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KR20220061560A - 가볍고 얇은 흡음재, 및 이의 제조방법 - Google Patents

가볍고 얇은 흡음재, 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20220061560A
KR20220061560A KR1020200147679A KR20200147679A KR20220061560A KR 20220061560 A KR20220061560 A KR 20220061560A KR 1020200147679 A KR1020200147679 A KR 1020200147679A KR 20200147679 A KR20200147679 A KR 20200147679A KR 20220061560 A KR20220061560 A KR 20220061560A
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KR
South Korea
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sound
layer
fiber
absorbing material
melt blown
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Application number
KR1020200147679A
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English (en)
Inventor
김성제
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US17/503,795 priority patent/US11999142B2/en
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Abstract

본 발명은 흡음재, 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따라 제조된 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다. 이에 따른 본 발명에 따른 흡음재는 차량 내장 부품에 다양하게 확대 적용이 가능하고, 부품 경량화, 부품 박막화를 통한 차량 실내 레이아웃 확보, NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능 향상 등의 기능을 동시에 확보 할 수 있다.

Description

가볍고 얇은 흡음재, 및 이의 제조방법{Light and thin sound-absorbing material, and manufacturing method thereof}
본 발명은, 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 박막형의 흡음재, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 실내 내장 부품에는 실내로 유입되는 소음 저감을 위해, 대시 이너/카페트 등 다양한 부품들이 적용되고 있다. 그 외에도 필라트림, 패키지트레이, 크래시패드 등 소음 저감을 위해 다양한 부품에 흡음재가 많이 적용되고 있다. 특히, 상기 부품에 사용되는 흡음재는 PET 부직포로 대부분 적용되고 있고, 내장 부품용 흡음재는 멜트-블로운(Melt-blown; M/B) 공법을 활용해 제작된 극세사 흡음재로 대부분 적용되고 있다. 그러나, PET 부직포는 강성 유지 및 부품 레이아웃 한계로 얇은 두께로 압착되어 흡음 성능 구현에 불리하고, 극세사 흡음재는 흡음 성능이 우수하나, 상대적으로 두꺼운 두께를 필요로 하고 강성이 필요로 하는 부품에 적용하는데 한계가 있다.
이에, 두께가 얇고 가벼워 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 흡음재 개발이 필요한 실정이었다.
대한민국 등록특허공보 10-1643689
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 구체적인 목적은 다음과 같다.
특정 함량 및 특정 특징을 포함하는 저융점 섬유(Low melting fiber; LM), 및 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)을 포함하여 두께가 얇은 표피층; 및 흡음층을 포함하는 흡음재, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 저융점 섬유(Low melting fiber; LM), 및 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)을 포함하는 표피층; 및 상기 표피층 상에 적어도 1면 이상에 위치하는 흡음층을 포함한다.
상기 표피층은, 상기 표피층 전체 100중량% 기준, 상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM) 10~50중량%; 및 상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB) 50~90중량%를 포함할 수 있다.
상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)는 섬도가 3~5데니어(denier), 및 길이가 40~60mm일 수 있다.
상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)는 평균 직경이 0.3~10μm일 수 있다.
상기 표피층의 중량은 30~300gsm이고, 표피층의 두께는 0.1~2mm일 수 있다.
상기 섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 및 폴리우레탄(Polyurethane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 차음재는 상기 표피층, 및 상기 흡음층 사이에 폴리프로필렌 수지(Polypropylene; PP), 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate; PC), 폴리아미드6 수지(Polyamide6; PA6), 폴리아미드66 수지(Polyamide66; PA6), 폴리염화비닐 수지(polyvinyl chloride; PVC), 열가소성 올레핀 수지(Thermoplastic Olefin; TPO), 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer; TPE), 및 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinyl Acetate;　EVA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 차음층을 더 포함할 수 있다.
