KR102399682B1 - 층간소음 저감 및 난연성 기능을 갖는 건축용 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

층간소음 저감 및 난연성 기능을 갖는 건축용 패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축용 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 친환경성이 우수하면서도, 층간소음 저감 및 불연성 등의 기능성이 우수한 건축용 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

층간소음 저감 및 난연성 기능을 갖는 건축용 패널 및 이의 제조방법{ Architectural panel having inter-floor noise reduction and flame-retardant function and manufacturing method thereof}
본 발명은 건축용 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 친환경성이 우수하면서도, 층간소음 저감 및 난연성 등의 기능성이 우수한 건축용 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현대 사회의 건축물은, 토지의 활용도를 극대화하기 위하여 복수의 공간을 상하로 분리 구획하는 다층구조로 형성된다. 그리고, 복수의 공간을 분리 구획하는 벽체와 슬라브는 이들 각각의 공간이 독립적인 환경을 유지할 수 있도록 하는 기본적인 요건을 필요로 한다.
복수층으로 이루어진 연립주택, 다세대 주택 및 아파트와 같은 공동주택에서 발생하는 충격음은 바닥과 벽을 통해서 인접세대로 전달된다. 이러한 충격음은 작은 물건의 낙하나 가구의 이동 시 바닥에 가해진 충격에 의해서 발생하는 경량 충격음과, 어린이가 달릴 때와 같이 무거운 충격에 의해 발생하는 중량 충격음으로 구분되어지며, 견고한 콘크리트 또는 콘크리트 철골구조를 통해서 인접세대에 손쉽게 전달되어 문제가 된다.
특히, 우리나라의 공동주택의 경우 대부분 슬라브층, 슬라브 상부의 단열층, 경량콘크리트 또는 기포콘크리트층, 난방 코일층 및 마감 몰탈층을 포함하는 온돌바닥구조로 이루어지는 것으로, 상기 단열층을 단열의 용도 이외에 일정정도의 바닥충격음을 차단하는 효과가 있는 발포성 폴리스티렌(스티로폴)으로 사용함으로 서 별도의 소음 차단재를 사용하지 않고 시공이 이루어지는 것이 일반적이다.
일례로써, 이러한 충격음을 차단하기 위해 대한민국 실용신안등록 제0402807호에서는 층간소음을 차단하는 바닥구조에서 발포폴리에틸렌층 사이에 타공층이 형성된 발포폴리에틸렌시트층과, 폴리프로필렌 중공판층을 형성하여 바닥 구조에 다수의 중공부를 형성하여 충격음의 전달을 차단시키고자 하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 차음 시공은 경량화와 단열성의 확보에 대하여는 충족하지만, 실질적인 소음 발생자가 진동 소음의 크기를 자각할 수 없다는 문제점과, 시차에 의해 전달됨에 따라 일정시간 길게 소음이 발생하는 문제점이 내재되어 있어서, 층간소음의 저감에 대한 효과는 여전히 미미한 실정이다.
뿐만 아니라, 소재의 측면에서도 현재까지는 폐타이어 또는 폐합성수지 등 환경오염을 유발하는 소재를 재활용하고 있어 그에 따른 이차적인 환경적 피해의 위험도 있다.
대한민국 실용신안등록 제0402807호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 소재의 조합과 다층의 적층 구조를 통하여 충격 흡수 및 완충 효과를 증대시키면서도 패널 자체의 내구성과 강도를 향상시킬 수 있는 층간소음 저감용 건축용 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 친환경 바인더와 세라믹 성분, 재활용성이 우수한 소재의 사용을 통하여 환경 친화적 특성과 고 난연성을 함께 갖는, 층간소음 저감용 건축용 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 폐 섬유를 포함하는 제1 섬유층; 상기 제1 섬유층 상에 위치하고, 폐 골판지를 포함하는 제1 종이층; 및 상기 제1 종이층 상에 위치하고, 고무를 포함하는 제1 고무층;을 포함하는 제1 차음층; 및 고무를 포함하는 제2 고무층; 상기 제2 고무층 상에 위치하고, 폐 골판지를 포함하는 제2 종이층; 및 상기 제2 종이층 상에 위치하고, 폐 섬유를 포함하는 제2 섬유층;을 포함하는 제2 차음층;을 포함하는 차음층을 포함하고, 상기 제2 차음층은 상기 제1 차음층 상에 위치하되, 상기 제1 차음층 및 상기 제2 차음층의 두께비는 1 : 1 인 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널에 의해 달성될 수 있다.
