KR100701282B1 - 카펫 층을 가진 실내 건축용 소재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카펫 층을 가진 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재에 관한 것이고, 구체적으로 나일론, PP, PTT 또는 PET로 제조된 카펫 층이 전면에 형성된 실내 벽면 소재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 소재는 나일론, PP, PTT 및 PET 소재의 카펫 층; 카펫 층에 결합되는 흡수 층; 및 카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함한다. 1m2당 카펫층의 유효 표면적은 20~150m2이고, 카펫층, 접착층 및 흡수층의 두께는 각각 2 내지 20 mm, 1 내지 6 mm 및 10 내지 50 mm가 될 수 있고, 카펫층은 밀도가 50~300 kg/m3 이고 흡수층은 밀도가 10~300 kg/m3인 소재가 사용될 수 있다. 이렇게 만들어진 카펫 층을 가진 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재의 흡음률은 0.6~0.95가 되는 것을 특징으로 한다.
카펫 층, 흡수 층, PP, PET, 유효 표면적, 부직포, 흡음률

Description

카펫 층을 가진 실내 건축용 소재{A Wallboard Material with Carpet Layer for Interior construction}
도 1은 본 발명에 따른 건축용 소재의 단면을 도시한 것이다.
본 발명은 카펫 층을 가진 벽면 소재에 관한 것이고, 구체적으로 나일론, 폴리프로릴렌(PP), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 제조된 카펫 층이 전면에 형성된 실내 벽면 소재에 관한 것이다.
벽면, 천정 및 바닥 소재는 견고성 및 기능성을 필요로 한다. 견고성은 소재를 다른 소재와 함께 일정한 구조를 형성하면서 일정한 기간 동안 필요한 형태를 유지할 수 있도록 하는 것을 말한다. 그리고 기능성은 소재가 사용되는 공간에 따라 내부 환경을 유용성을 향상시키는 위하여 요구된다. 일반적으로 견고성을 위한 소재는 제한이 되고 그리고 외부로 노출이 되지 않는다는 점에서 다양성이 요구되지 않으므로 선택의 필요성이 높지 않다. 그러나 기능성을 위한 소재는 요구되는 기능에 따라 소재 변화가 가능하고 그리고 소재에 따른 효과의 차이로 인하여 높은 선택성을 필요로 한다.
벽면, 천정 및 바닥 소재에 대하여 일반적으로 요구되는 기능은 흡음, 단열, 난연 또는 방염성이다. 그 외에도 사용공간의 용도에 따라 항균 또는 소취 및 장식성이 요구되는 경우도 있다.
흡음이란 소재로 입사된 소리의 일부가 투과 또는 반사되지 아니하고 재료 내에 흡수되는 것을 말한다. 소재의 한쪽에서 소리를 발생시키는 경우 반사되지 않는 소리는 재료에 흡수되거나 또는 투과된 것에 해당한다. 이와 같은 반사되지 아니한 소리는 모두 흡수된 것처럼 나타나므로 겉보기 흡수율이 되고 입사한 소리 에너지에 대한 겉보기에 흡수된 것으로 나타나는 소리 에너지의 비율을 흡음 비율이라 한다. 흡음 비율은 소리의 주파수, 입사각, 재료 두께, 설치방식 및 소재 뒷면의 상황에 따라 다르게 나타난다. 흡음과 유사한 성질로 차음이 있다. 차음은 음의 진동이 외부로 전달되지 아니하는 것을 말하고 일반적으로 데시벨 단위(dB)로 dB = 20log m + 20logf -23(m은 단위 면적 그램 질량 그리고 f는 음의 주파수)으로 표시되는 투과 계수를 사용하여 측정이 된다.
실내 건축용으로 사용되는 벽면, 천정 및 바닥 소재는 우선적으로 흡음 및 차음 기능을 가져야 한다. 방음 및 소음과 관련된 선행 기술로 특허출원번호 10-2005-0007353 "소음방지제"가 있다. 제안된 선행 기술은 적어도 하나의 방음공이 함몰 형성된 방음 판체; 상기 방음 판체의 상부에 결합되어 방음공을 차단하는 덮개판; 방음판체의 방음공에 수용되어 소음 방지 효과를 가지는 방음 패널을 포함하 는 소음 방지제를 제공한다. 제안된 발명에서는 방음 재료로 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), 발포 폴리스티렌, 고무판 또는 우레탄이 사용되고 그리고 흡음 재료로는 부직포, 암면, 코르크 또는 황토와 같은 것이 사용된다.
