KR200365683Y1 - 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 고안이 속하는 기술분야.

본 고안은 다층건물의 층간의 단열 및 소음 제거가 가능토록 하기 위한 것으로, 단열은 물론 차음과 흡음에 의한 소음제거가 가능토록 하면서도 경제성을 갖게 한 것이다.

나. 고안이 해결하려는 기술적 과제.

현재 다층건물에서의 층간의 소음을 해결하기 위한 방식으로는 대부분은 차음 또는 흡음을 사용하거나 차음과 흡음이 동시에 가능토록 하고 있으나 이러한 것들의 대부분은 경제성이 없다는 것이고, 특히 최근에 개정되어진 공동주택의 바닥충격음 기준설정에서 층간의 단열을 건축법상의 기준으로 적용토록 함으로서 별도의 단열을 위한 시공이 요구됨으로 더욱더 경제성을 상실하게 되는 것이다.

다. 고안의 해결방법의 요지.

따라서 본 고안은 성형시 습과 가스에 의하여 팽창되면서 복수의 셀구조를 갖는 스티로폴에 셀구조를 변화시킴으로서 단열은 물론 차음과 흡음도 우수하게 함으로서 층간의 단열은 물론 소음제거가 완전하게 가능토록 한 것이다.

라. 고안의 중요한 용도

다층건물의 층간의 단열과 소음제거.

Description

건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제 및 그 제조방법{A structural block for preventing noises and going adiabetic, and a method thereof}

본 고안은 건축물의 층간에 사용되는 단열과 차음 또는 흡음이 가능토록 된 구조제에 관한 것으로, 특히 단열성능이 우수한 스티로폴을 사용하여 단열과 차음은 물론 흡음이 우수하도록 한 스티로폴 등의 제조방법에 관한 것이다.

현재 소음의 제거는 차음과 흡음이 있으나 차음은 물체에 의한 음 전달의 차단이기 때문에 단위면적당의 질량이 클수록 또는 음의 주파수가 높을수록 음의 차단정도가 커지게 되는 것이고, 또한 흡음은 실내의 소음을 떨어트리기 위하여 사용되는 것으로 주로 다공질을 이용하여 구멍속의 공기가 음파로 진동하여 그 결과 생긴 마찰로 소리에너지를 열에너지로 바꾸게 하면서 흡수토록 하기 때문에 주로 공기층을 구비토록 하고 있는 것이다.

따라서 차음을 위하여는 통상 질량이 커다란 재질을 사용하여 방음벽을 구축함으로서 음이 외부로 나가지 못하도록 하고 있으나 이러한 것들은 단순한 차음에 불과하기 때문에 그 자체에서 발생된 충격에 의한 소음일 경우에는 차음이 불가능하다는 단점과 특히 이러한 것들은 단열이 불가능하다는 단점이 있고 경제성이 없다는 것이다.

따라서 이러한 차음과 동시에 공기층을 갖는 탄성체를 이용하여 흡음이 동시에 이루어지도록 하고 있으나 이러한 공기층이 진동에 의한 마찰에 의하여 진동의 소리가 공명 현상으로 인하여 자칫 더 큰 소음을 유발토록 할 수 있다는 단점이 있는 것이고 이러한 흠은도 결국에는 별도의 단열이 요구되어야 한다는 것이다.

따라서 최근에는 완충과 흡음이 가능한 소재를 중첩토록 함으로서 소음제거를 위한 차음과 흡음이 가능토록 한 것이 개발되고 있으나 그 재질의 특성상 고가이기 때문에 경제성이 없어 실질적인 사용이 불가능하고 이러한 것들은 모두 단열이 불가능하기 때문에 별도의 단열수단이 요구되어진다는 단점이 있는 것이다.

따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해소하기 위하여 단열 성능이 우수한 복수의 셀을 갖는 입자상의 스티로폴을 발포배율을 고배율로 발포하여 셀의 크기를 최대로 한 후 스팀이 서서히 통과될 경우에 서서히 압축을 진행하여 셀의 막이 고배율의 발포에 의하여 얇아지게 됨으로 파괴되어지도록 함으로서 공명현상을 방지토록 하고 더 많은 압축이 가능하게 됨으로서 흡음률을 상승토록 함은 물론 강도 및 밀도를 높여 단열은 물론 차음과 흡음 성능을 우수하게 한 것이다.