상기 차음재는 상기 표피층 상에 폴리에스터 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하 스킨층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재의 제조방법은 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계, 상기 방사된 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시켜 표피층을 제조하는 단계, 상기 표피층 상에 흡음층을 적층하는 단계, 및 상기 흡음층이 적층된 표피층-흡음층을 열압착하는 단계를 포함한다.
상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계는 방사온도 230~300℃, 및 방사압력 4~8psi에서 방사할 수 있다.
상기 표피층을 제조하는 단계는 상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시킨 섬유를 열압착하는 단계, 및 상기 열압착된 섬유를 커팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 흡음재, 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따라 제조된 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다. 이에 따른 본 발명에 따른 흡음재는 차량 내장 부품에 다양하게 확대 적용이 가능하고, 부품 경량화, 부품 박막화를 통한 차량 실내 레이아웃 확보, NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능 향상 등의 기능을 동시에 확보 할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 흡음재와 비교예 3 및 비교예 4의 흡음재의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 흡음재와 비교예 5 및 비교예 6의 흡음재의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 3의 흡음재와 비교예 7의 흡음재의 흡음성능을 나타낸 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
기존에 차량에 사용되는 흡음재는 보통 PET 부직포 또는 극세사 흡음재가 적용되고 있었다. 다만, PET 부직포는 강성이 요구되는 부품 형상 구현이 가능하고 저가 소재로써의 장점이 있으나 중량이 무겁고 흡음성능이 미약한 단점이 있었고, 극세사 흡음재는 상대적으로 중량이 가볍고 흡음성능이 우수한 장점이 있으나 고가의 소재이고 형상 구현이 어려워 패드로만 적용이 가능한 단점이 있었다. 따라서, 본 발명자는 상기 단점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 박막형의 흡음재, 및 이의 제조방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
흡음재
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 표피층; 및 상기 표피층 상에 적어도 1면 이상에 위치하는 흡음층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표피층은 이를 포함하는 흡음재의 무게를 가볍게, 및 흡음재의 두께를 상대적으로 얇게 하면서도 흡음 성능을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표피층은 저융점 섬유(Low melting fiber; LM), 및 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표피층은 2중 구조로 흠음재 내에 포함될 수 있다.
상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)는 본 발명의 표피층 내에서 바인더 역할을 할 수 있는 섬유, 예를 들어, 저융점 폴리에스터 수지, 일반 폴리에스터 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드6 수지, 및 폴리아미드 66 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한하지 않으나, 바람직하게는 110℃ 내외의 온도에서 융해되어 열성형될 수 있으면서 내열성이 우수한 저융점 폴리에스터 수지와 일반 폴리에스터 수지를 복합 방사한 것을 포함한 것일 수 있다.
상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)는 섬도가 3~5데니어(denier), 및 길이가 40~60mm일 수 있다. 상기 저융점 섬유의 섬도가 상기 범위를 벗어나, 섬도가 너무 낮으면 운가 상승 및 생산성 저하의 단점이 있고, 섬도가 너무 높으면 흡음 성능이 저하되는 단점이 있다. 또한, 저융점 섬유의 길이가 상기 범위를 벗어나, 길이가 너무 짧으면 기계적 물성이 저하되는 단점이 있고, 길이가 너무 길면 생산성이 저하되는 단점이 있다.
상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)는 어느 한 방향으로 배향되지 않는 섬유, 예를 들어, 저융점 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드6 수지, 폴리에틸렌 수지, 및 폴리아미드 66 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한하지 않으나, 바람직하게는 110℃ 내외의 온도에서 융해되어열성형될 수 있으면서 내열성이 우수한 저융점 폴리에스터 수지를 고온/고압에서 방사한 것을 포함한 것일 수 있다.
상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)는 평균 직경이 0.3~10μm일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 멜트블로운 섬유의 평균직경이 너무 짧으면 고온/고압 조건의 공정이 필요해 생산비용이 증가되는 단점이 있고, 평균직경이 너무 길면 흡음 성능이 저하되는 단점이 있다.
