KR102601130B1 - 적층 흡음재 - Google Patents
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Abstract
저주파수 영역부터 초고주파 영역에 있어서 우수한 흡음성을 나타내는 흡음재를 제공하는 것을 과제로 한다. 적어도 제1 섬유층과 제2 섬유층과, 상기 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 존재하는 적어도 1층의 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서, 상기 제1 섬유층은 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고, 상기 제2 섬유층은 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 또한 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름 이하이며, 목부가 0.1∼200 g/m2이고, 상기 기재층은 프레이저형(Frazier Type) 법에 의한 통기도가 40 cc/cm2·s 이상이고, 목부가 1∼700 g/m2이고, 상기 제1 섬유층이 소리의 입사측, 상기 제2 섬유층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는 적층 흡음재이다.
Description
본 발명은, 적어도 두 종류의 섬유층이 적층되어 이루어지는, 적층 구조의 흡음재에 관한 것이다.
흡음재란 소리를 흡수하는 기능을 갖는 제품으로서, 건축 분야나 자동차 분야에 있어서 많이 사용되고 있다. 흡음재를 구성하는 재료로서, 부직포를 사용하는 것이 널리 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 메디안(median) 직경이 1 μm 미만인 서브마이크론 섬유와, 메디안 직경이 적어도 1 μm인 마이크로파이버를 포함하는 복합 부직포 웹이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 복합 부직포 웹은, 서브마이크론 섬유 및 마이크로파이버라는 두 종류의 서로 다른 메디안 직경을 갖는 섬유가 혼합되어 이루어지며, 그 혼합비를 변화시킴으로써 두께 방향으로 혼합비의 구배(句配)를 형성하고 있다. 대표적인 실시 형태에 있어서는, 마이크로파이버 흐름과 서브마이크론 섬유 흐름을 각각 따로따로 형성하고, 서브마이크론 흐름을 마이크로파이버 흐름에 가함으로써 서로 다른 섬유가 혼합되어 이루어지는 웹을 형성할 수 있는 것이 개시되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, 저주파 및 고주파의 소리를 흡수하는 적층 흡음 부직포로서, 공진막과 적어도 하나의 다른 섬유 재료층을 포함하고, 공진막은 직경 600 nm까지이고 표면 중량(목부(目付))이 0.1∼5 g/m2인 나노섬유층에 의해 형성되는 것이 개시되어 있다. 나노섬유층은 전형적으로는 전계 방사(電界紡絲)에 의해 생산되고, 한편, 기재층은 직경 10 μm∼45 μm이고 목부 5∼100 g/m2인 섬유 직물이고, 또 다른 층이 적층될 수도 있는 것이 개시되어 있다. 또한, 적절한 두께 및 목부에 도달하기 위하여 이 적층체를 추가로 적층할 수도 있는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 2000 Hz에 있어서의 흡음률이 0.85 이상인 적층 흡음재로서, (1) 단섬유(單纖維) 직경이 1∼500 nm인 열가소성 수지로 이루어지는 나노파이버로 구성되는 층 및 (2) 단섬유(單纖維) 직경이 그보다 큰 섬유에 의해 구성되는 층을 포함하는 부직포(A)와, 특정한 목부 및 섬유 지름을 갖는 부직포(B)가 적층된 것이 개시되어 있다. 특허문헌 3의 적층 흡음재는, 나노파이버로 구성되는 극미세한 공극을 갖는 층을 단섬유(短纖維) 직경이 그보다 큰 층으로 지지함으로써 형태 유지성(保形性)이나 치수 안정성을 부여한 부직포(A)(표층부)와, 충분한 통기도를 가지며, 목부가 큰 부직포(B)(기반부)를 접합하여 제작되며, 흡음성이 높고 단열성도 갖는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, 나노섬유를 포함하는, 흡음 특성이 우수한 부직포 구조체가 개시되어 있다. 특허문헌 4의 부직포 구조체는, 섬유 지름이 1 μm 미만인 나노섬유를 포함하는 섬유체를 포함하며, 해당 섬유체의 두께가 10 mm 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 섬유체는 지지체에 지지되어 있을 수도 있고, 섬유체와 지지체가 반복 적층된 구조로 되어 있을 수도 있는 것이 개시되어 있다. 나노섬유는 예를 들면 멜트 블로운법으로 형성되며, 실시예에 있어서는 지지체인 폴리프로필렌 스펀 레이스 부직포의 위에 섬유 지름 0.5 μm, 목부 350 g/m2인 나노섬유체의 층을 형성하는 것이 개시되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 흡음재로서 다양한 구성의 부직포 적층체가 검토되고 있으며, 나노섬유나 서브마이크론 섬유라고 칭해지는 극세 섬유를 다른 섬유와 조합하여 사용하는 것, 층의 조합이나 구성에 의해 특징적인 흡음 특성을 나타내는 것이 알려져 있다.
그러나, 500∼1000 Hz의 저주파수 영역, 800∼2000 Hz의 중주파수 영역뿐만 아니라, 나아가 2000∼5000 Hz의 고주파수 영역이나 5000∼11000 Hz의 초고주파수 영역에 있어서도 우수한 흡음 성능을 나타내고, 또한 공간 절약성이 우수한 흡음재가 요구되고 있으나 아직 개발되지 않았다. 이 상황을 감안하여 본 발명은, 저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역 및 초고주파수 영역의 모든 영역에 있어서 우수한 흡음성(吸音性)을 나타내는 흡음재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 위에서 설명한 과제를 해결하기 위하여 검토를 거듭하였다. 그 결과, 기재층과 섬유층을 포함하는 적층 흡음재에 있어서, 특정 범위의 통기도(평균 유량 세공(細孔) 지름)를 갖는 적어도 2층의 섬유층을 포함하고, 그 사이에 특정 범위의 공극률 및 밀도를 갖는 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서, 2층의 섬유층을 특정한 배치로 한 것이 저주파수 영역부터 초고주파수 영역에 있어서 우수한 흡음성을 나타내고, 공간 절약성이 우수한 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
[1] 적어도 제1 섬유층과 제2 섬유층과, 상기 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 존재하는 적어도 1층의 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서,
상기 제1 섬유층은 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
상기 제2 섬유층은 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 또한 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름 이하이며, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
상기 기재층은 프레이저형 법(Frazier Type Method)에 의한 통기도가 40 cc/cm2·s 이상이고, 목부가 1∼700 g/m2이고,
상기 제1 섬유층이 소리의 입사측, 상기 제2 섬유층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는, 적층 흡음재.
[2] 상기 [1]에 있어서,
상기 제1 섬유층, 상기 제2 섬유층 및 상기 기재층이 독립적으로 부직포 및 직포로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, 적층 흡음재.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서,
상기 기재층이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 섬유 또는 적어도 2종이 복합화된 섬유를 포함하고, 상기 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 독립적으로 폴리불화 바이닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌, 폴리유레테인, 폴리설폰, 폴리바이닐알코올, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는, 적층 흡음재.
