KR20040060077A

KR20040060077A - 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법

Info

Publication number: KR20040060077A
Application number: KR1020020086599A
Authority: KR
Inventors: 이정구; 김성길; 임완빈
Original assignee: 이정구
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2004-07-06
Also published as: KR100483965B1

Abstract

본 발명은 폴리우레탄계 층간 차음재의 시공방법에 관한 것으로서, 물성이 우수하면서 경량충격음과 중량충격음을 효과적으로 차단하여 공동주택의 소음차단용 방음재로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 제조공정이 간단하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 충분한 난연성을 부여함과 동시에 화재시 불이 전파되는 것을 방지하여 할 수 있도록 한 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 콘크리트 슬라브층에 상단으로 층간차음재층을 형성한 후 경량기포 콘크리트층과 난방용 배관 및 마감 모르터층을 순차적으로 시공하여 공동주택의 충격음을 저감시키기 위한 차음재 시공방법에 있어서, 상기 층간차음재층이 콘크리트 슬라브층 상단으로 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 프라이머층을 형성하고, 그 위에 상온에서 폴리우레탄을 발포시켜 흡음층을 형성시킨 후, 그 상단으로 고경도의 폴리우레탄을 코팅하여 차음층을 형성시켜서 된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법을 제공한다.

Description

폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법{Polyurethane Type Soundproofing Between Floors And Pour-in-Place Method}

본 발명은 폴리우레탄계 층간 차음재의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물성이 우수하면서 흡음 및 차음 효과가 우수하여 공동주택의 소음차단용 방음재로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 시공이 간단하여 작업성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄계 층간 차음재의 시공방법에 관한 것이다.

최근, 급격한 산업화에 따라 산업 기술이 급속도로 발전하고 있으며, 생활 수준의 향상, 건축물의 조밀화 등으로 인하여 저진동, 저소음 등의 요구가 급격히 증가하고 있으며, 소음 및 진동에 의한 환경, 보건상의 문제로 인하여 소음기준치가 법으로 규제되고 있는 실정이다. 이러한 요구에 따라 다양한 방음재, 제진재, 방진재, 흡음재 및 차음재 등이 개발되고 있다.

소음 방진재는 진동이나 소리 에너지를 역학적 에너지 형태로 변형시켜 열에너지로서 재료에 흡수하게 하는 것으로서 아스팔트계 조성물이나 철판류가 종종 사용되어 왔다. 소음의 크기는 일반적으로 데시벨(dB)로 표시되는데 환경에 따라 지켜져야 할 소음 수준이 정해져 있다. 이를 초과하는 소음일 경우에는 흡음재나 차음재를 사용하여 쾌적한 환경을 조성해 주어야 하며 법규에 제시된 기준을 준수하여야만 한다.

아파트와 같은 공동주택의 상층바닥에서 사람의 보행, 물건의 낙하 등의 충격이 가해질 때 바닥 슬라브, 천장 또는 벽체 등의 바닥구조가 진동함으로써 바닥 충격음이 발생된다. 이렇게 발생된 음은 극히 적은 감쇄로 여러 위치에 전달되어 구조체의 표면을 진동시킴으로써 직접 방사되는 공기음처럼 인식된다.

상기 바닥 충격음은 도 1에서 보는 바와 같이 물체 또는 사람의 보행시 바닥에 충격을 가하게 되는 충격원(110)과, 상기 충격원에 의한 충격으로 바닥구조(120)가 진동하여 하부공간(130)으로 전달되게 된다. 상기 바닥 충격음은 크게 그릇이나 골프공 등의 낙하음, 의자의 이동음과 같이 고주파수(1∼2.5KHz) 성분의 음을 많이 발생시키는 경량충격음과, 성인보행, 어린이들의 뜀뛰기 등과 같이 저주파수(400∼800Hz) 성분의 음을 많이 발생시키는 중량충격음으로 구분하고 있다.

공동주택의 바닥을 구성하는 일반적인 콘크리트 슬라브 구조는 공기 전파음을 잘 차단하기 때문에 좋은 차음재라 할 수 있으나, 콘크리트 구조에 충격이나 진동을 직접 가하게 되면 고체 전파음으로 변하여 거의 감쇠되지 않고 인접한 다른 세대로 전달되어 소음으로 방사되는 특성을 가지고 있다. 따라서, 보다 효과적인 차음재의 개발과 시공방법이 모색되어야 한다.

