KR102494455B1 - 적층 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저주파 영역에서 우수한 흡음성능을 갖는 적층 부직포를 제공하는 것에 있다. 그리고 본 발명은 표피층 및 기재층으로 이루어지는 적층 부직포로서, 상기 표피층이 부직포 A를 갖고, 상기 부직포 A의 밀도가 100~500㎏/㎥이며, 두께가 0.5~2.5㎜, 통기도가 4~40㎤/㎠/s인 부직포로 이루어지고, 상기 기재층이 부직포 B를 갖고, 상기 부직포 B가 단위중량 200~500g/㎡, 두께가 5~40㎜인 부직포로 이루어지는 적층 부직포이다.

Description

적층 부직포

본 발명은 적층된 부직포, 특히 흡음성이 우수한 부직포에 관한 것이다.

자동차나 전기 제품 등에서 흡음성이나 단열성을 목적으로 부직포가 사용되어 있다. 특히 자동차용에 관해서는 연비 향상을 위하여 가볍고 얇은 부직포가 요구되어 있다.

특허문헌 1에는 표층부에 나노 섬유에 의해 구성된 부직포층과, 나노 섬유보다 단섬유 직경이 큰 섬유에 의해 구성되는 기반부로 이루어지는 적층 부직포로 이루어지는 흡음재가 개시되어 있다.

특허문헌 2에는 폴리에스테르계 섬유의 적층 부직포로 이루어지는 면재와, 주로 반모 펠트로 이루어지는 흡음재가 개시되어 있다.

일본 특허공개 2015-30218 공보 일본 특허공개 2013-163869 공보

특허문헌 1에 기재된 흡음재는 2000㎐로 고주파 영역에서의 흡음률은 85% 이상으로 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 흡음재도 주파수 2000~5000㎐의 흡음률은 40% 이상으로 기재되어 있다. 그러나 저주파 영역(800~1250㎐)에서의 흡음성이 요망되어 있었다. 그래서, 본 발명에서는 저주파 영역에서 우수한 흡음성능을 갖는 적층 부직포를 제공하는 것을 과제로 한다.

발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 다음과 같은 발명을 구축했다.

(1) 표피층 및 기재층을 갖는 적층 부직포이며,

상기 표피층이 부직포 A를 갖고, 이 부직포 A의 밀도가 100~500㎏/㎥, 두께가 0.5~2.5㎜ 및 통기도가 4~40㎤/㎠/s이며,

상기 기재층이 부직포 B를 갖고, 이 부직포 B의 단위중량이 200~500g/㎡ 및 두께가 5~40㎜인 적층 부직포.

또한, 이하의 바람직한 실시형태가 있다.

(2) (1)에 있어서, 상기 부직포 B의 두께가 10~40㎜인 적층 부직포.

(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 부직포 A에는 단섬유 직경이 1~5000㎚인 열가소성 섬유가 부직포 A 전체에 대하여 20~40질량% 포함되어 있는 적층 부직포.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 강연도가 300㎜ 이하인 적층 부직포.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 부직포 A가 폴리아미드로 이루어지는 섬유 및/또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 섬유를 갖는 적층 부직포.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 부직포 B가 바인더 섬유를 가지며, 이 바인더 섬유의 함유량이 상기 부직포 B 전체에 대하여 10~30질량%인 적층 부직포.

(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 적층 부직포를 갖는 흡음재.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 저주파 영역이 우수한 흡음성을 갖는 적층 부직포가 얻어진다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면 유연성이 높은 적층 부직포가 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 적층 부직포는 표피층 및 기재층을 갖고, 상기 표피층이 부직포 A를 갖고, 상기 부직포 A의 밀도가 100~500㎏/㎥이며, 상기 부직포 A의 두께가 0.5~2.5㎜이며, 상기 부직포 A의 통기도가 4~40㎤/㎠/s이며, 상기 기재층이 부직포 B를 갖고, 상기 부직포 B의 단위중량이 200~500g/㎡이며, 상기 부직포 B의 두께가 5~40㎜이다.

즉, 본 발명의 적층 부직포는 적어도 상기 표피층이 갖는 부직포 A와 상기 기재층이 갖는 부직포 B가 적층되어 이루어짐으로써 800~1250㎐에 있어서의 우수한 흡음성을 부여한다.

여기에서, 부직포 A는 밀도가 100~500㎏/㎥인 것이 필요하다. 100㎏/㎥ 이상으로 함으로써 소리에 의해 표피층이 공진하고, 그래서 소위 판 진동이 일어나 저주파 영역의 흡음률을 오르게 한다. 또한, 500㎏/㎥ 이하로 함으로써 일정 유연성을 가진 표피층이 된다. 상기 관점으로부터 그 150㎏/㎥ 이상이 바람직하고, 300㎏/㎥ 이하가 바람직하다.

또한, 부직포 A의 두께는 0.5~2.5㎜인 것이 바람직하다. 상기 범위 내이면 유연성이 우수한 표피층이 된다. 상기 관점으로부터 그 하한은 0.6㎜가 바람직하고, 그 상한은 1.6㎜ 이하가 바람직하다.

