KR101739745B1 - 아파트 층간소음 완충재용 eva 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 EVA를 주재료 성분으로 하면서, 종래에 보조재료로서 사용되던 저밀도 폴리에칠렌(Low Density Poly Ethylene/ "LDPE")의 일부 또는 전부를 선형저밀도 폴리에칠렌(Linear Low Density Poly Ethylene/"LLDPE")으로 대체함으로써, 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)을 종래보다 더 오랜 시간동안 지속할 수 있도록 하여 아파트를 포함한 공동주택 등의 건축물에서 발생하는 층간소음을 효율적으로 저감할 수 있는 "아파트 층간소음 완충재"로 유용하게 사용할 수 있는 EVA 조성물에 관한 것이다.

Description

아파트 층간소음 완충재용 EVA 조성물{Composition of Ethylene Vinyl Acetate for Cushion Pad}
본 발명은 아파트 층간소음 완충재용 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate/"EVA") 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 EVA를 주재료 성분으로 하면서, 종래에 보조재료로서 사용되던 저밀도 폴리에칠렌(Low Density Poly Ethylene/ "LDPE")의 일부 또는 전부를 선형저밀도 폴리에칠렌(Linear Low Density Poly Ethylene/"LLDPE")으로 대체함으로써, 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)을 종래보다 더 오랜 시간동안 지속할 수 있도록 하여 아파트를 포함한 공동주택 등의 건축물에서 발생하는 층간소음을 효율적으로 저감할 수 있는 완충재로 유용하게 사용할 수 있는 EVA 조성물에 관한 것이다.
공동주택 등의 건축물에서 발생하는 층간소음을 저감하기 위한 완충재로서, 종래에는 EVA를 주재료 성분으로 하고 LDPE를 보조재료 성분으로 가지는 조성물을 발포체로 만든 "EVA 패드"가 사용되었다. 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0078135호에는 EVA를 이용한 조성물의 일예가 개시되어 있다.
종래의 EVA 패드용 조성물에서 주재료가 되는 EVA는 연화점이 약 섭씨 60도 이며, 보조재료로 사용되는 LDPE는 연화점이 약 섭씨 88도이므로, EVA와 LDPE를 주된 성분으로 가지는 조성물을 이용한 종래의 EVA 패드는 낮은 융점을 가지게 된다. 따라서 종래의 EVA 패드는 내열성이 부족하게 되고, 그에 따라 건축물의 완충재로서 사용되었을 때, 시간 경과에 따른 물성의 변화가 매우 크며 결국 장기간의 사용에서는 완충성능의 저하가 커지게 된다는 문제점이 있다. 특히, 완충재의 경우, 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)이 오랜 시간 동안 일정하게 지속되는 것이 바람직한데, 종래의 EVA 패드는 시간이 경과됨에 따라 동탄성이 매우 급격하게 상승하는 현상이 발생하는 바, 건축물과 같이 한 번 설치한 후에는 장기간 사용되어야 하는 건축물의 완충재로서는 적합하지 않다는 한계가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0078135호(2003. 10. 08. 공개).
본 발명은 위와 같은 종래기술의 한계와 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, EVA를 주재료 성분으로 하되, 아파트 둥의 건축물 온도조건 즉, 약 섭씨 50~70의 온도가 장시간 지속되는 환경에서도, 물성을 급격한 변화 없이 제작시의 물성을 안정적으로 장시간 지속할 수 있으며, 특히 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)을 장시간 안정적으로 유지하여 지속할 수 있어서, 건축물의 완충재로서 유용하게 사용할 수 있는 EVA 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, EVA를 주재료 성분으로 하되, 종래 기술에서 사용하던 보조재료 성분인 LDPE의 전부 또는 일부를, LDPE보다 연화점이 높은 LLDPE로 대체함으로써 동탄성의 장기간 유지 성능이 더욱 향상되고 내열 유지성의 지속능력도 향상된 EVA 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 EVA 조성물은, 발포체로 제작하여 완충재를 제작하였을 때, 아파트 둥의 건축물 온도조건 즉, 약 섭씨 50~70의 온도가 장시간 지속되는 환경에서도, 물성을 급격한 변화 없이 제작시의 물성을 안정적으로 장시간 지속할 수 있게 되는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 EVA 조성물은, 발포체로 제작하여 완충재를 제작하였을 때, 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)을 장시간 안정적으로 유지하여 지속할 수 있으며, 두께의 변화가 적다는 장점이 있다.