또한 이렇게 성형되는 판상의 스티로폴을 상판과 하판으로 구분하여 서로 대응되는 일측면에 서로 연결되어지는 요입되어지는 골을 형성하여 2장을 골이 대응되어지도록 하여 하나의 연결되어지는 통기로를 형성함으로서 흡음은 물론 차음과 단열이 우수하게 한 것이다.

도 1은 본 고안의 제조공정을 도시한 블록도.

도 2는 성형전 상태의 입자의 셀구조의 단면도.

도 3은 성형후의 입자의 셀구조의 단면도.

도 4는 상판과 하판이 중첩된 상태의 사시도

도 5는 상판과 하판의 중첩되어짐을 나타낸 분해사시도.

도 6 및 도7은 중첩된 상태의 단면도

도 8은 또 다른 압축판재의 구성을 나타낸 사시도.

도 9는 압축을 위한 성형기의 일실시 예의 개략도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

10: 압축판재 10a: 상판

10b: 하판 11: 골

12: 통기로 13: 요철부

14: 결합돌부 15: 결합요부

16: 차음시트 17: 외향턱

18: 내향턱 100: 셀

20: 성형기 21: 고정체

22: 작동체 23: 피스톤

이하 첨부된 도면에 의거 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 고안에서의 스티로폴은 석유화학제품으로 원명은 EPS(Expandable Poly-Styrene발포성폴리스틸렌)수지로 불린다.

원래는 Styrofoam-스티로폼,Styropor-스티로폴 등은 미국 및 독일의 EPS의 등록 상표이나 당업자간에 일반적으로 사용됨으로서 현재는 제품 명칭화 된 것이기 때문에 본 고안에서도 스티로폴이라 사용할 것이다.

먼저 스티로폴은 석유화학의 나프타에서 분해된 SM(Styrene-Monomer)의 중합 반응을 통해 PS를 얻게되고, 여기에 발포를 가능케하는 발포제(펜탄가스 등)가 주입되는 등, 여러 공정을 거쳐 입자상태의 Beed-Resin이 되며, 이것을 크기별로 선별하여 증기열(성형온도=108℃~116℃)에 의하여 일정한 압력에 의하여 팽창토록 가공한다.

이와 같이 스티로폴은 증기열을 가하면 펜탄가스 등에 의하여 쉽게 발포(팽창)되는데, 발포 시에 펜탄가스 등은 날라가게 되는 것이고, 이러한 것은 블록(Block)으로 성형하여 열선으로 일정한 두께로 절단하여 판재로 사용하거나 성형틀에 증기열을 통하게 함으로서 직접 발포토록 함으로서 다양한 형태의 형물로 가공하여 사용하는 것이다.

또한 통상 스티로폴은 저밀도이기 때문에 배율 또는 비중으로 표시하고 예시로 50배 발포 제품이면 비중은0.020㎤/g이 되며, 이는 스티로폴 체적이 100 이라면 98은 공기이고 2가 원료인 것이어서, 스티로폴등의 개개의 입자들을 현미경으로 보면 입자의 내부에는 막에 의하여 벌집구조와 같은 미세한 셀이 다수개 형성되어상기 막과 막의 사이에 셀에는 기공이 형성되어지는 것이다.

따라서 본 고안에서는 이러한 기공이 형성되는 하나의 독립되어진 셀 구조로 인한 소음의 공명현상을 방지하기 위하여 셀을 파괴토록 한 것이다.

이를 위하여 우선 발포배율을 50배에서 110배가지 의 고배율로 하고, 스팀의 온도도 대략 110℃±6℃의 범위에서 압력을 3kg/cm₂정도의 고암의 스팀압력으로 하는 것이고, 이런 조건에서 스팀이 성형기의 내부로 주입되어져 발포가 이루어질 경우에 성형기의 고정체의 내부로 작동체가 진입토록 되면서 성형기 내부의 체적의 변화를 가함으로서 고배율로 발포되어지는 입자들의 셀을 구성하는 막이 파괴되어지도록 한 것이다.