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 900 Hz부터 1120 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(α)을 산출하고, 평균 흡음률(α)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥α≥0.22
[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 2800 Hz부터 3550 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(β)을 산출하고, 평균 흡음률(β)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥β≥0.60
[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 4500 Hz부터 5600 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(γ)을 산출하고, 평균 흡음률(γ)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥γ≥0.90
[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 9000 Hz부터 11200 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(η)을 산출하고, 평균 흡음률(η)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥η≥0.85
위에서 설명한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 저주파수 영역부터 초고주파수 영역에 있어서의 흡음 특성이 특히 우수한 흡음재를 얻을 수 있다. 본 발명의 적층 흡음재는 흡음 특성의 피크가 종래의 흡음재보다 높은 영역에 있고, 특히 500 Hz 이상의 영역에 있어서의 흡음 성능이 우수하다. 자동차 분야에서는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 증가에 따라 모터 소리에 대한 대책이 과제가 되는 바, 모터 소리는 회전 속도에 의해 저주파수 영역부터 초고주파수 영역의 소리가 발생하기 때문에, 이들 주파수 영역의 대책이 필요하다고 일컬어지고 있다. 또한, 바람을 가르는 소리의 음역은 1,000∼3,000 Hz 정도라고 일컬어지고 있다. 본 발명의 적층 흡음재는 이러한 소음의 대책에 유용하다. 또한, 본 발명의 적층 흡음재는 다공질(多孔質) 재료나 유리 섬유 등으로 이루어지는 흡음재와 비교하여 경량이고 또 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 부재의 경량화와 공간 절약화가 가능하며, 이 점은 특히 자동차 분야용의 흡음재로서 유용하다.
도 1은 본 발명의 실시예(실시예 1) 및 비교예 (비교예 1)의 흡음 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
(적층 흡음재의 구조)
본 발명의 적층 흡음재는, 각각 특정 범위의 평균 유량 세공 지름 또는 통기도(通氣度)를 가지며, 특정 범위의 목부인 기재층과 섬유층을 포함하여 이루어진다. 적층 흡음재 속(中)에 섬유층은 2층 이상 포함되고, 섬유층 사이에 기재층이 개재된다.
평균 유량 세공 지름 및 통기도는 모두, 층의 소밀(疎密, 성글고 빽빽함)의 정도를 나타내는 척도이다. 본 발명의 적층 흡음재는 대략적으로는 치밀한 섬유층이 성긴 기재층을 사이에 끼우는 구조이고, 또한 섬유층은 서로 특정한 치밀도(평균 유량 세공 지름)를 가지며, 평균 유량 세공 지름(입사측)≥평균 유량 세공 지름(투과측)의 관계를 만족시키도록 배치된 구조를 갖는다.
본 발명의 적층 흡음재는 적어도 제1 섬유층과 제2 섬유층을 포함하는데, 섬유층은 추가로 2층∼6층을 포함되어 있을 수도 있다. 제1 섬유층 및 제2 섬유층은 각각 하나의 섬유 구조체로 이루어질 수도 있고, 1층의 섬유층 속에 복수 개의 섬유 구조체가 포개진 형태일 수도 있다.
또한, 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에는 적어도 1층의 기재층이 개재된다. 기재층은 하나의 기재로 이루어질 수도 있고, 1층의 기재층 속에 복수 개의 기재층이 포개져서 이루어지는 형태일 수도 있다. 적층 흡음재가 제1 섬유층과 제2 섬유층의 2층의 섬유층을 포함하는 경우, 적층 흡음재는 제1 섬유층/기재층/제2 섬유층이라는 구성을 갖는다. 적층 흡음재가 제1 섬유층, 제2 섬유층에 더하여, 추가로 제3 섬유층을 보탠 3층인 경우, 적층 흡음재는 제1 섬유층/기재층/제3 섬유층/기재층/제2 섬유층이라는 구성을 가지며, 제3 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름≥제3 섬유층의 평균 유량 세공 지름≥제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름으로 하는 것이 바람직하다.
적층 흡음재에 포함되는 섬유층 및 기재층은 본 발명의 효과를 해치지 않는 한, 섬유층 및 기재층 이외의 구성이 포함되어 있을 수도 있고, 예를 들면, 본 발명에 규정하는 범위 밖의 추가적인 층(예를 들면, 보호층. 1층일 수도 2층 이상일 수도 있음), 인쇄층, 발포체(發泡體), 호일(箔), 메시(mesh), 직포(織布) 등이 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 각 층 사이를 연결하기 위한 접착제층, 클립, 봉합사(縫合絲) 등을 포함하고 있을 수도 있다.
적층 흡음재의 각 층 사이는, 통기도를 현저하게 저하시키지 않으면 물리적 및/또는 화학적으로 접착되어 있을 수도 있고, 접착되어 있지 않을 수도 있다. 적층 흡음재의 복수 개의 층 사이 중 일부가 접착되고, 일부는 접착되어 있지 않은 형태일 수도 있다. 접착은, 예를 들면, 섬유층의 형성 공정에 있어서, 또는 후공정으로서 가열을 수행하고, 섬유층을 구성하는 섬유의 일부를 융해하고, 섬유층을 기재층에 융착시킴으로써 섬유층과 기재층을 접착할 수도 있다. 또한, 기재층 내지 섬유층의 층 사이에 접착제를 부여하여 층 사이를 접착하는 것도 바람직하다.
적층 흡음재의 두께는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 1∼50 mm로 할 수 있고, 3∼30 mm로 하는 것이 바람직하며, 3∼20 mm로 하는 것이 공간 절약성의 관점에서 보다 바람직하다. 아울러, 적층 흡음재의 두께란 전형적으로는 섬유층 및 기재층의 두께의 합계를 의미하며, 보호층 등의 다른 층이 포함되어 있는 경우에는 다른 층을 포함하는 두께를 의미한다. 카트리지나 덮개 등의 외장체가 부착되어 있는 경우, 그 부분의 두께는 포함하지 않는 것으로 한다.
적층 흡음재에 사용되는 제1 섬유층, 제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름은, 원하는 흡음 성능을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제1 섬유층으로는 0.5∼10 μm의 범위를 사용할 수 있고, 제2 섬유층으로는 0.5∼10 μm의 범위를 사용할 수 있으며, 제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름 이하이고, 제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름보다 작은 것이 바람직하다. 종래 흡음 성능과 함께 차음(遮音) 성능이 기대되던 흡음재에서는 평균 유량 세공 지름이 낮을수록 소리가 통과하기 어렵고, 차음성에 효과적이라고 생각되고 있었다. 이에 대해, 본 발명의 적층 흡음재는 기재층의 양측에 배치되는 섬유층의 평균 유량 세공 지름을 각각 제어함으로써 소리의 반사를 저감시키고, 나아가 흡음성이 우수한 층 구성을 채용함으로써 높은 흡음성을 얻고 있다.
적층 흡음재는, 기재층이, 제1 섬유층과 제1 섬유층 이상으로 치밀한 제2 섬유층 사이에 끼인 적층 구조로 되어 있다. 이러한 형태일 때, 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이의 거리(기재층의 두께, 층간 거리라고도 칭함)는, 2.5∼30 mm인 것이 바람직하고, 3∼15 mm인 것이 보다 바람직하다. 층간 거리가 2.5 mm 이상이면, 저주파수 영역부터 초고주파수 영역의 흡음 성능이 양호해지고, 또한, 층간 거리가 30 mm 이하이면, 흡음재로서의 두께가 과도하게 커지는 경우가 없어 공간 절약성에 적합하다.
기재층의 통기도는, 원하는 흡음 성능을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 프레이저형 법에 의한 통기도에 있어서, 40 cc/cm2·s 이상이고, 40∼250 cc/cm2·s가 바람직하고, 40∼150 cc/cm2·s가 보다 바람직하다. 종래, 흡음 성능과 함께 차음 성능이 기대되던 흡음재에서는 통기성이 낮을수록 소리가 통과하기 어렵고, 즉 차음성에 효과적이라고 생각되고 있었다. 이에 대해, 본 발명의 적층 흡음재는 높은 퉁기성을 가짐으로써 소리의 반사를 저감시키고, 나아가 흡음성이 우수한 구성을 채용함으로써 높은 흡음성을 얻을 수 있다. 아울러, 통기도의 측정은 공지의 방법에 의할 수 있고, 예를 들면, 걸리(Gurley) 시험기 법이나 프레이저 시험기 법으로 측정할 수 있다.
