KR101283869B1 - 층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층간 차음재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차음부재; 및 상기 차음부재의 일면 또는 양면에 형성되고, 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 방수부재를 포함하는 층간 차음재에 관한 것이다. 본 발명에서는 투수성 및 인열강도가 탁월한 방수부재로 차음부재를 보강함으로써, 수분의 유입으로 인한 차음부재 성능의 저하를 방지할 수 있고, 특히 시공 또는 사용시에 가해지는 응력에 의한 방수층의 찢김을 방지하여, 차음재의 장기간에 걸친 신뢰성 있는 사용을 가능하게 할 수 있다.

층간 차음재, 방수부재, 폴리에틸렌

Description

층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공 방법{An impact sound insulation material of floors and a floor execution method using the same}

본 발명은 층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 층간 차음성, 완충성, 기계적 강도, 시공성 및 단열성 등의 제반 물성이 탁월한 차음부재의 일면 또는 양면을 투수성 및 인열강도가 탁월한 방수층으로 보강하여 내구성 및 차음 성능을 현저히 개선한 층간 차음재에 관한 것이다.

다세대 주택, 연립 주택식 빌라, 빌딩, 아파트, 학교, 병원 및 기숙사 등과 같은 공동 집합형 다층 건축물에서는 상하층으로 사람이 거주하고, 이에 따라 상층에서 가해지는 충격이나, 상기 충격으로 인해 발생하는 소음은 하층 사람에게 큰 불편을 초래한다. 상기와 같은 충격 및 소음은 바닥 충격음이라고도 하며, 이는 물체의 낙하, 이동 또는 사람의 보행 등에 의한 슬라브의 진동에 의해 발생하는 소리 및 충격을 의미한다. 상기와 같은 경우에 발생하는 고체음은 극히 적은 감쇠로 여러 위치에 전달되어 구조체의 표면을 진동시키고, 이에 따라 하층 사람들에게는 직접 반사되는 공기 전달음과 같이 인식된다.

최근 국내에서도 상기와 같은 바닥 충격음으로 인한 층간 소음이 주거 환경의 질을 좌우하는 중요한 요소로 인식되고 있다. 즉, 쾌적한 주거 환경에 관한 소비자의 욕구는 계속적으로 증대되고 있는 반면, 다층 건축물의 바닥 구조에 사용되는 재질은 점점 얇아지고 경량화되면서 내부 소음원은 오히려 증가하고 있는 것이다. 이와 같이 바닥 충격음으로 인한 문제가 사회적으로도 중요한 이슈로 부각됨에 따라, 상기 다층 건축물의 벽면 또는 바닥 등에 설치되어 상층에서 하층 또는 측면으로 가해지는 충격 및/또는 소음을 흡수하여, 분산 및/또는 소진시키기 위한 차음재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

층간 차음재의 바닥 충격음 차음 성능을 확보하기 위해서는 주기재로 쓰이는 차음부재의 방수대책이 완벽해야 한다. 차음부재로 사용되는 폼류는 습기를 머금고 있으면 폼 고유의 탄성력 및 복원력을 잃게 되어, 차음재의 내구성 저하, 차음 성능 저하, 폼 류에 흡수된 습기의 방출로 인한 마감재의 하자 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 층간 차음재를 구성하는데 있어서, 차음부재; 및 투수성 및 인열강도가 우수한 방수자재를 포함하여, 바닥 충격음을 효과적으로 방지할 수 있는 층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

차음부재; 및

상기 차음부재의 일면 또는 양면에 형성되고, 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 방수부재를 포함하는 층간 차음재를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서,

슬라브 상에 상기 본 발명에 따른 층간 차음재를 시공하는 단계를 포함하는 바닥 시공 방법을 제공한다.

