KR100370343B1 - 폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법

2.발명이 해결하고자 하는 기술적 요지

본 발명은 외부에서 발생하는 각종 소음을 신뢰성 있게 흡수, 소멸시키기위하여 소음이 발생하는 어떤 곳에라도 설치하여 외부에서 발생하는 소음을 신뢰성 있게 흡수, 소멸시키기위해 소음이 발생되는 곳의 바닥면이나 벽체면 등에 설치하는 자동차 폐타이어 활용 흡음블럭을 제공하는데 그 목적이 있다.

3.발명 해결방법의 요지

본 발명은 소정 간격마다 음파홀이 형성되며 상기 각각의 음파홀 사이에 소음유로가 형성된 고무재질의 흡음블럭본체; 및 상기 흡음블럭본체의 하부에 설치되어 상기 음파홀로 유입되는 소음을 흡수하는 흡음스폰지를 포함하는 흡음블럭을 제공한다. 또한, 본 발명은 폐타이어를 5mm내외의 입자크기로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐타이어 입자를 세척하는 단계; 상기 세척된 입자에 화학약품 및 접착제를 첨가하는 단계; 및 소정 형상으로 가압성형하는 단계를 포함하는 흡음블럭의 제조방법을 제공한다.

4.발명의 중요한 용도

소음이 발생하는 철도노반이나, 터널벽면에 설치하여 차량의 소음을 흡수, 소멸 시키기 위한 것임.

Description

폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법 {SOUND ABSORPTION BLOCK MANUFACTURED BY RECYLING USED TIRE AND MANUFACTURING METHOD OF THE BLOCK}

본 발명은 각종 차량에서 산업폐기물로 발생하는 폐타이어를 재활용하여 제작한 흡음블럭에 관한 것으로, 특히 철도 혹은 지하철 구간의 선로 바닥, 벽체면 또는 터널구간등과 같이 흡음이 필요한 장소에 설치되어 외부로부터 발생하는 각종 소음을 신뢰성 있게 흡수할 수 있도록 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 산업이 발달하면서 인구와 물자의 이동이 급증하고 있고, 여기에서 발생하는 각종 산업폐기물의 처리가 사회문제로 대두되고 있다. 특히, 산업폐기물중의 하나로서 각종 차량에서 배출되고 있는 폐타이어는 소각등으로 폐기처분할 경우, 유독가스가 배출되는 환경오염을 유발하기 때문에, 이를 해결하기 위한 각종 방안이 제시되고 있으며, 또 근래에 들어와서는 산업발전에 부응하고자 폐타이어의 재활용방안도 강구되고 있다.

상기 폐타이어의 재활용 방안으로서, 종래에는 상기 폐타이어를 소정크기로 조각내어 도로나 철도의 좌,우에 옹벽 설치시 뒷채움재로 이용하거나, 하천수질 정화재로서만 제한적으로 이용되고 있다.

또한, 철도 혹은 지하철에 있어서, 철도차량의 통과시 레일 차륜간의 마찰에 의해 발생하는 소음 및 철도차량 자체에서 발생하는 구동소음은 승객에게 불쾌감을 줄 정도로 크게 발생하고 있다. 특히 지상철인 철도의 경우, 차량의 통과 소음을 레일 하부에 설치된 자갈에 의해 흡수하고, 또 외부공간으로 분산시킴으로써 어느 정도 경감시키고는 있으나, 지하철의 경우는 선로 바닥면이 콘크리트로 설치되는 구조로 되어 있고 지하철 운행구간의 특성상 주변시설이 폐쇄된 제한 공간의 벽면으로 이루어져 있어 전철의 통과소음이 콘크리트 바닥면과 각 기둥과 벽면을 통해 난반사되어 울리기 때문에, 승객들간의 대화가 어려울 정도로 소음을 가중시키고 있다. 이럼에도 불구하고, 철도 혹은 지하철의 주변시설은 방음장치가 전혀 되어 있지 않은 실태이고, 쾌적한 지하철환경을 조성하기 위한 노력에 역행하고 있다.

이러한 지하철 구간의 소음을 억제하기 위하여, 종래에는 천연고무나 합성고무 자체로 제조된 발포고무를 이용한 방음장치가 제안되기도 하였으나, 상기 발포고무는 충격 및 소음을 흡수할 수 있는 우수한 성능을 가지고 있음에도 불구하고, 고가의 설치비용 등으로 사용상에 제한을 받는 문제점이 있었다.

