KR0185481B1 - 광물섬유제품 제조 방법 - Google Patents

광물섬유제품 제조 방법 Download PDF

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제임스 더블유 스코트
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Abstract

광물섬유제품(36)제조방법은 광물섬유 (18)의 흐름을 만들고 중합체재료의 혼합을 일으키도록 광물섬유(18)의 흐름쪽으로 중합체 재료의 섬유를 향하게 하며, 또한 일부의 중합체 섬유들이 섬유형태를 잃어 중합체성, 비섬유분자로서 광물섬유 (18)에 부착된 상태가 되는 정도까지 연해지도록 하고 반면에 일부의 중합제섬유(30)는 섬유형태를 유지하도록 중합체 섬유 (30)에 열을 가하는 것을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
광물섬유제품 제조 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 유리섬유의 원심분리 섬유화에 사용된 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치의 정면개략도이다.
제2도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품이다.
[발명의 상세한 설명]
(기술분야)
본 발명은 광물섬유제품, 특히 광물섬유제품에 유기물 또는 중합체를 가한 발명은 광물섬유제품 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광물섬유제품에 중합재료를 중합재료를 가하는 새로운 방법으로 광물섬유를 제조하는 것에 관한 것이다.
(배경기술)
광물섬유제품, 특히 유리섬유로 제조된 제품은 전형적으로 연속 또는 불연속섬유중 어느 하나로 제조된다. 마모로부터 섬유를 보호하고, 구조적인 제품을 형성하도록 광물섬유 서로가 연결되도록 하며, 또한 강화섬유(reinforcement fiber)및 플라스틱 매트릭스(plastic matrix)사이의 상용성과 같이, 광물섬유와 다른 재료와의 상용성을 제공하기 위해 이들 섬유에 여러가지 유기코팅이 가해진다. 절연제품의 경우에, 광물섬유는, 페놀/포름알데히드 결합제와 같은 유기물과 함께 결합되어, 포장시 압력받은 이후에 회복할 수 있는 스프링식 매트릭스를 형성한다.
광물섬유에 대한 유기물의 사용은 몇가지 형태를 띨 수 있다.
연속섬유에 대해 풀(size)을 사용하는 것 처럼, 연속광물섬유는 섬유에 코팅을 입히도록 바쓰(bath)를 통하거나 또는 코터(coater)를 가로질러 갈 수 있다. 또한, 유기물이 광물섬유 위에 분무될 수 있다. 이 방법이 광물섬유의 원통형 베일이 페놀/포름알데히드 결합제의 분무와 만나는 절연제품의 제조에 일반적으로 사용된다. 전형적으로, 페놀/포름알데히드 결합제는 요소를 함유하고, 또한 유리섬유에 가한 수용액의 비경화 상태에서 분자량이 약 600이다.
광물섬유의 원통형 베일에 선행기술의 수성유기결합제를 가하는 문제점들 중 하나는 일부의 결합제가 베일의 액체결합제 방울 및 광물섬유를 접촉시키기 전에 증발하는 경향이 있다는 것이다. 증발된 결합제재료는 공정의 폐기류에 오염물질이 되므로 오염문제를 회피하기 위해 세척되야 한다. 또한, 광물섬유상의 결합제재료는 부착하기 쉬운 경향이 있어서, 제품에 떨어질 수 있고 제품결점을 일으킬 수 있는 다발의 유리섬유 절연재료의 형성을 막기 위해서 섬유집합장치의 전반 적인 세척을 필요로 한다.
