KR101361749B1 - 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재 - Google Patents

에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간차음재에 관한 것으로, 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)와 에틸렌프로필렌디엔모노머(Ethylene Propylene Dien Monomer; EPDM) 고무 또는 열가소성엘라스토머(Thermoplastic Elastomer; TPE) 수지가 복합 배합되어 발포 성형된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층을 접착하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 층간 차음재는 고강도 고비중의 제품으로, 동탄성이 우수하고 상, 하층 모두 안정적인 물성을 나타내어 우수한 층간소음 저감성능을 갖는다.

Description

에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재 {Sound insulating material for inter floor comprising EVA complex foamed layer and PU foamed layer}
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 복합 발포층 및 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층을 포함하는 층간 차음재에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 층간 차음재의 상, 하층에 모두 안정적인 물성을 부여하여 층간소음 저감성능이 우수할 뿐만 아니라, 기존의 층간 차음재에 비하여 고강도 고비중의 물성을 갖는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재에 관한 것이다.
일반적으로 공동 건축물의 층간이나 벽면에 전달되는 소음은 충격이나 큰 소음으로 바닥이나 벽체가 진동하여 층간물체나 벽체를 타고 진동이 전해져 그 진동이 다시 소리로 재생되어 들리는 현상이 발생한다. 또한, 일부분에서 적은 부분의 소리음파가 새어나와 전달되는 소음도 이때 합쳐지게 되어 건축물에 전달되는 소음의 강도가 더욱 심해져 주민의 생활에 좋지 않은 영향을 초래하다. 따라서, 이러한 소음을 줄이거나 차단하기 위하여 층간 또는 벽면에 이어지는 접합부분에 각종 차음재를 삽입하는데, 이로써 상층 및 벽면으로부터 전달되는 충격소음을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 차음재를 적용하기 위해서는, 공동 건축물의 층간 슬라브 상부에 층간 차음재를 시공하고, 뜬바닥 구조로 시공시에 벽과 이격 및 차음을 위하여 별도의 벽간 차음재를 접착제를 사용하여 측벽에 부착하는데, 이러한 용도로 사용하기 위한 여러 가지 층간 차음재 소재가 개발되어 있다.
이와 관련하여, 기존의 에틸렌비닐아세테이트 층간 차음재 제품은 통상적으로 비중이 0.1 이하로, 대체로 압축하중을 나타내는 경도(hardness)도 대개 30°미만인 것이 전형적이다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트 또는 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 등의 단일 성분만으로 조성되어 적당한 동탄성 계수를 유지하기 힘든 단점이 있다.
한편, 우레탄 스크랩으로 이루어진 마블 제품을 응용한 기존의 층간 차음재도 대체로 100kg/㎤ 이하의 제품을 적용함으로써 상기 기술한 에틸렌비닐아세테이트 제품과 마찬가지의 문제점들을 노출하고 있다.
상술한 바와 같이, 기존의 층간 차음재는 비중 및 경도가 모두 낮아 층간 차음재 상층의 경량 콘크리트에 크랙 및 균열을 발생시키는 원인이 되고 있다. 따라서, 층간 차음재의 기본 성능인 층간소음 흡수정도, 동탄성계수 등의 기본조건 이외에 외부 압력 등의 환경변화에 대해서 제품자체의 성상이 지속적으로 유지되어 물성의 변화가 없는 층간 차음재의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 거듭한 결과, 층간 차음재의 상, 하층에 모두 안정적인 물성을 부여함으로써 우수한 층간소음 저감성능을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 층간 차음재에 비하여 물리적 특성을 월등히 향상시킬 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 층간 차음재의 상, 하층에 각각 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 도입하여 동탄성이 우수한 동시에 고강도 및 고비중을 갖는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재는:
에틸렌프로필렌디엔모노머(Ethylene Propylene Dien Monomer; EPDM) 고무 또는 열가소성엘라스토머(Thermoplastic Elastomer; TPE) 수지와 에틸렌비닐아세테이트가 1: 3～7의 중량비로 배합되어 발포 성형된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 폴리우레탄 발포층을 접착하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(110)의 하부에 접착되는 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층의 형상을 다양하게 제작하여 건축물의 층간 슬라브와의 접촉면적을 최소화하여 진동에 의한 충격음의 전달이 감소될 수 있도록 한 특징도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 층간 차음재는 그 상, 하층에 각각 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 도입하여 층간소음 저감성능이 우수하고, 기존의 층간 차음재에 비하여 고비중 고경도 제품으로 단면적이 받는 압축하중에 대한 저항성이 우수하여 경량 콘크리트 크랙 변형 등의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 접착되는 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층의 저면에 복수의 돌기부와 오목부가 교대로 규칙적으로 배열시켜 건축물의 층간 슬라브와의 접촉면적을 최소화하여 진동에 의한 충격음의 전달이 감소되는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 층간 차음재의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 층간 차음재의 다른 실시예 구조를 나타낸 단면도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 복합 발포층 및 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층을 각각 층간 차음재의 상, 하층으로 구성하여 층간소음 저감성능이 우수하고 제품자체의 성상이 지속적으로 유지되어 물성의 변화가 없는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재가 제공된다.
본 발명의 일 구체예에 따른 층간 차음재의 구조를 도 1에 개략적으로 나타내었다.
본 발명에 따른 층간 차음재(10)의 상층은 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)으로서, 에틸렌프로필렌디엔모노머(Ethylene Propylene Dien Monomer; EPDM) 고무 또는 열가소성엘라스토머(Thermoplastic Elastomer; TPE) 수지와 에틸렌비닐아세테이트를 1 : 3～7의 중량비로 혼합하여 통상의 발포성형 공정에 따라 가열하여 혼합시킨 후, 발포성형하여 형성시킨다.