차음에 관한 선행 기술로는 출원번호 20-2005-0020230 "차음용 부재"가 있다. 제안된 선행 기술은 PVC 또는 PE 재질의 고밀도 시트인 소음 반사층; 폴리 프로필렌, 폴리에스터 또는 나일론 재질의 소음 굴절층; 및 폴리우레탄 재질의 흡음층을 포함하는 차음재를 제공한다.
위에서 제안된 선행 기술 또는 다른 공지의 선행 기술이 가진 문제점은 흡음재가 방음재의 내부에 존재하거나 또는 방음과 흡음이 별도의 소재를 이용하여 이루어진다는 점이다. 흡음재가 방음재의 내부 층으로 존재하는 경우에는 방음으로 인하여 반사되는 음에 대해서는 흡음 기능을 가지지 못한다. 또한 흡음 소재와 방음 소재가 별도로 형성되는 경우에는 서로 상이한 기능으로 인하여 어떤 하나의 소재가 필요한 기능을 가지지 못하게 된다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서 소리의 반사율을 감소시키면서 동시에 흡음이 이루어질 수 있는 벽면 소재를 제안한다. 아울러 제안된 벽면 소재는 사용 공간의 필요에 따라 다양한 기능을 가질 수 있도록 처리가 될 수 있도록 한다.
본 발명의 목적은 음의 반사율을 감소시키면서 동시에 흡음 기능을 가진 실 내 건축용 천정, 벽면 및 바닥용 방음 소재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방음 소재는 필요에 따라 흡음 기능 및 난연, 항균 또는 발수와 같은 기능을 가진 기능 층이 포함할 수 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 실내 건축용 흡음 소재는 나일론6, 나일론 66, PP, PTT 또는 PET 소재의 카펫 층; 카펫 층에 결합되는 흡수 층; 및 카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 흡수 층은 멜라닌 폼, 우레탄 폼, 펠트, 부직포 및 암면으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 접착층은 아크릴 수지, 폴리올레핀계 수지, 저융점 PET 수지 등과 같은 열가소성 수지 중에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성할수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 1m2당 카펫층의 유효 표면적은 20~1５0m2 가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 카펫층, 접착층 및 흡수층의 두께는 각각 2 내지 20 mm, 1 내지 6 mm 및 10 내지 50 mm가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 카펫층은 밀도가 50~300 kg/m3 이고 흡수층은 밀도가 10~300 kg/m3인 소재가 사용될수 있다.
본 발병의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제안된 소재를 포함하는 벽면 소재가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제안된 소재를 포함하는 벽면 소재의 흡음률은 0.6~0.95 수준이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 된다.
도 1은 본 발명에 따른 방음 소재(1)의 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방음 소재(1)는 카펫 층(11), 접착 층(13) 및 흡수 층(15)을 포함한다. 카펫 층(11)은 나일론6, 나일론66, PP(Polypropylene), PTT(Polytrimethylene terephthalate) 또는 PET(Polyester) 섬유가 될 수 있다. 나일론 섬유는 강도, 내마모성 및 탄성이 우수하고 그리고 내약품성, 미생물에 대한 저항성 및 전기절연성이 뛰어나다는 가진다는 특징을 가진다. PP 섬유는 다른 섬유와는 달리 수분율이 0이 되며 흡수율이 극히 낮다는 특징을 가진다. 이러한 PP 섬유는 낮은 흡수율로 인하여 정전기가 발생하지 않고 내오염성 및 내항균성이 뛰어나다는 특징을 가진다. PET 섬유는 형태 안정성, 방염성이 양호한 특징을 가진다. 본 발명에 따른 방음 소재(1)의 카펫 층(11)은 일반적으로 알려진 공지의 카펫으로 형성이 될 수 있지만 제시된 각각의 장점으로 인하여 나일론, PP, PTT 또는 PET 섬유로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 파일 형태도 특별히 한정되지 않고 컷 파일, 루프 파일 등 어느 형태여도 좋다. 또한 카펫층에 사용되는 카펫은 기포지 하면에 파일 빠짐 방지용 라텍스을 코팅한 상태로 사용해도 좋고, 필요에 따라서 백킹까지 완료된 형태로 사용해도 좋다.