또한, 부직포 A의 통기도는 4~40㎤/㎠/s인 것이 필요하다. 여기에서, 통기도란 실시예의 항에서 설명하는 바와 같이 JIS L 1096-1999 8.27.1 A법(프라지르형법)에 준거하여 측정한 것을 말한다. 4㎤/㎠/s 이상으로 함으로써 소리가 일정 유속으로 섬유와 섬유의 공극을 통과할 때에 공극 주변의 섬유 재료와의 공기 마찰에 의해 소리를 열로 효율 좋게 변환할 수 있다. 또한, 고주파 영역의 소리를 반사시키는 일 없이 적층 부직포 내부에 소리를 통과시킬 수 있다. 한편, 40㎤/㎠/s 이하 로 함으로써 저주파 영역의 흡음률을 올릴 수 있다. 상기 관점으로부터 또한 10㎤/㎠/s 이상인 것이 바람직하고, 30㎤/㎠/s 이하인 것이 바람직하다.

또한, 부직포 A는 구멍의 분포에 대해서도 공기 마찰에 의한 에너지 손실을 증가시키기 때문에 일정 범위로 하는 것이 바람직하고, 세공 지름 분포 도수로 0을 초과하고 10㎛ 이하인 구멍 지름 분산도가 1~20, 10~20㎛인 구멍 지름 분산도가 15~60으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 부직포 A의 단위중량은 100~400g/㎡가 바람직하고, 130g/㎡ 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직한 것은 150g/㎡ 이상이다.

부직포 A를 구성하는 소재로서는 내열성이 우수한 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 입수의 용이성이나 생산성을 고려하면 폴리아미드로 이루어지는 섬유 및/또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 폴리아미드로 이루어지는 섬유는 폴리아미드만으로 이루어지는 섬유이어도 좋고, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서 첨가제 등으로서 폴리아미드 이외의 성분을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 섬유도 폴리에틸렌테레프탈레이트만으로 이루어지는 섬유이어도 좋고, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서 폴리에틸렌테레프탈레이트 이외의 성분을 포함하고 있어도 좋다.

부직포 A는 니들 펀치법이나 스판레이스법에 의해 얻어지는 단섬유 부직포가 밀도나 두께, 통기도를 컨트롤하기 쉬우므로 바람직하다.

부직포 A에는 단섬유 직경이 1~5000㎚인 열가소성 수지로 이루어지는 열가소성 섬유(이하, 이 섬유를 나노 섬유라고 칭하는 경우가 있음)가 부직포 A 전체에 대하여 20~40질량% 포함하는 것이 바람직하다. 20질량% 이상으로 함으로써 부직포 A 중의 섬유 구성 개수를 늘릴 수 있고, 그 결과 부직포 A의 밀도나 통기도를 컨트롤하는 것이 용이해진다. 수 평균에서의 단섬유 직경의 150㎚ 이상인 것이 바람직하고, 한편 2000㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 700㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

부직포 A의 구성으로서는 나노 섬유 100%로 이루어지는 것, 나노 섬유와 나노 섬유보다 굵은 섬유(즉, 단섬유 직경이 5000㎚를 초과하는 섬유)를 혼섬한 구성이나, 나노 섬유층과 나노 섬유보다 굵은 섬유의 층을 적층한 것이어도 좋다. 보다 바람직하게는 나노 섬유층과 나노 섬유보다 굵은 섬유의 층을 적층한 것이다.

또한, 나노 섬유층과 나노 섬유보다 굵은 섬유의 층을 적층한 부직포를 복수매 준비하고, 그들을 저융점 파우더 등으로 사용해서 접합한 것이어도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서의 나노 섬유는 단섬유가 조각조각으로 분산된 것, 단섬유가 부분적으로 결합하고 있는 것, 복수의 단섬유가 응집한 집합체(예를 들면, 다발상의 것) 등 각종 형태를 갖는 것이면 좋다. 즉, 소위 섬유상의 형태이면 좋고, 섬유의 길고 짧음이나 단면형상 등에 구애되지 않는 것이다.

나노 섬유를 얻기 위해서는 용제에 대한 용해성이 상이한 2종 이상의 폴리머로부터 이용해성 폴리머를 해(매트릭스), 난용해성 폴리머를 도(도메인)로 하는 폴리머 알로이 용융체로 하고, 이것을 방사한 후 냉각 고화하여 섬유화하는 방법이 예시된다. 그리고 필요에 따라서 연신 및/또는 열처리를 실시하여 폴리머 알로이 섬유를 얻은 후, 그 섬유로부터 부직포로 한다. 그리고, 이용해성 폴리머를 용제로 제거함으로써 나노 섬유를 얻을 수 있다.

또한, 상용성이 나쁜 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트를 내부에 포함하는 섬유를 부직포로 하고, 니들펀치나 웨트젯 펀치를 행하여 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트로 나누어 나노 섬유화해도 좋다.

또한, 표피층은 부직포 A 이외에 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서 다른 시트상물을 갖고 있어도 좋다.