(각 층의 구성: 섬유층)
본 발명의 적층 흡음재에 포함되는 제1 섬유층 및 제2 섬유층은, 공극률이 85% 이상 96% 이하이고, 또한 밀도가 0.04 g/cm3 이상 0.5 g/cm3 이하인 것이 바람직하다. 공극률이 85% 이상이면 외층이 되는 소재의 강성을 억제함으로써 반사파의 증가를 억제하고 음파를 흡음재 내부로 유도할 수 있는 점에서 바람직하다. 공극률이 96% 이하이면, 섬유층과 기재층 간의 밀도차에 의한 흐름 저항을 제어함으로써, 외층과 내층의 밀도차에 의해 흡음재 내부에서의 소리가 반사를 반복하고, 흡음재 내부에서의 소리를 감쇄시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 밀도가 0.04 g/cm3 이상이면, 일정한 층간 거리를 유지할 수 있는 강성을 갖는 점에서 바람직하고, 0.5 g/cm3 이하이면, 흡음재로서 경량화를 유지할 수 있는 점에서 바람직하다.
제1 섬유층 및 제2 섬유층을 구성하는 섬유는, 섬유 지름이 10 μm 미만인 섬유인 것이 바람직하다. 섬유 지름이 10 μm 미만인이란, 평균 섬유 지름이 이 수치 범위 내인 것을 의미한다. 섬유 지름이 10 μm 미만이면, 공극률이 낮고 밀도가 높은, 치밀하고 얇은 막을 얻을 수 있기 때문에 바람직하고, 1 μm 미만이면, 보다 공극률이 낮고 밀도가 높은, 치밀하고 얇은 막을 얻을 수 있기 때문에 더 바람직하다. 섬유 지름의 측정은 공지의 방법에 따를 수 있다. 예를 들면, 섬유 지름은 섬유층 표면의 확대 사진에서 측정 내지 산출함으로써 얻어지는 값으로서, 상세한 측정 방법은 실시예에 상세하게 설명된다.
제1 섬유층 및 제2 섬유층은 부직포인 것이 바람직하고, 평균 유량 세공(細孔) 지름이 10 μm 미만인 것이 바람직하다. 평균 유량 세공 지름이 10 μm 미만이면, 섬유층과 기재층 간의 흐름 저항을 제어할 수 있고, 흡음재 내부에서의 소리가 반사를 반복하기 때문에, 흡음재 내부에서의 소리를 감쇄(減衰)시킬 수 있어 양호하다.
본 발명의 적층 흡음재에 포함되는 제1 섬유층 및 제2 섬유층은, 1층의 섬유층이 하나의 섬유 구조체로 이루어져 있을 수도 있고, 또한, 1층의 섬유층 속에 복수 개의 섬유 집합체를 포함하고, 섬유 집합체의 층이 서로 포개진 것이 1층의 섬유층을 형성하고 있을 수도 있다. 아울러, 본 명세서에 있어서, 섬유 집합체란 하나의 연속체로 된 섬유 집합체를 의미하고 있다.
제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 0.5∼10 μm이고, 0.9∼10 μm가 바람직하다. 또한, 제1 섬유층의 목부는 0.1∼200 g/m2이고, 0.3∼100 g/m2인 것이 바람직하다. 목부가 0.1 g/m2 이상이면, 치밀한 막으로서의 격벽(隔璧)을 형성시킴으로써 공명(共鳴) 공간을 형성할 수 있고, 흡음성을 향상시킬 수 있다. 200 g/m2 미만이면, 막의 강성(剛性)을 높이지 않고, 소리의 반사를 억제할 수 있고, 흡음률을 높일 수 있다. 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름 이상이다
제2 섬유층의 평균 유량 세공 지름은 0.5∼10 μm이고, 0.5∼5.0 μm가 바람직하고, 0.5∼3.0 μm가 특히 바람직하다. 또한, 제2 섬유층의 목부는 0.1∼200 g/m2이고, 0.3∼100 g/m2인 것이 바람직하다. 목부가 0.1 g/m2 이상이면, 치밀한 막으로서의 격벽을 형성시킴으로써 공명 공간을 형성할 수 있고, 흡음성을 향상시킬 수 있으며, 200 g/m2 미만이면, 막의 강성을 높이지 않고 소리의 반사를 억제할 수 있고, 흡음률을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 적층 흡음재는, 제1 섬유층이 소리의 입사측에 배치되고, 기재층을 사이에 두고 상기 제2 섬유층이 소리의 투과측이 되도록 배치된다는 특징을 갖는다. 전술한 바와 같이, 제2 섬유층은 제1 섬유층 이상으로 치밀한 층이다. 특정한 이론에 구속되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 제1 섬유층을 통하여 적층 흡음재의 내부로 소리를 집어넣고, 집어넣어진 소리는 치밀한 제2 섬유층으로 일부 반사시키고, 반사한 소리가 흡음재 내부의 기재층 부분에 부딪치는 폐쇄 공간 내에서 공명, 반사, 간섭을 발생시키고, 기재층의 섬유의 진동에서 열로의 변환에 의한 에너지 소실을 발생시킴으로써 우수한 흡음 성능이 구현되는 것이라고 생각되고 있다.
제1 섬유층 및 제2 섬유층을 구성하는 섬유 구조체는, 바람직하게는 부직포이며, 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 상기한 범위의 평균 유량 세공 지름 및 목부를 가지고 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 멜트 블로운 부직포, 전계 방사법에 의해 형성되는 부직포 등인 것이 바람직하다. 전계 방사법 내지 멜트 블로운법에 따르면, 극세 섬유를 기재 위에 효율적으로 적층시킬 수 있고, 원하는 범위의 공극률 및 밀도를 갖는 층을 얻을 수 있다. 전계 방사법의 상세한 내용은 제조 방법에 상세하게 설명하기로 한다.
제1 섬유층 및 제2 섬유층을 구성하는 섬유의 원료 수지로는, 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리유레테인(우레탄), 폴리락트산(乳酸), 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터류, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 1,2 등의 나일론(아마이드 수지)류, 폴리페닐렌설파이드, 폴리바이닐(비닐)알코올, 폴리스타이렌(스티렌), 폴리설폰, 액정 폴리머류, 폴리에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리불화 바이닐리덴, 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌 등을 들 수 있다. 폴리올레핀계 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 예시할 수 있다. 폴리에틸렌으로는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄형(直鎖狀) 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등을 예로 들 수 있고, 폴리프로필렌으로는, 프로필렌의 단독 중합체나 프로필렌과 다른 단량체(單量體), 에틸렌이나 뷰텐 등이 중합된 공중합 폴리프로필렌 등을 예로 들 수 있다. 섬유 집합체는, 상기한 수지 중 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 2종류 이상을 포함하고 있을 수도 있다.
제1 섬유층 및 제2 섬유층이 전계 방사법에 의해 형성되는 부직포인 경우, 상기 중에서도 폴리불화 바이닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌, 폴리유레테인, 폴리설폰 및 폴리바이닐알코올이 전계 방사법에 있어서는 각종 용제에 가용(可溶)인 관점에서 보다 바람직하다. 또한, 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 멜트 블로운 부직포인 경우, 상기 중에서도 폴리프로필렌이 바람직하다. 섬유층은, 상기한 수지 중 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 2종류 이상을 포함하고 있을 수도 있다.
