KR100189213B1 - 저마찰 페이싱을 가진 절연배트 - Google Patents

저마찰 페이싱을 가진 절연배트 Download PDF

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클라크 더 세컨드 버단
제임스 더블유. 스코트
스티븐 에이치. 윌리암스
진 이. 쉘혼
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휴스톤 로버트 엘
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Abstract

압축 가능한 무기질섬유 절연배트(10)는 대향하는 주면(12)과 대향하는 측면 그리고 상기 페이싱과 상기 배트(10)사이에서의 상대적 이동을 방지하기 위해 상기 양 주면(12)에 접착수단으로 접착된 중합체 페이싱(18)을 가지며, 상기 페이싱(18)은 두께가 1.02E-5m(1 mil)이거나 미만이며, 상기 페이싱(18)은 접착상태에서 화염분사비가 25이거나 미만으로 나타날 만큼 충분히 작은 질량을 가지고 있다.

Description

저마찰 페이싱을 가진 절연배트
본 발명은 무기질 섬유 절연제품에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 페이싱(facing)을 갖는 무기질섬유 절연배트(batt)에 관한 것이다.
무기질섬유로부터의 절연배트의 제조에 있어서, 상용되는 방법은 무기질섬유를 섬유화하기 위해 용융 무기질재료를 조합 콘베이어 상에 분배함으로써 팩(pack)을 형성시키는 것이다. 전형적으로, 섬유는 유기 결합제와 함께 분사되고, 팩은 큐어링(curing) 오븐을 통과한다. 그 뒤, 팩은 개별 팩 또는 배트로 절단된다. 어떤 경우에는 절단과정전에 페이싱재료가 팩에 첨가된다.
절연배트를 사용하는 것중 하나는 주거지의 아틱(attic) 공간에 재절연하는 것이다. 전형적으로, 재절연배트는 아틱안의 절연층 내에 새로운 증기장벽이 도입되는 것을 피하기 위해 페이싱되지 않는다. 아틱 공간의 재절연에 대한 제조자의 충고는 페이싱되지 않은 배트를 사용하거나, 재료에 나이프 슬릿(knife slit)이나 다른 천공을 설치함으로써 제품상의 페이싱을 물리적으로 관통시키는 것이다.
아틱 공간에 추가 절연배트를 설치하는 것에 따른 문제점 중 하나는 절연배트가 공간안으로 미끄러지기 어렵다는 것이다. 페이싱 되지 않은 절연배트는 존재면, 즉 페이싱되지 않은 아틱 절연체로 밀려질 때 큰 운동마찰계수를 가진다. 이것은 특히, 지붕경사와 아틱바닥이 만나는 아틱 공간의 모서리에서 더 명백하다. 두 섬유질배트 사이의 마찰양은 상당하며, 아티 공간에서 존재하는 배트의 면을 따라 재절연배트를 미끄러지게 하는 것은 쉽지 않다.
주거에 적합한 아틱 공간을 재절연하는 것에 따른 다른 문제점은 존재하는 절연재료와 새로운 절연재료가 상당한 양의 먼지를 발생시킨다는 것으로 이는 설치자를 곤혹스럽게 한다. 전형적으로, 재절연은 거주인이 손수 제작함으로써 달성된다. 아틱 공간 재절연용 배트가 아틱안에서 존재하는 절연체에 대해 쉽게 미끄러진다면 유리할 것이다. 더 상세하게는, 재절연용 배트와 관련한 먼지를 수용하는 소정의 수단이 제공되는 것이 유리할 것이다.
캡슐로 싸여진 절연패키지는 종래기술에 잘 알려져 있다. 미합중국 특허 제 2,113,068호(Mxlaughlin)와 미합중국 특허 제2,913,104호(Parker)에는 각각 랩퍼(wrapper)에 의해 싸여진 무기질 울(wool)속의 절연패키지를 개시한다.
다른 재료의 페이싱이 절연배트에 대해 제안하고 있다. 이들은 미합중국 특허 제4,696,138호(Bullock)에 개시된 바와 같이, 크라프트(kraft)용지와 폴리에틸렌 필름을 포함한다. Bullock은 배트의 4면을 증기투과성 폴리에틸렌으로 페이싱하는 것을 제안한다. Bullock의 페이싱의 목적은 유리섬유 절연제품에서 발생하는 대류를 멈추게 하는 것이다.
