KR100603424B1 - 다층구조 섬유계 난연흡음판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경량음 및 중량음에 대한 흡음성이 우수하고 난연성 및 시공성이 뛰어난 흡음판에 관한 것으로, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지로 이루어진 내층부(10); 열가소성 합성수지가 보강섬유 내에 혼합용융된 중간층부(20); 및 외부장식재로 이루어진 표층부(30);로 구성되며, 상기 다층구조 흡음판은 난연재로 난연처리된 것을 특징으로 한다. 중간층부(20)는 저밀도흡음층(22), 중밀도흡음층(24) 및 고밀도흡음층(26)이 다중으로 적층되어 복합섬유매트로 구성되는 바, 저밀도흡음층(22)은 폴리프로필렌 섬유 20 ~ 40 중량부 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60 ~ 80 중량부로 구성되어 저음을 흡수하고, 중밀도흡음층(24)은 상기 폴리프로필렌 섬유 41 ~ 59 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 41 ~ 59 중량부로 구성되어 중음을 흡수하며, 고밀도흡음층(26)은 상기 폴리프로필렌 섬유 60 ~ 80 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 20 ~ 40 중량부로 구성되어 고음을 흡수한다. 이에 따라, 본 다층구조 섬유계 난연흡음판은 흡차음 성능과 난연성이 우수한 특징이 있으며, 열가소성 수지를 사용함으로서 재활용이 용이하고, 공정을 단순화하고 생산효율을 극대화함으로써 에너지절감 효과가 큰 장점이 있다.
보강섬유, 열가소성, 방염, 난연
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 난연처리 공정 전의 다층구조 섬유계 흡음판의 바닥충격음 레벨측정 결과를 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10 : 내층부
20 : 중간층부
22 : 저밀도흡음층
24 : 중밀도흡음층
26 : 고밀도흡음층
30 : 표층부
본 발명은 흡음판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축내장 마감재, 바닥재, 벽면재 등으로 사용되는 시공성, 공정성, 난연성 및 흡차음성이 우수한 다층구조 섬유계 난연흡음판에 관한 것이다.
산업발달이 가속화됨에 따라 소음으로 인한 피해가 증가되고 있으며 이에 따라 각종 흡음재의 개발이 시도되어 왔다. 종래의 흡음재로서는 주로 폐타이어칩, 코르크, 발포고무 등이 사용되어 왔으나, 이러한 흡음재료는 가격이 저렴하고 환경친화적인 장점이 있으나 충진두께가 불일정하며 작업속도를 저하시키며 크랙이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 코르크나 발포고무의 경우 충진두께가 일정하고 시공성이 우수한 장점이 있으나, 공정이 복잡하고 틈새가 분리되며 크랙이 생기는 문제점이 역시 발생하였다.
보다 진보된 기술로서는 합성수지에 보강섬유를 혼합하는 방법이 알려져 있다. 장섬유상에 보강섬유를 합성수지 내에 분포시키는 방법과 보강섬유를 mm단위 이하로 미세한 단섬유로 가공하여 합성수지 내에 분말상으로 분산시켜서 사출 또는 압출가공용 복합재료를 제조하는 방법을 들 수 있다.
장섬유 상태의 보강섬유를 사용하는 예로서는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastic) 재료의 가공방법과 같이 유리섬유를 제품의 형틀 속에 깔아두고 그 위에 열경화성 플라스틱 수지를 도포하여 경화시키는 방법과 GMT(glass mat thermoplastics)처럼 보강섬유인 유리섬유를 제직하거나 부직포 상태로 가공하여 소재의 보강심재로 사용하는 방법이 있는 바, 전자의 경우 중량이 큰 단점이 있다. 미세한 단섬유의 보강섬유 사례는 일반적인 사출용 또는 압출용 수지의 고강성 특수 그레이드로 콤파운딩하여 사용한다.
