KR20150091783A - 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법 - Google Patents

단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공동주택, 차량, 항공기, 선박, 위락시설, 테마공원, 음향기기, 스피커, 극장, 음악실, 강당, 체육관, 교회, 실내공연장, 스튜디오, 홈시어터룸들의 내측벽에 환경친화형 재질로 된 흡음재이면서 고품격 인테리어 마감재로 이용할 수 있어서 탈취 성능을 지님과 동시에 건축 음향의 잔향시간 조절 용이성과 소리의 외부 전달을 차단하는 흡음, 차음성의 증대 및 실내 전체에 소리의 고른 전달을 위한 음의 명료도가 증대, 쾌적한 음향 공간의 실현을 가능하게 한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
펄프섬유에 물을 혼합한 상태에서 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재(混和劑)를 혼합 한 후 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 포함하되, 상기 펄프섬유 및 물은 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합되고, 상기 펄프섬유 100g 당 1~5g의 상기 바인더재, 1~5g의 상기 팽창재, 5~20g의 상기 난연재, 0.1~5g의 상기 유연재, 및 1.0~10.0g의 상기 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 첨가되어 제작된 흡음재 본체와, 상기 흡음재 본체 하단에 접착재를 이용하여 결합하는 것으로서 복수개 이상의 통공이 천공된 마그네슘보드가 포함된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재를 그 구성적 특징으로 한다.

Description

단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법{Natural Pulp Fiber-based Sound Absorbing Materials with Thermal Insulation and Their Manufacturing Methods}
본 발명은 흡음재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 공동주택, 차량, 항공기, 선박, 위락시설, 테마공원, 음향기기, 스피커, 극장, 음악실, 강당, 체육관, 교회, 실내공연장, 스튜디오, 홈시어터룸들의 내측벽에 환경친화형 재질로 된 흡음재이면서 고품격 인테리어 마감재로 이용할 수 있어서 탈취 성능을 지님과 동시에 건축 음향의 잔향시간 조절 용이성과 소리의 외부 전달을 차단하는 흡음, 차음성의 증대 및 실내 전체에 소리의 고른 전달을 위한 음의 명료도가 증대, 쾌적한 음향 공간의 실현을 가능하게 한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 대량 보급과 더블어 생활수준과 생활의식이 높아짐에 따라 쾌적한 주거환경을 요구하는 입주자들의 주장이 날로 증가하고 있으며, 소음으로 인한 이웃 세대와의 분쟁이 빈번해짐에 따라 생활환경이 점차 위축되고 있는 실정이다.
최근 공동주택은 이웃과 벽체 및 바닥을 공유해야 하는 특수성 때문에 이웃에서 발생하는 아이들의 뛰어 노는 소리, 걷는 발자국 소리 등의 바닥충격 계통의 소음이 입주자의 불만을 유발하고, 이와 같은 소음이 주거환경의 질을 결정하는 중요한 요인이 되며, 차음 성능에 관한 주거환경성능은 거주자의 쾌적한 생활환경 및 프라이버시 유지에 중요하다. 공동주택은 글자 그대로 다수의 세대가 벽이나 바닥 한장을 사이에 두고 생활하므로 차음상의 문제가 발생하는 것은 당연하다. 이러한 차음상의 문제가 발생하는 이유로는 자기 중심적인 생활로 인한 인간관계의 변화, 생활수준의 향상에 따른 음원의 변화, 거주자의 요구성능 변화 등을 들 수 있다. 그러나 보다 근본적인 문제는 사용되는 재료의 특성과 공법상의 문제를 들 수 있다. 공동주택에 사용되는 콘크리는 재료의 특성상 무겁고 밀실이므로 동일한 두께의 다른 재료 보다 말 소리나 TV 소리 등 공기를 매체로 하여 전달되는 소음(공기 전달음)에 대해서는 차단성이 양호하다. 그러나, 재료의 특성상 콘크리트 면에 직접 충격이 가해짐에 따라 발생하는 충격음(고체 전달음)은 인접세대에 쉽게 전달되는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 공동주택에 사는 사람이면 수시로 경험하는 일로서 대표적인 것이 위층에서 뛰는 소리, 물건 떨어트리는 소리 등이며, 발생빈도가 높지 않다 하여도 귀에 거슬리는 소음원이다. 따라서 이와 같은 소음원이 입주자의 불만을 유발시킨다. 이 소음이 주거환경의 질을 결정하는 중요인자가 되며 그 중에서도 세대간 바닥 충격음은 고체전달 음으로서 충격력이 바닥을 타격할 때 충격에너지가 마감 모르타르, 단열층(경량 기포콘크리트, 스티렌폼)바닥 슬라브에 전달되어 바닥 슬라브를 진동시킴으로써 방사되는 음이 분해되는 바닥 충격음을 저감시키기 위해서는 충격원 자체를 발생시키지 않는 것이 최선의 방법이다. 그러나 현실적으로 불가능하므로 충격 에너지가 전달되는 과정에서 최소화할 수 있는 방안으로 새로운 층간 소음 저감재의 개발이 절실히 요구된다. 그러므로, 차음 및 제진, 방진효과가 있는 건축자재를 적용함으로써 쾌적한 아파트의 공급과 품질향상을 시키는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 수행하기 위한 자재로서 사용되는 흡음재(吸音材)란 소리를 흡수할 목적으로 사용하는 건축재료로, 구조에 따라 다공질 흡음재와 판상(板狀) 흡음재로 구분된다. 상기 다공질 흡음재는 표면과 내부에 미세한 기포(氣泡) 또는 미세관(管) 모양의 구멍이 형성되고, 이와 같은 구멍 내부의 공기가 음파에 의해 진동하여 생긴 마찰 때문에 소리에너지가 열에너지로 변환되어 흡수된다. 그리고 상기 판상 흡음재는, 음파가 판을 진동시키면서 소리에너지를 소모함으로써 흡음 효과를 얻는다.