본 발명은 투수성이 좋으며, 시공시 찢김이나 파손 등의 문제를 방지할 수 있는 인열강도가 우수한 방수자재로 차음부재를 보호하여, 차음성능이 향상된 층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공방법을 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 차음부재; 및 상기 차음부재의 일면 또는 양면에 형성되고, 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 방수부재를 포함하는 층간 차음재에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 층간 차음재를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 상기 차음부재로서 오픈셀화율이 20% 이상인 오픈셀 함유 수지 발포폼을 사용하는 것이 바람직하나, 우수한 층간 차음성, 완충성, 기계적 강도, 시공성 및 단열성을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서 사용하는 용어 『오픈셀』은 발포폼 내에 포함되는 셀로서, 적어도 일부분이 개방(open)되어 있는 셀을 모두 포함하는 개념이며, 『오픈셀화율』이란 발포폼 내의 전체 셀 부피에서 오픈셀이 차지하는 부피의 비율을 의미한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 오픈셀의 구조를 나타낸다. 즉, 수지 발포폼(특히 연질폼)은 오픈셀과 밀폐셀(closed cell)로 이루어지는 발포 셀 구조를 가진다. 상기 중 밀폐 셀은 전형적인 경질 폼의 구조로서, 셀 내부에 갇혀 있는 이산화탄소, 펜탄 및 CFC₁₁ 등의 낮은 열전도성으로 인해 단열성에 있어서 탁월한 특성을 나타낸다. 반면 오픈셀은 연질 폼의 구조이고, 폼 형성 마지막 단계에서 셀의 벽이 깨어지고, 거미줄 형상의 탄력성 있는 구조로 형성된다. 본 발명에서는 상기와 같은 오픈셀화율이 60% 이상이 것이 보다 바람직하고, 80% 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 오픈셀화율의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 90%이다. 수지 발포폼은 오픈셀화율이 증가할수록 차음 성능은 보다 향상되는데, 상기 오픈셀화율이 20% 미만이면 목적하는 차음 효과가 얻어지지 않을 우려가 있고, 90%를 초과하면, 폼의 경도 및/또는 단열성이 지나치게 떨어질 우려가 있다.

특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 폼 내부에 포함되는 오픈셀의 직경은 0.05 mm 내지 2.0 mm인 것이 바람직하다. 상기 직경이 0.05 mm보다 작으면, 충격음 차단성이 떨어질 우려가 있고, 2.0 mm를 초과하면, 경도가 지나치게 떨어질 우려가 있다.

본 발명의 수지 발포폼은 또한 KS F 2868에서 규정하는 동탄성 계수(물체가 갖는 동적인 탄성 특성)가 0.5 MN/m³ 이상, 그리고 10 MN/m³ 미만의 범위에 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 동탄성 계수의 값이 0.5 MN/m³ 내지 7 MN/m³인 것이 보다 바람직하고, 0.5 MN/m³ 내지 2 MN/m³인 것이 가장 바람직하다. 상기 동탄성 계수의 값이 0.5 MN/m³보다 작으면, 동적 하중이 가해질 경우 유연한 탄력성을 바탕으로 효과적인 충격음 차단이 가능하지만, 응력에 대한 물리적 저항력이 떨어져 상부 하중에 따른 변형으로 바닥 마감면에서 균열이 발생할 우려가 있고, 10 MN/m³ 이상이면, 차음부재의 안정성은 확보되지만, 충격음 저감 효과가 저하될 우려 가 있다.