또한, 상기한 섬유에는 수지 이외의 각종 첨가제를 포함할 수도 있다. 수지에 첨가될 수 있는 첨가제로는 예를 들면, 충전제, 안정화제, 가소제, 점착제, 접착 촉진제(예를 들면, 실레인(실란) 및 타이타늄산(티타늄산)염), 실리카, 유리, 점토, 탈크, 안료, 착색제, 산화 방지제, 형광 증백제, 항균제, 계면 활성제, 난연제 및 불화 폴리머를 들 수 있다. 상기 첨가물 중 하나 이상을 사용하여, 얻어지는 섬유 및 층의 중량 및/또는 비용을 경감할 수도 있고, 점도를 조정할 수도 있으며, 또는 섬유의 열적 특성을 변성할 수도 있고, 혹은 전기 특성, 광학 특성, 밀도에 관한 특성, 액체 배리어 혹은 점착성에 관한 특성을 포함하는, 첨가물의 특성에서 유래하는 다양한 물리 특성을 부여할 수도 있다.
(각 층의 구성: 기재층)
적층 흡음재에 있어서의 기재층은, 주요한 흡음성을 담당함과 아울러, 섬유층을 지지하여 흡음재 전체의 형상을 유지하는 기능도 가지고 있다. 본 발명의 적층 흡음재는 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 공극률이 높고 밀도가 낮은 기재층이 끼여져들어간 형태를 가지며, 음원측(입사측)의 평균 유량 세공 지름을 제어함으로써 적층 흡음재의 내부로 소리를 도입할 수 있고, 흡음재의 내부에서 반사를 반복함으로써 흡음시킬 수 있다. 기재층은 공극률이 높고 밀도가 낮다는 특징을 갖는 한편으로, 섬유층을 지지하고, 일정한 층간 거리를 유지할 수 있는 강성을 갖는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 기재층은, 공극률이 93% 이상 100% 미만이고, 또한 밀도가 0.008∼0.05 g/cm3 이하인 것이 바람직하다. 공극률이 93% 이상이면, 섬유층과 기재층 간의 밀도차에 의한 흐름 저항을 제어함으로써 외층과 내층에 밀도차에 의해 흡음재 내부에서의 소리가 반사를 반복하기 때문에, 흡음재 내부에서의 소리를 감쇄시킬 수 있는 점에서 흡음성이 향상된다. 또한 공극률을 100% 미만으로 함으로써 섬유층을 지지하고, 적층 흡음재의 형태를 유지할 수 있다. 또한, 밀도가 0.008 g/cm3 이상이면 흡음재로서 섬유층을 지지하고, 일정한 층간 거리를 유지할 수 있는 강성을 갖는 점에서 바람직하고, 0.05 g/cm3 이하이면, 흡음재로서 경량화를 유지할 수 있는 점에서 바람직하다.
기재층은, 1층의 기재층으로 이루어질 수도 있고, 또는 복수 개의 기재층이 포개져서 이루어지는 형태일 수도 있다. 기재층을 구성하는 재료는 그 적어도 일측의 표면 위에 섬유층을 적층할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 부직포, 유리 섬유, 종이, 직포, 폼(foam)(발포체층), 메시 등을 사용할 수 있다. 특히, 부직포, 직포의 어느 1종 이상인 것이 바람직하며, 부직포인 것이 보다 바람직하다. 적층 흡음재에 포함되는 기재는 1종일 수도 있고, 2종 이상일 수도 있다.
기재층이 부직포인 경우, 부직포의 종류는 멜트 블로운 부직포, 스펀 레이스 부직포, 스펀 본드 부직포, 쓰루 에어 부직포, 써멀 본드 부직포, 니들 펀칭 부직포 등을 사용할 수 있고, 원하는 물성이나 기능에 의해 적당히 선택할 수 있다.
기재층의 부직포의 섬유를 구성하는 수지로는, 열 가소성 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터(폴리에스테르)계 수지, 폴리아마이드(폴리아미드)계 수지를 예시할 수 있다. 폴리올레핀계 수지로는, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 혹은 4-메틸펜텐-1 등의 단독 중합체 및 이들과 다른 α-올레핀, 즉, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 펜텐-1, 헥센-1 혹은 4-메틸펜텐-1 등 중 1종 이상과의 랜덤 혹은 블록 공중합체 혹은 이들을 조합한 공중합체이며, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 폴리아마이드계 수지로는 나일론 4, 나일론 6, 나일론 7, 나일론 1,1, 나일론 1,2, 나일론 6,6, 나일론 6,10, 폴리메타자일리덴아디파마이드(폴리메타크실리덴아디파미드), 폴리파라자일리덴데케인아마이드(폴리파라크실리덴데칸아미드), 폴리비스사이클로헥실메테인데케인아마이드(폴리비스시클로헥실메탄데칸아미드) 혹은 이들의 코폴리아마이드 등을 예로 들 수 있다. 폴리에스터계 수지로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 외에, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸테레프탈레이트, 폴리에틸렌옥시벤조에이트, 폴리(1,4-다이메틸사이클로헥세인테레프탈레이트) 혹은 이들의 공중합체를 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 범용성이 높고 열 융착할 수 있다는 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 1종, 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
기재층이 직포나 메시인 경우에도 동일한 수지를 사용할 수 있다.
또한, 기재층의 부직포를 구성하는 섬유로는, 단일 성분으로 이루어지는 섬유를 사용할 수도 있으나, 섬유끼리의 교점의 융착의 효과를 고려하면, 저융점 수지와 고융점 수지의 복합 성분으로 이루어지는 섬유, 즉, 융점이 서로 다른 2성분 이상으로 이루어지는 복합 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 복합 형태는 예를 들면 초심(Sheath-Core)형, 편심 초심형, 병렬형을 예로 들 수 있다. 또한, 기재층의 부직포를 구성하는 섬유로서, 융점이 서로 다른 2성분 이상의 혼섬 섬유를 사용하는 것도 바람직하다. 아울러, 혼섬 섬유란, 고융점 수지로 이루어지는 섬유와 저융점 수지로 이루어지는 섬유가 독립적으로 존재하고, 혼합되어 이루어지는 섬유를 의미하고 있다.
기재층의 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유 지름은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 평균 섬유 지름이 10 μm∼ 1 mm인 섬유로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 평균 섬유 지름이 10 μm 이상이면, 섬유층과 기재층 간의 밀도차에 의한 흐름 저항을 제어할 수 있고, 1 mm 이하이면, 범용성이 상실되지 않고, 또한 입수도 용이해진다. 섬유 지름은, 10∼100 μm이면 보다 바람직하다. 섬유 지름의 측정은, 섬유층의 섬유 지름의 측정과 동일한 방법으로 수행할 수 있다.
기재층은 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 개재된다. 또한, 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 개재되는 것에 더하여, 적층 흡음재에 있어서 최외면에 위치하는 층으로서 포함될 수도 있다. 기재층은 1층으로만 기재층을 구성할 수도 있고, 2층 이상이 연속적으로 배치되어 1층의 기재층을 구성하고 있는 것도 바람직하다. 기재층을 2층 이상 연속적으로 배치함으로써, 기재층의 두께에 의해 섬유층의 층간 거리를 제어할 수 있다는 이점이 있다.
