KR100585988B1

KR100585988B1 - 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법

Info

Publication number: KR100585988B1
Application number: KR1020030031561A
Authority: KR
Inventors: 윤미숙; 길배수; 김도수; 이병기; 김대훈
Original assignee: (주)웅진콘크리트산업
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2006-06-01
Also published as: KR20040099543A

Abstract

본 발명은 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에 관한 것으로, 60.70∼62.0중량%의 시멘트와 11.0∼12.0중량%의 발포성 폴리스티렌 골재를 혼합하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S1000); 0.2∼0.3중량%의 폴리프로필렌 섬유를 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S2000); 25.70∼27.0중량%의 물을 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S3000); 금형에 투입하고 진동압축으로 다져 성형하는 단계(S4000); 및 건조로 고형화하고 상기 금형으로부터 이탈시키는 단계(S5000);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 물의 투입 및 교반 이후 나프탈렌 및 무수말레인산·아크릴산 공중합체를 포함하는 고성능감수제를 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S3100);가 더 포함되는 것이 바람직하다.

EPS골재, 방음, 단열, 폴리프로필렌, 판넬, 건축, 토목, 모르타르

Description

토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법{Sound-Arresting And Adiabatic Material Manufacturing Method For Civil And Architecture}

도 1은 본 발명에 따른 방음 및 단열소재 제조방법의 순서도,

도 2는 본 발명에 따른 방음 및 단열소재의 제조공정 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제작된 방음 및 단열소재의 사시도,

도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

100: 교반기 100a: 모터

100b: 스크류 110: 수송관

200: 금형 300: 테이블진동기

310: 테이블 300a: 전원스위치

300b: 강도조절스위치 400: 벨트컨베이어

1000: 소재 1100: 모르타르

1200: 폴리프로필렌섬유 1300: EPS골재

본 발명은 발포성 폴리스티렌(Expandable Polystyrene, 이하 EPS라 칭함) 골재를 이용하여 방음 및 단열소재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시멘트와 교반된 EPS 골재에 폴리프로필렌섬유 및 고성능 감수제를 투입 교반하여 금형에 투입하고 이를 진동압축으로 다짐성형 후 고형화함으로써, 압축강도, 흡음성 및 단열성을 대폭 향상시켜 단일의 소재로 방음 및 단열효과를 창출할 수 있는 방음 및 단열 소재를 제조할 수 있는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축용 단열재는 소재 자체의 열전도율이 작은 것이 바람직하나, 대부분 열전도율이 그다지 작지 않다. 그러므로 대개의 경우 열전도율을 작게 하기 위해서 다공질이 되도록 제작하여 기공 속의 공기의 단열성을 이용한다. 대표적으로 단열재로 사용되는 것이 스티로폼이라 불리는 발포성 폴리스티렌 소재이다.

상기 스티로폼은 패널의 형태로 제작되어 건물의 내외벽 단열에 널리 사용되는데, 기포가 포함되어 비교적 우수한 단열소재로서 사용된다.

그런데 건축물의 시공시에는 각 층 또는 각 실별로 단열과 더불어 방음이 요구되고 있으며 건축물과 외부와의 방음 또한 요구되고 있다. 특히 도로나 공장이 인접한 건축물일 경우 단열과 더불어 방음성능이 요구되고 있는데, 이럴 경우 단열재로서 만일 스티로폼을 사용한다면, 별도로 방음소재의 패널의 사용이 요구되고 있다.

이처럼 방음과 단열이라는 2가지 목적달성을 위해 별도의 방음재와 단열재의 사용이 요구되고 있으며 앞에서 언급한 바와 같이 층별, 실별 방음 및 단열과, 건 축물와 이를 둘러싼 외부의 방음 및 단열을 고려할 경우 건축물의 시공시 방대한 수량의 자재가 필요하게 됨은 당연하다.

이는 방음을 달성하는 소재와 단열을 달성하는 소재가 각 목적달성을 위해 별도의 독립된 구조를 갖는 문제점에서 기인한다.

이에 따라 방음과 단열이 동시에 이루어지는 단일의 소재개발이 진행되고 있는데, 대표적인 것이 콘크리트에 스티로폼을 포함시켜 콘크리트로는 방음에 기여하고 스티로폼은 단열에 기여하도록 하는 패널이다.

