KR20020039070A - 폴리에스터 흡음재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호텔이나 회의실과 같은 일반 건물이나 자동차 또는 도로 방음벽 등에 사용되는 복합적층 폴리에스터 흡음재의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 기존의 흡음재에 비해 흡음 성능이 우수하고 운송 및 시공이 가능하여 설치 비용이 저렴하고 재활용이 가능한 등의 장점을 지닌 새로운 구조의 폴리에스터 흡음재를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일방법으로, 저융점 폴리에스터 섬유가 다량 함유된 구조의 일 방향성 폴리에스터 섬유웹을 표면층으로 하고, 고융점 폴리에스터 섬유와 저융점 폴리에스터 섬유가 대략 비슷한 수준 함유된 3차원 구조의 섬유웹 1종 내지 3종을 내부층으로 하고, 고융점 폴리에스터 섬유와 저융점 폴리에스터 섬유가 대략 비슷한 수준 함유된 일 방향성 섬유웹을 최하층으로 하는 3∼5층 구조의 복합적층 폴리에스터 흡음재의 제조법을 개시한다.

Description

폴리에스터 흡음재의 제조방법{Producing method of the polyester sound absorptive material having multiple web fiber structure}

본 발명은 회의실, 호텔, 음악연주실 등과 같은 일반 건물이나, 자동차 또는 도로 방음벽 등에 이용되는 고밀도 폴리에스터 흡음재 제조방법에 관한 것으로, 특히 의류 및 산업용으로 널리 사용되고 있는 폴리에스터 섬유를 이용하여 흡음성능이 우수하고, 시공시 보호장구가 필요없으며, 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하며, 재활용이 가능한 등의 이점을 지닌 새로운 구조의 고밀도 폴리에스터 흡음재에 관한 것이다.

산업이 고도로 발달해 감에 따라 각종 교통수단과 산업기계의 사용은 인간에게 불필요한 소음을 발생시킴으로서 소음으로 인한 피해의 정도도 점차 증가되고 있는 실정이다. 이러한 소음문제의 해결을 위하여 다양한 방법의 소음방지 대책이 대두 되었고, 현재 주변에도 도로 방음막과 같은 여러 소음방지 시설을 볼수가 있다. 그러나, 소음방지를 위해 사용되고 있는 각종 방소음 재료의 경우 대부분이 소음공해의 방지에만 치중하여 이들에 의해 풍화문제, 대기오염 또는 수질오염과 같은 환경적인 오염을 야기시켜 또다른 사회 문제가 되고 있는 실정이다. 특히 입방미터당의 흡음재 무게가 150∼400㎏ 범위인 무기계 고밀도 흡음재의 경우 암면이나 유리섬유등 무기섬유의 소재적인 특성상 섬유사이의 결합 방법이 극히 제한적이어서 현재까지도 소재와는 별개의 성분인 유기계 바인더 수지를 사용하는 경우가 대부분이다.