절연제품에 대한 결합제의 사용과 관련된 또 다른 문제는 저분자량 페놀/포름알데히드 결합제재료는, 폴레에틸렌테르프탈레이드(PET), 폴리프로필렌 또는 폴리페닐린설파이드(PPS)등과 같은 고분자량 중합체재료의 바람직한 특성들의 일부를 갖지 못한다는데 있다. 저분자량 결합제재료의 근본적인 문제는 경화공정에 자본등의 경영비 및 경화로의 운전비용, 오염문제취급비용, 경화문제정도 및 제품강도문제등이 있다는 것이다. 고분자량 중합체가 절연제품을 제조하기 위해 광물섬유에 가할 수 있다면, 일부 개선된 특징들이 실현될 수 있다. 지금까지, 절연제품을 제조하기 위해 광물섬유에 고분자량 결합제를 사용하는 시도가 커다란 성공을 거두지 못했다. 고분자량 중합체 및 저분자량 페놀/포름알데히드 결합제를 유리섬유의 베일에 사용하기 위한 시도의 문제들 중 하나가 재료의 사용이 매우 고르지 못해서, 절연제품의 여러 부위에 사용된 결합제재료의 양에 차이가 발생한다는데 있었다. 보다 균일하게 분포된 결합제재료의 제조를 위해 보다 균일한 방법으로 이들 결합제재료를 사용가능한 것이 보다 이점이 있다.
(발명의 개시)
일부의 중합체 섬유가 섬유 형태를 잃어서 비섬유분자로서 무기질 섬유에 부착된 상태가 되는 정도까지 연(軟)해지도록 중합체재료의 섬유가 광물섬유와 얽힌 광물섬유류(a stream of mineral fiber)쪽으로 향하게 하는 단계와 중합체섬유에 열을 가하는 단계를 포함하는 광물 섬유제품 제조방법이 개발되었다. 일부의 광물섬유는 섬유형태를 유지한다. 본 발명의 방법은 1,000을 초과한, 바람직하게는 100,000을 초과한 분자량이 있는 결합제재료의 사용을 가능하게 한다.
본 발명에 따라 광물섬유제품 제조 방법이 제공되는데, 광물섬유를 형성하는 단계, 광물섬유류 쪽으로 중합체재료의 섬유를 향하게 하여 중합체재료와 광물섬유를 혼합시키는 단계, 일부의 중합체섬유들이 섬유형태를 잃어 중합체성 비섬유입자로서 광물섬유에 부착될 정도까지 연화되고, 일부의 중합체섬유는 섬유형태를 유지하도록 중합체 섬유를 가열하는 단계, 및 혼합되어 있는 중합체성 비섬유입자가 부착된 광물섬유와 중합체섬유를 집합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 제품이 전형적인 절연제품에 비해 대단히 높은 연화성 및 취급성이 있는 절연 제품을 제조하는 것으로 발견되었다.
더욱이 본 발명에 의해 제조된 제품이 표준절연제품보다 뛰어난 개선된 회복을 나타낸다.
본 발명의 이점 하나는 고분자량 열평형 결합제의 사용을 가능하게 하는데 있다. 지금까지, 결합제는 온도제한으로 인해 베일외부로부터 성공적으로 사용될 수 없었다.
본 발명의 특별한 실시예에 있어서, 광물섬유류가 일부의 중합체 섬유를 연화하게 하는 고온가스를 함유하고 있어서 이들의 섬유 형태를 잃어서 중합체, 비섬유분자로서 광물섬유에 부착된다. 본 발명의 보다 특별한 실시예에 있어서, 중합체 섬유는 섬유의 원통형 베일 내의 위치에서 광물섬유류 쪽으로 향하게 되어 중합체재료 및 광물섬유를 혼합시킨다.
이미 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 광물섬유는 스피너로부터 원심분리되고, 섬유화 이후에 열을 받아 하방으로 전환하여 하향이동하는 광물섬유의 베일 및 고온가스를 형성한다. 고온 가스의 열은 베일과 접촉한 일부의 중합체 섬유를 섬유형태를 잃게하고 광물섬유에 부착하게 한다.
본 발명에 따라서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품이 제공된다. 상기 광물섬유제품은 광물섬유와 얽힌 중합체 섬유를 포함하는데, 여기서 일부의 광물섬유는 광물섬유에 접촉된 중합체, 비섬유분자를 갖는다.
