KR100713125B1 - 폐 타이어를 이용하여 제조된 흡음 판넬 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 흡음 판넬은 황토 분말이 분산된 제 1 바인더 수지로 이루어진 황토 수지층 및 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 분말 성분이 분산된 제 2 바인더 수지로 이루어진 폐 타이어 수지층을 포함한다. 상기 폐 타이어 추출 슬러지 분말은 폐 타이어 및 폐유 혼합물을 교반 및 가열하여 열분해 시키는 열분해 단계, 상기 열분해 산물 중 고형분을 분리하고 분리된 고형분을 건조하는 단계 및 상기 건조된 고형분을 분쇄하고 분쇄된 분말을 선별하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것이다. 상기 흡음 판넬은 가벼우면서도 경량 및 중량 소음의 차단성이 매우 우수하다.

Description

폐 타이어를 이용하여 제조된 흡음 판넬{Acoustic absorption panel manufactured by using waste tire}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 판넬을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡음 판넬을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
142: 제 1 폐 타이어 수지층 124: 제 2 폐 타이어 수지층
114: 제 3 폐 타이어 수지층 122: 제 4 폐 타이어 수지층
112: 제 5 폐 타이어 수지층 134: 제 1 황토 수지층
132: 제 2 황토 수지층 155: 목재 펄프 수지층
본 발명은 흡음 판넬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가벼우면서도 경량 및 중량 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 흡음 판넬에 관한 것이다.
근래 들어 자동차의 보유대수가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있어 이로부터 발생하는 폐 타이어 역시 매년 막대한 양이 배출됨에도 불구하고 그 재 활용도가 극히 미미하여 그대로 매립되거나 소각처리하는 것이 대부분이어서 심각한 환 경공해를 야기하고 있다. 뿐만 아니라 그 처리문제가 심각한 사회문제로 대두 되고 있으며 나아가 폐 타이어의 처리에 따른 막대한 부가 비용이 지출되고 있는 실정이다.
또한 최근에는 삶의 질이 향상됨에 따라, 건축물의 소음 규제가 강화되고 있는 추세에 있다. 각종 방음 또는 흡음 수단들이 개발되고 있으며 신 소재 등의 첨단 흡음 소재들이 개발되고 있고 이로 인하여 가격 경쟁이 치열해지고 있다.
상기 흡음 소재들은 주로 건축 재료로 사용되므로 친환경적인 재료일 필요가 있으며, 주로 건물벽 내부에 배치되므로 흡음재의 외관이 특별히 문제되지 않음을 고려할 때, 천연 자원 및 재활용 자원을 이용한 흡음 수단의 개발이 요구되고 있다 할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 자원의 효율적 사용 및 친환경적인 흡음재에 대한 요구를 감안한 것으로서, 재활용 소재 및 천연 소재를 포함하고, 경량뿐만 아니라 중량 소음의 차단에도 우수한 흡음 판넬을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 흡음 판넬은 황토 분말이 분산된 제 1 바인더 수지로 이루어진 황토 수지층 및 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 분말 성분이 분산된 제 2 바인더 수지로 이루어진 폐 타이어 수지층을 포함한다.
상기 제 1 바인더 수지 및 제 2 바인더 수지로서, 우레탄 수지, 폴리프로필 렌 수지, 세라믹 수지 등을 사용될 수 있다.
일례로 상기 흡음 판넬은 제 1 폐 타이어 수지층, 상기 제 1 폐 타이어 수지층 상에 순차적으로 적층된 제 1 황토 수지층, 제 2 폐 타이어 수지층 및 제 3 폐 타이어 수지층, 및 제 1 폐 타이어 수지층 하부에 순차적으로 적층된 제 2 황토 수지층, 제 4 폐 타이어 수지층 및 제 5 폐 타이어 수지층으로 이루어진다.
상기 제 1 내지 제 5 폐 타이어 수지층은 하기 수학식(1)의 관계를 만족하는 평균 입자 크기를 갖는다.
