-PET 15dpf 0.018 35 86 4 6.67
24 750 V-PET 6dpf 0.018 46 85 5 6.67
25 800 R-PET 15dpf 0.017 47 85 5 6.25
26 1000 V-PET 6dpf 0.018 59 83 7 7.00
CS-1 2065 쇼디 0.12 26 84 6 2.91
13 973 플러프/bico 0.038 25 84.8 5.2 5.34
표 5는 저 평량/고 캘리퍼의 전체 합성 공기담지 패널은 절대기준으로 음향을 매우 효과적으로 흡수하지는 않지만, 평량을 고려하는 경우 단위 질량당 데시벨 강하에서의 성능은 매우 양호함을 보여준다. 쇼디보다 중량이 상당히 경감되는 것 외에도, 내습성 및 고유곰팡이 방지성 등과 같이 전체 합성절연재가 셀룰로스계 절연재보다 뛰어난 그 외의 특성도 있다.
다음으로, 표 6은 패드샘플 실시예 27 및 27A에 실시한 시험을 나타낸다. 실시예 27 및 27A는 흡음천정타일 또는 흡음벽피막으로서의 본 발명의 공기담지 패널 또는 패드의 용도를 예시한다. 이들 실시예에서, 2.7미터의 넓은 공기담지기계에서 제조된 30/70 bico/플러프 공기담지재를 두 가지 종류의 시판용 흡음천정타일과 비교한다. 광물섬유타일(CS-2)은 펜실바니아주, 랭커스터의 Armstrong World Industries 사에서 생산한 Fissured Square Lay-In type 755B이다. 비닐로 표면을 씌운 화이버그래스 타일(CS-3) 타입 3020A도 Armstrong 사에서 생산하는 것이다. LSTT, 실험실 음향투과 테스터를 위해, 90dB의 음원과 대면하는 타일의 장식면을 타일에 장착한다. 공기담지 패널 또는 테스트 패드의 스펀본드식 캐리어측면은 음원측과 대향하였다. 천정타일이 어떻게 실내에서 음향을 흡수하는지를 측정하기보다는, LSTT는 실내에서 발생한 음향이 얼마나 많이 실내로부터 달아나는지를 측정한다.
공기담지 샘플 27A는 큰 캘리퍼로 마무리한 것을 제외하고는 실시예 27과 동일한 재료이다. ASTM C423-02a, 즉 잔향실법(Reverberation Room Method)에 의한 흡음 및 음향 계수에 따라서 공기담지 및 광물섬유 시판용 천정타일에서 불규칙 입사음 흡수를 측정하였다. 이 샘플들을 ASTM E795-00에 따라서 타입 E400 고정구에 장착하였다. 소음감소율(NRC)는 250, 500, 1000 및 2000Hz에서의 불규칙 입사음흡수계수의 평균으로서 가장 가까운 0.05가 되었다. 마이크로폰은 음원과 동일한 흡음패널 측면에 장착하였다. 이 ASTM 시험은 흡음재가 실내에서 음향레벨을 얼마나 잘 줄이는가를 측정한다. 1이란 계수는 입사음이 흡수된 것을 의미할 것이다.
실시예 27-27A 천정타일의 음향투과
실시예 구성 BW(gsm) 캘리퍼(mm) 밀도(g/cc) LSTT(dB) SAMI(δdB/kgsm) NC
27 공기담지재 797 21.6 0.037 85.7 5.40
27A 공기담지재 800 31 0.026 0.75
CS-2 δδδδ광물섬유 3087 14 0.22 79.8 3.29 0.5
CS-3 비닐/화이버그라스 1136 25 0.045 84.7 4.67
표 6의 결과에 따르면, 797gsm 및 캘리퍼 21.6mm에서 공기담지 부직포 패널(실시예 27)는 그 패널을 통과하는 화이트 노이즈의 음량을 줄이는데 수지접합 화이버글라스 천정타일(CS-3)과 가깝다. 그러나, 절대흡음에서는 공기담지재 실시예 27의 평량의 3.9배인 무거운 광물섬유 시판용 천정타일(CS-2)만큼 효과적이지 못하다. 그러나, 데시벨 측정치(δdB)의 변화가 SAMI로서 표 6에 나타낸 평량으로 표준화된 경우, 공기담지 샘플 실시예 27은 LSTT에서 양 시판용 타일보다 효과적이다.
ASTM C423-02a 시험에서, 두꺼운 저밀도의 공기담지 패드는 얇고 고밀도의 시판용 천정타일보다 절대기준에서 훨씬 더 확실한 흡수성을 갖는다. 공기담지 패드 또는 시험패드는 실내에서 입사음의 75%를 흡수한 반면 시판용 타일은 50%만을 흡수하였다.
표 7에 나타낸 실시예 28-30은 성형헤드를 갖는 기계로 제조된 시험샘플을 설명한다. 이 패드들은 3개의 Dan-Web사 스타일 성형헤드를 가지고 동작하는 0.6미터의 넓은 파일롯규모의 공기담지기계에서 만들었다. 이 웨브는 테네시주, 나스빌의 BBA Fiberweb 사에서 구입한 17gsm의 폴리프로필렌 스펀본드 캐리어 타입 P9에서 형성하였다. 성형헤드 뒤의 컴팩션 로울이 상승하여 이 시험중에 웨브와 접촉하지 않게 되었다. 실시예 30에서 분무된 바인더는 Dow-Reichhold 사에서 생산하는 카복실화 SBAN 라텍스 바인더로서, 이는 약 10% 고형물로 희석한 것이었다. 이 시험을 위해, 라인을 정지시켜서, 통기 오븐에서 컨벡션 오븐으로 전환된 오븐 속에서 약 20분 웨브가 체류하게 하였다. 실제의 제조에서, 라인은 정지되지 않을 것이며 웨브는 몇 개의 오븐을 통과할 것이다. 표제 "타입" 아래의 표 7에서 숫자는 bico/셀룰로스 플러프 비율을 의미한다.
실시예 28-30 파일럿규모의 공기담지기계 샘플
실시예 타입 라텍스 바인더 밀도 (g/cc) 캘리퍼 (mm) 평량 (gsm) LSST (dB) SAMI (δdB/kgsm)
CS-1 쇼디 NA 0.12 26 2065
28 30/70 NA 0.023 32 750
29 30/70 NA 0.026 39 1000
30 20/80 120gsm 0.028 35 960
표 7은 파일럿규모의 공기담지기계에서 제조된 실시예 28-30의 공기담지 절연재가 평량이 상당히 크면서도 캘리퍼가 작은(고밀도) 시판용 쇼디재료와 동등한 흡음력을 갖는 것을 보여준다.
상기 조사결과를 확인하여 의지하기 위해, 다양한 공기담지재료의 샘플들을 미시건주, 워터포드의 Kolano & Saha Engineers, Inc. 사의 공인 음향시험 실험실에 시험용으로 제출하였다. ASTM E1050-98의 표준시험방법 "관, 두개의 마이크로폰 및 디지털 주파수분석 시스템을 사용하는 음향재료의 임피던스 및 흡수(Impedance and Absorption of Acoustical Materials using a Tube, Two Microphones, and a Digital Frequency Analysis System)에 따른 임피던스 관 흡음 시험 과정을 이용하였다. 측정은 덴마크, Naerum의 Bruel and Kjaer 사에서 생산하는 두 개의 마이크로폰 임피던스 측정관, B&K type 4206을 사용하여 이루어졌다.
주지된 바와 같이, 표준음향시험과 스크리닝 시험 간의 큰 차이는 임피던스 관 흡음 시험에서는 마이크로폰이 음원과 동일한 측의 샘플측면상에 있는 반면, LSTT에서는 샘플이 마이크로폰과 음원 사이에 있는 것이다. 임피던스관 흡음시험은 또한 주파수 관련 음향특성에 상세를 기록하는 반면, LSTT는 화이트노이즈의 크기를 측정할 뿐이다.
임피던스관 흡음시험을 고려하면, 불규칙 소음원에 의해 관에서 평면파가 발생하였다. 이 정상파(standing wave)는 벽에 장착된 마이크로폰을 사용하여 두 곳의 고정위치에서 측정하였다. 마이크로폰의 신호는 이중채널 신호분석기(B&K) type 2032에 전송하여 복합음향전송함수를 결정하고 최종적으로 소프트웨어 패키지(B&K Type BZ5050)을 사용하여 흡음계수를 계산하였다. 이 흡음계수는 샘플에 입사하는 음향에너지의 양에 대한 흡수된 음향에너지의 양의 비율이다. 입사음 에너지의 총흡수는 1.0의 계수를 가질 것이다.