더 나아가 또한 본 발명에 따른 EVA 조성물은 우수한 내열유지성을 가지고 있기 때문에, 완충재로 사용하기 위하여 발포체로 제작할 때, 발포과정에서 가장자리 부분이 파괴되는 현상이 완화되며, 따라서 발포체 제작시의 불량률을 크게 낮출 수 있게 되는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 EVA 조성물은, EVA 28~58중량%, LLDPE 10~40중량%, 필러(filer) 8~36중량%, ZnO 0.8~2.8중량%, 스테아르산(stearic acid) 0.4~2.4중량%, 발포제(Azodcarbonamide) 3~9중량% 및 가교제 0.3~1.3중량%를 포함하는 구성을 가진다. 특히, 본 발명의 EVA 조성물은, EVA 28~45중량%, LLDPE 18~26중량%, 필러(filer) 8~36중량%, ZnO 0.8~2.8중량%, 스테아르산(stearic acid) 0.4~2.4중량%, 발포제 3~9중량% 및 가교제 0.3~1.3중량%를 포함하는 것이 바람직한데, 이 경우 LDPE 3~17중량%를 더 함유할 수 있다.
LLDPE는 섭씨 100도 이상의 높은 연화점을 가지고 있으며, 가교구조도 LDPE보다 2배 이상이므로, 조성물에 혼합되었을 때 가교효과가 우수하며, 발포체의 형태로 제조하였을 때, 발포체의 물성 변화를 감소시키는데 큰 효과를 발휘한다. 본 발명에서 LLDPE는 10~40중량%로 함유되는데, 10중량% 미만으로 함유될 경우 최종적으로 만들어지는 조성물에 대한 성능개선효과가 미미하므로 10중량%이상 함유되어야 하며, 반면에 LLDPE가 40중량%를 초과하여 함유되는 경우 발포체가 과도한 동탄성을 보이게 되므로 40중량%이하로 함유된다. 본 발명의 EVA 조성물로 만들어진 발포체가 바람직한 물성을 보일 수 있게 하는 LLDPE의 최적 함유량 18~26중량%인데, 이 경우 LLDPE와 함께 LDPE가 3~17중량%로 함유된다.
본 발명의 EVA 조성물에서 필러(filer) 8~36중량%로 함유되는데, 필러로는 칼슘카보네이트(CaCO3) 및 크레이(clay) 중에서 선택된 하나 또는 2가지를 이용할 수 있다. 필러는 증진제로서의 기능을 발휘하게 되는데, 8중량% 미만으로 함유하게 되면 조성물의 제조원가가 과도하게 되는 문제가 생기게 될 뿐만 아니라 발포체에 대한 시트작업공정에서 표면이 깨끗하게 되지 못하는 단점이 있다. 반면에 필러가 36중량%를 초과하여 함유되는 경우 공정중에 롤(roll) 작업이 어렵다는 단점이 있다.
필러로서 칼슘카보네이트(CaCO3)를 사용하는 경우 칼슘카보네이트(CaCO3)는 8~22중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 만일 필러로서 크레이를 사용하는 경우 크레이는 14중량% 이하로 함유되는 것이 바람직한데, 크레이는 강성이 크기 때문에 크레이를 필러로 사용할 때 크레이가 14중량%를 초과하게 되면 발포체의 동탄성이 과도해지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 EVA 조성물에는 ZnO가 0.8~2.8중량%로 함유되는데, ZnO가 0.8중량% 미만으로 함유될 경우 본 발명의 EVA 조성물에서의 발포가 현저히 늦어지거나 정상발포가 이루어지지 않게 되는 문제가 생길 수 있으며, 반면에 2.8중량%를 초과할 경우 본 발명의 EVA 조성물을 이용하여 발포체를 만들 때 발포가 가류보다 지나치게 빨라지게 되어 발포되던 부분이 터지게 되고, 그에 따라 발포체 제품의 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 EVA 조성물에는 스테아르산(stearic acid) 0.4~2.4중량%로 함유되는데, 스테아르산이 0.4중량% 미만으로 함유될 경우 발포체에 대한 롤(roll) 작업 중에 발포체가 롤에 과도하게 부착되는 현상이 발생하게 되어 작업성이 저하되는 문제점이 있으며, 2.4중량%를 초과하여 함유될 경우 본 발명의 EVA 조성물을 이용하여 발포체를 만드는 발포과정에서 과도하게 물러져서 발포되던 부분이 터지게 되고 그에 따라 발포체 제품의 불량이 발생할 수 있다.
