KR100612589B1 - 흡차음재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량부 및 생석회 1~4중량부로 이루어진 제진시트와, 상기 제진시트 하부에 자동차 시트 내장재, 소파등에서 폐기되는 폐폴리우레탄폼을 수거한 뒤에, 세척하여 건조시킨 다음, 분쇄기로 길이 0.5~1cm 정도의 크기로 분쇄하고, 열압착기로 열압착하여 통상의 방법으로 재생한 재생폴리우레탄폼 시트를 아크릴계 접착제로 접착하여 제조된 흡차음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
흡차음재. 제진시트. 재생폴리우레탄폼시트.
Description
도1은 본 발명의 단면도.
도2 및 도3은 본 발명의 실제 사진.
도4는 저주파대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도.
도5는 전 대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
제진 시트(1)와, 아크릴계 접착제(2), 재생폴리우레탄폼시트(3)
본 발명은 공동주택, 차량 엔진룸, 철도차량, 벽체 및 바닥, 발전기 내부, 건설장비 내부, 체육관 바닥 및 벽체, 철도레일기초 등에서 발생되는 소음 및 진동 단열을 완벽하게 흡수 차단할 수 있으며, 흡음 진동 단열 성능에 따라 제품을 더 적층하거나 얇게 적층시킬 수 있을 뿐만 아니라 건축내장재로 사용할 경우에는 외부에 노출되는 면에 마감재를 덧붙여 사용할 수 있도록 설계 제조된 흡차음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 흡차음재 구성은 발포체, 유리섬유, 섬유휄트, 우레탄폼에 마감재를 덧붙여 사용하거나 레자에 구멍을 뚫어 발포체에 적층시켜 사용하였다. 심한 소음과 함께 진동이 발생할 경우 별도로 차음재나 재진재를 별도로 부착하여 여러장을 겹쳐서 사용하거나 설계 구조적으로 보완해야하기 때문에 시공이 불편하며 시공에 따른 인건비 상승으로 인하여 많은 문제점을 초래하였다. 예를 들자면 공동주택의 층간 소음방지를 위해서 설계변경하여 콘크리트 두께를 두껍게 변경하게 되면 건축물 기초를 더 튼튼히 하기위해 추가적인 비용이 소요되게 된다. 그리고 바닥에 추가적으로 덧붙여 시공하게되는 흡차음재일 경우 단순히 폴리스티렌 포옴이나, 재생타이어, 이브이에이 발포체등을 사용하여 뜬바닥 구조로 건축하였으나, 그 성능이 크게 개선되지 않았다. 또한, 흡차음 단열 재료는 폴리스티렌폼, 폴리우레탄폼, 유리섬유등의 단열재가 주종을 이루었다. 이러한 구조에서는 발생되는 흡음이나 차음 단열을 완벽하게 흡수 차단하기에는 어려움이 많았던 것이다.
이러한 문제점을 해결하고자 많은 연구가 있어 왔다.
예를 들면, 대한민국등록실용신안공보 등록번호 제20-0328036호에는 폴리우레탄층 사이에 방음시트가 침하 혹은 처짐을 방지하는 방지재를 보강한 방음시트가 기술되어 있으며,
대한민국공개특허공보 공개번호 제10-2000-0066038호에는 이브이에이 합성수지발포체의 폐재를 이용한 진동방지, 차음 단열의 경화제혼합물이 기재되어 있고,
동 공보 공개번호 제10-2004-0004864호에는 폴리염화비닐, 탄산칼슘, 황산바륨의 무기섬유질 혼합물 및 가소제 안료 등을 분산시켜 판상으로 가공한 바닥충격음 저 감을 위한 차음시트가 기술되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-1998-0077532호에는 아스팔트가 분산된 폴리우레탄폼과 그 제조방법이 기재되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-2004-0081371호에는 폴리우레탄 경질발포패널을 포함하는 방음 및 단열용 부재가 기술되어 있고,
