KR20050047509A

KR20050047509A - 에틸렌비닐아세테이트와 폴리우레탄 접착제를 포함하는 바닥충격음 저감재

Info

Publication number: KR20050047509A
Application number: KR1020050019969A
Authority: KR
Inventors: 김비석; 조정희; 이정익; 최재선; 박상효; 강구진
Original assignee: (주)시그마켐
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2005-05-20

Abstract

본 발명은 에틸렌비닐아세테이트와 폴리우레탄 접착제로 성형한 공동주택의 뜬바닥 구조용 바닥충격음 저감재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 저감재는 폐 에틸렌비닐아세테이트 및 재생 에틸렌비닐아세테이트를 재활용하여 환경보존 및 자원절약 효과가 있다. 또한, 쿠션성과 완충성이 뛰어나 바닥충격음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 뜬바닥 구조에서 하중에 의한 눌림 현상이 없으며 단열 성능이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 중량충격음 저감에 월등하며, 중량충격음을 저감하기 위하여 바닥의 두께를 두껍게 시공하는 실정에서 바닥 두께를 줄이고 경량화할 수 있으므로 경제적인 효과가 뛰어나다.

Description

에틸렌비닐아세테이트와 폴리우레탄 접착제를 포함하는 바닥충격음 저감재{IMPACT SOUND INSULATION MATERIALS COMPRISING ETHYLENE VINYL ACETATE AND POLYURETHANE BINDER}

본 발명은 공동주택의 바닥충격음 저감재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에틸렌비닐아세테이트와 폴리우레탄 접착제를 포함하는 공동주택의 뜬바닥 구조용 바닥충격음 저감재에 관한 것이다.

최근 주거형태가 아파트, 다세대주택 등과 같은 공동주택으로 집중화되고 규모가 커짐에 따라 이러한 공동주택의 실내 환경에 대한 요구 수준이 높아지고 있다. 이에 따라 공동주택에서의 바닥충격음이 사회문제화되고 있으며, 이에 대한 대책마련이 시급한 실정이다.

일반적으로 바닥충격음이란 사람들의 보행, 물건의 낙하, 어린이들의 뜀이나 달림, 가구의 이동에 의해 발생한 충격이 바닥에 가해지면서 발생한 바닥슬래브의 진동이 공기 중에 음으로 방사되는 것을 말한다.

이러한 공동주택의 바닥충격음 문제를 해결하기 위해서 일반적으로 주택 시공시 뜬바닥 구조를 채택하고 있는데, 뜬바닥 구조(Floating floor)는 슬래브 위에 방진용 완충재를 깐 후, 적절한 방법으로 내장바닥(온돌층)을 구성하여 그곳에 가해지는 충격에너지가 직접 구조체(슬래브와 벽)에 전달되지 않도록 하기 위한 것으로 효과가 매우 좋은 것으로 알려져 있다.

다수의 세대가 한 장의 벽과 바닥을 사이에 두고 생활하는 공동주택은 전체 가구 수의 50% 이상을 차지하고 있으며, 공동주택에서 이웃간의 소음에 따른 불화가 종종 발생하고 있다. 공동주택에서의 소음문제는 단순히 물리적인 음의 크기뿐만 아니라 그 음의 발생 형태, 그 음이 갖는 의미 및 성격 등 각종 요인이 복잡하게 혼재되어 발생되고, 개인차가 크다. 우리나라의 공동주택은 통상 두께 120 내지 200mm의 콘크리트로 이루어진 벽체 및 바닥이 서로 연결 되어 하나의 건물 구조체로 구성되는 벽식 구조가 대부분인데, 이러한 콘크리트 구조는 재료의 특성상 강성이 있고 밀실하기 때문에 말소리, TV음 등 공기를 매체로 전달되는 공기 전달음에 대해서는 충분한 차단 성능을 갖고 있다. 그러나, 콘크리트는 자체 진동 감쇄능력이 매우 작기 때문에, 콘크리트 면에 충격이 가해질 때 발생되는 고체 전달음의 경우는 인접세대로 쉽게 전달된다는 문제점을 갖고 있다.

'주택건설기준 등에 관한 규정(2004년 4월 22일 일부개정)'에서는 공동주택의 바닥은 각 층간 경량충격음(비교적 가볍고 딱딱한 충격에 의한 바닥충격음을 말함)은 58데시벨 이하, 중량충격음(비교적 무겁고 부드러운 충격에 의한 바닥충격음을 말함)은 50데시벨 이하가 되도록 한 기준을 고시하였으며, 바닥충격음 기준을 충족하는 표준바닥구조 및 바닥충격음 차단성능 등급을 각각 정하여 고시하였다. 바닥(경량)충격음 차단 표준바닥구조는 표 1에 나타내었다.