이어서, 부직포 B에 대하여 설명한다. 부직포 B의 단위중량은 200~500g/㎡이다. 단위중량을 200g/㎡ 이상으로 함으로써 연속한 구멍을 갖는 다공질의 적층 부직포가 얻어진다. 또한, 단위중량을 500g/㎡ 이하로 함으로써 경량이며 유연성을 갖는 부직포가 얻어진다. 그 결과, 적층 부직포를 요철부에 부착할 때 등에 추종성이 좋고, 시공성이 우수한 것이 된다.

또한, 부직포 B의 두께는 5~40㎜이다. 두께를 5㎜ 이상으로 함으로써 표피층 아래에 일정 두께가 있어 공기를 포함한 층이 생성되고, 표피층과 공기를 포함하는 층에서 헬름홀츠 공명이 일어남으로써 저주파 영역을 흡음할 수 있다. 또한, 연속 구멍을 갖는 다공질이기 때문에 고주파 영역의 흡음성이 좋아진다. 상기 메커니즘에 의해 저주파 영역에 추가하여 고주파 영역의 흡음성이 더욱 향상된다는 관점으로부터 부직포 B의 두께는 10㎜ 이상인 것이 바람직하고, 12㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 40㎜ 이하로 함으로써 자동차 등에서 공극에 부착할 때 등에 작업성이 좋아진다. 부직포 B의 두께의 상한은 30㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

부직포 B는 생산성이나 단열 성능의 균일성의 관점으로부터 열가소성 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부직포 B는 열가소성 바인더 섬유를 더 함유하는 것이 바람직하다.

상기 부직포 B에 포함되는 열가소성 섬유로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유나 폴리아미드6 섬유나 폴리프로필렌 섬유를 들 수 있지만, 그 중에서도 소수성이나 내열성이 우수하고, 내구성이나 난연성의 향상에 기여하는 관점으로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 바람직하다.

또한, 적층 부직포의 난연성을 높이기 위해서 부직포 B에 포함되는 섬유에 난연 소재인 난연 폴리에스테르 섬유를 사용해도 좋다.

부직포 B는 단사 섬도가 1.0dtex 이하인 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 5~40질량% 함유하는 것이 바람직하다. 부직포 B가 단사 섬도가 1.0dtex 이하인 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 5질량% 이상 함유함으로써 흡음성능을 보다 높일 수 있다. 한편, 부직포 B가 단사 섬도가 1.0dtex 이하인 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 40질량% 이하 함유함으로써 세섬도의 열가소성 섬유의 비율이 낮게 제어되기 때문에 부직포 B를 제작할 때의 카드 공정에서의 통과성이 보다 향상되어 생산성이 보다 우수한 것이 된다. 부직포 B는 단사 섬도가 1.0dtex 이하인 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 10질량% 이상 함유하는 것이 보다 바람직하고, 단사 섬도가 1.0dtex 이하인 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 30질량% 이하 함유하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 부직포 B의 공기 유지 성능을 향상시켜 적층 부직포의 흡음성능을 높이기 위해서 부직포 B는 중공 구조를 갖는 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 5~30질량% 함유하는 것이 바람직하다. 부직포 B가 중공 구조를 갖는 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 5질량% 이상 함유함으로써 부직포 B의 공기 유지성능이 보다 향상되고, 적층 부직포의 흡음성능이 한층 더 향상된다. 부직포 B가 중공 구조를 갖는 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 30질량% 이하 함유함으로써 중공 섬유의 비율을 낮게 제어할 수 있기 때문에 적층 부직포의 우수한 단열 성능을 유지한다. 또한, 부피가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 부직포 B는 중공 구조를 갖는 열가소성 섬유를 부직포 B 전체에 대하여 10질량% 이상 함유하는 것이 보다 바람직하고, 25질량% 이하 함유하는 것이 보다 바람직하다.

부직포 B에 포함할 수 있는 열가소성 바인더 섬유의 구조로서는 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 바인더 성분으로 이루어지는 심초 구조로 하는 것이 부직포의 열수축을 억제할 수 있는 관점으로부터 바람직하다.

바인더 성분으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 이소프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, 저급 알킬렌글리콜, 및 폴리알킬렌글리콜 및/또는 그 모노에테르로 이루어지는 공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.

열가소성 바인더 섬유는 부직포 B 전체에 대하여 5~30질량% 함유하는 것이 바람직하다. 바인더 섬유의 함유율을 5질량% 이상으로 함으로써 열가소성 섬유끼리를 충분히 접착할 수 있고, 부직포 B의 강연도를 일정 이상으로 할 수 있다. 한편, 바인더 섬유의 함유율을 30질량% 이하로 함으로써 열가소성 섬유 간의 접착이 지나치게 강함으로써 부직포 B가 단단해지는 것을 억제하여 보다 우수한 유연성을 가진 적층 부직포를 얻을 수 있다.

또한, 부직포 B에 포함되는 열가소성 섬유는 권축을 갖는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써 부직포 B가 부피가 커져 흡음성능이나 형태 유지성이 우수한 적층 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 카딩법에 있어서 바늘에 확실히 걸려 다른 섬유와 균일하게 분산되어 치밀하게 서로 얽힐 수 있어 고수율로 부직포 B를 얻을 수 있다.

