KR20140047206A - 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 벌키(bulky)성, 미세 다공성, 비표면적의 극대화를 구현함으로써 매트릭스 구조로 전달되는 진동 감쇄 능력의 향상으로 전달되는 소리에너지의 점성 손실을 극대화시켜 고주파 대역뿐 만 아니라 저주파 대역에서의 흡음성능도 향상시킬 수 있는 흡음성능이 우수한 섬유집합체에 관한 것이다. 또한, 우수한 벌키(bulky)성을 가지면서도 동시에 초극세 섬유와 단섬유와의 교락을 보다 긴밀하게 하여 단섬유의 탈락, 불균일 혼입을 방지하고 안정적 구조체를 형성하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법{Fiber aggregate having excellent sound absorption performance and manufacturing method thereof}
본 발명은 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 벌키(bulky)성을 가지면서도 안정적 구조체를 형성하고, 고주파뿐 만 아니라 저주파 대역에서의 흡음률이 개선된 흡음성능이 우수한 섬유집합체에 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 공동 주택의 층간 및 세대간의 소음수준을 규제하기 위한 법적 규제가 점점 엄격해지는 추세이다. 또한, 자동차의 실내로 유입되는 소음은 엔진에서 발생하여 차체 또는 공기를 통하여 전달되는 엔진 소음, 바퀴 및 지면과의 마찰음이 대표적인데, 이러한 소음을 억제하기 위하여 엔진 커버, 후드 인슐레이션을 사용하고 있으나 실제로 소음을 저감하는 효과는 미미하며, 차량의 실외에 부착된 대쉬 아우터, 실내에 부착된 대쉬 인너 및 플로어 카펫 등이 대부분의 소음을 제거하는 역할을 수행하고 있다.
소음을 개선하는 방법에는 흡음성능을 개선하는 것과 차음 성능을 개선하는 두 가지 방법이 있는데 흡음이란 발생한 소리에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 소리에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것이다.
종래 전통적으로 사용되는 흡?차음재로서는 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, 인체에 유해한 성분을 함유하고 있는 문제점이 있었다.
근래에는 친환경성 및 재활용 가능 여부에 대한 각 국의 규제가 점차적으로 강화되고 있는 추세여서 PET나 PP(polypropylene) 등의 열가소성 수지를 기반으로 하는 섬유 흡음재의 사용 비율이 증가하고 있는 상황이다. 또한 이산화탄소 저감을 위하여 차량의 연비 규제도 점차 심화되고 있는데, 연비 향상은 부품의 경량화를 통해 달성할 수 있으므로 향상된 성능과 더불어 경량화된 흡음재의 개발이 필요한 상황이다.
이에 따라, 인체에 무해하고, 경량화되면서도 소음을 효과적으로 흡수하여 저감할 수 있는 흡음 기능이 탁월한 흡음재에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
종래의 연구 개발된 흡음재로는 일반적인 멜트블로운 섬유에 크림프되는 직경 10 ㎛ 이상인 일반적인 단섬유가 10 중량% 이상 함유되어 이루어지는 웹 형태인 흡음재가 개시되어 있고, 일반적인 멜트블로운 섬유에 크림프되는 벌키섬유가 함유되어 이루어지는 웹 형태인 흡음재겸 보온재가 개시되어 있으나, 일반적인 멜트블로운 섬유로 이루어지는 웹의 공극률이 매우 커서 조직구조가 치밀하지 못하고, 흡음재의 내구성이 부족하고 충분한 흡음 효과를 제공하지 못할 뿐만 아니라, 충분한 흡음 효과를 제공하기 위해서는 흡음재의 두께를 크게 증가시켜야 한다는 문제점이 있다.
또한, 극세섬유를 멜트블로운하여 이루어지는 3차원 부직포웹인 흡음재가 개시되어 있으나, 3차원 부직포웹은 공극률이 커서 조직구조가 치밀하지 못하여 내구성이 부족하며, 3차원 부직포웹의 특성 상 충분한 흡음 효과를 제공하기 위해서는 상기 3차원 부직포웹의 두께를 크게 증가시켜야 할 뿐만 아니라, 상기와 같이 3차원으로 구성되는 부직포웹의 제조가 까다로워서 제조원가가 크게 상승하게 된다는 문제점이 있다.