기재층의 통기도는, 프레이저형 법에 의한 통기도에 있어서, 40 cc/cm2·s 이상이고, 40∼250 cc/cm2·s가 바람직하며, 40∼150 cc/cm2·s가 보다 바람직하다. 종래 흡음 성능과 함께 차음 성능이 기대되던 흡음재에서는 통기성이 낮을수록 소리가 통과하기 어렵고, 즉 차음성에 효과적이라고 생각되고 있었다. 이에 대해, 본 발명의 적층 흡음재는 기재층이 높은 통기성을 가짐으로써 소리의 반사를 저감시키고, 나아가 흡음성이 우수한 층 구성을 채용함으로써 높은 흡음성을 얻을 수 있다고 생각되고 있다.
또한 기재층의 목부는 1∼700 g/m2이고, 15∼500 g/m2인 것이 바람직하다. 기재층의 목부가 1 g/m2 이상이면, 흡음재로서 필요한 강도를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 기재층은 2.5 mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 기재층의 두께의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 공간 절약성의 관점에서 두께의 범위는 2.5∼25 mm인 것이 바람직하고, 3∼20 mm인 것이 보다 바람직하다.
또한, 기재층을 구성하는 부직포 등의 재료 1장 당 두께는, 예를 들면, 2.5∼15 mm로 할 수 있고, 3∼10 mm로 하는 것이 보다 바람직하다. 기재의 1장 당 두께가 2.5 mm 이상이면, 주름의 발생이 없어 취급이 용이하고, 생산성이 양호하다. 또한, 기재층의 두께가 15 mm 이하이면, 공간 절약성을 방해할 우려가 없다.
기재층에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서, 각종 첨가제, 예를 들면, 착색제, 산화 방지제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 조핵제(造核劑), 활제(滑劑), 항균제, 난연제, 가소제 및 다른 열가소성 수지 등이 첨가되어 있을 수도 있다. 또한, 표면이 각종 마감제로 처리되어 있을 수도 있으며, 이에 의해 발수성(潑水性), 제전성(制電性), 표면 평활성, 내마모성 등의 기능이 부여되어 있을 수도 있다.
(적층 흡음재의 흡음 특성)
본 발명의 적층 흡음재는, 저주파수 영역(1000 Hz의 주파 영역)이나 중주파수 영역(3000 Hz), 고주파수 영역(5000 Hz), 초고주파수 영역(10000 Hz)에 있어서의 흡음성이 우수한 것을 특징으로 하고 있다. 특정한 이론에 구속되는 것은 아니지만, 본 발명의 적층 흡음재는, 제어된 평균 유량 세공 지름을 갖는 섬유층 사이에 저밀도의 기재층을 끼워넣는 구성으로 함으로써, 섬유층에 끼인 폐쇄 공간이 만들어지고, 해당 폐쇄 공간 속에서 반사가 반복 발생하여 소리의 흡수가 고효율화되는 것이라고 생각되고 있다. 나아가, 특정 범위의 평균 유량 세공 지름의 섬유층 및 기재층을 사용함으로써, 소리의 반사를 방지하면서 제1 섬유층을 투과시키고, 제2 섬유층으로 소리를 반사시킴으로써, 기재층으로 보다 효율적으로 흡수하는 것이 가능해지기 때문에, 두께가 얇고, 또 높은 흡음성을 갖는 흡음재를 얻을 수 있는 것이라고 생각되고 있다.
흡음성의 평가 방법은 실시예에 상세하게 설명된다.
(적층 흡음재의 제조 방법)
적층 흡음재의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 1층의 기재층에 1층의 섬유층을 형성한 섬유 적층체(즉, 기재층/섬유층의 적층체), 또는, 보호층 위에 1층의 섬유층을 형성한 섬유 적층체(즉, 보호층/섬유층의 적층체)를 만드는 공정 및 복수 개의 섬유 적층체를 소정의 순서 및 장수로 서로 포개어 일체화하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다. 섬유 적층체가 보호층과 섬유층으로 이루어지는 경우, 섬유층과 섬유층 사이에 기재층을 끼워넣도록 적층하여 일체화할 수 있다. 아울러, 섬유 적층체를 서로 포개는 공정에 있어서, 섬유 적층체 이외의 추가적인 층, 예를 들면 추가적인 기재층을 추가하여 적층하는 것도 바람직하다.
기재층으로서 부직포를 사용하는 경우, 공지의 방법으로 부직포를 제조하여 사용하여도 좋고, 시판하는 부직포를 선택하여 사용할 수도 있다. 기재층 내지 보호층 위에 섬유층을 형성하는 공정은, 전계 방사법이나 멜트 블로운법을 이용하는 것이 바람직하다.
전계 방사법은, 방사 용액을 토출시킴과 아울러, 전계를 작용시켜, 토출된 방사 용액을 섬유화하고, 컬렉터 위에 섬유를 얻는 방법이다. 예를 들면, 방사 용액을 노즐로부터 압출함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 방사 용액을 거품이 일게 함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 원통형 전극의 표면으로 방사 용액을 유도함과 아울러 전계를 작용시켜 방사하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 컬렉터 위에 기재층(또는 보호층)이 될 부직포 등을 삽입하고, 그 위에 섬유를 집적시킬 수 있다. 방사 용액으로는, 예사성(曳絲性)을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 수지를 용매에 분산시킨 것, 수지를 용매에 용해시킨 것, 수지를 열이나 레이저 조사에 의해 용융시킨 것 등을 사용할 수 있다.
방사의 안정성이나 섬유 형성성(形成性)을 향상시킬 목적으로, 방사 용액에 추가로 계면 활성제를 함유시킬 수도 있다. 계면 활성제는, 예를 들면, 도데실황산 나트륨 등의 음이온성 계면 활성제, 브로민화(臭化) 테트라뷰틸암모늄 등의 양이온 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트(sorbitan monolaurate) 등의 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 계면 활성제의 농도는, 방사 용액에 대하여 5 중량% 이하의 범위인 것이 바람직하다. 5 중량% 이하이면, 사용에 상응하는 효과의 향상을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 발명의 효과를 현저하게 해치지 않는 범위라면, 상기 이외의 성분도 방사 용액의 성분으로서 포함할 수도 있다.
멜트 블로운법은, 기재층 위에 섬유층이 될 수지를 노즐로부터 용융 상태에서 압출하고, 가열 압축 공기에 의해 뿜어붙임으로써 부직포를 형성하는 방법이다. 예를 들면, 스크류, 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 추출기, 혼섬용 방사구금(紡絲口金), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터제 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하여 부직포를 제조할 수 있다. 기재층을 이송하는 컨베어의 속도를 조정함으로써 임의로 목부를 설정할 수 있다. 방사에 사용하는 수지로는, 열가소성을 가지고 있으며, 예사성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
상기에 의해 얻어진 섬유 적층체를 복수 장 서로 포개어 일체화하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 접착을 행하지 않고 서로 포개기만 하여도 좋고, 또한, 각종 접착 방법, 즉, 가열한 플랫 롤이나 엠보싱 롤에 의한 열 압착, 핫 멜트제나 화학 접착제에 의한 접착, 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 접착 등을 채용할 수도 있다. 섬유층의 물성 저하를 억제한다는 관점에서는, 그 중에서도 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 처리가 바람직하다. 플랫 롤이나 엠보싱 롤에 의한 열 압착의 경우, 섬유층이 용융되어 필름화하거나, 엠보싱 점 주변 부분에 찢어짐이 발생하는 등의 대미지를 받고, 안정적인 제조가 어려워질 가능성이 있는 것 외에, 흡음 특성이 저하 등의 성능 저하를 발생시키기 쉽다. 또한, 핫 멜트제나 화학 접착제에 의한 접착의 경우에는, 그 성분에 의해 섬유층의 섬유 간 공극이 메워지고, 성능 저하를 발생시키기 쉬운 경우가 있다. 한편으로, 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열처리로 일체화한 경우에는, 섬유층에 대한 대미지가 적고, 그리고 충분한 층간 박리 강도로 일체화할 수 있으므로 바람직하다. 순환 열풍 혹은 복사 열에 의한 열 처리에 의해 일체화하는 경우에는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열 융착성 복합 섬유로 이루어지는 부직포 및 적층체를 사용하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 이하의 실시예는 예시를 목적으로 한 것에 불과하다. 본 발명의 범위는 본 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 중에 나타낸 물성값의 측정 방법과 정의를 이하에 나타내었다.
