WO2018182177A1 - 강성 및 흡음성이 향상된 부직포와 이의 제조방법 및, 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 포함한 자동차 언더커버 - Google Patents

강성 및 흡음성이 향상된 부직포와 이의 제조방법 및, 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 포함한 자동차 언더커버 Download PDF

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WO2018182177A1
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WO
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filament
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undercover
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sound absorption
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조희정
이민호
박영신
정규인
최우석
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    • Y10T442/609—Cross-sectional configuration of strand or fiber material is specified
    • Y10T442/611—Cross-sectional configuration of strand or fiber material is other than circular

Definitions

  • the present invention relates to a nonwoven fabric having improved rigidity and sound absorption, a method for manufacturing the same, and an automobile undercover including the same. More particularly, the present invention relates to a nonwoven fabric which can be applied to an undercover of a vehicle by improving non-woven fabric including two or more kinds of polyester-based materials and release cross-section fibers while improving rigidity and sound absorption.
  • the automobile undercover is a thin plate-shaped component attached to the outermost layer of the vehicle floor, and is attached over the engine part or the floor front surface depending on the vehicle model. These undercovers are used to protect equipment under the vehicle from foreign objects occurring on the road surface, to prevent foreign objects from entering, and to absorb or block noise generated while driving.
  • the undercover is composed of layers of various materials, and is composed of nonwoven fabric (outer finish) / polypropylene film (PP film) / core (maintaining undercover shape and performing sound absorbing and soundproofing) / nonwoven fabric (inner finish). Consists of layers.
  • the undercover is laminated with materials forming each layer, laminated under high temperature and high pressure conditions to form a plate, and laminated with other materials depending on the shape of the mold and the product layer for each model. By molding at, the final product is produced.
  • the required characteristics of the undercover are basically morphology (stiffness), sound absorption and sound insulation, durability and heat resistance, and new materials are being developed to meet these required characteristics.
  • morphology morphology
  • sound absorption and sound insulation durability and heat resistance
  • new materials are being developed to meet these required characteristics.
  • rigidity is required to maintain its shape, and it should not be damaged or deformed by foreign objects such as stones, debris, water (rain), etc. It must maintain its shape in the heat generated from the engine, have excellent sound absorption and sound insulation, and have excellent moldability in the molding process to make the final product.
  • the core is one in which glass fibers are bonded by powder of polypropylene (PP) or polyethylene (PE).
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • the core material has been developed to the first generation of thermoplastic materials, the second generation of glass fibers and PP fibers, and the third generation of polyester composite materials.
  • Polyester (PET) composite material a third generation development product, is a product applied by pressing a nonwoven fabric composed of two kinds of short fibers (PET and adhesive PET) as a core, which is lightweight, reduced cost, harmless to human body, and recycled. This has the advantage of being a viable material.
  • the nonwoven fabric composed of short fibers has low rigidity compared to the glass fiber, which is an inorganic material, and lacks the property of maintaining a shape, and requires a large amount of binder material or surface processing to prevent damage and deformation from external foreign materials. There is this.
  • the materials used for the binder and the surface processing may cause problems such as exhaling toxic gases in case of fire, and there is a problem in that the flame retardant performance that should be used as a material attached to the lower part of the engine, particularly as an automobile material.
  • an object of the present invention is to provide a nonwoven fabric and an undercover for automobiles in which a sound absorbing performance is improved with rigidity by adjusting the type and structure of a polyester filament in a nonwoven fabric composed of polyester filaments.
  • the present invention is the first filament of the release cross-section of the polyester having a melting point of 250 °C or more and the circular cross-section of the polyester having a melting point of 180 °C or less
  • the release cross section has a "+" or "Y" shape
  • the content of the second filament is 10 to 50% by weight
  • a sound absorption coefficient MS341-23 Spec., @ 5,000 Hz ) Is 0.48 or less to provide a nonwoven fabric with improved rigidity and sound absorption.
  • the present invention is a long-fiber nonwoven fabric consisting of a first filament of a release cross-section of polyester having a melting point of 250 ° C. or more and a second filament of a polyester having a melting point of 180 ° C. or less, wherein the release cross-section has a shape of “+” or “Y”.
  • the content of the second filament is 10 to 50% by weight, and provides an automobile undercover including a nonwoven fabric having a sound absorption coefficient (MS341-23 Spec., @ 5,000 Hz) of 0.48 or less.
  • the present invention comprises the steps of preparing a release cross-section first filament of "+" or "Y" shape of the polyester having a melting point of 250 °C or more; Preparing a second filament from a polyester having a melting point of 180 ° C. or less; Mixing the first filament and the second filament so that the content of the second filament is 10 to 50% by weight, and preparing a nonwoven web using the mixed mixture; And hot-winding the nonwoven web at a temperature lower than a temperature for laminating the layers constituting the undercover and a temperature for forming the undercover in an undercover plate. .