한편, 외부에서 발생하는 소음을 경감시키기 위해 사용되는 흡음 소재로는, 스폰지, 석면, 자갈등이 사용되고 있으나, 이들은 소재가 가지고 있는 기초적 성질을 이용하여 흡음하고 있기 때문에, 외부에서 발생하는 소음이 완전하게 흡음처리되지 못하고 있다. 또한, 상기의 흡음소재들은 자체적으로 일정한 형상을 유지할 수 없어 상기 소재를 소음이 발생하는 곳에 시공하기 위해서는 형틀 혹은 유공판 등 다수의 보조장치가 구비되어야 하며 시공성이 불편한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 흡음 장치에 사용되었던 석면 흡음재는 사용 자재가 모두 원자재이며 흡음재의 종류에 따라 발암 물질, 먼지 등을 동반하고 있어 환경 오염 및 인체에 치명적인 악영향을 주고 있을 뿐만 아니라, 재료가 고가임에도 불구하고 그에 상응한 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 완충 및 소음흡수기능이 월등한 폐타이어를 블럭으로 가압성형하여 철도 혹은 지하철 구간의 레일 하부, 벽체면등에 접목시킴으로써, 차량 자체의 소음 및 차륜과 레일의 마찰에 의한 악성 소음등을 신뢰성있게 흡수할 수 있는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 소리를 효과적이고 신뢰성 있게 흡수하여 소멸시킬 수 있는 흡음재를 산업폐기물인 자동차 폐타이어를 재활용하여 블럭 형태로 제조 설치하므로써 각종 소음 공해 방지에 적극 기여함은 물론, 산업폐기물의 재활용 방안을 제시하므로써 환경공해 방지에도 적정 대안을 제시할 수 있는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭 및 그의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 폐타이어를 재활용한 바닥용 흡음블럭의 일실시예 구성을 나타낸 평면도 및 정단면도.

도 2는 본 발명에 따른 폐타이어를 재활용한 흡음블럭의 일부 구성을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 흡음블럭에 사용되는 폐타이어 소재의 입도구성을 나타낸 단면도.

도 4a는 본 발명의 흡음블럭에 사용되는 폐타이어 소재의 공극에서 음파가 흡수되는 작용상태도.

도4b는 본 발명의 흡음블럭의 단면에 작용하는 흡음효과를 나타낸 상태도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 바닥용 흡음블럭의 설치상태를 나타낸 평면도 및 정단면도.

도 6a 및 도6b는 본 발명에 의한 벽체용 흡음블럭의 설치상태를 나타낸 평면도 및 블록 고정 프레임의 상세도.

도 6c는 도6b의 "A"부 상세도.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 흡음블럭이 적용되는 예시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡음블럭 10 : 흡음부재

11 : 음파홀 12 : 소음유로

13 : 흡음스폰지 14 : 지지부재

22: 라운딩부 41 : 레일

42 : 침목 50 : 벽체면

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일방향으로 관통하는 음파홀이 형성되고, 하부면에 상기 음파홀과 연통하는 하부유로홈을 확보하기 위한 다수의 지지부재가 구비되고, 상부의 외주면에는 소정 반경의 라운딩부가 형성된 흡음부재; 및 상기 흡음부재의 소정부위에 설치되어 상기 음파홀로 유입되는 소음을 흡수하는 흡음스폰지를 포함하되,상기 흡음부재는 다수의 공극을 가지도록 폐타이어 조각편을 가압성형하여 이루어지며, 상기 흡음부재가 일률적으로 결합되되, 상기 각 흡음부재의 라운딩부의 결합에 의해 소음유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 흡음블럭을 제공한다.

또한, 본 발명은 폐타이어를 3∼5mm내외의 입자크기로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐타이어 입자를 세척하는 단계; 상기 세척된 입자에 화학약품 및 접착제를 첨가하는 단계; 및 일방향으로 관통하는 음파홀이 형성되며, 하부면에 상기 음파홀과 연통하는 하부유로홈을 가지는 지지부재가 구비되고, 상부의 외주면에는 소정 반경의 라운딩부가 형성된 형상으로 가압 성형하되, 상기 음파홀의 소정부위에 흡음스폰지를 설치하는 단계를 포함하는 흡음블럭의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도1 이하의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 흡음블럭의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 폐타이어를 이용한 흡음블럭 및 그의 제조방법은 폐타이어를 분쇄 가공하여 재활용 원료로 사용하여 지하철 구간이나, 터널구간등에서 발생하는 소음을 신뢰성있게 흡수할 수 있도록 구현한 것으로, 도1a 및 도1b는 상기 지하철 및 터널구간에서 열차의 운행이나 다른 원인들로 발생하는 각종 소음을 흡수, 소멸시킬 수 있도록 하여 상기의 소음을 제거하기 위한 흡음블럭의 평면도 및 정단면도를 도시한 것으로, 자동차의 폐타이어를 가공처리하여 제작한 흡음블럭(1)을 나타낸 것이다.

