KR100809450B1 - 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성ｅｐｓ 층간 완충재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 층간에 발생하는 바닥 충격음 및 진동을 저감시키기 위한 층간 완충재에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 층간 완충재는, 건축물의 뜬바닥 구조에 사용되는 층간 완충재로서, 탄성 EPS 보드; 및, 폐타이어를 분쇄하여 기계적으로 표면 개질한 입경 0.2mm ~ 1.0mm의 폐타이어 미분말과 액상 천연고무를 혼합한 혼합액을 상기 탄성 EPS 보드의 표면에 도포하여 된 개질고무층;을 포함하여 이루어진 것을 그 기본적인 기술적 특징으로 한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 층간 완충재에 의하면, 폐기물로서 처리가 곤란하였던 폐타이어를 자원화하여 재활용할 수 있는 것은 물론, 기존의 탄성 EPS 보드에 비해 충격 저감 능력이 뛰어남과 동시에, 탄성 EPS 보드의 표면을 보호하여 시공 및 수송, 보관 중의 파손을 방지할 수 있고, 상부에 타설되는 콘크리트와의 접착성이 높아 박리의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

폐타이어, 액상 천연고무, EPS, 방진재, 완충재, 층간 소음, 충격

Description

폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 ＥＰＳ 층간 완충재 및 이의 제조 방법 {SHOCK NOISE ABSORBING MATERIAL USING MODIFIED RUBBER FROM WASTED TIRE, LIQUID STATE RUBBER AND ELASTIC EPS, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도1은 종래의 일반적인 뜬바닥 구조에 대한 단면 구성을 도시한 도면이다.

도2는 본 발명에서 제공하는 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS계 층간 완충재에 대한 사시도

도3은 본 발명에 있어 폐타이어 미분말을 생산하는 공정을 도시한 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 탄성 EPS 보드

20 : 개질고무층

본 발명은 건축물의 층간에 발생하는 바닥 충격음 및 진동을 저감시키기 위한 층간 완충재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면 개질된 폐타이어 미분말과 액상 천연고무의 혼합액을 탄성 EPS 표면에 도포함으로써 아파트, 오피스텔, 주상복합 빌딩과 같은 다층 건물의 내부에서 발생되는 소음, 진동이 층간 슬래브를 통하여 아래층에 전달되는 것을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 개선된 층간 완충재에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 산업 발달 및 경제 성장에 따라 건축물의 수요가 증가하고 이와 더불어 지가는 지속적으로 상승하고 있는 실정이다. 그 결과, 지가의 수준이 높은 도심지에 건설되는 오피스 건물 등의 경우 토지를 효율적으로 사용하기 위하여 건축물의 고층화 경향이 나타나고 있으며, 특히 최근에는 대도시로의 인구 집중이 심화됨에 따라 대도시에서의 주거 문제를 해결하기 위하여 아파트나 다세대 주택과 같은 공동주택이 널리 보급되고 있는 추세이다. 그러나 이러한 다층 건축물들의 경우 상 하층 세대간에 상부층 바닥과 하부층 천정이 층간 슬래브라는 동일한 구조체로서 공유되고 있으며, 이에 따라 상부층에서 발생된 각종 소음 및 진동이 이 층간 슬래브를 통하여 하부층으로 전달됨으로써 다른 사람의 생활이나 업무에 지장을 주게 되는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 소음 및 충격음 문제를 해결하기 위하여 종래로부터 다양한 연구가 진행되어 왔으며, 현재 이러한 바닥 충격음 저감을 위한 바닥구조로서 가장 보편적으로 적용되고 있는 방식으로는 슬래브 구조체와 상부 미장 몰탈층 사이에 층간 완충재를 설치 시공하고 이에 의해 층간 소음을 차단할 수 있도록 한 이른바 뜬바닥 구조(floating floor)를 들 수 있다. 도1은 상기와 같은 종래의 뜬바닥 구조에 대한 일반적인 단면 구조를 도시한 것으로서, 상기 도1에 나타난 바와 같이 이는 슬래브 구조체(1) 위에 차음 및 충격 흡수성이 좋은 완충재를 깔아 층간 완충층(2)을 설치하고 그 위에 경량 기포 콘크리트(3) 및 온돌 미장 몰탈(4)을 일정 두께로 타설함으로써 상부로부터 가해지는 충격 에너지가 슬래브 구조체에 직접 전달되는 것을 방지하도록 한 것이었다.

