KR20170128041A

KR20170128041A - 층간소음을 저감시키는 고무섬유 합성 제조방법

Info

Publication number: KR20170128041A
Application number: KR1020160059192A
Authority: KR
Inventors: 원홍익
Original assignee: 박종규
Priority date: 2016-05-14
Filing date: 2016-05-14
Publication date: 2017-11-22

Abstract

본원은 탄성재료와 흡음재료의 조화로운 평면배치를 이루는 고무·섬유의 합성구조체를 이용하여 건축물의 층간소음 방지수단을 저비용 구조로 이루고자 하는 과제를 갖는 발명이다.
본원은 건물의 위층과 아래층을 구획하도록 콘크리트가 타설되는 콘크리트 슬라브층과 바닥마감재층 사이에 내장되어 건축물의 층간소음 저감용으로 사용되도록 적용되는 고무·섬유의 합성구조체의 이용방법으로, 고무 칩과 섬유설을 실리카졸 100중량부 기준으로 MTMS(Methyltrimethoxysilane)20~40 중량부와 규산카리 5~10중량부에 물 20~30 중량부가 혼합되어 제공되는 무기바인더와 특정비율로 혼합 및 교반하여 얻은 배합혼합물 100중량부 기준으로 실리카 졸·겔법에 의한 3차원 망상구조를 이루기 위해 중탄산염을 1~ 10 중량부 비율로 혼합하고 160~200 범위를 유지하는 압압롤러를 거치거나 몰드에 압착하여 시트상의 고무·섬유의 합성구조체를 얻고, 상기의 고무·섬유의 합성구조체를 콘크리트 슬라브층과 바닥마감재 사이에 내장시켜 건축물의 층간소음 방지구조로 적용하고자 하는 기술사상의 발명이다.

Description

층간소음을 저감시키는 고무섬유 합성 제조방법{Method of rubber and fiber for decreasing noise thermo-insulation}

본 발명은 건축물의 층간소음 저감용으로 사용되는 고무·섬유구조체 및 그 이용방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 건축물의 바닥면에서는 층간소음을 저감시키기 위한 수단을 찾는 발명이다.

종래기술에서 일반 건축물에서 경량충격음이나 중량충격음을 저감시키기 위해 사용되고 있는 일 적용예의 기술을 도 1을 통하여 설명하고자 하는바, 도 1은 일반적으로 아파트 등의 공동주택에서 적용되는 바닥 슬라브구조를 나타낸 것으로, 건물의 위층과 아래층을 구획하도록 콘크리트가 타설되는 콘크리트 슬라브층(1)과, 단열을

위해 콘크리트 슬라브층(1)위에 타설되어 단열재 역할을 하기 위한 경량 발포 콘크리트층(2)과, 경량 발포 콘크리트층(2) 상부로 설치되는 소음저감재층(3)과 실내난방용 난방배관(4)이 매설되는 콘크리트몰탈층(5)과, 마감몰탈층(5)의 상부 방 바닥면에 설치되는 바닥마감재(6) 등을 포함하는 구조로 일반적으로 건축물의 바닥면 시공이 적용되고 있다.

상기 구성의 콘크리트 슬라브 구조는 바닥마감재(6)와 충돌로 발생되는 바닥 충격음 중 특히 경량충격음은 바닥마감재(6)와 단열재(발포성 연질의 재료 등을 말함) 등에 의해 저감되어 아래층으로 전달되더라도 법적 규정치내의 소음만이 전달되도록 시공하는 것이 어느 정도 가능하나, 충격이 바닥마감재(6)와 충돌로 발생되는 바닥충격음, 특히 중량 충격음은 아래층의 천정 면에 진동으로 인해 발생되는 2차소음(secondary noise)과, 벽체의 떨림(진동을 말함)으로 인한 상층 충격음이 아래층에 거주하는 입주자의 생활공간을 침해하는 문제로 다양한 민원을 야기하고 있다.

상기와 같은 민원문제를 해결하기 위하여, 아래층의 천정 면 또는 벽체에 발생되는 진동으로 인한 충격음을 최소화하기 위하여 콘크리트 슬라브층의 두께를 210㎜ 이상으로 증대시켜 건축물의 전체적인 높이가 증가 되고 시공비용이 증가 되는 문제점 외에 건축물의 하중이 증가하여 건축물의 안전관리 문제가 새롭게 대두 되고 있는현실이다.

본원은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, [0011] 본원은 탄성재료와 흡음재료의 조화로운 평면배치를 이루는 고무·섬유구조체를 이용하여 건축물의 층간소음 방지수단을 저비용 구조로 이루고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.

