KR101287177B1

KR101287177B1 - 광물면, 차단 제품 및 생산 방법

Info

Publication number: KR101287177B1
Application number: KR1020077021924A
Authority: KR
Inventors: 필립 에스피아르; 발레리 두푸
Original assignee: 쌩-고벵 이조베르
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2013-07-23
Also published as: WO2006103377A3; NO20075478L; ES2317526T3; WO2006103377A2; WO2006103377A8; KR20070114771A; JP5500569B2; FR2883865A1; RU2396223C2; FR2883865B1; UA93372C2; EP1868952B1; NO340838B1; CA2603412A1; DE602006003644D1; CA2603412C; DK1868952T3; ATE414046T1; US20090042030A1; RU2007140389A

Abstract

본 발명은 생리학적 매질에서 용해할 수 있는 광물면에 관한 것으로, 이하에서 한정되고 중량 백분율로 표현되는 범위의 하기 구성요소를 함유하는 화학적 조성물을 갖는 섬유를 포함하고, 즉: 35 내지 75 SiO_2;0 내지 12 Al₂O_3; 0 내지 30 CaO; 0 내지 20 MgO; 0 내지 20 Na₂O; 0 내지 10 K₂O; 0 내지 10 B₂O_3; 0 내지 5 Fe₂O_3;0 내지 3 P₂O₅이며, 상기 광물면은 또한 적어도 하나의 인 화합물을 포함한다. 본 발명은 인 화합물이, 인 원자(들)가 직접적으로 또는 산소 원자를 통해 적어도 하나의 탄소 원자로 결합되는 분자인 것을 특징으로 한다.

Description

광물면, 차단 제품 및 생산 방법 {MINERAL WOOL, INSULATING PRODUCT AND PRODUCTION METHOD}

본 발명은 인공 광물면 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 단열 및/또는 방음 물질과 병합되도록 의도된 유리 솜에 관한 것이다.

광물면은, 직경 및/또는 길이에 관한 특정 기하학적 기준으로 살펴볼 때, 흡입에 의해 신체 그리고 특히 폐, 때때로 폐포로까지 주입될 수 있다. 신체 내에서 섬유의 가능한 축적과 관련된 어떠한 병원성의 위험을 예방하기 위해, 섬유가 낮은 "생체 지속성(biopersistence)"을 갖는다는 것을 보장하기 위해 필수적이 되었는데, 다시 말하면, 섬유는 신체로부터 쉽게 그리고 빠르게 제거될 수 있다는 것이다. 섬유의 화학적 조성물은 신체로부터 빠르게 제거되기 위한 이 능력에 영향을 끼지는 주요한 파라미터로, 생리학적 매질에서 섬유의 용해속도에서 중대한 역할을 한다. 생리학적 매질{"생체용해(biosoluble)" 광물면}에서 높은 용해속도를 갖는 광물면은 종래 기술에서 명확하게 나타나 있고 전술되어왔다.

그러나, 주된 어려움은, 최종 제품의 우수한 동작 특성 특히, 습한 환경에서의 노화동안 기계적 강도 및 이 기계적 강도의 안정성을 보유하면서, 생리학적 매질에서 섬유의 용해속도를 증가시키는데 있다. 습한 환경에서의 노화동안 기계적 강도 및 이 기계적 강도의 안정성을 보유하는 것은 특히 중요하고 다루기 힘들다. 둘 다 뛰어난 수성 매질에서 용해되는 능력에 관한 것으로, 내수강도 및 생체 용해성 두 가지 기준은 대개의 관점에서 모순적이기 때문이다.

내수-강도 필요조건은 다수의 적용에서 점점 엄격해지고 있는데, 특히, 유리 솜 분야에서, 구성 성분, 특히 광물면이 두 금속(예를 들면, 강철 또는 알루미늄) 단면들 사이에 차단 중심을 만드는 "샌드위치" 판넬을 생산하는데 사용된다. 이러한 구성 성분들은 주로 지붕과 지붕 피복, 벽과 외측 벽 피복과 벽, 칸막이 벽 및 빌딩 덮개 내에 위치된 천장을 위해 사용된다. 그것들이 받을 수 있는 복합 기계적 응력을 고려하여, 인열 강도 및 전단강도 특성이 요구된다. 게다가, 주변 습도의 영향을 받기 쉬운 이러한 제품들의 기계적 강도, 그리고 특히, 인열 강도가 시간이 지남에 따라 너무 많이 감소되지 않는 것이 중요하다. 이러한 여러 필요조건들은 특히 표준 prEN 14509 호 "자기-지지 이중-스킨 금속-면의 차단 샌드위치 판넬 - 공장제조제품 - 명세서"의 초안에서 자세히 기재되어 있다.

