KR100875956B1 - 살진균제를 구비한 섬유 단열재 - Google Patents

살진균제를 구비한 섬유 단열재 Download PDF

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Abstract

섬유 단열재는 섬유(104)에 부착된 분산된 첨가제 내에 살진균제를 구비한 단열재 섬유(104)를 가지며, 섬유(104) 상에서 살진균제 및 분산된 첨가제를 분산시킨 뒤에 섬유(104) 상에서 분산된 접착제를 부착시켜 섬유 단열재를 제조하는 방법이다. 본 발명의 방법은 분무형(loose fill) 단열재 또는 단열 매트로서 방열, 방음, 덕트 라이너 또는 판상 단열재를 생산한다.

Description

살진균제를 구비한 섬유 단열재{FIBROUS INSULATION WITH FUNGICIDE}
본 발명은 전체적으로 섬유 단열재 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분무형(loose fill) 섬유 단열재 또는 섬유 단열재 매트에 관한 것이다.
섬유 단열재는 용융 광천 전해조(molten mineral bath)로부터, 1분당 높은 회전수로 회전하는 방적기(spinner)를 강제적으로 통과하는 섬유를 성형함으로써 제조된다. 미세 섬유(fine fibers)는 이러한 방법으로 생산된다. 분무형(loose fill) 단열재, 또는 울(wool) 형태의 단열재를 제조하기 위해서 다수의 섬유들이 함께 느슨하게 축적되어 분무형 단열재를 형성한다. 선택적으로, 단열재 매트를 만들기 위해서, 통상적으로 페놀계 수지, 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 아크릴계, 비닐-아크릴계 또는 다른 용해성 고분자인 유체 결합제 혼합물(fluid binder mix) 또는 분말 결합제와 함께 다수의 섬유가 분무된다. 섬유는 컨베이어 상에 축적되어 두꺼운 매트를 형성한다. 이어서 결합제는 경화 오븐에서 경화된다. 경화되지 않은 매트는 경화되기 전에 덕트 라이너(duct liner), 덕트 판재(duct board), 또는 파이프 단열재를 위하여 더욱 변형될 수 있다. 선택적으로, 매트는 각각의 단열재 포상(batt)으로 썰어지고/썰어지거나 절단된다. 일부의 경우, 증기 지연재(vapor retarder)를 사용하여 매트의 적어도 일면을 덮을 수 있도록 외장 물질(facing material)이 적용된다.
섬유 단열재는 특히 예를 들어 지하실이나 지붕 밑의 환기가 잘 되지 않는 중공벽과 같이 습기찬 환경에서 설치되는 경우에 미생물에 노출되기 때문에 진균류 성장에 취약하다.
미국특허 제 6,399,694호는 여전히 컨베이어 상에서 정지되어 있지만 결합제에 의하여 함께 결합되어 있는 섬유를 제조하는 과정에서 포상(batt)에 살진균제를 첨가하는 관행을 개시하고 있다. 미국특허 제6,399,694호는 또한 포상이 설치되는 장소인 야외에서 포상에 살진균제를 첨가하는 다른 관행을 개시하고 있다. 개시된 이들 각각의 관행에서, 살진균제는 결합제에 외부적으로 도포되며, 결합제 그 자체는 곰팡이에 저항성을 갖지 않는다. 이들 각각의 개시된 관행에서, 살진균제 농도를 제어하고, 포상 전체에 걸쳐 균일한 분산으로 살진균제 분산을 제어하기 위한 제조 공정의 제어는 없다. WO 02/092578 A1호는 적외선 흡수 및 산란을 위한 붕사(borax)를 개시하고 있으나 살진균제를 위한 붕사에 대해서는 개시하고 있지 않다.
따라서 본 발명에 앞서 완성된 포상으로 살진균제를 첨가하는 것에는 제어된 농도를 사용하여 살진균제를 도포하기 위한 제조 공정의 제어는 없다. 예를 들면, 잠재적으로 독성 농도 수준에서 살진균제가 처리되고 도포되는 것을 방지할 수 있는 제조 공정의 제어가 필요하다. 또한, 섬유 단열재가 곰팡이에 대하여 저항성이 있는 것으로 광고하고 표시하기 위한 정당성을 확립하기 위해서는 제조 공정의 제어가 요구된다. 더욱이, 예를 들어 장래에, 살진균제 제조업자는 진균류의 성장을 억제하는 추천 농도를 개발할 수 있는데, 그 제조업자의 추천 농도로 살진균제를 도포하기 위해서는 제조 공정의 제어가 요청된다.
포상에 살진균제를 첨가하면서도 제조 공정의 제어가 부족하다는 점으로 인하여 포상의 측정된 물리적 성질에서 불안정성이 야기될 수 있었다. 따라서 두께 회복 및 다른 물리적 성질에 대한 산업 표준을 충족시킬 수 있도록 포상을 테스트함으로써 발견되는 것과 같이 제어된 양의 살진균제를 사용하면 물리적 불안정성이 유도되는 것을 회피하게 된다.
결국, 제어된 살진균제 농도를 갖는 섬유 단열재에 대한 현재의 요구가 존재한다. 또한, 제어된 살진균제의 농도를 갖는 섬유 단열재를 제조하는 방법에 대한 현재의 요구가 존재한다.
더욱이, 섬유 단열재에서 유용하게 기능하는 분산된 첨가제를 가지며, 살진균제는 이 분산된 첨가제와 조합되어 있는 섬유 단열재에 대한 현재의 요구가 존재한다. 또한, 곰팡이 저항성이 있는 분산된 첨가제를 갖는 섬유 단열재에 대한 현재의 요구가 존재한다. 아울러, 단열재 매트를 제조하기 위하여 섬유를 서로 결합시키는 분산된 첨가제로서의 결합제에 의하여 살진균제를 분산하기 위한 제조 방법에 대한 현재의 요구가 존재한다.
특히, 분산된 살진균제를 가지는 매트 또는 분무형 섬유 단열재에 대한 현재의 요구가 존재한다. 또한, 섬유 단열재 전체에 걸쳐 살진균제를 분산시키기 위한 제조 공정에 대한 현재의 요구가 존재한다.
본 발명은 다수의 단열재 섬유 사이에 살진균제 및 분산된 첨가제를 분산시킨 뒤에 원래의 위치 또는 적절한 위치에서 상기 섬유 위로 상기 분산된 첨가제를 부착(affixing)시킴으로써 섬유 단열재를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에서의 하나의 이점은 살진균제가 제어된 농도로 분산되어 있다는 점이다. 또한 섬유 단열재의 곰팡이 저항성이 향상된다. 더욱이, 섬유는 섬유 단열재를 제조하는 성형 스테이지에서 살진균제로 처리된다. 본 명세서에서 살진균제란 진균류(fungus)의 성장을 억제하거나 또는 방지하는 균억제제(fungistat)는 물론이고, 진균류를 파괴하는 물질을 가리킨다. 본 발명의 실시예에 따르면, 살진균제는 예컨대 분산된 첨가제에 용해되거나 흡착됨으로써 분산된 첨가제와 조합되거나(combined) 또는 예컨대 화학적 결합 또는 에멀션(emulsion)에 의한 것과 같은 방법에 의하여 분산된 첨가제와 혼합된다.
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본 발명의 방법은 방열 또는 방음 차단을 위하여 포상(batts), 롤(rolls), 덕트 라이너(duct liner), 또는 판상(boards)과 같은 단열재 매트를 선택적으로 제조하는데, 분산된 첨가제는 섬유를 서로 결합시키는 결합제이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 분산된 첨가제의 단위 계량(unit measure) 및 섬유의 단위 계량에 상대적으로 살진균제의 농도를 제어하는 단계를 더욱 포함한다.