본 발명에서 사용되는 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 또는 열가소성엘라스토머 수지는 일반적으로 수지 재료가 충분히 갖추지 못한 연성(flexibility)을 증대시켜 층간 차음재에 필수적인 동탄성계수를 향상시켜 준다. 또한, 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 또는 열가소성엘라스토머 수지는 일반적으로 폴리에틸렌 및/또는 에틸렌비닐아세테이트 수지의 사용조건이 -20～110℃인 것에 반해 그 자체로는 -40～140℃의 사용범위를 갖고 있어 이를 에틸렌비닐아세테이트와 블렌딩하여 발포할 시 보다 넓은 사용범위를 얻을 수 있다.
상기 열가소성엘라스토머 수지로는 스티렌-부타디엔-스티렌-블록-코폴리머, 스틸렌-이소프렌-스티렌-블록-코폴리머 등을 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 에틸렌비닐아세테이트는 일반적인 수지 발포체 중 가장 무난한 물리적 특성을 갖는 소재로서 내열범위가 -20～110℃이고, 적정한 발포배율에 따라 발포하면 타 소재보다 낮은 열전도율, 동탄성계수 등을 확보할 수 있는 소재이다.
여기서, 상기 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 또는 열가소성엘라스토머 수지와 에틸렌비닐아세테이트의 중량비는 1: 3～7이 되도록 구성한다. 상기 중량비가 3 미만인 경우, 층간 차음재의 물성중 고온 유동성 및 높은 저온 탄성을 확보할 수 없게 되어 층간 차음재의 물성개선에 전혀 도움이 되지 않게 된다.
또한 동탄성 계수의 개선, 보다 폭넓은 온도의 성능유지 및 사용범위를 갖지 못하게 된다. 반면, 7을 초과하는 경우, 기술적으로 발포제조가 어렵고, 물성 개선에도 더 이상의 개선이 이루어지지 않으며, 일반적으로 에틸렌비닐아세테이트보다 가격이 훨씩 비싸지므로 경제성이 떨어지게 된다.
상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)의 형성시, 상술한 성분 이외에 컬러 뱃치(Color Batch), 발포제, 및 촉진제, 조제, 필러 등의 통상의 첨가제가 필요에 따라 적절히 첨가될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 형성된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)은 비중이 0.13～0.20, 경도가 35～50°의 값을 갖는다.
다음으로, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)의 하부에 폴리우레탄 발포층(12)을 접착제(13)로 접착하여 본 발명의 층간 차음재(10)를 완성한다.
상기 폴리우레탄 발포층(12)은 비중이 약 0.13～0.20이고, 경도가 약 20～50°로서, 기존의 차음재에 비하여 고경도 및 고강도를 갖도록 구성된다.
여기서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)의 두께는 약 3～7㎜, 상기 폴리우레탄 발포층(12)의 두께는 약 12～18㎜이 되도록 구성하는 것이 좋은데 이는 상기 복합 에틸렌비닐아세테이트 발포층이 상대적으로 경도가 높음에 따라 중량음에 대한 1차적인 흡수를 한 후 잔여중량음과 경량음을 우레탄 층에서 흡수하는 것을 기본 메카니즘으로 하므로 상기 상층의 두께가 3㎜ 미만의 경우 상기 하층 우레탄 층의 특성이 상층으로 전이되어 소기의 효과를 거둘 수 없고, 하층이 12㎜ 미만의 경우는 반대로 하층의 물리적 특성이 효과를 발휘하지 못하게 된다.
본 발명의 층간 차음재(10)는 특별히 한정되지 않고 당업계에 공지된 통상의 2중 구조를 갖는 층간 차음재의 제조방법에 따라 제조될 수 있지만, 그 일례를 들어 설명하면 다음과 같다.
상기 층간 차음재(10)는 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 또는 열가소성엘라스토머 수지와 에틸렌비닐아세테이트를 통상의 발포 첨가제와 함께 균일하게 혼합한 후, 배합된 혼합물을 로울러를 통과시켜 판상으로 성형한 후, 일정 온도에서 발포 공정을 거쳐 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)을 형성시킨다. 다음으로, 성형된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(11)을 연속적으로 공급하면서 그 하측에 라텍스계, CR계, 천연고무계, SBR계 또는 PVC계 등의 접착제(13)가 도포된 폴리우레탄 발포층(12)을 연속적으로 공급하면서 상하 압축 로울러에 통과시켜 상, 하측 발포층(11 및 12)을 서로 압착 및 접착되도록 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 층간 차음재는 다음과 같은 특성을 갖는다.
우선, 층간소음 저감성능과 직접적인 관련이 있는 동탄성 계수가 20～30MN/㎡이고, 손실계수가 0.13～0.25인 층간 차음재 제품을 구현할 수 있다. 또한, 상, 하층 모두 보다 안정적인 물성을 확보함으로써 가열시험에서(건교부 표준바닥용 완충재의 성능기준 제28조) 노화에 의한 안정이 확보되는 치수변화율의 낮아지고(3% 이내), 동탄성 계수와 손실 계수의 변화도 5% 이내로 안정되는 층간차음재 제품을 획득할 수 있다. 아울러, 기존 제품의 경우 저비중 저경도 제품이므로 단면적이 받는 압축하중을 견디지 못해 경량 콘크리트 크랙 변형의 원인이 되나 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있다.
도 2는 본 발명 층간 차음재의 다른 실시예를 보여주는 단면도로서, 상기 층간차음재(100)는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층(110)의 하부에 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층(120)을 접착제(130)로 접착하되, 상기 폴리우레탄 발포층(120)의 저면에 복수의 돌기부(140)와 오목부(150)가 교대로 규칙적으로 배열시켜 접촉면적을 최소화하여 진동에 의한 충격음의 전달이 감소되게 한다.
한편, 상기 돌기부(140)는 건축물의 층간 슬라브와의 접촉면적이 최소화될 수 있는 반구형, 사각형 또는 오각형의 형태를 가지고, 상기 오목부(150) 또한 원형, 삼각형 또는 오각형의 형태인 것을 포함하여 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
에틸렌비닐아세테이트 40중량%, 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 10중량%, 카본마스터 뱃치 또는 컬러 뱃치 4.0중량%, 발포제 5.5중량%, DCP 촉진제 0.75중량%, Zn/ST 조제 1.0중량%, CaCO3 필러 38.75중량%를 균일하게 혼합한 후, 반죽기(kneader) 등으로 혼련하고, 혼합된 재료를 압출기에서 90℃ 조건에서 믹싱 로울러로 충분히 분산시킨 뒤 재단용 로울러를 통과시켜 판상으로 성형한 후 150～180℃의 온도에서 50분 동안 발포시켜 비중이 약 0.15이고, 경도가 약 40°인 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층을 형성하였다.
다음으로, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 비중이 약 0.16이고 경도가 약 30°인 폴리우레탄 발포층을 공급하면서 각 상, 하층을 라텍스계 접착제를 사용하여 롤링기로 압착한다.
여기서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 두께는 약 5㎜가 되도록 하여 공급하고, 폴리우레탄 발포층의 두께는 약 15㎜가 되도록 공급하여 약 20㎜ 두께의 층간 차음재를 제조하였다.
이로부터 얻어진 층간 차음재의 각종 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
에틸렌비닐아세테이트를 단독으로 발포하여 비중이 약 0.10 정도의 에틸렌비닐아세테이트 발포제품을 제조하였다. 제조 공정상의 차이는 있을 수 있지만 비중을 기준으로 하면 대개의 물성은 큰 차이를 보이지 않는다.