그러나, 이러한 무기계 고밀도 흡음재를 제조할 경우에 유기계 바인더 부여시 스프레이 방식을 대부분 사용하므로 작업자의 호흡기 계통의 질병을 유발할 수 있으며, 작업시 유실된 수지로 인해 주변의 토양 및 수질의 오염 가능성이 있다. 또 완제품의 고밀도 흡음재의 경우에도 유리섬유 및 암면을 소재로한 무기계 고밀도 흡음재의 경우는 유리섬유가 대기 노출시 풍화작용에 의한 미립자의 발생으로 대기 오염을 일으킬 수 있으며, 폐기 처리시 재사용 및 소각처리가 어려운 단점을 가지고 있으며, 섬유간의 결합력이 바인더의 접착력에만 의존하여 섬유소 자체의 인장강도 부족으로 운반 및 취급시 파손 우려가 있고, 시공시 작업자의 땀 또는 습기에 미립자가 피부에 접촉하여 가려움이나 알레르기와 같은 현상이 유발될 우려로 인해 보호장구가 필요한 등의 문제점을 지니고 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 방법들이 제안되어 있는데, 예를 들어 미국특허 5,304,415호에서는 폴리에스터 부직포에 입자직경 25㎛의 칼슘실리케이트(calciumsilicate), 실리카 및 마이카(mica)등의 다공성 입자를 내부에 부착시킨 저주파 영역의 흡음성이 우수한 흡음재를 제안하였으나, 이 흡음재는 음파가 통과하는 기공부위에 다공성입자가 위치하여야 흡음성능을 증가 시킬 수 있는 문제점이 있으며, 또한 입자가 고정성이 없어 이탈되기 쉬우므로 일정기간이 경과되면 흡음성능이 저하되는 단점이 있다. 또한 미국특허 4,056,161호에서는 기존의 유리면 재질의 흡음재 한쪽면에 시공시 취급 용이성과 우천시의 수분에 의한 흡음재의 쳐짐을 방지할 목적으로 폴리염화비닐코팅등을 형성시킨 흡음재를 제안하였으나, 이 경우에도 방음벽 설치후 날림소리로 인한 또다른 소음원이 될뿐 아니라 제조 가격 상승의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 특히 흡음성능이 우수함은 물론 시공시 보호장비가 필요없으며 운송 및 시공이 간단하여 설치비용이 저렴하고 재활용이 가능한 등의 장점을 지닌 흡음재를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 흡음재의 복합 적층 구조를 나타내는 일 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 일방향성 섬유웹 2 : 3방향성 섬유웹

3 : 일방향성 섬유웹

본 발명은 융점이 260∼270℃ 범위에 있는 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃ 이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로하여 제조된 3∼5종의 섬유웹을 복합적층시켜 폴리에스터 흡음재를 제조함에 있어서, 표면층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 70∼90중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일방향성 섬유웹을 적층시키고, 내부층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 랜덤카딩에 의해 형성된 3차원 구조의 섬유웹 1종 내지 3종을 적층시키며, 최하층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일방향성 섬유웹을 적층시키는 것을 특징으로 한 복합 적층 폴리에스터 흡음재 제조법에 관한 것이다.

이하에서 첨부된 도면에 의거 본 발명을 구체적으로 설명한다.

폴리에스터 섬유는 주쇄에 에스테르 결합(-coo-)을 지닌 폴리머를 합성, 방사, 연신 및 기타 후처리 공정을 거쳐 제조하며, 사용되는 주원료에 따라 열적, 기계적 물성이 변화한다. 일반적으로 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유(대략 융점이 260∼270℃범위)는 주원료로 테레프탈산(TPA) 또는 디메틸테레프탈레이트(DMT)를 산성분으로 사용하여 에틸렌글리콜(EG)과 에스테르화 반응 및 중축합 반응을 거쳐 얻어지는 폴리머를 사용해 제조하며, 또한 융점이 대략 110℃이하인 저융점 폴리에스터 섬유는 이소프탈산 또는 프탈산을 산성분으로 사용하여 얻어진 폴리머를 사용해 제조하는데, 고융점 폴리에스터 섬유는 결정성이 우수한 반면 저융점 폴리에스터는 결정성이 없거나 불량한 특성을 나타낸다.

본 발명에서는 상기 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 흡음재를 제조하는데, 이때 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유는 인장강도가 대략 3∼5kg/de 수준의 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 흡음재의 복합적층구조의 일례를 나타낸 것으로서, 즉 최상층(2)에는 저융점 폴리에스터 섬유가 70∼90중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일방향성 섬유웹을 적층시키고, 내부층(3)으로는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 랜덤 카딩에 의해 형성된 3차원 구조의 섬유웹을 적층시키며, 최하층(4)에는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일 방향성 섬유웹을 적층시켜 제조된 복합 적층 폴리에스터 흡음재(1)를 도시한 것으로서, 이때 내부층(3)에 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유는 그 섬도가 최상층(2)이나 최하층(4)에 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유의 섬도에 비해 70%이하인 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