<평균 섬유 지름>
주식회사 히타치 하이테크놀로지즈 제조의 주사형 전자 현미경 SU8020을 사용하여 섬유 구조체(부직포)를 관찰하고, 영상 분석 소프트웨어를 사용하여 섬유 50가닥(개)의 직경을 측정하였다. 섬유 50가닥의 섬유 지름의 평균 값을 평균 섬유 지름으로 하였다.
<평균 유량 세공 지름>
POROUS MATERIAL사 제조 Capillary FlowPorometer(CFP-1200-A)를 사용하여 평균 유량 세공(細孔) 지름을 측정(JIS K 3832)하였다.
<통기도>
(프레이저형 법): 도요 정밀기기 주식회사(TOYO SEIKI KOGYO CO.,LTD.) 제조 직포 통기도 시험기(프레이저형 법: A법)를 사용하여 통기도를 측정(JIS L 1096)하였다.
(걸리(Gurley)형 법): 도요 정밀기기 주식회사 제조 GURLEY TYPE DENSOMETER(걸리형 법: B법)를 사용하여 통기도를 측정(JIS L 1096)하였다.
<흡음률 측정>
흡음률 측정은, 각 조건의 적층을 한, 각 섬유 적층체로부터 직경 16.6 mm의 샘플을 채취하고, 수직 입사 흡음률 측정 장치 "일본 음향 엔지니어링사(Nihon Onkyo Engineering Co., Ltd.) 제조 WinZacMTX"를 사용하여 ASTM E 1050에 준거하여, 주파수 500∼5000 Hz에 있어서의 시험편에 평균 음파가 수직으로 입사할 때의 수직 입사 흡음률을 측정하였다.
<저주파수 영역의 흡음성>
주파수가 900 Hz부터 1120 Hz까지인 흡음률을 56점(3.9 Hz 간격)에서 측정하고 얻어진 곡선을 f(x)라고 하였을 때, 하기 (식 1)에 의해 평균 흡음률 (α)을 산출하였다.
평균 흡음률(α)은 900∼1120 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내고, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. α가 0.22 이상인 경우, 저주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.22 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
<중주파수 영역의 흡음성>
주파수가 2800 Hz부터 3550 Hz까지인 흡음률을 190점(3.9 Hz 간격)에서 측정하고 얻어진 곡선을 f(x)라고 하였을 때, 하기 (식 2)에 의해 평균 흡음률(β)을 산출하였다.
평균 흡음률(β)은 2800∼3550 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내고, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. β가 0.60 이상인 경우, 중주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.60 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
<고주파수 영역의 흡음성>
주파수가 4500 Hz부터 5600 Hz까지인 흡음률을 282점(3.9 Hz 간격)에서 측정하고 얻어진 곡선을 f(x)라고 하였을 때, 하기 (식 3)에 의해 평균 흡음률(γ)을 산출하였다.
평균 흡음률(γ)은 4500∼5600 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내고, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. γ가 0.90 이상인 경우, 고주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.90 미만인 경우, 흡음성을 불량으로 평가하였다.
<초고주파수 영역의 흡음성>
주파수가 9000 Hz부터 11200 Hz까지인 흡음률을 564점(3.9 Hz 간격)에서 측정하고 얻어진 곡선을 f(x)라고 하였을 때, 하기 (식 4)에 의해 평균 흡음률(η)을 산출하였다.
평균 흡음률(η)은 9000∼11200 Hz의 주파수 영역의 흡음 성능을 나타내고, 수치가 높으면 흡음성이 높다고 판단된다. η가 0.85 이상인 경우 고주파수 영역의 흡음성을 양호로 평가하고, 0.85 미만인 경우 흡음성을 불량으로 평가하였다.
<기재층의 준비>
고밀도 폴리에틸렌으로서, 게이요 폴리에틸렌(KEIYO POLYPROPYLENE CORPORATION) 제조의 고밀도 폴리에틸렌 "M6900"(MFR 17g/10분)을 사용하고, 폴리프로필렌으로서 일본 폴리프로(Japan Polypropylene Corporation) 제조의 폴리프로필렌호모폴리머 "SA3A"(MFR=11g/10분)를 사용하여, 열 용융 방사법에 의해 섬유 지름 16 μm의 초(sheath) 성분이 고밀도 폴리에틸렌, 심(core) 성분이 폴리프로필렌으로 이루어지는 초심형(sheath-core type) 열 융착성 복합 섬유를 제작하였다. 얻어진 초심형 열 융착성 복합 섬유를 사용하여, 목부가 200 g/m2, 두께 5 mm, 폭이 1000 mm인 카딩법 쓰루 에어 부직포를 제작하였다. 카딩법 쓰루 에어 부직포를 쇼켄 주식회사(Shoken Co., Ltd.) 제조 1축식 분쇄기(ES3280)로 약 6 mm 정도로 분쇄하였다.
이 분쇄한 부직포를 에어 레이드 시험법으로, 설정 온도 142℃에서 가열하고, 목부 250 g/m2, 통기도 95 cc/cm2·s, 두께 5 mm인 기재층 P, 목부 373 g/m2, 통기도 70 cc/cm2·s, 두께 5 mm인 기재층 M, 목부 500 g/m2, 통기도 78 cc/cm2·s, 두께 10 mm인 기재층 Q, 목부 423 g/m2, 통기도 83 cc/cm2·s, 두께 10 mm인 기재층 N을 얻었다.
<보호층의 준비>
보호층으로서 시판하는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 된 카딩법 쓰루에어 부직포(목부 18 g/m2, 두께 60 μm)를 준비하였다.
<섬유층의 준비>
· 섬유층 A
디아이씨 바이엘 폴리머(DIC Bayer Polymer Ltd.) 제조의 폴리유레테인(그레이드명: T1190)을, N,N-다이메틸폼아마이드(N,N-디메틸포름아미드)와 아세톤의 공용매(共溶媒)(60/40(w/w))에 15 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 폴리유레테인 용액을 전계 방사하여 보호층과 폴리유레테인 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은 27G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 2.5 mL/h, 인가 전압은 47 kV, 방사 거리는 20 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 폴리유레테인 극세 섬유에 대해서는, 그 층의 목부는 0.5 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 470 nm였으며, 융해 온도는 175℃였다. 이것을 섬유층 A로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 8.9 μm였다.
· 섬유층 B
Arkema 제조의 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌(이하, "PVDF-HFP"로 약기함.)인 Kynar(상품명) 3120을, N,N-다이메틸아세트아마이드(N,N-디메틸아세트아미드)와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 15 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하고, 도전 조제(助劑)로서 0.01 질량%를 첨가하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 PVDF-HFP 용액을 전계 방사하여 보호층과 PVDF-HFP 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 24G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 3.0 mL/h, 인가 전압은 35 kV, 방사 거리는 17.5 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 PVDF-HFP 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 3.0 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 80 nm였으며, 융해 온도는 168℃였다. 이것을 섬유층 B로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.7 μm였다.