특허 출원 WO 97/21636호는 습한 환경에서의 노화에 대한 저항성은 섬유의 표면상에서 암모늄 또는 알칼리 금속 인산염 또는 인산수소의 코팅의 증착 때문에 향상되었다는 광물 섬유 타입을 기술한다. 그러나, 이러한 용액은 불이익을 면할 수 없다. 사실, 그러한 인을 주원료로 한 화합물은 코팅되지 않은 제품의 기계적 강도와 관련한 노화 전에, 섬유 제품의 기계적 강도, 특히 압축 강도와 인열 강도의 눈에 띄는 감소를 가져온다는 것이 뚜렷해졌다. 아마도 원래 습한 환경에서 노화 특성 개선으로부터의 이러한 화합물에 의해 진보된 산도는 한편, 수지를-주성분 으로 한 사이징 조성물 중합 단계동안, 섬유와 수지를-주성분으로 한 사이징 조성물{"결합제(binder)"} 사이의 접합에 불리한 것으로 여겨질 수 있다.

그래서, 본 발명의 한 가지 목적은 이러한 불리함을 제거하고, 노화 전 광물면의 우수한 기계적 특성(특히, 압축 강도와 인열 강도에 관함)을 유지하면서, 생리학적 매질에서 용해되는 광물면의 습한 환경에서의 노화 저항성을 개선시키기 위한 것이다.

본 발명의 한 가지 주제는 생리학적 매질에서 분해될 수 있는 광물면으로, 중량 백분율로 표현되는, 하기에 정의된 범위의 하기 구성요소를 포함하는 화학적 조성물의 섬유를 포함한다;

SiO₂ 35 내지 75

Al₂O₃ 0 내지 12

CaO 0 내지 30

MgO 0 내지 20

Na₂O 0 내지 20

K₂O 0 내지 10

B₂O₃ 0 내지 10

Fe₂O₃ 0 내지 5

P₂O₅ 0 내지 3

더욱이, 상기 광물면은, 인 원자(들)가 직접적으로 또는 산소 원자를 통해, 적어도 하나의 탄소 원자로 연결된 분자인 적어도 하나의 인 화합물을 포함한다.

바람직하게는, 각 인 화합물은 인 원자(들)가 직접적으로 또는 산소 원자를 통해, 적어도 하나의 탄소 원자로 연결된 분자이다.

인 화합물은 광물 섬유 표면의 적어도 하나의 부분에 걸쳐 축적되어, 유리 섬유 자체의 화학적 조성물의 부분을 형성하지 않는다.

상기 또는 각각의 인 화합물은 단일 분자일 수 있는데, 즉, 단지 하나의 인 원자를 함유할 수 있다.

그 후, 본 발명에 따른 인 화합물은 단일 인 원자가 산소 또는 수소 원자에만 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있는데, 즉, 오직 산소원자에 의해 적어도 하나의 탄소 원자에 연결된다는 것이다. 일례로서, 모노-, 디- 또는 트리-포스포릭 에스테르 또는 치환되지 않은 포스포닉 또는 포스피닉 에스테르를 들 수 있고, 이러한 에스테르의 탄소를-기초로 한 기는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 화합물이고, 이는 어쩌면 올리고머 또는 중합체의 성질과 같고 및/또는 N, O 또는 S로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있다.

선택적으로, 단일 인 원자는 적어도 하나의 탄소 원자에 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다. 적어도 부분적으로 치환된 포스포닉 또는 포스피닉 에스테르 또는 산(다시 말하면, 인 원자에 연결된 적어도 하나의 수소 원자는 탄소-기초로 한 치환기에 의해 치환됨)일 수 있다. 이러한 화합물의 다양한 탄소를-기초로 한 기는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 화합물이고, 이들은 어쩌면 올리고머 또는 중합체의 성질 및/또는 N, O 또는 S로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있다.

하지만, 본 발명에 따른 상기 또는 각 인 화합물은 바람직하게는, 전술한 것처럼 여러 동일한 또는 다른 단일 화합물로 이루어지고, 공유 결합에 의해 함께 결합되는 분자이다. 인 화합물은 올리고머 또는 중합체 분자, 다시 말하면, 분자 구조는 반복되는 구성물 유닛으로 표현될 수 있다. 이러한 구성요소 유닛의 수는 유리하게는, 2와 100 사이, 특히 2와 50 사이, 또는 심지어 2와 10 사이이다. 여러 인 원자를 함유하는 분자의 경우, 중요한 조건은, 인 원자들이 탄소원자에 결합됨에 따라, 대다수의 인원자가 이 조건을 고려한다는 것을 의미하는 것처럼 보여야 하고, 큰 분자에서, 인 원자의 작은 단편이 이 조건을 충족시키지 않는다는 사실이 기술적 문제를 해결하는 방식을 실질적으로 변화시킬 수 없다고 여겨진다.

그러므로, 대다수의(또는 심지어 모든) 인 원자는 산소 원자, 예를 들면, 포스포릭 또는 포스포닉 폴리에스테르-타입 화합물에 의해 함께 결합되는 화합물일 수 있다.