재료와 샘플홀더 백플레이트 사이에 공극 없이 샘플들을 시험하였다. 이 샘플들은 B&K type 4206 관의 대형(직경 100mm) 및 소형(직경 29mm) 샘플홀더에 맞도록 다이컷팅하였다. 대형관은 100-1600Hz의 측정범위를 갖는 반면, 소형관은 1000-6300Hz에서 작용한다. 비교예(CS-2)는 표 1에서 사용한 것과 동일한 쇼디재료였다. 제 1 칼럼에서 언급한 바와 같이, 표 8의 예들은 라텍스(NL)로 도포되지 않았거나(NL), 120gsm의 라텍스로 일면을 도포하였거나(L-1), 양측면에 라텍스를 도포하였거나(L-2) 또는 양측면에 도포된 라텍스에 240gsm의 탄산염필러를 가졌다(CCL-1). UB 크라프트는 표백되지 않은 크라프트 펄프이다. B크라프트는 표백된 크라프트이다. 흡수계수(α)를 계산하고 그 결과를 평균내었다. "NRC"의 소음감소율은 주파수 250, 500, 1000 및 2000Hz에 대한 평균흡음율이다. NRC는 전체성능을 비교하기 위해 자동차산업에 사용되며, 저주파수를 잘 흡수하는 샘플을 고주파를 잘 흡수하는 샘플과 비교할 수 있게 한다. 시험된 가청주파수의 전체범위는 대조구의 쇼디 및 실시예 33에 대하여 도 1에 예시하였다.
실시예 31-38 흡음시험
샘플 실시예 밀도 (g/cc) 캘리퍼 (mm) 평량 (Gsm) α 1000Hz α 2500Hz NRC
UB 크라프트 31 0.028 31 706 0.456 0.832 0.376
B 크라프트 w/o 라텍스 32 0.03 25 750 0.412 0.879 0.357
B 크라프트 w/o 라텍스 33 0.037 26 1000 0.473 0.931 0.388
B 크라프트 라텍스 1면 34 0.04 32 1200 0.721 0.991 0.535
B 크라프트 35 0.031 34 1287 0.674 0.991 0.516
B 크라프트 w/o 라텍스 36 0.04 36 1300 0.696 0.986 0.541
B 크라프트 w/o 라텍스 37 0.05 25 1300 0.572 0.957 0.444
B 크라프트 CaCO3 38 0.073 28 1680 0.925 0.925 0.392
쇼디 CS-1 0.12 26 2065 0.817 0.817 0.415
표 8의 흡음계수 측정결과는 일반적으로 표 1의 음향전송 스크리닝 측정결과로부터의 초기 결론을 뒷받침한다. 캘리퍼는 흡음의 면에서 밀도 및 평량보다 강한 인자라고 생각되지만, 조성 및 캘리퍼를 실시예 32, 33 및 37에서처럼 일정하게 유지한다면 750-1300gsm의 범위 전체에 걸쳐서 평량이 높아지면 흡음력이 높아지는 명확한 경향이 있다. 공기담지 패드는 일반적인 용법에서는 대조구의 쇼디 재료보다 상당히 낮은 밀도 및 평량으로 음향을 흡수하는데 매우 효과적이다. 음향을 흡수하는데 가장 효과적인 샘플은 실시예 34-36이었다. 이들 공기담지 샘플은 모두 80/20의 미표백 셀룰로스 플러프/이성분 바인더 섬유로서, 직경이 25mm보다 크고 평량이 1200-1300gsm이다. 경량의 실시예 31-32 및 중량의 실시예 38은 2500Hz에서 쇼디보다 성능이 뛰어나지만, 그 보다 낮은 주파수 100Hz에서는 그렇지 않다. 저주파수 음에 대한 라텍스 도막 단독의 강한 영향은 실시예33 내지 실시예 34에 나타낸다. 표 8은 공기담지 재료를 사용하여 기존의 쇼디재료와 같거나 양호한 음향성능을 중량을 상당히 경량화하여 차량의 연비를 향상시키면서 얻을 수 있다는 것을 나타낸다.
표 9 및 표 10은 목재펄프/이성분 섬유 공기담지 부직포 시험패드(실시예 39-41)와 목재펄프 이외의 천연섬유 및 폴리프로필렌 열가소성 섬유로 제조한 판지제 및 니들펀치식 부직포를 비교한다. 이 비교정보(샘플 A-F)는 2000년 여름 INJ(International Nonwovens Journal)의 INDA(Association of the Nonwoven Fabrics Industry)에서 발행된 "자동차 내장용 부직포 셀룰로스계 복합재의 성능(Performance of Nonwoven Cellulosic Composites For Automotive Interiors)"이라는 제목의 회의서류에서 발견하였다. 표 9는 샘플의 물리적 성질을 나타내고 표 10은 퍼센트로 나타낸 ASTM C-384 흡음계수를 비교하는데, 여기서 주어진 주파수에서의 총흡음성은 100%일 것이다. 샘플 39-41은 실시예 39-41로서, 실험실 규모의 패드형성기에서 제조하여 임피던스관 흡음 시험 ASTM E-1050-98용으로 제출하였다. 앞에서 게시한 발행 기사에서 사용된 것과 동일한 주파수를 선택하여 여러 가지 다른 섬유들을 나란히 비교할 수 있었다. 이 시험방법들은 주로 C-384가 단일 가동마이크로폰을 사용하고 E-1050-98이 두 개의 마이크로폰을 사용한다는 점에서 다르다. 대부분의 목적상 데이터는 서로 바꿔서 이용할 수 있다.
셀룰로스계 부직포
샘플 재료 혼합비 두께(mm) 중량(gsm) 밀도(g/cc)
A Flax/PP 50:50 12 698 0.0580
B Jute/PP 50:50 12 686 0.057
C Kenaff/PP 50:50 12 670 0.056
D Cotton/PET/PP 35:35:30 11 770 0.07
39 펄프/Bico 80:20 13 500 0.038
40 펄프/Bico/라텍스 66:17:17 31 706 0.023
41 펄프/Bico/라텍스 66:17:17 25 750 0.03
본 발명의 목재펄프 비코섬유 공기담지 패드가 그 외의 천연 및 합성섬유로 제조된 종래의 재료보다 밀도가 상당히 낮다는 사실은 표 9에서 명확하다.
ASTM C-384 및 E 1050-98에 의한 소음감소용 흡음 자료
주파수(Hz) 목표(%) A% B% C% D% 39% 40% 41%
800 9 15 15 17 18 14 43 33
1000 16 20 20 20 25 18 46 41
1600 35 32 35 34 36 33 69 65
2000 51 53 66 63 52 54 71 77
표 10은 공기담지 부직포 시험샘플이 기본적으로 산업용 목표치를 만족시키거나 상회하며, 역시 라텍스 바인더가 적용된 보다 두꺼운 샘플 40 및 41이 모든 니들펀치식 섬유화합물보다 성능이 뛰어남을 보여준다. 공기담지 공정은 두꺼우면서도 경량의 부직포를 생산하는데 이상적이다. 두께는 두꺼운 샘플에서 LSST 측정치가 낮은 것으로 나타나는 흡음효율에 직접 비례하는 것으로 나타나있다(표 1 및 3).
실시예 42: 딥드로잉 성형성
부직포 재료의 성형성을 입증하기 위해 공기담지 제품을 몰드 속에 넣었다. 원형의 알루미늄 몰드를 기계가공하였다. 152.4mm(6.0인치)의 원형 알루미늄 몰드 탑부는 직경 50.8mm(2.0인치)까지 테이퍼(0.875인치)가 형성된 69.85mm(2.75인치)의 원형돌출부를 갖는다. 이 알루미늄 몰드는 베이스는 깊이 25.4mm(1.0인치)까지 기계가공되며 초기직경이 76.2mm(3.0인치)인데, 이는 바닥에서 57.15mm(2.25인치)까지 테이퍼가 형성되어있다. 절연재와 접촉하는 모든 모서리는 반경 3.2mm(0.125인치)로 라운딩되어 있다.
