KR20100057103A - 흡음성 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양 표면이 필름화되어 소음을 흡수 및 차단하는 다층 구조의 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층, 및 상기 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 적층되고 일정한 온도와 압력으로 열융착되어 표면이 필름화되는 장섬유 스판본드 부직포층을 포함하며, 열융착에 의해 표면이 필름화된 스펀본드 장섬유 부직포층에 포용되어 확보되는 미용융된 장섬유 부직포층의 벌키성, 및 초극세사로 이루어진 멜트블로운 부직포층에 의해 흡음성이 대폭 향상되는 흡음성 부직포를 제공한다.

멜트블로운 부직포, 장섬유 스판본드 부직포, 극세사, 열융착, 필름화

Description

흡음성 부직포{Nonwoven fabric for sound absorption}

본 발명은 양 표면이 필름화되어 소음을 흡수 및 차단하는 다층 구조의 부직포에 관한 것으로, 상세하게는 열융착에 의해 표면이 필름화된 스펀본드 장섬유 부직포층에 포용되어 확보되는 미용융된 장섬유 부직포층의 벌키성, 및 초극세사로 이루어진 멜트블로운 부직포층으로 이루어지는 다층 구조에 의해 흡음성이 대폭 향상되는 흡음성 부직포에 관한 것이다.

진공청소기, 식기세척기, 세탁기, 에어컨, 공기청정기, 컴퓨터, 프로젝터 등과 같이 소음원의 종류가 더욱 다양해지고, 이에 따라 소음공해 문제가 점점 심각해지고 있다. 따라서 이러한 현대생활 속에 다양한 소음원으로부터 발생되는 소음을 차단하거나 감소시키기 위한 노력이 계속되고 있으며, 해외선진국에서는 아파트 등의 공동주택의 층간 및 세대간의 소음수준을 규제하기 위한 법적 규제가 점점 엄격해지는 추세이다. 또한, 자동차, 항공기, 기차, 선박 등의 운송기계의 경우에도 외부 소음이나 엔진 등에서 발생된 소음이 인간이 거주하는 공간 내에 도달하지 못하도록 차단하는 노력이 경주되고 있다.

종래 전통적으로 사용되는 흡음재로서는 펠트(felt), 스펀지, 폴리우레탄 폼 등이 주로 사용되고 있으며, 이외에도 압축섬유, 유리섬유, 암면, 또는 재생섬유 등에 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 함침시킨 흡음재를 열거할 수 있다. 그러나, 상기에서 기술된 흡음재의 대부분이 방음 성능이 충분하지 않으며, 흡음재의 의 대부분은 인체에 유해한 성분을 함유하고 있는데다 상당수의 흡음재는 포름알데히드나 다이옥신 등과 같은 독성물질을 함유하고 있다.

따라서 인체에 유해한 물질을 함유하지 않는 흡음재에 대한 연구가 활발히 전개되고 있으며, 흡음성능을 개선시킨 다양한 방음재에 관한 연구개발이 적극적으로 진행되고 있다.

예를 들면, 한국 공개특허공보 제2006-4337호(발명의 명칭 : 흡음성과 단열성이 우수한 멜트블로운 부직포)에서는 평균직경 0.1∼20 ㎛의 섬유로 이루어지는 밀도 50∼4000 g/㎡의 단일 구조인 멜트블로운 부직포가 개시되어 있으나, 이러한 단일 구조의 멜트블로운 부직포는 역시 종래의 흡음재에 비해 방음 성능이 그다지 개선되지 못했다는 문제점이 있다.

또한, 미국특허 제5,841,081호에서는 입체안정성을 부여하기 위하여 멜트블로운 섬유에 열에 의해 융착이 가능한 스테이플 섬유를 함유하는 것을 특징으로 흡음재가 개시되어 있으나, 이러한 흡음재는 비록 멜트블로운 섬유에 열융착되는 스테이플 섬유가 필름화되지 않기 때문에 여전히 방음 성능이 부족하다는 문제점이 있다.