제 3 폐 타이어 수지층의 평균 입도≒ 제 5 폐 타이어 수지층의 평균 입도 > 제 2 폐 타이어 수지층의 평균 입도 ≒ 제 4 폐 타이어 수지층의 평균 입도 > 제 1 폐 타이어 수지층의 평균 입도
또한, 상기 제 1 폐 타이어 수지층의 평균 입자 크기는 제 1 및 제 2 황토 수지층의 평균 입자크기 이상인 것이 바람직하다.
상기 황토 분말은 200 내지 400 메쉬의 평균 입자크기를 갖고 상기 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말은 100 내지 200 메쉬의 입자크기를 갖는다.
상기 흡음 판넬은 신문지 등의 목재 펄프 층을 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 판넬을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 흡음 판넬은 제 1 폐 타이어 수지층(142), 상기 제 1 폐 타이어 수지층(142) 상부에 순차적으로 적층된, 제 1 황토 수지층(134), 제 2 폐 타이어 수지층(124) 및 제 3 폐 타이어 수지층(114), 및 상기 제 1 폐 타이어 수지층(142) 하부에 순차적으로 적층된 제 2 황토 수지층(132), 제 4 폐 타이어 수지층(122) 및 제 5 폐 타이어 수지층(112)을 포함한다.
상기 제 1 황토 수지층(134)은 시멘트 강도(2~3)보다 강한 4 내지 5의 강도를 나타낼 수 있는 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 폐 타이어 수지층들(112, 114, 122, 124, 142)은 경량소음을 차단하는 역할을 수행하며, 상기 제 황토 수지층(132, 134)은 중량 소음을 차단하는 역할을 수행한다.
상기 폐 타이어 수지층(112, 114, 122, 124, 142)은 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말이 분산된 제1 바인더 수지로 이루어진다. 이와 다르게, 상기 폐 타이어 수지층(112, 114, 122, 124, 142)은 상기 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말 중 어느 한 종류의 분말만을 포함할 수도 있다. 상기 폐 타이어 분말 및 상기 폐 타이어 추출 슬러지 분말은 100 내지 200 메쉬의 평균 입자 크기를 갖는다.
상기 황토 수지층(132, 134)은 평균 입도 200 내지 400 메쉬를 갖는 황토 분말이 분산된 제 2 바인더 수지로 이루어진다.
상기 제 1 및 제 2 바인더 수지는 우레탄 수지, 폴리프로필렌 수지, 세라믹 수지 등을 포함하고, 상기 각 수지 성분들은 단독으로 또는 블렌딩되어 사용될 수 있다.
상기 각 수지층은 하기 수학식(1)로 표시되는 관계식을 만족하는 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
제 3 폐 타이어 수지층의 평균 입도≒ 제 5 폐 타이어 수지층의 평균 입도 > 제 2 폐 타이어 수지층의 평균 입도 ≒ 제 4 폐 타이어 수지층의 평균 입도 > 제 1 폐 타이어 수지층의 평균 입도
또한, 상기 제 1 폐 타이어 수지층(142)의 평균 입자 크기는 제 1 및 제 2 황토 수지층(132, 134)의 평균 입자 크기 이상인 것이 바람직하다.
상기 황토 분말은 200 내지 400 메쉬의 평균 입자 크기를 갖고 상기 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말은 100 내지 200 메쉬의 입자 크기를 갖는다.
상기 수학식 (1)에서 보는 바와 같이 각 수지층의 평균 입도가 상기 관계식을 만족하기 위해서는 각 수지층에 포함된 순수 바인더 수지를 제외한 나머지 분말 성분들의 평균 입자크기도 상기 수학식(1)의 관계식을 만족하여야 한다.
상기 분말 성분들이 분산된 바인더 수지층 들은 적층된 후, 소정의 두께를 갖도록 압축롤러로 압연된 후 열처리를 통하여 판넬로 제조된다.
이하에서는 상기 폐 타이어 수지층(112, 114, 122, 124, 142)을 이루는 폐 타이어 추출 슬러지 분말을 제조하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
상기 폐 타이어 슬러지 분말을 제조하는 방법은 폐 타이어 및 폐유 혼합물을 교반 및 가열하여 열분해 시키는 열분해 단계, 상기 열분해 산물 중 고형분을 분리하고 분리된 고형분을 건조하는 단계 및 상기 건조된 고형분을 분쇄하고 분쇄된 분 말을 선별하는 단계를 포함한다.