  • the melting point of 250 °C or more to prepare a "+" or "Y" shaped cross-sectional first filament of the polyester; Preparing a second filament from a polyester having a melting point of 180 ° C. or less; Mixing the first filament and the second filament so that the content of the second filament is 10 to 50% by weight, and preparing a nonwoven web using the mixed mixture; Hot-winding the nonwoven web at a temperature lower than a temperature for laminating the layers constituting the undercover in an undercover plate and a temperature for forming the undercover to obtain a nonwoven fabric having improved rigidity and sound absorption; Stacking and laminating a polyester nonwoven fabric, a polypropylene film, a nonwoven fabric having improved rigidity and sound absorption, and a polyester nonwoven fabric into a plate; And inserting the plate into a molding mold to produce an undercover molded article of a desired shape.
  • the non-woven fabric has a high melting point filament having a release cross section, and the sound absorption is finally improved at the undercover of a car, and the filament having a high melting point filament having a release cross section at the undercover and a filament having a low melting point
  • the nonwoven fabric makes it possible to improve the rigidity of the undercover and the moldability of the undercover.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the criteria (outermost circle and the center circle) of the degree of release measurement in the "+" shaped cross section of the release cross-section filament according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a "Y" shaped cross-section filament according to an embodiment of the present invention.
  • Melting point may be carried out to prepare a first cross-section first filament with a polyester having a 250 °C or more.
  • the first filament is melted through a continuous extruder, discharged through a spinneret, solidified with cooling wind, and stretched at a spinning speed of 4,500 to 5,000 m / min using a high-pressure air drawing device, and 3 to 9 Manufactured to have denier fineness.
  • the release cross section has a "+” or "Y” shape, and the degree of release of the release cross section (diameter of the circle following the outermost line of the filament section / diameter of the center circle of the filament section) is 2.0 to It is preferable to make it 3.0.
  • the filaments constituting the nonwoven fabric of the present invention have a “+” or “Y” shaped release section, sound absorption of the nonwoven fabric can be improved.
  • the release degree of the release section is less than 2.0, the voids between the filaments are small, the porosity of the nonwoven fabric is low, and the thickness is low, so that the sound absorption may be deteriorated. This drops and "+” or "Y” The shape of the deformed section of the shape may not be maintained.
  • the second filament is prepared from a polyester having a melting point of 180 ° C. or less.
  • the second filament is melted through a continuous extruder and discharged through a circular spinning nozzle to solidify with a cooling wind, and then stretched at a spinning speed of 4,500 to 5,000 m / min using a high-pressure air drawing device. Manufactured to have a fineness of 3 to 9 deniers.
  • the nonwoven fabric of the present invention described below by the second filament may exhibit improved rigidity and formability in the manufacturing process of the undercover plate (the material of which each layer is stacked and laminated) or the molding process of the undercover. have.
  • the filament when the first filament and the second filament are less than 3 denier, the filament is thin, the strength is weak, and the number of filaments per unit area increases, so that the sound absorption worsens.
  • the long cooling length makes it difficult to produce commercially uniform nonwovens.
  • the first filament and the second filament may be mixed so that the content of the second filament is 10 to 50% by weight, and a nonwoven fabric may be prepared.
  • the mixture of the first filament and the second filament is 1,000 ⁇ 1,500g / m2 per unit area on the conveyor net Laminated in the form of a web (Web) by weight, the web is given a smoothness through a calendering process using a calender roll heated to 150 ⁇ 160 °C, the temperature for forming the lamination temperature and the undercover for the undercover plate Hot air of lower temperature (160 ⁇ 180 °C) is applied to the web
  • Nonwoven fabrics can be produced by allowing thermal bonding between filaments.
  • the conveyor net is formed while the web is processed while passing through the tenter-type hot air processor is 20 ⁇ 30 seconds.
  • the second filament is melted while hot air is applied and settled in the form of connecting between adjacent first filaments, the second filament is hardened in the form of connecting the first filament while exiting the hot air treatment at room temperature.
  • the nonwoven will have improved strength and stiffness.
  • the adhesion point (adhesion point) between the filaments is small, the stiffness required by the undercover does not appear, and when the content exceeds 50% by weight, the shape of the nonwoven fabric is maintained.
  • the ratio of the first filament, which serves to prepare the skeleton, may be reduced so that the rigidity may not appear.
  • the temperature of the hot air It is preferable that the temperature is lower than the temperature for manufacturing the undercover plate or molding the undercover, and more preferably, the temperature is lower than 10 ° C or lower but higher than 160 ° C. Outside the conditions of such a temperature, that is, the same as the temperature for forming the undercover plate or molding the undercover At higher temperatures, the second filament becomes heat setting. Therefore, since the second filament is not melted at the temperature for manufacturing the undercover plate or forming the undercover, the elongation for the adhesive role and the molding performance is not expressed, so the rigidity and the moldability may be reduced.
