KR20210038842A - 적층 흡음재 - Google Patents

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KR20210038842A
KR20210038842A KR1020207033267A KR20207033267A KR20210038842A KR 20210038842 A KR20210038842 A KR 20210038842A KR 1020207033267 A KR1020207033267 A KR 1020207033267A KR 20207033267 A KR20207033267 A KR 20207033267A KR 20210038842 A KR20210038842 A KR 20210038842A
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KR
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layer
sound
sound absorption
average
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KR1020207033267A
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타카유키 하토리
히데미 이토
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제이엔씨 주식회사
제이엔씨 파이버스 주식회사
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Abstract

저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역 및 초고주파 영역의 모두에 있어서 우수한 흡음성을 갖는 흡음재를 제공하는 것을 과제로 한다.
다공질층과 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서, 상기 다공질층은 섬유층 또는 미다공막으로 이루어지는 층이고, 상기 다공질층은 평균 유량 세공 지름이 0.1∼30 μｍ이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고, 상기 기재층은 1000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상이고, 상기 기재층이 소리의 입사측, 상기 다공질층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는, 적층 흡음재이다.

Description

적층 흡음재
본 발명은, 2종류 이상의 층이 적층되어 이루어지는, 적층 구조의 흡음재에 관한 것이다.
흡음재란 소리를 흡수하는 기능을 갖는 제품으로서, 건축 분야나 자동차 분야에 있어서 많이 사용되고 있다. 흡음재를 구성하는 재료로서, 부직포를 사용하는 것이 널리 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 흡음성을 갖는 다층 물품으로서, 지지체층과, 지지체층 위에 적층되는 서브마이크론 섬유층을 포함하고, 서브마이크론 섬유층은, 중앙 섬유 직경이 1 μm 미만 그리고 평균 섬유 직경이 0.5∼0.7 μm의 범위이고, 용융 필름 파이브릴화법이나 전계 방사법에 의해 형성되는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 실시 예에 있어서는, 평량(목부) 100 g/m2, 직경 약 18 μm의 폴리프로필렌 스펀번드 부직포를 지지체층으로 하고, 그 위에 목부 14∼50 g/m2, 평균 섬유 직경 약 0.56 μm의 서브마이크론 폴리프로필렌 섬유를 적층한 적층 물품이 개시되어 있다. 또 다른 실시 예에서는, 목부 62 g/m2의 폴리에스터의 카딩 처리 웹 위에 목부 6∼32 g/m2, 평균 섬유 직경 0.60 μm의 전계 방사 폴리카프로락톤 섬유를 적층시킨 다층 물품이 개시되어 있다. 실시 예에서 제작된 다층 물품은 음향 흡수 특성이 측정되고, 지지체만의 음향 흡수 특성보다 우수한 음향 흡수 특성을 구비하는 것이 나타나 있다.
또한, 흡음재에 발포체를 사용하는 것도 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 2에는, 음향 쾌적성(소리의 반사 성분의 감소 및 최적화) 및 열 쾌적성을 향상시키는 적층 구조체로서, 지지층으로서 특정 범위의 개방 다공률을 갖는 유기 폴리머 발포체를 구비하고, 표면층으로서 특정한 통기(通氣) 저항을 갖는 유리 포백(布帛, 직물)을 구비하고, 지지층과 표면층과의 사이에 비연속된 접착층을 구비하는 것이 개시되어 있다. 유기 폴리머 발포체로는, 폴리유레테인(폴리우레탄), 특히 폴리에스터유레테인(폴리에스테르우레탄), 네오프렌(등록 상표), 실리콘이나 멜라민을 기초 재료로 하는 것이 예로 들어지고 있으며, 그 밀도는 바람직하게는 10∼120 kg/m3인 것, 두께는 바람직하게는 1.5∼2.5 mm인 것이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 저주파 및 고주파의 소리를 흡수하는 적층 흡음 부직포로서, 공진막과 적어도 하나의 다른 섬유 재료층을 포함하고, 공진막은 직경 600 nm까지이고 표면 중량(목부(目付))이 0.1∼5 g/m2인 나노섬유층에 의해 형성되는 것이 개시되어 있다. 나노섬유층은 전형적으로는 전계 방사(電界紡絲)에 의해 생산되고, 한편, 기재층은 직경 10∼45 μm이고 목부 5∼100 g/m2인 섬유 직물이고, 또 다른 층이 적층될 수도 있는 것이 개시되어 있다. 또한, 적절한 두께 및 목부에 도달하기 위하여 이 적층체를 추가로 적층할 수도 있는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, 나노섬유에 의한, 흡음 특성이 우수한 부직포 구조체가 개시되어 있다. 특허문헌 4의 부직포 구조체는, 섬유 지름이 1 μm 미만인 나노섬유를 포함하는 섬유체를 포함하며, 해당 섬유체의 두께가 10 mm 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 섬유체는 지지체에 지지되어 있을 수도 있고, 섬유체와 지지체가 반복 적층된 구조로 되어 있을 수도 있는 것이 개시되어 있다. 나노섬유는 예를 들면 멜트 블로운법으로 형성되며, 실시예에 있어서는 지지체인 폴리프로필렌 스펀 레이스 부직포의 위에 섬유 지름 0.5 μm, 목부 350 g/m2인 나노섬유체의 층을 형성하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 2014-15042호 공보 일본 특허 공표 2014-529524호 공보 일본 특허 공표 2008-537798호 공보 일본 특허 공개 2016-121426호 공보
위에서 설명한 바와 같이, 흡음재로서 다양한 구성의 부직포 적층체가 검토되고 있으며, 섬유 지름이 1 μm를 밑도는 나노섬유나 서브마이크론 섬유라고 칭해지는 극세 섬유를 사용하는 것도 공지이다. 그러나, 보다 우수한 흡음 특성을 갖는 흡음재, 특히, 400∼1000 Hz의 저주파수 영역, 1000∼3150 Hz의 중주파수 영역, 2000∼5000 Hz의 고주파수 영역, 또한 5000∼12500 Hz의 초고주파 영역의 모두에 있어서 우수한 흡음 성능을 나타내는 적층 흡음재가 요구되고 있다. 이 상황을 감안하여, 본 발명은, 저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역 및 초고주파 영역의 모두에 있어서 우수한 흡음성을 갖는 흡음재를 제공하는 것을 과제로 한다.
