KR101837501B1 - 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 층간 차음재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층간 차음재에 관한 것으로, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 동탄성계수 및 잔류변형량이 최소화 되고, 열안정성이 우수하여, 층간 충격 및 소음을 흡수하는데 용이하며, 하중 및 고온에도 변형이 최소화되는 효과가 있다.

Description

폴리에스테르 수지 발포체를 포함하는 층간 차음재{Interfloor Noise Proofing Material Containing Polyester Resin Foam}
본 발명은 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 초래할 수 있다.
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 충격과 소음을 흡수하여, 분산 및 소진시키기 위한 차음재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
종래기술의 공동주택의 건물바닥면의 구조는 바닥 슬래브층, 기포 콘크리트층, 마감몰탈층, 온돌용파이프, 바닥장식재로 구성되어 있으며 건물벽면은 콘크리트 벽면으로 구성되어, 상부층에서 발생하는 사람의 보행 및 진동에 의한 중량음 소음이나, 사람의 말소리나 외부의 전달 소리에 의한 경량음 소음이 하부층으로 전달되는 것을 최소화 하기 위하여, 건물바닥면의 바닥 슬래브층과 기포 콘크리트층의 사이에 차음재가 설치되어 사용되고 있다.
기존에는 층간 차음재 및 완충재의 시공 시 동탄성계수가 100 MN/m3 이하의 단단한 재질이 사용된 반면, 현재는 층간소음을 줄이기 위해 이보다 동탄성 계수 40 MN/m3 이하의 소프트한 재질이 적용되고 있는 실정이다. 이러한 재질의 변화는 차음재 및 완충재 상부에 경량기포와 몰탈 및 생활 하중이 적용되었을 때 처짐 또는 균열과 같은 시공 하자를 유발할 수 있다.
이러한 종래 기술에 사용되는 차음재는 스치로폼(EPS) 또는 에틸비닐아세테이트(EVA), 고무 재질의 기재가 주로 사용되고 있으나, 상기와 같은 차음재는 스치로폼(EPS) 차음재의 경우 손실되는 열이 최소화되어 보온 및 단열효과에서 우수하고, 경량음이나 중량음 소음이 상기 기재의 재질로 인한 차음 효과가 우수하여, 상부층에서 발생되는 소음이 하부층으로 전달 되지 않는 장점이 있으나, 난방을 할 경우 열안정성이 불량하여 치수변화가 일어나고, 성능이 저하가 되어 층간 차음 효과가 떨어지는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 에틸비닐아세테이트(EVA) 또는 고무 재질의 기재와, 상기 기재의 하부에 반원형 또는 타원형 형태의 적층부가 구비되어 바닥 슬래브층에 접촉되는 접촉 면적을 최소화 시켜 소음을 방지하는 구성의 차음재가 있으나, 이 또한 어느 정도의 효과는 있으나 만족할 만한 소음방지 효과를 가져 오지는 못하고 있으며, 상부층의 바닥면에서 전달되는 하중에 의해 적층부의 외형이 변형 됨에 의한 차음재의 파손과, 하중이 미지지되어 사용이 곤란한 문제점이 발생되고 있다.
따라서, 보다 효과적으로 소음 전달이 방지 되며, 잔류변형량이 최소와 되고, 열안정성 및 동탄성계수가 향상되어, 고온에서 변형이 적고 충격의 흡수가 용이한 구성의 차음재 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
미국공개특허 제2006-0191223호.
본 발명의 목적은, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함하며, 잔류변형량이 최소화되고, 열안정성 및 동탄성계수가 향상된 층간 차음재를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
폴리에스테르 수지 발포체를 포함하며,
잔류변형량이 KS F 2873을 기준으로 10 % 이하이고,
동탄성계수가 KS F 2868을 기준으로 1 내지 40 MN/m3인 층간 차음재를 제공한다.