그러나, 대다수의(또는 심지어 모든) 인 원자는 탄소를-기초로 한 물질을 통해 함께 결합되는 것이 더욱 유리하다. 그 후, 인 화합물은 바람직하게는 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 기에 의해 함께 결합되는 대다수의 인 원자를 함유하고, 이 탄소 원자는 직접적으로 또는 산소 원자에 의해 적어도 하나의 인 원자로 결합될 수 있다. 그러한 바람직한 화합물은 하기의 화학식(1)에 따라 표현될 수 있다:

여기에서:

- n은 1과 100 사이, 바람직하게는 1과 50 사이, 특히 2와 10 사이이고;

- 치환기 R₁ 내지 R₄는 동일하거나 다르며, 주로 탄소를-기초로 한 물질이고, 바람직하게는 어쩌면 가지가 있는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 이들은 어쩌면 올리고머 또는 중합체의 성질과 같고 및/또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있다. 이러한 치환기 중 적어도 하나, 특히 치환기 R₁은 주 사슬의 인 원자에 결합된 산소 원자를 함유하는 것이 바람직하다.

두 치환기가 주 사슬의 인 원자에 결합된 산소 원자를 함유한다면, 인 화합물은 유리하게는 하기 화학식(2)의 포스포닉 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체이다:

모든 치환기가 주 사슬의 인 원자에 결합된 산소 원자를 함유할 때, 바람직한 인 화합물의 또 다른 족은 하기 화학식(3)의 포스포릭 폴리산- 또는 폴리에스테르-타입의 올리고머 또는 중합체로 이루어진다.

이 마지막 두 타입의 화합물에서:

- 사슬 길이(n)는 1과 100 사이, 바람직하게는 1과 50 사이, 특히 2와 10 사이이고;

- 치환기 R₂와 R₅ 내지 R₈은 동일하거나 다른데, 주로 탄소를-기초로 한 물질이고, 바람직하게는 어쩌면 가지가 있는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이고, 이들은 어쩌면 올리고머 또는 중합체의 성질 및/또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있다. 각 치환기에서의 탄소 원자 수는 유리하게는 1과 15사이, 특히 2와 10 사이이다. 많은 수의 탄소 원자는 사실, 온도가 증가하는 시간에, 탄소를-기초로 한 잔기의 많은 양을 발생시키는 불리함을 일으키고, 반면에 너무 적은 수의 탄소 원자는 너무 쉬운 가수분해를 낳는다. 치환기 R₆ 내지 R₈은 또한, 수소 원자 또는 인산을 위한 중화된 염기일 수 있다.

사슬 길이(n)가 1과 같을 때, R₅와 R₆기는 함께 공유결합을 할 수 있고, 그래서, 고리모양의 분자를 형성한다. n이 1보다 클 때, 어떤 R₅, R₆ 또는 R₇기는 함께 공유 결합을 할 수 있다. 그래서, 바람직한 인 화합물은 Rhodia사에 의해 상표 AMGARD® CT 또는 CU 하에 판매된 제품이다. 그것은 각각 CAS 번호 41203-871-0과 42595-45-9의 두 고리모양의 포스포닉 에스테르의 혼합물이다. 첫 번째는 상기 식(2)에 따른 포스포닉 에스테르로, n=1, 모든 R₂와 R₇기는 메틸기, R₅와 R₆기는 6개의 탄소 원자를 갖는 단일 알킬기를 형성하기 위해 함께 결합한다. 두 번째는 같은 타입의 에스테르이지만, n=2, 모든 R₂기는 메틸기, 두 R₅기는 두 C₆알킬기를 형성하기 위해 각각 R₆와 R₇기와 함께 결합한다.

선형 또는 고리 사슬로 표현되는, 올리고머 또는 중합체의 인 화합물은 또한 가교결합된 네트워크일 수 있고, 주로 탄소를-기초로 한 여러 치환기들은 자신들을 적어도 하나의 다른 인 원자에 결합되게 할 수 있는데, 예를 들면, 이러한 치환기들이 폴리올 또는 폴리산인 경우을 들 수 있다.

폴리올 또는 폴리산 특히, 각각 포스포닉과 포스포릭 산 또는 에스테르와 폴 리올(특히 디올), 폴리산(특히 이산) 또는 그밖에 에폭시 화합물과의 사이에서 에스테르화 에스테르교환 반응에 의해 획득될 수 있다. 이러한 범위 내에서, 당밀(설탕을 정제한 부산물)은 특히 저비용때문에 폴리올 또는 디올의 관심을 끄는 소스이다. 본 발명에 따른 인 화합물은 당밀과 포스포릭 또는 포스포닉 산 또는 에스테르 사이에서의 반응에 의해 획득될 수 있고, 이 반응은 심지어 섬유 상에서 두 제품을 동시에 분사하면서 수행될 수 있는 것 같다. 또한, 인을-주성분으로 한 전분에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 광물면은 유리하게, 전술한 것처럼 여러 인 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다.

"유기인 화합물(organophosphorus compounds)"로 불릴 수 있는 이러한 화합물에 일반적인 점은 인 사슬 자체 내에서 탄소를-기초로 한 화합물의 존재이다. 종래 기술에서 기재된 탄소를-기초로 한 화합물 결합을 갖지 않는 인을-기초로 한 화합물을 비교하였을 때, 어떤 과학적 이론에 얽매이지 않고, 본 발명에 따른 화합물의 산 완충제 기능은 시간이 지남에 따라 보다 광범위하게 나타나고, 수지를 경화하는 시간에 섬유와 수지를-기초로 한 결합제 사이의 점착을 훨씬 덜하게 낮추는 것으로 여겨질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위 내에서 획득된, 노화 전의 더 나은 기계적 특성은 설명될 수 있다.