이 외에도, 흡음성과 단열성이 우수한 멜트블로운 부직포에서는 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, 입체안정성을 부여하기 위하여 멜트블로운 섬유에 열에 의해 융착이 가능한 스테이플 섬유를 함유하는 것을 특징으로 흡음재가 개시되어 있으나, 이러한 흡음재는 여전히 방음 성능이 부족하다는 문제점이 있다.
이 외에도, 다수의 공간을 갖는 벌집 형상의 구조물을 멜트블로운 섬유와 함께 사용하는 흡음재가 개시되어 있으나, 이러한 흡음재는 방음 성능이 부족하며, 유연성이 부족하여 용도에 제한이 크다는 문제점이 있었다.
상기와 같이 종래 다수의 흡음 제품이 현존하지만, 흡음재의 중량을 감소시키면서도 우수한 흡음 효과를 나타내는 흡음재의 개발은 미흡한 문제점이 있었으며, 특히 저주파수에서도 충분한 흡음을 제공하는 차단 제품의 개발은 여전히 요구되고 있는 실정이다. 또한, 종래에 단섬유가 함유된 멜트블로운 부직포는 이동, 보관 중 불가피한 외력에 의한 압축 후 그 회복 능력이 좋고, 함유되는 단섬유는 길이가 짧을수록 긴 단섬유와 비교하여 동일 중량 함량 대비 개체수가 많아 표면적이 크기 때문에 함유 공기 층이 많아져 흡음률이 향상되는 장점이 있었으나, 부직포의 두께가 크게 증가되고, 짧은 단섬유가 함유됨에 따라 멜트블로운 전체 구조에서 멜트블로운 섬유와의 접착점이 적어져 단섬유가 탈락되거나 불균일 혼입되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부직포 자체의 높은 벌키성, 미세 다공성, 비표면적의 극대화를 구현함과 동시에 초극세 섬유와 단섬유와의 교락을 보다 긴밀하게 하여 단섬유의 탈락, 불균일 혼입을 방지하고 안정적 구조체를 형성하며, 고주파 대역뿐 만 아니라 저주파 대역에서도 우수한 흡음률을 나타내는 흡음성능이 우수한 섬유집합체를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
멜트블로운 섬유(meltblown fiber), 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차는 10 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 5 내지 10 mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 20 내지 70 mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비는 3:7 내지 5:5 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬도는 5 내지 8D일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)는 중공사일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)는 1.0 내지 8.5 μm의 직경을 갖을 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 섬유집합체는 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber) 전체가 15 내지 50중량% 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)가 방사되는 과정에서, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 혼입하는 단계를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차는 10 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 5 내지 10 mm이며, 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 20 내지 70 mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비는 3:7 내지 5:5 일 수 있다.
본 발명의 흡음성능이 우수한 섬유집합체는 높은 벌키(bulky)성, 미세 다공성, 비표면적의 극대화를 구현함으로써 매트릭스 구조로 전달되는 진동 감쇄 능력의 향상으로 전달되는 소리에너지의 점성 손실을 극대화시켜 고주파 대역뿐 만 아니라 저주파 대역에서의 흡음성능도 향상시킬 수 있다. 또한, 우수한 벌키(bulky)성을 가지면서도 동시에 초극세 섬유와 단섬유와의 교락을 보다 긴밀하게 하여 단섬유의 탈락, 불균일 혼입을 방지하고 안정적 구조체를 형성하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 섬유집합체의 단면도이다.
도2는 롱-컷(long-cut) 단섬유만을 포함한 섬유집합체의 단면 사진이다.