동 공보 공개번호 제10-2004-0004152호에는 발포수지 적층 방음판, 미발포상태의 발포가능수지와, 경질판으로 적층된 발포수지 적층 방음판 및 그 제조방법이 기재되어 있으며,
대한민국등록특허공보 등록번호 제10-0387690호에는 폐우레탄을 분쇄쇄절한 후에, 재생우레탄과 규소를 혼합 압축하여, 가열한 후에 건조시켜 형성된 폐폴리우레탄을 이용한 경질우레탄폼 보온제의 제조방법이 기술되어 있으나,
상기와 같은 종래의 기술들은 스치로폴, 우레탄폼, 유리섬유 등과 같은 단열재가 주종을 이루었다. 그러나 이러한 구조에서는 건물의 고유진동에 의해 발생되는 흡음이나 차음 단열을 완벽하게 흡수 차단하기에는 어려움이 많았고,
또한 발포형의 아스팔트재질(JP0098502 일본센이코공업주식회사, JP0139691 일본철강화학주식회사 < JP0189055아이다상꾜주식회사)을 사용하였으며, 대한민국공개특허공보 공개번호 제1998-025322호는 자성을 가진 아스팔트시트에 의한 흡음제가 공개되어 있으나,
상기와 같은 종래기술은 자력의 한계를 극복하기 위해 표면에 핫멜트재를 도 포하여 더욱 강한 접착력과 제진성을 발휘하는 성과도 있었으나, 단지 상기 발포형의 자성아스팔트들은 작업성이 우수하고, 발생한 소음을 차단하는 능력은 뛰어나지만 건물자체의 진동이 구조적으로 전달되는 것을 방지하는 효과는 적었다.
비발포형의 자성고무패드(US005300355A)와 감압접착층, 경화제층 및 바인더와 표면층으로 구성된 소음방진적층체(US005695867A)들이 많이 생산되어 주로 산업용으로 많이 사용되어 왔는데 이러한 제품들은 비싼 재료비로 인해 제품의 단가가 높고, 방진 특성이 아스팔트계에 비해 약간 떨어지는 문제점이 있었다.
상기 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 건축물등의 구조적 변경 없이 충격음 저감 효과를 최대화하기 위하여 흡음 및 차음 성능을 동시에 극대화하는 구조로서, 상부에 아스팔트시트를 적용하여, 발생한 소음을 차단하고, 그 하부에 폐폴리우레탄폼을 적층시켜 건물에서 발생하는 구조적 진동을 제어하므로써 이 진동에 의해 발생하는 충격음을 차단하는 역할을 동시에 수행하는 흡차음재 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량 부 및 생석회 1~4중량부로 이루어진 제진시트와, 상기 제진시트 하부에 재생폴리우레탄폼 시트를 아크릴계접착제로 접착하여 제조된 흡차음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 특정 침입도를 가진 아스팔트에 특정의 무기충전제, 점착제, 합성고무, 유기 섬유상 충전제를 함유하여 열 안정성을 향상시켜 제진 성능 및 열안정성을 개선시킨 제진시트와, 폐폴리우레탄을 세척, 건조, 파쇄한 칩을 열압착시켜 제조된 재생폴리우레탄폼시트와, 상기 두 개의 시트를 아크릴계 접착제로 접착시켜 제조되는 흡차음재인 것이다.
상기 제진시트는 상온에서 통상적으로 고형상태인 블로운아스팔트를 사용함으로써, 열 유동성을 억제하여, 스트레이트 아스팔트를 사용할 때에 비하여 상온이상의 영역에서 방진성이 저하는 문제점 및 오염성이 감소되었고, 20중량부 미만이면 밀착성이 저하되고, 40중량부를 초과하는 경우에는 낙입성 시험시 크랙이 발생하여 20~40중량부가 바람직하다.
분말상 또는 편상의 무기충전제는, 탄산칼슘, 탈크, 크레이, 마이카 및 운모중에서 선택된 어느 하나의 화합물 또는 2이상의 화합물을 사용하며, 특히, 마이카는 내한-내열성이 우수하여 전체 온도 영역에서의 열 유동성현상을 억제하게 되어 방진 기능을 유지하는데 매우 효과적이며, 또한 내한 및 내충격성을 보완하는 기능을 갖게된다. 사용량이 50중량부 미만이면 내오염성이 저하되고, 80중량부를 초과하는 경우에는 시팅성(Sheeting)이 저하되므로 50~80중량부가 바람직한 사용량 이다.