본 발명의 또 다른 특별한 실시예에 있어서, 광물섬유제품은 약 5 내지 40%의 중량 중합체재료를 포함한다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명이 암석, 슬래그 및 현무암과 같은, 다른 열가소성 광물섬유를 사용하여 실시될 수 있는 것으로 이해될 지라도, 본 발명은 유리섬유 형성과정에 대해 기술될 것이다.
제1도에서 보듯이, 글래스 스피너(10)가 회전축(12)에 대해 회전하며 축(14)에 의해 구동된다. 스피너 유리섬유(18)를 형성하도록 스피너 벽을 통해 원심분리되는 글래스용융유동(16)에 의해 스피너가 공급된다. 유리섬유는 스피너 외부에 나오자 마자 호나상버너(20)의 가열에 의해 부드럽고 가늘어진 상태가 유지된다. 반경 방향으로 이동하는 유리섬유는 송풍기(21)에 의해 아래 쪽으로 섬유의 원통형상의 베일(22)로 되어, 아래 쪽으로, 즉 스피너의 축 방향으로 이동한다. 유리섬유의 하향이동 원통형 베일의 생성방법은 선행기술에 잘 공지되었다.
광물섬유가 다른 수단, 스핀텍스 또는 휠 쓰로우잉(spintex or wheel throwing)방법 또는 공기 송풍식 방법을 통해 확립될 수 있는 것으로 이해된다. 어느 경우이건, 중합섬유는 혼합을 일으키는 광물 섬유류 쪽으로 향한다.
회전가능장치가 글래스 스피너 아래에 위치하여 중합섬유를 베일내의 위치로부터 베일과 접촉되도록 분배한다. 제1도에 도시된 실시예는 제2스피너인 중합체 스피너(24)의 사용을 포함하여, 베일과 접촉되도록 중합재료를 분배한다. 중합체 스피너가 어느 형태이건 회전을 위해 설치된다. 도시되었듯이, 회전용 글래스 스피너에 접촉방향으로 중합체 스피너는 지지대(26)로 설치된다.
중합체 스피너는 용융중합체재료의 유동(28)에 공급된다. 도시되었듯이, 이 유동이 글래스 스피너의 중공부분을 통해 공급된다. 용융중합체는 PET등과 같이, 중합재료의 당업자에게 주로 알려진 배출 장비를 사용함으로써 제조되거나 또는 공급될 수 있다.
점성도, 중합재료의 표면신장 및 다른 계수들, 또한 중합체 스피너의 회전율 및 오리피스 크기에 의존하므로, 중합체 섬유는 광물섬유와 만나서 혼합되는 반경방향 외부로 이동된다.
유리섬유 및 유리스피너는 약 927℃(1,700℉)의 온도에서 작동되기 때문에, 중합체 섬유는 고온영역으로 즉시 추진되어 중합체섬유를 연화하게 한다. 일부의 광물섬유에 부착되는 액적(液滴) 또는 다른 분자를 형성한다. 나머지 중합체섬유는 섬유형상을 유지하고, 광물섬유팩(32)에서 중합체섬유로 존재된다. 일부의 중합체재료가 섬유형상을 유지하고, 동시에 다른 부분의 재료가 광물섬유에 부착되는 중합체 분자를 형성하는 이유는 모른다. 아마 일부의 중합체섬유가 섬유형상을 허용하여 보다 구형형상으로 변화시키기 위해 필요한 정도로 연(軟)해지지 않기 때문일 수도 있다. 비록 중합체섬유 전부가 연화된다 하더라도, 일부의 중합체섬유만이 연화되어 있는 동안에 광물섬유와 접촉되기 때문일 수도 있다.
중합체재료가 분해 또는 산화범위를 초과하는 온도가 되지 않도록 보증하기 위해서, 중합체섬유 또는 중합체재료에 의해 경험되는 온도계통을 제어하도록 수급기(34)와 같은 냉각장치가 사용된다.
