KR101393731B1 - 비균일한 바인더 조성을 갖는 천장 타일 - Google Patents

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KR101393731B1
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Abstract

일차적으로 미네랄 울 및 바인더를 포함하는, 슬러리로부터 형성된 매트가 그 표면에 바인더 증대 영역이 제공되는 천장 타일 제품 및 방법. 상기 바인더 증대 영역은 필요한 총 라텍스 함량을 줄일 수 있으며 상업적으로 허용가능한 색에 도달하기 위해 필요한 마감 및 페인트의 양을 줄일 수 있으며 소음감소를 개선할 수 있다.

Description

비균일한 바인더 조성을 갖는 천장 타일{Ceiling tile with non uniform binder compositon}
본 발명은 천장 타일, 더욱 상세하게는, 타일의 두께에 걸쳐서 의도적인 라텍스 바인더의 비균일 분포에 의하여 개선된 내구성 및 제조 비용 감소를 제공하는 타일 구성물에 관한 것이다.
천장 타일은 종종 수계 슬러리로부터 타일 또는 보드를 구성하기 위한 펠팅 공정(felting process)을 이용하여 제조된다. 슬러리는, 전형적으로, 타일의 본체를 구성하는 모든 원료 물질의 균질한 혼합물을 포함한다. 펠팅된 슬러리 물질 층은 매트로 프레스되고 건조되어 보드를 형성한다. 일부 타일은 그들이 완전히 건조되기 전에 엠보싱 또는 패턴화된 보드로부터 제조되며, 다른 타일은 먼저 건조된 후 바람직한 두께 및 평탕한 마감을 얻도록 연마된다. 전형적으로, 원료는 라텍스 또는 전분 또는 그들의 조합과 같이 보드가 건조되었을 때 다른 물질들을 서로 결속하는 역할을 하는 바인더를 포함한다. 일반적으로, 바인더는 보드 총중량 중 작은 양의 백분율을 나타내지만, 재료의 비용 중 불균형적으로 높은 부분을 차지한다. 바인더 함량은 보드의 강도 및 표면 경도에 영향을 준다. 통상적으로, 바인더 함량 수준은 충분한 표면 경도 및, 따라서 허용가능한 내구성을 달성할 수 있도록 슬러리 혼합물 중에서 유지된다.
본 발명은 바인더 재료가 타일의 마감된 또는 보이는 면 부근에서 상대적으로 높은 농도를 갖는 상태로 타일의 두께에 걸쳐서 비균일 분포를 갖는 천장 타일 구성물을 제공한다. 개시된 바인더 분포는 개선된 소음 흡수력을 가질 뿐만 아니라 충분한 또는 매우 우수한 표면 경도 및 내구성을 갖는 타일을 제공하면서 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 타일은 슬러리 또는 재료의 혼합물 중의 바인더 함량을 이전의 표준 조성 이하로 감소시키고, 또한 매트 또는 타일 보드가 적어도 예비적으로 형성된 후, 타일의 장래 보이는 면과 관련된 매트 면 위에 추가적인 수계 라텍스 바인더의 층을 포함함으로써 제조될 수 있다. 코팅된 바인더는, 바람직하게는, 타일 보드를 구성하는 다른 재료를 결착시키거나 교결하기 위하여 슬러리 조성물에 사용된 것과 동일한 물질이다. 타일의 보이는 면에서의 증대된 바인더 영역은 총바인더 함량을 감소시키는 것을 가능하게 하면서 제품의 경도 및 강도를 증가시키고 최종 마감 코팅 또는 페인트 요구량을 감소시키며 흡음력을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 부분적으로 통상의 수분 펠팅 공정(water felting process)으로 제조된 미네랄 울(mineral wool) 기초의 천장 타일을 포함한다. 본 발명의 맥락에 있어서, 슬러리 고체는 전형적으로 약 90% 미네랄 울을 함유하며 및 나머지 고형분은 기본적으로 라텍스 또는 라텍스 및 전분 형태의 바인더를 포함한다. 슬러리 중의 고형분은, 모두 함께, 슬러리 총중량의 약 5%; 즉, 5%의 농도이다. 라텍스는 잘 알려져 있으며 상업적으로 바인더로서 폭넓게 사용된다. 일반적으로, 라텍스는 물 에멀젼으로서 분배되며 물이 축출되는 경우 고체로 응집된다. 슬러리로서 다양한 조성물이 요구 또는 필요에 따라 사용될 수 있다. 일반적으로, 하기 표는 슬러리 구성물의 개략적인 범위를 총고형분 중 중량 백분율로 나타낸다.
