KR19980087553A - 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방음벽용 패널에 관한 것이며, 알루미늄 박판(22)을 6각의 벌집 형상(24)으로 접착하여 형성된 알루미늄 허니콤(20); 다수의 오픈된 기포(32)를 가지는 발포 알루미늄으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤(20)의 일측면에 접착제 시트(50)로 접착된 발포 알루미늄 흡음판(30); 및 강판, 아연도금 강판, 알루미늄판, 또는 스테인리스 강판으로부터 선택되는 금속판으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤(20)의 타측면에 접착제 시트(50)로 접착된 차음재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널이 제공된다.
Description
(기술분야)
본 발명은 방음벽용 패널에 관한 것이며, 보다 상세하게는 허니콤 구조의 양면에 흡음판과 차음재를 적층하여 부착한 다층구조의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널에 관한 것이다.
(배경기술)
일상 주변에는 각종 기계 설비의 가동, 자동차, 철도, 지하철, 항공기 등 교통 수단의 운행, 중장비를 이용한 각종 공사, 또는 각종 음향 기기의 작동 등 여러 가지 요인에 의해 바람직하지 않은 소리, 즉 소음이 발생되기 마련이다. 이런 소음은 개인적으로는 난청, 두통, 불안감 등을 유발하여 건강을 해치는 요인으로 작용하고, 산업 현장에서는 열악한 작업환경을 조성하고 진동을 발생시켜 생산성의 저하와 제품의 품질저하를 야기한다.
따라서, 소음 유발원들은 가능한 한 적은 소음이 발생되도록 설계되어야 하고, 불가피하게 발생된 소음이라면 가능한 한 소음이 외부로 전파되는 것을 차단하는 조치가 필요하다.
이런 방음의 필요성은, 작업장, 도로변, 철도변, 공항주변, 건설현장, 중장비, 아파트나 사무실과 같은 공동 주거시설, 음악당이나 극장과 같은 공연장, 실내스포츠 시설, 및 각종 위락시설과 같은 거의 모든 주변 생활환경에 요구되고 있다.
통상적인 방음 방법으로서는, 흡음 또는 차음 성능이 있는 소재로 만들어진 각종 방음재를 사용하여, 방음벽, 방음 칸막이(partition), 방음실, 음향처리용 마감재 등과 같은 방음 구조물을 설치하므로써, 소음을 흡수하고 그 전파 경로를 차단하는 방법이 널리 사용되고 있다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 방음 소재로서는, 목재 또는 콘크리트와 같은 일반적인 건축 소재, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 또는 폴리에스터와 같은 합성수지재, 글래스울 또는 암면과 같은 무기 섬유재, 및 금속 타공판과 같은 금속재 등 여러 가지 소재를 단독 또는 복합한 것들을 들 수 있다.
방음재는 그 사용 장소와 용도에 따라 다소 차이는 있겠지만, 광범위한 주파수 영역에서의 우수한 흡차음성, 우수한 기계적 특성(내구성 등) 및 열적 특성(불연성, 난연성 등)을 구비하면서도, 제조 원가가 저렴하고 시공이 간편한 것이 바람직할 것이다.
도로변 등에 설치되는 방음벽으로 널리 사용되고 있는 알루미늄 소재의 방음벽은, 그 전면부를 갤러리 형상 또는 유공 구조로 가공 처리한 것으로서, 타공율이 낮아 상대적으로 소음의 반사가 심하여 방음성능이 양호하지 못할 뿐만 아니라 내구성과 강도가 떨어지고 쉽게 찌그러지거나 파손되는 문제점이 있다.
이런 알루미늄 방음벽은 흡음 성능을 가지도록 하기 위하여 내부에 흡음재인 글래스울이나 암면 등을 사용하여야 하는 바, 초기에는 이들 흡음재가 정위치에 유지되어 흡음 성능을 유지하지만 시간이 경과하면 비, 습기, 바람 등과 자체의 중량에 의해 아래로 흘러내려 흡음성능이 약화되고 그 수명이 극히 제한되는 단점이 있다.
