KR20070065854A - 폐섬유를 활용한 건축용 요철형 흡음판재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성섬유 폐기물을 재생 가공한 흡음재의 제조방법과 건축용 흡음판재에 관한 것이다.

기존의 흡음용 판재로 많이 사용되는 벽체 또는 천장에 부착하는 방식의 제품으로 목재의 경우 주로 합판을 사용하고, 사무실이나 업무공간에는 철판 또는 일반적으로 석고보드와 발포성 스티로폼 제품을 주로 사용하였다.

목재 합판의 경우 온도변화와 습도에 따라 합판 자체의 접착면이 벌어지기도 하고, 석고제품은 환경위해 제품으로 그 사용 때 노출이 되지 않도록 2차 마감재로 벽지나 합판 등을 별도 부착해야 하며, 철판 제품의 경우 겨울이면 온도차에 따른 결로 현상이 발생하는 단점이 있다.

본 특허에서는 이런 단점을 보완하여 온도변화에 강하고, 축열, 보온기능이 있으며, 습기에도 강하고, 차음과 흡음 및 단열효과가 우수한 신소재 섬유 건축내장 흡음재를 개발하고, 시설공정 또한 콘크리트 벽면이나 천장에 신소재 섬유 흡음판을 바로 접착하여 마감을 하게 함으로서 소재의 특성을 최대한 살릴 수 있도록 함은 물론 시설 공정이 최소화 되도록 제작하였다.

합성섬유의 폐기물을 그 원료로 사용하여 대량 발생 폐기물의 안정적 안전처리 및 자원의 절약과 폐기물의 유효이용을 통한 독보적 고유 실용 환경기술로 환경보전과 함께 폐기물의 자원화를 이루기 위한 기술로, 기존의 방음소재인 석면제품의 사용규제에 따라 개발된 철판소재와 목재소재 및 플라스틱과 고무제품의 흡음재 와는 달리 섬유 소재를 겹겹이 쌓은 구조로 방수, 차음, 단열, 보온의 효과와 함께 흡음효과가 뛰어나며, 특히 온도와 습기에 변화가 없는 것이 특징이다.

먼저 섬유 폐기물 중 합성섬유의 구성비를 폴리에스터 70％이상, 아크릴, 레이온 등과 기타 섬유 30％의 구성비로 준비한 다음, 이 섬유들을 3Cm 이하의 크기로 잘게 절단하고, 절단 소재에 멜라민 아크릴 또는 요소수지 등의 수용성 또는 분말형태의 열경화성 수지를 70g/m²의 량으로 수용성 수지는 도포를 하고, 분말수지는 교반기에서 혼합한 다음, 네트건조기에서 함수량이 15％이하가 되도록 건조를 시키다. 건조가 완료된 소재는 성형프레스에서 금형내부에 고르게 깔아준 다음 200℃의 고온과 100Kg/Cm²의 고압상태에서 제품의 두께에 따라서 5-7분 동안 성형하고 40℃ 이하의 온도에서 급속 냉각하여 제품을 생산한다.

본 발명에서 추구하는 섬유흡음판재의 특성은 먼저 대랑발생 폐기물의 유효이용과 안정적 안전처리 기술개발에 있고, 소재가 섬유이기 때문에 흡음 및 방음효과가 다른 소재와 비교하여 월등한 효율이 있으며, 내장소재로 결로 현상이 발생하지 않는다는 점이다.

본 발명에서 얻고자 하는 기대효과로는 환경적으로는 자원의 절약과 폐기물의 유효이용을 통한 독보적 고유 실용 환경기술개발이라는 점과, 기술적으로는 종전 석면제품을 대체 할 수 있는 대체 신소재 및 대용제품의 개발효과가 있고, 철판제품에서 발생하는 결로 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 흡음과 차음재 및 단열재와 방수재의 대체신소재 및 대용제품으로 저가, 고품질, 고부가, 고효율, 고기 능성을 갖춘 제품을 개발 공급함에 따른 건축자재 산업의 경쟁력 향상에 크게 기여할 수 있는 사회적 효과를 얻을 수 있다.

재활용, 폐섬유, 신소재, 건축자재, 신기술, 신산업, 재생산업, 차음, 흡음, 단열, 방수, 보온, 환경산업

Description

폐섬유를 활용한 건축용 요철형 흡음판재{Sound Absorbing Board Embossing Materials by Using The Recycling Waste Textiles}

기술 분야 : 건축자재 및 소음, 흡음과 폐기물처리 기술 분야

종래 기술 : 통상적으로 건축용 천장 및 벽재소재로는 석면제품과 합판, 또는 철판 가공제품 등이 주종을 이루고 있으나, 석면제품의 경우는 환경위해 제품으로 '07년 7월부터 제조, 판매 및 유통이 규제를 받고, 합판의 경우는 습기와 온도변화에 따라 탈색이 되거나 파손이 발생하기도 했다. 특히 철판의 경우는 외부의 기온차이에 따른 결로현상의 발생으로 사용이 기피되기도 했다. 대체적으로 종래 기술로 만들어진 제품은 방음과 흡음의 효율성 보다는 내장인테리어에 치중한 편이었다.