미네랄 울(mineral wool) 75-95%
펄라이트(perlite) 0-15%
셀룰로오스 섬유 0-10%
바인더 (전분) 0-5%
바인더 (라텍스) 0-10%
바인더 (총) 5-12%
펠팅 공정에 있어서, 슬러리는 이동 스크린 상에 퇴적되고, 전형적으로, 중력, 압력 롤, 진공 및 열에 의하여 건조된다. 슬러리 중의 고형분은 일반적으로 균일하게 혼합 및 분배되고 일반적으로 매트가 스크린 위에 형성되고 점진적으로 건조됨에 따라 이러한 상태로 유지되거나 유지되도록 의도된다. 바람직하게는, 슬러리 중에 사용된 라텍스는, 예를 들면, 상기 매트를 뜨거운 공기(예를 들면 350° F에서)에 노출시키고 및/또는 적외선 가열함으로써 비교적 높은 온도에서 경화된, 높은 Tg 바인더 물질이다. 낮은 Tg 바인더는 코어의 충분한 강도 및 경도를 제공하는 곳에서 사용될 수 있다.
본 발명은 더 높은 바인더 농도가 천장 타일의 면(face) 또는 천장 타일의 최종 방쪽(room side)에 근접하여 존재하도록 매트의 두께에 걸쳐 바인더의 분포가 변형된 공정 및 물품을 포함한다. 본 발명을 실시함으로써, 총바인더 함량을 낮추고 그에 따라 제조 비용을 낮추면서도, 천장 타일의 내구성, 그 소음감소 계수(NRC, noise reduction coefficient) 및 그 마감 페인트 요구량이 모두 개선될 수 있다.
라텍스 바인더 증대 영역에서의 증가된 라텍스 바인더 농도는 분무, 롤-코팅, 플러드 코팅(flood coating) 등과 같은 통상의 코팅 기술에 의하여 생성될 수 있다. 바인더 증대 영역은, 코팅 공정에 의하여 제조된 경우, 형성된 슬러리가 건조 및/또는 경화되기 전, 도중, 또는 후에 코팅될 수 있다. 매트를 예비적으로 부분 또는 완전 경화하면 매트의 앞면쪽(face side)에 바인더 증대 영역을 형성하기 위하여 도포되는 바인더 재료의 자유 이동을 감소시키거나 방지할 수 있다. 상기 증대 영역 중의 라텍스 바인더는 전형적으로 비교적 고온 공기, 예를 들면, 약 350°F의 공기에 노출시켜 그 수분 캐리어로부터 건조시킴으로써 경화된다.
슬러리 바인더는 전분을 전적으로 포함하거나, 더욱 바람직하게는, 예를 들면, 라텍스 함량과 거의 동등한 중량의 함량으로 사용된다. 라텍스 바인더 증대 영역 또는 층은 바람직하게는 슬러리 중에 사용된 것과 같은 동일한 라텍스 물질을 사용하나, 필요하다면 다를 수 있다. 상기 증대층은 매트가 완전히 경화된 후 도포되거나, 매트 또는 보드가 연마되거나 샌딩되는 경우 그러한 연마 또는 샌딩 후에 도포될 수 있다.
라텍스 증대 영역은 슬러리 중의 라텍스 함량이 통상적인 조성물의 그것보다 감소되는 것을 가능하게 함으로써 타일의 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, 마감된 타일 면의 유효 표면 경도는 총 또는 순 라텍스 사용량이 종래 기술의 제품보다 더 적으면서도 그러한 종래 기술의 제품보다 훨씬 더 높을 수 있다. 타일 면의 유효 경도는 타일 위에 코팅 및 경화된 임의의 마감 재료 또는 페인트를 통하여 측정된다. 외부 면 영역의 증가된 경도는, 절대적인 면에서나 또는 종래 제품에 대비하여, 설치 도중 또는 그 사용 기간 도중 취급될 때 천장 타일의 높은 내구성에 반영되어 있다.
바인더 함량 증대 역영은 매트의 한 면에 형성되며, 단위 두께당 바인더 함량이 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸친 단위 두께당 바인더의 함량보다 실질적으로 더 크다.