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본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 유화제(emulsifier)를 사용하여 상기 살진균제의 분산을 안정화시키는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 다수의 섬유 위로 살진균제를 분산시키는 단계에 수반하여, 다수의 섬유 사이에 결합제를 분산시키고 상기 섬유와, 상기 분산된 살진균제 및 분산된 결합제를 축적한 뒤에 상기 결합제를 경화시키는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 섬유 단열재의 하나 이상의 물리적 성질의 불안정성을 제한할 수 있도록 상기 살진균제의 농도를 제어하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 본 발명은 결합제 내에 살진균제를 갖는 섬유 단열재로서, 상기 결합제는 다수의 섬유 사이에 분산되어 있으며 섬유를 서로 결합시키는 서유 단열재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 살진균제의 농도는 상기 섬유의 단위 계량 위로 분산되어 있는 상기 결합제의 단위 계량에 상대적으로 제어된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 살진균제의 농도는 독성 수준 미만으로 제어된다.
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본 발명의 다른 실시예는 첨부하는 도면과 관련하여 후술하는 상세한 설명으로부터 일예에 의하여 자명할 것이다.
도 1은 단열재 섬유 사이로 살진균제 및 분산된 첨가제를 분산시키기 위한 장치의 개략적인 도면이다.
도 2a는 섬유 단열재의 등거리 도면이다.
도 2b는 도 2a와 유사한 도면으로서 증기 지연재로 덮여 있는 섬유 단열재를 보여주고 있다.
도 3은 살진균제와 분산된 첨가제를 분산한 뒤에 상기 분산된 첨가제와 조합된 살진균제를 갖는 섬유를 축적하기 위한 방법의 다양한 실시예를 보여주고 있는 순서도이다.
도 4는 분무형(loose fill) 섬유 단열재를 제조하기 위하여 단열재 섬유 사이에 살진균제와 분산된 첨가제를 분산시키기 위한 장치를 개략적으로 도시한 도면 이다.
도 2a는 결합제와 함께 결합되어 있는 단열재 섬유의 매트(200)를 포함하는 섬유 단열재를 개시하고 있다. 단열재의 R-값(R -value)은 열전도를 지연시키기 위한 단열재의 효율성을 지칭한다. 매트(200)의 두께(200)는 일반적으로 R-값에 비례한다. 매트(200)는 이어서 포상(batt)으로서 언급되는 조각으로 절단된다. 본 명세서에서 포상이란 롤, 또는 200b로 도시된 것과 같이 롤보다 짧게 펼쳐져 있는 길이를 갖는 단일 조각 구성(single piece construction), 또는 절단면(kerfs, 200c)을 따라 찢거나 절단함으로써 포상으로부터 분리될 수 있는 다수의 단편(segments, 200a)을 형성할 수 있도록 절단면(200c)을 따라 더욱 부분적으로 절단된 것을 포함하는 것으로 지칭된다. 포상은 건물의 중공벽(hollow wall) 또는 다락(attic) 내의 각각의 중공으로의 설치를 위하여 소망되는 폭과 길이를 갖는다.
도 2b에 의하여 개시되는 것과 같이, 포상은 증기 지연 필름(vapor retarding film) 형태의 수증기 지연재(500)로 덮여 있거나(covered) 외장되어 있거나(faced), 또는 도 2a에 도시된 것과 같이 덮이지 않거나 외장되어 있지 않다. 외장된 포상은 외장되지 않은 포상이 사용되는 동일한 장소에서 사용될 수 있다. 외장되지 않은 포상은 별도로 설치된 증기 지연재 후면에서 설치하는데 적합하다. 외장되지 않은 포상은 특히 다락의 단열재의 R-값을 증가시키기 위하여 현존하는 다락 단열재 상부로 적층하는데 특히 적합하다.
덮여 있는 포상은 증기 지연 필름 형태를 갖는 수증기 지연제(500)로 덮여 있거나 외장되어 있는 단열재 포상이다. 증기 지연 필름 형태의 증기 지연재(500)는 이에 제한되는 것은 결코 아니지만, 역청 물질 또는 다른 증기 지연 물질, 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌(PB), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐아세테이트(PVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 플루오로중합체, 폴리비닐, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 이들 조합 및 이에 제한되는 것은 결코 아니지만 이들 중합체의 둘 이상의 공유 압출성형(co-extrusion) 물질로 코팅되어 있는 크라프트지(Kraft paper)를 포함한다. 증기 지연 필름은 수증기 투과에 대한 장벽을 형성하거나 또는 대기 중의 상대 습도에 따라 수증기를 선택적으로 투과시키는 증기 투과율(vapor transmissivity)을 갖는다. 수증기 지연재(500)는 각 포상의 적어도 제 1 주요 표면을 덮고 있다. 선택적으로, 상기 수증기 지연재(500)는 각 포상의 측면 부분을 포함하는 포상의 하나 이상의 표면을 덮고 있다. 수증기 지연재(500)는 살진균제 또는 살생물제(biocide) 농도로 처리될 수 있다.
포상들은 건물 골격의 골격 부재(framing member) 사이에 형성된 공동을 채우도록 통상 설치된다. 상기 수증기 지연재(500)는 골격 부재에 고정되어 있는 측면 탭(tab) 또는 플랩(flaps, 500a)을 더욱 가질 수 있는데, 골격 부재는 포상을 적절한 위치로 고정시켜 골격 부재를 덮을 수 있는 측면 탭 또는 플랩(500a)을 선택적으로 연장시킨다. 포상이 부분적으로 단편(200a)으로 분리되는 경우, 수증기 지연재(500) 역시 천공(perforation, 502)에 의하여 단편으로 부분적으로 분리된다.
성형 스테이지(forming stage)에서, 매트(202)는 우선 섬유를 제조한 뒤에, 섬유(104)를 강하(falling) 형태로 만들어서 섬유 베일(fiber veils) 또는 섬유 울(fiber wool)의 스트림(stream)을 유동시킴으로써(flowing) 통상 만들어진다. 결합제가 섬유 스트림으로 적용된 뒤에 섬유(104)의 두꺼운 매트를 형성할 수 있도록 컨베이어 상에서 섬유(104)가 축적된다. 여기서 컨베이어는 컨베이어 벨트 또는 성형 체인(forming chain)을 포함한다. 섬유(104)는 다양한 방법에 의하여 축적된다. 공지된 축적 방법은 전체적으로 밀도에 차이를 갖는 매트를 형성할 수 있도록 무작위적인 분배 방법으로 섬유(104)를 분배하는 경향이 있다. 대조적으로, 공지된 에어-레이드(air-laid) 방법은 전체적으로 일정한 밀도를 갖는 매트를 형성할 수 있도록 균일한 분산으로 섬유(104)를 분배시키는 경향이 있다. 이어서, 결합제는 경화되어 경화된 결합제에 의하여 섬유(104) 매트는 서로 결합하게 된다. 예를 들어, 미국특허 제4,090,241호는 화염 감쇠 공정(flame attenuation process)에 의하여 유리 섬유를 유동시키고 성형 체인 상에서 섬유 단열재의 두꺼운 매트를 형성하는 제조 장치를 개시하고 있다. 선택적으로, 예컨대 WO 02/070417호에서 기술하고 있는 것과 같은 회전 스핀 공정(rotary spin process)에 의하여 유리 섬유가 제조된다.