본 발명의 층간 차음재에 포함되는 수지 발포폼은 두께가 15 mm 이상인 것이 바람직하고, 30 mm 이상이 보다 바람직하며, 40 mm 이상이 가장 바람직하다. 상기 두께가 15 mm보다 작으면, 충격음 차단성이 떨어질 우려가 있다. 또한, 상기 발포폼의 두께의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 60 mm이다. 상기 두께가 60 mm를 초과하면, 시공 상의 제약이 따를 우려가 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 수지 발포폼의 재질은 전술한 물성을 갖는다면, 특별히 한정되지 않고 이 분야의 일반적인 수지의 발포폼을 모두 사용할 수 있다. 이와 같은 수지 발포폼의 예에는, 폴리우레탄 발포폼, 우레아 발포폼, 폴리염화비닐 발포폼, 폴리프로필렌 발포폼, 폴리에틸렌 발포폼, 폴리스티렌 발포폼, 폴리비닐아세테이트 발포폼, 멜라민 수지 발포폼, 페놀 수지 발포폼 및 상기 중 어느 하나의 유도체 수지의 발포폼으로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 또는 이종 이상이 적층 또는 접합된 것이 포함된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 엘라스토머(elastomer)로서 탄성력이 우수하고, 셀 구조 형성이 용이하며, 다른 재료에 비하여 기계적 물성 및 충격음 차단성이 우수하다는 점에서 폴리우레탄 발포폼을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 수지 발포폼을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 각각의 재질에 따라 이 분야의 일반적인 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 수지 발포폼은 베이스 수지 및 발포제 등의 첨가제를 포함하는 수지 조성물을 기계적인 방법 또는 자외선 조사 등의 수단을 통하여 발포시켜 제조될 수 있 다. 이 때 발포 배율은 500%(5배) 이상이 바람직하지만, 특별히 한정되지 않고 목적하는 오픈셀화율, 동탄성 계수 및 경도 등의 물성에 따라서 적절히 조절될 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 발포제의 예로는 p,p-옥시비스(벤젠술포닐 하이드라지드), 벤젠술포닐 하이드라지드 또는 톨루엔술포닐 하이드라지드과 같은 술포닐 하이드라지드; 아조디카르본아미드(ADCA) 또는 아조비스 이소프틸로니트릴과 같은 아조 화합물; N,N-디니트로소펜타메틸렌 테트라민 또는 N,N-디메틸-N,N-디니트로소테레프탈아미드와 같은 니트로소 화합물을 포함하는 유기 발포제; 중탄산나트륨 또는 중탄산암모늄을 포함하는 무기 발포제 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기와 같은 수지 조성물에 첨가될 수 있는 기타 첨가제의 예로는 물; 난연제; 안료; 염료; 충전제; 분산제; 및 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 성분을 포함하는 발포성 수지 조성물을 사용하여 발포폼을 제조한다. 상기 발포 공정은 이산화탄소, 질소, 공기, 헬륨 또는 네온과 같은 불활성 가스 분위기에서 수행되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때 이 분야의 통상의 기술자는 발포성 조성물 내 구성 성분의 함량 또는 금형으로의 투입량 등을 조절하여, 폼의 셀 구조, 밀도 또는 압축 강도와 같은 물성을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 층간 차음재는 상기 차음부재의 일면 또는 양면에 형성되고, 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 방수부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 첨부된 도 2는 본 발명의 일 태양에 따라 차음부재(10)의 양면에 방수부재(20)가 형성된 층간 차음재(100)의 단면도를 나타낸다.

상기 방수부재는 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 상기 방수부재는 길이 방향의 인열강도가 130 kg/cm² 내지 190 kg/cm²이고, 폭 방향의 인열강도가 110 내지 130 kg/cm²것이 바람직하다. 인열강도란 찢어짐에 대한 저항을 나타내는 것으로서, 상기와 같은 특정 범위의 인열강도를 갖는 방수부재를 사용함으로써 층간 차음재의 시공 및 사용 시에 가해지는 응력에 의한 찢김 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 방수부재의 인열강도가 110 kg/cm² 미만이면 층간 차음재의 시공 또는 사용시 방수부재의 긁힘, 찢김, 또는 파손 등이 발생할 우려가 있다. 액체 또는 습기가 차음부재에 침투하여 이 경우 시공 또는 사용시에 성능이 저하되거나, 시공 후 층간 차음재 내부에 습기가 유입되어 물리적 성질의 열화에 따른 내구성 저하가 발생할 우려가 있다. 또한, 방수부재의 인열강도가 190 kg/cm²를 초과하는 경우에는 충격완충 특성 및 차음성 등이 저하될 우려가 있다.

상기 방수부재는 또한 40℃의 온도(오차: ±1℃) 및 90%의 상대 습도(오차: ±2%)에서 통과되는 수증기의 양으로 정의되는 투습도가 12 g/m²·day 이하인 것이 바람직하다. 상기 투습도가 12 g/m²·day를 초과하면, 시공 후에 습기에 대한 저항성이 떨어질 우려가 있다.

상기 방수부재는 두께가 0.1 mm 내지 10 mm인 것이 바람직하고, 0.1 mm 내지 5 mm인 것이 더욱 바람직하며, 0.1 mm 내지 3 mm인 것이 가장 바람직하다. 두께가 0.1 mm 미만인 경우에는 차음부재의 보강효과가 떨어질 우려가 있으며, 두께가 10 mm 초과인 경우에는 시공상의 어려움이 발생할 우려가 있다.

상기 방수부재는 차음부재에 접합 또는 적층되거나, 차음부재를 밀봉 포장하는 방법으로 형성할 수 있다.