또한, 알루미늄 방음벽의 이면에 도금 강판을 차음재 및 구조재로 부착한 것은, 장기적으로 도금 강판의 부식으로 인해 미관이 좋지 않게 되고 구조적인 강도가 떨어지는 단점이 있다.
알루미늄 방음벽은 방음을 위한 패널로서는 지나치게 무겁고 강도가 약하다. 따라서 알루미늄 방음벽을 시공할 때에는 H-빔 지주를 조밀한 간격(예, 2,000mm 간격)으로 배치하여 보강하여야 하므로 부자재가 상대적으로 많이 필요하며, 또한 토대(토목공사)를 튼튼하게 하여야 하므로 시공이 어렵고 공사비가 많이 소요된다.
한편, 목재 방음벽은 재료비 및 공사비가 많이 들고 유지보수가 힘들며 수명이 짧은 문제점이 있고, 합성수지 방음벽은 열에 약하여 화재에 취약하고 변형이 용이하므로 수명이 짧다는 문제점이 있고, 흡음성의 증가시키기 위한 목적으로 사용되는 글래스울이나 암면 등은 내구성이 좋지 않고 환경 오염의 원인으로 작용하는 문제점이 있으며, 금속 타공판은 자체의 흡음 성능이 없어 글래스울과 같은 다른 흡음재와 복합하여 사용하여야 하는 한계가 있고, 금속재를 제외한 종래의 방음재는 외관이 좋지 않고 거의 재활용이 불가능하여 폐기시 많은 쓰레기를 유발하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 종래의 방음벽용 패널이 지니는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 알루미늄 박판의 허니콤 구조와 발포 알루미늄을 이용하여, 방음성능이 양호하면서도 고강도 및 저중량이고 내구성이 우수한, 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 대형 제작이 가능하여, 부자재의 사용을 줄일 수 있고, 시공이 간단하며, 사후 관리 및 유지보수가 용이한, 반영구적인 수명의 방음벽용 패널을 제공하고자 하는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 일 예를 보여주는 부분 단면 사시도,
도2는 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 제조 방법을 보여주는 블록도,
도3은 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 다른 예를 보여주는 개략 단면도,
도4는 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10,10a,10b: 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널
20,20a,20b: 허니콤
30,30a,30b: 발포 알루미늄 흡음판
32: 오픈된 기포
40,40a: 차음재
50: 접착제 시트
상기한 본 발명의 목적은, 알루미늄 박판을 6각의 벌집 형상으로 접착하여 형성된 알루미늄 허니콤; 다수의 오픈된 기포를 가지는 발포 알루미늄으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤의 일측면에 접착제 시트로 접착된 발포 알루미늄 흡음판; 및 강판, 아연도금 강판, 알루미늄판, 또는 스테인리스 강판으로부터 선택되는 금속판으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤의 타측면에 접착제 시트로 접착된 차음재를 포함하는 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널에 의해 달성된다.
본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 알루미늄 박판으로 형성한 허니콤 구조의 양측면에 다수의 오픈된 기포를 가지는 발포 알루미늄 흡음판과 차음재를 각각 접착하여 적층 구조를 형성하므로써 양호한 방음 성능을 제공하고 있다. 즉, 알루미늄 허니콤 구조에 형성된 무수한 6각의 에어포켓의 공명 작용에 의해 500Hz 이하의 저주파 소음을 흡수하고, 발포 알루미늄 흡음판의 오픈된 기포의 작용에 의해 중고주파의 소음을 흡수하는 한편, 차음재의 작용으로 음파의 전달을 차단하고 있다.
또한, 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 알루미늄 허니콤 구조를 중심에 사용하므로써 방음벽용 패널의 강도를 향상시키고 있다. 즉, 얇은 알루미늄판을 접착하여 형성한 무수한 6각 기둥의 벌집 구조인 허니콤을 방음벽용 패널의 중심에 사용하므로써, 무수히 많은 I-형상의 기둥이 발포 알루미늄 흡음판과 차음재 사이를 지지하도록 하여 구조적으로 강도를 향상시키고 있다.
또한, 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 대부분의 재질을 경금속인 알루미늄으로 형성함과 아울러, 전체 용적 중 97% 이상을 에어포켓이 점유하고 있는 허니콤과 90% 이상을 기포가 차지하고 있는 발포 알루미늄 흡음판을 주 소재로 사용하므로써, 방음벽용 패널의 경량화를 도모하고 있다.
