TWI534007B - 提高吸音性能的吸音片及其製備方法 - Google Patents

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Description

提高吸音性能的吸音片及其製備方法
本發明是關於一種提高吸音性能的吸音片及其製備方法。
近年來，隨著生活水準提高，逐漸要求舒適的文化生活，同時興起建築音響設計的重要性。由此，作為建築內飾材料使用具有吸音性的隔音板，以吸收在室內產生的各種噪音來防止噪音，進而在汽車座椅內外飾用等需要隔音的領域使用多種吸音片和包含該吸音片的吸音板。
並且，普遍的吸音片在使噪音最小化的特性上應具有通氣性和吸音力，通氣性優異才使吸音效果極大化，可能需要用於阻斷噪音的許多沖孔。
韓國授權專利第10-0753960號提供一種混合熱塑性樹脂纖維和天然纖維來形成墊子，具有由複數個沖孔板構成的傳送帶來形成沖孔的強度和吸音/隔熱性能優異的汽車內飾材料用層壓片，但未公開與形成有沖孔之層壓片的性能的提高相關之內容等。
本發明的一實施例提供一種包括微共振層的提高吸音性能之吸音片。
本發明的再一實施例提供一種製備該吸音片的方法。
在本發明的一實施例中，提供一種吸音片，該吸音片包括：一多孔性基材；以及一微共振層，其是藉由印刷方式形成於該多孔性基材 上。
在本發明的一實施例中，該微共振層可以包括貫通該微共振層之雙面的複數個吸音孔。
在本發明的一實施例中，該微共振層可以包含選自氯乙烯溶膠(Vinyl chloride sol)、氨基甲酸乙酯(Urethane)類樹脂、丙烯酸(Acrylic)類樹脂、乙烯(Vinyl)類樹脂中的至少一種。
在本發明的一實施例中，該多孔性基材可以包含選自玻璃纖維、纖維素纖維(cellulosic fibre)、漿料(Pulp)、有機合成纖維中的至少一種。
在本發明的一實施例中，該多孔性基材的基重(Basic Weight)可以是30 g/m2~500 g/m2。
在本發明的一實施例中，在50 Pa壓力下的該多孔性基材之空氣滲透率可以是50 L/m2/s~1200 L/m2/s。
在本發明的一實施例中，該多孔性基材的平均氣孔度可以是10 μm~60 μm。
在本發明的一實施例中，在200 Hz~2000 Hz頻率範圍的該吸音片之平均吸音率測定值可以是0.4以上。
在本發明的一實施例中，在100 Pa壓力下的該吸音片之空氣滲透率可以是50 L/m2/s~1200 L/m2/s。
在本發明再一實施例中，提供一種吸音片的製備方法，該吸音片的製備方法包括以下步驟：提供一多孔性基材；藉由印刷方式在該多孔性基材的上部形成一微共振層；以及對該微共振層進行乾燥。
在本發明的一實施例中，該印刷方式可以包含輪轉絲網印刷(rotary screen printing)方式。
在本發明的一實施例中，藉由在輪轉絲網輥注入用於形成微共振層的組合物來執行該輪轉絲網印刷方式，該輪轉絲網輥可以包括微吸音網。
在本發明的一實施例中，該微吸音網可以按照各別頻帶來調節吸音孔的直徑、相對於單位面積的吸音孔所占的比率或吸音孔與吸音孔 之間的間隔。
根據本發明的一實施例，可以設計按各別的頻帶包括多種微共振層的吸音片，可以體現高降噪係數(Noise Reduction Coefficient,NRC)性能。
根據本發明的再一實施例，形成包括微共振層的吸音片，從而可以進行連續生產，並可以大大節減費用。
10‧‧‧基材
20‧‧‧微共振層
21‧‧‧吸音孔
100‧‧‧吸音片
第1圖繪示對本發明一實施例中吸音片之截面進行結構化來表示的圖。
第2圖簡要繪示本發明一實施例中吸音片之製備方法的圖。
第3圖繪示實施例1及比較例1的相對於頻率之吸音率的圖表。
第4圖繪示實施例2及比較例2的相對於頻率之吸音率的圖表。