부직포 B에 사용하는 열가소성 섬유의 수 평균의 섬유 길이는 10~90㎜인 것이 바람직하다. 평균 섬유 길이가 10㎜ 이상인 열가소성 섬유를 바인더 섬유로 결합함으로써 부직포 B의 강연도가 보다 우수한 것이 되고, 형태 유지성이 보다 우수한 부직포 B가 얻어진다. 한편, 평균 섬유 길이를 90㎜ 이하로 함으로써 열가소성 섬유와 바인더 섬유를 갖는 부직포 B의 제조 공정, 즉 카딩법 또는 에어 레이드법 등의 섬유 분산 공정에 있어서, 열가소성 섬유와 바인더 섬유가 균일하게 분산되어서 치밀하게 서로 얽혀 미세한 공극을 가질 수 있고, 흡음성능이 우수한 적층 부직포가 얻어진다.

부직포 B의 제조 방법으로서는 이하의 방법이 예시된다. 열가소성 섬유를 또는 필요에 따라 열가소성 바인더 섬유를 열가소성 섬유에 혼합한 것을 개섬한다. 그 후 카딩법 또는 에어 레이드법으로 웨브를 얻는다. 얻어진 웨브를 복수매 적층하고, 열처리를 행함으로써 얻는다. 카딩법 또는 에어 레이드법을 사용하면 열가소성 섬유와 바인더 섬유가 편재되지 않는 웨브가 얻어진다. 열처리는 바인더 섬유 중의 바인더 성분(저융점 성분)이 연화 또는 용융하는 온도보다 높고, 바인더 성분 이외의 성분이 용융하는 온도에서 행할 수 있다. 이에 따라 저융점 성분이 연화 또는 용융하여 열가소성 섬유를 강고하게 이을 수 있어 장기 형태 유지성이 우수한 적층 부직포가 된다. 열처리의 방법은 열풍 건조기, 열풍 순환식 열처리기, 적외선 히터, 열 롤 등이 사용된다.

부직포 B의 단위중량과 두께의 조정 방법은 상기 웨브의 적층 공정에 있어서의 이송 속도에 따라 결정할 수 있다. 열처리 공정 전에 롤로 부직포 B의 두께를 조정함으로써 소망의 단위중량과 두께를 얻을 수 있다.

표피층과 기재층을 접합하는 방법으로서는 부직포 A 및 부직포 B를 구성하는 섬유의 성분보다 융점이 낮은 수지(예를 들면, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀)를 파우더로서 표피층과 기재층 사이에 끼우고, 이들을 가열 롤러로 누르면서 접합하는 방법을 들 수 있다. 또한, 기재층에 파우더상의 접착제를 분무하고, 표피층을 놓고 가열 롤러로 더 접합하는 방법을 들 수 있다.

이어서, 표피층과 기재층을 합한 적층 부직포에 대해서 설명한다.

적층 부직포는 우수한 유연성을 갖는 것이 바람직하고, 유연성을 나타내는 값인 강연도가 300㎜ 이하인 것이 바람직하다. 적층 부직포의 유연성이 낮으면 만곡부와 적층 부직포 사이에 간극이나 주름이 발생하여 흡음성능이 저하되는 경향이 있다. 상기 관점으로부터 강연도는 150㎜ 이상이 보다 바람직하고, 또한 250㎜ 이하인 것이 바람직하다.

또는 표리의 차를 없앨 필요가 있을 경우에는 기재층을 중간층으로 하고, 순서대로 표피층/중간층/표피층의 구조로 하는 것도 가능하다.

적층 부직포의 흡음 특성에 대해서는 특히 800~1250㎐의 낮은 주파 영역에서 고흡음성능이 얻어져 800~1250㎐의 평균 흡음률이 50% 이상인 것이 바람직하다. 800~1250㎐의 평균 흡음률이 50% 이상이면, 자동차 등의 로드 노이즈의 흡음재로서 사용하는데에 적합하다.

또한, 2000~5000㎐의 고주파 영역에서의 흡음률에 대해서도 70% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 적층 부직포는 자동차, 전기기기, 주택 등의 용도로의 흡음재로서 사용하는데에 적합하다.

실시예

이하, 실시예에 의거하여 더 상세하게 본 발명에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(1) 주사형 전자현미경에 의한 부직포 표면 관찰

표층부의 부직포를 배율 1200배(Hitachi, Ltd.제, 주사형 전자현미경(이하 「SEM」) S-3500NH-7100FA형)로 부직포 표면을 관찰했다.

(2) 나노 섬유의 단섬유 직경 및 나노 섬유의 수 평균에 의한 단섬유 직경

상기 SEM에 의한 부직포 표면 관찰 시에 상기 부직포 표면의 사진을 촬영했다. 이 사진으로부터 나노 섬유층의 부분의 화상을 추출했다. 화상 처리 소프트(WinROOF)를 사용하여 배율 10배로 동일 사진 내의 서로 인접하는 30개씩의 나노 섬유의 군을 무작위로 10개소 추출하고, 합계 300개의 단섬유 직경을 측정했다. 또한, 그 단순 평균값을 구하여 나노 섬유의 수 평균에 의한 단섬유 직경으로 했다.