도 1은 섬유 단열재를 성형하기 위한 성형 스테이지 장치(forming stage apparatus, 100)의 일부분을 개시하고 있다. 장치(100)는 섬유(104)의 유동 스트림을 에워싸는 결합제 도포 링(binder application ring, 102)을 갖는다. 결합제 도포 링(102)은 링(102)의 내측에 면하여 섬유(104)의 유동 스트림을 향하고 있는 다수의 노즐(100a)을 갖는 중공 파이프이다. 결합제 도포 링(102)은 유입구(106)를 가지는데, 유입구(106)의 내부로 유체 결합제 혼합물 탱크(fluid binder mix tank, 104)로부터 제공된 유체 결합제 혼합물이 가압되면서 분출된다. 섬유(104)가 링(102)을 통하여 유동됨에 따라 노즐(104)은 섬유(104) 사이로 결합제를 분산시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합제 수지는 이에 한정되는 것은 아니지만 물을 포함하는 유체와 조합되고 혼합되어, 용액 내의 결합제 또는 서스펜션의 에멀션으로서의 결합제, 또는 서스펜션의 침전물(precipitate)로서의 결합제를 갖는 유체 결합제 혼합물을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유체 결합제 혼합물은 섬유 단열재의 유용성을 향상시키는 분산된 첨가제로서 기능한다. 통상적으로, 결합제는 촉매, 커플링제, 및 먼지 지연 오일(dust retarding oil)을 함께 가지는 유체와 또한 조합되고 혼합된다. 한편, 유체 결합제 혼합물은 방화재(fire retarder), 자외선 반사 또는 자외선 흡수 물질, 다른 이온 주개 물질, 단열재의 유용성을 증가시키기 위한 임의의 물질을 포함할 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 장치(100)는 상기 결합제 도포 링(102)의 상부에서 섬유(104)의 유동 스트림을 에워싸고 있는 수분 오버스프레이 링(water overspray ring, 110)을 가지고 있다. 상기 수분 오버스프레이 링(110)은 그 내측 에 면하여 섬유(104)의 유동 스트림을 향하고 있는 다수의 노즐(100b)을 가지고 있다는 점에서 그 구조면에서 상기 결합제 도포 링(102)과 유사하다. 수분 오버스프레이 링(110)은 유입구(112)를 가지며, 유입구(112) 내부로 수분 오버스프레이 탱크(114)로부터 물이 가압되면서 분출되는데, 분출되는 물은 지역 수원지에 의하여 제공되는 음용수이거나 또는 세척수(wash water)로 알려져 있는 공정용수이다. 섬유가 링(110)을 통하여 유동됨에 따라, 물로 섬유(104)를 냉각시킬 수 있도록 노즐(100b)을 통하여 물이 분산된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 링(110)과 노즐(100b)은 단열재 섬유(104) 사이에 살진균제를 분산시키고, 이어서 섬유가 링(102)을 통하여 유동됨에 따라 노즐(100a)에 의하여 섬유(104) 사이로 결합제가 분산된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 섬유(104)에 결합제를 도포시키기 위한 장치(100)는 섬유(104) 전체로 분산시키기 위하여 제어된 농도의 살진균제를 또한 도포시킨다. 결합제는 섬유(104) 사이로 분산되는 분산된 첨가제이다. 본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 분산된 첨가제는 살진균제를 분산시키기 위한 분산제로서 기능한다. 그 농도는 섬유 단열재의 계량된 부피 단위 또는 질량 단위 각각에 대하여 분산된 결합제의 계량된 부피 단위 또는 질량 단위에 상대적으로 살진균제의 농도를 측정함으로써 제어된다. 살진균제는 결합제 도포제(binder applicator)는 물론이고 살진균제 도포제로서의 상기 결합제 도포 링(102)을 사용함으로써 섬유(104) 전체로 결합제와 함께 분산된다. 상기 제조 장치(100)는 다수의 섬유(104) 스트림, 다수의 링(102, 110)을 가질 수 있다. 이후, 분산된 결합제 및 분산된 살 진균제를 갖는 섬유(104)는 축적되어 섬유(104)의 두꺼운 매트를 형성한다. 결합제가 경화되는 경우, 살진균제는 경화된 결합제 내에 있으며 섬유(104)를 함께 결합시키는 결합제에 의하여 분산된다. 선택적으로, 상기 장치(100)는 새롭게 형성된 섬유(104)의 상응하는 스트림으로의 결합제 없이 살진균제를 분산시킬 수 있도록 장치(100)의 성형 섹션 내에 하나 이상의 링(110)을 사용할 수 있다. 이에 따라, 살진균제로 처리된 섬유(104)는 실질적으로 결합제가 없는 분무형(loose fill) 단열재로서 제조된다.
과거에, 미국특허 제6,399,694호는 결합제가 경화된 뒤에 결합제 상부에 살진균제를 잔존시키기 위하여, 컨베이어 상에 정지하고 있으면서 완성된 매트로 살진균제가 첨가될 수 있다는 점을 개시하고 있다. 선택적으로, 포상이 설치되는 위치에서 그 포상에 살진균제를 첨가함으로써 살진균제가 야외에서 도포되었다.
또한 본 발명에 선행하여, 두껍고 가끔 밀집되어 있어 다양한 섬유 사이로 불균일한 분산을 야기하는 매트로 살진균제가 첨가되었기 때문에 살진균제는 다양한 섬유로 불균일하게 도포되었다. 더욱이, 매트 내의 섬유는 결합제를 통하여 이미 서로 연결되어 있는데, 섬유 일부로부터 살진균제가 차단되어 매트 내에서 다양한 밀도를 야기하게 되었다. 매트가 제조된 뒤에 살진균제가 첨가되었기 때문에, 매트 전체로 살진균제가 분산되었는지를 확인하기 위한 적절한 제조 공정의 제어 수단이 없었다. 아울러, 살진균제는 잠재적으로 독성 수준의 농도로 취급되고 도포되었다. 또한, 살진균제가 단열재의 물리적 성질을 변형시킬지 여부를 알아보기 위 한 어떠한 제조 시험도 수행되지 않았다. 제조 시험은 물리적 성질의 불안정성을 존재를 알아보는 것으로, 특히 살진균제로 처리된 단열재가 두께 회복 및 다른 물리적 성질에 대한 산업 표준을 충족시키는지 여부를 알아보는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 살진균제는 단열재 섬유 사이로 분산되고, 분산된 첨가제가 단열재 섬유 사이로 분산된다. 상기 분산된 첨가제는 상기 유체 결합제 혼합물 탱크(108)에 의하여 공급되는 유체 결합제 혼합물을 제공하기 위하여 바람직하게는 물인 유체 내에 혼합되어 있는 결합제이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 살진균제는 바람직하게는 물인 유체 내의 결합제를 포함하고 있는 유체 결합제 혼합물과 조합된다. 살진균제는 용해에 의하거나, 또는 서스펜션 내의 에멀션으로서 또는 침전물로서 서스펜션에 의하여 상기 유체 결합제 혼합물 내에 혼합되며, 결합제와 화학적으로 상용성(compatibility)을 갖는다. 결합제는 용해 또는 서스펜션에 의하여 유체 내에 혼합된다. 바람직하게는 상기 결합제와 유체는 에멀션을 형성한다. 일례로 상기 결합제는 통상적으로 경화성 아크릴계 또는 페놀계(페놀-포름알데히드) 수지, 요소, 리그닌(lignin), 실란, 오염방지 오일(dedusting oil) 및/또는 암모니아는 물론이고 에폭시 및 폴리에스테르와 같은 다른 열경화성 수지를 포함한다. 또한 에멀션은 방화 재료 및/또는 바람직한 이온으로 단열재 섬유(104)를 처리하기 위한 이온화 용액과 같은 다른 성분의 유화된 혼합물과 혼합될 수 있다. 유체 결합제 혼합물은 유체 결합제 혼합물 탱크(108)에 의하여 공급된다. 아울러, 유체 결합제 혼합물의 에멀션은 살진균제와 용이하게 조합된다.