본 발명에 따른 층간 차음재는, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 동탄성계수 및 잔류변형량이 최소화 되고, 열안정성이 우수하여, 층간 충격 및 소음을 흡수하는데 용이하며, 하중 및 고온에도 변형이 최소화되는 효과가 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 층간 차음재의 구조도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명에서 "중량부"란 성분간 중량 비율을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 층간 차음재를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 층간 차음재는,
폴리에스테르 수지 발포체를 포함하며,
잔류변형량이 KS F 2873을 기준으로 10 % 이하이고,
동탄성계수가 KS F 2868을 기준으로 1 내지 40 MN/m3일 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 폴리에스테르 수지 발포체는 압축 강도 등의 기계적 물성이 뛰어나며, 구체적으로는 압축 강도가 20 내지 300 N/cm2, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2 일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 층간 차음재는 상기 범위의 높은 압축 강도를 가짐으로써, KS F 2873에 의거한 잔류변형량이 10 % 이하로 낮게 나타날 수 있다. 구체적으로 상기 잔류변형량은 0.01 내지 10 %, 0.05 내지 9.5 %, 1 내지 9 % 혹은 2 내지 8 % 일 수 있다. 잔류변형량이 상기 범위일 경우, 차음성능이 향상되면서도 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 동탄성계수가 KS F 2868을 기준으로 1 내지 40 MN/m3일 수 있으며, 구체적으로는, 2 내지 38 MN/m3, 3 내지 30 MN/m3 또는 5 내지 20 MN/m3일 수 있다. 층간 차음재의 동탄성계수가 상기 범위일 경우, 차음성능을 향상시키고, 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 층간 차음재는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 잔류변형량을 최소화 하고 열안정성을 높이는 동시에 동탄성계수를 최적 조건으로 유지하여 층간 충격흡수 및 차음 효과를 극대화 시킬 수 있다.
한편, 대한민국 정부에서 고시한 표준 바닥구조에서는 완충재의 물성에 대한 기준 항목 등이 있는데, 이들 중 바닥충격음 저감에 관련되는 동탄성계수는 그 기준을 40 MN/m3 이하로 정해 놓고 있다. 통상, 완충 소재의 고유진동수를 분석하여 소재가 갖는 동탄성계수와 손실계수를 구하게 되는데, 동탄성계수의 값이 작아지면 바닥충격음의 차단 효과가 커지고, 값이 크면 바닥충격음의 차단 효과가 떨어지게 된다. 따라서, 완충 소재의 동탄성계수 변화 정도와 정확한 수치의 확인은 바닥충격음 저감의 성능을 예측할 수 있는 중요한 항목이라 할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 동탄성계수를 효과적으로 저감시키기 위해, EPS(Expanded Polystyrene), PE(Polyethylene) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등의 소재를 더 포함할 수 있으며, 상기 소재를 고발포 시킬수록 동탄성계수(MN/㎥)는 저감 되고, 생산비용은 절감되는 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 흡음성 평가시 0.3 (NRC) 이상, 0.3 내지 1.0 또는 0.35 내지 0.8 범위의 흡음성을 달성할 수 있다. 동시에 본 발명에 따른 층간 차음재는, 차음성 평가시 10 (dB) 이상의 차음, 15 내지 80 또는 18 내지 40 범위의 차음 효과를 달성할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 층간 KS M ISO 4898에 따른 가열 후 치수 안정성이 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
|V1-V0| /V0 x 100 ≤ 5%
상기 수학식 1에서,
V0 및 V1은 각각 KS M ISO 4898에 따른 가열 후 치수 안정성에 따른 측정 전 및 측정 후의 층간 차음재의 체적(mm3)을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 가열 후 치수 안정성이 KS M ISO 4898을 기준으로 5% 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, KS F 5660-1을 기준으로 총방출열량이 8 MJ/m2 이하일 수 있고, 구체적으로는 0.01 내지 8 MJ/m2, 1 내지 7.5 MJ/m2 혹은 3 내지 7 MJ/m2 일 수 있다. 본 발명에 따른 층간 차음재는, 상기 범위의 총방출열량을 가짐으로써, 열안정성이 향상되고, 고온에서도 변형이 최소화되는 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 난연성이 KS F 4724를 기준으로 2급 이상일 수 있다. 난연 등급이 상기 등급일 경우, 준불연 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 층간 차음재는 상기 범위의 총방출열량 및 난연등급을 가짐으로써 고온에서도 안정적으로 형태를 유지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 수지 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 층간 차음재는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 갖는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 우수한 단열특성을 구현할 수 있다. 이를 통해, 본 상기 층간 차음재는 건축물의 바닥의 단열을 위해 건설 산업 등에 널리 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다.