  • a polypropylene film is placed on a polyester nonwoven fabric
  • the nonwoven fabric of the present invention is placed on the core layer
  • the polyester nonwoven fabric is laminated thereon, and then under conditions of high temperature and high pressure. It can manufacture by laminating.
  • the polyester nonwoven fabric may use a nonwoven fabric made of ordinary polyethylene terephthalate fiber
  • the polypropylene film may use a conventional polypropylene film.
  • the undercover plate thus prepared is preheated and then put into a molding mold to produce an undercover molded article of a desired shape.
  • Melting polyethylene terephthalate with a melting point of 255 ° C is melted through a continuous extruder, discharged through a spinneret (the cross section of the spinneret is "+" shaped), solidified with a cooling wind, and a high-pressure air drawing device is used.
  • the first filament having a fineness of 8 deniers was prepared by stretching at a spinning speed.
  • the capillary hole of the spinneret was adjusted to prepare a first filament in the form of a "+" cross section having a degree of release of 2.0.
  • copolyester containing isophthalic acid as the copolymerization component and having a melting point of 180 ° C. and a spinneret equipped with a circular spinning nozzle, it has a fineness of 8 deniers in the same manner as in the preparation of the first filament.
  • a second filament of circular cross section was prepared.
  • the first filament and the second filament are mixed, but the mixture is mixed so that the content of the second filament is 30% by weight in the mixed mixture, and the mixture is in the form of a web at a weight of 1,300 g / m 2 per unit area on the conveyor net.
  • the web is laminated, and the smoothness is imparted through a calendering process using a calender roll heated to 140 ° C., and hot air at 160 ° C. is applied for 26 seconds in a tenter-type hot air processor, whereby the hot air treated nonwoven fabric is applied.
  • the web is laminated, and the smoothness is imparted through a calendering process using a calender roll heated to 140 ° C., and hot air at 160 ° C. is applied for 26 seconds in a tenter-type hot air processor, whereby the hot air treated nonwoven fabric is applied.
  • a tenter-type hot air processor whereby the hot air treated nonwoven fabric is applied.
  • a polypropylene film (a basis weight of 20 g / m 2, a thickness of 15 ⁇ m) was placed on a polyester nonwoven fabric (a basis weight of 20 g / m 2, a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 0.12 mm), and the hot air treated nonwoven fabric was placed thereon, and the polyester thereon again.
  • Nonwoven fabrics were laminated and laminated at high temperature (200 ° C.) and high pressure (80 kg / cm 2) to prepare plates.
  • the plate was preheated in a mold having an internal temperature of 200 ° C. for 60 seconds, and press-molded under a condition of a molding time of 1 minute and a thickness of 2.0 mm in a mold of a desired shape to prepare an undercover.
  • An undercover was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the degree of release of the first filament, the content of the second filament, and the temperature of the hot air were changed as in Table 1 below.
  • Test specimens of 100 cm2 size shall be taken and measured according to the method specified in Method A of ISO 9073-2 (Textiles-Test Methods for nonwovens).
  • MS341-23 Measured according to ASTM D5034 (Test Methods for Breaking Strength and Elongation of Textile fabric) under conditions of 25 mm ⁇ 150 mm, test speed 25 mm / min, and clamp spacing of 100 mm.
  • IS0 178 (Plastics-Dimension of Flexural Properties) A, the test piece is measured under conditions of 50mm ⁇ 150mm, test speed 5mm / min, and span length 100mm.
  • the sound absorption coefficient ( ⁇ ) is measured with a 840 mm ⁇ 840 mm specimen without an edge frame using an ALPHA CABIN instrument.
  • the filament departure at the inlet of drawing and drawing equipment is evaluated and evaluated.
  • Example 1 2.1 2362/2343 26/27 1131/1149 0.43 ⁇
  • Example 2 2.2 2150/2098 28 of 28 1074/1095 0.41 ⁇
  • Example 3 2.3 2265/2168 27/26 1098/1036 0.36 ⁇
  • Example 4 2.2 1892/1957 20/22 941/982 0.40 ⁇
  • Example 5 2.1 2756/2695 32/29 1265/1158 0.42 ⁇
  • Example 6 2.1 2195/2279 27/28 1117/1023 0.40 ⁇
  • Example 7 2.2 2305/2243 28/26 1064/1038 0.37 ⁇
  • Comparative Example 1 1.8 2235/2298 25/27 1029/1036 0.59 ⁇
  • Comparative Example 2 2.1 1134/1297 12/14 582/563 0.38 ⁇
  • Comparative Example 3 2.2 1032/1162 10/10 647/692 0.39 ⁇ Comparative Example 4 2.2 1568/1620 14/16 468/569 0.42 ⁇ Comparative Example 5 2.5 845/943 9/10 365
  • the nonwoven fabric according to the present invention is a long fiber made of a high melting point filament and a low melting point filament having a release cross section in the manufacture of the undercover In order to improve workability and formability by nonwoven fabric, it is applied to the undercover plate and undercover for automobiles.