본 발명에 따른 인 화합물은 바람직하게는 0.05% 이하, 특히 0.1% 및 5%이하, 특히 3%의 양으로 존재한다. 이 양은 섬유의 총 양에 관련되는 인 화합물의 질량에 해당한다.

이러한 타입의 화합물에서 인의 질량을 고려하여, 섬유의 질량과 관련한 인 원자의 질량 함유량은 유리하게는 0.0005% 내지 1% 사이이고, 특히, 0.01% 및 심지어 0.1%이상 및 0.5%이하이다.

기재된 인 화합물은 친수성이라는 결점을 갖는데, 이는 최종 제품의 물 흡수를 제한하기 위해, 이러한 화합물에 방수제를 첨가하거나 또는 사이징 조성물을 이용하는 것이 유리할 수 있다. 실리콘-타입(폴리실록산) 방수제는 특히 존중된다. 첨가된 양은 바람직하게는 0.01중량%와 1중량% 사이, 특히 0.05와 0.2중량% 사이이다.

본 발명의 범위 내에서 특히 바람직한 섬유 조성물은 중량 백분율로 표현되는 하기에 정의된 범위에서의 하기 구성요소를 포함한다:

SiO₂ 45 내지 75

Al₂O₃ 0 내지 10

CaO 0 내지 15

MgO 0 내지 15

Na₂O 12 내지 20

K₂O 0 내지 10

B₂O₃ 0 내지 10

Fe₂O₃ 0 내지 5

P₂O₅ 0 내지 3

실리카(SiO₂)는 유리 네트워크 전 성분이다. 너무 많은 양은 유리의 점성도를 너무 높게 만들어, 유리가 적절하게 녹지 않고, 균질화되지 않고, 정제되지 않게 하는 반면에, 너무 적은 양은 유리를 열적으로 불안정하고(냉각 상에서 너무 쉽게 불투명하게 함) 화학적으로 불안정하게(습기에 의한 공격을 받기 쉬웁) 한다. 실리카의 양은 유리하게는 50%, 또는 55% 및 심지어 60% 이상 그리고 70%이하이다.

알루미나(Al₂O₃)는 또한 유리의 점성도를 눈에 띄게 증가시킬 수 있는 네트워크 전 성분이다. 너무 많은 양이 존재하면, 폐포 유동체에서의 용해성에 불리한 영향을 준다. 알루미나의 양이 적으면, 내수 강도는 굉장히 감소된다. 이러한 다양한 이유로, 알루미나 양은 유리하게 1%이상 그리고 5%, 특히3%이하이다.

주로 석회(CaO)와 마그네시아(MgO)인 알칼리-토류 금속 산화물은 유리의 높은-온도 점성도를 감소시키는 것이 가능하고, 그래서 가스 상의 또는 고체 함유물 없이 유리를 생산하기 위한 가공 단계를 용이하게 한다. 알칼리 금속 산화물과 관련한 치환에 의해, 알칼리 금속 산화물은 유리의 내수강도를 향상시키나, 한편으로는 실투작용을 촉진시키고 섬유화 단계를 어렵게 만든다. 그래서, 칼슘 산화물양은 유리하게 5%, 특히 7%이상이고 10%이하이다. 마그네시아에 관해서는, 양은 10%, 심지어 5%이하이고, 1%, 심지어 2% 이상이다. 산화바륨(BaO) 또는 산화스트론튬(SrO)과 같은 다른 알칼리-토류 금속 산화물은 또한 본 발명에 따른 광물면에서 존재할 수 있다. 하지만, 그들의 높은 비용을 고려할 때, 그들은 유리하게는 존재하지 않 는다(미가공 제재의 부득이한 불순물로부터 생기는 흔적 제외). 주로 산화나트륨(Na₂O)과 산화칼륨(K₂O)인 알칼리 금속 산화물은 특히 유리의 고온 점성도를 감소시키고 실투작용 저항성을 증가시키는데 유용하다. 그러나, 그들은 습한 환경에서의 노화 저항성에 손해라는 것을 증명한다. 결과적으로, 산화나트륨 양은 바람직하게는 18% 이하이고 14% 이상이다. 산화칼륨의 양은 유리하게 5%, 또는 2% 및 심지어 1% 이하이고, 주로 미가공 제재의 유효성에 연결되는 이유때문이다.

산화붕소(B₂O₃)는 유리의 점성도를 감소시키고 섬유의 생체용해성을 향상시키는 데 중요하다. 게다가, 산화붕소의 존재는 특히, 광물면의 방사성 성분에서의 열 전도성 계수를 낮춤으로써 광물면의 열 차단 특성을 향상시키려 한다. 더욱이, 산화붕소의 고비용과 고온에서 휘발하는 능력을 고려하여, 유해한 방출을 발생시키고 증기 처리 공장이 설비되는 생산 장소를 요구하는, 산화붕소 양은 바람직하게는 8%, 특히 6% 및 심지어 5%이하이다. 특정 실시예에서는 산화붕소 양이 0인 것이 바람직하다.