수급기는 미세하게 분할된 습기를 이동하는 중합체재료의 근처에 공급하기 위한 임의의 적절한 수단일 수 있다. 냉각장치의 다른 실시예는, 도시되지 않았지만 공기유동장치이며, 이 장치는 공기를 중합체분자 또는 섬유로 가게하여 중합체재료가 광물섬유와 만나도록 하는 수준에서의 온도를 제어한다.
혼합된 중합체재료 및 광물섬유가 팩을 형성하기 위해 집합된 이후에, 선택적으로 팩은 오븐(24)을 통과하여 광물섬유 팩의 형상을 광물섬유제품(36)을 제조할 목적으로 교정된다.
제2도에 도시되었듯이, 유리섬유제품은 광물섬유(18)및 중합체 섬유(30)로 구성된다. 일부의 광물섬유는 미세입자 중합체재료를 광물섬유에 부착시키고, 일부의 광물섬유는 중합체재료로 완전히 코팅된다.
제1도에 도시된 본 발명이 PET중합체재료를 사용하였다 하더라도, 다른 중합체재료의 고분자량이 본 발명에 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 실시예는 폴리카본나이트 재료, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리설파이드를 포함한다.
다양한 양의 중합체재료 및 광물섬유재료는 최종의 광물섬유제품으로 제공될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를들어, 전형적인 절연 형성이 페놀/포름알데히드 중량의 5%를 가지며, 본 발명으로 부터 기인하는 절연제품이 광물섬유제품의 중량에 대한 중합체재료의 유사한 중량비를 갖는다. 절연성형매체 제품은 광물섬유제품의 중량에 비해 약 5 내지 40%, 바람직하게는 약 10 내지 30%의 범위내에서 중합체재료를 갖는다. 다른 광물섬유제품은 광물섬유제품의 중량에 비해 50% 초과한 중합체재료의 양을 포함하여 70%를 초과해도 가능하다.
(실시예)
본 발명의 방법을 사용하여 PET/유리섬유제품을 제조한다. 유리 섬유 스피너는 50,000개의 오리피스가 있고 시간당 약 495kg(1,100lbs.)의 처리량으로 작동된다. PET재료가 글래스 스피너 아래에 회전을 위해 설치된 중합체 스피너에 공급된다. 중합체 스피너는 약 7,000개의 오리피스가 있고, 시간당 약 22.5kg(50lbs.)의 처리량으로 작동된다. PET 재료의 분자량은 200,000을 초과한다. 스피너들은 글래스 및 중합체재료를 신중하게 성공적으로 처리하도록 다양한 온도로 유지된다.
생산제품은 일부의 중합체재료가 글래스섬유에 부착되고, 일부의 중합체재료는 혼합된 중합체섬유로서 유지됨과 동시에, 글래스 및 중합체섬유의 균일한 혼합이였다. 상기 실시예로 부터 생산된 제품을 기존의 유리섬유울성형매체 보다 연화하고 굽힘하에서 파괴에 보다 저항하는 것으로 알려졌다. 본 발명의 제품이 전형적인 유리섬유울성형매체장치에 성형될 때, 우선 굽힘하에서 파괴의 저항에 대해 뛰어난 결과를 낳는다. 상기 이점은 성형될 때 및 페놀/포름알데히드와 같은 수지로 예비처리할때 발생되는 것은 확실하다. 성형에 앞서서, 제품은 표준 페놀/포름알데히드 제품의 특성 보다도 뛰어난 증가된 회복 특성을 또한 보여준다. 또한, 제품에 자외선빛의 사용은 PET/유리섬유 제품이 전형적인 페놀/포름알데히드 제품에 나타난 것보다도 뛰어난 결합제 분포의 균일성을 명백하게 나타낸다.