특히, 독일이나 프랑스 등에서는 바닥 충격음이 주로 구두(특히 여성의 하이힐)를 신고 보행하는 과정에서 발생하는 충격음이 많기 때문에 주로 경량충격음을 방지하기 위한 구조가 바람직하다. 상기한 특성으로 인하여 독일, 프랑스 등에서는 뜬 바닥(Floation Floor) 구조를 채용하고 있는데, 이것은 슬라브 위에 유리솜(Glass Wool)과 같은 방진용 완충재를 일정 두께로 설치한 후, 그 위에 내장 바닥재층을 구성하여 그곳에 가해지는 충격에너지가 직접 슬라브에 가해지는 것을 방지하는 것이다. 바닥 충격음의 저감 효과를 높이기 위해서는 적당한 손실계수를 갖는 유연한 완충재를 사용하여 스프링 상수를 낮게 하거나 뜬 바닥 구조 상부의중량을 증가시켜 고유 진동수를 낮게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 너무 유연한 완충재를 사용할 경우 바닥에 흔들림(Rolling) 현상이 일어나게 되므로 이의 최적화가 요구된다.

그러나, 한국이나 일본 주택의 경우 독일이나 프랑스와는 달리 대부분 좌식생활을 하기 때문에 경량충격음 이외에 어린이의 뜀뛰기 등과 같은 중량충격음을 방지할 수 있는 구조가 바람직하며, 그에 따라 경략충격음과 중량충격음을 방지할 수 있는 다양한 차음재와 시공방법이 공지되어 있다.

현재 일반적으로 아파트나 빌라 등 공동주택의 층간 바닥은 도 2에 도시된 바와 같이 벽면 콘크리트 골조와 콘크리트 슬라브층(210)에 경량기포 콘크리트층(220)을 형성한 후 그 상단으로 통상의 난방용 배관을 설치한 후 마감 모르터층(230)을 형성하여 상하층간 방진 및 단열을 유지하고 있다. 미설명부호 240은 모노륨이나 원목, 타일 등과 같은 바닥장식재를 나타낸다.

상기에서 콘크리트 슬라브층(210)은 공동주택의 상, 하층간 구조물로서 통상적으로 스팬(span: 건축물의 지점과 지점 사이의 거리)을 4∼5m, 두께를 120∼150mm 정도로 시공하게 된다. 또한 경량기포 콘크리트층(220)은 열전도율이 보통 0.1∼0.15 ㎉/mh℃ 정도의 단열성능을 갖고, 내열 및 내구성과 상부 적재하중 및 고정하중에 버틸 수 있는 강도로 시공하도록 하고 있는 것으로, 통상적으로 두께가 60∼80mm이 되도록 타설하여 형성된다. 이와 같이 경량기포 콘크리트층(220)을 형성한 후 그 상단으로 통상의 난방용 배관을 설치한 후 그 위에 약 30∼50mm의 두께로 시멘트재의 마감 모르터층(230)을 타설하여 미장 처리하게 된다.

그러나 상기와 같은 철근 콘크리트 슬라브 구조는 철근 콘크리트 슬라브 상면에 구축된 경량기포 콘크리트가 소음을 감쇄시키는 작용을 담당하고 있으나 상기한 경량기포 콘크리트의 소음 감쇄작용은 경량 충격, 중량 충격에 따른 소음을 제대로 흡수·차단하지 못하는 실정이고, 또한 마감 모르터층(230) 상면에 깔아준 합성수지계의 바닥장식재(240)는 대략 2dB 정도의 소음 정도만을 감쇄시키는 작용을 할 뿐 그 이상의 소음 및 진동발생을 차단하지 못하는 문제점을 안고 있다.

그에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 벽면 콘크리트 골조와 콘크리트 슬라브층(210)에 차음재를 이용하여 층간차음재층(250)을 형성한 후 그 상단으로 경량기포 콘크리트층(220)을 형성하고, 그 상단으로 난방용 배관과 마감 모르터층(230)을 형성하는 시공방법이 개시되었다.

상기 층간차음재층(250)은 두께 20mm 가량의 발포폴리스티렌폼이나 폐타이어 등을 잘게 부수어 접착성 바인더를 혼합하여 얻어진 차음재를 콘크리트 슬라브층(210)의 상단에 깔아서 설치하는 것이다.