상기와 같이 장섬유상의 보강섬유를 합성수지 내에 분포시키는 방법은 균일한 분포가 이루이지지 않아 분산이 약하며 장섬유가 스크류상에 막히는 문제점이 있다. 보강섬유를 분말상으로 분산시키는 방법은 섬유의 강도가 약하며 외부의 충격으로부터 완충작용이 약한 문제점이 있었다.
또한, 보다 진보된 기술로서는 본 출원인이 출원하여(출원번호 제20-2003-0003932호) 등록받은 바 있는 다층구조 섬유계 흡음판이 공지된 바 있지만, 상기 흡음판은 흡차음 성능에 있어서는 우수하지만 난연성이 약한 문제가 있으며 이에 따라 화재시 유독가스가 발생하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 경량음 및 중량음에 대한 흡음성이 우수하고 난연성이 뛰어난 다층구조 섬유계 난연흡음판을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지로 이루어진 내층부(10)와, 열가소성 합성수지가 보강섬유 내에 혼합용융된 중간층부(20)와, 외부장식재로 이루어진 표층부(30)로 구성되는 다층구조 섬유계 흡음판에 있어서, 상기 흡음판은 난연재로 함침처리된 것을 특징으로 하는 다층구조 섬유계 난연흡음판에 의하여 달성된다.
상기와 같은 멀티층으로 구성된 중간층부(20)는 열가소성 합성수지와 보강섬 유의 비율에 따라 저밀도, 중밀도 및 고밀도로 다중적층하여 이를 고온고압의 롤에 통과시킴으로써 제조되며, 이에 따라 저음, 중음, 고음을 모두 흡수하는 기능을 갖춘 흡음판을 생산하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 내층부(10)에 고무재질의 에틸렌비닐 아세테이트 수지를 사용하므로써 외부의 충격음에 대하여도 완충작용을 하며, 다층구조 흡음판에 난연재로 함침처리함으로써 난연성이 우수한 특성을 갖는 난연흡음판을 생산하고자 한다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다층구조 섬유계 난연흡음판은 내층부(10), 중간층부(20) 및 표층부(30)로 구성되어 있다. 상기 내층부(10)는 에틸렌비닐 아세테이트 수지와 같은 고무재질로 이루어져 있다.
상기 중간층부(20)는 매트릭스 수지인 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드 등의 열가소성 합성수지와 이보다 녹는점이 높은 보강섬유가 혼합된 복합섬유매트로 이루어진다.
상기 표층부(30)는 외장재 또는 마감재로서, 방염천이나 두꺼운 종이재질 등의 장식재로 구성된다.
상기 다층구조 흡음판은 취소 안티몬계 난연재, 유기인계 난연재, 무기금속 수화물계 난연재, Mo-Sn계 복산화물 난연재 또는 실리콘계 난연재 등으로 난연처리 됨으로써 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판이 완성된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중간층부(20)는 저밀도흡음층(22), 중밀도흡음층(24) 및 고밀도흡음층(26)이 다중으로 적층되어 있다.
상기 저밀도흡음층(22)은 상기 열가소성 합성수지의 일 예로서 폴리프로필렌 섬유 20 ~ 40 중량부 및 상기 보강섬유의 일 예로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60 ~ 80 중량부로 구성된다. 상기 중밀도흡음층(24)은 상기 폴리프로필렌 섬유 41 ~ 59 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 41 ~ 59 중량부로 구성된다. 상기 고밀도흡음층(26)은 상기 폴리프로필렌 섬유 60 ~ 80 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 20 ~ 40 중량부로 구성된다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 결합 및 작용에 대하여 설명하기로 한다.
상기 내층부(10)는 충격음을 흡수하기 위하여 에틸렌비닐 아세테이트 고무를 사용하였다.