상기 차음층의 일면 이상의 표면에는, 상기 기능성 조성물로 코팅된 기능성 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 기능성 코팅층은 난연성 및 새집 증후군 저감 특성을 발휘하는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 조성물은, 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모, 맥반석, 규조토, 질화붕소, 펄라이트, 질석, 탈크 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 분말 혼합물인 세라믹 난연 성분 20 내지 35 중량%; 및 휘발성 유기화합물 제거 및 흡착 성분 20 내지 35 중량%;을 포함하고, 잔량으로 용매와 결합제, 점증제를 포함하는 기타 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폐섬유는, 천연섬유, 합성섬유, 재생섬유, 카본섬유 또는 이들의 조합들을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 폐섬유는, 포플린, 데님 및 타월을 1: 1.3~1.6 : 1.4~1.7의 중량비로 혼합한 면섬유 100 중량부에 대하여, 폴리에스테르 섬유 130 내지 200 중량부와 아세테이트 섬유 50 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폐 골판지는, 평량이 50g/m2 내지 70 m2 이고, 잉크반점이 15 개수/㎡ 이하이면서, 중금속 함량이 10 ppm 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 종이는 평량이 20g/m2 내지 30 m2 이고, 인열강도는 15 내지 35mN·㎡/g이며, 파열강도는 1 내지 4kPa·㎡/g인 크라프트지 및 한지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 고무층 상에 상기 제2 고무층이 부착되어 형성되고, 상기 제1 고무층 및 상기 제2 고무층 사이에는, 지르코늄, 실리카겔, 산화알루미늄, 코디어라이트, 이산화티탄, 산화알루미늄마그네슘 및 이들의 조합에서 선택되는 1종 이상인 세라믹으로 이루어지고, 평균 지름이 0.5 내지 10 mm 인 구형의 볼 형상을 갖는 세라믹 비드를 다수 개 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 차음층 및 제2 차음층을 형성하기 위하여 적층된 각 층들의 사이에는 결합제를 포함하고, 상기 결합제는, 합성 바인더 성분, 친환경 바인더 및 세라믹 난연 성분을 0.5~0.8 : 1~1.5 : 0.3~0.6의 중량비로 혼합한 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적은, 폐 섬유를 포함하는 혼합물을 가공 및 성형하여 판상형의 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 각각 형성하는 단계; 폐 골판지를 포함하는 종이 혼합물을 가공 및 성형하여 제1 종이층 및 제2 종이층을 형성하는 단계; 고무 혼합물을 가공 및 성형하여 제1 고무층 및 제2 고무층을 형성하는 단계; 상기 제1 섬유층, 상기 제1 종이층 및 상기 제1 고무층을 차례로 적층한 제1 차음층을 형성하고, 상기 제1 섬유층, 상기 제2 종이층 및 상기 제2 고무층을 차례로 적층한 제2 차음층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 차음층 상에 상기 제2 차음층을 부착시켜 차음층을 형성하는 단계;를 포함하는 층간소음 저감용 건축용 패널 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 차음층을 형성하는 단계 이후에, 상기 차음층의 일면 이상의 표면 상에 기능성 코팅액 조성물을 도포한 후 건조 및 경화시켜 기능성 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 섬유층, 종이층, 고무층의 적층 구조와, 각 층을 형성하는 다양한 소재들의 최적의 물성의 조합을 통하여, 충격 흡수 및 완충 효과를 증대시키면서도 패널 자체의 내구성과 강도를 향상시킬 수 있는, 층간소음 저감용 건축용 패널을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 층의 소재로 재활용성이 우수한 소재와, 각 층의 적층 시에 결합제로 친환경 바인더와 세라믹 성분을 사용함으로써, 층간소음 저감 효과와 더불어 환경 친화적 특성과 고 난연성을 함께 갖는, 층간소음 저감용 건축용 패널을 제조할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 건축용 패널의 제조방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 폐섬유를 포함하는 제1 섬유층; 상기 제1 섬유층 상에 위치하고, 폐골판지를 포함하는 제1 종이층; 및 상기 제1 종이층 상에 위치하고, 고무를 포함하는 제1 고무층;을 포함하는 제1 차음층; 및 고무를 포함하는 제2 고무층; 상기 제2 고무층 상에 위치하고, 폐골판지를 포함하는 제2 종이층; 및 상기 제2 종이층 상에 위치하고, 폐섬유를 포함하는 제2 섬유층;을 포함하는 제2 차음층;을 포함하고, 상기 제2 차음층은 상기 제1 차음층 상에 위치하되, 상기 제1 차음층 및 상기 제2 차음층의 두께비는 1 : 1 인 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널을 제공한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 층간소음 저감용 건축용 패널의 제조방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다. 도 1을 참조하여 상기 건축용 패널에 대하여 보다 구체적으로 설명할 수 있다.