(3) 단위중량

JIS L 1913(1998) 6.2에 의거하여 측정했다.

시료로부터 300㎜×300㎜의 시험편을 강제 정규와 면도날을 사용하여 3매 채취했다. 표준 상태에 있어서의 시험편의 질량을 측정하고, 단위면적당 질량을 다음 식에 의해 구하여 평균값을 산출했다.

ms=m/S

ms: 단위면적당 질량(g/㎡)

m: 시험편의 평균 질량(g)

S: 시험편의 면적(㎡).

(4) 부직포 A의 두께(㎜)

JIS L 1096 8.5.1에 의거하여 측정했다. 두께측정기는 TECLOCK CORPORATION제의 것을 사용했다.

(5) 부직포 A의 밀도(㎏/㎥)

단위중량/두께의 값을 산출하여 단위용적당 질량을 구했다.

(6) 부직포 B의 두께(㎜)

측면의 세로 방향의 길이를 금형 정규로 측정하여 두께(㎜)로 했다.

(7) 섬도

JIS L 1015(1999) 8.5.1 A법에 의거하여 측정했다. 시료에 꼬챙이를 통과시켜 섬유를 평행하게 정렬했다. 이것을 절단대 상에 둔 나사지 위에 놓고, 적당한 힘으로 곧게 핀 채 게이지판을 압착하고, 안전 면도날 등의 칼날로 30㎜의 길이로 절단했다. 섬유를 세어 300개를 1셋트로 하여 그 질량을 재고, 겉보기 섬도를 구했다. 이 겉보기 섬도와 별도로 측정한 평형 수분율로부터 다음의 식에 의해 정량 섬도(dtex)를 산출하고, 5회의 평균값을 구했다.

F0=D'×{(100+R0)/(100+Re)}

F0: 정량 섬도(dtex)

D': 겉보기 섬도(dtex)

R0: 공정 수분율(0.4)

Re: 평형 수분율.

(8) 섬유 길이

JIS L 1015(1999) 8.4.1 A법에 의거하여 측정했다. 시료를 꼬챙이로 평행하게 끼워 정렬했다. 페어형 소터로 스테이플 다이어그램을 약 25cm 폭으로 작성했다. 작성 시에 섬유를 전부 벨벳판 상에 배열하기 위해서 부직포를 그립으로 쥐어서 끌어내는 횟수는 약 70회로 했다. 이 위에 눈금을 새긴 셀룰로이드판을 놓고, 방안지 상에 도기했다. 이 방법으로 도기한 스테이플 다이어그램을 50의 섬유 길이군으로 등분하고, 각 구분의 경계 및 양단의 섬유 길이를 측정하고, 양단 섬유 길이의 평균에 49의 경계 섬유 길이를 더해서 50으로 나누어 평균 섬유 길이(㎜)를 산출했다.

(9) 강도, 신도

JIS L 1015(1999) 8.7.1에 의거하여 측정했다. 길이 30㎜의 종이를 준비하고, 길이 방향의 양단부로부터 5㎜의 지점에 각각 폭방향으로 구분선을 그었다. 또한,종이에는 폭방향으로 5㎜의 간격으로 길이 방향으로 구분선을 그었다. 공간 거리 20㎜, 섬유를 한 개씩 길이 방향으로 구분선에 느슨히 붙인 상태로 양단을 접착제로 종이편에 부착하여 고착하고, 구분마다를 1시료로 했다. 시료를 인장 시험 기의 손잡이에 부착하고, 상부 손잡이 부근에서 종이편을 절단하고, 그립 간격 20㎜, 인장 속도 20㎜/분의 속도로 잡아 당겨 하중(N) 및 신장(㎜)을 측정했다. 다음의 식에 의해 인장 강도(cN/dtex) 및 신장률(%)을 산출했다.

Tb=SD/F0

Tb: 인장 강도(cN/dtex)

SD: 파단 시의 하중(cN)(단, 절단 시의 하중이 최대 하중보다 작을 경우에는 최대 하중을 채용함)

F0: 시료의 정량 섬도(dtex)

S={(E2-E1)/(L+E1)}×100

S: 신장률(%)

E1: 이완(㎜)

E2: 절단 시의 신장(㎜)(단, 절단 시의 하중이 최대 하중보다 작을 경우에는 최대 하중 시의 신장을 채용함)

L: 그립 간격(㎜).

