KR100993981B1 - 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층 및 이를구비한 바닥 충격음 흡수 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥 충격음 흡수 패널 및 이에 구비되는 발포 폴리스틸렌층에 관한 것으로, 슬라브 층과 마감 몰탈층 사이에 설치되기 위한 바닥 충격음 흡수 패널의 제조시 사용되는 발포 폴리스틸렌층에 있어서, 60% 내지 90%의 공간율을 갖도록 형성되는 복수개의 홀을 포함하고, 25 내지 45

범위 내의 동탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층을 제공한다.

바닥 충격음, 발포 폴리스틸렌, 마감 몰탈층, 벽면 절연재, 슬래브층

Description

바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층 및 이를 구비한 바닥 충격음 흡수 패널{Expanded polystylene layer and Floor impact sound absorbing panel with the same}

본 발명은 바닥 충격음 흡수 패널 및 이에 구비되는 발포 폴리스틸렌층에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬래브 층과 마감 몰탈층 사이에 설치되어 바닥 충격음의 층간 전달을 최소화하는 바닥 충격음 흡수 패널과 이에 구비된 발포 폴리스틸렌층에 관한 것이다.

주택의 초고층화에 따른 철골조 투입, 슬래브 두께 감소 등과 같은 건축 구조의 변화에 따라 공동주택의 층간에 바닥 충격음이 발생하게 되고, 이러한 바닥 충격음에 대한 거주자들의 불만이 증가되고 있는 것이 현실이다.

이러한 바닥 충격음을 감소하기 위한 근본적인 해결은 소음을 내지 않는 것이 최우선이나 그것은 실생활에서 거의 불가능하며, 현재 공동주택의 건설시 바닥 충격음 흡수 패널을 사용함으로써, 바닥 충격음이 콘크리트 슬래브로 전달되는 과정에서 바닥 충격음을 분산 및 흡수하여 층간 소음 전달을 방지하도록 하고 있다.

한편, 통상적으로 상기 바닥 충격음 흡수 패널은 발포 폴리스틸렌층을 포함 하는데, 이는 발포 폴리스틸렌이 첫째, 오존층 파괴의 원인이 되는 프레온 가스를 포함하고 있지 않고, 둘째, 땅에 묻어도 메탄가스가 발생하지 않기 때문에 지하수를 오염시키지 않으며, 셋째, 불에 태워도 물과 이산화탄소만을 배출할 뿐 유해가스를 배출하지 않기 때문이다.

상기 발포 폴리스틸렌층을 포함하는 종래의 바닥 충격음 흡수 패널은 한국공개특허 제10-2004-0105679호에 개시되어 있다. 이하, 도 1을 참조하여 상기 공개특허 제10-2004-0105679호에 개시된 바닥 충격음 흡수 패널 및 발포 폴리스틸렌층에 대하여 설명한다. 도 1은 상기 공개특허 제10-2004-0105679호에 개시된 바닥 충격음 흡수 패널을 도시한 단면도이다.

상기 바닥 충격음 흡수 패널은 슬래브층(10)의 상부에 위치하는 발포 폴리스틸렌층(패드본체)(2)과 상기 패드본체(2)의 상부에 위치하는 차음판(3)과, 상기 차음판(3)의 상부에 위치하는 기포콘크리트층(11)을 포함한다. 상기 기포콘크리트층(11)의 상부에는 마감콘크리트층(마감 몰탈층)(12)이 위치하고, 상기 마감콘크리트층(12)의 상부에는 바닥 마감재(13)가 위치한다. 상기 패드본체(2)의 상하면에는 돌기부(2a, 2b)가 형성되고, 상기 패드본체(2)는 발포 폴리스틸렌으로 형성된다.

그러나, 상기 바닥 충격음 흡수 패널에 의하면 상기 패드본체(2)의 상하면에 돌기부(2a, 2b)를 형성하여야 하는데, 이와 같은 경우, 상기 돌기부(2a, 2b)를 형성하기가 용이하지 않은 문제가 발생한다.