첫번째로, 폐섬유를 포함하는 제1 섬유층을 형성할 수 있다. 상기 제1 섬유층은 소음 차단 효과가 우수하고, 충격에 대한 흡수 및 완충 효과를 함께 발휘할 수 있다.
먼저, 폐섬유를 수거 및 선별하여 폐섬유 혼합물을 얻을 수 있다. 상기 폐섬유는, 섬유 제조 과정에서 발생하는 폐섬유 및 일반 소비자로부터 발생하는 폐섬유를 모두 포함하는 총괄적인 개념으로서, 출처에 상관없이 섬유로서의 일반적 용도가 종료된 섬유를 의미하며, 예컨대, 천연섬유, 합성섬유, 재생섬유, 카본 섬유 또는 이들의 조합들을 포함하는 것일 수 있으며, 이외에도 공지된 모든 섬유를 사용하는 것이 가능하다.
상기 천연섬유는, 예를 들어, 면, 마, 모, 견 또는 이들의 조합을 포함하는 섬유일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 면 섬유는 가장 많이 사용되는 섬유로서 포플린, 광목, 옥양목, 융, 데님, 코듀로이, 타월, 소 창, 우단 등의 면직물일 수 있다. 마 섬유는 1년생 마식물의 줄기나 엽맥, 과실 섬유 등에서 얻는 섬유를 통칭한다. 모 섬유는 면양의 털을 뽑아 제조한 섬유를 통칭한다. 견 섬유는 뽕을 먹고 자라는 누에고치로부터 뽑 아낸 실로 만든 섬유를 통칭한다.
상기 합성섬유는, 나일론, 아크릴, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 이들의 조합들을 포함하는 섬유일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나일론 섬유는 폴리아미드로부터 합성된 고분자 섬유를 통칭한다. 폴리에스테르 섬유는 석탄이나 석유를 원료로 하여 작은 단위의 분자를 길게 결합, 합성하여 만든 섬유를 통칭한다.
아크릴 섬유는 석탄과 석유의 제조 공정과정에서 얻어지는 물질을 이용하여 만든 섬유로서 아크릴로니트릴 (Acrylonitrile :AN)(-CH2-CH{CN}-)을 함유하는 합성섬유를 통칭한다. 폴리우레탄 섬유는 폴리에테르와 메틸렌 디페닐이소시아네이트를 중합하여 용융방사한 것으로 알코올기(-OH)와 이소시안산기(-NCO)의 결합으로 우레탄 결합이 포함되어 있는 합성섬유를 통칭한다.
상기 재생섬유는, 예를 들면, 레이온, 아세테이트 또는 이들의 조합들을 포함하는 섬유일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다. 레이온 섬유은 1904년 영국 Courtaulds Fiber Inc에 의해 상업화에 성공한 섬유 및 이로부터 유래한 다양한 합성섬유를 통칭한다. 아세테이트 섬유는 셀룰로오스 섬유로서, 면 씨앗에서 분리한 잔털의 린터와 목재 펄프를 통칭하는 개념이다.
상기 폐섬유 혼합물은, 일례로, 포플린, 데님, 타월의 혼합물인 면섬유와 폐플라스틱을 재생 처리하여 얻어진 폴리에스테르 섬유, 아세테이트 섬유 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 폐섬유 혼합물은, 상기 포플린, 데님 및 타월을 1: 1.3~1.6 : 1.4~1.7의 중량비, 구체적으로, 1 : 1.4 : 1.6의 중량비로 혼합한 면섬유 100 중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 섬유 130 내지 200 중량부, 구체적으로, 130 내지 180 중량부와, 상기 아세테이트 섬유 50 내지 80 중량부, 구체적으로, 50 내지 65 중량부를 혼합한 것일 수 있다.