또한 본 발명의 EVA 조성물에서는 발포제(Azodcarbonamide)가 3~9중량%로 함유되는데, 발포체가 3중량% 미만으로 함유될 경우 발포가 매우 적어서 발포체 제조원가가 올라가게 되고 발포체의 동탄성도 과도하게 되는 문제점이 있으며, 반면에 9중량%를 초과하여 발포가 과도하게 되어 가열치수성능이 허용범위를 초과하게 되는 문제가 있다.
본 발명의 EVA 조성물에서 가교제는 0.3~1.3중량%로 함유되는데, 가교제가 0.3중량% 미만으로 함유될 경우 가교가 너무 늦어지게 되어 발포체로의 생산성 저하 및 발포체의 품질 저하의 문제가 발생하게 되고, 1.3중량%를 초과하여 함유될 경우 가류가 과도하게 이루어지게 되어 발포현상이 작아지거나 발포되던 부분이 터지게 되고 그에 따라 발포체 제품의 불량이 발생할 수 있다.
위와 같은 조성을 가지는 본 발명의 EVA 조성물은, 위에서 열거한 구성성분이 균일한 혼합 상태가 되도록 한 후, 발포과정을 거쳐서 발포체로 제작되며, 특히 발포체를 패드(Pad) 또는 시트 형상으로 성형하여 건축물의 완충재로서 사용하게 된다.
아래에서는 본 발명에 따른 EVA 조성물의 실시예와 비교예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 EVA 조성물의 물성을 확인하기 위하여 아래의 표 1과 같은 조성비로 본 발명의 실시예1, 2를 제조하고, 종래 기술에 따라 비교예1, 2를 제조하여, 실시예1, 2 및 비교예1, 2의 조성물을 이용하여 발포체를 패드 형태로 제작하였다.
조성 실시예1
(중량%)
실시예2
(중량%)
비교예1
(중량%)
비교예2
(중량%)
EVA 43 40 48 49
LDPE 0 10 20 21
LLDPE 25 18 0 0
필라 CaCO3 15 15 15 15
필라 clay 7 7 7 7
ZnO 1.8 1.8 1.8 1.8
스테아린산 1.4 1.4 1.4 1.4
발포제 6 6 6 4
가교제 0.8 0.8 0.8 0.8
<동탄성 및 그 변화의 측정>
실시예1, 2 및 비교예1, 2의 조성물을 이용하여 제작된 패드 형태의 발포체에 대해 기초동탄성을 측정하였으며, 섭씨 70도로 48시간 가온한 직후, 섭씨 70도로 48시간 가온한 후 상온상태(섭씨 22도 내지 26도의 온도 범위)에서 5분이 경과된 후, 및 섭씨 70도로 48시간으로 가온한 후 상온(섭씨 22도 내지 26도의 온도 범위)상태에서 20분이 경과된 후, 각각의 발포체에 대한 동탄성을 측정하였으며, 이를 이용하여 동탄성 변화율을 각각 측정하였다.
동탄성의 측정값 및 동탄성 변화율은 아래의 표 2와 같다.
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
기초동탄성 17 20.5 10.2 20
70도*48시간 가온 직후 15 18.5 5.5 12
변화율1 -12%
(적합)
-10%
(적합)
-46%
(부적합)
-40%
(부적합)
70도*48시간 가온 + 상온 5분 경과 후 16.5 20.5 9.1 16.7
변화율2 -3%
(적합)
0%
(적합)
-10.8%
(적합)
-16.5%
(적합)
70도*48시간 가온 + 상온 20분 경과 후 20 24 17 22
변화율2 18%
(적합)
17%
(적합)
66%
(부적합)
10%
(적합)
위의 표 2에서 <기초동탄성> 항목은 패드 형태의 발포체를 제작한 직후에 측정한 발포체의 동탄성을 의미하고, <70도*48시간 가온 직후>의 항목은 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 가온한 직후에 측정한 발포체의 동탄성을 의미하며, <70도*48시간 가온 + 5분 경과 후>의 항목은 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 동안 가온한 다음 상온에서 5분이 경과된 후에 측정한 발포체의 동탄성을 의미하고, <70도*48시간 가온 + 20분 경과 후>의 항목은 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 가온한 다음 상온에서 20분이 경과된 후에 측정한 발포체의 동탄성을 의미한다.