이 외에도, 미국특허 제6,220,388 B1호에서는 다수의 공간을 갖는 벌집 형상의 구조물을 멜트블로운 섬유와 함께 사용하는 흡음재가 개시되어 있으나, 이러한 흡음재는 방음 성능이 부족하며, 유연성이 부족하여 용도에 제한이 크다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 열융착에 의해 표면이 필름화된 스펀본드 장섬유 부직포층에 포용되어 확보되는 미용융된 장섬유 부직포층의 벌키성, 및 초극세사로 이루어진 멜트블로운 부직포층에 의해 흡음성이 대폭 향상되는 흡음성 부직포를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층; 및 상기 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 적층되고 110∼150 ℃의 온도, 15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어 표면이 필름화되는 장섬유 스판본드 부직포층을 포함하는 흡음성 부직포가 제공된다.

본 발명에 의한 흡음성 부직포는 열융착에 의해 부분적으로 필름화된 스펀본드 장섬유 부직포층에 포용되어 확보되는 미용융된 장섬유 부직포층의 벌키성, 및 초극세사로 이루어진 멜트블로운 부직포층에 의해 소음을 효과적으로 흡수 차단하여 다양한 흡음재 용도로 사용할 수 있는 효과를 지니고 있다.

또한, 본 발명에 의한 흡음성 부직포는 폴리올레핀 계열의 합성수지를 사용하여 제조되므로 가격이 저렴하여 경제성이 탁월하며, 재활용성과 친환경성이 우수하다는 효과를 지니고 있다.

본 발명의 흡음성 부직포는 심재인 멜트블로운 부직포의 양 표면에 표재인 장섬유 스판본드 부직포가 형성되고, 상기 장섬유 스판본드 부직포의 표면이 일정한 온도와 압력으로 열융착되어 필름화되는 것을 특성으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 흡음성 부직포는 멜트블로운 부직포와 장섬유 스판본드 부직포만으로 구성하며, 상기 멜트블로운 부직포와 장섬유 스판본드 부직포는 흡음 성능, 벌키 특성이 우수하고 각종 기계적 물성이 비교적 양호하며 가격이 저렴하여 경제성이 탁월할 뿐만 아니라, 재활용성과 친환경성이 우수한 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀 계열의 합성수지를 사용하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 흡음성 부직포에 대하여 도면과 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 흡음성 부직포의 단면 구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 흡음성 부직포는 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층이 포함된다.

폴리올레핀 수지가 용융된 폴리올리핀 용융물이 방사 장치에서 일렬로 배열된 다수의 오리피스에서 압출되면서 양쪽에서 가해지는 강력한 열풍에 의해 평균직경 0.1∼10 ㎛의 폴리올레핀 극세사가 형성되고, 상기 폴리올레핀 극세사가 자기결합되어 밀도 10∼500 g/㎡의 폴리올레핀계 멜트블로운 부직포가 형성되며, 상기 멜트블로운 부직포가 심재로 배치된다.

극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포는 무수한 미세기공을 지니고 있어서 흡음 효과가 탁월하다는 특성을 지니고 있다. 상기와 같이 극세사로 이루어져서 무 수한 미세기공을 지니고 있는 멜트블로운 부직포를 심재로 하고 표면이 필름화된 장섬유 스판본드 부직포를 표재로 하여 흡음성 부직포가 구성된다. 상기 흡음성 부직포의 심재인 멜트블로운 부직포층(10)에서는, 표재인 장섬유 스판본드 부직포층(20)에서 미처 차단하지 못한 소음의 일부를 공기와의 마찰에 의해 열에너지로 전환하는 작용이 발생되며, 이로 인하여 멜트블로운 부직포층(10)이 흡음 작용을 수행하게 되는 것이다.

상기와 같이 소음의 일부를 공기와의 마찰에 의해 열에너지로 전환하는 멜트블로운 부직포층(10)을 구성하는 극세사의 평균직경이 0.1 ㎛ 미만이면 상기 멜트블로운 부직포층(10)의 제조원가가 크게 상승하며, 멜트블로운 부직포층(10)을 구성하는 극세사의 평균직경이 10 ㎛를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포층(10)에 형성된 기공의 크기가 증가되고 이에 따라 소음과 공기 사이의 마찰력이 감소되어 흡음 기능이 저하된다.

또한, 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층(10)의 밀도가 10 g/㎡ 미만이면 상기 멜트블로운 부직포층(10)의 두께 부족으로 인하여 흡음 기능이 저하되며, 멜트블로운 부직포층(10)의 밀도가 500 g/㎡를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포층(10)의 밀도 과다로 인하여 실제적으로 생산하는 것이 곤란하게 된다.