그러나, 이와 같은 시공방법에 의한 공동주택은 상·하층간 바닥으로 전열되는 온도의 손실 및 충격음에 대한 소음이나 진동을 일부 차단할 수 있기는 하나, 공동주택의 실내를 구획하는 벽면 콘크리트 골조에 의하여 전열되는 열손실 및 충격음을 방지할 수는 없었다. 뿐만 아니라 경량 충격, 중량 충격에 따른 소음을 제대로 흡수·차단하지 못함에 따라 보다 효과적으로 경량 충격음과 중량 충격음을 차단할 수 있는 차음재의 필요성이 대두되고 있다.

상기 차음재로 높은 비중의 무기질 입자를 수지와 혼합반죽하여 성형한 유연성이 있는 여러 종류의 것이 알려져 있다(일본 특공소 55-21052, 특공소 58-25375, 특개소 57-34064, 특개소 61-57632). 이러한 차음재는 시이트 모양으로 가공되어 자동차, 철도차량, 빌딩 등의 바닥면이나 벽면 등에 부설되거나, 강판, 부직포, 콘트리트 패널, 목판 등에 맞붙이는 복합재로서 널리 사용되고 있다.

그러나, 이와 같이 무기질 입자 등과 같은 충전제를 차음재로 사용할 경우 바인더와의 적절한 조합이 이루어지지 않으면 대량 충전이 안되고, 또 차음재의 유연성을 얻을 수가 없으며, 더욱이 성형가공시에 소위 말하는 "플레이트 아웃" 현상이 현저하게 발생하는 등의 제품표면의 마무리 처리성이 저하되는 등의 문제점이 있다.

또한, 화염에 노출되었을 때 용융된 결합재용 수지가 높은 비중의 충전제를 유지할 수 없어서 쉽게 차음재로부터 이탈되어 화염이 빠른 속도로 전파되는 경향이 있다. 특히, 지금까지 알려진 차음재는 화재시 화염에 노출될 경우 난연성 및 화염의 전파를 방지하는 성질이 없어 화재시 큰 인명피해를 초래하는 경향이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 물성이 우수하면서 경량충격음과 중량충격음을 효과적으로 차단하여 공동주택의 소음차단용 방음재로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 시공이 간단하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 충분한 난연성을 부여함과 동시에 화재시 불이 전파되는 것을 방지하여할 수 있도록 한 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 바닥 충격음의 발생모델을 나타낸 모식도.

도 2는 종래의 시공방법에 따라 차음재층을 형성한 주택의 바닥 구성도.

도 3은 종래의 다른 시공방법에 따라 차음재층을 형성한 주택의 바닥 구성도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 차음재층을 형성한 주택의 바닥 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50 : 층간차음재층

51 : 프라이머층

52 : 흡음층

53 : 차음층

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

콘크리트 슬라브층에 상단으로 층간차음재층을 형성한 후 경량기포 콘크리트층과 난방용 배관 및 마감 모르터층을 순차적으로 시공하여 공동주택의 충격음을 저감시키기 위한 차음재 시공방법에 있어서,

상기 층간차음재층이 콘크리트 슬라브층 상단으로 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 프라이머층을 형성하고, 그 위에 상온에서 폴리우레탄을 발포시켜 흡음층을 형성시킨 후, 그 상단으로 고경도의 폴리우레탄을 코팅하여 차음층을 형성시켜서 된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법을 제공한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 차음재층을 형성한 주택의 바닥 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명에서는 콘크리트 슬라브층(10)에 상단으로 층간차음재층(50)을 형성시키되, 먼저 콘크리트 슬라브층(10) 상단으로 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 프라이머층(51)을 형성하고, 그 위에 상온에서 폴리우레탄폼을 발포시켜 흡음층(52)을 형성시킨 후, 그 상단으로 고경도의 폴리우레탄을 코팅하여 차음층(53)을 형성시켜 층간차음재층(50)을 형성한 다음, 그 상단으로 통상의 경량기포 콘크리트층(20)과 난방용 배관 및 마감 모르터층(30)을 순차적으로 시공하는 것에 그 특징이 있다. 미설명부호 40은 모노륨이나 원목, 타일 등과 같은 바닥장식재를 나타낸다.

본 발명에 따라 층간차음재층(50)을 구성하는 프라이머층(51)은 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 형성되는데, 이때 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 폴리올 성분을 반응시켜 합성하여 얻어진 것으로서, 콘크리트 슬라브층(10)과 상층의 폴리우레탄폼과의 밀착성을 향상시키기 위해 사용된다.

상기 프라이머층(51)을 형성하기 위한 폴리우레탄 프리폴리머로는 통상의 방법으로 제조된 것을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 Crude MDI(4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate)와 PPG-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400)을 반응시켜 제조된 NCO(%)=6.5∼7인 프라이머 코팅용 이소시아네이트 프리폴리머를 사용하였다.