발명자는 위에서 설명한 과제를 해결하기 위하여 검토를 거듭하였다. 그 결과, 기재층과 다공질층(多孔質層)을 포함하는 적층 흡음재에 있어서, 특정 범위의 평균 유량 세공(細孔) 지름 및 목부를 갖는 다공질층을 1층 이상 포함하고, 추가로 평균 음향 투과 손실이 특정값 이상인 기재층과 조합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 깨닫고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
[1] 다공질층과 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서,
상기 다공질층은 섬유층 또는 미다공막으로 이루어지는 층이고,
상기 다공질층은 평균 유량 세공 지름이 0.1∼30 μm이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
상기 기재층은 1000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상이고,
상기 기재층이 소리의 입사측, 상기 다공질층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는, 적층 흡음재.
[2] [1]에 있어서,
상기 기재층이 부직포, 직포, 발포 폼 및 하니컴 코어로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, 적층 흡음재.
[3] [1] 또는 [2]에 있어서,
상기 다공질층이 폴리불화 바이닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌(스티렌), 폴리유레테인, 폴리설폰 및 폴리바이닐알코올, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는 부직포로 이루어지는 섬유층인, 적층 흡음재.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공질층 및 상기 기재층이 각각 1층 포함되는, 적층 흡음재.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 400 Hz부터 1000 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(α)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(α)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
1.00 ≥ α ≥ 0.23
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 1000 Hz부터 3150 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(β)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(β)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
1.00 ≥ β ≥ 0.60
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 2000 Hz부터 5000 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(γ)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(γ)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
1.00 ≥ γ ≥ 0.85
[8] [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 5000 Hz부터 12500 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(η)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(η)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
1.00 ≥ η ≥ 0.90
위에서 설명한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 적층 흡음재에 있어서, 적은 층 수로 폭넓은 흡음성을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 자동차용의 흡음재 외에, 주택 관련 소재(건축 재료)나 차음벽 등 폭넓은 어플리케이션에 대응 가능한 흡음재가 제공된다. 로드 노이즈(road noise)나 사람의 말소리, 계단 보행음 등은 400∼1000 Hz 정도의 저주파 영역, 바람을 가르는 소리나 환기팬 등의 주택 설비, 피아노나 음향 기기 등은 1000∼3150 Hz 정도의 중주파수 영역, 바람을 가르는 소리, 브레이크 스퀄(brake squeal)이나 전차의 레일 활주 소리 등은 2000∼5000 Hz의 고주파수 영역, 고회전 모터 소리나 스위칭 노이즈는 5000∼12500 Hz의 초고주파수 영역의 음향인 것이 알려져 있는 바, 본 발명의 적층 흡음재는 이러한 소음재 등에 유용하다.
도 1은 본 발명의 실시예(실시예 4) 및 비교예 (비교예 1)의 흡음 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
(적층 흡음재의 구조)
본 발명의 적층 흡음재는, 다공질층과 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서, 다공질층은, 평균 유량 세공 지름이 0.1∼30 μm이고, 목부(basis weight)가 0.1∼200 g/m2이며, 상기 기재층은, 1000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상이고, 기재층이 소리의 입사측, 다공질층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는 것이다.
본 발명의 적층 흡음재는, 소리의 입사측과 투과측이 규정되어 있으며, 입사측에 평균 음향 투과 손실이 높은 재료를 배치하고, 투과측에 평균 유량 세공 지름이 작은, 치밀하고 얇은 재료를 배치함으로써, 폭넓고 높은 흡음성을 구현하는 것이다. 본 발명의 적층 흡음재는, 1층의 기재층과 1층의 다공질층이 적층되어 이루어지는 것이 바람직하다. 다공질층은, 1층으로 구성되어 있을 수도 있고, 2층 이상으로 구성되어 있을 수도 있다. 기재층도 동일하며, 1층으로 구성되어 있을 수도 있고, 2층 이상으로 구성되어 있을 수도 있다.
본 발명의 적층 흡음재에는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 한, 다공질층 및 기재층 이외의 구성이 포함되어 있을 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 규정하는 범위 밖의 추가적인 다공질층(1층일 수도 2층 이상일 수도 있음), 보호층, 인쇄층, 발포체(發泡體), 메시(mesh), 직포(織布) 등이 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 각 층 사이를 연결하기 위한 접착제, 클립, 봉합사(縫合絲) 등을 포함하고 있을 수도 있다.
단, 본 명세서에 있어서 "기재층이 소리의 입사측, 다공질층이 소리의 투과측"이란, 적층 흡음재에 있어서, 기재층이 다공질층보다 소리의 입사측에 배치되어 있다(바꾸어 말하면, 다공질층이 기재층보다 소리의 투과측에 배치되어 있다)라고 하는 상대적인 위치 관계를 나타낸다. 즉, (입사측)기재층/다공질층(투과측)이라는 전형적인 적층 형태뿐만 아니라, (입사측)기재층/그 밖의 층/기재층/다공질층(투과측), (입사측)기재층/다공질층/그 밖의 층(투과측), (입사측)그 밖의 층/기재층/다공질층/그 밖의 층(투과측), (입사측)기재층/그 밖의 층/다공질층/그 밖의 층(투과측)이라는 적층 형태 등도 포함한다.
적층 흡음재를 구성하는 각 층은, 물리적 및/또는 화학적으로 접착되어 있을 수도 있고, 접착되어 있지 않을 수도 있다. 적층 흡음재의 층 사이의 일부가 접착되고, 일부는 접착되어 있지 않은 형태일 수도 있다. 접착은, 예를 들면, 다공질층의 형성 공정에 있어서, 또는 후공정으로서 가열을 수행하고, 다공질층을 구성하는 재료의 일부를 융해(融解)하고, 다공질층을 다른 층에 융착시킴으로써 다공질층과 다른 층을 접착할 수도 있다. 또한, 층의 표면에 접착제를 부여하여 층 사이를 접착할 수도 있다.
적층 흡음재의 두께는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 3∼50 mm로 할 수 있고, 5∼30 mm로 하는 것이 바람직하며, 5∼20 mm이면, 공간 절약성의 관점에서 보다 바람직하다. 아울러, 적층 흡음재의 두께란 다공질층 및 기재층의 두께의 합계를 의미하며, 카트리지나 덮개 등의 외장체가 부착되어 있는 경우, 그 부분의 두께는 포함하지 않는 것으로 한다.