실시예 28과 유사하며 캘리퍼가 18.4인 750gsm의 시험공장 샘플 30/70 비코/플러프 공기담지재 22cm×30cm 시편을 준비하고, 이를 150℃로 설정한 컨벡션 오븐내에서 5분간 가열한 후, 냉간압연된 알루미늄 다이 베이스 상에 신속하게 올려놓음으로써 본 발명의 공기담지 절연재의 딥드로잉 성형성을 입증하였다. 다이 탑을 위치시키고 4.7kg/cm2 의 압력을 가하여 몰드 속의 재료를 변형시켰다. 공기담지 웨브 또는 스펀본드식 캐리어 슬립시이트의 찢어짐 없이 약간의 주름만 지게 하면서 상기 750gsm 및 캘리퍼 18.4mm의 공기담지재료를 몰드 속에 가압하였다. 대조용 쇼디(1640gsm 및 캘리퍼 25mm)를 150℃의 컨벡션 오븐 속에서 10분간 가열한 후 동일한 몰딩성형 조건을 받게 하였다. 쇼디 자체는 일측면이 찢어졌고 부직포 슬립시이트는 파열되었다.
실시예43 : 난연제 처리된 공기담지 절연재
실험실용 핸드시이트 장치를 사용하여 두께가 13mm인 250gsm의 공기담지 패드를 제조하였다. 사용한 섬유조성은 70%의 FOLEY FLUFFSR 및 30%의 Trevira type T-255 번호 1661번 이성분 바인더 섬유였다. 이성분 섬유를 경화시키기 위해, 패드를 150℃의 컨벡션 오븐 속에서 15분간 유지하였다. 이 패드를 3개의 10.2cm×35.5cm(4×14인치) 샘플로 절단하였다. 각 시편 스트립의 양측면을 5-10gsm의 젖은 부가물에 대하여 일리노이주, 크리스탈 레이크의 Spartan Flame Retardants, Inc. 사에서 제조하는 디암모늄 포스페이트계 난연제인 난연제 첨가물 SPARTANTM AR 295 40% 고형물 용액을 분무하고 150℃의 컨벡션오븐 속에서 1.0분동안 건조시켰다. FMVSS-302의 조건하에서 수평연소에 대하여 시험하였을 때, 샘플들은 스스로 꺼지기 전에 50초 동안 연소하였고 화염의 선단은 64mm(2.5인치) 이동하였다. 이 수평연소 시험을 통과하기 위해, 최대 연소율 최대거리 254mm 전체에 걸쳐서 101mm/분이다.
FMVSS 302는 미국 운수성(Department of Transportation)의 연방자동차안전기준(Federal Motor Vehicle Safety Standard) 302번으로서, 1972년 9월 1일의 내장재, 즉 객차, 다목적 승용차, 트럭 및 버스의 내장재의 가연성에 대한 것이다. 이 기준은 차동차의 승객실에서 사용되는 재료의 연소저항 요구조건을 규정한다. 그 목적은 차량의 화재에 의해 생기는, 특히 성냥이나 담배 등의 화재원으로부터 차량의 내부에서 발생하는 자동차 승객의 사망 및 상해를 줄이는 것이다.
실시예 44: 난연제 및 바인더 처리된 공기담지 절연재
실험실용 핸드시이트 장치를 사용하여 두께가 13mm인 200gsm의 공기담지 패드를 제조하였다. 사용된 섬유 조성은 70%의 FOLEY FLUFFSR 및 30%의 Trevira type T-255 번호 1661번 이성분 바인더 섬유였다. 경화되지 않은 35.5cm 정방형 패드(14인치×14인치)를 진공박스 위에 놓고, 25% 고형물의 난연제, SPARTAN AR295와 24.8% 고형물의 라텍스 바인더, AirFlex 192의 50/50 혼합물을 상기 구조물의 일면에 도포하였다. 화학 첨가물은 5.3g의 젖은 용액(대략 10gsm의 건조첨가물)이었다. 이 패드를 150℃에서 15분동안 경화시켰다.
폭 50mm×길이 300mm의 12메시 스크린을 화염방지기로서 상기 샘플의 화학적으로 처리되지 않은 상면 위에 놓았다. 그 후, FMVSS-302의 조건하에서 수평연소에 대하여 시험하였을 때, 샘플은 자체 소화되기 전에 30초동안 연소하였고 화염의 선단은 38mm(1.5인치) 이동하였다.
실시예 45: 발수성 공기담지 절연재
FOLEY FLUFFSR 드라이랩(펄프 시이트)를 51mm×102mm(2인치×4인치)의 스트립으로 절단하고, 웨스트버지니아주, 프리엔들리의 GE Silicones 사에서 생산하는 5% 실리콘오일을 함유하는 에멀션 첨가물, MAGNASOFTR Extra 10중량%를 분무하였다. 충분한 플러프가 수집되어 실험실용 핸드시이트 형성기 상에 200gsm의 공기담지 패드를 형성할 때까지 축축한 펄프스트립을 바로 실험실용 3단 플러퍼에 공급하였다. 이 공기담지재의 조성은 80%의 처리된 펄프와 20%의 Trevira T-255 1661번 이성분 섬유였다. 이 패드를 150℃의 컨벡션오븐 속에 15분동안 유지하여 이성분 바인더 섬유를 경화시켰다. 발수성을 시험하기 위해, 51mm(2인치)의 정방향 샘플을 절단, 칭량하고 수욕에 밤새 침지시켰다. 와이어 스크린을 샘플 위에 놓아 샘플들을 수면하에 유지시켰다. 처리되지 않은 FOLEY FLUFFSR 로 만든 대조용 샘플을 마찬가지로 칭량하고 침지시켰다. 24시간 후에 샘플들을 수욕에서 조심스럽게 제거하고, 방울 빈도수가 약 분당 한 방울이 될 때까지 배출시켰다. 습중량을 기록하고 g/g 단위의 수분흡수성을 습중량에서 건조중량을 뺀 값을 건조중량으로 나눈 값으로서 계산하였다. 결과치는 각 타입의 5개 샘플에 대한 측정치의 평균이었다. 처리되지 않은 플러프 펄프로 만든 공기담지 패드는 32g/g을 흡수한 반면 실리콘처리된 플러프 펄프로 된 공기담지재는 0.68g/g만을 흡수하여 높은 발수성을 보여주었다.
실시예 46: 단열재
80%의 FOLEY FLUFFSR 셀룰로스 플러프 펄프와 20%의 이성분 섬유, Trevira type 255 Lot 1661의 혼합물로부터 실험실용 핸드시이트 장치에서 공기담지 패드를 형성하였다. 이 패드를 150℃까지 가열된 플라텐 프레스에 넣고 25mm의 틈에 박았다. 열전대를 양 측면 사이와 모서리 사이의 패드의 중간에 삽입하였다. 패드의 중앙부가 140℃의 온도에 도달하는 시간을 기록하였다.
평량(gsm) 밀도(g/cc) 140℃까지의 시간(분) 0.038g/cc까지 정규화하는 시간 973gsm까지 정규화하는 시간
506 0.02 5 9.5 9.6
735 0.029 7.5 9.8 9.9
973 0.038 12.5 12.5 12.5
1243 0.05 10 7.6 7.8
1539 0.062 17.5 10.7 11.1
1939 0.078 24 11.7 12.0
표 11은 무거운 절연충전재가 목표온도에 도달하는데 더 오래 걸린다는 것을 설명한다. 평량에서의 차이를 모든 결과치를 973gsm까지 정규화함으로써 제거하는 경우, 가열속도의 차이는 매우 작고, 불규칙 변화가 대략 일정하게 된다.
실시예 47-50: 공업용 규모의 공기담지기계
표 12에 나타낸 실시예 47-50을 2.8미터의 넓은 멀티헤드 공업용 규모의 공기담지기계에서 만들었다. 이런 타입의 공기담지기계는 본 발명 또는 패드 실시에에서 중요하지 않지만, 실시예 47-50은 Dan-Web 스타일 형성헤드를 갖는 기계로 만들었다. 플러프/비코 비율은 중량을 기준으로 75/25 였다. 셀룰로스 섬유는 Buckeys Technologies Inc. 사의 처리된 FOLEY FLUFFSR 였다. 이 처리된 이라는 표시는 펄프시이트의 분해에너지를 낮추기 위한 첨가제를 의미한다. 이성분 섬유는 독일, Bobingen의 Trevira GmbH 사에서 생산하는, 머지넘버(merge number)가 1661이고, 2.0데니어 및 6mm의 절단길이를 갖는 T-255타입이었다. 이런 타입의 비코 섬유는 폴리에스테르 코어 상에 폴리에틸렌 외피를 갖는다. 방음 및 단열 웨브를 테네시주, 나시빌의 BBA Fiberweb 사에서 공급하는 20gsm의 폴리에스테르 스펀본드식 캐리어에 형성하였다.