점착제는 석유수지, 구마론수지, 폴리스티렌수지, 폴리에틸렌수지 및 에틸렌초산비닐수지 중에서 선택된 어느하나의 화합물을 사용하며 롤 성형성을 용이하게 하기 위하여 사용하며, 사용량이 1중량부 미만이면 성형시 롤 밀착성이 부족하며, 5중량부를 초과하면 상온에서 시트가 과도하게 경화(Hard)되는 문제가 발생하므로 1~5중량부가 바람직하다.
공정유는 석유계 혹은 식물성유를 사용하므로 특별히 한정할 필요가 없으며 각 성분들의 혼합 및 가공성을 향상시키기 위하여 사용한다.
합성고무는 블로운 아스팔트 결합력 및 형상 유지력이 있으므로 형상의 변화를 적게하고, 열에 의한 재료의 결합력을 떨어뜨리는 문제를 방지하고, 넓은 온도범위에서 우수한 방진특성을 나타내기 위하여 사용되며, 스티렌-부타디엔스티렌터폴리머(Styrene-butadiene styrene terpolymer:SBS), 에틸렌프로필렌디엔고무 (Ethylene propylene diene rubber;EPDM), 및 스티렌-부타디엔고무(Styrene-butadiene rubber:SBR)중에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용한다.
유기섬유상 충전제는 제품의 강도를 보완함으로써 융착 전 시트상태의 현장 작업성을 부여하기 위하여 사용되며, 식물성 또는 합성섬유중에서 선택된 어느 하나의 유기 섬유를 사용하며, 사용량은 0.2~5중량부를 사용한다.
이외에 추가적으로 생석회를 1~4중량부 사용하며 4중량부를 초과하는 경우에는 시팅작업성이 나빠지므로 4중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제진시트의 제조는 열에 의한 안정성 증가로 40℃이상의 영역에서도 제 진, 차음성능이 유지하며, 특히 난방열로 인한 제진, 흡음, 차음 성능저하를 방지할 수 있다.
상기 폐폴리우레탄폼시트는 자동차 시트 내장재, 소파등에서 폐기되는 폐폴리우레탄폼을 수거한 뒤에, 세척하여 건조시킨 후에, 분쇄기로 길이 0.5~1cm 정도의 크기로 분쇄한 후에, 열압착기로 열압착하여 제조된 통상의 폐폴리우레탄폼 시트를 사용하므로 재생 원료를 사용함에 따라 연간 수백톤에 이르는 환경폐기물을 재사용할 수 있어 환경친화적인 효과도 있다.
본 발명에서 사용되는 접착제는 아크릴계 접착제를 사용하였다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
제1공정(제진시트 제조)
블로운아스팔트(Blown Asphalt) 30kg, 분말상 탈크 50kg, 폴리스티렌수지 4kg, 공정유 3kg, 스티렌-부타디엔스티렌터폴리머7kg 및 부직포 3kg, 생석회 3kg의 조성비로 조성된 상기 조성물질을 칭량한 다음, 혼합기에서 70~120℃로 가열하여 5분 이내로 충분히 교반한 다음 압출기에 의해 압출하여 시트상으로 성형한다. 이때 온도는 65~110℃로 냉각휀을 사용하여 냉각시키며, 두께 1~6mm로 제진시트를 제조한다.
제2공정(폐폴리우레탄폼 시트 )
폐폴리우레탄품을 수거한 다음, 물로 세척한 후에, 건조기에서 70~80℃에서 약 2시간 정도 건조시킨 다음, 통상의 분쇄기로 직경 0.5~1cm의 크기로 분쇄하여 균일한 성분 및 밀도가 되도록 혼합한다. 그리고 나서 통상의 열압착기로 열압착하여 제조된 폐폴리우레탄폼 시트를 준비한 다음
제3공정(접착공정)
상기 제1공정에서 제조한 제진시트와 제2공정에서 준비된 폐폴리우레탄폼 시트사이에 아크릴계 접착제로 적층시킨 후에 압착기로 실온압착하여 흡음제를 제조하였다.