상기 살진균제는 예를 들어 탱크(108) 내의 휘젓기에 의하여 수행되는 교반에 의하거나 살진균제를 탱크(108) 내의 유체 결합제 혼합물 또는 유입구(106)의 내부로 주입시킴으로써 유체 결합제 혼합물과 조합되고 혼합될 수 있다. 서스펜션 내의 섞이지 않는(immiscible) 살진균제 또는 살진균제 침전물을 유지하기 위해서 산업적으로 공지된 교반기에 의한 일정한 교반 및/또는 유화제가 사용된다. 예를 들어 이에 한정되는 것은 아니지만 유화제로는 Exxon Mobil 사의 상품명인 Mulrex 90과 같은 오일 에멀션을 포함한다.
섬유(104)가 축적되고 결합제가 경화되면, 살진균제는 바람직하게는 결합제와 함께 유화되어 섬유(104) 사이로 분산된다. 섬유에 부착된 액적(droplet) 또는 입자의 결절(nodes)로서 분산된 결합제를 개시하는 마이크로사진이 촬영되었다. 이에 따라, 상기 분산된 결합제는 섬유(104) 사이로 상기 살진균제를 제어된 농도로 분배하거나 분산시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 살진균제가 상기 오버스프레이 수분에 첨가되어 오버스프레이 물탱크(114) 내에서 교반되거나 또는 상기 탱크(114)나 유입구(112) 내부로 주입된다. 이 실시예는 유체 결합제 혼합물로부터 상기 살진균제를 분리하는데, 살진균제가 상기 결합제와 화학적으로 상용되지 않는 경우 및/또는 예를 들어 용액 또는 서스펜션 내에서 유지될 수 있도록 저 용해도의 살진균제가 교반기에 의한 물의 연속적인 교반을 요구하는 경우 및/또는 서스펜션 내의 섞이지 않는 살진균제 및/또는 살진균제의 침전물을 유지할 수 있도록 유화제가 첨가되는 경우에 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 이 실시예는 상기 유체 결합제 혼합물 탱크(108) 내의 유체 결합제 혼합물로부터 화학적으로 상용되지 않는 유화제 및/또는 침전물을 분리한다. 살진균제는 수분 오버스프레이 링 또는 수분 도포 링(110)에 의하여 섬유로 도포된다. 노즐(100b)의 오리피스(orifices)는 살진균제의 침전물 입자를 통과시킬 수 있을 정도로 충분히 크다. 아울러, 장치(100)의 일 실시예는 침전물 입자의 노즐(100b) 오리피스를 더욱 깨끗하게 하기 위하여 공기 분무된(air atomized) 노즐(100b)을 갖는다. 상기 수분 오버스프레이 링(110)은 섬유 사이로 유체 결합제 혼합물을 분산시키는 상기 결합제 도포 링(102)으로부터 상류에 존재한다. 살진균제는 수분 도포기로서는 물론이고 살진균제 도포기로서 상기 수분 도포 링(110)을 사용하여 섬유(104) 사이에서 물에 의하여 분산된다. 그 후, 유체 결합제 혼합물은 링(102)에 의하여 섬유(104) 사이로 분산되어, 분산된 살진균제와 조합한다. 섬유(104)가 축적되고 결합제가 경화되면, 살진균제는 바람직하게는 에멀션으로서 결합제와 조합되고, 결합제는 섬유(104) 전체로 분산되어 섬유(104) 전체에 걸쳐서 살진균제를 분배한다. 계속해서 결합제는 섬유(104)의 표면으로 부착된다. 부착 단계 동안, 결합제는 경화되어 결합제가 섬유(104)로 부착된다. 섬유(104)는 결합제에 의하여 서로 결합되어 있다. 선택적으로 새로 형성된 섬유(104) 사이로 결합제 없이 살진균제만을 분산시키기 위하여 링(110)이 사용될 수 있는데, 섬유(104)는 축적되고 조각으로 절단된 뒤에 살진균제로 처리된 분무형 단열재로서 포장된다.
도 3은 예를 들어 에멀션으로서, 미립자(particulate) 서스펜션으로서 또는 용액으로서 유체 결합제 혼합물을 형성하기 위하여 유체 내에서 결합제를 혼합하는 단계(300)에 의하여 섬유 단열재를 제조하는 방법의 일 실시예를 개시하고 있다. 그 제조 방법은 일례로 유체 결합제 혼합물로 용이하게 첨가되는 액상을 제공하기 위하여 우선 물에 살진균제를 용해시킴으로써 살진균제를 결합제에 첨가하는 단계(302)를 더욱 포함하고 있다. 상기 혼합 단계(300) 및 첨가 단계(302)는 살진균제와 결합제를 조합하는 공정의 일예이다. 예를 들어 유체 결합제 혼합물 내에서 조합되는 것과 같이, 조합된 살진균제와 결합제는 결합제 유체 탱크(108)에 의하여 링(102)으로 공급된 뒤에 단열재 섬유(104) 사이로 살진균제 및 결합제를 분산시키는 단계(304)가 수반된다. 본 단계(304)를 수행하기 위하여 결합제 도포 링(102)이 사용된다. 본 단계(304)에 이어서 다수의 섬유(104)와, 분산된 살진균제 및 결합제를 갖는 단열재 매트(200)를 형성하기 위하여 섬유를 축적하는 단계(306)가 수반되고, 이어서 그 내부에 살진균제가 구비되어 있는 결합제를 단열재 섬유(104)로 부착시키는 단계(308)가 수반된다. 예를 들면, 부착 단계(308)는 그 내부에 살진균제를 갖는 결합제에 열을 가하고 경화시켜 안정한 응축 에멀션(condensed emulsion)으로 하는 것에 의하여 수행된다. 매트(200)는 열적, 음향 차단을 위한 섬유 단열재 또는 덕트 라이너(duct liner)를 포함하고/하거나, 포상(200b)으로 썰리고/썰리거나 절단될 수 있고, 단편(200a)으로 더욱 썰리고/썰리거나 절단될 수 있다. 선택적으로, 매트(200)는 조각으로 절단되고/되거나 분쇄되어(ground) 분산된 살진균제를 갖는 분무형 단열재 섬유(104)를 형성한다. 결론적으로, 상기 분무형 단열재 섬 유((104)는 밀집된 분무형 단열재로서 포장된다. 선택적으로는, 도 4에 개시되어 있는 장치에 의하여 분무형 단열재 섬유(104)가 또한 형성되어, 가방 형태로 포장되는 밀집된 분무형 단열재의 형태가 된다.
도 3은 또한 수분 오버스프레이 탱크(114)로 공급될 수 있는 물로 살진균제를 첨가하는 단계(300a)에 의하여 섬유 단열재를 제조하는 선택적인 실시예를 개시하고 있다. 독립적으로, 결합제를 혼합하는 단계(302a)는 결합제를 유체와 혼합하여 유체 결합제 혼합물을 형성하는 단계를 포함하고 있다. 예를 들어 결합제 유체 탱크(108)로 공급되는 유체 결합제 혼합물이 생성된다. 이에 의하여, 결합제는 그 결합제에 대하여 비상용성을 나타내고 있는 살진균제로부터 분리된다.
살진균제를 분산시키는 단계(304a)는 예를 들어 수분 오버스프레이 링(110)에 의하여 섬유(104) 사이로 살진균제를 분산시킴으로서 수행되고, 이어서 일례로 상기 유체 결합제 혼합물을 분산시키는 상기 결합제 도포 링(102)에 의하여 수행되는 섬유(104) 사이로 결합제를 분산시키는 단계(304b)가 뒤따른다. 선택적인 제조 단계(300a, 302a, 304a, 304b)는 섬유(104) 사이로 결합제를 분산시킨 뒤에 살진균제와 결합제를 조합하는 것과 별개로 섬유(104) 사이로 살진균제를 분산시키는 방법의 일 실시예이다. 그 과정 동안에 분산된 유체 결합제 혼합물은 분산된 살진균제와 조합되는데, 그 과정에서 축적 및 부착 단계(306, 308)는 결합제를 경화시키기 위하여 신속하게 수행되어, 섬유(104) 위로 분산되고 부착되어 있는 경화된 결합제 내에 살진균제를 갖는 섬유 단열재가 만들어진다. 또한, 섬유(104)는 결합제 에 의하여 서로 결합되어 있다.