이 형성부를 나온 후에, 웨브의 일측면을 소듐 테트라보레이트 및 징크 피리스리온의 혼합물로 분무하여 난연성 및 곰팡이 저항성을 부가하고(7.5gsm 붕산나트륨 및 0.5gsm의 아연 피리스리온 건조부가물) 이어서 에틸렌-비닐 아세테이트 타입 라텍스 바인더(Air Products and Chemicals 사에서 생산하는 AIRFLEXR 192 5.0gsm 건조 부가물)로 분무하여 표면섬유를 고정시켰다. 오븐을 통과한 후, 웨브의 타측면을 마찬가지로 처리하고 제 2 오븐 속에서 건조시켰다.
표 12는 웨브의 평량이 높을 수록 최종밀도가 높다는 것을 보여준다. 음향성능은 예상대로 두께에 따라서 향상된다. NISA는 시험방법 ASTM E1050-98에 따른 수직입사음흡수(Normal Incidence Sound Absorption)이다. RISA는 시험방법 ASTM C423-02a에 따른 불규칙입사음흡수(Random Incidence Sound Absorption)으로서, ASTM E95-00 타입"A"가 장착되고 스크림 또는 캐리어 측이 음원과 대향하고 있다. STL은 시험방법 SAE J1400-90에 따른 음향투과손실(Sound Transmission Loss)로서, 20ga의 스틸 패널이 음원과 대향하고 있다. 실시예 48도 수평방향 가연성 시험 MVSS-302에 제출하여 48mm/분의 연소속도를 갖는 것을 발견하였는데, 이는 최대허용속도 100mm/분보다 훨씬 아래였다.
실시예 47-50 공업용 규모의 공기담지기계 샘플
실시예 밀도(g/cc) 캘리퍼(mm) 평량(gsm) NISA 1000Hz RISA NRC STL-dB 2000Hz
47 0.026 9 230 0.109 0.30 37.4
48 0.030 17 510 0.231 0.50 39.3
49 0.038 20 760 0.339 0.60 41.0
50 0.038 28 1060 0.578 0.70 42.9
본 발명의 공기담지 구조물의 기류 및 역으로 기류저항성을 이 공기담지 공정에서 제어하는 메카니즘은 셀룰로스 티슈내의 작은 목재펄프 섬유들이 폴리머 액체 바인더의 액적들을 포착하거나 걸러내어 티슈의 기공율을 감소시키는 것이다. 이는 다음의 실시예에 예시하는데, 여기서 일정량의 액체폴리머 바인더를 공기담지재의 캐리어측면에 분무하여 기류를 상당히 감소시킨다. 이 분무는 진공 및 모세관 작용에 의해 티슈속으로 이루어진다. 티슈를 통한 기류를 제한하는 것 외에도, 바인더는 티슈를 공기담지재에 부착하는 것을 돕는다.
실시예 51-64: 공기담지 구조물
개별화된 섬유들을 진공하에서 성형와이어 또는 부직포 스크림 또는 티슈캐리어 상에 피착시키는 실험실용 패드형성기를 사용하여 14개의 공기담지 구조물을 구성하였다. 본 실시예에서, 결과의 공기담지 구조물은 일측면에 캐리어티슈를 가졌다. 공기담지 구조물을 형성하기 위해서, 미지의 제조자의 단일층 18gsm(g/m2) 표준 능형 캐리어티슈를 패드형성기의 성형와이어상에 담지시켰다. 이 티슈는 기류가 19.3리터/초(41CFM), 캘리퍼가 0.07mm, 밀도가 0.254g/cc, 19.25%의 연신율에서의 MD인장강도가 194g/cm, 6.5%의 연신율에서의 CD인장강도가 111g/cm인 것을 또 다른 특징으로 한다.
셀룰로스 플러프 3.65g 및 이성분 섬유 1.56g 씩 4번 증가시켜서 티슈상에 150gsm의 에어펠트를 형성하였다. 불규칙한 형성을 최소화하기 위해 각 증가 후에 이 패드를 90° 회전시켰다. 에어펠트의 조성은 테네시주, 멤피스의 Buckeye Technologies Inc. 사에서 제조하는 FOLEY FLUFFSR LE+로서 구입할 수 있는 70%의 셀룰로스 섬유와 30%의 이성분 바인더 섬유 또는 비코섬유, 즉 2.0데니어 및 6mm 길이의 T-255 타입이었다. 이 에어펠트와 티슈를 차가운 실험실용 프레스로 이송하여 약 0.05g/cc의 밀도까지 컴팩트화시켰다. 이 단단해진 공기담지 구조물은 크기가 35.56cm × 35.56cm(14인치 × 14인치)로서, 이를 30.5cm × 35.56cm(12인치 × 14인치)로 트리밍하고 0.08-0.13g/cc의 범위의 밀도를 부여하도록 맞추어진 가열된(160℃) 실험실 프레스 속에 넣었다. 이 패드를 가열된 프레스 속에서 15분동안 유지하여 이성분 섬유를 융착시켰다. 이 공기담지 구조물을 4개의 15.24cm(6인치) 정방향으로 절단하였다. 처리하지 않은 패드에서 기류를 측정하였다. 이 정방형 샘플을 20메시의 스테인레스 스틸 스크린을 가지고 6.5마력의 습식/건식 진공크리너의 흡입측에 연결된 진공박스에 티슈측이 위로 가도록 놓았다. 패드의 티슈측을 다양한 폴리머 바인더로 분부하고 105-110℃의 컨벡션 오븐 내에서 10분동안 건조시켰다. 건조 샘플을 칭량하여 실제 부가물을 계산하고 캘리퍼(두께)를 측정하여 밀도를 계산하였다. 그 후 처리후의 기류를 측정하였다.
실시예 51 내지 60은 약 20gsm의 표준 셀룰로스 티슈 상에 형성하였다. 실시예 61 및 62는 위스콘신주, 사와노의 Shawano Specialty Paper 사에서 공급되는 18gsm의 침투성이 감소된 티슈인 Shswano Tissue 제품 3528에 형성하였다. 실시예 63 및 64는 커넥티커트주, 이스트 하트포드의 Cellu Tissue Holdings Inc. 사에서 제조하는 17gsm의 침투성이 감소된 티슈인 Cellu Tissue 3205FQP에 형성하였다. 바인더의 고형물%는 결과의 복합물의 침투성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 실시예 63에서는 바인더를 15고형물%로 분무하고 34gsm의 부가물이 13.6리터/초의 기류를 생성한 반면, 실시예 64에서는 33gsm의 부가물에 대하여 4.8리터/초였고 바인더의 고형물%는 19.7%였다
표 13에서도 나타낸 바와 같이, 동일하게 제조하여 처리된 복합물쌍을 통해서 측정된 기류값은 티슈측에 적용된 바인더의 양이 증가되었을 때 강하하였다. 이 기류를 줄이는데는 몇 가지 서로 다른 에멀션 폴리머 그리고 한 가지 용액폴리머(폴리비닐 알콜)이 효과적이므로 상기 효과는 특별히 바인더의 종류에 따라서 결정되는 것은 아니다. 일반적으로, 초기 기류가 낮은 티슈/공기담지 복합재는 기류를 더욱 줄이는데 보다 적은 바인더를 필요로 하였다.
상기와 같은 일련의 실시예에서 사용된 바인더는 다음과 같다: 펜실바니아주, 알렌타운의 Air Products Polymenrs, L. P. 사에서 제조하는 VINACR DP912 비닐 아세테이트 폴리머 및 AIRFLEXR-192 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머; 노스캘리포니아주, 리서치 트라이앵글 파크의 Dow-Reichhold Specialty Latex LLC 사에서 제조하는 TYLACR 873 카복실화 아크릴로니트릴-부타디엔 수지; 및 뉴저지주, 브릿지워터의 Celanese 사(구 National Starch and Chemical 사)에서 제조하는 CELVOLR 24-203 폴리(비닐 알콜) 및 DUR-O-SETR 24-351A 에틸렌 비닐 아세테이트. 측정된 기류로부터 기류저항의 MKS Rayl 식을 계산하였다.