第5圖繪示實施例3及比較例3的相對於頻率之吸音率的圖表。
第6圖繪示實施例4、比較例4及比較例5的相對於頻率之吸音率的圖表。
以下參照附圖詳細說明的實施例將會使得本發明的優點和特徵以及實現這些優點和特徵的方法更加明確。但是，本發明不局限於以下所公開的實施例，本發明能夠以互不相同的各種方式實施，本實施例只用於使本發明的公開內容更加完整，有助於本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠完整地理解本發明之範疇，本發明是根據申請專利範圍而定義。在說明書全文中，相同的附圖標記表示相同的結構元件。
以下，對本發明的實施例進行詳細的說明。
吸音片
本發明的一實施例提供一種吸音片，該吸音片包括：一多孔性基材；以及一微共振層，藉由印刷方式形成於多孔性基材上。
請參照第1圖，本發明的一實施例的吸音片100可以包含多孔性基材10、藉由印刷方式形成的微共振層20。該微共振層20可以包含 貫通該微共振層20之雙面的複數個吸音孔21。
該多孔性基材10根據基材本身的多孔性結構，可以對相對高頻帶的吸音特性產生影響，可以維持吸音材料的吸音性能。該多孔性基材10可以包含選自玻璃纖維、纖維素纖維、漿料、有機合成纖維中的至少一種。
該玻璃纖維是對將SiO2作為主要成分的玻璃進行熔融、加工並以纖維形狀進行加工的物質，該玻璃纖維按照製造方法和用途分為長纖維和短纖維。纖維的直徑越小，在拉伸強度及導熱率方面則越優異。作為保溫．吸音用纖維主要使用約5 μm~約20 μm的纖維，作為過濾用纖維主要使用約40 μm~約150 μm的纖維。
該纖維素纖維普遍是普通的天然纖維和將這種天然纖維作為原材料製備之纖維，它們的代表性範例有木纖維、棉纖維、麻纖維、人造絲等。纖維素纖維通常呈絲織品或編織物的形態。並且，纖維素纖維與其他合成纖維一同混合來使用。可以與如聚酯一樣的合成纖維一同使用。作為在該纖維素纖維混合合成纖維的，即包含纖維素纖維的纖維產品，以它們的混紡紗、混紡織物、交織或針織物的形態存在。
該漿料作為在木材或其以外的纖維植物中以機械性、化學性或其中間方法獲得的纖維素纖維的集合體，可藉由壓縮該漿料並進行黏附來製備該基材。該有機合成纖維可以選自聚酯、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、乙烯-苯乙烯共聚物(ethylene-styrene,ES)、環烯烴(cycloolefin)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)、乙烯-醋酸-乙烯(ethylene-vinyl acetate,EVA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚碸(Polysulfone)、聚醯亞胺(polyimide,PI)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)、苯乙烯丙烯腈(Styrene-Acrylonitrile,SAN)、聚氨酯(Polyurethane,PU)中，具體地，可以包含聚乙烯醇等。
更加具體地，該多孔性基材可以包含由玻璃纖維(Glass Fiber)和漿料混合而被製備成紙狀的物質，作為市場上銷售的產品的範例 可以舉出韓國碳的GP-50G(基重為50 g/m2基準，根據需要可以調整)等，但本發明不局限於此。
該多孔性基材10的基重可以是約30 g/m2~約500 g/m2。基重意指每單位面積(1 m2)的該多孔性基材的品質(g)，該多孔性基材10維持上述範圍的基重而可以維持吸音性能，並且不存在由於重量增加過多而難以進行產品化或者製備成本過度上升的憂慮。此時，該多孔性基材10可以具有約0.1 mm~約7 mm的厚度，由於維持上述厚度，因而不存在作為多孔性基材的有效成分維持量降低或使用性降低並難以進行產品化的憂慮。
