KR940001099B1 - 자갈을 이용한 도로용 방음판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자갈을 이용한 도로용 방음판의 제조방법

본 발명은 자갈을 이용한 흠음형 방음판의 제조방법에 관한 것이다.

즉, 자연재료인 자갈을 알맞는 크기로 파쇄하여 이를 에폭시계 접착제와 혼합하여 방음판을 제조하는 것으로써 자갈간의 공극이 생기는 것을 이용하여 자갈사이의 틈과 자갈배후의 공기층 또는 다공질 흡음재 사이에서 일어나는 공명현상에 의해 흡음시키고져 하는 것이다.

또한, 자연재료인 자갈을 이용하므로써 도로와 주변 경관과의 조화를 도모하여 미관적 감각을 가일층 돋보이게 할 수 있으며, 자갈 고유의 색갈로 모자이크 효과 및 입면의 다양화를 얻을 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따른 자갈의 크기는 입경 2.0－7.0mm 범위내에서 가능하나 자연적인 것을 얻기보다는 큰덩어리에서 균일하게 파쇄하여 반인공적으로 얻는다.

자갈의 재료로서는 규암, 석영암, 산암, 현무암, 화강암등이 주로 사용된다. 이하 본 발명에 따른 자갈의 선정조건을 성능 항목에 따라 기술하면 표 1과 같다.

[표 1]

상기표 1은 골재의 선정조건에 대한 표로 본 발명에서 사용된 골재는 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다. 즉, 도로용방음판의 도로측 마감재로 사용되기 위하여 일정한 표면 강도와 휨강도를 가져야 하며, 용이하게 이동, 설치하기 위하여 경량성을 확보해야 한다.

또한, 흡음의 1차 처리를 위해 일정한 공극을 가져야 한다.

도로용방음판의 방음원리는 차음형(반사형)과 흡음형으로 크게 구분될 수 있는데, 이 두가지는 물리적으로 완전히 다른 원리가 적용된다. 따라서, 차음형이나 흡음형이냐에 따라서 사용되는 골재 및 접착방법이 달라지게 된다. 본 발명은 흡음형 방음판을 목적으로 한 것이며, 표 1은 이를 위한 골재의 선정조건을 제시한 것이다.

골재 자체가 흡음성이 있는 점토질골재, 화산석, 인공골재는 재료자체가 가진 흡음성(내부기공)을 1차적으로 중시하고, 골재간의 공극을 2차적으로 이용하는 원리로 제작되어져야 한다. 따라서, 골재자체의 내부기공(공기층)을 유지하는 것이 중요하며, 접착시 접착제가 골재 자체의 표면에 묻어 내부기공을 막지 않도록 제조하는 방법이 필요하다. 골재자체의 내부기공을 막지 않고 접착하는 기술이 전체가 된다면 별도의 흡음판 없이 골재만으로도 요구되는 흡음성능을 갖는 것이 가능하나 이는 적어도 30cm 이상의 두께가 필요로 한다.

또한, 골재가 최대입경 2mm 이하 평균 1mm 이하인 모래인 경우에는 일반적인 접착기술로는 골재간의 공극보다 사용접착제의 코팅 두께가 훨신 얇아져야 하는 문제를 해결하기가 어려우며, 이를 위한 고성능의 접착제의 선정 및 사용조건에 대한 기술적 사항이 요구된다. 또한, 골재 입경이 평균 1－7mm 범위의 일반 골재에 있어서는 에폭시계열의 접착제로 코팅하여 접착할 경우 골재간의 공극보다 코팅 두께(0.3mm이하)가 작으므로 공극을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 적정강도(5000psi－8000psi)와 소요접착강도(압축강도: 500kg/cm²이상, 휨강도 : 400kg/cm²이상, 인장강도 : 200kg/cm²이상)를 유지하기 위하여 에폭시계열 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

이 경우 골재간의 틈새에서 발생한 공극은 어느 정도의 흡음능력을 보유하나 도로용방음판에서 요구되는 흡음성에는 충분하지 않기 때문에 후면에 글라스울과 같은 흡음재를 부착함과 동시에 도로 교통소음의 주된 주파수대인 500Hz－2000Hz 범위의 흡음율을 상승시키기 위해 본 발명품 이면에는 공기층을 추가로 비치하게 된다.

이하 본 발명의 시험성적에 따라 얻어진 성능항목을 기술하면 표 2와 같다.