상기와 같은 종래 방음 및 단열 소재는 단일 패널소재를 사용하고도 방음과 단열이 어느 정도 이루어지기 때문에, 별도의 방음 또는 단열재를 이용하는 기존에 비해 엄청한 소재낭비의 요인의 줄이게 되었다.

그런데 종래 방음 및 단열소재는 콘크리트와 스티로폼을 포함하는 구조를 갖음에 있어, 콘크리트가 방음의 기능을 담당하는데 그 한계를 갖는 문제점이 있다. 또한 스티로폼이 그 전체에 걸쳐 내재되는 것이 아니라 콘크리트와 혼재되어 있어 단열효과에도 한계를 갖는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 제품으로 사용시 방음 및 단열이 동시에 가능한 소재를 제조할 수 있는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법을 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 제품으로 사용시 방음기능 및 단열기능이 보완되도록 하는데 기여할 수 있는 폴리프로필렌 섬유의 교반 공정이 포함되는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적들은, EPS골재를 이용한 방음 및 단열소재의 제조방법에 있어서, 60.70∼62.0중량%의 시멘트와 11.0∼12.0중량%의 EPS골재를 혼합하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S1000);

0.2∼0.3중량%의 폴리프로필렌 섬유를 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S2000);

25.70∼27.0중량%의 물을 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S3000);

금형에 투입하고 진동압축으로 다져 성형하는 단계(S4000); 및

건조로 고형화하고 상기 금형으로부터 이탈시키는 단계(S5000);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에 의하여 달성된다.

여기서 상기 물의 투입 및 교반 이후 나프탈렌 및 무수말레인산·아크릴산 공중합체를 포함하는 고성능감수제를 투입하고 1∼2분 동안 교반하는 단계(S3100);가 더 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법의 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방음 및 단열소재 제조방법은, 모르타르(1100)에 EPS골재(1300) 및 폴리프로필렌 섬유(1200)가 혼재되어 이루어지는 형태의 방음 및 단열소재(1000)를 제조하는 방법이다.

상기 소재(1000)는 예를 들어 패널 등의 형태로 제품화되어 단일의 패널로서, 천정이나 벽체 내의 방음 및 단열재로 동시 이용될 수 있으며, 도로의 중앙분리대 또는 도로의 방음벽 등에 이용될 수 있다.

우선 시멘트와 EPS골재(1300)를 준비한다. 그리고 교반과정을 위해 교반기(100)에 투입한다. 이 때 투입비율은 제조될 소재(1000) 대비 시멘트가 약 60.70중량% ∼ 62.0중량% 정도이고, EPS골재(1300)가 약 11.0중량% ∼ 12.0중량% 정도이다. 시멘트와 EPS골재(1300)의 교반은 약 1분 ∼ 2분 정도동안 진행시킨다.(S1000)

상기 시멘트는 물에 혼합되어 모르타르(1100)로 제조됨에 따라 상기 EPS골재(1300)와 더불어 소정 형상의 토목 및 건축용 소재(1000)로 성형되도록 함에 있어 성형성 및 EPS골재(1300)의 상호 결집성을 제공한다. 따라서 시멘트의 투입비율을 EPS골재(1300)에 비해 상대적으로 많게 책정하며 소재(1000)로 완성될 경우의 압축강도 및 흡음율을 고려한 결과이다.

상기 시멘트 및 EPS골재(1300)의 교반이 끝나면, 상기 교반기(100)에 폴리프로필렌 섬유(1200)를 투입하고 약 1∼2분 정도 동안 교반시킨다. 이 때 상기 폴리프로필렌 섬유(1200)는 약 0.2중량% ∼ 0.3중량% 정도의 비율로 투입하는데, 이는 완성될 소재(1000)의 흡음성 및 압축강도를 고려한 중량비율이다.(S2000)

이미 소재(1000) 전체 대비 상기 시멘트와 EPS골재(1300)가 차지하는 비율이 큼으로, 상기 폴리프로필렌 섬유(1200)는 제조된 소재(1000)에서 EPS골재(1300)가 위치하지 않는 부분을 충진하게 된다.