이와 같은 흡음재는 흡음 성능의 확보를 위하여 일반적으로 솜이나 펄프섬유를 주재료로 하여 제작된다. 그리고 솜이나 펄프섬유와 같은 재료와 바인더, 난연재, 방수재, 방청재 등과 같은 혼화재(混和材)를 첨가한 후, 소정의 형상 및 크기로 성형 및 절단하여 패널의 형태로 사용할 수 있다.
상기 흡음재는 건축 재료로 많이 사용되기 때문에 난연성을 갖는 것이 중요하다. 펄프섬유 흡음재에 주로 사용되어 온 종래의 난연재는 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트이다. 그러나 종래의 난연재는 난연성이 충분하지 않았다.
그래서 건축 재료용 흡음재에 상기 난연재를 사용하려면 난연재의 양을 늘려야 하였다.
그러나 난연재가 과도하게 많이 사용되면 흡음재의 흡음 성능이 떨어지는 단점이 발생한다. 또한 흡음재의 제조 단가도 높아지는 단점이 있다. 무엇보다도 종래의 난연재는 그 양을 늘려도 일정 수준 이상의 난연성을 얻기가 어려운 문제점이 있다.
한편 우리 생활 주변에서는 암모니아를 비롯한 악취 발산 물질이 그 종류를 셀 수 없을 정도로 많이 존재한다. 통상 인체에서 발생하는 악취만 하더라도 황화수소, 메르캅탄 등의 황화합물, 암모니아, 스카톨, 아민 등의 질소화합물 그리고 포름산, 아세트산 등의 지방산 등이 포함된다. 최근 들어서는 생활수준의 향상으로 냄새에 더욱 민감해짐에 따라 생활의 불쾌감을 주는 악취를 공해로 규정하여 관련 법규에 의한 규제가 강화되는 실정이다. 이러한 악취를 제거하기 위해 다양한 방법들이 사용되고 있는데 현재 사용되고 있는 탈취 방법들은 크게 네 가지로 나누어진다.
첫 번째는 감각적인 방법을 사용한 것으로 향료를 이용하는데, 화장실이나 방 안에 좋지 않은 냄새가 나면 이들보다 더 강한 향료를 사용해 사람이 나쁜 냄새를 맡지 못하도록 만드는 방법으로 근본적으로 냄새 나는 물질을 제거하는 것은 아니다. 대부분의 이러한 탈취재에 첨가된 향료는 실내에 쉽게 확산 되고 호흡시 폐에 계속 축적되므로 장기간 사용시 인체에 유해할 수 있다.
두 번째는 물리적인 흡착방법으로 이를 이용한 대표적인 탈취재로는 활성탄이 있는데, 숯은 1 g의 표면적이 약 300m2이 되는 다공성 물질로 냄새 나는 물질을 흡착한다. 탈취하는데 비교적 시간이 오래 걸리며, 냄새입자가 활성탄의 기공에 모두 흡착되면 더 이상 흡착을 못 하므로 효과가 없어 사용한 활성탄은 정기적으로 교체해 주어야 하는 단점이 있다.
세 번째는 화학적 처리 방법인데, 대표적인 방법으로는 냄새 분자를 산화시키는 것으로 주로 사용되는 물질에는 이산화염소를 들 수 있다.
네 번째는 냄새입자를 감싸서 특정분자 내에 가두어 냄새제거 효과를 얻는 방법으로 후라보노이드, 수산화프로필 베타 사이클로 덱스트린, 염화 아연과 같은 물질들이 이 방법에 이용된다. 빠른 탈취를 위해 분무할 수 있는 액상 타입의 제조를 선호하나, 이러한 대부분의 탈취재는 탈취 성분을 희석시키거나 분산시킨 형태로 짧은 탈취 지속력, 냄새를 유발하는 원인 물질들 중 일부 물질만 탈취하는 제한된 탈취범위의 한계성을 지닌다. 이러한 제품들은 스프레이를 이용하여 분무하는 경우에 탈취성분이 호흡기를 통해 몸안에 축척 되어 장기간 사용시 주의를 요하는 문제점이 있다.
한국 특허등록출원번호 제10-2013-13111호 한국 특허등록출원번호 제10-2013-118350호
본 발명의 목적은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 새집증후군 등과 같은 독성물질에 의한 호흡기 장애나 기타 알러지의 발생을 방지하고, 재활용이 가능하도록 하며, 먼지의 발생을 방지하여 친환경적이면서 난연성, 경량성, 시공성, 불연성 등 효과를 발휘할 수 있도록 한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흡음 성능을 최대화할 수 있도록 구성되는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 흡음재에는 종래 탈취재의 제반 문제점을 해결하기 위한 새로운 탈취재 성분이 포함된다. 새로운 탈취재 성분은 무독성, 무향, 빠른 탈취효과, 강력한 탈취성능과 긴 탈취 수명을 보유한다.