결합제를 혼합, 첨가하는 단계(302, 302a) 중 어느 하나의 단계에서 유체 내에서 결합제를 혼합하는 것에 대한 대안으로서, 결합제는 선택적으로 분말 결합제의 형태를 가지고, 상기 분말 결합제와 살진균제를 조합함으로써 분말 결합제-살진균제 혼합물이 만들어진다. 상기 단계(304)에서 사용된 물에 대신하여, 일례로 강제통풍(forced air) 또는 섬유(104)에 대한 정전기적 인력에 의하여 상기 분말 결합제-살진균제 혼합물은 분산된다. 강제통풍은 공기와 분말 결합제-살진균제 혼합물이 혼입된(entrained) 혼합 공기이다. 예를 들어 섬유(104) 질량(mass)에 상대적인 분말 결합제-살진균제 혼합물의 분산된 농도는 필요에 따라 바뀔 수 있는데, 일례로 10% 분말 결합제-살진균제 혼합물, 20% 분말 결합제-살진균제 혼합물, 또는 30% 분말 결합제-살진균제 혼합물로 다양하게 사용될 수 있다. 그 이후, 섬유(104)와, 분산된 살진균제 및 결합제를 갖는 단열재 매트(200)를 형성하기 위하여 섬유를 축적하는 단계(306)가 뒤따르고, 이어서 그 내부에 살진균제를 가지는 결합제를 부착하는 단계(308)가 수반된다. 부착 단계(308) 동안에 분말 결합제는 용융되어 살진균제와 조합되는데, 용융된 결합제는 섬유(104)로 결합제를 부착시킬 수 있도록 경화된다. 또한 섬유(104)는 결합제에 의하여 서로 결합되어 있다.
예를 들어, 새로 형성된 섬유를 조각으로 절단하고/절단하거나 분쇄하는 공정 및/또는 단열재 매트의 롤 또는 포상 및/또는 그 섬유 위로 경화된 결합제를 가지거나 가지지 않을 수 있는 토막(scrap), 가장자리 부분(edge trim) 및 다른 형태 의 조각을 절단하는 공정에 의하여 성형 스테이지 장치(100) 내에서 분무형 단열재가 생산된다. 도 4는 관(duct) 또는 혼합기(mixer) 내에서 분무형 단열재를 성형하기 위한 성형 스테이지 장치(100)의 또 다른 실시예를 개시하고 있다. 분무형 단열재가 새로 성형된 섬유로서 선택되는지 또는 경화된 결합제를 가지는 절단된 조각 또는 섬유로부터 얻어진 섬유로서 선택되는지 간에, 분무형 단열재는 분무형 수송관(transportation duct, 400)을 경유하여 분무형 단열재의 단열재 섬유(104) 사이로 분산되어 있는 분산된 첨가제와 분무형 단열재를 혼합하는 혼합기(402)로 급송된다. 이에 한정되는 것은 아니지만 상기 분산된 첨가제는 예를 들어 실리콘 및 오일의 에멀션과 같은 정전기 방지 혼합물 및/또는 먼지 감소를 위한 미네랄 오일을 포함한다. 바람직하게는, 예를 들어 상기 분산된 첨가제는 방화재 및/또는 소망하는 이온으로 단열재 섬유(104)를 처리하기 위한 이온화 용액과 같은 다른 성분들의 유화되어 있는 혼합물과 조합하고/조합하거나 혼합되어 있는 에멀션 형태를 갖는다. 이어서 섬유(104)가 압축기/포장기(compressor/packager, 404)로 급송되어 그 곳에서 공기를 제거하고 밀도를 증가시기 위하여 압축되면서, 도 4에서 L.F.로 도시된 것과 같이 분무형 단열재로서 포장된다.
예를 들면, 분무형 단열재의 섬유(104) 사이로 살진균제와 분산된 첨가제를 분산시킬 수 있도록 성형 섹션은 상기에서 기술한 것과 같은 방법으로 링(102)을 사용할 수 있다. 선택적으로, 일례로 상기 혼합기(402) 또는 분무형 수송관(400)은 링(102, 110)에 형성된 것과 유사한 노즐(100a, 100b)을 사용할 수 있다. 선택적인 실시예에 따르면, 분산된 살진균제로 처리된 분무형 단열재를 얻기 위하여 본 명세 서에서 기술된 방법으로 단지 링(110)만을 사용하여 결합제 없이 살진균제만 분무형 단열재로 도포되는데, 이 분무형 단열재는 판매를 위하여 압축되고(compacted) 포장될 수 있다. 노즐(100b)은 혼합기(402) 또는 관(400) 내측의 분무형 단열재 섬유(104) 사이로 살진균제를 분산시킬 수 있도록 혼합기(402) 또는 관(400)의 측면에 장착되어 있다. 노즐(100a)은 혼합기(402) 또는 관(400) 내측의 분무형 단열재 섬유(104) 사이로 분산된 첨가제를 분산시킬 수 있도록 혼합기(402) 또는 관(400)의 측면에 장착되어 있다. 분산된 첨가제는 바람직하게는 정전기 방지제 혼합물 및/또는 먼지 감소를 위한 미네랄 오일의 에멀션이다. 분산된 첨가제는 섬유(104) 사이로 분산되어 분산된 살진균제와 조합된다. 아울러, 혼합기(402) 내의 분산된 첨가제는 섬유(104)의 표면으로 부착되어 여분의 수분 함량을 제거할 수 있도록 공정 열에 의하여 건조된다.
섬유(104)는 압축기/포장기(404)로 급송되는데, 이곳에서 섬유는 공기를 제거하고 밀도를 증가시키고, 도 4에서 L.F.로 도시된 것과 같이 분무형 단열재로서 포장될 수 있도록 압축된다. 선택적으로는, 살진균제만을 분산시킬 수 있도록 링(110)에 형성된 노즐(100b)만을 사용함으로써, 새로 형성된 섬유(104)는 결합제 없이 분산된 살진균제로 처리되고, 계속해서 분산된 살진균제로 처리된 결합제 없는 분무형 단열재로서 포장된다.
제조 현장에서 단열재를 살진균제로 처리하는 것의 이점은 노즐(100b 및/또는 100a)을 통하여 살진균제의 유량(flow rate) 농도에 의하여 살진균제 도포가 측정되고 제어된다는 점이다. 이에 따라, 살진균제의 농도는 분산된 첨가제의 단위 계량 및 섬유(104)의 단위 계량에 상대적으로 제어된다. 또한, 살진균제 농도는 인간 및 개와 고양이와 같은 작은 포유류에 대한 독성 수준 미만으로 제어된다.
잠재적인 살생물제의 물리적 성질, 섬유 단열재에 대한 살진균제로서의 이들 살생물제의 농도 및 효능, 유체 결합제 혼합물에 대한 상용성에 따라, 잠재적인 살생물제를 언급하는 시험에 대한 논의가 지금부터 기술된다.
미국재료시험학회(American Society For Testing Materials)는 단열재 및 외장재의 항균성 측정 표준 시험법(Standard Test Method for Determining Fungi Resistance of Insulation Materials and Facings)으로서 ASTM C1338을 제공하고 있다. 30℃, 상대습도 95%에서 28일 동안의 시험에 걸쳐 흰자작나무 또는 남부황색소나무 조각에 의하여 지지되는 것보다 적게 지지되는 곰팡이 성장이 있을 경우에 단열재 물질 및/또는 외장재는 그 시험을 통과할 수 있다. 시험 진균류는 다음과 같다. Aspergillus Niger, Aspergillus Versicolor, Penicillium Funiculosum, Chaetomium Globosum 및 Aspergillus Flavus.