(다공질층)
본 발명의 적층 흡음재에 포함되는 다공질층은, 섬유층 또는 미다공막(微多孔膜)으로 이루어지는 층으로서, 평균 유량 세공 지름이 0.1∼30 μm이고, 0.2∼20 μm이면 보다 바람직하다. 평균 유량 세공(流量細孔) 지름이 0.2 μm 이상이면, 소리의 반사에 의한 흡음률의 저하를 억제할 수 있고, 20 μm 이하이면 흐름 저항을 제어할 수 있기 때문에 흡음률을 상승시킬 수 있다. 또한, 다공질층은, 목부가 0.1∼200 g/m2로 할 수 있다. 목부가 0.1 g/m2 이상이면, 흐름 저항을 제어할 수 있기 때문에 흡음률을 상승시킬 수 있고, 200 g/m2 이하이면, 흡음재의 두께를 얇게 유지할 수 있다.
상기한 평균 유량 세공 지름과 목부를 동시에 만족시키는 구체적인 다공질층으로는 섬유층 혹은 미다공막을 전형적으로 예로 들 수 있다.
본 발명에 사용하는 섬유층으로는, 대략 평균 섬유 지름이 500 nm 미만인 섬유로 이루어지는 섬유 집합체이다. 평균 섬유 지름이 500 nm 미만이면, 높은 흡음성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하고, 450 nm 미만이면, 보다 높은 흡음성을 얻을 수 있기 때문에 더 바람직하다. 평균 섬유 지름의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 평균 섬유 지름이 10 nm 이상이면 가공성이 우수하기 때문에 이용하기 쉽다. 평균 섬유 지름의 측정은 공지의 방법에 따를 수 있다. 평균 섬유 지름은, 예를 들면, 섬유층 표면의 확대 사진으로부터 측정 내지 산출함으로써 얻어지는 값으로서, 상세한 측정 방법은 실시예에 상세하게 설명된다.
섬유층을 구성하는 섬유 집합체는, 바람직하게는 부직포이며, 상기한 범위의 섬유 지름 및 목부를 가지고 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 멜트 블로운 부직포, 전계 방사법에 의해 형성되는 극세 섬유의 부직포 등인 것이 바람직하다. 전계 방사법에 따르면, 극세 섬유를 기재층 위에 섬유 집합체로서 효율적으로 적층시킬 수 있다. 전계 방사법의 상세한 내용은 제조 방법에 상세하게 설명하기로 한다.
섬유층이 멜트 블로운 부직포인 경우, 섬유층을 구성하는 섬유의 소재가 되는 수지로는, 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리유레테인, 폴리락트산(乳酸), 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터류, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 1,2 등의 나일론(아마이드 수지)류, 폴리페닐렌설파이드, 폴리바이닐알코올, 폴리스타이렌, 폴리설폰, 액정 폴리머류, 폴리에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리불화 바이닐리덴, 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌 등을 들 수 있다. 폴리올레핀계 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 예시할 수 있다. 폴리에틸렌으로는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄형(直鎖狀) 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등을 예로 들 수 있고, 폴리프로필렌 수지로는, 프로필렌의 단독 중합체나 프로필렌과 다른 단량체(單量體), 에틸렌이나 뷰텐 등이 중합된 공중합 폴리프로필렌 등을 예로 들 수 있다. 섬유 집합체는 상기한 수지 중 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 2종류 이상을 포함하고 있을 수도 있다.
섬유층이 상기한 멜트 블로운 부직포인 경우, 그 목부는 특히 50∼200 g/m2로 할 수 있고, 60∼150 g/m2이면 보다 바람직하다. 멜트 블로운 부직포를 사용하면, 평균 유량 세공 지름이 작고, 또한 나노섬유와 비교하여 종래 설비에 의해 생산할 수 있는 점에서 비교적 저렴한 적층 흡음재를 구현할 수 있기 때문에 유리하다.
섬유층이 전계 방사법에 의한 부직포인 경우, 섬유층을 구성하는 섬유의 소재가 되는 수지로는, 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리유레테인, 폴리락트산, 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터류, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 1,2 등의 나일론(아마이드(아미드) 수지)류, 폴리페닐렌설파이드, 폴리바이닐알코올, 폴리스타이렌, 폴리설폰, 액정 폴리머류, 폴리에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리불화 바이닐리덴, 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌 등의 폴리불화 바이닐리덴의 공중합체를 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리불화 바이닐리덴, 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌, 폴리유레테인, 폴리설폰 및 폴리바이닐알코올이 전계 방사법에 있어서는 각종 용제에 가용(可溶)인 관점에서 보다 바람직하다.
섬유는 상기한 수지 중 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 2종류 이상을 포함하고 있을 수도 있다.
섬유층이 상기한 전계 방사법에 의한 부직포인 경우, 그 목부는 특히 0.1∼10 g/m2로 할 수 있고, 0.1∼5.0 g/m2이면 보다 바람직하다. 전계 방사법에 의한 부직포를 사용하면, 평균 유량 세공 지름이 작고, 또한 목부가 작은 부직포층으로 할 수 있으며, 두께가 얇은 적층 흡음재를 구현할 수 있기 때문에 유리하다.
본 발명에 사용하는 미다공막으로는, 특별히 미다공막의 원료에 한정은 없으나, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리카보네이트 등의 단체(單體) 혹은 이들의 혼합물 등이 사용되는데, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, "PTFE"라고 약기할 수 있음.)을 포함하는 것이 내구성의 관점에서 바람직하고, PTFE로 된 것이 보다 바람직하다. 바람직하게 사용되는 PTFE 미다공막의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않으나, 치수 변화를 억제하는 관점에서 연신(延伸) PTFE 미다공막인 것이 바람직하다.
미다공막은, 공지의 방법으로 제조할 수도 있고, 시판품을 적용하는 것도 가능하며, 예를 들면 포어플론(poreflon)(스미토모 전공사(Sumitomo Electric Industries, Ltd.) 제조), 멤브레인 필터(어드반테크사(Advantech Co., Ltd.) 제조) 등을 사용할 수 있다. 미다공막에는, 필요에 따라 비섬유화물(예를 들면 저분자량 PTFE), 자외선 흡수제, 광안정제, 대전 방지제, 김서림 방지제(防曇劑), 착색 안료 등의 공지의 첨가제를 본 발명의 과제 달성 및 효과를 해치지 않는 범위에서 함유할 수도 있다.