실험예
한국건자재 시험연구원에 시험(검사) 의뢰 하여 다음과 같이 실험하였다
접수번호; GTE 03-0532, 신청인; 동아화성, 시료명; 층간충격음저감재
실험객체; 크기 2.5m ×4.0m,
실험방법 ; KS F 2865-'02
(콘크리트 슬래브위 마감 구조의 경량 충격음 저감량 실험실 측정방법)
온도 및 습도조건; 19.5℃. 습도 51%.
| 시험성적 | 결과 | 비고 | |||
| 실시 | 종래의 제품 | 저감 | |||
| 규격 바닥 충격 레벨 (dB) | 100Hz | 57.6 | 62.2 | 4.6 | |
| 125Hz | 50.0 | 61.1 | 11.1 | ||
| 160Hz | 52.8 | 64.8 | 12.0 | ||
| 200Hz | 55.1 | 68.7 | 13.6 | ||
| 250Hz | 54.9 | 67.9 | 13.0 | ||
| 315Hz | 52.1 | 69.6 | 17.5 | ||
| 400Hz | 47.9 | 68.5 | 20.6 | ||
| 500Hz | 44.5 | 70.0 | 25.5 | ||
| 630Hz | 40.8 | 70.2 | 29.4 | ||
| 1000Hz | 50.5 | 66.8 | 26.4 | ||
| 1250Hz | 47.6 | 63.1 | 25.5 | ||
| 1600Hz | 31.5 | 59.0 | 27.5 | ||
| 2000Hz | 29.0 | 53.5 | 24.5 | ||
| 2500Hz | 28.1 | 50.1 | 22.0 | ||
| 3150Hz | 25.5 | 43.9 | 18.4 | ||
| 4000Hz | 21.7 | 42.7 | 31.0 | ||
| 5000Hz | 18.7 | 39.4 | 20.7 | ||
상기와 같이 실험 결과 본 발명의 제품을 적용했을때 충격음 저감효과가 현저하게 좋아지는 것을 알 수 있었고, 이 값들을 이용하여 역A특성 단일성능평가법에 따른 충격음 레벨을 계산한 결과 ΔLw=47로서 매우 우수한 결과를 나타내었다.
실험예2
실험개요 본 발명의 실시예와 종래의 제품과의 중간차음 투과손실성능비교 평가를 다음과 같이 하였다.
실험항목: 저주파(2~1600Hz)와 고주파(1600~6400Hz)대역의 관내 시험
측정기기: Acoustic Duct(9301)* 관내법에 의한 흡음율 측정장치
투과손실의 정의
Ii = Ir + Ia + It
τ = It / Ii, a = I - Ir / I
Ii : 입사음의 세기, Ir :반사음의 세기, Ia: 흡수음의 세기,
τ: 투과율, a : 흡음율
따라서, 투과손실이란 입사되어 재료로 들어오는 소음의 세기중 재료를 투과하지 못하고 재료 내에 흡수되어 소리에너지에서 다른 에너지의 형태로 변환되거나 재료 표면에서 반사된 소음의 세기를 의미하며, 흡음성이 좋은 재료란 입사음이 재료를 투과하지 못하고 대부분 흡수 또는 반사되어 투과손실의 값이 큰 재료를 의미한다.
질량의 법칙에서
투과손실 (TL) = 18log(mf) -44(db)
여기에서 m : 재료의 면밀도(kg/㎡). f: 주파수(Hz)
재료의 차음 성능이 가장 중요한 영향인자의 하나로서 동일 재료에서 투과손실은 가청 주파수 대역에서 벽체 재료의 비중과 주파수에 비례한다.
본 발명의 실시예에 의한 흡차음재에서 윗부분에 적용되는 아스팔트시트는 1.65~1.7의 고비중으로, 공기층을 다량 함유한 발포재료나 단순 섬유층으로만 이루어진 종래의 제품보다 월등한 차음성능을 나타냄을 알 수 있었다.
또한 도4 저주파대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도와 도5의 전 대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도를 비교한 결과 본 발명의 제품이 종래의 제품보다 흡음 및 차음의 효과가 우수함을 알 수 있다
이하 본 발명을 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 단면도, 도2 및 도3은 본 발명의 실제 사진, 도4는 저주파대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도, 도5는 전 대역에서 본 발명과 타제품과의 비교도를 도시한 것이며, 제진시트(1)와, 아크릴계 접착제(2), 재생폴리우레탄폼시트(3)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면 도1내지 도3에 도시된 바와 같이, 블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량부 및 생석회 1~4중량부로 이루어진 제진시트(1)와, 상기 제진시트(1) 하부에 형성된 아크릴계 접착제(2)와, 상기 아크릴계접착제(2)의 하부에 형성된 재생폴리우레탄폼시트(3)로 적층된 구조를 갖는 흡음제인 것이다.
