KR101282377B1 - 다공성 알루미나를 함유하는 건축물의 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

다공성 알루미나를 함유하는 건축물의 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포 조성물 및 이에 사용되는 도료조성물을 제공한다.

Description

다공성 알루미나를 함유하는 건축물의 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물 및 이의 제조방법{NONWOVEN FABRIC COMPOSITION FOR REDUCING NOISE BETWEEN FLOORS OF A STRUCTURE COMPRISING POROUS ALUMINA AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 건축물의 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건설현장 바닥(즉, 층간위에 니들펀칭부직포를 시공하고 그 위에 난방배관을 시공) 등에 직접 적용할 수 있고, 시멘트 등에서 발생하는 독성을 차단함과 동시에 아파트, 빌라, 다가구 주택, 오피스텔 등과 같은 공동주택의 상하층 사이에서 발생하는 소음과 진동을 차단하고 건물 바닥의 단열 성능을 개선시키며, 아울러 시공의 편리함을 도모하는 친환경 도료를 함유한 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물 등의 바닥은 여러 형태로 시공되고 있다. 그 중 단독주택 및 아파트, 빌라 등과 같은 주거용 건축물의 바닥 처리는 철근 콘크리트 슬래브 위에 기포 콘크리트를 도포한 다음 그 위에 난방용 파이프를 매설하고 시멘트 몰탈로 마감처리 한 후 일정한 두께의 합성수지재나 마루판으로 마감하는 구조로 되어있다.
그러나 상기와 같은 구조의 바닥은 철근 콘크리트 슬래브 상면에 기포된 콘크리트가 소음을 감쇄시키는 작용을 하고 있으나, 그 소음 감쇄작용 효과는 그다지 뛰어나지 않은 관계로 각종 충격음에 따른 소음을 제대로 흡수, 차단하지 못하는 문제점을 가지고 있다.
이는 기포 콘크리트의 특성이 사람의 음성 및 각종 음향기기 등에서 발생하는 기체전달 소음에 대한 감쇄작용은 있지만, 상층바닥에서 사람의 보행, 물건의 낙하로 발생하는 고체전달 소음을 감쇄시키고 차단하는 기능이 떨어지기 때문이다.
이러한 공동주택의 바닥구조가 층간소음을 효과적으로 흡수, 차단시켜주지 못하는 문제점으로 인하여 상하층에 살고 있는 거주민들 간의 분쟁이 발생하는 등 층간소음으로 인한 문제가 점점 심각해지고 있어 최근에는 공동주택 상하층 간의 층간소음을 줄여주는 저감재의 사용이 의무화되기에 이르렀다.
이에 따라, 다양한 재료를 이용한 층간소음 저감재가 개발되고 있는 데, 그 중 철근 콘크리트 슬래브층과 기포 콘크리트층 사이에 부설되는 스티로폼(발포 폴리스티렌)은 단열성능은 뛰어나지만, 차음 및 흡음효과가 미미한 문제점을 가지고 있으며, 폴리에틸렌 무가교 수지층 또는 폴리에틸렌 화학가교 수지층은 차음성 및 구조적 안정성이 떨어진다는 문제점을 가지고 있다.
그리고, 폐고무와 폐우레탄을 사용한 바닥재 및 벽체의 단열 및 층간 저감재가 개발되었으나, 폐고무와 폐우레탄을 미세하게 분쇄한 혼합물은 물에 녹지 않는 성질을 가지므로 이들의 혼합을 위해 천연 및 합성 라텍스계 접착제를 사용하거나 폴리우레탄 접착제를 사용하고 있다.
이와 같은 폐고무와 폐우레탄을 사용한 바닥재는 우레탄이 경화되면서 많은 크랙, 균열이 발생하는 문제점을 가지고 있으며, 접착제로 사용되는 물질들이 휘발하면서 발산하는 유해물질로 입주자들의 건강을 해치는 심각한 문제를 발생시키기도 한다.
예를 들어, 물건의 낙하 등의 충격이 바닥에 가해지거나 의자를 옮기는 소리 등은 고체 전달음을 발생시키고 이 고체 전달음은 바닥슬래브와 벽체를 통해 인접한 다른 방들로 전달되고, 특히 바닥슬래브를 통해 아래층에 전달되는 것을 층간소음이라 한다.