구분	표준바닥구조 단면상세	바닥마감재 종류
벽식-1	콘크리트 슬래브 180mm이상+단열재 20mm이상+경량기포콘크리트 40mm이상+마감모르터 40mm이상	가중바닥충격음레벨 저감량(KS F 2863-1)이 9데시벨 이상인 바닥마감재
벽식-2	콘크리트 슬래브 180mm이상+완충재 20mm이상+경량기포콘크리트 40mm이상+마감모르터 40mm이상	바닥마감재 사용제한 없음
벽식-3	콘크리트 슬래브 180mm이상+경량기포콘크리트 40mm이상+단열재 20mm이상+마감모르터 40mm이상	가중바닥충격음레벨 저감량(KS F 2863-1)이 9데시벨 이상인 바닥마감재
벽식-4	콘크리트 슬래브 180mm이상+경량기포콘크리트 40mm이상+완충재 20mm이상+마감모르터 40mm이상	바닥마감재 사용제한 없음
벽식-5	콘크리트 슬래브 180mm이상+완충재 40mm이상+마감모르터 40mm이상	바닥마감재 사용제한 없음

또한, 이 규정에서는 표 1의 표준바닥구조에 사용하는 바닥설치용 완충재의 경우 밀도, 동탄성계수와 손실계수, 흡수량, 가열 후 치수안정성, 가열 후 완충재의 동탄성계수 및 손실계수 변화량 등의 품질기준을 정하고 있다.

거주 공간에서 바닥충격음 저감을 목적으로 사용되는 뜬바닥 구조용 재료의 동탄성계수 측정방법을 규정하는 '한국산업규격 거주 공간 뜬바닥 구조용 재료의 동탄성계수 측정방법(KS F 2868)'에는 동탄성계수의 값이 작으면 바닥충격음을 차단하는 효과가 크지만 뜬바닥 구조 위를 걸을 때 흔들림이 발생하여 보행감이 나쁘고, 값이 크면 상부 하중에 대한 역학적 안정성은 우수하지만 바닥충격음 차단 성능이 낮아지게 된다고 기재되어 있다. 동탄성계수 값은 10 내지 30 MN/m³ 정도가 적절하다고 판단되고, 손실계수는 0.1 내지 0.3이면 적절하다고 기재하고 있다.

상기의 공동주택 뜬바닥 구조용 바닥충격음 저감재로는 유리면, 스티로폼, 방진용 고무 또는 폐타이어를 분쇄한 고무칩이 일반적으로 이용되고 있으나, 바닥충격음 차단기준을 만족하기 어렵고, 동탄성계수가 낮아 무거운 하중에 의해 침하가 발생하거나 균열이 발생할 우려가 있으며, 전반적으로 중량충격음 보다는 경량충격음 저감에서 보다 효과적인 것으로 평가되고 있다.

또한, 대한민국 특허출원 제 10-1999-12864호에는 에틸렌비닐아세테이트 합성수지발포체 및 합성우레탄의 폐재와 같은 재료를 이용한 진동방지, 차음용 혼합물이 개시되어 있고, 대한민국 특허출원 제 10-2002-80714호에는 폐타이어 미세분말을 이용한 층간 충격음 저감재가 개시되어 있으나, 이러한 저감재들은 상기 언급된 바닥충격음 저감 발생, 하중에 의한 침하 발생 등의 다양한 문제점들을 효과적으로 차단하지는 못한다는 문제점이 있다.

본 발명자는 이러한 문제점들을 극복하기 위하여 연구를 거듭하던 중, 탄성이 뛰어난 에틸렌비닐아세테이트 발포체를 주요 원료로 하고 열전도율이 낮은 폴리우레탄을 접착제로 사용하여 바닥충격음 차단용 저감재를 제조하였고, 상기 저감재가 쿠션성과 완충성이 뛰어나 바닥충격음 저감 성능이 우수하고, 적당한 경도를 유지하여 뜬바닥 구조에서 하중에 의한 눌림 현상이 없으며, 단열성능이 뛰어남을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공동주택의 바닥충격음 저감 성능이 우수하고 하중에 의한 눌림 현상이 없이 구조적 안정성을 가지며, 단열성능이 뛰어난 공동주택의 뜬바닥 구조용 바닥충격음 저감재를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 비닐아세테이트의 함량이 15-26질량%이며 밀도가 0.93-0.95g/cm³인 에틸렌비닐아세테이트 60-90질량%와 폴리우레탄 접착제 10-40질량%를 포함하며, 밀도가 0.1-0.5g/cm³이고 형태는 판(plate) 또는 롤(roll)인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감재를 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 바닥충격음 저감재(10)는 에틸렌비닐아세테이트를 일정한 규격으로 분쇄한 입자소재(11) 60-90질량%와 탄성을 갖는 폴리우레탄 접착제(12)를 10-40질량%의 함량으로 혼합하고, 폴리우레탄 접착제의 발포와 경화를 촉진하기 위해서 물을 폴리우레탄 접착제 전체에 대해 5-20질량% 첨가한 것을 특징으로 한다.