본 발명의 또 다른 목적은 첨가되는 재료의 사용을 최소화하면서도 충분한 난연성을 얻을 수 있는 난연성 흡음재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 흡음 성능을 최대화할 수 있도록 구성되는 난연성 흡음재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 흡음재에는 종래 난연재의 제반 문제점을 해결하기 위한 새로운 난연재 성분이 포함되며, 새로운 난연재 성분은 종래 난연재보다 적은 양으로도 충분한 난연성을 얻을 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 해결적 수단은,
"펄프섬유에 물을 혼합한 상태에서 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재(混和劑)를 혼합 한 후 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 포함하되, 상기 펄프섬유 및 물은 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합되고, 상기 펄프섬유 100g 당 1~5g의 상기 바인더재, 1~5g의 상기 팽창재, 5~20g의 상기 난연재, 0.1~5g의 상기 유연재, 및 1.0~10.0g의 상기 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 첨가되어 제작된 흡음재 본체와, 상기 흡음재 본체 하단에 접착재를 이용하여 결합하는 것으로서 복수개 이상의 통공이 천공된 마그네슘보드가 포함된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
상기 펄프섬유 및 물은 7:23의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
상기 바인더재 및 팽창재는 상기 펄프섬유 100g 당 6.50g이 첨가되는 카복실메틸 섬유소인 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
상기 난연재는, 상기 펄프섬유 100g 당 3.00~9.00g이 첨가되는 펜타에리스리톨, 및 상기 펄프섬유 100g 당 2.75~8.25g이 첨가되는 폴리인산암모늄을 포함하고, 상기 폴리인산암모늄은 상기 펜타에리스리톨에 비하여 상대적으로 적은 양이 첨가되는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
상기 난연재는, 상기 펄프섬유 100g 당 6.00g이 첨가되는 펜타에리스리톨, 및
상기 펄프섬유 100g 당 5.50g이 첨가되는 폴리인산암모늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해
난연재로 멜라민수지계를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부, 난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부를 혼합한 난연재가 첨가되어 제작되는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
에폭시 수지 또는 우레탄 수지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재와,
펄프섬유; 상기 펄프섬유에 혼합되는 물; 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재(混和劑); 및 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 포함하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조 방법에 있어서, 상기 펄프섬유 및 물은 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합되고, 상기 펄프섬유 100g 당 1~5g의 상기 바인더재, 1~5g의 상기 팽창재, 5~20g의 상기 난연재, 0.1~5g의 상기 유연재, 및 1.0~10.0g의 상기 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 첨가되는 혼합 공정; 상기 혼합 공정에서 혼합된 펄프섬유, 물, 혼화재, 및 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 기설정된 형상의 흡음재본체로 성형되는 성형 공정; 상기 성형 공정에서 성형된 상기 흡음재 본체 하단에 통공이 복수개 이상 천공된 판상의 마그네슘 보드를 접착재로 접착한 흡음재를 안착하는 안착공정; 상기 흡음재를 철재 그물망으로 이루어진 성형기에 안착 이송되는 이송 공정; 상기 이송 공정에서 이송된 상기 흡음재를 철재 그물망으로 이루어진 성형기에서 상기 성형기를 제외한 흡음재를 파장이 18~20mm 마이크로 웨이브 건조기에서 60~80℃로 건조하는 건조 공정; 및 상기 건조 공정에서 건조된 상기 흡음재를 기설정된 크기로 절단되는 절단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과,
상기 혼합 공정은 상기 물과, 바인더재 및 팽창재를 제외한 나머지 상기 혼화재 및 상기 식물성 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 혼합되는 제1 혼합 공정,상기 제1 혼합 공정의 혼합물에 상기 바인더재 및 팽창재가 혼합되는 제2 혼합 공정,펄프섬유가 혼합되는 제3 혼합 공정이 순차적으로 수행되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과.
상기 펄프섬유 및 물은 7:23의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과,
상기 바인더재 및 팽창재는 상기 펄프섬유 100g 당 6.50g이 첨가되는 카복실메틸 섬유소인 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과,
상기 난연재는 상기 펄프섬유 100g 당 6.00g이 첨가되는 펜타에리스리톨, 및
상기 펄프섬유 100g 당 5.50g이 첨가되는 폴리인산암모늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과,
상기 혼합 공정이 에폭시 수지 또는 우레탄 수지가 첨가되는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법과,
상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해
난연재로 멜라민수지계를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부,
난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부를 혼합한 난연재가 첨가되는 혼합 공정으로 대체된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법 "으로 그 구성적 특징으로 함으로서,
인체에 무해한 상기 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘착체와 아연착체는 그 착체 분자의 내부에 있는 이중결합이 포함된 긴 탄소사슬이 칼슘이나 아연원자를 중심으로 반쪽 원형구조를 이루고 있으며, 상기 바인더재와 혼합하여 냄새입자를 포획하는데 탁월한 작용을 할 수 있음이 본 발명의 개발과정에서 밝혀졌으며, 부수적으로 항균 작용도 할 수 있어 상기의 목적을 달성할 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법의 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.
먼저 본 발명의 실시예는 상기 펄프섬유; 물; 혼화재(混和劑); 및 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 기설정된 비율로 첨가하여 제조된다. 본 발명에는 물과 함께 팽창재가 포함되므로 팽창재가 물을 머금어 부피가 팽창하고 밀도가 감소하면서 내부에 미세 기공이 생기게 된다. 따라서 종래 기술에 의한 흡음재에 비하여 첨가되는 재료의 양이 감소됨으로써 보다 간단하고 저렴하게 흡음재를 제조할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 종래 기술에 비하여 높은 흡음계수를 갖는다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면 흡음 성능의 증가에 따른 효율적인 흡음이 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 흡음재에 포함되는 탈취재 성분은 효과적으로 냄새입자를 포획 제거할 수 있기 때문에 빠른 냄새 제거력과 오랜 지속력을 지니고 있을 뿐만 아니라, 기존 탈취재에서는 찾아볼 수 없는 접착성과 성형성을 보유하고 있다는 장점을 지니고 있다. 그러므로 본 발명은 사용자의 다양한 요구를 충족시킬 수 있는 탁월한 냄새 제거력, 폭 넓은 응용성, 가공성과 편리성을 갖추고 있다. 본 발명의 흡음재에 포함되는 탈취 성분은 초기 탈취율에 있어서 기존의 탈취재와는 달리 냄새 발생 초기 30분 내에 90%에 가까운 냄새를 제거하는 우수한 탈취 효과를 나타낸다.
