KR20230161555A - 복합 흡음재 - Google Patents

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장선호
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이승훈
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Abstract

복합 흡음재가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 흡음재는 적어도 하나 이상의 제1섬유를 포함하여 구현된 기재층, 및 적어도 하나 이상의 제2섬유를 포함하여 구현되고, 상기 기재층의 적어도 일면 상에 배치되는 섬유시트를 포함하고, 상기 기재층 및 섬유시트는 소정의 조건을 만족하도록 구현된다. 이에 의하면, 우수한 열 차단 효과 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과를 동시에 발현할 수 있다. 또한, 열 차단 및 흡음 효과를 발현하면서도, 부피 저감 및 경량성이 우수한 효과까지 동시에 발현할 수 있는 효과가 있다.

Description

복합 흡음재{Composite sound absorbing material}
본 발명은 흡음재에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 두개 이상의 층으로 복합화된 복합 흡음재에 관한 것이다.
흡음재란 소리를 흡수하는 기능을 갖는 제품으로써, 건축, 자동차, 각종 산업체 분야에서 널리 사용되고 있으며, 주로 부직포 형태를 사용하고 있다.
기본적인 흡음재는 음파 에너지를 받아들여 이를 진동 등 다른 운동에너지로 변환시킨 후 열에너지로 바꾸어 대기나 흡음재 자체 내로 흡수하여 음을 감쇄시키는 원리를 가지고 있다. 일반적으로 주변에서 발생하는 소음은 파장대별로 300Hz 이하의 저음영역, 300~2,000Hz의 중음영역, 2,000Hz 이상의 고음영역 등 다양한 길이의 파장을 가짐에 따라 진동 등의 운동에너지로 변환시키기 위해서는 다양한 형태의 흡음재가 필요하게 된다.
자동차, 아파트 층간 소음, 강의실, 스튜디오, 공연장 등 다양한 형태의 소음원과 이를 적절하게 해결하기 위해서는 차음재, 흡음재의 형태나 구조 등도 다양하게 적용되고 있다.
최근 자동차 등의 모빌리티 패러다임이 내연기관에서 전동기 기반으로 변화됨에 따라 부품이 30% 이상 감소하고 있으며, 운송 목적에서 다양한 생활공간으로 개념이 변화되고 있다. 차량 내부공간 확장 중심의 설계로 인해 배터리를 포함하는 자동차의 구동계, 안전모듈, 편의 시설 등이 협소한 공간으로 집약됨에 따라 흡음 성능 및 다기능성 차량 내장재의 중요도가 증가하는 실정이다.
엔진에서 발생하는 소음 외에 음향 기기, 타이어 등으로 전달되는 소음, 주행 중 발생하는 풍절음 등 매우 다양한 소음이 존재한다. 전기차는 엔진음이 없으므로 상대적으로 전면의 곳곳에서 노면 소음, 유입되는 풍절음, 전기모터에서 들리는 고주파 음(소음 감도가 높음)이 큰 이슈가 되고 있으며, 내연기관보다 전기차는 내부공간이 넓어져 공명현상으로 소음이 증폭되며, 배터리 전력을 사용하여 차량 구동 및 내부 온도 제어 시스템을 동시에 운영하기 때문에 주행거리에 영향을 미치고 있다. 따라서 내부 온도 관리를 위한 내장재의 중요성은 더욱 부각되고 있다.
전기차 소음 저감을 위한 방법으로는 흡차음 재료를 적용하여 소음을 저감하는 방법이 가장 많이 사용되고 있으며 흡차음재는 대부분 PET 부직포, 초극세사, 우레탄 폼 등의 다공성 재료를 이용하며, 단열을 위하여 두껍게 적용되고 있다.
그러나, 종래의 소음 저감 재료의 경우 전 음역에서의 소음 저감이 불가하고, 중량 및 부피가 큰 문제가 있었다. 이 경우 자동차의 연비 저하는 물론 생산 비용의 증가 등 여러 단점을 초래하게 된다.
이에, 우수한 열 차단 효과 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과 발현하면서도, 부피 저감 및 경량성이 우수한 효과를 발현하는 흡음재에 대한 개발이 필요한 실정이다.