구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고　이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다. 반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는 시공 용이를 위한 각종 첨가제를 소량 더 첨가하여 조성할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 바닥면 충격에 대한 완충재로는 폐타이어 분쇄물, 고무칩, EVA칩(Ethylene Vinyl Acetate Chip), 입상발포스틸렌폼 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이중에 폐자원 활용, 환경 문제 및 충격음 저감성능 등을 고려할 때 폐타이어 분쇄물 혹은 신발 등을 만들 때 발생하는 부산물 EVA를 분쇄한 칩 등을 이용할 수 있다.
하중안정재로는 플라이애쉬, 탄산칼슘, 탈크, 점토, 실리카, 마이카, 모래, 각종 플라스틱 분쇄물, 시멘트, 석고, 마그네시아, 황산마그네슘, 염화마그네슘 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이때 완충재 100 부피부에 대해 120 부피부 이하, 구체적으로는 0.5 내지 100 부피부로 혼합될 수 있다. 그 이유는 완충재만을 사용하면 역학적 안정성이 부족하여 층간 차음층을 두껍게 시공하는 것이 어렵고, 하중안정재를 완충재 입자간 공극을 채우고 남는 정도로 많이 사용하면 이에 비례하여 완충재의 양이 상대적으로 적어지기 때문에 충격저감 성능이 떨어지기 때문이다.
유기 또는 무기 결합재로는 불포화에스테르계 결합재, 폴리우레탄계 결합재, 에폭시계 결합재, 셀룰로오스계 결합재, 아크릴계 결합재, 페놀계 결합재, 초산비닐계 결합재, 라텍스계 결합재, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 등 각종 수지류와, EVA계 결합재, 인산알루미늄, 수산화염화알루미늄, 수산화염화마그네슘 및 규산나트륨 중 1종 이상을 사용할 수 있으며, 완충재 100 부피부에 대해 0.01 내지 10 부피부로 첨가할 수 있다. 그 이유는 이 범위를 초과하면 시공한 저감층에 사운드 브릿지 통로가 확대되는 현상이 나타나 충격에 대한 저감성능이 저하될 우려가 있기 때문이다.
본 발명에 따른 층간 차음재는 기타 첨가제로 경화촉진제, 계면활성제, 증점제, 지연제 및 항균제 등을 선택적으로 1종 이상 더 포함하여 조성될 수 있다.
경화촉진제는 결합재의 경화를 촉진시키는 것으로, 비닐아세테이트 및 에칠아세테이트 등으로부터 1종 이상을 선택하여 층간 차음재 전체의 2중량% 이내로 사용할 수 있다.
계면활성제는 작업시 슬러리의 분산성, 공기 연행 효과 및 윤활성 등의 물리적 성질을 향상시키기 위한 것으로, 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계 및 멜라민계 계면활성제 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 1.5 중량% 이내로 사용할 수 있다.
증점제는 재료 분리 방지를 위한 것으로, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메칠셀룰로오스, 폴리에칠렌옥사이드, 당류 및 팽윤성이 있는 점토류(벤토나이트, 규조토 등) 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 5 중량% 이내로 사용할 수 있다.
지연제는 충분한 작업시간을 부여키 위한 것으로, 동물성 단백질류 및 당류 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 2 중량% 이내로 사용할 수 있다.