본 발명은 폐타이어뿐 아니라 신발산업, 신문의 윤전기 등 각종 산업현장에서 부산물로 발생되어 산출되는 고무제품 폐기물을 파쇄하여 얻어지는 고무 칩과 각종 섬유산업 현장에서 짜투리로 발생되는 섬유부산물을 파쇄하여 얻은 섬유설을 무기계 바인더와 혼합하여 탄성재료와 흡음재료의 조화로운 평면배치를 이루는 고무·섬유구조체를 제공하고 이를 이용하여 건축물의 층간소음 요건을 충족하고자 하는 발명의 목적을 갖는다.

본원은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 폐 고무 분쇄물인 고무칩과 산업용 부산물인 섬유설을 주원료로 이용하여 고무·섬유구조체를 얻고자 하는 기술이다.

본원에서 개시되는 고무·섬유구조체의 제조방법은 산업용 부산물인 각종 폐 고무류로 폐타이어뿐 아니라 신발산업에서 발생하는 우레탄고무나 신문의 윤전기 에서 발생하는 고무류 등 각종 산업현장에서 부산물로 발생되어 산출되는 고무제품 폐기물을 파쇄하여 얻어지는 고무칩을 이용할 때 입자 직경 1.0 ~ 4mm의 고무칩을 얻어 원료를 준비하여 적용될 수 있다.

또한 본원에서 제공되는 산업용 고무·섬유구조체에서 고무 칩끼리 가류되는 경우 무게가 무겁고 유연성이 낮아지는 문제점을 가지므로 산업용 부산물인 파지 섬유조각을 분쇄하여 입자 직경 0.1 ~ 10mm 범위를 이루는 섬유설을 얻어 일정 범위로 혼합하여 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하기는 폐타이어의 분쇄물을 얻기 위한 과정에서 고무칩과 함께 얻어지는 폐 폴리에스테르가 사용되는 경우 1석 2조의 효과를 갖도록 적용되는 것이 바람직하다.

또한 본원에서 제공되는 고무·섬유구조체의 제조공정에서는 종래의 고무제품 가공공정에서는 휘발성유기용제(벤젠, 톨루엔, 키실렌, 메틸에틸케톤 등의 VOC 타입)가 기본원료로 포함되어 사용되는 유기바인더류 사용을 배제하고 무기바인더를 사용하고자 하였는바, 본원의 고무·섬유구조체를 얻는 제조공정에서 사용한 무기바인더는 pH 3 이하를 나타내는 실리카졸을 100중량부 기준으로 할 때 MTMS(Methyltrimethoxysilane)를 20~40 중량부와 규산카리 5~10중량부에 물 20~30 중량부가 혼합되어 제공되는 무기바인더를 제조하여 사용하였는바,

MTMS(Methyltrimethoxysilane)는 유기작용기가 Si에 1개 부착되어 구조적으로 일부 유연성을 부여하는 것이 가능한 물질로 알려져 있고 또한 Si에 결합하고 있는 3개의 -OCH3 작용기는 가수분해와 축합반응을 거쳐 실리카졸 표면에서 반응을 하여 결합력을 높이도록 작용하는 것으로 판단되며, 규산카리는 고무칩과 섬유설이 고열조건에서 결합력이 저하되지 않도록 기능하는 것으로 판단된다

이상과 같이 본 발명에서 폐 고무 분쇄물인 고무칩과 산업용 부산물인 섬유설을 주원료로 이용하여 만들어지는 고무·섬유구조체는 각종 산업에 유용한 자재로 사용된 후 버려지는 폐기물을 재활용하여 산업상 유용한 용도를 갖도록 재활용함으로써 환경을 보호하고 경제성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 강도와 내구성 등의 물성을 한층 드높인 고무·섬유구조체를 제공하는 효과를 갖는다.

도 1 : 종래의 기술에서 일반 건축물에서 경량충격음이나 중량충격음을 저감시키기 위해 사용되고 있는 일 적용
예시 측면투시도.
도 2 : 종래의 특허기술에서 개시된 건축물의 경량충격음이나 중량충격음을 저감시키기 위해 사용되고 있는 일
적용 예시 측면투시도.
도 3 : 본원에서 개시되는 층간소음 방지를 위한 적용예시도.