  • nonwoven fabric according to the present invention is applied to the undercover for automobiles to improve sound absorption.

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Abstract

본 발명은 강성 및 흡음성이 향상된 부직포에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 2종류 이상의 폴리에스테르계 소재와 이형단면 섬유를 포함하여 부직포를 구성하여, 강성 및 흡음성이 향상되면서도 성형성도 향상되어 자동차 언더커버에 적용될 수 있는 부직포에 관한 것이다.

Description

강성 및 흡음성이 향상된 부직포와 이의 제조방법 및, 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 포함한 자동차 언더커버
본 발명은 강성 및 흡음성이 향상된 부직포, 이의 제조방법 및 이를 포함한 자동차 언더커버(Under Cover)에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 2종류 이상의 폴리에스테르계 소재와 이형단면 섬유를 포함한 부직포에 의해, 강성 및 흡음성이 향상되면서도 성형성도 향상되어, 자동차 언더커버에 적용될 수 있는 부직포에 관한 것이다.
자동차 언더커버는 자동차 바닥의 최외각 층에 부착되는 얇은 판 형태의 부품이며, 차종에 따라 엔진부 또는 바닥 전면에 걸쳐 부착된다. 이러한 언더커버는, 도로 노면에서 발생하는 이물로부터 자동차 하부의 장비들을 보호하고 이물의 유입을 방지하고 주행 중에 발생하는 소음의 흡음 또는 차음을 위해, 사용된다.
일반적으로 언더커버는 다양한 소재의 층(Layer)으로 구성되며, 부직포(외부 마감)/폴리프로필렌 필름(PP Film)/코어(언더커버 형태 유지와 흡·차음 기능 수행)/부직포(내면 마감)의 층으로 이루어진다. 이러한 언더커버는, 각각의 층을 이루는 소재들을 적층하고, 고온·고압 조건에서 합지하여 플레이트(Plate) 형태로 만들고, 차종별 금형 형태 및 제품 층의 구성에 따라 다른 소재들과 합지하고, 고온·고압에서 성형하는 것에 의해, 최종 제품으로 제조된다.
최근 자동차에서 경량화, 원가 절감, 승차감 향상을 위한 개발이 활발히 진행됨에 따라 언더커버도 이에 대응하여 개발이 진행되고 있다. 언더커버의 요구 특성은 기본적으로 형태유지성(강성), 흡·차음 기능, 내구성, 내열성이며, 이러한 요구 특성을 충족하기 위해 새로운 소재의 개발이 진행되고 있다. 이러한 요구 특성의 예로서, 언더커버가 자동차 바닥에 부착되었을 때에 그 형태를 유지하기 위한 강성이 필요하며, 돌, 파편, 물(비) 등과 같은 외부의 이물에 의해 훼손 또는 변형이 되지 않아야 하며, 엔진에서 발생하는 열에도 형태를 유지하며, 흡·차음 기능이 우수하며, 최종 제품을 만드는 성형 공정에서 성형성이 우수하여야 한다.
언더커버를 구성하는 층 중에서 코어는 유리 섬유(Glass Fiber)가 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)의 파우더(Powder)에 의해 접착된 것이 사용되고 있다. 유리 섬유는 단위 중량이 높으며, 제조과정에서 파편이 많이 발생하고, 그 파편이 호흡기 등을 통해 인체의 내부로 침입하여 인체에 유해한 영향을 주는 위험성이 있다. 이에 따라 유리 섬유를 대체할 새로운 소재의 개발이 활발히 진행되고 있다.
코어용 소재의 개발은, 열가소성 소재에 의한 제1세대, 유리 섬유 및 PP 섬유에 의한 제2세대, 폴리에스테르 복합소재에 의한 제3세대까지 개발이 진행되어 왔다. 제3세대 개발품인 폴리에스테르(PET) 복합소재는, 2종의 단섬유(PET 및 접착제 역할의 PET)로 구성된 부직포를 압착 성형하여 코어로 적용한 제품으로, 경량화, 원가 절감, 인체 무해성, 재활용이 가능한 소재로의 장점을 가지고 있다.