산화철은 유리를 착색하는 역할뿐만 아니라, 유리를 불투명하게 하는 능력때문에, 5% 미만의 양으로 제한된다. 높은 철 함량은 "암면"타입의 광물면에 대한 매우 높은 온도 저항성을 주는 것을 가능하게 하지만, 내부 원심분리 기술에 의해 섬유화를 어렵게 하거나 심지어 어떤 경우에는 불가능하게 한다. 산화철의 함량은 바람직하게는 3% 및 심지어 1%이하이다.

산화인(P₂O₅)은 특히, 생체용해성에 유익한 영향때문에 유리하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 섬유는 또한 다른 산화물을 함유할 수 있고, 일반적으로 그 질량은 3%, 또는 2% 및 심지어 1%를 초과하지 않는다. 이러한 산화물들은 이러한 타입의 산업(가장 일반적인 것들은 TiO₂, MnO, BaO, 등)에서 사용되는 자연적인 또는 인공적인(예를 들면, 지스러기 유리로 불리는 재활용된 유리) 배치 제재에 의해 일반적으로 주입되는 불순물이다. ZrO₂와 같은 불순물은 또한 일반적으로, 노 구조에서 사용되는 내화성의 제재로부터 나오는 화학적 요소의 유리에서 부분 용해에 의해 이입된다. 특정 흔적은 다시 유리 정제에 적용되는 화합물로부터 나오는데: 특히, 매우 일반적으로 적용되는 황 산화물 SO₃을 들 수 있다. BaO, SrO와 같은 알칼리-토류 금속 산화물 및/또는 Li₂O와 같은 알칼리 금속 산화물은 본 발명에 따른 섬유에 자발적으로 포함될 수 있다. 그러나, 비용을 고려하면, 본 발명에 따른 섬유는 상기 산화물들을 포함하지 않는다. 그들의 적은 함량때문에, 이러한 다양한 산화물들은 어떤 경우에도 본 발명에 따른 섬유가 제기된 문제에 반응하는 방식을 변경할 수 있는 특정한 기능적 역할을 하지 않는다.

본 발명의 또 다른 주제는 본 발명에 따른 광물면을 획득하는 방법으로, 섬유-형성 단계, 그 후, 용액을 분사하거나 침투시킴으로써 상기 섬유의 표면 위에서 적어도 하나의 인 화합물을 유입하는 단계를 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 적어도 하나의 광물면을 포함하는 열 및/또는 음향 차단 제품으로, 특히 "샌드위치" 타입 구성 성분이고, 광물면이 두 금속(예를 들 면, 강철 또는 알루미늄) 단면 사이에 차단 코어를 만들고, 어쩌면 이러한 자기-지지 구성 성분은 내부 및 외부 벽, 지붕 또는 천장에서 사용된다.

본 발명에 따른 차단 제품의 밀도는 바람직하게는 40과 150 kg/m³이다(이 밀도는 광물면을 고려하지 않음).

본 발명의 최종 주제는 인 원자(들)가 적어도 하나의 탄소 원자에 직접적으로 또는 산소 원자에 의해 결합되는데, 이는 화학적 조성물이 중량 백분율로 표현되는 하기에서 한정된 범위의 하기 구성요소를 포함하는 섬유를 포함하는 광물면의 습한 환경에서, 노화 후 기계적 특성을 향상시키기 위함이다.

SiO₂ 35 내지 75

Al₂O₃ 0 내지 12

CaO 0 내지 30

MgO 0 내지 20

Na₂O 12 내지 20

K₂O 0 내지 10

B₂O₃ 0 내지 10

Fe₂O₃ 0 내지 5

P₂O₅ 0 내지 3

본 발명에 따른 유리 섬유에 의해 제공되는 이점은 하기 실시예를 통해, 하지만 이를 제한하지 않고 본 발명을 예증하면서 잘 평가될 것이다.

표 1에 나타난 (중량 백분율로 표현되는) 화학적 조성물인 용융 유리의 질량은 주 에너지 소스처럼 유리 베스에 잠긴 전극을 사용하여 용융 배치 제재의 방법에 의해 획득되었다.

산화물	중량%
SiO₂	65
Al₂O₃	2
Na₂O	16
K₂O	0.8
CaO	8
MgO	2.8
B₂O₃	4.5
Fe₂O₃	0.2
불순물	0.7

용융 유리의 이 질량은 용융 유리와 다수의 구멍에 의해 뚫린 주변 끈을 수용하기 위한 챔버를 형성하는 바스켓을 포함하는 스피너를 사용하여, 내부 원심분리 방법에 의해 섬유로 전환되었다. 스피너가 수직 축에 대해 회전하기 때문에, 용융 유리는 원심력의 영향 하에 분출되고, 구멍으로부터 떨어져 나오는 제재는 가스 흐름 약화의 도움으로 필라멘트로 얇게되었다.