또한, 미다공막은 1층일 수도, 필요에 따라 2층 이상을 조합하여 사용하는 구성일 수도 있다. 만일 보이드나 핀홀 등의 결합이 발생한 경우에도 결함이 전파되지 않는다는 관점에서는 2층 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 외에, 다공질층에는 수지 이외의 각종 첨가제를 포함할 수도 있다. 수지에 첨가될 수 있는 첨가제로는 예를 들면, 충전제, 안정화제, 가소제, 점착제, 접착 촉진제(예를 들면, 실레인(실란) 및 타이타늄산(티타늄산)염), 실리카, 유리, 점토, 탈크, 안료, 착색제, 산화 방지제류, 형광 증백제류, 항균제류, 계면 활성제류, 난연제류 및 불화 폴리머를 들 수 있다. 상기 첨가물 중 하나 이상을 사용하여, 얻어지는 섬유 및 층의 중량 및/또는 비용을 경감할 수도 있고, 점도를 조정할 수도 있으며, 또는 섬유의 열적 특성을 변성할 수도 있고, 혹은 전기 특성, 광학 특성, 밀도에 관한 특성, 액체 배리어 혹은 점착성에 관한 특성을 포함하는, 첨가물의 특성에서 유래하는 다양한 물리 특성 활성을 부여할 수도 있다.
(기재층)
적층 흡음재에 있어서의 기재층은, 흡음성을 가짐과 아울러 다공질층을 지지하여 흡음재 전체의 형상을 유지하는 기능을 가지고 있다. 본 발명의 적층 흡음재에 있어서, 다공질층은 매우 가는 섬유 지름의 섬유로 형성되는 섬유 집합체인 섬유층이거나 미다공막이기 때문에, 강도(강성(剛性))가 낮다. 그 때문에, 기재층이 실질적으로 적층 흡음재의 강도를 담당하게 된다.
기재층은, 1000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상인 것을 사용한다. 본 발명에서는, 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상인 기재층을 사용함으로써 다공질층과 조합하였을 때 예상 외로 폭넓은 주파수 영역에서 우수한 흡음 성능을 얻을 수 있었다. 기재층으로서 전형적으로는, 부직포, 직물, 발포 폼, 하니컴 코어 등의 구조체를 사용할 수 있고, 그 적어도 일측의 표면 위에 다공질층을 적층시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 부직포, 발포 폼의 어느 1종 이상인 것이 바람직하다. 적층 흡음재에 포함되는 기재층은 1종류일 수도 있고, 2종류 이상의 기재층을 포함하는 것도 바람직하다.
기재층의 평균 음향 투과 손실의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로, 평균 음향 투과 손실은 차음 성능을 나타내는 파라미터이고, 본 발명에 사용하는 기재층은 일정 이상의 차음 성능을 갖는다. 그러나, 기재층의 평균 음향 투과 손실이 2 dB를 초과하는 것이라도, 기재층 단체에서는 반드시 폭넓은 주파수 영역에서 충분한 흡음성을 나타낼 수는 없다. 본 발명에서는 이러한 기재층과 치밀한 다공질층 간의 조합에 의해 예상 외의 폭넓은 흡음성을 구현하고 있다.
평균 음향 투과 손실의 측정 방법은 공지의 방법에 의할 수 있다. 구체적으로는 실시 예에 상세하게 설명된다.
기재층이 부직포인 경우, 멜트 블로운 부직포, 에어 레이드 부직포, 스펀 레이스 부직포, 스펀 본드 부직포, 쓰루 에어 부직포, 써멀 본드 부직포, 니들 펀칭 부직포 등을 사용할 수 있고, 원하는 물성이나 기능에 의해 적당히 선택할 수 있다.
기재층의 부직포의 섬유를 구성하는 수지로는, 열 가소성 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터(폴리에스테르)계 수지, 폴리아마이드(폴리아미드)계 수지를 예시할 수 있다. 폴리올레핀계 수지로는, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 혹은 4-메틸펜텐-1 등의 단독 중합체 및 이들과 다른 α-올레핀, 즉, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 펜텐-1, 헥센-1 혹은 4-메틸펜텐-1 등 중 1종 이상과의 랜덤 혹은 블록 공중합체 혹은 이들을 조합한 공중합체이며, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 폴리아마이드계 수지로는 나일론 4, 나일론 6, 나일론 7, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6,6, 나일론 6,10, 폴리메타자일릴렌아디파마이드(폴리메타크실릴렌아디파미드), 폴리파라자일릴렌데케인아마이드(폴리파라크실릴렌데칸아미드), 폴리비스사이클로헥실메테인데케인아마이드(폴리비스시클로헥실메탄데칸아미드) 혹은 이들의 코폴리아마이드 등을 예로 들 수 있다. 폴리에스터계 수지로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 외에, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸테레프탈레이트, 폴리에틸렌옥시벤조에이트, 폴리(1,4-다이메틸사이클로헥세인테레프탈레이트) 혹은 이들의 공중합체를 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유 등을 사용하는 것도 바람직하다.
기재층이 직포인 경우에도 동일한 수지로 구성되는 섬유를 사용할 수 있다.
기재층의 부직포를 구성하는 섬유로는, 한 성분만을 포함하는 섬유를 사용할 수도 있으나, 섬유끼리의 교점의 융착의 효과를 고려하였을 때, 저융점 수지와 고융점 수지의 복합 성분으로 이루어지는 섬유, 즉, 융점이 서로 다른 2성분 이상으로 이루어지는 복합 섬유를 사용하는 것도 바람직하다. 복합 형태는 예를 들면 초심(Sheath-Core)형, 편심 초심형, 병렬형을 예로 들 수 있다. 또한, 기재층의 부직포를 구성하는 섬유로서, 융점이 서로 다른 2성분 이상의 혼섬 섬유를 사용하는 것도 바람직하다. 아울러, 혼섬 섬유란, 고융점 수지로 이루어지는 섬유와 저융점 수지로 이루어지는 섬유가 독립적으로 존재하고, 혼합되어 이루어지는 섬유를 의미하고 있다. 기재가 직포인 경우에도 동일한 섬유를 사용할 수 있다.
기재층의 부직포를 구성하는 섬유의 섬유 지름은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 섬유 지름이 500 nm∼1 mm인 섬유로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 섬유 지름이 500 nm∼1 mm인이란, 평균 섬유 지름이 이 수치 범위 내인 것을 의미한다. 섬유 지름이 500 nm 이상이면, 다공질층과 기재층의 부직포를 구성하는 섬유 간의 밀도차에 의한 흐름 저항을 제어할 수 있고, 1 mm 미만이면, 범용성을 잃어버리는 경우가 없고, 또한 입수도 용이해진다. 섬유 지름은, 1.0∼100 μm이면, 다공질층과 기재층의 부직포를 구성하는 섬유의 밀도차에 의한 흐름 저항을 제어할 수 있고 입수도 용이하기 때문에 보다 바람직하다. 섬유 지름의 측정은, 다공질층의 섬유 지름의 측정과 동일한 방법으로 수행할 수 있다. 기재가 직포인 경우에도 동일한 섬유를 사용할 수 있다.