상기 폴리프로필렌 섬유(1200)의 교반이 끝나면, 약 25.70중량% ∼ 27.0중량%의 물을 상기 교반기(100)에 투입한다. 투입된 물은 약 1분 ∼ 2분 동안 교반을 거쳐 시멘트와 혼합되면서 모르타르(1100)로 제조된다.(S3000)

그런 후 혼화재를 투입하고 약 1분 ∼ 2분 동안 교반한다. 이 때 투입되는 혼화재는 제품화된 소재(1000)의 고강도 구현을 위한 고성능 감수제로서, 나프탈렌 및 무수말레인산·아크릴산 공중합체를 주성분으로 이루어진 것을 이용하며, 제조과정에서의 슬럼프 로스(slump loss)의 최소화와 동시에 조기탈형을 위한 조기강도 확보에 기능할 수 있다.(S3100)

이후 상기 모르타르(1100)가 완전히 굳기 이전에 금형(200)에 투입하고, 진동압축 과정을 거쳐 다져짐으로써 금형(200)의 형상에 맞추어 단단히 성형된다.(S4000)

그리고 건조과정을 거쳐 고형화하면 소재(1000)가 완성되며 이후 탈형과정을 거치고 표면상에 돌출된 이물질을 제거하는 마무리 작업을 마지막으로 소재 제조방법이 모두 종료된다.

도 2는 본 발명에 따른 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법의 공정구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 교반기(100)에는 모터(100a)와 스크류(100b) 가 장착되어 있다.

교반기(100)에는 우선 시멘트와 EPS골재(1300)가 투입된다. 이 때 시멘트의 중량비율이 약 60.70중량% ∼ 62.0중량% 정도이고, EPS골재(1300)의 중량비율은 약 11.0중량% ∼ 12.0중량% 정도인데 상기 중량비율에 기초한 일실시예로서, 상기 시멘트를 약 10.50kg ∼ 12kg 정도를 투입하고, 상기 EPS골재(1300)를 약 2kg ∼ 2.5kg 정도를 투입한다. 그리고 모터(100a)를 가동하여 스크류(100b)를 회전시켜 약 1분 ∼2분 정도 교반한다.

시멘트와 EPS골재(1300)의 교반과정이 끝나면, 상기 교반기(100)에 폴리프로필렌 섬유(1200)를 투입한다. 투입비율은 약 0.2중량% ∼ 0.3중량% 정도이고 중량비율에 기초하여 약 0.04kg ∼ 0.05kg 정도를 투입한다. 그리고 약 1∼2분 정도 교반한다.

이 후 약 25.70중량% ∼ 27.0중량% 정도의 물을 교반기(100)에 투입하는데 보다 바람직하게는 중량비율에 기초하여 약 4.6kg ∼ 5kg 정도를 투입하고 약 1분∼2분 정도 교반한 뒤, 여기에 고성능 감수제를 투입하고 다시 약 1분∼2분 정도 교반을 더 하고 모든 교반과정을 끝낸다.

상기 교반과정을 통해 시멘트는 물과 더불어 교반되어 모르타르(1100)로 생성되고, EPS골재(1300)와 폴리프로필렌 섬유(1200)는 모르타르(1100) 내에 혼재된다.

상기 EPS골재(1300)와 폴리프로필렌 섬유(1200)가 혼재된 모르타르(1100)는 교반기(100)에서 수송관(110)을 통해 자중에 의해 낙하하여 금형(200)에 담긴다. 상기 금형(200)은 다수개가 벨트컨베이어(400) 위에 올려져 있다. 그래서 상기와 같이 모르타르(1100)가 담긴 금형(200)은 벨트컨베이어(400)에 의해 테이블진동기(300)에 이송된다.

테이블진동기(300)는 벨트컨베이어(400)의 우측에 있다. 벨트컨베이어(400)로 이송된 금형(200)은 테이블진동기(300)의 테이블(310) 위에 올려진다. 그러면 테이블진동기(300)의 전원스위치(300a)를 작동시켜 진동을 가함으로 금형(200) 내의 모르타르(1100)가 다져지게 된다. 진동의 강도는 금형(200) 내 모르타르(1100)의 양에 따라 달리할 수 있는데, 전원스위치(300a) 우측의 강도조절스위치(300b)를 돌려 조절한다. 이 때 별도의 압축기(미도시)가 진동되는 모르타르(1100)를 가압함으로 진동과 압축이 동시에 이루어진다.

따라서 상기 모르타르(1100)는 혼재된 상기 EPS골재(1300)와 폴리프로필렌 섬유(1200)와 더불어 진동압축으로 다져지면서 성형된다. 다져지는 과정이 끝나면, 건조과정을 통해 고형화하고 탈형함으로써, 방음 및 단열소재(1000)가 완성된다.