또한, 상기와 같은 뜬바닥 구조에 있어 사용되는 완충재로는 EPS, EPE, EPP, EVA와 같은 합성수지계 재료를 비롯하여 고무 계통의 매트, 우레탄 폼, 글래스울 등 여러 가지의 재료들이 있는데, 이들 중 현재 시공현장에서 가장 널리 적용되고 있는 층간 완충재는 단연 탄성 발포 폴리스티렌(EPS; Expanded poly-styrene)계의 제품들이라 할 수 있다. 상기 탄성 EPS는 독일 BASF사에서 1960년대 말에 발포 폴리스티렌에 탄성을 부여하는 가공 방법을 개발한 이래 최근까지 단열, 방진 및 충격 완충재로서 널리 사용되어 왔는데, 특히, 탄성 EPS를 이용하여 제조된 충격 완충재들의 경우 무게가 매우 가벼워 시공 및 보관이 용이하고, 탄성이 뛰어나 충격 저감 성능이 우수할 뿐 아니라 가격도 매우 저렴하여 경제성이 높다는 등의 장점이 있으며, 최근 조사 결과에 의하면 국내에서도 2000년 이후 층간 완충재로서 가장 많이 사용된 층간 완충재가 탄성 EPS계 제품들이라는 사실이 알려져 있다.

한편, 상기와 같은 탄성 EPS 층간 완충재를 설치하여 뜬바닥 구조를 시공함에 있어 현재 일선 현장에서 일반적으로 적용하고 있는 방식을 살펴 보게 되면, 먼저 완성된 철근 콘크리트 슬래브 바닥 위에 10 내지 20T 두께의 탄성 EPS 보드를 깔고, 그 위에 부직포를 1겹 설치한 다음(생략하는 경우도 있음), 경량 기포 콘크리트를 40T 정도 타설하며, 그 후 상기 경량 기포 콘크리트 위에 난방 배관을 하고 다시 미장 몰탈을 타설하여 마무리하는 방식에 따라 이루어지고 있다.

여기서, 탄성 EPS 보드 위에 부직포를 부착(통상 본드로 부착)하는 이유는, 탄성 EPS 보드의 시공 후 시공된 보드 위로 기포 콘크리트를 타설할 때 작업자들의 보행 및 콘크리트 타설관의 요동에 의한 충격으로 인해 보드의 재질 상 파손이 잘 일어나는 문제점이 있어 이를 방지하기 위함이다.

하지만, 상기와 같이 탄성 EPS 보드 위에 부직포를 설치하는 기존 방식의 경우, 부직포 부착 작업에 별도의 인력을 투입하여야 하므로 추가의 비용 및 시간이 소요될 뿐 아니라, 콘크리트 타설 중에 접착하여 둔 부직포가 쉽게 떨어져 보드의 파손이 일어날 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 기존의 부직포 설치 방식에 의하면, 그 상부에 타설된 경량 기포 콘크리트와 완전히 일체화되지 못하여 박리가 일어날 수 있는 문제점도 있었는 바 이에 대한 개선이 시급한 실정이었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 기존의 탄성 EPS계 층간 완충재 및 그 시공에서 나타난 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 구체적으로 본 발명은 폐타이 어를 그라인딩 방식에 의해 미세 분말로 가공, 표면을 개질한 폐타이어 미분말을 액상 천연고무와 혼합하여 탄성 EPS 표면에 도포함으로써 기존의 탄성 EPS 보드에 비해 충격 저감 능력이 뛰어남과 동시에, 탄성 EPS 보드의 표면을 보호하여 시공 및 수송, 보관 중의 파손을 방지할 수 있고, 상부에 타설되는 콘크리트와의 접착성이 높아 박리의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 나아가 기존에 폐기물로서 처리가 곤란하였던 폐타이어를 자원화하여 재활용할 수 있는 새로운 형태의 탄성 EPS계 층간 완충재를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 건축물의 뜬바닥 구조에 사용되는 층간 완충재로서, 탄성 EPS 보드; 및, 폐타이어를 분쇄하여 기계적으로 표면 개질한 폐타이어 미분말과 액상 천연고무를 혼합한 혼합액을 상기 탄성 EPS 보드의 표면에 도포하여 된 개질고무층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 개질고무 분말과 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS계 층간 완충재를 제공한다.