항균제는 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 사용하는 것으로, 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급암모니아염계, 할로겐화술포닐필리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 크롤나프탈린류, 디하이드로아비에틸아민페타크페놀 및 펜타크롤라울렛트 등으로부터 1종 이상을 선택하여 층간 차음재 전체의 1 중량% 이내로 사용할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는,
단층의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 단층의 폴리에스테르 수지 발포체의 두께는, 10 내지 70 mm, 12 내지 60 mm, 15 내지 50 mm 또는 20 내지 30 mm 일 수 있다. 폴리에스테르 수지 발포체의 두께가 상기 범위일 경우, 건물 내부의 바닥재로써, 충격의 흡수를 용이하게 하는 효과가 있으며, KS F 2868에 의거한 동탄성계수가 5 내지 20 MN/m3 범위를 유지하도록 하는데 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 상기 폴리에스테르 수지 발포체가 2층 이상으로 접합되어 형성된 구조일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재는,
복수개의 폴리에스테르 수지 발포체가 동일 평면상에 접합배열된 구조일 수 있다.
이때, 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체는 일방향성을 가지고 배열된 구조일 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 발포체가 길이방향을 따라 평행하게 형성되어, 발포체의 각 측면이 서로 열 융착 또는 접착제에 의해 접착된 구조일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체는 1 m2 당 2개 내지 100개의 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 구조는 면상 접합된 다층의 폴리에스테르 수지 발포체가 접합면을 기준으로 수직 절단된 구조일 수 있다. 이때, 절단 간격은 3 mm 내지 50 mm 일 수 있다.
이때, 상기 층간 차음재의 두께는, 10 내지 70 mm, 12 내지 60 mm, 15 내지 50 mm 또는 20 내지 30 mm 일 수 있다. 층간 차음재의 두께가 상기 범위일 경우, 압축강도 및 열안정성을 동시에 향상시키며, 잔류변형량 및 동탄성계수를 최적의 범위로 유지하는데 용이하다.
상기, 일발향으로 배열된 다수의 폴리에스테스 수지 발포체는 각 발포체의 접합면을 용융시켜 접착되거나, 열 접합 방법을 통해 접합된 것일 수 있다. 또한, 접합은 상기 접합면에 통상의 접착제 등을 도포하여 접착시키는 방법을 수행할 수 있는데, 상기 접착제는 난연 등급을 인정받은 필름 형태의 접착제 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 면상 접합에 사용되는 접착제는 팽창흑연을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 접착제에 팽장흑연을 섞어서 접착면에 도포하여 사용할 수 있다. 만약, 팽창흑연을 섞은 접착제를 사용할 경우, 층간 차음재의 준불연 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 열 접합 방법을 사용할 경우에는 열로 인해 수지 발포체의 유해 성분이 제거되는 효과가 있다.
상기 일발향으로 배열된 다수의 폴리에스테스 수지 발포체는, 다수의 수지 발포체가 접합된 접합면이 더욱 견고하게 형성되어, 압축강도가 향상되기 때문에, 하중을 오랫동안 가하여도 변형을 최소화 할 수 있다. 구체적으로는 KS F 2873에 의거한 잔류변형량이 5 % 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재(100)는,
폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제1층(10); 및
복수개의 폴리에스테르 수지 발포체(30)가 동일 평면상에 접합배열된 구조의 제2층(20)을 포함하고,
잔류변형량이 KS F 2873을 기준으로 10 % 이하이며,
동탄성계수가 KS F 2868을 기준으로 5 내지 30 MN/m3일 수 있다.
본 발명에 따른 제2층은 폴리에스테르 수지 발포체가 일방향 압출로 길이방향을 따라 평행하게 형성된 구조일 수 있다. 또한, 제2층은, 수직으로 위치시킨 발포체 각 측면이 열 융착 또는 접착제에 의해 접착된 구조일 수 있다.
