KR20160024441A - 소음방지재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 소음방지재는 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서, 톱밥과 규산염제를 압축성형하여 형성되는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 일측에 결합되는 제1 발포층을 구비하여 구성된다. 또한 이때 제1 부재와 제1 발포층에는 다공성 물질이 포함된다. 이에 따라 본 발명에 따른 소음방지재에는 크기가 다른 복수 종류의 기공이 존재하게 된다. 소음방지재를 통해 전달되는 음파는 기공의 공진주파수에 따라 반사되거나 공진된다. 따라서 소음방지재의 차음 기능 및 흡음 기능이 제고된다.

Description

소음방지재 및 그 제조방법{Soundproof Materials and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 건축물이나 기타 구조물에 사용될 수 있는 소음방지재와 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 다가구 주택이나 아파트 등에서 층간소음 문제가 대두되면서 이러한 문제를 해결하기 위한 방안이나 법적 제도화 문제가 활발하게 논의되고 있다.

도 1은 현재 규격화되어 있는 건축물 시공 기준의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1의 기준에 의하면 콘크리트 슬래브층(1)의 상측에 경량기포 콘크리트층(2)과 마감 모르타르층(3)이 순차적으로 적층 형성된다. 그리고 소음 차단을 위해 콘크리트 슬래브층(1)과 경량기포 콘크리트층(2)의 사이에 차음매트(4)가 설치됨과 더불어 상기 적층과 측벽의 사이에 측면 완충재(5)가 구비된다.

상기 차음매트(4)는 상부층에서 발생된 소음이 건축물의 매질을 통해서 하부층으로 전달되는 것을 차단하기 위한 것으로서, 이는 주로 소리 등을 잘 흡수할 수 있는 재질로 구성된다.

도면에 도시된 현재의 시공 기준은 상부층에서 발생된 소음을 차음매트(4)를 통해서 흡수함과 더불어 측벽의 내측면에 완충재(5)를 설치함으로써 마감 모르타르층(3)에 가해진 충격이 측벽을 통해서 이웃하는 공간으로 전달되는 것을 차단하도록 한 것이다.

또한 대한민국 실용신안등록 제20-0379075호에는 각각 서로 다른 밀도를 갖는 제1 및 제2 발포층을 이용하여 흡음 및 차음 효과를 갖도록 한 소음방지재에 대하여 개시되어 있다. 이는 밀도가 서로 다른 다공질의 발포층을 중첩하여 구성함으로써 진동을 분산시켜 소음을 방지하도록 한 것이다.

종래의 소음방지재로서는 주로 유기물을 발포한 발포 시트를 이용하고 있다. 그런데 이러한 소음방지재는 주로 고주파 음역의 소음에 대해서 차음 및 흡음 기능을 갖고 있기 때문에 층간소음에서 문제가 되는 저주파 음역에 대해서는 양호한 차음 및 흡음 기능을 제공하지 못한다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 건축물의 구조 매질을 통해서 전달되는 소음이나 진동을 효과적으로 저감할 수 있는 소음방지재와 그 제조방법을 제공함에 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 소음방지재는 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서, 건축물의 콘크리트 슬래브층과 경량기포 콘크리트층의 사이에 설치되고, 톱밥과 규산염제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소음방지재는 규산염제와는 다른 기공 크기를 갖는 다른 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 소음방지재는 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서, 톱밥과 규산염제를 압축성형하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 톱밥과 규산염제를 압축성형할 때 물시멘트가 추가로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 관점에 따른 소음방지재는 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서, 톱밥과 규산염제를 포함하여 구성되는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 일측에 결합되는 제1 발포층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 2종류 이상의 크기를 갖는 기공들이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 규산염제를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 규산염제와는 다른 기공크기를 갖는 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 발포층은 금속 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강유전 물질은 분극화되어 있는 것을 특징으로 하는 한다.