등록특허공보 제10-0719158호(공고일: 2007.05.18)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 두개 이상의 층으로 복합화되어 우수한 열 차단 효과 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과 발현하는 복합 흡음재를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 우수한 열 차단 효과 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과 발현하면서도, 부피 저감 및 경량성이 우수한 효과를 발현하는 복합 흡음재를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 적어도 하나 이상의 제1섬유를 포함하여 구현된 기재층, 및 적어도 하나 이상의 제2섬유를 포함하여 구현되고, 상기 기재층의 적어도 일면 상에 배치되는 섬유시트를 포함하고, 상기 기재층 및 섬유시트는 하기 조건 (1)을 만족하는 복합 흡음재를 제공한다.
(1) 13.3 ≤ ≤ 583
이때, 상기 a는 기재층의 제1섬유 평균직경(㎛)이고, 상기 b는 섬유시트의 두께(㎛)임.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기재층 및 섬유시트는 하기 조건 (1)을 만족할 수 있다.
(1) 13.35 ≤ ≤ 233
이때, 상기 a는 기재층의 제1섬유 평균직경(㎛)이고, 상기 b는 섬유시트의 두께(㎛)임.
또한, 상기 제1섬유는 평균직경이 0.5 ~ 10㎛일 수 있고, 상기 기재층은 평균두께가 10 ~ 3,000㎜일 수 있다.
또한, 상기 제2섬유는 평균 직경이 100㎚ ~ 1,000㎚미만일 수 있고, 상기 섬유시트는 평균 두께가 10 ~ 200㎛일 수 있다.
또한, 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 섬유시트의 적어도 일부가 융착되어 고정될 수 있다.
또한, 상기 기재층 및 섬유시트 사이에 개재되는 바인더층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유시트는 상기 기재층의 양면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1섬유는 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리락틱엑시드, 폴리우레탄 및 나일론 6,6로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 기재층은 멜트블로운 부직포 및 스펀레이스 부직포 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2섬유는 폴리불화비닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리우레테인, 폴리설폰, 폴리비닐알콜, 폴리비닐리덴플루오리드, 폴리비닐부티랄 및 폴리락틱엑시드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 섬유시트는 소정의 섬유가 축적되어 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 복합 흡음재는 우수한 열 차단 효과 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과를 동시에 발현할 수 있다. 또한, 열 차단 및 흡음 효과를 발현하면서도, 부피 저감 및 경량성이 우수한 효과까지 동시에 발현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 흡음재의 단면 모식도,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 흡음재의 단면 모식도, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유시트의 주사전자 현미경(FE-SEM) 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 흡음재(1000)는, 적어도 하나 이상의 제1섬유를 포함하여 구현된 기재층(200), 및 적어도 하나 이상의 제2섬유를 포함하여 구현되고, 상기 기재층(200)의 적어도 일면 상에 배치되는 섬유시트(100)를 포함하여 구현된다.
본 발명의 복합 흡음재에 포함되는 각 구성에 대하여 설명하기에 앞서서 본 발명의 복합 흡음재에 포함되는 기재층 및 상기 섬유시트가 하기 조건 (1)을 만족해야 하는 이유에 대하여 설명한다.
복합 흡음재에서 기재층을 구성하는 섬유의 평균직경이 너무 작을 경우 고주파 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있고, 평량 증가에 따라 경량성이 저하될 수 있으며, 기재층을 구성하는 섬유의 평균직경이 너무 클 경우 고주파 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있다. 또한, 섬유시트의 평균두께가 너무 작을 경우 열 차단 효과 및 중저음 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있고, 섬유시트의 평균두께가 너무 클 경우 부피가 상승하며 경량성이 저하될 수 있다.
이에 따라서, 복합 흡음재에 포함되는 기재층 및 섬유시트는, 적정 섬유 평균직경을 나타내는 섬유를 포함하여 구현되고, 적정 두께를 나타내야 한다. 본 발명에 따른 복합 흡음재는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하기 조건 (1)을 만족한다.
조건 (1)로써, 13.3 ≤ ≤ 583, 바람직하게는 13.35 ≤ ≤ 233 일 수 있다.
이때, 상기 a는 기재층의 제1섬유 평균직경(㎛)이고, 상기 b는 섬유시트의 두께(㎛)이다.
만일 상기 조건 (1)에서 가 13.3 미만이면 전 음역에 있어서 흡음성능이 저하될 수 있고, 열 차단 효과가 저하될 수 있으며, 평량 증가에 따라 경량성이 저하될 수 있다. 또한, 만일 상기 조건 (1)에서 가 583을 초과하면 고주파 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있고, 부피가 상승하며 경량성이 저하될 수 있다.