상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체(30)는 일방향성을 가지고 배열된 구조일 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 발포체가 길이방향을 따라 평행하게 형성되어, 발포체의 각 측면이 서로 열 융착 또는 접착제에 의해 접착된 구조일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체는 1 m2 당 2개 내지 100개의 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 구조는 면상 접합된 다층의 폴리에스테르 수지 발포체가 접합면을 기준으로 수직 절단된 구조일 수 있다. 이때, 절단 간격은 3 mm 내지 50 mm 일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제1층과 제2층은 동일한 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어질 수 있다. 또한, 제1층과 제2층은 서로 상이한 발포배율을 갖는 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어질 수도 있다.
도 1에 본 발명에 따른 층간 차음재(100)의 구성을 도시하였다. 도 1을 참조하면, 제1층(10)의 일면에 제2층(20)이 접합된 것을 볼 수 있다. 이때 접합은, 접합면을 용융시켜 접착하거나, 열 접합 방법을 수행할 수 있다. 또한, 접합은 상기 접합면에 통상의 접착제 등을 도포하여 접착시키는 방법을 수행할 수 있는데, 상기 접착제는 난연 등급을 인정받은 필름 형태의 접착제 등을 사용할 수 있다. 만약, 열 접합 방법을 사용할 경우에는 열로 인해 수지 발포체의 유해 성분이 제거되는 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 층간 차음재(200)는,
단층의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제1층(11); 및
복수개의 폴리에스테르 수지 발포체(31)가 동일 평면상에 접합배열된 구조의 제2층(21); 및
폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제3층(12)을 포함하며,
잔류변형량이 KS F 2873을 기준으로 9 % 이하일 수 있다.
이때, 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체(31)는 일방향성을 가지고 배열된 구조일 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지 발포체가 길이방향을 따라 평행하게 형성되어, 발포체의 각 측면이 서로 열 융착 또는 접착제에 의해 접착된 구조일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체는 1 m2 당 2개 내지 100개의 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 구조는 면상 접합된 다층의 폴리에스테르 수지 발포체가 접합면을 기준으로 수직 절단된 구조일 수 있다. 이때, 절단 간격은 3 mm 내지 50 mm 일 수 있다.
하나의 예로서, 제1층(11)과 제3층(12)은 동일한 폴리에스테르 수지 발포체일 수 있다.
본 발명에 따른 층간 차음재의 두께는, 평균 10 mm 내지 70 mm 일 수 있다. 구체적으로 본 상기 층간 차음재의 두께는 10 내지 60 cm, 15 내지 55 mm 또는 20 내지 40 mm 일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 제1층 및 제3층의 두께는, 각각 독립적으로 평균 1 mm 내지 20 mm 이고, 제2층의 두께는 평균 3mm 내지 50 mm 일 수 있다.
구체적으로 상기 제1층 및 제3층의 두께는, 각각 독립적으로 평균 1 내지 18 mm, 2 내지 15 mm 또는 5 내지 10 mm 일 수 있고, 제2층의 두께는, 평균 3 내지 50 mm, 5 내지 45 mm, 10 내지 40 mm 또는 15 내지 35 mm 일 수 있다. 본 발명에 따른 층간 차음재, 제1 차음층 및 제2 차음층의 두께가 상기 범위일 경우, 잔류변형량 및 동탄성계수를 최적의 범위로 유지하여, 층간 소음 및 충격을 최소화하는데 용이하다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 제2층은 폴리에스테르 발포체의 각 계면에 기능성 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제1층과 제2층의 계면은 기능성 첨가제를 포함할 수 있다. 이때, 사용가능한 기능성 첨가제로는, 경화촉진제, 계면활성제, 증점제, 지연제 및 항균제 등을 선택적으로 1종 이상 더 포함하여 조성될 수 있다.
경화촉진제는 결합재의 경화를 촉진시키는 것으로, 비닐아세테이트 및 에칠아세테이트 등으로부터 1종 이상을 선택하여 층간 차음재 전체의 2중량% 이내로 사용할 수 있다.
계면활성제는 작업시 슬러리의 분산성, 공기 연행 효과 및 윤활성 등의 물리적 성질을 향상시키기 위한 것으로, 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계 및 멜라민계 계면활성제 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 1.5 중량% 이내로 사용할 수 있다.