또한 상기 제1 부재의 타측에 제2 발포층을 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 발포층은 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 발포층은 2종류 이상의 크기를 갖는 기공들이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 발포층은 규산염제를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 발포층은 규산염제와는 다른 기공크기를 갖는 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 발포층은 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또환 상기 제2 발포층은 금속 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 관점에 따른 소음방지재 제조방법은 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재의 제조방법에 있어서, 톱밥을 준비하는 단계와, 규산염 과포화 용액을 준비하는 단계, 상기 톱밥과 규산염 과포화 용액을 혼합하는 단계 및, 상기 톱밥과 규산염 과포화 용액의 혼합물을 압축성형하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 톱밥에 대한 규산염제의 혼합비가 5~25 w% 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 혼합물에 규산염제와는 기공 크기가 다른 다공성 광물질을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 혼합물에 강유전 물질을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 소음방지재의 성형 후에 강유전 물질을 분극화 하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소음방지재는 톱밥과 규산염제를 압축성형하여 형성되고, 여기에 필요에 따라 다공성 물질이 추가로 포함된다. 이에 따라 소음방지재에는 크기가 다른 복수 종류의 기공이 존재하게 된다. 소음방지재를 통해 전달되는 음파는 기공의 공진주파수에 따라 반사되거나 공진된다. 따라서 소음방지재의 차음 기능 및 흡음 기능이 제고된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 건축물 시공 기준의 일례를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소음방지재의 외관형상을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소음방지재의 외관형상을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 소음방지재의 외관형상을 나타낸 사시도.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 기본 개념을 설명한다.

일반적으로 차음 및 흡음 기능의 제공을 위해 사용되는 소음방지재로서는 예컨대 PVC, 나일론, 폴리에스테르 등과 수성아크릴, 에틸비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 포함하는 유기물과 발포제를 혼합하여 발포 형성한 발포 시트를 사용하고 있다. 이러한 소음방지재는 발포 시트에 구비된 기공에 의해 차음 및 흡음 기능이 발휘되는 것이다.

상기한 소음방지재에서 기공의 크기를 조정하게 되면 그 흡음 특성을 변동시킬 수 있다. 즉, 기공의 크기를 작게 할수록 저음역에 대한 흡음 특성이 향상된다. 그러나 소음방지재의 기공 크기를 줄이기 위해서는 고도한 공정과 높은 제조비용이 요구된다.

본 발명자의 연구에 따르면 어떠한 물질에 서로 다른 크기를 갖는 기공을 형성하게 되면 흡음 및 차음 기능이 향상된다. 도 2는 이러한 흡음 및 차음 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에서 참조번호는 20은 다수의 기공이 형성된 다공질 물질이다. 이 다공질 물질에 상대적으로 직경이 큰 제1 기공(21)과 직경이 작은 제2 기공(22)이 존재한다고 할 때, 외부에서 음파(A)가 인입되면 이 음파(A)는 매질(20)과 제1 및 제2 기공(21, 22)을 통해서 전파되게 된다. 그런데 제1 기공(21)을 통과한 음파(A)가 제2 기공(22)으로 인입하는 경우에는 a 및 b로 나타낸 바와 같이 음파(A)가 반사하거나 굴절하게 된다. 그리고 이러한 현상은 제2 기공(22)을 통과한 음파(b)가 제1 기공(21)으로 인입하는 경우에도 유사하게 발생된다. 이는 기공의 크기에 따라 기공의 공진주파수가 달라지는 것이 원인인 것으로 판단된다.

일반적으로 물질의 차음 기능은 외부로부터 인가된 음파를 어느 정도 통과시키는지의 여부에 의해 결정되고, 흡음 기능은 외부로부터 인가된 음파를 어느 정도 흡수하는지에 의해 결정된다. 모든 물질은 외부의 음파에 자극을 받으면 진동을 하게 되는데, 이때 진동에 영향을 준 주파수음은 진동 에너지로 변환되는 과정을 통해 흡음된다.