도3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 섬유집합체의 단면 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 흡음 제품은, 저주파수 대역에서의 충분한 흡음률을 제공하지 못하는 문제점이 있었으며, 종래에 단섬유가 함유된 멜트블로운 부직포는 함유되는 단섬유의 길이가 짧을수록 긴 단섬유와 비교하여 동일 중량 함량 대비 개체수가 많아 표면적이 크기 때문에 함유 공기 층이 많아져 흡음률이 향상되는 장점이 있었으나, 부직포의 두께가 크게 증가되고, 짧은 단섬유가 함유됨에 따라 멜트블로운 전체 구조에서 멜트블로운 섬유와의 접착점이 적어져 단섬유가 탈락되거나 불균일 혼입되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 멜트블로운 섬유(meltblown fiber), 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 높은 벌키(bulky)성, 미세 다공성, 비표면적의 극대화를 구현함과 동시에 초극세 섬유와 단섬유와의 교락을 보다 긴밀하게 하여 단섬유의 탈락, 불균일 혼입을 방지하고 안정적 구조체를 형성하며, 고주파 대역뿐 만 아니라 저주파 대역에서의 흡음성능도 향상시킬 수 있는 흡음성능이 우수한 고탄성 섬유집합체 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 도1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 단면도로서, 멜트블로운 섬유집합체(10)는 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11) 및 단섬유(staple fiber)(12,13)를 포함한다. 멜트블로운 섬유집합체(10)는 조직구조가 치밀하여 상당한 정도의 흡음 기능을 지니고 있으나, 두께를 대폭 감소하면서도 흡음 효과를 크게 향상시키기 위해서는 멜트블로운 섬유집합체(10)에 흡음 효과의 향상을 제공하는 단섬유(staple fiber)(12,13)를 별도로 포함하여 멜트블로운 섬유집합체(10)를 구성할 수 있다. 이를 위하여, 멜트블로운 성형 중인 섬유집합체의 내부에 단섬유(staple fiber)(12,13)를 혼입하여 균일하게 분산되도록 할 수 있다.
먼저, 본 발명의 섬유집합체(10)를 형성하는 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)는 통상적으로 멜트블로운 되어 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)를 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다.
상기 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)의 직경은 1.0 내지 8.5 μm일 수 있다. 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)의 직경이 1.0 μm 미만일 경우 제조원가가 크게 증가되고, 직경이 8.5 μm를 초과하는 경우 섬유집합체의 조직구조가 치밀하게 형성되지 않으며, 이는 결국 흡음재의 흡음 성능 및 내구성 저하의 문제를 일으킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 섬유집합체(10)에 포함되는 단섬유(staple fiber)는, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)를 포함한다.
쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)는 길이가 긴 단섬유(staple fiber)와 비교하여 동일 중량 함량일 때 많은 개체수가 포함될 수 있기 때문에 표면적이 증가되고, 섬유집합체에 함유되는 공기 층이 증가하여 흡음률이 향상될 수 있다. 그러나 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)만을 포함할 경우 부직포의 두께가 크게 증가되고, 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)와의 접착점이 부족하여 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)가 탈락되거나 불균일 혼입되는 문제점이 있다. 따라서, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)와 함께 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)를 혼입하여 벌키(bulky)성이 우수하면서도 단섬유(staple fiber)의 탈락, 불균일 혼입을 방지하고 안정적 섬유집합체(10)를 제공할 수 있다.
본 발명의 섬유집합체(10)에 포함되는 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 길이 차는 10 mm 이상일 수 있다. 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 길이 차가 10 mm 미만일 경우 섬유집합체 전체 구조에서 멜트블로운 섬유 내에 단섬유(staple fiber)가 안정적으로 고정되지 않아 단섬유(staple fiber)가 탈락하는 문제가 있을 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 길이 차는 12 내지 56 mm인 것이 좋다.
