KR20160055430A - 방음판 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로나 학교, 공장 등 소음이 발생하는 주변에 설치하는 방음벽에 있어서, 상기 방음벽을 구성하는 방음판 내부에 복합 흡음재를 이용한 방음판 구조에 관한 것으로, 특히 중 및 고주파수 대역에서의 흡음 성능을 향상 시키도록 하는 방음판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하되, 통상의 섬유 웹(Web) 가공방법에 의해 양털과 같이 곱슬하게 형성한 내부 흡음재의 전, 후면에 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 압축성형한 외부 보호재를 열접착하여 형성한 PP+PE 복합 흡음재를 방음판의 원형타공형 전면판 내부 전면에 밀착시켜 설치 구성함을 특징으로 한다.

Description

방음판 구조{Sound insulation board structure}

본 발명은 도로나 학교, 공장 등 소음이 발생하는 주변에 설치하는 방음벽에 있어서, 상기 방음벽을 구성하는 방음판 내부에 복합 흡음재를 이용한 방음판 구조에 관한 것으로, 특히 중 및 고주파수 대역에서의 흡음 성능을 향상 시키도록 하는 방음판을 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 건축물의 소음을 예방하기 위한 방음 또는 흡음을 위

하여, 또는 자동차주행 소음이 심한 고속도로 또는 지하철 또는 철도의 터널내에서의 소음의 흡음을 위하여 통상 유리섬유, 석고보드, 펠트(Felt), 폴리우레탄 발포품 또는 스티로폴, 석면등을 사용하여 왔으며, 공사장소의 소음정도, 흡·방음공사의 중요도 및 발주처의 공사시방에 따라 선택적으로 흡음재를 채택·시공하여 왔다.

특히, 현재 사용하는 방음벽의 흡음재료는 유리섬유나 암면과 같은 섬유계와 폴리에스터와 같은 폼계로 나누어 사용한다,

그러나, 섬유계통의 흡음재는 발암물질함유로 인하여 수분이 통하지 않는 다공의 불화비닐수지필름(PVF)로 포장하여 사용한다.

이를 해소하기 위하여, 종전에는 폴리에스터재를 소재로 한 흡음재(국내 등록특허 제10-0405773호)가 소개되고 있으나, 단일 흡음재로서 그 흡음률이 크게 증대되지 못하는 문제점이 지적된다.

또한, 이러한 흡음재를 사용한 방음벽은 계속적인 연구개발로 인하여 음향 특성에 따른 흡음재구성과 밀도 차이를 둔 다층의 흡음재를 사용하고 있다.

그러나, 섬유 계통의 시료는 도 1과 같이 기공율이 높을 뿐 아니라불안정하여 아주 낮거나 높은 주파수의 영역대의 흡음율은 시험할때마다 큰 오차 범위가 있고, 폼(form)의 내부는 도 2와 같이 각 셀(cell ) 들이 서로 잘 열려진 막(membrane )구조 이고, 일률적인 막 구조의 생산이 불가능 하여 막이 적거나 많이 발생 하므로 주파수의 유동저항 값이 커 저.중.고주파수대에서 오차가 크게 발생한다.

따라서, 소음중에 포함된 고형분인 먼지나 이물질의 침투가 용이하여 흡음재의 흡음 성능저하를 가져오는 문제점이 지적된다.

또한, 흡음재의 음향학적 특성인 흡음계수( a )는 근본적으로 흡음재 고유 재질의 임피던스( Zc ) 와 전파상수( r )가 흡음효과를 가져온다 할 수 있다. 또한 서로다른 흡음재로 구성된 다층 구조물의 경우 I면의 경계층 표면에서 음향 표면 임피던트는 다음과 같다.

아래 그림처럼 임의의 층이 공기로 구성된 경우 임피던스와 주파수(wave number)로 전파상수를 대체하게 된다.