상기한 바와 같이 어떠한 매질에 서로 다른 크기를 갖는 기공을 형성하게 되면 음파가 기공을 통과하는 과정에서 반사 및 굴절되면서 음파의 직진성이 현저하게 저하된다. 즉 차음기능이 향상된다. 또한 음파가 서로 다른 크기의 기공을 통과하면서 공진된다. 즉 다양한 주파수 대역의 음파 에너지가 기공의 진동 에너지로 변환되면서 흡음 기능이 향상된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소음방지재의 외관형상을 나타낸 사시도이다. 본 실시예에 따른 소음방지재(31)는 톱밥과 규산염, 바람직하게는 수용성 규산염을 포함하여 구성된다. 톱밥과 규산염을 이용하여 소음방지재를 형성할 때에는 바람직하게는 톱밥과 규산염 과포화용액을 혼합한 후 이를 압축성형하여 형성하게 된다. 이때 톱밥에 대한 규산염의 혼합비율은 예컨대 5~25 w% 정도로 한다. 또한 소음방지재를 형성할 때 보다 바람직하게는 물시멘트가 추가로 혼합될 수 있다.

톱밥은 통상 목재를 제재하는 과정에서 생상되는 부산물이다. 톱밥의 주된 원료는 목재로서 여기에는 목재 본래의 기공을 갖고 있다. 그리고 톱밥을 압축성형하게 되면 그 압축 강도에 따라 다수의 기공이 형성된다. 압축률을 높일수록 기공의 크기가 작아지게 된다. 또한 규산염은 다공성 물질로서, 여기에는 통상 수십~수백 nm의 기공들이 구비된다. 따라서 톱밥과 규산염의 혼합물로 소음방지재를 구성하게 되면소음방지재 내부에 크기가 다양한 다수의 기공들이 형성된다. 이러한 기공들은 상술한 바와 같이 소음방지재를 통과하는 음파를 반사하거 굴절시킴으로써 음파의 진행을 방해하고, 또한 기공에서의 공진에 의해 음파가 진동에너지로 변환되면서 흡음된다.

특히 규산염에는 수백 nm의 미세한 기공이 다량 포함된다. 상술한 바와 같이 이러한 미세 기공들은 층간소음의 주된 원인이 되는 저주파 대역의 소음을 제거하는데 매우 유효하다.

또한 본 실시예에 따른 소음방지재는 열전도율이 매우 낮다. 따라서 이러한 소음방지재를 경량기포 콘크리트층의 하부에 설치하게 되면 경량기포 콘크리트층에 배설되는 난방 배관으로부터 발생된 난방 열이 외부로 누출되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

또한 본 실시예에서 소음방지재에 보다 다양한 크기의 기공들을 형성하기 위해서 다른 다공성 물질이 추가로 채용될 수 있다. 이러한 다공성 물질로서는 예컨대 다공질 세라믹이나 제올라이트 등이 채용될 수 있다. 다공질 세라믹은 통상 ㎛ 단위의 기공들을 갖고 있고, 제올라이트는 nm 단위의 기공들을 갖는다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음방지재의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 4에 있어서는 톱밥과 규산염의 혼합물로 제작한 제1 부재, 즉 도 3의 소음방지재(31) 일측에 제2 부재로서 발포층(32)을 형성한 것이다. 이때 제2 부재(32)는 제1 부재(31)와 별도로 제작한 후 접착재 등을 이용하여 접합 형성하게 된다.

발포층(32)은 예컨대 PVC, 나일론, 폴리에스테르 등과 수성아크릴, 에틸비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 포함하는 유기물에 발포제를 혼합한 후 발포하여 형성하게 된다. 이때 바람직하게는 발포층(32)을 형성할 때 발포 조건을 적절하게 설정하여 발포층(32)에 서로 다른 크기를 갖는 적어도 2종류 이상의 기공들이 형성되도록 한다.

또한 보다 바람직하게는 발포층(32)을 형성할 때 유기물 및 발포제와 더불어 규산염이나 다른 다공성 물질을 혼합하여 발포 형성한다.

본 실시예에 있어서는 발포층(32)이 제1 부재(31)에 가해지는 외부로부터의 충격을 흡수해 주고, 또한 발포층(32) 역시 소음방지재로서의 역활을 실행하게 되므로 보다 현저한 소음 및 충격 흡수 기능을 발휘하게 된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 발포층(32)을 형성할 때 바람직하게 강유전 물질이 혼합될 수 있다.