본 발명의 흡음재에는 물과 함께 팽창재가 포함되므로 팽창재가 물을 머금어 부피가 팽창하고 밀도가 감소하면서 내부에 미세 기공이 생기게 된다. 따라서 종래 기술에 의한 흡음재에 비하여 첨가되는 재료의 양이 감소됨으로써 보다 간단하고 저렴하게 흡음재를 제조할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 흡음재는 종래 기술에 비하여 높은 흡음계수를 갖는다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면 흡음 성능의 증가에 따른 효율적인 흡음이 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 흡음재에 포함되는 난연재 성분은 종래의 난연재에 비해 난연 성능이 훨씬 우수하다. 그래서 종래의 난연재보다 적은 양으로 사용할 수 있다. 본 발명의 흡음재에 포함되는 난연재 성분은 적은 양으로도 흡음재가 충분한 난연성을 갖게 하므로 흡음재의 흡음 성능을 악화시키지 않으면서 제조 비용도 절감시킬 수 있다는 장점을 지니고 있다. 흡음재의 중량을 가볍게 할 수 있다는 점도 본 발명의 흡음재가 갖는 장점이다.
도 1은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조 방법에 대한 한 실시예를 보여 주는 플로우 차트,
도 2는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 분리 사시도,
도 3은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 결합 사시도,
도 4는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 결합 단면도,
도 5는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조공정중 이송 공정에 구비된 성형기의 사시도,
도 6은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법에 있어서 한 실시예에 의하여 제조된 흡음재 본체를 보여주는 평면도이다.
이하에서는 본 발명에 의한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조 방법에 대한 한 실시예를 보여 주는 플로우 차트이며, 도 2는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 결합 사시도이며, 도 4는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재에 있어서 흡음재 본체와 마그네슘 보드의 결합 단면도이고, 도 5는 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조공정중 이송 공정에 구비된 성형기의 사시도이며, 도 6은 본 발명인 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 및 그 제조방법에 있어서 한 실시예에 의하여 제조된 흡음재 본체를 보여주는 평면도이다.
도 1 및 도 6를 참조하면, 본 실시예에 의한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재는 펄프섬유를 주재료로 하고, 물과 함께 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재, 그리고 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 첨가하여 흡음재 본체를 제조할 수 있다. 이때 상기 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재는 개별 첨가제가 아닌 혼화재(混和劑)로써 펄프섬유 및 물과 혼합될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 상기 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재가 실질적으로 펄프섬유와 물의 배합 계산과 무관하게 별도로 설정된 중량비만큼 혼합될 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에서는 상기 펄프섬유 및 물이 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 펄프섬유 및 물은 7:23의 비율로 혼합될 수 있다. 이 때 상기 물에 대한 상기 펄프섬유의 비율이 상술한 범위 초과인 경우에는 강도가 상대적으로 증가되지만 유동성의 저하로 인한 상술한 첨가 재료와의 혼합에서의 단점이 발생될 수 있다. 또한 상기 물에 대한 상기 펄프섬유의 비율이 상술한 범위 미만인 경우에는 이와 반대의 문제점이 발생될 수 있다.
한편 본 실시예에서는 상기 바인더재, 팽창재, 난연재, 유연재, 및 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 아래의 [표 1]과 같은 비율로 첨가된다.
혼합 성분 중량(g/펄프섬유100g)
바인더재 1~5
팽창재 1~5
난연재 5~20
유연재 0.1~5
오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제 1.0~10.0
여기서 상기 바인더재는 상기 펄프섬유 및 각종 첨가 재료의 접착을 위한 접착재 역할을 한다. 그리고 상기 팽창재는 발포제라고 칭할 수 있는 것으로서 상기 흡음재의 흡음 성능의 확보를 위한 다수의 미세 기공(氣孔)을 형성하는 역할을 한다.
상기 난연재는 내연 성능을 향상시키는 역할을 하고, 상기 유연재는 유동성의 확보를 위하여 상기 펄프섬유 및 첨가 재료의 유연성을 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 한 실시예에서는 상기 바인더재 및 팽창재로 카복실메틸 섬유소(Carboxymethyl cellulose, CMC)가 사용될 수 있다. 상기 카복실메틸 섬유소는 상기 펄프섬유 100g 당 3.25~9.75g이 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 카복실메틸 섬유소가 상기 펄프섬유 100g 당 6.50g이 첨가될 수 있다.
또한 본 발명의 한 실시예에서는 상기 난연재가 제1 및 제2난연재를 포함할 수 있다. 상기 제1난연재로는 펜타에리스리톨(Pentaerythritol, PT)가 사용되고, 상기 제2난연재로는 폴리인산암모늄(Ammonium Phosphate, APP)이 사용될 수 있다. 상기 펜타에리스리톨은 상기 펄프섬유 100g 당 3.00~9.00g이 첨가되고, 상기 폴리인산암모늄은 상기 펄프섬유 100g 당 2.75~8.25g이 첨가될 수 있다. 다만, 상기 폴리인산암모늄은 상기 펜타에리스리톨에 비하여 상대적으로 적은 양이 첨가된다. 바람직하게는, 상기 펠타 에리스리톨은 상기 펄프섬유 100g 당 6.00g이 첨가되고, 상기 폴리인산암모늄은 상기 펄프섬유 100g 당 5.50g이 첨가될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 흠읍재는 멜라민수지계, 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 난연재를 포함할 수 있다.
상기 난연재는 상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해, 난연재로 멜라민수지계를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부, 난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부가 첨가될 수 있다.
그리고 본 발명의 한 실시예에서는 기타의 첨가제로 에폭시 수지 또는 우레탄 수지를 첨가할 수 있다. 에폭시 수지 또는 우레탄 수지는 경화제 또는 팽창재 또는 바인더재의 역할을 할 수 있다. 에폭시 수지 또는 우레탄 수지의 바람직한 첨가량은 상기 펄프섬유 100g 당 1~15g일 수 있다. 첨가량이 많아지면 경화 속도, 팽창율, 바인더재의 성능이 향상되는 경향이 있다.
본 실시예에 사용되는 상기 식물성 오일의 금속 착체는 중량%로 증류수(25%)과 에탄올(50%)의 수용성 에탄올에 상기의 식물성 오일(15%)과 산화칼슘 또는 산화아연(10%)을 혼입하고 85-90℃의 반응 온도에서 교반하고, 5시간 후에 반응기 밑에 생긴 침전물을 여과하고, 물과 에탄올로 세척하고, 이를 건조하여 얻을 수 있다.