프랑스공화국 특허 제2,418,082호에는 폴리비닐리덴 염화포일(polyvinyidene chloride foil)이 융합된 무기질 울판을 제안한다. 이 무기질 울판은 열 또는 방음절연에 사용된다. 독일연방공화국 실용신안 제8505179호에는 배트에 접착된 금속화된 중합체 페이싱으로 덮혀진 무기질섬유 절연배트가 개시되어 있다.
미힙중국 특허 제4,927,705호(Syme)에는 25.4×10-6내지 50.8×10-6m(1 내지 2mil)의 폴리에틸렌의 증기장벽으로 덮혀 있는 절연제품을 개시한다. 이 제품은 완전하게 캡슐로 싸여 있고, 물기가 통과하거나 패키징하는 동안 압축가능한 기공이 없다. 패키를 아틱에 설치할 때 패키지용 절연배트를 압축하는 능력과 절연배트가 적절한 두께로 회복되도록 하는능력이 제품에 요구된다.
새로이 설치되는 절연제품의 매우 중용한 양태는 제품이 불연성이어야 한다는 것으로, 즉 25 이하의 화염분사비로 ASTM E84 화염분사시험(flame spread test)을 통과해야만 한다는 것이다. 종래 기술에서 캡슐로 싸여진 무기질섬유 절연재료와 관련된 문제중 하나는 배트에 페이싱을 접착시키는데 사용되는 접착제는 그 자체가 가연성문제에 기여한다는 것이다. 접착제는 제품이 25이하의 화염분사비로 화염분사시험을 통과하는 것을 방해한다. 이러한 제품은 시험을 통과하기 위해 반드시 고가의 방화제를 요구한다. 종래에 제안된 캡슐로 싸여진 절연배트의 다른 문제는 캠슐재료가 절연배트의 가격을 엄청나게 증가시킨다는 것이다.
상기의 관점에서, 얇은 페이싱과 아틱에서 존재하는 절연체에 대해 작은 슬라이딩 마찰계수를 가지며, 고가의 방화제를 사용하지 않고 ASTM 화염분사시험을 통과할 수 있도록, 베트에 페이싱을 접착시키는 수단을 갖는 캡슐로 싸여진 무기질섬유 절연배트를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 절연제품은 적어도 패키징하는 동안 배트가 빠르게 압축될 수 있도록 다공질이어야 하며, 배트는 패키지의 개방에 대해 거의 완전한 회복을 할 수 있어야 한다. 본 발명의 제품이 비록 아틱에서의 새로운 절연을 위해 설계되었어도, 상기 제품은 또한 절연벽 구멍, 천장기조물, 새로운 거주 구조물 그리고 상업 빌딩용 절연에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 대향하는 주면과 양 측면, 양 주면에 적용되는 중합체 페이싱을 가지며, 상기 페이싱은 두께가 25.4×10-6m (1mil)이하이며, 상기 페이싱과 배트사이에서의 상대이동을 방지하기 위해 배트에 접착되는, 압축성 무기질섬유 절연배트에 있어서, 상기 페이싱은 증기가 침투가능하며, 접착상태에서 화염분사비가 25이하가 되도록 충분히 작은 질량을 가지며, 배트의 대향하는 측면은 고속 압축시 배트로부터 공기가 빠르게 빠져나갈 수 있도록 높은 다공성 맴브레인(membrane)으로 덮혀 있으며, 상기 배트는 소정의 두께의 1/4로 압축된후, 압축이 해제되면 소정의 두께로 다시 회복될 수 있다는 것을 특징인 압축성 무기질섬유 절연배트를 제공하는 것이다.
페이싱이 접착제로 무기질섬유 배트에 접착된 경우라도, 매우 얇은 페이싱 재료를 사용함에 의해서, 제품은 ASTM 화염분사시험을 통과할 수 있다.
페이싱재료의 두께는 15.2×1-6m(0.5mil)이하이며, 보다 바람직하게는 10.1×10-6m(0.4mil)이하이다.