따라서, 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 양호한 흡차음 성능을 발휘하면서도 고강도와 저중량을 유지할 수 있으며, 이로써 대형 규격의 제품으로 생산할 수 있어서 그 시공이 용이하고 시공비용을 절감할 수 있다. 즉 기존의 방음벽용 패널을 대략 2M 간격으로 H-빔 지주를 설치하여야 방음벽용 패널의 하중을 지탱할 수 있으나, 본 발명의 방음벽용 패널은 최대 6M까지 지주 없이 시공할 수 있다.
또한, 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 그 수명이 반영구적이고, 표면의 강도가 뛰어나 충격에 강하며, 유해물질이나 분진의 발생이 없고 부식에 강할 뿐만 아니라, 재활용이 가능하다.
또한, 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 굴곡 및 절단 가공이 용이하므로, 사각형, 삼각형, 원형, 타원형, U형 등 원하는 형상으로 제작할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널을 구체적으로 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명의 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도1은 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 일 예를 보여주는 부분 단면 사시도, 도2는 도1의 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 제조 방법을 보여주는 블록도, 도3은 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 다른 예를 보여주는 개략 단면도, 도4는 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도1과 도2를 참조하여 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널의 구조와 제조방법을 설명하면, 본 방음벽용 패널(10)은 허니콤(20)의 양측면에 발포 알루미늄 흡음판(30)과 차음재(40)를 각각 접착제 시트(50)로 부착한 적층 구조를 기본 구조로 되어 있다.
중앙의 알루미늄 허니콤(20)은, 알루미늄 박판(22)을 6각의 벌집 형상(24)으로 접착하여 형성한 것으로써, 알루미늄 박판이 수겹으로 적층되어 있는 블록 상태의 덩어리로 되어 있는 알루미늄 허니콤 코어를 절단, 재단, 및 팽창하여 제작한다.
알루미늄의 허니콤 코어로부터 알루미늄 허니콤(20)의 제조는 공지의 공정에 따른다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이, 먼저 알루미늄 박판(22)이 수겹으로 적층되어 있는 알루미늄 허니콤 코어(26)를 적당한 크기로 절단한다. 이때 절단된 선단의 평활도가 잘 유지되도록 하여야 하고, 절단력이나 열에 의한 변형, 절단날에 의한 흠집 등이 발생하지 않도록 주의하여야 하며, 특히 열에 의해 코어가 엉키지 않도록 하여야 한다.
절단된 허니콤 코어는 제품의 크기에 맞게 재단한 후에 팽창에 의해 벌집 형상의 허니콤 구조를 형성한다. 이때 균일한 힘을 가하여 6각 구조의 벌집형상이 정확하게 형성되도록 하여야 하며 불완전하게 팽창되는 일이 없도록 하여야 한다.
본 발명의 방음벽용 패널(10)에 사용되는 알루미늄 허니콤(20)의 규격은, 방음벽용 패널(10)이 사용되는 장소와 필요한 방음 성능에 따라 절절히 선택되며, 예를 들어 6각의 벌집 형상(24)의 대각선 길이를 6-50mm로 하고, 두께(높이)를 10-200mm 정도로 자유롭게 할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
알루미늄 허니콤(20)의 일측 표면에 부착되는 발포 알루미늄 흡음판(30)은, 알루미늄을 발포 가공하여 다수의 오픈된 기포(32)를 형성시킨 것이다. 오픈된 기포(32)를 가지는 발포 알루미늄 흡음판은, 히터와 교반기가 구비된 주형에 알루미늄 금속을 넣어 용융하고, 증점제(viscosity increasing agent)를 투입하여 적정 점도를 유지한 다음, 발포제를 첨가하여 기포를 형성시키는 공지의 알루미늄 발포 공정으로 발포 알루미늄을 제조한 후에, 이 발포 알루미늄을 압연하여 폐쇄 상태의 기포를 오픈된 기포로 변환시키는 방법으로 제조한다.