접합이란 이 분야의 통상의 접착 수단(ex. 고형 접착제, 고온 용융 접착제, 열, 초음파 또는 양면 접착 테이프 등)을 매개로 구성 요소 상호간이 결합되어 있는 상태를 의미하며, 맞닿은 모든 면이 결합되거나 또는 부분적으로 결합되어 있는 경우를 포함한다. 적층이란 별도의 결합 수단을 사용하지 않고, 구성 요소 상호간이 포개어져 있는 상태를 의미한다. 밀봉 포장이란 상기 방수부재가 차음부재를 완전히 감싼 상태로 존재하는 경우를 의미한다.

상기 방수부재의 종류는 전술한 범위의 물성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 폴리에틸렌 시트, 폴리에틸렌 발포폼, 무발포 폴리에틸렌 시트, 및 폴리염화비닐 폼으로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 시트를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 층간 차음재는 상기 차음부재; 및/또는 방수부재의 일면 또는 양면에 치수안정층, 단열재층 및 강화 보드층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기능성층이 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 기능성층의 구체적인 종류, 적층구조 및 형성 방법은 특별히 한정되지 않고 이 분야의 일반적인 방법 을 적용하면 된다.

또한, 본 발명은 슬라브(S) 상에 본 발명에 따른 층간 차음재(100)를 시공하는 단계를 포함하는 바닥 시공 방법에 관한 것이다.

본 발명의 바닥 시공 방법에서는 또한, 시공된 층간 차음재(100) 상에 콘크리트층(200), 모르타르층(300) 또는 마감재(400)를 시공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

첨부된 도 3은 상기와 같은 시공 방법에 의해 형성된 바닥 시공 구조의 일 태양을 나타낸다. 구체적으로, 도 3은 슬라브(S) 상에 양면에 방수부재(20)가 형성된 차음부재(10)을 포함하는 층간 차음재(100)가 시공된 상태를 나타낸다(이 때 부호 W는 건축물의 벽을 나타낸다). 도 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 층간 차음재(100)는 슬라브(S)의 표면 상에 설치된다. 이에 의해 상기 차음재(100)에 포함되는 차음부재(10)는 충격음 차단성 및 단열성 등을 발휘하고, 방수부재(20)는 우수한 방수 특성을 나타낸다.

본 발명에서는 또한 시공된 층간 차음재(100)에 콘크리트층(200), 바람직하게는 경량 기포 콘크리트층을 타설 및 양생하여 형성시키고, 이어서 모르타르층(300)을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 통상적으로 상기 모르타르층(300)에는 난방 및/또는 가스 배관을 위한 파이프(P)가 내설된다. 이와 같이 층간 차음재, 콘크리트층 및 모르타르층을 형성시킨 후 바닥재(400)로 최종 마감한다. 이와 같은 본 발명의 방법 각 단계의 구체적인 시공 방법은 특별히 한정되지 않으며, 상기는 본 발명의 층간 차음재 및 이 분야의 일반적인 시공 방법을 사용하여 용이하게 수행될 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 6

하기 표 1에 나타난 적층구조를 가지는 층간 차음재를 각각 제조하였다. 이 때 방수부재로 사용된 폴리에틸렌 필름 및 무발포 폴리에틸렌 필름의 인열강도는 하기 표 2에 나타난 바와 같다.

[표 1] 주기재의 형태

No.	주기재의 형태
	상부부재	중간부재	하부부재
실시예 1	폴리에틸렌 시트	폴리우레탄 폼	-
실시예 2	폴리에틸렌 시트	폴리우레탄 폼	폴리에틸렌 발포폼
실시예 3	폴리에틸렌 시트	폴리우레탄 폼	폴리에틸렌 시트
실시예 4	폴리에틸렌 시트	경질 폴리우레탄 폼	연질 폴리우레탄 폼
실시예 5	무발포 폴리에틸렌 시트	폴리우레탄 폼	폴리에틸렌 발포폼
실시예 6	무발포 폴리에틸렌 시트	폴리우레탄 폼	폴리염화비닐 폼

[표 2] 방수부재의 인열강도

소재명	인열강도(kg/cm2)
폴리에틸렌 시트	144.90(L) 136.97(W)
무발포 폴리에틸렌 시트	181.43(L) 127.63(W)

상기 제조된 실시예 1 내지 6의 층간 차음재의 충격음 저감 효과를 측정하였다. 구체적으로는, 콘크리트 기반 위에 발포 폼을 시공하지 않았을 때의 바닥 충 격음(A) 및 시공 후의 바닥 충격음(B)을 측정한 후에 하기 제시된 식(1)에 따라 충격음 저감량(C)을 평가하였다. 상기에서 바닥 충격음의 측정은 KS F 2810-2에서 규정된 방법에 따라 측정하였다.