이와 같이 제조된 이소시아네이트 프리폴리머는 통상적으로 첨가되는 에틸아세테이트, 수분흡수제, 용제 등을 첨가혼합하여 교반한 후 사용시 반응촉매로 DBTDL을 0.05∼0.2중량% 혼합하여 사용하면 된다.

이때, 상기 이소시아네이트 프리폴리머를 콘크리트 슬라브에 코팅시 두께가 50∼100㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 도막의 두께가 50㎛ 미만인 경우 피도물인 콘크리트 슬라브와의 부착력이 저하하여 상층에 부착되는 폴리우레탄폼과 고경도의 폴리우레탄과의 결합력이 부족하여 중간에 들뜨는 현상이 발생할 수 있고, 반대로 도막의 두께가 100㎛ 이상인 경우에는 건조시간이 길어져 작업성이 불량하게 되기 때문이다.

상기 폴리우레탄 프라이머 코팅재는 촉매를 사용하여 로울러나 스프레이법으로 코팅하여 상온에서 30분 내지 1시간에 경화건조를 시킨 후, 곧바로 다음공정인 폴리우레탄폼을 시공하여 흡음층(52)을 형성하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 흡음층(52)을 구성하는 폴리우레탄 폼은 TDI-80, PPG-2000, PPG-3000, 1,3-부탄디올을 사용하여 NCO(%)=5∼7인 이소시아네이트 프리폴리머를 제조한 후, 여기에 Polymeric MDI 혹은 Modified MDI를 블렌드하여 NCO(%)=10∼30로 조정하여 경화제로 하고, 이와는 별도로 PPG-4000에 충전제와 인계 난연제, 항균제, 촉매, 실리콘 정포제, 물, 발포제 등을 첨가하여 주제로 하고, 상기 경화제와 주제를 혼합하여 상온에서 스프레이 혹은 Pouring Rake Process 공정으로 미세발포시킴으로서 형성할 수 있다.

이때, 발포는 폴리우레탄폼의 제조방법에 따라 크게 두 가지로 구분되는데, 하나는 물과 이소시아네이트의 반응에 따라 발생하는 CO₂스에 의한 화학적인 발포이고, 또 다른 하나는 발포제의 사용에 의한 물리적인 발포이다. 본 발명에서는 화학적 발포를 단독으로 실시하거나, 환경친화적인 MC(Methylene Chloride), Cyclopentane 등과 같은 물리적 발포제를 혼합 사용하여 폼의 밀도 조절 및 상온 발포 특성을 발휘하였다.

발포과정에서 원료의 혼합을 용이하게 함과 동시에 우레탄계의 표면장력을낮춰 기포성장을 도우며, 기포간 압력차를 낮추어 가스의 확산을 막고, 우레탄 셀이 커지거나 불균일화되는 것을 예방하기 위해 정포제를 첨가하게 되는데, 본 발명에서는 실리콘 정포제(Silicone Surfactant)를 사용하였으며, 보다 구체적으로는 Witco사 L-5420 혹은 Goldschmidt사 B-8404를 사용하였다.

이외에 완충성능을 향상시키고 공기층을 부여하며, 투과되는 소음을 열에너지로 전환시키기 위해 통상적으로 사용되는 충전제(Filler)를 첨가할 수 있으며, 상기 충전제로는 납분말, 납화합물, 철분, 산화철 슬러그와 같은 비중이 큰 물질을 사용하거나 실리카, Talc, Clay, 탄산칼슘, 게르마늄 중탄, 바라이트(황산바륨)와 같은 알칼리 금속산화물 또는 알칼리토류 금속산화물 등이 사용될 수 있다.

또한, 경화를 촉진시키기 위해 첨가되는 촉매(Catalyst)로는 폴리우레탄 폼 제조에 널리 사용되는 Dimethylcyclohexylamine(DMCHA), Tetramethylenediamine(TMHDA), Pentametylenediethylene diamine(PMDETA), Tetraetylenediamine(TEDA)에서 선택되는 3급 아민(Tertiary Amine) 화합물 또는 Stannous Octoate, Dibutyltindilaurate(DBTDL)에서 선택되는 금속계 촉매를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 금속계 촉매를 총조성물에 대하여 0.05∼0.2중량% 사용하였다.