이하, 복합 흡음재(1000)에 포함되는 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 기재층(200)에 대하여 설명한다.
상기 기재층(200)은 복합 흡음재(1000)의 기재 역할을 수행하고, 고주파 영역에서의 흡음, 복합 흡음재(1000)의 경량성 및 부피 감소 기능 등을 수행한다.
상기 기재층(200)은 상기와 같이 제1섬유를 포함하여 구현되며, 바람직하게는 상기 제1섬유로 구현된 다공성 부재일 수 있고, 일예로 상기 기재층은 부직포, 직물 또는 원단일 수 있다.
상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있고, 일예로 원사가 경편성된 트리코트(Tricot)일 수 있다. 또한, 도 1과 같이 기재층(200)은 제1섬유에 종횡의 방향성이 없는 부직포일 수 있고, 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스펀레이스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운 부직포과 같은 다양한 방법으로 제조되는 부직포일 수 있으며, 바람직하게는 스펀레이스 부직포, 니들펀칭 부직포 및 멜트블로운 부직포 중 어느 하나 이상, 보다 바람직하게는 스펀레이스 부직포 및 멜트블로운 부직포 중 어느 하나 이상, 더욱 바람직하게는 멜트블로운 부직포일 수 있다.
상기 기재층(200)은 기재 역할을 수행하고, 고주파 영역에서의 흡음, 복합 흡음재(1000)의 경량성 및 부피 감소 기능 등을 수행하기 위하여 평균두께가 10 ~ 3,000㎜일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 10 ~ 1,000㎜일 수 있다. 만일 상기 기재층의 평균두께가 10㎜ 미만인 경우 고주파 영역에서의 흡음 성능이 저하될 수 있고, 기재층의 평균두께가 3,000㎜를 초과하면 경량성이 현저히 저하되며 부피가 현저히 증가할 수 있다.
또한, 상기 제1섬유는 상술한 조건 (1)을 만족하도록 평균직경이 0.5 ~ 10㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.5 ~ 3㎛일 수 있다. 만일 상기 제1섬유의 평균직경이 0.5㎛ 미만이면 고주파 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있고 경량성이 저하될 수 있으며, 상기 제1섬유의 평균직경이 10㎛를 초과하면 경량성 및 고주파 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있다.
상기 제1섬유는 통상적으로 섬유를 형성할 수 있고 해당 섬유를 포함하여 기재층을 형성할 수 있는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없으며, 바람직하게는 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리락틱엑시드, 폴리우레탄 및 나일론 6,6로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
한편, 상기 기재층(200)은 별도의 접착제나 접착층 없이도 후술하는 섬유시트와 결속되기 위하여 저융점 성분을 포함할 수 있다. 상기 기재층(200)이 부직포와 같은 원단일 경우 상기 제1섬유는 저융점 성분을 포함하는 제1복합섬유로 제조된 것일 수 있다. 상기 제1복합섬유는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분 및 지지 성분은 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 지지성분은 폴리프로필렌, 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.
다음으로, 상기 기재층(200)의 적어도 일면 상에 배치되는 섬유시트(100)에 대하여 설명한다.
상기 섬유시트(100)는 열 차단, 중저주파 영역에서의 흡음, 복합 흡음재(1000)의 경량성 및 부피 감소 기능 등을 수행한다.
상기 섬유시트(100)는 상기와 같이 제2섬유를 포함하여 구현되며, 바람직하게는 상기 제2섬유로 구현된 다공성 부재일 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 섬유시트는 원단, 직물 또는, 방사된 섬유가 랜덤하게 3차원적으로 적층되어 형성된 3차원 네트워크 구조의 부재일 수 있다.
상기 섬유시트(100)가 열 차단, 중저주파 영역에서의 흡음, 복합 흡음재(1000)의 경량성 및 부피 감소 기능 등을 수행하기 위하여, 상기 제2섬유는 평균직경이 100㎚ ~ 1,000㎚미만일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 800㎚, 보다 바람직하게는 100 ~ 500㎚일 수 있다. 만일 상기 제2섬유의 평균직경이 100㎚ 미만이면 복합 흡음재의 경량성이 저하될 수 있고, 1,000㎚ 이상이면 공극이 증가함에 따라 열 차단 및 중저주파 영역에서의 흡음 성능이 저하될 수 있다.