제어된 기류
실시예 티슈 초기기류 (리터/초) 바인더 부가물 (gsm) 캘리퍼 (mm) 평량 (gsm) 밀도 (g/cc) 최종기류(리터/초) 라일 (N-S/m3)
51 표준 20.0 AIRFLEXR 16.7 1.81 196 0.11 6.0 1915
52 표준 15.0 AIRFLEXR 13.9 1.94 198 0.10 9.9 1167
53 표준 19.6 TYLACR 18.6 2.37 195 0.08 1.8 6452
54 표준 15.4 TYLACR 15.7 1.54 204 0.13 4.4 2636
55 표준 19.0 VINACR 17.9 2.37 199 0.08 3.0 3831
56 표준 15.8 VINACR 15.4 1.61 201 0.12 4.2 2724
57 표준 16.5 25-351A 14.3 1.78 195 0.11 8.3 1393
58 표준 16.1 25-351A 7.12 1.80 181 0.10 13.3 872
59 표준 16.5 CELVOLR 13.7 1.97 183 0.09 2.5 4540
60 표준 16.2 CELVOLR 6.8 1.82 190 0.10 8.7 1332
61 Sh --- AIRFLEXR 11 3.0 139 0.05 10.3 1150
62 Sh 19.5 AIRFLEXR 23 3.0 183 0.06 30.0 3890
63 CT 59.6 AIRFLEXR 34 3 160 0.06 13.6 850
64 CT --- AIRFLEXR 33 3.2 163 0.05 4.8 2400
실시예 65-69: 접착층 적층
플러프/비코 비율이 75/25이고 양측면에 5gsm의 라텍스 바인더가 분무된 두께가 12.5mm인 420gsm의 공기담지 패드를 2.8미터의 넓은 멀티헤드 공업용 규모의 Dan-Web 스타일 공기담지기계상의 20gsm 폴리에스테르 스펀본드식 스크림에 형성하였다. 셀룰로스 섬유는 Buckeye Technologies, Inc. 사에서 제조하는 처리된 FOLEY FLUFFSR 였다. 처리된 이라는 표시는 펄프시이트의 분해에너지를 낮추기 위한 첨가제를 의미한다. 이성분 섬유는 2.0dpf 및 6mm 길이를 갖는 Trevira 1661 타입 255였다. 폴리에스테르 스펀본드식 캐리어는 테네시주, 나스빌의 BBA Fiberweb 사에서 공급하였다.
이 복합 공기담지 패드는 폴리에스테르 스펀본드식 스크림을 포함하여 약 420gsm의 평량을 가졌다. 이 패드는 스크림의 반대측면을 여러 양의 다양한 비가교 및 열가소성 라텍스 바인더로 처리하였다. 150℃의 오븐 속에서 5분동안 건조시킨 다음, 샘플 또는 패드를 102mm × 102mm(4인치)의 정방형으로 절단하여 여러가지 시험샘플을 형성하였다. 그 후, 이 샘플을 처리되지 않은 샘플과 함께 172℃의 오븐 속에 넣어서 2분간 유지하였다. 이 뜨거운 샘플을 처리되지 않은 샘플의 스크림측면과 함께 다른 샘플의 처리된 측면쪽으로 가압하였다. 대략 0.809중량킬로/cm2 (11.5psi)의 압력을 45초 동안 가하여 샘플들을 서로 접합시켰다. 각 샘플을 각각 25.4mm × 102mm(1.0인치 × 4.0인치)인 3개의 스트립으로 다이컷팅하였다.
접합강도(처리되지 않은 캐리어측에 대한 처리된 공기담지측의 접합강도)는 인장시험기(Twing-Albert Model QC1000)을 사용하여 크로스헤드 속도를 110mm/분으로 하여 층들을 당겨서 분리시킴으로써 측정하였다. 접착지점에서 샘플들을 분리하는데 필요한 힘은 연구범위 전체에 걸쳐서 접착바인더의 부가물의 퍼센트에 따라서 증가하였다. 실시예 65-69는 본 발명의 공기담지 흡음재가 자동차용 카페트 및 패딩을 조립하는데 이용할 수 있는 것 같은 열 및 압력 하에서 이종재료에 접합할 수 있다는 것을 증명한다. 표 14에 나타낸 바와 같이, 접착제의 유리전이온도는 접합강도에서의 인자가 아니었다. 그러나, 폴리머 골격에 약간의 비닐아세테이트를 가지면, 적어도 Air Products 사의 바인더의 경우는 처리되지 않은 스크림측면에 대한 복합재의 처리된 공기담지측면의 접착력을 강하게 하는데 기여한다고 생각되었다.
상기 일련의 실시예에서 사용한 바인더는 다음과 같다:
25-351A = DURO-SETR 351A - Celanese 사의 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스
25-4401 + NACRYLICR 4401 - Celanses 사의 아크릴 라텍스
AF4500 = AIRFLEXR 4500 - Air Products Polymers L.P. 사의 에틸렌-비닐 클로라이드 라텍스
AF410 = AIRFLEXR 410 - Air Products Polymers L.P. 사의 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스
EF9100 = VINACR 9100 - Air Products Polymers L.P.의 비닐아세테이트 라텍스
실시예 65-69 열가소성 접착제
실시예 바인더 바인더 바인더 각종 바인더 부가물에서의 박리강도 그램
Code Type Tg℃ 5gsm 10gsm 150gsm 20gsm 25gsm
65 25-351A EVA 0 97 108 112 151 142
66 25-4401 Acrylic -23 80 95 93 112 156
67 AF4500 EVC1 3 59.3 87.3 121.3 131.3 164.7
68 AF410 EVA 4 68.3 102.3 138.7 173.3 220.3
69 EF9100 Vac -30 78 112 162 248 352
실시예 7-77: 강성 복합재
이전의 실시예에서 상업용 공기담지기계에서 제조한 동일한 420gsm의 공기담지 패드를 160℃의 가열된 프레스에서 10분동안 6mm의 두께로 압축하고, 실온으로 냉각시킨 후, 15gsm의 부가물(고형물 기준)에 대략 25고형물%의 라텍스 바인더를 한번에 일측면에 분무한 후, 172℃의 오븐 속에서 15분동안 건조시켰다. 양측면을 처리한 후, 캘리퍼를 160℃의 가열된 프레스 속에서 5분까지 6mm로 리셋트하였다. 밀도가 0.06g/cc인 냉각된 복합재를 50.8mm × 254mm(2인치 × 10인치)의 스트립으로 절단하고, 샘플지지봉이 200mm 이격되고 캐리어측면이 위로향하는 100N 부하셀을 사용하여 거리에 대한 압축량 방식으로 Twing-Albert Tensile Tester, Model QC100에서 시험하였다. 초기두께가 21mm인 780gsm의 공기담지재로 시작하여 밀도가 0.13g/cc인 복합재를 생산할 때까지 이 작업을 반복하였다. 고밀도 샘플에 대한 Twing-Albert에서는 500N 부하셀이 필요하였다.
바인더는 다음과 같다:
RHOPLEXR 노스캐롤리나주, 샬롯의 Rohm & Haas Chemicals, LLC 사에서 제조하는 아크릴 바인더의 라인;
TYLACR 노스캐롤리나주, 리서치 트라이앵글 파크의 Dow Reichhold Specialty latex LLC 사에서 제조하는 (카복실화 스틸렌-부타디엔-아크릴로니트릴 코폴리머);
ROVENER 노스캐롤리나주, 샤롯의 Mallard Creek Polymers, Inc. 사에서 제조하는 (카복실화 스티렌-부타디엔 고무)
복합재 강성
휨저항의 그램 대 밀도
실시예 샘플 0.07g/cc 0.13g/cc
70 캐리어가 없는 대조구 62.2 323.6
71 대조구 88.7 371.8
72 RholexR ECO 4015 115.1 431
73 TylacR 68957-000 116.7 426.3
74 RhoplexR GL-720 126.0 454.3
75 RoveneR RX 50660-18 127.6 553.9
76 PhoplexR TR 407/GL 720 140.0 449.6
77 RhoplexR GL-730 143.1 431
표 15의 데이터에서 분명한 것은 공기담지 패드의 여러 밀도에 대하여 여러 가지 바인더가 더 적합하다는 것이다. 저밀도 복합재에 대한 가장 강성이 큰 바인더는 RHOPLEXR GL-720 과 RHOPLEXR TR 407 및 GL-720의 혼합물이었다. 0.13g/cc 샘플 시리즈의 경우에, 가장 강성이 큰 샘플을 만드는 바인더는 ROVENER RX 50660-18 이었다. 다른 것들은 기본적으로 동등한 수준이다.