기재층이 직물인 경우, 평직, 목발 평직(目拔 平織, basket plain weave), 능직(綾織), 주자직(朱子織), 모사직(模紗織) 등의 편직 방법에 의해 얻어지는 직물을 사용할 수 있고, 원하는 물성이나 기능에 의해 적당히 선택할 수 있다. 직물로는, 예를 들면, 유리실(glass yarn)을 사용하여 제조한 유리 섬유 직물(glass cloth)이나 금속선 또는 수지로 이루어지는 섬유를 평직이나 능직한 메시를 이용할 수 있다.
기재층이 발포 폼인 경우, 수지 중에 가스를 촘촘하게 분산시키고, 발포 형상 또는 다공질 형상으로 성형시킨 수지 발포체이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 수지 발포체로는, 예를 들면, 연질 폴리유레테인 폼, 경질 폴리유레테인 폼, 멜라민 폼, 폴리스타이렌 폼, 실리콘 폼, 폴리염화 바이닐 폼, 아크릴 폼, 유레아(urea) 폼을 이용할 수 있다. 발포 폼은 연속 기포(연통홀)를 갖는 발포 수지인 것이 바람직하다.
상기한 발포 폼을 구성하는 수지로는, 구체적으로는 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리유레테인계 수지, 멜라민계 수지를 예시할 수 있다. 폴리올레핀계 수지로는, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1 혹은 4-메틸펜텐-1 등의 단독 중합체 및 이들과 다른 α-올레핀, 즉, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 펜텐-1, 헥센-1 혹은 4-메틸펜텐-1 등 중의 1종 이상 간의 랜덤 혹은 블록 공중합체 혹은 이들을 조합한 공중합체이며, 또는 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있다.
기재층의 목부는, 1 g/m2 이상이면 좋으며, 1∼300 g/m2인 것이 바람직하고, 15∼300 g/m2인 것이 보다 바람직하다. 기재층의 목부가 1 g/m2 미만이면, 흡음재로서 필요한 강도를 얻을 수 없을 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 기재층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 기재층의 두께가 적층 흡음재의 두께의 대부분이 되기 때문에, 공간 절약성의 관점에서는 3∼30 mm인 것이 바람직하고, 3∼20 mm인 것이 보다 바람직하다. 기재층이 둘 이상의 구조체로 구성되는 경우, 한 장 당 두께는, 예를 들면, 20 μm∼20 mm로 할 수 있고, 30 μm∼10 mm로 하는 것이 보다 바람직하다. 한 장 당 두께가 20 μm 이상이면, 주름의 발생이 없어 취급이 용이하고, 생산성이 양호하며, 한 장 당 두께가 20 mm 이하이면, 공간 절약성을 방해할 우려가 없다.
기재층에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서, 각종 첨가제, 예를 들면, 착색제, 산화 방지제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 조핵제(造核劑), 활제(滑劑), 항균제, 난연제, 가소제 및 다른 열가소성 수지 등이 첨가되어 있을 수도 있다. 또한, 표면이 각종 마감제로 처리되어 있을 수도 있으며, 이에 의해 발수성(潑水性), 제전성(制電性), 표면 평활성, 내마모성 등의 기능이 부여되어 있을 수도 있다.
(적층 흡음재의 흡음 특성)
본 발명의 적층 흡음재는, 400∼1000 Hz의 저주파수 영역, 1000∼3150 Hz의 중주파수 영역, 2000∼5000 Hz의 고주파수 영역, 또한 5000∼12500 Hz의 초고주파 영역의 모두에 있어서 높은 흡음 성능을 나타낸다. 특정한 이론에 구속되는 것은 아니지만, 본 발명의 적층 흡음재는, 소리의 입사측에 음향 투과 손실이 높은 재료를 배치하고, 투과측에 평균 유량 세공 지름이 작은 재료를 배치함으로써, 흐름 저항이 제어되고, 높은 흡음 성능을 얻을 수 있는 것이라고 생각되고 있다.
흡음성의 평가 방법은 실시 예에 상세하게 설명된다.
(적층 흡음재의 제조 방법)
적층 흡음재의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 기재층 위에 다공질층을 형성하는 방법 혹은 다공질층을 다른 지지체 위에 제작해 두었다가 기재층과 지지체에 지지된 다공질층을 일체화하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
기재층으로서 부직포를 사용하는 경우, 공지의 방법으로 부직포를 제조하여 사용하여도 좋고, 시판하는 부직포를 선택하여 사용할 수도 있다. 또한, 기재층 위에 다공질층을 형성하는 공정은, 전계 방사법을 이용하는 것이 바람직하다. 전계 방사법은, 방사 용액을 토출시킴과 아울러, 전계를 작용시켜 토출된 방사 용액을 섬유화하고, 컬렉터 위에 섬유를 얻는 방법이다. 예를 들면, 방사 용액을 노즐로부터 압출함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 방사 용액을 거품이 일게 함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 원통형 전극의 표면으로 방사 용액을 유도함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 컬렉터 위에 기재층이 될 부직포 등을 삽입하고, 기재층 위에 섬유를 집적시켜 다공질층을 형성할 수 있다.
방사 용액으로는, 예사성(曳絲性)을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 고분자를 포함하는 용액인 것이 바람직하고, 예를 들면, 고분자 수지를 용매에 분산시킨 것, 고분자 수지를 용매에 용해시킨 것, 고분자 수지를 열이나 레이저 조사에 의해 용융시킨 것 등을 사용할 수 있다.
수지를 분산 또는 용해시키는 용매로는, 예를 들면, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, N,N-다이메틸폼아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드, 다이메틸설폭사이드, N-메틸-2-피롤리돈, 톨루엔, 자일렌(크실렌), 피리딘, 폼산(포름산), 아세트산, 테트라하이드로퓨란, 다이클로로메테인(디클로로메탄), 클로로폼, 1,1,2,2-테트라클로로에테인, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로아이소프로판올, 트라이플루오로아세트산(트리플루오로아세트산) 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있다. 혼합하여 사용하는 경우의 혼합률은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 요구하는 예사성이나 분산성, 얻어지는 섬유의 물성을 감안하여 적당히 설정할 수 있다.