상기 특징을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표피층은 표피층 전체 100중량% 기준, 상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM) 10~50중량%, 및 상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB) 50~90중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)의 함량이 너무 적으면 표피층과 결합되는 흡음층과의 부착성 저하, 및 이를 포함하는 흡음재의 내구성이 저하될 수 있고, 함량이 너무 많으면 흡음성능이 저하될 수 있다. 또한, 상기 범위를 벗어나, 상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)의 함량이 너무 적으면 흡음 성능이 저하되는 단점이 있고, 멜트블로운 섬유의 함량이 너무 많으면 성형성이 저하되고 형상 유지에 불리한 단점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표피층은 상기 함량 및 특징을 만족하여 중량이 30~300gsm이고, 두께는 0.1~2mm일 수 있다. 이에 따라, 상기 표피층을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음층은 이를 포함하는 흡음재의 흡음 성능을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음층은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 흡음층, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 폴리우레탄(Polyurethane), 잡사 펠트, 레진 펠트, 및 허니컴 보드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 않으나, 바람직하게는 성형성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 또는 폴리우레탄(Polyurethane)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 차음층 또는 스킨층을 더 포함할 수 있다. 상기 차음층은 바람직하게, 상기 표피층, 및 상기 흡음층 사이에 포함할 수 있다. 상기 차음층은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 차음층, 예를 들어, 폴리프로필렌 수지(Polypropylene; PP), 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate; PC), 폴리아미드6 수지(Polyamide6; PA6), 폴리아미드66 수지(Polyamide66; PA6), 폴리염화비닐 수지(polyvinyl chloride; PVC), 열가소성 올레핀 수지(Thermoplastic Olefin; TPO), 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer; TPE), 및 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinyl Acetate;　EVA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 표면에 타공을 주어 통기성을 구현할 수 있는 필름류 형태인 폴리프로필렌 수지(Polypropylene; PP), 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate; PC), 폴리아미드6 수지(Polyamide6; PA6), 또는 폴리아미드66 수지(Polyamide66; PA6) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 스킨층은 바람직하게, 상기 표피층 상에 위치할 수 있고, 더 바람직하게는 흡음층과 겹치지 않게 위치할 수 있다. 상기 스킨층은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 스킨층, 예를 들어, 폴리에스터(Polyester; PE) 섬유 및 폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 특정 성분을 포함하는 것으로 제한되지 아니하나, 바람직하게는 내열성이 우수하고 성형이 가능한 폴리에스터 섬유를 포함할 수 있다.
즉, 상기 특징을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다. 이에 따른 본 발명에 따른 흡음재는 차량 내장 부품에 다양하게 확대 적용이 가능하고, 부품 경량화, 부품 박막화를 통한 차량 실내 레이아웃 확보, NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능 향상 등의 기능을 동시에 확보 할 수 있다.
흡음재의 제조방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 이를 참고하면, 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계(S10); 상기 방사된 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시켜 표피층을 제조하는 단계(S20); 상기 표피층 상에 흡음층을 적층하는 단계(S30); 및 상기 흡음층이 적층된 표피층-흡음층을 열압착하는 단계(S40)를 포함한다.
상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계(S10)는 멜트블로운 섬유를 고온/고압에서 방사하는 단계이다. 바람직하게는, 방사온도 230~300℃, 및 방사압력 4~8psi에서 멜트블로운 섬유를 방사할 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 방사온도가 너무 낮으면 방사 시 섬유가 끊기는 생산성의 문제점이 있고, 방사온도가 너무 높으면 섬유가 탄화되어 물성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 상기 범위를 벗어나, 방사압력이 너무 낮으면 섬유 굵기가 얇게 생산되지 않아 흡음성이 저하되는 단점이 있고, 너무 높으면 설비에 과부화가 걸려 생산성이 저하되는 단점이 있다.
상기 표피층을 제조하는 단계(S20)는 상기 방사된 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시켜 상기 혼섬된 섬유를 포함하는 표피층을 제조하는 단계이다.