상기 중간층부(20)는 저밀도흡음층(22), 중밀도흡음층(24) 및 고밀도흡음층(26)이 다중으로 적층되어 복합섬유매트로 구성되는 바, 상기 복합섬 유매트는 강화섬유를 입체적인 방향에서 균일하게 분포될 수 있도록 여러 개의 바늘이 다량 분포된 바늘판을 통하여 니들펀치의 타공공정을 거치게 된다. 이는 강화섬유가 혼합된 복합섬유매트에 밀도를 높이고 균일 분산이 이루어지도록 하기 위함이다. 이 때 타공회수는 분당 500 ~ 1000회로 섬유의 특성과 혼합된 섬유의 조성에 따라 섬유의 이동속도와 타공회수를 조정하여 재료의 중량과 두께 분포를 조정할 수 있다.
다음 공정인 용융공정을 거치는 바, 강화섬유는 그대로 섬유상으로 존재하면서 매트릭스 섬유만 용융될 수 있도록 120 ~ 250℃의 고온과 고압롤을 통과시킨다. 이에 따라 열가소성 수지는 용융되어 존재하며 그 중에 혼합된 강화섬유는 섬유상으로 수지 내에 존재하게 되어 고강도, 고강성의 열가소성 복합소재가 제조된다. 이는 열가소성 수지와 강화섬유와의 녹는점이 차이나는 원리를 이용한 것이다.
본 발명에서는 열가소성 수지로서는 폴리프로필렌 섬유를 사용하였으며, 강화섬유로서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 사용하였다. 본 발명에서는 저음, 중음, 고음 각각의 음을 분리 흡수시키기 위하여 상기 섬유들의 밀도차에 따라 저밀도, 중밀도, 고밀도의 다중층으로 적층한 후 이를 니들로 타공하여 용융하였다.
즉, 저밀도흡음층(22)은 폴리프로필렌 섬유 20 ~ 40 중량부 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 60 ~ 80 중량부로 구성되어 저음을 흡수하고, 중밀도흡음층(24)은 상기 폴리프로필렌 섬유 41 ~ 59 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 41 ~ 59 중량부로 구성되어 중음을 흡수하며, 고밀도흡음층(26)은 상기 폴리프로필렌 섬유 60 ~ 80 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 20 ~ 40 중량부로 구성되어 고음을 흡수한다.
본 발명에 따른 난연처리 공정 전의 다층구조 섬유계 흡음판에 대한 바닥충격음 레벨을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 다층구조 섬유계 흡음판은 경량음이나 중량음 모두 1급 공동주택이나 2급 학회 권장사항의 레벨보다도 낮게 측정됨을 알 수 있다.
표 1에서는 종래에 사용된 흡음재와 본 발명에 따른 난연처리 공정 전의 다층구조 섬유계 흡음판의 장, 단점을 비교하여 나타내었으며, 표 2에서는 상기 다층구조 섬유계 흡음판의 각종 물성평가 결과를 나타내었다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 실시예 | |
| 주 재료 | 타이어칩 | 코르크 | 발포고무 | PET 섬유 | 표층:방염천 중간층:PET/PP 혼섬 내층:EVA 고무 |
| 설치 방식 | 습식,건식 | 건식 | 건식 | 건식 | 건식 |
| 장점 | 가격 저렴 환경친화적 틈새시공 용이 | 충진두께일정 시공성 우수 | 충진두께일정 시공성 우수 | 충진두께일정 시공성 우수 저융점 PET섬유 융착 경량음 우수 | 충진두께 일정 시공성 우수 가격,내구성 우수 경량 및 중량음 우수 |
| 단점 | 충진두께 불일정 작업속도 저하 크랙발생 | 공정 복잡 틈새 분리 크랙 발생 | 공정 복잡 틈새 분리 크랙 발생 | 틈새 분리 내후성 미흡 중량음 미흡 | 틈새 분리 |
| 시험항목 | 기준치 | 본발명품 | 유사제품 | 비고 | 참고 (건축시방서) | |
| 흡음율 | 0.72 이상 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | ||
| 열전도율 (W/m.h.K) | 0.035~ 0.040 | 0.038 | 0.039 | KSL 9016 폴리에스테르 흡음단열재기준 | ||
| 가스유해성 | 이상 없음 | 이상 없음 | 이상 없음 | KSF 2271 | 이상없음 | |