일반적으로 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate)는 내충격성이 좋아 충격을 흡수, 완화하는 특징이 있어 충격음에 의한 진동에너지를 열에너지로 변환시키는 가장 효율적인 소재 중 하나로 알려져 있다. 이러한 에틸렌비닐아세테이트는 에틸렌과 비닐의 공중합체로서 밀도와 비닐아세테이트의 함량에 따라 다양한 특성을 나타내는데, 본 발명에서는 비닐아세테이트가 15-26질량%로 함유되어 있고 밀도가 0.93-0.95g/cm³인 에틸렌비닐아세테이트를 사용하였다는 점에 그 특징이 있다. 상기와 같은 밀도와 비닐아세테이트의 함량을 갖는 에틸렌비닐아세테이트는 탄성이 우수하고 성형성이 양호하며 완성된 성형품은 충격음 저감에 효과적이기 때문에 본 발명의 바닥충격음 저감재 원료로 사용하는 것이 바람직하다.

에틸렌비닐아세테이트는 에틸렌과 비닐의 공중합체인 합성 에틸렌비닐아세테이트, 합성 에틸렌비닐아세테이트를 신발이나 샌들과 같은 성형품으로 제조하는 과정에서 발생되는 폐 에틸렌비닐아세테이트 및 이러한 폐 에틸렌비닐아세테이트를 열처리하여 일정한 크기로 분류하여 얻은 재생 에틸렌비닐아세테이트로 구분되어 진다. 상기에서 합성 에틸렌비닐아세테이트는 품질면에서 가장 양호하지만, 고가이며 성형을 한 후 분쇄를 다시 해야하는 등의 부가적인 과정을 거쳐야 하는 단점이 있다. 폐 에틸렌비닐아세테이트는 물성은 합성 에틸렌비닐아세테이트와 동일하지만 신발류에 재사용이 불가능하여 버려지는 부산물이므로 재활용에 적당하며, 폐 에틸렌비닐아세테이트 사용시 환경을 위한 자원의 재활용이라는 이점이 있다. 재생 에틸렌비닐아세테이트는 합성 또는 폐 에틸렌비닐아세테이트 비해 밀도가 높다는 특징이 있어 본 발명의 원료에 포함될 경우, 완성된 성형품의 밀도를 증가시켜서 하중에 의한 눌림 현상을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에서는 경제성과 물성 확보를 위해 폐 에틸렌비닐아세테이트와 재생 에틸렌비닐아세테이트를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 그러나, 폐 에틸렌비닐아세테이트만을 단독으로 사용할 경우, 밀도가 낮기 때문에 압축성형하는 데 어려움이 있으며, 재생 에틸렌비닐아세테이트만을 단독으로 사용할 경우, 밀도가 높으므로 성형품이 너무 단단해져 신축성이 떨어져 충격음 저감에 효과적이지 못하다. 따라서, 폐 에틸렌비닐아세테이트와 재생 에틸렌비닐아세테이트를 혼합하는 것이 보다 바람직하다. 폐 에틸렌비닐아세테이트와 재생 에틸렌비닐아세테이트를 혼합하여 사용하는 경우, 폐 에틸렌비닐아세테이트를 30-50질량%, 재생 에틸렌비닐아세테이트를 50-70질량%의 함량으로 혼합하는 것이 바람직한데, 이와 같은 함량으로 혼합하여 사용함으로써 경제성을 증가시킬 수 있고, 성형품의 단단함을 얻을 수 있어 바닥충격음 저감 효과와 하중에 의한 눌림현상을 저감 시킬 수 있다.