該多孔性基材10的平均氣孔度(Pore size)為約10 μm~約60 μm，進而在50 Pa壓力下的該多孔性基材10之空氣滲透率可以是約50 L/m2/s~約1200 L/m2/s。通常，由於多孔性基材的空氣滲透率低，有可能無法正常發揮隔熱效果或吸音效果。
因此，該多孔性基材的平均氣孔度和空氣滲透率維持上述範圍，從而可以確保吸音性能。具體地，呈現出如下特性：該多孔性基材10的空氣滲透率在於相對低值的範圍時，高頻帶的吸音性能優異，該多孔性基材10的空氣滲透率在於相對高值的範圍時，低頻帶的吸音性能有利，根據設計頻帶可以調節多孔性基材的空氣滲透率和平均氣孔度。
該微共振層20可以藉由印刷方式形成，並可以形成在該多孔性基材10上，並包括微共振層，從而可以包括用於有效降低噪音的共振器結構。
該微共振層為了維持共振器結構，可以包括用於貫通該微共振層之雙面的複數個吸音孔21。此時，由於包括該等吸音孔，而該吸音片具有隔音的功能，而且由於吸收內部產生的聲音，從而可以執行用於防止回聲的追加的功能。
普通的微共振層可以包括藉由穿孔、鑽孔、雷射、蝕刻等的沖孔方式形成的沖孔。但是，在藉由上述沖孔方式形成沖孔時，可能會產生微共振層的褶皺及撕裂現象，結果可能會使吸音片的吸音性能劣化。
與此相反，該微共振層20藉由印刷方式形成，此時可以包 括貫通該微共振層20之雙面的複數個吸音孔21，與在沖孔大小和沖孔比率等方面具有局限性的習知方式不同，可以按各別的頻帶調節吸音孔的直徑、相對於單位面積的吸音孔所占的比率及吸音孔與吸音孔之間的間隔。並且，如果藉由印刷方式可以連續生產包括複數個吸音孔21的微共振層20，結果，在生產吸音片或吸音板等的產品時可以降低費用。
具體地，在多孔性基材10的上部形成藉由層壓用於形成聚氯乙烯(PVC)溶膠等的微共振層的組合物的輪轉印刷方式形成微共振層，從而在生產習知的吸音片時可省略用於黏附多孔性基材與形成有沖孔的微共振層的步驟。
更加具體地，藉由穿孔、鑽孔、雷射、蝕刻等的沖孔方式，來形成習知的微共振層，這僅僅可以體現具有寬沖孔直徑和低沖孔率的微共振層。但是，如上所述，藉由印刷方式形成微共振層，從而具有較小的吸音孔直徑、較大的相對於單位面積的吸音孔所占的比率，並且能夠以最少的費用體現具有最大的共振器結構的微共振層。
該微共振層盡可能可以使用所有種類的聚合物，該微共振層可以由基於熱量而產生交聯反應的熱塑性原材料構成，並包含發泡物，從而可以由發泡物形成該微共振層。根據情況，還可以包含增塑劑、穩定劑、填充劑、固化催化劑、交聯劑、黏結劑、阻燃劑等。作為該熱塑性樹脂的具體的範例，可以包含選自氯乙烯溶膠、氨基甲酸乙酯類樹脂、丙烯酸類樹脂、乙烯類樹脂中的至少一種。
本發明的一實施例的吸音片100包括多孔性基材及形成有貫通微共振層之雙面的複數個吸音孔的微共振層，該吸音片具有在約200 Hz~2000 Hz頻率範圍的平均吸音率測定值為0.4以上的吸音性能。
吸音率在0與1之間，越接近1，吸音能力越好，普通吸音材料的吸音率為0.3左右，吸音率為0.4以上時可視為吸音能力顯著優異。一般以幾個頻率為基準來設定吸聲係數，並且平均此時的吸聲係數稱為平均吸音率，該吸音片的平均吸音率呈現出0.4以上的值，由此可知，吸音性能相當優異。
在100 Pa壓力下的該吸音片100之空氣滲透率可以是約50 L/m2/s~約1200 L/m2/s。此時，在100 Pa壓力下，吸音片的空氣滲透率維持上述範圍，從而確保規定的孔隙率(Porosity)的同時可以提高吸音性能。