본 발명에 따르면, 상술한 첨가제 이외에 충분한 난연성을 부여함과 동시에 화재시 불이 전파되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위하여 발포과정에서 난연제를 더 첨가하여 발포시킬 수도 있다.

난연제(Flame Retardant)로는 일반적으로 할로겐(Halogen)계와인(Phosphate)계로 구분되고, 첨가제형(비반응형)과 반응형으로 제품을 구분할 수 있으며, 본 발명에서는 무독성이면서 화재시 탈수소 및 탈수반응을 거쳐 탄화층을 형성시키는 첨가제형 인계 난연제를 사용하였으며, 상기 첨가제형 인계 난연제로 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(일명:TCPP) 또는 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(일명:TCEP)에서 선택된 것을 사용할 수 있다.

또한, 발포과정에서 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 항균제를 더 첨가하여 발포시킬 수도 있으며, 항균제로는 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아진계, 제4급암모니아염계, 할로겐화술포닐 피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 크롤나프탈린류, 디하이드로아비에틸아민페타크페놀, 펜타크롤라울렛트 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 무독성으로 항균성이 뛰어난 BIT(1,2-Bezisothiazolin-3-one)를 사용하였다.

이때, 상기 폴리우레탄 폼은 10∼50㎜의 두께로 미세발포시킨는 것이 바람직한데, 이것은 폴리우레탄폼의 두께가 10㎜ 미만인 경우에 흡음성이 저하되고, 반대로 폴리우레탄폼의 두께가 50㎜를 초과할 경우 흡음성은 양호하나, 울렁거림 현상으로 불안감을 느낄 수 있고, 시공비가 많이 소요되는 문제점이 발생하기 때문이다. 여기에서 미세발포는 단위 면적 1㎝당 셀수가 10개 이하인 것을 말하는 것으로서, 셀수가 10개 이상인 경우 흡음성은 양호하나 인장강도가 저하되고, 상층의 고경도의 폴리우레탄 코팅재와의 복합재로서 흡·차음 효과가 저하되기 때문이다.

상기 폴리우레탄폼은 화학적 발포제 단독 혹은 화학적 발포제와 물리작 발포제를 병용하여 상온에서 30분 내지 1시간에 경화건조를 시킨 후, 곧바로 다음공정인 고경도 폴리우레탄 코팅재를 시공하여 차음층(53)을 형성하게 된다.

본 발명에 따르면 상기 고경도의 폴리우레탄을 코팅재는 TDI-80, PPG-400, PPG-280, PPG-3000을 사용하여 고형분 100%, NCO(%)=6∼9인 이소시아네이트 프리폴리머를 경화제로 하고, 이와는 별도로 관능기수가 2∼3이고, 분자량이 1000∼4000인 폴리에테르 폴리올을 혼합하고 여기에 필요에 따라 충전제와 인계 난연제, 항균제 및 촉매를 첨가하여 주제로 하고, 상기 경화제와 주제를 혼합하여 상온에서 경화시켜 차음층(53)을 형성한다. 이때, 사용되는 충전제와 인계 난연제, 항균제 및 촉매는 전술한 폴리우레탄폼에서 언급한 바와 같은 것을 사용하면 된다.

이와 같은 고경도의 폴리우레탄 코팅재는 경도가 Shore A 100 이상을 말하는 것으로서, 경도가 낮으면 상층의 압축하중을 견디지 못하기 때문에 고경도를 사용하는 것이 바람직하며, 그 두께는 1∼3㎜로 코팅하는 것이 좋다. 상기 고경도의 폴리우레탄 코팅재의 두께가 1㎜ 미만인 경우 상층에 타설되는 경량기포 콘크리트와 마감모르터에 의한 하중을 견딜 수 없어 구조적 안정성과 차음성이 떨어지며, 반대로 폴리우레탄 코팅재의 두께가 3㎜를 초과할 경우 차음성은 양호하나, 균일한 표면을 형성하기 어렵고, 기포가 발생되어 오히려 차음성이 저하되는 문제점과, 건조시간의 지연 및 시공비가 많이 소요되는 문제점이 발생한다.