항균성 표준 시험으로서 ASTM C1338이 수행되었다. 3% 용해된 결합제 고형체를 사용하여 페놀계 수지 결합제(용액)의 800그램-배치가 준비되어 경화된 시험 시트 내에 함량 10% 결합제가 산출되었다. 배치는 5개의 150-그램 분획(portions)으로 분리되었다. 결합제 분획 중 하나에는 항진균제 첨가가 없었으며, 이 분획은 컨트롤 결합제로 기능하였다. 4개의 150-그램 결합제 분획 각각은 항진균제 1.0% 고형체가 첨가되었다. 항진균제의 이 농도는 경화된 시험 시트 상에서 0.10%로 균일 하였다. 경화된 시험 시트는 곰팡이 성장을 방지하기 위한 효율성을 위하여 제조자의 추천 농도로 조절될 수 있는 항진균제 농도를 가지게 된다. 살진균제에 대한 제조자의 추천 농도는 용액 내의 결합제에 의하여 항진균제를 분산시키고, 섬유 단열재 매트 내의 섬유에서 분산시킨 뒤에 결합제를 경화시킴으로써 생성된다.
시험 시트는 CF/C 필터 시트(유리 여과지)를 6인치×8인치로 측정된 조각으로 절단함으로써 제조되었다. 시트는 결합제(용액)로 침지되었으며, 과도한 결합제는 진공 테이블을 통하여 제거되었다. 시트는 마티스 실험실 등급 건조기(Mathis laboratory grade dryer) 안에서 5분 동안 180℃에서 경화되었다. 결합제 대신에 탈이온수(deionized water)로 하나의 시트를 침지시켜 공정 컨트롤 블랭크(control blank)가 만들어졌다. 각각의 시험 시트는 개별적인 폴리에틸렌 가방으로 포장되어 ASTM C1338에 따른 시험을 위하여 실험실로 보내졌다. 시험 결과의 실험실 보고가 표 1에 개시되어 있다.
표 1
항목 A B C 결과
결합제 처리하지 않은 유리 여과지 NGO NGO NGO 통과
컨트롤 결합제로 처리한 유리 여과지 +++ + ++ 미통과
결합제 #1477로 처리한 유리 여과지 NGO NGO NGO 통과
결합제 #1478로 처리한 유리 여과지 NGO NGO NGO 통과
결합제 #1479로 처리한 유리 여과지 NGO NGO NGO 통과
결합제 #1480로 처리한 유리 여과지 NGO NGO NGO 통과
ASTM C1338 시험을 위한 #1477 = 1% 5 몰 Borax (Na2B4O7-5H2O) 고형체를 첨가한 페놀계 결합제
ASTM C1338 시험을 위한 #1488 = 1% 산화아연(ZnO) 고형체를 첨가한 페놀계 결합제
ASTM C1338 시험을 위한 #1479 = 1% 프로피온산나트륨(sodium propionate) 고형체((CH3CH2COO)Na)를 첨가한 페놀계 결합제
ASTM C1338 시험을 위한 #1480 = 프로피온산칼슘 고형체((CH3CH2COO)2Ca)를 첨가한 페놀계 결합제
범례: NGO = 성장이 관찰되지 않음(no growth observed)
+ = 성장 관찰됨
++ = 참고 컨트롤 양을 초과하는 성장
+++ = 참조 컨트롤 양을 훨씬 초과하는 성장
-+ = 성장 의심
ASTM C1338의 시험 결과는 컨트롤 결합제(항진균제가 없이)를 갖는 샘플에서 진균류 성장이 관찰되었으며, 잠재적 항진균제로 처리된 샘플에 대해서는 진균류 성장이 관찰되지 않았음을 보여주고 있다. 이와 같은 결과는 ASTM C1338에 의하여 명시된 것과 같이 흰자작나무 및 황색소나무 컨트롤 샘플에서 관찰될 수 있는 허용되는 진균류 성장 양에 대하여 유리하게 비교된다.
4개의 잠재적인 살진균제, 또는 항진균제, Borax, 산화아연, 프로피온산나트륨 및 프로피온산칼슘 각각의 샘플에 대한 열 안정성 시험이 수행되었다. 15 밀리 그램의 샘플이 분당 20℃의 비율로 300℃까지 가열되었다. 대기 온도에서 250℃까지 온도 상승에 대한 손실된 중량 비율(lost weight percent)의 열 중량 분석(thermal gravimetric analysis, TGA)을 통하여 물의 수화를 포함하여 Borax는 그 질량의 21%가 손실되었으며, 프로피온산칼슘은 3% 손실되었고, 프로피온산나트륨은 0.1% 손실되었고, 산화아연은 0.1% 손실되었음을 보여주었다.
결합제(용액) 안정성 시험이 수행되었다. 마스터 배치(master batch)는 6% 결합제 고형체를 갖는 유체 결합제 혼합물과 결합제 보급수(make-up water)를 위한 세척수(wash water)로 구성되었다. 세척수는 본 발명의 다양한 단열재 실시예를 제조하기 위한 장비를 연속적으로 세척할 수 있도록 공정 용수로 사용된 수돗물을 포함하였다. 공정 용수는 고형체를 제거하기 위하여 여과되었으며 연속적으로 재순환되었다. 오일 에멀션인 Mulrex 90은 결합제 고형체를 10.3% 포함하였다. 결합제의 5개의 100㎖ 등분량(aliquots)이 각각 유리병(glass jar)으로 이송되었다. 4개의 결합제가 결합제 고형체 2%의 농도로 그에 상응하는 항진균제인 Borax, 산화아연, 프로피온산나트륨, 프로피온산칼슘과 섞여졌다. 나머지 결합제 샘플은 컨트롤 샘플로 기능할 수 있도록 섞여지지 않았다. 결합제 샘플은 증발을 막기 위하여 뚜껑이 덮인 유리병 안에서 24시간 교반되었다. 24시간 숙성시킨 뒤, 결합제가 교반기로부터 제거되고 탈안정화(destabilization)에 대하여 관측되었다. 24시간 안정성 결과는 표 2에 개시되어 있다.
표 2
샘플 유체 결합제 혼합물 언급
컨트롤 안정; 분리 없음; 매우 작은 표면 거품(scum)
Borax가 첨가된 결합제 1477 안정; 컨트롤보다 약간 큰 표면 거품
산화아연이 첨가된 결합제 1478 불안정; 용기 바닥으로 응고물(coagulates) 침전
프로피온산나트륨이 첨가된 결합제 1479 안정; 결합제 표면으로 일부 어두운 입자
프로피온산칼슘이 첨가된 결합제 1480 안정; 결합제 표면으로 일부 어두운 입자 및 용기 바닥으로 소량의 어두운 점성 필름(sticky film)
결국, 표 2의 결과는 제조 공정에서 사용되는 경우 살진균제 및 항진균제의 침전을 막기 위해서 유체 결합제 혼합물 내에서 연속적인 교반 및/또는 유화제를 사용할 필요성을 나타내고 있다. 만약 사용된다면 Borax 살진균제가 최소한의 불안정성을 나타내는 바람직한 실시예로서 드러났다.