그리고 표 2에서 <변화율1>은 기초동탄성과 <70도*48시간 직후> 항목의 동탄성 값과의 차이를 기초동탄성으로 나눈 값으로서, 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 가온한 후에 측정하였을 때의 발포체 동탄성의 변화율을 의미한다.
이와 마찬가지로, 표 2의 <변화율2>는 기초동탄성과 <70도*48시간 가온 + 5분 경과 후> 항목의 동탄성 값과의 차이를 기초동탄성으로 나눈 값으로서, 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 가온하고 상온 5분 경과 후에 측정하였을 때의 발포체 동탄성의 변화율을 의미하며, 표 2의 <변화율3>은 기초동탄성과 <70도*48시간 가온 + 20분 경과 후> 항목의 동탄성 값과의 차이를 기초동탄성으로 나눈 값으로서, 패드 형태의 발포체에 대해 섭씨 70도로 48시간 가온하고 상온 20분 경과 후에 측정하였을 때의 발포체 동탄성의 변화율을 의미한다.
EVA 조성물을 이용하여 제작된 발포체의 패드의 경우, 동탄성의 변화는 -20% 내지 +20% 범위 내에 있어야 적합하다. 위의 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예1, 2의 경우, 시간이 경과된 후에도 동탄성의 변화가 적합한 범위 내에 있으나, 비교예1, 2의 경우 시간에 따른 동탄성의 변화가 적정 범위를 벗어나서 부적합한 상태에 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 EVA 조성물은 발포체로 제조하여 완충재를 제작하였을 때, 아파트 둥의 건축물 온도조건 즉, 약 섭씨 50~70의 온도가 장시간 지속되는 환경에서도, 물성을 급격한 변화 없이 제작시의 물성을 안정적으로 장시간 지속할 수 있게 되고, 특히 진동을 절연하고 음압을 흡수할 수 있게 되는 물성인 동탄성(動彈性)이 적절한 범위 내에서의 변화만을 보이면서 장시간 안정적으로 유지하여 지속할 수 있음이 확인되었다.
<가열치수변화 측정>
가열에 따른 치수의 변화 정도를 확인하기 위하여, 실시예1, 2 및 비교예1, 2의 조성물을 이용한 발포체를 패드 형태로 제작하였는데, 각각에 대해 4개의 시료를 제작하였다. 이렇게 제작된 총 16개의 발포체 패드 위에 무게 8kg의 하중판을 올려 놓았을 때의 두께 변화를 관찰하였다. 즉, 제작된 총 16개의 발포체 패드에 대해 가온을 하지 않은 상태에서 각각의 발포체 패드 위에 무게 8kg의 하중판을 올려 놓 직후 후 발포체 패드의 두께를 측정하고, 후속하여 발포체 패드를 섭씨 70도로 48시간 동안 가온한 후 상온(섭씨 22도 내지 26도의 온도 범위)에서 5분간 냉각시킨 상태에서의 발포체 패드 두께를 측정하였으며, 발포체 패드를 섭씨 70도로 48시간 4분 동안 가온한 후 상온(섭씨 22도 내지 26도의 온도 범위)에서 5분간 냉각시킨 상태에서의 발포체 패드의 두께를 측정하여, 가온 후의 발포체 패드 두께의 변화율과, 가온 후 시간이 경과함에 따른 발포체 패드 두께의 변화율을 각각 측정하였다.
측정된 치수(발포체 패드의 두께)의 변화율은 아래의 표 3과 같다.
Figure 112015021951828-pat00001
건축용 발포체 패드의 경우, 가열치수(두께)변화율은 -5%이내에 있어야 적합하다. 위의 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예1, 2의 경우에는 두께변화율이 모두 -5%보다 작아서 적합한 반면에 비교예1, 2의 경우는 모두 부적합한 것으로 측정되었다. 이와 같이, 본 발명에 따른 EVA 조성물은 발포체로 제조하여 완충재를 제작하였을 때, 가열치수변화율이 모두 허용치에 있으며, 따라서 하중이 작용하더라도 그 형상은 지속적으로 유지할 수 있게 되어 완충재로서의 기능을 안정적으로 발휘할 수 있게 됨을 확인할 수 있다.

Claims (4)

  1. 아파트 층간소음 완충재로 이용되는 발포체를 형성하기 위한 EVA 조성물로서,
    EVA 40중량%, LLDPE 18중량%, LDPE 10중량%, 필러(filler) 22중량%, ZnO 1.8중량%, 스테아르산(stearic acid) 1.4중량%, 발포제 6중량% 및 가교제 0.8중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 EVA 조성물
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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