실시예 78: 스크림용 기본 공기담지 구조물
개별화된 섬유들을 진공하에서 성형와이어 또는 부직포 스크림 캐리어 상에 피착시키는 실험실용 패드형성기를 사용하여 공기담지 구조물을 구성하였다. 그 결과의 공기담지 구조물은 일측면에 스크림을 타측면에 에어펠트를 갖는다. 이후의 실시예에서, 성형와이어를 25.4cm(10인치) × 35.56cm(14인치)의 면적에 마스킹하였다. 공기담지 구조물을 형성하기 위해, 테네시주, 올드힉코리의 BBA Fiberweb 사에서 제조한 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 타입 350939인 17gsm(g/m2)의 폴리프로필렌 부직포 스크림을 패드형성기의 성형와이어상에 배치하였다. 셀룰로스 1.92g 과 이성분섬유 0.34g 씩 4번 증가시켜서 100gsm의 에어펠트 베이스패드를 스크림 상에 형성하고, 각 증가 후에 패드를 90° 회전시켜서 불규칙한 형성을 최소화하였다. 에어펠트의 조성은 Buckeye Technologies Inc. 사에서 제조하는 FOLEY FLUFFSR 로서 구입할 수 있는 85% 셀룰로스 섬유와, 독일, Bobmgen의 Trevira UmbW 사에서 제조하며, 2.0데니어 및 6mm의 길이를 가지며, 폴리프로필렌 코어 상에 폴리에틸렌 외피를 가지며, 머지넘버가 1661인 15%의 이성분 바인더섬유 또는 비코섬유, Type T-255였다.
에어펠트 재료 및 스크림을 조심스럽게 차가운 실험실용 프레스에 이송하여 약 2mm의 두께로 컴팩트화하였다. 단단해진 공기담지 구조물을 20메시의 스테인레스 스틸 스크린을 가지고 6.5마력의 습식/건식 진공크리너의 흡입측에 연결된 진공박스 상에 스크림측이 위로 향하게 하여 놓았다. 전체 패드의 에어펠트측면을 캘리포니아주, 발렌시아의 U.S. Borax Inc.에서 제조하는 24.96% 소듐 테트라보레이트 데카히드레이트 용액 1.75g으로 분무한 후, Air Products Polymers L.P. 사에서 제조하는 9.65고형물%의 수성 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 라텍스인 AIRFLEXR 192를 4.08g으로 다시 분무하였다. 그 후 이 공기담지 구조물을 105℃의 컨벡션 오븐 속에서 5분동안 건조시켰다. 계산된 부가물 레벨은 4.83gsm의 보락스 및 4.36gsm의 라텍스 바인더였다.
실시예 79: 793 Rayl (N-S/m 3 ) 기류저항을 갖는 공기담지 구조물
실시예 1에서 형성된 기본 공기담지 구조물을 각각 16.5cm × 25.4cm(6.5인치×10인치)로 트리밍된 두 개의 조각으로 절단하였다. 제 1 조각은 SMS 스크림측면을 소듐 테트라보레이트 데카히드레이트 24.96%용액 2.56g과 AIRFLEXR 192의 9.65% 분산액 2.49g으로 분무하였다. 그 후, 이 공기담지 구조물을 160℃로 예열된 실험실용 프레스에 이송하였다. 프레스는 약 1.5mm로 맞추어서 12,410킬로파스칼(1800psi)의 압력으로 10분동안 패드상에 닫았다. 이렇게 하면 물을 증발시켜서 이성분 바인더 섬유의 외피를 용융시켜서 공기담지 구조물을 안정화시키는데 도움이 된다. 이 공기담지 구조물은 최종중량이 6.05g, 평량이 144.3gsm, 두께가 1.67mm, 밀도가 0.086g/cc였다.
공기담지 구조물의 기류를 측정하였다. 이 측정은 핀란드, Turku의 Metso Paper Inco. 사에서 제조하는 휴대용 시험기인 자체측정 Permtest Model MK4를 사용하여 실시하였다. 측정치를 얻기 위해, 테이블의 표면에서 25mm 들어올려져서 대략 90%의 개방영역을 갖는 다천공형 20cm 스틸플레이트인 시험대상에 올려놓았다. 3개의 측정취를 취하여 그 결과를 평균내었다. 이 기구는 0.9-410리터/초(2-870cfm)의 동작범위를 가졌다. 이 패드 또는 공기담지 구조물은 기류저항 793NS/m3 Rayl에 상당하는 14.6리터/초(30.9cfm)을 가졌다.
실시예 80: 1817 Rayl 의 기류저항을 갖는 공기담지 구조물
상기 기본 공기담지 구조물의 다른 16.5cm×25.4cm(6.5인치×10인치) 조각의 SMS 스크림측면에 24.93%의 붕산나트륨 용액 2.88g과 9.65%의 AIRFLEXR 192 라텍스 바인더 4.83g을 분무하였다. 이 공기담지 구조물을 건조시켜 이전과 마찬가지로 160℃에서 10분동안 경화시켜서 17.14gsm의 붕산나트륨 및 11.11gsm의 라텍스 바인더의 건조부가물을 제공하였다. 최종구조물은 무게가 6.3그램이었고, 평량이 150.2gsm, 두께가 1.77mm, 밀도가 0.085g/cc이고, 6.4리터/초(13.6cfm)의 기류 또는 1817Rayl의 기류저항을 나타내었다.
실시예 81: 9806 Rayl 의 기류저항을 갖는 공기담지 구조물
본 실시예에서는, 캐리어 시이트로서 이스라엘, 텔아비브의 Avgol Nonwoven Industries 사에서 제조하는 17gsm의 SMMS(스펀본드-멜트블로운-멜트블로운-스펀본드) 스크림을 사용하고, 이전의 실시예서처럼 그 위에 4단계로 공기담지 구조물을 형성하였다. 이 에어펠트는 평량이 100gsm이며, 85gsm의 FOLEY FLUFFSR 및15gsm의 Type T-255 비코로 만들었다. 성형와이어를 30.5cm × 33cm(12인치 × 13인치)의 면적에 마스킹하였으며, 형성된 공기담지 구조물은 무게가 12.45g이고 평량이 124gsm이었다. 이 복합 구조물 또는 패드를 스크림측면이 아래로 향하게 하여 진공박스에 올려놓았다. 개방된 에어펠트측면을 25%의 붕산나트륨용액 3.62g으로 분무한 후, 25%의 AIRFLEXR 192 2.06g 으로 분무하였다. 그 후 105℃의 컨벡션 오븐 속에서 5분동안 건조시켰다. 부가물을 11.8gsm의 붕산나트륨 및 5.1gsm의 라텍스가 되도록 산출하였다. 이 공기담지 구조물을 뒤집은 다음, 진공박스로 복귀시키고, SMMS측면을 붕산나트륨용액 2.91g과 라텍스 9.6g으로 분무하였다. 가열된 프레스 속에서 건조 및 경화시킨 후, 스크림측면의 붕산나트륨 부가물은 9.5gsm이고 라텍스 부가물은 23.8gsm이었다. 최종 공기담지 구조물은 무게가 18.8g이며, 평량이 187gsm, 두께가 1.73mm, 밀도가 0.108g/cc 였다.
이 공기담지 구조물의 기류도 측정하였다. 그 기류는 9806Rayl의 기류저항에 상당하는 1.18리터/초(2.5cfm)인 것을 발견하였다.