이러한 층간소음 문제가 공동주택 등에서 심각하게 대두됨에 따라 주택건설기준 등에 관한 규정이 더욱 강화 개정되기에 이르렀다. 상기 규정에는 각 층간의 바닥 충격음이 경량 충격음은 58 데시벨(dB) 이하이어야 하고, 중량 충격음은 50 데시벨(dB) 이하이거나 건설교통부장관이 정하여 고시하는 표준바닥구조로 하여야 한다고 명시되어 있다.
전술한 종래 기술들은, 모두 층간소음을 차단하기 위해 건물의 바닥슬래브 상단에 별도의 소음 차단재를 구성하고 있으나, 상기 소음 차단재들의 소재가 서로 다르고 고가의 것이며, 그 소재들이 비교적 하드(hard) 또는 소프트(soft) 한 것으로 중량충격음과 경량충격음 중 어느 하나의 음을 차폐하는 것일 뿐이어서 경량충격음과 중량충격음 모두를 유효적절하게 층간소음을 차폐하지 못한다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 층간 소음재를 제조함에 있어서, 그 구조가 단순하지 못하고 복잡하여 생산단가는 물론 시공비의 증대를 가져오는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 한계를 극복하기 위해 제안된 것으로서, 그 주된 목적은 각종 마루 시공 전, 후에 적용할 수 있고, 시멘트 등에서 발생하는 독성을 차단함과 동시에 아파트, 빌라, 다가구 주택, 오피스텔 등과 같은 공동주택의 상하층 사이에서 발생하는 소음과 진동을 차단하고 건물 바닥의 단열 성능을 개선시키며, 시공의 편리함을 도모하는 친환경 도료를 함유한 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포의 조성물 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 나노 세라믹 분말과 다공성 알루미나를 함유하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물.
(2) 제 1항에 있어서,
물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포 조성물.
(3) 제 1항에 있어서,
상기 나노 세라믹 분말의 평균 입자경이 0.3~0.9 ㎛인 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물.
(4) 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
수성계 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물.
(5) 물, 이온교환수, 수성계 에멀젼 수지, 붕산아연, 산화칼슘, 이산화티탄, 칼슘-알루미노 규산염을 혼합기에 투입하고, 여기에 나노 세라믹 분말을 혼합하는 제1 단계; 및
상기 제1 단계의 혼합물에 다공성 알루미나를 투입하는 제2 단계를 포함하여 이루어지는 친환경 도료를 니들 펀칭 부직포에 코팅하는 단계를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포의 제조방법.
(6) 제 5항에 있어서,
물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포의 제조방법.
(7) 제 5항에 있어서,
수성계 안료를 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 부직포의 제조방법.
(8) 제 5항에 있어서, 상기 나노 세라믹 분말이
1) 증류수를 이용한 세척과정,
2) 볼밀을 이용한 습식분쇄과정,
3) 전기건조로를 이용한 건조과정,
4) 지-밀(Z-Mill) 또는 나노밀(Nano-Mill)을 이용한 건식분쇄 과정에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포의 제조방법.
(9) 물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 도료조성물.
본 발명에 의하면, 건설현장 바닥(즉, 층간위에 니들펀칭부직포를 시공하고 그 위에 난방배관을 시공) 등에 직접 적용할 수 있고, 시멘트 등에서 발생하는 독성을 차단함과 동시에 아파트, 빌라, 다가구 주택, 오피스텔 등과 같은 공동주택의 상하층 사이에서 발생하는 소음과 진동을 차단하고 건물 바닥의 단열 성능을 개선시키며, 아울러 시공의 편리함을 도모할 수 있다.
본 발명은 나노 세라믹 분말과 다공성 알루미나를 함유하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물을 제공한다.
바람직하게는 상기 본 발명의 도료조성물은 물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함한다.