라텍스 증대 영역은, 예를 들면, 매트의 나머지보다 단위 두께당 그램수 기준으로 상당히 더 농축되어 있다. 예를 들면, 매트 본체의 두께에 걸쳐서 분포된, 슬러리에 함유된 라텍스 바인더 함량은 매트 중량의 약 4 또는 5 %이고, 매트의 상부에 코팅된 증대 영역은 총 매트 중량의 약 1%일 수 있다. 다른 방식으로 기술하면, 이러한 예에 있어서 라텍스 바인더 증대 영역이 코팅 공정에 의하여 발현되는 경우 마감된 타일의 라텍스 바인더 함량의 약 1/4 내지 1/5은 매트의 한 면에 존재한다. 일반적으로, 펠팅된 매트의 상부면은 추가적인 라텍스 바인더 증대 영역으로 제조된 면인데, 통상의 펠팅 또는 공정에 있어서, 이는 가장 접근가능한 면이다. 상기 영역은 매트 생산 라인에서 분무, 롤-코팅 등에 의하여 매트 상부 위에 용이하게 발현된다. 라텍스 증대 영역이 별개의 코팅 공정에 의하여 형성된 경우, 라텍스 재료는, 언급된 바와 같이, 바람직하게는 매트 슬러리를 형성하는 단계에서 사용되는 것과 동일하다. 이러한 동일성은 부수적인 구매, 재고 및 친밀도를 통하여 편리함 및 비용 절감을 허용한다.
본원에서 고려되는 형태의 천장 타일은 일반적으로 바래지 않은 백색(true white)에 접근한 색을 달성하기 위하여 코팅되거나 페인팅된다. 이러한 코팅은 전형적으로 신속한 저온 경화를 사용한 페인트 형태 라텍스 조성물의 프라이머 코팅(primer coating) 및 마감 코팅을 포함한다. 본 발명은 동일한 또는 개선된 백색도를 달성하면서 타일이 더 적은 페인트로 코팅되는 것을 가능하게 한다. 이러한 효과는 라텍스 바인더가 천연 미네랄 울의 색보다 백색에 더욱 가까운 색을 갖는 본 발명의 원리에 따라 제조된 매트 외부 표면의 증대 영역 중에 존재하는 고농도의 라텍스 바인더로부터 유래한다. 미네랄 울의 백색에서 상당히 벗어난 색을 감추기 위하여 건조된 타일 매트 또는 보드 본체의 면 위에 요구되는 페인트는 감소된다.
본 발명에 따라 제조된 천장 타일은 종종 기술적으로 소음감소 계수(NRC)로 지칭되는 개선된 흡음력을 나타낸다는 것이 확인되었다. 이러한 현상은 더 적은 페인트 또는 코팅을 사용한 결과로서 여겨지며, 이로 인해 명백하게 매트의 다공성 표면의 순 블로킹(net blocking)을 덜 야기하며 따라서 더 큰 흡음력을 촉진한다.
하기 표는 "대조" 표지에 의하여 식별되는 통상적인 종래 기술의 타일의 고형분 조성물의 예 및 "시험" 표지에 의하여 식별되는 본 발명의 타일 조성물의 예를 나타낸다.
조성물/구성물
울% 전분 % 코어 중 라텍스 % 라텍스 분무 % 총 라텍스 %
대조 92.3 3.0 6.7 0.0 6.7
시험 92.3 3.0 4.7 1.0 5.7
두 (대조) 및 (시험) 조성물/구성물의 타일은 하기 테스트 결과를 나타냈다:
코팅 커버리지, Lab 및 예측 NRC 값:
1회 테스트
테스트 No. 프라이머, Gms/SF 마감 Gms/SF 총 Ctg,
GM/SF
L		 Lab 값
a
b		 예측 NRC
대조 20.0 20.0 40.0 93.69 -0.19 3.87 0.67
시험 1 0.0 22.0 22.0 82.62 0.66 8.7 0.68
시험 2 11.0 20.0 31.0 90.11 0.02 4.35 0.72
시험 3 10.0 10.0 20.0 87.56 0.09 5.04 0.70
시험 4 20.0 20.0 40.0 94.84 -0.24 2.84 0.68
2회 테스트
테스트 No 프라이머,
Gms/SF		 마감 Gms/SF 총 Ctg,
GM/SF
L		 Lab 값
a
b		 예측 NRC
대조 20.0 20.0 40.0 92.48 0.02 4.15 0.69
시험 1 0.0 30.0 30.0 89.52 0.0 4.23 0.72
시험 2 20.0 15.0 35.0 91.07 -0.15 3.78 0.73
시험 3 25.0 10.0 35.0 90.49 -0.15 4.22 0.74
시험 4 0.0 26 26.0 87.81 -0.2 6.83 0.74