상기 폐섬유 혼합물은 가공 및 성형의 단계를 거쳐 판상형의 제1 섬유층을 제조할 수 있다. 이때, 상기 가공은 상기 폐섬유 혼합물을 일정한 크기로 자르는 절단 공정과 및 타면기를 사용하여 섬유를 솜 형태가 되도록 풀어주는 타면 공정일 수 있다. 상기 성형은 예를 들어, 가압 롤러 등의 가압 성형기와 같은 통상의 장치를 사용하여 판상형의 형태로 제작하는 것일 수 있다. 상기 가공 및 성형의 방법에 대하여는 크게 제한되지 않고, 통상의 분야에서 사용되는 공지된 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
두번째로, 폐골판지를 포함하는 제1 종이층을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 종이층은 상기 제1 섬유층의 일면 상에 부착되어 위치할 수 있다. 이로써, 상기 제1 섬유층과 함께 소음을 효과적으로 차단하면서 충격 흡수의 효과를 발휘하고, 재질의 견고성으로 인하여 패널 자체의 강도와 내구성을 높일 수 있다.
상기 제1 종이층은 평량이 80g/m2 이하, 구체적으로, 평량이 50g/m2 내지 70 m2 이고, 잉크반점이 15 개수/㎡ 이하이면서, 골판지 폐지 내의 중금속 함량이 10 ppm 이하인 폐골판지를 포함할 수 있다.
상기 제1 종이층은, 상기 폐골판지 외에 크라프트지, 한지 또는 이들의 조합인 종이재료를 더 포함할 수 있다. 상기 종이재료는, 평량이 50g/m2 이하, 구체적으로, 평량이 20g/m2 내지 30 m2 이고, 인열강도는 15 내지 35mN·㎡/g이며, 파열강도는 1 내지 4kPa·㎡/g인 것을 사용할 수 있다.
일례로써, 상기 제1 종이층은 상기 폐골판지, 크라프트지 및 한지를 모두 포함하는 것일 수 있으며, 이들을 순서에 관계없이 적층하여 예를 들어, 가압 롤러를 사용하여 얇은 판상형의 형태로 성형하여 제조될 수 있다. 제조된 상기 제1 종이층은 상기 제1 섬유층의 일면 상에 결합제를 사용하여 부착하되, 이때, 상기 결합제는, 친환경 바인더를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 결합제는, 통상적으로 사용되는 합성 바인더 성분, 상기 친환경 바인더 및 세라믹 난연 성분을 포함할 수 있다. 상기 합성 바인더 성분, 상기 친환경 바인더 및 상기 세라믹 난연 성분은 0.5~0.8 : 1~1.5 : 0.3~0.6의 중량비, 구체적으로, 0.7 : 1.2 : 0.45의 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 합성 바인더 성분은, 통상의 바인더 성분, 예를 들어, 아크릴계 결합제, 우레탄계 결합제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 아크릴계 결합제는 부틸 아크릴산에스트(Buthyl acrylate), 메타크릴산메틸(methyl methacrylate), 메타아크릴 아마이드(2-hydroxy ethyl methacrylate), 폴리초산비닐(PVAc:polyvinyl-acetate), 폴리비닐피롤리돈(PVP:polyvinylpyrrolidone) 중 어느 하나 이상의 조합으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 친환경 바인더는, 송진, 밀기울의 풀, 녹말, 설탕, 셀룰로오스, 해조류 유래 알긴산 나트륨, 달걀의 난백, 아교, 천연 옻 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 일례로써, 상기 친환경 바인더는, 송진, 밀기울의 풀, 설탕 및 알긴산 나트륨의 혼합물일 수 있다.
상기 세라믹 난연 성분은, 일라이트 분말, 규조토 분말, 맥반석 분말의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
세번째로, 제1 고무층을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고무층은 상기 제1 종이층의 상부면에 부착되어 위치할 수 있다. 상기 제1 고무층은, 우수한 탄성을 가져 충격 흡수 및 완충 효과를 극대화시키고, 상기 제1 종이층과 상기 제1 섬유층과 함께 다양한 소재들의 견고한 결합을 통하여 차음층의 내구성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제1 고무층은 고무를 포함하되, 상기 고무의 재료는 탄성을 나타내는 고무 성분으로써 통상의 건축 분야에서 사용되는 공지된 고무 성분이라면 크게 제한되지는 않는다.
상기 제1 고무층은 상기 제1 종이층의 상부면, 구체적으로는 상기 제1 섬유층이 결합된 면과 반대면 상에 상기 결합제를 사용하여 부착하여 형성될 수 있다. 상기 결합제는 상기 제1 종이층의 설명에서 서술한 것과 동일하다.