상기 폐 타이어는 분말 또는 잘게 절단된 단편 형태로 열 분해로에 투입되어 교반 및 열 분해된다. 열 분해 반응의 효율을 향상시키기 위해서 분말 형태로 열 분해로에 투입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폐 타이어로부터 철심을 제거하지 않고 상기 철심을 함께 상기 열 분해로에 투입시키는 것이 바람직하다. 상기 철심은 열 분해 과정 동안 열 전달 효과를 나타내기 때문에 반응 시료에 균일하게 열 전달을 하도록 하여 열 분해 반응의 반응 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
상기 열 분해로에는 상기 폐 타이어뿐만 아니라 폐유도 투입된다. 상기 폐유는 상기 폐 타이어의 공급 및 열 분해 과정에서 외부 공기의 유입을 방지할 수 있다.
상기 폐 타이어가 상기 열 분해로에 공급되는 과정 중에 상기 폐 타이어를 예열시키는 것이 좋다. 상기 폐 타이어는 흡열 특성이 우수하여 열 분해 반응 전에 미리 상기 폐 타이어가 열을 흡수하도록 하면 열 분해 반응 속도가 증가하여 공정 효율이 향상될 수 있다.
상기 혼합물은 폐 고무, 폐 합성 수지 등을 더 포함할 수 있다. 상기 폐유 및 폐 고무 등은 열 분해 반응 후 가스로 변환되어 포집되고 포집된 가스는 상기 열 분해로의 외부로 배출된다. 상기 배출된 가스 성분은 응축 과정을 거쳐 오일로서 재활용될 수 있다.
상기 열 분해는 220 내지 280℃의 온도 및 10 내지 25기압의 압력 조건 하에 서 이루어진다. 상기 압력과 열 분해 온도는 상관관계가 있는 것으로서, 압력 조건이 변화되면 열 분해 온도도 변화될 수 있다. 상기 온도 및 압력 조건은 공정 효율을 고려하여 변경될 수 있을 것이다.
상기 열 분해 반응의 효율을 증가시키기 위하여, 상기 제 1 혼합물의 열 분해 반응과 병행하여 상기 제 1 혼합물을 교반하는 것이 바람직하다.
상기 열분해 단계가 완료되면 가스 성분과 슬러지 성분이 분리되고 상기 가스 성분은 포집 과정을 거쳐 외부로 방출된다.
상기 분리된 고형분의 슬러지 성분은 건조 과정을 거친다. 상기 건조 과정은 320 내지 360℃의 온도 하에서 진행된다. 상기 건조 단계는 두 단계로 이루어질 수 있고, 각 단계의 건조 온도 및 시간은 다를 수 있다.
상기 건조된 슬러지 성분은 분쇄 과정을 거쳐 최종 슬러지 분말이 된다. 상기 분쇄 과정은 제 1 분쇄 단계 및 제 2 분쇄 단계를 포함한다. 상기 제 1 분쇄 단계는 상기 슬러지 성분의 입도가 75 내지 500 nm가 되도록 분쇄하는 단계이며, 상기 제 2 분쇄 단계는 상기 슬러지 성분의 입도가 5 내지 25 nm가 되도록 하는 단계이다.
건조된 슬러지 성분이 분쇄되어 형성된 슬러지 분말은 요구되는 입자 크기를 만족하도록 별도의 입자 선별 과정을 거친다. 상기 입자 선별 과정에서는 풍력이 이용될 수 있다.
한편, 상기 포집된 가스는 다단탑으로 이루어진 응축기 등에서 응축되어 오일 성분으로서 재활용될 수 있다. 또한, 상기 오일 성분은 비점 차이를 이용하여 다양한 형태의 오일로 정제될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡음 판넬을 도시한 단면도이다. 도 4의 흡음 판넬은 도 3의 흡음 판넬과 비교하여 목재 펄프 수지층을 제외하고는 도 3의 흡음 판넬과 실질적으로 동일하므로, 동일한 층에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복된 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 흡음 판넬은 제 1 황토 수지층(134) 및 제 2 폐 타이어 수지층(124) 사이, 및 제 2 황토 수지층(132) 및 제 4 폐 타이어 수지층(122) 사이에 가각 목재 펄프 수지층(155)을 포함한다.