4개의 잠재적인 항진균제, 즉 Borax, 산화아연, 프로피온산나트륨, 프로피온산칼슘 중 어느 하나를 0.75 그램(0.5%) 첨가된 150 그램의 세척수를 사용하여 세척수 안정성 시험이 수행되었다. 오일 에멀션을 첨가되지 않았다. 세척수는 본 발명의 다양한 단열재 실시예를 제조하기 위한 장비를 연속적으로 세척할 수 있도록 공정 용수로 사용된 수돗물을 포함하였다. 공정 용수는 고형체를 제거하기 위하여 여과되었으며 연속적으로 재순환되었다. 4개의 잠재적 항진균제 각각 1.0%를 사용하여 안정성 시험이 반복되었다. 밀폐된 유리병 내에서 2시간 숙성시킨 뒤, (항진균제가 첨가되지 않은) 컨트롤 세척수와, 0.5% Borax 샘플은 Borax 고형체에 대하여 매우 적은 침전을 나타내었다. 1.0% Borax 샘플을 포함한 다른 샘플은 상당한 고형체 침전을 나타내었다. 결국, 본 시험에서는 제조 공정에서 사용되는 경우 물에서 항진균제의 침전을 막기 위해서 연속적인 교반 및/또는 유화제를 사용할 필요성을 나타내고 있다.
기재(substrate)로서 Whatman GF/C 여과지를 사용하여 인장 강도(tensile strength) 시험이 수행되었다. 결합제 세척수 내의 6% 결합제 고형체를 사용하여 유체 결합제 혼합물 500-그램 배치가 제조되었다. 유화제가 없는 탈이온(DI)수가 결합제 보급수로 사용되었다. 유체 결합제 혼합물에 대한 5개의 100㎖ 등분량이 150㎖ 비커로 이송되었다. 하나의 등분량이 컨트롤로서 사용되었으며, 나머지 4개의 등분량은 4개의 잠재적인 살진균제 또는 항진균제인 Borax, 산화아연, 프로피온산나트륨 및 프로피온산칼슘 중 한 개의 0.12 그램과 섞여졌다. 이 첨가는 전체결합제 고형체에 기초하여 2.0% 살진균제 고형체 또는 항진균제 고형체와 동일하였다. 인장 강도 시험 시료를 제조하기 위하여 각각의 결합제가 사용되었다. (Whatman GF/C 여과지로 코팅된) 시험 시료는 마티스 실험실 등급 건조기 내에서 5분 동안 180℃에서 경화되었으며 CertainTeed Test Method T496Ⅰ에 따라 시험되었다. 시험 시료의 인장 강도가 측정되었으며 그 결과는 표 3에 표시되어 있다.
표 3. Newton으로 측정한 인장 강도 (최대 절단)
샘플 컨트롤 Borax 산화아연 프로피온산 나트륨 프로피온산 칼슘
건조 습성 건조 습성 건조 습성 건조 습성 건조 습성
1 16.2 16.7 24.1 16.5 19.9 20.4 19.3 20.1 18.9 22.8
2 17.5 25.9 23.5 21.2 23.5 17.1 19.9 20.2 21.2 27.6
3 22.0 19.1 22.9 22.8 17.9 22.5 22.9 22.6 22.6 22.8
4 22.7 21.3 23.1 23.2 22.8 16.6 21.5 20.5 29.1 19.6
5 26.5 22.0 21.1 18.4 21.1 21.7 22.8 15.1 23.3 19.5
6 27.1 22.2 22.7 19.4 18.4 20.9 20.2 20.1 23.2 13.7
평균 22.0 21.2 22.9 20.3 20.6 19.9 21.1 19.8 23.1 21.0
표준 편차 4.5 3.1 1.0 2.6 2.3 2.4 1.5 2.5 3.4 4.6
시료 습기(%) 0.40 1.48 0.36 1.43 0.26 1.40 0.33 1.57 1.43 2.87
(6의) 평균 한계 산소 지수 ((LOI,%) 23.6 23.7 23.1 23.4 22.5 22.4 20.1 19.4 24.6 24.9
습성/건조 인장율(%) 96.4% 88.,4% 96.4% 93.7% 91.1%
아울러, 30일 보존 기간(shelf life) 및 60일 보존 기간에서 섬유 단열재의 회복 시험(recovery test)이 각각의 보존 기간에 상응하는 R-값 두께인 R19 및 R30을 가지는 매트로부터 절단된 유리 섬유 단열재 포상에서 수행되었다. R19 포상과 R30 포상은 결합제 내에 2% Borax를 갖는 결합제를 사용하여 유리 섬유로 제조되었다. Borax는 결합제 내에 살진균제 또는 항진균제를 포함하고 있으며 유체 결합제 혼합물에 의하여 섬유 위로 분산되었다. 표 4는 30일 보존 기간 시험의 결과를 개시하고 있다. 표 5는 60일 보존 기간 시험의 결과를 개시하고 있다.
표 4. 페놀계 수지 결합제에 2% BORAX를 가지거나 가지고 있지 않은 R-19 및 R-30 포상의 30일 보존 기간 시험
포상 형태 2% Borax와 비교한 표준 데드(평균) 2% Borax와 비교한 표준 강하(평균) 강성률 지수 (Rigidity index) 표준/2% Borax 2% Borax와 비교한 표준 강성률 지수 2% Borax와 비교한 표준 인장(lbs./in)
R-19 16" 와이드(wide) 5.42% 6.72% 0.475/0.475 0.00% 19%
R-19 24" 와이드 0.40% 5.55% 0.53/0.47 13% 4.1%
R-30 16" 와이드 2.64% -2.89% 0.525/0.535 -1.87% 6.0%
R-30 24" 와이드 -4.06% -1.85% 0.555/0.525 5.7% -8.2%
비교 백분율의 합 61.52%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
비교 백분율의 평균 3.85%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
표 5. 페놀계 수지 결합제에 2% BORAX를 가지거나 가지고 있지 않은 R-19 및 R-30에 대한 60일 보존 기간 시험
포상 형태 2% Borax와 비교한 표준 데드(평균) 2% Borax와 비교한 표준 강하(평균) 강성률 지수 (Rigidity index) 표준/2% Borax 2% Borax와 비교한 표준 강성률 지수 2% Borax와 비교한 표준 인장(lbs./in)
R-19 16" 와이드(wide) 0.77% -2.66% 0.57/0.54 5.6% -13%
R-19 24" 와이드 2.88% 0.84% 0.51/0.50 2.0% -7.8%
R-30 16" 와이드 0.43% 4.29% 0.55/0.54 1.8% 3.8%
R-30 24" 와이드 -6.79% 0.76% 0.54/0.49 10% 9%
비교 백분율의 합 11.72%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
비교 백분율의 평균 0.73%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
표 4 및 표 5에서 5가지 다른 성질에 대하여 시험된 4개 생산물의 시험 결과를 보면 표 4에서의 16개의 시험 결과 중 10개, 표 5에서의 16개의 시험 결과 중 10개에서 살진균제 또는 항진균제를 가지고 있지 않은 분산된 결합제의 섬유를 갖 는 표준 생산물이 결합제 내에 2% Borax를 갖는 생산품에 비하여 물리적 성질이 우수하다는 점을 나타내고 있다. 시험된 성질은 데드 핀(dead pin), 강하 보풀 두께(drop fluff thickness), 강성률 및 인장 강도였다. 예를 들면, 측정된 성질에 대한 60일 보존 기간에서, 표준 생산물에 대하여 측정된 평균 성질은 결합제 내에 2% Borax를 가지고 있는 생산물과 비교하여 물리적 성질에서 0.73% 우수하였다. 표 4 및 표 5에 표시된 비교 백분율은 백분율의 합과 백분율 평균의 합으로써 계산되었다. 따라서 본 명세서에서의 시험에 의하여, 결합제 내에 살진균제 또는 항진균제를 가지는 섬유 단열재에 대한 결합제는 섬유 단열재의 물리적 성질에서 불안정성을 야기하는 것으로 드러났다.