한편, 공동주택의 건축시 통상적으로 상기 스래브층(10)은 주택의 측벽(미도시)과 견고하게 결합되나, 상기 패드본체(2), 기포콘크리트층(11) 및 마감콘크리트 층(12)은 상기 측벽과 결합되지 않고 벽면 절연체(미도시)와 단순히 접촉하도록 위치한다. 따라서, 상기 바닥 마감재(13) 상부에서 가해지는 하중, 상기 기포콘크리트층(11) 및 마감콘크리트층(12)의 하중 대부분은 상기 패드 본체(2)로 전달되고, 이와 같은 경우, 상기 돌기부(2a, 2b)가 붕괴될 가능성이 매우 높은 문제가 발생한다.

상기 패드본체(2), 기포콘크리트층(11) 및 마감콘크리트층(12)을 상기 측벽과 직접 견고하게 결합시킬 경우, 바닥 충격음은 상기 측벽을 통해 상기 슬래브층(10) 및 상기 슬래브층(10)의 하부 공간으로 전달된다. 이와 같은 경우, 상기 패드본체(2)를 거치지 않는 바닥 충격음의 양이 크기 때문에 패드본체(2)가 설치되어 있어도 바닥 충격음 저감 효율이 그다지 향상되지 않는다. 따라서, 상기 측벽을 통해 전달되는 바닥 충격음의 양을 최대한 줄이고, 상기 패드본체(2)를 거친 후 상기 슬래브층(10)으로 전달되는 바닥 충격음의 양을 증가시킬 필요가 있는데, 이를 위해 상기 벽면 절연체를 진동을 흡수할 수 있는 연성 재질로 형성하고, 상기 패드본체(2), 기포콘크리트층(11) 및 마감콘크리트층(12)을 상기 벽면 절연체와 단순히 접촉하도록 위치시키고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래에 비해 더욱 향상된 바닥 충격음 저감 효율을 유지하면서도 종래에 비해 그 제조가 더욱 용이함과 동시에 종래에 비해 붕괴 가능성이 매우 낮은 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층 및 이를 구비하는 바닥 충격음 흡수 패널을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 슬라브 층과 마감 몰탈층 사이에 설치되기 위한 바닥 충격음 흡수 패널의 제조시 사용되는 발포 폴리스틸렌층에 있어서, 60% 내지 90%의 공간율을 갖도록 형성되는 복수개의 홀을 포함하고, 25 내지 45

범위 내의 동탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층을 제공한다. 위와 같은 공간율을 갖는 발포 폴리스틸렌층의 동탄성 계수가 상기 하한보다 작을 경우 보행감이 저하되고, 상기 상한보다 클 경우 바닥 충격음 흡수 효율이 저하된다.

여기서 공간율은 상기 복수개의 홀의 전체 면적을 상기 발포 폴리스틸렌층의 전체 면적으로 나눈 값을 의미한다. 그리고, 동탄성 계수는 손실계수와 함께 진동저감성능을 파악하기 위해 일반적으로 사용되는 계수로서, 주파수 응답에서의 고유진동수를 이용하여 아래 수학식1에 의해 산정된다. 상기 손실계수는 상기 주파수 응답에서 고유진동수의 좌, 우변으로 3dB 감쇄한 곳의 진동수를 이용하여 아래 수학식2에 의해 산정된다.

(단, S는 동탄성계수, m은 단위면적당 하중판의 질량,

는 발포 폴리스틸렌층의 고유진동수)

(단,

는 손실계수,

은 고유진동수의 우변으로 3dB 감쇄한 곳의 진동수,

은 고유진동수의 좌변으로 3dB 감쇄한 곳의 진동수,

는 발포 폴리스틸렌층의 고유진동수)

위와 같은 공간율을 갖는 상기 발포 폴리스틸렌층이 위와 같은 동탄성계수를 갖는 경우 바닥 충격음은 저감될 수 있다. 그러나, 상기 발포 폴리스틸렌층은 바닥 충격음 저감 효과뿐만 아니라 장기적 내구성도 보장되어야 하는바, 이하에서는 상기 발포 폴리스틸렌층의 장기적 내구성 보장을 위한 파라미터들과 위 파라미터들의 수치 범위를 설명한다.

바람직하게 상기 발포 폴리스틸렌층의 평균 입자 크기는 0.5mm 내지 1.5mm 범위 내에서 형성된다. 평균 입자 크기가 0.5mm보다 작을 경우 상기 발포 폴리스틸렌의 제조 및 유지가 곤란하고, 1.5mm보다 클 경우 장기하중에 대한 내구성을 확보 하기가 어렵다.