소재(1000)의 형상은 상기 금형(200)의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 통상적으로 토목, 건축용으로 사용되는 모든 소재(1000)의 형상으로 제작될 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명에 따른 제작된 방음 및 단열소재의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소재(1000)는 일실시예로서 판넬 형태로 제작되었다.

시멘트와 물이 교반되면서 이루어진 모르타르(1100)에 의해 성형성이 제공되 고, 혼재된 EPS골재(1300) 및 폴리프로필렌섬유(1200)는 상기 모르타르(1100)에 의해 결합된다. 중량비율의 대다수를 차지하는 모르타르(1100)이며, 그 모르타르(1100) 내에 EPS골재(1300)가 내포되고, EPS골재(1300)가 위치하지 않은 부분은 폴리프로필렌섬유(1200)가 충진되어 있다.

여기서 EPS골재(1300)는 약 5mm ∼ 10mm 정도의 외경을 갖는 것이 이용되었고, 폴리프로필렌섬유(1200)는 약 3mm ∼ 4mm 정도로 짧게 절단된 것을 이용하였다. 이러한 EPS골재(1300) 및 폴리프로필렌 섬유(1200)가 혼재되어 있고 이를 모르타르(1100)가 결집시켜 전반적으로 판넬 형태를 이루고 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에서, 각 구성요소 특히 폴리프로필렌 섬유(1200)의 길이는 예시된 3mm ∼ 4mm 이외에, 소재(1000)의 형상, 대규모 토목공사 또는 건물공사용, 소규모 주택공사용 등과 같은 용도에 따른 사용크기에 따라 달리하여 사용할 수 있음은 당연하다.

또한 상기 시멘트와 EPS골재(1300)의 교반시 소재(1000)의 강도 고려를 위해 약간의 모래를 투입하여 사용할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 제조된 소재(1000)의 형태를 판넬로서 예시하였지만 이외에, 기둥형태, 보다 두꺼운 벽체, 상부가 경사진 도로나 공항 근처의 방음벽, 중앙분리대 등과 같이 주택, 도로, 공항 또는 항만 등 단열과 더불어 방음이 요구되고 있는 토목 및 건축공사에서 요구하는 형상으로 달리하여 사용할 수 있다.

더불어 본 발명에 따라 제조되는 소재(1000)가 비록 토목 건축용으로 예시되고 있지만, 용도를 달리하여 자동차(또는 선박, 항공기 등)의 문이나 차체 구조 등 에도 방음 및 단열목적의 소재(1000)로 내재시켜 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법에 의하면, 극히 짧은 교반 과정과 진동압축과정으로 구성되는 등 비교적 간단한 공정과정을 통해 방음 및 단열목적의 소재를 용이하게 제조할 수 있는 특징이 있다.

그리고 제조된 소재는 EPS골재와 더불어 보온성 및 단열성이 우수하다고 알려진 폴리프로필렌섬유가 내재됨으로 흡음성과 더불어 단열성이 대폭 향상되며 폴리프로필렌섬유의 탄성력에 의해 압축강도 등의 개선을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한 진동압축으로 다져지는 과정이 포함되어 모르타르 및 혼재된 EPS골재, 폴리프로필렌섬유 사이의 공극율을 적게 줄임으로써, 강도 및 내구성의 향상 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

발포성 폴리스티렌 골재를 이용한 방음 및 단열소재의 제조방법에 있어서,

60.70중량% ∼ 62중량%의 시멘트와 11중량% ∼ 12중량%의 발포성 폴리스티렌 골재(1300)를 혼합하고 1분∼2분 동안 교반하는 단계(S1000);

0.2중량% ∼ 0.3중량%의 폴리프로필렌 섬유(1200)를 투입하고 1분∼2분 동안 교반하는 단계(S2000);

25.70중량%∼27중량%의 물을 투입하고 1분∼2분 동안 교반하는 단계(S3000);

금형(200)에 투입하고 진동압축으로 다져 성형하는 단계(S4000); 및

건조로 고형화하고 상기 금형(200)으로부터 이탈시키는 단계(S5000);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 물의 투입 및 교반 이후 나프탈렌 및 무수말레인산·아크릴산 공중합체를 포함하는 고성능감수제를 투입하고 1분∼2분 동안 교반하는 단계(S3100);가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 토목 및 건축용 방음 및 단열소재 제조방법.