시험 5 0.0 30.0 30.0 88.14 -0.14 6.92 0.74
시험 6 35.0 0.0 35.0 86.84 0.55 7.84 0.67
3회 테스트
테스트 No 프라이머,
GMs/SF		 마감 GMs/SF 총 Ctg,
GM/SF
L		 Lab 값
a
b		 예측 NRC
대조 20.4 21.3 41.7 93.86 -0.20 3.54 0.69
시험 1 20.6 16.3 36.9 92.30 -0.12 3.34 0.74
시험 2 20.6 18.0 38.6 92.83 -0.11 3.06 0.73
시험 3 24.5 15.0 39.5 93.10 -0.12 3.01 0.73
시험 4 0.0 33.0 33.0 91.78 -0.19 3.71 0.67
시험 5 0.0 40.0 40.0 94.22 -0.28 3.33 0.70
시험 6 20.4 21.3 41.7 93.88 -0.26 2.93 0.73
물리 데이터:
1회 테스트
중량, LB/MSF 캘리퍼(caliper),
인치/LB		 밀도, LB/CF HunterG, Hrdn=s
대조 1044 0.717 17.5 1.75
시험 1 1032 0.726 17.1 2.0
시험 2 1055 0.732 17.3 2.25
시험 4 1086 0.738 17.7 2.5
2회 테스트
중량, LB/MSF 캘리퍼, 인치/LB 밀도, LB/CF HunterG, Hrdn=s
시험 1 1061 0.733 17.4 2.0
시험 2 1063 0.730 17.5 2.25
시험 3 1072 0.733 17.5 2.5
시험 4 1059 0.729 17.4 2.25
시험 5 1060 0.734 17.3 2.0
시험 6 1069 0.729 17.6 3.0
3회 테스트
중량, LB/MSF 캘리퍼, 인치/LB 밀도, LB/CF HunterG,
경도(Hrdn)=s
대조 1035 0.710 17.5 1.75
시험 1 1053 0.726 17.4 2.0
시험 2 1064 0.734 17.4 2.0
시험 3 1089 0.730 17.9 2.25
시험 4 1045 0.725 17.3 2.0
시험 5 1071 0.730 17.6 2.0
시험 6 1061 0.732 17.4 2.0
시험 1, 시험 2, 등은 본 발명의 조성물/구성물의 개별적인 시료이다.
본 발명에 따라 제조된 타일(시험)은 다양한 프라이머 코팅 및/또는 마감 코팅의 양으로 마감 재료(라텍스계 페인트)로 코팅되었다. 페인트 등급의 라텍스는 기계적인 강도 및 내마모성에 근거하여 바인더 형태의 라텍스 재료로부터 용이하게 구별될 수 있다.
상기 표에 기록된 값들을 검토하면 본 발명에 따라 매트 면 위의 라텍스 증대 영역을 갖지만 더 적은 총 라텍스 함량을 갖도록 가공된 천장 타일은 통상의 조성(대조)을 갖는 타일보다 더 백색이며, 더욱 높은 소음감소 능력이 있으며, 더욱 내구성이 있다.
헌터 게이지(Hunter gauge, 헌터G 경도 값의 기원)는 벽판(wallboard)과 같은 재료의 표면 경도를 측정하기 위하여 상업적으로 사용되는 장치이다. 일반적으로, 헌터 게이지 판독값이 높을수록, 제품의 표면은 더 단단하고 그 내구성은 더 높아진다.
L, a, b 값은 표면색을 평가하는 색공간 방법에 관계있는 것으로서, 순수 백색이 100의 값으로 정해지는데, a, b 값의 절대값이 낮을수록, 백색에서 원색으로의 일탈(devation)은 더욱 작아진다. NRC로 기록된 수가 클수록, 보드는 흡음력이 더욱 크다.
본원에서 개시된 것들 이외의 다른 방법들이 천장 타일 매트 중의 라텍스 증대 영역을 제조하도록 개발될 수 있다. 예를 들면, 그러한 영역은 펠팅 공정에서 스크린 위에 라텍스가 가라앉도록(settle out) 의도적으로 허용하거나 또는 매트 본체 형성 이전에 스크린 위에 높은 라텍스 함량을 퇴적함으로써 스크린에 인접한 발현될 수 있다. 전형적으로, 본 발명에 따라 제조된 타일은 약 ½ 내지 약 ⅞″의 캘리퍼를 가질 것이며 비교적 다공성의 내부를 가질 것이다.