다층 구조물의 표면임피던스( Z1 ) 은 위식을 반복하여 계산하다보면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

위에서 보듯이 표면임피던스(Z1) 는 1에 가까울수록 흡음계수가 높음을 알수 있으나, 이들 시료의 고유한 성질을 해석하기에는 현상적 모델로 기술하는 이론과 미세구조 모델로한 분류와 마지막 실험식인 Delanydhk Bazley,Miki, 그리고 Cumminga 등의 분류가 있다. 그 중에 현상적 모델과 미세구조모델은 너무 다양하고 복잡하며 여러 가지의 흡음재를 모델로 하기에는 한계성이 있어 실험식을 이용하며 흡음재가 섬유계인 경우 Delanydhk Bazley 의 일반식이 적용되며, 우레탄 품의 경우 Miki의 식을 사용하여 이론적인 1에 가까운 소재를 찾아 흡음재가 개발되고 있다.

그러나, 품계열처럼 원래 막구조인 경우와 섬유계에 PVF 필름으로 감싸진 막이 있는 경우에는 막 진동으로 인해 흡음특성이 주파수에 예민하게 반응하므로 계속적인 실험으로 인한 데이터 값과 실험식을 통하여 개발하는 실정이어서 특수한 소재를 개발하지 못하는 실정이다.

(특허문헌)

국내 등록특허 제10-0405773호

본 발명은 방음판을 구성하는 원형 타공판 내측면에 복합 흠음재를 설치하여 고주파수의 소음 흡음률을 증대시키고자 하는 것이다.

본 발명은 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하되, 통상의 섬유 웹(Web) 가공방법에 의해 양털과 같이 곱슬하게 형성한 내부 흡음재의 전, 후면에 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 압축성형한 외부 보호재를 열접착하여 형성한 PP+PE 복합 흡음재를 방음판의 원형타공형 전면판 내부 전면에 밀착시켜 설치 구성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 원형타공형 전면판 내부 전면에 PP+PE 복합 흡음재를 설치하고, 상기 PP+PE 복합 흡음재 후면에 고밀도의 폴리에스터(300k 3T)를 설치하여 제공함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 원형타공형 전면판 내부에 2겹의 PP+PE 복합 흡음재를 내장시켜 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 섬유계와 폼계를 복합적으로 사용하여 섬유계의 기공률을 안정화 시켜 고주파수의 흡음율을 크게 증대 시키며, 폼계의 막 구조와 섬유가 뒤 엉켜 막구조의 진동을 최소화 할 뿐 아니라 주파수의 유동 저항값의 오차를 줄여 중. 고주파수대의 소음 흡음률을 크게 향상시키고, 소음의 입사 각도에 따라 흡음 계수가 달라지는 것을 방지하기 위하여 음이 닿는 표면에 섬유와 폼을 압축시킨 보호재를 내부 흡음재의 표면에 형성시켜 입사되는 소음의 흡음을 안정적이고도 일률적으로 흡음시킬 수 있게하여 더욱 향상된 소음 감쇄 기능을 부여하며, 고형분인 먼지나 이물질 침투를 방지함은 물론 장기간 지나도 고주파의 소음에 효과적으로 대응할 수 있는 친환경적인 방음판을 제공하는 효과를 가진다.

도 1은 종전 섬유 흡음재의 구조 사진
도 2는 종전 폼계 섬유구조 사진
도 3은 본 발명에 의한 PP+PE 복합 흡음재의 폼과 섬유 구조 사진
도 4는 본 발명에 의해 완성된 PP+PE 복합 흡음재의 사진
도 5는 본 발명을 시험하기 위한 시험장비 사진
도 6은 본 발명에 적용하는 방음판 사시도
도 7은 본 발명의 실시에 의한 방음판 단면도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방음판 단면도
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방음판 단면도

본 발명은 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하되, 통상의 섬유 웹(Web) 가공방법(국내 공개특허 제10-2005-0075405호 참조)에 의해 양털과 같이 곱슬하게 형성한 내부 흡음재(11)의 전, 후면에 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 압축성형한 외부 보호재(12)(13)를 열접착하여 PP+PE 복합 흡음재(10)(도 4 참조)를 방음판(100)을 구성하는 원형타공형 전면판(110) 내부 전면에 밀착시키고, 상기 PP+PE복합 흡음재(10)의 후면부에 후면판(120)을 설치하여 구성할 수 있다.