본 발명에서는 에틸렌비닐아세테이트를 분쇄기로 분쇄한 후, 이러한 분쇄물을 송풍기를 이용하여 체 형태의 망을 통과시켜 1mm, 3mm, 5mm, 10mm, 15mm, 20mm 등 일정한 크기로 분류한 입자소재를 사용한다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같은 에틸렌비닐아세테이트의 입자소재들을 결합시키는 접착제로서 탄성을 갖는 합성 폴리우레탄(polyurethane) 접착제 또는 재생 폴리우레탄 접착제를 사용한다. 일반적으로 폴리우레탄 접착제는 활성수소인 알콜기가 포함된 폴리올(polyol)과 디이소시아네이트(diisocyanate)의 결합으로 합성되고 경화제에 의해 경화를 시작하여 접착성을 발휘하게 된다. 폴리우레탄 접착제를 합성할 때 사용되는 디이소시아네이트(diisocyanate)의 종류에는 MDI(Methylene diphenyl diisocyanate), TDI(Toluene diisocyanate), NDI(Naphthalene diisocyanate) 등이 있으며 모두 에틸렌비닐아세테이트를 접착시키는 물성을 나타내지만, 경화속도와 접착성능에는 차이가 있다.

본 발명에서는 디이소이아네이트로서 상기 언급된 디이소시아네이트 중에서 선택된 1종을 사용할 수 있으나, MDI를 사용하는 것이 보다 바람직하다. MDI는 화학적 냄새가 다른 것에 비해 거부감이 적으면서 경화 후 접착성이 가장 우수하여 완성된 성형품의 안정성을 얻을 수 있다는 이점이 있다.

한편, 폴리우레탄 접착제는 일반적으로 형태에 따라 1액형과 2액형으로 분류되는데, 1액형은 물과 반응하여 경화하는 습기 경화형 접착제이고 2액형은 경화제가 따로 분리되어 있어 접착할 때 혼합하여 사용하는 형태의 접착제이다. 본 발명에서는 작업의 편리성을 위해 1액형을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 점도가 500-5000cps(25℃에서) 범위에 있는 폴리우레탄 접착제를 사용하였는데, 상기 폴리우레탄 접착제는 액상으로서 점도가 500cps 미만이면 혼합이 용이한 이점은 있으나 혼합이 빠른 만큼 경화가 빠르기 때문에 작업시 조작하는데 어려움이 있고, 5000cps를 초과하면 혼합하기에 어려움이 발생하기 때문에 상기 범위의 점도를 갖는 폴리우레탄 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 작업의 편리성을 위하여 고형분이 70-100%인 폴리우레탄을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 조건을 갖는 폴리우레탄 접착제는 접착성, 내열성, 인장강도가 우수하고 수축이 발생되지 않는 물성을 만족하며 가격이 저렴하다는 이점이 있다.

본 발명에 사용된 폴리우레탄 접착제는 공기 중이나 피착재 표면의 수분과 반응하여 경화하는 습기경화형 접착제로서 발포와 경화를 촉진하기 위하여 물을 5-20질량% 함량으로 첨가한다. 물의 함량이 5질량% 미만이면 경화시간이 3시간을 넘게 되어 경제성이 떨어지며, 20질량%를 초과하게 되면 과량의 첨가로 인해 완성된 성형품 표면에 물이 맺혀 있는 현상과 성형 후 수축이 발생한다는 문제점이 있다. 따라서, 상기 범위의 함량으로 첨가하는 것이 바람직하며, 경화시간은 1-3시간인 것이 바람직하다. 물은 수돗물 또는 지하수 등의 일반적인 물을 사용할 수 있다.

본 발명에서 제조된 바닥충격음 저감재는 밀도가 0.1-0.5g/cm³이며, 형태는 판(plate) 또는 롤(roll)형인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

폐 에틸렌비닐아세테이트(3mm 크기) 및 재생 에틸렌비닐아세테이트(5mm 크기)를 질량비로 각각 50%씩 혼합한 에틸렌비닐아세테이트 발포체 80질량%와 MDI가 20% 함유된 폴리우레탄 접착제(점도: 2500cps, 고형분: 90%) 20질량%를 자체 제작한 혼합기에서 10분 동안 혼합하고, 물을 10질량% 첨가하여 5분 동안 충분히 혼합하였다.

상기 혼합물을 경화가 완료되기 전에 1m× 1m× 1m의 육면체 형태로 짜여진 틀에 넣고, 상온에서 가압하여 1시간 동안 경화시킨 후, 성형품을 탈착시켜 얻은 육면체 형태를 자체 제작한 수평 재단기를 이용하여 3mm와 5mm 두께로 재단하여 판 형태의 바다충격음 저감재를 제조하였다.

상기와 같이 혼합, 성형, 재단 과정을 거친 저감재는 밀도가 0.28g/cm³이었다.