이때, 상기와 같은 본 발명의 층간 완충재에 있어서, 상기 폐타이어 미분말은 그 입경이 0.2mm ~ 1.0mm 인 것이 특히 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상기와 같은 본 발명에 대한 바람직한 실시예와 함께 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에서 제공하는 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS계 층간 완충재에 대한 사시도로서, 도2에 도시된 바와 같이 본 발명에서 제공하는 층간 완충재는 전체적으로 볼 때 탄성 EPS 보드(10)의 표면에 폐타이어 개질고무 분말과 액상고무 혼합액을 도포하여 개질고무층(20)을 형성한 구조로 되어 있다.

먼저, 상기 탄성 EPS 보드(10)는 기존에 뜬바닥 구조에서 층간 완충재의 용도로서 널리 사용되고 있던 일반적인 탄성 EPS 보드에 해당하는 것으로 통상 스티로폼으로도 불려지고 있는 자재이다. 잘 알려진 바와 같이 탄성 EPS 보드는 폴리스티렌 수지에 부탄·펜탄·헥산 등의 발포제를 배합하고 가열·발포시켜 발포 폴리스티렌(EPS) 비드들을 결집, 높은 탄성을 가질 수 있도록 가공한 탄성 EPS 수지를 이용하여 건축용 패널 또는 보드의 형태로 성형한 것이다.

본 발명의 특징적인 구성에 따르면, 상기와 같은 탄성 EPS 보드(10)의 표면에는 폐타이어 미분말과 천연고무 혼합액을 도포하여 된 개질고무층(20)이 일체로 도포, 형성되어 있으며, 이러한 점에서 본 발명에서 제공하는 층간 완충재는 기존에 일반적으로 사용되고 있던 탄성 EPS 보드와 구별되는 주요한 구성상 특징을 가지고 있다.

이러한 본 발명에 있어 사용되는 폐타이어 미분말은 일반적으로 폐기물로 처리되고 있던 폐타이어를 단계적으로 파쇄 및 분쇄하여 입경 0.2mm ~ 1.0mm의 미분말 상태로 가공한 것으로서, 특히 본 발명에 대한 바람직한 실시 방식에 따르면, 상기 폐타이어 미분말은 그라인딩 방식에 의해 미세 분말 상태로 가공됨이 바람직하다. 이와 같이 그라인딩 방식에 의해 미세 분말로 가공하게 되면 폐타이어 고무분말의 표면이 기계적으로 개질됨으로써 다른 물질(즉, 후술하는 액상고무)과의 혼합성이 개선되는 효과가 있으며, 이에 따라 상기 표면 개질된 폐타이어 미분말과 액상고무를 혼합하여 탄성 EPS 보드(10) 표면에 도포하였을 때 매우 안정된 개질고무층(20)을 형성할 수 있게 되는 이점이 있다.

또한, 상기 본 발명에서 사용되는 액상 천연고무는 가공되지 않은 액체 상태의 생고무(천연고무)와 물을 혼합한 것으로 용제는 사용되지 않으며, 그 배합비는 대략 부피비로 할 때 생고무 60%에 물 40% 정도가 적당하다.

한편, 도2에 도시된 실시예에 따르면, 탄성 EPS 보드(10)의 일측에만 개질고무층(20)이 형성된 예가 도시되어 있으나, 반드시 한쪽 면에만 도포되어야 하는 것은 아니고 양쪽 면 모두에 도포하는 것도 물론 가능하다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 층간 완충재를 제조 생산하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS계 층간 완충재의 제조방법은 전체적으로 다음과 같은 생산공정에 따라 이루어질 수 있다.

(a) 폐타이어를 파쇄 및 분쇄하여 폐타이어 미분말을 생산하는 단계;

(b) 상기 폐타이어 미분말과 액상 천연고무를 혼합하여 혼합액을 생산하는 단계;

(c) 상기 혼합액을 탄성 EPS 보드 표면에 도포하는 단계;

(d) 상기 혼합액이 도포된 탄성 EPS 보드를 건조시키는 단계;

먼저, 본 발명에서 제공하는 층간 완충재를 제조하기 위해서는 폐타이어를 파쇄 및 분쇄하여 폐타이어 미분말을 생산하여야 한다. 이러한 폐타이어 미분말은 기존에 폐기물로 처리되어야 하나 처리가 곤란하였던 폐타이어를 단계적으로 파쇄 및 분쇄하여 미세 분말 상태로 가공한 것으로서, 이러한 폐타이어 미분말을 생산하는 공정을 첨부한 도3을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 반입된 폐타이어를 1차 파쇄한다(S1 단계). 이 때, 상기 1차 파쇄 과정은 폐타이어를 2개의 회전 칼날을 사용하여 30 - 70mm 크기로 커팅하는 과정이다. 다음으로 2차 파쇄는 상기 1차의 파쇄물을 더욱 잘게 커팅하는 과정으로서, 이는 다시 1개의 고정날과 1개의 회전날 사이에서 15 - 25mm의 크기로 커팅함에 의해 이루어질 수 있다(S2 단계).