증점제는 재료 분리 방지를 위한 것으로, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메칠셀룰로오스, 폴리에칠렌옥사이드, 당류 및 팽윤성이 있는 점토류(벤토나이트, 규조토 등) 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 5 중량% 이내로 사용할 수 있다.
지연제는 충분한 작업시간을 부여키 위한 것으로, 동물성 단백질류 및 당류 등으로부터 1종 이상 선택하여 층간 차음재 전체의 2 중량% 이내로 사용할 수 있다.
항균제는 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 사용하는 것으로, 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급암모니아염계, 할로겐화술포닐필리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 크롤나프탈린류, 디하이드로아비에틸아민페타크페놀 및 펜타크롤라울렛트 등으로부터 1종 이상을 선택하여 층간 차음재 전체의 1 중량% 이내로 사용할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
1) 제1층 제조
수지 발포체를 제조하기 위해, 먼저 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 phr 을 압출성형기에 투입하여 200 ℃에서 용융하였고, 압출기 사이드피더를 이용하여 용융수지 내에 발포제로써 CO2를 PET 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 두께 10 mm로 압출 발포하여, 단층의 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제1층을 제조하였다.
2) 제2층 제조
제1층 제조방법과 동일한 방법으로 수지 발포체를 다수 제작하여, 면상 접합한 후 접합면을 기준으로 수직으로 평균 두께가 약 20 mm가 되도록 절단하여, 폴리에스테스 수지 발포체가 수직방향으로 배열된 구조인 제2층을 제조하였다.
3) 층간 차음재 제조
제2층 절단면에 폴리에스테르 접착 수지를 도포하고, 제1층을 접합하여, 본 발명에 따른 층간 차음재를 제조하였다. 이때, 층간 차음재의 평균 두께는 약 30 mm 였으며, 밀도는 45 Kg/m3였고, 상기 과정으로 제조된 층간 차음재(100)의 구조는 도 1에 도시하였다.
실시예 2
실시예 1의 과 동일한 방법으로 5mm 두께의 제1층 및 20mm 두께의 제2층을 제조한 후, 두 층을 접합하고, 제1층이 접합되지 않은 제2층의 일면에, 제1층과 동일한 방법으로 제3층을 제조하여, 접합하였다. 이때, 층간 차음재의 평균 두께는 약 30 mm 였으며, 밀도는 45 Kg/m3였고, 제조된 층간 차음재(200)의 구조는 도 2에 도시하였다.
비교예
PET가 아닌 발포폴리스티렌(EPS)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으며, 두께는 약 30 mm 였으며, 밀도는 25.4 Kg/m3였다.
실험예
실시예 1, 2 및 비교예의 물성을 평가하기 위해, 잔류변형량, 총발출열량, 동탄성 계수, 손실계수, 흡음성 및 차음성를 측정하였다. 측정방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
1) 잔류변형량 측정
KS F 2873 조건 하에서 잔류변형량을 측정하였다.
2) 가열후 치수 안정성
KS M ISO 4898 조건 하에서 가열 후 치수 안정성을 측정하였다. 이때, 층간 차음재의 측정 전 체적은 1 m3로 하였다.
3) 총방출열량 측정
KS F ISO 5660-1 조건 하에서 총방출열량을 측정하였다.
4) 동탄성계수 및 손실계수 측정
KS F 2868 조건 하에서 동탄성계수 및 손실계수를 측정하였다.
5) 흡음성 측정
KS F 2805 잔향실법 측정방법을 이용하여 0~10,000 Hz 의 흡읍률을 측정하고, NRC(noise reduction coefficient) 값을 산출하였다. NRC는 250, 500, 1,000 및 2,000 Hz에서의 흡음률 평균값을 나타내었다.
6) 차음성 측정
KS F 2862에 의거한 Apamat 측정장비를 활용하여 주파수 1~8,000 Hz의 투과손실 값을 구하였다. 비교를 위해, 8,000 Hz의 투과손실 값을 비교하였다.