사이즈 스프레이 링은 스피너 아래에 위치되어, 형성된 광물면에 걸쳐 균일하게 사이징 조성물을 펼치도록 한다. 사이징 조성물은 주로 페놀-포름알데히드 수지와 섬유 위에 분사하기 전에 물에서 희석된 요소를 기초로 하였다. 다른 타입의 사이징 조성물, 특히 포름알데히드가 없는 조성물은, 물론, 홀로 또는 혼합물에서 사용될 수 있었다. 그들은 예를 들면:

- 글리시딜 에테르 타입의 에폭시 수지와 비-휘발성의 아민 경화제를 기초로 한 조성물(출원 EP-A-O 369 848호에 기재)로, 이 조성물은 또한 이미다졸, 이미다졸린 및 그들의 혼합물로부터 선택된 촉진제를 포함할 수 있고;

- 바람직하게는 인-함유한 유기 산 타입의 알칼리 금속 염과 결합된, 카르복실릭 폴리산 및 폴리올을 포함하는 조성물(출원 EP-A-0 990 727);

- 카르복시 작용기 및/또는 베타-히드록시알킬아마이드 작용기를 통합하는 하나 또는 그 이상의 화합물을 포함하는 조성물(출원 WO-A-93/36368에 기재);

- 카르복시산과 알칸올아민 또는 카르복시산과 알칸올아민으로부터 먼저 합성된 수지와 카르복시산기(출원 EP-A-1 164 163)를 함유하는 중합체를 병합하는 조성물;

- 무수물과 아민을 반응성 있는 조건에서, 무수물이 실질적으로 아민에서 용해될 때까지 및/또는 아민과 반응할 때까지 혼합시키고, 그 후, 물을 첨가하고 반응을 종결시키도록 구성된 두 단계로 제조되는 사이징 조성물(출원 EP-A-1 170 265에 기재됨);

- 첫 번째 무수물과 첫 번째와 다른 두 번째 무수물을 갖는 아민의 무-중합체 반응 제품을 포함하는 수지를 함유하는 조성물(EP-A-1 086 932에 기재);

- 적어도 하나의 폴리카르복시산 및 적어도 하나의 폴리아민을 함유하는 조성물;

- 카르복시산과 출원 US 2005/038193호에 기재된 것처럼 알코올 작용기를 함유하는 단량체의 공중합체를 포함하는 조성물; 및

예를 들면, 특허 제 WO 2005/87837 호 또는 출원 제 US 6 706 808호에 기재된, 폴리올 및 폴리산 또는 말레산과 같은 폴리무수물을 포함하는 조성물을 들 수 있다.

이러한 출원 또는 특허 제 EP-A-0 369 848호, 제 EP-A-0 990 727호, 제 WO-A-93/36368호, 제 EP-A-1 164 163호, 제 EP-A-1 170 265호, 제 EP-A-1 086 932호, 제 US 2005/038193호, 제 WO 2005/87837호, 제 US 6 706 808호는 참고문헌으로서 출원 제 WO 04/007395호, 제 WO 2005/044750호, 제 WO 2005/121191호, 제 WO 04/094714호, 제 WO 04/011519호, 제 US 2003/224119, 제 US 2003/224120호와 함께 본 출원에 병합된다.

아미노플라스트 타입 수지(멜라민-포름알데히드 또는 요소-포름알데히드)는 또한 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.

인 화합물은 사이징 조성물에 첨가되나, 이는 또한 두 번째 스프레이 링을 사용하여 독립적으로 분사될 수 있다. 사용된 다양한 인 화합물은 하기와 같다:

- 비교 예 A는 인 화합물을 포함하지 않고;

- 비교 예 B1에 0.5%의 양, 비교 예 B2에 1%의 양의 암모늄 디하이드로겐포스페이트. 광물 섬유의 노화 저항성을 향상시키기 위한 이러한 인 화합물의 사용은 특히 전술한 출원 제 WO 97/21636호에 기재되었으며;

- Clariant GmbH사에 의해 생산된 상표명 "EXOLIT OP 550"의 불꽃 지연제. 포스포릭 폴리에스테르 타입 올리고머를 기초로 하여, 특히, 불에 대항하여 폴리우레탄을 보호하기 위한 시약으로서 사용된다. 본 발명에 따른 예(C1과 C2)는 각각 섬유의 총 질량과 관련한 1과 3%의 지연제를 함유하고;

- 19%의 P₂O₅를 함유하는 Akzo Nobel 사에 의해 판매되는 상표명 "FYROL PNX"의 불꽃 지연제. n이 2와 20사이, R₆ _,R₇ 및 R₈은 에틸기 그리고 R₅는 에틸렌기(CAS 번호 184538-58-7)인 식(3)의 포스포릭 폴리에스테르 타입 올리고머이다. 본 발명에 따른 예D는 1%의 지연제를 함유하고; 및

- 일반적으로 반응 매개자로서 사용되는 트리에틸 포스포노아세테이트(TEPA, CAS 번호 제 867-13-0호). 1%의 트리에틸 포스포노아세테이트를 함유하는 본 발명에 따른 예 E이다.

본 발명에 따른 인 화합물의 다른 예들은 Buddenheim사에 의해 판매된 제품 BUDIT 341 또는 3118F이다. Rhodia사에 의해 상표명 AMGARD® CT 또는 CU 하에 판매되는 고리모양의 포스포닉 에스테르의 혼합물은 또한 특히 흥미롭다. 폴리에스테르를-기초로 한 직물에 불꽃 지연제로서 사용되는 이 제품은 사실 오븐의 온도에서 EXOLIT OP 550 제품보다 더 높은 안정성을 갖고, 그래서 노화 전에 더 나은 기계적 특성을 획득하는 것이 가능하다. 이 제품의 P₂O₅ 함량은 약 20%이다.