동탄성 계수
손실 계수
압축 경도
평균 밀도

실시예 1
25.8
0.17
48
0.155

실시예 2
28
0.27
35
0.10
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 층간 차음재는 동탄성 등의 층간소음 저감성능이 우수하고, 기존의 층간 차음재에 비하여 고비중 고경도 제품으로 우수한 압축강도를 갖는다.
10 : 층간 차음재 11 : 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층
12 : 폴리우레탄 발포층 13 : 접착제

Claims (6)

  1. 에틸렌프로필렌디엔모노머(Ethylene Propylene Dien Monomer; EPDM) 고무 또는 열가소성엘라스토머(Thermoplastic Elastomer; TPE) 수지와 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)가 1: 3～7의 중량비로 배합되어 발포 성형된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층을 접착하여 된 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층은 비중이 0.13～0.20이고, 경도가 35～50°인 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포층은 비중이 0.13～0.20이고, 경도가 20～50°인 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 두께는 3～7㎜이고, 폴리우레탄 발포층의 두께는 12～18㎜인 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
  5. 에틸렌프로필렌디엔모노머(Ethylene Propylene Dien Monomer; EPDM) 고무 또는 열가소성엘라스토머(Thermoplastic Elastomer; TPE) 수지와 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA)가 1: 3～7의 중량비로 배합되어 발포 성형된 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층의 하부에 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 발포층을 접착제로 접착하되, 상기 폴리우레탄 발포층의 저면에 복수의 돌기부와 오목부가 교대로 규칙적으로 배열된 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 돌기부는 반구형, 사각형 또는 오각형의 형태를 가지고, 상기 오목부는 원형, 삼각형 또는 오각형의 형태인 것을 특징으로 하는 에틸렌비닐아세테이트 복합 발포층 및 폴리우레탄 발포층을 포함하는 층간 차음재.
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