상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)의 섬유장은 바람직하게는 5 내지 10 mm일 수 있다. 5 mm 미만일 경우 롱-컷(long-cut)단섬유(staple fiber)(13)가 함께 혼입되더라도 안정적으로 고정되지 않고 탈리되는 문제가 있을 수 있으며, 10 mm를 초과하는 경우 많은 개체수가 포함되지 못해 표면적이 증가, 많은 공기 층의 형성이 어려운 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 섬유장은 20 내지 70 mm일 수 있으며, 20 mm 미만일 경우 충분한 접착점을 제공하지 못하여 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)가 안정적으로 고정되지 못하고 탈리, 불균일 혼입되는 문제가 있을 수 있으며, 70 mm를 초과하는 경우 동일 중량 대비 개체수가 적어 흡음률이 저하될 수 있는 문제가 있을 수 있다.
상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 바람직한 혼입 중량비는 3:7 내지 5:5 일 수 있다. 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)를 상기 혼입 중량비 내로 포함함으로써 표면적 및 함유되는 공기층을 증가시키면서도, 흡음재의 두께를 감소시키고 단섬유(staple fiber)의 탈락 또는 불균일 혼입을 방지하고 안정적 구조체로써 제조가 가능할 수 있다.
상기 범위를 벗어나 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)의 혼입 중량비가 너무 적을 경우 섬유 집합체가 충분히 공기층을 함유하지 못하여 성능 향상에 큰 영향을 주지 못하며 문제가 있을 수 있으며, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12)의 혼입 중량비가 너무 많을 경우 전체 섬유 구조체 내에서 안정적으로 혼입되지 못하고 짧은 쇼트-컷(Short-cut) 단섬유가 탈락하는 문제가 있을 수 있다.
상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 섬도는 5 내지 8 D일 수 있다. 본 발명의 섬유집합체(10)에 포함되는 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 섬도가 5 D미만일 경우 성능 향상 대비 제조원가가 지나치게 증가되는 문제가 있으며, 8 D를 초과하는 경우 개체수가 적어져 단섬유 혼입으로 인한 효과 발현이 적어지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)는 중공사 형태일 수 있다. 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)가 중공사 형태일 경우 일반 사와 비교하여 공기를 함유하는 표면적이 넓어져 흡음성능 향상에 더욱 효과적일 수 있다. 바람직하게는 중공사의 중공률은 10 내지 35%일 수 있으며, 중공률이 10 % 미만이면 흡음 기능을 제공하는 중공률의 부족으로 인하여 결국 부직포 흡음재의 흡음 기능이 감소될 수 있으며, 중공률이 35 %를 초과하면 중공사 커팅 시 눌림 현상이 발생하고, 이 것은 결국 부직포 흡음재의 흡음 기능 저하로 연결될 수 있다.
본 발명의 섬유집합체(10)에 포함되는 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)(12) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(13)의 재질로는, 상술한 섬유장 및 섬도를 형성할 수 있으며, 통상적으로 단섬유(staple fiber)로 제조될 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에스테르 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다.
본 발명의 흡음성능이 우수한 섬유집합체(10)는 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(12,13) 전체가 15 내지 50중량% 포함할 수 있다. 상기 단섬유(staple fiber)(12,13)가 15 중량% 미만인 경우 충분히 공기층을 섬유 구조체 내에 함유하지 못하여 두께가 얇은 문제가 있을 수 있으며, 50중량%를 초과하게 되면 세섬도인 멜트블로운 섬유보다 섬도가 두꺼운 단섬유(staple fiber)로 인하여 두께가 두꺼움에도 고주파에서 흡음성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
초극세 섬유로 구성된 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)와 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(12,13) 전체가 상기 범위 내의 비율로 함께 존재함으로써 높은 벌키(bulky)성, 미세 다공성, 비표면적의 극대화를 가져오며, 고주파수뿐 만 아니라 저주파수 대역에서도 우수한 흡음 성능을 구현할 수 있는 섬유집합체를 제공할 수 있다.
멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11) 및 내부에 분산되는 단섬유(staple fiber)(12,13)로 이루어지는 상기 섬유집합체(10)는 강도를 향상시키고 형태를 그대로 유지하기 위하여, 상기 섬유집합체(10)의 일 표면 또는 양 표면에 일정한 두께의 지지층(20, 30)이 형성되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11)와 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(12,13)로 이루어지는 섬유집합체(10)의 표면에 내장재 커버용으로 적용되는 이미 공지된 각종 소재들 예를 들면 부직포, 직조 직물, 편직 직물, 폼(Foam), 필름, 종이, 스판본드 직물, 멜트블로운 직물, 스테이플 웹 등과 같은 공지된 내장재 커버용 소재를 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 조합하여 이루어지는 지지층(20, 30)이 형성될 수 있다. 이러한 지지층(20, 30)은 차량 내부, 건축물 내부 등에 시공되는 흡음재의 표면을 커버하여 상기 흡음재의 형태를 유지하고 강도를 제공하는 동시에, 시일이 경과됨에 따라 흡음재의 단섬유(staple fiber)(12,13)가 탈리되는 것도 방지하여 흡음 기능을 지속적으로 유지하도록 할 수 있다.
상기와 같은 흡음 성능이 우수한 섬유집합체는 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)가 방사되는 과정에서, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 혼입하는 단계를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법을 통해 제조한다.
본 발명의 흡음 성능이 우수한 섬유집합체 제조를 위해서는 멜트블로운 성형이 진행 중인 부직포의 내부에 상술한 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(12,13)가 고압기류에 의해 혼입되어 균일하게 분산됨으로써 부직포의 형태로 성형하여 제조할 수 있다. 본 발명 흡음재의 제조방법에 동일하게 적용되는 상술한 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)(11) 및 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)(12,13)에 대한 상세한 설명은 이하 생략하도록 한다.
상기와 같이 멜트블로운 성형되어 멜트블로운 섬유집합체(10)가 성형되는 것과 상기 섬유집합체(10)에 단섬유(staple fiber)(12,13)가 분산되는 것이 동시에 진행되어 흡음재가 구성되므로 상기 구성된 섬유집합체(10)의 내부에서 단섬유(staple fiber)(12,13)가 균일하게 분산될 뿐만 아니라, 제조가 용이하고 제조공정이 간단하다는 특성을 지니게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
폴리프로필렌 용융 수지를 다수의 오리피스를 통하여 구금온도 265℃에서 압출시킴과 동시에 열풍을 공급하고 다이부터 집속장치까지의 거리는 400㎜로 유지하여 2.5㎛의 평균직경을 갖는 폴리프로필렌 멜트블로운사를 방사하였다. 멜트블로운사 방사와 동시에 일반적으로 단섬유 혼입 방법인 수직하강기류를 이용, 8mm의 평균길이를 갖는 폴리에스터 쇼트-컷(Short-cut) 단섬유(Staple Fiber) (6 데니어, 중공사)와 35mm의 평균길이를 갖는 폴리에스터 롱-컷(Long-cut) 단섬유(Staple Fiber) (6 데니어, 중공사)를 4:6의 중량 비율로 혼입하였으며, 폴리프로필렌 멜트블로운사: 롱-컷 단섬유+ 쇼트-컷 단섬유 = 50중량% : 50중량%가 되도록 하여 평량 300g/㎡의 웹을 제조하였다.
<실시예2>
쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비가 6:4인 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이와 같이 제조된 섬유집합체는 쇼트-컷(short-cut)의 함량이 많아지면서 탈락, 불균일 혼입이 발생하였다.
<실시예3>
쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비가 2:8인 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<실시예4>
쇼트-컷(Short-cut) 단섬유(Staple Fiber)가 8 mm이며, 롱-컷(Long-cut) 단섬유(Staple Fiber)가 16 mm인 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이와 같이 제조된 섬유집합체는 단섬유가 멜트블로운 섬유 내에 안정적으로 고정되지 못하면서 탈락, 불균일 혼입이 발생하였다.