(10) 통기도

JIS L 1096-1999 8.27.1 A법(프라지르형법)에 준거하여 측정했다. 시료의 상이한 5개소에서 약 20cm×20cm의 시험편을 채취하고, 프라지르형 시험기를 사용하여 원통의 일단(흡기측)에 시험편을 부착했다. 시험편의 부착에 있어서, 원통 상에 시험편을 놓고, 시험편 상으로부터 흡기 부분을 막지 않도록 균등하게 약 98N(10㎏f)의 하중을 가하여 시험편의 부착부에 있어서의 공기의 누설을 방지했다. 시험편을 부착한 후, 가감 저항기에 의해 경사형 기압계가 125㎩의 압력을 나타내는 바와 같이 흡입 팬을 조정하고, 그때의 수직형 기압계가 나타내는 압력과, 사용한 공기 구멍의 종류로부터 시험기에 부속된 표에 의해 시험편을 통과하는 통기량(㎤/㎠/s)을 구하고, 5매의 시험편에 대한 평균값을 산출했다.

(11) 세공 지름 분포도수

ASTM F316-86에 규정되는 방법에 의해 측정했다.

측정 장치로서는 Porous Materials, Inc(미국)제 "Perm-Porometer"를 사용하고, 측정 시약으로서는 PMI사제의 "가르빅"을 사용하고, 실린더 압력을 100㎪로 하고, 측정 모드로서는 WET UP-DRY UP의 조건에서 측정했다.

얻어진 세공 지름 분포(히스토그램)로부터 10㎚피치(계급)로 하는 분포에 있어서, 0~10, 10~20의 세공 지름 분포도수(%)의 값을 구했다. 또한, 세공 지름 분포는 y축을 세공 지름 분포로 하고, x축을 세공 지름으로 하는 분포도에서 x축의 범위는 0~100㎚로 하여 각 10㎚의 피치의 도수를 합계한 전체 도수는 100%가 된다.

(12) 평균 흡음률

JIS A 1405:1998에 따라서 수직 입사 흡음률을 측정했다.

시료로부터 직경 90㎜의 원형 시험편을 3매 채취했다.

시험 장치로서는 전자측기주식회사제의 자동 수직 입사 흡음률 측정기(형식 10041A)를 사용했다. 시험편을 임피던스관의 일단에 금속 반사판과의 사이에 공기층이 없도록 설치했다. 그리고, 100~5000㎐의 주파수역의 음파를 단계적으로 시험편에 수직으로 입사시키고, 그 주파수의 평면파에 대해서 입사 음향 파워에 대하여 시험체에 들어가는(즉, 되돌아오지 않는) 음향 파워의 비를 측정하여 흡음률을 측정했다. 800, 1000 및 1250㎐에서의 3점의 흡음률을 측정하고, 얻어진 값의 평균값을 평균 흡음률로 했다.

(13) 강연도

JIS L 1096(8.19.1)(2010)에 규정된 A법(45° 캔틸레버법)에 의해 적층 부직포의 임의의 방향 및 상기 임의의 방향으로 수직인 방향의 강연도를 각각 n=5로 측정하고, 10개의 평균값으로부터 강연도(㎜)를 구했다.

[실시예 1]

(해도 구조 섬유)

용융 점도 212㎩·s(262℃, 전단 속도 121.6sec^-1), 융점 220℃의 폴리아미드6(N6)(40질량부)과, 중량 평균 분자량 12만, 용융 점도 30㎩·s(240℃, 전단 속도 2432sec^-1), 융점 170℃에서 광학 순도 99.5% 이상의 폴리L락트산(60질량부)을 각각 계량하고, 각각 하기 조건의 2축 압출 혼련기에 공급하고, 220℃에서 혼련하여 폴리머 알로이칩을 얻었다.

스크루 형상: 동 방향 완전 맞물림형 2조 나사

스크루: 직경 37㎜, 유효 길이 1670㎜, L/D=45.1

혼련부 길이는 스크루 유효의 28%

혼련부는 스크루 유효 길이의 1/3보다 토출측에 배치

도중 3개소의 백 플로부 있음

벤트: 2개소.

얻어진 폴리머 알로이칩을 스테이플용 방사기의 1축 압출형 용융 장치에 공급하고, 용융 온도 235℃, 방사 온도 235℃(구금면 온도 220℃), 방사 속도 1200m/min으로 하여 용해 방사를 행하고, 폴리머 알로이로 이루어지는 섬유를 얻었다. 이것을 합사한 후, 스팀 연신을 행하여 단사 섬도 3.6dtex의 토우를 얻었다.

상기 폴리머 알로이의 섬유로 이루어지는 토우에 권축(12피크/25㎜)을 실시한 후, 51㎜의 단섬유로 커팅했다. 얻어진 강도는 3.0cN/dtex, 신도는 40%이었다.

(표피층)

이어서, 해도 구조 섬유를 60g/㎡로, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 60g/㎡의 2층 구조가 되도록 카드에 의해 개섬한 후, 크로스랩 웨버로 웨브로 했다. 이 웨브에 워터젯 펀치기로 가공을 실시하여 단위중량이 120g/㎡, 두께가 0.8㎜인 부직포를 얻었다.

이어서, 상기 부직포에 대하여 1% 수산화나트륨 수용액으로 온도 95℃, 욕비 1:40로 처리함으로써 폴리락트산을 탈해하고, 단섬유 직경이 100~250㎚, 평균 섬유 지름이 150㎚인 N6 나노 섬유와 폴리에틸렌테레프탈레이트 실로 이루어지는 단위중량이 74g/㎡, 두께 0.4㎜인 부직포 1을 얻었다.