Claims (141)

  1. 코어를 포함하는 부직포 재료로서:
    (A) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유와,
    (B) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더를 포함하는데, 여기서 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며,
    (C) 상기 코어는 평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm이며,
    (D) 상기 코어는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.10g/cm2 이며,
    (E) 상기 부직포 재료는 LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 5데시벨 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유 코어는 셀룰로스섬유, 합성섬유 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 셀룰로스 섬유인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 합성섬유인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  5. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어바인더는 이성분 섬유 바인더, 라텍스 바인더, 열가소성 분말 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  6. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어바인더는 이성분 섬유인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  7. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어바인더는 라텍스 바인더인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 코어바인더는 열가소성 분말인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 코어바인더는 분말, 칩 또는 입자 형태의 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 코어바인더는 이성분 섬유바인더 및 라텍스 바인더의 혼합물인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  11. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 300gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  12. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 400gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  13. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 500gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  14. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 600gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  15. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 700gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  16. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 800gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  17. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 900gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  18. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 1000gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  19. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 1200gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  20. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 1400gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  21. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어의 평량은 약 1600gsm 내지 약 3000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  22. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀도는 약 0.015g/cm2 내지 약 0.08g/cm2 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  23. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀도는 약 0.015g/cm2 내지 약 0.06g/cm2 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  24. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀도는 약 0.017g/cm2 내지 약 0.045g/cm2 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  25. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 7데시벨 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  26. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 9데시벨 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  27. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 11데시벨 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  28. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는
    (A) 약 90중량% 내지 약 55중량%의 매트릭스 섬유와,
    (B) 약 45중량% 내지 약 10중량%의 코어바인더를 포함하는데, 상기 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  29. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는
    (A) 약 80중량% 내지 약 60중량%의 매트릭스 섬유와,
    (B) 약 40중량% 내지 약 20중량%의 코어바인더를 포함하는데, 상기 코어에서 의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  30. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    (F) 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며 상기 코어의 표면과 일체로 된 직조 또는 부직포 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 캐리어는 합성섬유, 셀룰로스 섬유 또는 그 혼합물을 포함하는 부직포 캐리어인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 캐리어는 합성 스펀본드식, 멜트블로운식 또는 스펀레이스식 캐리어인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  33. 제 31항에 있어서,
    상기 캐리어는 셀룰로스 캐리어인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 캐리어는 합성섬유, 셀룰로스 섬유 또는 그 혼합물을 포함하는 직조 캐리어인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  35. 제 30항에 있어서,
    상기 캐리어는 천, 직물, 안감이 없는 카펫트류, 또는 그 외의 직포인 직조 캐리어인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  36. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    (G) 평량이 약 50gsm 내지 약 700gsm이며, 부직포 재료의 외측면상에 존재하거나 또는 부직포 재료의 코어 내의 별개의 내층으로서 존재하는 가소성 재료를 포함하는 보조층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 보조층은 밀도가 0.1g/cc 보다 큰 고밀도 필러재료를 포함하고, 평량이 약 75gsm 내지약 700gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 150gsm 내지 약 700gsm 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  39. 제 37항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 300gsm 내지 약 700gsm 인 것을 특징으로 하는 부 직포 재료.
  40. 제 37항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 500gsm 내지 약 700gsm 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  41. 제 36항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 50gsm 내지 약 400gsm 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  42. 제 36항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 100gsm 내지 약 400gsm 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  43. 제 36항에 있어서,
    상기 보조층은 평량이 약 150gsm 내지 약 400gsm 인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  44. 제 36항 내지 제 43항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조층은 하나 이상의 라텍스로 만들어지는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 보조층은 하나 이상의 라텍스 및 필러로 만들어지는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 필러는 탄산칼슘, 황산바륨 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  47. 제 36항 내지 제 43항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조층은 하나 이상의 열가소성 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  48. 제 36항 내지 제 43항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조층은 하나 이상의 핫멜트 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  49. 제 45항 내지 제 46항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조층은 약 30중량% 내지 100중량%의 라텍스 고형물, 및 0중량% 내지 약 70중량%의 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  50. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 1000Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  51. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 1000Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.55 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  52. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 1000Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.6 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  53. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 1000Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.65 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  54. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 1000Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수 (α)가 약 0.7 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  55. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 2500Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.85 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  56. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 2500Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.0 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  57. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 2500Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.95 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  58. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 2500Hz에서 ASTM E1050-98에 따라서 측정한 흡음계수(α)가 약 0.97 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  59. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    (H) 난연제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  60. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    (I) 방수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  61. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 3δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  62. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 4δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  63. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 5δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  64. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 6δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  65. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 7δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  66. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 SAMI가 약 8δdBkgsm 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  67. 상기 항 중의 어느 한 항의 부직포 재료로 이루어지고, 50m2 이하의 면적을 가지며, 열과 압력을 인가하여 보유형상으로 몰딩성형된 것을 특징으로 하는 패널.
  68. 제 66항에 있어서,
    상기 패널은 25m2 이하의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 패널.
  69. 제 66항에 있어서,
    상기 패널은 10m2 이하의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 패널.
  70. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    10m2 이하의 면적을 가지며, 연속공정으로 형성되어 트럭 또는 철도로 수송하기 적합한 기다란 로울로 절단되는 것을 특징으로 하는 패널.
  71. 건물, 차량, 또는 전기기구의 의 구조부재 또는 표면을 포함하며, 상기 항 중의 어느 한 항의 부직포 재료에 부착되거나 적용되는 것을 특징으로 하는 단열구조물.
  72. 제 70항에 있어서,
    상기 부직포 재료의 코어는 열 또는 냉기를 저장한 후 나중에 방출할 수 있는 섬유, 입자 또는 마이크로캡슐이 투입된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열구조물.
  73. 상기 항 중의 어느 한 항의 부직포 재료가 부착되거나 적용되며 그렇지 않으면 실내장식재료, 카페트류 또는 구조부재나 표면에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 음감쇠 적층물.
  74. 상기 항의 음감쇠 적층물로 이루어지며, 열 및 압력의 인가로 인해 보유 형상으로 몰딩성형된 것을 특징으로 하는 패널.
  75. 용기와 상기 항 중의 어느 한 항의 부직포 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 물건포장.
  76. 부직포 재료의 제조방법으로서:
    (1a) 하나 이상의 성형헤드로부터 이동하는 소공을 갖는 와이어 상에 이하의 (A),(B)를 포함하는 혼합물을 피착시켜서 부직포 재료의 코어를 형성하는 단계,
    (A) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유,
    (B) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더, 여기서 상기 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며,
    (2a) 상기 부직포 재료를 가열하여 매트릭스 섬유 및 바인더의 혼합물을 단단하게 하는 단계, 또는
    (1b) 이하의 (A)를 소공을 가지며 이동하는 와이어 상에 피착하는 단계,
    (A) 평량이 약 10gsm 내지약 2000gsm인 직조 또는 부직포 캐리어,
    (2b) 이하의 (B), (C)를 포함하는 혼합물을 하나 이상의 성형캐리어로부터 상기 캐리어에 피착하여 부직포 재료의 코어를 형성하는 단계, 및
    (B) 약 95중량% 내지 약 40중량%의 매트릭스 섬유, 및
    (C) 약 60중량% 내지 약 5중량%의 코어바인더, 여기서 코어에서의 중량%는 코어의 총중량에 대한 것이며, 따라서 상기 캐리어는 상기 코어의 표면과 일체로 되어 있으며,
    (3) 상기 부직포 재료를 가열하여 상기 매트릭스 섬유 및 바인더의 혼합물을 단단하게 하는 단계를 포함하는데,
    (D) 상기 코어는 평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm이며,
    (E) 상기 코어는 밀도가 약 0.015g/cm2 내지 약 0.10g/cm2 이며,
    (F) 상기 부직포 재료는 음향전송감소가 LSTT 음향전송시험에서 5데시벨 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제 76항에 있어서,
    (4) 상기 코어의 외표면에 존재하거나 상기 코어 내의 별개의 내층으로서 존재하며 평량이 약 50gsm 내지 약 700gsm인 가소성 재료를 포함하는 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 상기 항에 있어서,
    상기 보조층은 가소성 재료 및 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  79. 제 77항에 있어서,
    상기 보조층은 상기 부직포 재료의 표면층을 고온 칼렌더링하거나 또는 방사가열하여 상기 부직포 재료의 외표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  80. 상기 3개 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 연속공정인 것을 특징으로 하는 방법.
  81. 건물 또는 차량을 음향감쇠 또는 단열시키는 방법으로서:
    (A) 상기 건물 또는 차량에 구조적인 공동 또는 표면을 제공하는 단계, 및
    (B) 여기에 제 1 항 내지 제 66 항 중의 어느 한 항의 부직포 재료를 적용하거나 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  82. 몰딩성형된 단열물품으로서:
    평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm인 코어를 포함하는 부직포 재료; 및
    난연제를 포함하며,
    상기 단열물품은 적어도 하나의 차량부분과 대응하는 소정의 형상으로 몰딩성형되는 것을 특징으로 하는 몰딩성형 단열물품.
  83. 제 82항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자동차부분은 대시보드, 엔진측벽, 후드, 도어패널, 트렁크실, 승객바닥, 포장 트레이 및 내측차륜격납부로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 몰딩성형 단열물품.
  84. 차량용 절연물품으로서:
    평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm인 코어를 포함하는 부직포 재료로 형성된 공기담지 구조물; 및
    난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 절연물품.