[표 2]

상기 표 2는 사용접착제의 선정조건에 대한 표이다. 골재의 접착에는 에폭시계 접착제가 사용되어야 하나 모든 에폭시계 접착제가 사용 가능한 것이 아니며, 본 발명에서 요구하는 조건을 만족하는 접착제가 요구되어 진다. 여기서 가장 중요한 것은 사용 에폭시 접착제의 점도이며, 현재 국내에서 생산되는 보통의 에폭시 접착제보다 점도가 높은 것을 주문제작해야 한다 판단된다.

골재의 공극을 유지하면서 자갈을 접착하는 것은 적정점도를 가진 접착제의 선정과 경제성을 고려한 골재와의 배합비율의 조성이 서로 상관관계를 가지므로 접착제의 선정에 있어 매우 신중을 기해야 한다.

이와같이 얻어진 자갈과 접착제로써 방음판을 얻는 순서를 기술하면, 먼저 에폭시계 접착제를 계량 배합하되, 필요에 따라 경화제를 첨가한다.

자갈을 비빔기계에 투입 → 에폭시계 접착제 혼합 → 교반접착제와 비벼진 자갈을 형틀에 주입 → 표면다짐 처리 → 성형탈형순으로 된다.

한편, 상기에 있어서, 산출된 자갈 중량에 대해서 적정강도를 위해 미리 구해진 자갈에 대한 에폭시 접착제의 양을 산출한 뒤, 중량비대로 배합한다.

또한, 배합된 에폭시계 접착제를 자갈에 넣어 충분히 비빔작업하되, 접착제의 가사시간(可使時間)에 유의하여야 한다. 그리고, 형틀에 접착제가 달라붙는 것을 방지하기 위하여 표면이 건조된 이형제를 바른다. 이형제로는 왁스계, 실리콘계, 폴리비닐 알콜계등이 사용된다.

형틀에서는 표면처리를 하여 균일한 두께로 다듬질하여 충분히 경화시키되, 에폭시계 접착제에 따라 상온경화형과 열경화형이 있다. 상온경화는 자연경화로서 8시간－24시간이 소요되는바, 빠른 작업성을 위해서는 열경화가 필요하다.

탈형은 기본 경화시간(1시간－2시간) 이후에도 가능하나 탈형후 변형이 없도록 보관하여야 한다.

한편, 방음판 이면에 설치되는 흡음판으로는 글라스울 리지드보드를 사용하는데 이를 고밀도화 시켜서 수분방어 및 방음판 총두께를 감소시키는데 역점을 두었다.

이는 자갈방음판과 접착시켰을때 서로 떨어지는 것을 방지함에도 도움을 준다. 고밀도 리지드보드는 암면과 유리면이 있으나, 같은 밀도에서는 유리면의 강도가 세므로 유리면의 사용이 유리하다.

반대로, 자갈 방음판과 흡음판을 간격을 두어 설치할 경우도 있는데, 이때는 저밀도 리지드보드를 두껍게 사용하는 것이 유리하다. 단, 고밀도에 비해 수분침투 먼지등에 의한 침투를 감수하거나 이를 위해서 필름등에 의한 피복이 요구된다. 따라서, 방음판의 총두께가 두꺼워지는 단점이 있다.

이상과 같이된 본 발명을 시료구성에 따라 시험을 하였는바, 음향성능 시험시료의 구성 일람표를 기술하면 표 4와 같다.

[표 4]

상기 표 4는 최적흡음력을 발휘하는 구조를 도출하기 위한 실험시료의 구성상태를 나타낸 것이다. 단순히 골재를 접착하여 도로변에 설치한다고 하여 도로용방음벽이 요구하는 성능을 발휘할 수 있는 것이 아니라 흡음재 공기층의 구성에 의한 자동차 소음의 주요 주파수대에 대하여 어떤 성능을 가지는 것인가가 중요한 사항이 된다. 따라서, 상기표는 본 발명에서 최적 흡음력을 발휘하는 구조를 도출하기 위하여 다양한 조건의 시료를 선정하여 실험을 한 것이다.

아울러 표 4의 시료번호 1－14를 각 주파수별로 흡음된 결과는 표 5의 흡음율 측정결과 일람표에 나타난다.

[표 5]

상기 표 5는 표 4의 시료들에 대한 흡음성능을 주파수대별로 측정한 결과로 자동차의 소음은 저주파수대의 엔진 소음과 중고주파수대의 타이어 마찰소음으로 나누어지며, 이들의 주파수 범위는 300Hz에서 2000Hz 정도이며, 일반적인 평가에 있어서 저주파수대에서는 400Hz를 중고주파수대열은 1000Hz에 대한 흡음율을 평가한다. (일본도로공단기준 : 400Hz에서 흡음율 0.7이상, 1000Hz에서 흡음율 0.8이상임) 본발명을 위한 시험결과 상기의 조건을 만족하는 경우는 시료번호 10, 11, 12, 13으로 판단된다. 상기 표 4와 표 5에서 보는 바와 같이 본 발명에 있어서는 다양한 조건의 실험결과를 분석하여 최적의 도로용 흡음형방음판을 구현하기 위한 골재의 입경, 흡음재의 밀도와 두께, 배후공기층의 치수를 제시하였다.