상기 흡음블럭(1)은 소정 간격마다 음파홀(11)이 형성되며 상기 각각의 음파홀(11) 사이에 소음유로(12)가 형성된 다수의 흡음부재(10)와; 상기 흡음부재(10)의 하부에 설치되어 상기 음파홀(11)로 유입되는 소음을 흡수하는 흡음스폰지(13)와; 상기 흡음부재(10)로부터 소정간격으로 연장하여 노반에 접촉하는 다리모양의 지지부재(14)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 흡음블럭(1)은 흡음부재(10)를 연속적으로 조합한 구조로 되어 있으며, 상기 흡음스폰지(13)는 상기 흡음부재(10)의 상단에서 바닥면까지의 전체두께에서 약 2/3되는 지점에 배치된다.

상기와 같이 구성된 흡음블럭(1)은 각종 차량에서 배출되는 폐타이어를 도3에 도시한 바와 같이 직경이 5mm내외 크기(본 실시예에서는 3∼5mm직경의 입자크기)의 입자(31)로 분쇄하고 화학처리하여, 난연도를 향상시키고 입자간 공극율이 15∼25%가 되도록 가압성형하여 제조된다.

도2에 도시한 바와 같이, 상기 흡음부재(10)는 그의 중앙부에 수직방향으로 관통되어 외부 소음을 직접 받아들이는 음파홀(11)과, 상부의 사각 외주면에 형성된 소정반경의 라운딩부(22)와, 상기 음파홀(21)과 만나는 하부유로홈(23)을 가지는, 실질적으로 사다리꼴 기둥형상의 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 하부유로홈(23)은 흡음부재(10)의 사각단부에서 연장하는 다리모양의 지지부재(14)에 의해 형성되며, 상기 흡음스폰지(13)를 통과한 잔류소음을 수용하여 지지부재(14) 내부의 공극으로 흡수시키기 위한 기능과 배수기능을 한다.

한편, 상기 흡음블록(1)의 소음유로(12)는 상기 두 개의 흡음부재(10)가 밀접함에 따라 상기 라운딩부(22)가 결합하여 하나의 유로를 형성하는 것이며, 외부로부터 유입되는 소음을 수용하여 상기 흡음부재(10) 내부의 공극속으로 흡수되도록 하는 기능을 한다.

상기의 구성을 갖는 흡음블럭(1)의 흡음상태를 도4a 및 도4b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 터널구간이나 철도차량의 통과시 발생하는 외부소음중, 저주파수대 소음의 일부 음파는 흡음부재 자체 재질인 폐타이어(31)의 공극(32) 사이로 1차흡수되어 소멸되고, 또 나머지 음파는 도4b에 도시한 바와 같이 상기 소음유로면(12)에 난반사되면서 흡음부재(10)내로 2차흡수되며, 고주파수대 소음은 음파홀(11)의 흡음스폰지(13)를 통하여 1차적으로 흡수 소멸되고 하부유로홈(23)으로 유입된 잔류소음이 지지부재(14)의 소재 공극(32)으로 흡수되어 완전히 소멸된다.

따라서, 저주파수대 소음과 고주파수대 소음이 완벽하게 흡수 처리 될 수 있는 재질 및 구조로 형성되어 있어 그 어떤 흡음재보다 흡음 효과가 우수하다.

도5a 및 5b도에 도시한 바와 같이 레일(41)이 장착되는 침목(42)과 노반(43) 사이의 도상면에 흡음블럭(1)을 설치함으로써 레일(41)위를 통과하는 철도차량의 자체구동에 따른 소음 및 상기 레일과 철도차륜의 마찰에 의한 소음을 상기 침목(42) 하부의 흡음부재(10)가 흡수처리하게 되는 것이다.