상기 고경도의 폴리우레탄 코팅재는 촉매를 사용하여 흙손이나 전용레기를 사용하여 코팅하여 상온에서 2시간 내지 3시간에 경화건조를 시킨 후, 곧바로 다음공정인 통상의 경량기포 콘크리트를 시공하여 경량기포 콘크리트층(20)을 형성하고, 이후 통상의 난방용 배관 및 마감 모르터층(30)을 순차적으로 시공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 콘크리트 슬라브층(10) 상단으로 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 프라이머층(51)을 형성하고, 그 위에 상온에서 폴리우레탄폼을 발포시켜 흡음층(52)을 형성시킨 후, 그 상단으로 고경도의 폴리우레탄을 코팅하여 차음층(53)을 형성시켜 층간차음재층(50)을 형성하게 되면, 상기 층간차음재는 50㎜ 정도의 두께로 시공하여도 역학적 안정성이 우수하고 바닥 충격음에 대한 저감성능이 매우 우수할 뿐만 아니라, 그 상부에 압축강도 80 kgf/㎠ 이상의 강성층을 형성하여도 마감층에서 전달되는 충격력이 강성층을 통과하면서 수평 분산되어 차음층(53)에 전달되는 충격력의 총계에는 변함이 없으나 충격력이 전해지는 차음층(53)의 단위 면적당 충격력이 작아지게 되어 바닥 충격음에 대한 저감 성능이 향상되게 된다. 또한 본 발명에 의한 층간차음재는 난연성 및 항균성이 뛰어난 장점도 가지고 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<프라이머 처리용 코팅재의 제조예>

톨루엔 15중량부, Crude MDI(4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate) 40부, 반응촉매인 DBTDL(Di-n-butyltindilaurate) 0.02중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 57±3℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PPG-400(Polypropylene Glycol,관능기=2, 분자량 400) 25중량부를 톨루엔 25중량부에 투입하여 혼합한 용액을 2시간 동안 천천히 점액첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여 이소시아네이트 프리폴리머(고형분 67%, 색상(Gardner) 18, NCO(%)=7)를 제조하였다.

상기 제조된 이소시아네이트 프리폴리머 50중량부와, 에틸아세테이트 5중량부, 수분흡수제인 Additive TI(Bayer Co.) 2.5중량부, 안티테라-유(Anti-Terra-U : BYK-Chemi) 1.5중량부, Talc 35중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후, 분산기(Attrition mill)로 입도가 NS(North Standard graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 BYK-066(BYK-Chemie) 0.3중량부, BYK-410(BYK-Chemie) 0.5중량부, 혼합용제 5중량부를 첨가한 후 30분 교반하여 본 발명에 따른 프라이머 처리용 코팅재를 제조하였다.

상기 제조된 프라이머 처리용 코팅재는 코팅시 반응촉매인 DBTDL을 총조성물에 대하여 0.1중량% 첨가혼합하여 사용하면 프라이머 코팅층을 형성할 수 있다.

<폴리우레탄폼 제조용 이소시아네이트 프리폴리머의 제조예>

TDI-80(Toluene Diisocyanate) 30중량부, 반응촉매인 인산(85%) DBTDL 0.004중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 27±3℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PPG-2000(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 2000) 30중량부와 PPG-3000(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 3000) 40중량부 및 1,3-부탄디올 2.5중량부의 혼합용액을 3시간 동안 균일하게 점액첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여이소시아네이트 프리폴리머(고형분 100%, 색상(Gardner) 3, NCO(%)=7)를 제조하였다. 상기 이소시아네이트 프리폴리머에 Polymeric MDI를 혼합하여 NCO(%)=20인 이소시아네이트 프리폴리머를 제조하여 발포형 폴리우레탄의 경화제 성분으로 하였다.

이와는 별도로 관능기수가 3이고, 분자량이 4000인 폴리에테르 폴리올 10중량부에 탄산칼슘 20중량부, Talc 10중량부, BaSO₄5중량부와 인계 난연제 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트로 5중량부 , 항균제 BIT로 2중량부, 촉매 DBTDL로 0.1중량부, 실리콘 정포제 0.3중량부, 물 1.0중량부, 발포제 2.0중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후 분산기(Attrition Mill)로 입도가 NS(North Standard Graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 BYK-066(BYK-Chemie) 0.3중량부와 BYK-410(BYK-Chemie) 0.5중량부를 첨가한 후 30분간 더 교반하여 폴리우레탄의 주제로 하였다.

상기 제조된 주제와 경화제를 혼합하여 상온에서 스프레이 공정으로 발포시키면 흡음층인 폴리우레탄폼층을 형성할 수 있다.