이로써, 상기 제1 섬유층, 상기 제1 섬유층 상에 형성된 제1 종이층 및 상기 제1 종이층 상에 형성된 제1 고무층을 포함하는 제1 차음층을 제조할 수 있다. 이때, 상기 제1 섬유층 및 제1 종이층의 두께와 상기 제1 고무층의 두께는 1 : 1의 비율을 가지는 것이 바람직하다.
네번째로, 제2 섬유층, 제2 종이층, 제2 고무층을 각각 형성할 수 있다. 상기 제2 섬유층, 제2 종이층, 제2 고무층의 제조방법과 소재 및 두께비에 대하여는, 전술된 제1 섬유층, 제1 종이층, 제1 고무층 각각의 설명과 동일할 수 있다.
상기 제2 고무층, 상기 제2 고무층 상에 위치하는 제2 종이층 및 상기 제2 종이층 상에 위치하는 제2 섬유층을 포함하는 구조를 형성할 수 있으며, 이러한 구조는 제2 차음층일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 차음층은 상기 제1 차음층 상에 부착되어 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제1 섬유층, 상기 제1 종이층, 상기 제1 고무층, 상기 제2 고무층, 상기 제2 종이층 및 상기 제2 섬유층의 순서대로 적층된 구조를 형성할 수 있다. 이러한 적층구조는, 다양한 소재의 차음, 완충 기능을 갖는 소재들을 샌드위치 방식으로 교차하여 결합시킴으로써 소음 차단, 충격 흡수 및 완충 효과를 극대화시키면서도, 패널 자체의 내구성과 강도를 높일 수 있다.
특히, 상기 제1 고무층 및 상기 제2 고무층이 서로의 표면이 맞닿아 부착되면서 전체 고무층이 높은 두께를 가지며 패널의 중앙부에 위치하도록 함으로써, 충격 흡수 및 완충 효과를 더욱 증대시키면서도, 하나의 고무층이 두껍게 형성되는 것보다 두 개의 고무층이 적층되어 높은 강도를 나타낼 수 있도록 한다.
경우에 따라서, 상기 제1 고무층 및 상기 제2 고무층 사이에는 세라믹 비드층을 포함할 수도 있다. 상기 세라믹 비드층은 다수 개의 세라믹 비드들이 고무층들 사이에 위치하되, 세라믹 비드들이 촘촘하게 배치되는 것이 아닌, 다수 개의 세라믹 비드들이 사이사이에 빈 공간을 형성하면서 다공성의 그물 형상으로 성기게 배치되는 것일 수 있다. 이로써, 상기 세라믹 비드층은 상기 고무층의 탄성을 충분히 유지하여 우수한 완충 역할을 기대할 수 있으면서도 높은 강도를 함께 유지하는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 세라믹 비드층은 적당한 강도를 갖는 공지된 기술의 세라믹 비드를 사용할 수 있으며, 그 종류에 크게 제한되지는 않는다. 예컨대, 지르코늄, 실리카겔, 산화알루미늄, 코디어라이트, 이산화티탄, 산화알루미늄마그네슘 및 이들의 조합에서 선택되는 1종 이상인 세라믹으로 이루어지고, 평균 지름이 0.5 내지 10 mm 인 구형의 볼 형상을 갖는 세라믹 비드를 사용할 수 있다. 그러나, 세라믹 소재 및 형상에 대하여는 이에 제한되지는 않는다.
상기 제1 차음층 상에 상기 제2 차음층이 형성된 차음층의 구조는, 구체적으로는 상기 제1 고무층 및 상기 제2 고무층이 서로의 표면 상에 상기 결합제를 사용하여 부착하여 형성될 수 있다. 상기 결합제는 전술된 설명과 동일하다.
상기 제1 차음층 및 상기 제2 차음층의 두께비는 1: 1이 바람직하다. 전술한 두께비는 고무층의 탄성에 의한 충격 흡수 및 완충 효과와, 사이에 배치된 종이층의 견고성에 의한 강도 향상의 효과가 균형을 이루어 패널의 안정성을 확보하도록 할 수 있다.
다섯번째로, 상기 차음층의 외부 표면에는 기능성 코팅층이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 차음층 및 제2 차음층의 적층 구조인 차음층은 예컨대, 직육면체의 형상을 가지되, 상기 기능성 코팅층은 상기 차음층의 일면 이상의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 기능성 코팅층은 상기 차음층의 전면의 표면에 형성되거나, 상기 제1 섬유층의 표면과 상기 제2 섬유층의 표면에만 형성될 수도 있다.