그러나 단섬유로 구성된 부직포는 무기물 소재인 유리 섬유 대비 강성이 낮아 형태를 유지하는 특성이 부족하며, 외부의 이물로부터 훼손 및 변형을 막기 위해 다량의 바인더 소재를 사용하거나 표면 가공을 하여야 하는 등의 문제점이 있다. 바인더 및 표면 가공에 사용되는 소재들은 화재시 유독 가스를 내뿜는 등의 문제점이 발생할 수 있으며, 자동차 소재로서 특히 엔진 아랫부분에 부착되는 소재로서 가져야 할 난연성능이 부족한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 폴리에스테르 필라멘트로 구성된 부직포에서 폴리에스테르 필라멘트의 종류와 구조를 조정하여 강성과 함께 흡음 성능이 향상된 부직포와 자동차용 언더커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르에 의한 이형단면 형태의 제1필라멘트 및 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르에 의한 원형단면 형태의 제2필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에서, 상기 이형단면은 "+" 또는 "Y" 모양이고, 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%이며, 흡음계수(MS341-23 Spec., @5,000Hz)가 0.48 이하인 것을 특징으로 하는 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 이형단면 제1필라멘트 및 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에서, 상기 이형단면은 "+" 또는 "Y"의 모양이고, 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%이고, 흡음계수(MS341-23 Spec., @5,000Hz)가 0.48 이하인 부직포를 포함한 자동차 언더커버를 제공한다.
또한, 본 발명은 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르로 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면 제1필라멘트를 제조하는 단계; 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르로 제2필라멘트를 제조하는 단계; 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하고 이렇게 혼합된 혼합물로 부직포 웹을 제조하는 단계; 및 언더커버용 플레이트에서 언더커버를 구성하는 층들을 합지하는 온도 및 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 온도에서 상기 부직포 웹을 열풍처리하는 단계;를 포함한 강성 및 흡음성이 향상된 부직포의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르로 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면 제1필라멘트를 제조하는 단계; 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르로 제2필라멘트를 제조하는 단계; 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하고 이렇게 혼합된 혼합물로 부직포 웹을 제조하는 단계; 언더커버용 플레이트에서 언더커버를 구성하는 층들을 합지하는 온도 및 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 온도에서 상기 부직포 웹을 열풍처리하여 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 얻는 단계; 폴리에스테르 부직포, 폴리프로필렌 필름, 상기 강성 및 흡음성이 향상된 부직포 및 폴리에스테르 부직포를 차례로 적층하고 합지하여 플레이트로 제조하는 단계; 및 상기 플레이트를 성형금형에 투입하여 원하는 형태의 언더커버 성형물을 제작하는 단계;를 포함한 자동차 언더커버의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 부직포에서 이형단면을 가지는 고융점의 필라멘트에 의해 최종적으로 자동차 언더커버에서 흡음성이 향상되고, 언더커버에서 이형단면을 가지는 고융점의 필라멘트와 저융점의 필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에 의해 언더커버의 강성과 언더커버의 성형성이 향상되는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이형단면 필라멘트의 "+" 모양의 단면에서 이형도 측정의 기준(최외곽 원 및 중심 원)을 표시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, "Y" 모양의 이형단면 필라멘트를 나타낸 모식도이다.
본 발명의 부직포 및 자동차용 언더커버의 제조방법을 아래에서 상세히 설명한다.
융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르로 이형단면 제1필라멘트를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
제1필라멘트는, 상기 폴리에스테르를 연속 압출기를 통해 용융시키고 방사구금을 통해 토출시키고 냉각풍으로 고화시키고 고압의 공기 연신장치를 이용하여 4,500~5,000m/min의 방사속도로 연신하여, 3 ~ 9 데니어의 섬도를 가지도록 제조한다.
이때 방사구금의 모세공을 조절하여 상기 이형단면은 "+" 또는 "Y" 모양이고, 이형단면의 이형도(필라멘트 단면의 최외곽선을 이은 원의 지름 / 필라멘트 단면의 중심 원의 지름)가 2.0~3.0이 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포를 구성하는 필라멘트가 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면을 가짐으로써 부직포의 흡음성이 향상될 수 있다. 이때 이형단면의 이형도가 2.0 미만이면 필라멘트 사이의 공극이 작아 부직포에서 공극율이 낮아지고 후도가 낮아져 흡음성이 나빠질 수 있으며, 3.0을 초과할 경우에 높은 이형도로 방사할 때에 절사가 자주 발생하여 방사 생산성이 저하하고 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면의 형태가 유지되지 않을 수 있다.
융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르로 제2필라멘트를 제조하는 단계를 실시한다.
상기 제2필라멘트는 상기 폴리에스테르를 연속 압출기를 통해 용융시키고 원형의 방사 노즐을 통해 토출하여 냉각풍으로 고화시킨 다음에 고압의 공기 연신장치를 이용하여 4,500~5,000m/min의 방사속도로 연신하여, 3 ~ 9 데니어의 섬도를 가지도록 제조한다.