그렇게 치수가 재어진 광물면은, 컨베이어의 표면상에 펠트 또는 시트 형태의 광물면을 유지하는 것을 가능하게 하는 내부 흡입 박스를 구비하는 벨트 컨베이어 상에 모아졌다. 그 후, 컨베이어는 사이즈의 수지의 중축합반응이 일어나는 오븐을 통해 통과했다. 제조된 차단 제품은 80kg/m³의 밀도를 갖는 판넬이었다.

하기 기계적 시험은 제품이 제조된 후 이루어지지만, 어떠한 노화 테스트 전에 이루어진다:

압축 강도 시험:

기준 NF EN 826에 따라 수행되는 압축 강도 시험은 200X200mm²로 측정되는 면적의 샘플에 하역 기계를 사용하여 압축 응력의 적용을 구성한다. 압축 응력은 10%의 기형에 따른 압력(kPa)에 의해 주어진다.

인열 강도 시험:

인열 강도 시험은 기준 NF EN 1607의 원칙에 따라 수행된다. 이 시험은 두 나무 시트 사이의 고정되고 200X200mm²로 측정되는 면적의 샘플을, 샘플이 갈라질 때까지 시트의 표면에 수직인 축을 따라 인장 응력을 받도록 구성한다.

표 2는 이러한 다양한 시험의 결과를 포함하고, 처음(즉, 습한 환경에서의 노화 전) 압축 및 인열 강도는 임의로 100%로 하는, 비교 예A의 참고와 관련하여 백분율로 표현된다.

		비교강도	인열강도
비교 예	A	100%	100%
	B1	81%
	B2	63%	73%
본 발명에 따른 예	C1	87%	99%
	C2	100%
	D	91%
	E	94%	110%

이러한 결과는, 종래 기술로부터 알려진 무기 인의 첨가가 광물면의 압축 강도 및 인열 강도 특성을 강하게 격하하고, 심지어 그러한 인의 함량 레벨이 높을 때 더 그러하다는 것을 명백하게 보여준다.

한편, 본 발명에 따른 인 화합물의 첨가는, 코팅되지 않은 제품과 관련하여 기계적 강도의 초기 손실을 최소화하는 것, 또는 심지어 놀랍게도 그들의 초기 인열 강도를 향상시키는 것(예E)을 가능하게 한다.

조성물이 전술한 예A(비교), B1(비교), C1, C2 및 D에 대응하는 조성물의 광물면을 포함하는 샌드위치 판넬은 기준 prEN 14509 "자기-지지 이중-스킨 금속-단면 차단 샌드위치 판넬 - 공장 제조 제품 - 명세서"의 초안에서 기재된, 습한 환경에서의 노화 후 인열 강도 시험을 받는다. 샌드위치 판넬은 28일동안 65℃, 상대 습도 100%환경의 챔버에 놓여지고, 노화 후, 인열 강도의 손실이 60%를 초과하지 않는다. 표 3은 인열 강도의 손실(백분율)로 표현된 그 결과를 기재한다.

기준	노화 후 손실 (%)
A	80-85%
B1	65%
C1	44%
C2	20%
D	<40%

예 C1에 따른 광물면과, 같은 예에 따르나 실리콘이 주입된 다른 광물면, 이 경우, 0.1 중량% 레벨의 상표명 Dow Corning® 1581하에 판매된 폴리디메틸실록산 수용액이고, 두 광물면은 기준 NF EN 1609에 따라 물에서의 부분적인 침수시험을 받는다.

실리콘의 부재시 물 흡수는 1.47kg/m²이고, 반면에 실리콘의 존재시 물 흡수는 0.4kg/m²까지 떨어진다. 반면, 압축 및 인열 강도 결과는(습한 환경에서 노화 전, 후) 실리콘의 존재에 의해 영향을 받지 않는다.

그래서, 본 발명에 따른 광물면의 사용은 노화의 면에서 우수한 결과를 획득하는 것이 가능하게 한다. 인 화합물이 없는 광물면에 관한 향상은 눈부신데 반하여, 종래 기술로부터 알려진 무기 인 화합물로 코팅된 광물면에 관한 향상 또한 관찰되었다.

발명은 인공 광물면 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단열 및/또는 방음 물질과 병합되도록 의도된 유리 솜에 사용된다.