상기와 같은 사양의 멜트블로운 부직포층(10)의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포가 형성되고, 상기 장섬유 스판본드 부직포의 표면이 필름화되어 기능성 흡음재가 구성된다.

또한, 본 발명의 흡음성 부직포는 상기 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 적층되고 110∼150 ℃의 온도, 15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어 표면이 필름화되는 장섬유 스판본드 부직포층이 포함된다.

흡음성 부직포의 심재인 멜트블로운 부직포층(10)의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포가 대면 접촉되어 표재인 장섬유 스판본드 부직포층(20)이 형성된다.

흡음성 부직포의 표재인 장섬유 스판본드 부직포층(20)을 구성하는 장섬유 스판본드 부직포에서 있어서, 예를 들면 장섬유의 평균직경 등과 같은 각종 사양에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 평균직경 10∼30 ㎛의 폴리올레핀계 장섬유로 이루어지는 스판본드 부직포를 사용하여 장섬유 스판본드 부직포층(20)을 구성하는 것이, 상기 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 벌키성이 향상되고 열융착에 의해 표면에 보다 치밀한 구조의 필름면(21)이 형성되므로 소음 차단 및 흡수 기능이 향상된다는 측면에서 바람직하다.

상기와 같이 멜트블로운 부직포층(10)와 장섬유 스판본드 부직포층(20)로 이루어지는 부직포 적층체가 열 칼렌더에 의해 110∼150 ℃의 온도, 15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어, 상기 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 표면이 필름화되는 50∼1000 g/㎡의 흡음성 부직포가 구성된다.

흡음성 부직포를 구성하기 위하여 부직포 적층체를 열융착하는 온도가 110 ℃ 미만이면 상기 부직포 적층체의 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 표면이 제대로 열융착되지 않아서 필름면(21)이 형성되지 않으며, 부직포 적층체를 열융착하는 온 도가 150 ℃를 초과하면 상기 부직포 적층체의 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 표면에서 열화 현상이 발생할 수 있다. 또한, 흡음성 부직포를 구성하기 위하여 부직포 적층체를 열융착하는 압력이 15 N/㎜ 미만이면 상기 부직포 적층체의 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 제대로 필름화되지 않아서 소음 차단 기능이 저하되며, 부직포 적층체를 열융착하는 압력이 25 N/㎜을 초과하면 상기 부직포 적층체의 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 벌키성이 저하되어 소음 흡수 기능이 저하된다.

상기와 같은 열융착에 의해 장섬유 스판본드 부직포층(20)/멜트블로운 부직포층(10)/장섬유 스판본드 부직포층(20)으로 이루어지는 부직포 적층체의 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 표면이 필름화되어 필름면(21)이 형성되고, 상기 필름면(21)이 소음의 상당 부분을 차단하며, 상기 필름면(21)에서 차단되지 못한 소음은 장섬유 스판본드 부직포층(20)의 미세다공성 셀 및 멜트블로운 부직포층(10)에서 흡수되어 흡은 기능이 발현된다.

또한, 밀도 10∼500 g/㎡의 멜트블로운 부직포층(10)의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포층(20)이 열융착되어 형성되는 흡음성 부직포의 밀도가 50 g/㎡ 미만이면 상기 흡음성 부직포의 두께 부족으로 인하여 흡음 기능이 저하되며, 멜트블로운 부직포층(10)의 양 표면에 각각 장섬유 스판본드 부직포층(20)이 열융착되어 형성되는 흡음성 부직포의 밀도가 1000 g/㎡를 초과하면 상기 흡음성 부직포의 밀도 과다로 인하여 실제적으로 생산하는 것이 곤란하고 용도도 제한된다.

상기와 같이 구성되는 흡음성 부직포는 다층 구조로 형성되어 소음을 효과적으로흡수, 차단할 수 있으며, 부직포를 사용하여 용이하게 제조할 수 있고 제조원 가가 저렴할 뿐만 아니라, 재활용성과 친환경성이 탁월하다.

이하, 본 발명의 흡음성 부직포의 제조 과정을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

< 실시예 >

1. 폴리프로필렌 수지가 용융된 폴리프로필렌 용융물이 방사 장치에서 일렬로 배열된 다수의 오리피스에서 압출하면서 양쪽에서 강력한 열풍을 가하여 평균직경 5 ㎛의 폴리프로필렌 극세사를 형성하고, 상기 폴리프로필렌 극세사가 자기결합되어 밀도 60 g/㎡의 멜트블로운 부직포를 형성하였다.