<고경도 폴리우레탄 코팅재의 제조예>

TDI-80(Toluene Diisocyanate) 35중량부, 반응안정제인 Benzoyl Chloride 0.03중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 27±3℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PPG-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400) 30중량부, PPG-280(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 280) 10중량부, PPG-3000(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 3000) 25중량부의 혼합용액을 3시간 동안 균일하게 점액첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여 이소시아네이트 프리폴리머(고형분 100%, 색상(Gardner) 4, NCO(%)=9)를 제조하였으며, 이렇게 제조된 이소시아네이트 프리폴리머를 고경도 폴리우레탄 코팅재의 경화제로 하였다.

이와는 별도로 관능기수가 3이고, 분자량이 4000인 폴리에테르 폴리올 5중량부에 탄산칼슘 30중량부, Talc 15중량부, BaSO₄8중량부와 인계 난연제 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트로 5중량부, 항균제 BIT로 2중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후 분산기(Attrition Mill)로 입도가 NS(North Standard Graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 BYK-066(BYK-Chemie) 0.3중량부와 BYK-410(BYK-Chemie) 0.5중량부를 첨가한 후 30분간 더 교반하여 폴리우레탄의 주제로 하였다.

상기 제조된 주제와 경화제를 혼합하여 사용시 촉매로 DBTDL을 총 조성물에 대하여 0.1중량% 혼합하여 사용하면 차음층인 고경도 폴리우레탄층을 형성할 수 있다.

<실시예 1 내지 7>

1,000×1,000×1,000㎜ 규격의 콘크리트 구조물을 설치하고, 내부에는 두께 50㎜의 암면으로 방음처리를 하였으며, 상기 구조물 상부의 콘크리트 슬라브의 두께는 120㎜로 하였다.

상기 콘크리트 슬라브의 상단으로 <프라이머 처리용 코팅재의 제조예>에서 제조한 코팅재를 이용하여 80㎛의 두께로 코팅하여 프라이머층을 형성하고, 그 위에 <폴리우레탄폼 제조용 이소시아네이트 프리폴리머의 제조예>에서 제조한 주제와 경화제를 혼합하여 상온에서 스프레이 공정으로 발포시켜 하기 표 1에 나타낸 두께의 폴리우레탄폼인 흡음층을 형성하였으며, 그 위에 <고경도 폴리우레탄 코팅재의 제조예>에서 제조한 주제와 경화제를 혼합한 후 코팅하여 하기 표 1에 나타낸 두께의 고경도 폴리우레탄 차음층을 형성하여 층간차음층을 형성하였다.

상기 층간차음층 상단으로 포틀랜드 시멘트 9.4㎏, 기포제 0.04ℓ 및 적정량의 물을 혼합하여 리본믹서로 5분간 배합·발포시켜 하기 표 1에 나타낸 두께로 타설하고 양생하여 밀도가 400Kg/㎥인 경량 기포 콘크리트층을 형성하였다.

상기 경량콘크리트층 상단으로 모래와 시멘트를 1:3 중량비로 혼합하고 물을 가하여 제조한 마감 모르터를 40㎜ 두께로 타설한 후 흙손으로 미장하고 28일간 건조 양생하여 마감 모르터르층을 형성하여 시험체인 수음실을 제조하였다.

<비교예 1>

층간차음층을 형성하지 않을 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하여 시험체인 수음실을 제조하였다.

<비교예 2>

층간차음층을 시판되고 있는 발포폴리스티렌폼(BASF사 Soundpor)으로 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하여 시험체인 수음실을 제조하였다.

<실험예 1>

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 2의 층간차음층의 밀도, 인장강도 및 신장율을 KSM 3809 및 KSM 6518에 따라 측정하였으며, 항균성과 난연성 및 잔류변형을 하기와 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

- 항균성 -

항균 시험은 균주로 대장균(Escherichia coliATCC 8739)과 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)을 사용하여 가압밀착법으로 24시간 동안 배양한 후 세균의 감소정도를 3회 측정한 평균값으로 하기 수학식 1과 같이 세균의 감소율로 계산하여 평가하였다.

- 난연성 -

난연성은 KSF 2271의 건축물 내장재료 및 구조의 난연성 시함방법에 따라 측정하였으며, 평가는 난연 1, 2, 3급으로 평가하였다.