[실시예 2]

폐 에틸렌비닐아세테이트 분쇄물(10mm 크기)만을 90질량%로 사용하고 폴리우레탄 접착제를 10질량%로 사용한 것 외에는 상기 실시예 1의 방법으로 혼합, 성형하여 20mm 두께로 재단하여 저감재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 저감재의 밀도는 0.18g/cm³이었다.

[실시예 3]

폐 에틸렌비닐아세테이트 분쇄물(5mm 크기)과 재생 에틸렌비닐아세테이트(5mm 크기)를 질량비로 각각 30%와 70%로 혼합한 에틸렌비닐아세테이트 발포체를 85질량%로 사용하고 폴리우레탄 접착제를 15질량%로 사용한 것 외에는 상기 실시예 1의 방법으로 혼합, 성형하여 10mm 두께로 재단하여 저감재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 저감재의 밀도는 0.33g/cm³이었다.

[실시예 4]

폐 에틸렌비닐아세테이트 분쇄물(10mm 크기)과 재생 에틸렌비닐아세테이트(5mm 크기)를 질량비로 각각 40%와 60%로 혼합한 에틸렌비닐아세테이트 발포체를 88질량%로 사용하고 폴리우레탄 접착제를 12질량%로 사용한 것 외에는 상기 실시예 1의 방법으로 혼합, 성형하여 20mm 두께로 재단하여 저감재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 저감재의 밀도는 0.21g/cm³이었다.

상기의 실시예 1 내지 실시예 4의 방법으로 제조된 바닥충격음 저감재를 한국산업규격 KS F 2810-1,2 : 2001(바닥충격음 차단 성능 현장 측정방법-제1부 : 표준 경량 충격원에 의한 방법, -제2부 표준 중량 충격원에 의한 방법), KS F 2810-1 : 2001(건물 및 건물 부재의 바닥충격음 차단 성능 평가 방법-제1부 : 표준 경량 충격원에 의한 방법, -제2부 표준 중량 충격원에 의한 방법)에 의거하여 성능을 확인한 결과 중량 충격음은 50데시벨 이하, 경량 충격음은 55데시벨 이하로서 주택건설기준 등에 관한 규정을 만족하였다.

상기의 실시예 1 내지 실시예 4의 방법으로 제조된 바닥충격음 저감재의 동탄성계수 및 손실계수 시험을 한 결과 동탄성계수는 대부분 26MN/m³, 손실계수는 0.23으로 한국산업규격 KS F 2868에서 제시한 동탄성계수 10 내지 30MN/m³, 손실계수는 0.1 내지 0.3을 만족하여, 바닥면의 구조적 안정과 바닥충격음 저감 효과가 뛰어남을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공동주택의 뜬바닥 구조용 바닥충격음 저감재는 폐 에틸렌비닐아세테이트 및 재생 에틸렌비닐아세테이트를 재활용하여 환경보존 및 자원절약 효과가 있다. 또한, 쿠션성과 완충성이 뛰어나 바닥충격음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 뜬바닥 구조에서 하중에 의한 눌림 현상이 없으며 단열 성능이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 중량충격음 저감에 월등하며, 중량충격음을 저감하기 위하여 바닥의 두께를 두껍게 시공하는 실정에서 바닥 두께를 줄이고 경량화할 수 있으므로 경제적인 효과가 뛰어나다.

도 1은 본 발명에 따른 판 형태의 바닥충격음 저감재의 개략도.

10: 저감재

11: 에틸렌비닐아세테이트

12: 폴리우레탄 접착제

Claims

비닐아세테이트의 함량이 15-26질량%이며 밀도가 0.93-0.95g/cm³인 에틸렌비닐아세테이트 60-90질량%와 폴리우레탄 접착제 10-40질량%를 포함하며, 밀도가 0.1-0.5g/cm³이고 형태는 판(plate) 또는 롤(roll)인 것을 특징으로 하는 바닥충격음 저감재.
제 1항에 있어서,

상기 에틸렌비닐아세테이트는 폐 에틸렌비닐아세테이트 30-50질량% 및 재생 에틸렌비닐아세테이트 50-70질량%로 이루어진 것을 특징으로 하는

바닥충격음 저감재.
제 1항에 있어서,

상기 폴리우레탄 접착제는 MDI를 5-20% 함유하고 점도가 500-5000cps이며 고형분 함량이 70-100%인 1액형이고, 물을 폴리우레탄 접착제에 대해 5-20질량% 함량으로 첨가하고 1-3시간 동안 경화시켜 제조된 것임을 특징으로 하는

바닥충격음 저감재.