상기 기능성 코팅층은, 난연성 및 새집 증후군 저감 특성을 발휘하는 것일 수 있다. 상기 기능성 코팅층은 상기 차음층의 일면 이상의 표면 상에 기능성 코팅용 조성물을 코팅한 후 건조 및/또는 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 기능성 코팅용 조성물은, 세라믹 난연 성분 20 내지 35 중량%, 새집 증후군 저감 물질, 즉, 휘발성 유기화합물 제거 및 흡착 성분 20 내지 35 중량%와 잔량으로 용매와 결합제, 점증제 등의 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 난연 성분은, 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모, 맥반석, 규조토, 질화붕소, 펄라이트, 질석, 탈크 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 분말 형태일 수 있다. 일례로써, 상기 세라믹 난연 성분은, 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모 및 맥반석의 분말 혼합물일 수 있다.
상기 휘발성 유기화합물 제거 및 흡착 성분은 활성탄 및 제올라이트의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 건조 및 경화의 방법은 통상의 분야에서 사용되는 공지된 기술에 따라 수행될 수 있다.
여섯번째로, 상기 기능성 코팅층이 형성된 상기 차음층을 포함하는 층간소음 저감용 패널을 제조할 수 있다. 상기 패널은 통상적인 건축물 제작 분야에 있어서, 건축물의 층간에, 구체적으로는 슬라브의 상부에 설치되는 것으로, 그 규격은 특별히 제한된 크기를 가질 필요는 없으며, 필요에 따라 적절한 크기와 형상으로 재단되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1 차음층 및 제2 차음층은 적층시킨 후에, 예를 들어, 금형에 넣고, 가압 성형하여 압착시키는 등의 통상적인 패널 제조방법을 통하여, 패널의 형상으로 제작할 수 있다. 그러나, 패널의 제조에 있어서 그 방법에 대하여는 이에 제한되지 않는다.
바람직하게는 단위 규격, 보다 바람직하게는 가로(W) 30 내지 70㎝, 세로(L) 30 내지 70㎝의 범위 이내가 되도록 성형될 수 있으며, 이때, 가로(W)와 세로(L)는 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다. 상기 층간소음 저감용 패널의 규격은 가장 바람직하게는 가로(W) 50㎝, 세로(L) 50㎝의 크기를 갖도록 성형될 수 있다. 이렇게 단위 규격을 갖도록 본 발명에 따른 건축물 층간소음 저감용 패널을 성형함으로써 현장에서 필요에 따른 개수를 설치하여 사용할 수 있으며, 생산, 유통 및 보관이 용이하도록 할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
섬유층 제조
포플린, 데님 및 타월을 1 : 1.4 : 1.6의 중량비로 혼합한 면섬유 100 중량부에 대하여, 폴리에스테르 섬유 150 중량부와, 아세테이트 섬유 60 중량부를 혼합한 폐섬유 혼합물을 준비하였다. 이어서 혼합물을 절단 및 타면하고, 가압 롤러를 사용하여 판상형의 섬유층을 2개 제작하였다.
종이층 제조
평량이 50g/m2 내지 70 m2 이고, 잉크반점이 15 개수/㎡ 이하이며,중금속 함량이 10 ppm 이하인 폐골판지와, 평량이 20g/m2 내지 30 m2 이고, 인열강도는 15 내지 35mN·㎡/g이며, 파열강도는 1 내지 4kPa·㎡/g인 크라프트지와 한지를 준비한 다음, 이들을 차례로 적층하여 가압 롤러를 사용하여 판상형의 종이층 2개를 제작하였다.
고무층 제조
시판되는 건축용 고무를 준비한 다음, 가압 롤러를 사용하여 판상형의 고무층 2개를 제작하였다.
차음층 제조
제1 섬유층, 제1 종이층, 제1 고무층을 적층하여 제1 차음층을 제조하였으며, 각 층 사이에는 합성 바인더 성분(아크릴계), 친환경 바인더(송진, 밀기울의 풀, 설탕 및 알긴산 나트륨의 혼합물) 및 세라믹 난연 성분(일라이트, 규조토 및 맥반석의 혼합물)을 0.7 : 1.2 : 0.45의 중량비로 혼합한 결합제를 사용하여 부착시킬 수 있다.