식(1):

상기와 같은 방법으로 측정된 방수부재의 인열강도 값의 변화에 따른 충격음 저감 효과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3] 바닥충격음 저감량

No.	중량충격음 저감량
실시예 1	5 dB 저감
실시예 2	5 dB 저감
실시예 3	5 dB 저감
실시예 4	6 dB 저감
실시예 5	4 dB 저감
실시예 6	4 dB 저감

상기 표 3의 결과로부터, 폴리에틸렌 방수부재를 사용하여 본 발명의 범위에 포함되는 실시예 1 내지 6의 경우 우수한 충격음 저감 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 투수성이 좋으며, 시공시 찢김이나 파손 등의 문제를 방지할 수 있는 인열강도가 우수한 방수자재로 차음부재를 보호하여, 차음성능이 향상된 층간 차음재 및 이를 이용한 바닥 시공방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1는 본 발명의 실시예에서 사용한 폴리우레탄 발포폼의 주사 전자현미경 사진(SEM)이다.

도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 층간 차음재의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 바닥 시공 방법에 의해 형성된 바닥 시공 구조의 단면도이다.

<도면 부호의 설명>

10 : 차음부재

15 : 오픈셀

20 : 방수부재

100 : 층간 차음재

200 : 콘크리트층

300 : 모르타르층

400 : 바닥재

Claims (12)

1. 오픈셀화율이 20% 이상인 오픈셀 함유 수지 발포폼인 차음부재; 및 상기 차음부재의 일면 또는 양면에 형성되고, 인열강도가 110 kg/cm² 내지 190 kg/cm²인 방수부재를 포함하는 층간 차음재.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   수지 발포폼은 동탄성 계수가 0.5 MN/m³ 이상, 그리고 10 MN/m³ 미만인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
4. 제 1 항에 있어서,

   수지 발포폼은 두께가 15 mm 이상인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
5. 제 1 항에 있어서,

   수지발포폼이 폴리우레탄 발포폼, 폴리우레탄 유도체 수지 발포폼, 우레아 발포폼, 우레아 유도체 수지 발포폼, 폴리염화비닐 발포폼, 폴리염화비닐 유도체 수지 발포폼, 폴리프로필렌 발포폼, 폴리프로필렌 유도체 수지 발포폼, 폴리에틸렌 발포폼, 폴리에틸렌 유도체 수지 발포폼, 폴리스티렌 발포폼, 폴리스티렌 유도체 수지 발포폼, 폴리비닐아세테이트 발포폼, 폴리비닐아세테이트 유도체 수지 발포폼, 멜라민 수지 발포폼, 멜라민 수지의 유도체 수지 발포폼, 페놀 수지 발포폼 및 페놀 수지의 유도체 수지 발포폼으로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 또는 이종 이상이 적층 또는 집합된 것임을 특징으로 하는 층간 차음재.
6. 제 1 항에 있어서,

   방수부재는 투습도가 12 g/m²·day 이하인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
7. 제 1 항에 있어서,

   방수부재는 두께가 0.1 mm 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
8. 제 1 항에 있어서,

   방수부재가 차음부재를 밀봉 포장하고 있는 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
9. 제 1 항에 있어서,

   방수부재는 폴리에틸렌 시트, 폴리에틸렌 발포폼, 무발포 폴리에틸렌 시트, 및 폴리염화비닐 폼으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
10. 제 1 항에 있어서,

    방수부재는 폴리에틸렌 시트인 것을 특징으로 하는 층간 차음재.
11. 슬라브 상에 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 층간 차음재를 시공하는 단계를 포함하는 바닥 시공 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    시공된 층간 차음재 상에 콘크리트층, 모르타르층 및 마감재를 순차 시공하 는 단계를 추가로 포함하는 바닥 시공 방법.

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