바람직하게 상기 발포 폴리스틸렌층의 밀도는 30 내지 60

범위 내에서 형성된다. 밀도가 30

보다 작을 경우 가열변형이 크게 발생하고, 60

보다 클 경우 상기 발포 폴리스틸렌 층의 무게가 증가하고, 단가가 크게 상승하며, 제조 또한 난해한 문제가 있다.

바람직하게 상기 발포 폴리스틸렌층의 압축강도는 1.5 내지 7

범위 내에서 형성된다. 상기 압축강도가 상기 하한보다 작을 경우 시공과정에서 상기 발포 폴리스틸렌 층이 파손될 우려가 있고, 상기 상한보다 클 경우 단가가 상승하는 문제가 있다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 발포 폴리스틸렌층을 포함하는 바닥 충격음 흡수 패널을 제공한다.

본 발명에 의하면, 종래에 비해 더욱 향상된 바닥 충격음 저감 효율을 유지하면서도 종래에 비해 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층의 제조가 더욱 용이함과 동시에 종래에 비해 상기 발포 폴리스틸렌층의 붕괴 가능성이 매우 낮은 효과가 발생한다.

또한, 본 발명에 의하면, 공동주택이 장기간 사용되더라도 첫째, 공동주택의 바닥에 균열이 발생할 가능성이 매우 낮고, 둘째, 공동주택의 바닥이 내려앉을 가 능성이 매우 낮으며, 셋째, 공동주택 거주자의 보행감이 저하되지 않고, 넷째, 시공과정에서 상기 발포 폴리스틸렌층이 파손될 가능성이 매우 낮은 효과가 발생한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층의 일 실시예를 도시한 부분 사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 발포 폴리스틸렌층을 구비한 바닥 충격음 흡수 패널의 일 실시예를 도시한 부분 단면도이다.

본 발명에 따른 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층(100)은 60% 내지 90%의 공간율을 갖도록 형성되는 복수개의 홀(hole)(102)을 포함하고, 25 내지 45

범위 내의 동탄성 계수를 갖는다. 도 2에는 상기 홀(102)이 사각형 형상으로 도시되어 있으나, 상기 홀(102)의 형상은 이에 한정되지 아니하고 원형, 타원형, 사각형 이외의 다각형 등으로 형성되어도 무방하다. 상기 공간율을 갖는 발포 폴리스틸렌층(100)의 동탄성 계수가 상기 하한보다 작을 경우 보행감이 저하되고, 상기 상한보다 클 경우 바닥 충격음 흡수 효율이 저하된다.

여기서, 동탄성 계수란 발포 폴리스틸렌층(100)의 연성 또는 강성 정도를 나타내는 척도로서, 일반적으로 아래 수학식1에 의해 산정된다. 동탄성 계수가 작을수록 발포 폴리스틸렌층(100)은 연한 성질을 갖게 되고, 동탄성 계수가 클수록 발포 폴리스틸렌층(100)은 단단한 성질을 갖게 된다.

[수학식 1]

(단, S는 동탄성계수, m은 단위면적당 하중판의 질량,

는 발포 폴리스틸렌층의 고유진동수)

일반적으로, 이중 뜬 바닥 구조에서는 공동주택의 측벽(204)과 상기 발포 폴리스틸렌층(100) 사이, 그리고 상기 측벽(204)과 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 상부에 위치하는 층들(206, 208, 210, 212, 216) 사이에 위치하여 바닥 충격음이 상기 발포 폴리스틸렌층(100)을 거치지 않고 층과 층 사이에서 전달되는 현상을 최대한 방지하는 벽면 절연체(220)를 포함한다. 그리고, 상기 발포 폴리스틸렌층(100) 및 그 상부에 위치하는 층들(206, 208, 210, 212, 216)과 상기 벽면 절연체(220)는 단순히 접촉만 하고 있을 뿐, 서로 견고하게 부착되어 있지 않다.