본 발명의 섬유절연배트의 유용한 특징 중 하나는 페이싱된 배트가 약 8.01 - 12.81 ㎏/M3(입방 피트당 0.5 내지 0.8 파운드)의 밀도를 가진 페이싱되지 않은 유리섬유배트의 표면을 가로질러 움직일 때 페이싱된 배트의 운동마찰계수는 1미만이다. 이 작은 운동마찰계수는 설치자가 손수 아틱에 존재하는 절연재의 상부를 따라 본 발명의 배트를 밀거나 미끄러지게 하며, 이에 의해 아틱의 가장 먼곳에 새로운 배트를 설치할 수 있다.
중합체 페이싱은 접착(fastening)수단으로 배트의 양 주면에 접착된다. 바람직하게는, 접착수단은 소량의 접착제이다. 접착제는 절연 배트가 ASTM E84 화염분사시험에서의 화염분사비가 25를 초과하지 않을 만큼 충분히 작은 양이며, 반면, 무기질 섬유배트에 페이싱을 결합하기에 충분하며, 배트가 페이싱에 의해 들어올려 질 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 중합체 페이싱이 배트이 하나 또는 두 대향 측면에 접착된다.
동봉한 도면을 참조하면;
제1도는 양주면과 측면에 페이싱 재료를 가진 무기질섬유 절연배트의 사시도이며,
제2도는 페이싱된 절연배트의 운동마찰계수를 측정하는 시험에 사용된 장치의 개략도.
본 발명은 유리섬유 절연배트에 관한 것이다. 무기질섬유 절연배트는 섬유가 돌, 슬래그, 현무암(basalt)을 포함하는 다른 형태의 무기질섬유로 구성될 수 있다.
제1도를 참조하면, 절연배트(10)는 일반적으로 직사각형 형태이며, 주면(13)과 측면(14) 그리고 끝면(16)을 가진다. 캡슐재료나 중합체 페이싱재료(18)는 주면에 접착된다. 이 재료는 먼지를 수용하고, 작은 운동마찰계수를 제공하는데 적합하다. 바람직하게는, 이재료는 중합체이며, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌이다. 유용한 특정 폴리에틸렌 재료는 고밀도, 고분자량의 폴리에틸렌이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 페이싱은 폴리프로필렌으로 구성된다. 바람직한 폴리프로필렌 페이싱은 이축 배향 폴리프로필렌이다.
주면의 페이싱은 증기가 침투가능하다. 증기가 침투하지 못하는 맴브레인은 페이싱 재료에 구멍을 뚫음으로써 증기가 침투가능하게 할 수 있다.
페이싱 재료의 두께는 25.4×10-6m(1.0mil) 이하이며, 바람직하게는 15.2×10-6m(0.6mil)이하이며, 가장바람직하게는 10.1×10-6m(0.4mil)이하이다. 페이싱 재료는 충분히 얇아서 재료가 고가로 되는 것을 피할 수 있고, 연소시험동안에 공급되는 연료를 최소화할 수 있다.
페이싱 재료는 접착제(20)와 같은 적절한 접착수단에 의해 배트의 주면에 접착된다. 접착수단은 또한 예컨대 벨크로(velcro)접착수단, 스티킹(sticking)또는 열 시일링처리일 수 있다. 적절한 접착제는 H, B Fuller 사에서 재조된 HL-2707과 같은 압력에 민감한 고온 용융체이며, 2.15g/㎡(평방 피트당 0.2g)의 비율로 도포된다.
접착수단은 배트가 페이싱 재료에 의해 조절될 수 있도록 페이싱과 무기질섬유 배트사이에 충분한 결합을 제공한다. 따라서, 접착수단은 페이싱과 배트 사이의 상대이동을 방해하도록 작용한다.
접착수단은 특히 그것이 접착제이면, 접착상태에서 페이싱을 가진 배트의 화염분사비가 크게 증가하지 않도록 충분히 작은 질량이어야만 한다.
화염분사시험은 ASTM E84시험이다. ASTM E84 화염분사시험에서의 측정은 접착상태에서 페이싱 재료로 수행되어야만 한다. 더 상세하게, 페이싱 재료와 접착재료의 질량은 방화제의 부재시에 25 이하의 화염분사비로 화염분사시험을 통과할 수 있도록 충분히 작다. 본 발명의 목적을 대해 방화제의 부재는 재료가 실제로 방화제를 포함하지 않거나, 방화제가 빠져나가더라도 접착상태에서 페이싱이 25 이하의 화염분사비로 화염분사시험을 여전히 통과할 수 있는 미량을 포함하는 것을 의미한다.