- 잔류변형 -

잔류변형은 일정한 재료에 응력을 가하고 난 후 이를 제거한 뒤 남아있는 변형을 나타내는 것으로서, 층간 차음층을 600×600㎜로 절단한 후 이를 사용하였다. 시험장치로는 하중판으로 설정중량이 9㎏(재하질량 100㎏/㎡)인 철판(SS41), 변형측정기로 정밀도 0.01㎜인 다이얼게이지 3개, 그리고 유압으로 가력하는 하중시험기를 사용하였다. 상기 변형시험기의 중앙에 시험체를 올려놓고, 그 위에 하중판을 적재한뒤 변형측정기를 하중판의 대각선 상에 3개소 설치하여 그 초기 값을 측정하고, 하중시험기를 이용하여 시험체에 500㎏f까지 5분동안 가력하여 그에 따른 변위를 2회 반복하여 측정한 후 최종 잔류변형 침하량(㎜)을 측정하였다.

<실험예 2>

수음실 내부에 높이 1/2 지점에 마이크로폰을 설치한 후 시험체의 중앙점에서 경량충격음 및 중량충격음을 발생시켜 차음성능을 측정하였다. 경량충격음은 탭핑머쉰(Tapping Machine, 덴마크 B＆K사 제품)을 이용하여 발생시켰으며, 중량충격음은 타이어 자동낙하기를 이용하여 중량 7.6㎏, 공기압 40psi인 타이어를 90㎝의 높이에서 낙하시켜 발생시켰다. 결과는 일본건축학회에서 정하고 있는 기준(L 등급 곡선과 단일 평가 지수인 전체음압레벨(Overall Sound Pressure Level, dB)에 따라 등급을 측정하였으며, 등급이 낮을수록 차음성능이 우수하다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 바람직한 범위내에서 실시한 실시예 1 내지 7의 경우 층간차음재의 물성이 우수할 뿐만 아니라 경량충격음과 중량충격음 방지성능인 차음성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 물성이 우수하면서 경량충격음과 중량충격음을 효과적으로 차단하여 공동주택의 소음차단용 방음재로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 제조공정이 간단하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 충분한 난연성을 부여함과 동시에 화재시 불이 전파되는 것을 방지하여 할 수 있도록 한 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims

콘크리트 슬라브층에 상단으로 층간차음재층을 형성한 후 경량기포 콘크리트층과 난방용 배관 및 마감 모르터층을 순차적으로 시공하여 공동주택의 충격음을 저감시키기 위한 차음재 시공방법에 있어서,

상기 차음재층이 콘크리트 슬라브층 상단으로 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅처리하여 프라이머층을 형성하고, 그 위에 상온에서 폴리우레탄을 발포시켜 흡음층을 형성시킨 후, 그 상단으로 고경도의 폴리우레탄을 코팅하여 차음층을 형성시켜서 된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 1에 있어서, 상기 프라이머층의 두께는 50∼100㎛이고, 흡음층의 두께는 10∼50㎜이며, 차음층의 두께는 1∼3㎜인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 1 또는 2에 있어서, 프라이머층은 Crude MDI(4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate)와 PPG-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400)을 반응시켜 제조된 NCO(%)=6.5∼7인 이소시아네이트 프리폴리머를 포함사용하여 제조된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 3에 있어서, 흡음층은 TDI-80, PPG-2000, PPG-3000, 1,3-부탄디올을 사용하여 고형분 100%, NCO(%)=5∼7인 이소시아네이트 프리폴리머를 제조한 후, 여기에 Polymeric MDI 혹은 Modified MDI를 블렌드하여 NCO(%)=10∼30로 조정하여 경화제로 하고, 이와는 별도로 PPG-4000에 충전제와 촉매, 실리콘 정포제, 물, 발포제 등을 혼합하여 주제성분으로 하고, 상기 경화제와 주제성분을 상온에서 스프레이 또는 Pouring Rake Process 공정으로 미세발포시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 4에 있어서, 상기 흡음층을 형성하기 위한 주제성분이 인계 난연제와 항균제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 5에 있어서, 상기 흡음층은 주제와 경화제를 혼합하여 단위 면적 1㎠당 셀수가 10개 이하가 되도록 미세발포시켜서 된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 6에 있어서, 차음층은 TDI-80, PPG-400, PPG-280, PPG-3000을 사용하여 얻어진 고형분 100%, NCO(%)=6∼9인 이소시아네이트 프리폴리머를 경화제로 하고, 이와는 별도로 관능기수가 2∼3이고, 분자량이 1000∼4000인 폴리에테르 폴리올에 충전제와 촉매를 첨가하여 주제성분으로 하고, 상기 경화제와 주제성분을 혼합하여 상온에서 경화시켜 얻어진 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.
청구항 7에 있어서, 상기 차음층을 형성하기 위한 주제성분이 인계 난연제와 항균제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 층간차음재의 시공방법.