상기 섬유시트(100)는 상술한 조건 (1)을 만족하도록 평균두께가 10 ~ 200㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 10 ~ 150㎛일 수 있다. 만일 상기 섬유시트의 평균두께가 10㎛ 미만이면 경우 열 차단 효과 및 중저음 영역에서 흡음성능이 저하될 수 있고, 평균두께가 200㎛를 초과하면 부피가 상승하며 경량성이 저하될 수 있다.
상기 제2섬유는 통상적으로 섬유를 형성할 수 있고 해당 섬유를 포함하여 섬유시트를 형성할 수 있는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없으나, 본 발명의 목적 달성을 위하여 바람직하게는 폴리불화비닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리우레테인, 폴리설폰, 폴리비닐알콜, 폴리비닐리덴플루오리드, 폴리비닐부티랄 및 폴리락틱엑시드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 포함할 수 있다. 상기 PVDF는 일 예로 중량평균분자량이 300,000 ~ 500,000일 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 유리할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 섬유시트(100)는 상기 기재층(200)의 양면에 배치될 수 있다. 이 경우, 복합 흡음재의 열 차단 및 전 음역에 있어서 우수한 흡음 효과가 더욱 우수할 수 있다.
한편, 상기 섬유시트(100)는 별도의 접착제나 접착층 없이도 후술하는 섬유시트와 결속되기 위하여 저융점 성분을 포함할 수 있다. 상기 섬유시트(100)가 방사된 섬유가 랜덤하게 3차원적으로 적층되어 형성된 3차원 네트워크 구조의 부재일 경우 상기 제2섬유는 저융점 성분을 포함하는 제2복합섬유로 제조된 것일 수 있다. 상기 제2복합섬유는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분은 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 흡음재(1000)는 상기 기재층(200) 및 섬유시트(100) 사이에 개재되는 바인더층을 더 포함할 수 있다.
상기 바인더층은 상기 기재층(200) 및 섬유시트(100) 간을 고정시키는 기능을 수행한다. 상기 바인더층은 통상적으로 당업계에서 섬유를 포함하여 구현된 두 층 간을 고정시키는 기능을 수행할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알콜계(PVA) 및 저융점 PET로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리비닐부티랄(PVB)을 포함할 수 있다.
상술한 복합 흡음재(1000)는 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 상기 섬유시트(100)는 방사된 섬유가 랜덤하게 3차원적으로 적층되어 형성된 3차원 네트워크 구조의 부재인 경우, 섬유를 구비하여 3차원 네트워크 형상의 섬유웹을 형성시키는 방법의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 일예로, 상기 방사는 전기방사일 수 있음에 따라, 방사노즐의 외주에 인접해서 상기 방사노즐의 방사방향과 동일방향으로 공기를 가하면서 상기 방사노즐로 섬유형성성분을 포함하는 방사용액을 토출하여, 섬유시트를 제조하는 단계를 통해 제조할 수 있다.
상기 방사용액은 섬유형성성분 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 섬유형성성분은 방사용액에 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 8 ~ 20중량%로 포함됨이 좋고, 만일 섬유형성성분이 5 중량% 미만일 경우 섬유로 형성되기 어려우며, 방사 시 섬유상으로 방사되지 않고 액적상태로 분사되어 필름상을 형성하거나 방사가 이루어지더라도 비드가 많이 형성되고 용매의 휘발이 잘 이루어지지 않아 후술하는 캘린더링 공정에서 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 만일 섬유형성성분이 30 중량% 초과할 경우 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없을 수 있다.
상기 용매는 섬유형성성분을 용해시키면서 침전물을 생성시키지 않고 후술하는 섬유의 방사성에 영향을 미치지 않는 용매의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나 바람직하게는 γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 아세톤 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일예로 상기 용매는 디메틸아세트아미드와 아세톤의 혼합용매일 수 있다. 상기 제1용매가 아세톤 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 경우 상기 디메틸아세트아미드 및 아세톤은 1 : 0.1 ~ 0.4의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.15 ~ 0.35의 중량비로 포함될 수 있다.
상술한 방사 용액은 통상의 공지된 전기방사장치를 이용해 전기방사될 수 있다. 일 예로 상기 전기방사장치는 방사 노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩을 복수 개로 구비하거나 노즐이 복수 개인 방사팩을 구비한 전기방사장치를 사용할 수 있다. 또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다.