전계 방사의 안정성이나 섬유 형성성(形成性)을 향상시킬 목적으로, 방사 용액 중에 추가로 계면 활성제를 함유시킬 수도 있다. 계면 활성제는, 예를 들면, 도데실황산 나트륨 등의 음이온성 계면 활성제, 브로민화(臭化) 테트라뷰틸암모늄 등의 양이온 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌소비타몬(sorbitan)모노라우레이트 등의 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 계면 활성제의 농도는, 방사 용액에 대하여 5 중량% 이하의 범위인 것이 바람직하다. 5 중량% 이하이면, 사용에 상응하는 효과의 향상을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 발명의 효과를 현저하게 해치지 않는 범위라면, 상기 이외의 성분도 방사 용액의 성분으로서 포함할 수도 있다.
방사 용액의 조제 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 교반이나 초음파 처리 등의 방법을 예로 들 수 있다. 또한, 혼합의 순서도 특별히 한정되지 않으며, 동시에 혼합할 수도 차례로 혼합할 수도 있다. 교반에 의해 방사 용액을 조제하는 경우의 교반 시간은, 수지가 용매에 균일하게 용해 또는 분산되어 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 1∼24 시간 정도 교반할 수도 있다.
전계 방사에 의해 섬유를 얻기 위해서는, 방사 용액의 점도를 10∼10,000 cP의 범위로 조제하는 것이 바람직하고, 50∼8,000 cP의 범위인 것이 보다 바람직하다. 점도가 10 cP 이상이면, 섬유를 형성하기 위한 예사성을 얻을 수 있고, 10,000 cP 이하이면, 방사 용액을 토출시키기가 용이해진다. 점도가 50∼8,000 cP의 범위이면, 넓은 방사 조건 범위에서 양호한 예사성을 얻을 수 있으므로 보다 바람직하다. 방사 용액의 점도는, 수지의 분자량, 농도나 용매의 종류나 혼합률을 적당히 변경함으로써 조정할 수 있다.
방사 용액의 온도는, 상온에서 방사할 수도 있고, 가열 또는 냉각하여 방사할 수도 있다. 방사 용액을 토출시키는 방법으로는, 예를 들면, 펌프를 사용하여 시린지에 충전한 방사 용액을 노즐로부터 토출시키는 방법 등을 들 수 있다. 노즐의 내경은, 특별히 한정되지 않으나, 0.1∼1.5 mm의 범위가 바람직하다. 또한 토출량은, 특별히 한정되지 않으나, 0.1∼10 mL/hr가 바람직하다.
방사 용액에 전계를 작용시키는 방법으로는, 노즐과 컬렉터에 전계를 형성시킬 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 노즐에 고전압을 인가하고, 컬렉터를 어스로서 접지할 수도 있다. 인가하는 전압은, 섬유가 형성되면 특별히 한정되지 않으나, 5∼100V의 범위가 바람직하다. 또한, 노즐과 컬렉터 간의 거리는, 섬유가 형성되면 특별히 한정되지 않으나, 5∼50 cm의 범위가 바람직하다.
따로따로 준비한 다공질층과 기재층을 서로 포개 일체화하는 경우, 일체화의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 접착을 수행하지 않고 서로 포개기만 하여도 좋고, 또한, 각종 접착 방법, 즉, 가열한 플랫 롤이나 엠보싱 롤에 의한 열 압착, 핫 멜트제나 화학 접착제에 의한 접착, 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 접착 등을 채용할 수도 있다. 극세 섬유를 포함하는 다공질층의 물성 저하를 억제한다는 관점에서는, 그 중에서도 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 처리가 바람직하다. 플랫 롤이나 엠보싱 롤에 의한 열 압착의 경우, 가공 온도를 조정하고, 다공질층이 용융되어 필름화하거나, 엠보싱 점 주변 부분에 찢어짐이 발생하는 등의 대미지를 받지 않도록 하는 것이 필요하다. 또한, 핫 멜트제나 화학 접착제에 의한 접착의 경우에는, 이들 제(劑)에 의해 다공질층의 공극이 메워지고, 성능 저하를 발생시키지 않도록 가공하는 것이 필요하다. 한편으로, 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열처리로 일체화한 경우에는, 다공질층에 대한 대미지가 적고, 그리고 충분한 층간 박리 강도로 일체화할 수 있으므로 바람직하다. 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 처리에 의해 일체화하는 경우에는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열 융착성 복합 섬유로 이루어지는 부직포 및 적층체를 사용하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 이하의 실시예는 예시를 목적으로 한 것에 불과하다. 본 발명의 범위는 본 실시예에 한정되지 않는다.
실시예에서 사용한 물성값의 측정 방법 또는 정의를 이하에 나타내었다.
<평균 섬유 지름>
주식회사 히타치 하이테크놀로지즈 제조의 주사형 전자 현미경 SU8020을 사용하여 섬유 구조체(부직포)를 관찰하고, 영상 분석 소프트웨어를 사용하여 섬유 50가닥의 직경을 측정하였다. 섬유 50가닥의 섬유 지름의 평균 값을 평균 섬유 지름으로 하였다.
<평균 유량 세공 지름>
POROUS MATERIAL사 제조 Capillary FlowPorometer(CFP-1200-A)를 사용하여 평균 유량 세공(細孔) 지름을 측정(JIS K 3822)하였다.
<흡음률 측정>
흡음률 측정은, 각 조건의 적층을 한 각 섬유 적층체로부터, 직경 16.6 mm의 샘플을 채취하고, 수직 입사 흡음률 측정 장치 "일본 음향 엔지니어링사(Nihon Onkyo Engineering Co., Ltd.) 제조 WinZacMTX"를 사용하여 ASTM E 1050에 준거하여, 주파수 400 Hz∼12500 Hz에 있어서의 시험편에 평균 음파가 수직으로 입사할 때의 수직 입사 흡음률을 측정하였다.
<저주파수 영역의 흡음성>
주파수가 400 Hz부터 1000 Hz까지인 흡음률을 측정하고, 얻어진 곡선을 f(x)로 하여 하기 수식 1에 의해 평균 흡음률(α)을 산출하였다.