본원은 폐 고무 분쇄물인 고무 칩과 산업용 부산물인 섬유설을 주원료로 이용하여 산업상 유용한 용도로 예를 들면 우수한 방음효과, 방진효과 및 단열효과가 필요로 하는 층간소음 저감 용도로 탄성과 유연성을 갖는 고무매트 형태로 제공하여 건축물의 방음소재로 사용하고자 하는 것으로, 종래와 같이 고무제품을 얻을 때 휘발성유기용제(벤젠, 톨루엔, 키실렌, 메틸에틸케톤 등의 VOC 타입)가 기본원료를 이루는 유기바인더류 사용을 배제하고 무기바인더류를 얻기 위해 실리카졸을 이용하고 최종 배합물의 압착단계 전에 실리카 졸·겔법에 의한 3차원 망상구조를 이루기 위해 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)이나 중탄산칼륨(Potassium bicarbonate) 중에서 선택되는 중탄산염을 가하여 결합시킴으로 일정범위의 인장강도 및 접착강도를 확보하는 고무·섬유구조체를 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원에서 제공되는 고무·섬유구조체를 얻기 위한 바람직한 실시예를 하기에 제시하여 기술하나, 이는 단지 본 발명을 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위한 하나의 제조예시를 나타낸 것으로, 본 발명은 실시예에 한정되지 않고 본원의 특허청구의 범위 및 본 발명의 기술사상 범주와 정신을 벗어남이 없는 범위에서 다양하게 변형 실시형태로 적용되는 범위까지 보호되어야 할 것이다.

하기의 표 1 및 표 2에 제시되는 실시형태는 본원 발명자가 다양한 시행착오를 겪으면서 본원의 목적을 달성하기 위해 적용 가능한 최적 베스트모드로 제시된 실시양태를 나타낸 것이다.

먼저 원료준비과정에서 폐 고무 분쇄물은 폐 타이어를 분쇄하여 입자 직경 1.0 ~ 4mm의 고무칩을 얻고 그 중에서 2~3mm 의 규격품으로 실험원료를 준비하고, 폐 타이어의 분쇄과정에서 부산물로 얻어지는 폐 폴리에스테르 섬유사를 4~5mm 의 규격품으로 원료를 준비하였다.

본원에서 준비되는 무기바이더는 표 1에 제시되는 바와 같이 3개의 서로 다른 조성으로 무기바인더 샘플을 만들고 각각의 샘플에 대한 접착력을 평가하기 위해서, 유리판 위에 표 1에 제시되는 실시예 1, 2, 3의 바인더를 0.1㎜ 두께로 도포하고 가로*세로*두께가 1.0cm * 1.0cm * 0.1㎜의 합성수지판을 하나의 샘플에 각각 5개씩을 부착시킨 다음, 30분 후 합성수지판을 벗겨내며 180˚벗김 강도를 측정하였으며 측정 수치는 5 개의 벗김 강도를 측정하여 평균값으로 정하여 표 1에 기재하였고, 또한 본원의 무기바인더가 180~200℃의 고온조건에서 고무·섬유구조체를 얻을 때 열접합 특성평가를 위해 가로*세로*두께가 1cm * 1cm * 0.1㎜의 합성수지판 2개씩을 상호 부착시킨 다음, 30분 후 합성수지판을 벗겨내며 180˚ 벗김 강도를 측정하며 열접합 정도를 관찰하였으며 벗겨낸 후 분리막이 잔존하는 경우를 열접합이 이루어진 것으로 판정하였다.

표 1

구 분 샘플 1 샘플 2 샘플 3

실리카졸 10.0 10.0 10.0

MTMS 3.0 2.0 3.5

규산칼리 0.7 1.0 0.5

물 2.3 3.0 2.0

조성물 계 16.0 16.0 16.0

접착력 (g/㎝) 38.5 36.7 37.2

열접합도 적합 적합 적합

상기의 표 1에 제시되는 무기바인더는 pH 3 이하를 갖는 실리카졸 100중량부 기준으로 MTMS(Methyltrimethoxysilane) 20~40 중량부와 규산카리 5~10중량부에 물 20~30 중량부가 혼합되어 제공되는 경우 본원 발명자가 원하는 접착력을 확보하는 무기바인더로 만들어 사용가능함을 확인하였다.

또한 본원 발명자는 상기에서 준비된 원료를 이용하여 하기의 표 2에 제시되는 조성으로 고무칩 50±10 중량부와 섬유설 35±5 중량부와 무기바인더 15±5 중량부 비율로 혼합하여 배합혼합물을 얻고 최종적으로 배합혼합물 100중량부 기준으로 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)을 1~ 10 중량부 비율로 혼합하고 160~200℃ 범위를 유지하는 압압롤러를 거쳐서 시트상의 고무·섬유구조체를 얻고 고무·섬유구조체에 대한 인장강도, 경도, 접착강도 및 오존균열실험을 실시하고자 였으며 그 실험결과를 표 2에 제시하였다.