상기와 같이 제조된 흡음재 본체(100)의 하단에 접착재를 이용하여 복수개 이상의 통공(210)이 천공된 마그네슘보드(200)을 결합함으로서 본 발명의 흡음재가 완성되는 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조 방법에 의하여 흡음재 본체(100)를 제조하는 과정을 보다 상세하게 설명한다.
먼저 흡음재 본체(100)의 제작을 위해서 혼합 공정(S10)을 수행한다. 상기 혼합 공정(S10)에서는, 반죽기에서 주재료인 펄프섬유, 물, 상기 혼화재, 상기 식물성 오일의 금속 착체, 및 필요에 따라 기타의 첨가제를 첨가하여 혼합할 수 있다.
혼합 공정(S10)은 상기 펄프섬유, 물, 바인더재, 팽창재, 난연재, 유연재, 식물성 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 동시에 혼합시킬 수도 있고, 도 1에 나타낸 것처럼 각 성분을 순차적으로 혼합시킬 수도 있다. 순차적으로 혼합시키는 방법은 도 1에서와 같이 제1 내지 제3혼합 공정(S11)(S12)(S13)을 포함할 수 있다. 상기 제1혼합 공정(S11)은 상기 물과, 바인더재 및 팽창재를 제외한 나머지 상기 혼화재 및 상기 식물성 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 혼합되는 공정이고, 상기 제2혼합 공정(S12)은 상기 제1 혼합 공정(S11)의 혼합물에 상기 바인더재 및 팽창재(본 발명의 한 실시 형태에서는 카복실메틸 섬유소가 상기 바인더재 및 팽창재의 역할을 할 수 있음)가 혼합되는 공정이며, 상기 제3혼합 공정(S13)는 최종적으로 펄프섬유가 혼합되는 공정인 것이 바람직하다. 펄프섬유를 가장 마지막 단계에서 혼합하는 이유는 펄프섬유를 물과 먼저 혼합하게 되면 밀가루 반죽과 같은 상태가 되어 나머지 첨가 물질들이 균질하게 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 그러나 혼합 시간을 충분히 하면 물과 펄프섬유를 먼저 혼합해도 균질한 혼합물을 얻을 수 있으므로 혼합 순서가 반드시 상기 제1 내지 제3혼합 공정(S11)(S12)(S13)과 같을 필요는 없다.
다음으로 상기 혼합 공정(S10)에서 혼합된 재료 및 혼화재를 소정의 형상으로 성형하는 성형 공정(S20)이 수행될 수 있다. 상기 성형 공정(S20)에서는, 예를 들면, 사출 성형기에 의하여 혼합된 재료 및 혼화재가 패널(Pannel) 형상 등으로 사출 성형될 수 있다.
그리고 상기 성형 공정(S20)에서 성형된 흡음재 본체(100)의 하단에 통공(210)이 복수개 이상 천공된 판상 즉, 패널의 마그네슘 보드(200)를 접착재로 접착하여 흡음재를 형성하여 안착하는 안착공정(S30)이 수행된다.
상기와 같은 흡음재를 철재 그물망(310)으로 이루어진 성형기에 안착하되 상기 성형기(300)는 이송기 즉, 컨베어 벨트 등에 구비되어 있는 상태이며 이와 같이 구비된 성형기(300)에 상기 흡음재를 안착 이송하는 이송 공정(S40)이 수행될 수 있다.
상기 이송 공정(S40)에서 상기 이송기에 의하여 이송된 흡음재는 건조 공정(S50)에서 건조기에 의하여 건조되되 상기 건조기는 18~20mm 마이크로 웨이브 건조기로서 상기 건조기에서 60~80℃로 건조공정(S50)이 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 건조공정(S50)은 제1 및 제2 건조 공정(S51,S52)을 포함하는 것으로서, 상기 제1 건조공정(S51)의 제1건조 온도는 상기 제2건조 온도에 비하여 상대적으로 낮은 온도값으로 설정된다. 예를 들면, 상기 제1건조 온도는 상온, 즉 15~25℃의 온도로 설정되고, 상기 제2건조 온도는 60~80℃의 온도로 설정될 수 있다. 그리고 상기 제1건조 시간은 상기 제2건조 시간에 비하여 상대적으로 짧은 시간으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1건조 시간은 1시간 이내의 시간으로 설정되고, 상기 제2건조 시간은 10시간 이상의 시간으로 설정될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상대적으로 저온에서 상대적으로 짧은 시간 동안 상기 제1건조 공정(S51)을 수행한 후, 상대적으로 고온에서 상대적으로 긴 시간 동안 상기 제2건조 공정(S52)을 수행하는 것이다. 이는 상당량의 수분을 함유한 상기 흡음재를 곧바로 상대적으로 고온으로 건조시키는 경우에는, 상기 흡음재가 휘거나 상기 흡음재에 크랙이 형성되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예에서는, 상기 흡음재를 최초 상온에서 1차 건조시킨 후, 어느 정도의 수분이 증발되면 고온에서 2차 건조시킨다.
마지막으로 상기 건조 공정(S50)에서 건조된 흡음재를 소정의 크기로 절단하는 절단 공정(S60)이 수행될 수 있다. 상기 절단 공정(S60)에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡음재가 절단기에 의하여 실제 건축 현장에서 사용될 수 있는 크기로 절단될 수 있다.