· 섬유층 C
Arkema 제조의 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌(이하, "PVDF-HFP"로 약기함.)인 Kynar(상품명) 3120을 N,N-다이메틸아세트아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 15 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다.
보호층을 준비하고, 이 위에 상기 PVDF-HFP 용액을 전계 방사하여 보호층과 PVDF-HFP 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 24G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 3.0 mL/h, 인가 전압은 35 kV, 방사 거리는 17.5 cm로 하였다. 섬유 적층체에 있어서의 PVDF-HFP 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 1 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 200 nm였다. 이것을 섬유층 C로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 2.4 μm였다.
·섬유층 D
Arkema 제조의 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌(이하, "PVDF-HFP"로 약기함.)인 Kynar(상품명) 3120을 N,N-다이메틸아세트아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 20 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다.
보호층을 준비하고, 이 위에 상기 PVDF-HFP 용액을 전계 방사하여 보호층과 PVDF-HFP 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 24G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 3.0 mL/h, 인가 전압은 35 kV, 방사 거리는 17.5 cm로 하였다. 섬유 적층체에 있어서의 PVDF-HFP 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 2 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 400 nm였다. 이것을 섬유층 D로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 2.2 μm였다.
·섬유층 E
Arkema 제조의 폴리불화 바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌(이하, "PVDF-HFP"로 약기함.)인 Kynar(상품명) 3120을 N,N-다이메틸아세트아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 15 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다.
보호층을 준비하고, 이 위에 상기 PVDF-HFP 용액을 전계 방사하여 보호층과 PVDF-HFP 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 24G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 3.0 mL/h, 인가 전압은 35 kV, 방사 거리는 17.5 cm로 하였다. 섬유 적층체에 있어서의 PVDF-HFP 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 2.2 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 200 nm였다. 이것을 섬유층 E로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 1.5 μm였다.
·섬유층 F
DIC 바이엘 폴리머 제조의 폴리유레테인(그레이드명: T1190)을 N,N-다이메틸폼아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 12.5 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 폴리유레테인 용액을 전계 방사하여 보호층과 폴리유레테인 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 27G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 2.0 mL/h, 인가 전압은 47 kV, 방사 거리는 20 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 폴리유레테인 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 0.5 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 260 nm였다. 이것을 섬유층 F로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 2.8 μm였다.
·섬유층 G
DIC 바이엘 폴리머 제조의 폴리유레테인(그레이드명: T1190)을 N,N-다이메틸폼아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 12.5 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 폴리유레테인 용액을 전계 방사하여 보호층과 폴리유레테인 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 27G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 2.0 mL/h, 인가 전압은 47 kV, 방사 거리는 20 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 폴리유레테인 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 3 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 270 nm였다. 이것을 섬유층 G로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.9 μm였다.
·섬유층 H
DIC 바이엘 폴리머 제조의 폴리유레테인(그레이드명: T1190)을 N,N-다이메틸폼아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 10 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 폴리유레테인 용액을 전계 방사하여 보호층과 폴리유레테인 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 27G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 2.0 mL/h, 인가 전압은 45 kV, 방사 거리는 20 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 폴리유레테인 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 3 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 90 nm였다. 이것을 섬유층 H로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 0.8 μm였다.
·섬유층 I
DIC 바이엘 폴리머 제조의 폴리유레테인(그레이드명: T1190)을 N,N-다이메틸폼아마이드와 아세톤의 공용매(60/40(w/w))에 12.5 질량%의 농도로 용해하고, 전계 방사 용액을 조제하였다. 보호층을 준비하고, 이 위에 상기 폴리유레테인 용액을 전계 방사하여 보호층과 폴리유레테인 극세 섬유의 2층으로 이루어지는 섬유 적층체를 제작하였다. 전계 방사의 조건은, 27G 니들을 사용하고, 한 홀의 용액 공급량은 2.0 mL/h, 인가 전압은 47 kV, 방사 거리는 20 cm로 하였다.
섬유 적층체에 있어서의 폴리유레테인 극세 섬유에 대해서는 그 층의 목부는 2 g/m2였고, 평균 섬유 지름은 270 nm였다. 이것을 섬유층 I로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 1.0 μm였다.
·섬유층 J
섬유층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터제(製) 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)과, 폴리프로필렌호모폴리머 2(LOTTE CHEMICAL사 제조 "FR-185"(MFR=1400g/10분))를 사용하고, 부직포 제조 장치의 2기의 압출기에 상기 2종류의 폴리프로필렌을 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열 융용시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 98 kPa(게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 60 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 섬유층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 80 g/m2 로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 1.3 μm였고, 이것을 섬유층 J로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 9.4 μm였다.
·섬유층 L
섬유층의 형성에는, 스크류(50 mm 지름), 가열체 및 기어 펌프를 갖는 2기의 압출기, 혼섬용 방사구금(홀 지름 0.3 mm, 2기의 압출기로부터 교대로 수지가 토출되는 홀 수 501 홀이 일렬로 나란한, 유효 폭 500 mm), 압축 공기 발생 장치 및 공기 가열기, 폴리에스터제 네트를 구비한 포집 컨베어 및 권취기로 이루어지는 부직포 제조 장치를 사용하였다.
원료인 폴리프로필렌으로서, 폴리프로필렌호모폴리머 1(MFR=82g/10분)과, 폴리프로필렌호모폴리머 2(LOTTE CHEMICAL사 제조 "FR-185"(MFR=1400g/10분))를 사용하고, 부직포 제조 장치의 2기의 압출기에 상기 2종류의 폴리프로필렌을 투입하고, 압출기를 240℃에서 가열 융용시키고, 기어 펌프의 질량비가 50/50이 되도록 설정하고, 방사구금으로부터 한 홀 당 0.3 g/min의 방사 속도로 용융 수지를 토출시켰다. 토출한 섬유를 400℃로 가열한 63 kPa(게이지압)의 압축 공기에 의해 방사구금으로부터 60 cm의 거리에서 포집 컨베어 위에 뿜어붙이고 섬유층을 형성하였다. 포집 컨베어의 속도를 조정함으로써 목부를 80 g/m2 로 설정하였다. 평균 섬유 지름은 1.9 μm였고, 이것을 섬유층 L로 하였다. 평균 유량 세공 지름을 평가하였더니 12.6 μm였다.
[실시 예 1]
제1 섬유층(섬유층 A)과 제2 섬유층(섬유층 B) 사이에 기재층 M을 끼우고, 최외층이 보호층이 되도록 제1 섬유층/기재층 M/제2 섬유층이 되도록 서로 포개었다. 얻어진 샘플을 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 섬유층이 2층 있기 때문에 섬유층의 층 수 "2"로 하였다. 이것을 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.42였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.97이었고 양호하였다.
단, 측정을 함에 있어서는, 측정 시료의 배후에 5 mm의 공기층을 마련하고 측정하였다(비교 예 3, 4를 제외함).
[실시 예 2]
제1 섬유층(섬유층 C)과 제2 섬유층(섬유층 B) 사이에 기재층 M을 끼우고, 제1 섬유층 C/기재층 M/제2 섬유층 B가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.27이었고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.96이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.96이었고 양호하였다.
[실시 예 3]
제1 섬유층(섬유층 D)과 제2 섬유층(섬유층 B) 사이에 기재층 M을 끼우고, 제1 섬유층 D/기재층 M/제2 섬유층 B가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.35였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.97이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.94였고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.92였고 양호하였다.