상기 제2필라멘트에 의해 후술하는 본 발명의 부직포가, 언더커버용 플레이트(각각의 층을 이루는 소재들을 쌓아 합지한 것)로의 제조과정 또는 언더커버의 성형과정에서, 향상된 강성 및 성형성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 부직포에서 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트가 3 데니어 미만일 경우에 필라멘트가 가늘고 강도가 약하며 단위 면적당 필라멘트 수가 많아지기 때문에 흡음성이 나빠지고, 반대로 9 데니어를 초과할 경우에 필라멘트의 결정화를 위한 냉각 길이가 길어져 부직포를 상업적으로 균일하게 제조하기 어렵다.
상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하고, 이렇게 혼합된 혼합물로 이루어진 부직포를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 제1필라멘트 및 제2필라멘트의 혼합물이 컨베이어 네트 위에 단위면적당 1,000~1,500g/㎡ 중량으로 웹(Web)의 형태로 적층되고, 상기 웹은 150~160℃로 가열된 캘린더 롤을 이용한 캘린더 공정을 거쳐 평활성이 부여되고, 언더커버용 플레이트를 위한 합지 온도 및 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 온도(160~180℃)의 열풍을 상기 웹에 가하여 필라멘트 사이의 열접착이 이루어지도록 함으로써 부직포가 제조될 수 있다.
상기 열풍이 상기 웹의 상부에서 하부로 웹을 통과하여 지나가면서 열이 웹에 가해져 부직포가 제조된다. 이때 웹이 형성된 컨베이어 네트가 텐터(Tenter) 형태의 열풍 처리기를 통과하면서 처리되는 시간은 20~30초이다. 열풍이 가해지는 동안 제2필라멘트가 용융되고 인근의 제1필라멘트 사이를 연결하는 형태로 자리 잡은 후, 열풍 처리가 끝나 상온으로 나오면서 제1필라멘트 사이를 연결한 형태로 제2필라멘트가 굳음에 의해, 부직포가 향상된 강도 및 강성을 가지게 된다.
이때 상기 혼합물에서 제2필라멘트의 함량이 10 중량% 미만인 경우에 필라멘트 사이의 접착점(adhesion point)이 적어 언더커버에서 요구하는 강성이 나타나지 않고, 50 중량%를 초과하는 경우에 부직포의 형태를 유지하도록 골격을 갖추는 역할을 하는 제1필라멘트의 비율이 감소하여 오히려 강성이 나타나지 않을 수 있다.
이때 상기 열풍의 온도는 언더커버용 플레이트 제조 또는 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 것이 바람직하고, 좀 더 바람직하게는 상기 온도보다 10℃ 이하로 낮되 160℃ 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 온도의 조건을 벗어나면 즉, 언더커버용 플레이트 제조 또는 언더커버를 성형하는 온도와 동일하거나 보다 높은 온도에서는, 제2필라멘트가 열고착(Heat Setting)이 된다. 따라서 언더커버용 플레이트 제조 또는 언더커버를 성형하는 온도에서 제2필라멘트가 용융되지 않아 접착제 역할과 성형 성능을 위한 신율이 발현되지 않으므로 강성과 성형성이 저하될 수 있다.
본 발명의 언더커버용 플레이트는, 폴리에스테르 부직포 위에 폴리프로필렌 필름을 놓고, 그 위에 코어층의 소재로 본 발명의 부직포를 놓고, 다시 그 위에 폴리에스테르 부직포를 적층한 다음에 고온·고압의 조건으로 합지하여 제조할 수 있다.
이때 상기 폴리에스테르 부직포는 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 부직포를 사용할 수 있고, 상기 폴리프로필렌 필름은 통상의 폴리프로필렌 필름을 사용할 수 있다.
이렇게 제조된 언더커버용 플레이트를 예열한 후에 성형금형에 투입하여 원하는 형태의 언더커버 성형물을 제작할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예와 비교예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
[실시예 1]
융점이 255℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 연속 압출기를 통해 용융시키고 방사구금(방사 노즐의 단면이 "+" 모양)을 통해 토출시키고 냉각풍으로 고화시키고 고압의 공기 연신장치를 이용하여 5,000m/min의 방사속도로 연신하여 8 데니어의 섬도를 가지는 제1필라멘트를 제조하였다.
이때 방사구금의 모세공을 조절하여 이형도가 2.0인 "+" 단면 형태로 제1필라멘트로 제조하였다.
공중합 성분으로 이소프탈산을 함유하고 융점이 180℃인 공중합 폴리에스테르를 이용하고 원형 방사 노즐이 구비된 방사구금을 통한 것을 제외하고는, 상기 제1필라멘트의 제조와 동일한 방법으로 8 데니어의 섬도를 가지는 원형단면의 제2필라멘트를 제조하였다.