이는 방화제가 필요없기 때문에, 재료의 가격면에서 확실한 장점을 제공한다. 화염분사시험은 제품의 한면이 화염에 노출될 때, 특정 상태에서 화염이 제품을 따라 퍼진 양을 결정하는 것으로 구성된다.
제1도에 되시된 바와같이, 측면에는 측면 페이싱재료(22)가 설치될 수 있다. 측면 페이싱 재료는 절연제품안에 먼지를 수용하는 어떠한 재료일 수가 있으며, 압축되는 동안, 배트안으로부터 공기가 빠르게 방출될 수 있는 충분한 다공질재료이다. 가장 편리한 페이싱 재료는 주면상에 사용되는 페이싱 재료와 같은 것일 수도 있는데, 이는 고다공성 재료이다. 선택적으로, 페이싱 재료는 압축되는 동안 공기가 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 플랩(flap)으로 잘려질 수 있으나, 정지상황에서 다소는 고체형태로 존재한다. 본 발명에 대해 유용한 추가 측면 페이싱재료는 중합체섬유나 유리섬유로부터 만들어진 스크림(scrim)이나 다른 오픈-위브(open-weave)재료, 직포 또는 부직포일 수도 있다. 바람직하게는, 측면 페이싱재료는 압축되는 동안 그의 면의 적어도 10%의 기공을 가진다. 본 발명의 한 실시예에서는, 페이싱 재료(18)뿐만아니라 측면 페이싱 재료(22)도 배트에 접착된다.
일반적으로 페이싱되지 않은 배트에 페이싱 재료를 추가하는 것은 거주 아틱에서 그의 처리력과 설치력을 향상시키는 구조물을 배트에 분배하는 것이다. 더 상세하게는, 페이싱 재료는 배트를 덮기 때문에, 가시표면결함을 이루는 표면의 불규칙성이 덮혀진다. 결과적으로, 소정양의 스크랩(scrap)또는 재생 유리섬유재료는 가시적 손상을 유발시키지 않고 제품에 추가될 수도 있다. 더 상세하게는, 무기질섬유 절연배트는 다른 경우보다 소량의 유기 결합체로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 결합제의 양은 페이싱되지 않은 배트의 무게의 약 1 내지 7%이다. 가장 바람직하게는, 결합제는 페이싱되지 않은 배트의 무게의 1 내지 4.6%가 포함된다. 이러한 결합제는 당업자에게 잘 알려져 있다.
페이싱 재료의 한 특성은 아틱 절연재료의 상부 공간으로 배트가 밀려지거나 미끄러질 수 있도록 충분히 미끄러워야만 한다. 바람직하게는, 페이싱된 배트가 8.01-12.81㎏/㎥(입방피트당 0.5 내지 0.8 파운드)의 밀도를 가진 페이싱 되지 않은 유리 섬유배트의 표면을 따라 당겨질 때, 운동 마찰계수는 1.0 미만이다.
ASTM 시험 D 2534-88은 왁스 코팅에 대한 운동마찰계수를 결정하는 표준시험방법이다. D 2534-88과 유사한 시험은 무기질섬유 절연에 사용하기에 적합한 다양한 페이싱 재료의 운동마찰계수를 결정하는데 사용된다. R-13 유리섬유절연의 기준 배트가 제조된다. 기준 배트는 약 11.21㎏/㎥(입방 피트당 0.7파운드)의 밀도를 가지며, 3048m(1비트)씩 측정되고, 9.2cm(3-5/8인치)까지 측정된다. 기준 배트의 상부는 페이싱되고, 기준 배트의 바닥은 페이싱 되지 않는다. 상기 배트는 ASTM D 2534-88의 일반적인 규칙에 따라 시험될 다양한 표면을 따라 분당 5.08cm의 속도로 당겨지며, 운동마찰계수는 대응하는 마찰저항의 양을 측정함으로써 결정된다.