상기 본 발명에 따른 조성물에 함유되는 나노 세라믹 분말은 1) 증류수를 이용한 세척과정, 2) 볼밀을 이용한 습식분쇄과정, 3) 전기건조로를 이용한 건조과정, 및 4) 지-밀(Z-Mill) 또는 나노-밀(Nano-Mill)을 이용한 건식분쇄 과정에 의하여 얻어질 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 나노 세라믹 분말은 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼륨(K20), 산화마그네슘(MgO), 탄산칼슘(CaCO3) 등의 미네랄 광석을 1150 ℃ 내지 1230 ℃ 정도에서 가공한 미네랄로 이루어지며, 이들의 볼밀을 이용하여 얻은 습식 분쇄물은 지-밀(Z-Mill)과 나노-밀(Nano-Mill)을 이용한 나노 파우더(평균 입자경: 1 ㎛ 이하)로 가공되고, 이를 본 발명의 층간소음 니들펀칭 부직포의 원료로서 이용한다.
상기 나노 세라믹 분말은 본 발명 도료조성물 100중량%에 대하여 바람직하게는 1~20 중량% 첨가되며, 만일 1 중량% 미만으로 첨가될 경우 충분한 흡음 및 차음효과 내지 휘발성 유해물질의 제거효과를 기대하기 곤란하고, 20 중량%를 초과하는 경우에는 오히려 도료의 물성을 저해할 우려가 있다.
다공성 알루미나는 시판되고 있는 제품을 이용하여도 좋고, 바람직하게는 저소다 알루미나를 이용하여 얻어질 수 있으며, 예를 들어 마그네슘-알루미나-실리카(MgO-Al2O3-SiO2)계, 칼슘-알루미나-실리카(CaO-Al2O3-SiO2)계를 사용할 수 있고, 바람직하게는 마그네슘-알루미나-실리카(MgO-Al2O3-SiO2)계를 사용한다. 상기 저소다 알루미나의 구체적인 예로는 스미토모사의 ALM-41, ALM-43 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용할 다공성 알루미나 소결체를 얻기 위하여 상기 저소다 알루미나와 함께 부원료로서 탈크 또는 실리카를 더 첨가할 수 있다. 이때 탈크는 평균 입경이 5.0~6.0 미크론 정도의 것이 바람직하고, 실리카(SiO2)는 4.5~5.0 미크론 정도의 것이 바람직하다. 균일한 미세구조를 갖는 다공성 알루미나 소결체를 얻으려면 탈크와 실리카와 같은 부원료를 알루미나와 균일하게 혼합하는 것이 중요하다.
바람직하게는 상기 부원료를 전부 한꺼번에 밀링하여 평균 입자경을 우선 알루미나의 1/3~2/3 정도로 1차 분쇄하여 알루미나와 함께 볼 밀링을 수행한다. 알루미나와 상기 부원료를 함께 투입하여 15~30시간 밀링하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 약 3,000리터급 알루미나 밀(마키노사 제품)에 칭량한 원료 약 1,000kg을 투입하여 5~15파이 되는 알루미나 볼(예를 들어, 일본, 니카토사, HD-11)을 이용하여 15~30시간, 바람직하게는 25시간 분쇄혼합한다. 이때 슬러리(Surry)의 고형량은 약 72.6%로 총 투입하는 물의 70%를 먼저 투입한다.
본 발명에 사용될 다공성 알루미나를 제조하기 위해 사용되는 바인더 시스템은 바인더(예를 들어, 비닐아세테이트(PVA-205, PVA 217 등, 일본-구라레이사 제품))와 가소제(예를 들어, PEG-100 & PEG-400에서 6000번)가 사용될 수 있으며, 상기 바인더 시스템의 다른 예로 일본 신예츠화학의 SMR-10M을 들 수 있다. 상기 폴리비닐아세테이트를 바인더로 하는 바인더 시스템의 경우 폴리비닐아세테이트의 첨가량이 많을 경우 성형성은 양호하나 다공성 과립의 깨짐성이 불량하여 과립 소결시에 큰 결함을 만들 수 있어 이 경우 가소제는 액상의 것을 투입하는 것이 바람직하다.
상기 바인더 용액을 슬러리에 투입하고 1~5시간, 바람직하게는 3시간 밀링을 수행한다. 이때의 고형량은 바람직하게는 약 65±3%로 고정한다. 밀링이 완료되면 슬러리를 꺼내어 필터링을 수행한다.