상기 작동체의 작동은 유압이나 공압을 이용하거나 또는 기계적인 방법으로 서서히 전진시키게 되는 것이고, 이러한 전진은 압축되어짐으로서 스팀에 의한 성형이 완료된 이후에 별도의 건조가 필요없게 됨으로 즉시 성형이 완료되어지는 것이다.

이러한 현상은 압축시키게 되면 성형시에 셀의 내부로 진입되어진 스팀이 성형이 완료되어지는 시점에서 스팀이 즉 수분이 강제적으로 빠지게 되면서 셀의 막에서 터짐이 발생되어지는 것이고 동시에 압축에 의하여 수분이 즉시 제거되어짐으로 건조가 완료되어 셀의 막이 터진상태에서 그대로 성형이 완료되는 것이다.

또한 이러한 증기의 진입이 용이토록 함으로서 막의 터짐을 유도하기 위하여 진공에 의하여 입자의 내부로 스팀이 좌우로 용이하게 투과되어지게 되는 것이고, 이러한 진공은 형태의 변형을 최대한 방지하면서 셀의 막에만 영향을 미치게 되는 것이다.

따라서 스팀이 성형기의 내부에서 좌우로 투과되면서 성형이 이루어지게 되는 것이고, 그 상태에서 성형기의 체적을 변화시키게 되면 성형되어진 스티로폴에 압축이 가해지면서 수분이 제거되어지면서 막은 파괴되어지게 되고 고배율로 팽창되어짐으로서 셀의 막이 최대로 얇아진 상태에서 압축이 가해짐으로 막이 쉽게 터짐이 발생되어지게 되는 것이고, 그 상태에서 스티로폴 등은 원하는 형태로 성형이 완료되는 것이다.

따라서 별도의 건조공정이 필요없게 되는 것이다.

이러한 셀의 막의 파괴는 소음의 진동이 입자내에서의 셀과 셀을 이동하게 되면서 소리에 의한 진동에너지가 열에너지로 소멸하게 되면서 공명현상을 방지하게 되는 것이다.

따라서 흡음률을 상승토록 함은 물론 파괴되는 셀의 조직이 치밀하게 밀착되어질 수 있게 됨으로 밀도를 증가시켜 차음 또한 우수하게 되는 것이다.

본 고안에서는 이러한 스티로폴 등을 성형할 경우에 일정한 압력하에서 성형할 경우에 사용되는 성형기는 고정체와 작동체로 구분하여 작동체가 고정체의 내부로 진입토록 되면서 증기에 의하여 압력 변화가 없지만 체적의 변화에 의하여 증기에 의하여 발포되어진 셀의 조직이 압축에 의하여 도는 증기의 강제 배출에 의하여 파괴되어지는 것이다.

통상 입자로 이루어진 표면에는 실질적으로 미세한 홀이 형성되어져 있어증기의 출입이 자유롭다는 것이고, 이러한 입자의 표면은 실질적으로 파괴가 안되는 것이고, 입자의 내부에 구성되어진 셀의 막들이 파괴되어지는 것이다.

이러한 압축되어진 압축판재를 고정체와 작동체에 의하여 성형할 경우에 압축판재를 단판으로 사용하거나 복수층으로 중첩토록 할 경우에는 압축의 정도에 따라 셀의 파괴정도가 변화되어짐으로 다양한 압축특성을 갖는 서로 다른 압축판재가 중첩되어지게 함으로 차음은 물론 흡음이 우수하게 되는 것이다.

이때 중첩되어지는 압축판재에는 각각 결합돌부와 결합요부를 형성토록 함으로서 맞물림에 의하여 간단하게 중첩이 가능토록 한 것이다.

이때에도 압축판재(10)를 상판(10a)과 하판(10b)으로 구현토록 한 후 상판과 하판의 각각의 대응되는 일면에 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 일정한 깊이로 요입되어지는 골(11)을 형성하고 상기 골(11)은 서로 연통되어지게 이루어지는 됨으로서 진동의 소음을 자연스런 유동에 의하여 소멸을 유도하게 되는 것이다.