즉, 본 발명은 폼과 섬유가 뒤엉키는 구조로 단량체(monomar)가 체인처럼 이루어진 폴리프로필렌(PP)과 고분자로 가벼운 구조인 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 내부 흡음재(11)를 형성하게 하되, 상기 내부 흡음재(11)의 전, 후면에폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 압축성형한 외부 보호재(12)(13)를 열접착하여 PP+PE 복합 흡음재(10)를 방음판(100) 내부에 설치하는 것으로, 상기 PP+PE 복합 흡음재(10)는 폼게와 섬유계를 복합벅으로 형성시킨 것이러서 기공률이 일률적이면서도 크게 안정화되어 특히, 고주파수대역의 소음 흡음률을 크게 향상시키게 된다.

그러나, 내부 흡음재(11)를 형성하는 이방성 재료(PP와 PE)에 의해 흡음계수가 달라져 소음감쇄 기능을 가져올 수 있으나, 상기 내부 흡음재(11)의 전, 후면에 형성한 외부 보호재(12)(13)에 의해 음이 닿는 표면의 입사각도를 일률적으로 형성시키게 되므로(도 3 참조) 고주파수의 흡음률을 보다 일률적이고도 안정적으로 흡수하게 할 수 있어 소음감쇄 기능의 증대를 가져올 수 있게된다.

상기에서, 통상의 섬유 웹 가공방법은 PP와 PE 각각을 압출챔버를 통해 압출시키면서 섬세화 시켜 양털과 같이 곱슬하게 혼합 형성하게 하거나, 미세섬유 취입장치에 의해 섬세화 시켜 양털과 같이 곱슬하게 혼합 형성하는 것을 말한다.

상기에서, 내부 흡음재(11)의 두께가 38mm인 경우 외부 보호재(12)(13) 각각의 두께는 1mm로 하는 것이 바람직하다.

상기에서, 외부 보호재(12)(13)는 섭씨 110도 ~ 섭씨 450도에서 PP 47.5 중량%, PE 47.5 중량%, 안전화제 5 중량%를 혼합하여 압축성형하여 제공할 수 있다.

이러한, 상기 PP+PE 복합 흡음재(10)는 섬유계와 폼계를 복합적으로 성형시킨 것이어서 섬유계의 기공률이 보다 안정적으로 유지될 뿐 아니라 고형분인 먼지나 이물질의 침투를 방지하여 먼지나 이물질에 의한 소음 흠음 효율을 저하시키는 경우를 배제할 수 있고, 폼계의 막 구조와 섬유가 뒤엉켜 막 구조의 진동을 최소화 할 수 있어 흡음재 자체의 진동에 의한 소음 흡음의 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 도 8과 같이 원형타공형 전면판(110) 내부 전면에 PP+PE 복합 흡음재(10)를 설치하고, 상기 PP+PE 복합 흡음재(10) 후면에 고밀도의 폴리에스터(20)를 설치한 구조로서 방음판(100)을 제공할 수 있다.

상기에서 고밀도의 폴리에스터(20)의 두께는 내부 흡음재(11)의 두께가 38mm, 외부 보호재(12)(13) 각각의 두께는 1mm 인 경우 3mm로 정하는 것이 바람직하다.

이 경우 본 발명에 적용하는 방음판(100) 내부의 공명현상으로 저주파수대의 소음을 흡음할 수 있으므로 상기 저주파수와 함께 인입되는 고주파수는 원형타공형 전면판(110) 내부에서 1차적으로 PP+PE 복합 흡음재(10)에 의해 감소시키고, 인입된 저주파수대의 소음은 고밀도의 폴리에스터(20)에 의해 감쇄시켜 저. 중. 고 주파수대의 소음의 흡음성능을 크게 향상 시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 도 9와 같이 원형타공형 전면판(110) 내부에 2겹의 PP+PE 복합 흡음재(10)를 내장시킨 방음판(100)을 제공할 수 있다.