한편, 본 발명의 목적달성을 위해 상기 전기방사는 인가전압 10 ~ 30 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 10 ~ 30㎝, 분당 토출량 0.02 ~ 0.08 cc/ghole, 온도 10 ~ 50℃ 및 상대습도 40 ~ 80%의 조건으로, 바람직하게는 인가전압 15 ~ 25 kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 15 ~ 25㎝, 분당 토출량 0.03 ~ 0.07 cc/ghole, 온도 15 ~ 45℃ 및 상대습도 45 ~ 75%의 조건으로 수행할 수 있다.
이후, 상기 방사를 통해 형성한 제2섬유를 열융착하여 섬유 집합체를 형성할 수 있다. 상기 전기방사를 통해 방사되어 형성된 제2섬유는 축적되어 3차원 네트워크 구조를 형성하며, 목적하는 두께 등을 보유하기 위해 열 및/또는 압력이 축적된 제2섬유에 가해질 수 있다. 상기 열 및/또는 압력은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 고분자 유래 섬유를 열융착할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 가열된 롤러를 통한 캘린더링을 통해 수행할 수 있다. 이때, 상기 캘린더링을 통해 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃, 바람직하게는 120 ~ 180℃일 수 있다.
다음, 상기 섬유시트(100)를 상기 기재층(200)의 적어도 일면 상에 위치시켜서 합지하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 합지는 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 수행할 수 있고, 상기 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하는 구체적인 방법은 공지의 방법을 채택할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써 통상의 캘린더링 공정을 사용할 수 있고 이때 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃일 수 있다. 또한, 캘린더링 공정을 수행할 경우 이를 몇 차로 나누어 복수 회 실시할 수도 있고, 예를 들어 1차 캘린더링 후 2차 캘린더링을 실시할 수도 있다. 이때, 각 캘린더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력의 정도는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 합지하는 단계를 통하여 섬유시트와 기재층 간에 열융착을 통한 결속이 일어날 수 있으며 별도의 접착제나 접착층를 생략할 수 있는 이점이 있다.
하기의 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.
<실시예 1>
먼저, 섬유형성성분으로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를, 용매로 디메틸아세트아미드 80중량% 및 아세톤 20중량%의 혼합용매에 방사용액 전체 중량 기준 15 중량%가 되도록 용해시켜서 방사용액을 제조하였다.
제조한 방사용액을 방사 노즐팩으로 이송하여 인가전압 20kV, 방사 노즐과 집전체와의 거리 20㎝, 토출량 분당 0.05cc/g/hole, 온도 30℃ 상대습도 60%의 방사 분위기에서 전기방사를 실시하여 평균 섬유 직경 300㎚의 제2섬유를 수득하였다(도 3). 그리고 축적된 상기 제2섬유를 150℃로 가열된 롤러를 통해 캘린더링 공정을 수행해 제2섬유가 열융착된 평균 두께 20㎛ 및 평량 40g/m2의 섬유시트를 제조했다.
이후, 기재층으로 폴리프로필렌인 평균직경 3㎛의 제1섬유로 형성된 평균두께 10㎝ 및 평량 150g/m2의 멜트블로운 부직포를 준비하였다. 상기 제조한 섬유시트 및 기재층은 무하중 바인더 롤을 사용하여 열풍에 의해 상호 고정되도록 하여, 도 1과 같은 복합 흡음재를 제조하였다. 이때 바인더는 폴리비닐부티랄(PVB)이며, 열풍 온도는 100℃였다.
<실시예 2 ~ 9 및 비교예 1 ~ 4>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1 및 표 2와 같이 기재층 제1섬유의 평균직경(두께 고정), 섬유시트의 두께(두께당 평량 고정), 기재층과 섬유시트의 포함여부 등을 변경하여 흡음재를 제조하였다.
<실험예>
실시예 및 비교예에 따라 제조된 흡음재에 대하여 하기 물성을 평가하여 표 1 및 표 2에 각각 나타내었다.
1. 열 차단 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 흡음재에 대하여, UV-Vis-NIR Spectroscopy를 사용하여 근적외선(780~2500㎚) 영역에서의 반사율을 측정한 후, 근적외선(780~2500㎚) 영역에서의 평균 차단률을 측정함으로써 열 차단을 평가하였다.
2. 주파수 별 흡음 특성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 흡음재에 대하여, KS F 2814 방법에 따라 200Hz, 1,000Hz, 2,000Hz, 8,000Hz 및 10,000Hz 주파수에서 각각 하기 계산식에 의해 흡음계수를 산출하여 주파수 별 흡음 특성을 평가하였다.