이와 같이 제작되는 본 실시예에 의한 다양한 기능을 갖는 흡음재는, 종래의 흡음재에 비하여 상대적으로 효율적인 흡음 성능을 발휘할 수 있다. 종래의 흡음재 중 가장 대표적인 것은 목모보드, 즉 나무섬유 흡음재로서, 나무섬유와 무기 바인더를 고온고압으로 압축하여 성형한 것이다. 그런데 펄프섬유가 나무섬유보다 음을 더 잘 흡수한다. 그래서 펄프섬유를 주 원료로 사용하는 본 발명의 흡음재가 나무섬유를 주 원료로 사용하는 종래의 흡음재보다 흡음 성능이 좋은 것이다. 아래의 [표 2]는 종래 기술에 의한 흡읍재와 본 실시예에 의한 흡음재의 소음 주파수별 흡음 성능을 비교한 것이다.
주파수(Hz) 종래 기술 본 실시예
100 0.15 0.43
200 0.45 0.70
300 0.54 0.63
400 0.67 0.68
500 0.72 0.72
600 0.74 0.76
800 0.67 0.72
1000 0.64 0.70
1200 0.60 0.69
1600 0.58 0.65
2000 0.56 0.61
2500 0.51 0.56
3000 0.52 0.55
4000 0.54 0.58
5000 0.57 0.59
[표 2]는 23.7~25.4℃의 온도 조건 및 53.8~55.6% R.H.의 습도 조건 하에서 각 주파수별 소음에 대한 흡음 계수를 실험한 값이다. 그리고 [표 2]에서 종래 기술에 의한 흡음재는 나무섬유를 주재료로 하고, 나무섬유 이외의 각종 첨가제를 첨가하여 제작한 것이다. 따라서 [표 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 의한 흡음재의 경우가 종래 기술에 의한 흡음재에 비하여 월등한 흡음 성능을 갖는다고 할 수 있다.
본 실시예에 의한 흡음재는 종래의 탈취재와 비교했을 때 매우 우수한 탈취 성능을 발휘한다.
본 발명의 흡음재의 탈취 성능을 확인하기 위해 냄새의 주요 원인 물질인 암모니아, 트리메틸아민, 새집 증후군의 주요 원인 물질인 포름알데히드, 아세톤 그리고 전자회로의 세척제로 널리 쓰이는 PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate)에 대해 탈취 시험을 실시하였다. 구체적인 실험방법으로는 5L 부피의 용기에 본 발명의 흡음재를 적당한 크기로 절단한 시편 조각(두께 1 cm, 가로 10 cm, 세로 10 cm 내외의 시편 조각)을 넣고 각각의 냄새시료 가스를 개별 강제 주입한 후, 시험 측정시간을 2시간으로 하여 시편 조각이 들어 있는 용기 내의 잔여가스 농도를 측정함으로써 각각의 가스에 대한 탈취성능을 측정하였다. 아래의 [표 3], [표 4], [표 5], [표 6]은 각각의 탈취시험에 대한 시험결과이다.
시험항목 시험결과
냄새시료 농도 (ppm) 탈취율 (%)
암모니아 0분 500 0.0
30분 26 94.8
60분 19 96.2
90분 13 97.4
120분 1미만 99.9
시험항목 시험결과
냄새시료 농도 (ppm) 탈취율 (%)
트리메틸아민 0분 500 0.0
30분 43 91.4
60분 21 95.8
90분 14 97.2
120분 2 99.9
시험항목 시험결과
냄새시료 농도 (ppm) 탈취율 (%)
포름알데히드 0분 50 0
30분 6 88
60분 4 92
90분 2.5 95
120분 2 96
시험항목 시험결과
냄새시료 농도 (ppm) 탈취율 (%)
황화수소 0분 200 0
30분 15 92.5
60분 5 97.5
90분 3 98.5
120분 2 99
상기 실험결과에서 알 수 있듯이 시간경과에 따라 냄새시료 농도가 현저히 감소함을 확인할 수 있으며 이로써 본 발명의 흡음재의 우수한 탈취성능을 확인할 수 있다. 특히 초기 탈취율에 있어서 기존의 탈취재와는 달리 냄새 발생 초기 30분 내에 90%에 가까운 냄새를 제거하는 고성능의 탈취효과를 발휘할 수 있다.
바람직하게는 상기 혼합공정(S10)을 다음과 같은 공정으로 대체 가능한 것이다.
구체적으로는,
상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해
난연재로 멜라민수지계를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부,
난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부를 혼합한 난연재가 첨가되는 혼합 공정으로 할 수도 있는 것이다.
상기와 같이 혼합공정(S10)을 대체함으로서 더욱 우수한 난연 성능을 발휘한다.
즉, 본 발명의 흡음재의 난연 성능을 확인하기 위해 ISO 국제인증 KS F ISO 5660-1 시험법(콘칼로리미터법)에 따라서 가열 개시 후 10분 동안의 총 방출 열량을 측정하였다. 구체적으로 상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해 종래 사용되어 온 붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트 40 중량부를 난연재로 사용한 흡음재와 멜라민수지계, 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계와 붕사, 멜라민수지계와 암모늄 폴리포스페이트 40 중량부를 난연재로 사용한 흠음재의 난연 성능을 비교하였다. 그 결과를 아래 표 7에 나타내었다. 표 7에서 보듯이 멜라민수지계는 붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트에 비해 난연성이 11.7% 내지 21% 우수하였다. 붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트에 멜라민수지계을 혼합한 난연재는 붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트에 비해 난연성이 21.9% 내지 33.1% 우수하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
총방출열량 (MJ/m2) 14.5 16.3 15.1 12.8 9.7 11.2 11.8
비교예 1: 붕산 40 중량부
비교예 2: 붕사 40 중량부
비교예 3: 암모늄 폴리포스페이트 40 중량부
실시예 1: 멜라민수지계 40 중량부
실시예 2: 멜라민수지계 25 중량부 + 붕산 15 중량부
실시예 3: 멜라민수지계 25 중량부 + 붕사 15 중량부
실시예 4: 멜라민수지계 25 중량부 + 암모늄 폴리포스페이트 15 중량부
상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해 붕산과 암모늄 폴리포스페이트의 혼합물을 난연재로 사용한 흡음재에 비해 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트의 혼합물을 난연재로 사용한 흡음재는 아래 표 8에서 보듯이 난연성이 51.4%나 우수하였다. 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트를 혼합한 난연재를 사용한 본 발명의 한 실시예(실시예 5)에서는 특히 KS F ISO 5660-1 시험법(콘칼로리미터법)에 의한 난연성이 준불연 재료에 해당하는 난연 2급의 수준을 달성하였다.