상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하되 혼합된 혼합물에서 제2필라멘트의 함량이 30 중량%가 되도록 혼합하고, 상기 혼합물이 컨베이어 네트 위에 단위면적당 1,300g/㎡ 중량으로 웹(Web)의 형태로 적층되고, 상기 웹은 140℃로 가열된 캘린더 롤을 이용한 캘린더 공정을 거쳐 평활성이 부여되고, 텐터(Tenter) 형태의 열풍처리기에서 160℃의 열풍이 26초 동안 가해짐으로써, 열풍처리된 부직포가 제조되었다.
이후 폴리에스테르 부직포(평량 20g/㎡, 두께 0.12mm의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포) 위에 폴리프로필렌 필름(평량 20g/㎡, 두께 15㎛)을 놓고, 그 위에 상기 열풍처리 부직포를 놓고, 다시 그 위에 폴리에스테르 부직포를 적층하고 고온(200℃)·고압(80㎏/㎠)으로 합지하여 플레이트를 제조하였다.
이후 상기 플레이트를 내부온도가 200℃인 금형에서 60초간 예열하고, 원하는 형태의 성형금형에서 성형시간 1분, 두께 2.0mm의 조건으로 프레스 성형하여 언더커버를 제조하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 7], [비교예 1] 내지 [비교예 5]
상기 실시예 1에서 상기 제1필라멘트의 이형도, 제2필라멘트의 함량, 열풍의 온도를 하기 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 언더커버를 제조하였다.
구분 제1필라멘트의 이형도 제2필라멘트의 함량 열풍의 온도
실시예 1 2.1 30 160
실시예 2 2.5 30 160
실시예 3 2.8 30 160
실시예 4 2.5 10 160
실시예 5 2.5 50 160
실시예 6 2.5 30 160
실시예 7 2.9 30 160
비교예 1 1.0 30 160
비교예 2 2.5 5 160
비교예 3 2.5 60 160
비교예 4 2.5 30 180
비교예 5 3.2 30 160
실시예 6, 7의 제1필라멘트의 단면은 "Y" 형태의 모양임
상기 실시예와 비교예에서 제조한 시료를 이용하여 하기의 평가방법을 이용하여 특성을 평가하고 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
<평가방법>
1. 후도(단위 mm)
ISO 9073-2(Textiles - Test Methods for nonwovens)의 방법 A에서 규정한 방법에 따라 100㎠ 크기의 시험편을 채취하여 측정한다.
2. 인장강도(N)
MS341-23 : ASTM D5034(Test Methods for Breaking Strength and Elongation of Textile fabric)에 따라 시험편의 크기 25mm × 150mm, 시험속도 25mm/min, 클램프 간격 100mm의 조건으로 측정한다.
3. 굴곡강도(N), 굴곡탄성률(MPa)
MS341-23 : IS0 178(Plastics - Dimension of Flexural Properties) A법에 따라 시험편의 크기 50mm × 150mm, 시험속도 5mm/min, Span 길이 100mm의 조건으로 측정한다.
4. 흡음성
MS341-23 : IS0 R 354(Acoustics - Measurement of absorption in a reverberation room)에 따라 ALPHA CABIN 장비를 이용하여 테두리 프레임이 없는 840mm × 840mm의 시험편으로 흡음계수(α)를 측정한다.
5. 방사성
부직포 제조를 위한 방사 공정에서 시간별 절사 및 연신장비의 입구에서 필라멘트 이탈수를 측정하여 평가한다.
(평가기준, ○: 0개 발생, △: 1~10개 발생, ×: 10개 이상 발생)
구분 후도(mm) 플레이트인장강도MD/CD(N) 플레이트굴곡강도MD/CD(N) 플레이트굴곡탄성률MD/CD(MPa) 흡음성(at 5,000Hz) 필라멘트 방사성
MS341-23Spec.* 1840 / 2050이상 17 / 19이상 750 / 920이상 0.48이하
실시예 1 2.1 2362 / 2343 26 / 27 1131 / 1149 0.43 ○
실시예 2 2.2 2150 / 2098 28 / 28 1074 / 1095 0.41 ○
실시예 3 2.3 2265 / 2168 27 / 26 1098 / 1036 0.36 ○
실시예 4 2.2 1892 / 1957 20 / 22 941 / 982 0.40 ○
실시예 5 2.1 2756 / 2695 32 / 29 1265 / 1158 0.42 ○
실시예 6 2.1 2195/2279 27/28 1117/1023 0.40 ○
실시예 7 2.2 2305/2243 28/26 1064/1038 0.37 ○
비교예 1 1.8 2235 / 2298 25 / 27 1029 / 1036 0.59 ○
비교예 2 2.1 1134 / 1297 12 / 14 582 / 563 0.38 ○
비교예 3 2.2 1032 / 1162 10 / 10 647 / 692 0.39 ○
비교예 4 2.2 1568 / 1620 14 / 16 468 / 569 0.42 ○
비교예 5 2.5 845 / 943 9 / 10 365 / 525 0.34 △
*한국 현대자동차의 자동차 언더커버 규격
표 2의 결과로부터, 자동차 언더커버용 플레이트의 코어층에 본 발명에 따른 실시예의 부직포를 사용하는 경우에 플레이트에서 요구하는 기계적 특성과 흡음성 특성이 함께 충족되는 것이 확인된다.