[계산식]
흡음계수 = (입사음의 세기 - 반사음의 세기) / 입사음의 세기
3. 경량성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 흡음재에 대하여, 각 흡음재의 무게를 측정한 후, 실시예 1의 흡음재의 무게를 100으로 기준하여 나머지 실시예 및 비교예에 따른 흡음재의 무게를 측정함으로써 경량성을 평가하였다.
구분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6
기재층 제1섬유 평균직경
(㎛)		 3 1 3 9.5 0.3 12
섬유시트 두께(㎛) 20 13 140 190 20 20
조건(1), (a+b1/2)2 55.83 21.21 219.99 542.15 22.77 271.33
열 차단 평가 평균차단률
(%)		 70 69 92 94 70 69
흡음계수 200Hz 0.330 0.326 0.382 0.382 0.329 0.330
1,000Hz 0.874 0.834 0.832 0.830 0.872 0.871
2,000Hz 0.731 0.725 0.777 0.769 0.731 0.730
8,000Hz 0.784 0.795 0.786 0.732 0.706 0.697
10,000Hz 0.834 0.832 0.832 0.806 0.639 0.624
경량성 평가 100 90 271.43 342.86 35.71 314.29
구분 실시예
7		 실시예
8		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
기재층 제1섬유 평균직경
(㎛)		 3 3 0.3 11 - 3
섬유시트 두께(㎛) 5 220 5 210 20 -
조건(1), (a+b1/2)2 27.42 317.99 6.43 649.81 - -
열 차단 평가 평균차단률
(%)		 35 94 34 94 68 13
흡음계수 200Hz 0.124 0.386 0.120 0.381 0.307 0.073
1,000Hz 0.422 0.829 0.420 0.830 0.852 0.237
2,000Hz 0.696 0.766 0.696 0.761 0.702 0.415
8,000Hz 0.704 0.786 0.684 0.673 0.266 0.653
10,000Hz 0.837 0.836 0.610 0.599 0.298 0.531
경량성 평가 78.57 385.71 14.29 561.91 28.57 71.43
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 기재층 제1섬유의 평균직경, 섬유시트의 두께, 기재층과 섬유시트의 포함여부 등을 모두 만족하는 실시예 1 내지 5이, 이들 중 하나라도 만족하지 못하는 실시예 6 ~ 9 및 비교예 1 ~ 4에 비하여 열 차단 및 흡음성능이 우수한 동시에 경량성 또한 우수한 것을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1000: 복합 흡읍재
100: 섬유시트
200: 기재층

Claims (9)

  1. 적어도 하나 이상의 제1섬유를 포함하여 구현된 기재층; 및
    적어도 하나 이상의 제2섬유를 포함하여 구현되고, 상기 기재층의 적어도 일면 상에 배치되는 섬유시트;를 포함하고,
    상기 기재층 및 섬유시트는 하기 조건 (1)을 만족하는 복합 흡음재:
    (1) 13.3 ≤ ≤ 583
    이때, 상기 a는 기재층의 제1섬유 평균직경(㎛)이고, 상기 b는 섬유시트의 두께(㎛)임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재층 및 섬유시트는 하기 조건 (1)을 만족하는 복합 흡음재:
    (1) 13.35 ≤ ≤ 233
    이때, 상기 a는 기재층의 제1섬유 평균직경(㎛)이고, 상기 b는 섬유시트의 두께(㎛)임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1섬유는 평균직경이 0.5 ~ 10㎛이고,
    상기 기재층은 평균두께가 10 ~ 3,000㎜인 복합 흡음재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2섬유는 평균 직경이 100㎚ ~ 1,000㎚미만이고,
    상기 섬유시트는 평균 두께가 10 ~ 200㎛인 복합 흡음재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재층의 적어도 일면에 상기 섬유시트의 적어도 일부가 융착되어 고정된 복합 흡음재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기재층 및 섬유시트 사이에 개재되는 바인더층;을 더 포함하는 복합 흡음재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유시트는 상기 기재층의 양면에 배치되는 복합 흡음재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1섬유는 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리락틱엑시드, 폴리우레탄 및 나일론6,6로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하고,
    상기 기재층은 멜트블로운 부직포 및 스펀레이스 부직포 중 어느 하나 이상을 포함하는 복합 흡음재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2섬유는 폴리불화비닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리우레테인, 폴리설폰, 폴리비닐알콜, 폴리비닐리덴플루오리드, 폴리비닐부티랄 및 폴리락틱엑시드으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하고,
    상기 섬유시트는 소정의 섬유가 축적되어 형성된 복합 흡음재.
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