상기 표피층을 제조하는 단계는 혼섬된 섬유를 포집하여 제조할 수 있다. 또한, 표피층을 제조하는 단계는 상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시킨 섬유를 열압착하는 단계; 및 상기 열압착된 섬유를 커팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 표피층 상에 흡음층을 적층하는 단계(S30)는 혼섬된 섬유를 포집하거나, 열압착 및 커팅으로 제조된 표피층 상에 흡음층을 적층하여 적층된 표피층-흡음층을 제조하는 단계이다. 적층 방법은 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 방법, 예를 들어, 메인 롤러를 통해 열압착되어 나오는 표피층에 사이드 롤러를 통해 흡음층을 투입시켜 동시에 표피층-흡음층을 함께 적층시키는 방법, 열압착되어 제조된 표피층을 롤로 생산하여,흡음층 만드는 공정에 사이드 롤러로 투입 표피층-흡음층을 함께 적층시키는 방법, 또는 열압착 및 커팅 후 제조된 표피층 상에 커팅된 흡음층을 수작업으로 적층시키는 방법 등 일 수 있다.
상기 흡음층이 적층된 표피층-흡음층을 열압착하는 단계(S40)는 상기 적층된 표피층-흡음층을 열압착하여 최종산물인 흡음재를 제조하는 단계이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다. 이에 따른 본 발명에 따른 흡음재는 차량 내장 부품에 다양하게 확대 적용이 가능하고, 부품 경량화, 부품 박막화를 통한 차량 실내 레이아웃 확보, NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능 향상 등의 기능을 동시에 확보 할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 본 발명의 제조방법으로 제조한 흡음재
(S10) 융점 110℃, 섬도 4 데니어인 저융점 폴리에스터 수지를 방사하여 제조한 멜트블로운 섬유를 방사온도 245℃, 및 방사압력 6.7psi의 조건으로 방사한다.
(S20) 상기 방사된 멜트블로운 섬유에, 저융점 폴리에스터 수지와 일반 폴리에스터 수지를 복합 방사한 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬하여 표피층을 제조한다. 구체적으로, 포집된 멜트브로운 섬유와 폴리에스터 수지 혼합 섬유를 열압착하여80~100℃의 온도 조건에서, 롤러의 압착 간격을 0t 조건으로 구현하여 압착하는 방법으로 제조하여 표피층을 제조한다. 상기 표피층은 구체적으로, 전체 표피층 100중량% 기준 멜트블로운 섬유(MT) 90중량%와 저융점 섬유(LM) 10중량%를 포함하고, 중량 45gsm, 두께는 약 0.2mm이다.
(S30) 상기 제조된 표피층은 메인 롤러를 통해 열압착되어 나오는 표피층에 사이드 롤러를 통해 흡음층을 투입하여 합지하는 방법으로 흡음층을 적층하여 표피층-흡음층을 제조한다. 이때, 흡음층은 PET 견면펠트로써 중량 400gsm, 두께 10mm 이다.
(S40) 상기 적층된 표피층-흡음층을 열압착하여 흡음재를 제조한다. 구체적으로, 흡음재 제조를 위한 열압착 온도는 80~12-℃이고, 금형 내 두께를 10mm 설정하여 제작한다.
실시예 2 : 본 발명의 제조방법으로 제조한 흡음재
실시예 1과 비교했을 때, 흡음층을 수직형 부직포를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 흡음재를 제조하였다.
실시예 3 : 본 발명의 제조방법으로 제조한 흡음재
실시예 1과 비교했을 때, 흡음층을 반경질 폴리우레탄(PU) 폼(18K, 20T)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 흡음재를 제조하였다.
비교예 1 : 표피층의 함량을 다르게 제조한 흡음재
실시예 1과 비교했을 때, 전체 표피층 100중량% 기준 멜트블로운 섬유(MT) 95중량%와 저융점 섬유(LM) 5중량%를 포함하는 표피층으로 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 흡음재를 제조하였다.