| 방화도 | 잔염시간(초) | 3이내 | 0 | 0 | 소방법시행 중 멕켈버어너법 | 10이내 |
| 잔진시간(초) | 3이내 | 0 | 0 | 30이내 | ||
| 탄화면적(cm2) | 40이내 | 24 | 34 | 50이내 | ||
| 탄화길이(mm) | 15이내 | 12.6 | 15 | 20이내 | ||
| 비중(g/cm3) | 1.0 | 0.75 | 1.0 | KSF 3503 폴리에스테르 흡음단열재기준 | 1.0 | |
| 음향투과손실(dB) | 30이상 | 36 | 30 | - | ||
| 바닥충격음저감효과 | 중량 | 7.9이상 | 8.1 | 7.8 | 제진매트 : 8~9dB 유리면 : 7~8.5dB | - |
| 경량 | 14이상 | 21 | 14 | 제진매트 : 5~16dB 유리면 : 20~22dB | - | |
| 흡습성(%) | 0.5% 이하 | 0.25 | 0.31 | KSF 6303 암면단열재기준 | 1.0%이하 | |
비고 : 바닥충격음(3회타격 후 충격음 측정결과)
본 발명에 따른 다층구조 흡음판에 난연성을 부가하기 위하여 다층구조 전체에 난연재로 함침처리하였으며, 난연처리 공정은 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 흡음판을 장입기에 투입한 후, 고압 스프레이로 수분이 혼합된 난연액을 분사시킨다. 그리고 난연용액의 침투 및 함침량을 조절하기 위하여 상기 흡음판을 가압롤에 통과시키고 잔류수분을 건조시키기 위하여 이를 건조기에 투입함으로써 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판이 완성된다.
상기 난연재로서는 취소 안티몬계 난연재, 유기인계 난연재, 무기금속 수화물계 난연재, Mo-Sn계 복산화물 난연재 또는 실리콘계 난연재 등을 사용할 수 있으 며 표 3 및 표 4에서는 인계 난연재로 난연처리한 흡음판의 표면시험 및 가스유해성 시험을 한 결과를 나타내었다. 상기 인계 난연재로서는 제 1인산암모늄과 실리콘을 혼합한 난연재를 적용하였다.
본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판(상표명 : 가람판)에 대한 난연성 시험을 위하여 한국 방재시험연구원에서 시험방법 KS F 2271-1998의 기준(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법)에 따라 시험하였다. 표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판의 표면시험과 가스유해성 시험에서 모두 적합판정을 받았다.
| 시 험 명 | 표면시험 | 판정기준 | ||||
| 시험체 | 번 호 | 1 | 2 | 3 | 공 란 | |
| 크 기(mm) | 220 ×220 | 220 ×220 | 220 ×220 | |||
| 두 께(mm) | 5.0 | 5.0 | 5.0 | |||
| 중 량(g) | 218.5 | 214.3 | 213.8 | |||
| 시험 후 감량(g) | 13.8 | 17.1 | 18.6 | |||
| 배기온도 및 연기 | 온도시간 면적 (℃×분) | 3분이내 | 무 | 무 | 무 | 초과않을것 |
| 3분이후 | 63.2 | 112.6 | 78.9 | 350 이하 | ||
| 단위면적당 발열계수(CA) | 4.0 | 3.0 | 9.0 | 120 이하 | ||
| 잔염시간(초) | 18 | 15 | 16 | 30 미만 | ||
| 전체두께에 걸친 용융 | 없음 | 없음 | 없음 | 없을 것 | ||
| 뒷면의 균열폭(mm) | 0 | 0 | 0 | 두께×1/10미만 | ||
| 방화상 유해한 변형 | 없음 | 없음 | 없음 | 없을것 | ||
| 판 정 | 적합 | 적합 | 적합 | - | ||
* 시험체
가. 형상 및 치수(mm) : 평판형 220 ×220, 두께 5.0
나. 양 생 : 항온기(40℃) 24시간, 데시케이터 24시간
다. 구성재료 : PET
* 표면시험 방법
가. 주열원 및 부열원 : 전열 1.5kW, 프로판가스 350cc/min
나. 가열시간 : 6분
| 시 험 명 | 가스유해성 시험 | 판정기준 | ||
| 시 험 체 | 번 호 | 1 | 2 | 공 란 |