具體地，在100 Pa壓力下的該吸音片之空氣滲透率小於約50 L/m2/s的情況下，在約1800 Hz以上的頻率範圍內可能使吸音性變差，在大於約1200 L/m2/s的情況下，在約1600 Hz以下的頻率範圍內可能使吸音性變差，而包括微多孔層的該吸音片維持上述空氣滲透率的範圍，從而可以顯著改善吸音性。
該吸音片為了吸收音響及噪音而在多個相異的領域中使用，可以使用於建築設計及可以在室內作為功能性吸音板來使用，可以作為汽車內外飾用材料來使用，具體地可以用於吸收來自汽車的發動機艙的音響及噪音。進而，可以使用於電器及電子裝備，吸音片的重量和費用隨著厚度的增加而增加，為了減少適用吸音片的裝備或產品的大小並節減費用，可以適當調節厚度和重量等來使用。
吸音片的製備方法
本發明的再一實施例提供一種吸音片的製備方法，該吸音片的製備方法包括以下步驟：提供一多孔性基材；藉由印刷方式在該多孔性基材的上部形成一微共振層；以及對該微共振層進行乾燥。
一般情況下，為了在吸音片形成吸音孔而具有由複數個沖孔板構成的傳送帶，或者藉由連續性的穿孔、鑽孔、雷射照射、蝕刻來形成沖孔，所形成的沖孔的直徑、沖孔率、沖孔間隔上具有相當的局限性。並且，在製備包括共振層的吸音片時，由於所形成的每個沖孔的數量所增加的費用，因而在製備程序上可能會降低有效性。
但是，該微共振層可以藉由印刷方式來形成，該印刷方式可以包含輪轉絲網印刷方式。該輪轉絲網印刷方式由於製備程序簡單且容易而不僅可以減少生產費用，而且使吸音孔的直徑最小化，由此使相對於單位面積的吸音孔所占的比率最大化，從而微共振層具有優異的共振器結構，可以確保吸音及隔音效果。
具體地，使用該輪轉絲網印刷方式來維持20 m/min以上的生產速度，從而可以大量生產該吸音片，由此可以提高吸音片的吸音性能。
請參閱第2圖，簡要表示了該輪轉絲網印刷方式。該輪轉絲網印刷方式在輪轉絲網輥注入用於形成微共振層的組合物，該輪轉絲網輥可以包括微吸音網。更加具體地，使多孔性基材經由後輥(Back Roll)與輪轉絲網輥之間，並借助藉由輪轉絲網方式在該多孔性基材的上部供給該組合物的方式，該微共振層可以具有包括自然地通過該微共振層之雙面的複數個吸音孔的共振器結構。
可以藉由該微吸音網來調節形成在多孔性基材的上部的吸音孔，具體地，該微吸音網可以按照各別頻帶來調節吸音孔的直徑、相對於單位面積的吸音孔所占的比率或吸音孔與吸音孔之間的間隔。
此時，如上所述，該微共振層可以包含選自氯乙烯溶膠、氨基甲酸乙酯類樹脂、丙烯酸類樹脂、乙烯類樹脂中的至少一種，並且還可以包含用於形成該微共振層的組合物。
以下，提出本發明的具體實施例。但是，以下記載的一些實施例僅用於具體例示或說明本發明，本發明並非局限於此。
實施例1
混合40%的纖維直徑為約5 μm~約20 μm、纖維長度為約1 mm~約50 mm的玻璃纖維、55%的漿料及5%的聚對苯二甲酸乙二酯纖維來製備為紙狀，將基重為80 g/m2的玻璃紙作為多孔性基材，藉由輪轉絲網方式在該多孔性基材的上部形成了微共振層。此時，使多孔性基材經由注入聚氯乙烯溶膠的輪轉絲網輥與後輥之間，該聚氯乙烯溶膠經過輪轉絲網所包含的微吸音網，從而在該多孔性基材的上部印刷形成有貫通微共振層之雙面的複數個吸音孔的微共振層，以此製備了吸音片。具體地，調節為，該吸音孔的直徑為0.5 mm，該吸音孔所占的比率為20%。
實施例2
除了在上述實施例1中將微共振層所包含的吸音孔的直徑調節為1.5 mm、將該吸音孔所占的比率調節為25%以外，以與上述實施例1相同的方式製備了吸音片。
實施例3
除了在上述實施例1中將微共振層所包含的吸音孔的直徑 調節為2.0 mm、將該吸音孔所占的比率調節為30%以外，以與上述實施例1相同的方式製備了吸音片。
實施例4
除了在上述實施例1中將微共振層所包含的吸音孔的直徑調節為1 mm、將該吸音孔所占的比率調節為35%以外，以與上述實施例1相同的方法製備了吸音片。
