본 발명에 따른 건축용 소음차단재는 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌 공중합체 수지로부터 1종 이상 선택되는 기본수지 100중량부, 발포제 0.1~10중량부, 가교제 0.1~10중량부 및 무기충전제 5~30중량부를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 상층과 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌 공중합체 수지로부터 1종 이상 선택되는 기본수지 100중량부, 발포제 0.1~10중량부, 가교제 0.1~10중량부, 무기충전제 5~70중량부 및 유기충전제 5~30중량부를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 하층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 상기 소음차단재에 사용되는 수지 조성물의 성분을 상세하게 설명한다.
(1) 상층
본 발명의 소음차단재의 상층에 사용되는 수지 조성물은 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌 공중합체 수지로부터 1종 이상 선택되는 기본수지 100중량부, 발포제 0.1~10중량부, 가교제 0.1~10중량부 및 무기충전제 5~30중량부를 포함한다.
상기 상층에 사용되는 수지 조성물 중 기본수지로서 에틸렌비닐아세테이트 수지는 용융흐름지수가 1~30g/10분인 것이 바람직한데, 상기 용융흐름지수가 1g/10분 미만인 경우에는 수지의 흐름성이 저하되고, 30g/10분을 초과하는 경우에는 수지의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
상기 에틸렌비닐아세테이트 수지의 비닐아세테이트의 함량은 5~35중량%인 것이 바람직한데, 상기 함량이 5중량% 미만인 경우에는 수지의 유연성이 저하되고, 수지의 용융점이 상승하여 수지 조성물의 제조시 니더 또는 압출기의 가공온도를 높여야 하므로 발포제의 조기 분해가 일어나는 단점이 있고, 35중량%를 초과하는 경우에는 수지의 기계적 물성이 저하되고 비중이 증가하는 단점이 있다.
상기 기본수지로서 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.95g/㎤ 이하인 것이 바람직한데, 상기 밀도가 0.95g/㎤를 초과하는 경우에는 수지의 유연성이 저하되고, 수지의 결정화도가 높아지고, 결정융점이 상승하여 수지 조성물의 제조시 니더 또는 압출기의 가공온도를 높여야 하므로 발포제의 조기분해가 일어나는 단점이 있다.
상기 폴리에틸렌 수지의 용융흐름지수는 1~30g/10분인 것이 바람직한데, 상기 용융흐름지수가 1g/10분 미만인 경우에는 수지의 흐름성이 저하되고, 30g/10분을 초과하는 경우에는 수지의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
상기 상층에 사용되는 수지 조성물 중 발포제는 아조계 화합물, 니트로소계 화합물, 술포닐히드라지드계 화합물, 아조비스이소부티로니트릴, 디아조아미노아조벤젠 및 나트륨디카보네이트로 구성되는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 바람직하며, 상기 아조계 화합물은 분해온도가 130~190℃인 아조디카본아미드인 것이 보다 바람직하고, 상기 니트로소계 화합물은 N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민인 것이 보다 바람직하고, 상기 술포닐히드라지드계 화합물은 p-톨루엔술포닐히드라지드 및 p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)로 구성되는 군으로부터 선택되는 것이 보다 바람직하다.
상기 발포제의 함량은 기본수지 100중량부에 대하여 0.1~10중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 경도 및 비중이 매우 높아지며, 10중량부를 초과하는 경우에는 과도한 발포에 의해 안정한 셀구조의 발포체를 얻을 수 없고, 발포체의 기계적 물성이 급격히 저하되는 단점이 있다.
상기 상층에 사용되는 수지 조성물 중 가교제는 t-부틸퍼록시네오데카노에이트, t-부틸퍼록시피발레이트, t-부틸퍼록시-2-에틸헥사노에이트, 1,1-디(t-부틸퍼록시)시클로헥산, t-부틸큐밀퍼록사이드, t-부틸퍼록시벤조에이트로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 가교제의 함량은 기본수지 100중량부에 대하여 0.1~10중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 영향이 미미하여 첨가의 의미가 없으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 발포제의 기계적 물성이 저하되는 단점이 있다.
상기 상층의 수지 조성물 중 무기충전제는 카본블랙, 황산바륨, 탈크 및 탄산칼슘으로 구성되는 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 무기충전제의 함량은 기본수지 100중량부에 대하여 5~30중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 함량이 5중량부 미만인 경우에는 차음효과가 미흡하고, 30중량부를 초과하는 경우에는 가공성이 저하되어 외관상태가 양호하지 못하 다.
(2) 하층
본 발명의 소음차단재의 하층에 사용되는 수지 조성물은 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌 공중합체 수지로부터 1종 이상 선택되는 기본수지 100중량부, 발포제 0.1~10중량부, 가교제 0.1~10중량부, 무기충전제 5~70중량부 및 유기충전제 5~30중량부를 포함한다.