상기와 동일한 방법으로, 제2 고무층, 제2 종이층 및 제1 섬유층을 적층하여 제2 차음층을 제조한 후, 상기 제1 차음상 상에 제2 차음층을 적층시켰다. 이때, 제1 차음층과 제2 차음층의 두께비는 1 : 1로 하였다.
이어서, 공지된 방법을 사용하여 슬라브 상부에 설치되는 층간소음용 패널 형상으로 제작하였다.
[실시예 2]
후술되는 내용을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 패널을 제조하였다.
상기 차음층의 전면의 표면 상에 기능성 코팅액을 코팅한 후 건조 및 경화하여 기능성 코팅층을 제조하였다. 상기 기능성 코팅액은 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모 및 맥반석의 분말 혼합물 30 중량%, 활성탄 및 제올라이트 분말 혼합물 20 중량%와 잔량으로 용매와 결합제, 점증제 등의 기타 첨가제를 포함한다.
[실시예 3]
후술되는 내용을 제외하고는 전술한 실시예 2과 동일한 방법으로 패널을 제조하였다.
제1 고무층 및 제2 고무층 사이에 지르코늄, 산화알루미늄, 코디어라이트 및 이산화티탄의 혼합 세라믹 성분으로 구성된 세라믹 비드를 흩뿌린 다음, 고무층들을 결합시켰다.
[비교예 1]
후술되는 내용을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 패널을 제조하였다.
상기 섬유층들을 포함하지 않고, 종이층과 고무층만으로 차음층을 제조하였다.
[비교예 2]
후술되는 내용을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 패널을 제조하였다.
상기 종이층들을 포함하지 않고, 섬유층 및 고무층만으로 차음층을 제조하였다(섬유층 상에 고무층을 형성함).
[비교예 3]
후술되는 내용을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 패널을 제조하였다.
제1 차음층 및 제2 차음층의 두께비를 1.5 : 1 로 하였다.
<실험예 1: 휨 강도 측정>
실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예 1 내지 3 의 패널을 대상으로, 휨강도를 측정하였다. 제조된 패널들을 각각 두께 3 mm로 절단하여 시편을 제조하고, 이를 KS F 2159-1를 사용하여 휨 강도를 측정하였다. 측정된 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112021143198193-pat00001
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 패널의 경우 비교예들에 비하여 우수한 휨 강도를 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 실시예 3의 강도가 가장 우수한 것으로 확인되었다.
<실험예 2: 난연성 측정>
실시예 1 내지 실시예 3의 패널과 종래의 층간소음 저감용 패널을 대조군으로 하여 이들을 대상으로, 난연성을 측정하였다. 제조된 패널들을 각각 두께 3 mm로 절단하여 시편을 제조하고, 이를 KS F 5660-1에 의거하여 콘칼로리미터 시험법을 통해 난연성을 측정하였다.
가열 개시 후 5 분간 총방출열량(total heat release, THR)과 최대열방출률 (peak heat release rate, HRR)을 측정하였고, 이를 하기 표 2에 기재하였다. 이 때, 콘히터의 복사열은 50 kW/m 2 ± 1 kW/m 2 , 배출유량은 0.024 m 2 /s ± 0.002 m 2 /s로 설정하고 유지하였으며, 총방출열량이 8 MJ/m 2 이하 이고, 최대열방출률이 10 초 이상 연속으로 200 kW/m 2를 초과하지 않으며, 가열 후 시험체를 관통하는 균열, 구 멍, 및 용융이 없는 경우, 난연 재료(난연 3급)의 특성을 만족하는 것으로 평가하였다.