평균 흡음률(α)은 400 Hz∼1000 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내며, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. α가 0.23 이상인 경우, 저주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.23 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
Figure pct00001
<중주파수 영역의 흡음성>
주파수가 1000 Hz부터 3150 Hz까지인 흡음률을 측정하고, 얻어진 곡선을 f(x)로 하여 하기 수식 2에 의해 평균 흡음률(β)을 산출하였다.
평균 흡음률(β)은 1000∼3150 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내며, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. β가 0.60 이상인 경우, 중주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.60 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
Figure pct00002
<고주파수 영역의 흡음성>
주파수가 2000 Hz부터 5000 Hz까지인 흡음률을 측정하고, 얻어진 곡선을 f(x)로 하여 하기 수식 3에 의해 평균 흡음률(γ)을 산출하였다.
평균 흡음률(γ)은 2000∼5000 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내며, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. γ가 0.85 이상인 경우, 고주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.85 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
Figure pct00003
<초고주파수 영역의 흡음성>
주파수가 5000 Hz부터 12500 Hz까지인 흡음률을 측정하고, 얻어진 곡선을 f(x)로 하여 하기 수식 4에 의해 평균 흡음률(η)을 산출하였다.
평균 흡음률(η)은, 5000∼12500 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내며, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. η가 0.90 이상인 경우, 초고주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.90 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
Figure pct00004
<평균 음향 투과 손실 측정>
평균 음향 투과 손실 측정은, 각 기재층으로부터 직경 16.6 mm의 샘플을 채취하고, 수직 입사 흡음률 측정 장치 "일본 음향 엔지니어링사(Nihon Onkyo Engineering Co., Ltd.) 제조 WinZacMTX"를 사용하여 측정하였다. 측정은 ASTM E 1050에 준거하여, 수직 입사 흡음률 측정 시에 배후 공간층(0 mm와 10 mm)을 변화시키고, 음향 투과 손실의 주파수 의존성을 1000 Hz∼12500 Hz 사이에서 측정하고, 얻어진 곡선을 g(x)로 하였다. 또한, 하기 수식 5에 의해 평균 음향 투과 손실 θ를 산출하였다.
Figure pct00005
<보호층의 준비>
보호층으로서 시판하는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 된 카딩법 쓰루에어 부직포(목부 18 g/m2, 두께 60 μm)를 준비하였다.
<다공질층의 준비>
1) 다공질층 A∼C(전계 방사법에 의한 극세 섬유 부직포)
Arkema 제조의 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌(이하, "PVDF"라고 약기함.)인 Kynar(상품명) 3120을 N,N-다이메틸아세트아마이드(N,N-디메틸아세트아미드)와 아세톤의 공용매(共溶媒)(60/40(w/w))에 15 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하고, 도전 조제(助劑)로서 0.01 질량%를 첨가하였다. 보호층 위에 상기 PVDF-HFP 용액을 전계 방사하여, 보호층과 PVDF-HFP 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 24G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 3.0 mL/h, 인가 전압은 35 kV, 방사 거리는 17.5 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 PVDF 극세 섬유층에 대해서는, 그 층의 목부는 0.6 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 80 nm였으며, 융해 온도는 168℃였다. 이것을 다공질층 A로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 1.5 μm였다.
또한 보호층의 이송 속도를 변화시켜 목부가 0.2 g/m2가 되도록 조절하고, 이것을 다공질층 B로 하였다. 다공질층 B의 평균 섬유 지름은 80 nm였고, 융해 온도는 168℃였으며, 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 5.8 μm였다. 또한 나아가, 목부를 6.0 g/m2가 되도록 조절하고, 이것을 다공질층 C로 하였다. 다공질층 C의 평균 섬유 지름은 80 nm였고, 융해 온도는 168℃였으며, 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.7 μm였다.
2) 다공질층 D∼F(미다공막)
시판하는 ADVANTEC 제조 MEMBRANE FILTER T300A(PORE SIZE 3.0 μm 두께 75 μm)의 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 1.1 μm였다. 이것을 다공질층 D로 하였다. 동일하게 T100A(PORE SIZE 1.0 μm 두께 77 μm)의 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.53 μm였다. 이것을 다공질층 E로 하였다. 동일하게 T010A(PORE SIZE 0.1 μm 두께 80 μm)의 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.20 μm였다. 이것을 다공질층 F로 하였다.
3) 다공질층 J(멜트 블로운 부직포)
다공질층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터로 된 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)과, 폴리프로필렌호모폴리머 2(LOTTE CHEMICAL사 제조 "FR-185"(MFR=1400g/10분))를 사용하고, 부직포 제조 장치의 2기의 압출기에 상기 2종류의 폴리프로필렌을 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열하여 수지를 용융시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 98 kPa (게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 60 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 다공질층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 80 g/m2으로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 1.3 μm였고, 이것을 다공질층 J로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 9.4 μm였다.
4) 다공질층 R(멜트 블로운 부직포)
다공질층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터로 된 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)과, 폴리프로필렌호모폴리머 2(LOTTE CHEMICAL사 제조 "FR-185"(MFR=1400g/10분))를 사용하고, 부직포 제조 장치의 2기의 압출기에 상기 2종류의 폴리프로필렌을 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열하여 수지를 용융시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 63 kPa(게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 60 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 다공질층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 80 g/m2으로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 1.9 μm였고, 이것을 다공질층 R로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 12.6 μm였다.
5) 다공질층 P(멜트 블로운 부직포)
다공질층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터로 된 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)의 폴리프로필렌을 2기의 압출기에 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열하여 수지를 용융시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 63 kPa(게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 30 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 다공질층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 60 g/m2으로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 4.0 μm였고, 이것을 다공질층 P로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 20 μm였다.
6) 필름(다공질층의 범위 밖이 되는 무공(無孔)의 박막)
시판하는 무연신 폴리프로필렌 필름 OJK 주식회사 제조 제품명 "25SS", 두께 25 μm를 준비하였다.
7) 다공질층 Q(다공질층의 범위 밖이 되는 멜트 블로운 부직포)
다공질층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터로 된 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)의 폴리프로필렌을 2기의 압출기에 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열하여 수지를 용융시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 63 kPa(게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 60 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 다공질층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 60 g/m2으로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 4.0 μm였고, 이것을 다공질층 Q로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 34 μm였다.