또한, 부직포 1의 이면에 저융점 파우더를 5g/㎡ 놓고, 3매를 서로 겹쳐 130℃의 가열롤로 접합하여 부직포 A를 얻었다. 부직포 A의 두께는 1.2㎜, 밀도 185㎏/㎥, 통기도 21㎤/㎠/s이었다. 또한, 표피층 중의 나노 섬유 비율은 29질량%이었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

열가소성 섬유로서 평균 섬유 길이 35㎜, 단사 섬도 0.8dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 15질량부, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 6.6dtex의 중공 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 15질량부, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 55질량부, 또한 바인더 섬유로서 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유의 심초 복합 섬유(초성분: 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 110℃), 심성분: 호모폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 255℃), 초비율 50질량%, TORAY INDUSTRIES, INC. "서프멧"(등록상표) T9611)을 15질량부의 비율로 혼섬했다.

카드 머신을 사용하여 혼섬, 개섬하여 균일한 웨브를 성형했다. 이어서, 웨브를 소정의 두께가 되도록 적층하고, 프레스 롤로 웨브의 두께를 20㎜가 되도록 누르면서 상하 네트 컨베이어를 갖는 215℃의 열처리로에서 섬유 간을 열융착시키고, 단위중량이 400g/㎡ 및 두께가 20㎜가 되도록 조정하여 부직포 B를 얻었다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

가열로로부터 나온 부직포 B에 앞서 제작한 표피층(부직포 A)의 저융점 파우더를 놓은 면이 부직포측이 되도록 적층하고, 130℃의 가열 롤러로 누르면서 저융점 파우더를 녹여 표피층과 기재층이 접합한 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 220㎜, 평균 흡음률은 71%로 매우 우수한 흡음성과 유연성이었다.

[실시예 2]

(표피층)

실시예 1의 부직포 1을 4매 접합한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 표피층을 제작하여 부직포 A를 얻었다. 부직포 A의 두께는 1.6㎜, 밀도 185㎏/㎥, 통기도 16㎤/㎠/s이었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 210㎜, 평균 흡음률은 77%로 매우 우수한 흡음성과 유연성이었다.

[참고예 1]

(표피층)

폴리아미드6의 영역과 복수의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 영역이 길이 방향으로 연속해서 배열되는 할섬 복합 타입의 단섬유(단사 섬도 3.3dtex, 길이 51㎜)를 카드에 의해 개섬한 후 크로스랩 웨버로 웨브로 했다. 이 웨브에 워터젯 펀칭기로 가공을 실시하여 두께가 0.5㎜, 밀도 260㎏/㎥, 통기도 10㎤/㎠/s, 단섬유 직경이 1800~2300㎚, 평균 섬유 지름이 2000㎚인 부직포 A를 얻었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 250㎜, 평균 흡음률은 78%이었지만, 고주파흡음률이 약간 뒤떨어지는 흡음성이었다.

[참고예 2]

(표피층)

참고예 1에서 사용한 부직포 A에 저융점 파우더 5g/㎡ 놓고, 그 2매를 서로 겹쳐 130℃의 가열롤로 접합한 부직포 A를 얻었다. 이 부직포 A의 두께는 1.0㎜, 밀도 260㎏/㎥, 통기도 5㎤/㎠/s이었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 290㎜, 평균 흡음률은 91%이었지만, 고주파 흡음률이 약간 뒤떨어지는 흡음성이었다.

[실시예 5]

(표피층)

실시예 1과 같은 부직포 A를 사용했다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

열가소성 섬유로서 평균 섬유 길이 35㎜, 단사 섬도 0.8dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 15질량부, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 6.6dtex의 중공 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 15질량부, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 55질량부, 또한 바인더 섬유로서 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유의 심초 복합 섬유(초성분: 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 110℃), 심성분: 호모폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 255℃), 초비율 30질량%, TORAY INDUSTRIES, INC. "서프멧"(등록상표) T9611)을 35질량부의 비율로 혼섬했다.

카드 머신을 사용하여 혼섬, 개섬하여 균일한 웨브를 성형했다. 이어서, 웨브를 소정의 두께가 되도록 적층했다. 적층한 웨브를 프레스 롤로 웨브의 두께가 20㎜가 되도록 누르면서 상하 네트 컨베이어를 갖는 215℃의 열처리로에서 섬유 간을 열융착시키고, 단위중량이 400g/㎡ 및 두께가 20㎜가 되도록 조정하여 부직포 B를 얻었다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

가열로로부터 나온 부직포에 앞서 제작한 표피층(부직포 A)의 저융점 파우더를 놓은 면이 부직포면이 되도록 설정하고, 130℃의 가열 롤러로 누르면서 저융점 파우더를 녹여 표피층과 기재층을 접합한 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 350㎜, 평균 흡음률은 68%이었다. 저주파 및 고주파에서의 흡음률은 우수한 것이었지만, 실시예 1의 적층 부직포에 비해 강연도가 높기 때문에 단단하고 유연성이 약간 떨어지지만, 흡음성은 양호했다.