Claims

생리학적 매질(physiological medium)에서 용해될 수 있는 광물면으로서, 중량 백분율로 표현되는 하기에 한정된 범위의 구성요소를 포함하는 화학적 조성물의 섬유를 포함하고:

SiO₂ 35 내지 75

Al₂O₃ 0 내지 12

CaO 0 내지 30

MgO 0 내지 20

Na₂O 0 내지 20

K₂O 0 내지 10

B₂O₃ 0 내지 10

Fe₂O₃ 0 내지 5

P₂O₅ 0 내지 3,

상기 광물면은 적어도 하나의 인 화합물을 포함하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면에 있어서,

하나의 인 화합물이 인 원자(들)가 적어도 하나의 탄소 원자에 직접적으로 또는 산소 원자를 통해 결합되는 분자인 것을 특징으로 하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항에 있어서, a) 적어도 하나의 탄소 원자에 산소 원자에 의해 결합되는 단일 인 원자를 함유하는 분자와, b) 적어도 하나의 탄소 원자에 결합하는 단일 인 원자를 함유하는 분자로부터 선택된 적어도 하나의 인 화합물을 포함하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, a) 모노-, 디- 또는 트리-포스포릭 에스테르, 또는 치환되지 않은 포스포닉 또는 포스피닉 에스테르로부터 선택된 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고, 상기 에스테르의 탄소를-기초로 한 기는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 화합물이고, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O 또는 S로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 2항에 있어서, 부분적으로 치환된 포스포닉 또는 포스피닉 에스테르 또는 산으로부터 선택된 적어도 하나의 인 화합물(b)을 포함하고, 상기 화합물의 다양한 탄소를-기초로 한 기는 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 화합물이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O 또는 S로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항에 있어서, 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고, 상기 인 화합물은 공유 결합에 의해 함께 결합된, 동일하거나 다른, 제 2항에 기재된 (a) 또는 (b)타입의 여러 화합물로 이루어진 분자인, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 올리고머 또는 중합체 분자인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고, 상기 분자 구성요소의 유닛 수는 2와 100 사이인, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 5항에 있어서, 탄소를-기초로 한 물질을 통해 함께 결합된 인 원자를 함유하는 적어도 하나의 인 화합물을 포함하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 7항에 있어서, 하기 화학식(1)에 따라 표현될 수 있는 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서,

- n은 1과 100 사이이고;

- 치환기 R₁ 내지 R₄는 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(2)의 포스포닉 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 1과 100 사이이고;

- 치환기 R₂와 R₅내지 R₇은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(3)의 포스포릭 폴리산 또는 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 1과 100 사이이고;

- 치환기 R₅내지 R₈은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이고, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 4항에 있어서, 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고,

상기 인 화합물은 각각 포스포닉 산 또는 포스포릭 산과, 폴리올, 폴리산 또는 에폭시 화합물 사이의 에스테르화 또는 에스테르교환 반응에 의해 획득되거나,

또는 각각 포스포닉 에스테르 또는 포스포릭 에스테르와, 폴리올, 폴리산 또는 에폭시 화합물 사이의 에스테르화 또는 에스테르교환 반응에 의해 획득되는 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 11항에 있어서, 당밀과, 포스포릭 산 또는 포스포닉 산 사이의 반응에 의해 획득되거나, 또는 당밀과, 포스포릭 에스테르 또는 포스포닉 에스테르 사이의 반응에 의해 획득되는 적어도 하나의 인 화합물을 포함하는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 인 원자의 질량으로 표현되는 인 화합물의 양은 섬유의 총 질량의 0.0005% 내지 1% 인, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 광물면을 획득하는 방법에 있어서,

섬유-형성 단계, 그 후, 용액을 분사하거나 침투시킴으로써 상기 섬유의 표면상에 적어도 하나의 인 화합물을 주입하는 단계를 포함하는, 광물면을 획득하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 적어도 하나의 광물면을 포함하는 단열 또는 방음 제품.
두 금속 단면 사이의 차단 코어로서, 제 1항 또는 제 2항에 기재된 광물면을 포함하는 샌드위치 패널.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 올리고머 또는 중합체 분자인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고, 상기 분자 구성요소의 유닛 수는 2와 50 사이인, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 올리고머 또는 중합체 분자인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고, 상기 분자 구성요소의 유닛 수는 2와 10 사이인, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 7항에 있어서, 하기 화학식(1)에 따라 표현될 수 있는 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서,

- n은 1과 50 사이이고;

- 치환기 R₁ 내지 R₄는 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 7항에 있어서, 하기 화학식(1)에 따라 표현될 수 있는 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서,

- n은 2와 10 사이이고;

- 치환기 R₁ 내지 R₄는 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(2)의 포스포닉 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 1과 50 사이이고;

- 치환기 R₂와 R₅내지 R₇은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(2)의 포스포닉 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 2와 10 사이이고;

- 치환기 R₂와 R₅내지 R₇은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이며, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(3)의 포스포릭 폴리산 또는 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 1과 50 사이고;

- 치환기 R₅내지 R₈은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이고, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.
제 8항에 있어서, 하기 화학식(3)의 포스포릭 폴리산 또는 폴리에스테르-타입 올리고머 또는 중합체인 적어도 하나의 인 화합물을 포함하고:

여기에서:

- 사슬 길이(n)는 2와 10 사이이고;

- 치환기 R₅내지 R₈은 동일하거나 다르며, 탄소를-기초로 한 물질이고, 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 아실 또는 히드록시알킬 타입이고, 올리고머 또는 중합체의 성질일 수 있고, 또는 N, O, S 또는 P로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는, 생리학적 매질에서 용해될 수 있는 광물면.