상기 하층에 사용되는 수지 조성물 중 기본수지, 발포제 및 가교제는 상층에 사용되는 수지 조성물의 성분 및 함량에 대하여 상술한 바와 동일하다.
상기 하층에 사용되는 무기충전제로는 상층에 사용될 수 있는 상기 무기충전제 중에서 적절히 선택할 수 있으며, 그 함량은 기본수지 100중량부에 대하여 5~70중량부이다. 상기 함량이 5중량부 미만이면 차음 효과가 미흡하고, 70중량부를 초과하면 가공성이 저하되어 외관상태가 양호하지 못하다.
상기 하층에 사용되는 수지 조성물 중 유기충전제는 경화수지가 사용되는 것이 바람직하며, 그 예로는 가황고무, 폴리에스테르수지, 페놀수지 등이 있다. 상기 경화수지 중에서는 가황고무를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 입자크기는 1~2000㎛이다. 상기 입자크기가 1㎛미만인 경우에는 기포 형성 효과가 미흡하고, 2000㎛를 초과하는 경우에는 혼련성 및 작업성이 저하되고, 성형품의 변형이 악화되어 외관 상태가 불량해진다.
상기 유기충전제의 함량은 기본수지 100중량부에 대하여 5~30중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 함량이 5중량부 미만인 경우에는 기포 형성에 주는 영 향이 미흡하고, 30중량부를 초과하는 경우에는 유기충전제의 응집으로 발성 형성이 악화되어 외관 상태가 불량해진다.
본 발명에 따른 건축용 소음차단재는 시트 형태의 상기 상층과 하층을 함께 가압 발포하므로써 제조된다.
상층은 콘크리트슬래브와 접촉하는 부분으로서 미세 기포가 균일하게 형성된다.
또한 본 발명의 상기 상층과 하층의 접촉면 이외의 어느 한면에는 차음효과를 추가적으로 증대시키기 위한 다수의 돌기부가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 상기 돌기부의 형태는 원뿔형, 반구형, 원기둥형, 다각기둥형, 다각뿔형 등으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 건축용 소음차단재에 사용되는 상기 하층은 경도가 25~45(R-scale)이고, 발포비가 60~120배이다.
또한 상기 하층은 직경이 20~2,000㎛인 기포가 발포입자의 단면에서 불균일하게 형성된다. 이러한 불균일한 크기의 기포는 압축성형시에 시트상에 분산되어 있는 유기충전제와 기본 수지와의 발포 속도의 차이에 기인하는 것으로, 유기충전제는 기본 수지의 발포를 방해하는 역할을 하여 주변에 기포를 형성하는 핵 역할을 한다.
상기와 같은 층구조를 갖는 본 발명의 건축용 소음차단재는 상층과 하층의 구성성분을 달리하여 음의 흡음, 차단 및 분산등의 효과를 유발하므로써 차음 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 건축용 소음차단재의 사용 상태에 대한 단면도는 도 2에 나타내었다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 소음차단재(1)의 완충 돌기부(2)를 콘크리트슬라브(6)의 바닥면에 적층시키고, 경량기포콘크리트(8)과 마감모르타르(9), 바닥마감재(10)를 순차적으로 시공한다. 아파트나 다세대 주택 등지에서, 예를 들면 바닥 충격음에 의한 소음이 바닥마감재(10)를 통하여 마감모르타르(9)에 전달되면, 경량기포콘크리트(8)에서 한번의 소음감쇄가 이루어지고, 감쇄된 소음이 본 발명에 따른 소음차단재(1)에 다다르게 된다. 이때 소음차단재(1)에서 다시 소음이 감쇄되게 되는데, 그 원리는 소음차단재(1)에 입사된 충격음, 진동음, 기타 소음 등은 소음차단재(1)와 경량기포콘크리트(8)의 경계면에서 1차 소멸되고, 이어서 다공질로 형성된 소음차단재(1)의 상층과 하층의 경계면에서 소멸되며, 완충 돌기부(2)에 의해 형성된 공기층(7)에서 다시 한번 소멸되어, 콘크리트바닥슬라브(6)에 직접 전달되는 소음의 양을 상당량 줄이게 된다.