또한, 상기 바인더 용액은 폴리비닐아세테이트 5~20%(w/w), 바람직하게는 10%(w/w) 용액과 가소제(PEG) 40~60%(w/w), 바람직하게는 50%(w/w) 용액을 만들어 투입한다. 이때, 총 투입하는 물의 30%만 가지고 바인더를 녹일 수 있도록 바인더를 투입하면서 용액을 가열하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 조성된 슬러리를 스프레이 드라이어에 공급하여 다공성으로 구상화하는데, 이때 가능하면 생산량이 많이 나오는 조건보다 다공성 과립 특성이 잘 나오는 조건을 유지하는 것이 중요하다. 즉, 원하는 다공성 과립조건을 유지하는 것이 원하는 다공성 알루미나를 얻기 위해 중요하다. 예를 들어, 입구온도 및 출구온도 차로 인하여 과립의 잔존 수분량을 조절하여, 입구온도가 너무 높으면 다공성 과립의 바인더가 탄화되어 찰지가 안되어 소결체의 결함을 만드는 일이 발생할 수 있다. 이를 위해 아토마이저의 운전조건은 약 6,000rpm, 입구온도 180℃에 출구온도 100℃ 정도로 하며, 과립의 수분량은 계절마다 다르지만 약 0.2~0.3%로 관리하는 것이 바람직하다.
일반적으로 다공성 과립을 성형시에는 정전기가 다량 발생하는데, 이는 스프레이 챔버 밑으로 나오는 과립을 냉각시킨 후 포장하면 대폭 줄일 수 있다. 냉각되지 않은 분말을 자동진동체로 쉬빙을 수행하면 정전기가 크게 발생하여 바람직하지 않다.
원료 밀에서 인출한 슬러리를 슬러리 통으로 운반하여 스프레이 장비앞으로 이동하고, 호스펌프에 물려 아토마이져로 이동시켜, 슬러리 통은 에어모터로 교반을 계속 할 수 있는 구조로 작업을 한다. 챔버에서 나올 때 로타리 펌프를 사용하는 것이 바람직하며, 바로 밑에 진동체를 달지 말고 버킷(크레인 등의 끝에 달린 양동이같이 생긴 것)을 이용하여 이동 후 배기가 가능한 곳에서 쉐빙을 한다. 이때, 사이클론이나 백필터에서 잡히는 다공성 과립은 전량 회수하여 폐기한다. 스프레이 드라이어는 챔버사이즈를 아토마이져 사이즈와 회전수를 고려하여 양산하며, 바람직하게는 예열>준비1시간, 냉각>정리1시간, 구상화 4시간을 기준으로 작업을 하는 것이 적정하다.
상기와 같이 얻은 다공성 과립을 5킬로 용량의 세가에 넣어서 전기 터널로에 넣는다. 전기로의 온도 조건은 3~4℃/min 상승시키고, 500℃~650℃에서 40분~55분 유지하고, 다시 3~6℃/min 상승시키고 1,100℃~1,200℃에서 30분~45분 홀딩 후에 자연 냉각을 시켜서 나온 다공성 알루미나는 최적의 기공을 유지하며, 최고의 성능과 기능을 갖는다.
다공성 과립 알루미나는 인넷을 통하여 스크린의 중앙으로 정량공급되며, 스크린(Screen)위의 원료는 3차원 진동에 의하여 외곽으로 원주운동하며 이송된다. 이때, 스크린의 오픈사이즈(Open Size) 이하의 처리 물질은 스크린 아래로 분급된다. 스크린 위에 잔류되는 다공성 알루미나는 원주 운동에 의하여 자동적으로 아웃넷(Outlet)으로 토출되며, 사용자가 원하는 사이즈대로 완벽하게 자동 선별되며, 원료의 2차 건조 및 살균, 멸균 기능까지 처리된 다공성 알루미나를 제조한다.
이러한 다공성 알루미나는 바람직하게는 나노 세라믹 분말과 같이 1~20 중량% 첨가되며, 1 중량% 미만으로 첨가되면 차음, 흡음 효과 또는 단열 성능을 기대하기 곤란하고, 20 중량%를 넘게 되면 도료의 물성을 저해할 우려가 있다.
이와 같이 미세하게 분쇄한 나노 세라믹 분말과 다공성 알루미나는 뛰어난 흡음 및 차음작용으로 층간소음을 대폭 감소시키며, 바닥재인 각종 시트와 니들펀칭 부직포에 도포할 경우 열 차단율과 흡수율이 대단히 우수하며, 나노 세라믹 분말과 첨가물로 인해 시멘트와 합성수지 등에서 발생하는 유해물질 및 독성을 제거한다.