<실시예5>
쇼트-컷(Short-cut) 단섬유(Staple Fiber)가 5 mm이며, 롱-컷(Long-cut) 단섬유(Staple Fiber)가 72 mm인 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<비교예1>
35mm의 평균길이를 갖는 폴리에스터 롱-컷 단섬유 (6 데니어, 중공사)를 폴리프로필렌 멜트블로운사: 폴리에스터 단섬유 = 50중량% : 50중량%가 되도록 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<비교예2>
8mm의 평균길이를 갖는 폴리에스터 쇼트-컷 단섬유 (6 데니어, 중공사)를 폴리프로필렌 멜트블로운사: 폴리에스터 단섬유 = 50중량% : 50중량%가 되도록 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 섬유집합체의 흡음 성능을 평가하기 위하여 하기 측정방법에 따라 실험하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.
1. 두께
두께 게이지를 이용하여 전폭에 걸쳐 20회를 측정하여 평균값을 사용하였다.
2. 흡음률
흡음율 측정하기 위해 ISO R 354, Alpha Cabin법에 적용 가능한 시편으로 각각 3매씩 제조하여 흡음계수를 측정하고 측정된 흡음계수 평균값을 표 3에 나타내었다.
구분 두께
(mm)		 흠음율
500Hz 1000Hz 2000Hz 3000Hz 4000Hz
실시예1 19 0.431 0.831 0.951 1.14 0.969
실시예2 23 -
실시예3 14.8 0.28 0.561 0,92 1.09 0.98
실시예4 24 -
실시예5 13.9 0.28 0.555 0.91 1.07 0.979
비교예1 13.5 0.29 0.551 0.91 1.08 0.972
비교예2 26 -
상기 표1에서 알 수 있듯이, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 포함하는 실시예1 내지 5가 비교예에 비하여 멜트블로운사 사이사이에 공기 층을 많이 함유함에 따라 흡음성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)만을 포함한 비교예2나 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나게 많이 포함된 실시예2, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차가 10 mm를 미만인 실시예4는 두께가 지나치게 커져 흡음재로써의 사용에 한계가 있을 수 있으며, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 탈락, 불균일 혼입 현상이 발생하고, 균일한 중량을 갖을 수 없으므로 흡음 성능 및 두께 등의 편차가 매우 심한 것으로 나타나 실직적으로 흡음률을 평가하기 어려웠다. 또한, 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)만을 포함한 비교예1의 경우 벌키(bulky)성이 부족하고, 특히 500Hz 및 1000Hz의 저주파수 대역에서의 흡음률이 현저히 부족한 것을 알 수 있다.
또한, 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber) 함량이 본 발명의 범위를 벗어나게 많이 포함된 실시예3와 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차가 56 mm를 초과하는 실시예5는 흡음 성능 개선의 효과가 실시예1에 비하여 다소 떨어지는 것으로 나타났다.
본 발명은 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 소음이 차량 실내로 유입되는 것을 차단하는 자동차용 흡음재 또는 기차, 선박, 항공기 등 전반에 걸쳐 사용될 수 있을 뿐만 아니라 모터 부품을 사용하는 전자제품 등에도 소음 차단 성능을 향상시키기 위해 사용할 수 있는 흡음성능이 우수한 섬유집합체에 관한 것이다.

Claims (13)

  1. 멜트블로운 섬유(meltblown fiber), 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차는 10 mm 이상인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 5 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 20 내지 70 mm인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비는 3:7 내지 5:5 인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬도는 5 내지 8 D인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)는 중공사인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)는 1.0 내지 8.5 μm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 섬유집합체는 쇼트-컷(short-cut) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber) 전체가 15 내지 50중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체.
  10. 멜트블로운 섬유(meltblown fiber)가 방사되는 과정에서, 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)를 혼입하는 단계를 포함하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 길이 차는 10 mm 이상인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 5 내지 10 mm이며, 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 섬유장은 20 내지 70 mm인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 쇼트-컷(short-cut) 단섬유(staple fiber) 및 롱-컷(long-cut) 단섬유(staple fiber)의 혼입 중량비는 3:7 내지 5:5 인 것을 특징으로 하는 흡음성능이 우수한 섬유집합체의 제조방법.

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