比較例1
切斷作為多孔性基材的聚對苯二甲酸乙二酯纖維之後進行混合，並對其執行針刺法(Needle punching)程序之後使其經由成型輥來製備薄片，將該薄片進行熱成型之後，經過冷卻、扳動過程來製備了厚度為4 mm的聚對苯二甲酸乙二酯纖維吸音片。
比較例2
除了在上述比較例1中使用玻璃纖維以外，以與比較例1相同的方法製備了厚度為0.3 mm的玻璃纖維吸音片。
比較例3
製備了包括藉由穿孔方式形成在厚度為2 mm的壓克力板上的沖孔(平均直徑為0.5 mm，沖孔率為2%)的壓克力吸音片。
比較例4
使用了如下的中密度纖維(MDF，Medium Density Fiber)吸音板：在多孔性木材的上部層壓厚度為0.3 mm的紋木，並包括藉由鑽孔方式形成在該紋木的沖孔(平均直徑為0.5 mm，沖孔率為2%)。
比較例5
使用了如下的壓克力吸音板：以15 mm的厚度在具有蜂窩結構的塑膠的上部、下部層壓厚度為2 mm的壓克力板，該壓克力板包括藉由雷射滲透方式形成的沖孔(平均直徑為0.5 mm，沖孔率為2%)。
<實驗例>吸音片的平均吸音率的測定 I．試驗方法
1．試驗法：管內法(KS F 2814)
2．測定裝備(裝備名：模型名(製備公司/製備局)
管內法：HM-02 I/O(Scein/S.KOREA)
3．測定溫度/濕度：(19.4，誤差範圍為0.3)℃/(59.4，誤差範圍為1.9)%R.H
該管內法為用於測定吸音物質的吸音率的方法，當平面波在 規定的方向垂直入射時測定而求出駐波。並且，作為可以在難以確保試樣時嘗試的簡易方法，可以在正確製備試樣的大小之後進行反覆試驗來得出將測定誤差最小化的結果。在本實驗例中，將背面空間設為50 mm來測定了相對於振動數的頻率。
<式>降噪係數=(a250+a500+a1000+a2000)/4
aX：X Hz的吸音率(X為數字)
在此，降噪係數是指，由於吸音材料的吸音率在各個頻率均不同，因此在敘述某一材料的吸音性能時需要代表該材料之吸音率的單一指數，如此以一個單一指數表達某一材料的吸音率的現象稱為降噪係數。
上述表3是測定實施例及比較例的多孔性基材之空氣滲透率(KS K 0570：2006試驗方法)及平均孔徑大小(Pore Size)(毛細管流動孔徑分析儀(Capillary Flow Porometer)/模型(Model)：CFP-1200 AEIL)、根據吸音片的空氣滲透率(KS K 0570：2006試驗方法)之平均吸音率的結果。
其結果，可以確認到，在該多孔性基材的纖維結構與實施例1~4相同的情況下，在100 Pa的壓力下的吸音片的空氣滲透率在約50 L/m2/s~1000 L/m2/s的範圍內，在200 Hz~2000 Hz的頻率範圍，吸音片的平均吸音率為0.4以上，具體為0.6以上。
與此相反，在比較例1及2的情況下，由與實施例1~4相異的結構的多孔性基材形成吸音片，且未單獨包括微共振層，難以在100 Pa的壓力下測定吸音片的空氣滲透率，測定到在200 Hz~2000 Hz的頻率範圍內，吸音片的平均吸音率小於0.4。進而，在比較例3的情況下，該吸音片為不包括多孔性基材而僅包括微共振層的吸音片，測定到在100 Pa的壓力下的吸音片的空氣滲透率小於50 L/m2/s，平均吸音率小於0.4，由此可知如果不包括多孔性基材而僅由微共振層則不能確保吸音片的透氣度和吸音率。
但是，在比較例4及5的情況下，雖然在如實施例1~4一樣的多孔性基材之上部單獨包括微共振層，而未藉由輪轉絲網方式形成微 共振層，而是藉由作為習知的沖孔方式的鑽孔、穿孔及雷射方法形成，在製備程序上生產速度也慢於實施例，並且測定出平均吸音率的實驗結果也小於0.4，由此可知，藉由作為印刷方式的輪轉絲網方式來形成微共振層的方法最有利於確保吸音性能。