비교예 4 실시예 5
총방출열량 (MJ/m2) 14.8 7.2
비교예 4: 붕산 20 중량부 + 암모늄 폴리포스페이트 20 중량부
실시예 5: 멜라민수지계 20 중량부 + 붕산 10 중량부 + 암모늄 폴리포스페이트 10 중량부
상기 실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 난연성 흡음재는 종래의 난연성 흡음재보다 난연 성능이 월등히 우수하다. 범용 펄프섬유 난연재로 사용하는 붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트보다는 멜라민수지계가 더 우수한 난연 성능(실시예 1)을 보였으며, 멜라민수지계를 단독으로 사용하는 것보다는 붕산, 붕사, 또는 암모늄 폴리포스페이트을 혼합하여 사용한 것(실시예 2-4)이 더 우수한 난연 성능을 보였다. 특히 멜라민수지계, 붕산, 암모늄 폴리포스페이트를 혼합하여 사용한 것(실시예 5)이 가장 우수한 난연 성능을 보였다.
한편 상기 혼합공정(S10)을 대체한 상태에서도 본 발명의 흡음재는 종래의 흡음재에 비하여 상대적으로 효율적인 흡음 성능을 발휘할 수 있다. 종래의 흡음 재 중 가장 대표적인 것은 목모보드, 즉 나무섬유 흡음 패널로서, 나무섬유와 무기 바인더를 고온고압으로 압축하여 성형한 것이다. 그런데 펄프섬유가 나무섬유보다 소리를 더 잘 흡수한다. 그래서 펄프섬유를 주 원료로 사용하는 본 발명의 흡음재가 나무섬유를 주 원료로 사용하는 종래의 흡음재보다 흡음 성능이 좋은 것이다.
아래의 [표 9]는 종래 기술에 의한 흡읍 패널과 본 발명의 흡음재의 소음 주파수별 흡음 성능을 비교한 것이다.
주파수(Hz) 종래 기술에 의한 흡음 패널
흡음 계수		 본 실시예에 의한 흡음재
흡음 계수
100 0.02 0.03
125 0.02 0.04
160 0.04 0.05
200 0.06 0.08
250 0.07 0.10
315 0.10 0.15
400 0.16 0.21
500 0.21 0.33
630 0.32 0.48
800 0.37 0.59
1000 0.42 0.68
1250 0.46 0.78
1600 0.49 0.82
2000 0.48 0.90
2500 0.45 0.95
3150 0.42 1.00
4000 0.41 1.00
5000 0.41 1.00
[표 9]는 공실 18.1±0.1℃의 온도 조건 및 47.6±0.1% R.H.의 습도 조건 및 시료 설치 17.3±0.2℃의 온도 조건 및 52.4±0.3% R.H.의 습도 조건 하에서 각 주파수별 소음에 대한 흡음 계수를 실험한 값이다. 설치 면적은 가로 2700 mm, 세로 3750 mm이었다. 흡음 패널은 가로 750 mm, 세로 900 mm, 두게 18 mm(합판 8 mm 포함)이었다. 이 흡음 패널 15장을 위 설치 면적에 설치하였다. 실험 방법은 KS F 2805 : 2004(잔향실법 흡음률 측정방법)에 따라 측정하였으며, 측정 주파수 대역은 1/3 옥타브 밴드 중심 주파수로 100~5000 HZ이었다. 흡음 계수는 AT/S로 표시되는데(S: 시험편으로 덮여지는 면적, AT: 시험편의 등가흡음면적), 그 값이 0이면 흡음이 전혀 이루어지지 않는 것이고 1이면 흡음이 100% 이루어지는 것이다.
[표 9]에서 종래 기술에 의한 흡음재는 나무섬유를 주재료로 하고, 나무섬유 이외의 각종 첨가제를 첨가하여 제작한 것이다. [표 9]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 의한 흡음재의 경우가 종래 기술에 의한 흡음재에 비하여 월등한 흡음 성능을 갖는다고 할 수 있다. 특히 사람이 일상적으로 말하는 목소리의 주파수대인 500~1000 Hz와 날카로운 기계음 등과 같이 사람이 소음으로 인식하는 1000 Hz 이상의 고주파수대에서 본 발명에 의한 난연성 흡음재는 0.5~1의 흡음 계수를 갖는 것으로 나타나 종래의 흡음재보다 대략 1.6~2.4배 흡음 성능이 우수하였다.
또한 종래의 난연재(붕산, 붕사, 암모늄 폴리포스페이트)를 사용하면서 본 발명의 난연성 흡음 패널과 같은 정도의 난연성을 갖는 펄프섬유 흡음 패널의 소음 주파수별 흡음 성능을 본 발명의 난연성 흡음 패널과 비교하였다. 그 결과를 아래 [표 10]에 나타내었다.