해당 시험이 반복되었을 때, 이들 생산품은 R-19 및 R-30에 대하여 100일 보존 기간에서 수행되었다. 표준 생산물의 물리적 성질에 상대적으로, 결합제 내에 2% Borax를 갖는 생산물의 물리적 성질이 얻어졌다. 그 얻어진 것에도 불구하고, 전체적으로 고려된 물리적 성질에 대한 시험은 Borax로 처리되지 않은 단열재에 상대적으로 2% Borax로 처리된 단열재의 물리적 성질에서 불안정성을 나타내었다. 표 6은 100일 보존 기간에 대한 시험 결과를 개시하고 있다.
표 6. 페놀계 수지 결합제에 2% BORAX를 가지거나 가지고 있지않은 R-19 및 R-30에 대한 100일 보존 기간 시험
포상 형태 2% Borax와 비교한 표준 데드(평균) 2% Borax와 비교한 표준 강하(평균) 강성률 지수 (Rigidity index) 표준/2% Borax 2% Borax와 비교한 표준 강성률 지수 2% Borax와 비교한 표준 인장(lbs./in)
R-19 16" 와이드(wide) -2.20% -3.63% 0.51/0.52 -1.9% -27%
R-19 24" 와이드 -1.83% 0.70% 0.50/0.49 2.0% -8.5%
R-30 16" 와이드 0.00% -1.81% 0.54/0.55 -1.8% 15%
R-30 24" 와이드 2.22% 0.46% 0.53/0.50 6.0% 16%
비교 백분율의 합 -6.29%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
비교 백분율의 평균 -0.39%, 표준 > 2% Borax 포상 형태
따라서 본 발명은 섬유의 단위 계량 내에 분산된 결합제의 단위 계량에 상대적으로 살진균제의 농도를 제어하는 제조 방법을 제공한다. 분산된 살진균제를 갖는 섬유는 계속해서 섬유 단열재의 물리적 성질에 있어서 과도한 변형(alteration) 또는 불안정성을 회피하는 제어된 살진균제 농도를 갖는 섬유 단열재로 형성된다. 살진균제 농도의 계량 단위에 상대적인 결합제 함량의 계량 단위를 증가시킴으로써, 결합제 결합력과 다른 물리적 성질에서의 손실에 대한 비교가 수반되었다.
또한 본 발명은 결합제 함량의 계량 단위에 상대적으로 살진균제의 계량 단위를 제어함으로써, 살진균제의 농도를 제어하는 제조 방법을 제공한다. 독성 수준 미만으로 살진균제 농도를 제어하기 위해서 살진균제의 계량 단위를 제어하는 것이 중요하다. 살진균제는 확립된 제조자의 추천 농도를 가지지 않을 수 있지만, 본 발명은 장래에 확립될 제조자의 추천 농도에 순응할 수 있도록 살진균제의 농도를 제 어하는 제조 방법을 제공하는 것이다.
결합제 내에 0%, 1.5%, 3% Borax를 갖는 R-13 포상이 물리적 성질을 위하여 시험되었다. 모든 결합제의 차이는 수증기 수착(sorption), 비연소성(non-combustibility)에 대한 ASTM E136, 임계복사량(Critical Radiant Flux)에 대한 ASTM E970에 대한 ASTM 요구조건을 만족하였다. 모든 포상은 강철, 구리 및 알루미늄에 대한 부식성에 대한 ASTM C665에 대하여 유사한 결과를 나타내었다. 단지 결합제 내에 3% Borax를 갖는 포상만이 악취 배출 시험(odor emission test)인 ASTM C1304를 통과하지 못하였다. R-13 포상에 대한 90일 보존 기간 시험에서 모든 3개의 결합제 차이에 대하여 수용될 수 있는 한계 내에 있는 데드 핀, 강하 보풀 두께, 강성률 및 인장 강도 시험 값을 보여주었다. 시험 결과가 표 7에 도시된다.
표 7. 아스팔트 코팅된 크라프트지로 덮인 R-13 포상의 물리적 성질 시험
물리적 성질 표준 결합제 R-13 15" × 32' 크라프트 결합제 내 1.5% Borax R-13 15" × 32' 크라프트 결합제 내 3% Borax R-13 15" × 32' 크라프트
악취 배출 통과 통과 미통과
수증기 수착 중량% 2.07 1.78 3.00
ASTM E136 연소성 통과 통과 통과
ASTM E970 임계복사량 통과 통과 통과
본 발명에 따르면, 항진균제 또는 살진균제는 이에 한정되는 것은 아니지만, Borax, 산화아연, 프로피온산나트륨, 프로피온산칼슘, 그 유도체 및 이들 조합을 포함하는데, 본 발명에 따라 결합제 내에서 사용되며, 살진균제로서 바람직하게는 Borax이다. 또한 본 발명에 따르면 Borax 5몰이 결합제 성분의 바람직한 실시예이다.
비록 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 개시되고 있으나, 본 발명의 다른 실시예 및 변형이 본 발명의 정신으로부터 이탈되지 않으면서도 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가에 의하여 고안될 수 있다. 첨부하는 청구항은 그와 같은 실시예 및 균등한 변형을 모두 포함하고 있다.
본 발명에서는 제어된 농도를 갖는 살진균제, 예를 들어 독성 농도 수준이 아닌 농도의 살진균제가 포함되어 있는 섬유 단열재가 가능하도록 구성하고 있다.
이와 같이 제어된 방법을 통하여 섬유 단열재의 물리적 성질의 불안전성을 회피하면서도 분산된 첨가제와 조합됨으로써 곰팡이에 대한 저항성이 있는 섬유 단열재가 또한 가능하게 된다.
아울러 분산된 첨가제로서 결합제를 사용함으로써 살진균제를 분산시킴으로써 효율적으로 곰팡이 저항성이 있는 섬유 단열재를 제조할 수 있다.

Claims (10)

  1. 단열재 섬유 사이로 살진균제를 분산하는 단계;
    상기 단열재 섬유 사이로 첨가제를 분산하여, 상기 첨가제를 상기 살진균제와 조합하고 상기 단열재 섬유 전체로 상기 살진균제 및 상기 첨가제를 분배하는 단계로서, 상기 첨가제는 결합제 또는 결합제 용액을 포함하는 단계; 및
    상기 단열재 섬유를 서로 결합시키기 위해서 상기 단열재 섬유로 상기 첨가제를 부착하는 단계
    를 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제조물의 성형 스테이지에서 상기 단열재 섬유를 성형하는 단계와, 상기 성형된 단열재 섬유 사이로 상기 살진균제를 분산한 뒤 상기 성형된 단열재 섬유 사이로 상기 첨가제를 분산하는 단계와, 상기 단열재 섬유로 상기 분산된 첨가제를 부착하기 전에 무작위 분배 또는 균일 배분 분배로 상기 단열재 섬유를 축적하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 단열재 섬유 사이로 상기 살진균제를 분산하기 전에 상기 살진균제를 물에 분산하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 단열재 섬유 사이로 상기 살진균제를 분산하기 전에 유화제가 함유된 물에서 상기 살진균제의 분산을 안정화하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 첨가제의 단위 계량 및 상기 단열재 섬유의 단위 계량에 상대적으로 상기 살진균제의 농도를 제어하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    매트를 성형하기 위해서 상기 단열재 섬유를 축적하는 단계와, 상기 단열재 섬유를 서로 결합시키는 경화된 결합제를 제공할 수 있도록 상기 첨가제를 경화하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 매트를 수증기 지연재로 축적하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 매트를 살진균제를 갖는 수증기 지연재로 축적하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 매트를 조각으로 제조함으로써, 분무형 단열재를 성형하는 단계를 더욱 포함하는 섬유 단열재를 제조하는 방법.
  10. 제 1항의 방법에 의하여 제조되는 섬유 단열재.
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