본 발명의 실시예에서는 도상 바닥면에 흡음블럭(1)이 설치되는 구조를 보여주고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 터널 벽체면에 설치되는 경우에는 도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이 터널벽체면의 신호케이블 선반(61)과, 도상 바닥면(62) 사이구간의 벽체면에 선반형 고정 프레임(64)을 고정한 한 후, 그 사이에 흡음블럭(1)을 차곡차곡 끼워서 간단하게 설치한다. 이때, 도6c에 도시한 바와 같이 선반면에 뚫어진 못구멍(65)에 고정못(63)을 매개로 하여 흡음블럭(51)을 고정한다.

상기의 설치 과정에서, 상기 흡음블럭(1)을 외부의 소음이 난반사되는 바닥면에 시공하여 견고하게 고정시킬 필요가 있을 경우에는 바닥면과 상기의 흡음부재(10)가 접촉되는 면을 접착제로 붙이거나 보조재를 사용하여 고정할 수 있으며, 또 벽체 및 천정에 설치할 경우에는 시공되는 현장의 여건에 맞게 고정 프레임(64)의 재질 및 형태를 임의로 조정하여 사용할 수 있다.

도7a 및 도7b는 지하철 구간과 터널구간에 본 발명의 흡음블럭이 실제로 설치되는 상태를 나타낸 것을 보여 주고 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 흡음블럭(1)은 양측 레일(41)의 침목(42) 구간뿐만 아니라, 벽체면(50)에 걸쳐 연속적으로 흡음블럭(1)이 설치되어 있는 상태를 보여주고 있으며, 이에 따라 상기 차륜과 레일의 마찰에 의한 소음 및 상기 철도차량의 자체에서 발생하는 소음을 상기 흡음블럭이 효과적으로 흡수할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 흡음블럭의 제조과정을 설명한다.

먼저, 상기 흡음블럭(1) 소재로 사용되는 폐타이어는 제품 자체적으로 일정한 경도를 갖고 있어 상기의 소재 자체의 형상적인 변화가 발생하지 않으며, 상기소재 자체가 적정한 중량을 갖고 있다.

또한, 상기의 소재는 자동차 산업에서 발생하는 산업 폐기물인 폐타이어를 원자재로 사용하고 있어 원자재가 풍부하고 생산원가가 저렴한 특징을 갖고 있으며 상기 폐타이어의 주된 재료인 고무는 특수 난연 처리되어 고온에서도 불이 붙지 않으며 재생산과정에서 색감, 질감, 경도, 형태 등을 자유 자재로 구사할 수 있어, 상기 흡음블럭(1)을 소음이 발생하는 장소에 설치하는 경우 상기 흡음블럭(1)의 외관을 주변 환경과 조화롭게 적용시킬 수 있는 특징을 갖는다.

상기와 같이 구조적 특성을 갖는 폐타이어는 통상 5mm내외의 입자크기로 분쇄된다. 본 실시예에서는 3∼7mm의 직경 크기로 분쇄된 구조로 되어 있다. 상기 분쇄된 폐타이어의 규격외 입자 함유율 즉, 폐타이어 조각편의 규격 입자의 직경인 3-7mm를 벗어나는 직경을 나타내는 함유율은 30%가 넘지 않도록 하여야 한다. 이때, 규격외 입자중 최소 3mm의 규격보다 작은 입자의 함유율이 30%를 초과하면, 블럭 조직의 공극율이 떨어져 흡음율이 저하되고, 7mm의 규격보다 굵은 입자의 함유율이 30%를 초과하면 넓은 입자면의 음파 난반사율이 높아져 흡음효과가 그만큼 약화된다. 또한, 상기 입자에 모래나 철선등의 이물질이 함유되지 않도록 한다.

상기와 같이 분쇄된 입자는 접착제를 첨가하여 가압, 성형하여 제조되는데, 완제품 흡음블럭(1)의 피복은 만약에 대비하여 불연 소재의 입자로 구성된 재질로 감싸지게 된다. 이때, 사용되는 불연소재는 폴리크로로플렌(CR-ploychloroprene rubber)고무인 CR고무 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 169, 수산화알미늄과 산화안티몬의 합성재 69, 난연 오일 45, 산화 마그네슘(MgO) 4, 스테아린산 0.5, 아연(Zn) 0.5, 가황촉진제 2.3, 노화방지제 2의 비율로 첨가하여 제조된다. 상기 흡음블럭(1) 제작에는 반드시 폐타이어 분쇄 고무입자와 함께 50:50의 용적 비율로 투입되게 되나, 제작되는 흡음블럭(1)의 용도와 필요기능에 따라 상기 불연소재의 조성비율이 ±20%의 범위내에서 각 소재량을 증감시켜 조정할 수 있으며, 또한 폐타이어 분쇄 고무입자와 불연소재도 30∼50:50∼70의 혼합비율로 함으로써 실질적으로 ±20%범위내에서 증감하여 제조된다.