본 발명에 따른 카펫 층(11)은 공지의 벽면 소재의 표면층에 비하여 유효 표면적이 훨씬 크기 때문에 음의 흡수 효과가 뛰어난 장점을 가진다. 유효 표면적은 빛 또는 소리가 소재 면에 수직으로 입사하는 경우 반사 또는 산란되지 않고 직접 도달하는 부분의 면적이 될 수 있다.
비표면적이 단위 무게에 대한 면적을 나타내지만 유효 표면적은 겉보기 표면적과 관련되며, 흡음 제품의 흡음성능은 비표면적 보다는 유효 표면적과의 상관성이 더 크다. 이와 같은 유효 표면적은 표면이 편평하지 않고 굴곡을 가진 경우 더 큰 값을 가질수 있다. 소재 표면이 거칠기를 가질 경우 실질적으로 유효 표면적을 측정하기 어렵게 된다. 그러므로 유효 표면적은 소재의 단면적과 관련하여 일정한 방법에 따라 결정될 필요가 있다. 본 특허에서는 흡음층의 단위 면적 1m2 내에 존재하는 섬유의 표면적 값을 유효 표면적(m2)이라 정의하였다. 본 발명에 사용된 카펫층 소재의 유효 표면적은 20~1５0m2인 것이 적합하였다. 유효 표면적 20m2 미만이면 흡음효과가 작아서 부적합하고 1５0m2를 초과하면 단위 면적당 지나치게 많은 섬유가 존재하거나 파일 길이를 길게 제직해야 하므로 소재의 중량이 커지고 경량성 확보가 어려워 바람직하지 않다.
음의 흡수 및 빛의 흡수는 표면의 굴곡과 관련을 가진다. 본 발명의 따른 방음 소재(11)의 카펫 층(11)은 표면이 일정한 굴곡 면을 형성하게 된다. 굴곡 면을 산 및 골로 나누어질 수 있고 이와 같은 산과 골이 연속되어 배열되어 있다. 굴곡 면에서 산 및 골 사이의 높이 차이가 커질수록 음의 흡수효과는 좋아질수 있다. 그러나 산과 골의 높이 차이가 커질수록 미세한 먼지 또는 이물질의 발생, 항균의 문제 및 후처리의 어려움의 발생하게 된다. 그리고 카펫층을 가진 방음 소재가 벽이나 천정에 시공했을 때 공간 자치나 시공의 용이성과 관계된 제품의 중량과 흡음성능을 종합적으로 고려하여 카펫 층(11)의 두께가 제한되거나 또는 밀도가 제한될 필요가 있다. 카펫층의 두께는 2~20 mm가 될 수 있고 바람직하게는 5~10mm가 적합하며 카펫층 소재의 밀도는 50~300 kg/m3가 적합하다. 카펫의 두께나 밀도가 설정된 범위 미만이면 흡음 기능이 충분치 않고 설정범위를 초과하면 공간을 많이 차지하고 경량성을 확보하기 어려워 시공이 난해하므로 바람직하지 않다.
카펫 층(11)은 접착 층(12)을 이용하여 흡수 층(13)과 결합이 된다. 흡수 층(13)은 공지된 임의의 흡음 및 충격 흡수 물질로 만들어질 수 있지만 바람직하게는 암면(mineral wool), 우레탄 폼(Urethane Foam), 멜라민 폼 또는 펠트, 부직포로 형성될 수 있다. 그리고 접착 층(12)은 열가소성 수지가 사용 될 수 있다. 흡수 층(13)은 소리의 흡수 또는 충격 및 진동 흡수 기능을 가진다. 실질적으로 소리는 카펫 층(11)에 의하여 일부 흡수되고 그리고 나머지는 흡수 층(13)에 의하여 제거될 수 있다. 충격 및 진동 흡수도 동일하게 일부는 카펫 층(11)에 의하여 나머지 부분은 흡수 층(13)에 의하여 소진이 된다. 흡수 층(13)은 방음 소재(1)의 내부 층을 형성하므로 외관 또는 미세한 물질의 발생과 같은 문제가 발생할 수 없다. 그러나 소리 및 충격의 완전한 흡수 또는 외부로의 전달의 완전히 차단을 고려하여 형성되어야 한다. 그러므로 흡수 층(13)은 적합한 두께 및 강도를 가질 필요가 있다. 흡수 층(13)은 카펫 층(11)에 비하여 충분히 두꺼워질 수 있고 그리고 강도가 충분히 작아야 한다. 소리 또는 충격 및 진동의 충분한 흡수를 위한 두께는 10 내지 50 mm가 되고 바람직하게는 20 내지 30 ㎜이며 흡수층의 밀도는 50~300 kg/m3 가 적합하다. 흡수층의 두께나 밀도가 설정된 범위 미만이면 흡음 기능이 충분치 않고 설정범위를 초과하면 공간을 많이 차지하고 경량성을 확보하기 어려워 시공이 난해하므로 바람직하지 않다.