이상에서와 같이 성능시험 결과를 분석하여 보면,

즉, 1) 자갈입경 2.4－6.76mm 범위내에서는 평균 흡음율에 큰 변화는 없다. 단 입형이 고른 입자를 사용할수록 저음역의 흡음효과를 높일 수 있다.

2) 공기층이 두꺼울수록 저음역의 흡음율이 증가하며 전주파수에 대하여 평균 흡음율이 증가한다.

3) 자갈판과 흡음판 사이에 공기층을 형성하였을때는 그렇지 않을때와 평균 흡음율에서 큰 차이는 없으나, 2,000Hz 이하, 저, 중음 영역에서 10% 이상의 흡음율 상승을 보인다.

4) 흡음판은 내구성 및 시공성의 향상, 산업화의 가능성 측면에서 고밀도 리지드보드가 사용됨이 양호하다.

5) 자갈판의 휨강도는 자갈의 입경이 작을수록 증가한다. 자갈의 평균 입경이 50% 증가함에 따라 휨강도는 35% 이상 감소하게 된다. 따라서, 작은 입경의 자갈을 사용하는 경우 같은 접착제의 양으로 높은 휨강도를 얻을 수 있다. 또한, 일전범위내의 자갈입경(평균 2.4mm－3.72mm)을 같은 양으로 섞었을 경우 작은 입경의 자갈과 유사한 휨강도를 얻을 수 있다.

6) 접착제와 자갈의 혼합비율은 일정 범위내에서 접착제의 양이 많을수록 도의 증대에는 좋다. 단, 접착제의 점도가 낮으면 흘러내릴 우려가 있으므로 적정 점도를 유지해야 한다. 표 4, 음향성능시험 시료의 구성 일람표"에서 보는바와 같이 시료구성중 자갈판의 두께를 10mm로 한정하였을때 자갈의 입경은 2－7mm 크기가 음향적인 측면이나 비음향적인 측면에서 유리하게 된다. 즉, 음향적인 측면을 살펴볼때 다음과 같다. 자갈판은 같은 면적을 기준으로 할때 큰구멍 하나 보다는 작은 구멍이 여러개 존재하는 것이 저주파 여역(125－500Hz)에서 흡음 성능이 양호하게 되며, 자갈입경이 크기가 2－7mm에서는 평균 흡음율에 큰영향을 미치지 않는 다른 것이 판단되었다. 또한, 비음향적인 측면에 있어서 사용되는 자갈판의 두께를 10mm로 하였기 때문에 자갈의 두께가 적어도 7mm이내 이어야만 접합이 우수하게되며 그 크기가 7mm를 초과하게 되면 접합능력이 저하되어 외부 충격에 쉽게 부서지는 단점을 갖게된다. 즉, 자갈판의 휨강도는 자갈의 입경이 작을수록 증가하게 된다. 그렇다고 너무 작은 입경의 자갈을 사용하게 되면 공극이 막혀 흡음효율을 저하하게 된다. 따라서, 자갈의 크기가 2－7mm 범위를 가질때 음향적이나 비음향적 측면에 있어 가장 우수한 효과를 초래할 수 있게 된다. 또한 자갈입경이 작은 경우 공극이 촘촘하게 되어 우천시 빗물의 침투가 용이하지 않게 되며, 입경이 클경우 그 공극이 커지기 때문에 빗물이 바로 침투되어 자갈판 후면에 구성되는 흡음제의 흡음성을 저하시키는 결과를 초래하게 된다. 또한 자갈의 입경이 크면 클수록 공극이 커져 외관이 미려하지 않게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 도로변, 철로변에 인접한 주택 인접지역 등 소음제한을 위하여 자연재료인 자갈을 이용하여 방음판을 구성하므로써 차량소음을 효과적으로 제거함과 동시에 종래 방음벽의 단조로움을 개선하여 미관적 성능향상을 도모하는 특징이 있다.

Claims (1)

1. 자갈을 입경 2.0－7.0mm 크기로 파쇄하여 에폭시계 접착제와 혼합하되, 점도를 7,000CPS 전후로 하며, 자갈과 접착제의 중량비를 10 : 1의 비율로 하여서 이들 사이에 공극이 형성되도록 함을 특징으로 하는 자갈을 이용한 도로용 방음판의 제조방법.