3차, 4차 분쇄는 상기 1,2차 파쇄의 결과물인 고무칩을 더 작은 미세 칩으로 커팅하는 과정에 해당하는데, 이 3차, 4차 분쇄에 사용되는 장비 역시 앞서의 2차 파쇄와 같이 1개의 고정날과 1개의 회전날을 사용하여 이루어질 수 있다.

상기 3차 분쇄 과정을 거치면 폐타이어 칩은 입경 5 ~ 7mm 정도로 분쇄되고, 다시 4차 분쇄 과정을 거치면 폐타이어 칩의 입경은 0.3 ~ 3mm의 분말 상태로 분쇄된다. 한편, 상기한 2차 파쇄(S2 단계), 3차 분쇄(S3 단계), 4차 분쇄(S4 단계)의 이후에는 다음 단계와의 사이에 폐타이어에 포함되어 있는 철심 및 섬유를 제거하는 과정이 부수적으로 포함될 수 있으며, 상기 4차 분쇄 이후에는 자중형 선별기에 의해 남아 있는 미세 섬유들을 완전히 제거하는 것이 바람직하다(S5 단계).

마지막으로 본 발명에 있어 5차 미분쇄 과정(S6 단계)은 이전 단계의 커팅 방식과는 달리, 그라인딩(Grinding) 방식이 적용될 수 있으며, 이러한 그라인딩 방식을 이용한 미세 분말의 제조에 본 발명의 주요한 특징 중 하나가 있다. 즉, 일반적인 커팅 방식에 의해 폐타이어 칩을 제조하는 것과는 달리, 피가공물인 폐타이어 칩(또는 분말)을 압력을 주어 그라인딩하게 되면 피가공물의 표면이 물리적으로 연마되어 다른 물질과 혼합시 혼합성이 개선되는 효과를 기대할 수 있게 되며, 이에 따라 전술한 바와 같이 생산된 폐타이어 미세분말을 천연고무액에 혼합하여 탄성 EPS 보드 표면에 도포시 매우 안정된 고무층을 형성할 수 있게 된다. 한편, 상기와 같은 그라인딩 방식으로는 표면에 나사산(홈)이 있는 1개의 고정 플레이트와 1개의 회전 플레이트 사이에 4차 분쇄까지 과정을 거친 미분쇄물을 넣어 기계적으로 갈아 주는 방식이 바람직하게 고려될 수 있다.

다음으로는, 상기와 같이 생산된 폐타이어 미분말와 액상 천연고무를 혼합하여 혼합액을 생산한다. 이 때, 액상고무와 개질된 폐타이어 미분말에 물을 혼합하여 약 30분간 교반한 다음, 첨가제를 넣고, 다시 10분간 교반하여 폐타이어 미분말이 액상고무 내에 균질하게 분포될 수 있도록 한다.

상기와 같이 교반에 의해 폐타이어 미분말과 액상고무의 혼합액이 생산되면, 이 혼합액을 탄성 EPS 보드 표면에 도포하여 개질고무층을 형성한다. 이 때, 혼합액을 도포함에 있어서는 붓 또는 롤러를 사용하거나 스프레이 분사 등의 방식을 이용하여 탄성 EPS 보드 표면에 혼합액이 균질하게 도포될 수 있도록 한다.

다음으로는, 상기 폐타이어 미분말과 액상고무의 혼합액이 표면에 도포된 탄성 EPS 보드를 건조기에 넣고 건조시킨다. 이 때, 건조기의 건조 방식은 열풍 건조 방식이 바람직하게 이용될 수 있으며, 건조기의 내부 온도는 재료 손상의 염려가 있으므로 50 ~ 60℃를 넘지 않도록 주의한다. 또한, 건조 시간은 대략 4시간 30분 정도로 하는 것이 적당하며, 이와 같은 건조 과정까지 거치게 되면 본 발명의 폐타이어 개질고무 미분말과 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS계 층간 완충재를 얻을 수 있다.