본 발명의 니들펀칭 부직포의 도료조성물은 수성계 에멀젼 수지를 포함한다. 수성계 에멀젼 수지는 특유의 고 탄성력이 있어 꺾이거나, 부러지지 않고, 그로 인한 피도체의 접착력이 뛰어나며, 철재, 콘크리트, 알루미늄, 세라믹, 유리, 합성수지 등의 피도체에 부착방지용 도료로 코팅시에 우수한 접착력을 제공한다. 또한, 무독성으로 내오존성과 내염수성, 내화학성을 개선하고, 연신율 변화를 적게 하는 장점을 제공한다. 이러한 수성계 에멀젼의 도료 조성물내 함량은 바람직하게는 10~30 중량%이며, 10 중량% 미만으로 첨가하면 접착력이 떨어져 원하는 도막의 형성이 어렵고, 30 중량%를 초과하면 도료의 물성을 오히려 저하시킬 우려가 있다.
이온교환수는 삼차원 고분자 기체에 이온 교환기를 결합시킨 이온교환수지를 통과시켜 얻은 물을 사용하며, 이온교환수를 함유한 도료는 각종 염류에 의한 피도체의 열변화가 없고, 동시에 도료에 첨가되는 입자들의 분산을 최적화하여 표면이 균일한 도막을 형성하는데 도움을 준다. 이러한 이온교환수의 도료조성물 내 함량은 바람직하게는 10~30 중량%이며, 10 중량% 미만으로 첨가하면 도료의 물성 및 분산성에서 문제가 있고, 30 중량%를 초과하면 마찬가지로 도료의 물성을 저해할 우려가 있다.
본 발명에 따른 도료조성물은 부착성 증대, 자외선 차단효과 내지 불연특성등을 극대화하기 위하여 소정의 금속산화물을 함유하며, 바람직하게는 산화칼슘 1~15 중량%, 붕산아연(Zinc Borate) 3~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 5 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%를 함유한다.
특히, 이산화티탄은 무독성 자외선 효과를 차단하며, 5 중량% 미만으로 첨가하면 자외선 차단 효과가 충분하지 않으며, 15 중량%를 초과하면 도료의 물성을 떨어트릴 우려가 있다.
이 밖에 본 발명에 따른 도료 조성물은 일반적인 수성계 도료에 첨가될 수 있는 각종 수성계 안료를 더 함유할 수 있다. 수성계 안료는 도막에 색채와 불투명성을 부여하고, 내구력, 기계적 강도를 보강하며, 도료에 유동성을 주어 도장하는데 적당한 점도를 갖게 하고, 도막에 무광효과를 부여하는 성분으로 사용되어진다. 상기 수성계 안료의 예로는 미국의 프로텍사의 제품으로 청색-코발트블루, 적색-퍼머넨트레드, 흑색-카본블랙, 황색-그린골드 등을 들 수 있다. 상기 수성계 안료의 첨가량은 바람직하게는 전체 도료조성물 100중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부이다.
이하, 상기 본 발명에 따른 도료조성물의 제조방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 도료조성물의 제조방법은 (1) 물, 이온교환수, 수계 에멀젼 수지, 붕산아연(Zinc Borate), 산화 칼슘, 이산화티탄, 칼륨-알루미노 규산염을 혼합교반기에 투입하고, 여기에 가공된 나노 세라믹 분말을 혼합하는 제1 단계, 및
(2) 상기 제1 단계에 다공성 알루미나를 투입하는 제2 단계로 이루어진다.
상기 제1 단계에서, 수성계 에멀젼 수지, 이온교환수를 각각 10~30 중량% 혼합하고, 여기에 액상바인더를 투입하여 서서히 분당 150~350 rpm으로 교반하면서 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량% 이하로 이루어지는 분체혼합체를 서서히 투입하면서 교반한다.
이때 액상바인더는 특별히 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 쿠라레이사의 PVA-205(폴리비닐아세테이트계)가 사용될 수 있으며, 이들의 사용량은 전체 도료조성물 100 중량부에 대하여 10~25 중량부 투입하면 좋다.