본 발명에서 오픈된 기포의 의미는 발포 알루미늄에 형성되어 있는 기포들이 폐쇄되어 있는 것이 아니라 개방되어 있음을 의미한다. 통상적인 방법에 의해 제조되는 발포 알루미늄의 기포는 대부분이 폐쇄되어 각각의 기포가 하나의 밀폐공간을 형성하고 있다. 폐공간의 기포를 가지는 발포 알루미늄은 기포가 음파를 흡수하는 작용을 충분히 발휘하지 못하기 때문에, 본 발명이 목적하는 충분한 흡음 성능을 나타내지 못한다. 따라서 본 발명에서는 발포 알루미늄을 압연기로 가볍게 압연하므로써 폐쇄된 기포를 터트려서 오픈된(개방된) 기포로 변환시킨다.
발포 알루미늄을 압연하여 폐쇄 상태의 기포를 오픈된 기포로 변환시키는 것은, 예를 들어 폐쇄된 기포를 가지는 발포 알루미늄 패널을 그 두께가 20-30%로 감축될 정도로 발포 알루미늄을 두께 방향으로 가압하므로써 이루어진다. 압연량(rolling reduction)은 발포 알루미늄 패널의 용도, 두께 등에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 다만 지나치게 압연량을 크게 함으로써 기포가 압착되어 없어지지 않도록 하여야 한다. 이렇게 제조된 발포 알루미늄 흡음판은, 오픈된 기포를 다수 포함하는 다공질이 되며, 총체적의 90%이상이 기포로 된 초경량의 흡음성 패널이 된다.
본 발명의 방음벽용 패널(10)에 사용되는 발포 알루미늄 흡음판(30)의 규격 역시, 방음벽용 패널(10)이 사용되는 장소와 필요한 방음 성능에 따라 절절히 선택할 수 있다.
허니콤(20)의 타측 표면에는, 차음재(40)가 접착된다. 본 차음재(40)는 예를 들어 0.3-2mm의 강판, 아연도금 강판, 알루미늄판, 스테인리스 강판 등이 사용되며, 소음의 전파를 차단하는 차음재로서의 기능과 마감재로서의 기능을 자진다. 외부에 노출되는 차음재(40)의 표면에는 각종 페인트를 도장하거나 불소수지 또는 법랑을 코팅하므로써 장식적인 효과를 제공함과 함께 부식이 방지되도록 할 수 있다. 도1의 구체예는 차음재(40)로서 불소수지를 코팅한 알루미늄판을 사용한 예를 나타내는 것이다.
본 발명의 방음벽용 패널(10)은, 알루미늄 허니콤(20)의 양면에 발포 알루미늄 흡음판(30)과 차음재(40)를 접착하므로써 완성된다.
접착에 앞서 발포 알루미늄 흡음판(30)을 세척하여 불순물을 제가하는 것이 접착성을 좋게 하는 데 바람직하며, 세척 방법으로서는 물이 담긴 조에 발포 알루미늄 흡음판(30)을 침지하여 초음파를 가하므로써 진동에 의해 불순물을 제거하는 방법을 사용할 수 있다. 세척된 발포 알루미늄 흡음판(30)은 세척과정에서 잔류하는 수분을 완전히 제거하기 위해 자연건조하기 보다는 건조로와 같은 가열로에서 건조시키는 것이 바람직하다(도2 참조).
본 발명에 사용될 수 있는 접착제로서는, 부재 사이에 충분한 접착력을 제공할 수 있는 것이라면 특히 제한되지 않지만, 허니콤(20)에 접착 기면이 충분하지 아니하므로 에폭시계 접착제와 같은 열경화성 접착제를 천에 입힌 접착제 시트(50)를 사용하므로써 접착력을 향상시키는 것이 바람직하다.