비교예 2 : 표피층의 함량을 다르게 제조한 흡음재
실시예 1과 비교했을 때, 전체 표피층 100중량% 기준 멜트블로운 섬유(MT) 40중량%와 저융점 섬유(LM) 60중량%를 포함하는 표피층으로 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 흡음재를 제조하였다.
비교예 3 내지 비교예 6 : 기존의 흡음재
중량 400gsm, 두께 10mm PET 견면펠트(비교예 3); 중량 400gsm, 두께 10mm 수직형 부직포(비교예 4); 중량 800gsm, 두께 20mm PET 견면펠트(비교예 5); 및, 중량 600gsm, 두께 20mm 수직형 부직포(비교예 6)를 사용하였다.
비교예 7 : 기존의 흡음재
실시예 3과 비교했을 때, 표피층을 PET 스킨재 100gsm, 두께 20mm로 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 흡음재를 제조하였다.
물성 평가 방법
흡음성능평가 : 챔버에 시편 size 0.84m x 0.84m 시험 시편을 넣고, 400Hz~10,000Hz까지 15가지 음향 source를 입력하고 그 잔향에 대하여 소재의 흡음률을 측정하여 비교하였다. (ISO 354)
형상유지평가 : 90℃ 내열 챔버 내 240 시간 방치 후,흡음층과 표피층과의 접착 상태 확인
실험예 1 : 최적의 함량범위를 포함하는 흡음재 도출
실시예 2 및 비교예 1과 비교예 2에 따른 흡음재를 제조하고 흡음성능 및 형상 유지를 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 물성
흡음 성능 형상 유지
실시예2 0.71 ○ (유리)
비교예1 0.71 X (불리)
비교예2 0.60 ◎ (매우 유리)
상기 표 1을 참고하면, 본 발명에 따른 함량을 만족하는 멜트블로운 섬유 및 저융점 섬유를 포함하는 표피층으로 제조한 흡음재(실시예 2)는 흡음성능이 우수하면서도 형상 유지가 유리하다는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명에 따른 함량을 만족하지 않는 멜트블로운 섬유 및 저융점 섬유를 포함하는 표피층으로 제조한 흡음재(비교예 1 및 비교예 2)는 흡음성능은 동일하나 형상 유지가 불리하거나, 형상유지는 유리하나 흡음성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 함량을 만족하는 멜트블로운 섬유 및 저융점 섬유를 포함하는 표피층으로 제조한 흡음재는 형상 유지가 유리하면서도 흡음 성능이 우수한 장점이 있다.
실험예 2 : 본발명에 따른 흡음재의 흡음성능 측정
실시예 1과 실시예 2, 및 비교예 3과 비교예 4에 따른 흡음재를 제조하고 흡음성능을 평가하고 그 결과를 하기 표 2, 및 도 2에 나타내었다.
구분 총 중량 (gsm) 두께 (mm) 흡음 성능 비고
실시예1 445 10 0.66(57% 향상) (비교예3 대비)
실시예2 445 10 0.71(53% 향상) (비교예4 대비)
비교예3 400 10 0.42 -
비교예4 400 10 0.46 -
상기 표 2 및 도 2를 참고하면, 비교예 3 및 4의 흡음재에 비하여, 표피층을 추가한 본 발명에 따른 흡음재(실시예 1 및 실시예 2)는 동일한 두께, 및 유사 중량에 대하여 53~57% 정도의 흡음 성능의 향상효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.또한, 실시예 1과 실시예 2, 및 비교예 5와 비교예 6에 따른 흡음재를 제조하고 흡음성능을 평가하고 그 결과를 하기 표 3, 및 도 3에 나타내었다.