여기에 가공된 나노 세라믹 분말 1~20 중량%를 투입한 후, 교반기를 통하여 상기 혼합물을 저속인 150~350의 rpm으로 교반한다. 이때 얻어진 혼합물은 첨가된 나노 세라믹 분말에 의하여 페인트 냄새가 없고, 인체에 무해한 수용성 친환경 도료로 제조되어진다.
상기 본 발명에서 나노 세라믹 분말은 바람직하게는 1) 증류수를 이용한 세척과정, 2) 볼밀을 이용한 습식분쇄과정, 3) 전기건조로를 이용한 건조과정, 4) 지-밀(Z-Mill) 또는 나노-밀을 이용한 건식분쇄 과정을 포함하는 일련의 과정에 의해 얻어진다.
상기 나노 세라믹 분말을 얻기 위한 각 과정에 대하여 보다 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
나노 세라믹 분말은 산화 알루미늄, 산화칼륨, 산화마그네슘, 탄산칼슘 등의 미네랄 광석을 볼밀에 증류수를 투입하고, 볼밀 내부에는 세라믹 소재의 구경 5, 15, 20mm의 지루코니아 볼을 채운다. 볼밀은 저속인 150~350 rpm으로 1차 분쇄하고(분쇄시간 75~85 시간), 중간에 입자를 확인한 후에 적절한 입자경(5~10 ㎛)일 경우에, 분쇄된 형상물을 꺼내어, 알루미나 세가(sega)에 일정한 분량을 넣고, 전기 푸셔로에 넣어 건조한다. 이때 전기로에 들어가는 분쇄 혼합물은 바람직하게는 지루코니아 재질로 만들어진 세가에 넣고, 3~6 ℃/min 상승시키고, 450~650 ℃에서 45~65분간 유지하며, 다시 3~4 ℃/min 상승시켜 1150℃~1230 ℃에서 60분~70분경과 후에 자연 냉각시킨다. 이 후에, 지-밀(Z-Mill)(세신기업, 일본) 또는 나노-밀(Nano-mill)(세신기업, 일본)을 이용하여 나노 파우더(D50: 0.3~0.9 ㎛)로 가공하고 선별하여(D10 & D90의 파우더는 가능한 재사용 한다.) 상기 제1 단계의 원료로서 제공 되어질 수 있다.
이와 같이 제조된 나노 세라믹 파우더는 입도의 균일성, 응집성, 일정한 비중(진밀도: 모델명 AccuPyc 1330, 미국, 마이크로메릭틱스사 제품으로 측정)을 얻으며, 이를 함유하는 도료를 이용할 경우에, 피도체의 구분 없이 1차로 도막에 침투하고, 2차로 피막을 형성하며, 강력한 접착력 등 소비자가 원하는 도료로서의 효과를 얻을 수 있다.
제2 단계로 상기 단계 1의 혼합물에 다공성 알루미나 1~20 중량%를 혼합한다.
상기 본 발명에 따른 도료조성물의 보다 구체적인 제조방법은 하기 실시 예를 통해 설명한다. 다만 이들 실시 예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1] 도료의 제조
도료조성물은 물 22중량%, 이온교환수 22 중량%, 수성계 에멀젼 수지 24 중량%, 붕산아연(Zinc Borate) 3 중량%, 산화칼슘 1 중량%, 이산화티탄(아나타제형) 5 중량%, 칼슘-알루미노 규산염(프로텍사. 미국) 1 중량%를 교반기에 넣고, 평균입경이 0.3 내지 1.3㎛인 나노 세라믹 분말 15 중량%를 혼합하고, 수계 바인더로 폴리비닐 아세테이트(PVA-205, 쿠라레이사 제품)를 전체 도료 조성물 100중량부에 대하여 10 중량부로 투입하면서 200~250rpm으로 100~150분간 교반하였다.
여기에 다공성 알루미나 7 중량%를 첨가하면서 200~250rpm으로 100~150분간 교반하여 본 발명에 따른 니들펀칭 부직포용 도료조성물을 제조하였다.
[실시예 2] 도료의 제조
도료조성물은 물 20중량%, 이온교환수 20 중량%, 수성계 에멀젼 수지 20 중량%, 붕산아연(Zinc Borate) 3 중량%, 산화칼슘 1 중량%, 이산화티탄(아나타제형) 5 중량%, 칼슘-알루미노 규산염(프로텍사. 미국) 1 중량%를 교반기에 넣고, 평균입경이 0.3 내지 1.3㎛인 나노 세라믹 분말 10 중량%를 혼합하고, 수계 바인더로 폴리비닐 아세테이트(PVA-205, 쿠라레이사 제품)를 전체 도료 조성물 100중량부에 대하여 10 중량부로 투입하면서 200~250rpm으로 100~150분간 교반하였다.