제2도는 사용된 장치를 도시한 것인데, 페이싱(26)을 가진 기준배트(24)는 시험면(28)을 따라 당겨진다. 기준 배트는 와이어(30)에 의해 당겨지며, 이 와이어는 로울러(32) 주위를 따라 윗방향으로 회전된 후에 힘측정장치에 연결된다. 힘 변환기 또는 인스트론 로드셀(Instron load cell, 34)과 같은 와이어의 하중을 측정하는데 적합한 장치가 사용될 수 있다. 운동마찰계수는 기준 배트의 바닥면과 시험면의 상면 또는 시험될 페이싱재료(28)사이의 마찰력의 값이다.
기준 배트는 상기 시험절차에 따라 5개의 샘플을 따라 당겨지며, 다음과 같은 결과를 가져온다.
상기 데이터는 하나의 페이싱되지 않은 배트가 다른 페이싱되지 않은 배트를 따라 미끄러질 때 발생하는 마찰의 소량을 페이싱된 배트가 가지는 것을 보여준다. 바람직하게는, 운동마찰계수는 약 0.7 내지 0.9이고, 가장 바람직하게는 1.0이하이다.
배트의 측면은 압축되는 동안 공기가 빠져나가는 것을 허용하도록 빠른 압축이 가능하도록 할 뿐만아니라 사용될 공간에서 제품이 패키지 되지 않은 후에 제품의 회복이 쉽게 되도록 다공성이다. 따라서, 배트는 소정의 두께의 1/4로 압축된 후 압축이 해제되면, 소정의 두께의 1/4에서 소정의 두께로 다시 회복될 수 있다. 예컨대, R-19유리섬유절연배트의 원하는 두께는 15.24cm(6인치)라면, 배트는 3.8cm(1.5인치)의 두께로 압축될 수 있고, 패키징 재료로부터의 압축이 해제되면 배트는 15.24cm(6인치)의 두께로 자가회복될 것이다. 가장 바람직하게는, 배트는 소정의 두께의 1/6로 압축된 후 압축이 해제되면, 소정의 두께로 다시 회복될 수 있다.
본 발명의 무기질섬유 절연배트는 이미 절연된 거주지의 아틱공간에 추가 절연용으로 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 양주면(12)과 양측면(14), 양주면(12) 모두에 도포되는 중합체 페이싱(18)을 갖는 압축성 무기질섬유 절연배트(10)로서, 상기 페이싱(18)은 두께가 25.4×10-6m (1 mil)이하이며, 상기 페이싱이 상기 페이싱과 배트사이에서의 상대이동을 방지하기 위해 배트(10)에 접착되는, 압축성 무기질 섬유 절연배트에 있어서, 상기 페이싱(18)은 증기가 침투가능하며, 접착상태에서 화염분사비가 25이하가 되도록 충분히 작은 질량을 가지며, 배트의 대향 측면(14)은 고속 압축시 배트로부터 공기가 빠르게 빠져나갈수 있도록 고다공성 멤브레인으로 덮혀 있으며, 상기 배트는 소정의 두께의 1/4로 압축된 후 해제되면 소정의 두께로 다시 회복될 수 있는 것을 특징으로 하는 압축성 무기질 섬유 절연배트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기질섬유가 유리인 것을 특징으로 하는 절연배트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 페이싱은 2.15g/㎡의 비율로 도포된 고온용융 접착제를 사용하여 배트에 접착되는 것을 특징으로 하는 절연배트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 페이싱은 절연배트의 하나 또는 그 이상의 주면에 따라 이격된 일련의 접착제 스트립(20)을 사용하여 배트에 접착되는 것을 특징으로 하는 절연배트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 페이싱(18)은 고밀도와 고분자량의 폴리에틸렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 절연배트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고다공성 멤브레인(22)은 배트의 하나 이상의 측면(14)에 접착되는 것을 특징으로 하는 절연배트.
  7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 페이싱된 절연배트가 8.01내지 12.81㎏/㎥(입방피트당 0.5 내지 0.8파운드)의 밀도를 가진 페이싱되지 않은 유리섬유 배트의 면을 따라 당겨질 때, 페이싱된 배트의 운동 마찰계수가 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 절연배트.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페이싱의 두께가 15.2×10-6m (0.6mil)이하인 것을 특징으로 하는 절연배트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 페이싱의 두께가 10.1×10-6m (0.4mil)이하인 것을 특징으로 하는 절연배트.
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