이때 요입되어지는 골의 형상은 다양한 형태로 구현이 가능한 것이고 스티로폴 등을 원료로 증기로 형물로 성형이 가능한 범위에서 변화가 가능한 것이다.

또한 골(11)은 지그재그로 형성토록 하거나 지그재그가 굴곡지거나 각진 형태로 이루어질 수 있는 것이고, 이러한 골은 서로 교차되어지도록 할 수 있는 것이다.

이와 같이 형성된 골(11)은 서로 대응되는 압축판재(10)의 중첩에 의하여 하나의 밀폐되어지는 통기로(12)가 연결되게 형성되어지는 것이다.

이때의 통기로는 성형시 가해지는 압력(성형시 또는 성형후 가해지는 것을포함)에 의하여 다양한 형태로 변화가 가능한 것이다.

이때 압축판재(10)의 상판(10a) 상면에 즉 경량기포콘크리트가 덮어지는 부분에는 경량기포콘크리트의 결속력을 증강토록 하기 위하여 바둑판 형상의 요철부(13)를 형성토록 하는 것이고, 이러한 요철부(13)는 다양한 무늬의 형태로 할 수 있는 것이고 요부나 돌부의 형태로 다양하게 구현시킬 수 있는 것이다.

또한 이때 중첩되는 판재(10)의 결속을 위하여 접착제나 또는 별도의 보조수단을 사용할 수 있으나 본 고안에서는 서로 대응되게 밀착되어지는 판재(10)의 서로 대응되는 부분에 즉 상판(10a)에는 결합돌부(14)를 형성하고 이와 대응되는 하판(10b)에는 결합요부(15)를 형성토록 함으로서 결합돌부와 결합요부의 맞물림 결합에 의하여 간단하게 결속할 수 있게 되는 것이다.

이러한 결합돌부와 결합요부는 결합후 쉽게 빠짐이 발생되지 않토록 다양한 수단이 사용될 수 있는 것이다.

또한 상판(10a)과 하단(10b)으로 중첩되어지는 압축판재(10)를 상판(10a)과 하판(10b)이 서로 다른 밀도를 갖게 하거나 또는 각각의 셀(100)의 구조를 서로 다르게 함으로서 차음이나 흡음의 효과를 우수하게 할 수 있는 것이다.

또한 결합돌부(14)와 결합요부(15)가 서로 맞물림 결합될 경우에 그 사이에는 밀도가 높은 재질의 차음시트(16)를 도7에 도시된 바와 같이 중층으로 형성토록 함으로서 차음의 효과를 우수하게 할 수 있는 것이다.

이러한 구조제는 시공시 통상이 바닥시공과 동일하게 콘크리트 슬리브의 상측으로 시공되어지는 것이고, 구조제의 상측으로는 경량기포콘크리트가 시공되어지는 것이기 때문에 도8에 도시된 바와 같이 경량기포콘크리트가 부어질 경우에 판재의 이음부(20)로 새어들어감을 방지하기 위하여 압축판재의 상판의 일측면으로는 외향턱(17)을 형성하고 이와 대응되는 타측면에는 내향턱(18)을 형성함으로서 이음부가 서로 중첩되어지도록 함으로서 경량기포콘크리트가 타설될 경우에 스며듬을 방지하면서 동시에 이러한 이음부의 틈새에 의한 충격음의 빠져나감을 방지토록 하는 것이다.

충격음의 빠져나감을 방지하기 위한 것으로는 다양한 형식으로의 중첩이 가능한 것이다.

따라서 180㎜이상으로 콘크리트 슬래브가 형성된 바닥층의 상부로 판재를 상판과 하판이 골이 서로 대응되게 결합돌부와 결합요부에 의하여 결속토록 한 후 깔아주게 되면 그 상부로 노출되어지는 상판의 요철부에 의하여 그 상부로 40㎜정도로 타설되는 경량기포콘크리트가 내향턱과 외향턱에 의하여 별도의 추가공정이 없이 바로 타설이 가능하게 되는 것이고 그 상측으로 난방이나 냉온수 코일배관을 형성한 후 마감몰탈로 처리하고 바닥마감재로 시공토록 함으로서 시공이 완료되는 것이고, 이러한 시공은 건축법에 의한 시공기준에 적합토록 한 것다.