이와 같은 상태에서 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 동탄성 계수가 낮으면, 즉 상기 발포 폴리스틸렌층(100)이 연하면, 좀 극단적이기는 하나 이는 마치 물침대 위에 견고한 합판을 놓고 그 위를 거주자가 보행하는 것에 비유될 수 있다. 따라서, 거주자의 보행감은 매우 저하된다. 이와 같은 보행감의 저하를 방지하기 위해 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 동탄성 계수의 하한은 위와 같이 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 정부는 2004년 4월 23일부터 사업계획을 신청한 공동주택은 바닥 충격음이 단일 기준 평가를 기준으로 경량 충격음 최소 기준 58dB을 만족하도록 규정하고 있고, 2005년 7월부터는 중량 충격음이 단일 기준 평가를 기준으로 최소 기준 50dB을 충족하도록 규정하고 있다. 상기 공간율을 갖는 발포 폴리스틸렌층(100)의 동탄성 계수가 상기 상한보다 클 경우 위와 같은 정부 규정을 만족하지 않는 경우가 발생할 수 있기 때문에 상기 동탄성 계수의 상한을 위와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

위와 같은 공간율을 갖는 상기 발포 폴리스틸렌층이 위와 같은 동탄성계수를 갖는 경우 바닥 충격음은 저감될 수 있다. 그러나, 상기 발포 폴리스틸렌층은 바닥 충격음 저감 효과뿐만 아니라 장기적 내구성도 보장되어야 하는바, 이하에서는 상기 발포 폴리스틸렌층의 장기적 내구성 보장을 위한 파라미터들과 위 파라미터들의 수치 범위를 설명한다.

상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 평균 입자 크기는 0.5mm 내지 1.5mm 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.

폴리스틸렌을 제조하는 방법에는 압출법과 입자발포법이 있다. 상기 압출법으로는 매우 작은 크기의 입자를 갖는 폴리스틸렌을 제조할 수 있으나, 입자발포법으로는 0.5mm보다 작은 크기의 입자를 갖는 폴리스틸렌을 제조하기가 매우 곤란하다. 따라서, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 평균 입자 크기의 하한은 위와 같이 설정되는 것이 바람직하다.

발포 폴리스틸렌층(100)에 포함된 입자들의 내부에는 온도에 따라 팽창하거나 수축하는 가스가 존재한다. 따라서, 상기 발포 포리스틸렌층(100)에 포함된 입자들은 외부에서 열이 가해지면 팽창하게 되고, 상기 열이 회수되면 수축하게 되며, 상기 입자의 팽창 및 수축 정도는 상기 입자의 크기가 커질수록 증가한다. 따 라서, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 입자가 너무 크게 되면 상기 입자들의 팽창 및 수축 정도가 커지게 되고, 상기 입자들의 팽창 및 수축 정도가 큰 상태에서 공동주택을 장기간 사용할 경우 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 상부에 위치하는 마감 몰탈층(216)에 균열이 발생할 수 있게 된다. 따라서, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 평균 입자 크기의 상한은 위와 같이 설정되는 것이 바람직하다. 참고로, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)으로의 열의 공급과 그로부터의 열의 회수는 마감 몰탈층(216)에 설치되는 보일러 배관(218)으로 온수를 공급하거나 상기 보일러 배관(218)으로부터 온수를 회수함으로써 이루어진다.

상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 밀도는 30 내지 60

인 것이 바람직하다. 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 밀도가 30

보다 작을 경우 가열변형이 크게 발생하고, 60

보다 클 경우 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 무게가 증가하고, 단가가 크게 상승하며, 제조 또한 난해한 문제가 있다.

여기서, 가열변형이란 상온(약 20도 내지 23도)보다 큰 온도가 외부에서 가해진 상태에서 상기 발포 폴리스틸렌층(100)에 압력이 가해질 때 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 형태가 변형되는 것을 의미한다. 발포 폴리스틸렌은 상온 상태에서 외부에서 압력이 가해질 경우 발생하는 변형인 상온변형은 크지 않으나, 가열변형은 크게 일어나는 성질을 갖는데, 이와 같은 가열변형은 밀도와 밀접한 관계가 있다. 구체적으로, 밀도가 낮으면 낮을수록 상기 가열변형은 더욱 커지게 된다.

겨울철에는 주택의 난방을 위해 마감 몰탈층(216)에 설치된 보일러 배 관(218)에 온수가 공급되고, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)은 상기 공급된 온수로부터 열을 공급받아 가열되게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 밀도가 너무 낮게 구성되면, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 상부에 위치하는 층들의 무게와 주택의 내부에 위치하는 가구, 가전기기 등의 무게로 인해 상기 발포 폴리스틸렌층(100)이 주저앉는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 현상은 주택의 건축 후 바로 발생하지는 않으나, 주택의 사용 연도가 길어지면 질수록 발생될 가능성은 더욱 높아지게 된다. 따라서, 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 가열변형을 최대한 줄일 필요가 있고, 이와 같은 필요에 의해 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 밀도의 하한을 위와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

상기 발포 폴리스틸렌 층의 압축강도는 1.5 내지 7

인 것이 바람직하다. 상기 압축강도가 상기 하한보다 작을 경우 시공과정에서 상기 발포 폴리스틸렌 층이 파손될 우려가 있고, 상기 상한보다 클 경우 단가가 상승하는 문제가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바닥 충격음 흡수 패널에 대하여 설명한다.