종래 기술의 천장재 벽재소재가 가진 문제점을 개선하여 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 폐기물의 자원화 기술개발과 경쟁력 있는 방음, 흡음소재의 대체 신소재 및 대용제품의 개발에 있다.

먼저 종래 기술로 만들어진 소재의 환경적 문제를 해결하기 위해 본 섬유 신 소재 요철 흡음판재 제조기술은 버려지는 섬유 폐기물을 재생 가공한 소재를 활용하고, 분진 및 비산먼지의 발생을 최대한 억제했으며, 철판제품에서 발생하는 결로현상을 방지하고, 방수, 단열 및 축열 기능으로 실내 온도편차를 최소화 했으며, 습기로 인한 제품의 변형이나 탈색을 방지하는 기술적 과제를 해결하는데 중점을 두었다.

따라서 본 발명에서는 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 폐합성섬유 제품을 고압, 고열에서 성형하여 보온, 단열과 축열의 효과는 물론 소음의 흡음과 방음 및 차음효과가 탁월하도록 했으며, 온도와 습도 차에 따라 발생하는 부식과 변형에 의한 문제를 해결, 개선하였다.

본 발명의 구성은 소재의 선택과 구성비율, 소재의 가공방법과 사용수지에 따른 흡음과 방음의 편차조정 및 제조공정에서는 온도, 압력, 가류 시간에 따른 제품의 특성을 실시예를 통하여 개발하고, 특히 섬유제품의 특성상 생산제품이 냉각되는 과정에서 소재의 관성에 따라 발생하는 제품의 변형을 최소화 하도록 구성하였다.

또한 종래 제품기술에서 발생되는 다양한 문제점을 개선했으며, 본 제품이 실내 건축용 마감재임을 감안하여 인테리어와 효용성을 감안하고 일정한 품질의 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발하였다.

본 발명에서 제조되는 섬유흡음재의 구성은 폴리에스터섬유 75％에 기타 합성섬유 20％, 그리고 기타 천연섬유를 포함한 복합소재 5％로 구성되어 있으며, 이 소재에 열경화성 수지를 첨가하여 가열, 성형하여 제품을 제조하는 기술이다.

＜실시예 1＞

종래 기술에서 사용하는 합성섬유는 폴리에스터 50％, 기타 섬유를 40％, 자연섬유를 10％를 5Cm 이하로 절단하여 타면기에서 솜처럼 실을 풀어 타면하여 사용했으나, 본 발명에서는 자연섬유가 5％ 이상 포함될 경우 200℃의 고열로 가압 성형을 할 경우, 자연섬유에서는 화재가 자주 발생했기에 천연소재의 양을 5％ 이하로 줄이고, 소재의 크기도 3Cm 이하로 절단하여 타면에서 더욱 부드러운 부직포 생산이 가능하도록 했다.

따라서 합성섬유의 구성비를 폴리에스터 70％이상, 아크릴과 레이온 및 나일론 등 기타섬유를 30％ 이하로 사용한 결과 제조공정과정에서 가압 성형 때에도 자연섬유에 의한 화재는 발생하지 않았다..

＜실시예 2＞

타면 된 섬유를 부직포로 만들어서 수지를 도포할 경우 액상수지는 스프레이로 도포가 가능하지만, 분말수지를 사용할 경우는 부직포 속으로 열경화성 수지의 침투가 어렵고, 완성제품에서 박리가 되고 요철부분을 성형할 경우 소재가 찢어져 일정한 두께와 품질의 제품을 제조하는데 많은 불량이 발생하였다, 따라서 본 발명에서는 고형분 80％의 열경화성 수지를 고형분 40％의 액상수지로 제조하여 스프레이로 분사한 다음, 투입온도 100℃, 내부온도 140℃, 인출온도 100℃의 그물망 건조기(Net Dryer)에서 함수량이 15％ 이하가 되도록 건조하여 사용했다.

＜실시예 3＞

종래 기술로는 8Cm의 두께로 제작된 부직포에 멜라민과 요소수지 또는 아크릴 등 수용성의 열경화성 수지를 30g/m²의 량으로 도포하고 그물망 건조기(Net Dryer)에서 함수량 15％ 이하로 건조하고 절단하여 사용해 본 결과 부직포의 겉에만 수지가 도포되어 중량물을 적재할 경우 제품이 분리되는 현상이 발생하여 본 발명에서는 수용성 또는 분말 형태의 열경화성 수지를 70g/m²의 량으로 도포하여 15％이하의 함수량으로 건조한 다음 성형한 경우 박리현상이 발생되지 않았다.