상기와 같이 시공이 완료된 상태에서 바닥면에 충격이 발생되면 그 충격은 진동으로 되어 셀의 파괴되어진 조직에 의하여 이동되면서 1차로 소멸되어지고 그후 압축판재의 통기로를 따라 이동하게 되면서 통기로의 공기층에서 이동되면서 마찰에 의하여 열에너지로 소모되면서 완전한 흡음이 이루어지는 것이고, 특히 스티로폴의 셀에 의한 탄성력으로 진동음을 차단하게 됨으로 층간의 소음이 전달되어지지 않게 되면서 전달되어진 것은 파괴되어진 셀과 통기로에 의하여 이동되면서 소음이 제거되어지는 것이다.

또한 이러한 스티로폴은 그 자체의 셀 구조로 인하여 단열성능이 우수함으로 단열도 동시에 만족시키게 됨으로 단열재로 사용하면서 동시에 차음과 흡음이 가능하게 함으로서 저렴한 가격으로 시공이 가능하게 되는 것이다.

본 고안에서는 EPS에 대한 원료로 설명하고 있으나 EPP 또는 튀겨지는 발포성합성수지를 사용할 경우에도 동일한 효과를 발생토록 하는 것이다.

따라서 스티로폴 자체의 셀이 파괴되어짐으로서 1차로 제거되고 그후 통기로에 의하여 2차로 제거됨으로서 완전한 흡음이 가능하며 탄성력에 의하여 차음이 가능하게 되면서 연결되어진 통기로에 의하여 발생된 진동을 통기로에서 소멸되어짐으로 완전한 소음을 제거하게 되는 것이고, 스티로폴의 단열성능을 그대로 이용하게 됨으로 공동주택의 바닥충격음 기준설정에 가장 경제적으로 적합하게 할 수 있게 되는 것이다.

Claims (10)

1. 기포에 의한 셀 구조가 스팀 성형시 가압에 의하여 셀의 막이 파괴되어진 스티로폴을 압축판재(10)는 상판(10a)과 하판(10b)으로 구현토록 하고, 상기 상판과 하판의 대응되는 면에는 일정한 깊이로 요입되어지는 골(11)을 형성하고, 상기 골(11)은 판재(10)를 관통하도록 이루어지는 짐을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
2. 제1항에 있어서, 상기 골(11)은 지그재그로 이루어짐을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 골은 서로 교자되어짐을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
4. 제3항에 있어서, 상기 골(11)은 서로 대응되게 중첩된 판재(10)에 관통되어지는 통기로(12)가 형성되어짐을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
5. 제1항에 있어서, 상기 판재의 상판 상면에 요철부(13)를 형성토록 함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
6. 제1항에 있어서, 상판과 하판으로 중첩되는 판재(10)의 결속은 서로 대응되는 부분에 즉 상판에는 결합돌부(14)를 형성하고 이와 대응되는 하판에는 결합요부(15)를 형성토록 함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
7. 제1항에 있어서, 상판(10a)과 하단(10b)으로 중첩되어지는 판재(10)를 상판(10a)과 하판(10b)이 서로 다른 밀도를 갖게 함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
8. 제1항에 있어서, 상판과 하판으로 중첩되는 판재를 상판과 하판이 서로 다른 셀(1)의 구조를 갖도록 함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
9. 제6항에 있어서, 상기 결합돌부(14)와 결합요부(15)가 서로 맞물림 결합되는 사이에 밀도가 높은 재질의 차음시트(16)를 형성토록 함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.
10. 제1항에 있어서, 상판과 하판에 각각 내향턱과 외향턱이 형성되어 중첩되어지도록 이음부를 형성토록함을 특징으로 하는 건축물의 단열과 층간소음의 제거를 위한 구조제.