접착 층(12)은 카펫 층(11) 및 흡수 층(13)을 결합시키며 다양한 형태의 공지의 열가소성 수지가 사용될 수 있고 예를 들어 아크릴수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀계 수지, 저융점 PET 수지 중에서 선택되어진 것을 파우더, 펠렛 또는 핫멜트 필름 형태로 적용시킬수 있다. 카펫층과 흡음층이 부착하게 되는 어느 한면에 열가소성 수지 파우더를 살포하거나 펠렛을 일정 간격으로 배치하거나 핫멜트 필름 형태로 배치시키고 가열 용융하여 카펫층과 흡음측을 밀착시켜 가압, 부착하게 된 다. 이때 사용되는 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-초산비닐수지(EVA 수지) 등이 사용될 수 있고, 핫멜트 필름은 최종 제품의 원활한 흡음 성능을 위하여 구멍이 일정 간격으로 뚫린 핫멜트 필름을 사용함이 바람직하다. 접착 층(12)은 카펫 층(11) 및 흡수 층(13)의 결합을 위한 것이므로 특별히 형태 및 소재의 제한이 없다. 다만 두께가 얇을수록 유리하고 바람직하게는 1 내지 6 mm의 두께로 형성될 수 있다. 실질적으로 카펫 층(11)과 흡수 층(13)이 직접 접촉하는 것이 소리 및 진동 또는 충격의 흡수에 유리하다.
카펫 층(11), 접착 층(12) 및 흡수 층(13)을 가진 방음 소재(1)는 이 분야에서 사용되는 공지된 실내 건축용 소재에 부착되어 벽면, 천정 또는 바닥 소재로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방음 소재(1)는 항균, 소취 또는 유해 물질 제거를 위한 다양한 기능 층이 카펫 층(11)의 하부 또는 상부에 형성될 수 있다. 이와 같은 기능 층들은 카펫 층에 코팅이 될 수 있다. 대안으로 해당 기능을 가진 물질을 카펫 층(11)을 위한 카펫에 제조 공정에서 첨가시키거나 또는 접착 층(12)의 형성 소재에 혼합시키는 방법으로 형성될 수 있다.
<유효 표면적 평가>
카펫층의 유효표면적은 카펫층을 가로, 세로 각각 10cm 크기인 0.01m2 면적으로 자른 후 기포지 상단에 존재하는 섬유를 최대한 기포지에 가깝게 깎아내어 무 게(g)를 측정한다.
깎아낸 섬유의 일부를 취하여 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 방법을 기초로 한 표준 ASTM D3663-92에 따른 질소 흡착법으로 비표면적(m2/g) 측정하고 이 값에 0.01m2에서 깎아낸 섬유 무게(g)와 100을 곱하여 1m2 내에 존재하는 섬유의 표면적 값인 유효 표면적(m2)을 구하였다.
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 펠트의 유효표면적은 표면이 굴곡이 없는 2차원 평면이므로 1 m2당 1의 값을 갖는다.
<흡음률의 평가>
흡음재료의 표면에 입사하는 음의 에너지를 Ei, 그 표면에서 반사하는 음의 에너지를 Er 이라 할때 흡음률(α)은 다음과 같이 정의한다.