표면층(상층)은 융점이 265℃이고 섬도가 15de인 고융점 폴리에스터 섬유를 20중량부, 섬유간 결합력을 부여하는 융점이 105℃이고 섬도가 15de인 저융점 폴리에스터 섬유를 80중량부 사용하여 방향성 카딩에 의해 제조한 일방향성 섬유웹을 적층시키고, 내부층(중층)에는 융점이 265℃이고 섬도가 7de인 고융점 폴리에스터 섬유를 50중량부, 융점이 105℃이고 섬도가 12de인 저융점 폴리에스터 섬유를 50중량부 사용하여 랜덤 카딩에 의해 제조한 3차원 섬유웹을 적층시키고, 하층에는 융점이 105℃이고 섬도가 12de인 고융점 폴리에스터 섬유 50중량부, 융점이 105℃이고 섬도가 12de인 저융점 폴리에스터 섬유 50중량부 사용하여 방향성 카딩에 의해 제조한 일 방향성 섬유웹을 적층시켜 밀도가 50㎏/㎥이고 50㎜두께의 폴리에스터흡음재를 제조하였다.

[비교실시예 1]

표면층을 융점이 105℃이고 섬도가 15de인 저융점 폴리에스터 100중량부만을 사용해 일방향성 카딩에 의해 제조한 일방향성 섬유웹을 적층시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 복합적층 폴리에스터 흡음재를 제조하였다.

[비교실시예 2]

융점이 265℃이고 섬도가 15de인 고융점 폴리에스터 섬유 50중량부, 융점이 105℃이고 섬도가 15de인 저융점 폴리에스터 섬유 50중량부를 사용해 방향성 카딩에 의해 얻어진 밀도가 50㎏/㎥이고 두께가 50㎜인 단일의 일방향성 섬유웹을 사용해 폴리에스터 흡음재를 제조하였다.

[비교실시예 3]

융점이 265℃이고 섬도가 7de인 고융점 폴리에스터 섬유 50중량부, 융점이 105℃이고 섬도가 7de인 저융점 폴리에스터 섬유 50중량부를 사용해 방향성 카딩에 의해 얻어진 밀도가 50㎏/㎥ 이고 두께가 50mm인 단일의 일방향성 섬유웹을 사용해 폴리에스터 흡음재를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교실시예들에서 제조된 폴리에스터 흡음재 특성치 및 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었으며, 이때 흡음률은 KSF 2805법(잔향실내의 흡음률 측정방법)에 따라 하기식에 의해 산출하였다.

α= (55.3V/cS) × (1/T₁-1/T₂)

α : 흡음률 , V : 잔향실 용적(㎥)

T₁: 시료를 넣은 상태에서의 잔향시간(S)

T₂: 시료를 넣지 않은 상태에서의 잔향시간(S)

S :시료면적(㎡) , C : 공기중의 음속(m/s) : 331.5+0.6t

t : 공기의 온도(℃)

상기 실시예 및 비교실시예에서도 확인되듯이 본 발명에 따라 제조된 흡음재는 흡음률이 우수할뿐만 아니라, 섬유 고정제로 주재료와 동종의 폴리에스터계 섬유를 사용하여 자체결합 방식을 채용하기 때문에 제조가 용이하고, 또한 시공 및 운반이 간단하고 시공시 보호장비가 필요없으므로 설치비용이 저렴하며, 재활용이 가능한 등의 여러가지 유용성을 지닌다.

Claims (2)

1. 융점이 260∼270℃ 범위에 있는 고융점 폴리에스터 섬유를 주재료로 하고 융점이 110℃ 이하인 저융점 폴리에스터 섬유를 섬유간 고정제로 하여 제조된 3∼5종의 섬유웹을 복합적층시켜 폴리에스터 흡음재를 제조함에 있어서, 최상층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 70∼90중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일방향성 섬유웹을 적층시키고, 내부층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 랜덤카딩에 의해 형성된 3차원 구조의 섬유웹을 적층시키며, 최하층에는 저융점 폴리에스터 섬유가 40∼60중량% 함유되고 방향성 카딩에 의해 형성된 일방향성 섬유웹을 적층시키는 것을 특징으로 하는 복합 적층 폴리에스터 흡음재 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 내부층에 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유는 그 섬도가 최상층과 최하층에 사용되는 고융점 폴리에스터 섬유의 섬도에 비해 70%이하인 것을 특징으로 하는 복합 적층 폴리에스터 흡음재 제조방법.