부직포를 구성하는 제1필라멘트의 이형단면의 이형도가 작을 경우에 흡음성이 향상되지 않고(비교예 1), 이형도가 클 경우에 필라멘트의 방사성이 저하되며(비교예 5), 저융점의 제2필라멘트의 함량이 증가할수록 굴곡탄성률을 포함한 강도가 향상되다가 본 발명의 상한치를 초과한 60 중량% 함유의 경우(비교예 3)에 오히려 강도가 급격히 저하되는 것이 확인된다.
또한, 부직포의 열풍처리의 온도를 높일 경우에 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡탄성률이 급격히 저하하여(실시예 2와 비교예 4 참조) 플레이트에서 요구하는 기계적 특성을 충족하지 못하게 되는데, 이는 저융점의 제2필라멘트가 열고착되어 플레이트에서 층간 접착력을 충분히 발휘하지 못하는 것에 기인한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 부직포는, 언더커버 제조에서 이형단면을 가지는 고융점의 필라멘트와 저융점의 필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에 의해 가공성 및 성형성을 향상시키기 위해, 자동차용 언더커버용 플레이트 및 언더커버에 적용된다.
또한, 본 발명에 따른 부직포는 흡음성을 향상하기 위해, 자동차용 언더커버에 적용된다.

Claims (6)

  1. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르에 의한 이형단면 형태의 제1필라멘트 및 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르에 의한 원형단면 형태의 제2필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에서, 상기 이형단면은 "+" 또는 "Y" 모양이고, 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%이며, 흡음계수(MS341-23 Spec., @5,000Hz)가 0.48 이하인 것을 특징으로 하는 강성 및 흡음성이 향상된 부직포.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이형단면의 이형도(필라멘트 단면의 최외곽선을 이은 원의 지름 / 필라멘트 단면의 중심 원의 지름)가 2.0~3.0인 것을 특징으로 하는 강성 및 흡음성이 향상된 부직포.
  3. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르의 이형단면 제1필라멘트 및 융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르의 제2필라멘트로 이루어진 장섬유 부직포에서, 상기 이형단면은 "+" 또는 "Y" 모양이고, 상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%이고, 흡음계수(MS341-23 Spec., @5,000Hz)가 0.48 이하인 부직포를 포함한 자동차 언더커버.
  4. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르로 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면 제1필라멘트를 제조하는 단계;
    융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르로 제2필라멘트를 제조하는 단계;
    상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하고 이렇게 혼합된 혼합물로 부직포 웹을 제조하는 단계; 및
    언더커버용 플레이트에서 언더커버를 구성하는 층들을 합지하는 온도 및 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 온도에서 상기 부직포 웹을 열풍처리하는 단계;를
    포함한 강성 및 흡음성이 향상된 부직포의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 이형단면의 이형도(필라멘트 단면의 최외곽선을 이은 원의 지름 / 필라멘트 단면의 중심 원의 지름)가 2.0~3.0인 것을 특징으로 하는 강성 및 흡음성이 향상된 부직포의 제조방법.
  6. 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르로 "+" 또는 "Y" 모양의 이형단면 제1필라멘트를 제조하는 단계;
    융점이 180℃ 이하인 폴리에스테르로 제2필라멘트를 제조하는 단계;
    상기 제2필라멘트의 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 상기 제1필라멘트와 제2필라멘트를 혼합하고 이렇게 혼합된 혼합물로 부직포 웹을 제조하는 단계;
    언더커버용 플레이트에서 언더커버를 구성하는 층들을 합지하는 온도 및 언더커버를 성형하는 온도보다 낮은 온도에서 상기 부직포 웹을 열풍처리하여 강성 및 흡음성이 향상된 부직포를 얻는 단계;
    폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포, 폴리프로필렌 필름, 상기 강성 및 흡음성이 향상된 부직포 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 차례로 적층하고 합지하여 플레이트로 제조하는 단계; 및
    상기 플레이트를 성형금형에 투입하여 원하는 형태의 언더커버 성형물을 제작하는 단계;를 포함한 자동차 언더커버의 제조방법.
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