상기 목재 펄프 수지층(155)은 진동자로 작용하여, 음파 소멸 효과를 향상 시킬 수 있다. 상기 목재 펄프 수지층(155)으로서는, 손쉽게 구할 수 있는 신문지 등을 사용할 수 있다.
도 4에서는, 상기 목재 펄프 수지층(155)이 별도의 층으로 삽입되는 것을 도시하였으나, 이와 다르게 목재 펄프를 분말 형태로 가공하여 상기 폐 타이어 수지층(112, 114, 122, 124, 142) 또는 상기 황토 수지층(132, 134)에 일 성분으로 하여 포함시킬 수도 있다.
상기 흡음 판넬은 경량 및 중량 소음을 각각 약 50%정도 감소시킬 수 있다. (경량 소음: 85dB --> 43dB; 중량 소음: 65dB --> 39dB)
본 발명에 따른 흡음 판넬은 폐 타이어를 재활용하여 얻어진 재료을 포함하고 있어 흡음 판넬의 제조 단가를 감소시킬 수 있으며, 천연 소재인 황토를 포함 하므 로 흡음 효과뿐만 아니라 원적외선 방출 등의 황토 고유의 효과를 나타낼 수 있다.
또한 상기 흡음 판넬은 가벼우면서도 강도가 우수하여, 경량 소음뿐만 아니라 중량 소음을 효과적으로 차단할 수 있으며, 특히 층간 바닥재에 포함되어 우수한 방음 효과를 낼 것으로 기대된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말이 제1 바인더 수지에 분산되어 이루어진 복수의 폐 타이어 수지 층들 및 황토 분말이 제2 바인더 수지에 분산되어 이루어진 복수의 황토 수지 층들이 적층되어 형성되고,
    제 1 폐 타이어 수지층;
    상기 제 1 폐 타이어 수지층 상에 순차적으로 적층된 제 1 황토 수지층, 제 2 폐 타이어 수지층 및 제 3 폐 타이어 수지층; 및
    제 1 폐 타이어 수지층 하부에 순차적으로 적층된 제 2 황토 수지층, 제 4 폐 타이어 수지층 및 제 5 폐 타이어 수지층으로 이루어진 흡음 판넬.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 제 1 바인더 수지 및 제 2 바인더 수지는 우레탄 수지, 폴리프로필렌 수지 및 세라믹 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 5 폐 타이어 수지층들은 하기 식(1)의 관계를 갖도록 하는 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
    [제 3 폐 타이어 수지층 ≒ 제 5 폐 타이어 수지층 > 제 2 폐 타이어 수지층 ≒ 제 4 폐 타이어 수지층 > 제 1 폐 타이어 수지층] ------ (1)
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 폐 타이어 수지층의 평균 입자 크기는 상기 제 1 및 제 2 황토 수지층의 평균 입자크기 이상인 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 황토 분말은 200 내지 400 메쉬의 평균 입자크기를 갖고 상기 폐 타이어 분말 및 폐 타이어 추출 슬러지 분말은 100 내지 200 메쉬의 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡음 판넬은 상기 제1 황토 수지층과 제2 폐 타이어 수지층 사이, 및 제2 황토 수지층과 제4 폐 타이어 수지층 사이에 각각 목재 펄프 수지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 황토 수지층은 4 내지 5의 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 폐 타이어 추출 슬러지 분말은,
    폐 타이어 및 폐유 혼합물을 교반 및 가열하여 열분해 시키는 열분해 단계;
    상기 열분해 산물 중 고형분을 분리하고 분리된 고형분을 건조하는 단계; 및
    상기 건조된 고형분을 분쇄하고 분쇄된 분말을 선별하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 열 분해는 220 내지 280℃의 온도 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 열분해 산물의 건조는 320 내지 360℃의 온도 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음 판넬.
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