주파수(Hz) 종래의 난연재를 사용한 펄프섬유 흡음 패널의 흡음 계수 본 실시예에 의한 흡음재의 흡음 계수
100 0.02 0.03
125 0.03 0.04
160 0.04 0.05
200 0.07 0.08
250 0.08 0.10
315 0.10 0.15
400 0.17 0.21
500 0.26 0.33
630 0.39 0.48
800 0.47 0.59
1000 0.59 0.68
1250 0.68 0.78
1600 0.74 0.82
2000 0.81 0.90
2500 0.88 0.95
3150 0.92 1.00
4000 0.95 1.00
5000 0.95 1.00
실험 조건은 표 9와 같았다. [표 10]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 의한 난연성 흡음재는 난연재를 보다 적게 첨가하기 때문에 종래의 난연재를 사용한 흡음 패널에 비해 흡음 성능이 우수하였다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
100 : 흡음재 본체 200 : 마그네슘 보드
210 : 통공 300 : 성형기
310 : 그물망 S10 : 혼합 공정
S11 : 제1 혼합 공정 S12 : 제2 혼합공정
S13 : 제3 혼합공정 S20 : 성형 공정
S30 : 안착 공정 S40 : 이송 공정
S50 : 건조공정 S51 : 제1 건조공정
S52 : 제2 건조공정 S60 : 절단 공정

Claims (13)

  1. 펄프섬유에 물을 혼합한 상태에서 바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재(混和劑)를 혼합 한 후 티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체를 포함하되,
    상기 펄프섬유 및 물은 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합되고, 상기 펄프섬유 100g 당 1~5g의 상기 바인더재, 1~5g의 상기 팽창재, 5~20g의 상기 난연재, 0.1~5g의 상기 유연재, 및 1.0~10.0g의 상기 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 첨가되어 제작된 흡음재 본체와,
    상기 흡음재 본체 하단에 접착재를 이용하여 결합하는 것으로서 복수개 이상의 통공이 천공된 마그네슘보드가 포함된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄프섬유 및 물은 7:23의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더재 및 팽창재는 상기 펄프섬유 100g 당 6.50g이 첨가되는 카복실메틸 섬유소인 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 난연재는,
    상기 펄프섬유 100g 당 3.00~9.00g이 첨가되는 펜타에리스리톨, 및
    상기 펄프섬유 100g 당 2.75~8.25g이 첨가되는 폴리인산암모늄
    을 포함하고,
    상기 폴리인산암모늄은 상기 펜타에리스리톨에 비하여 상대적으로 적은 양이 첨가되는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해
    난연재로 멜라민수지계을 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부, 난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부를 혼합한 난연재가 첨가되어 제작되는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    에폭시 수지 또는 우레탄 수지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재.
  7. 펄프섬유;
    상기 펄프섬유에 혼합되는 물;
    바인더재, 팽창재, 난연재 및 유연재를 포함하는 혼화재(混和劑); 및
    티트리 오일, 피마자 오일 및 아마씨 오일로 구성된 군으로부터 선택된 한 종 이상의 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착체
    를 포함하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재의 제조 방법에 있어서,
    상기 펄프섬유 및 물은 3:10 내지 4:10의 비율로 혼합되고, 상기 펄프섬유 100g 당 1~5g의 상기 바인더재, 1~5g의 상기 팽창재, 5~20g의 상기 난연재, 0.1~5g의 상기 유연재, 및 1.0~10.0g의 상기 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 첨가되는 혼합 공정;
    상기 혼합 공정에서 혼합된 펄프섬유, 물, 혼화재, 및 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 기설정된 형상의 흡음재본체로 성형되는 성형 공정;
    상기 성형 공정에서 성형된 상기 흡음재 본체 하단에 통공이 복수개 이상 천공된 판상의 마그네슘 보드를 접착재로 접착한 흡음재를 안착하는 안착공정;
    상기 흡음재를 철재 그물망으로 이루어진 성형기에 안착 이송되는 이송 공정;
    상기 이송 공정에서 이송된 상기 흡음재를 철재 그물망으로 이루어진 성형기에서 상기 성형기를 제외한 흡음재를 파장이 18~20mm 마이크로 웨이브 건조기에서 60~80℃로 건조하는 건조 공정; 및
    상기 건조 공정에서 건조된 상기 흡음재를 기설정된 크기로 절단되는 절단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 혼합 공정은 상기 물과, 바인더재 및 팽창재를 제외한 나머지 상기 혼화재 및 상기 식물성 오일의 칼슘 착체 또는 아연 착제가 혼합되는 제1 혼합 공정,
    상기 제1 혼합 공정의 혼합물에 상기 바인더재 및 팽창재가 혼합되는 제2 혼합 공정,
    펄프섬유가 혼합되는 제3 혼합 공정
    이 순차적으로 수행되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 펄프섬유 및 물은 7:23의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 바인더재 및 팽창재는 상기 펄프섬유 100g 당 6.50g이 첨가되는 카복실메틸 섬유소인 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 난연재는
    상기 펄프섬유 100g 당 6.00g이 첨가되는 펜타에리스리톨, 및
    상기 펄프섬유 100g 당 5.50g이 첨가되는 폴리인산암모늄
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 혼합 공정이 에폭시 수지 또는 우레탄 수지가 첨가되는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 펄프섬유, 물, 및 혼화재의 합계 100 중량부에 대해
    난연재로 멜라민수지계를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~40 중량부,
    난연재로 멜라민수지계와 붕산, 멜라민수지계과 붕사, 염화갈슘과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕산과 붕사, 멜라민수지계와 붕산과 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민수지계와 붕사와 암모늄 폴리포스페이트, 또는 멜라민수지계와 붕산과 붕사와 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 경우에는 멜라민수지계 1~35 중량부와 붕산, 붕사, 및 암모늄 폴리포스페이트 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물 각각 1~15 중량부를 혼합한 난연재가 첨가되는 혼합 공정으로 대체된 것을 특징으로 하는 단열성을 지닌 천연 펄프섬유 흡음재 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170039513A (ko) 2015-10-01 2017-04-11 주식회사 우리페트 전자제품 내장용 흡음재 및 그 제조방법
KR20220091106A (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 동의대학교 산학협력단 수세미오이를 이용한 소음 저감재
WO2023172315A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 Cleanfiber Inc. Cellulose precursor material and apparatus and method for field conversion of the precursor into cellulose-based packaging
WO2023107586A3 (en) * 2021-12-07 2023-10-26 Cleanfiber Inc. Cellulose precursor material and apparatus and method for field conversion of the precursor into cellulose insulation

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