측정항목 실시예 1 실시예 2 비교예
잔류변형량(%) 8 5 20
가열후 치수안정성 (%) 0.1 0 6.5
총방출열량(MJ/m2) 6.8 7 35
동탄성계수(MN/m3) 19 15 26.8
손실계수 0.1 0.1 0.1
흡음성(NRC) 0.3 0.4 0.2
차음성(dB) 20 20 15
상기 표 1에서 잔류변형량을 살펴보면, 실시예 1 및 2는 각각 8 % 및 5 %로 낮게 나타났으나, 비교예는 20 %의 결과를 보였다.
총방출열량은, 실시예 1 및 2의 경우, 모두 8 MJ/m2 이하로 측정되었으며, 이에 따라 난연성이 2급(준불연)으로 나타남을 알 수 있었다. 그러나, 비교예의 경우, 총방출열량이 35 MJ/m2로 매우 높게 나타났다.
동탄성계수는, 실시예 1 및 2의 경우, 각각 19 MN/m3 및 15 MN/m3 정도로 낮게 나타났다. 그러나, 비교예는 26.8 MN/m3 로 높은 결과를 보였으며, 이는 충격흡수가 용이하지 않다는 것을 나타낸다.
손실계수는 실시예 1, 2 및 비교예 모두 0.1로 나타났으나, 흠음 및 차음성능에서 실시예 1 내지 4의 경우 비교예보다 우수한 결과를 보였다.
따라서, 본 발명에 따른 층간 차음재는, 잔류변형량 및 총방출열량이 최소화 되어, 하중 및 고온에도 잘 견딜 수 있고, 동탄성 계수가 낮으므로, 충격의 흡수 및 층간 흡ㆍ차음에 용이하다는 것을 확인하였다.
100, 200: 층간 차음재
10, 11: 제1층
12: 제3층
20, 21: 제2층
30, 31: 폴리에스테르 수지 발포체

Claims (12)

  1. 폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제1층; 및
    수직으로 위치시킨 복수개의 폴리에스테르 수지 발포체 각 측면이 열 융착 또는 접착제에 의해 접착된 구조의 제2층을 포함하며,
    잔류변형량이 KS F 2873을 기준으로 10 % 이하이고,
    동탄성계수가 KS F 2868을 기준으로 1 내지 40 MN/m3인 층간 차음재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    층간 차음재는, KS M ISO 4898에 따른 가열 후 치수 안정성이 하기 수학식 1을 만족하는 층간 차음재:
    [수학식 1]
    |V1-V0| /V0 x 100 ≤ 5%
    상기 수학식 1에서,
    V0 및 V1은 각각 KS M ISO 4898에 따른 가열 후 치수 안정성에 따른 측정 전 및 측정 후의 층간 차음재의 체적(mm3)을 의미한다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    층간 차음재는,
    총방출열량이 KS F ISO 5660-1을 기준으로 8 MJ/m2 이하인 층간 차음재.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    층간 차음재는,
    폴리에스테르 수지 발포체로 이루어진 제3층을 더 포함하는 층간 차음재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제2층은, 폴리에스테르 수지 발포체가 일방향 압출로 길이방향을 따라 평행하게 형성된 구조인 층간 차음재.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    층간 차음재의 두께는, 평균 10 mm 내지 70 mm 인 층간 차음재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제1층의 두께는, 평균 1 mm 내지 20 mm 이고,
    제2층의 두께는, 평균 3 mm 내지 50 mm 인 층간 차음재.
  10. 제 5 항에 있어서,
    제3층의 두께는, 평균 1 mm 내지 20 mm인 층간 차음재.
  11. 제 1 항에 있어서,
    제2층은, 폴리에스테르 수지 발포체의 각 계면에 기능성 첨가제를 포함하는 층간 차음재.
  12. 제 1 항에 있어서,
    제1층과 제2층의 계면은 기능성 첨가제를 포함하는 층간 차음재.

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