[실시 예 4]
제1 섬유층(섬유층 E)과 제2 섬유층(섬유층B) 사이에 기재층 M을 끼우고, 제1 섬유층 E/기재층 M/제2 섬유층 B가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.36이었고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.94였고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.89였고 양호하였다.
[실시 예 5]
제1 섬유층(섬유층E)과 제2 섬유층(섬유층E) 사이에 기재층 M을 끼우고, 제1 섬유층 E/기재층 M/제2 섬유층 E가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.35였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.93였고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.94였고 양호하였다.
[실시 예 6]
제1 섬유층(섬유층 C)과 제2 섬유층(섬유층 C) 사이에 기재층 M을 끼우고, 제1 섬유층 C/기재층 M/제2 섬유층 C가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.29였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.95였고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.98이었고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.89였고 양호하였다.
실시 예 1∼6에 대하여, 적층 흡음재의 구성과 흡음 특성을 정리하여 표 1에 나타내었다. 또한, 각 층의 구성에 대해서도 정리하여 나타내었다.
실시 예 7∼21로서, 상기한 실시 예와 동일하게 다양한 섬유층 및 기재층을 사용하여 적층 흡음재를 제작하고, 수직 입사 흡음률을 측정하였다. 표 2에 적층 흡음재의 구성과 흡음률을 정리하였다. 또한, 각 층의 구성에 대해서도 정리하여 나타내었다.
[비교 예 1] (실시 예 2의 역(逆)배치)
실시 예 2에서 얻어진 샘플의 제2 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.39였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.97이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.90이었고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.73이었고 불량이었다.
세공 지름이 가늘어짐으로써 초고주파수 영역에서의 소리의 반사가 강하게 영향을 주어 흡음 특성이 저하하였기 때문이라고 생각된다.
[비교 예 2] (기재층(기재층 M)만)
에어 레이드 시험기로, 작성한 373 g/m2, 두께 5 mm의 기재층 M을 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.11이었고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.28이었고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.41이었고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.80이었고 불량이었다.
[비교 예 3] (시판품 폴리프로필렌으로 된 부직포)
시판되고 있는 폴리프로필렌으로 된 부직포(3M사 제조 신슐레이트(thinsulate) TAI1590, 섬유 지름 0.7∼4.0 μm, 두께 13 mm)를 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.12였고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.47이었고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.69였고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.88이었고 양호하였다.
[비교 예 4] (시판품 폴리프로필렌으로 된 부직포)
시판되고 있는 폴리프로필렌으로 된 부직포(3M사 제조 신슐레이트 TC3303, 섬유 지름 0.7∼4.0 μm, 두께 41 mm)를 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.21이었고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.74였고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.94였고 양호하였다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.88이었고 양호하였다.
[비교 예 5] (실시 예 8의 역배치)
실시 예 8에서 얻어진 샘플의 제2 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.52였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.92였고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.81이었고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.67이었고 불량이었다.
[비교 예 6] (기재층(기재층 N)만)
에어 레이드 시험기로, 작성한 423 g/m2, 두께 10 mm의 기재층 N을 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.16이었고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.42였고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.64였고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.84였고 불량이었다.
[비교 예 7] (기재층(기재층 P)만)
에어 레이드 시험기로, 작성한 250 g/m2, 두께 5 mm의 기재층 P를 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.06이었고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.17이었고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.26이었고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.64였고 불량이었다.
[비교 예 8] (기재층(기재층 Q)만)
에어 레이드 시험기로, 작성한 500 g/m2, 두께 10 mm의 기재층 Q를 직경 16.6 mm의 원형으로 구멍을 뚫어 내고 흡음률 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플의 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.14였고 불량이었다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.44였고 불량이었다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.68이었고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.88이었고 양호하였다.
[비교 예 9] (제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름이 상한 이상)
제1 섬유층(섬유층 L)과 제2 섬유층(섬유층 B) 사이에 기재층 P를 끼우고, 제1 섬유층 L/기재층 P/제2 섬유층 B가 되도록 서로 포개고, 실시 예 1과 동일하게 흡음률 측정용 샘플로 하였다.
얻어진 샘플의 제1 섬유층 측으로부터 소리를 입사시키고, 수직 입사 흡음률을 측정하고, 저주파수 영역의 흡음성으로서 900 Hz부터 1120 Hz까지의 흡음률을 측정하고, 평균 흡음률(α)을 평가하였더니 0.30였고 양호하였다. 수직 입사 흡음률을 측정하고, 중주파수 영역의 흡음성으로서 2800 Hz부터 3550 Hz까지의 평균 흡음률(β)을 평가하였더니 0.97이었고 양호하였다. 고주파수 영역의 흡음성으로서 4500 Hz부터 5600 Hz까지의 평균 흡음률(γ)을 평가하였더니 0.87이었고 불량이었다. 초고주파수 영역의 흡음성으로서 9000 Hz부터 11200 Hz까지의 평균 흡음률(η)을 평가하였더니 0.87이었고 양호하였다.
비교 예 1∼9에 대하여, 적층 흡음재의 구성과 흡음 특성을 정리하여 표 3에 나타내었다. 또한, 각 층의 구성에 대해서도 정리하여 나타내었다.
본 발명의 적층 흡음재는, 저주파수∼ 초고주파수 영역의 흡음성이 우수하고, 특히, 고주파수 영역의 흡음성이 우수하기 때문에, 소리의 침입이 문제가 되는 분야에 있어서의 흡음재로서 이용될 수 있다. 구체적으로는 주택의 천장, 벽, 바닥 등에 사용되는 흡음재, 고속 도로나 철도 노선 등의 방음벽, 가전 제품의 방음재, 철도나 자동차 등의 차량의 각 부분에 배치되는 흡음재 등으로서 사용될 수 있다.
Claims (7)
- 적어도 제1 섬유층과 제2 섬유층과, 상기 제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 존재하는 적어도 1층의 기재층을 포함하는 적층 흡음재로서,
상기 제1 섬유층은, 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
상기 제2 섬유층은, 평균 유량 세공 지름이 0.5∼10 μm이고, 또한 제1 섬유층의 평균 유량 세공 지름보다 작고, 목부가 0.1∼200 g/m2이고,
상기 기재층은, 프레이저형 법에 의한 통기도가 40 cc/cm2·s 이상이고, 목부가 1∼700 g/m2이고,
상기 제1 섬유층이 소리의 입사측, 상기 제2 섬유층이 소리의 투과측이 되도록 배치되는, 적층 흡음재. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 섬유층, 상기 제2 섬유층 및 상기 기재층이 독립적으로 부직포 및 직포로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, 적층 흡음재. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기재층이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 적어도 2종이 복합화된 섬유를 포함하고, 상기 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 독립적으로 폴리불화 바이닐리덴, 나일론 6,6, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌, 폴리유레테인, 폴리설폰, 폴리바이닐알코올, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는, 적층 흡음재. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 900 Hz부터 1120 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(α)을 산출하고, 평균 흡음률(α)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥α≥0.22 - 청구항 1 또는 2에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 2800 Hz부터 3550 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(β)을 산출하고, 평균 흡음률(β)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥β≥0.60 - 청구항 1 또는 2에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 4500 Hz부터 5600 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(γ)을 산출하고, 평균 흡음률(γ)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥γ≥0.90 - 청구항 1 또는 2에 있어서,
수직 입사 흡음률 측정법에 있어서, 주파수가 9000 Hz부터 11200 Hz까지인 흡음률의 측정에 의해 흡음률의 평균 흡음률(η)을 산출하고, 평균 흡음률(η)의 값이 하기 식을 만족시키는 범위인, 적층 흡음재.
1.00≥η≥0.85
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