[시험 예]

상기에서 설명한 것과 같은 본 발명의 층간 완충재의 층간 바닥충격음 저감재로서의 성능 평가를 위해 동탄성 계수 및 손실계수에 대한 시험을 실시하였다. 시험은 KS F 2868(거주공간 뜬바닥용 재료의 동탄성계수 측정방법)에 의한 단위 면적당의 동탄성 계수의 시험방법에 따라 실시하였다. 한편, 본 발명 제품의 성능 비교를 위해 표면에 개질고무층이 형성되지 않은 기존의 탄성 EPS 보드에 대한 시험도 함께 실시하였으며, 이들 제품들에 대한 아래에서 보는 바와 같다.

[표 1] 본 발명 제품의 동탄성 계수 및 손실계수 시험결과

[표 2] 기존 EPS 보드의 동탄성 계수 및 손실계수 시험결과

상기 표2에서 보는 바와 같이 기존의 탄성 EPS 보드의 경우 동탄성 계수가 21.7로 나와 있으나, 본 발명에 따른 제품의 경우 표1에서 보는 바와 같이 동탄성 계수가 10.2로 향상되었음을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명의 경우 기존의 탄성 EPS 보드에 비해 경량 충격음에 있어서 약 2db 정도의 성능 향상이 있었음을 보여 주는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사 상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명에 따르면, 폐타이어를 그라인딩 방식에 의해 미세 분말로 가공, 표면을 개질한 폐타이어 미분말을 천연고무와 혼합하여 탄성 EPS 표면에 도포함으로써 기존의 탄성 EPS 보드에 비해 충격 저감 능력이 뛰어남과 동시에, 탄성 EPS 보드의 표면을 보호하여 시공 및 수송, 보관 중의 파손을 방지할 수 있고, 상부에 타설되는 콘크리트와의 접착성이 높아 박리의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 나아가 기존에 폐기물로서 처리가 곤란하였던 폐타이어를 자원화하여 재활용할 수 있는 새로운 형태의 탄성 EPS계 층간 완충재가 제공되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 건축물의 뜬바닥 구조에 사용되는 층간 완충재에 있어서,

   탄성 EPS 보드; 및,

   폐타이어를 분쇄하여 기계적으로 표면 개질한 입경 0.2mm ~ 1.0mm의 폐타이어 미분말과 액상 천연고무를 혼합한 혼합액을 상기 탄성 EPS 보드의 표면에 도포하여 된 개질고무층;

   을 포함하여 이루어진 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS 층간 완충재.
2. 삭제
3. (a) 폐타이어를 파쇄 및 분쇄하여 입경 0.2 ~ 1mm의 폐타이어 미분말을 생산하는 단계;

   (b) 상기 폐타이어 미분말과 액상 천연고무를 혼합하여 혼합액을 생산하는 단계;

   (c) 상기 혼합액을 탄성 EPS 보드 표면에 도포하는 단계;

   (d) 상기 혼합액이 도포된 탄성 EPS 보드를 건조시키는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS 층간 완충재의 제조방법.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 (a) 폐타이어를 파쇄 및 분쇄하여 폐타이어 미분말을 생산하는 단계는,

   (a1) 폐타이어를 파쇄하여 입경 30 ~ 70mm의 폐타이어 칩으로 만드는 단계;

   (a2) 상기 (a1)단계에서 만들어진 폐타이어 칩을 파쇄하여 입경 15 ~ 25mm의 폐타이어 칩으로 만드는 단계;

   (a3) 상기 (a2)단계에서 만들어진 폐타이어 칩을 파쇄하여 입경 5 ~ 7mm의 폐타이어 칩으로 만드는 단계;

   (a4) 상기 (a3)단계에서 만들어진 폐타이어 칩을 분쇄하여 입경 0.3 ~ 3mm의 폐타이어 분말로 만드는 단계; 및,

   (a5) 상기 (a4)단계에서 만들어진 폐타이어 분말을 그라인딩 방식에 의해 2 차 분쇄하여 입경 0.2 ~ 1mm의 폐타이어 미분말로 만드는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐타이어 개질고무와 액상고무 혼합액을 이용한 탄성 EPS 층간 완충재의 제조방법.

Images