또한, 접착제 시트(50)로 알루미늄 허니콤(20)의 양면에 발포 알루미늄 흡음판(30)과 차음재(40)를 접착한 후, 120℃ 내지 250℃의 온도에서 대략 2시간 정도 프레스(60)로 가압하면서 접착제를 경화시키는 것이, 보다 완전한 접착을 위해 바람직하다. 가압시에는 전체의 표면에 균일한 힘이 가해지도록 하며, 너무 큰 힘이 가해져서 허니콤 구조나 발포 구조가 찌그러지지 않도록 하여야 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명의 방음벽용 패널을 방음벽으로 사용하는 경우, 발포 알루미늄 흡음판(30)의 오픈된 기포(32)의 작용으로 소음, 특히 중고주파음이 흡수되고(기포가 폐쇄되어 있을 경우에는 충분한 흡음 효과를 나타내지 못한다), 알루미늄 허니콤(20)에 있는 에어포켓의 공명작용에 의해 500hz이하의 저주파음이 흡수되며, 또한 차음재(40)의 작용으로 소음의 전파가 차단되므로, 광범위한 주파수 영역에서 효과적으로 소음을 흡수 및 차단할 수 있다.
도1을 참조하여 설명한 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널(10)이 본 발명에 따른 방음벽용 패널의 기본 구조이지만, 필요에 따라 이 기본 구조에 알루미늄 허니콤, 발포 알루미늄 흡음판, 또는 차음재를 추가로 접착하여 방음벽용 패널의 방음 성능이나 강도를 보강할 수 있다.
도3은 도1의 방음벽용 패널(10)을 기본으로 하여 차음재(40)가 위치하는 쪽에 알루미늄 허니콤(20a)과 차음재(40a)를 추가로 접착한 방음벽용 패널(10a)을 도시한 것이며, 여기에서 차음재(40)는 강판이고 차음재(40a)는 불소 코팅한 알루미늄판이다. 이와 같은 방음벽용 패널(10a)의 구성에 따라 그 강도와 흡차음 성능을 더욱 좋게 할 수 있다.
도4의 방음벽용 패널(10b)은 도1의 방음벽용 패널(10)을 2중 구조로 형성한 것으로서, 도1의 방음벽용 패널(10)의 차음재(40) 쪽에 알루미늄 허니콤(20b)과 발포 알루미늄 흡음판(30b)을 순차로 접착하여 이루어진 것이며, 여기에서 차음재(40)는 강판이다. 본 방음벽용 패널(10b)은 공연장과 같이 고도의 음향처리를 요하는 곳의 방음벽으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 도로, 철도, 고속철도, 전철, 공항, 건물, 자동차, 선박, 공장, 음향 건축물, 체육관 등 각종 소음방지를 요하는 장소와 장치에 방음벽으로 사용될 수 있으며, 특히 본 발명의 방음벽용 패널을 도로나 철로 등의 방음벽으로 시공하는 경우, 오픈된 기포를 구비한 발포 알루미늄이 담쟁이 덩굴과 같은 덩굴성 식물이 의지할 수 있는 지지대로서 작용할 수 있으므로, 방음벽을 이들 덩굴성 식물로 조경할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널은, 광범위한 주파수 영역, 특히 500hz이하의 저주파음의 소음방지에 효과가 좋으며, 저중량 고강도의 패널로서 대형화가 가능하여 시공 및 보수가 간단하고 그 비용이 저렴하게 소요되며, 분진의 발생이 없는 등 공해 유발요인이 적고 재활용이 가능하며, 불연성이기 때문에 화재시 유독가스를 방출하지 않는 등의 장점이 있다.
Claims (3)
- 알루미늄 박판을 6각의 벌집 형상으로 접착하여 형성된 알루미늄 허니콤; 다수의 오픈된 기포를 가지는 발포 알루미늄으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤의 일측면에 접착제 시트로 접착된 발포 알루미늄 흡음판; 및 강판, 아연도금 강판, 알루미늄판, 또는 스테인리스 강판으로부터 선택되는 금속판으로 형성되어 있고, 상기 알루미늄 허니콤의 타측면에 접착제 시트로 접착된 차음재를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널.
- 제1항에 있어서, 상기 차음재가 위치하는 쪽에, 추가의 알루미늄 허니콤과 금속 차음재가 접착제 시트에 의해 순차적으로 더 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널.
- 제1항에 있어서, 상기 차음재가 위치하는 쪽에, 추가의 알루미늄 허니콤과 발포 알루미늄 흡음판이 접착제 시트에 의해 순차적으로 더 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 허니콤-발포 알루미늄 방음벽용 패널.
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