상기 바닥 충격음 흡수 패널(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 발포 폴리스틸렌층(100)을 포함한다. 상기 발포 폴리스틸렌층(100)은 슬래브층(202) 상부에 위치하고, 그 구체적인 형상 및 물성은 앞서 설명한 바와 동일하다. 상기 슬래브층(202)은 공동주택의 측벽(204)과 일체형으로 제작되거나, 별도로 제작된 후 상기 측벽(204)에 견고하게 결합된다.

상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 상부에는 상기 복수개의 홀(102)을 덮을 수 있도록 중밀도 섬유판(MDF)(206)이 위치한다. 상기 발포 폴리스틸렌층(100)의 두께와 상기 중밀도 섬유판(206)의 두께를 합한 값은 15mm 내지 40mm 범위 내에 존재하는 것이 바람직하다.

상기 중밀도 섬유판(206)의 상부에는 제1완충재(208)가 위치하고, 상기 제1완충재(208)의 상부에는 제2완충재(210)가 위치한다. 상기 제2완충재(210)는 폴리 올레핀(PO) 계열의 발포수지로 이루어지고, 상기 제1완충재(208)은 천연섬유 패드 또는 인조섬유 패드로 이루어진다. 폴리 올레핀(PO) 계열의 발포수지로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 등이 있고, 인조섬유 패드로는 폴리에스터 섬유, 유리섬유, 암면 등이 있다. 상기 제2완충재(210)는 5mm 정도의 두께로 형성되고, 상기 제1완충재(208)는 10mm-30mm 정도의 두께로 형성된다.

상기 제2완충재(210)의 상부에는 스크린 메쉬(212)가 위치하고, 상기 스크린 메쉬(212)의 상부에는 마감 몰탈층(216)이 위치하며, 상기 마감 몰탈층(216)에는 보일러 배관(218)이 설치된다. 상기 마감 몰탈층(216)의 상부에는 장판, 마루 등의 바닥 마감재(미도시)가 위치한다.

한편, 상기 측벽(204)과 상기 각각의 층들(100, 206, 208, 210, 212, 216) 사이에는 벽면 절연체(220)가 위치한다. 상기 벽면 절연체(220)는 상기 측벽(204) 및 상기 층들(100, 206, 208, 210, 212, 216)에 단순히 접촉만 하고 있을 뿐, 견고하게 부착되지는 않는다.

앞서서는 본 발명에 따른 발포 폴리스틸렌층(100)을 포함하는 바닥 충격음 흡수 패널(200)의 일 예를 도 3을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 발포 폴리스틸렌층(100)은 도 3에 도시된 바닥 충격음 흡수 패널(200)뿐만 아니라, 현재 알려진 그 이외의 것에도 포함될 수 있음은 자명하다.

도 1은 종래의 바닥 충격음 흡수 패널을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층의 일 실시예를 도시한 부분 사시도이다.

도 3는 도 2에 도시된 발포 폴리스틸렌층을 구비한 바닥 충격음 흡수 패널의 일 실시예를 도시한 부분 단면도이다.

Claims (5)

1. 슬라브 층과 마감 몰탈층 사이에 설치되기 위한 바닥 충격음 흡수 패널의 제조시 사용되는 발포 폴리스틸렌층에 있어서,

   60% 내지 90%의 공간율을 갖도록 형성되는 복수개의 홀을 포함하고, 25 내지 45

   

   범위 내의 동탄성 계수를 가지며, 평균 입자 크기가 0.5mm 내지 1.5mm 인 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   밀도가 30 내지 60

   

   인 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층.
4. 제1항에 있어서,

   압축강도가 1.5 내지 7

   

   인 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널용 발포 폴리스틸렌층.
5. 제1항과 제3항과 제4항 중 어느 한 항의 발포 폴리스틸렌층을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 흡수 패널.

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