표 2

구 분 실시예 1 실시예 1 실시예 1 비교예 비 고

기본

원료

고무칩 5.0 6.0 4.0 7.0 2-3㎜ 규격

섬유설 3.5 3.0 4.0 2.0 4-5㎜ 규격

무기바인더 1.5 1.0 2.0 1.0 표 1의 샘플1

사용

고무

제품

기본원료소계 10.0 10.0 10.0 10.0 190℃ 를 유지하는

압압롤러 이용

중탄산나트륨 0.5 0.3 0.7 0.5

실험

결과

인장강도(Mpa) 14.2 13.8 13.5 9.2

경도(Hs) 63.2 64.1 53.4 45,3 KS M 6518 (2006)

접착강도(kN/m) 18.4 17.8 18.1 16.2

오존균열실험 균열없음 균열없음 균열없음 균열발생

상기 표 2의 실험결과에 따르면, 고무칩 50±10 중량부와 섬유설 35±5 중량부와 무기바인더 15±5 중량부 혼합비율이 벗어나는 경우 인장강도가 10Mpa 미만으로 나타나고 경도와 접착강도는 사용 가능한 범위의 수치를 나타내나 오존균열실험에서 균열양상이 나타나 부적합함을 확인할 수 있었다.

1 : 콘크리트 슬라브층 2 : 경량 발포 콘크리트층
3 : 소음저감재층 4 : 실내난방용 난방배관
5 : 마감 몰탈층 6 : 바닥마감재
10 : 고무판 프레임 20 : 섬유응결체
30 : 차음층

Claims

건물의 위층과 아래층을 구획하도록 콘크리트가 타설되는 콘크리트 슬라브층과 바닥마감재층 사이에 내장되어 건축물의 층간소음 저감용으로 사용되도록 적용되는 고무·섬유의 합성구조체의 이용방법에 있어서,산업용 부산물인 폐 고무를 분쇄하여 입자 직경 1.0 ~ 4mm의 고무칩을 얻고, 산업용 부산물인 파지 섬유조각을
분쇄하여 입자 직경 0.1 ~ 10mm의 섬유설을 얻으며, 실리카졸 100중량부 기준으로
MTMS(Methyltrimethoxysilane) 20~40 중량부와 규산카리 5~10중량부에 물 20~30 중량부가 혼합되어 제공되는 무기바인더를 제조하고, 상기의 고무칩 50±10 중량부와 상기의 섬유설 35±5 중량부와 상기의 무기바인더 15± 5 중량부 비율로 혼합 및 교반하여 얻은 배합혼합물 100중량부 기준으로 실리카 졸·겔법에 의한 3차원 망상구조를 이루기 위해 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)이나 중탄산칼륨(Potassium bicarbonate) 중에서 선택되는 중탄산염을 1~ 10 중량부 비율로 혼합하고 160~200℃ 범위를 유지하는 압압롤러를 거치거나 몰드에 압착하여 시트상의 고무·섬유의 합성구조체를 얻고, 상기 고무·섬유의 합성구조체가 콘크리트 슬라브층과 바닥마감재 사이에 내장되어 층간소음 방지구조로 적용되는 것을 특징으로 하는 고무·섬유의 합성구조체의 이용방법.
제1항에 있어서,
상기의 고무·섬유의 합성구조체의 이용방법에 섬유설 85±5 중량%에 무기바인더가 15±5 중량%로 혼합하여 제공되는 섬유응결체가 함께 사용되어 층간소음 방지구조로 적용되는 것을 특징으로 하는 고무·섬유의 합성구조체의 이용방법.
건물의 위층과 아래층을 구획하도록 콘크리트가 타설되는 콘크리트 슬라브층과 바닥마감재층 사이에 내장되어 건축물의 층간소음 저감용으로 사용되도록 제공되는 고무·섬유의 합성구조체에 있어서, 산업용 부산물인 폐 고무를 분쇄하여 입자 직경 1.0 ~ 4mm의 고무칩을 얻고, 산업용 부산물인 파지 섬유조각을 분쇄하여 입자 직경 0.1 ~ 10mm의 섬유설을 얻으며, 실리카졸 100중량부 기준으로 MTMS(Methyltrimethoxysilane)20~40 중량부와 규산카리 5~10중량부에 물 20~30 중량부가 혼합되어 제공되는 무기바인더를 제조하고, 상기의 고무칩 50±10 중량부와 상기의 섬유설 35±5 중량부와 상기의 무기바인더 15±5 중량부 비율로 혼합 및 교반하여 얻은 배합혼합물 100중량부 기준으로 실리카 졸·겔법에 의한 3차원 망상구조를 이루기 위해 중탄산나트륨(Sodium bicarbonate)이나 중탄산칼륨(Potassium bicarbonate) 중에서 선택되는 중탄산염을 1~ 10 중량부 비율로 혼합하고 160~200℃ 범위를 유지하는 압압롤러를 거치거나 몰드에 압착하여 시트상의 고무·섬유의 합성구조체로 제공되는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지용 고무·섬유의 합성구조체.
제3항에 있어서,
상기 고무·섬유의 합성구조체의 섬유설이 폐타이어 분쇄 시 발생되는 폴리에스터 섬유분말이 이용되는 것을 특징으로 하는 층간소음 방지용 고무·섬유의 합성구조체.