이 경우에는 상술한 바와 같이 PP+PE 복합 흡음재(10)는 섬유계와 폼계를 복합적으로 성형시킨 것이어서 섬유계의 기공률이 보다 안정적으로 유지될 뿐 아니라 고형분인 먼지나 이물질의 침투를 방지하여 먼지나 이물질에 의한 소음 흠음 효율을 저하시키는 경우를 배제할 수 있어 2겹의 PP+PE 복합 흡음재(10)에 의해 더욱 향상된 흡음성능을 제공하게 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 PP+PE 복합 흡음재(10)를 Alpha Cabin 시험장비(시료 : 1M * 0.5M)를 사용하여 도로변에서 들리는 중 . 고 주파수대(500~8000Hz)의 소음을 측정한 값을 표 1로 제시한다.

표 1(흡음률)

표 1에서 보듯이 기존 흡음재인 폴리에스터와 유리섬유는 흡음율 0.31로 거의 같은 수준의 값이 나왔다.

그러나, 본 발명의 PP+PE 복합 흡음재(10)는 저주파 500Hz 의 소음이 기존 폴리에스터 대비 낮은 흡음율을 보이나, 중.고 주파수대로 갈수록 안정적인 흡음효과를 보이며, 특히 PP+PE 복합 흡음재(10)를 원형타공형 전면판(110) 내부 전면에 밀착시키거나, PP+PE 복합 흡음재(10)뒤에 고밀도의 폴리에스터(20)를 흡음재로 사용 하였을 때 흡음율 0.35이상 나와 기존대비 10% 이상 향상된 흡음효과가 나타났다.

또한 표 1과 같이 PP+PE 복합 흡음재(10)를 2겹으로 하여 설치한 경우 소음을 측정하였을 때 기존대비 26~30% 높은 흡음율이 나왔다.

특히. 방음판(100)의 개구부 형태가 원형으로 타공한 원형타공형 전면판(110)은 공명현상으로 저주파수 500Hz에서 0.088의 다소 높은 흡음률을 보여 저주파수대의 소음을 커버할 수 있으므로 PP+PE 복합 흡음재(10)의 저주파수 소음의 흡수율을 증폭시킬수 있는 방음판의 구조로 볼수 있다.

따라서, 본 발명에 적용한 PP+PE 복합 흡음재(10)는 섬유계와 폼계를 복합적으로 성형시킨 것이어서 섬유계의 기공률이 보다 안정적으로 유지될 뿐 아니라 고형분인 먼지나 이물질의 침투를 방지하여 먼지나 이물질에 의한 소음 흡음 효율을 저하시키는 경우를 배제할 수 있고, 폼계의 막 구조와 섬유가 뒤엉켜 막 구조의 진동을 최소화 할 수 있어 흡음재 자체의 진동에 의한 소음 흡음의 저하를 방지할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속 하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : PP+PE 복합 흡음재 20 : 고밀도의 폴리에스터
100 : 방음판 110 : 원형타공형 전면판
120 : 후면판

Claims (3)

1. 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하되, 통상의 섬유 웹(Web) 가공방법에 의해 양털과 같이 곱슬하게 형성한 내부 흡음재(11)의 전, 후면에 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)을 50 : 50 비율로 하여 압축성형한 외부 보호재(12)(13)를 열접착하여 형성한 PP+PE 복합 흡음재(10)를 방음판(100)을 구성하는 원형타공형 전면판(110) 내부 전면에 밀착시키고, 상기 PP+PE 복합 흡음재(10)의 후면부에 후면판(120)을 설치하여 구성함을 특징으로 하는 방음판 구조.
2. 제 1항에 있어서, 원형타공형 전면판(110) 내부 전면에 PP+PE 복합 흡음재(10)를 설치하고, 상기 PP+PE 복합 흡음재(10) 후면에 고밀도의 폴리에스터(20)를 설치하여 구성함을 특징으로 하는 방음판 구조.
3. 제 1항에 있어서, 원형타공형 전면판(100) 내부에 2겹의 PP+PE 복합 흡음재(10)를 내장시켜 구성함을 특징으로 하는 방음판 구조.
   
   
   
   
   

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