본 개시가 예로서 이루어졌지만, 본 개시에 포함된 교시의 적정한 범위를 이탈함 없이 세부(detail)를 추가하거나 변경하거나 제거함으로써 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다. 따라서 본 발명은 본 개시의 특정 세부에 제한되는 것은 아니며 하기 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims (14)

  1. 중량에 기초한 미네랄 울의 양이 바인더의 양보다 실질적으로 많으며 상기 바인더가 미네랄 울상에 균일하게 분포되도록 미네랄 울 및 바인더의 양을 혼합하는 단계,
    균일하게 혼합된 상태에서 상기 미네랄 울 및 바인더로부터 매트를 형성하는 단계,
    상기 바인더가 완전히 경화되기에 앞서 미네랄 울을 고화시켜 상기 매트가 다공성이 되도록 바인더를 경화하는 단계, 및
    상기 매트의 한 면에 단위 두께당 바인더 함량이 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸친 단위 두께당 바인더의 함량보다 실질적으로 더 큰 바인더 함량 증대 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 이에 의하여 상기 바인더 증대 영역의 표면에서의 매트 경도가 매트 두께의 절반 이상에 걸쳐 존재하는 바인더 함량에 의하여 형성된 매트 표면에서 생성될 경도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 천장 타일용 미네랄 울 기초의 매트를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역에 사용된 바인더는 라텍스이며 상기 매트를 제조하기 위한 미네랄 울과 혼합된 바인더의 적어도 일부와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 상기 매트를 상기 바인더로 코팅함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 바인더에 의한 상기 매트의 코팅은 상기 바인더를 상기 매트에 분무함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 바인더 코팅은 상기 바인더를 상기 매트 위에 롤코팅(roll coating) 함으로써 상기 매트 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 상기 영역의 색을 순백색(pure white)으로 하기 위한 마감 재료로 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 공칭 두께가 ½ 인치 내지 ¾ 인치이고 75 중량% 이상의 미네랄 울 함량 및 3 중량%의 바인더 함량을 갖는 슬러리로부터 형성된 매트 및 상기 매트의 앞면(face side) 위의 바인더 증대 영역을 포함하는 천장 타일로서,
    상기 바인더는 실질적으로 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸쳐서 분포되고,
    상기 바인더 증대 영역은 단위 두께당 바인더 함량이 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸친 단위 두께당 바인더의 함량보다 실질적으로 더 크며, 이에 의하여 상기 영역의 경도는 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸쳐 존재하는 바인더 함량에 의해 형성된 매트에서 생성될 경도보다 더 커서 물리적 손상을 견디는 상기 타일의 내구성은 증대되는 반면에 상기 타일의 총 바인더 함량은 감소되어 결과적으로 타일의 비용이 감소되는 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  8. 제7항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 상기 바인더 증대 영역에 의하여 나타나는 색보다 순백색에 더 가까운 페인트 형태의 코팅으로 피복된 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  9. 제8항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 라텍스 바인더를 포함하며 상기 매트 두께의 절반 이상에 걸친 색보다 순백색에 더 가까우며, 이에 의하여 상기 바인더 증대 영역이 생략되고 상기 페인트 형태의 코팅이 상기 매트의 면에 도포되는 경우에 요구되는 것보다 더 적은 페인트 형태 코팅이 상기 매트의 면에서 요구되는 순백의 수준을 얻기 위해 필요한 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  10. 제7항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 상기 매트 위에 코팅된 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  11. 균일하게 혼합된 미네랄 울 및 바인더의 물 슬러리로부터 형성된 베이스 매트; 및 상기 매트의 앞면 위의 바인더 증대 영역을 포함하는 천장 타일로서,
    상기 미네랄 울은 상기 타일 중량의 75-95%를 형성하고,
    상기 매트는 낮은 밀도를 갖고 다공성이며,
    상기 바인더 증대 영역은 상기 슬러리로부터의 미네랄 울 및 바인더 상에 코팅으로서 형성되어, 상기 바인더 증대 영역 내 단위 두께당 바인더의 농도가 상기 내트 내 단위 두께당 바인더의 농도보다 실질적으로 더 큰 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  12. 제11항에 있어서, 상기 매트 위에 코팅된 상기 바인더는 상기 매트를 형성하는 슬러리 중에 혼합된 바인더 재료와 동일한 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  13. 제11항에 있어서, 상기 바인더 증대 영역은 상기 타일을 백색으로 채색하기 위한 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 천장 타일.
  14. 삭제
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