구분 총 중량 (gsm) 두께 (mm) 흡음 성능 비고
실시예1 445(44% 절감) 10
(50% 절감)		 0.66
(7% 상승)		 (비교예5 대비)
실시예2 445(26% 절감) 10
(50% 절감)		 0.71
(22% 상승)		 (비교예6 대비)
비교예5 800 20 0.61 -
비교예6 600 20 0.58 -
상기 표 3 및 도 3를 참고하면, 비교예 5 및 6의 흡음재에 비하여, PET 견면 펠트의 양(800gsm) 또는 수직형 부직포의 양(600gsm)을 증가하는 대신 표피층을 추가한 본 발명에 따른 흡음재는, 실시예 1의 경우, 비교예 5에 비하여 총 중량 44% 절감, 및 두께 50%를 절감하면서도 흡음 성능을 7% 정도 상승시켰고, 실시예 2의 경우, 비교예 6에 비하여 총 중량 26% 절감, 및 두께 50%를 절감하면서도 흡음 성능을 22% 정도 상승시킨 것을 확인할 수 있다.또한, 실시예 3, 및 비교예 7에 따른 흡음재를 제조하고 흡음성능을 평가하고 그 결과를 하기 표 4 및 도 4에 나타내었다.
구분 총 중량 (gsm) 두께 (mm) 흡음 성능 비고
실시예3 395 g(12% 절감) 20 0.88
(10% 향상)		 (비교예7 대비)
비교예7 450 g 20 0.80 -
상기 표 4 및 도 4를 참고하면, 단순한 PET 스킨재 100gsm을 포함하는 비교예 7의 흡음재에 비하여, 본 발명에 따른 표피층을 포함하는 흡음재는, 총 중량 12% 절감시키면서도 흡음 성능을 10% 정도 상승시킨 것을 확인할 수 있다.즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음재는 가볍고 두께가 얇아 중량이 저감되면서도 강성 및 흡음 성능이 우수한 장점이 있다. 이에 따른 본 발명에 따른 흡음재는 차량 내장 부품에 다양하게 확대 적용이 가능하고, 부품 경량화, 부품 박막화를 통한 차량 실내 레이아웃 확보, NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능 향상 등의 기능을 동시에 확보 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 저융점 섬유(Low melting fiber; LM), 및 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)을 포함하는 표피층; 및
    상기 표피층 상에 적어도 1면 이상에 위치하는 흡음층을 포함하는 흡음재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표피층은, 상기 표피층 전체 100중량% 기준,
    상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM) 10~50중량%; 및
    상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB) 50~90중량%를 포함하는 흡음재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)는 섬도가 3~5데니어(denier), 및 길이가 40~60mm인 것인 흡음재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)는 평균 직경이 0.3~10μm인 것인 흡음재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표피층의 중량은 30~300gsm인 것인 흡음재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표피층의 두께는 0.1~2mm인 것인 흡음재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 및 폴리우레탄(Polyurethane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 흡음재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표피층 및 상기 흡음층 사이에,
    폴리프로필렌 수지(Polypropylene; PP), 폴리카보네이트 수지(Polycarbonate; PC), 폴리아미드6 수지(Polyamide6; PA6), 폴리아미드66 수지(Polyamide66; PA6), 폴리염화비닐 수지(polyvinyl chloride; PVC), 열가소성 올레핀 수지(Thermoplastic Olefin; TPO), 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer; TPE), 및 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinyl Acetate;　EVA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 차음층을 더 포함하는 흡음재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표피층 상에 폴리에스터 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 스킨층을 더 포함하는 흡음재.
  10. 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계;
    상기 방사된 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시켜 표피층을 제조하는 단계;
    상기 표피층 상에 흡음층을 적층하는 단계; 및
    상기 흡음층이 적층된 표피층-흡음층을 열압착하는 단계를 포함하는 흡음재의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)를 방사하는 단계는
    방사온도 230~300℃, 및 방사압력 4~8psi에서 방사하는 것인 흡음재의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 표피층을 제조하는 단계는
    상기 멜트블로운 섬유(Melt blown fiber; MB)에 저융점 섬유(Low melting fiber; LM)를 혼섬시킨 섬유를 열압착하는 단계; 및
    상기 열압착된 섬유를 커팅하는 단계를 포함하는 흡음재의 제조방법.
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