다양한 수정이 본 발명에 이루어질 수 있음은 전술한 것으로 부터 자명한 것이다. 그러나, 본 발명의 청구범위 내에서 수정이 이루어지는 것으로 이해된다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은, 열절연 및 유리섬유 구조 제품으로서 사용하기 위해서, 유리섬유제품등과 같은, 광물섬유제품의 제조에 유용할 것이다. PPS와 같은 중합체섬유가 모든 중합체제품을 제조하도록 광물섬유대신 대체될 수 있다.

Claims (17)

  1. 광물섬유제품 제조방법에 있어서, 광물섬유류를 형성하는 단계, 광물섬유류 쪽으로 중합체재료의 섬유를 향하게 하여 중합체제료와 광물섬유를 혼합시키는 단계, 일부의 중합체섬유들이 섬유형태를 잃어 중합체성 비섬유입자로서 광물섬유에 부착될 정도까지 연화되고, 일부의 중합체섬유는 섬유형태를 유지하도록 중합체 섬유를 가열하는 단계, 및 혼합되어 있는 중합체성 비섬유입자가 부착된 광물섬유와 중합체섬유를 집합하여 광물섬유제품을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 광물섬유류가 고온가스를 함유하고 있어 일부의 중합체 섬유를 연화시켜 증합체섬유가 섬유형태를 잃어서 중합체성 비섬유분자로서 광물섬유에 부착되는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 중합체재료의 섬유가 광물섬유와 혼합되도록 중합체재료의 섬유가 광물섬유의 원통형 베일내의 위치로부터 광물섬유류 쪽으로 향하게 하는 것을 포함하는 광물섬유제품 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 중합체재료의 분자량이 1,000 보다 큰 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 중합체재료의 분자량이 1,000보다 큰 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  6. 광물섬유제품 제조방법으로서, 광물섬유를 스피너로 원심분리하는 단계, 광물섬유를 가열하고 광물섬유의 방향을 전환시켜 광물섬유와 고온가스의 하향이동하는 베일을 형성하는 단계, 중합체재료의 섬유를 베일 쪽으로 향하게 해서 중합체재료와 광물섬유를 혼합시키며, 이때 고온가스의 열에 의해, 일부의 중합체 섬유가 섬유형태를 잃어 중합체성, 비섬유분자로서 광물섬유에 부착될정도까지 연화되고, 일부의 중합체 섬유는 섬유형태를 유지하는 단계, 및 혼합되어 있는 중합체성 비섬유입자가 부착된 광물섬유와 중합체섬유를 집합하여 광물섬유제품을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 중합체재료의 섬유를 중합체재료 및 광물섬유의 혼합을 일으키도록 베일내의 위치로 부터 베일 쪽으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 중합체재료의 분자량이 1,000 보다 큰 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 중합체재료의 분자량이 10,000보다 큰 것을 특징으로 하는 광물섬유제품 제조방법.
  10. 광물섬유에 부착된 중합체성, 비섬유분자가 있는 광물섬유로 혼합된 중합체섬유를 포함하는 제 1항의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품.
  11. 제10항에 있어서, 약 5내지 40중량%의 중합체재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품.
  12. 광물섬유에 부착된 중합체성, 비섬유분자가 있는 광물섬유로 혼합된 중합체 섬유를 포함하는 제 2 항의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품.
  13. 제12항에 있어서, 약5내지 40중량%의 중합체재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품.
  14. 광물섬유에 부착된 중합체성, 비섬유분자가 있는 광물섬유로 혼합된 중합체섬유를 포함하는 제 4 항의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품.
  15. 제14항에 있어서, 약5내지 40중량%의 중합체재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품.
  16. 광물섬유에 부착된 중합체성, 비섬유분자가 있는 광물섬유로 혼합된 중합체섬유를 포함하는 제 8 항의 방법에 의해 제조된 광물섬유제품.
  17. 제16항에 있어서, 약5내지 40중량%의 중합체재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물섬유제품.
KR1019950705791A 1993-06-21 1994-06-14 광물섬유제품 제조 방법 KR0185481B1 (ko)

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