상기와 같이 구성된 흡음블럭(1)의 물리적 특성은 한국화학시험 연구원을 통하여 얻어진 <표1>의 실험 결과와 같다.

상기와 같이 구성되어 제작되는 본 발명의 흡음블럭(1)은 철도 터널구간의 노반면 및 벽체, 도로 터널구간(지하차도 포함)의 보도 및 벽체, 철도 도로변의 방음벽, 방음, 흡음 시설이 필요한 실내바닥 및 벽체 천장 등 예를들어, 방송 스튜디오, 연주실, 공연장, 실내 사격장, 넓은 회의실 등에 적용할 수 있음은 주지의 사실이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 소음이 많이 발생하는 장소 및 방음을 필요로 하는 장소등에 설치되어 저주파수대 소음은 흡음블럭 자체의 소재에 의해 1차 흡수하고, 또 다수의 유로홈에 의해 난반사되는 음파를 효과적으로 수용하여 폐타이어 분쇄입자가 갖는 공극사이로 2차 흡수시킴으로써 신뢰성있게 흡음할 수 있으며, 고주파수대 소음은 음파홀속의 흡음 스폰지를 통하여 1차 흡수되고 하부 유로 터널홈으로 유입된 잔류 소음은 흡음블럭 소재의 공극 사이로 난반사 흡수되어 완전 소멸됨으로써 흡음의 효과는 완벽한 신뢰성을 갖게 된다. 또한, 상기의 흡음블럭의 소재로 자동차 폐타이어를 사용함으로써 산업 폐기물을 효율적으로 재활용하여 환경 공해 방지에 적극 기여함은 물론 저렴한 생산 원가를 기할 수 있는 바 본 발명의 효과는 매우 크다고 볼 수 있다.

Claims (10)

1. 일방향으로 관통하는 음파홀이 형성되고, 하부면에 상기 음파홀과 연통하는 하부유로홈을 확보하기 위한 다수의 지지부재가 구비되고, 상부의 외주면에는 소정 반경의 라운딩부가 형성된 흡음부재; 및

   상기 흡음부재의 소정부위에 설치되어 상기 음파홀로 유입되는 소음을 흡수하는 흡음스폰지를 포함하되,

   상기 흡음부재는 다수의 공극을 가지도록 폐타이어 조각편을 가압성형하여 이루어지며, 상기 흡음부재가 일률적으로 결합되되, 상기 각 흡음부재의 라운딩부의 결합에 의해 소음유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡음부재는

   폐타이어 분쇄 입자 직경이 3∼7mm의 직경을 가지되, 입자간 공극율이 15∼25%로 가압, 성형된 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 흡음스폰지는 바닥면에서 흡음부재 높이의 3/2지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 흡음부재의 단면이 사다리꼴 기둥형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭.
6. 삭제
7. 폐타이어를 소정 직경의 입자크기로 분쇄하는 제1 단계 ;

   상기 분쇄된 폐타이어 입자를 불연성 소재로 혼합하는 제2 단계 ;

   상기 불연소재의 배합 약품 및 비율과 접착제를 첨가하는 제3 단계; 및

   일방향으로 관통하는 음파홀이 형성되며, 하부면에 상기 음파홀과 연통하는 하부유로홈을 가지는 지지부재가 구비되고, 상부의 외주면에는 소정 반경의 라운딩부가 형성된 형상으로 가압 성형하되, 상기 음파홀의 소정부위에 흡음스폰지를 설치하는 제4 단계

   를 포함하는 폐타이어를 재활용한 흡음블럭의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제1 단계는 폐타이어를 3∼7mm크기로 분쇄되며, 상기 입자크기의 함유율이 30%미만인 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블록의 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제2 단계에서 폐타이어 입자와 불연성 소재는 30∼50:50∼70의 용적비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블록의 제조방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 블연성소재는 폴리클로로필렌 고무(CR고무) 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 169, 수산화알미늄과 산화안티몬의 합성재 69, 난연 오일 45, 산화마그네슘(MgO) 4, 스테아린산 0.5, 아연(Zn) 0.5, 가황촉진제 2.3, 노화방지제 2의 비율로 제조되되, 그 조성비율이 ±20%이내에서 증감되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 재활용한 흡음블록의 제조방법.