α= 1- (Er/Ei)
흡음률의 측정은 KS F 2805 규격에 따라서 랜덤입사에 가까운 조건이 실현되는 잔향실에서 측정한 잔향실법 흡음률로 평가하였고 흡음률의 값은 중심 주파수 250, 500, 1000, 2000Hz에서의 흡음률 값의 산술평균값으로 표시하였다.
<실시예1>
1100den/68fila 나일론 BCF로 cut pile 형태로 터프팅한 카펫을 산성염료로 염색가공 완료하여 라텍스로 백코팅후 PVC수지를 사용하여 PP소재 2차 기포지에 접착하여 백킹한 것을 카펫층으로 사용하였다. 백킹 완료된 카펫층의 두께는 9mm, 밀도는 180kg/m3이다.
흡수층은 두께 25mm, 밀도 12kg/m3인 멜라민 폼을 사용하였다.
카펫층과 흡수층의 접착은 카펫층의 뒷면에 폴리에틸렌 파우더를 400g/m2로 산포하고 150℃열풍으로 가열하여 용융시킨후 흡수층 소재를 포개면서 냉각 가압롤을 통과시켜 부착하였다.
<실시예2>
2700den/120fila 원착 PP BCF로 loop pile형태로 터프팅한 카펫을 라텍스로 백코팅후 PVC수지를 사용하여 PP소재 2차 기포지에 접착하여 백킹한 것을 카펫층으로 사용하였다. 백킹 완료된 카펫층의 두께는 7mm, 밀도는 140kg/m3이다.
흡수층은 두께 25mm, 밀도 12kg/m3인 멜라민 폼을 사용하였다.
카펫층과 흡수층의 접착은 카펫층의 뒷면에 EVA 파우더를 100g/m2로 산포하고 120℃열풍으로 가열하여 용융시킨후 흡수층 소재를 포개면서 냉각 가압롤을 통과시켜 부착하였다.
<실시예3>
흡수층의 소재를 두께 50mm, 밀도 24kg/m3인 PET 소재 니들펀치 부직포를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 제조함.
<비교예1>
카펫층 대신 두께 10mm, 밀도 190kg/m3인 PET 압축펠트를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 제조함.
유효 표면적 (m2) 흡음률(α)
실시예1 71 0.81
실시예2 43 0.77
실시예3 70 0.80
비교예1 1 0.74
표 1 에서 알 수 있듯이 본 고안의 실시예 1~3에서 흡음률이 뛰어난 카펫층을 가진 실내 건축용 흡음 소재가 얻어진다.
이에 비하여 비교예 1은 카펫층 대신 PET 압축 펠트를 표면에 사용한 경우인데, 흡음 성능이 다소 떨어질 뿐 아니라 카펫층이 표면에 형성될 때의 색상이나 패턴효과를 부여할 수 없어서 벽체나 천정용 인테리어 소재로는 그다지 바람직하지 않다.
위에서 본 발명은 실시 예로서 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로서 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다는 것은 자명하다.
본 발명에 따른 흡음 소재는 소음, 진동 또는 충격 흡수 기능을 뛰어나므로 다양한 형태의 실내 건축의 벽면, 바닥 및 천정 소재로 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 실내 건축용 흡음 소재에 있어서,
    나일론, 폴리프로필렌, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재의 표면이 파일 형태로 된 카펫 층;
    카펫 층에 결합되는 흡수층; 및
    카펫 층과 흡수 층을 결합시키는 접착 층을 포함하고,
    상기에서 흡수 층 1 ㎡에 대한 카펫 층의 유효 표면적은 20 ~ 150 ㎡가 되고, 그리고 카펫 층의 밀도는 50 내지 300 kg/㎥, 흡수 층의 밀도는 10 내지 300 kg/㎥이 각각 되는 것을 특징으로 하는 실내 건축용 흡음 소재.
  2. 청구항 1에 있어서, 흡수 층은 멜라닌 폼, 우레탄 폼, 펠트, 부직포 및 암면으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 소재.
  3. 청구항 1에 있어서, 접착제는 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 수지, 폴리프로필렌 수지, 저융점 폴리에스터 및 폴리염화비닐 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택되어진 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 소재.
  4. 청구항 1에 있어서, 실내 건축용 흡음 및 진동 흡수 소재의 흡음률은 0.6~0.95 임을 특징으로 하는 소재
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 하나의 소재를 포함하는 벽면 소재.
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