＜실시예 4＞

건조가 완료된 섬유소재는 조립 공정이나 시공시 별도의 후속공정이 필요없도록 섬유소재를 금형에 바로 투입하여 200℃의 온도와 100kg/Cm²의 압력으로 5-7분 동안 열압성형 프레스(Hydro. Hot Press)에서 성형하고, 성형제품은 식는 과정에서 소재의 관성에 따른 변형이 발생하지 않도록 40℃ 이하의 온도와 15kg/Cm² 압력의 냉각프레스(Hydro. Cold Press)에서 압착한 상태로 급속 냉각하여 성형했기 때문에 제품의 변형이 전혀 발생하지 않았다.

＜실시예 5＞

본 개발제품의 경쟁력 향상과 고부가가치 창출을 위하여 열압 성형프레스 가공시 제품표면에 문양이 들어있는 섬유, 또는 부드러운 포장용 부직포, 기타 별도의 표면처리가 필요 없도록 섬유를 접착하여 열압 성형한 결과 양질의 제품 생산이 가능하였다.

＜실시예 6＞

열압 성형의 경우 금형의 종류에 따라서 양면에 요철을 주기 위해서는 금형의 상하 양면에 200℃의 열을 주어야 했고, 단면 요철의 경우에는 요철 부위가 아닌 평면에만 열을 주고 성형한 경우 안정적이며 안전한 제품을 생산 할 수 있었다.

＜실시예 7＞

본 실험에서 요철형 흡음판재의 제작을 위해서는 요철문양의 금형을 사용하였고, 양면일 경우 요철문양을 상하 금형판을 놓고 가열성형하고, 단면 요철을 제작할 때는 요철금형을 한 면에만 놓고, 열판과 맞닿은 쪽을 가열 성형하였다. 그 결과 요철제품의 상태가 양호하고 시공이 편리한 제품을 얻을 수 있었다.

＜실시예 8＞

일반적으로 흡음 효율을 극대화하기 위해서는 요철형 흡음판재의 특성을 최대한 살릴 필요가 있었다. 평면일 경우 소음이 평면을 타고 흐르지만 곡면일 경우 대부분의 소음은 곡면을 타고 흐르는 동안 섬유소재의 곡면에서 소음이 소멸되는 효과를 얻을 수 있었다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과로는 크게 환경적 효과와 사회적 효과 및 경제적 효과와 기술적 효과로 나눌 수 있다.

먼저 환경적 효과로는 자원의 절약과 폐기물의 유효이용 기술개발과 섬유 폐기물의 매립과 소각에 따른 토지 부양화와 침출수의 발생 및 대기오염 등 환경 2차 오염을 방지할 수 있으며, 사회적 효과로는 대체 신소재 및 대용제품의 기술개발은 한 때의 인기나 유행을 위한 기술이 아니며, 외국의 개발기술을 모방한 카피기술이 아닌 독보적인 고유 실용 환경기술로 저가, 고품질, 고부가, 고효율, 고기능성의 경쟁력 있는 건축자재를 안정적이고 지속적으로 공급할 수 있어 토목, 건축 산업의 규격화와 경쟁력에 향상에 크게 기여 할 수 있는 환경적 효과가 있다.

또한 경제적 효과로는 한국환경자원공사가 '02년 환경자원 발생량 자료에서 발표한 "전국 폐기물 발생량 조사"에 의하면 년간 786천톤이나 생산되는 섬유폐기물을 안정적이며 안전하게 처리할 수 있어 년간 1,200억원의 폐기물 처리비용의 절감효과와 함께 재생산업은 원, 부자재 비용이 거의 들지 않는 첨단, 미래의 정맥산업으로 성장하고 있다고 했으며, 나아가 신소재 섬유 흡음재의 신기술을 해외 환경플랜트로 수출할 경우 기술이전에 따른 플랜트 당 100억원의 경제적 효과를 기대할 수 있다. 기술적 효과로는 환경산업의 대부분을 모방 기술이거나 수입기술에 의존하고 있는 현실에서 특히, 재생산업 기술이 초보단계인 섬유 폐기물의 안정적 안전처리에 따른 폐기물 재활용의 자원화 공정기술의 개발과 고열, 고압의 제품성형기술 개발에 따른 건축자재 산업과 토목, 환경기술 산업 등의 연관 산업의 동반성장을 기대할 수 있는 기술적 효과가 있다.

Claims (4)

1. 폐섬유를 활용한 건축용 흡음재에 있어서

   섬유소재로 만들어진 내장 흡음 섬유판재와
2. 청구항 1에 있어서

   양면이 요철형태로 만들어진 섬유방음 판재와 제조기술.
3. 청구항 2에 있어서

   한 쪽면은 평판이며 다른 한 쪽만 굴곡면을 가지는 섬유방음판
4. 청구항 3에 있어서

   굴곡면에 섬유 또는 유사 부직포를 부착하여 표면 상태를 좋게 만들어진 제품을 말한다.