2. 상기 멜트블로운 부직포의 양 표면에 각각 평균직경 20 ㎛의 폴리프로필렌 장섬유로 이루어지는 밀도 70 g/㎡의 스판본드 부직포를 대면 접촉하여 부직포 적층체를 형성하였다.

3, 상기 부직포 적층체를 120 ℃의 온도, 20 N/㎜의 압력으로 조절된 열 칼렌더로 열융착하여 밀도 200 g/㎡의 흡음성 부직포를 제조하였다.

< 비교예 1 >

밀도 60 g/㎡의 멜트블로운 부직포를 형성하고, 상기 멜트블로운 부직포의 양 표면에 각각 평균직경 20 ㎛의 폴리프로필렌 장섬유로 이루어지는 밀도 97.5 g/㎡의 스판본드 부직포를 대면 접촉하여 부직포 적층체를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

< 비교예 2 >

부직포 적층체를 100 ℃의 온도, 20 N/㎜의 압력으로 조절된 열 칼렌더로 열융착하여 밀도 200 g/㎡의 흡음성 부직포를 제조하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

< 비교예 3 >

부직포 적층체를 160 ℃의 온도, 20 N/㎜의 압력으로 조절된 열 칼렌더로 열융착하여 밀도 200 g/㎡의 흡음성 부직포를 제조하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

상기에서 기술된 실시예 및 비교예에 의거하여 제조된 흡음성 부직포에 대한 각종 물성 평가를 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

1. 두께 : 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 흡음성 부직포로부터 시료를 채취하고, 상기 시료를 두께 게이지를 이용하여 전폭에 걸쳐 20회를 측정하였다.

2. 소음감소계수(NRC) : 두께 실시와 같은 방법으로 시료를 채취하여 KSF 2805에 기재된 방법에 의거하여 잔향실 내에서 흡음율을 측정하였다.

상기와 같이 실시한 흡음부직포의 물성 테스트 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

< 표 1 > 흡음성 부직포의 공정 조건 및 물성 테스트 결과 비교

구 분		실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3
밀도(g/㎡)	스판본드	140	195	140	140
	멜트블로운	60	6	60	60
칼렌더 조건	온도(℃)	120	120	100	160
	압력(N/㎜)	20	20	20	20
두께(㎜)		2.4	2.7	2.6	1.9
소음감소계수(NRC)		0.69	0.33	0.53	0.58

상기 표 1를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 부직포는 비교예들의 부직 포롸 비교하여 두께가 작음에도 불구하고 멜트블로운 부직포에 의해 우수한 흡음특성이 제공되며, 또한 칼렌더 조건에 따라 장섬유 스판본드 부직포층의 두께을 조절하는 것과 동시에 상기 장섬유 스펀본드 부직포층의 표면이 필름화되어 차음 효과가 제공되는 것을 알 수 있다. 이는 유리섬유나 폴리에스테르 소재로 구성된 종래 흡음재들과 동일한 두께로 대비하였을 때, 보다 흡음 성능이 높다는 것으로 나타났다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 흡음성 부직포의 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 멜트블로운 부직포층

20 : 장섬유 스판본드 부직포층

21 : 필름면

Claims (5)

1. 평균직경 0.1∼10 ㎛의 극세사로 이루어지는 멜트블로운 부직포층; 및

   상기 멜트블로운 부직포층의 양 표면에 각각 적층되고 110∼150 ℃의 온도, 15∼25 N/㎜의 압력으로 열융착되어 표면이 필름화되는 장섬유 스판본드 부직포층을 포함하는 흡음성 부직포.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포층 및 장섬유 스판본드 부직포층은 폴리올레핀 계열의 합성수지를 사용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 흡음성 부직포.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포층은 10∼500 g/㎡의 밀도를 지니도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡음성 부직포.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 장섬유 스판본드 부직포층은 평균직경 10∼30 ㎛의 폴리올레핀계 장섬유로 이루어지는 스판본드 부직포인 것을 특징으로 하는 흡음성 부직포.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡음성 부직포는 50∼1000 g/㎡의 밀도를 지니도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡음성 부직포.

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