並且，在比較例3~5中使用的吸音板所包含的沖孔之沖孔直徑為0.5 mm、沖孔率為2%，在相同的單位面積中，具有少於實施例的沖孔的數量，由此可以推出，與使用於比較例的沖孔形成的穿孔、鑽孔或雷射等的沖孔方式相比，在實施例1~4中使用的輪轉絲網印刷方式具有相對於單位面積較小的吸音孔直徑及較大的沖孔率。
綜上所述，藉由上述實驗例確認到，吸音片根據多孔性基材的結構成分及微共振層的有/無影響到空氣滲透率及吸音性能，即使吸音片或吸音板包括具有複數個吸音孔(沖孔)的微共振層，也根據微共振層的製備程序，具體地根據吸音孔(沖孔)的形成方法，而在吸音性能上存在差異，在藉由印刷方式的情況下，按照各別頻帶調節多種吸音孔的直徑或相對於單位面積的吸音孔所占的比率來使其種類多樣化。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧基材
20‧‧‧微共振層
21‧‧‧吸音孔
100‧‧‧吸音片

Claims (12)

  1. 一種吸音片，包括：一多孔性基材，在50Pa壓力下的該多孔性基材之空氣滲透率為50L/m2/s~1200L/m2/s；以及一微共振層，藉由印刷方式形成於該多孔性基材上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該微共振層包括貫通該微共振層之雙面的複數個吸音孔。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該微共振層包含選自氯乙烯溶膠、氨基甲酸乙酯類樹脂、丙烯酸類樹脂、乙烯類樹脂中的至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該多孔性基材包含選自玻璃纖維、纖維素纖維、漿料、有機合成纖維中的至少一種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該多孔性基材的基重為30g/m2~500g/m2。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該多孔性基材的平均氣孔度為10μm~60μm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中該吸音片具有在200Hz~2000Hz頻率範圍內的平均吸音率測定值為0.4以上的吸音性能。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之吸音片，其中在100Pa壓力下的該吸音片之空氣滲透率為50L/m2/s~1200L/m2/s。
  9. 一種吸音片的製備方法，包括以下步驟： 提供一多孔性基材，在50Pa壓力下的該多孔性基材之空氣滲透率為50L/m2/s~1200L/m2/s；藉由印刷方式在該多孔性基材的上部形成一微共振層；以及對該微共振層進行乾燥。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之吸音片的製備方法，其中該印刷方式包含輪轉絲網印刷方式。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之吸音片的製備方法，其中藉由在輪轉絲網輥注入用於形成該微共振層的組合物來執行該輪轉絲網印刷方式；該輪轉絲網輥包括微吸音網。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之吸音片的製備方法，其中該微吸音網按各別的頻帶能夠調節吸音孔的直徑、吸音孔相對單位面積所占的比率或吸音孔與吸音孔之間的間隔。
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