<기재층의 준비>
1) 기재층 A∼C(에어 레이드 부직포)
고밀도 폴리에틸렌으로서, 게이요 폴리에틸렌(KEIYO POLYPROPYLENE CORPORATION) 제조의 고밀도 폴리에틸렌 "M6900"(MFR 17g/10분)을 사용하고, 폴리프로필렌으로서 일본 폴리프로(Japan Polypropylene Corporation) 제조의 폴리프로필렌호모폴리머 "SA3A"(MFR=11g/10분)를 사용하여, 열 용융 방사법에 의해 섬유 지름 16 μm의 초(sheath) 성분이 고밀도 폴리에틸렌, 심(core) 성분이 폴리프로필렌으로 이루어지는 초심형(sheath-core type) 열 융착성 복합 섬유를 제작하였다. 얻어진 초심형 열 융착성 복합 섬유를 사용하여, 목부가 200 g/m2, 두께 5 mm, 폭이 1000 mm인 카딩법 쓰루 에어 부직포를 제작하였다. 카딩법 쓰루 에어 부직포를 쇼켄 주식회사(Shoken Co., Ltd.) 제조 1축식 분쇄기(ES3280)로 약 6 mm 정도로 분쇄하였다.
이 분쇄한 부직포를 에어 레이드 시험기로, 설정 온도 142℃에서 가열하고, 목부 160 g/m2, 두께 5 mm, 음향 투과 손실 1.3 dB인 기재층 A, 목부 320 g/m2, 두께 10 mm, 음향 투과 손실 2.4 dB인 기재층 B, 목부 480 g/m2, 두께 15 mm, 음향 투과 손실 3.5 dB인 기재층 C를 얻었다.
2) 기재층 D∼H, M(멜라민 발포 폼)
시판되고 있는 멜라민 발포 수지 재료로서, 이노악사(Inoac Corporation) 제조 바소텍트(Basotect) BAF-10G+(밀도 9.2 kg/m3), 두께 10 mm, 음향 투과 손실 2.5 dB를 기재층 D, 두께 15 mm, 음향 투과 손실 3.0 dB를 기재층 E, 두께 5 mm, 음향 투과 손실 1.1 dB를 기재층 H, BAF-10W(밀도 9.0 kg/m3), 두께 10 mm, 음향 투과 손실 2.8 dB를 기재층 F, 두께 15 mm, 음향 투과 손실 4.1 dB를 기재층 G, 두께 5 mm, 음향 투과 손실 1.0 dB를 기재층 M으로 하였다.
3) 기재층 I∼K(유레테인 발포 폼)
시판되고 있는 유레테인 발포 수지 재료로서, 이노악사 제조 캄 플렉스(Kaam Flex) F-2(밀도 25 kg/m3), 두께 10 mm 음향 투과 손실 3.1 dB를 기재 I, 두께 15 mm 음향 투과 손실 4.3 dB를 기재층 J, 두께 20 mm 음향 투과 손실 6.1 dB를 기재층 K로 하였다.
4) 기재층 L(유리 섬유 매트)
시판되고 있는 유리 섬유 재료로서, 아사히 파이버 글래스(ASAHI FIBER GLASS Co., Ltd.)사 제조 어클리어 매트(Aclear mat) 두께 50 mm를, 목부 320 g/m2, 두께 20 mm, 음향 투과 손실 6.6 dB로 가공하고, 기재층 L로 하였다.
<실시 예 1∼17>
표 1, 2에 나타내어지는 조합으로 기재층과 다공질층을 서로 포개고, 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 기재층을 소리의 입사측, 다공질층을 소리의 투과측으로 하여, 위에서 설명한 방법으로 흡음률을 측정하였다. 저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역, 초고주파수 영역 각각의 평균 흡음률을 표 1, 2에 나타내었다. 아울러, 표 중, 적층 흡음재의 토탈 두께(mm)는 기재층 및 다공질층의 두께의 합계인데, 다공질층 A∼C는 매우 얇기 때문에 기재층의 두께와 토탈 두께가 동일한 수치로 되어 있다.
Figure pct00006
Figure pct00007
<비교 예 1>
시판되고 있는 폴리프로필렌수지로 된 부직포(3M사 제조 신슐레이트(thinsulate) T2203, 섬유 지름 0.7 μm∼4.0 μm, 두께 29 mm)를 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성(400 Hz부터 1000 Hz까지의 평균한 값 α)을 평가하였더니 0.157이었고, 중주파수 영역의 흡음성(1000 Hz부터 3150 Hz까지의 평균한 값 β)을 평가하였더니 0.519였고, 고주파수 영역의 흡음성(2000 Hz부터 5000 Hz까지의 평균한 값 γ)을 평가하였더니 0.763이었고, 초고주파수 영역의 흡음성(5000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균한 값 η)을 평가하였더니 0.953이었다.
<비교 예 2∼9>
표 3에 나타내어지는 조합으로 기재층과 다공질층을 서로 포개고, 혹은 기재층 단체로 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 기재층을 소리의 입사측, 다공질층을 소리의 투과측으로 하여 위에서 설명한 방법으로 흡음률을 측정하였다. 저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역, 초고주파수 영역 각각의 평균 흡음률을 표 3에 나타내었다.
Figure pct00008

Claims (8)

  1. 다공질층과 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서,
    상기 다공질층은 섬유층 또는 미다공막으로 이루어지는 층이고,
    상기 다공질층은 평균 유량 세공 지름이 0.1∼30 μm이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
    상기 기재층은 1000 Hz부터 12500 Hz까지의 평균 음향 투과 손실이 2 dB 이상이고,
    상기 기재층이 소리의 입사측, 상기 다공질층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는, 적층 흡음재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층이 부직포, 직포, 발포 폼 및 하니컴 코어로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, 적층 흡음재.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 다공질층이 폴리불화 바이닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌, 폴리유레테인, 폴리설폰 및 폴리바이닐알코올, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는 부직포로 이루어지는 섬유층인, 적층 흡음재.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공질층 및 상기 기재층이 각각 1층 포함되는, 적층 흡음재.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 400 Hz부터 1000 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해, 흡음률의 평균 흡음률(α)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(α)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
    1.00 ≥ α ≥ 0.23
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 1000 Hz부터 3150 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해, 흡음률의 평균 흡음률(β)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(β)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
    1.00 ≥ β ≥ 0.60
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 2000 Hz부터 5000 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해, 흡음률의 평균 흡음률(γ)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(γ)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
    1.00 ≥ γ ≥ 0.85
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 5000 Hz부터 12500 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해, 흡음률의 평균 흡음률(η)을 산출하였을 때, 평균 흡음률(η)의 값이 하기 식을 만족시키는, 적층 흡음재.
    1.00 ≥ η ≥ 0.90
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