| 크 기(mm) | 220 ×220 | 220 ×220 | ||
| 두 께(mm) | 5.0 | 5.0 | ||
| 중 량(g) | 225.1 | 226.7 | ||
| 시험 후 감량(g) | 23.6 | 23.8 | ||
| 마우스 | 혈통,성별 | ICR, 암컷 | ICR, 암컷 | |
| 평균중량 | 20.5 | 20.5 | ||
| 시험상자온도(℃) | 초 기 | 30.9 | 31.5 | |
| 최 고 | 31.2 | 31.5 | ||
| 마우스평균행동 정지시간 | 14분 51초 | 15분 00초 | ||
| 표준편차 | 00분 08초 | 00분 00초 | ||
| 마우스행동 정지시간 | 14분 43초 | 15분 00초 | 9분 이상 | |
| 판 정 | 적 합 | 적 합 | - | |
* 가스유해성 시험방법
가. 주열원 및 부열원 : 전열 1.5kW, 프로판가스 350cc/min
나. 가열시간 : 6분
다. 급기량 : 1차 3ℓ/min, 2차 25ℓ/min
라. 중간배기량 : 10ℓ/min
마. 표준판 : 석면 펄라이트판, 두께 10.0mm
바. 마우스 : 혈통 ICR계, 성별 암컷, 주령 5주, 체중 18~22g
본 발명의 바람직한 실시예에서는 중간층부(20)로서 저밀도흡음층(22), 중밀도흠음층(24) 및 고밀도흡음층(26)의 순서로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니고 순서와는 무관하게 적층한 경우에도 본 발명의 기술적 범위에 포함됨은 물론이다.
상기 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 흡음판에 의하면, 다층구조의 제품으로서 종래의 제품에 비하여 흡차음 성능 및 난연성이 우수한 특징이 있으며, 열가소성 수지를 사용함으로서 재활용이 용이하고, 공정을 단순화하고 생산효율을 극대화함으로써 에너지절감 효과가 큰 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다층구조 섬유계 난연흡음판은 열융착 방법에 의하여 생산된 제품의 특성에 의하여 표면에 직접 벽지나 장식필름을 부착시킬 수 있어 시공성이 뛰어나고, 열융착에 의한 견고한 층상결합력으로 박리현상을 감소시킬 수 있어 내구성이 뛰어난 장점이 있다.
비록 본 발명에 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
Claims (3)
- 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지로 이루어진 내층부(10)와, 열가소성 합성수지가 보강섬유 내에 혼합용융된 중간층부(20)와, 외부장식재로 이루어진 표층부(30)로 구성되는 다층구조 섬유계 흡음판에 있어서, 상기 흡음판은 난연재로 함침처리된 것을 특징으로 하는 다층구조 섬유계 난연흡음판.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중간층부(20)는,상기 열가소성 합성수지로서 폴리프로필렌 섬유(PP Fiber) 30 ~ 40 중량부 및 상기 보강섬유로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유(PET Fiber) 70 ~ 80 중량부로 구성되는 저밀도흡음층(22);상기 폴리프로필렌 섬유 41 ~ 59 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 41 ~ 59 중량부로 구성되는 중밀도흡음층(24); 및상기 폴리프로필렌 섬유 60 ~ 80 중량부 및 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 20 ~ 40 중량부로 구성되는 고밀도흡음층(26);이 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다층구조 섬유계 난연흡음판.
- 제 1 항에 있어서, 상기 난연재는 취소 안티몬계 난연재, 유기인계 난연재, 무기금속 수화물계 난연재, Mo-Sn계 복산화물 난연재 또는 실리콘계 난연재를 적용한 것을 특징으로 하는 다층구조 섬유계 난연흡음판.
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