본 발명에 따른 건축용 소음차단재의 제조방법의 일 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
무기충전제, 가교제 및 발포제를 제외한 상술한 구성성분을 니더(kneader) 또는 반바리 믹서(banbury mixer)등을 사용하여 먼저 혼합한다. 투입 전 니더의 온도를 80℃까지 올린다. 구체적으로는, 상기 무기충전제, 가교제 및 발포제를 제외한 상술한 구성성분을 니더에 투입하고, 80~115℃에서 약 5분간 작업한 후, 2분 마다 혼합물을 2회 뒤집기하고, 무기충전제, 가교제 및 발포제를 투입한 후 2~4분간 작업한다. 이렇게 혼합된 혼합물을 부어내며, 이때 혼합물의 온도는 90~110℃로 상기 혼합물을 니더에서 오픈롤(open roll) 호퍼(hopper)까지 이송부를 설치하여 직접 투입하거나, 수지분쇄기로 적절한 크기로 분쇄한 후 수동으로 오픈롤에 투입한다. 혼합물은 70~80℃의 온도의 오픈롤에서 1mm 두께로 8분간 2회 롤링작업을 한 후, 5mm 두께로 작업하여 3등분하여 시트상의 혼합물로 제조된다. 투입된 혼합물의 고른 분산을 위해 동일한 작업조건으로 롤링 작업을 1회 반복한다. 이때 1차 롤링작업에서 3등분된 혼합물을 잘 섞으면 분산이 더욱 잘된다. 이렇게 제조된 시트상의 혼합물을 캘린더(calender)를 사용하여 압출시켜 시트상의 시료로 제조한다. 캘린더 롤의 온도를 40~50℃로 하고, 롤 간격을 조정하여 원하는 시트의 두께를 얻는다. 얻어진 시트상의 시료를 적절한 크기로 절단하여 건조대에 2매씩 적재하여 2시간 동안 상온에서 숙성시킨 후, 적정량의 시트를 몰드(mold)에 투입하여 140~190℃, 5~600kgf/cm2의 고온·가압하에서 2~60분간 압축성형한 후 금형을 열어 탈형하여 건축용 소음차단재를 제조한다. 상층과 하층은 사용 수지나 첨가물질만 변경하여 상술한 방법으로 동일하게 성형되며, 단지 각각 제조된 시트상의 시료를 몰드에 적정량을 함께 투입하여 가압발포함으로써 건축용 소음차단재를 제조할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[
실시예
]
실시예
1~6 및
비교예
하기 표 1에 나타난 성분 및 함량으로 상기 제조 방법에 의거하여 건축용 차음재를 다음과 같이 제조하였다. 먼저 에틸렌비닐아세테이트 수지(하층의 경우 여기에 가황고무를 추가하여 니더에서 약 9분간 먼저 혼합), 발포제 가교제, 무기충전제를 첨가하여 100℃에서 3분간 혼합하였다. 상기 혼합물을 오픈롤을 사용하여 80℃의 온도에서 1mm 두께로 8분간 2회 롤링하고, 5mm 두께로 작업하고, 3등분하여 시트상의 시료로 제조하였다. 적정량의 상층과 하층의 시트를 몰드에 함께 넣고, 150℃에서 15분간 압축성형(compression molding)하여 건축용 소음차단재를 제조하였다. 비교예로는 스티로폼을 사용하였다.
구분(중량부) |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
상층 |
EVA 1) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
발포제 2) |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
가교제 3) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
탄산칼슘 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
하층 |
EVA |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
발포제 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
가교제 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
탄산칼슘 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
황산바륨 |
- |
- |
- |
5 |
20 |
40 |
가황고무 |
5 |
15 |
30 |
15 |
15 |
15 |
1) EVA: 에틸렌비닐아세테이트 수지
(비닐아세테이트 함량 15중량%, 용융흐름지수 15g/10분)
2) 발포제: 아조디카본아미드
3)가교제: t-부틸큐밀퍼록사이드
물성 측정방법
상기 실시예에 의해 제조된 소음차단재는 다음과 같은 방법으로 그 물성을 측정하였다.
① 비중
발포체의 비중은 표면을 제거한 후 자동 비중측정장치를 사용하여 3회 측정하여, 그 평균값을 취하였다.
② 내열성
내열성 평가는 ASTM D648에 의거 열변형온도를 측정하여 비교하였다.
③ 내휨성
내휨성 평가는 ASTM D790의 방법으로 굴곡탄성율을 상온에서 측정하였다.
④ 소음 차단성
경량충격음 차단성은 KS F2810-1의 방법에 의해, 중량충격음 차단성은 KS F2810-2의 방법에 의해 측정하였다. 소음 발생체에서 주파수 63Hz를 주었을 때 측정되는 음을 데시벨(dB)로 표기하였다. dB가 낮을수록 소음 차단 효과가 우수하다.
물성 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
비교예 |
비중(g/cm3) |
0.21 |
0.20 |
0.17 |
0.22 |
0.24 |
0.28 |
0.25 |
열변형온도(℃) |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
70 |
굴곡탄성률(kg/cm2) |
7,000 |
7,000 |
7,000 |
7,000 |
7,000 |
7,000 |
- |
경량충격음(dB) |
50 |
48 |
47 |
48 |
46 |
46 |
70 |
중량충격음(dB) |
49 |
48 |
46 |
47 |
45 |
44 |
85 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 구성성분 함량 범위 내인 실시예들의 경우, 작은 물건이 떨어지는 소리에 해당하는 경량충격음 차단성능 기준인 58dB 이하, 어린이가 뛰어 노는 소리에 해당하는 중량충격음 차단성능 기준인 50dB 이하를 모두 만족하였으며, 비중, 열변형온도, 굴곡탄성률에 있어서도 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있다.