  85. 음향감쇠 방음물품으로서:
    평량이 약 200gsm 내지 약 3000gsm인 코어를 포함하는 부직포 재료; 및
    상기 부직포 재료와는 다르며 상기 부직포 코어와 비교하여 강성이 높은 재료로 형성된 장식용 외층을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  86. 제 85항에 있어서,
    상기 방음물품은 천정타일을 포함하며, 상기 장식용 외층은 그 일부로서 형성된 표시부를 갖는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  87. 제 86항에 있어서,
    상기 표시부는 반점패턴, 엠보싱된 장식패턴, 및 거친 표면 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  88. 제 86항에 있어서,
    상기 장식용 외층은 합성재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  89. 제 88항에 있어서,
    상기 합성 재료는 상기 코어상에 배치된 가소성 재료층인 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  90. 제 85항에 있어서,
    상기 물품은 정방형 타일로 절단되는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  91. 제 85항에 있어서,
    상기 장식용 외층은 곰팡이의 표면성장을 억제하는 작용제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향감쇠 방음물품.
  92. 차량 절연패널 삽입체의 형상을 갖는 몰딩성형물품으로서:
    LSTT 음향전송시험에서 음향전송감소가 5데시벨 이하며 난연제를 포함하는 부직포 재료로 형성되어 보유형상으로 몰딩성형되는 공기담지 구조물; 및
    상기 공기담지 구조물에 접합된 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩성형물품.
  93. 제 92항에 있어서,
    상기 공기담지 구조물은 차량부분을 수용하기 위해 개구가 형성되어 있는 것 을 특징으로 하는 몰딩성형물품.
  94. 제 92항에 있어서,
    상기 기재는 카펫, 두꺼운 종이판 지지부재, 및 가소성 지지부재로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 몰딩성형물품.
  95. 제 93항에 있어서,
    상기 삽입체는 대시보드 삽입체, 차륜격납부 삽입체, 엔진방화벽 삽입체, 도어 삽입체, 트렁크 삽입체 및 후드하측 삽입체로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 몰딩성형물품.
  96. 부직포 구조물로서:
    (A) 내측면 및 외측면을 가지며, 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림; 및
    (B) 상기 스크림의 내측면과 접촉하고 있으며, 내측면 및 외측면을 갖는 부직포 재료의 내측면; 상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이고 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는데, 상기 중량%는 상기 부직포 재료의 총중량에 대한 것이며,
    (C) 상기 스크림의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막; 및 상황에 따라서는
    (D) 상기 부직포 재료의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  97. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 평량은 약 8gsm 내지 약 100gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  98. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 평량은 약 8gsm 내지 약 75gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  99. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 평량은 약 8gsm 내지 약 50gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  100. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 평량은 약 8gsm 내지 약 25gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  101. 제 96항 내지 제 100항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 1000gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  102. 제 101항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 500gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  103. 제 101항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 250gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  104. 제 101항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 150gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  105. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 25gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  106. 제 105항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 10gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  107. 제 105항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 5gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  108. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 5gsm 내지 약 40gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  109. 제 108항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 10gsm 내지 약 40gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  110. 제 108항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막의 평량은 약 25gsm 내지 약 40gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  111. 제 96항에 있어서,
    상기 제 2 폴리머 피막이 존재하며, 상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 25gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  112. 제 111항에 있어서,
    상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 10gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  113. 제 111항에 있어서,
    상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막의 평량은 약 1gsm 내지 약 5gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  114. 제 111항에 있어서,
    상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막의 평량은 약 5gsm 내지 약 40gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  115. 제 111항에 있어서,
    상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막의 평량은 약 25gsm 내지 약 40gsm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  116. 제 105항 및 제 111항에 있어서,
    상기 스크림의 외측면에 피착된 폴리머 피막 또는 상기 부직포 재료의 외측면에 피착된 제 2 폴리머 피막 또는 이들 양자는 하나 이상의 필러, 분말 또는 난연제를 함유하거나 결합시키는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  117. 제 116항에 있어서,
    폴리머 피막은 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  118. 제 116항에 있어서,
    상기 난연제는 소듐 테트라보레이트 또는 이로 형성된 수화물인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  119. 제 96항 내지 제 118항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 에어펠트인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  120. 제 96항 내지 제 118항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 재료는 공기담지 부직포 구조물인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  121. 제 96항 내지 제 120항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 구조물의 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 60mm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  122. 제 121항에 있어서,
    상기 부직포 구조물의 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 30mm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  123. 제 121항에 있어서,
    상기 부직포 구조물의 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 15mm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  124. 제 121항에 있어서,
    상기 부직포 구조물의 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 7mm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  125. 제 121항에 있어서,
    상기 부직포 구조물의 캘리퍼는 약 1mm 내지 약 3mm인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  126. 제 96항 내지 제 125항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직포 구조물은 약 500 내지 약 10,000Rayl(NS/m3)의 기류저항을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  127. 제 126항에 있어서,
    상기 부직포 구조물은 약 500 내지 약 8,000Rayl(NS/m3)의 기류저항을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  128. 제 126항에 있어서,
    상기 부직포 구조물은 약 500 내지 약 5,000Rayl(NS/m3)의 기류저항을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  129. 제 126항에 있어서,
    상기 부직포 구조물은 약 500 내지 약 3,000Rayl(NS/m3)의 기류저항을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  130. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림은 천, 안감이 없는 카페트 및 직물로 구성되는 그룹에서 선택되는 부직포 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  131. 제 96항에 있어서,
    상기 스크림은 니들펀치식, 스펀레이드식 또는 스펀본드식의 부직포 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  132. 제 131항에 있어서,
    상기 스크림은 15 내지 500g/m2 의 스펀본드식 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  133. 제 131항에 있어서,
    상기 스크림은 스펀본드 공정, 멜트블로운 공정 또는 스펀레이스 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  134. 제 96항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 셀룰로스 섬유 또는 합성섬유와 혼합된 셀룰로스 섬유인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  135. 부직포 구조물로서:
    (A) 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지며, 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스 크림;
    (C) 상기 스크림의 제 1 표면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막; 및 상황에 따라서는,
    (D) 상기 스크림의 제 2 표면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  136. 제 135항에 있어서,
    상기 스크림은 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 재료, 스펀본드-멜트블로운-멜트블로운-스펀본드 재료, 셀룰로스 재료, 직물, 또는 직조 또는 부직포 폴리에스테르 재료인 것을 특징으로 하는 부직포 구조물.
  137. 부직포 구조물의 제조방법으로서:
    (1) 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림에 내측면 및 외측면을 제공하는 단계;
    (2) 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이며 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는 부직포 재료를 상기 스크림의 내측면에 공기담지시키는 단계;
    (3) 상기 스크림의 외측면에 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막을 피착하는 단계; 및 상황에 따라서는,
    (4) 상기 부직포 재료의 외측면에 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피 막을 피착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  138. 제 137항에 있어서,
    상기 부직포 구조물 또는 상기 스크림의 외측면에 난연성 재료를 피착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  139. 부직포 구조물에 의해 적어도 일부가 절연된 장벽을 적어도 하나 갖는 전동차량으로서:
    (A) 내측면 및 외측면을 가지며, 평량이 약 8gsm 내지 약 200gsm인 스크림; 및
    (B) 상기 스크림의 내측면과 접촉하고 있으며, 내측면 및 외측면을 갖는 부직포 재료의 내측면; 상기 부직포 재료는 평량이 약 10gsm 내지 약 2000gsm이고 약 30중량% 내지 약 95중량%의 매트릭스 섬유 및 약 5중량% 내지 약 70중량%의 바인더를 포함하는데, 상기 중량%는 상기 패드의 총중량에 대한 것이며,
    (C) 상기 스크림의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 폴리머 피막; 및 상황에 따라서는
    (D) 상기 부직포 재료의 외측면에 피착되는 약 1gsm 내지 약 40gsm의 제 2 폴리머 피막을 포함하며,
    상기 부직포 구조물은 상기 장벽에 설치되기 전에 원하는 형상으로 미리 절단되는 것을 특징으로 하는 전동차량.
  140. 제 139항에 있어서,
    상기 장벽은 도어인 것을 특징으로 하는 전동차량.
  141. 제 1항 내지 제 66항 중의 어느 한 항의 부직포 재료로 이루어진 패널로서, 1000m2 의 면적을 가지며, 연속공정으로 형성되며, 소망의 폭으로 절단되고, 트럭이나 철도로 수송하는데 적합한 방식으로 감아지는 것을 특징으로 하는 패널.
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