[실시예 6]

(표피층)

이어서, 해도 구조 섬유를 180g/㎡로, 평균 섬유 길이 51㎜, 단사 섬도 2.2dtex의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC.제 "TETORON"(등록상표))를 180g/㎡의 2층 구조가 되도록 카드에 의해 개섬한 후, 크로스랩 웨버로 웨브로 했다. 이 웨브에 니들 펀칭기로 가공을 실시하여 단위중량이 360g/㎡, 두께가 0.8㎜인 부직포를 얻었다.

이어서, 상기 부직포에 대하여 1% 수산화나트륨 수용액으로 온도 95℃, 욕비 1:40(질량비)로 처리함으로써 폴리락트산을 탈해하고, 단섬유 직경이 100~250㎚, 평균 섬유 지름이 150㎚인 N6 나노 섬유와 폴리에틸렌테레프탈레이트 실로 이루어지고, 단위중량이 252g/㎡, 두께 1.8㎜인 부직포 1을 얻었다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 200㎜, 평균 흡음률은 71%로 매우 양호한 흡음성과 유연성이었다.

[참고예 3]

(표피층)

시판되어 있는 단사 섬도 2.2dtex의 스판본드 부직포(TORAY INDUSTRIES, INC.제 품번G2260-1S)를 사용했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 측정 불가할수록 단단했다. 평균 흡음률은 71%이었지만 고주파 흡음률이 약간 뒤떨어지는 흡음성이었다.

[비교예 1]

(표피층)

실시예 1의 부직포 1을 사용했다. 부직포 1의 두께는 0.4㎜, 밀도 185㎏/㎥, 통기도 64㎤/㎠/s이었다. 이 부직포 1을 부직포 A로 함과 아울러, 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 230㎜, 평균 흡음률은 41%로 저주파에서의 흡음률이 낮은 흡음성이었다.

[비교예 2]

(표피층)

단사 섬도 2.2dtex, 섬유 길이 51㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 카드에 의해 개섬한 후, 크로스랩 웨버로 웨브로 했다. 이 웨브에 니들 펀칭기로 가공을 실시하여 두께가 2.9㎜, 밀도 69㎏/㎥, 통기도 142㎤/㎠/s의 부직포 A를 얻었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 170㎜, 평균 흡음률은 38%로 저주파에서의 흡음률이 나쁜 흡음성이었다.

[비교예 3]

(표피층)

단사 섬도 3.3dtex, 섬유 길이 51㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유(TORAY INDUSTRIES, INC. "TETORON"(등록상표))를 카드에 의해 개섬한 후, 크로스랩 웨버로 웨브로 했다. 이 웨브에 니들 펀칭기로 가공을 실시하여 두께가 1.2㎜, 밀도 125㎏/㎥, 통기도 200㎤/㎠/s인 부직포 A를 얻었다. 이 부직포 A를 표피층으로 했다.

(기재층)

실시예 1과 같은 부직포 B를 사용했다. 이 부직포 B를 기재층으로 했다.

(적층 부직포)

실시예 1과 같은 접합 방법으로 적층 부직포를 얻었다.

얻어진 적층 부직포의 강연도는 150㎜, 평균 흡음률은 21%로 저주파에서의 흡음률이 나쁜 흡음성이었다.

실시예 1, 2, 5, 참고예 1, 2의 적층 부직포의 구성 및 평가 결과를 표 1에 정리하고, 실시예 6 및 참고예 3 및 비교예 1~3의 적층 부직포의 구성 및 평가 결과를 표 2에 정리했다.

Claims (8)

1. 표피층 및 기재층을 갖는 적층 부직포이며,
   상기 표피층이 부직포 A를 갖고, 이 부직포 A는 나노 섬유의 층과 나노 섬유보다 굵은 섬유의 층의 적층체이고, 상기 부직포 A의 밀도가 100~500㎏/㎥, 두께가 0.5~2.5㎜ 및 통기도가 4~40㎤/㎠/s이며,
   상기 기재층이 부직포 B를 갖고, 이 부직포 B의 단위중량이 200~500g/㎡ 및 두께가 5~40㎜이고,
   상기 부직포 A는 세공 지름 분포 도수로 0을 초과하고 10㎛ 이하인 구멍 지름 분산도가 1~20이고, 10~20㎛인 구멍 지름 분산도가 15~60인 적층 부직포.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부직포 B의 두께가 10~40㎜인 적층 부직포.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   부직포 A에는 단섬유 직경이 1~5000㎚인 열가소성 섬유가 부직포 A 전체에 대하여 20~40질량% 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 부직포.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   강연도가 300㎜ 이하인 적층 부직포.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 부직포 A가 폴리아미드로 이루어지는 섬유 및/또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 섬유를 갖는 적층 부직포.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 부직포 B가 바인더 섬유를 갖고, 이 바인더 섬유의 함유량이 상기 부직포 B 전체에 대하여 5~30질량%인 적층 부직포.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 적층 부직포를 갖는 흡음재.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 부직포 B가 권축을 갖는 열가소성 섬유를 포함하는 적층 부직포.