상기와 같이 본 발명은 소재가 유연하고 쉽게 절단가공 가능하여 현장에서 가공이 가능하며, 접착테이프가 필요 없으며, 폐기물을 재활용한 친환경소재이며,건축물등의 구조적 변경 없이 충격음 저감 효과를 최대화하기 위하여 흡음 및 차음 성능을 동시에 극대화하는 구조로서, 상부에 아스팔트시트를 적용하여 1차로 발생 한 소음을 차단하고, 그 하부에 폐폴리우레탄폼을 적층시켜 2차적으로 건물에서 발생하는 구조적 진동을 제어하므로써 이 진동에 의해 발생하는 충격음을 차단하는 역할을 동시에 수행하는 뛰어난 충격흡수능이 있는 흡차음 재료인 것이다.
Claims (4)
- 흡차음재에 있어서, 블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량부 및 생석회 1~4중량부로 이루어진 제진시트(1)와, 상기 제진시트(1) 하부에 형성된 아크릴계 접착제(2)와, 상기 아크릴계접착제(2)의 하부에 자동차 시트 내장재, 소파등에서 폐기되는 폐폴리우레탄폼을 수거한 뒤에, 세척하여 건조시킨 다음, 분쇄기로 길이 0.5~1cm 정도의 크기로 분쇄하고, 열압착기로 열압착하여 통상의 방법으로 재생한 재생폴리우레탄폼 시트(3)로 적층되어 있음을 특징으로 하는 흡차음재.
- 제1공정(제진시트 제조)블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량부 및 생석회 1~4중량부의 조성비로 조성된 상기 조성물질을 칭량한 다음, 혼합기에서 70~120℃로 가열하여 5분 이내로 충분히 교반한다음 압출기에 의해 압출하여 시트상으로 성형한다. 이때 온도는 65~110℃로 냉각휀을 사용하여 냉각시키며, 두께 1~6mm로 제진시트를 제조한 다음,제2공정(재생 폴리우레탄 폼 제조)자동차 시트 내장재, 소파등에서 폐기되는 폐폴리우레탄폼을 수거한 뒤에, 세척하여 건조시킨 다음, 분쇄기로 길이 0.5~1cm 정도의 크기로 분쇄하고, 열압착기로 열압착하여 카렌더로 원하는 크기로 절단하여 폐폴리우레탄폼 시트를 제조하여 준비한 다음,제3공정(접착공정)상기 제1,2 공정에서 제조한 제진시트와 폐폴리우레탄폼 시트사이에 아크릴계 접착제를 도포한 후에 압착기로 실온 접착하여 제조함을 특징으로 하는 흡차음재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제진시트의 제조는 블로운아스팔트(Blown Asphalt) 20~40 중량부와 분말상 또는 편상의 무기충전제 50~80중량부, 점착제 1~5중량부, 공정유 1~5중량부, 합성고무 5~10중량부 및 유기섬유인 충전제 0.2~5중량부 및 생석회 1~4중량부의 조성비로 조성된 상기 조성물질을 칭량한 다음, 혼합기에서 70~120℃로 가열하여 5분 이내로 충분히 교반한다음 압출기에 의해 압출하여 시트상으로 성형한다. 이때 온도는 65~110℃로 냉각휀을 사용하여 냉각시키며, 두께 1~6mm로 제조함을 특징으로 하는 흡차음재의 제조방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 페폴리우레탄폼시트의 제조는 폐폴리우레탄품을 수 거한 뒤에, 물로 세척하고, 건조기에서 70~80℃에서 약 2시간 정도 건조시킨 다음, 통상의 분쇄기로 직경 0.5~1cm의 크기로 분쇄한 후에, 통상의 열압착기로 열압착한 다음, 카렌더로 원하는 크기로 절단하여 폐폴리우레탄폼 시트를 제조함을 특징으로 하는 흡차음재의 제조방법.
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