여기에 다공성 알루미나 20 중량%를 첨가하면서 200~250rpm으로 100~150분간 교반하여 본 발명에 따른 니들펀칭 부직포용 도료조성물을 제조하였다.
[실시예 3] 시트(부직포)의 제조
실시예 1과 2에서 제조된 도료와, 부직포 전용코팅기(MRC-1450/양면코팅기, 미래엔지니어링, 한국)위에 니들 펀칭 부직포((주)남양부직포, 한국)를 올려놓았다. 상기 니들 펀칭 부직포는 코를 갖는 특수 바늘로 섬유끼리 얽히게 하여 제조한 것으로, 펀칭횟수나 바늘의 밀도 등에 의해 다양한 형태의 제품이 존재한다. MRC-1450 양면코팅 방식의 코팅기(양면 코팅 롤러 사이즈 150~250Φ x 50,000L이상)에 상기 니들 펀칭 부직포(두께 0.1~30mm)를 올려놓고, 부직포 양면에 약 0.5~2.5mm의 두께로 코팅하였다.
코팅된 니들 펀칭 부직포는 드라이 챔버 시스템(버너의 용량은 150,000 ~ 200,000kcal/h, 송풍 덕트 시스템을 이용한 설비)으로 이송되어 섭씨 약 20℃ 정도의 아주 약한 열풍건조를 통해서 건조를 한다. 여기에서 생산되는 니들 펀칭 부직포의 크기는 폭 150~300cm x 길이 50,000cm 이상의 제품을 생산할 수 있으며, 소비자들은 원하는 제품의 크기로 제단하여 사용할 수 있다.

[실험예 2]
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상기 본 발명 실시예 3에 따른 부직포 시트를 아파트 바닥재에 적용하여 층간소음 저감정도를 충격음 저감특성은 경량충격음 발생장치인 태핑머신을 이용하여 KS F 2810의 방법으로 수행하고 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다. 이때 비교 예 1은 본 발명에 따른 도료가 아닌 일반도료 (A사 제품)를 적용한 것으로 하였다.
구분 125Hz 500Hz 2000Hz
실시예 1 32 31 28
실시예 2 31 30 28
비교예 1 75 68 65
상기와 같이 본 발명에 따른 니들펀칭 부직포는 단순히 마루바닥재 하부에 깔아 놓는 간단한 시공방법에 의해서 아파트 층간소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다

Claims (9)

  1. 물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 세라믹 분말의 평균 입자경이 0.3~0.9 ㎛인 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    수성계 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포 조성물.
  5. 물, 이온교환수, 수성계 에멀젼 수지, 붕산아연, 산화칼슘, 이산화티탄, 칼슘-알루미노 규산염을 혼합기에 투입하고, 여기에 나노 세라믹 분말을 혼합하는 제1 단계; 및
    상기 제1 단계의 혼합물에 다공성 알루미나를 투입하는 제2 단계를 포함하여 이루어지는 친환경 도료를 니들 펀칭 부직포에 코팅하는 단계를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 니들 펀칭 부직포의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    수성계 안료를 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 부직포의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 나노 세라믹 분말이
    1) 증류수를 이용한 세척과정,
    2) 볼밀을 이용한 습식분쇄과정,
    3) 전기건조로를 이용한 건조과정,
    4) 지-밀(Z-Mill) 또는 나노밀(Nano-Mill)을 이용한 건식분쇄 과정에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 니들펀칭 부직포의 제조방법.
  9. 물 10~30 중량%, 이온교환수 10~30 중량%, 수성계 에멀젼 수지 10~30 중량%, 붕산아연 3~15 중량%, 산화칼슘 1~15 중량%, 이산화티탄 5~15 중량%, 칼륨-알루미노 규산염 1~5 중량%, 나노 세라믹 분말 1~20 중량%, 및 다공성 알루미나 1~20 중량%를 포함하는 층간소음 저감용 도료조성물.
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