Figure 112021143198193-pat00002
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 패널의 경우 대조군에 비하여 우수한 난연 특성을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 기능성 코팅층을 포함하는 실시예 2 및 3의 난연성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 한편, 실시예 1은 기능성 코팅층을 포함하지 않으나, 각 세부 층 사이에 포함된 바인더 성분 내 난연 성분에 의해 대조군에 비하여 우수한 난연특성을 발휘하는 것으로 해석된다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (10)

  1. 폐 섬유를 포함하는 제1 섬유층; 상기 제1 섬유층 상에 위치하고, 폐 골판지를 포함하는 제1 종이층; 및 상기 제1 종이층 상에 위치하고, 고무를 포함하는 제1 고무층;을 포함하는 제1 차음층; 및
    고무를 포함하는 제2 고무층; 상기 제2 고무층 상에 위치하고, 폐 골판지를 포함하는 제2 종이층; 및 상기 제2 종이층 상에 위치하고, 폐 섬유를 포함하는 제2 섬유층;을 포함하는 제2 차음층;을 포함하는 차음층을 포함하고,
    상기 제2 차음층은 상기 제1 차음층 상에 위치하되, 상기 제1 차음층 및 상기 제2 차음층의 두께비는 1 : 1 인 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차음층의 일면 이상의 표면에는, 기능성 조성물로 코팅된 기능성 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 기능성 조성물은, 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모, 맥반석, 규조토, 질화붕소, 펄라이트, 질석, 탈크 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 분말 혼합물인 세라믹 난연 성분 20 내지 35 중량%; 및 휘발성 유기화합물 제거 및 흡착 성분 20 내지 35 중량%;을 포함하고, 잔량으로 용매와 결합제, 점증제를 포함하는 기타 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 기능성 코팅층은 난연성 및 새집 증후군 저감 특성을 발휘하는 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폐섬유는, 천연섬유, 합성섬유, 재생섬유, 카본섬유 또는 이들의 조합들을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 폐섬유는, 포플린, 데님 및 타월을 1: 1.3~1.6 : 1.4~1.7의 중량비로 혼합한 면섬유 100 중량부에 대하여, 폴리에스테르 섬유 130 내지 200 중량부와 아세테이트 섬유 50 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폐 골판지는, 평량이 50g/m2 내지 70 m2 이고, 잉크반점이 15 개수/㎡ 이하이면서, 중금속 함량이 10 ppm 이하인 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 종이는 평량이 20g/m2 내지 30 m2 이고, 인열강도는 15 내지 35mN·㎡/g이며, 파열강도는 1 내지 4kPa·㎡/g인 크라프트지 및 한지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고무층 상에 상기 제2 고무층이 부착되어 형성되고,
    상기 제1 고무층 및 상기 제2 고무층 사이에는, 지르코늄, 실리카겔, 산화알루미늄, 코디어라이트, 이산화티탄, 산화알루미늄마그네슘 및 이들의 조합에서 선택되는 1종 이상인 세라믹으로 이루어지고, 평균 지름이 0.5 내지 10 mm 인 구형의 볼 형상을 갖는 세라믹 비드를 다수 개 포함하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감용 건축용 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차음층 및 제2 차음층을 형성하기 위하여 적층된 각 층들의 사이에는 결합제를 포함하고,
    상기 결합제는, 합성 바인더 성분, 친환경 바인더 및 세라믹 난연 성분을 0.5~0.8 : 1~1.5 : 0.3~0.6의 중량비로 혼합한 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널.
  9. 폐 섬유를 포함하는 혼합물을 가공 및 성형하여 판상형의 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 각각 형성하는 단계;
    폐 골판지를 포함하는 종이 혼합물을 가공 및 성형하여 제1 종이층 및 제2 종이층을 형성하는 단계;
    건축용 고무를 준비한 다음, 가압 롤러를 사용하여 판상형의 고무층으로 성형하여, 제1 고무층 및 제2 고무층을 형성하는 단계;
    상기 제1 섬유층, 상기 제1 종이층 및 상기 제1 고무층을 차례로 적층한 제1 차음층을 형성하고, 상기 제1 섬유층, 상기 제2 종이층 및 상기 제2 고무층을 차례로 적층한 제2 차음층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 차음층 상에 상기 제2 차음층을 부착시켜 차음층을 형성하는 단계;를 포함하는 층간소음 저감용 건축용 패널 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차음층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 차음층의 일면 이상의 표면 상에 기능성 코팅액 조성물을 도포한 후 건조 및 경화시켜 기능성 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 차음층의 일면 이상의 표면에는, 기능성 조성물로 코팅된 기능성 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 기능성 조성물은, 일라이트, 황토, 옥, 참숯, 흑운모, 맥반석, 규조토, 질화붕소, 펄라이트, 질석, 탈크 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 분말 혼합물인 세라믹 난연 성분 20 내지 35 중량%; 및 휘발성 유기화합물 제거 및 흡착 성분 20 내지 35 중량%;을 포함하고, 잔량으로 용매와 결합제, 점증제를 포함하는 기타 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 기능성 코팅층은 난연성 및 새집 증후군 저감 특성을 발휘하는 것을 특징으로 하는, 층간소음 저감용 건축용 패널 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3059702U (ja) * 1998-12-08 1999-07-13 ウッドメイク工業株式会社 建材用遮音パネル
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