본 발명자가 연구한 바에 따르면 강유전 물질을 이용하여 매질의 공명 주파수를 제어하는 것이 가능하다. 즉, 발포층(32)을 형성함에 있어서 유기물과 발포제의 혼합물 또는 유기물, 발포제 및 규산염의 혼합물에 강유전 물질을 혼합하여 발포층을 형성하고, 여기에 일정 전압을 인가하여 강유전 물질을 분극화 하게 되면 발포층(32)의 공명 주파수가 변동된다. 이때 공명 주파수는 유기물에 혼합되는 강유전 물질의 입자 크기나 양 또는 강유전 물질의 종류에 따라 적절하게 조정할 수 있다.

이때 강유전 물질로서는 PZT 등의 무기물이나, PVDF 등의 유기물, 무기물 강유전 물질과 유기물 또는 유기물 강유전 물질의 혼합물 등이 사용될 수 있고, 또한 바람직하게는 금속 분말이나 도전성 유기물이 혼합될 수 있다.

본 실시예에 따른 소음방지재는 발포층(32)을 이용하여 제1 부재(31)에서 흡수되지 않거나 또는 제1 부재(31)로부터 발생되는 외부 충격에 따른 발생음을 발포층(32)에서 효과적으로 흡수 및 제거하는 것이 가능하게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어, 상술한 실시예에 있어서는 제1 부재(31)의 일측에만 제2 부재(32), 즉 발포층을 형성하는 것에 대하여 설명하였으나, 도 5에 나타낸 바와 같이 제1 부재(31)의 양측에 발포층(32, 61)을 형성하는 것도 가능하다.

1 : 콘크리트 슬래브층, 2 : 경량기포 콘크리트층,
3 : 마감 모르타르층, 4 : 소음방지재.

Claims (26)

1. 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서,
   건축물의 콘크리트 슬래브층과 경량기포 콘크리트층의 사이에 설치되고,
   톱밥과 규산염을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소음방지재는 규산염과는 다른 기공 크기를 갖는 다른 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
3. 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서,
   톱밥과 규산염을 압축성형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
4. 제3항에 있어서,
   상기 톱밥과 규산염을 압축성형할 때 물시멘트가 추가로 혼합되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 소음방지재는 규산염과는 다른 기공 크기를 갖는 다른 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
6. 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재에 있어서,
   톱밥과 규산염을 포함하여 구성되는 제1 부재와,
   상기 제1 부재의 일측에 결합되는 제1 발포층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 발포층은 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 발포층은 2종류 이상의 크기를 갖는 기공들이 구비되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1 발포층은 규산염을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 발포층은 규산염과는 다른 기공크기를 갖는 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 발포층은 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 발포층은 금속 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
13. 제11항에 있어서,
    상기 강유전 물질은 분극화되어 있는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
14. 제6항에 있어서,
    상기 제1 부재의 타측에 제2 발포층을 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 2종류 이상의 크기를 갖는 기공들이 구비되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 규산염을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 규산염과는 다른 기공크기를 갖는 다공성 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
19. 제17항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 금속 분말을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
21. 제19항에 있어서,
    상기 강유전 물질은 분극화되어 있는 것을 특징으로 하는 소음방지재.
22. 매질을 통해서 전달되는 소음을 차음 및 흡음하도록 된 소음방지재의 제조방법에 있어서,
    톱밥을 준비하는 단계와,
    규산염 과포화 용액을 준비하는 단계,
    상기 톱밥과 규산염 과포화 용액을 혼합하는 단계 및,
    상기 톱밥과 규산염 과포화 용액의 혼합물을 압축성형하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재 제조방법.
23. 제22항에 있어서,
    상기 톱밥에 대한 규산염의 혼합비가 5~25 w% 인 것을 특징으로 하는 소음방지재 제조방법.
24. 제22항에 있어서,
    상기 혼합물에 규산염과는 기공 크기가 다른 다공성 광물질을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재 제조방법.
25. 제22항에 있어서,
    상기 혼합물에 강유전 물질을 혼합하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재 제조방법.
26. 제25항에 있어서,
    소음방지재의 성형 후에 강유전 물질을 분극화 하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음방지재 제조방법.

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